CN1650393A - 高压气体放电灯及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种高压气体放电灯，其包括放电管，该放电管封装一个放电空间，在该放电空间中以气密方式填充例如汞和稀有气体，并且电极布置在放电空间内以便产生和保持放电，电极包括其端部设置有伸入放电空间的变大的头部(2)的电极杆(1)。按照本发明，变大的头部(2)具有至少大致锥形的预制电极突出部(5)。

Description

高压气体放电灯及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种高压气体放电灯(所谓HID(高强度放电)灯或UHP(超高性能)灯)，特别是其填充等级在大于0.05和0.5mg/mm3之间的汞蒸气灯，该汞蒸气灯包括放电管，该放电管封装一个放电空间，在该放电空间中以气密方式填充例如汞和稀有气体，并且该汞蒸气灯还包括至少一个在放电空间中产生和保持放电的电极，所述电极包括其端部设置有伸入放电空间的变宽电极头部的电极杆。本发明还涉及一种制造这种灯的方法。
背景技术
这种高压气体放电灯的制造、操作特性、使用寿命和成本通过所使用的电极的类型和特定形状来确定。随时间推移已经开发出许多电极的几何形状，在或多或少的程度上考虑到所述灯的性能。在最简单的情况下，高压气体放电灯包括两个电极，每个电极由钨丝或杆制成。电极杆的自由端延伸到放电空间中，该放电空间例如填充有汞和稀有气体，并且其中在操作状态下形成光电弧。电极杆的另一端通过放电管内的气密导通结构连接在连接销上，以便获得所需操作电压。
公知的是在电极的自由端上设置与电极材料相同的材料制成的一个或多个绕组，特别是为了改善电极的热辐射，并在灯功率大的情况下避免所述导通结构的过度加热，并因此避免对于放电管的密封件造成的损坏。如果需要，这些绕组可熔合在各自电极上，以便特别在以AC电压操作的灯中进行热缓冲的作用。另外，电极的使用寿命可因此延长。此类型的电极以简单和公知的方式通过钨制成。
公知的电极的主要缺陷在于导热性通常相对小并不能再现，这是由于绕组和杆之间以及绕组本身之间的热接触在灯寿命期间经受变化。此效果可导致灯性能的变化，特别是灯具有短光电弧(例如大约1mm)的情况下。这些问题确实存在于具有短光电弧的灯中(例如所述的UHP灯)，而不考虑绕组是否熔合在杆上，这是由于这种灯在非常高的操作温度下操作，由此熔合部分可以变化。为了克服这些问题而通过坚固、实体的钨制造的电极其成本高并且其制造方式复杂。
美国专利号3,067,357披露一种电极，其电极杆具有通过熔合获得的球形变宽头部。所需熔合的热量可在灯制造和操作期间提供，球形尺寸以及电极之间的距离通过灯的电流、放电管内的压力以及电极杆的直径来确定。但是，在操作期间，变宽头部的主要部分(例如50％)必须保持在熔融状态下。电极的制造因此变得更简单和便宜，这是由于光电弧本身附加其上的球形变宽头部的尺寸通过所述参数的设置来确定，并因此不受到产生误差的制造和组装技术的外部影响。
由该美国专利公知的高压气体放电灯的缺陷在于灯电流必须精确调节并保持恒定，以便以精确的方式成形球形变宽头部，并使其在所需程度上保持在熔融状态下。灯电流如果高出几个百分比将造成变宽头部和电极杆的整个组件熔化，使得变宽头部更大，并且相对电极之间的距离显著变化，并历时很长。在具有短光电弧的灯的情况下此缺陷确实很严重，使得电流必须以非常高的精度进行调节，以便使得具有这种电极的灯以稳定的方式进行操作。除此之外，此受限制的电流在根据例如放电管内汞蒸气压力进行接通的期间内进行变化。
高压气体放电灯的另一缺陷在所述美国专利中进行描述，其中电极之间的距离在灯寿命期间进行变化。这是通过放电管内用来防止灯变黑的碘造成的，碘同时造成钨从热电极端部到电极后部的转移现象更快速地产生。此现象在具有短光电弧的灯的情况下更加不利，这是由于具有这种电极的灯的寿命只有几百小时。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，其中提供一种高压气体放电灯，该放电灯可以简单和经济的方式制造，并具有长的寿命并在电极之间具有大致恒定的距离，该放电灯以稳定和持久的方式在其整个寿命内操作，而不采取特殊措施来精确和恒定地保持灯电流。
为了实现该目的，按照本发明，开头段落所述的高压气体放电灯的特征在于电极头部包括至少大致锥形的预制电极突出部。特别是，此电极突出部向其自由端变得更薄(即伸入放电空间的端部)。以下的共识令人惊奇地导出本发明。在纵向截面图内观看，电极突出部的锥形(即变尖形状)具有特别的结果，即光电弧在操作状态下将其准确地施加在尖端上，使得电极突出部将准确地在此位置进行熔化。相对于尖端，电极突出部的变厚部分具有相对更大的质量，因此用作热缓冲，使得电极杆将在其剩余部分内具有显著降低的温度。因此，灯具有长的使用寿命。发现锥形的预制电极突出部在灯实际操作的第一个小时内可获得此确定的形状，使得电极之间的距离保持恒定。
在本发明高压气体放电灯的优选实施例中，电极突出部具有在150～600μm之间变化的锥高，特别是在200～500μm之间变化，更特别的是在250～400μm之间变化。与其无关或与之结合，电极突出部最好具有在200～700μm变化的锥底直径，特别是在300～650μm之间变化。与其无关或与之结合，电极突出部特别具有在150～600μm之间变化的锥尖直径，特别是在200～500μm之间变化。
如上所述，本发明还涉及制造本发明高压放电灯的方法，其中电极的电极杆在其端部设置变宽头部，该头部伸入放电空间，此后，杆形构件紧固在变宽头部上，使得面向电极杆的变宽头部的杆形构件的部分给出至少大致锥形形状，由此去除杆形构件的剩余部分。
在本发明方法的优选实施例中，杆形构件焊接在电极杆的变宽头部上。这最好通过激光完成。特别是，使用围绕面向电极杆的变宽头部的杆形构件的部分定位的多个激光和多个光学元件(例如，三个光学元件)。任何两个光学元件之间包括的角度最好是120°。显然同样可以使用一个激光，其光束分成三个分量光束。这些分量光束通过纤维引导到光学元件上，该光学元件引导分量光束并将其聚焦在杆形构件上。
在本发明方法的优选实施例中，切断杆形构件的剩余部分。
附图说明
本发明将参考附图进行详细说明，其中图1～4示意表示制造本发明电极的方法的多个连续步骤。
具体实施方式
图1表示本发明高压气体放电灯的电极，其包括电极杆1，其自由端延伸到放电空间内，并具有变宽的球形电极头部2。锥形电极突出部以下述方式形成在此电极头部2上。由与电极杆1相同材料制成的杆形构件3通过例如带有三个激光4的能量源或通过高频加热或通过放电电弧焊接在电极杆1的变宽电极头部2上，使得激光4围绕面向变宽电极头部2的杆形构件3的端部布置(即在垂直于杆1、3的平面内观看，见图1)，也就是激光相互之间包括120°。如图2所述，杆形构件3的所述端部给出大致锥形形状，即减缩的电极突出部5。整个组件在杆形构件3的变窄部分8的区域处以箭头6的方向压在下方的支承件7上(图3)。因此，杆形构件3的剩余部分将切断，使得变宽电极头部2设有预制锥形电极突出部5，其在向外方向上变窄以便具有截顶锥形的形状。
注意到本发明不局限于所述的实施例，而覆盖落入所附权利要求范围内的可选择方案。因此本领域普通技术人员将明白杆形构件3可由不同于电极杆1的材料制成，本发明确实可以可以不同材料以便用于一方面的锥形电极突出部5和另一方面的变宽电极头部2。

Claims (10)

1.一种高压气体放电灯，其包括放电管，该放电管封装一个放电空间，在该放电空间中以气密方式填充例如汞和稀有气体，并且该放电灯还包括至少一个在放电空间中产生和保持放电的电极，所述电极包括其端部设置有伸入放电空间的变宽电极头部的电极杆，其特征在于，该电极头部包括至少大致锥形的预制电极突出部。
2.如权利要求1所述的高压气体放电灯，其特征在于，该电极突出部向其自由端变得更窄。
3.如权利要求1或2所述的高压气体放电灯，其特征在于，该电极突出部具有在150～600μm之间变化的锥高，特别是在200～500μm之间变化，更特别的是在250～400μm之间变化。
4.如权利要求1、2或3所述的高压气体放电灯，其特征在于，电极突出部最好具有在200～700μm变化的锥底直径，特别是在300～650μm之间变化。
5.如权利要求1～4任一项所述的高压气体放电灯，其特征在于，该电极突出部具有在150～600μm之间变化的锥尖直径，特别是在200～500μm之间变化。
6.一种制造如上述权利要求任一项所述的高压气体放电灯的方法，其中该电极的电极杆在其端部设置变宽头部，该头部伸入放电空间，此后，杆形构件紧固在变宽头部上，使得面向电极杆的变宽头部的杆形构件的部分给出至少大致锥形形状，由此去除杆形构件的剩余部分。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该杆形构件焊接在该电极杆的变宽头部上。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该杆形构件通过激光焊接在该电极杆的变宽头部上。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，使用多个激光，该激光围绕面向该电极杆的变宽头部的杆形构件的部分定位。
10.如权利要求6～9任一项所述的方法，其特征在于，切断该杆形构件的剩余部分。
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