CN102187427A - 用于放电灯的电极和放电灯以及用于制造电极的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于放电灯、尤其是高压放电灯的电极，其中该电极具有金属销钉(4)，该金属销钉具有由螺旋体(5)缠绕的区段，该螺旋体由金属线(50)构成。根据本发明，金属线(50)被扁平化，以便保证螺旋体(5)紧紧靠置地、无间隙地设置在金属销钉(4)上。此外，本发明还涉及一种具有这种电极的放电灯以及这种电极的制造方法。
Description
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于放电灯的电极以及一种带有至少一个这种电极的放电灯，以及一种用于制造这种电极的方法。
I.背景技术
这种电极例如在WO 2005/096334中公开。WO 2005/096334描述了一种高压放电灯，其具有由石英玻璃构成的放电容器以及两个类似的电极用于在放电容器的内部空间中产生气体放电。电极分别由金属销钉构成，该金属销钉具有由螺旋体缠绕的区段。两个电极的该区段分别伸到放电容器的密封端部中并且嵌入在放电容器的石英玻璃中。螺旋体配备有固定装置，其防止螺旋体沿着电极的金属销钉滑动。
II.发明内容
本发明的任务是，提供一种电极，其可以更简单地制造并且保证了螺旋体在电极销钉上的良好附着。此外，本发明的任务是，提出一种用于这种电极的制造方法。
根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的电极以及通过具有权利要求13的特征的方法来解决。本发明的特别有利的实施形式在从属权利要求中进行描述。
根据本发明的电极具有金属销钉，其带有由金属线所构成的螺旋体所缠绕的区段，其中螺旋体的金属线被扁平化。通过螺旋体的金属线的扁平化，在金属线中构建了机械应力，其在螺旋体线卷绕到金属销钉上时保持并且引起螺旋体压紧到金属销钉上。该压紧产生了无间隙并且紧紧地靠置到金属销钉上的螺旋体。无需其他的固定装置和诸如焊接的加工步骤来防止螺旋体在金属销钉上的滑动。根据其中螺旋体设置在金属销钉的中部区段上的一个实施形式，该螺旋体保证了在放电容器材料中不会构建由电极材料和放电容器材料的不同热膨胀系数导致的裂缝，该裂缝会导致灯的过早故障。在其中螺旋体至少设置在金属销钉的端部上的另一实施形式中，该螺旋体保证了从金属销钉的所述端部的散热。
螺旋体的金属线优选在其总长度上扁平化地构建，以便保证螺旋体的所有匝都紧紧并且无间隙地靠置在电极的金属销钉上。螺旋体的内部直径或者螺旋体的单个匝的内部直径对应于螺旋体缠绕在其上的金属销钉区段的厚度，以便能够实现螺旋体无间隙地位于该区段上。
有利的是，螺旋体的金属线是钨线或者钼线。由此，电极可以使用在热学上负荷非常高的放电灯中，尤其是使用在高压放电灯中，因为钨和钼具有非常高的熔融温度。根据其中螺旋体设置在金属销钉的中间区段上的一个实施形式，钼线此外具有优点，即钼线构成的螺旋体可以起吸气剂作用，并且钼箔熔接物可以保护高压放电灯的放电容器的密封端部免受放电容器中的起腐蚀性作用的材料的影响。
上述螺旋体卷绕到其上的电极的金属销钉优选是钨销钉，以便于可以在热学上负荷非常高的放电灯中、尤其是高压放电灯中使用该电极。
螺旋体的金属线的厚度优选在10微米到1000微米的范围中。
电极的金属销钉的厚度优选在0.10毫米到2.00毫米的范围中。这种金属销钉厚度与高压放电灯的电极的电流承载能力一致。
有利的是，螺旋体的螺距系数S和螺旋体的芯系数(Kernfaktor)K在1.0到10.0的值域中，其中螺距系数S由螺旋体的两个相邻的匝之间的距离L和螺旋体线的厚度D计算为S＝(L+D)/D，并且芯系数K由螺旋体线的芯直径D1和厚度D计算为K＝D1/D。术语芯直径表示螺旋体线缠绕到其上的销钉的直径。
在图1至4中绘出的本发明的实施例中，比较大的螺距系数是有利的，因为由于相对大的螺距系数，螺旋体的匝彼此远离，使得在将放电灯的放电容器密封时，变软的放电容器材料可以渗入螺旋体的相邻的匝之间并且润湿电极的表面。此外，该螺旋体由于其大的螺距系数而具有小的热容量，使得放电容器材料在环绕螺旋体流动时较缓慢地冷却并且由此实现良好的密封。设置在螺旋体的端部上的第一匝和最后的匝可以出于加工技术的原因而具有较小的螺距系数。
在图5至图8中绘出的本发明的实施例中，螺旋体的螺距系数和芯系数构建为使得保证了从电极的放电侧端部的良好散热。
根据在图1至4中绘出的实施例的电极特别好地适于使用在具有由石英玻璃构成的放电容器的放电灯中。在此，尤其涉及高压放电灯，并且优选涉及具有无汞填充物的卤素-金属蒸汽高压放电灯。后者由于其高的起动电流而需要带有高电流承载能力的比较厚的电极，这些电极此外必须由耐受高温的金属例如钨构成。由于钨和石英玻璃的非常不同的热膨胀系数以及因为比较厚的电极，因此上面描述的、在带有无汞填充物的卤素-金属蒸汽高压放电灯的情况下在放电容器中由于形成裂缝而过早灯故障的问题特别严重。根据本发明的电极的金属销钉的以螺旋体缠绕的区段嵌入在放电容器的密封端部的放电容器材料中，以便于通过钼箔熔接物在密封端部中建立至外部馈电装置的电接触。借助于在根据本发明的电极上的螺旋体，也在最后提及的灯类型情况下避免了由于在放电容器中形成裂缝而导致的过早灯故障。
根据图5至图8中绘出的本发明实施例的电极可以使用在不同类型的高压放电灯中。尤其，这些电极的使用并不局限于具有由石英玻璃构成的放电容器的高压放电灯，而是这些电极也可以使用在具有由透光陶瓷构成的放电容器的高压放电灯中。相应的例子在图5中示意性示出。
上述放电灯的电极的根据本发明的制造方法的特征在于，在根据本发明的制造方法的步骤中以扁平化的金属线缠绕电极的金属销钉或者金属销钉的区段，以形成如下螺旋体，该螺旋体紧紧地并且无间隙地设置在电极的金属销钉或者金属销钉的区段上。通过螺旋体线的根据本发明的扁平化，在螺旋体的金属线中建立机械应力，该应力在卷绕到电极的金属销钉上时保持并且引起螺旋体的匝压紧到金属销钉上。由此，无需另外的固定装置来将螺旋体固定在电极的金属销钉上。尤其，省去了诸如将螺旋体焊接在金属销钉上或者将金属销钉压入到螺旋体中的加工步骤。因此，根据本发明的制造方法也避免了通过焊接螺旋体导致的电极的局部损伤以及螺旋体结构的变化。总之，通过本发明简化了电极的加工方法。
III.优选实施例的描述
下面借助优选实施例进一步阐述本发明。其中：
图1示出了根据本发明的第一实施例的电极，
图2示出了图1中绘出的电极的区段的放大视图，
图3示出了根据本发明的第二实施例的电极，
图4示出了具有在图3中绘出的电极的高压放电灯的、由石英玻璃构成的放电容器的密封端部，
图5示出了具有根据本发明的第三实施例的电极的高压放电灯的、由透光陶瓷构成的放电容器的密封端部，
图6示出了根据本发明的第四实施例的电极，
图7示出了具有根据本发明的第五实施例的电极的高压放电灯的、由石英玻璃构成的放电容器的密封端部，
图8示出了具有根据本发明的第六实施例的电极的高压放电灯的、由石英玻璃构成的放电容器的密封端部，
图9示出了根据本发明的第七实施例的电极，
图10示出了图9中绘出的电极的区段的放大视图
图11示出了根据本发明的第八实施例的电极。
图4示出了具有根据本发明的第二实施例的电极的用于机动车大灯的高压放电灯的两侧密封的、由石英玻璃构成的放电容器1的借助钼箔密封来封闭的端部11，其包括引导通过放电容器1的封闭端部11的馈电装置。该灯尤其是电功耗为35瓦的无汞卤素-金属蒸汽高压放电灯。在放电容器1的内部空间10中设置有可离子化的填充物，其由氙和以下金属的卤化物构成：钠、钪、锌和铟。放电容器的容积为24mm3。
馈电装置具有气密地嵌入在放电容器1的封闭端部11中的钼箔2。钼箔2具有6.5mm的长度，2mm的宽度和25μm的厚度。钼箔2的背离放电容器1的内部空间10的端部与钼线3焊接，该钼线3从放电容器1的密封的端部11中伸出。钼箔2的朝向放电容器1的内部空间10的端部与钨销钉4焊接，该钨销钉形成高压放电灯的两个电极之一并且伸到放电空间10中。钨销钉4的长度为7.5mm，并且其厚度或者其直径D1＝0.30mm。钨销钉4和钼箔2之间的交叠为1.30mm±0.15mm。在钨销钉4上在中间设置有螺旋体5’，使得其与钨销钉4的两个端部的距离分别为2.25mm。螺旋体5’的长度为3mm。该螺旋体由扁平化的钨线50构成，其最大线厚度或者最大厚度D＝60μm。在垂直于扁平化部500的方向上，螺旋体线50的厚度较小。螺旋体5’的内直径对应于钨销钉4的直径或者厚度。螺旋体5’的两个相邻匝的间隔为340μm。由此，螺旋体5’的螺距系数S为6.67。螺旋体5’的芯系数K由芯直径(其在此对应于钨销钉4的直径D1)和螺旋体线的最大厚度D计算为K＝5。螺旋体5’根据本发明的第二实施例如在图4中示意性地示出的那样仅仅在设置在放电容器1的封闭端部11中的钨销钉4的区段或者电极的区段上延伸，该区段并不与钼箔2交叠。螺旋体5’与钼箔2的间隔为0.95mm。但是，螺旋体5’也可以伸到放电空间10中。由此并不损害其作用。放电容器1的其他的并未被绘出的封闭端部与端部11相同地构建。尤其，其同样具有如在图1或3中所示的电极。两个钨销钉4或者电极的伸到放电容器1的内部空间10中的端部的间隔为4.2mm。这两个电极彼此对置地设置在放电容器1的纵轴线上。
在图1中放大地示出了根据第一实施例的电极。电极由钨销钉4和螺旋体5构成，螺旋体卷绕到钨销钉4上。如上面已经阐述的那样，螺旋体5仅仅在钨销钉4的设置在中间的区段上延伸。螺旋体5由扁平化的钨线50构成。图2示出了螺旋体5的一匝的放大的细节视图，其带有示意性示出的螺旋体线50的扁平化部500。除了螺旋体5的第一匝51和最后匝52之外，两个相邻匝之间的间隔L为340μm。螺旋体的螺距系数S由间隔L和螺旋体线直径D计算为S＝(L+D)/D。因此，除了螺旋体5的第一匝和最后匝之外，螺旋体5的螺距系数为6.67或者667％并且其芯系数K为5。
以至少在其长度的一部分上被平坦化的钨线50缠绕按照通常的粉末冶金加工步骤和拉丝方法制造的钨销钉4，用于制造根据本发明的电极。同样可以将前面提及的通常的粉末冶金加工步骤和拉丝方法用于制造钨线50。使用对于制造简单螺旋缠绕(gewendelten)的灯丝而言通常的绕制方法，用于将钨线50卷绕到钨销钉4上。
在图3中示意性示出了根据本发明的第二实施例的电极。该实施例与第一优选实施例的不同仅仅在于螺旋体5’。在螺旋体5’的情况下，第一匝和最后的匝也与其相应的相邻匝间隔340μm地来设置，使得螺旋体5’连续地具有6.67或者667％的螺距系数。在所有其他细节中，螺旋体5和5’一致并且由此电极一致。
根据在图4中绘出的实施例的高压放电灯还具有外灯泡，该外灯泡在放电空间10的区域中围绕放电容器1，以及具有灯头。这些细节例如在EP 1 465 237 A2中进行了描述和绘出。
在图5中绘出了具有根据本发明的第三实施例的电极的高压放电灯的、由透光的氧化铝陶瓷构成的放电容器的密封端部。电极的端部件51借助玻璃焊剂52密封在陶瓷毛细管53中。金属销钉54连接到端部件51上，该金属销钉被由钨线构成的螺旋体55缠绕。螺旋体55包括第一绕组55a，其设置在金属销钉54的放电侧的端部上，并且具有大约6匝。附加地，螺旋体55包括第二绕组55b，其环绕金属销钉54的在陶瓷毛细管53中伸展的区段并且具有大约30匝。金属销钉54的连接到端部件51上的端部和第二绕组55b的相应端部同样嵌入在玻璃焊剂52中。螺旋体55的绕组55a、55b通过螺旋体线55c互相连接。螺旋体线55c至少在第一绕组55a或者第二绕组55b的区域中扁平化地构建，以保证螺旋体55无间隙地设置在金属销钉54上。优选的是，螺旋体线55c在两个绕组55a、55b的区域中扁平化地构建。金属销钉54的设置在陶瓷毛细管53中的较厚的区段由钼构成，该区段被第二绕组55b环绕。金属销钉54的伸到放电容器的放电空间56中的较薄的区段由钨构成，该区段被第一绕组55a环绕。螺旋体线55c的直径或者厚度在0.15mm至0.19mm的范围中。螺旋体55的芯系数或者其绕组55a、55b的芯系数在0.2到0.5的范围中。
图6示出了根据本发明的第四实施例的电极。该电极由钨销钉4和两个螺旋体5”构成，这些螺旋体围绕钨销钉4的两个端部来绕制。螺旋体5”分别由扁平化的钨线构成，钨线围绕钨销钉4的相应端部来绕制。该电极例如可以替代在图5中绘出的金属销钉54和螺旋体55而使用在高压放电灯中的由陶瓷构成的放电容器中。
在图7中绘出了具有根据本发明的第五实施例的电极的高压放电灯的、由石英玻璃构成的放电容器1的密封端部11。在放电容器的密封端部11中气密地熔接有钼箔2。钼箔2的背离放电容器1的放电空间10的端部与由钼构成的馈电装置3连接。钼箔2的朝向放电空间10的端部与钨销钉4连接，该钨销钉具有伸到放电空间10中的端部。钨销钉4的伸到放电空间10中的端部以由钨线构成的螺旋体5”’来缠绕。螺旋体5”’的钨线构建为扁平化的线。扁平化的螺旋体线具有在0.17mm至0.40mm的范围中的厚度，并且螺旋体5”’的芯系数在0.3到0.6的范围中。螺旋体5”’的各匝以小的间隔围绕钨销钉4的放电侧的端部来绕制，并且螺旋体5”’的螺距系数因此接近1。钨销钉4和螺旋体5”’形成高压放电灯的气体放电电极。螺旋体5”’用于从气体放电电极的放电侧端部的散热。
在图8中绘出了具有根据本发明的第六实施例的电极的高压放电灯的、由石英玻璃构成的放电容器的密封端部11。在放电容器1的密封端部11中气密地熔接有钼箔2。钼箔2的背离放电容器的放电空间10的端部与由钼构成的馈电装置3连接。钼箔2的朝着放电空间10的端部与钨销钉4连接，钨销钉具有伸到放电空间10中的端部。钨销钉4的伸到放电空间10中的端部以由钨线构成的螺旋体5””来缠绕。螺旋体5””的钨线构建为扁平化的线。扁平化的螺旋体线具有在0.3mm到0.6mm的范围中的厚度，并且螺旋体5””的芯系数在0.35到0.8的范围中。螺旋体5””的各匝以小的间隔围绕钨销钉4的伸到放电空间10中的端部绕制成两层，并且螺旋体5””的螺距系数因此接近1。钨销钉4和螺旋体5””形成用于高压放电灯的气体放电电极。螺旋体5””用于从气体放电电极的放电侧端部的散热。
在图9和图10中示意性并且放大地示出了根据本发明的第七实施例的电极。该电极与在图1和图2中绘出的根据第一实施例的电极的不同仅仅在于卷绕到钨销钉4上之后螺旋体线50的扁平化部500的取向。因此，在图9和10中对于彼此对应的电极部分使用与图1和图2中相同的附图标记。根据本发明的第七实施例，螺旋体线50的扁平化部500取向为使得其离开钨销钉4。
在图11中示意性并且放大地示出了根据本发明的第八实施例的电极。该电极与在图3中绘出的根据第二实施例的电极的不同仅仅在于卷绕到钨销钉4上之后螺旋体线的扁平化部的取向。因此，在图11中对于彼此对应的电极部分使用与图3中相同的附图标记。根据本发明的第八实施例，螺旋体线的扁平化部取向为使得其离开钨销钉4并且背离钨销钉4。
本发明并不局限于上面进一步阐述的实施例。例如，根据第一、第二、第七或者第八实施例的螺旋体5或者5’也可以替代由扁平化的钨线50制成地由扁平化的钼线制成，以便实现上面描述的吸气剂作用。此外，螺旋体5或5’的匝可以比在上述实施例中所描述的情况彼此更紧或者更宽地设置。
Claims (15)
1.一种用于放电灯的电极，其中该电极具有金属销钉(4，54)，所述金属销钉具有由螺旋体(5，5’，5”，5”’，5””，55)缠绕的区段，该螺旋体由金属线(50，55c)构成，其特征在于，金属线(50，55c)被扁平化。
2.根据权利要求1所述的电极，其中螺旋体(5，5’，5”，5”’，5””，55)的金属线(50，55c)至少在其长度的一部分上被扁平化。
3.根据权利要求1或2所述的电极，其中金属线(50，55c)是钨线或者钼线。
4.根据权利要求1至3之一所述的电极，其中金属销钉(4)是钨销钉。
5.根据权利要求1至4之一所述的电极，其中金属线(50，55c)的厚度在10微米至1000微米的范围中。
6.根据权利要求1至5之一所述的电极，其中金属销钉(4，54)的厚度在0.1毫米至2.0毫米的范围中。
7.根据权利要求1至6之一所述的电极，其中螺旋体(5，5’，5”，5”’，5””，55)的芯系数和螺距系数在1.0到10.0的值域中。
8.根据权利要求1至7之一所述的电极，其中螺旋体(5，5’，5”，5”’，5””，55)的内直径至少沿着其长度延伸的一部分对应于金属销钉区段的厚度。
9.一种放电灯，其具有根据权利要求1至8之一所述的至少一个电极。
10.根据权利要求9所述的放电灯，其具有由石英玻璃构成的放电容器(1)，其中所述至少一个电极伸到放电容器(1)的密封的端部(11)中，并且所述至少一个电极的金属销钉(4)的被螺旋体(5，5’，，5”’，5””)缠绕的区段至少在其长度的一部分上嵌入在放电容器(1)的密封端部(11)的石英玻璃中。
11.根据权利要求10所述的放电灯，其构建为带有无汞填充物的高压放电灯。
12.根据权利要求9所述的放电灯，其中螺旋体(5”，5”’，5””，55)设置在所述至少一个电极的放电侧的端部上。
13.一种用于制造放电灯的电极的方法，其中电极具有金属销钉(4，54)，
其特征在于，在制造方法期间以扁平化的金属线(50，55c)缠绕金属销钉(4，54)。
14.根据权利要求12所述的方法，其中金属销钉(4)是钨销钉。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其中金属线(50，55c)是钨线或者钼线。
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