专利名称：带有陶瓷放电容器的高压放电灯的制作方法
技术领域：
本发明的出发点是根据权利要求1的前序部分所述的带有陶乾放电 容器的高压放电灯。在此，可以是如特别用于通用照明的高压放电灯。
背景技术：
在EP-B 639 853中公开了一种金属卣化物灯，其中在陶资放电容器 中用于容纳穿通部的毛细管所具有的死容积(Totvolumen)通过如下方式 来减小由钨构成的电极具有非常长的杆，该杆一直到达毛细管中。在此， 较细的杆被用套管包围，该套管与毛细管的内直径匹配。
发明内容
本发明的任务是，提供一种根据权利要求1的前序部分所述的高压放 电灯，其中电极损坏的危险被最小化。此外，希望延长寿命。
该任务通过权利要求1的特征解决。在从属权利要求中描述了特别有 利的扩展方案。
本发明描述了一种用于HID (高压气体放电)交流灯的电极系统， 该电极系统由W (鴒)电极以及安置在该W电极上的穿通部构成，其中 W电极由旋转对称体构成，并且被分为具有不同直径的两个部分，而穿 通部i殳置在毛细管中。本发明非常可靠并且以高精度减小了毛细管中的死 容积。
优选的是，在电极和穿通部之间有焊接连接。该焊接连接由于深深地 伸入毛细管中的电极的长度而被置于非临界的温度。由此，降低了电极由 于温度影响而断裂或者折断的危险。
具体而言，根据本发明描述了一种具有陶瓷放电容器的高压放电灯， 在该放电容器中包含有发光填充物和两个电极，其中毛细管位于放电容器 的端部，分别与钨构成的电^U目连的穿通部在毛细管中被密封。在此，电
极是杆状的，并且由具有不同直径的两个部分组成整体，其中具有给定的
直径Dl的第一部分形成电极顶端，而具有直径D2的第二部分位于毛细 管中，其中第二部分的直径D2总计为第一部分的直径的至少108%，其 中电极的总长度L在具有部分长度Ll的第一部分和具有部分长度L2的 第二部分之间如下划分使得L2总计为总长度L的大约30 %至70 % , 并且其中最大直径D2的起始部和毛细管的起始部重合，或者最大与其偏 差长度L的10Q/。。
优选的是，第二部分的直径D2为毛细管的内直径ID的至少95% , 使得死容积被最小化。
特别地，第二部分通过焊接与穿通部相连。此外合适的是，穿通部的 直径与第二部分的直径对应的精确度至少为10%。
在此，在D1和D2之间的过渡可以借助阶梯跳跃式地实现，然而该 过渡也可以是倾斜的，使得形成平緩的过渡。
因为电极由一块的方式制成，所以直径D2最大应当总计为Dl的150 %，因为否则出现过多的废料。
最优的热管理可以通过如下方式实现在第一部分上在顶端的附近安 装附加的增厚物。该增厚物可以是整体的头部，或者也可以是灯丝，该灯 丝被推到第一部分上。优选的是整体的头部，因为该头部可以容易地在一 个工序中制造，这减少了废料。优选的是，头部的最大直径与第二部分的 直径相同。热容量可以通过头部的长度来调节。替代地，头部的直径D3 可以处于Dl和D2之间。
优选的是，将电极和电极系统用于高压放电灯，这些高压放电灯的填 充物包含金属卣化物。
有利的是，现在可以非常准确地调节电极的第一和第二部分的直径的 比例，并且特别是调节为4吏得第二部分紧密地与毛细管的内直径匹配。特 别是这些值应当处于1.3至1.6之间。典型的值为因子1.4。
电极头部常常位于第一部分上，该电极头部特别是也可以如已知的那 样通过灯丝、套管或者实心的增厚物来实现。该电极头部也可以是没有增 厚物的杆。
对于电极的朝向等离子体的第一部分的直径，提出了与对于后面的朝 向熔融物的第二部分的较大直径不同的要求。该电极优选由钨或者类似的 高熔点的材料构成，特别是由较多鴒的化合物构成。
w电极的前面的朝向等离子体的第一部分应当恰好将热散发到如下 程度使得电极顶端的温度一方面不会高到使得出现鸽的不必要的高程度 蒸发，而另一方面散热不应当高到使得在负拟目(AC运行)中出现溅射。 这些要求确定了在前部中W电极顶端的直径的最优方案。
对于后部的最优直径，即电极的朝向熔融物的杆部分的最优直径，适 用其他标准。最优的直径主要通过杆部分与陶瓷、钼、Nb (Zr)和/或其 他可能的毛细管穿通部件在玻璃钎焊熔融物(Glaslotdnschmelzung )的 方向上的可^^性而确定。这些要求确定了第二部分的直径的最优方案。 该直径通过如下条件确定在毛细管穿通部和电极杆部分之间的比例优选 在0.5至1.0之间，其中包括iiJHi。
根据本发明的用于放电灯的电极由耐高温的金属制成。合适的特别是 鵠、钼、钽、铼或者其合金，但是也可以是这些金属的碳化物，特别是碳 化钽(TaC )。
电极由具有相应尺寸的坯件通过车削、磨削、钻孔、腐蚀等等来制造。 特别优选的是如在DE 42 06 002中所描述的激光方法。必要时，通过合 适的制造工艺，如碾压和锻打引入附加的变形功，以提高电极材料的接合 稳定性。现在，耐高温的金属如W、 Ta、 Mo、 Re或者其合金(它们中 的一些被部分附加地掺杂)用作电极材料，以提高材料的#^稳定性。优 选的是，用于稳定接合的掺杂借助元素如K、 Al和Si来进行，以及附加 地借助稀土元素、镧系元素、僻系元素，如La、 Ce、 Pr、 Nd、 Eu、 Th 以及Sc、 Ti、 Y、 Zr、 Hf的氧化物、碳化物、硼化物、氮化物和/或纯金 属(或者其合金)来进行。它们不仅仅用于稳定掩^，而且还用于降低电 子逸出功。
在一种特别优选的第一实施形式中，单件式的电极特别是由钨制成， 其中复杂的轮 雍可以具有作为第二部分的圆柱形的后杆部分，以及作为第 一部分的可以具有头部的前块。
可以产生具有典型为98% (甚至高达超过99% )的理论密度的高密 度体。
由此，特别是实现了电极的热流动特性的优化。加工在此通常通过切 削工具以纯粹的机械方式进行。迄今，对于这种电极必定要考虑到高达大 约60 %的废料。然而，可以有利地使用激光升华方法 (Lasersublimationsverfahren),该方法基于DE-A42 06 002所阐述的内 容。
特别地，w电极的杆长度现在可以完全可变地设计。目前已知的问
M，在以前使用的两个部分之间的连接部位(该部位通常是焊接部)在
灯工作中太靠近放电而承受热过载。当w电极至穿通部的连接在朝着放
电体积的方向上被设置得太接近毛细管的端部时，情况尤为如此。目前，
优选的是要注意到在连接部位上的温度不超过1500K，特别优选不超过 1300K。结果是，W电极在连接部位上折断，其中该连接部位总是焊接部。 如果W电fcf並到毛细管的内壁，则在毛细管中出现裂缝，填充物通过这 些裂缝M电容器中漏出。这缩短了寿命，并且灯熄灭。
对于W电极的两个部分的不同要求现在最好通过如下方式来满足 电极是整体的，并且鴒材料在W电极的前部的第一部分中被去除。这最 好通过机械的、化学的或者热-机械的方法如激光去除来进行。
本申请也涉及具有这种电极的高压放电灯，特别是具有金属卣化物填 充物的高压放电灯，该类型已由EP-A 1056 115所公开。
如果将电极延长到毛细管中，而不增大第二部分的直径，则伴随已知 的负面结果出现非常大的死容积。该死容积通常导致更大的色温扩散，该 色温扩散又只能通过增加填充物的量来补偿。增加填充物的量又导致提高 再点燃J^值电压。由此，增大了灯提早熄灭的危险。
第二部分的直径因此应当尽可能好地匹配毛细管的内直径，并且于是 填充死容积。电极的末端可以尽可能远地向后置入毛细管中，直到电极总 长度L的70。/。。
以下将借助多个实施例进一步阐述本发明。其中
图l示出了带有陶瓷放电容器的金属卣化物灯；
图2详细示出了根据本发明的电极；
图3-4分别详细示出了电极的另一实施例；
图5详细示出了带有电极系统的图1的灯的端部区域；
图6示出了电极系统的另一实施例。
具体实施例方式
在图1中示意性示出了功率为150W的金属卣化物灯。该金属卣化物 灯由限定灯轴的、石英玻璃的圆柱形外灯泡l构成，该外灯泡在两侧被挤 压(2)和形成灯头(3)。自然，该灯也可以单侧封闭，并且例如设置以 螺旋灯头。由入1203陶瓷构成的、轴向设置的放电容器4是圆柱形或球状 成形，并且具有两个端部6。该放电容器借助两个馈电装置7被保持在外 灯泡1中，其中这些馈电装置通过膜8与灯头部分3相连。馈电装置7 被与穿通部9焊接，这些穿通部分别被配合到放电容器的端部6上的端头 中。端头被实施为拉长的毛细管12 (栓塞式毛细管(Stofpenkapillare))。 放电容器的端部6和栓塞式毛细管12例如彼此直接烧结。在穿通部上在 放电侧有电极15。
穿通部9分别实施为多件式杆，并且伸入毛细管12中达到其长度的 多达大约四分之三。随后，在毛细管12的内部，由鴒构成的两件式电极 杆16朝着放电容积延伸，其中该电极杆具有推到放电侧的端部上的灯丝 17。
放电容器的填充物除了惰性点燃气体(例如氩气)之外还由汞和金属 卣化物的附加物构成。可能的是，也使用无汞的金属卣化物填充物，其中 作为点燃气体例如可以选择氙气,并且特别是具有明显高于1.3巴的高压。
杆9插入栓塞式毛细管12中，并且借助玻璃焊剂19密封。
在图2中详细示出了电极15。重要的是，电极是整体的部件。前部 25的直径是D1，而后部26的直径是D2。电极的总长度为L。第一部分 25的长度是L1，而第二部分26的长JblL2。在两个部分之间的过渡是 阶梯27。
在图3中示出了电极15，其中第一部分25具有头部28,其同样被以 整体的方式制造。该头部的直径是D3，其长度是L3，在此，D1<D3<D2。
在图4中示出了电极30，其中头部是独立的灯丝31。此外还示出的 是，在第一部分25和第二部分26之间使用了倾斜部33作为过渡。
在图5中详细示出了在栓塞36中的电极系统35。杆(例如也如图6 中所示的两件式杆)用作穿通部9，该杆的靠近故电的第一部分38是Mo 和入1203构成的金属陶瓷，而其第二部分39由铌或者NbZr或者MoV构 成。穿通部例如也可以部分地被灯丝包围。电极的第二部分26譬如具有 与杆大致相同的直径，并且与杆焊接。随后在放电侧连接有第一部分25,
其直径明显更小，其中两个部分都由一块的方式制成。第一部分可以^:杆 状的，或者具有实心部分或者灯丝作为头部。在此，第二部分的直径应当 优选比第一部分的直径至少大10%，最大大60%。特别是当电极为杆状 时，适用最小值。在两个部分之间的阶梯27应当大致与毛细管的端部重 合。错位A应当小于长度L的10%。 A的典型值为lmm。
在图6中示出了在毛细管中的电极系统的另一实施例。优选的是，电 极的第二部分26的直径D2为第一部分25的直径D1的120%到140%之 间。第二部分的直径D2应当优选尽可能接近毛细管的内直径ID。该直径 D2应当为内直径ID的至少95°/。，优选为至少98。/0。
重要的还有轴向方向的相对布置。在此应当优选的是，关于毛细管的 起始部，电极的第二部分近似齐平或者wWt凹入或者略微突出，即例如以 低于lmm的深度A被插入毛细管中。
此外有利的是，至穿通部的连接部位40尽可能深地位于毛细管中。 其应当具有例如3mm至6mm的深度T,该值也取决于灯的瓦特数。
穿通部特别是由两个部分构成，即金属陶瓷作为位于内部的部分，以 及银fr作为另外的位于外部的部分。穿通部的两个部分都优选与电极的第 二部分具有大致相同的直径，并且应当与其偏差最大10%。由此，完全 将死容积最小化。
作为在第二部分和穿通部之间的连接技术，可以考虑焊接，也可以考 虑以机械方式配合到槽等中。然而优选的是焊接，因为其保证了最可靠的 保持。
权利要求
1. 一种具有陶瓷放电容器的高压放电灯，在该放电容器中包含有发光填充物和两个电极，其中毛细管位于放电容器的端部，分别与钨、铼或者两种元素的混合物或合金构成的、必要时具有常用掺杂物的附加物的电极相连的穿通部在毛细管中被密封，其特征在于，电极是杆状的，并且由具有不同直径的两个部分组成整体，其中具有给定的直径D1的第一部分形成电极顶端，而具有直径D2的第二部分位于毛细管中，其中第二部分的直径D2总计为第一部分的直径的至少108％，其中电极的总长度L在具有部分长度L1的第一部分和具有部分长度L2的第二部分之间如下划分:使得L2总计为总长度L的大约30％至70％，并且其中最大直径D2的起始部和毛细管的起始部重合，或者最大与其偏差长度L的10％。
2. 根据权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，第二部分的直 径D2为毛细管的内直径ID的至少95%。
3. 根据权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，第二部分通过 焊接与穿通部相连。
4. 根据权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，穿通部的直径 与第二部分的直径对应的精确度至少为10%。
5. 根据权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，在Dl和D2之 间的过渡借助阶梯跳跃式地实现。
6. 根据权利要求l所述的高压放电灯，其特征在于，直径D2总计最 大为Dl的160 % 。
7. 根据权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，在第一部分上 在顶端的附近安装附加的增厚物。
8. 根据权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，填充物包含金 属卣化物。
9. 一种高压放电灯，其中电极材料用元素K、 Al、 Si、 Y中的至少一 种来掺杂。
全文摘要
一种具有陶瓷放电容器的高压放电灯，在该放电容器中包含有发光填充物和两个电极，其中毛细管位于放电容器的端部，分别与钨构成的电极(15)相连的穿通部在毛细管中被密封。电极(15)是杆状的，并且由具有不同直径的两个部分(25，26)组成整体，其中具有给定的直径D1的第一部分(25)形成电极顶端，而具有直径D2的第二部分(26)位于毛细管中，其中第二部分的直径D2总计为第一部分的直径D1的至少108％。电极(15)的总长度L在具有部分长度L1的第一部分(25)和具有部分长度L2的第二部分(26)之间如下划分使得L2总计为总长度L的大约30％至70％，并且其中最大直径D2的起始部和毛细管的起始部重合，或者最大与其偏差长度L的10％。
文档编号H01J61/073GK101385117SQ200780006064
公开日2009年3月11日 申请日期2007年2月14日 优先权日2006年2月22日
发明者沃尔弗拉姆·格拉泽尔, 迪特尔·特里普克 申请人:奥斯兰姆有限公司