DE102009054670A1 - Electrode i.e. anode, for use in e.g. xenon- or mercury-vapor short-arc lamp, has core extending in longitudinal direction and partially surrounded by cylindrical shell that is made of material, where material consists of carbon - Google Patents
Electrode i.e. anode, for use in e.g. xenon- or mercury-vapor short-arc lamp, has core extending in longitudinal direction and partially surrounded by cylindrical shell that is made of material, where material consists of carbon Download PDFInfo
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft eine Elektrode für eine Entladungslampe. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Elektrode für eine Entladungslampe sowie eine entsprechende Entladungslampe.The invention relates to an electrode for a discharge lamp. Furthermore, the invention relates to a method for producing such an electrode for a discharge lamp and to a corresponding discharge lamp.
Stand der TechnikState of the art
Aus der Patentschrift
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektrode für eine Entladungslampe zu schaffen, die einen geringen fertigungstechnischen Aufwand bei gleichzeitig hoher mechanischer Festigkeit aufweist. Des Weiteren ist es auch Aufgabe, ein Herstellungsverfahren für eine derartige Elektrode anzugeben sowie eine entsprechende Entladungslampe mit einer derartigen Elektrode.The object of the present invention is to provide an electrode for a discharge lamp, which has a low production outlay and at the same time high mechanical strength. Furthermore, it is also an object to provide a production method for such an electrode and a corresponding discharge lamp with such an electrode.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Elektrode für eine Entladungslampe mit einem sich in Längsrichtung der Elektrode erstreckenden Kern aus einem ersten Material, wobei der Kern zumindest bereichsweise von einem Mantel aus einem zweiten Material umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Mantels aus Kohlenstoff besteht.This object is achieved by an electrode for a discharge lamp having a core of a first material extending in the longitudinal direction of the electrode, wherein the core is at least partially surrounded by a sheath of a second material, characterized in that the material of the sheath consists of carbon ,
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße Elektrode für eine Entladungslampe umfasst einen in Längsrichtung der Elektrode ausgebildeten Kern, welcher zumindest bereichsweise von einem Mantel umgeben ist. Die Materialien für Kern und Mantel sind verschieden. Der Kern besteht aus einem widerstandsfähigen, hochbelastbaren ersten Material, vorzugsweise Wolfram, bei Bedarf auch dotiert, beispielsweise mit Thorium. Der Mantel besteht aus einem leichten zweiten Material, nämlich Kohlenstoff.An electrode according to the invention for a discharge lamp comprises a core formed in the longitudinal direction of the electrode, which core is surrounded at least in regions by a jacket. The materials for core and sheath are different. The core consists of a resistant, highly loadable first material, preferably tungsten, if necessary also doped, for example with thorium. The jacket is made of a light second material, namely carbon.
Die erfindungsgemäße Entladungslampe, die insbesondere eine Xenon- oder Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe ist, hat in einem Innenraum eines Entladungsgefäßes angeordnete Elektroden, wobei zumindest eine der Elektroden die vorstehend erläuterte erfindungsgemäße Elektrode ist. Bei mit Gleichstrom (DC) betriebenen Entladungslampen ist das vorzugsweise die Anode.The discharge lamp according to the invention, which is in particular a xenon or mercury vapor short arc lamp, has electrodes arranged in an interior of a discharge vessel, wherein at least one of the electrodes is the above-described electrode according to the invention. For discharge lamps operated with direct current (DC), this is preferably the anode.
Die nachfolgend beschriebenen Wirkungen und Vorteile der Erfindung kommen sowohl bei mit Wechselstrom (AC) als auch mit Gleichstrom (DC) betriebenen Entladungslampen zum Tragen.The effects and advantages of the invention described below apply to both discharge (AC) and direct current (DC) discharge lamps.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass durch den leichten Kohlenstoff, der beispielsweise in einer Graphitmodifikation vorliegt und eine Dichte von ca. 1,8 bis 2,3 g/cm3 aufweist, die mechanische Beanspruchung der Halterung der Elektrode im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich verringert ist, besonders im Horizontalbetrieb und beim Transport. Wolfram hat hingegen eine Dichte von 19,3 g/cm3. Aufgrund der geringeren Gesamtdichte der erfindungsgemäßen Elektrode ist weniger beschleunigbare Masse vorhanden, was zu einer größeren Unempfindlichkeit beispielsweise gegenüber Stößen oder anderen äußeren mechanischen Einflüssen führt. Bei Graphit handelt es sich des Weiteren um ein äußerst kostengünstiges Material, das auch kostengünstig in der Ver- und Bearbeitung ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass nach Abschalten der Lampe die Zeitdauer bis zum Erreichen der Umgebungstemperatur aufgrund er erhöhten thermischen Emissivität von Kohlenstoff gegenüber Wolfram deutlich kürzer ist, typisch um ca. 30%. Ferner weist Graphit mit 0,9 einen höheren Emissionskoeffizienten wie herkömmliche Materialien, beispielsweise Wolfram auf (ca. 0,4 bzw. mit geeigneter Belastung bis ca. 0,6), was wiederum aufgrund der erhöhten Oberflächenabstrahlung in einer geringeren thermischen Belastung der Elektroden, bei Gleichstrom(DC)-Betrieb insbesondere der Anode, resultiert.The solution according to the invention has the advantage that due to the light carbon, which is present for example in a graphite modification and has a density of about 1.8 to 2.3 g / cm 3 , the mechanical stress of the holder of the electrode compared to the prior Technology is significantly reduced, especially in horizontal operation and during transport. By contrast, tungsten has a density of 19.3 g / cm 3 . Due to the lower overall density of the electrode according to the invention less accelerated mass is present, which leads to a greater insensitivity, for example against shocks or other external mechanical influences. Graphite is also an extremely cost-effective material that is also cost-effective to process and process. Another advantage is that after switching off the lamp, the time until reaching the ambient temperature due to he increased thermal emissivity of carbon to tungsten is significantly shorter, typically by about 30%. Furthermore, 0.9 graphite has a higher emission coefficient than conventional materials, such as tungsten (about 0.4 or a suitable load to about 0.6), which in turn due to the increased surface radiation in a lower thermal load of the electrodes, in DC (DC) operation, in particular the anode results.
Bevorzugt erstreckt sich der Kern über die gesamte Länge der Elektrode, wodurch ein in Längsrichtung der Elektrode vollständig durchlaufender Kern aus dem ersten Material, insbesondere Wolfram, ausgebildet ist. Außerdem ist der Kern vorzugsweise um die Längsachse ausgebildet und zentriert in der Elektrode angeordnet. Zumindest an der Stirnfläche der Elektrode, d. h. dort wo im Lampenbetrieb der Entladungsbogen ansetzt, ist der Kern aber freiliegend, d. h. nicht vom Kohlenstoff-Mantel bedeckt.Preferably, the core extends over the entire length of the electrode, whereby a core of the first material, in particular tungsten, which completely passes through in the longitudinal direction of the electrode is formed. In addition, the core is preferably formed about the longitudinal axis and centered in the electrode. At least on the end face of the electrode, d. H. where in the lamp operation sets the discharge arc, but the core is exposed, d. H. not covered by the carbon mantle.
Zwar kann die Elektrode in ihrer einfachsten Form als einfacher Kreiszylinder ausgebildet sein. Allerdings ist es bevorzugt, dass das eine Ende der Elektrode zumindest teilweise verjüngt ist, beispielsweise in der Form eines Kegelstumpfes. Dadurch kann das Ansetzen des Entladungsbogens örtlich sehr fokussiert und darüber hinaus auch im gewünschten Bereich der Elektrode, nämlich dort wo das erste Material, insbesondere Wolfram, ist, gehalten werden. Bei dieser verjüngten Elektrodenform ist vorzugsweise der Kern an einem vorderen Ende der Elektrode über eine vorgebbare Länge freigelegt.Although the electrode can be formed in its simplest form as a simple circular cylinder. However, it is preferred that the one end of the electrode is at least partially tapered, for example in the form of a truncated cone. This allows the preparation of the discharge arc locally very focused and also in the desired area of the electrode, namely where the first material, in particular tungsten, is held. In this tapered electrode mold, the core is preferably exposed at a front end of the electrode over a predeterminable length.
In einer Variante ist das freiliegende Ende des Kerns gegenüber dem restlichen Teil des Kerns verbreitert, um den Kohlenstoff-Mantel wirkungsvoll vor dem Ansetzen des Entladungsbogens zu schützen. Vorzugsweise erstreckt sich der verbreiterte Endteil des Kerns bis zum äußersten Rand des Mantels, so dass in Längsrichtung betrachtet das verbreiterte Endteil des Kerns den sich daran anschließenden Teil des Mantels vollständig abdeckt.In one variant, the exposed end of the core is widened with respect to the remainder of the core to effectively protect the carbon sheath from initiation of the discharge arc. Preferably, the widened end part of the core extends to the outermost edge of the shell, so that viewed in the longitudinal direction, the widened end part of the core completely covers the adjoining part of the shell.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Elektrode für eine Entladungslampe wird für die Elektrode zunächst ein Kern aus einem ersten Material, typischerweise Wolfram, eventuell dotiert, ausgebildet.In a method according to the invention for producing an electrode for a discharge lamp, a core of a first material, typically tungsten, possibly doped, is first formed for the electrode.
Außerdem wird ein den Kern zumindest bereichsweise umgebender Mantel aus Kohlenstoff, beispielsweise Graphit, ausgebildet. Der Mantel wird z. B. auf den Kern aufgepresst. Da eine derartige Elektrode leichter als herkömmliche Elektroden ist, ist eine Entladungslampe mit dieser Elektrode stoßunempfindlicher als entsprechende Lampen mit herkömmlichen Elektroden.In addition, a core surrounding the core at least partially surrounding coat of carbon, such as graphite, is formed. The coat is z. B. pressed onto the core. Since such an electrode is lighter than conventional electrodes, a discharge lamp with this electrode is less impact-resistant than corresponding lamps with conventional electrodes.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Elektrode sind auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Entladungslampe anzusehen.Advantageous embodiments of the electrode according to the invention are also to be regarded as advantageous embodiments of the discharge lamp according to the invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. The figures show:
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Die Anode
In der gezeigten Ausführung erstreckt sich der Kern
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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