專利名稱：用于制造高壓放電燈的電極的方法和具有如此制造的至少一個(gè)電極的高壓放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造高壓放電燈的電極的方法。此外，本發(fā)明涉及一種具有如此制造的至少一個(gè)電極的高壓放電燈。
背景技術(shù)：
放電燈的電極的發(fā)射率對(duì)于這種放電燈的表現(xiàn)和幾何設(shè)計(jì)而言具有決定性的影響?，F(xiàn)有技術(shù)是借助于有機(jī)粘結(jié)劑刷涂金屬粉末或材料混合物并且跟隨其后燒結(jié)或烘焙到電極本體上。當(dāng)然，刷涂的和燒結(jié)的層是機(jī)械耐抗性差的，這能夠?qū)е略诮佑|時(shí)部分的剝落。從W02008/090030A1中已知一種用于加工放電燈的電極的方法。在此，電極在下述區(qū)域中氧化，在所述區(qū)域中所述電極氣密地箍縮在由玻璃形成的放電腔的頸部中。以700K和1300K之間的溫度，在標(biāo)準(zhǔn)空氣和環(huán)境氣壓下以化學(xué)方式進(jìn)行氧化。隨后，氧化層在真空環(huán)境下升華，其中在升華期間溫度為1450K和1900K之間。通過該方法，電極在所述區(qū)域中得到具有精細(xì)粗糙度的表面，由此降低所述電極部段的表面在放電容器材料上的附著性。由此，降低在放電容器的密封區(qū)域中形成裂縫的危險(xiǎn)。在升華步驟期間，隨氧化層也將可能的雜質(zhì)從電極部段的表面移除，由此同樣降低附著性。從US6，626，725B1中已知一種放電燈，其中由鎢制成的棒形電極局部地穿過氣密的箍縮部引入放電容器的頸部中，并且局部地延伸到放電容器的放電腔中。為了能夠在放電燈工作時(shí)防止放電容器在箍縮區(qū)域中形成裂縫，而加工電極的表面。為了在下述長(zhǎng)度區(qū)域中在電極的表面上生成元素鎢層，首先在表面上生成氧化層，在所述長(zhǎng)度區(qū)域中將電極設(shè)置在箍縮區(qū)域中。在此，例如能夠生成三氧化鎢層。為了生成元素鎢層，因此在氫氣爐中以大約1200 0C加熱氧化的電極，在所述氫氣爐中噴出水中的氫。EP1251548A1教導(dǎo)一種方法，以便改進(jìn)在短弧型高壓放電燈中的電極的熱輻射特性。為了該目的，將溝槽引入電極的表面中。溝槽具有小于等于電極直徑的12%的深度，其中溝槽的深度和間距的比例大于等于二。為了引入溝槽能夠使用激光裝置。溝槽能夠構(gòu)成為是有角的或彎曲的，其中為了產(chǎn)生彎曲的溝槽而磨削表面，并且隨后在10%的氫氧化鈉溶液中電解拋光。然而,例如通過將表面在2000°C下加熱超過120分鐘的方式，也能夠通過加熱到高的溫度而在真空中生成彎曲的溝槽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于的目的是，提供一種用于制造高壓放電燈的電極的方法，借助于所述方法能夠?qū)崿F(xiàn)用于電極的盡可能高的發(fā)射率。在此，電極的表面應(yīng)是盡可能機(jī)械耐抗的。目的還在于提供一種具有如此制造的至少一個(gè)電極的高壓放電燈。所述目的通過具有權(quán)利要求1所述特征的方法以及通過具有權(quán)利要求14所述特征的高壓放電燈實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明基于下述目的，當(dāng)電極具有改進(jìn)的熱放射性能時(shí)，那么原則上能夠?qū)崿F(xiàn)高的發(fā)射率。熱放射性能能夠通過增大電極的表面來改進(jìn)。然而，在此必須保證，雖然電極的表面增大，但是電極的導(dǎo)電能力不受損害。因此，根據(jù)本發(fā)明，為了生成氧化層，首先借助適合于此的、高能的射束，例如電磁束、尤其激光束，或電子束或離子束掃略電極表面的至少一部分。在此，通過相應(yīng)地選擇能量密度，已經(jīng)升華所形成的氧化層的至少一部分。得到盡管已經(jīng)極其粗糙的、然而是氧化的電極表面作為中間產(chǎn)物，也就是說具有下降的導(dǎo)電能力。出于該原因，在后續(xù)步驟中將未升華的氧化層還原成金屬。結(jié)果，形成具有高的發(fā)射率的極其粗糙的表面，其中發(fā)射率能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)化和氧化進(jìn)行調(diào)節(jié)。所形成的表面是極其機(jī)械堅(jiān)固的且極其耐抗的。此外，與從背景技術(shù)中已知的刷涂變型方案相反，不引入附加的雜質(zhì)。與以化學(xué)方式生成氧化層相反，在根據(jù)本發(fā)明的方法中也能夠僅氧化部分區(qū)域。這尤其有利于限定電極上的不同的功能區(qū)域。與根據(jù)上面提及的EP1251548A1的教導(dǎo)而限定地引入溝槽相比，能夠通過根據(jù)本發(fā)明的方法生成大很多的表面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)明顯更高的發(fā)射率。優(yōu)選地，在步驟a)中實(shí)至少在電極的下述部分上進(jìn)行掃略，在將電極安裝在高壓放電燈的玻璃泡殼中之后，所述部分未嵌入在玻璃泡殼的玻璃中。通過將加工能夠限制于電極的對(duì)于發(fā)射重要的部分上，而獲得時(shí)間節(jié)約進(jìn)而降低制造成本。優(yōu)選地，在氣氛中、尤其富含氧氣的氣氛中執(zhí)行步驟a)。因?yàn)殡姌O通常主要由鎢制成，也就是說尤其由摻雜的鎢構(gòu)成，并且鎢是相對(duì)于氧氣極易反應(yīng)的，因此能夠以簡(jiǎn)單的方式生成氧化鎢。此外，優(yōu)選地，步驟b)與步驟a)同時(shí)實(shí)施。因此，在掃略時(shí)，氧化鎢的一部分通過升華已經(jīng)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，而氧化鎢的另一部分殘留在電極的表面上。優(yōu)選在含氫氣的氣氛中、尤其在氬氫混合物中實(shí)施步驟C)。優(yōu)選的氬氫混合物以名稱VARIGON 已知。由此，尤其簡(jiǎn)單地提供在方法步驟c)中執(zhí)行將氧化鎢中的氧與氣氛中的氫化合成水的可能性。在電極表面上殘余純的金屬。如已經(jīng)實(shí)施，電極優(yōu)選包含鎢，其中在步驟c)中氧化鎢還原成純的鎢。優(yōu)選地，在步驟a)中借助于激光束裝置進(jìn)行掃略。由此，尤其能夠精確地剛好加工電極表面的對(duì)于發(fā)射率而言重要的部分。與化學(xué)加工相反，電極表面的不同區(qū)域能夠被不同地掃略。通過在電極表面上借助于激光束裝置引起改性的變型形式能夠在高的發(fā)射率方面進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。借助于激光束裝置進(jìn)行掃略，而在可調(diào)節(jié)的參數(shù)，例如能量密度、行間距、焦距等方面允許對(duì)期望的發(fā)射率進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。在本文中，激光束裝置尤其設(shè)計(jì)為釋放實(shí)現(xiàn)電極表面的至少一部分的熔化、氧化以及升華的能量密度。在此，在步驟a)中能夠以IkHz和IOOkHz之間的頻率，尤其是IOkHz的頻率對(duì)激光束裝置進(jìn)行時(shí)鐘控制。在步驟a)中優(yōu)選在電極表面上產(chǎn)生優(yōu)選兩個(gè)相鄰行之間的行間距在0.0lmm和0.2mm之間、尤其是0.1mm的行。優(yōu)選地，以0.0lmm和0.1mm之間的、尤其是0.02mm的激光束焦距驅(qū)動(dòng)激光束裝置。以這種方式，能夠最大化電極表面，由此，電極的發(fā)射率同時(shí)變得最大。替選地，也能夠借助于其他適合的射束裝置進(jìn)行掃略，例如電子束裝置或離子束裝置。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式，在700°C和2500°C之間的、尤其是2200°C的溫度下執(zhí)行步驟C)。相反，優(yōu)選在環(huán)境溫度下、尤其在15°C和30°C之間的溫度下和在環(huán)境壓力下進(jìn)行步驟a)。其他優(yōu)選實(shí)施 形式從從屬權(quán)利要求中得出。關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的方法所提出的優(yōu)選的實(shí)施形式和其優(yōu)點(diǎn)，只要是可用的，就相應(yīng)地適用于具有如此制造的至少一個(gè)電極的根據(jù)本發(fā)明的高壓放電燈。


接下來，參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖示出:圖1示出根據(jù)本發(fā)明的高壓放電燈的示意圖；圖2示出用于根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例的信號(hào)流圖；圖3示出圖1中示出的高壓放電燈的陽極的一部分；圖4不出圖3中不出的電極表面的第一部分的第一放大圖；圖5示出圖3中示出的電極表面的第二部分的第一放大圖；圖6示出圖5中示出的部分的放大圖；以及圖7示出圖6中示出的部分的放大圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中示意地示出高壓放電燈10的一部分。高壓放電燈10包括具有放電腔14的放電容器12。第一電極16 (陽極)和第二電極18 (陰極)延伸到放電腔14中。兩個(gè)正相反地對(duì)置的頸部20、22連接到放電容器12的橫截面構(gòu)成為橢圓形的中央部件上。電極16熔合在頸部22中，電極18熔合在頸部20中。電極16、18設(shè)置在優(yōu)選由鎢或鎢合金形成的棒24、26上。電極16、18自身由摻雜的鶴形成。以電極16，也就是說陽極為例詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的方法。顯然地，能夠考慮下述實(shí)施形式:其中還依照根據(jù)本發(fā)明的方法加工陰極。所述方法以步驟100開始。在步驟120中借助于激光束裝置掃略電極16的表面的至少一部分。在此，能量密度高至，使得電極表面的一部分熔化、氧化以及升華。這表示，所形成的氧化鎢的一部分轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，氧化鎢的另一部分殘留在電極表面上。步驟120優(yōu)選在富含氧的氣氛中執(zhí)行。能夠以IkHz和IOOkHz的、尤其是IOkHz的頻率對(duì)激光束裝置進(jìn)行時(shí)鐘控制。優(yōu)選地，在電極表面上生成兩個(gè)相鄰行之間的行間距在0.0lmm和0.2mm之間、尤其是0.1mm的行。在優(yōu)選實(shí)施形式中，以0.0lmm和0.1mm之間的、尤其是0.02mm的激光束焦距驅(qū)動(dòng)激光束裝置。激光束裝置例如能夠輸出50W和200W之間的、優(yōu)選大約120W的功率。例如能夠以lOmm/s和lOOmm/s之間的、尤其30mm/s的速度進(jìn)行掃略。溫度能夠是環(huán)境溫度；壓力優(yōu)選是環(huán)境壓力。一個(gè)優(yōu)選的激光束裝置是以名稱羅芬RS-marker (rofin rsmarker)已知的，并且借助電流頭驅(qū)動(dòng)。在所述實(shí)施例中，功率為大約120W，由此流過大約38A的電流。掃略速度為大約為30mm/s。
優(yōu)選地，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝電極16，使得能夠通過激光束裝置將整個(gè)環(huán)周結(jié)構(gòu)化。通過步驟120形成極其粗糙的氧化表面。如更下面參考其他附圖更詳細(xì)地闡述，所述表面在幾何形狀方面是未限定的。在步驟140中，在VARIG0N氣氛中優(yōu)選以感應(yīng)的方式加熱電極16。由此，表面的氧化的部分通過現(xiàn)有的氫還原成金屬鎢和水。結(jié)果，得到具有可經(jīng)由處理程度調(diào)節(jié)的發(fā)射率的、金屬的、極其粗糙的電極表面。表面沒有雜質(zhì)，因?yàn)榕c現(xiàn)有技術(shù)相反而不必將粘結(jié)劑使用在刷涂過程中。在以感應(yīng)的方式進(jìn)行加熱時(shí)，電極具有極其良好的耦合輸入性能并且是機(jī)械穩(wěn)定的，也就是說電極表面未示出剝落的趨勢(shì)。優(yōu)選在700°C和2500°C之間的、尤其2200°C的溫度下進(jìn)行步驟140。根據(jù)本發(fā)明的方法終止于步驟160。通過根據(jù)本發(fā)明的方法能夠生成具有至0.6的所生成的表面的發(fā)射率的電極。因此，甚至稍微超過現(xiàn)有技術(shù)中能夠借助刷涂實(shí)現(xiàn)的區(qū)域。圖3示出圖1的電極16的表面的區(qū)域的放大的容納部，其中形狀從圓柱形轉(zhuǎn)變?yōu)殄F形。放大率為10:1。明顯地，識(shí)別出激光加工的痕跡、尤其也識(shí)別出激光結(jié)構(gòu)的交疊區(qū)域，通過在將平行線施加在電極16的錐形區(qū)域中時(shí)終止射束，而形成所述交疊區(qū)域。圖4示出圖3的圓柱形-錐形過渡區(qū)域中的一部分的放大圖。放大率為1:30。圖5以相同的放大率示出圖3的在圓柱形區(qū)域中的一部分。圖6以1:200系數(shù)的進(jìn)一步放大圖示出圖5中的示圖的放大的部分。明顯地識(shí)別出溝槽，其中肉眼能觀察到表面的不規(guī)則性。通過不規(guī)則性獲得電極表面的顯著放大，由此能夠?qū)崿F(xiàn)高的發(fā)射率。最終，圖7示出圖6的視圖的溝槽的細(xì)節(jié)。放大率為1:1000。所述視圖強(qiáng)調(diào)電極的鎢表面的高的粗糙度。
權(quán)利要求
1.用于制造高壓放電燈(10)的電極(16)的方法，包括下面的步驟: a)掃略電極表面的至少一部分，以用于生成氧化層(步驟120)； b)至少部分地升華在步驟a)中產(chǎn)生的所述氧化層(步驟120);并且 c)還原剩余的所述氧化層(140)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 在步驟a)中，至少在所述電極的下述部分上進(jìn)行掃略，在將所述電極安裝在所述高壓放電燈的玻璃泡殼中之后，所述部分沒有嵌入在所述玻璃泡殼的玻璃中(步驟120)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2之一所述的方法， 其特征在于， 在氣氛中、尤其在富含氧的氣氛中執(zhí)行步驟a)(步驟120)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法， 其特征在于， 步驟b)與步驟a)同時(shí)實(shí)施(步驟120)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法， 其特征在于， 在含氫的氣氛中、尤其在氬氫混合物中實(shí)施步驟c)(步驟140)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法， 其特征在于， 所述電極(16)包含鎢，其中在步驟c)中將氧化鎢還原為純的鎢(步驟140)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法， 其特征在于， 在步驟a)中借助于激光束裝置、電子束裝置或離子束裝置進(jìn)行掃略(步驟120)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述激光束裝置、電子束裝置或離子束裝置設(shè)計(jì)為，釋放實(shí)現(xiàn)對(duì)所述電極表面的至少一部分進(jìn)行熔化、氧化以及升華的能量密度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8之一所述的方法， 其特征在于， 在步驟a)中，以IkHz和IOOkHz之間的、尤其IOkHz的頻率對(duì)所述激光束裝置進(jìn)行時(shí)鐘控制(步驟120)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9之一所述的方法， 其特征在于， 在步驟a)中在所述電極表面上生成兩個(gè)相鄰行之間的行間距在0.0lmn^P0.2mm之間、尤其是0.1mm的行(步驟120)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10之一所述的方法， 其特征在于， 以0.0lmm和0.1mm之間的、尤其是0.02mm的激光束焦距驅(qū)動(dòng)所述激光束裝置。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于， 在700°C和2500°C之間的、尤其是2200°C的溫度下執(zhí)行步驟c)(步驟140)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法， 其特征在于， 在環(huán)境溫度下、尤其在15°C和30°C之間的 溫度下，并且在環(huán)境壓力下執(zhí)行步驟a)(步驟 120)。
14.具有至少一個(gè)電極(16)的高壓放電燈(10)，所述電極通過下面的步驟制造: a)掃略電極表面的至少一部分，以用于生成氧化層(步驟120)； b)至少部分地升華在步驟a)中產(chǎn)生的所述氧化層(步驟120);以及 c)還原剩余的所述氧化層(步驟140)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造高壓放電燈(10)的電極(16)的方法，包括下面的步驟a)優(yōu)選借助激光束掃略電極表面的至少一部分，以用于生成氧化層(步驟120)；b)至少部分地升華在步驟a)中產(chǎn)生的氧化層(步驟120)；并且c)還原剩余的氧化層(140)。本發(fā)明還涉及一種具有如此制造的至少一個(gè)電極的高壓放電燈(10)。
文檔編號(hào)H01J1/20GK103189958SQ201180053479
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者沃爾夫?qū)と?申請(qǐng)人:歐司朗股份有限公司