WO2008055550A1 - Elektrode, insbesondere kathode, für eine entladungslampe - Google Patents

Elektrode, insbesondere kathode, für eine entladungslampe Download PDF

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WO2008055550A1
WO2008055550A1 PCT/EP2006/068358 EP2006068358W WO2008055550A1 WO 2008055550 A1 WO2008055550 A1 WO 2008055550A1 EP 2006068358 W EP2006068358 W EP 2006068358W WO 2008055550 A1 WO2008055550 A1 WO 2008055550A1
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electrode according
conical portion
electrode
conical
recesses
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PCT/EP2006/068358
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Morkel
Rainer Koger
Original Assignee
Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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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

Definitions

  • the invention relates to an electrode for a Entla pressure discharge lamp with a conical portion in which a recess is formed.
  • HBO lamps Upon ignition of HBO lamps (mercury discharge lamps), it may happen at the start of the lamp that the arc does not jump directly between the electrodes and thus between the anode and the cathode and / or within the first milliseconds to seconds after ignition moved away from the tips of the cathode cone. Especially with mercury discharge lamps with lamp powers greater than 2 kW, this effect can be observed. This results in a very long, unstable arc. It can lead to a sheet break, which requires a new ignition attempt.
  • the cause of this ignition behavior lies in the interaction of the electronic ballast and the lamp.
  • the long arc results in a relatively high internal lamp voltage.
  • a power-limited electronic ballast ⁇ ULTRASONIC then provides little or too small stream, whereby said effect is further enhanced.
  • a critical voltage or current is reached, which can no longer be provided by the electronic ballast, and the arc breaks off.
  • partial lamp filaments are drawn onto the cathode, which heat up quickly and stabilize the arc.
  • the inrush currents provided by the electronic ballast can only conditionally affect and reduce the problem.
  • a mercury short arc discharge lamp which has a cathode with a front conical portion.
  • a recess may be formed, whereby partial segments of the cathode are formed.
  • DE 102 09 426 A1 discloses a mercury-short-arc high-pressure discharge lamp, in which a peripheral notch is likewise formed in this front conical subregion in a cathode. This depression is designed as varnishstaunut.
  • An electrode for a discharge lamp comprises a conical portion with a depression.
  • the conical portion are formed at least two recesses, such that between the Wells a section is formed with at least one outwardly oriented and tapered trained area.
  • the electrode is thus designed in its conical portion with walls turned away from the longitudinal axis of the portion and designed to be tapered.
  • the recesses are formed completely circumferentially.
  • a rotationally symmetrical electrode particularly the conical portion, thus a symmetrical configuration of the ex ⁇ -section and in particular the outwardly oriented and tapered portion formed can be achieved.
  • a trained as a truncated cone portion in the conical portion is formed by the wells. This specific shape improves the takeover again.
  • the outwardly oriented and tapered region of the section is designed to taper to a point.
  • At the outer end tip blades are thus zipiert ⁇ kon.
  • the recesses are thus preferably formed in a sectional view of the electrode as a wedge-shaped Einker ⁇ exercises.
  • the tip of the outwardly oriented and tapered region extends in the horizontal direction beyond the lateral surface of the conical portion.
  • the tip of the outwardly oriented and tapered region extends in the horizontal direction beyond the lateral surface of the conical portion.
  • a point angle of the tapered from ⁇ formed and outwardly oriented region is less than 70 °, in particular less than 60 °. A sufficiently sharp structure can thereby be provided.
  • the surface normal of the lateral surface of the section forms a first angle with the longitudinal axis of the ke ⁇ gel portion and the surface normal of the lateral surface of the conical portion forms a second angle with the longitudinal axis of this cone-shaped portion from.
  • the first angle is smaller than the second angle.
  • At least one depression is formed in the horizontal direction at the maximum penetration depth of at least 0.25 mm, in particular at least 0.3 mm. This will result in a sufficient ing wedge-shaped recess formed, whereby the portion of appropriate size is formed.
  • the portion of the conical portion formed between the recesses is formed with a height of at least 0.25 mm, in particular at least 0.3 mm.
  • the top in the direction of the longitudinal axis of the conical portion recess is formed preferably transported back to the prede ⁇ ren end of the electrode.
  • the entire microstructure in the conical portion is thus not formed directly at the foremost end of the cone-shaped portion, but Zvi ⁇ rule the front end and the remaining portion of the electrode facing the end of the conical portion.
  • the ratio of a distance formed between the front end of the conical portion and the uppermost recess to the entire length of the conical portion is between 0.1 and 0.5.
  • the conical portion is preferably flattened at its front end, in particular flat, etcbil ⁇ det.
  • the depressions are essentially of the same design in their shapes.
  • the indentations are formed rotationssymmet ⁇ driven.
  • a plurality of depressions are formed in the conical portion such that a plurality is formed of frustoconical sections.
  • a microstructure is created, which is formed by the recesses multiply corrugated and includes a plurality of similar geometric constructions in the form of the sections.
  • the sections are formed in the direction of the longitudinal axis of the conical portion directly adjacent to each other.
  • a microstructure is created which, viewed in the longitudinal axis direction, comprises a plurality of mutually applied truncated cones.
  • the electrode is formed as a cathode.
  • the electrode is arranged in particular in a mercury discharge lamp, in particular in a mercury short arc high pressure discharge lamp.
  • the discharge lamp preferably has a power greater than 2 kW.
  • the risk of demolition arc can be minimized.
  • the arc wanders away from the tip of the electrode, in particular the tip of the cathode, after firing, it quickly intersects the lamellar region of the microstructure with the corresponding sections. As soon as the arc reaches this area, it is held there.
  • the heat dissipation is very small in the body of the electrode, in particular a tungsten body, due to the small tip angle of the lamella, which gives a small solid angle for the heat emission. It can form immediately a so-called hot spot on which the arc burns stable. The arc is thereby stabilized and a Loss of the lamp can be prevented.
  • the electric ⁇ de in particular the cathode heats up and after ei ⁇ ner certain time, the arc jumps back between the electrode tips.
  • the electrode in addition does not heat up during subsequent operation of the discharge lamp, the depression is configured such that Zvi ⁇ rule hot plasma and the recess or the notch, there is no direct line of sight. In the direction of the arc, therefore, no higher emissivity is observed for the machined area.
  • the indentations or depressions have a higher emissivity in the direction of the electrode end or cathode end (away from the arc) than the smooth surface. This has the advantage that the microstructuring no additional radiation from the arc in the electrode, in particular the cathode, is coupled. Rather, in the solid angle away from the arc more radiation from the electrode, in particular the cathode, emitted, which is advantageous for the lowering of the electrode temperature.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a discharge lamp with an electrode according to the invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of a cathode according to the invention as shown in FIG. 1
  • FIG. 1 is a schematic representation of a discharge lamp with an electrode according to the invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of a cathode according to the invention as shown in FIG. 1
  • FIG. 1 is a schematic representation of a discharge lamp with an electrode according to the invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of a cathode according to the invention as shown in FIG. 1
  • FIG. 1 is a schematic representation of a discharge lamp with an electrode according to the invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of a cathode according to the invention as shown in FIG. 1
  • FIG. 1 is a schematic representation of a discharge lamp with an electrode according to the invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of a cathode according to the invention as shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion of the cathode of FIG. 2; FIG. and
  • Fig. 4 is a further schematic representation of a still ⁇ times magnified portion of the view of FIG. Third
  • the discharge lamp 1 comprises a piston-shaped discharge vessel 2 with a discharge space 3.
  • An anode 4 and a cathode 5 extend in the discharge space 3, the cathode 5 being held by an electrode holder 6 and the anode 4 by an electrode holder 7 are.
  • the electrode holding stanchions 6 and 7 open outside the discharge vessel 2 in holding areas, where they are particularlyLeschmol ⁇ zen.
  • the discharge lamp 1 is formed in the embodiment with ei ⁇ ner cathode 5, which is designed according to a ⁇ he inventive electrode or an advantageous embodiment thereof.
  • the cathode 5 comprises a cylindrical portion
  • the cylindrical portion 51 has a diameter of 15 mm.
  • the electrode holder 6 has a diameter of 5.5 mm.
  • the conical portion 52 faces away from the electrode holder 6 and faces the anode 4.
  • the conical portion 52 extends over a height 11, wherein the total height 12 of the Ka ⁇ method 5 in the embodiment is about 25.5 mm.
  • the conical subregion 52 is flattened at its front end 521 and in particular is planar.
  • a Strukturbe ⁇ rich 52a is formed so that the conical portion 52 into an upper part 52b (Fig. 4), a central part, which is formed by the structure portion 52a, and a lower part 52c divided is.
  • Fig. 3 is an enlarged view of the off ⁇ section I of FIG. 2 is shown.
  • the structural region 52a comprises sections 53, 54 and 55, which are of frusto-conical form and are arranged directly adjacent to one another stacked on top of one another. It should be emphasized that the sections 53 to 55 are not formed as separate components, but are formed as a one-piece continuous structure in the truncated cone-shaped portion 52. The entire ke ⁇ gel-shaped portion 52 is designed in one piece.
  • the section 53 is formed between recesses 56 and 57, which are formed in a wedge shape in the conical section 52.
  • the tere section 54 raised by recesses 57 and 58 in its shape.
  • the recesses 56, 57 and 58 are formed completely circumferentially.
  • the portions 53 comprise 54 oriented outwardly and tapers formed portions 53a and 54a (Fig. 4) which are tapered and shaped in the embodiment according au ⁇ SEN towards exposed.
  • the ⁇ se formed tapered portions 53a and 54a are thus to the longitudinal axis A (Fig. 4) of the conical portion opposite oriented.
  • the recesses 56, 57 and 58 are formed in the material of the conical portion 52 ⁇ from, in particular milled that these outwardly oriented and tapered formed portions 53 a and 54 a are lamellar. Also, the section 55 includes outwardly oriented and tapered areas (not specified), which are on the lower ⁇ side, however, not by a further depression frge ⁇ sets, but adjacent to the lower part 52c.
  • the portions 53 to 55 and in particular the tapered outwardly oriented and tapered portions 53 a and 54 a and also the tapered portion of the Ab ⁇ section 55 are formed so that their respective front tips on a lateral surface 522.
  • the horizontal extent (x-direction) of these portions 53 to 55 nonetheless not CKEN over the outer surface 522 addition.
  • the recess 56 is incorporated into the tungsten material of the Ka ⁇ Thode 5 and in particular of the tapered portion 52, that they be ⁇ seeks in the horizontal direction at its maximum penetration depth with a depth bl of at least 0.25 mm, in particular 0.3 mm, and is formed in the preferred embodiment with 0.4 mm. Due to the position shown in the sectional view shape of the depressions 56 and 58, this maximum penetration depth forms in the horizontal direction is always made at the lower edge of the respective parent portion 53, 54 and the section 53 on the lower edge of the represent ⁇ 52b arranged upper part. In a corresponding manner, the maximum penetration depths of the recesses 57 and 58 are formed with depths b2 and b3, which are also 0.4 mm in the exemplary embodiment.
  • the upper part 52b is formed with a height al of 1.5 mm.
  • the sections 53 to 55 associated with the microstructure or the structural region 52a and thus with the middle part have heights a2, a3 and a4 which, in the exemplary embodiment, are all 0.5 mm.
  • At the front end 521 of the conical portion 52 is flat formed flat, wherein the width b4 in the embodiment is 0.05 mm.
  • the conical portion 52 is formed so that the ratio of the height al and the total height 11 of the conical portion 52 between see see the values 0.1 and 0.5. In particular, the ratio is greater ⁇ ses 0.1 and less than 0.5.
  • the recesses 56 to 58 are so workedbil ⁇ det that at the tapered in the embodiment zulau ⁇ fenden areas 53 a, 54 a and the tapered portion of the portion 55 have an angle a, wel ⁇ cher is smaller than 60 ° ,
  • the recesses 56 to 58 are formed so that Zvi ⁇ rule, an angle ß is the vector formed of the surface normals Nl and the longitudinal axis A, which is shifted parallel placed through the axis A 'DAR.
  • the lateral surface 522 of the conical Operabe ⁇ rich 52 is formed so that between the vector of the surface normal N2 on the lateral surface 522 and the longitudinal axis A, represented by the parallel shifted longitudinal axis A ', an angle ⁇ is formed.
  • the angle ⁇ is smaller than the angle ⁇ .
  • a portion 53 may be provided with the tapers formed and outwardly oriented portion 53a that, for example, only the recess 56 is formed, and the tapered portion 53a on the lateral surface 522 of the conical portion 52 extends beyond. It may then be provided that the further recess 57 does not represent a lateral surface 522 opposite the inwardly formed Materialab ⁇ transmission, but is formed by the circumferential surface 522 itself. At the lower end of the section 53, no recess 57 is thus formed, which is produced by material removal, but which automatically results, as it were, in that the region 53a extends beyond the lateral surface 522 in the horizontal direction (x-direction).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für eine Entladungslampe (1) mit einem kegelförmigen Teilbereich (52), in dem eine Vertiefung ausgebildet ist, wobei in dem kegelförmigen Teilbereich (52) zumindest zwei Vertiefungen (56, 57, 58) ausgebildet sind, derart, dass zwischen den Vertiefungen (56, 57, 58) ein Abschnitt (53, 54, 55) mit zumindest einem nach außen orientierten und verjüngt ausgebildeten Bereich (53a, 54a) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Elektrode, insbesondere Kathode, für eine Entladungslampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Elektrode für eine Entla¬ dungslampe mit einem kegelförmigen Teilbereich, in dem eine Vertiefung ausgebildet ist.
Stand der Technik
Bei der Zündung von HBO-Lampen (Quecksilber- Entladungslampen) kann es beim Lampenstart dazu kommen, dass der Lichtbogen nach erfolgter Zündung nicht direkt zwischen die Elektroden und somit zwischen die Anode und die Kathode springt und/oder sich innerhalb der ersten Millisekunden bis Sekunden entlang des Kathodenkegels von den Spitzen wegbewegt. Insbesondere bei Quecksilber- Entladungslampen mit Lampenleistungen größer 2 kW ist dieser Effekt zu beobachten. Daraus resultiert ein sehr langer, instabiler Lichtbogen. Es kann zu einem Bogenab- riss kommen, wodurch ein erneuter Zündversuch erforderlich ist.
Die Ursache für dieses Zündverhalten liegt im Zusammenspiel des elektronischen Vorschaltgeräts und der Lampe. Der lange Lichtbogen hat eine relativ hohe interne Lam- penspannung zur Folge. Ein leistungsbegrenztes elektroni¬ sches Vorschaltgerät stellt dann einen geringen oder zu geringen Strom zur Verfügung, wodurch der genannte Effekt weiter verstärkt wird. Schließlich wird eine kritische Spannung bzw. ein kritischer Strom erreicht, welche bzw. welcher durch das elektronische Vorschaltgerät nicht mehr bereitgestellt werden kann, und der Lichtbogen reißt ab. Bei kleineren Quecksilber-Entladungslampen mit Lampenleistungen kleiner 1 kW werden teilweise Lampenwendeln auf die Kathode gezogen, die sich schnell aufheizen und den Lichtbogen stabilisieren. Durch die durch das elekt- ronische Vorschaltgerät bereitgestellten Einschaltströme kann das Problem nur bedingt beeinflusst und reduziert werden .
Aus der US 6,720,731 B2 ist eine Quecksilber-Kurzbogen- Entladungslampe bekannt, welche eine Kathode mit einem vorderen kegelförmigen Teilbereich aufweist. In diesem kegelförmigen Teilbereich kann eine Vertiefung ausgebildet sein, wodurch Teilsegmente der Kathode ausgebildet werden .
Darüber hinaus ist aus der DE 102 09 426 Al eine Queck- silber-Kurzbogen-Hochdruckentladungslampe bekannt, bei der ebenfalls in einer Kathode eine umlaufende Einkerbung in diesem vorderen kegelförmigen Teilbereich ausgebildet ist. Diese Vertiefung ist als Wärmestaunut ausgebildet.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrode für eine Entladungslampe zu schaffen, mit welcher ein verbessertes Zündverhalten erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Elektrode, welche die Merk¬ male nach Patentanspruch 1 aufweist, gelöst.
Eine erfindungsgemäße Elektrode für eine Entladungslampe umfasst einen kegelförmigen Teilbereich mit einer Vertiefung. In dem kegelförmigen Teilbereich sind zumindest zwei Vertiefungen ausgebildet, derart, dass zwischen den Vertiefungen ein Abschnitt mit zumindest einem nach außen orientierten und verjüngt ausgebildeten Bereich ausgebildet ist. Die Elektrode wird somit in ihrem kegelförmigen Teilbereich mit von der Längsachse des Teilbereichs abge- wandt und verjüngt ausgebildeten Bereichen konzipiert. Durch diese Ausgestaltung kann eine Elektrode geschaffen werden, welche zu einem wesentlich verbesserten Zündverhalten einer Entladungslampe beiträgt. In dem kegelförmigen Teilbereich der Elektrode wird somit eine Mikrostruk- tur ausgebildet, welche durch ihre spezifische Ausgestal¬ tung die Funktionalität und die Betriebsweise einer Ent¬ ladungslampe insbesondere beim Zünden verbessert.
Bevorzugt sind die Vertiefungen vollständig umlaufend ausgebildet. Bei einer rotationssymmetrisch ausgebildeten Elektrode, insbesondere dem kegelförmigen Teilbereich, kann somit auch eine symmetrische Ausgestaltung des Ab¬ schnitts und insbesondere des nach außen orientierten und verjüngt ausgebildeten Bereichs erreicht werden.
Bevorzugt ist durch die Vertiefungen ein als Kegelstumpf ausgebildeter Abschnitt in dem kegelförmigen Teilbereich ausgebildet. Diese spezifische Formgebung verbessert die Zündübernahme nochmals.
Bevorzugt ist der nach außen orientierte und verjüngt ausgebildete Bereich des Abschnitts spitz zulaufend aus- gebildet. Am äußeren Ende sind somit spitze Lamellen kon¬ zipiert. Die Vertiefungen sind somit in einer Schnittdarstellung der Elektrode bevorzugt als keilförmige Einker¬ bungen ausgebildet.
Bevorzugt ist die Spitze des nach außen orientierten und verjüngt ausgebildeten Bereichs an einer Mantelfläche des - A -
kegelförmigen Teilbereichs endend. Die Ausmaße des kegel¬ förmigen Teilbereichs werden somit durch die Ausbildung des Abschnitts nicht vergrößert.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sich die Spitze des nach außen orientierten und verjüngt ausgebildeten Bereichs in horizontaler Richtung über die Mantelfläche des kegelförmigen Teilbereichs hinaus erstreckt. Dadurch können Strukturen geschaffen werden, welche gegenüber dem kegelförmigen Teilbereich nach außen hin vergrößert aus- gebildet sind. Situationsabhängig und abhängig davon, wo die Elektrode eingesetzt wird und wie die Entladungslampe betrieben werden soll, kann dann eine entsprechende Aus¬ gestaltung des kegelförmigen Teilbereichs der Elektrode erfolgen .
Bevorzugt ist ein Spitzenwinkel des spitz zulaufend aus¬ gebildeten und nach außen orientierten Bereichs kleiner 70°, insbesondere kleiner 60°. Eine ausreichend spitze Struktur kann dadurch bereitgestellt werden.
Bevorzugt bildet die Flächennormale der Mantelfläche des Abschnitts einen ersten Winkel mit der Längsachse des ke¬ gelförmigen Teilbereichs aus und die Flächennormale der Mantelfläche des kegelförmigen Teilbereichs bildet einen zweiten Winkel mit der Längsachse dieses kegelförmigen Teilbereichs aus. Bevorzugt ist der erste Winkel kleiner als der zweite Winkel.
Bevorzugt ist zumindest eine Vertiefung, insbesondere beide Vertiefungen, in horizontaler Richtung an der maximalen Einstichtiefe mit mindestens 0,25 mm, insbesondere mindestens 0,3 mm, ausgebildet. Damit wird eine ausrei- chende keilförmige Vertiefung ausgebildet, wodurch der Abschnitt mit entsprechender Größe ausgebildet wird.
Bevorzugt ist der zwischen den Vertiefungen ausgebildete Abschnitt des kegelförmigen Teilbereichs mit einer Höhe von mindestens 0,25 mm, insbesondere mindestens 0,3 mm, ausgebildet .
Die in Richtung der Längsachse des kegelförmigen Teilbereichs oberste Vertiefung ist bevorzugterweise zum vorde¬ ren Ende der Elektrode zurückversetzt ausgebildet. Die gesamte Mikrostruktur in dem kegelförmigen Teilbereich wird somit nicht unmittelbar an dem vordersten Ende dieses kegelförmigen Teilbereichs ausgebildet, sondern zwi¬ schen dem vorderen Ende und einem dem restlichen Bereich der Elektrode zugewandten Ende des kegelförmigen Teilbe- reichs.
Bevorzugt beträgt das Verhältnis eines Abstands, welcher zwischen dem vorderen Ende des kegelförmigen Teilbereichs und der obersten Vertiefung ausgebildet ist, zur gesamten Länge des kegelförmigen Teilbereichs einen Wert zwischen 0,1 und 0,5.
Der kegelförmige Teilbereich ist an seinem vorderen Ende bevorzugterweise abgeflacht, insbesondere eben, ausgebil¬ det.
Die Vertiefungen sind in ihren Formgebungen im Wesentli- chen bevorzugterweise gleich ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Vertiefungen rotationssymmet¬ risch ausgebildet sind.
Bevorzugt ist eine Mehrzahl von Vertiefungen so in dem kegelförmigen Teilbereich ausgebildet, dass eine Mehrzahl von kegelstumpfförmigen Abschnitten ausgebildet ist. Es wird somit eine Mikrostruktur geschaffen, welche durch die Vertiefungen mehrfach geriffelt ausgebildet ist und eine Mehrzahl von gleichartig ausgebildeten geometrischen Konstruktionen in Form der Abschnitte umfasst.
Bevorzugt sind die Abschnitte in Richtung der Längsachse des kegelförmigen Teilbereichs unmittelbar aneinander angrenzend ausgebildet. Es wird somit eine Mikrostruktur geschaffen, welche in Längsachsenrichtung betrachtet eine Mehrzahl aufeinander aufgesetzter Kegelstümpfe umfasst.
Bevorzugt ist die Elektrode als Kathode ausgebildet. Die Elektrode ist insbesondere in einer Quecksilber- Entladungslampe, insbesondere in einer Quecksilber- Kurzbogen-Hochdruckentladungslampe, angeordnet. Die Ent- ladungslampe weist bevorzugterweise eine Leistung größer 2 kW auf.
Durch die erfindungsgemäße Elektrode oder eine vorteil¬ hafte Ausgestaltung davon kann die Gefahr eines Lichtbogenabrisses minimiert werden. Wenn der Lichtbogen nach erfolgter Zündung von der Elektrodenspitze, insbesondere der Kathodenspitze, wegwandert, so kreuzt er nach kurzer Zeit den Lamellenbereich der Mikrostruktur mit den entsprechenden Abschnitten. Sobald der Lichtbogen diesen Bereich erreicht, wird er dort festgehalten. Der Wärmeab- trag ist in dem Körper der Elektrode, insbesondere einem Wolframkörper, aufgrund des kleinen Spitzenwinkels der Lamellen, welcher einen kleinen Raumwinkel für die Wärmeabgabe ergibt, sehr gering. Es kann sich sofort ein so genannter Hotspot ausbilden, an dem der Lichtbogen stabil brennt. Der Lichtbogen wird dadurch stabilisiert und ein Verlöschen der Lampe kann verhindert werden. Die Elektro¬ de, insbesondere die Kathode, heizt sich auf und nach ei¬ ner gewissen Zeit springt der Lichtbogen wieder zwischen die Elektrodenspitzen.
Damit sich im späteren Betrieb der Entladungslampe die Elektrode, insbesondere die Kathode, nicht zusätzlich aufheizt, ist die Vertiefung derart ausgeführt, dass zwi¬ schen heißem Plasma und der Vertiefung bzw. der Einkerbung keine direkte Sichtverbindung besteht. In Blickrich- tung des Lichtbogens ist somit keine höhere Emissivität für den bearbeiteten Bereich zu beobachten. Die Einkerbungen bzw. Vertiefungen haben jedoch in Richtung des E- lektrodenendes bzw. Kathodenendes (vom Lichtbogen weg) eine höhere Emissivität als die glatte Oberfläche. Dies hat den Vorteil, dass durch die Mikrostrukturierung keine zusätzliche Strahlung vom Lichtbogen in die Elektrode, insbesondere die Kathode, eingekoppelt wird. Vielmehr wird in den Raumwinkel vom Lichtbogen weg mehr Strahlung von der Elektrode, insbesondere der Kathode, emittiert, was für die Senkung der Elektrodentemperatur von Vorteil ist .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Entladungslampe mit einer erfindungsgemäßen Elektrode; Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer als Kathode ausgebildeten erfindungsgemäßen Elektrode gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs der Kathode gemäß Fig. 2; und
Fig. 4 eine weitere schematische Darstellung eines noch¬ mals vergrößerten Teilbereichs der Darstellung gemäß Fig . 3.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche EIe- mente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In schematischer Darstellung ist in Fig. 1 eine als Quecksilber-Kurzbogen-Hochdruckentladungslampe ausgebil¬ dete Entladungslampe 1 gezeigt. Die Entladungslampe 1 um- fasst ein kolbenförmiges Entladungsgefäß 2 mit einem Ent- ladungsraum 3. In dem Entladungsraum 3 erstrecken sich eine Anode 4 und eine Kathode 5, wobei die Kathode 5 über eine Elektrodenhalterung 6 und die Anode 4 über eine E- lektrodenhalterung 7 gehalten sind. Die Elektrodenhalte- rungen 6 und 7 münden außerhalb des Entladungsgefäßes 2 in Haltebereiche und sind dort insbesondere eingeschmol¬ zen .
Die Entladungslampe 1 ist im Ausführungsbeispiel mit ei¬ ner Kathode 5 ausgebildet, welche entsprechend einer er¬ findungsgemäßen Elektrode bzw. einer vorteilhaften Aus- gestaltung davon, konzipiert ist. Die Kathode 5 umfasst einen zylinderförmigen Teilbereich
51 und einen daran anschließenden kegelförmigen Teilbereich 52. Der zylinderförmige Teilbereich 51 hat einen Durchmesser von 15 mm. Die Elektrodenhalterung 6 hat ei- nen Durchmesser von 5,5 mm. Der kegelförmige Teilbereich
52 ist der Elektrodenhalterung 6 abgewandt und der Anode 4 zugewandt. Der kegelförmige Teilbereich 52 erstreckt sich über eine Höhe 11, wobei die gesamte Höhe 12 der Ka¬ thode 5 im Ausführungsbeispiel etwa 25,5 mm beträgt.
Wie aus der Darstellung in Fig. 2 zu erkennen ist, ist der kegelförmige Teilbereich 52 an seinem vorderen Ende 521 abgeflacht und insbesondere eben ausgebildet. Zurück¬ versetzt zu diesem vorderen Ende 521 ist ein Strukturbe¬ reich 52a ausgebildet, so dass der kegelförmige Teilbe- reich 52 in ein Oberteil 52b (Fig. 4), ein Mittelteil, welches durch den Strukturbereich 52a gebildet ist, und ein Unterteil 52c unterteilt ist.
In Fig. 3 ist eine vergrößerte Darstellung des Aus¬ schnitts I gemäß Fig. 2 gezeigt. Der Strukturbereich 52a umfasst im Ausführungsbeispiel Abschnitte 53, 54 und 55, welche kegelstumpfförmig ausgebildet sind und unmittelbar aneinander angrenzend gestapelt aufeinander angeordnet sind. Es sei betont, dass die Abschnitte 53 bis 55 nicht als separate Komponenten ausgebildet sind, sondern als einstückige zusammenhängende Struktur in den kegelstumpf- förmigen Teilbereich 52 ausgebildet ist. Der gesamte ke¬ gelförmige Teilbereich 52 ist einstückig konzipiert.
Der Abschnitt 53 ist zwischen Vertiefungen 56 und 57 ausgebildet, welche keilförmig in dem kegelförmigen Teilbe- reich 52 ausgebildet sind. In analoger Weise ist der wei- tere Abschnitt 54 durch Vertiefungen 57 und 58 in seiner Formgebung herausgehoben. Die Vertiefungen 56, 57 und 58 sind vollständig umlaufend ausgebildet. In der gezeigten Schnittdarstellung umfassen die Abschnitte 53, 54 nach außen orientierte und verjüngt ausgebildete Bereiche 53a und 54a (Fig. 4), welche im Ausführungsbeispiel nach au¬ ßen hin spitz zulaufend geformt und freigelegt sind. Die¬ se verjüngt ausgebildeten Bereiche 53a und 54a sind somit zur Längsachse A (Fig. 4) des kegelförmigen Teilbereichs abgewandt orientiert. Die Vertiefungen 56, 57 und 58 sind so in dem Material des kegelförmigen Teilbereichs 52 aus¬ gebildet, insbesondere eingefräst, dass diese nach außen orientierten und verjüngt ausgebildeten Bereiche 53a und 54a lamellenartig ausgebildet sind. Auch der Abschnitt 55 umfasst nach außen orientierte und verjüngt ausgebildete Bereiche (nicht näher bezeichnet) , welche an der Unter¬ seite jedoch nicht durch eine weitere Vertiefung freige¬ legt sind, sondern an das Unterteil 52c angrenzen.
In der gezeigten Ausführung sind die Abschnitte 53 bis 55 und insbesondere die verjüngt ausgebildeten nach außen orientierten und spitz zulaufenden Bereiche 53a und 54a sowie auch der verjüngt ausgebildete Bereich des Ab¬ schnitts 55 so geformt, dass ihre jeweiligen vorderen Spitzen an einer Mantelfläche 522 enden. Die horizontalen Ausmaße (x-Richtung) dieser Abschnitte 53 bis 55 erstre¬ cken sich somit nicht über die Mantelfläche 522 hinaus. Es kann jedoch auch eine Ausgestaltung vorgesehen sein, bei der zumindest ein verjüngt ausgebildeter Bereich 53a, 54a oder der verjüngt ausgebildete Bereich des Abschnitts 55 über diese Mantelfläche 522 in horizontaler Richtung betrachtet hinausragt. Die Vertiefung 56 ist so in das Wolframmaterial der Ka¬ thode 5 und insbesondere des kegelförmigen Teilbereichs 52 eingearbeitet, dass sie in horizontaler Richtung be¬ trachtet an ihrer maximalen Einstichtiefe mit einer Tiefe bl von mindestens 0,25 mm, insbesondere 0,3 mm, und im bevorzugten Ausführungsbeispiel mit 0,4 mm ausgebildet ist. Aufgrund der in der Schnittdarstellung gezeigten Formgebung der Vertiefungen 56 bis 58 bildet sich diese maximale Einstichtiefe in horizontaler Richtung stets an der Unterkante des jeweils übergeordneten Abschnitts 53, 54 bzw. für den Abschnitt 53 an der Unterkante des dar¬ über angeordneten Oberteils 52b aus. In entsprechender Weise sind auch die maximalen Einstichtiefen der Vertiefungen 57 und 58 mit Tiefen b2 und b3 ausgebildet, welche ebenfalls im Ausführungsbeispiel 0,4 mm betragen.
Darüber hinaus ist in der Darstellung in Fig. 3 das Oberteil 52b mit einer Höhe al von 1,5 mm ausgebildet. Die der Mikrostruktur bzw. dem Strukturbereich 52a und somit dem Mittelteil zugeordneten Abschnitte 53 bis 55 weisen im Ausführungsbeispiel Höhen a2, a3 und a4 auf, welche im Ausführungsbeispiel alle 0,5 mm betragen.
Sowohl die explizit angegebenen Werte der Höhen al bis a4 als auch der Tiefen bl bis b3 sind lediglich beispiel¬ haft. Darüber hinaus ist auch beispielhaft, dass die Tie- fen bl bis b3 allesamt den gleichen Wert aufweisen. Es können auch unterschiedliche Werte ausgebildet sein. Ent¬ sprechendes gilt für die Höhen a2 bis a4, welche auch un¬ terschiedliche Werte aufweisen können. In Fig. 4 ist eine weitere vergrößerte Detaildarstellung des Ausschnitts I in Fig. 2 bzw. der Darstellung in Fig. 3 gezeigt.
An dem vorderen Ende 521 ist der kegelförmige Teilbereich 52 eben abgeflacht ausgebildet, wobei die Breite b4 im Ausführungsbeispiel 0,05 mm beträgt.
Darüber hinaus ist der kegelförmige Teilbereich 52 so ausgebildet, dass das Verhältnis aus der Höhe al und der gesamten Höhe 11 des kegelförmigen Teilbereichs 52 zwi- sehen den Werten 0,1 und 0,5 liegt. Insbesondere ist die¬ ses Verhältnis größer 0,1 und kleiner 0,5.
Des Weiteren sind die Vertiefungen 56 bis 58 so ausgebil¬ det, dass die an den im Ausführungsbeispiel spitz zulau¬ fenden Bereiche 53a, 54a und dem spitz zulaufenden Be- reich des Abschnitts 55 einen Winkel a aufweisen, wel¬ cher kleiner als 60° ist.
Die Vertiefungen 56 bis 58 sind so ausgebildet, dass zwi¬ schen dem Vektor der Flächennormalen Nl und der Längsachse A, welche parallel verschoben durch die Achse A' dar- gestellt ist, ein Winkel ß ausgebildet ist. Darüber hin¬ aus ist die Mantelfläche 522 des kegelförmigen Teilbe¬ reichs 52 so ausgebildet, dass zwischen dem Vektor der Flächennormalen N2 auf die Mantelfläche 522 und der Längsachse A, dargestellt durch die parallel verschobene Längsachse A', ein Winkel γ ausgebildet ist. Der Winkel ß ist kleiner als der Winkel γ . Entsprechendes gilt für Winkel, welche zwischen nicht dargestellten Flächennorma¬ len der Mantelflächen 541 bzw. 551 der Abschnitte 54 und 55 und dieser Längsachse A gebildet sind. Auch diese Win¬ kel sind dann kleiner als der Winkel γ .
Prinzipiell kann bei einer Ausgestaltung eines Ab¬ schnitts, beispielsweise eines Abschnitts 53, mit den verjüngt ausgebildeten und nach außen orientierten Bereich 53a vorgesehen sein, dass beispielsweise lediglich die Vertiefung 56 ausgebildet ist und sich der verjüngte Bereich 53a über die Mantelfläche 522 des kegelförmigen Teilbereichs 52 hinaus erstreckt. Es kann dann vorgesehen sein, dass die weitere Vertiefung 57 nicht eine gegenüber der Mantelfläche 522 nach innen ausgebildete Materialab¬ tragung darstellt, sondern durch die Mantelfläche 522 selbst gebildet ist. Am unteren Ende des Abschnitts 53 ist somit dann keine Vertiefung 57 ausgebildet, welche durch eine Materialentfernung erzeugt wird, sondern welche sich automatisch quasi dadurch ergibt, dass sich der Bereich 53a über die Mantelfläche 522 in horizontaler Richtung (x-Richtung) hinaus erstreckt.

Claims

Ansprüche
1. Elektrode für eine Entladungslampe (1) mit einem ke¬ gelförmigen Teilbereich (52), in dem eine Vertiefung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem kegelförmigen Teilbereich (52) zumindest zwei Vertiefungen (56, 57, 58) ausgebildet sind, derart, dass zwischen den Vertiefungen (56, 57, 58) ein Abschnitt (53, 54, 55) mit zumindest einem nach außen orientierten und verjüngt ausgebildeten Bereich (53a, 54a) ausgebildet ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (56, 57, 58) vollständig umlaufend ausgebildet sind.
3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vertiefungen (56, 57, 58) ein als Kegelstumpf ausgebildeter Abschnitt (53, 54, 55) in dem kegelförmigen Teilbereich (52) ausgebildet ist.
4. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nach außen orientierte Bereich (53a, 54a) spitz zulaufend ausgebildet ist.
5. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze des Bereichs (53a, 54a) an der Mantelflä¬ che (522) des kegelförmigen Teilbereichs (52) endet.
6. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spitze des Bereichs (53a, 54a) in horizonta¬ ler Richtung über die Mantelfläche (522) des kegel¬ förmigen Teilbereichs (52) hinaus erstreckt.
7. Elektrode nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenwinkel kleiner 70°, insbesondere kleiner 60°, ist.
8. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächennormale (Nl) der Mantelfläche (531, 541, 551) des Abschnitts (53, 54, 55) einen ersten Winkel mit der Längsachse (A) des kegelförmigen Teilbereichs (52) ausbildet und die Flächennormale (N2) der Man¬ telfläche (522) des kegelförmigen Teilbereichs (52) einen zweiten Winkel mit der Längsachse (A) dieses kegelförmigen Teilbereichs (52) ausbildet, welcher erste Winkel kleiner als der zweite Winkel ist.
9. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Vertiefung (56, 57, 58), insbesondere beide, in horizontaler Richtung an der maximalen Einstichtiefe (bl, b2, b3) mit mindestens 0,25 mm, ins¬ besondere mindestens 0,3 mm, ausgebildet ist.
10. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen den beiden Vertiefungen (56, 57, 58) ausgebildete Abschnitt (53, 54, 55) des kegelförmigen Teilbereichs 852) mit einer Höhe (a2, a3, a4) von mindestens 0,25 mm, insbesondere mindestens 0,3 mm, ausgebildet ist.
11. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Längsachse (A) des kegelförmigen Teilbereichs (52) oberste Vertiefung (56) zum vorde¬ ren Ende (521) der Elektrode (5) zurückversetzt aus¬ gebildet ist.
12. Elektrode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis eines Abstands (al), welcher zwischen dem vorderen Ende (521) des kegelförmigen Teilbereichs (52) und der obersten Vertiefung (56) ausgebildet ist, zur gesamten Länge (11) des kegelförmigen Teilbereichs (52) einen Wert zwischen 0,1 mm und 0,5 mm beträgt .
13. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelförmige Teilbereich (52) an seinem vorderen Ende (521) abgeflacht, insbesondere eben, ausgebildet ist.
14. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (56, 57, 58) in ihren Formgebungen im Wesentlichen gleich ausgebildet sind.
15. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Vertiefungen (56, 57, 58) so in dem kegelförmigen Teilbereich (52) ausgebildet ist, dass eine Mehrzahl von kegelstumpfförmigen Abschnitten (53, 54, 55) ausgebildet ist.
16. Elektrode nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (53, 54, 55) in Richtung der Längsachse (A) des kegelförmigen Teilbereichs (52) unmittel¬ bar aneinander angrenzend ausgebildet sind.
17. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche als Kathode (5) ausgebildet ist.
18. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche in einer Quecksilber-Entladungslampe, insbe- sondere in einer Quecksilber-Kurzbogen- Entladungslampe, angeordnet ist.
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