CN103189958B - 用于制造高压放电灯的电极的方法和具有如此制造的至少一个电极的高压放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造高压放电灯（10）的电极（16）的方法，包括下面的步骤：a）优选借助激光束扫略电极表面的至少一部分，以用于生成氧化层（步骤120）；b）至少部分地升华在步骤a）中产生的氧化层（步骤120）；并且c）还原剩余的氧化层（140）。本发明还涉及一种具有如此制造的至少一个电极的高压放电灯（10）。

Description

用于制造高压放电灯的电极的方法和具有如此制造的至少一个电极的高压放电灯

技术领域

本发明涉及一种用于制造高压放电灯的电极的方法。此外，本发明涉及一种具有如此制造的至少一个电极的高压放电灯。

背景技术

放电灯的电极的发射率对于这种放电灯的表现和几何设计而言具有决定性的影响。

现有技术是借助于有机粘结剂刷涂金属粉末或材料混合物并且跟随其后烧结或烘焙到电极本体上。当然，刷涂的和烧结的层是机械耐抗性差的，这能够导致在接触时部分的剥落。

从WO2008/090030A1中已知一种用于加工放电灯的电极的方法。在此，电极在下述区域中氧化，在所述区域中所述电极气密地箍缩在由玻璃形成的放电腔的颈部中。以700K和1300K之间的温度，在标准空气和环境气压下以化学方式进行氧化。随后，氧化层在真空环境下升华，其中在升华期间温度为1450K和1900K之间。通过该方法，电极在所述区域中得到具有精细粗糙度的表面，由此降低所述电极部段的表面在放电容器材料上的附着性。由此，降低在放电容器的密封区域中形成裂缝的危险。在升华步骤期间，随氧化层也将可能的杂质从电极部段的表面移除，由此同样降低附着性。

从US6,626,725B1中已知一种放电灯，其中由钨制成的棒形电极局部地穿过气密的箍缩部引入放电容器的颈部中，并且局部地延伸到放电容器的放电腔中。为了能够在放电灯工作时防止放电容器在箍缩区域中形成裂缝，而加工电极的表面。为了在下述长度区域中在电极的表面上生成元素钨层，首先在表面上生成氧化层，在所述长度区域中将电极设置在箍缩区域中。在此，例如能够生成三氧化钨层。为了生成元素钨层，因此在氢气炉中以大约1200℃加热氧化的电极，在所述氢气炉中喷出水中的氢。

EP1251548A1教导一种方法，以便改进在短弧型高压放电灯中的电极的热辐射特性。为了该目的，将沟槽引入电极的表面中。沟槽具有小于等于电极直径的12％的深度，其中沟槽的深度和间距的比例大于等于二。为了引入沟槽能够使用激光装置。沟槽能够构成为是有角的或弯曲的，其中为了产生弯曲的沟槽而磨削表面，并且随后在10％的氢氧化钠溶液中电解抛光。然而，例如通过将表面在2000℃下加热超过120分钟的方式，也能够通过加热到高的温度而在真空中生成弯曲的沟槽。

发明内容

本发明基于的目的是，提供一种用于制造高压放电灯的电极的方法，借助于所述方法能够实现用于电极的尽可能高的发射率。在此，电极的表面应是尽可能机械耐抗的。目的还在于提供一种具有如此制造的至少一个电极的高压放电灯。

所述目的通过用于制造高压放电灯的电极的方法实现，该方法包括下面的步骤：a)扫略电极表面的至少一部分，以用于生成氧化层；b)至少部分地升华在步骤a)中产生的所述氧化层；并且c)还原剩余的所述氧化层，其中在步骤a)中，至少在所述电极的在将所述电极安装在所述高压放电灯的玻璃泡壳中之后没有嵌入在所述玻璃泡壳的玻璃中的部分上进行扫略；以及通过具有至少一个电极的高压放电灯实现，所述电极通过下面的步骤制造：a)扫略电极表面的至少一部分，以用于生成氧化层；b)至少部分地升华在步骤a)中产生的所述氧化层；以及c)还原剩余的所述氧化层，其中在步骤a)中，至少在所述电极的在将所述电极安装在所述高压放电灯的玻璃泡壳中之后没有嵌入在所述玻璃泡壳的玻璃中的部分上进行扫略。

本发明基于下述目的，当电极具有改进的热放射性能时，那么原则上能够实现高的发射率。热放射性能能够通过增大电极的表面来改进。然而，在此必须保证，虽然电极的表面增大，但是电极的导电能力不受损害。

因此，根据本发明，为了生成氧化层，首先借助适合于此的、高能的射束，例如电磁束、尤其激光束，或电子束或离子束扫略电极表面的至少一部分。在此，通过相应地选择能量密度，已经升华所形成的氧化层的至少一部分。得到尽管已经极其粗糙的、然而是氧化的电极表面作为中间产物，也就是说具有下降的导电能力。出于该原因，在后续步骤中将未升华的氧化层还原成金属。结果，形成具有高的发射率的极其粗糙的表面，其中发射率能够根据结构化和氧化进行调节。所形成的表面是极其机械坚固的且极其耐抗的。此外，与从背景技术中已知的刷涂变型方案相反，不引入附加的杂质。

与以化学方式生成氧化层相反，在根据本发明的方法中也能够仅氧化部分区域。这尤其有利于限定电极上的不同的功能区域。

与根据上面提及的EP1251548A1的教导而限定地引入沟槽相比，能够通过根据本发明的方法生成大很多的表面，进而实现明显更高的发射率。

优选地，在步骤a)中至少在电极的下述部分上进行扫略，在将电极安装在高压放电灯的玻璃泡壳中之后，所述部分未嵌入在玻璃泡壳的玻璃中。通过将加工能够限制于电极的对于发射重要的部分上，而获得时间节约进而降低制造成本。优选地，在气氛中、尤其富含氧气的气氛中执行步骤a)。因为电极通常主要由钨制成，也就是说尤其由掺杂的钨构成，并且钨是相对于氧气极易反应的，因此能够以简单的方式生成氧化钨。

此外，优选地，步骤b)与步骤a)同时实施。因此，在扫略时，氧化钨的一部分通过升华已经转变成气态，而氧化钨的另一部分残留在电极的表面上。

优选在含氢气的气氛中、尤其在氩氢混合物中实施步骤c)。优选的氩氢混合物以名称已知。由此，尤其简单地提供在方法步骤c)中执行将氧化钨中的氧与气氛中的氢化合成水的可能性。在电极表面上残余纯的金属。

如已经实施，电极优选包含钨，其中在步骤c)中氧化钨还原成纯的钨。

优选地，在步骤a)中借助于激光束装置进行扫略。由此，尤其能够精确地刚好加工电极表面的对于发射率而言重要的部分。与化学加工相反，电极表面的不同区域能够被不同地扫略。通过在电极表面上借助于激光束装置引起改性的变型形式能够在高的发射率方面进行进一步优化。借助于激光束装置进行扫略，而在可调节的参数，例如能量密度、行间距、焦距等方面允许对期望的发射率进行精确调节。

在本文中，激光束装置尤其设计为释放实现电极表面的至少一部分的熔化、氧化以及升华的能量密度。

在此，在步骤a)中能够以1kHz和100kHz之间的频率，尤其是10kHz的频率对激光束装置进行时钟控制。在步骤a)中优选在电极表面上产生优选两个相邻行之间的行间距在0.01mm和0.2mm之间、尤其是0.1mm的行。优选地，以0.01mm和0.1mm之间的、尤其是0.02mm的激光束焦距驱动激光束装置。以这种方式，能够最大化电极表面，由此，电极的发射率同时变得最大。

替选地，也能够借助于其他适合的射束装置进行扫略，例如电子束装置或离子束装置。

根据本发明的方法的一个优选实施形式，在700℃和2500℃之间的、尤其是2200℃的温度下执行步骤c)。相反，优选在环境温度下、尤其在15℃和30℃之间的温度下和在环境压力下进行步骤a)。

其他优选实施形式从本文中得出。

关于根据本发明的方法所提出的优选的实施形式和其优点，只要是可用的，就相应地适用于具有如此制造的至少一个电极的根据本发明的高压放电灯。

附图说明

接下来，参考附图详细地描述本发明的实施例。附图示出：

图1示出根据本发明的高压放电灯的示意图；

图2示出用于根据本发明的方法的实施例的信号流图；

图3示出图1中示出的高压放电灯的阳极的一部分；

图4示出图3中示出的电极表面的第一部分的第一放大图；

图5示出图3中示出的电极表面的第二部分的第一放大图；

图6示出图5中示出的部分的放大图；以及

图7示出图6中示出的部分的放大图。

具体实施方式

在图1中示意地示出高压放电灯10的一部分。高压放电灯10包括具有放电腔14的放电容器12。第一电极16(阳极)和第二电极18(阴极)延伸到放电腔14中。两个正相反地对置的颈部20、22连接到放电容器12的横截面构成为椭圆形的中央部件上。电极16熔合在颈部22中，电极18熔合在颈部20中。

电极16、18设置在优选由钨或钨合金形成的棒24、26上。电极16、18自身由掺杂的钨形成。

以电极16，也就是说阳极为例详细描述根据本发明的方法。显然地，能够考虑下述实施形式：其中还依照根据本发明的方法加工阴极。

所述方法以步骤100开始。在步骤120中借助于激光束装置扫略电极16的表面的至少一部分。在此，能量密度高至，使得电极表面的一部分熔化、氧化以及升华。这表示，所形成的氧化钨的一部分转变成气态，氧化钨的另一部分残留在电极表面上。步骤120优选在富含氧的气氛中执行。能够以1kHz和100kHz的、尤其是10kHz的频率对激光束装置进行时钟控制。优选地，在电极表面上生成两个相邻行之间的行间距在0.01mm和0.2mm之间、尤其是0.1mm的行。在优选实施形式中，以0.01mm和0.1mm之间的、尤其是0.02mm的激光束焦距驱动激光束装置。激光束装置例如能够输出50W和200W之间的、优选大约120W的功率。例如能够以10mm/s和100mm/s之间的、尤其30mm/s的速度进行扫略。温度能够是环境温度；压力优选是环境压力。

一个优选的激光束装置是以名称罗芬RS-marker(rofinrsmarker)已知的，并且借助电流头驱动。在所述实施例中，功率为大约120W，由此流过大约38A的电流。扫略速度为大约为30mm/s。

优选地，可转动地安装电极16，使得能够通过激光束装置将整个环周结构化。

通过步骤120形成极其粗糙的氧化表面。如更下面参考其他附图更详细地阐述，所述表面在几何形状方面是未限定的。

在步骤140中，在VARIGON气氛中优选以感应的方式加热电极16。由此，表面的氧化的部分通过现有的氢还原成金属钨和水。结果，得到具有可经由处理程度调节的发射率的、金属的、极其粗糙的电极表面。表面没有杂质，因为与现有技术相反而不必将粘结剂使用在刷涂过程中。在以感应的方式进行加热时，电极具有极其良好的耦合输入性能并且是机械稳定的，也就是说电极表面未示出剥落的趋势。优选在700℃和2500℃之间的、尤其2200℃的温度下进行步骤140。

根据本发明的方法终止于步骤160。

通过根据本发明的方法能够生成具有至0.6的所生成的表面的发射率的电极。因此，甚至稍微超过现有技术中能够借助刷涂实现的区域。

图3示出图1的电极16的表面的区域的放大的容纳部，其中形状从圆柱形转变为锥形。放大率为10:1。明显地，识别出激光加工的痕迹、尤其也识别出激光结构的交叠区域，通过在将平行线施加在电极16的锥形区域中时终止射束，而形成所述交叠区域。

图4示出图3的圆柱形-锥形过渡区域中的一部分的放大图。放大率为1:30。图5以相同的放大率示出图3的在圆柱形区域中的一部分。

图6以1:200系数的进一步放大图示出图5中的示图的放大的部分。明显地识别出沟槽，其中肉眼能观察到表面的不规则性。通过不规则性获得电极表面的显著放大，由此能够实现高的发射率。

最终，图7示出图6的视图的沟槽的细节。放大率为1:1000。所述视图强调电极的钨表面的高的粗糙度。

Claims (19)

1.用于制造高压放电灯(10)的电极(16)的方法，包括下面的步骤：

a)扫略电极表面的至少一部分，以用于生成氧化层；

b)至少部分地升华在步骤a)中产生的所述氧化层；并且

c)还原剩余的所述氧化层，

其中在步骤a)中，至少在所述电极的在将所述电极安装在所述高压放电灯的玻璃泡壳中之后没有嵌入在所述玻璃泡壳的玻璃中的部分上进行扫略。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

在气氛中执行步骤a)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

步骤b)与步骤a)同时实施。

4.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在含氢的气氛中实施步骤c)。

5.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在氩氢混合物中实施步骤c)。

6.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

所述电极(16)包含钨，其中在步骤c)中将氧化钨还原为纯的钨。

7.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在步骤a)中借助于激光束装置、电子束装置或离子束装置进行扫略。

8.根据权利要求7所述的方法，

其特征在于，

所述激光束装置、电子束装置或离子束装置设计为，释放实现对所述电极表面的至少一部分进行熔化、氧化以及升华的能量密度。

9.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

在步骤a)中，以1kHz和100kHz之间的频率对所述激光束装置进行时钟控制。

10.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

在步骤a)中，以10kHz的频率对所述激光束装置进行时钟控制。

11.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

在步骤a)中在所述电极表面上生成两个相邻行之间的行间距在0.01mm和0.2mm之间的行。

12.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

在步骤a)中在所述电极表面上生成两个相邻行之间的行间距是0.1mm的行。

13.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

以0.01mm和0.1mm之间的激光束焦距驱动所述激光束装置。

14.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

以0.02mm的激光束焦距驱动所述激光束装置。

15.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在700℃和2500℃之间的温度下执行步骤c)。

16.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在2200℃的温度下执行步骤c)。

17.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在环境温度下并且在环境压力下执行步骤a)。

18.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在15℃和30℃之间的温度下，并且在环境压力下执行步骤a)。

19.具有至少一个电极(16)的高压放电灯(10)，所述电极通过下面的步骤制造：

a)扫略电极表面的至少一部分，以用于生成氧化层；

b)至少部分地升华在步骤a)中产生的所述氧化层；以及

c)还原剩余的所述氧化层，

其中在步骤a)中，至少在所述电极的在将所述电极安装在所述高压放电灯的玻璃泡壳中之后没有嵌入在所述玻璃泡壳的玻璃中的部分上进行扫略。