CN102422381A - 含有涂敷电极的放电灯 - Google Patents

含有涂敷电极的放电灯 Download PDF

Info

Publication number
CN102422381A
CN102422381A CN2010800204545A CN201080020454A CN102422381A CN 102422381 A CN102422381 A CN 102422381A CN 2010800204545 A CN2010800204545 A CN 2010800204545A CN 201080020454 A CN201080020454 A CN 201080020454A CN 102422381 A CN102422381 A CN 102422381A
Authority
CN
China
Prior art keywords
discharge lamp
hypothallus
particle
electrode
lamp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010800204545A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102422381B (zh
Inventor
伯恩哈德·温策克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Osram Co Ltd
Original Assignee
Osram Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Co Ltd filed Critical Osram Co Ltd
Publication of CN102422381A publication Critical patent/CN102422381A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102422381B publication Critical patent/CN102422381B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
    • H01J61/0735—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the material of the electrode
    • H01J61/0737—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the material of the electrode characterised by the electron emissive material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/84—Lamps with discharge constricted by high pressure
    • H01J61/86—Lamps with discharge constricted by high pressure with discharge additionally constricted by close spacing of electrodes, e.g. for optical projection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00—Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0059—Arc discharge tubes

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)

Abstract

本发明涉及一种放电灯(1)，其具有至少一个电极(22，24)，该电极至少局部具有由基质层和嵌于其中的颗粒制成的颗粒颗粒复合涂层(32)。由此提高了该电极(22)的发射系数，并因此降低了灯使用中的温度，这对灯的寿命是有利的。

Description

含有涂敷电极的放电灯
发明领域
本发明涉及一种放电灯，特别是短电弧放电灯，其包含有放电管和布置在其中的电极。
现有技术
放电灯运行时在电极之间产生等离子体放电电弧并发射出电磁辐射。电极大多由钨制成，因为钨是一种在非常高的温度下才熔化的坚韧材料。特别是在电极承受强负载的短电弧灯中的情况下产生高的电极温度。由此在电极尖端导致电极材料的蒸发，并沉积在该灯泡的内侧，由此导致灯泡发黑。这种发黑必定导致使用期限过程中不希望的辐射强度的衰减。
特别在以光刻法对半导体进行图案化时，该辐射强度的衰减会由于延长照射时间而导致拉长生产时间，在极端情况下可能需要提前更换灯。
因为每种物质的蒸汽压随温度升高而呈指数增加，所以降低电极尖端温度可有效减小蒸汽压和因此减少电极尖端上的材料损耗，并由此最后减少灯泡发黑。该温度降低可通过电极上增大发射的涂层来实现。
从WO00/08672已知一种适于高压放电灯的电极，其使用铼或其它高熔点材料制成的枝状的层。枝状层意指一种纳米结构，其由在通常光滑的表面上的许多针状的生长物形成。这种枝状层的表面呈深灰色至黑色，并达到大于0.8的发射系数。与未涂敷的电极相比，在阳极坪上的运行温度由此可降低至少500K。这种枝状层的缺点是制造耗费高和与此相关的高成本。借助于CVD技术或PVD技术涂敷枝状涂层是非常昂贵的。此外，还给出了具有这种阳极涂层的高负荷灯的点燃时间试验，其表明该枝状针形结构在使用期限过程中也丧失了其原始形状，并因此该阳极也丧失了其优良的初始发射能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有改进电极的放电灯，以延长该灯的寿命。本发明的另一目的是减少该灯发射的有用辐射即与灯类型有关的紫外(UV)辐射或可见光的衰减。
本发明的目的通过一种放电灯实现，该灯具有放电管和至少一个布置在该放电管内的电极，其中电极至少局部具有由基质层和嵌于基质层中的颗粒所制成的颗粒复合涂层，并且该基质层的材料消光系数K在600nm-2μm的光谱范围内小于0.1，该颗粒的材料消光系数k在600nm-2μm的光谱范围内大于0.1。
特别有利的方案列于从属权利要求中。
按现时的知识状态，认为该颗粒岛分布于在红外光谱范围是很透明的基质层中，并且呈现出“粗”的表面。最后如所谋求的，由此得到高的发射系数。
颗粒不必具有特别的尺寸分布。该平均颗粒大小优选小于该基质的层厚。此外，该颗粒由在可见光谱范围或红外光谱范围内为不透明的材料制成。更准确地说，该颗粒的材料消光系数k在600nm-2μm的光谱范围内应大于0.1。此外，颗粒的熔点应尽可能高，优选高于2000℃，特别优选高于2500℃。该颗粒特别是金属，优选钨。
基质层由在可见光谱范围或红外光谱范围内呈透明的材料制成。更准确地说，该基质层的材料消光系数k在600nm-2μm的光谱范围内应优选小于0.1，特别优选在400nm-8μm的光谱范围内小于0.01。此外，该基质材料的熔点应尽可能高，优选高于2000℃，特别优选高于2500℃。适用的材料类型包括氧化物、氟化物、碳化物和氮化物，如ZrO2、MgF2、SiC或AlN。已表明ZrO2是特别适用于氧化物基质层，因为其兼有高的机械稳定性和高的透明度。ZrO2在足够的层厚和足够高的温度下发射系数为0.85。在这种ZrO2-层中，该发射系数甚至明显高于具有烧结钨粉的阳极表面所测得的最大为0.6的发射系数。隨层厚减小该发射系数也下降，因为对于红外辐射而言ZrO2-层变得更为透明，由此置于其下的基片的表面特性就占主导作用了。嵌入的金属颗粒起到多孔金属层的作用，其在约1000-2500℃的发射系数达到1.0。该基质赋予金属结构稳定性。其还可通过加入Y2O3和/或MgO进一步提高。另外，基质层还可仅由Y2O3或MgO制成，以代替ZrO2。
基质层的厚度优选为1微米至1毫米，特别优选为10至300μm。金属颗粒的粒度优选为20nm至基质层的厚度。金属颗粒的体积含量可以适当地为2-50％，优选为5-30％，特别优选为5-15％。
本发明的层可通过烧结以低成本制备。各成分在施加到电极体上之前可经混合或相继涂敷。
为了烧结，可使用市售的用于金属粉末和陶瓷粉末的粘合剂。粉末与粘合剂一起经揽拌并涂敷。接着灼烧该电极以去除粘合剂并烧结所述粉末。灼烧温度可超过所述烧结温度，以致可熔化层基质的材料。
优选的是，在灯泡运行中受到等离子体电弧中发出的辐射直接撞击的电极区域不涂敷基质层，因为在一些情况下，在等离子体区域中的该涂层会受到损害。
附图简介
下面用实施例详述本发明。
唯一的附图示出本发明的含有涂敷阳极的放电灯。
优选实施例
下面用氙短电弧灯(OSRAM
Figure BDA0000107176230000031
)阐述本发明。在氙短电弧灯中，在高压的纯氙气(或气体混合物中)点着放电电弧。XBO-灯例如在常规和数字式电影放映中使用。
附图示出利用短电弧技术的高压放电灯1的示图，其在两侧上具有插座，并设计用于DC-运行。该放电灯具有由石英玻璃制成的带放电腔6的放电管4和两个呈径向配置在放电管4中的密封的管壳杆8，10，其自由端部段可各具有插座(未示出)。两个在管壳杆8，10中延伸的电极装置14，16突入放电腔6中，灯运行时在电极装置14，16之间产生气体放电(电弧)。通常为1bar冷压力的氙填充气填充在放电管4的放电腔6中。
在所述实施例中，两侧的电极装置14，16各具有供电的杆状电极支承件18，20以及在放电侧上焊接在其上的阳极22或阴极24。如图1所示，在右侧配置的用于产生高温的阴极24设计呈锥形，以确保基于热发射和场发射所限定的电弧起始点和足够的电子流(理查森方程，Richard-son-Gleichung)。
经受高热负荷(热应力)的阳极22设计为圆柱形。为改进热辐射功率，除朝向对置的阴极或运行中朝向等离子体电弧的的端面31外，其表面30具有由ZrO2-基质层制成的颗粒复合涂层32，基质层中还提供有嵌入的钨颗粒。为此，烧结由10体积％的钨和90体积％的ZrO2组成的粉末混合物。在阳极22的运行温度(整个阳极的平均运行温度通常为1500℃)下，这种颗粒复合涂层32的发射系数ε约为0.95，与例如未经处理的阳极的发射系数ε为0.25相比，其就具有特别高的辐射。由此使得放电灯1的热负荷降低。
具有ZrO2-基质的颗粒复合涂层的钨含量对发射系数ε的影响的测量表明，在约10体积％的钨情况下有最大值，这时在1000-2500℃的温度下的ε几乎为1。
前面虽然以氙短电弧灯的实施例阐述了本发明，但在水银蒸汽短电弧灯(OSRAM
Figure BDA0000107176230000041
)情况下同样可实现本发明的有利效果。在水银蒸汽短电弧灯中，放电介质是水银蒸汽和一种或多种稀有气体。HBO灯用于电气/电子工业如微芯片和LCD的制备。
前面虽然以用直流(DC)运行的放电灯的实施例阐述了本发明。但本发明不局限于DC放电灯。而在交流(AC)-放电灯情况下也出现该有利效果。

Claims (12)

1.一种放电灯(1)，其具有
-放电管(4)，
-至少一个布置在所述放电管内的电极(22，24)，
-其中所述电极(22)至少局部具有由基质层和嵌于该基质层中的颗粒制成的颗粒复合涂层(32)，和，其中
-所述基质层的材料的消光系数k在600nm-2μm的光谱范围内小于0.1，
-所述颗粒的材料的消光系数k在600nm-2μm的光谱范围内大于0.1。
2.权利要求1的放电灯，其中所述基质层的材料的消光系数k在400nm-8μm的光谱范围内小于0.01。
3.权利要求1或2的放电灯，其中所述基质层由氧化物、碳化物、氮化物、氟化物中的一种或更多种所组成。
4.权利要求3的放电灯，其中所述基质层由ZrO2、MgF2、SiC或AlN中的一种或更多种所组成。
5.权利要求4的放电灯，其中所述基质层中添加有Y2O3和/或MgO。
6.上述权利要求之一的放电灯，其中所述基质层的厚度为1微米至1毫米。
7.上述权利要求之一的放电灯，其中所述颗粒由金属制成。
8.权利要求7的放电灯，其中所述金属颗粒由钨组成。
9.权利要求8的放电灯，其中所述钨颗粒的体积含量为2-50％，优选为5-30％，特别优选为5-15％。
10.上述权利要求之一的放电灯，其中所述颗粒的粒度在20nm至所述基质层的厚度范围内。
11.上述权利要求之一的放电灯，其中在所述灯运行时受到等离子体电弧中发出的辐射直接撞击的阳极区域是不涂敷的。
12.上述权利要求之一的放电灯，其中所述放电灯是短电弧放电灯。
CN201080020454.5A 2009-05-14 2010-04-22 含有涂敷电极的放电灯 Active CN102422381B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009021235.3 2009-05-14
DE102009021235.3A DE102009021235B4 (de) 2009-05-14 2009-05-14 Entladungslampe mit beschichteter Elektrode
PCT/EP2010/055313 WO2010130542A1 (de) 2009-05-14 2010-04-22 Entladungslampe mit beschichteter elektrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102422381A true CN102422381A (zh) 2012-04-18
CN102422381B CN102422381B (zh) 2016-01-27

Family

ID=42288680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080020454.5A Active CN102422381B (zh) 2009-05-14 2010-04-22 含有涂敷电极的放电灯

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8710743B2 (zh)
JP (1) JP5559313B2 (zh)
KR (1) KR101706143B1 (zh)
CN (1) CN102422381B (zh)
DE (1) DE102009021235B4 (zh)
WO (1) WO2010130542A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015218878A1 (de) 2015-09-30 2017-03-30 Osram Gmbh Gleichstrom-Gasentladungslampe mit einer thoriumfreien Kathode
JP6721208B2 (ja) * 2016-04-08 2020-07-08 株式会社ユメックス ショートアーク放電ランプ用電極
DE102018206770A1 (de) * 2018-05-02 2019-11-07 Osram Gmbh Elektrode für eine Entladungslampe, Entladungslampe und Verfahren zum Herstellen einer Elektrode
DE102018207038A1 (de) * 2018-05-07 2019-11-07 Osram Gmbh Elektrode für eine entladungslampe, entladungslampe und verfahren zum herstellen einer elektrode
EP3948934A1 (de) 2019-03-25 2022-02-09 OSRAM GmbH Elektrode für eine gasentladungslampe und gasentladungslampe
CN114402415A (zh) * 2019-10-09 2022-04-26 优志旺电机株式会社 短弧型放电灯
AT17391U1 (de) 2020-07-31 2022-03-15 Plansee Se Hochtemperaturkomponente

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3248591A (en) * 1961-11-10 1966-04-26 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Discharge lamp electrode with integral cooling means
DE2951741C2 (de) * 1978-12-29 1984-05-30 Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo Elektrode für eine Entladungslampe
CN1112285A (zh) * 1993-10-07 1995-11-22 菲利浦电子有限公司 高压金属卤化物放电灯
JP2008186790A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Yumex Inc 放電ランプ用電極およびその製法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5574051A (en) * 1978-11-29 1980-06-04 Toshiba Corp Metal vapor discharge lamp
US4303848A (en) * 1979-08-29 1981-12-01 Toshiba Corporation Discharge lamp and method of making same
JP2601435B2 (ja) 1989-03-29 1997-04-16 ウシオ電機株式会社 半導体ウエハー露光用ショートアーク水銀ランプ
JP3598475B2 (ja) 1995-10-20 2004-12-08 株式会社オーク製作所 放電灯の陽極の構造
JPH09231946A (ja) 1996-02-23 1997-09-05 Ushio Inc ショートアーク型放電ランプ
CN1252891A (zh) 1997-12-22 2000-05-10 皇家菲利浦电子有限公司 高气压金属卤化物放电灯
DE29823366U1 (de) 1998-08-06 1999-07-08 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Elektrode für eine Hochdruckentladungslampe mit langer Lebensdauer
DE19951445C1 (de) 1999-10-25 2001-07-19 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Quecksilber-Kurzbogenlampe
DE19957420A1 (de) 1999-11-29 2001-05-31 Philips Corp Intellectual Pty Gasentladungslampe mit Oxidemitter-Elektrode
DE10132797A1 (de) 2000-07-28 2002-05-02 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Kurzbogenlampe mit verlängerter Lebensdauer
JP3596453B2 (ja) * 2000-09-28 2004-12-02 ウシオ電機株式会社 ショートアーク放電ランプ
JP4295527B2 (ja) * 2003-02-27 2009-07-15 株式会社アライドマテリアル 放電ランプ及びその電極構造
JP4815839B2 (ja) * 2005-03-31 2011-11-16 ウシオ電機株式会社 高負荷高輝度放電ランプ
DE102006061375B4 (de) 2006-12-22 2019-01-03 Osram Gmbh Quecksilber-Hochdruckentladungslampe mit einer Wolfram und Kalium enthaltenden Anode, die eine Kornzahl größer 200 Körner pro mm2 und eine Dichte größer 19,05g/cm3 aufweist

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3248591A (en) * 1961-11-10 1966-04-26 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Discharge lamp electrode with integral cooling means
DE2951741C2 (de) * 1978-12-29 1984-05-30 Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo Elektrode für eine Entladungslampe
CN1112285A (zh) * 1993-10-07 1995-11-22 菲利浦电子有限公司 高压金属卤化物放电灯
JP2008186790A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Yumex Inc 放電ランプ用電極およびその製法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101706143B1 (ko) 2017-02-13
DE102009021235B4 (de) 2018-07-26
JP2012527066A (ja) 2012-11-01
JP5559313B2 (ja) 2014-07-23
CN102422381B (zh) 2016-01-27
WO2010130542A1 (de) 2010-11-18
KR20120027352A (ko) 2012-03-21
US20120062101A1 (en) 2012-03-15
DE102009021235A1 (de) 2010-11-18
US8710743B2 (en) 2014-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102422381A (zh) 含有涂敷电极的放电灯
TWI452602B (zh) Fluorescent light
JP4421672B2 (ja) 蛍光ランプ及びその製造方法、並びに照明装置
US6346495B1 (en) Die pressing arctube bodies
JP2010056007A (ja) 蛍光ランプ
Gendre Two centuries of electric light source innovations
US7057348B2 (en) Discharge tube for high-pressure discharge lamp and high-pressure discharge lamp
US4342937A (en) Metal halogen vapor lamp provided with a heat reflecting layer
US20130088141A1 (en) Electrode for hot cathode fluorescent lamp and hot cathode fluorescent lamp
JP2002203513A (ja) 高圧放電ランプ
US8222819B2 (en) Ceramic discharge vessel having an opaque zone and method of making same
JPH04370644A (ja) 高輝度放電灯用発光管とその製造方法
JP2000090876A (ja) 低圧放電ランプ
US6592808B1 (en) Cermet sintering of ceramic discharge chambers
JP3314123B2 (ja) 金属蒸気放電灯用発光管
US20090098389A1 (en) Highly emissive material, structure made from highly emissive material, and method of making the same
JP7294436B2 (ja) ショートアーク型放電ランプ
Wei et al. Dysprosium oxide ceramic arc tube for HID lamps
WO2012053383A1 (ja) 蛍光ランプ用の電極および蛍光ランプ
US7768207B2 (en) Highly emissive material, structure made from highly emissive material, and method of making the same
US8487523B2 (en) Reduced wattage gas discharge lamp
JPH04262363A (ja) ラピッドスタート形けい光ランプおよびその製造方法
Hing Materials for discharge light sources
FR2815172A1 (fr) Lampe sans mercure a cathodes creuses froides a luminescence fluorescence pour eclairage colore decoratif ou enseignes lumineuses

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant