EP3791417A1 - Elektrode für eine entladungslampe, entladungslampe und verfahren zum herstellen einer elektrode - Google Patents

Elektrode für eine entladungslampe, entladungslampe und verfahren zum herstellen einer elektrode

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Publication number
EP3791417A1
EP3791417A1 EP19714390.2A EP19714390A EP3791417A1 EP 3791417 A1 EP3791417 A1 EP 3791417A1 EP 19714390 A EP19714390 A EP 19714390A EP 3791417 A1 EP3791417 A1 EP 3791417A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
coating
heat emission
plateau
base body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19714390.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Winzek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP3791417A1 publication Critical patent/EP3791417A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
    • H01J61/0732—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
    • H01J61/0735—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the material of the electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems

Definitions

  • the invention relates to an electrode for a
  • the electrode has a base body with a one end face of the electrode providing
  • Electrode plateau wherein the main body in a longitudinal direction of the electrode through the
  • Electrode plateau is limited.
  • the electrode has a coating arranged in at least one first region of the base body that is different from the electrode plateau for increasing heat emission.
  • the invention also includes a discharge lamp with such an electrode and a method for producing an electrode for a discharge lamp.
  • Electrodes generated a plasma arc the
  • the electrodes are usually made of tungsten, since tungsten
  • Electrode tips for the evaporation of electrode material which is reflected on the inside of the lamp bulb and thereby leads to turbidity of the piston. This turbidity inevitably causes an undesirable decrease in the radiant intensity in the course of the burning time and consequently also limits the life of the discharge lamp.
  • Such a temperature reduction can by a
  • the electrode can be achieved.
  • coatings are described, for example, in DE 10 2009 021 235 A1.
  • Electrode or its tungsten body are provided with such a coating to increase the heat emission.
  • short arc discharge lamps both without mercury, for example xenon discharge lamps, also called OSRAM XBO® lamps, which are suitable for example for film projector applications, and those with mercury, such as mercury short arc lamps, which are also called OSRAM HBO® lamps, and which are suitable because of their light emission in the UV range, for example, for the lithographic patterning of semiconductors, it often happens during ignition or immediately after ignition (a few seconds) that the charge carrier density in the plasma is not sufficient to provide a stable discharge arc between the Form tips of the electrodes.
  • the arch preferably attaches to the electrodes from farther away from the electrode plateau.
  • the arc then starts on one of the electrodes on the plateau and on the opposite electrode on the cone or jacket of the electrode. But it can also or hear V that the arc attaches to both electrodes from the electrodes plateau.
  • the electrodes in discharge lamps with thermally heavily loaded electrodes are at least partially coated with a heat radiation-enhancing coating
  • this coating does not withstand the occurring with a certain frequency, applying to the coating sheet. It then comes to the partial destruction of the coating. Only after a few seconds up to about 30 seconds are enough charge carriers present in the plasma, so that the arc comes within about 1 second close to the
  • Destruction of the coating has the effect of effectively reducing the efficiency of promoting heat emission, which in turn reduces the life of the lamp.
  • An even greater disadvantage is mainly that the evaporated material of the coating reacts with tungsten, which leads to an evaporation of tungsten oxide, which leads to a precipitate on the piston and this in turn to clouding or blackening of the piston.
  • coatings at least those known hitherto, have the great disadvantage that they are on the one hand more expensive and, on the other hand, with regard to their emission-increasing properties
  • Discharge lamp is enabled.
  • Electrode having the features according to the respective independent claims.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description, and the figures.
  • An electrode according to the invention for a discharge lamp has a main body with an electrode plateau providing an end face of the electrode, wherein the main body is delimited by the electrode plateau in a longitudinal direction of extension of the electrode.
  • the electrode has a in at least one of
  • Increasing a heat emission means in particular an increase of the emission coefficient to a value above 0.7. Furthermore, the electrode has
  • the free area does not have a coating for increasing the heat emission does not necessarily mean that the free area does not have to have any coating at all, that is to say is an area of the main body. Rather, a coating on the base body can alternatively also in the free area be provided, which has a heat emission coefficient of less than 0.7.
  • the free area does not have to have any coating at all, that is to say is an area of the main body. Rather, a coating on the base body can alternatively also in the free area be provided, which has a heat emission coefficient of less than 0.7.
  • Volume fraction of tungsten particles is more than 50%.
  • the coating can also be applied in the form of a pure tungsten paste.
  • the coating can also be applied in the form of a pure tungsten paste.
  • the addition or combination of additives preferably has an electron work function of less than
  • Electron work function of tungsten in particular less than 3, 6 eV.
  • a ceramic component in particular ZrCg, Y2O3, ThCg, La2Ü3 into consideration.
  • the proportion of the ceramics used is preferably below 30% by volume, so that when preparing the plasma arc on the free area no
  • an end-discharge arc is advantageously a way to
  • Electrode plateau provided, which can take this, if he attaches farther from the electrode plateau, to get to the electrode plateau without destroying the coating to increase the heat emission.
  • the invention is based on the knowledge that one on the electrode
  • Heat emission is present, since the charge carrier density in the region of the base body, which is usually metallic, in particular of tungsten, is greater than in
  • Coating namely the at least one free area, thus advantageously allows the plasma arc of the Discharge lamp can set at a distance from the electrode plateau on the electrode, without hitting the heat emission-increasing coating and also that the
  • Heat emission-enhancing coating is prevented. If damage to the coating is prevented, clouding or blackening of the bulb due to evaporation of tungsten oxide is prevented at the same time, which in turn increases the life of the discharge lamp. Above all, it is also now also possible to use coatings which are not particularly robust with respect to an initial discharge arc, which they need not now be, but a particularly high efficiency with regard to increasing the heat emission
  • Basic body in which no coating is arranged to increase the heat emission, is thus a particularly simple, inexpensive and efficient way to increase the life of a discharge lamp, in which an electrode according to the invention is used.
  • the electrode can also be several such elements
  • Electrode plateau extending contiguous free areas have. If the electrode has a plurality of such free areas, the arch is advantageously provided with alternative attachment points, which in turn increases the likelihood of damage or partial destruction of the
  • the plurality of free areas may preferably be arranged equidistantly from one another.
  • the electrode may be generally designed as an anode or as a cathode. Furthermore, the electrode preferably rotationally symmetrical about an axis of rotation extending in the longitudinal direction
  • the main body has a cylindrical portion and a in the
  • the electrode is formed as an anode
  • cylindrical portion may also taper somewhat in the direction of the electrode plateau.
  • the main body is preferably formed largely of tungsten, in particular substantially completely of tungsten.
  • the main body can be completely replaced by optional dopings of the tungsten material, for
  • oxide phases for example of rare earth metals, consist of tungsten.
  • the doping may for example be less than 4 percent by weight. By doping, for example, the electron emission of the electrode can be increased.
  • the free area does not extend completely around the electrode in the circumferential direction, but passes through the first area in the longitudinal direction
  • Coating to increase the heat emission at least in part This advantageously allows the area of the first area with the coating to increase the
  • the at least one free area is strip-shaped with a width of at least 1 millimeter. Due to the fact that the strip-shaped open area is at least 1 millimeter wide, it is advantageously possible to prevent damage to the edge of the coating running along the free area in order to increase the heat emission when the starting discharge arc runs along the free area, since the discharge arc projection also has a certain width
  • the width of the strip-shaped free area is between 1 millimeter and 5 millimeters, more preferably between 2 and 3 millimeters. Especially with a width between 2 and 3 millimeters can be particularly efficiently prevented that the arc along the arc destroys the edge region of the emission-enhancing coating and at the same time the free area can be kept as small as possible in terms of area, creating larger surfaces for the coating to increase the heat emissions Available, which is a particularly efficient increase in
  • the free area also extends from a starting point to the electrode plateau, in particular not necessarily straight, wherein the free area in this direction has a length which is greater than its width, wherein the width is defined so that it is locally perpendicular to the direction.
  • the starting point thus represents the end of the free region facing away from the electrode plateau.
  • the starting point can generally be arranged at any point of the base body different from the electrode plateau.
  • the at least one free area is strip-shaped with a length which is at least as large as half of a maximum diameter of the electrode perpendicular to its longitudinal extension direction. Half of the maximum
  • Electrode plateau attaches, which is greater than half the maximum diameter of the electrode. Therefore, it is particularly advantageous if the at least one free region has a length which is at least as large as half the maximum diameter of the electrode, preferably even longer, since such a discharge sheet not attached to the electrode plateau attaches to the free region with a very high probability can.
  • the free area can also be significantly longer, and extend for example over the entire main body of the electrode to its opposite end of the electrode plateau. This is particularly advantageous because it further increases the likelihood of a discharge arc not resting on the electrode plateau resting on the free area.
  • the at least one free area extends in a straight line along the longitudinal extension direction.
  • the free space extends from the starting point to the electrode plateau so that it runs on the shortest possible connecting line between this starting point and the electrode plateau.
  • the at least one free area is at least partially
  • the at least one free area is at least partially
  • Total area minimized which in turn provides more surface area for the coating to increase heat emissions.
  • heat emission can also be arranged to quite more than half of the total surface area of the basic body, for example to at least 60 percent, to at least 70
  • the main body of the electrode can also be any material Percent, to at least 80 percent, or at least 90 percent.
  • the main body of the electrode can also be any suitable material.
  • the coating is to increase the thickness
  • the coating to increase the heat emission of a ceramic Substance has, and in particular at least 50
  • volume percent is formed from the ceramic substance. This makes it possible to provide a particularly thermally resistant coating to increase the heat emission.
  • the coating to increase the heat emission has a matrix layer of ZrCg with embedded tungsten particles, in particular wherein the tungsten particles between 2 percent by volume and 40
  • Such a coating has been found to be particularly efficient in increasing heat emission. In particular, this efficiency is especially at electrode temperatures in the range of 1000 degrees Celsius and more.
  • Other suitable matrix materials besides ZrCg are others.
  • the melting point of such materials should be as high as possible, preferably greater than 2000 degrees Celsius, more preferably greater than 2500 degrees Celsius.
  • Suitable classes of materials include oxides, fluorides, carbides and nitrides, for example MgF 2, SiC or AlN. Especially suitable for a
  • the oxide matrix layer has proved to be Zr2, since it combines high mechanical stability with high transparency.
  • the matrix gives the metal structure the
  • the matrix layer may consist only of Y 2 O 3 or MgO instead of ZrO 2.
  • the thickness of the matrix layer and therefore also of the coating for increasing the heat emission itself can be, for example, in the range between 1 micrometer and 1 millimeter, more preferably between 10 micrometers and 300
  • the volume fraction of the metal particles namely the tungsten particles, is more preferably between 5 and 30 percent, in particular between 5 and 15 percent.
  • the electrode has a tungsten coating, in at least one of the electrode plateau
  • Heat emission adjacent the second region of the base body is arranged.
  • the tungsten coating can be made, for example
  • Consist of sintered tungsten powder Consist of sintered tungsten powder.
  • the arrangement of the tungsten coating between the coating for increasing the heat emission and the electrode plateau has the advantage that an arc applied to the edge of the electrode plateau does not damage the nearby coating in order to increase the heat emission.
  • This tungsten coating ensures that the sheet preferably attaches there and leaves the thermally less resilient coating for improved heat dissipation without damage.
  • the tungsten coating also causes an increase in heat emission, although the achievable heat emission coefficient remains below 0.7.
  • the at least one second region may extend in a circumferential direction of the electrode, that is to say around the electrode axis
  • This annular area can thus be directly attached to the edge of the coating to increase the
  • Tungsten coating is applied partially and thus is not arranged continuously in the circumferential direction of the electrode at the edge of the coating.
  • the main body has a plurality of second regions, each of which is adjacent to the edge of the coating for
  • the discharge sheet prefers the second areas with the metallic tungsten coating as an attachment point and thus automatically avoids the coating to increase the heat emission.
  • the application of the tungsten coating in only a single contiguous second area is particularly advantageous since this is due to the
  • the at least one second region has a width which extends from the edge of the
  • Coating extends to increase the heat emission in the direction of the electrode plateau and the at least 0.5
  • Tungsten coating is also partially arranged in the open area or not, is irrelevant for the migration of the discharge arc from the point of attachment to the electrode plateau.
  • a part of the at least one second area is superimposed with an end of the free area facing the electrode plateau, so that the tungsten coating is arranged at least partially in at least part of the end of the free area.
  • outdoor area may be in the direction of
  • the tungsten coating and the free area may also be arranged so that the at least one second area in which the tungsten coating is arranged and the free area do not overlap so that no additional tungsten coating is present in the free area of the tungsten coating
  • the invention also relates to a discharge lamp with an electrode according to the invention or one of its embodiments.
  • the discharge lamp can also be two of
  • electrodes or two of their embodiments in which case preferably one of the electrodes is formed as an anode and one as a cathode.
  • the electrodes can in a lamp envelope of the
  • Discharge lamp can be arranged, said lamp bulb is filled with a gas mixture.
  • the discharge lamp can also be designed as the lamps described above.
  • the discharge lamp can be designed as an XBO lamp, for example as a xenon short-arc lamp. XBO lamps emit light in the visible wavelength range and are used, for example, in the classical and digital
  • the discharge lamp can also be used as HBO lamp be designed, in particular as
  • Lamps emit light at least partially in the UV range and can be used, for example, in the lithographic patterning of semiconductors.
  • the invention relates to a method for
  • a base body is provided with an electrode surface providing an end face of the electrode, wherein the base body in a longitudinal direction of the
  • Electrode is limited by the electrode plateau.
  • the basic body in at least one of
  • Free space is provided, which extends at least partially in the longitudinal direction to the electrode plateau, and in which the coating for increasing the heat emission is not arranged, and the first region in the circumferential direction of the electrode adjacent to at least a portion of the free area.
  • an embodiment of the electrode in which the free area is in the form of a strip and in a straight line in the direction of longitudinal extent, is particularly advantageous
  • Manufacturing process provide a free area, at least partially not straight, for example
  • Tungsten coating disposed in at least a second region adjacent the edge of the coating for increasing heat emission may be provided in a corresponding manufacturing step by sintering tungsten powder in the respective second regions.
  • electrodes can be provided in a particularly simple, cost-effective and time-efficient manner, which enable a significant increase in the service life of discharge lamps.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an electrode for a discharge lamp with a coating-free, extending straight to the electrode plateau
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an electrode with a free region extending spirally to the electrode plateau according to another
  • Fig. 3 is a schematic representation of an electrode with a partially applied tungsten coating on the edge of the coating to increase
  • Fig. 4 is a schematic representation of a discharge lamp according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electrode 10 for a discharge lamp 12 (cf. FIG. 4) according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the electrode 10 is formed in this embodiment as a cathode 10a. It can also be designed in an analogous manner as an anode 10b (see FIG. 4).
  • the electrode 10 is formed in this embodiment as a cathode 10a. It can also be designed in an analogous manner as an anode 10b (see FIG. 4).
  • the electrode 10 is formed in this embodiment as a cathode 10a. It can also be designed in an analogous manner as an anode 10b (see FIG. 4).
  • the electrode 10 is formed in this embodiment as a cathode 10a. It can also be designed in an analogous manner as an anode 10b (see FIG. 4).
  • the electrode 10 is formed in this embodiment as a cathode 10a. It can also be designed in an analogous manner as an anode 10b (see FIG. 4).
  • Electrode 10 thus a base body 14. This in turn has an end face of the electrode 10
  • the base body 14 in a longitudinal direction L, which is parallel to the electrode axis A, through the
  • Electrode plateau 16 limited.
  • the main body 14 is made in this example of a cylindrical portion 14 a and a cone-shaped
  • the electrode 10 can also be shaped differently in any way, for example if it is designed as an anode 10 b, as shown in FIG. 4. This example is omitted in the example
  • Electrode plateau 16 essentially closes
  • this coating 20 is a particle composite coating of a Zr0 2 matrix layer with embedded tungsten particles.
  • a Zr0 2 matrix layer with embedded tungsten particles for this purpose, for example, a
  • volume percent ZrÜ2 are sintered.
  • a discharge lamp for example, like the discharge lamp 12 shown in FIG. 4, it forms
  • This free area 22 is strip-shaped and extends at least partially in the direction of the longitudinal extension direction L as a continuous surface up to the electrode plateau 16.
  • this free area 22 has a length LF and a locally perpendicular thereto width B, as in FIG shown.
  • the Length LF is greater than the width B.
  • the length LF of the free region 22 is at least as large as half the diameter D of the electrode 10, in particular with respect to the widest region of the electrode 10 or
  • the free area 22 extends in a strip-like manner in a straight line over the entire length of the electrode 10 as far as the electrode plateau 16.
  • the free area 22 may, however, also be shorter.
  • the width B of the free area 22 is at least 1 millimeter, preferably at least 2
  • Millimeters in particular between 2 millimeters and 5
  • the discharge arc advantageously has the possibility of setting in the free region 22 and thus directly on the thermally loadable surface of the main body 14 of the electrode 10, which is essentially formed from tungsten. Through this to the electrode plateau out
  • Strip in particular such free areas 22, are provided.
  • Coating 20 is promoted, not or only slightly impaired. So that the bow in the second run-up phase, in the first minutes after the ignition and not the edge 20a of the
  • Tungsten powder so a tungsten coating 24 provided. This ensures that the sheet preferably attaches there, and leaves the thermally less resilient coating 20 for improved heat dissipation without damage.
  • This tungsten coating 24 preferably has a
  • Electrode plateaus 16 extends. Furthermore, in the example shown in FIG. 1, the clearance area 22 is like
  • the tungsten coating 24 is arranged in a ring around the axis A extending in a second region 26 of the base body 14, wherein the
  • Clearance 22 also passes through the tungsten coating 24 and thus interrupts their annular structure. Both the
  • Free area 22 as well as the tungsten coating 24 can each take on different forms without losing their function. This will now be explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a
  • Electrode 10 according to another embodiment of the invention.
  • the electrode 10 may be as described with reference to FIG. 1 except as described below
  • the free area 22 in the direction of the longitudinal extension direction L of the electrode 10 is at least partially helical, in particular in the region of the cone-shaped portion 14b of the base body 14.
  • the free area 22 in such a spiral configuration of the free area 22 it is preferred that the
  • Coating 20 wherein the tungsten coating 24 in turn here in a second contiguous region 26, which extends in an open ring shape around the electrode axis A, is arranged.
  • this tungsten coating 24 is also given when this tungsten coating 24 partially
  • FIG. 3 again shows an electrode 10 in accordance with a further exemplary embodiment of the invention, which in turn may in particular be designed as described with reference to FIG. 1, except for the differences described below. These differences are limited in this case only to the formation or arrangement of the tungsten coating 24. This is in this example now in several of each other
  • separated second regions 26, which are arranged around the axis A of the electrode 10 and extending adjacent to the edge 20a of the coating 20 to increase the heat emission.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a
  • Discharge lamp 12 which in this example as
  • the discharge lamp 12 further comprises two electrodes 10 according to embodiments of the invention, one of which is formed as an anode 10b and one as a cathode 10a.
  • the cathode 10a and / or the anode 10b can be designed as described for FIGS. 1 to 3.
  • the anode 10b differs from the cathode 10a in addition by its shape, as shown in FIG. 4 can be seen.
  • the anode 10b has a significantly larger diameter D, preferably in the range between 2 and 4 centimeters
  • the cathode 10a has a significantly smaller diameter D, preferably in the range of less than or equal to 3.0 centimeters, more preferably up to 2.5
  • the discharge lamp 12 the usual for such a lamp components, such as a discharge vessel 28, a discharge space 30 which is filled with a gas mixture, and in which the electrodes 10 are located, and others
  • the respective electrode plateaus 16 of the anode 10b and the cathode 10a are facing each other and the electrode axes A are approximately in line, that is, the cathode 10a and the anode 10b are arranged coaxially with each other.
  • Both electrodes 10 may have an open area 22 as described above.
  • These respective free areas 22 are preferably arranged on the same side with respect to the axis A, thus for example both extend on top of the anode 10b and on top of the cathode 10a or both below with respect to the two electrodes 10, or on any side , but always on the same with respect to the respective axis A and / or

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrode (10, 10a, 10b) für eine Entladungslampe (12), wobei die Elektrode (10, 10a, 10b) einen Grundkörper (14) mit einem eine Stirnfläche der Elektrode (10, 10a, 10b) bereitstellenden Elektrodenplateau (16) aufweist, wobei der Grundkörper (14) in einer Längserstreckungsrichtung (L) der Elektrode (10, 10a, 10b) durch das Elektrodenplateau (16) begrenzt ist. Weiterhin weist die die Elektrode (10, 10a, 10b) eine in zumindest einem vom Elektrodenplateau (16) verschiedenen ersten Bereich (18) des Grundkörpers (14) angeordnete Beschichtung (20) zur Erhöhung einer Wärmeemission auf. Zudem weist die Elektrode (10, 10a, 10b) mindestens einen zumindest bereichsweise zusammenhängenden, sich zumindest zum Teil in der Längserstreckungsrichtung (L) bis zum Elektrodenplateau (16) verlaufenden Freibereich (22) des Grundkörpers (14) auf, in welchem die Beschichtung (20) zur Erhöhung der Wärmeemission nicht angeordnet ist, und wobei der erste Bereich (18) in Umfangsrichtung der Elektrode (10, 10a, 10b) an zumindest einen Abschnitt des Freibereichs (22) angrenzt.

Description

ELEKTRODE FÜR EINE ENTLADUNGSLAMPE, ENTLADUNGSLAMPE UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER ELEKTRODE
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Elektrode für eine
Entladungslampe, wobei die Elektrode einen Grundkörper mit einem eine Stirnfläche der Elektrode bereitstellenden
Elektrodenplateau aufweist, wobei der Grundkörper in einer Längserstreckungsrichtung der Elektrode durch das
Elektrodenplateau begrenzt ist. Darüber hinaus weist die Elektrode eine in zumindest einem vom Elektrodenplateau verschiedenen ersten Bereich des Grundkörpers angeordnete Beschichtung zur Erhöhung einer Wärmeemission auf. Zur
Erfindung gehören auch eine Entladungslampe mit einer solchen Elektrode sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrode für eine Entladungslampe.
Beim Betrieb von Entladungslampen wird zwischen den
Elektroden ein Plasmaentladungsbogen erzeugt, der
elektromagnetische Strahlung abstrahlt. Die Elektroden bestehen zumeist aus Wolfram, da Wolfram ein
widerstandsfähiges, erst bei sehr hohen Temperaturen
schmelzendes Material ist. Insbesondere bei Kurzbogenlampen, bei denen die Elektroden stark belastet sind, entstehen hohe Elektrodentemperaturen. In der Folge kommt es an den
Elektrodenspitzen zur Verdampfung von Elektrodenmaterial, das sich auf der Innenseite des Lampenkolbens niederschlägt und dadurch zur Trübung des Kolbens führt. Diese Trübung bewirkt zwangläufig einen unerwünschten Rückgang der Strahlstärke im Laufe der Brenndauer und begrenzt infolgedessen auch die Lebensdauer der Entladungslampe.
Da der Dampfdruck jedes Stoffes mit steigender Temperatur exponentiell zunimmt, lässt sich durch eine Absenkung der Elektrodenspitzentemperaturen der Dampfdruck und folglich der Materialabtrag an den Elektrodenspitzen effizient reduzieren und damit letztlich auch die Kolbenschwärzung verringern.
Eine solche Temperaturabsenkung kann durch eine
emissionserhöhende Beschichtung, insbesondere die oben bezeichnete Beschichtung zur Erhöhung einer Wärmeemission, der Elektrode erzielt werden. Derartige Beschichtungen sind zum Beispiel in der DE 10 2009 021 235 Al beschrieben.
Beispielsweise kann also die Mantelfläche einer solchen
Elektrode beziehungsweise deren Wolframgrundkörper mit einer solchen Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission versehen werden .
Bei Kurzbogen-Entladungslampen, sowohl ohne Quecksilber, zum Beispiel Xenongasentladungslampen, auch OSRAM XBO®-Lampen genannt, die zum Beispiel für Filmprojektoranwendungen geeignet sind, als auch solchen mit Quecksilber, wie zum Beispiel Quecksilberkurzbogenlampen, die auch OSRAM HBO®- Lampen genannt werden, und die aufgrund ihrer Lichtemission im UV-Bereich zum Beispiel zur lithografischen Strukturierung von Halbleitern geeignet sind, kommt es häufig beim Zünden bzw. unmittelbar nach dem Zünden (einige Sekunden) vor, dass die Ladungsträgerdichte im Plasma nicht genügt, um einen stabilen Entladungsbogen zwischen den Spitzen der Elektroden auszubilden. In diesem Fall setzt der Bogen vorzugsweise an von den Elektrodenplateaus weiter entfernten Stellen auf den Elektroden an. In vielen Fällen setzt der Bogen dann an einer der Elektroden auf dem Plateau und bei der gegenüberliegenden Elektrode am Konus oder Mantel der Elektrode an. Es kann aber auch Vorkommen, dass der Bogen bei beiden Elektroden entfernt vom Elektrodenplateau ansetzt.
Wie beschrieben werden die Elektroden in Entladungslampen mit thermisch stark belasteten Elektroden zumindest teilweise mit einer die Wärmeabstrahlung verstärkenden Beschichtung
versehen. Diese Beschichtung hält jedoch dem mit gewisser Häufigkeit vorkommenden, auf der Beschichtung ansetzenden Bogen nicht Stand. Es kommt dann zur partiellen Zerstörung der Beschichtung. Erst nach wenigen Sekunden bis hin zu circa 30 Sekunden sind genügend Ladungsträger im Plasma vorhanden, so dass sich der Bogen innerhalb von circa 1 Sekunde nahe an die
Elektrodenspitzen zusammenziehen kann. Liegt auf dem Weg zum Plateau ein beschichteter Bereich, so wird der Plasmabogen oft noch aufgehalten und zerstört dort lokal die
Beschichtung .
Zudem bleibt in den ersten Minuten nach der Zündung der Lampe der Entladungsbogen bei vielen Lampentypen noch neben dem Elektrodenplateau auf dem Konus der konusförmigen Kathoden stehen, bevor er sich endgültig zwischen die Elektroden bewegt und dann von Kathodenplateau zu Anodenplateau
verläuft. In diesem Stadium bleibt der Bogen dann häufig am Konus und zwar am Rand der Beschichtung haften und zerstört dort den Rand der Beschichtung.
Eine Zerstörung der Beschichtung hat den Effekt, dass somit die Effizienz der Förderung der Wärmeemission effektiv reduziert wird, was wiederum die Lebensdauer der Lampe verringert. Ein noch größerer Nachteil besteht jedoch vor allem darin, dass das abgedampfte Material der Beschichtung mit Wolfram reagiert, was zu einem Abdampfen von Wolframoxid führt, welches zu einem Niederschlag auf dem Kolben und dies wiederum zur Trübung oder Schwärzung des Kolbens führt.
Hierdurch reduziert sich die Lebensdauer der Lampe noch drastischer. Um eine Zerstörung der Beschichtung zu
verhindern, könnten auch Beschichtungen verwendet werden, die diesem Szenario gegenüber robuster sind. Solche
Beschichtungen, zumindest die bisher bekannten, haben jedoch den großen Nachteil, dass diese einerseits teurer sind und andererseits in Bezug auf ihre emissionserhöhenden
Eigenschaften deutlich weniger effizient sind. Diese
geringere Effizienz in Bezug auf die emissionserhöhenden Eigenschaften wirkt sich wiederum negativ auf die Lebensdauer der Lampe aus . Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine
Elektrode für eine Entladungslampe, eine Entladungslampe und ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrode bereitzustellen, mittels welchen eine Erhöhung der Lebensdauer einer
Entladungslampe ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Elektrode für eine
Entladungslampe, durch eine Entladungslampe mit dieser
Elektrode und durch ein Verfahren zum Herstellen der
Elektrode mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung, sowie der Figuren.
Eine erfindungsgemäße Elektrode für eine Entladungslampe weist dabei einen Grundkörper mit einem eine Stirnfläche der Elektrode bereitstellenden Elektrodenplateau auf, wobei der Grundkörper in einer Längserstreckungsrichtung der Elektrode durch das Elektrodenplateau begrenzt ist. Darüber hinaus weist die Elektrode eine in zumindest einem vom
Elektrodenplateau verschiedenen ersten Bereich des
Grundkörpers angeordnete Beschichtung zur Erhöhung einer Wärmeemission auf. Erhöhung einer Wärmeemission bedeutet insbesondere eine Erhöhung des Emissionskoeffizienten auf einen Wert über 0,7. Des Weiteren weist die Elektrode
mindestens einen zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, zusammenhängenden, sich zumindest zum Teil in der Längserstreckungsrichtung bis zum Elektrodenplateau verlaufenden Freibereich des Grundkörpers auf, in welchem die Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission nicht angeordnet ist, wobei der erste Bereich in Umfangsrichtung der Elektrode an zumindest einen Abschnitt des Freibereichs angrenzt.
Dass der Freibereich keine Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission aufweist bedeutet nicht notwendigerweise, dass der Freibereich überhaupt keine Beschichtung aufweisen muss, also ein Bereich des Grundkörpers ist. Vielmehr kann auch im Freibereich alternativ eine Beschichtung auf dem Grundkörper vorgesehen sein, die einen Wärmeemissionskoeffizienten von weniger als 0,7 aufweist. Beispielsweise kann die
Beschichtung Wolframpartikel aufweisen, wobei der
Volumenanteil der Wolframpartikel mehr als 50% beträgt.
Insbesondere kann die Beschichtung auch in Form einer reinen Wolframpaste aufgebracht sein. Alternativ kann die
Beschichtung einen Zusatz oder eine Kombination von Zusätzen aus der Gruppe der Actiniden und/oder Lanthaniden
(beispielsweise La, Ce, Nd) und/oder Keramiken aufweisen. Vorzugsweise haben der Zusatz oder die Kombination von
Zusätzen einen Schmelzpunkt von über 2000°C. Weiterhin haben der Zusatz oder die Kombination von Zusätzen vorzugsweise eine Elektronen-Austrittsarbeit von weniger als die
Elektronen-Austrittsarbeit von Wolfram, insbesondere weniger als 3, 6 eV. Als Keramikkomponente kommen insbesondere ZrCg, Y2O3, ThCg, La2Ü3 in Betracht. Der Anteil der verwendeten Keramiken beträgt vorzugsweise unter 30 Vol.-%, damit beim Ansetzen des Plasmabogens auf dem Freibereich keine
signifikanten Schäden in der Beschichtung erkennbar werden.
Durch diesen Freibereich, in welchem also die
emissionserhöhende Beschichtung nicht angeordnet ist, wird einem Endladungsbogen vorteilhafterweise ein Weg zum
Elektrodenplateau bereitgestellt, den dieser nehmen kann, wenn er weiter entfernt vom Elektrodenplateau ansetzt, um zum Elektrodenplateau zu gelangen ohne dabei die Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission zu zerstören. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass ein auf der Elektrode
ansetzender Endladungsbogen, zumindest wenn dieser nicht direkt am Elektrodenplateau ansetzt, dazu neigt, im
beschichtungsfreien Freibereich anzusetzen anstatt in einem Bereich, in welchem die Beschichtung zur Erhöhung der
Wärmeemission vorhanden ist, da die Ladungsträgerdichte im Bereich des Grundkörpers, welcher üblicherweise metallisch, insbesondere aus Wolfram, ist, größer ist als im
Beschichtungsbereich. Eine solche Struktur in der
Beschichtung, nämlich der mindestens eine Freibereich, erlaubt es somit vorteilhafterweise, dass der Plasmabogen der Entladungslampe in einer Entfernung vom Elektrodenplateau auf der Elektrode ansetzen kann, ohne auf die die Wärmeemission erhöhende Beschichtung zu treffen und zudem, dass der
Plasmabogen auf dem Weg zur Elektrodenspitze, nämlich dem Elektrodenplateau, die Beschichtung nicht überschreiten muss, wodurch vorteilhafterweise eine Schädigung der die
Wärmeemission erhöhenden Beschichtung verhindert wird. Wenn eine Beschädigung der Beschichtung verhindert wird, so wird gleichzeitig auch eine Trübung oder Schwärzung des Kolbens bedingt durch ein Abdampfen von Wolframoxid verhindert, was wiederum die Lebensdauer der Entladungslampe erhöht. Vor allen Dingen lassen sich zudem nunmehr auch Beschichtungen verwenden, die zwar nicht sonderlich robust gegenüber einem ansetzenden Entladungsbogen sind, was sie durch die Erfindung nunmehr auch nicht sein müssen, jedoch eine besonders hohe Effizienz in Bezug auf die Erhöhung der Wärmeemission
aufweisen, was sich ebenfalls positiv auf die Lebensdauer auswirkt, wie dies eingangs bereits beschrieben wurde. Durch das Vorsehen eines zusammenhängenden und zum
Elektrodenplateau verlaufenden Freibereichs auf dem
Grundkörper, in welchem keine Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission angeordnet ist, wird damit auf besonders einfache, kostengünstige und effiziente Weise eine Erhöhung der Lebensdauer einer Entladungslampe, in welcher eine erfindungsgemäße Elektrode verwendet wird, ermöglicht.
Zudem kann die Elektrode auch mehrere solcher zum
Elektrodenplateau verlaufender zusammenhängender Freibereiche aufweisen. Wenn die Elektrode mehrere solcher Freibereiche aufweist, so sind dem Bogen vorteilhafterweise alternative Ansatzstellen geboten, was wiederum die Wahrscheinlichkeit für eine Schädigung oder partielle Zerstörung der
Beschichtung zur Erhöhung der Wärmemission minimiert. Die mehreren Freibereiche können dabei bevorzugt äquidistant voneinander angeordnet sein.
Die Elektrode kann dabei im Allgemeinen als Anode oder auch als Kathode ausgebildet sein. Weiterhin ist die Elektrode vorzugsweise rotationssymmetrisch um eine in der Längserstreckungsrichtung verlaufende Rotationsachse
ausgebildet. Im Fall, dass die Elektrode als Kathode
ausgebildet ist, ist es bevorzugt, dass der Grundkörper einen zylinderförmigen Abschnitt und einen sich in der
Längserstreckungsrichtung zum Elektrodenplateau hin
anschließenden, sich verjüngenden konischen Abschnitt, dessen Spitze durch das Elektrodenplateau gebildet ist, aufweist.
Ist die Elektrode als Anode ausgebildet, so kann der
Grundkörper auch nur einen zylinderförmigen Abschnitt
aufweisen, dessen eines Ende, das heißt eine Grundfläche des Zylinders, durch das Elektrodenplateau gebildet ist.
Alternativ kann der zylinderförmige Abschnitt sich auch etwas in Richtung des Elektrodenplateaus verjüngen.
Weiterhin ist der Grundkörper vorzugsweise zum Großteil aus Wolfram gebildet, insbesondere im Wesentlichen vollständig aus Wolfram. Insbesondere kann der Grundkörper vollständig bis auf optionale Dotierungen des Wolframmaterials, zum
Beispiel mit Thorium und/oder Kalium, bzw. bis auf optionale in der Wolframmatrix enthaltene karbidische und/oder
oxidische Phasen beispielsweise von Seltenerdmetallen, aus Wolfram bestehen. Die Dotierung kann zum Beispiel kleiner als 4 Gewichts-Prozent sein. Durch Dotierungen lässt sich zum Beispiel die Elektronenemissivität der Elektrode erhöhen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der erste Bereich in
Umfangsrichtung der Elektrode an zumindest einen Abschnitt des Freibereichs angrenzt. Der erste Bereich mit der
Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission ist also
vorzugsweise auf der Oberfläche des Grundkörpers in einer Richtung senkrecht zur Längserstreckungsrichtung an den
Freibereich angrenzend angeordnet. Mit anderen Worten
erstreckt sich der Freibereich in Umfangsrichtung nicht vollständig um die Elektrode herum, sondern durchläuft in der Längserstreckungsrichtung den ersten Bereich mit der
Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission zumindest zum Teil. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, die Fläche des ersten Bereichs mit der Beschichtung zur Erhöhung der
Wärmeemission und damit die Wärmeemission an sich zu
maximieren .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Freibereich streifenförmig mit einer Breite von mindestens 1 Millimeter ausgebildet. Dadurch, dass der streifenförmige Freibereich mindestens 1 Millimeter breit ist, kann vorteilhafterweise eine Beschädigung des entlang des Freibereichs verlaufenden Randes der Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission verhindert werden, wenn der ansetzende Entladungsbogen entlang des Freibereichs läuft, da auch der Entladungsbogenansatz eine gewisse Breite
beziehungsweise einen gewissen Durchmesser aufweist, der jedoch 1 Millimeter nicht überschreitet. Vorzugsweise liegt die Breite des streifenförmigen Freibereichs zwischen 1 Millimeter und 5 Millimetern, besonders bevorzugt zwischen 2 und 3 Millimetern. Gerade bei einer Breite zwischen 2 und 3 Millimetern kann besonders effizient verhindert werden, dass der entlanglaufende Entladungsbogen den Randbereich der emissionserhöhenden Beschichtung zerstört und gleichzeitig kann der Freibereich dadurch flächenmäßig so klein wie möglich gehalten werden, wodurch größere Flächen für die Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemissionen zur Verfügung stehen, was eine besonders effiziente Erhöhung der
Wärmeemission erlaubt.
Der Freibereich verläuft weiterhin von einem Anfangspunkt bis zum Elektrodenplateau, insbesondere nicht notwendigerweise gradlinig, wobei der Freibereich in dieser Verlaufsrichtung eine Länge aufweist, die größer ist als seine Breite, wobei die Breite so definiert ist, dass diese lokal senkrecht auf der Verlaufsrichtung steht. Der Anfangspunkt stellt also das dem Elektrodenplateau abgewandte Ende des Freibereichs dar. Weiterhin kann der Anfangspunkt im Allgemeinen an beliebiger vom Elektrodenplateau verschiedener Stelle des Grundkörpers angeordnet sein. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Freibereich streifenförmig mit einer Länge ausgebildet, die mindestens so groß ist, wie die Hälfte eines maximalen Durchmessers der Elektrode senkrecht zu ihrer Längserstreckungsrichtung. Die Hälfte des maximalen
Durchmessers der Elektrode stellt dabei eine
charakteristische Größe dar, da der Entladungsbogen, wenn dieser nicht direkt am Elektrodenplateau ansetzt sondern entfernt davon, überwiegend in einer Entfernung vom
Elektrodenplateau ansetzt, die größer ist als die Hälfte des maximalen Durchmessers der Elektrode. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn der mindestens eine Freibereich eine Länge aufweist, die mindestens so groß ist, wie die Hälfte des maximalen Durchmessers der Elektrode, vorzugsweise noch länger, da so ein nicht am Elektrodenplateau ansetzender Entladungsbogen mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auf dem Freibereich ansetzen kann. Der Freibereich kann aber auch deutlich länger sein, und sich zum Beispiel über den gesamten Grundkörper der Elektrode bis zu dessen dem Elektrodenplateau gegenüberliegenden Ende erstrecken. Dies ist besonders vorteilhaft, da so die Wahrscheinlichkeit, dass ein nicht auf dem Elektrodenplateau aufsetzender Entladungsbogen auf dem Freibereich aufsetzt, weiter erhöht wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft der mindestens eine Freibereich geradlinig entlang der Längserstreckungsrichtung. Mit anderen Worten verläuft der Freibereich vom Anfangspunkt bis zum Elektrodenplateau so, dass dieser auf der kürzest möglichen Verbindungslinie zwischen diesem Anfangspunkt und dem Elektrodenplateau verläuft. Eine solche gradlinige Ausbildung hat den großen Vorteil, dass dies die Herstellung der Elektrode stark vereinfacht, wie dies später im Zusammenhang mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren näher erläutert wird.
Nichtsdestoweniger kann es aber auch vorgesehen sein, dass der mindestens eine Freibereich zumindest zum Teil
spiralförmig um die Längserstreckungsrichtung zum Elektrodenplateau verläuft. Mit anderen Worten muss der
Freibereich also nicht gradlinig zum Elektrodenplateau verlaufen, sondern es sind prinzipiell beliebige
Verlaufsmöglichkeiten denkbar. Jedoch ist es bevorzugt, wenn der mindestens eine Freibereich zumindest zum Teil
spiralförmig um die Längserstreckungsrichtung verläuft, dass dieser höchstens einmal die Längsachse der Elektrode umläuft. Hierdurch lässt sich die Gefahr, dass der Entladungsbogen auf seinem Weg zum Elektrodenplateau dennoch einen beschichteten Bereich überspringt beziehungsweise durchläuft, gering halten. Außerdem wird bei einem möglichst gradlinigen Verlauf des Freibereichs die für den Freibereich benötigte
Gesamtfläche minimiert, was wiederum mehr Fläche für die Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemissionen zur Verfügung stellt .
Daher stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Beschichtung zur Erhöhung der
Wärmeemission auf mindestens der Hälfte einer
Gesamtoberfläche des Grundkörpers angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders effiziente Wärmeabfuhr im Betrieb der Entladungslampe, in welchem die Elektrode Anwendung findet, erreicht werden. Die Beschichtung zur Erhöhung der
Wärmeemission kann aber auch auf durchaus mehr als der Hälfte der Gesamtoberfläche des Grundkörpers angeordnet sein, zum Beispiel auf mindestens 60 Prozent, auf mindestens 70
Prozent, auf mindestens 80 Prozent oder auch auf mindestens 90 Prozent. Der Grundkörper der Elektrode kann auch
vollständig bis auf den mindestens einen Freibereich sowie bis auf das Elektrodenplateau mit der Beschichtung zur
Erhöhung der Wärmeemission beschichtet sein. Hierdurch lässt sich die Effizienz der Wärmeabfuhr maximieren.
Vorzugsweise ist die Beschichtung zur Erhöhung der
Wärmeemission als Teilchenverbund-Beschichtung aus einer Matrix-Schicht und in die Matrix-Schicht eingelagerten
Partikeln ausgebildet. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission eine keramische Substanz aufweist, und insbesondere zu mindestens 50
Volumenprozent aus der keramischen Substanz gebildet ist. Hierdurch lässt sich eine besonders thermisch beständige Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission bereitstellen .
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission eine Matrix-Schicht aus ZrCg mit eingelagerten Wolfram-Partikeln aufweist, insbesondere wobei die Wolfram-Partikel zwischen 2 Volumenprozent und 40
Volumenprozent der Beschichtung bereitstellen . Eine solche Beschichtung hat sich als besonders effizient bezüglich der Erhöhung der Wärmeemission gezeigt. Insbesondere zeigt sich diese Effizienz gerade bei Elektrodentemperaturen im Bereich von 1000 Grad Celsius und mehr. Als Matrixwerkstoffe kommen neben ZrCg auch andere in Betracht. Der Schmelzpunkt solcher Werkstoffe sollte möglichst hoch sein, bevorzugt größer als 2000 Grad Celsius, besonders bevorzugt größer als 2500 Grad Celsius. Geeignete Werkstoffklassen sind unter anderem Oxide, Fluoride, Carbide und Nitride, beispielsweise auch MgF2, SiC beziehungsweise AIN. Als besonders geeignet für eine
oxidische Matrix-Schicht hat sich jedoch ZrÜ2 erwiesen, da es eine hohe mechanische Stabilität mit hoher Transparenz verbindet. Die Matrix verleiht der Metallstruktur der
eingelagerten Wolframpartikel Stabilität. Diese kann durch Zugabe von Y2O3 und/oder MgO weiter erhöht werden. Alternativ kann die Matrix-Schicht auch nur aus Y2O3 beziehungsweise MgO anstelle von ZrÜ2 bestehen.
Die Dicke der Matrix-Schicht und damit auch der Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission selbst kann zum Beispiel im Bereich zwischen 1 Mikrometer und 1 Millimeter liegen, besonders bevorzugt zwischen 10 Mikrometer und 300
Mikrometer. Der Volumenanteil der Metallpartikel, nämlich der Wolframpartikel, liegt besonders bevorzugt zwischen 5 und 30 Prozent, insbesondere zwischen 5 und 15 Prozent.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Elektrode eine Wolframbeschichtung auf, die in zumindest einem an einem dem Elektrodenplateau
zugewandten Rand der Beschichtung zur Erhöhung der
Wärmeemission angrenzenden zweiten Bereich des Grundkörpers angeordnet ist.
Die Wolframbeschichtung kann beispielsweise aus
aufgesintertem Wolframpulver bestehen. Die Anordnung der Wolframbeschichtung zwischen der Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission und dem Elektrodenplateau hat den Vorteil, dass ein am Rand des Elektrodenplateaus ansetzender Bogen, nicht die in der Nähe befindliche Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission schädigt. Diese Wolframbeschichtung sorgt dafür, dass der Bogen vorzugsweise dort ansetzt und die thermisch weniger belastbare Beschichtung zur verbesserten Wärmeabstrahlung unbeschadet lässt. Zusätzlich bewirkt auch die Wolframbeschichtung eine Erhöhung der Wärmeemission, wenngleich der dabei erreichbare Wärmeemissionskoeffizient unter 0,7 bleibt.
Beispielsweise kann der mindestens eine zweite Bereich, das heißt der Bereich, in welchem diese Wolframbeschichtung angeordnet ist, einen in einer Umfangsrichtung der Elektrode, das heißt um die Elektrodenachse herum verlaufenden
ringförmigen, insbesondere in der Umfangsrichtung
geschlossenen oder unterbrochenen bzw. nicht geschlossenen, Bereich darstellen. Dieser ringförmige Bereich kann sich also direkt an den Rand der Beschichtung zur Erhöhung der
Wärmeemission in Richtung des Elektrodenplateaus anschließen. Dadurch kann eine Zerstörung des Randes der Beschichtung effektiv verhindert werden.
Dieser Schutz ist jedoch auch gegeben, wenn die
Wolframbeschichtung partiell aufgetragen wird und somit nicht durchgehend in Umfangsrichtung der Elektrode am Rand der Beschichtung angeordnet ist. Mit anderen Worten kann es auch vorgesehen sein, dass der Grundkörper mehrere zweite Bereiche aufweist, die jeweils an den Rand der Beschichtung zur
Erhöhung der Wärmeemission angrenzend und zueinander in Umfangsrichtung der Elektrode beabstandet angeordnet sind, wobei die Wolframbeschichtung in einem jeweiligen der zweiten Bereiche angeordnet ist. Da die Wolframbeschichtung
metallisch, die Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission jedoch zum Großteil einen nicht metallischen Matrixwerkstoff aufweist, zieht der Entladungsbogen als Ansatzstelle die zweiten Bereiche mit der metallischen Wolframbeschichtung vor und meidet somit automatisch die Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission. Das Aufträgen der Wolframbeschichtung in nur einem einzelnen zusammenhängenden zweiten Bereich ist jedoch besonders vorteilhaft, da dies aufgrund der
einfacheren Herstellung besonderes kostengünstig ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der mindestens eine zweite Bereich eine Breite aufweist, die sich vom Rand der
Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission in Richtung des Elektrodenplateaus erstreckt und die mindestens 0,5
Millimeter beträgt. Durch diese Mindestbreite kann ein besonders effektiver Schutz des Randes der Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission gewährleistet werden.
Ob sich der mindestens eine zweite Bereich mit dem
Freibereich zum Teil überschneidet oder nicht, d.h. ob die auf den Grundkörper aufgesinterte, zusätzliche
Wolframbeschichtung auch zum Teil im Freibereich angeordnet ist oder nicht, ist dabei für das Wandern des Entladungsbogen von der Ansatzstelle zum Elektrodenplateau unerheblich.
Somit ist es also denkbar, dass, gemäß einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung, sich ein Teil des mindestens einen zweiten Bereichs mit einem dem Elektrodenplateau zugewandten Ende des Freibereichs überscheidet, so dass die Wolframbeschichtung zumindest teilweise in zumindest einem Teil des Endes des Freibereichs angeordnet ist. Der
Freibereich kann also zum Beispiel in Richtung des
Elektrodenplateaus verlaufen und in die Wolframbeschichtung zum Schutz des Randes der Beschichtung zur Erhöhung der
Wärmeemission münden. Ein auf den Freibereich in Richtung des Elektrodenplateaus wandernder Entladungsbogen wird somit automatisch auf die Wolframbeschichtung zum Schutz des Randes der Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission geführt und gelangt von dieser aus direkt zum Elektrodenplateau, sodass der Entladungsbogen beim Zusammenziehen vorteilhafterweise auf dem Weg zum Elektrodenplateau durch keine gegenüber dem Plasmabogen instabile Schicht aufgehalten wird, wodurch auch die Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission vollkommen unbeschadet bleibt.
Alternativ können die Wolframbeschichtung und der Freibereich auch so angeordnet sein, dass der mindestens eine zweite Bereich, in welchem die Wolframbeschichtung angeordnet ist, und der Freibereich sich nicht überschneiden, so dass keine zusätzliche Wolframbeschichtung im Freibereich des
Grundkörpers angeordnet ist. Auch hierdurch kann der an einer vom Elektrodenplateau entfernt ansetzende Entladungsbogen einfach und ungehindert zum Elektrodenplateau gelangen ohne die Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission zu zerstören. Zudem ermöglicht diese Variante auch eine besonders einfache Herstellung der Elektrode.
Die Erfindung betrifft auch eine Entladungslampe mit einer erfindungsgemäßen Elektrode oder einer ihrer Ausgestaltungen. Insbesondere kann die Entladungslampe auch zwei der
erfindungsgemäßen Elektroden oder zwei ihrer Ausgestaltungen aufweisen, wobei dann vorzugsweise eine der Elektroden als Anode und eine als Kathode ausgebildet ist.
Die Elektroden können dabei in einem Lampenkolben der
Entladungslampe angeordnet sein, wobei dieser Lampenkolben mit einem Gasgemisch gefüllt ist. Die Entladungslampe kann zudem wie die eingangs beschriebenen Lampen ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Entladungslampe als XBO-Lampe, zum Beispiel als Xenon-Kurzbogenlampe ausgebildet sein. XBO- Lampen emittieren Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich und werden beispielsweise bei der klassischen und digitalen
Filmprojektion eingesetzt. Die Entladungslampe kann auch als HBO-Lampe ausgebildet sein, insbesondere als
Quecksilberkurzbogenlampe, bei welcher der Kolben mit einem Quecksilber aufweisenden Gasgemisch gefüllt ist. Solche
Lampen emittieren Licht zumindest zum Teil im UV-Bereich und können zum Beispiel bei der lithografischen Strukturierung von Halbleitern verwendet werden.
Die für die erfindungsgemäße Elektrode und ihre
Ausführungsformen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Entladungslampe und ihre
Ausführungsformen .
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum
Herstellen einer Elektrode für eine Entladungslampe, wobei ein Grundkörper mit einem eine Stirnfläche der Elektrode bereitstellenden Elektrodenplateau bereitgestellt wird, wobei der Grundkörper in einer Längserstreckungsrichtung der
Elektrode durch das Elektrodenplateau begrenzt ist. Des
Weiteren wird der Grundkörper in zumindest einem vom
Elektrodenplateau verschiedenen ersten Bereich des
Grundkörpers mit einer Beschichtung zur Erhöhung einer
Wärmeemission derart beschichtet, dass mindestens ein
Freibereich bereitgestellt wird, der zumindest zum Teil in der Längserstreckungsrichtung bis zum Elektrodenplateau verläuft, und in welchem die Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission nicht angeordnet ist, und der erste Bereich in Umfangsrichtung der Elektrode an zumindest einen Abschnitt des Freibereichs angrenzt.
Auf diese Weise lässt sich der Freibereich, in welchem die Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission nicht angeordnet ist, auf besonders einfache und kostengünstige Weise
erzeugen. Auch hier gelten die für die erfindungsgemäße
Elektrode und ihre Ausgestaltungen genannten Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren zum
Herstellen der Elektrode. Zudem ermöglichen die im
Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Elektrode und ihren Ausführungsformen genannten gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens durch weitere korrespondierende Verfahrensschritte.
Besonders vorteilhaft zeigt sich hierbei eine Ausführungsform der Elektrode, bei welcher der Freibereich streifenförmig und gradlinig in der Längserstreckungsrichtung zum
Elektrodenplateau verläuft. Dadurch lässt sich das
Beschichtungsverfahren besonders einfach gestalten.
Nichtsdestoweniger lässt sich durch dieses
Herstellungsverfahren ein Freibereich bereitstellen, der zumindest zum Teil nicht gradlinig, zum Beispiel
spiralförmig, verläuft.
Weiterhin kann das Beschichten mit der Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission durch Aufsintern auf dem
Grundkörper erfolgen. Auch die oben beschriebene
Wolframbeschichtung, die in mindestens einem zweiten Bereich angrenzend an den Rand der Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission angeordnet ist, kann in einem entsprechenden Herstellungsschritt durch Aufsintern von Wolframpulver in den entsprechenden zweiten Bereichen bereitgestellt werden.
Somit lassen sich auf besonders einfache, kostengünstige und zeiteffiziente Weise Elektroden bereitstellen, die eine deutliche Erhöhung der Lebensdauer von Entladungslampen ermöglichen .
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Elektrode für eine Entladungslampe mit einem beschichtungsfreien, gradlinig zum Elektrodenplateau verlaufenden
Freibereich gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Elektrode mit einem spiralförmig zum Elektrodenplateau verlaufenden Freibereich gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Elektrode mit einer partiell aufgetragenen Wolframbeschichtung am Rand der Beschichtung zur Erhöhung der
Wärmeemission; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Entladungslampe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Elektrode 10 für eine Entladungslampe 12 (vergleiche Fig. 4) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Elektrode 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Kathode 10a ausgebildet. Sie kann in analoger Weise aber auch als Anode 10b (vergleiche Fig. 4) ausgebildet sein. In diesem Beispiel weist die
Elektrode 10 also einen Grundkörper 14 auf. Dieser weist wiederum ein eine Stirnfläche der Elektrode 10
bereitstellendes Elektrodenplateau 16 auf. Dabei wird der Grundkörper 14 in einer Längserstreckungsrichtung L, die parallel zur Elektrodenachse A verläuft, durch das
Elektrodenplateau 16 begrenzt.
Der Grundkörper 14 setzt sich in diesem Beispiel aus einem zylindrischen Abschnitt 14a und einem kegelförmigen
beziehungsweise konusförmigen Abschnitt 14b zusammen. Die Elektrode 10 kann aber auch beliebig anders geformt sein, zum Beispiel wenn diese als Anode 10b ausgebildet ist, wie in Fig. 4 dargestellt. In diesem Beispiel entfällt im
Wesentlichen der konusförmige Abschnitt 14b und das
Elektrodenplateau 16 schließt sich im Wesentlichen
unmittelbar an den zylinderförmigen Abschnitt 14a an. Zur Verbesserung der thermischen Strahlleistung ist die
Oberfläche in einem vom Elektrodenplateau 16 verschiedenen ersten Bereich 18 des Grundkörpers 14 mit einer Beschichtung 20 zur Erhöhung der Wärmeemission beschichtet. Vorzugsweise stellt diese Beschichtung 20 eine Teilchenverbund- Beschichtung aus einer Zr02-Matrix-Schicht mit eingelagerten Wolfram-Partikeln dar. Dazu kann zum Beispiel eine
Pulvermischung aus 10 Volumenprozent Wolfram und 90
Volumenprozent ZrÜ2 aufgesintert werden.
Im Betrieb einer Entladungslampe, zum Beispiel wie der in Fig. 4 dargestellten Entladungslampe 12, bildet sich
letztendlich zwischen den jeweiligen Elektrodenplateaus 16 der Kathode 10a und der Anode 10b ein entsprechender
Entladungsbogen aus.
Beim Zünden von Kurzbogen-Entladungslampen kommt es häufig vor, dass die Ladungsträgerdichte im Plasma nicht genügt, um von Anfang an einen stabilen Entladungsbogen zwischen den Spitzen der Elektroden 10 auszubilden. In diesem Fall setzt der Bogen zunächst an von den Elektrodenplateaus 16 weiter entfernten Stellen auf den Elektroden 10 an. Dabei kommt es bei herkömmlichen Elektroden sehr häufig vor, dass dieser Bogen auf der emissionserhöhenden Beschichtung ansetzt, was solche Beschichtungen in der Regel partiell zerstört, zudem zu einer verstärkten Trübung oder Schwärzung des Kolbens führt und insgesamt zu einer Reduktion der Lebensdauer der Entladungslampe .
Um dies zu verhindern, ist nun vorteilhafterweise ein
Freibereich 22 auf dem Grundkörper 14 vorgesehen, in welchem die Beschichtung 20 zur Erhöhung der Wärmeemission nicht angeordnet ist. Dieser Freibereich 22 ist streifenförmig ausgebildet und erstreckt sich zumindest zum Teil in Richtung der Längserstreckungsrichtung L als zusammenhängende Fläche bis zum Elektrodenplateau 16. Im Allgemeinen weist dieser Freibereich 22 eine Länge LF auf, sowie eine lokal dazu senkrecht stehende Breite B, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Länge LF ist dabei größer als die Breite B. Vorzugsweise ist die Länge LF des Freibereichs 22 mindestens so groß wie die Hälfte des Durchmessers D der Elektrode 10, insbesondere bezogen auf den breitesten Bereich der Elektrode 10 bzw.
bezogen auf den zylindrischen Abschnitt 14a.
In diesem hier in Fig. 1 dargestellten Beispiel erstreckt sich der Freibereich 22 streifenförmig gradlinig über die gesamte Länge der Elektrode 10 bis zum Elektrodenplateau 16. Der Freibereich 22 kann aber auch kürzer ausgebildet sein. Zudem ist es bevorzugt, dass die Breite B des Freibereichs 22 mindestens 1 Millimeter, vorzugsweise mindestens 2
Millimeter, insbesondere zwischen 2 Millimeter und 5
Millimeter beträgt.
Somit bekommt der Entladungsbogen vorteilhafterweise die Möglichkeit, im Freibereich 22 und somit direkt auf der thermisch belastbaren Oberfläche des Grundkörpers 14 der Elektrode 10, der im Wesentlichen aus Wolfram gebildet ist, anzusetzen. Durch diesen zum Elektrodenplateau hin
verlaufenden Streifen 22 wird es vorteilhafterweise
ermöglicht, dass der Entladungsbogen beim Zusammenziehen zwischen den Elektrodenspitzen durch keine Beschichtung 20 behindert wird und damit auf dem Weg zum Elektrodenplateau 16 nicht aufgehalten wird. Um dem Bogen alternative
Ansatzstellen zu bieten, können auch mehrere solcher
Streifen, insbesondere solcher Freibereiche 22, vorgesehen werden .
Somit kann vorteilhafterweise der Entladungsbogen auf dem Weg von der Bogenansatzstelle zum Elektrodenplateau 16
entlangstreifen, ohne die wärmeabstrahlende Beschichtung 20 zu zerstören. Durch den flächenmäßig geringen Freibereich 22 wird die Effizienz der Wärmeemission, die durch die
Beschichtung 20 gefördert wird, nicht bzw. nur geringfügig beeinträchtigt . Damit der Bogen in der zweiten Hochlaufphase, in den ersten Minuten nach der Zündung auch nicht den Rand 20a der
Kathodenbeschichtung, das heißt der Beschichtung 20 zur
Erhöhung der Wärmeemission, nahe dem Plateau 16 zerstört, ist der Beschichtungsrand 20a insbesondere im Bereich nahe des Kathodenplateaus, oder im Allgemeinen des Elektrodenplateaus 16, noch mit einer Beschichtung aus aufgesintertem
Wolframpulver, also einer Wolframbeschichtung 24 versehen. Diese sorgt dafür, dass der Bogen vorzugsweise dort ansetzt, und die thermisch weniger belastbare Beschichtung 20 zur verbesserten Wärmeabstrahlung unbeschadet lässt.
Diese Wolframbeschichtung 24 hat vorzugsweise eine
Mindestbreite BW von mindestens 0,5 Millimetern, die sich vom Rand 20a der Beschichtung 20 in Richtung des
Elektrodenplateaus 16 erstreckt. Weiterhin sind in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel, der Freibereich 22 wie
beschrieben gradlinig verlaufend, und die Wolframbeschichtung 24 ist ringförmig um die Achse A verlaufend in einem zweiten Bereich 26 des Grundkörpers 14 angeordnet, wobei der
Freibereich 22 auch die Wolframbeschichtung 24 durchläuft und somit ihre ringförmige Struktur unterbricht. Sowohl der
Freibereich 22 als auch die Wolframbeschichtung 24 können jeweils auch andere Formen annehmen, ohne dabei ihre Funktion zu verlieren. Dies wird nun anhand von Fig. 2 und Fig. 3 näher erläutert.
Fig. 2 zeigt dabei eine schematische Darstellung einer
Elektrode 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Insbesondere kann die Elektrode 10 wie zu Fig. 1 beschrieben bis auf die nachfolgend beschriebenen
Unterschiede ausgebildet sein. In diesem Beispiel ist der Freibereich 22 in Richtung der Längserstreckungsrichtung L der Elektrode 10 zumindest zum Teil spiralförmig ausgebildet, insbesondere im Bereich des konusförmigen Abschnitts 14b des Grundkörpers 14. Bei einer derart spiralförmigen Ausbildung des Freibereichs 22 ist es jedoch bevorzugt, dass der
Freibereich 22 die Elektrodenachse A höchstens einmal vollständig umläuft, um dem Entladungsbogen einen möglichst einfachen Weg zum Elektrodenplateau 16 zu bieten. Die
wendelförmige Struktur des Freibereichs 22 in der Nähe des Elektrodenplateaus 16 mündet dabei wiederum direkt in die Wolframbeschichtung 24 zum Schutz des Randes 20a der
Beschichtung 20, wobei die Wolframbeschichtung 24 auch hier wiederum in einem zweiten zusammenhängenden Bereich 26, welcher in einer geöffneten Ringform um die Elektrodenachse A verläuft, angeordnet ist.
Die Funktion dieser Wolframbeschichtung 24 ist jedoch auch gegeben, wenn diese Wolframbeschichtung 24 partiell
aufgetragen wird, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Fig. 3 zeigt dabei wiederum eine Elektrode 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, die insbesondere wiederum wie zu Fig. 1 beschrieben ausgebildet sein kann, bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede. Diese Unterschiede beschränken sich insbesondere hierbei nur auf die Ausbildung beziehungsweise Anordnung der Wolframbeschichtung 24. Diese ist in diesem Beispiel nun in mehreren voneinander
separierten zweiten Bereichen 26 angeordnet, die um die Achse A der Elektrode 10 herum verlaufend und angrenzend an den Rand 20a der Beschichtung 20 zur Erhöhung der Wärmeemission angeordnet sind.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer
Entladungslampe 12, die in diesem Beispiel als
Hochdruckentladungslampe in Kurzbogentechnik ausgebildet ist. Die Entladungslampe 12 weist weiterhin zwei Elektroden 10 gemäß von Ausführungsbeispielen der Erfindung auf, wovon eine als Anode 10b und eine als Kathode 10a ausgebildet ist. Dabei können die Kathode 10a und/oder die Anode 10b wie zu Fig. 1 bis Fig. 3 beschrieben ausgebildet sein. Die Anode 10b unterscheidet sich von der Kathode 10a zusätzlich durch ihre Formgebung, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Insbesondere weist die Anode 10b einen deutlich größeren Durchmesser D auf, vorzugsweise im Bereich zwischen 2 und 4 Zentimetern, während die Kathode 10a einen deutlich kleineren Durchmesser D aufweist, vorzugsweise im Bereich kleiner oder bis maximal 3,0 Zentimetern, besonders bevorzugt bis maximal 2,5
Zentimetern .
Weiterhin weist die Entladungslampe 12 die für eine solche Lampe üblichen Komponenten, wie ein Entladungsgefäß 28, einen Entladungsraum 30, der mit einem Gasgemisch gefüllt ist, und in welchem sich die Elektroden 10 befinden, und weitere
Komponenten auf. Die jeweiligen Elektrodenplateaus 16 der Anode 10b und der Kathode 10a sind dabei einander zugewandt und die Elektrodenachsen A liegen in etwa auf einer Linie, das heißt die Kathode 10a und die Anode 10b sind koaxial zueinander angeordnet. Beide Elektroden 10 können wie zuvor beschrieben einen Freibereich 22 aufweisen. Diese jeweiligen Freibereiche 22 sind vorzugsweise auf der gleichen Seite in Bezug auf die Achse A angeordnet, verlaufen also zum Beispiel beide oben auf der Anode 10b und oben auf der Kathode 10a oder beide unten in Bezug auf die beiden Elektroden 10, oder auf jeder beliebigen Seite, jedoch immer auf der gleichen in Bezug auf die jeweilige Achse A und/oder
Längserstreckungsrichtung L der Anode 10b und der Kathode 10a. Wenngleich der Entladungsbogen häufig bei einer der beiden Elektroden 10 beim Zünden auf dem Elektrodenplateau 16 ansetzt und nur bei der anderen der beiden Elektroden, häufig der Kathode, am Konus oder Mantel der Elektrode 10 ansetzt, so kann es in weniger häufigen Fällen dennoch auftreten, dass der Bogen bei beiden Elektroden 10 entfernt vom Plateau 16 ansetzt. In diesem Fall erleichtert die gleichseitige
Anordnung des Freibereichs 22 das Zusammenziehen des Bogens, und die Wahrscheinlichkeit, dass dieser die Beschichtung 20 berührt oder diese überschreitet wird zusätzlich reduziert.
Insgesamt werden so eine Elektrode, eine Entladungslampe und ein Herstellungsverfahren bereitgestellt, die es
vorteilhafterweise ermöglichen, durch besonders
kostengünstige Maßnahmen, nämlich durch einen sich zum
Elektrodenplateau hin erstreckenden Freibereich, die
Lebensdauer der Entladungslampe weiter zu erhöhen. BEZUGSZEICHENLISTE
10 Elektrode
10a Kathode
10b Anode
12 Entladungslampe
14 Grundkörper
14a zylindrischer Abschnitt
14b konusförmiger Abschnitt
16 Elektrodenplateau
18 erster Bereich
20 Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission
20a Rand der Beschichtung zur Erhöhung der Wärmeemission
22 Freibereich
24 Wolframbeschichtung
26 zweiter Bereich
28 Entladungsgefäß
30 Entladungsraum
A Elektrodenachse
B Breite des Freibereichs
D Durchmesser der Elektrode
BW Breite der Wolframbeschichtung
L Längserstreckungsrichtung der Elektrode
LF Länge des Freibereichs

Claims

Patentansprüche
1. Elektrode (10, 10a, 10b) für eine Entladungslampe (12), wobei die Elektrode (10, 10a, 10b) aufweist:
— einen Grundkörper (14) mit einem eine Stirnfläche der Elektrode (10, 10a, 10b) bereitstellenden
Elektrodenplateau (16), wobei der Grundkörper (14) in einer Längserstreckungsrichtung (L) der Elektrode (10, 10a, 10b) durch das Elektrodenplateau (16) begrenzt ist; und
— eine in zumindest einem vom Elektrodenplateau (16) verschiedenen ersten Bereich (18) des Grundkörpers (14) angeordnete Beschichtung (20) zur Erhöhung einer Wärmeemission;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektrode (10, 10a, 10b) mindestens einen zumindest bereichsweise zusammenhängenden, sich zumindest zum Teil in der Längserstreckungsrichtung (L) bis zum
Elektrodenplateau (16) verlaufenden Freibereich (22) des Grundkörpers (14) aufweist, in welchem die Beschichtung (20) zur Erhöhung der Wärmeemission nicht angeordnet ist, wobei der erste Bereich (18) in Umfangsrichtung der
Elektrode (10, 10a, 10b) an zumindest einen Abschnitt des Freibereichs (22) angrenzt.
2. Elektrode (10, 10a, 10b) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Freibereich (22) streifenförmig mit einer Breite (B) von mindestens 1 mm ausgebildet ist.
3. Elektrode (10, 10a, 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Freibereich (22) streifenförmig mit einer Länge (LF) ausgebildet ist, die mindestens so groß ist, wie die Hälfte eines maximalen Durchmessers (D) der Elektrode (10, 10a, 10b) senkrecht zu ihrer
Längserstreckungsrichtung (L) .
4. Elektrode (10, 10a, 10b) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Freibereich (22) geradlinig entlang der Längserstreckungsrichtung (L) verläuft.
5. Elektrode (10, 10a, 10b) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Freibereich (22) zumindest zum Teil spiralförmig um die Längserstreckungsrichtung (L) verläuft .
6. Elektrode (10, 10a, 10b) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung (20) zur Erhöhung der Wärmeemission auf mindestens der Hälfte einer Gesamtoberfläche des
Grundkörpers (14) angeordnet ist.
7. Elektrode (10, 10a, 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung (20) zur Erhöhung der Wärmeemission eine keramische Substanz aufweist, und insbesondere zu
mindestens 50 Volumenprozent aus der keramischen Substanz gebildet ist.
8. Elektrode (10, 10a, 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung (20) zur Erhöhung der Wärmeemission eine Matrix-Schicht aus Zr02 mit eingelagerten Wolfram- Partikeln aufweist, insbesondere wobei die Wolfram- Partikel zwischen 2 Volumenprozent und 40 Volumenprozent der Beschichtung (20) bereitstellen .
9. Elektrode (10, 10a, 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektrode (10, 10a, 10b) eine Wolframbeschichtung (24) aufweist, die in zumindest einem an einem dem
Elektrodenplateau (16) zugewandten Rand (20a) der
Beschichtung (20) zur Erhöhung der Wärmeemission
angrenzenden zweiten Bereich (26) des Grundkörpers (14) angeordnet ist.
10. Elektrode (10, 10a, 10b) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Bereich (26) einen in einer Umfangsrichtung der Elektrode (10, 10a, 10b) ringförmigen, insbesondere in der Umfangsrichtung geschlossenen oder nicht
geschlossenen, Bereich (26) darstellt.
11. Elektrode (10, 10a, 10b) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper (14) mehrere zweite Bereiche (26) aufweist, die jeweils an den Rand (20a) der Beschichtung (20) zur Erhöhung der Wärmeemission angrenzend und zueinander in Umfangsrichtung der Elektrode (10, 10a,
10b) beabstandet angeordnet sind, wobei die
Wolframbeschichtung (24) in einem jeweiligen der zweiten Bereiche (26) angeordnet ist.
12. Elektrode (10, 10a, 10b) nach einem der Ansprüche 9 bis
11,
dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine zweite Bereich (26) eine Breite (BW) aufweist, die sich vom Rand (20a) der Beschichtung (20) zur Erhöhung der Wärmeemission in Richtung des
Elektrodenplateaus (16) erstreckt und die mindestens 0 , 5 mm beträgt .
13. Elektrode (10, 10a, 10b) nach einem der Ansprüche 9 bis
12, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Teil des mindestens einen zweiten Bereichs (26) sich mit einem dem Elektrodenplateau (16)
zugewandten Ende des Freibereichs (22) überschneidet, so dass die Wolframbeschichtung (24) zumindest teilweise in zumindest einem Teil des Endes des Freibereichs (22) angeordnet ist.
14. Elektrode (10, 10a, 10b) nach einem der vorherigen
Ansprüche, wobei der Freibereich (22) keine Beschichtung aufweist .
15. Elektrode (10, 10a, 10b) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Freibereich (22) eine Beschichtung mit einem Wärmeemissionskoeffizienten von weniger als 0,7 aufweist .
16. Elektrode (10, 10a, 10b) nach Anspruch 15, wobei die
Beschichtung Wolframpartikel aufweist, wobei der
Volumenanteil der Wolframpartikel mehr als 50% beträgt.
17. Elektrode (10, 10a, 10b) nach Anspruch 16, wobei die
Beschichtung einen Zusatz oder eine Kombination von
Zusätzen aus der Gruppe der Actiniden und/oder
Lanthaniden und/oder Keramiken enthält, und wobei vorzugsweise der Zusatz oder die Kombination von Zusätzen einen Schmelzpunkt von über 2000°C hat.
18. Elektrode (10, 10a, 10b) nach Anspruch 17, wobei die
Gruppe der Keramiken folgende Komponenten umfasst: Zr02, Y2O3, Th02, La2C>3.
19. Elektrode (10, 10a, 10b) nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Keramik Anteil weniger als 30 Vol. % beträgt.
20. Entladungslampe (12) mit mindestens einer Elektrode (10, 10a, 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
21. Verfahren zum Herstellen einer Elektrode (10, 10a, 10b) für eine Entladungslampe (12) mit den Schritten:
— Bereitstellen eines Grundkörpers (14) mit einem eine Stirnfläche der Elektrode (10, 10a, 10b)
bereitstellenden Elektrodenplateau (16), wobei der Grundkörper (14) in einer Längserstreckungsrichtung (L) der Elektrode (10, 10a, 10b) durch das
Elektrodenplateau (16) begrenzt ist; und
— Beschichten des Grundkörpers (14) in zumindest einem vom Elektrodenplateau (16) verschiedenen ersten Bereich (18) des Grundkörpers (14) mit einer Beschichtung (20) zur Erhöhung einer Wärmeemission; dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörpers (14) mit der Beschichtung (20) zur
Erhöhung der Wärmeemission derart beschichtet wird, dass mindestens ein zumindest zum Teil in der
Längserstreckungsrichtung (L) bis zum Elektrodenplateau (16) verlaufender Freibereich (22) bereitgestellt wird, in welchem die Beschichtung (20) zur Erhöhung der
Wärmeemission nicht angeordnet ist, und der erste Bereich (18) in Umfangsrichtung der Elektrode (10, 10a, 10b) an zumindest einen Abschnitt des Freibereichs (22) angrenzt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, mit dem Schritt:
Beschichten des Freibereichs mit einer
Beschichtung, die keine Erhöhung der Wärmeemission bewirkt, insbesondere einer Beschichtung, die einen
Wärmeemissionskoeffizienten von weniger als 0,7 aufweist.
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