CN112088416A - 用于放电灯的电极、放电灯以及用于制造电极的方法 - Google Patents

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CN112088416A CN201980030858.3A CN201980030858A CN112088416A CN 112088416 A CN112088416 A CN 112088416A CN 201980030858 A CN201980030858 A CN 201980030858A CN 112088416 A CN112088416 A CN 112088416A
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Abstract

本发明涉及一种用于放电灯(12)的电极(10、10a、10b)，其中，电极(10、10a、10b)包括基体(14)，所述基体具有提供电极(10、10a、10b)的端面的电极平台(16)，其中，所述基体(14)在电极(10、10a、10b)的纵向延伸方向(L)上由电极平台(16)界定。此外，电极(10、10a、10b)包括用于增加热发射的涂层(20)，所述涂层被布置在基体(14)的除电极平台(16)以外的至少一个第一区域(18)中。此外，电极(10、10a、10b)包括基体(14)的至少部分连续的自由区域(22)，该自由区域至少部分地沿纵向延伸方向(L)延伸直至电极平台(16)，并且在该自由区域中没有布置用于增加热发射的涂层(20)，并且其中，所述第一区域(18)在电极(10、10a、10b)的周向方向上邻接自由区域(22)的至少一个部分。

Description

用于放电灯的电极、放电灯以及用于制造电极的方法
本发明涉及一种用于放电灯的电极，该电极包括基体，该基体具有提供电极的端面的电极平台，该基体在电极的纵向延伸方向上由电极平台界定。电极还包括用于增加热发射的涂层，该涂层被布置在基体的除电极平台以外的至少一个第一区域中。本发明还包括一种具有这种电极的放电灯以及一种用于制造用于放电灯的电极的方法。
在操作放电灯期间，在电极之间产生发射电磁辐射的等离子体放电电弧。电极主要由钨制成，因为钨是一种仅在极高温度下才会熔化的坚硬材料。尤其是对于短弧灯，其中电极承受强负荷，产生高的电极温度。因此，电极材料在电极尖端处蒸发，该材料沉积在灯泡的内部，从而使灯泡浑浊。这种混浊不可避免地会导致在使用过程中所不期望的辐射强度的降低，因此也限制了放电灯的使用寿命。
由于任何物质的蒸气压力随着温度的升高呈指数增加，因此能够通过降低电极尖端的温度来有效地降低蒸气压力，并因此有效地减少电极尖端处的材料损失，并因此最终减少灯泡发黑。这样的温度降低能够通过电极的发射增加涂层、尤其是通过上述用于增加热发射的涂层来实现。例如在DE 10 2009 021 235 A1中对这种涂层进行了描述。例如，能够为这种电极或其钨基体的外表面设置这种用于增加热发射的涂层。
对于无汞的短弧放电灯(例如氙气放电灯，也称为OSRAM
Figure BDA0002764852850000011
灯，其适于电影放映的用途)以及含汞的短弧放电灯(例如汞短弧灯，也称为OSRAM
Figure BDA0002764852850000012
灯，并且由于其发出UV范围内的光而适于例如半导体的光刻结构)，通常在点火期间或者刚完成点火之后(几秒钟)，经常会发生等离子体中的电荷载流子密度不足以在电极尖端之间形成稳定放电电弧的情况。在这种情况下，电弧优先形成在电极上的更远离电极平台的位置处。然后，在许多情况下，电弧形成在电极之一的平台上，而对于相对的电极，则形成在电极的锥体或侧面上。然而，也能够发生这样的情况，即电弧形成在两个电极上远离电极平台处。
如所描述的那样，在具有较高热负荷的放电灯中的电极至少部分地设置有增强热辐射的涂层。但是，该涂层不能承受以一定频率出现、并形成在涂层上的电弧。这会导致涂层随后被部分地破坏。
只有经过几秒钟到大约30秒钟之后，等离子体中才会存在足够的电荷载流子，使得电弧能够在大约1秒内收缩到电极尖端附近。如果在到达平台的路径上存在涂层区域，则等离子弧通常会被阻挡并且会局部地破坏那里的涂层。
此外，在许多类型的灯中，在灯被点火后的最初几分钟内，在其最终在电极之间移动、然后从阴极平台延伸到阳极平台之前，放电电弧仍位于圆锥形阴极的锥体上的电极平台附近。然后，在此阶段，电弧通常附着在锥体上，更确切地说是附着在涂层的边缘处，并在那里破坏涂层的边缘。
破坏涂层的效果是明显地降低了对热发射的促进的效率，从而降低了灯的使用寿命。然而，更大的缺点主要在于，蒸发的涂层材料与钨发生反应，这导致氧化钨蒸发，进而导致了其在灯泡上的沉积，进而导致了灯泡的浑浊或变黑。由此大大缩短了灯的寿命。
为了防止涂层的破坏，能够使用相对于这种情况的更坚固的涂层。然而，这种涂层，至少对于目前已知的涂层来说，具有的主要缺点是，一方面是它们更昂贵，并且另一方面是，就其增加热发射的特性而言，它们的效率是明显较低的。就增加热发射的特性而言，这种较低的效率又对灯的使用寿命产生负面影响。
因此，本发明的目的是提供一种用于放电灯的电极、一种放电灯和一种用于制造电极的方法，通过它们能够使放电灯的使用寿命得到延长。
该目的通过用于放电灯的电极、通过具有该电极的放电灯以及通过用于制造具有根据相应的独立权利要求的特征的电极的方法来实现。本发明的有利实施方式是从属权利要求、说明书和附图的主题。
根据本发明的用于放电灯的电极具有基体，该基体具有提供电极的端面的电极平台，其中，该基体在电极的纵向延伸方向上由电极平台界定。此外，电极包括被布置在基体的除电极平台以外的至少一个第一区域中的用于增加热发射的涂层。
增加热发射尤其意味着将热发射系数增加到高于0.7。此外，电极包括基体的至少一个至少部分地、优选为完全地连续的自由区域，该自由区域至少部分地沿纵向延伸方向延伸直至电极平台，在该自由区域中没有布置用于增加热发射的涂层，其中，第一区域在电极的周向方向上邻接自由区域的至少一个部分。
自由区域没有用于增加热发射的涂层并不一定意味着自由区域(也就是说是基体的区域)根本不需要任何涂层。相反地，替代地，能够在基体的自由区域中设置涂层，该涂层具有小于0.7的热发射系数。例如，涂层能够具有钨颗粒，其中，钨颗粒的体积占比大于50％。特别地，也能够以纯钨糊的形式来涂覆涂层。替代地，涂层能够具有由锕系元素组分和/或镧系元素组分(例如La、Ce、Nd)和/或陶瓷组分构成的添加剂或添加剂的组合。添加剂或添加剂的组合优选具有超过2000℃的熔点。此外，添加剂或添加剂的组合的逸出功优选小于钨的逸出功，尤其是小于3.6eV。ZrO 2、Y2O3、ThO2、La2O3尤其适合作为陶瓷组分。所使用的陶瓷的体积占比优选小于30％，从而当等离子弧在自由区域上形成时，涂层中不会有明显的损坏。
通过没有布置增加热发射的涂层的该自由区域，有利地为放电电弧提供了通向电极平台的路径，如果电弧形成在进一步远离电极平台处，其能够在不损坏用于增加热发射的涂层的情况下采用该路径到达电极平台。本发明基于这样的认知，即至少在放电电弧没有直接在电极平台上形成的情况下，在电极上形成的放电电弧倾向于在没有涂层的自由区域中形成，而不是形成在用于增加热发射的涂层所存在的区域中，因为基体(通常是金属的，尤其是由钨制成的)区域中的载流子密度大于涂层区域中的载流子密度。因此，涂层中的这种结构(即至少一个自由区域)有利地允许放电灯的等离子弧可以形成在距电极平台一定距离的电极处，而不会撞击用于增加热发射的涂层，并且还允许等离子弧在到达电极尖端(即电极平台)的路径中不必穿过涂层，这有利地防止了对增加热发射的涂层的损坏。如果防止了涂层的损坏，则同时防止了由氧化钨的蒸发所引起的灯泡的混浊或变黑，进而增加了放电灯的使用寿命。最重要的是，现在可以使用那些对于所形成的放电电弧而言不是特别坚固、但得益于本发明而不需要那么坚固的涂层，所述涂层在增加热发射方面具有特别高的效率，如开头所述，这一点对使用寿命同样具有积极影响。通过在基体上设置连续的、朝着电极平台延伸的自由区域(在该自由区域中没有布置任何用于增加热发射的涂层)，能够以特别简单、低成本和有效的方式来增加使用根据本发明的电极的放电灯的使用寿命。
此外，电极还能够包括延伸到电极平台的多个这种连续的自由区域。如果电极具有多个这样的自由区域，则有利地为电弧提供替代的形成位置，从而使破坏或部分破坏用于增加热发射的涂层的可能性最小。这里，多个自由区域可以优选地被彼此等距地布置。
这里，通常能够将电极配置为阳极或阴极。此外，电极优选地被配置为关于沿纵向延伸方向延伸的旋转轴线而旋转对称。在将电极被配置为阴极的情况下，优选的是，基体包括圆柱形部分和逐渐变细的锥形部分，该锥形部分在纵向延伸方向上紧接电极平台，并且其尖端由电极平台形成。如果将电极配置为阳极，则基体可能只包括圆柱部分，其一端(即圆柱的底面)由电极平台形成。替代地，圆柱形部分也能够沿电极平台的方向以某种程度变细。
此外，基体优选地大部分由钨形成，尤其是基本上全部由钨形成。特别地，除了钨材料的可选掺杂(例如，利用钍和/或钾)之外，或者除了可选的包含在钨基质中的碳化物和/或氧化物相之外(例如稀土金属)，基体能够完全由钨组成。掺杂的重量占比例如能够小于4％。通过掺杂例如能够提高电极的电子发射率。
此外有利的是，第一区域沿电极的周向方向邻接自由区域的至少一个部分。因此，在基体的表面上，优选地沿垂直于纵向延伸方向将具有用于增加热发射的涂层的第一区域与自由区域邻接地布置。
换句话说，自由区域在周向方向上没有完全围绕电极延伸，而是至少部分地沿纵向延伸方向穿过具有用于增加热发射的涂层的第一区域。这有利地使得具有用于增加热发射的涂层的第一区域的面积达到最大，并因此使热发射本身达到最大。
在本发明的一个有利的配置中，至少一个自由区域以条带形式构造，其宽度至少为1毫米。由于条带状的自由区域至少为1毫米宽，所以当形成的放电电弧沿自由区域延伸时，可以有利地防止对于用于增加热发射的涂层的沿自由区域延伸的边缘的损坏，这是因为放电电弧延长部分还具有一定的宽度或一定的直径，尽管其不超过1毫米。条带状的自由区域的宽度优选为1毫米至5毫米，尤其优选为2毫米至3毫米。宽度恰好为2到3毫米时，能够特别有效地防止延伸的放电电弧破坏用于增加热发射的涂层的边缘区域，同时，能够因此将自由区域的面积保持尽可能小，从而使用于增加热发射的涂层具有更大的可用面积，这样可以特别有效地增加热发射。
自由区域从起点一直延伸到电极平台，尤其是不一定沿直线延伸，其中，该自由区域在该延伸方向上具有大于其宽度的长度，该宽度被限定为局部地垂直于延伸方向。因此，该起点构成自由区域的背离电极平台的末端。此外，该起点通常能够布置在基体的除电极平台以外的任何位置。
在本发明的另一有利的配置中，至少一个自由区域以条带形式构造，其长度至少是垂直于电极的纵向延伸方向的最大直径的一半。这里，电极的最大直径的一半构成了特征尺寸，因为当放电电弧不是直接在电极平台上形成，而是远离电极平台形成时，其主要形成在距电极平台一定距离远处，该距离大于电极最大直径的一半。因此，特别有利的是，至少一个自由区域具有至少是电极的最大直径的一半的长度，甚至优选地为更长的长度，这样没有形成在电极平台上的放电电弧极可能形成在自由区域上。然而，自由区域也能够明显地为更长的，并且例如能够在电极的整个基体上延伸直至其与电极平台相反的端部。这是特别有利的，因为它进一步增加了不在电极平台形成放电电弧而是在自由区域形成放电电弧的可能性。
在本发明的另一有利的配置中，至少一个自由区域沿纵向延伸方向直线延伸。换句话说，自由区域以这样的方式从起点延伸到电极平台，使得其沿起点和电极平台之间的尽可能短的连接线延伸。这种直线设计具有很大的优点，即大大简化了电极的制造，这将在后面结合根据本发明的方法更详细地说明。
尽管如此，也可以规定，至少一个自由区域至少部分地围绕纵向延伸方向螺旋地延伸到电极平台。换句话说，自由区域不必沿直线延伸至电极平台，并且在原则上能够设想到任何的延伸可能性。但是，如果至少一个自由区域至少部分地围绕纵向延伸方向呈螺旋状延伸，则优选的是，该自由区域最多围绕电极的纵轴线旋转一次。以这种方式，可以将放电电弧在到达电极平台的路径上跃过或穿过涂覆区域的风险较低。另外，如果自由区域尽可能地呈直线延伸，则自由区域所需的总面积将最小，进而为用于增加热发射的涂层提供更多可用区域。
因此，本发明的另一有利的配置为，将用于增加热发射的涂层布置在整个表面的至少一半上。以这种方式，在操作电极的放电灯期间，能够实现特别有效的热发射。然而，也能够将用于增加热发射的涂层布置在基体的整个表面的一半以上，例如布置在整个表面的至少60％、至少70％、至少80％或甚至至少90％上。除了至少一个自由区域和电极平台之外，电极的主体也能够完全涂覆有用于增加热发射的涂层。由此，能够使热发射效率达到最大。
优选地，将用于增加热发射的涂层配置为颗粒复合涂层，该颗粒复合涂层由基质层和掺入基质层中的颗粒组成。此外，有利的是，用于增加热发射的涂层包含陶瓷物质，并且尤其是由陶瓷物质形成至少50％的体积。因此，能够提供特别耐热的用于增加热发射的涂层。
这里，特别有利的是，用于增加热发射的涂层掺有钨颗粒的ZrO 2基质层，其中钨颗粒在涂层中的体积占比尤其为2％至40％。已经证明，这种涂层在增加热发射方面是特别有效的。当电极温度在1000摄氏度甚至更高的范围时，这种效率尤为明显。
除ZrO2外，其他材料也能够被用作基质材料。这种材料的熔点应尽可能高，优选大于2000摄氏度、尤其优选大于2500摄氏度。此外，合适的材料类别包括氧化物、氟化物、碳化物和氮化物，例如还包括MgF2、SiC或AlN。然而，由于ZrO 2兼具高机械稳定性和高透明性，因此已被证明特别适用于氧化基质层。基质赋予了所掺入的钨颗粒的金属结构稳定性。能够通过添加Y2O3和/或MgO进一步增加稳定性。替代地，基质层也可以只由Y2O3或MgO构成，而不是由ZrO2构成。
基质层的厚度以及进而用于增加热发射的涂层自身的厚度例如能够为1微米至1毫米，特别优选为10微米至300微米。金属颗粒(即钨颗粒)的体积占比特别优选地为5％和30％、尤其为5％和15％。
在本发明的另一特别有利的配置中，电极具有钨涂层，该钨涂层被布置在基体的至少一个第二区域中，该第二区域与用于增加热发射的涂层的面向电极平台的边缘邻接。
钨涂层能够例如由钨粉烧结而成。将钨涂层布置在用于增加热发射的涂层和电极平台之间具有以下优点：在电极平台的边缘处形成的电弧不会损坏位于附近的用于增加热发射的涂层。该钨涂层确保电弧优选在此处形成，并使用于改善热辐射的能够承受较小热负荷的涂层不受损坏。另外，尽管能够实现热发射系数保持在0.7以下，但是钨涂层也对增加热发射起到了作用。
例如，至少一个第二区域(即在其中布置有钨涂层的区域)能够构成一个区域，该区域在电极的周向方向上是环形的，即其围绕电极轴线延伸，并且该区域尤其是在周向方向上是连续的、或间断的(即不连续的)。因此，该环形区域能够在电极平台方向上直接与用于增加热发射的涂层的边缘邻接。由此能够有效地防止对涂层边缘的破坏。
然而，如果部分地涂覆钨涂层并且因此在电极的周向方向上将钨涂层不连续地布置在涂层的边缘处，则也可以提供这种保护。换句话说，也能够规定，基体具有多个第二区域，所述多个第二区域分别与用于增加热发射的涂层的边缘邻接地布置，并且在电极的周向方向上彼此间隔开，其中，钨涂层被布置在多个第二区域中的相应的一个第二区域中。由于钨涂层是金属的，但是用于增加热发射的涂层在大多数情况下具有非金属的基质材料，因此放电电弧偏爱以金属钨涂层为起点的第二区域，因此自动避开了用于增加热发射的涂层。仅在单个连续的第二区域中涂覆钨涂层是特别有利的，这是因为由于制造更加简单而特别具有成本效益。
此外，有利的是，至少一个第二区域具有从用于增加热发射的涂层的边缘朝电极平台的方向延伸的、并且至少为0.5毫米的宽度。通过该最小宽度能够确保特别有效地对用于增加热发射的涂层边缘进行保护。
这里，至少一个第二区域是否与自由区域部分重叠，即烧结到基体上的附加钨涂层是否也被部分地布置在自由区域中与放电电弧从形成位置到电极平台的移动无关。
因此能够设想到的是，根据本发明的另一配置，至少一个第二区域的一部分与自由区域的朝向电极平台的端部重叠，使得钨涂层至少被部分地布置在自由区域的端部的至少一部分中。因此，自由区域能够例如朝电极平台的方向延伸并通入到钨涂层中，以保护用于增加热发射的涂层的边缘。因此，在自由区域上朝电极平台的方向移动的放电电弧被自动引导至钨涂层，以保护用于增加热发射的涂层的边缘，并从那里直接到达电极平台，因此，在放电电弧收缩期间，放电电弧在其到达电极平台的路径上不会被任何相对于等离子电弧不稳定的层阻挡，因此用于增加热发射的涂层也保持完好无损。
替代地，也可以布置钨涂层和自由区域，使得布置有钨涂层的至少一个第二区域与自由区域不重叠，从而不用在基体的自由区域中布置附加的钨涂层。以此方式，在远离电极平台处所形成的放电电弧也能够容易地且不受阻碍地到达电极平台，而不会破坏用于增加热发射的涂层。另外，该变型还使电极的制造变得特别简单。
本发明还涉及一种具有根据本发明的电极或其配置之一的放电灯。特别地，放电灯也能够具有根据本发明的两个电极或它们的两个配置，其中，一个电极优选地被配置为阳极，而一个电极被配置为阴极。
这里，电极能够被布置在放电灯的灯泡中，其中，该灯泡充满气体混合物。此外，能够像开头所述的灯那样来配置放电灯。例如，放电灯能够被配置为XBO灯，例如氙气短弧灯。XBO灯发出可见波长范围内的光，并被用于例如传统和数字电影放映中。放电灯也能够被配置为HBO灯，尤其是被配置为汞短弧灯，其中灯泡中充满了含汞的气体混合物。这种灯发出至少部分地位于UV范围内的光，并且能够例如被用于半导体的光刻结构。
针对根据本发明的电极及其实施例所描述的优点以相同的方式适用于根据本发明的放电灯及其实施例。
本发明还涉及一种制造用于放电灯的电极的方法，其中，提供基体，该基体具有提供电极的端面的电极平台，其中，基体在电极的纵向延伸方向上由电极平台界定。此外，利用用于增加热发射的涂层在基体的除电极平台以外的至少一个第一区域中对基体进行涂覆，从而提供至少一个自由区域，该自由区域至少部分地沿纵向延伸方向延伸直至电极平台，并且在自由区域中没有布置有用于增加热发射的涂层，并且第一区域在电极的周向方向上邻接自由区域的至少一部分。
以此方式，能够以特别简单和低成本的方式创建自由区域，在该自由区域中没有布置有用于增加热发射的涂层。在此，针对根据本发明的电极及其配置所提到的优点也以相同的方式适用于根据本发明的用于制造电极的方法。另外，与根据本发明的电极及其实施例有关的所述具体特征使得可以通过其他相应的方法步骤来完善根据本发明的制造方法。
这里，特别有利地示出了电极的一个实施例，在该实施例中，自由区域以条带形式沿纵向延伸方向直线地延伸至电极平台。由此，涂覆方法可以变得特别简单。尽管如此，通过该制造方法能够提供至少部分地不以直线延伸的自由区域，例如以螺旋方式延伸。
此外，用于增加热发射的涂层的涂覆能够通过在基体上进行烧结来实现。在相应的制造步骤中，上述布置在与用于增加热发射的涂层的边缘邻接的第二区域中的钨涂层也能够通过在相应的第二区域中烧结钨粉来提供。
因此，能够以特别简单的、成本有效的和省时的方式来提供电极，这使得放电灯的使用寿命得以显着增加。
本发明的其他优点、特征及细节从优选的实施例的以下描述中并参考附图得出。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于放电灯的电极的示意图，该电极具有直线延伸至电极平台的未经涂覆的自由区域；
图2示出了根据本发明的另一示例性实施例的电极的示意图，该电极具有以螺旋形式延伸至电极平台的自由区域；
图3示出了电极的示意图，该电极在用于增加热发射的涂层的边缘处具有部分地涂覆的钨涂层；并且
图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的放电灯的示意图。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于放电灯12的电极10(参见图4)的示意图。在该示例性实施例中，电极10被配置为阴极10a。但是，所述电极也能够被类似地配置为阳极10b(参见图4)。在该示例中，电极10还具有基体14。基体进一步包括提供电极10的端面的电极平台16。在这种情况下，在平行于电极轴线A而延伸的纵向延伸方向L上，基体14由电极平台16界定。
在该示例中，基体14由圆柱形部分14a和锥形或圆锥形部分14b组成。但是，如图4所示，例如当电极10被设计为阳极10b时，其也能够被形成为任何其他期望的形状。在该示例中，基本上省略了圆锥形部分14b，并且电极平台16基本上直接紧接圆柱形部分14a。
为了改善热辐射功率，在基体14的除电极平台16以外的第一区域18表面上涂覆有用于增加热发射的涂层20。优选地，涂层20优选地构成了颗粒复合涂层，该颗粒复合涂层由掺有钨颗粒的ZrO 2基质层构成。为此，例如，能够对由10％体积的钨和90％体积的ZrO 2所构成的粉末混合物进行烧结。
在操作放电灯(例如如图4所示的放电灯12)期间，最终会在阴极10a和阳极10b相应的电极平台16之间形成相应的放电电弧。
当点火短弧放电灯时，经常发生的情况是：等离子体中的电荷载流子密度不足以从一开始就在电极10的尖端之间形成稳定的放电电弧。在这种情况下，电弧首先形成在电极10上的远离电极平台16的位置处。因此，对于常规电极，十分常见的是电弧形成在增加热发射的涂层上，这通常会部分地破坏这种涂层，并且还会导致灯泡变得更加浑浊或发黑，总体上导致降低放电灯的使用寿命。
为了防止这种情况，现在有利地在基体14上设置自由区域22，在该自由区域中没有布置用于增加热发射的涂层20。自由区域22以条带形式构造，并且所述自由区域作为连续的区域至少部分地在纵向延伸方向L的方向上延伸直至电极平台16。如图1所示，通常该自由区域22具有长度LF以及局部地垂直于其长度的宽度B。在这种情况下，长度LF大于宽度B。尤其是相对于电极10的最宽区域或相对于圆柱形部分14a而言，自由区域22的长度LF优选地至少为电极10的直径D的一半。
此处，在图1所示的该示例中，自由区域22在电极10的整个长度上以条带形式直线地延伸直至电极平台16。但是，也能够将自由区域22构造得更短。此外，优选地，自由区域22的宽度B为至少1毫米，优选为至少2毫米，尤其是为2毫米至5毫米。
因此，放电电弧可以有利地形成在自由区域22中，并且因此直接形成在电极10的基体14的热稳定表面上，所述热稳定表面基本上是由钨形成的。该条带22朝向电极平台延伸，有利地使得当放电电弧在电极尖端之间收缩时不会受到任何涂层20的阻碍，并且因此在通往电极平台16的路径上不会被阻挡。为了为电弧提供替代的形成位置，还能够设置多个这样的条带，尤其是设置多个这样的自由区域22。
因此，放电电弧能够有利地沿从电弧形成位置到电极平台16的路径掠过，而不破坏热辐射涂层20。由于自由区域22的面积较小，因此，由涂层20所促进的热发射效率没有受到削弱或仅被轻微地削弱。
为了使电弧在第二启动阶段(即在点火后的最初几分钟内)不破坏平台16附近的阴极涂层的边缘20a，即用于增加热发射的涂层20，涂层边缘20a、尤其是在阴极平台附近的区域中，或通常在电极平台16上还设有钨粉烧结的涂层，即钨涂层24。该涂层确保了电极优选地在那里形成，并且使用于改善热辐射的热稳定性较差的涂层20不受损坏。
该钨涂层24优选具有至少0.5毫米的最小宽度BW，该宽度从涂层20的边缘20a向电极平台16的方向延伸。此外，在图1所示的示例中，自由区域22如所描述的那样沿直线地延伸，并且钨涂层24被布置成在基体14的第二区域26中环形地围绕轴线A而延伸，其中，自由区域22还延伸穿过钨涂层24，并因此打断了钨涂层的环形结构。自由区域22和钨涂层24两者也能够在不会因此而失去其功能的情况下分别采用不同的形状。现在将借助于图2和3对此进行更详细的说明。
图2示出了根据本发明的另一示例性实施例的电极10的示意图。特别地，除了下面描述的区别之外，电极10能够如图1所描述的那样来配置。在该示例中，自由区域22在电极10的纵向延伸方向L的方向上至少部分地以螺旋形式构造，尤其是在基体14的圆锥形部分14b的区域中。然而，在自由区域22的这种螺旋构造的情况下，优选的是，自由区域22至多完全围绕电极轴线A旋转一次，以便为放电电弧提供尽可能简单的通向电极平台16的路径。电极平台16附近的自由区域22的螺旋结构进而直接通入到用于保护涂层20边缘20a的钨涂层24中，其中，此处钨涂层24也被布置在第二连续区域26中，该第二连续区域以开环的形式围绕电极轴线A延伸。
然而，如图3所示的，如果部分地涂覆该钨涂层24，则同样提供该钨涂层24的功能。图3进一步示出了根据本发明的另一示例性实施例的电极10，除了以下描述的差异之外，该电极10尤其能够进一步如图1所描述地来进行配置。这些差异在这里尤其只限于钨涂层24的配置或布置。在该示例中，现在将所述钨涂层布置在彼此分开的多个第二区域26中，所述多个第二区域被布置成围绕电极10的轴线A延伸，并且邻接用于增加热发射的涂层20的边缘20a。
图4示出了放电灯12的示意图，该放电灯在该示例中被配置为使用短弧技术的高压放电灯。放电灯12还包括根据本发明的实施例的两个电极10，其中一个电极被配置为阳极10b，并且另一个电极被配置为阴极10a。阴极10a和/或阳极10b能够如图1至图3所描述的那样来配置。从图4中可以清楚地看出，阳极10b的形状也与阴极10a的不同。特别地，阳极10b具有明显更大的直径D，优选地为2至4厘米，而阴极10a具有明显更小的直径D，优选地为小于或至多为3.0厘米，特别优选地为至多2.5厘米。
此外，放电灯12具有用于这种灯的常规部件，例如放电管28、充有气体混合物，并且电极10位于其中的放电空间30、以及其他部件。阳极10b和阴极10a的相应的电极平台16彼此相对朝向，并且电极轴线A大致位于一条线上，也就是说，阴极10a和阳极10b被彼此同轴布置。两个电极10都能够包括如上所述的自由区域22。这些相应的自由区域22相对于轴线A优选地被布置在同一侧上，也就是说，例如他们都在阳极10b的顶部上和在阴极10a的顶部上延伸，或者相对于两个电极10的下方延伸，或者在任何期望的一侧延伸，但是，相对于阳极10b和阴极10a的相应的轴线A和/或相对于纵向延伸方向L总是位于同一侧。尽管在点火期间，放电电弧通常形成在两个电极10之一的电极平台16上，并且仅形成在两个电极中的另一个(通常是阴极)的锥面或侧表面上，但在不常见的情况下，仍可能发生电弧形成在两个电极10上远离平台16处的情况。在这种情况下，自由区域22的同侧布置有利于使电弧收缩，并且还减小了电弧接触或穿过涂层20的可能性。
总体上，提供了一种电极、一种放电灯和一种制造方法，所述电极、放电灯和制造方法通过极为成本有效的措施、即通过朝着电极平台延伸的自由区域，能够有利地使放电灯的使用寿命得到进一步提高。
附图标记
10 电极
10a 阴极
10b 阳极
12 放电灯
14 基体
14a 圆柱形部分
14b 圆锥形部分
16 电极平台
18 第一区域
20 用于增加热发射的涂层
20a 用于增加热发射的涂层边缘
22 自由区域
24 钨涂层
26 第二区域
28 放电管
30 放电空间
A 电极轴线
B 自由区域的宽度
D 电极直径
BW 钨涂层的宽度
L 电极的纵向延伸方向
LF 自由区域的长度

Claims (22)

1.一种用于放电灯(12)的电极(10、10a、10b)，其中，所述电极(10、10a、10b)包括：
-基体(14)，所述基体具有提供电极(10、10a、10b)的端面的电极平台(16)，其中，所述基体(14)在电极(10、10a、10b)的纵向延伸方向(L)上由电极平台(16)界定；以及
-用于增加热发射的涂层(20)，所述涂层被布置在基体(14)的除电极平台(16)以外的至少一个第一区域(18)中；
其特征在于，
所述电极(10、10a、10b)包括基体(14)的至少一个至少部分连续的自由区域(22)，所述自由区域至少部分地沿纵向延伸方向(L)延伸直至电极平台(16)，并且在所述自由区域中没有布置用于增加热发射的涂层(20)，其中，所述第一区域(18)在电极(10、10a、10b)的周向方向上邻接自由区域(22)的至少一个部分。
2.根据权利要求1所述的电极(10、10a、10b)，
其特征在于，
所述至少一个自由区域(22)以条带形式构造，其宽度(B)至少为1mm。
3.根据前述权利要求之一所述的电极(10、10a、10b)，
其特征在于，
所述至少一个自由区域(22)以条带形式构造，其长度(LF)为垂直于其纵向延伸方向(L)的所述电极(10、10a、10b)的最大直径(D)的一半。
4.根据前述权利要求之一所述的电极(10、10a、10b)，
其特征在于，
所述至少一个自由区域(22)沿纵向延伸方向(L)直线地延伸。
5.根据前述权利要求之一所述的电极(10、10a、10b)，
其特征在于，
所述至少一个自由区域(22)至少部分地以螺旋形式围绕纵向延伸方向(L)延伸。
6.根据前述权利要求之一所述的电极(10、10a、10b)，
其特征在于，
所述用于增加热发射的涂层(20)被布置在基体(14)的整个表面的至少一半上。
7.根据前述权利要求之一所述的电极(10、10a、10b)，
其特征在于，
所述用于增加热发射的涂层(20)包括陶瓷物质，尤其是由所述陶瓷物质形成至少50％的体积。
8.根据前述权利要求之一所述的电极(10、10a、10b)，
其特征在于，
所述用于增加热发射的所述涂层(20)包括掺有钨颗粒的ZrO 2基质层，其中，所述钨颗粒在涂层(20)中的体积占比尤其为2％至40％。
9.根据前述权利要求之一所述的电极(10、10a、10b)，
其特征在于，
所述电极(10、10a、10b)包括钨涂层(24)，所述钨涂层被布置在基体(14)的至少一个第二区域(26)中，所述第二区域与所述用于增加热发射的涂层(20)的面向电极平台(16)的边缘(20a)邻接。
10.根据权利要求9所述的电极(10、10a、10b)，
其特征在于，
所述第二区域(26)构成一区域(26)，该区域在电极(10、10a、10b)的周向方向上是环形的，并且在周向方向上尤其为连续的或不连续的。
11.根据权利要求9所述的电极(10、10a、10b)，
其特征在于，
所述基体(14)包括多个第二区域(26)，所述多个第二区域分别与所述用于增加热发射的涂层(20)的边缘(20a)邻接地布置，并且在电极(10、10a、10b)的周向方向上彼此隔开，其中，所述钨涂层(24)被布置在所述多个第二区域(26)中的相应的一个第二区域中。
12.根据权利要求9至11之一所述的电极(10、10a、10b)，
其特征在于，
所述至少一个第二区域(26)具有宽度(BW)，所述宽度从所述用于增加热发射的涂层(20)的边缘(20a)朝电极平台(16)的方向延伸，并且所述宽度至少为0.5mm。
13.根据权利要求9至12之一所述的电极(10、10a、10b)，
其特征在于，
所述至少一个第二区域(26)的至少一部分与所述自由区域(22)的朝向电极平台(16)的端部重叠，使得钨涂层(24)至少部分地被布置在自由区域(22)的端部的至少一部分中。
14.根据前述权利要求之一所述的电极(10、10a、10b)，其中，所述自由区域(22)不具有涂层。
15.根据权利要求1至13之一所述的电极(10、10a、10b)，其中，所述自由区域(22)具有热发射系数小于0.7的涂层。
16.根据权利要求15所述的电极(10、10a、10b)，其中，所述涂层包括钨颗粒，其中，所述钨颗粒的体积占比大于50％。
17.根据权利要求16所述的电极(10、10a、10b)，其中，所述涂层包含由锕系元素组分和/或镧系元素组分和/或陶瓷组分制成的添加剂或添加剂的组合，并且其中，优选地所述添加剂或添加剂的组合具有超过2000℃的熔点。
18.根据权利要求17所述的电极(10、10a、10b)，其中，所述陶瓷组分包括以下成分：ZrO2、Y2O3、ThO2、La2O3。
19.根据权利要求17或18所述的电极(10、10a、10b)，其中，所述陶瓷的体积占比小于30％。
20.一种放电灯(12)，其具有至少一个根据前述权利要求之一所述的电极(10、10a、10b)。
21.一种制造用于放电灯(12)的电极(10、10a、10b)的方法，其包括以下步骤：
-提供基体(14)，所述基体具有提供电极(10、10a、10b)的端面的电极平台(16)，其中，所述基体(14)在电极(10、10a、10b)的纵向延伸方向(L)上由电极平台(16)界定；以及
-利用用于增加热发射的涂层(20)在基体(14)的除电极平台(16)以外的至少一个第一区域(18)中对基体(14)进行涂覆；
其特征在于，
利用所述用于增加热发射的涂层(20)对基体(14)进行涂覆，使得至少一个自由区域(22)至少部分地沿纵向延伸方向(L)延伸直至电极平台(16)，并且在所述自由区域中没有布置用于增加热发射的涂层(20)，并且所述第一区域(18)在电极(10、10a、10b)的周向方向上邻接自由区域(22)的至少一个部分。
22.根据权利要求21所述的方法，包括以下步骤：
利用不会导致热发射增加的涂层、尤其是热发射系数小于0.7的涂层对自由区域进行涂覆。
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