CN1985346A - 高强度放电灯的电极 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高强度放电灯的电极，至少由电极头(7)和电极基底(5)组成，其中电极基底(5)的至少一个区域具有比电极头(5)更低的热传导率和/或至少一个设计用来限制电极基底内的热流的元件被设置在电极头和电极基底之间。

Description

高强度放电灯的电极

技术领域

本发明涉及一种高强度放电灯的电极，其至少由电极头和电极基底组成。

背景技术

高强度放电灯(HID灯)和尤其UHP(超高性能)灯由于它们的光学性能被优选地特别用于投影目的。在本发明的内容中，术语UHP灯(飞利浦)也包括其他制造商制造的UHP类型的灯。

高强度放电灯通常包括两个这种电极。这些电极经常在位于灯管内的放电空间中彼此相对地设置。这些电极在一端具有电极头且在另一端具有电极基底。在本发明的内容中，电极头和电极基底可被设置在一个部件内，例如杆状电极内，或者在多个部件内。电极基底连接到通常由石英或硬玻璃制成的灯管。

高强度放电灯的放电空间被气密密封并特别地充满惰性气体。在彼此相对设置的电极的端部之间，在放电空间内产生电弧放电，其中电弧用作高强度放电灯的光源。

能量通过优选由钨制成的内部电极被引入。电极通常经由钼与外部镇流器相连。钼通常形成为钼箔或钼条和钼丝。气密封闭通常由通常为石英的玻璃类材料和钼之间的至少一个气密密封形成。该密封以已知的方式被设计为所谓的收缩(pinch)密封或钼箔密封。由于石英玻璃和钼的热膨胀系数很不相同，在较大温度波动的情况下，密封中钼的收缩是不可避免的。通过测定密封的钼，尤其是钼箔的尺寸来确保该密封的气密密封。

灯的工作寿命尤其被下列事实影响：在灯的工作期间，电极基底区域中的材料被去除了。这是尤其被普遍接近1800到2200K的工作温度所引起的。

由于热传导，热量也传输到灯管的密封区内，该密封区用来将电极固定到灯上。这个区域，尤其在密封或所谓收缩内的区域的石英材料的再结晶不能被消除。

为了减少热量传输到密封中，原则上对于给定的最大灯功率来最小化电极基底的尺寸是可能的。然而，在这方面由所要求的机械稳定性形成了一个限制，即使当加工和运输该灯时也必须确保该机械稳定性。

在另一方面，当为了应用目的增加最大灯功率时，电极基底尺寸的增加通常也是必须的，并且这在热传输方面导致了不希望的增加。

为了冷却电极，通常钨丝一次或多次地紧绕电极。这个方法的冷却效果是有限的并且不能用于每个应用。

EP0756312A2披露了具有用于冷却电极端部的冷却体的电极。该冷却体由高熔点金属材料制成并利用粉末冶金处理固定地与电极连接。据说利用最佳的热传导可以获得电极端部的冷却。

发明内容

本发明的目的是提供用于上面提到的类型的高强度放电灯和具有增加的工作寿命的相应高强度放电灯的电极，该电极限制热传输到电极基底和高强度放电灯的密封中。

通过权利要求1的特征获得本发明的目的。

在这里，电极基底的至少一个区域比电极头具有更低的热传导率和/或在电极头和电极基底之间设置至少一个限制热量流入电极基底的元件对本发明是必要的。

由于根据本发明的方案，在电极基底和高强度放电灯的密封内能显著地减少灯的工作温度。

而且，由于根据本发明在电极基底的至少一个区域内减少的热传导率，在灯管的密封区域中发生每单位时间减少的热传导。这个区域尤其是在密封中的石英材料不期望的再结晶的风险由此被完全或部分地避免了。

电极头和它们的端部由惯用的电极材料组成，并被特别设计为实心的并形成不同的形状，例如以圆柱形、圆锥形或球形的方式成形。在本发明的内容内上面提到的名单不是限定性的。

电极的各部分，例如电极头和电极基底，以本身已知的方法或以本身已知的方式固定地彼此连接。可以使用例如焊接或激光技术的已知方法。单个、几个或所有的部件可一起制造或分别制造并彼此连接。

优选电极基底的至少一个区域具有结构特征，以使得那里的热传导率低于电极头内的热传导率。这里应该考虑热动力因素，例如本身是已知的圆柱形。尤其是根据用于热传输的改进条件带来改进冷却的设计方法，例如散热片的设置，在本发明的内容里是单独有益的。

除了结构特征，这还涉及相对于它们的例如密度的物理性质的材料的选择。电极在截面上不同的密度分布在这方面也是优选的。

例如在材料是利用粉末冶金工艺，例如烧结工艺来生成的情况下，孔隙率或颗粒尺寸同样在这方面也是优选的。

根据本发明的另一个实施例，优选在电极头和电极基底之间设置元件，以使得它们彼此不直接接触。根据这个实施例，热流必须经由这个元件来进行，以致于能确保本发明内容中的热流或热传导率的预期的限制。

在上面提到的意义上，该元件既具有结构特征又具有物理特征，以使得那里的热传导率低于电极头内的热传导率。该元件尤其实现了机械连接的功能，其中不得不确保必须的机械稳定性；然而，它还可以另外完成其他功能。这些另外的功能之一为例如冷却功能，使得在这种情况下从该元件传输到电极基底的热量显著地少于从电极头传输到该元件的热量。

尤其优选该元件是冷却元件，优选是绕线或圆柱体，其尤其由利用粉末冶金工艺制成的材料组成。

另外优选成形圆柱形元件，使得它的外表面例如通过热辐射增强了热的散失，和/或它的内表面限制了向着电极基底的热流动。

另外优选在灯的工作期间经受了增加的材料去除的电极基底的区域中或区域上，有一个附加的以截面扩展或附加设置的圆柱体的形式的材料储蓄器。该附加的材料储蓄器可以是电极基底的整体部件，例如以截面扩张的形式，或者是一个随后固定到电极基底上的附加部件。该材料储蓄器优选设置在考虑上面描述的温度条件存在材料被去除风险的点上。该材料储蓄器的尺寸优选作为电极的希望工作寿命的函数作为一个整体来特别地度量尺寸。

而且，本发明的目的通过具有权利要求10的特征的高强度放电灯和通过具有权利要求11的特征的投影系统来获得。

本发明将参照附图中所示的实施例来进一步描述，然而，本发明并不局限与此。

附图说明

图1示出了包含电极装置的高强度放电灯(UHP灯)的灯管的示意性截面图。

图2示出了根据本发明电极的一个实施例的示意性截面图。

图3示出了根据本发明电极的可替换实施例(与图2比较)的示意性截面图。

图4示出了根据本发明电极的另一个实施例的示意性截面图。

图5示出了根据本发明包含材料储蓄器的电极的示意性截面图。

具体实施方式

图1示意性地示出了具有从现有技术已知的高强度放电灯(UHP灯)的放电空间2的灯管1的截面图。整体形成并通常由石英玻璃制成且气密密封充满普通气体的放电空间2的灯管1，包括两个圆柱形的密封区域9，10，该区域彼此相对地设置并且在其之间具有直径约10mm的基本为球形的区域。电极装置基本包括第一电极3和第二电极4，在相对的电极头7，8之间的放电区2内产生电弧放电，其中该电弧用作高强度放电灯的光源。叫做电极基底5，6的电极3，4的另一端经由钼条11，12连接到钼丝13，14。钼丝13，14还连接到灯的电连接端子(图1中未示出)，经由该电连接端子由电源输入操作该灯所需的电源电压，可能要使用为通用的电源电压设计的镇流器。

主要由钨材料组成的电极3，4具有圆柱形形状并且大约4到8mm长，并且电极基底5，6具有大约0.3到0.7mm的直径。

图2示出了根据本发明电极3的一个实施例。电极基底5成形为空心的圆柱体，其中它的外直径约0.6mm且它的内直径约0.3mm。电极基底5由利用粉末冶金工艺制成的钨材料组成，因此电极基底5具有比电极头7更低的密度。电极基底5的这个钨材料可以例如以传统的烧结处理从具有大约0.4到30μm的颗粒尺寸的钨粉末制成，其中空心圆柱体的形状通过挤压获得。电极基底5的一端固定地连接到电极头7，该电极头是实心的并由钨组成且具有圆柱形形状。为了冷却电极3，钨丝15以已知的方法紧绕电极3多次。

至少一个这种根据本发明的电极可被用在高强度放电灯，尤其是UHP灯中，该灯可被用在用于投影目的的系统中。

图3示出了针对图2的可替换实施例，其中这还具有上面所描述的电极基底5和不同的电极头7。这个电极头7是球形的、实心的并由钨制成。

可以例如根据US6,552,499B2来设计并制造电极头7。

图4示出了根据本发明的电极3的另一个实施例。电极3具有电极基底5和实心电极头7，其中至少一个限制电极基底中的热流的元件16被设置在电极头7和电极基底5之间。通过元件16电极基底5和电极头7固定地彼此连接，其中它们不彼此接触。在这种情况下作为冷却元件的元件16成形为空心圆柱体形状并由利用粉末冶金处理制成的钨材料组成，因此该冷却元件具有比电极头7更低的密度。

可替换地，该冷却元件还可以是固定地连接到电极基底5和电极头7的绕线且保证电极3所必需的机械稳定性。

该电极基底5可以是实心或空心的，或者具有至少一个具有比电极头7更低的热传导率的区域。

电极头7可以是圆柱形或球形并优选由实心钨组成。

图5以截面示意图示出了根据本发明在电极基底5的区域内包含材料储蓄器17的电极3。

原则上电极3以图4中示出的相同方式进行设计，但另外具有至少一个材料储蓄器17。以截面扩张或附加设置圆柱体(部件)形式的材料储蓄器17被设置在电极基底5的区域内(图5.1)或区域上(图5.2)，该区域在灯的工作期间经受了增加的材料去除。

Claims (11)

1、一种用于高强度放电灯的电极，至少由电极头(7)和电极基底(5)组成，其特征在于电极基底(5)的至少一个区域具有比电极头(7)更低的热传导率，和/或至少一个设计来限制电极基底(5)中的热流的元件(16)被设置在电极头(7)和电极基底(5)之间。

2、如权利要求1所述的电极，其特征在于该电极基底(5)的至少一个区域具有结构特征，以使得那里的热传导率低于电极头(7)内的热传导率。

3、如权利要求2所述的电极，其特征在于该电极基底(5)的至少一个区域是圆柱形。

4、如权利要求1所述的电极，其特征在于该电极基底(5)的至少一个区域具有物理特征，以使得那里的热传导率低于电极头(7)内的热传导率。

5、如权利要求4所述的电极，其特征在于该电极基底(5)的至少一个区域具有比电极头(7)更低的密度，其中该区域尤其由利用粉末冶金工艺制成的材料组成。

6、如权利要求1所述的电极，其特征在于元件(16)被设置在电极头(7)和电极基底(5)之间，以使得它们彼此不直接接触。

7、如权利要求1所述的电极，其特征在于该元件(16)是冷却元件，优选为绕线或圆柱体，其尤其由利用粉末冶金工艺制成的材料组成。

8、如权利要求7所述的电极，其特征在于该圆柱形元件(16)被成形，以使得它的外表面提高了热的散失和/或它的内表面限制了朝向电极基底(5)的热流动。

9、如权利要求1所述的电极，其特征在于，在灯的工作期间经受了增加的材料去除的电极基底(5)的区域内或区域上，具有以截面扩张和/或附加设置的圆柱体的形式的附加的材料储蓄器(17)。

10、一种高强度放电灯，包括至少一个如权利要求1-9中任一所述的电极。

11、一种投影系统，包括至少一个如权利要求10所述的灯。

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