KR20190126709A

KR20190126709A - 방전 램프용 전극, 방전 램프 및 전극을 제조하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20190126709A
Application number: KR1020190045555A
Authority: KR
Inventors: 마리아 닐리우스
Original assignee: 오스람 게엠베하
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2019-04-18
Publication date: 2019-11-12
Also published as: CN110444465A; DE102018206770A1; JP2019194982A; JP7337532B2

Abstract

본 발명은, 세로 연장 방향(L), 전극(10a, 10b, 10c, 10d)을 상기 세로 연장 방향(L)으로 제한하는 전극 플래토(electrode plateau)(12) 및 상기 세로 연장 방향(L)으로 진행하는 전극 축(A)을 포함하고, 그리고 상기 전극 축(A)을 따라서 상기 전극 플래토(12) 방향으로 가늘어지는 횡단면을 갖는 제1 전극 섹션(14)을 포함하는 전극(10a, 10b, 10c, 10d)과 관련이 있다. 이 경우, 상기 제1 전극 섹션(14)은 표면(14a) 및 상기 표면(14a) 내에 배치된 복수의 홈(20)을 포함하고, 이때 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 표면(14a)은 상기 전극 축(A)과 0°보다 크고 90°보다 작은 제1 각도(φ, φ1, φ2)를 형성한다. 계속해서 각각의 홈(20)은 상기 표면(14a)을 기준으로, 상기 표면(14a)과 직각 각도와 상이한 각각의 제2 각도(β)를 형성하는 각각의 주 연장 방향(H, H')으로 연장됨으로써, 결과적으로 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상으로 볼 때, 각각의 홈(20)은 상기 표면(14a)에 대한 수직선을 기준으로 비대칭적으로 형성되어 있다.

Description

방전 램프용 전극, 방전 램프 및 전극을 제조하기 위한 방법{ELECTRODE FOR A DISCHARGE LAMP, DISCHARGE LAMP AND METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRODE}

본 발명은 방전 램프용 전극과 관련이 있고, 이때 상기 전극은 세로 연장 방향 및 상기 전극을 일 단부에서 자체 세로 연장 방향으로 제한하는 전극 플래토(electrode plateau)를 포함한다. 계속해서 상기 전극은 상기 세로 연장 방향으로 진행하는 전극 축을 포함한다. 추가로 상기 전극은 상기 세로 연장 방향으로, 상기 전극 축을 따라서 상기 전극 플래토 방향으로 가늘어지는 횡단면을 갖는 제1 전극 섹션을 포함한다. 그뿐 아니라, 상기 제1 전극 섹션은 표면 및 상기 표면 내에 배치된 복수의 홈을 포함하고, 이때 각각의 홈은 적어도 부분적으로 상기 전극 축을 둘러싸며 진행하고, 그리고 이때 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 표면은 상기 전극 축과 0°보다 크고 90°보다 작은 제1 각도를 형성한다. 또한, 본 발명에는 이러한 전극을 구비한 방전 램프 및 방전 램프용 전극을 제조하기 위한 방법도 포함된다.

본 발명은, 예를 들어 반도체 산업용 노광 소자들에서, 또는 영사기들에서 사용되는 것과 같은 방전 램프들, 특히 직류 방전 램프들을 위한 전극들의 분야에 포함된다. 이러한 램프들은, 일반적으로 석영 유리 전구에 의해 둘러싸여 있는, 서로 마주 놓인 2개의 전극, 즉 애노드와 캐소드 사이에서 발생하는 수은 플라즈마 또는 크세논 플라즈마에 의해 구동된다. 이와 같은 램프들 내 열 부하는 매우 큰 경우가 많음으로써, 결과적으로 상황에 따라서 첨가제들을 포함하는 일반적으로 텅스텐으로 구성된 애노드 재료 및 캐소드 재료의 증발이 야기된다. 그로부터 광 출력이 감소하는 경우가 많은데, 이는 다음 2가지 이유에 기인한다: 한편으로는, 반사기 내에서 램프들의 광 효율을 감소시키는 전극들의 변형 및 번 백(burn-back)이 발생할 수 있다. 다른 한편으로는, 증발된 재료가 램프의 유리 전구에 침전될 수 있고, 그 결과 마찬가지로 광 효율을 감소시키는 흑화가 야기된다.

특히 플라즈마에 가까운 팁(tip) 영역 내에서 상기 전극들의 온도를 감소시킴으로써, 변형 및 증발이 감소할 수 있다. 그에 따라, 램프 작동시 전극 온도들을 감소시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 목적으로 예를 들어 더 높은 복사율의 층들이 상기 전극들 상으로 제공될 수 있다. 이에 대한 예시들은, 예를 들어 EP 1047109 B1호에 기술된 것과 같은 텅스텐 층들 또는 예를 들어 US 8710743 B2호에 기술된 것과 같은 세라믹 층들이다. 계속해서, 예를 들어 JP 3838110 B2호에 기술된 것처럼, 예를 들어 레이저에 의해 그루우브들이 표면 내로 수직으로 제공됨으로써 캐소드들이 예컨대 구조화될 수 있다. 그럼으로써 상기 표면은 확대되고, 더 큰 방출이 달성될 수 있다.

이러한 그루우브들은 상응하게, 규정된 표면에 대하여 깊어진 홈들을 나타낸다. 추가로 전극들이 예를 들어 원통형 섹션 및 원추형 섹션을 포함할 수 있고, 이때 이러한 원추형 섹션은 전극 플래토 방향으로 가늘어짐으로써, 결과적으로 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상응하게 이와 같은 원추형 섹션의 표면은 상기 전극 축과 0° 내지 90°의 각도를 형성한다. 이 경우, 기술된 그루우브들은 상기 전극 플래토에 가까운 원추형 섹션들 내에 제공될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 전극들의 원통형 섹션들의 외부면 상에도 제공될 수 있다.

본 발명의 과제는, 램프 작동시 전극 온도를 최대한 효율적으로 감소시키는, 전극, 방전 램프 및 전극을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 과제는 각각의 독립 특허 청구항들에 따른 특징들을 갖는 전극, 방전 램프 및 전극을 제조하기 위한 방법에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 형성예들은 종속 특허 청구항들, 상세 설명 및 도면들의 대상이다.

본 발명에 따른 방전 램프용 전극은 세로 연장 방향 및 상기 전극을 일 단부에서 자체 세로 연장 방향으로 제한하는 전극 플래토를 포함한다. 그 밖에 상기 전극은 상기 세로 연장 방향으로 진행하는 전극 축을 포함하고, 이때 상기 전극은 상기 세로 연장 방향으로 계속해서, 상기 전극 축을 따라서 상기 전극 플래토 방향으로 가늘어지는 횡단면을 갖는 제1 전극 섹션을 포함한다. 이 경우, 상기 제1 전극 섹션은 표면 및 상기 표면 내에 배치된 복수의 홈을 포함하고, 이때 각각의 홈은 적어도 부분적으로 상기 전극 축을 둘러싸며 진행한다. 추가로 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 표면은 상기 전극 축과 0° 보다 크고 90°보다 작은 제1 각도를 형성한다. 계속해서 각각의 홈은 상기 표면을 기준으로, 상기 표면과 직각 각도와 상이한 각각의 제2 각도를 형성하는 각각의 주 연장 방향으로 연장됨으로써, 결과적으로 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상으로 볼 때, 각각의 홈은 상기 표면(14a)에 대한 수직선을 기준으로 비대칭적으로 형성되어 있다.

본 발명은, 바로 전극들의 원추형 부분 내에 있는 표면에 대해 수직으로 방향 설정된 지금까지의 구조물들이 단점을 갖는다는 인식에 기초하는데, 그 단점은 아아크(electric arc)로부터의 방사선 흡수에 의해 열 도입이 증가한다는 것이다. 이와 다르게, 구조화를 형성하는 복수의 홈이 표면에 대해 수직으로 기울어져 있지 않고, 오히려 표면에 대해 다른 각도로 기울어져 있으면, 그리고 예를 들어 전극 축에 대해 수직으로 기울어져 있으면, 플라즈마 방사선은 더 큰 비율로 반사되는데, 말하자면 전구 방향으로 반사된다. 이는 램프의 후방 영역 내에서, 다시 말해 홀딩 부재들 및 베이스 방향으로 열 방출을 개선한다. 따라서 각각의 홈들이 자체 주 연장 방향으로 표면에 대해 직각 각도로 연장되지 않고, 오히려 제2 각도로 연장됨으로써, 결과적으로 상기 각각의 홈들이 표면에 대한 수직선을 기준으로 비대칭적으로 형성되어 있으면, 즉 예를 들어 이와 같은 수직선에 대하여 기울어져 있으면, 상기 각각의 홈들에 의해 제공된 이와 같은 그루우브들 또는 구조물들에 의해 전극이 훨씬 더 효율적으로 냉각된다. 추가로 바로 전극의 원추형 영역 내에 있는 이러한 구조물들 또는 홈들에 의해, 특히 열 방출을 증가시키기 위한 코팅부들에 비해서 또 다른 장점들이 주어진다. 텅스텐 층들은 열을 단지 매우 불충분한 정도로 방출한다. 세라믹 층들은 열 방출과 관련하여 큰 장점을 갖긴 하지만, 그러나 상기 세라믹 층들은 예를 들어 텅스텐 층들과 같이 온도 안정적이지 않다는 단점을 갖는다. 임계적인 온도들은 특히 전극 팁들 가까이에 존재하는데, 특히 섭씨 2,700도까지이다. 이와 같은 방식으로 애노드 측뿐만 아니라 캐소드 측 상에도, 바람직하게 세라믹에 의해 코팅되지 말아야 하는, 팁에 가까운 영역이 존재하는데, 그 이유는 이와 같은 세라믹이 램프 작동 중에 분해 또는 증발하기 때문이다. 추가로 층 구성 성분들이 전구에 침전될 수 있고, 이때 투과율이 감소할 수 있다. 코팅부를 위해 임계적인 온도들은 마찬가지로 램프의 개시시 발생할 수도 있다. 섭씨 몇천 도의 고온 아아크가 코팅부 상에서 발생하면, 이와 같은 코팅부는 부분적으로 파괴될 수 있으며, 그로부터 이전에 기술된 문제들이 발생한다. 구조화된 표면들, 다시 말해 홈들을 포함하는 표면들은 이와 같은 온도 민감성을 바람직하게 나타내지 않는다. 바로 전극의 원추형 부분이 일반적으로 전극 플래토 매우 가까이에 배치되어 있기 때문에, 이와 같은 전극 섹션 내에 구조물을 제공하는 상기 유형의 홈을 제공하는 것이 특히 바람직하다.

상기 제1 전극 섹션의 표면에 대한 수직선은, 이와 같은 수직선이, 상기 전극 축에 의한 횡단면 상으로 볼 때, 해당 홈의 양측 가장자리점들 또는 제한점들을 나타내는 상기 표면의 2개의 지점 사이의 연결선의 중점을 통해 진행함으로써 규정될 수 있고, 상기 수직선을 기준으로 각각의 홈은 비대칭적으로 형성되어 있으며, 이때 이와 같은 수직선은 계속해서 이와 같은 연결선 상에서 수직으로 놓인다. 상기 표면 내에 있는 홈들이 예를 들어 서로 직접 인접하면, 각각 2개의 홈 사이에, 이러한 가장자리점을 규정하는 최대치가 형성되어 있다. 횡단면 상으로 볼 때, 상기 제1 전극 섹션의 표면은 부분적으로 단지 이러한 가장자리점들 또는 가장자리 영역들로만 구성될 수도 있다. 상기 주 연장 방향은 예를 들어, 상기 전극 축에 의한 횡단면 상으로 볼 때, 이와 같은 주 연장 방향이 상기 전극 축에 의한 횡단면 상으로 볼 때, 해당 홈의 양측 가장자리점들 또는 제한점들을 나타내는 상기 표면의 2개의 지점 사이의 위에 규정된 연결선의 중점을 통해, 그리고 이와 같은 횡단면 상으로 볼 때, 상기 해당 홈의 최소치를 통해 진행함으로써 규정될 수 있고, 이때 상기 최소치는 상기 표면 또는 위에 규정된 연결선에 대해 최대 간격을 갖는 홈의 지점 또는 영역을 나타낸다. 계속해서 상기 제1 전극 섹션의 이와 같은 표면은 바람직하게 원뿔면을 나타낸다.

상기 전극은 일반적으로 캐소드 또는 애노드로도 형성될 수 있다. 계속해서 상기 전극은 바람직하게 상기 세로 연장 방향으로 진행하는 회전 축을 중심으로 회전 대칭적으로 형성되어 있다. 계속해서, 상기 홈들이 상기 전극 축을 단지 부분적으로만 둘러싸는 것이 아니라, 완전히, 예를 들어 링 형태로 둘러싸는 것이 바람직하다. 그럼으로써 상기 홈들에 의해 제공된 확대된 표면이 최대화될 수 있다.

추가로 상기 전극 또는 적어도 기본 몸체는 바람직하게 대부분 텅스텐으로 형성되어 있는데, 특히 대체로 완전히 텅스텐으로 형성되어 있다. 특히 상기 전극은 또는 상기 전극의 기본 몸체는 텅스텐 재료의 선택적인 도펀트들, 예를 들어 산화토륨, 산화란탄, 산화지르코늄, 탄소 및/또는 칼륨을 포함해서 완전히 텅스텐으로 구성될 수 있다. 상기 도펀트는 예를 들어 2％ 미만일 수 있다. 도펀트들에 의해 예를 들어 상기 전극의 복사율이 증가한다.

그 밖에 각각의 홈들은, 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상으로 볼 때, 각각의 주 연장 방향들이 상기 표면으로부터 출발하여 상기 전극 축 방향으로 상기 전극 플래토쪽을 향하는 방향에서 상기 표면에 대한 수직선에 대하여 기울어져 있도록 형성될 수 있다. 그럼으로써 다시 말해, 예를 들어 상기 전극 플래토로부터 멀어지는 방향으로 기울어져 있는 스파이크들(spikes)을 구비한 톱니와 유사한 표면 구조물이 주어진다. 이와 같은 구조물은 플라즈마 방사선의 반사와 관련하여 특히 효과적이다.

본 발명의 또 다른 하나의 바람직한 형성예에서, 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 각각의 주 연장 방향들은 이론적인 자체 연장부에서 상기 전극 축과, 70° 내지 110°, 바람직하게 80° 내지 100°인 제3 각도를 형성한다. 이 경우, 90° 중심의 범위가 특히 바람직한 것으로 입증됨으로써, 결과적으로 이와 같은 제3 각도가 85° 내지 95°, 더 바람직하게 88° 내지 92°, 그리고 특히 바람직하게 90°인 경우가 특히 바람직하다. 상기 홈들이 상기 전극 축에 대해 대체로 수직으로 연장되는 경우에 열 방출이 최적이라는 사실이 확인되었다. 따라서, 상기 전극 축에 대해 수직으로 연장되거나, 또는 적어도 직각 각도에 가까운 각도 범위 내에서 연장되는 홈들의 상기 형성에 의해 열 방출이 특히 효과적으로 설계될 수 있다.

본 발명의 또 다른 하나의 바람직한 형성예에서, 각각의 홈은 제1 측면을 포함하고, 상기 제1 측면은 상기 표면으로부터 상기 홈의 최소치까지, 예를 들어 직선 또는 곡선으로도 진행하며, 그리고 상기 제1 측면은 상기 전극 플래토를 등지고, 이때 각각의 홈은 계속해서 각각의 제1 측면에 마주 놓인 제2 측면을 포함하고, 상기 제2 측면은 상기 표면으로부터 상기 각각의 홈의 각각의 최소치까지 진행하며, 그리고 상기 제2 측면은 상기 전극 플래토를 향해 있고, 이때 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 최소치에서 상기 표면까지 이르는 상기 제1 측면의 각각의 제1 길이는 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 최소치에서 상기 표면까지 이르는 상기 제2 측면의 각각의 제2 길이보다 짧다. 다시 말해, 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상으로 볼 때, 상기 각각의 홈들은 예를 들어 톱니 형태로, 예컨대 지그재그 형태로 진행할 수 있고, 이때 상기 전극 플래토를 향해 있는 측면들은 상기 전극 플래토를 등지는 측면들보다 더 길며, 그 결과 마침내 이와 같이 형성된 홈들 또는 리지들(ridges)은 상기 전극 플래토로부터 멀어지는 방향으로 기울어져 있다.

상기 최소치는 특히 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 표면으로부터 가장 멀리 떨어진 홈의 지점 또는 영역을 나타낸다. 다시 말해, 상기 홈의 최소치는 바람직하게 상기 전극 축을 둘러싸는 선 또는 영역을 형성한다.

계속해서, 상기 제2 길이에 대한 상기 제1 길이의 비율이 최대 0.9인 경우가 특히 바람직하다. 상기 비율이 0.9보다 크면, 상기 표면에 대해 수직으로 정렬된 홈들에 비해서 플라즈마 방사선의 흡수율 감소라는 장점이 단지 약간만 작용한다. 이와 같은 방식으로 0.9보다 작은 길이 비율에 의해 상기 흡수율의 특히 효과적인 감소가 제공될 수 있다.

계속해서, 상기 제2 길이에 대한 상기 제1 길이의 비율이 최소 0.6인 것이 바람직하다. 그럼으로써, 특히 효과적인 열 방출이 달성될 수 있다. 이는, 이웃한 2개의 홈의 2개의 측면, 다시 말해 이웃한 2개의 홈의 서로를 향해 있는 측면들이 이와 같은 방식으로 형성된 공동에 의한 흑체 복사로 인해 여전히 서로 마주 놓임으로써, 실질적으로 그루우브들의 영역이 열 방출의 증가에 기여하기 때문이다. 다시 말해, 0.6 미만의 비율에서 방출 특성에 대해 긍정적인 영향이 더 증가하지 않으면서, 상기 제2 길이에 대한 상기 제1 길이의 비율이 작으면 작을수록, 더 많은 재료가 제거되어야 한다.

본 발명의 또 다른 하나의 바람직한 형성예에서, 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 각각의 홈의 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면은 직선으로 진행하고 상기 각각의 홈의 최소치에서 교차하며, 이때 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 각각의 홈의 상기 제1 및 제2 측면의 각도 이등분선은 상기 주 연장 방향으로 진행한다. 다시 말해, 상기 홈들은 어느 정도로 기울어진 지그재그 구조물을 갖거나, 또는 자체 횡단면 상에서 삼각형으로 형성될 수 있으며, 이때 이와 같은 홈들의 주 연장 방향은 상기 각도 이등분선에 의해 규정되어 있다. 특히 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상으로 볼 때, 직선으로 진행하는 측면들은 제조 기술적으로 특히 간단하게 구현된다. 그러나 일반적으로 다른 형상들도 고려될 수 있다.

계속해서, 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 각각의 홈의 폭이 각각의 홈의 상기 제1 측면의 제1 길이보다 작고, 이때 특히 상기 폭이 상기 제1 길이의 최대 절반 크기인 경우가 특히 바람직하다. 융기부들의 높이 또는 홈들 사이의 대응하는 깊이가 구조물 폭에 비해 현저히 더 큰 경우, 바람직하게 마찬가지로 더 큰 방출이 달성될 수 있는데, 그 이유는 그럼으로써 확대된 표면이 제공될 수 있기 때문이다.

그러나 상기 홈들은 반드시 최소치에서 끝이 뾰족해질 필요가 없고, 오히려 어느 정도 둥글게 형성될 수도 있다. 따라서, 상기 제1 측면 영역이 각각의 홈의 최소치에서 연속적으로 상기 제2 측면 영역으로 이어짐으로써, 결과적으로 상기 각각의 홈이 상기 최소치의 영역에서 라운딩을 갖는 것도 고려할 수 있다. 이는 동일한 방식으로 각각 이웃하여 배치된 2개의 홈 사이에 위치하는 최대치에 대해서도 적용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 하나의 바람직한 형성예에서, 각각의 홈의 각각의 제1 측면 영역은 상기 홈의 제2 측면 영역에 직접 연결된다. 추가로 이웃한 홈들이 서로 직접 연결될 수도 있다. 이와 같은 실시 형태는, 이와 같은 방식으로 매우 많은 홈들이 최대한 작은 표면 상에 배치될 수 있음으로써, 그 결과 상기 홈들 또는 이와 같은 홈들에 의해 제공된 표면 구조화에 의해 열 방출을 위해 최대한 큰 표면이 제공된다는 장점을 갖는다.

그러나 이 경우에도 다른 형성예들이 고려될 수 있다. 예를 들어, 각각의 홈의 각각의 제1 측면 영역이 동일한 홈 또는 이웃한 홈의 제2 측면 영역으로부터 공간적으로 분리되어 있고 상기 동일한 홈 또는 상기 이웃한 홈의 제2 측면 영역과, 특히 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상으로 볼 때, 직선 또는 곡선으로 진행하는 표면의 섹션을 통해 연결되어 있는 것도 가능하다. 이 경우, 최대한 큰 표면을 제공할 수 있기 위해, 이와 같은 섹션이 최대한 짧은 것이 바람직한데, 예를 들어 최대 홈의 폭만큼의 길이를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 하나의 바람직한 형성예에서, 상기 전극은 제2 전극 섹션, 특히 원통형의 전극 섹션을 포함하고, 이때 상기 제1 전극 섹션은 상기 세로 연장 방향으로 상기 제2 전극 섹션과 상기 전극 플래토 사이에 배치되어 있다. 이론적으로 이와 같은 제2 전극 섹션도 자체 외부면 상에 상응하는 돌출부들 또는 홈들을 적어도 국부적으로 포함할 수 있지만, 이는 추후에 더 기술되는 이유들로 인해 덜 바람직하다.

계속해서, 상기 제1 전극 섹션이 원추형의 전극 섹션으로 형성되어 있는 것이 바람직한데, 다시 말해 원뿔 또는 원뿔대로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제1 전극 섹션은 상기 제2 전극 섹션 및 상기 전극 플래토에 인접할 수 있다. 다른 말로 하면, 상기 전극 플래토는 상기 원추형의 제1 전극 섹션의 스텀프(stump) 또는 덮개면을 나타내고, 추가로 상기 제1 전극 섹션은 상기 전극의 단 하나의 원추형 전극 섹션을 나타낸다. 그러나 이 경우에도 재차, 상황에 따라서 서로 다른 공정 기술적인 이유들로 인해 바람직할 수 있는 다른 구조들이 고려될 수 있다. 예를 들어 상기 전극은 복수의, 바람직하게 2개의 원뿔면을 가질 수 있다. 다른 말로 하면, 상기 전극은 원추형의 제3 전극 섹션을 포함할 수 있고, 상기 제3 전극 섹션은, 제1 각도에 의해 제공되어 있는 상기 제1 전극 섹션의 개방각과 상이한 개방각을 가지며, 이때 상기 제1 전극 섹션은 상기 제2 전극 섹션과 상기 제3 전극 섹션 사이에 배치되어 있거나, 또는 상기 제3 전극 섹션이 상기 제2 전극 섹션과 상기 제1 전극 섹션 사이에 배치되어 있다. 다시 말해, 상기 전극은 자체 개방각에서 서로 구분되는 복수의 원추형 섹션을 포함할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 범주 내에서 그리고 본 발명의 형성예들의 범주 내에서 기술되는 홈들은 상응하는 방식으로 이와 같은 복수의 원추형 섹션들 각각에 또는 이와 같은 원추형 섹션들 중 단 하나의 원추형 섹션 상에만 배치될 수도 있다. 예를 들어, 단지 원추형의 상기 제1 전극 섹션만이 기술되는 홈들을 포함하는 것이 가능하며, 이때 이와 같은 전극 섹션은 원통형의 상기 제2 전극 섹션과 마찬가지로 원추형인 상기 제3 전극 섹션 사이에 배치되어 있다. 그럼으로써, 예를 들어 다른 램프 부재들과 연결할 때, 예컨대 구조화의 보호가 제공될 수 있다.

계속해서, 상기 제2 전극 섹션이 적어도 하나의 영역 내에 열 방출을 증가시키기 위한 세라믹 코팅부를 포함하는 것이 바람직하다. 그럼으로써 열 방출이 추가로 더 증가한다. 추가로 세라믹 코팅부들은 예컨대 텅스텐 코팅부들보다 열 방출과 관련하여 현저히 더 효과적이다. 계속해서, 상기 세라믹 코팅부가 예를 들어 매트릭스 층 및 상기 매트릭스 층 내로 삽입된 입자들로 이루어진 입자 복합물-코팅부로 형성되어 있는 경우가 특히 바람직하다. 상기 매트릭스 층을 제공하는 물질은 예를 들어 ZrO₂에 의해 제공될 수 있다. 삽입된 입자들로는 무엇보다 텅스텐 입자들이 적합하다. 특히 바람직하게 상기 세라믹 코팅부는 10 볼륨 퍼센트 이상 세라믹 물질로 형성되어 있고, 그리고 상기 텅스텐 입자들은 바람직하게 상기 코팅부의 2 볼륨 퍼센트 내지 40 볼륨 퍼센트를 제공한다. 이러한 코팅부는 열 방출의 증가와 관련하여 특히 효과적인 것으로 확인되었다. 매트릭스 재료로는 ZrO₂ 이외에 다른 재료들도 고려된다. 이러한 재료들의 용융점은 최대한 높아야 하는데, 바람직하게 섭씨 2,000도보다 높아야 하고, 특히 바람직하게 섭씨 2,500도보다 높아야 한다. 적합한 재료 분류들은 무엇보다 산화물, 플루오린화물, 탄화물 및 질화물, 예를 들어 MgF₂, SiC 또는 AlN이다. 그러나 산화물을 함유한 매트릭스 층에 특히 적합한 것으로 ZrO₂가 입증되었는데, 그 이유는 상기 재료가 높은 기계적 안정성과 함께 높은 투과율을 제공하기 때문이다. 매트릭스는 삽입된 텅스텐 입자들의 금속 구조물에 안정성을 제공한다. 이는 Y₂U₃ 및/또는 MgO를 첨가함으로써 추가로 증가할 수 있다. 대안적으로 상기 매트릭스 층은 ZrO₂ 대신에 단지 Y₂U₃ 또는 MgO로만 구성될 수도 있다.

세라믹 코팅부는 바로 상기 전극의 원통형 영역에서, 무엇보다 구조화 또는 융기부들의 제공에 비해서, 특히 큰 장점들을 갖는다. 한편으로는 상기 세라믹 코팅부가 현저히 더 저렴하다. 그러나 추가로 상기 전극의 더 효과적인 냉각이 제공될 수도 있다. 추가로 상기 원통형 전극 섹션이 상기 원추형 전극 섹션보다 상기 전극 플래토로부터 현저히 더 멀리 떨어져 있기 때문에, 지나치게 높은 온도들에 의해 상기 코팅부가 손상될 위험성도 주어지지 않거나, 또는 적어도 현저히 감소한다. 따라서, 상기 원통형 전극 섹션의 외부면의 최대한 큰 영역, 예를 들어 상기 제2 전극 섹션의 표면의 90％ 이상이 이러한 세라믹 코팅부를 포함하는 것이 바람직하다.

때문에 계속해서, 본 발명의 또 다른 하나의 바람직한 실시예에서와 같이, 상기 제2 전극 센션이 표면 구조물들, 다시 말해 레이저 형성된 그루우브 구조물 등을 전혀 포함하지 않는 경우가 특히 바람직한데, 그 이유는 이와 같은 방식으로 세라믹 코팅부를 위해 최대한 큰 표면이 제공되기 때문이다.

계속해서 본 발명은, 본 발명에 따른 전극 또는 상기 전극의 형성예들 중 하나를 구비한 방전 램프, 특히 고압 방전 램프와 관련이 있다. 특히 상기 방전 램프는 본 발명에 따른 2개의 전극 또는 상기 전극들의 형성예들 중 2개를 포함할 수도 있고, 이때 바람직하게 상기 전극들 중 하나의 전극은 애노드로 형성되어 있고, 하나의 전극은 캐소드로 형성되어 있다.

이 경우, 상기 전극들은 상기 방전 램프의 전구 내에 배치될 수 있고, 이때 이와 같은 램프 전구는 가스 혼합물로 충전되어 있다. 상기 방전 램프는 추가로 도입부에 기술되는 램프와 같이 형성될 수 있다.

예를 들어 상기 방전 램프는 크세논-숏 아크 램프(xenon short arc lamp)로 형성될 수 있다. 오스람 XBO®-램프로도 지칭되는 이러한 램프는 일반적으로 예를 들어, 아르곤, 크세논, 크립톤과 같은 희가스를 함유하는 가스 혼합물에 의해 형성될 수 있다. 오스람 XBO®-램프들은 가시 파장 범위 내에서 광을 방출하고, 예를 들어 전형적인 디지털 영사기에서 이용된다. 그러나 상기 방전 램프가 예를 들어 오스람 HBO®-램프들과 같이, 수은을 포함하는 가스 혼합물을 구비한 램프로 형성되어 있는 경우가 특히 바람직하다. 상기 방전 램프는 예를 들어 수은-숏 아크 램프로 형성될 수 있다. 이러한 램프들은 적어도 부분적으로 자외선 범위 내에서 광을 방출하고, 예를 들어 반도체들의 리소그래피에 의한 구조화 공정 시에 사용될 수 있다. 오스람 HBO®-램프들이 통상적으로 오스람 XBO®-램프들보다 현저히 더 높은 가격 세그먼트에 포함되어 있기 때문에, 이 경우에 수명을 연장시키는 본 발명에 따른 전극 또는 상기 전극의 형성예들 중 하나의 사용이 특히 유익하다.

그 밖에 본 발명은 방전 램프용 전극을 제조하기 위한 방법과도 관련이 있고, 이때 전극 기본 몸체가 제공되고, 상기 전극 기본 몸체는 세로 연장 방향 및 상기 전극을 일 단부에서 자체 세로 연장 방향으로 제한하는 전극 플래토를 포함한다. 그 밖에 상기 전극 기본 몸체는 상기 세로 연장 방향으로 진행하는 전극 축 및 상기 세로 연장 방향으로, 상기 전극 축을 따라서 상기 전극 플래토 방향으로 가늘어지는 횡단면을 갖는 제1 전극 섹션을 포함한다. 계속해서 상기 제1 전극 섹션은, 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 전극 축과 0°보다 크고 90°보다 작은 제1 각도를 형성하는 표면을 포함하고, 그리고 상기 표면 내에 레이저에 의해 복수의 홈이 제공됨으로써, 결과적으로 각각의 홈은 적어도 부분적으로 상기 전극 축을 둘러싸며 진행한다. 계속해서 각각의 홈들은 주 연장 방향에 의해, 직각 각도와 상이한, 상기 표면에 대한 제2 각도로 제공됨으로써, 결과적으로 상기 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상으로 볼 때, 각각의 홈은 상기 표면에 대한 수직선을 기준으로 비대칭적으로 형성된다.

본 발명에 따른 전극 및 상기 전극의 형성예들에 대해 언급된 장점들은 동일한 방식으로 본 발명에 따른 방전 램프 및 본 발명에 따른 제조 방법에 대해서도 적용된다. 추가로 본 발명에 따른 전극 및 상기 전극의 형성예들과 관련하여 언급된 대상에 관한 특징들은 추가 방법 단계들에 의해 본 발명에 따른 제조 방법을 개선한다.

특히 바람직하게 상기 홈들은 초단펄스 레이저에 의해 상기 전극 기본 몸체의 표면 내로 생성된다. 선택적인 세라믹 코팅부는 후속하는 단계들에서, 또는 이전에 적합한 코팅 방법에 의해, 예를 들어 소결 공정에 의해 상기 전극의 원통형 섹션 상으로 도포될 수 있다.

본 발명의 추가 장점들, 특징들 및 세부 내용들은 바람직한 실시예들의 후속하는 설명 내용으로부터, 그리고 도면에 의해 주어진다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 방전 램프용 전극의 개략도이고;
도 2는 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 본 발명의 하나의 실시예에 따른 도 1의 전극의 개략도이며;
도 3은 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 본 발명의 하나의 실시예에 따른 도 1의 전극의 원추형 전극 섹션의 개략도이고;
도 4는 측면 상에서 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 2개의 원추형 섹션을 구비한 전극의 개략도이며;
도 5는 전극 축을 따라서 절단한 횡단면 상에서 본 발명의 하나의 실시예에 따른 도 4의 전극의 개략도이고;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 도 4의 전극의 원추형 영역들 중 하나의 원추형 영역의 개략적인 세부도이며;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 방전 램프의 개략도이고; 그리고
도 8은 서로 다른 2개의 방전 램프의 연소 시간에 따른 강도의 파형을 비교한 그래프이다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극(10a)의 개략도를 보여준다. 도 2는 상기 전극(10a)을 재차 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 보여준다. 이 경우, 상기 전극(10a)은 세로 연장 방향(L)으로 연장되고, 상기 전극을 일 단부에서 자체 세로 연장 방향(L)으로 제한하는 전극 플래토(12)를 포함한다. 상기 전극 축(A)은 상기 세로 연장 방향(L)에 대해 평행하게 진행한다. 바람직하게 상기 전극(10a)은 상기 전극 축(A)을 중심으로 회전 대칭적으로 형성되어 있다. 이와 같은 예시에서 상기 전극은 원추형의 제1 전극 섹션(14) 및 원통형의 제2 전극 섹션(16)을 포함한다. 이 경우, 상기 원추형 전극 섹션(14)은 상기 세로 연장 방향(L)으로 상기 원통형 전극 섹션(16)에 직접 연결되고, 이때 계속해서 상기 전극 플래토(12)는 상기 세로 연장 방향(L)으로 상기 원추형 전극 섹션(14)에 직접 인접한다. 이 경우, 상기 원추형 전극 섹션(14)의 원추형 표면(14a)(도 3 참조)은 상기 전극 축(A)과 일 각도(φ)를 형성한다. 이와 같은 각도(φ)는 0°보다 크고 90°보다 작다.

열 방출을 향상시키기 위해, 상기 전극(10a)은 바람직하게 복수의 홈(20)(도 3 참조)으로 형성되어 있는 그루우브 구조물(18)을 포함한다. 예시적으로 상기 전극(10a)은 이와 같은 그루우브 구조물을 상기 원추형 전극 섹션(14) 내에 포함하고, 비록 원칙적으로 가능할지라도, 바람직하게 상기 원통형 전극 섹션(16) 내에 포함하지 않는다. 이와 같은 예시에서 상기 세로 연장 방향(L)으로 제1 부분 길이(l1) 및 제2 부분 길이(l2)에 걸쳐서 연장되는 상기 원통형 전극 섹션(16)의 영역 내에 예를 들어 열 방출을 증가시키기 위한 코팅부가 배치될 수 있는데, 예를 들어 그 내부에 텅스텐 입자들이 삽입된 ZrO₂로 이루어진 매트릭스를 구비한 코팅부와 같이, 특히 세라믹 코팅부가 배치될 수 있다.

상기 원추형 전극 섹션(14) 내에 있는 그루우브 구조물(20)은 도 3에 의해 기술된다. 이 경우, 도 3은 상기 원추형 전극 섹션(14)의 개략적인 횡단면도를 보여준다. 상기 원추형 전극 섹션(14)은 원뿔면, 말하자면 표면(14a)을 포함하고, 상기 표면은 상기 그루우브 구조물(18)을 형성하는, 상기 표면(14a) 내에 배치된 복수의 홈(20)을 포함하며, 개관의 명료성을 위해 상기 홈들 중 단지 2개의 홈에만 도면 부호가 제공되어 있다. 그에 따라 각각 2개의 홈(20) 사이에는 이론적으로 상기 표면(14a)에 대해 평행하게 진행하는 바닥면(14a) 맞은 편으로 각각의 융기부(21)가 형성되어 있고, 이때 다시 말해 도시된 횡단면 상에서 상기 홈들(20)의 각각의 최소치(N)를 통해 진행하는 이와 같은 바닥면(14b)은 실제로 이상적인 원추형 표면을 나타내지 않는데, 그 이유는 상기 홈들(20)이 제조 허용 오차들로 인해 동일한 깊이를 갖지 않기 때문이다. 이 경우, 이와 같은 그루우브 구조물(18)은 단펄스 레이저에 의해 상기 표면(14a) 내로 제공되어 있는데, 상기 표면은 본래 파선으로 도시된 선을 따라서 진행하는, 상기 전극 플래토(12)에 직접 연결되는, 상기 원추형 표면의 원추형 연장부로 형성되었다. 그런 다음 이와 같은 본래의 표면(14a)은 마침내 도 3에 도시된 외피 단부 및 상기 홈들(20) 또는 돌출부들(21)의 각각의 최대치(M)를 나타낸다. 이와 같은 돌출부들(21)은 각각 주 연장 방향(H')으로 상기 바닥면(14b)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되거나, 또는 다르게 말하면, 각각의 홈들이 주 연장 방향(H)으로 상기 표면(14a)으로부터 상기 전극 축(A)쪽으로 연장되며, 이때 상기 주 연장 방향들(H, H')은 평행하게 진행한다. 바람직하게 상기 각각의 주 연장 방향들(H, H')은 상기 표면(14a)과 각각 직각 각도와 상이한 각각의 제2 각도(β)를 형성함으로써, 결과적으로 상기 돌출부들(21)은 상기 표면(14a)에 대한 수직선을 기준으로 상기 전극 플래토(12)로부터 멀어지는 방향으로 기울어져 있다. 특히 이와 같은 예시에서 상기 각각의 주 연장 방향들(H, H')은, 이와 같은 주 연장 방향들이 상기 전극 축(A)과, 본 도면에서 γ로도 표시되어 있는 직각 각도를 형성하도록 방향 설정되어 있다. 일반적으로 이와 같은 각도(γ)는 70° 내지 110°, 바람직하게 80° 내지 100°일 수 있고, 그리고 특히 바람직하게 88° 내지 92°일 수 있다.

이와 같은 그루우브 구조물(18)은, 이러한 그루우브들이 상기 표면(14a)에 대해 수직으로 방향 설정되어 있는 구조물들과 다르게, 이러한 전극들(10a)을 구비한 방전 램프의 작동 중에 각각의 전극 플래토들(12) 사이로 진행하는 방전 아크들에 의한 열 도입이 현저히 감소한다는 큰 장점을 갖는데, 그 이유는 방사선의 더 큰 비율이 상기 그루우브 구조물(18)에 의해 반사되고 흡수되지 않기 때문이다.

계속해서 각각의 홈(20)은 상기 전극 플래토(12)를 등지는, 최대치(M)에서 상기 바닥면(14b)까지 또는 상기 표면(14a)에서 최소치(N)까지 진행하는 제1 측면(F1)을 포함하고, 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 제1 측면은, T1으로 표시되어 있는, 상기 최대치(M)에서 상기 바닥면(14b)까지 이르는 길이를 갖는다. 추가로 각각의 홈(20)은 대응하는 제2 측면(F2)을 포함하고, 상기 제2 측면은 상기 전극 플래토(12)를 향해 있고, 마찬가지로 상기 홈(20)의 각각의 최대치(M)에서 상기 바닥면(14b)까지 또는 상기 표면(14a)에서 상기 최소치(N)까지 연장되며, 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서, T2로 표시되어 있는, 상기 최대치(M)에서 상기 바닥면(14b)까지 이르는 길이를 갖는다. 이와 같은 예시에서 상기 그루우브 구조물(18)은 톱니 형태의 지그재그 구조물로 형성되어 있음으로써, 결과적으로 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 각각의 측면들(F1, F2)은 직선으로 진행하고, 이웃한 2개의 홈(20)의 최대치(M)에서 교차한다. 계속해서 상기 홈들(20)은, 도시된 횡단면 상에서 상기 2개의 측면(F1, F2) 사이의 각도를 이등분하는 각도 이등분선(W)이 상기 주 연장 방향(H, H')을 따라서 진행하고, 그에 따라 마찬가지로 상기 전극 축(A)에 대해 수직으로 진행하도록 형성되어 있다. 다시 말해, 상기 각각의 측면들(F1 및 F2)과 상기 각도 이등분선(W) 사이의 도시된 각도(α1 및 α2)는 상응하게 크기가 같다. 계속해서, 상기 제2 측면(F2)의 제2 길이(T2)에 대한 상기 제1 측면(F1)의 길이(T1)의 비율이 0.6 내지 0.9의 범위 내에 있는 경우가 특히 바람직한 것으로 입증되었다. 이와 같은 비율이 0.9보다 현저히 더 크면, 플라즈마 방사선의 흡수율 감소라는 장점이 현저히 덜 두드러진다. 추가로 2개의 레그(leg), 다시 말해 상기 각각의 측면들(F1, F2)이 여전히 마주 놓임으로써, 즉 상기 길이(T1)에 결정적으로 기여함으로써, 그루우브들의 영역이 열 방출의 증가에 기여하기 때문에, 위에서 기술되는 비율이 0.6보다 큰 것도 바람직하다. 그렇지 않으면, 방출 특성에 대해 긍정적인 영향이 작용하지 않으면서, 그만큼 더 많은 재료가 제거되어야 한다.

그 밖에 T2에 대한 T1의 비율은 다음과 같이 각도들(α1 또는 α2 및 φ)에 따라서 계산된다:

T1/T2 = sin(90°－α1－φ)/sin(90°-α1＋φ).

추가로, 각각의 홈(20)의 길이-폭-비율이 특정 최솟값을 갖는 경우가 바람직한 것으로 입증되었다. 각각의 홈(20)의 폭(B)은 예를 들어 도 3에 도시된 것처럼 규정될 수 있는데, 말하자면 상기 각도 이등분선(W)으로부터 상기 최대치(M)에 마주 놓인 상기 측면들(F1, F2)의 각각의 단부들의 수직 간격들의 총합으로 규정될 수 있다. 이와 같은 간격들은 각각 B1 및 B2로 표시되어 있다. 특히, 상기 폭(B)에 대한 상기 제1 측면(F1)의 제1 길이(T1)의 비율이 2 이상인 경우가 특히 바람직하다.

그 밖에 상기 폭(B)에 대한 상기 제1 측면(F1)의 제1 길이(T1)의 비율은 다음과 같이 각도(α2)와 동일한 각도(α1) 및 각도(φ)에 따라서 계산된다:

T1/B = [sin(90°－α1－φ)·sin(90°－α1)]/[sin(90°－φ)·sin(2α1)].

다음 표에 의해 각도(α1 또는 α2 및 φ)의 가능한 서로 다른 조합들 및 그로부터 도출되는 비율들(T1/T2 및 T1/B)이 분명하게 설명된다:

φ	α1 = α2	T1/T2	T1/B
30	5	0.90	5.43
40	5	0.86	5.30
50	5	0.81	5.12
60	5	0.74	4.85
30	7.5	0.86	3.51
40	7.5	0.80	3.38
50	7.5	0.73	3.20
60	7.5	0.63	2.93
30	10	0.82	2.55
40	10	0.74	2.42
50	10	0.65	2.24
60	10	0.53	1.97
30	12.5	0.77	1.97
40	12.5	0.69	1.84
50	12.5	0.58	1.66
60	12.5	0.45	1.39

상기 길이(T2)는 바람직하게 0.2㎜ 내지 1.2㎜의 범위 내에, 바람직하게 0.5㎜ 내지 1㎜의 범위 내에 있다. 상기 제1 길이(T1) 및 상기 폭(B)의 바람직한 범위들은 위에 언급된 관계식에 상응하게 주어진다.

특히, 예를 들어 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 것처럼, 하나 이상의 이러한 원추형 표면이 존재하는 경우에도, 기술되는 구조화 또는 그루우브 구조물(18)은 상응하는 방식으로, 그 법선이 상기 전극 축(A)에 대해 수직으로 방향 설정되어 있지 않은 각각의 표면에 적용될 수 있다.

이 경우, 도 4는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전극(10b)의 개략도를 보여주고, 도 5는 전극 축(A)을 따라서 절단한 도 4의 이와 같은 전극의 횡단면도를 보여준다. 다시 말해, 이와 같은 예시에서 상기 전극(10b)은 재차 원통형 전극 섹션(16)을 포함하고, 세로 연장 방향(L)으로 연결되는 제1 원추형 섹션(14) 및 계속해서 이와 같은 제1 원추형 섹션에 연결되는 추가 원추형 섹션(22)을 포함한다. 이와 같은 추가 원추형 섹션(22)에는 상기 세로 연장 방향(L)으로 재차 전극 플래토(12)가 연결된다. 이와 같은 2개의 원추형 섹션(14, 22)은 상기 전극 축(1)과 서로 다른 2개의 각도(φ1, φ2)를 형성한다. 이와 같은 2개의 원추형 섹션(14, 22) 내에는 재차, 도 3에 대해 기술된 것과 같은 상응하는 그루우브 구조물들(18)이 배치될 수 있다. 이와 같은 예시에서는 오로지, 상기 원통형 전극 섹션(16)과 상기 추가의 원추형 섹션(22) 사이에 배치되어 있는 중간 원추형 섹션(14) 내에만 상기 유형의 그루우브 구조물(18)이 제공되어 있다. 이는 도 6에서 재차 세부도로 제시된다. 이와 같은 그루우브 구조물(18)을 제공하는 각각의 홈들(20)은 재차 각각의 주 연장 방향들(H)로 진행하는데, 상기 주 연장 방향들은 이전에 규정된 것과 같은 각각의 각도 이등분선들(W)에 상응하고 상기 전극 축(A)에 대해 수직으로 놓인다. 이러한 구조는 서로 다른 공정 기술적인 이유들로 인해 바람직할 수 있는데, 예를 들어 다른 램프 부재들과 연결할 때 상기 구조화(18)를 보호하기 위해 바람직하다.

상기 홈들(20)의 형상 및 상기 홈들의 상호 배치와 관련하여 가능한 수많은 다른 바람직한 형성예들이 존재한다. 예를 들어 상기 홈들(20)은 반드시 서로 직접 연결될 필요가 없고, 오히려 예를 들어 원형 또는 직선의 중간 부재에 의해 서로 분리될 수도 있다.

도 7은, 이와 같은 예시에서 숏 아크 기술의 고압 방전 램프로 형성되어 있는 방전 램프(24)의 개략도를 보여준다. 상기 방전 램프(24)는 계속해서 본 발명의 실시예들에 따른 2개의 전극(10c, 10d)을 포함하고, 상기 전극들 중 하나의 전극은 애노드(10c)로 형성되어 있고, 하나의 전극은 캐소드(10d)로 형성되어 있다. 이 경우, 상기 캐소드(10d) 및/또는 상기 애노드(10c)는 도 1 내지 도 6에 대해 기술된 것과 같이 형성될 수 있다. 도 7에서 알 수 있는 것과 같이, 상기 애노드(10c)는 추가로 자체 형상에 의해 상기 캐소드(10d)로부터 구분된다. 특히 상기 애노드(10c)는, 바람직하게 1 내지 4 센티미터 범위 내에 있는, 자체 전극 축(A)에 대해 수직으로 바람직하게 더 큰 지름을 갖는 반면, 상기 캐소드(10d)는, 바람직하게 3 센티미터 미만 또는 최대 3 센티미터까지의 범위 내에 있는, 대응하는 전극 축(A)에 대해 수직으로 더 작은 지름을 갖는다.

계속해서 상기 방전 램프(24)는 방전 용기(26)와 같은 이러한 램프에 통상적인 부품들, 가스 혼합물로 충전되어 있고 그 내부에 상기 전극들(10c, 10d)이 위치하는 방전 공간(28) 및 추가 부품들을 포함한다. 상기 방전 용기(26)는 예를 들어 상응하는 유리 전구에 의해 제공될 수 있다. 상기 방전 공간(28)을 충전하는 상기 가스 혼합물은 예를 들어 수은 및/또는 아르곤, 크세논, 크립톤과 같은 하나 또는 복수의 희가스를 함유할 수 있다. 계속해서 상기 각각의 전극들(10c, 10d)은 서로를 향해 있는 상응하는 전극 플래토(12)를 포함하고, 이때 계속해서 상기 애노드(10c)와 상기 캐소드(10d)는 서로 동축으로 배치됨으로써, 결과적으로 상기 전극들의 각각의 전극 축들(A)은 동일 선상에 놓인다.

도 8은 2개의 방전 램프의 연소 시간(t)에 따른 강도(I)의 파형을 비교한 그래프를 보여주고, 이때 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 방전 램프(28)의 강도 파형은 I1으로 표시되어 있고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 방전 램프(28)의 강도 파형은 I2로 표시되어 있다. 이 경우, 2개의 방전 램프(28)는 13.5kW의 출력으로 구동되었다. 또한, 상기 2개의 방전 램프는 각각 전극(10a)을 포함하고, 상기 전극은 이전에 기술된 것과 같은 홈들(20)을 갖도록 형성되어 있는 원추형 전극 섹션(14)을 포함한다. 이와 같은 예시에서 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 각각의 측면들(F1, F2)의 길이들(T1, T2)은 T2 = 0.8㎜ 및 T1 = 0.5㎜이고, 폭(B)은 위에서 도 3에 대해 규정된 것과 같이 0.16㎜이며, 이때 특히 횡단면 상에서 각도 이등분선으로부터 홈(20)의 각각의 최대치(M)를 등지는 각각의 측면들(T1, T2)의 단부들의 각각의 간격은 0.06 및 0.1이다.

그 밖에 각각의 전극들(10a)은 원통형 전극 섹션(16)을 포함한다. 상기 제1 강도 파형(I1)에 할당되어 있는 상기 제1 방전 램프(28)의 전극(10a)의 외부 영역 내에, 주요 성분으로 ZrO₂를 함유하는, 열 방출을 증가시키기 위한 세라믹 페이스트가 도포되었지만, 이와 같은 전극(10a)의 원통형 전극 섹션(16)의 외부 영역은 구조화를 포함하지 않는다. 이와 다르게, 상기 제2 강도 파형(I2)에 할당되어 있는 상기 제2 방전 램프(10a)의 전극(10a)의 원통형 전극 섹션(16)은 T1 = T2 = 0.8㎜의 길이 및 0.2㎜의 폭(B)을 갖는 그루우브들을 포함하고, 상기 그루우브들은 세로 연장 방향(L)을 따라서 l1 = 15㎜의 길이를 갖는 원통형 전극 섹션(16)의 영역 내에 배치되어 있으며, 상기 세로 연장 방향(L)의 원통형 전극 섹션(16)의 추가 영역 내에는 위에 언급된 세라믹 페이스트가 배치되어 있다. 연소 시간(t)의 흐름에 따라서 강도들(I)을 비교하면, 외부면의 구조화가 없는 상기 제1 방전 램프(28)가 외부면의 구조화를 갖는 상기 제2 방전 램프(28)보다 덜 강하게 저하된다는 사실을 알 수 있다. 그에 상응하게, 상기 원통형 전극 섹션(16)이 구조화를 포함하지 않고 열 방출을 증가시키기 위한 세라믹 코팅부를 포함하는 것이 특히 바람직하고, 이는 추가로 제조에서도 현저히 비용 저렴하다.

이와 같은 방식으로 전체적으로, 하나 또는 복수의 원추형 영역들 내에 전극 축(A)에 대해 대체로 수직으로 진행하는 구조화들을 제공함으로써 현저히 향상된 열 방출 및 그에 따라 방전 램프의 수명 연장을 구현하는, 전극, 방전 램프 및 제조 방법이 제공된다.

10a 전극
10b 전극
10c 애노드
10d 캐소드
12 전극 플래토
14 원추형 전극 섹션
14a 표면
14b 바닥면
16 원통형 전극 섹션
18 그루우브 구조물
20 홈
21 돌출부
22 추가 원추형 전극 섹션
24 방전 램프
26 방전 용기
28 방전 공간
A 전극 축
B 홈의 폭
B1 간격
B2 간격
F1 제1 측면
F2 제2 측면
H 홈의 주 연장 방향
H' 돌출부의 주 연장 방향
I 강도
I1 강도 파형
I2 강도 파형
L 세로 연장 방향
l1 원통형 전극 섹션의 제1 길이
l2 원통형 전극 섹션의 제2 길이
M 최대치
N 최소치
T1 제1 측면 영역의 제1 길이
T2 제2 측면 영역의 제2 길이
t 연소 시간
W 각도 이등분선
α 각도
β 각도
γ 각도
φ 각도
φ1 각도
φ2 각도

Claims

방전 램프용 전극(10a, 10b, 10c, 10d)에 있어서,
― 상기 전극(10a, 10b, 10c, 10d)은 세로 연장 방향(L)을 갖고;
― 상기 전극(10a, 10b, 10c, 10d)은, 이러한 전극(10a, 10b, 10c, 10d)을 일 단부에서 자체 세로 연장 방향(L)으로 제한하는 전극 플래토(electrode plateau)(12)를 포함하며;
― 상기 전극(10a, 10b, 10c, 10d)은 상기 세로 연장 방향(L)으로 진행하는 전극 축(A)을 포함하고;
― 상기 전극(10a, 10b, 10c, 10d)은 상기 세로 연장 방향(L)으로, 상기 전극 축(A)을 따라서 상기 전극 플래토(12) 방향으로 가늘어지는 횡단면을 갖는 제1 전극 섹션(14)을 포함하며;
― 상기 제1 전극 섹션(14)은 표면(14a) 및 상기 표면(14a) 내에 배치된 복수의 홈을 포함하고;
― 각각의 홈은 적어도 부분적으로 상기 전극 축(A)을 둘러싸며 진행하며; 그리고
― 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 표면(14a)은 상기 전극 축(A)과 0°보다 크고 90°보다 작은 제1 각도(φ, φ1, φ2)를 형성하고;
각각의 홈(20)은 상기 표면(14a)을 기준으로, 상기 표면(14a)과 직각 각도와 상이한 각각의 제2 각도(β)를 형성하는 각각의 주 연장 방향(H, H')으로 연장됨으로써, 결과적으로 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상으로 볼 때, 각각의 홈은 상기 표면(14a)에 대한 수직선을 기준으로 비대칭적으로 형성되어 있는,
방전 램프용 전극.
제1 항에 있어서,
각각의 홈들은, 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상으로 볼 때, 상기 각각의 주 연장 방향들(H, H')이 상기 표면(14a)으로부터 출발하여 상기 전극 축(A) 방향으로 상기 전극 플래토(12)쪽을 향하는 방향에서 상기 표면(14a)에 대한 수직선에 대하여 기울어져 있도록 형성되어 있는,
방전 램프용 전극.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 각각의 주 연장 방향들(H, H')은 이론적인 자체 연장부에서 상기 전극 축(A)과, 70° 내지 110°, 바람직하게 80° 내지 100°, 그리고 특히 바람직하게 90°인 제3 각도(γ)를 형성하는,
방전 램프용 전극.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 홈(20)은 제1 측면(F1)을 포함하고, 상기 제1 측면은 상기 표면(14a)으로부터 상기 홈(20)의 최소치(N)까지 진행하고 상기 전극 플래토(12)를 등지며, 각각의 홈(20)은 상기 각각의 제1 측면(F1)에 마주 놓인 제2 측면(F2)을 포함하고, 상기 제2 측면은 상기 표면(14a)으로부터 상기 각각의 홈(20)의 각각의 최소치(N)까지 진행하고 상기 전극 플래토(12)를 향해 있으며, 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 최소치(N)에서 상기 표면(14a)까지 이르는 상기 제1 측면(F1)의 각각의 제1 길이(T1)는 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 최소치(N)에서 상기 표면(14a)까지 이르는 상기 제2 측면(F2)의 각각의 제2 길이(T2)보다 짧은,
방전 램프용 전극.
제4 항에 있어서,
상기 제2 길이에 대한 상기 제1 길이의 비율은 최대 0.9 및/또는 최소 0.6인,
방전 램프용 전극.
제4 항 또는 제5 항에 있어서,
상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 각각의 홈(20)의 상기 제1 및 제2 측면(F1, F2)은 직선으로 진행하고 상기 각각의 홈(20)의 최소치(M)에서 교차하며, 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 각각의 홈(20)의 상기 제1 및 제2 측면(F1, F2)의 각도 이등분선(W)은 상기 주 연장 방향(H, H')으로 진행하는,
방전 램프용 전극.
제3 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 각각의 홈(20)의 폭(B)은 각각의 홈(20)의 상기 제1 측면(F1)의 제1 길이(T1)보다 작고, 특히 상기 폭(B)은 상기 제1 길이(T1)의 최대 절반 크기인,
방전 램프용 전극.
제3 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 홈(20)의 각각의 제1 측면(F1)은 상기 각각의 홈(20)의 제2 측면(F2)에 직접 연결되는,
방전 램프용 전극.
제3 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 홈(20)의 각각의 제1 측면(F1)은 상기 홈의 제2 측면(F2)으로부터 공간적으로 분리되어 있고 상기 제2 측면(F2)과, 특히 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 직선으로 진행하는 섹션을 통해 연결되어 있는,
방전 램프용 전극.
제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극(10a, 10b, 10c, 10d)은 제2 전극 섹션(16), 특히 원통형의 전극 섹션(16)을 포함하고, 상기 제1 전극 섹션(14)은 상기 세로 연장 방향(L)으로 상기 제2 전극 섹션(16)과 상기 전극 플래토(12) 사이에 배치되어 있는,
방전 램프용 전극.
제10 항에 있어서,
상기 제1 전극 섹션(14)은 원추형의 전극 섹션(14)으로 형성되어 있고,
― 상기 제1 전극 섹션(14)은 상기 제2 전극 섹션(16) 및 상기 전극 플래토(12)에 인접하거나; 또는
― 상기 전극(10a, 10b, 10c, 10d)은 원추형의 제3 전극 섹션(22)을 포함하고, 상기 제3 전극 섹션은, 제1 각도에 의해 제공되어 있는 상기 제1 전극 섹션(14)의 개방각과 상이한 개방각(φ, φ1, φ2)을 가지며, 상기 제1 전극 섹션(14)은 상기 제2 전극 섹션(16)과 상기 제3 전극 섹션(22) 사이에 배치되어 있거나, 또는 상기 제3 전극 섹션(16)이 상기 제2 전극 섹션(16)과 상기 제1 전극 섹션(14) 사이에 배치되어 있는,
방전 램프용 전극.
제10 항 또는 제11 항에 있어서,
상기 제2 전극 섹션(16)은 적어도 하나의 영역 내에 열 방출을 증가시키기 위한 세라믹 코팅부를 포함하고, 특히 상기 적어도 하나의 영역은 상기 제2 전극 섹션(16)의 표면의 90％ 이상을 제공하는,
방전 램프용 전극.
제10 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 전극 섹션은 표면 구조물들(18)을 전혀 포함하지 않는,
방전 램프용 전극.
제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 따른 전극(10a, 10b, 10c, 10d)을 구비한 방전 램프(28), 특히 고압 방전 램프.
방전 램프(28)용 전극(10a, 10b, 10c, 10d)을 제조하기 위한 방법에 있어서,
전극 기본 몸체가 제공되고,
― 상기 전극 기본 몸체는 세로 연장 방향(L)을 갖고;
― 상기 전극 기본 몸체는 상기 전극(10a, 10b, 10c, 10d)을 일 단부에서 자체 세로 연장 방향(L)으로 제한하는 전극 플래토(12)를 포함하며;
― 상기 전극 기본 몸체는 상기 세로 연장 방향(L)으로 진행하는 전극 축(A)을 포함하고;
― 상기 전극 기본 몸체는 상기 세로 연장 방향(L)으로, 상기 전극 축(A)을 따라서 상기 전극 플래토(12) 방향으로 가늘어지는 횡단면을 갖는 제1 전극 섹션(14)을 포함하며;
― 상기 제1 전극 섹션(14)은, 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상에서 상기 전극 축(A)과 0°보다 크고 90°보다 작은 제1 각도(φ1, φ2)를 형성하는 표면(14a)을 포함하고, 그리고 상기 표면(14a) 내에 레이저에 의해 복수의 홈(20)이 제공됨으로써, 결과적으로 각각의 홈은 적어도 부분적으로 상기 전극 축(A)을 둘러싸며 진행하고;
각각의 홈들은 주 연장 방향(H, H')에 의해, 직각 각도와 상이한, 상기 표면(14a)에 대한 제2 각도(β)로 제공됨으로써, 결과적으로 상기 전극 축(A)을 따라서 절단한 횡단면 상으로 볼 때, 각각의 홈은 상기 표면(14a)에 대한 수직선을 기준으로 비대칭적으로 형성되는,
방전 램프용 전극의 제조 방법.