专利名称：放电灯的电极以及用于制造这种电极的方法
技术领域：
本发明涉及一种放电灯的、带有圆柱形杆和连接在该圆柱形杆上的尖 端的电极。此外，本发明还涉及一种用于制造这种放电灯的电极的方法以 及一种相应的放电灯。
背景技术：
直流高压放电灯(例如HBO灯(汞蒸汽灯)或者XBO灯(氙气灯)) 的阴极通常由掺有氧化钍的鴒构成。氧化钍的部分在此的重量百分比为大 约0.4至大约2。因为氧化钍是放射性物质，所以在含钍的鴒电极中也可 以证实有放射性。法律规章规定了对放射性物质的处理。如果达到了临界 的放射性，则在处理这些物质时要求有不同的标识义务和措施。将阴极掺 以氧化钍的功能是，降低在阴极尖端上的逸出功，由此在灯工作中可以实 现较低的阴极尖端温度。与此关联，在灯的寿命期间减小了出现的阴极复 燃(Katiiodenrueckbrand), ilxt于用户而言能注意到的积极效果是，有 用光通量或者有用光辐射的更少的减小。
灯功率的增大通常要求增大阴极尺寸，以便将温度以及与此关联的电 极复燃保持为尽可能低。在功率为大约5kW以内的放电灯情况下，整个 阴极或者阴极头可以由含钍的材料制造，而不会超it^射性的边Ki。在 超过8kW的功率情况下，这是不可能的。
图l示出了一种现有技术中已公开的阴极。在阴极l，(该阴极由于其 大小及其钍含量而在整体放射性方面位于临界极限之上)的情况下，放射 性通过使用两种机械上彼此连接的材料来调节，这两种材料之一被掺杂以 氧化钍。阴极l，为此包括前面的尖端区域ll，，该尖端区域由含钍的物质 制成。该块11，置于在纵向方向上设置于其后的第二区域12，上，该第二区 域由不含钍的材料构建。在图1中所示的阴极l，在其制造中比较费事。阴 极l，的两个部分ll，和12，比较费事地连接，其中对此例如设置了焊接或者 螺旋接合。除了该比较费事的制造和#之外，在这样构建的阴极l，中会出现放电灯的启动问题。这些问题会由于如下原因而引起在这两个部分 ll，和12，之间的连接区域中会出现电弧，而不是如所要求的那样在尖端区 域ll，的最前面的端部上出现。
发明内容
因此，本发明的任务是实现一种放电灯的电极以及一种方法，借助该 方法可以更简单地制造电极，并且此外将关于该电极的材料的放射性的临 界极限保持在所要求的范围中。此外，本发明的任务还包括实现带有这种 电极的相应的放电灯以及这种放电灯的制造方法。
这些任务通过具有根据权利要求1所述的特征的电极以及具有根据 权利要求10所述的特征的放电灯来解决。此外，这些任务也通过一种具 有根据权利要求16所述的特征的方法来解决。
根据本发明的放电灯的电极包括圃柱形杆和与该圆柱形杆相连的尖 端。在电极的纵向方向上构建了芯，该芯至少部分地被护层包围。芯在此 由第一材料区域形成，其中该芯被形成护层的第二材料区域包围，其中材 料区域在其组成上是不同的。通过电极的这种结构形成，可以简化电极的 制造，并且特别是能够更简单地实现在两个材料区域之间以及由此在芯和 护层之间的连接区域。此外，借助这种电极也可以足够地满足关于材料以 及特别是第 一材料区域的临界放射性的极限方面的法律要求。
优选的是，芯区域在杆和尖端的整个长度上延伸，由此在电极的纵向 方向上完全贯穿的芯区域构建为第一材料区域。也可以设计的是，芯以及 由此第一材料区域仅仅部分地在电极的整个长度上延伸。由此，芯基本上 以完全嵌在护层中的方式设置。
优选的是，芯仅仅在尖端的前端上在可预先给定的长度上暴露。第一 材料区域由此以有利的方式仅仅在该前端暴露，在该前端中护层以及由此 第二材料区域不在电极的整个长度上延伸。由此可以降低灯的工作务fr以 及特别是阴极尖端温度。特别地，由此也可以使得电弧的出现位置非常集 中并且此外也可以保持在电极的所希望的区域中。
特别有利的是，电极、特别是材料区域的构型以及特别是第一材料区 域和第二材料区域之间的连接通过烧结工艺来构建。因此，在该电极中不
再需要费事地安装的M连接，如在现有技术中例如通过焊接或者螺旋接合的情况中那样。
第一材料区域优选地在电极的纵向方向上围绕电极的纵轴构建，并且 居中地设置在电极中。棒状的芯的这种同心设置于是能够实现均匀包围芯
的护层的构型，由此关于纵轴的对称构AA可能的。由此也可以正面地影 响电极的功能。
有利的是，第一材料区域由钨材料构建，该鵠材料含钍，并且由此特 别是掺杂以氧化钍。然而第 一材料区域的钨材料也可以以适于作为电极材 料的任意其他材料掺杂。例如，也可以将钨材料掺杂以氧化镧或者氧化钇 或者其他的已知的掺杂剂和混合物。然而，第一材料区域也可以由其他材 料或者其他材料组合而构建。
第二材料区域优选由鴒材料且不含钍地构建。
通过该方法，在比较大的电极情况下也可以在第一材料区域中产生均 匀混合的物质。
可以制造电极、特别是阴极，该电极由复合材料、特别是鵠复合材料 构建。该复合材料在其内部的接近轴线的芯中优选具有含钍的的材料区 域，而位于其上的护层无钍地构建。通过这种构型，可以实现具有比完全 由含钍的钨构成的同样大小的电极明显更小放射性的电极。在所提出的根 据本发明的电极中，在复燃特性方面也没有比现有技术中已公开的电极不 利的特性。
此外，也可以防止如在根据图i的阴极i，的情况中那样在连接位置上 错误形成电弧。所提出的复合电极的另一优点是，在寿命期间，避免了例 如在放电灯重新启动时在阴极边缘上出现g的电弧形成。其原因在于， 电弧优选在具有低的逸出功的位置形成，并且由此优选在含钍的材料区域 中形成。然而因为在所提出的电极的优选的构型中，护层未含钍，所以这 里也不会形成电弧。
优选的是，电极的芯的直径与整个电极的直径的比例在0.1至0.7的 值域中。特别优选的是，在此值为大约0.4。通过这种设计，可以在阴极 的大小和其最佳的工作特性方面以及关于临界的放射性所要求的法律规 定的方面实现最优。
在有利的实施形式中，电极具有大于或等于12mm的直径，特别是大 于或等于15mm。本发明的另一方面涉及一种放电灯，特别是高压放电灯，该放电灯包 括根据本发明的电极或者其一种有利的实施形式。优选的是，放电灯构建
为使得它具有大于等于4kW、特别是大于等于5kW的电功率。所提出的 电极对于具有甚至大于8kW的电功率的放电灯被证明是特别有利的。通 过电极的该构型，也可以在具有这种功率的放电灯情况下保持;^射性的边 狐
放电灯可以构建为汞蒸汽灯或者氙气灯。在作为汞蒸汽灯的构型中， 汞浓度可以优选大于或等于8mg/ccm,特别是大于或等于10mg/ccm。如 ^故电灯构建为氙气灯，则氙气冷填充压力优选大于6 bar (巴)，特别是 大于8 bar。
在一种4艮据本发明的用于制逸故电灯的电极的方法中，电极被构建为 具有圆柱形的杆和连接在圆柱形的杆上的尖端。在电极的纵向方向上，构
建了形成芯的第一材料区域，并且构建了至少部分包围芯的护层，其中护 层通过第二材料区域构建，该第二材料区域在其组成上与第 一材料区域不 同。通过该方法，可以实现一种电极，该电极在电极材料的临界放射性方 面满足法律规定，并且仍然可以简单地制造。特别地，在该构型中，两个 材料区域有利地通过烧结工艺来产生，由此在材料之间的;Wfe连接不再必 须在至少一个另外的独立的、费事的、并且就掩^而言比较不精确的制造 步骤中来构建。由此，也可以制造一种放电灯，其包括这样构建的电极， 由此具有非常高的电功率的放电灯也不会超过电极材料的放射性的边界 值。
这种电极的放电灯的方法的有利的构型。
以下将借助示意性的附图进一步阐述本发明的实施例。其中:
图l示出了现有技术中已知的阴极的截面图2示出了穿过根据本发明的电极的截面图；以及
图3示出了穿过根据本发明的高压放电灯的截面图。
具体实施例方式
图2示出了穿过构建为阴极l的电极的示意性截面图。阴极l包括 尖端11，该尖端在该实施例中锥形地构建。尖端11过渡为圓柱形杆12. 在阴极1的纵向方向上以及由此在纵轴A的方向上，阴极1具有长度11， 该长度由圆柱形杆12的长度12和尖端11的长度13组成。所示的构型仅
仅是示例性的，并且可以在长度关系上以;M^造型上变化。
如从图2的视图可以看出的那样，阴极l包括芯13,该芯在该实施 例中同心地并且居中地设置在阴极1中，并且由此基本上围绕纵轴A旋转 对称地构建。在该实施例中，芯13在阴极1的整个长度上延伸，其中该 芯通过第一材料区域构建并且在该实施例中由含钍的钨材料构建。芯13 被掺杂有氧化钍。
该芯13被护层14环状包围，其中护层14通过第二材料区域形成， 该材料区域在该实施例中是不含钍的钨材料。
在所示的实施形式中，芯13在尖端11的前端部上伸出护层14。在此， 构建了突出的区域，该区域在长度14上延伸超出护层14。在该前部区域 中，芯13由此在该长度14上暴露地设置，并且未被护层14包围。示意
并且同样可以根据情况以及根据需求地不同构建。同样可以设计的是，芯 13不在阴极l的整个长度ll上延伸，而是例如仅仅在尖端11的区域中延 伸，并且从尖端11的前端部出发例如在长度13上延伸。也可以设计的是， 该芯13从尖端11出发还延伸到圓柱形杆12内。
在该实施例中，该芯13杆状地构建，并且在长度11上具有基本上相 同的直径dl。该芯13仅仅在尖端11的前端部中以及由此在长度14上是 阖锥体状的，并且由此变细地构建。芯13的该杆状的构型并非是必须的， 并且芯13的直径dl以及外形设计也可以不同地构建。特别地，直径dl 也可以在杆12的区域中以及于是在伸入尖端11中的区域中变化。
由此，特别是考虑到将电极使用在具有比较高的电功率并且特别是大 于8kW的电功率的灯中，能够实现特别是芯13的符合要求的构型，这些
灯于是也满足关于放射性的边^Mi的法律规定。
例如在此也可以设计的是，芯13特别是在尖端11的区域中展宽地构建，并且由此实际上展宽地通到尖端11的倾斜边缘上。从图2中在圆柱 形杆12的下部区域中所示的直径dl出发，在这种构型中构建了芯13的 直径dl朝向尖端11的方向以及特别是朝向该尖端11的前部区域的方向 的增大，特别是连续增大，直到芯13的边缘区域通到尖端11的倾斜边缘。 从那里直到端部长度ll则又由于尖端11的倾斜边而出现芯13的直径的变 小，如在图2中通过长度14示例性地示出的那样。也可以设计的是，该 连续的展宽以及由此芯13的直径的连续增大随着从杆12过渡到尖端11 中才开始，并且向上延伸。
除了图2中示出的芯13的直径dl之夕卜，也示出了阴极1的整个直径 d2。在该实施例中，直径dl和直径d2之间的比例为值0.4。
图2中所示的阴极l通过烧结工艺制造，其中特别是两个材料区域以 及由此芯13和护层14通过烧结工艺相连。阴极1由此构建为复合电极， 并且由钨复合材料制造。
图3中示意性地示出了一种高压放电灯I，其具有根据图2中的构型 的阴极l。
此外构建了阳极2，其中阴极l固定在保持棒3上，而阳极2固定在 保持棒4上。这些保持棒3或4于是分别通到另外的固定元件5或6 (例 如石英棒)中。高压放电灯I的所提及的这些部件设置在石英玻璃构成的 放电容器7中，其中特别是阳极2和阴极1设置在椭圓形构建的放电灯泡 71中，保## 3和4与未示出的钼膜相连，该钼膜真空密封地熔AJ改电 容器7的管状端部中。此外，高压放电灯包括连接灯头8和9。
权利要求
1. 一种放电灯(I)的电极，该电极具有圆柱形杆(12)和与该圆柱形杆(12)相连的尖端(11)，其中在该电极(1)的纵向方向(A)上构建了形成芯的第一材料区域(13)，并且所述芯至少部分地被形成护层的第二材料区域(14)包围。
2. 根据权利要求1所述的电极，其特征在于，第一材料区域(13) 在杆(12 )和尖端(11)的整个长度(12， 13 )上延伸。
3. 根据权利要求1或2所述的电极，其特征在于，第一材料区域(13 ) 在尖端(11)的前端部上在可预先给定的长度(14)上暴露。
4. 根据上述权利要求中的任一项所述的电极，其特征在于，在第一 材料区域(13)和第二材料区域(14)之间的连接在烧结工艺中构建。
5. 根据上述权利要求中的任一项所述的电极，其特征在于，第一材 料区域(13)围绕纵轴(A)构建，并且居中地设置在电极(1)中。
6. 根据上述权利要求中的任一项所述的电极，其特征在于，第二材 料区域(14)由鴒材料构建并且不含钍。
7. 根据上述权利要求中的任一项所述的电极，其特征在于，第一材 料区域(13)由带有添加材料的鵠材料构建，特别是含钍地构建。
8. 根据上述权利要求中的任一项所述的电极，其特征在于，第一材 料区域(13)的直径(dl)与整个电极(1)的直径(d2)的比例在0.1 至0.7之间。
9. 根据上述权利要求中的任一项所述的电极，其特征在于，电极(l) 具有大于或等于12mm的直径(d2)，特别是大于或等于15mm的直径U2)。
10. —种放电灯，特别是高压放电灯，其具有根据上^y3i利要求中的 任一项所述的电极(1)。
11. 根据权利要求11所述的放电灯，所&故电灯具有大于等于4kW、 特别是大于等于5kW的电功率。
12. 根据权利要求10或11所述的放电灯，其构建为汞蒸汽灯。
13. 根据权利要求12所述的放电灯，其特征在于，汞浓度大于或等于8mg/ccm，特别是大于或等于10mg/ccm。
14. 根据权利要求10或11所述的放电灯，其构建为氙气灯。
15. 根据权利要求14所述的放电灯，其特征在于，氙气冷填充压力 大于6巴，特别是大于8巴。
16. —种用于制逸故电灯(I)的电极(1)的方法，其中所述电极被 构建为具有圆柱形杆(12)和与该圃柱形杆(12)相连的尖端(11),其 中在该电极(l)的纵向方向(A)上构建了形成芯的第一材料区域(13), 并且至少部分地围绕所述芯构建有形成护层的第二材料区域(14 )。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，至少材料区域(13， 14)的连接通过烧结工艺来产生。
全文摘要
本发明涉及一种放电灯(I)的电极，该电极具有圆柱形杆(12)和与该圆柱形杆(12)相连的尖端(11)，其中在电极(1)的纵向方向(A)上构建了形成芯的第一材料区域(13)，并且所述芯至少部分地被形成护层的第二材料区域(14)包围。本发明还涉及一种具有这种电极的放电灯以及一种用于制造放电灯的电极的方法。
文档编号H01J61/073GK101449356SQ200780018542
公开日2009年6月3日 申请日期2007年5月14日 优先权日2006年5月22日
发明者克劳斯·施泰德勒, 拉尔斯·门泽尔, 赖纳·科格尔, 马库斯·科沃杰伊奇克 申请人:奥斯兰姆有限公司