專利名稱：直流放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在權(quán)利要求1的前序部分所述類型的直流放電燈。

背景技術(shù)：
這種直流放電燈已經(jīng)可以從現(xiàn)有技術(shù)中作為已知的技術(shù)而獲得，并且包括陽極和陰極，它們在用填充氣體填充的放電容器中以彼此間預(yù)先確定的距離對置地設(shè)置。為了產(chǎn)生光，可以將電功率施加到陽極和陰極上，由此使得在光弧的區(qū)域中形成氣體放電。
在已知的直流放電燈中不利的是，在此出現(xiàn)如下情況該直流放電燈的使用壽命明顯受到放電容器的變黑的限制。該變黑是由于在直流放電燈的工作期間在發(fā)熱狀態(tài)中陽極的朝向陰極的表面的幾何形狀變化而形成的。在此，導(dǎo)致形成局部的生長物，該生長物導(dǎo)致光弧附著(Ansatz)的集中。在該附著部位出現(xiàn)非常高的溫度，該溫度導(dǎo)致陽極材料的蒸發(fā)增大。被蒸發(fā)的陽極材料隨后沉積在放電容器內(nèi)側(cè)并且導(dǎo)致所述的變黑。


發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是，提出一種開頭所述類型的直流放電燈，其具有放電容器的減少的變黑并且由此具有更長的壽命。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1所述特征的直流放電燈來解決。特別有利的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中。
根據(jù)本發(fā)明，具有放電容器的減少的變黑并且由此具有更長的壽命的直流放電燈通過如下方式來實(shí)現(xiàn)至少在陽極和陰極之間的距離、電功率和陽極的幾何形狀彼此匹配，使得在直流放電燈的發(fā)熱狀態(tài)中陽極表面的朝向陰極的區(qū)域是可流動的。換言之，在直流放電燈的工作期間，通過將至少所述參數(shù)匹配有目的地產(chǎn)生陽極材料在其朝向陰極的表面區(qū)域中的可流動狀態(tài)，使得在工作期間形成的表面的變形通過材料的隨后流動來自動補(bǔ)償，并且保證了平衡的陽極臺地(Anodenplateau)。通過這種方式，可靠地防止了在相關(guān)的高溫的情況下形成局部的生長物，使得引起顯著降低陽極材料的蒸發(fā)。直流放電燈由此由于陽極的自愈合能力而具有放電容器的明顯更少的變黑并且具有相應(yīng)變長的壽命。
在本發(fā)明的一個有利的擴(kuò)展方案中設(shè)計(jì)的是，至少在陽極和陰極之間的距離、電功率和陽極的幾何形狀彼此匹配，使得在直流放電燈的發(fā)熱狀態(tài)中陽極表面的朝向陰極的區(qū)域具有最高為10-6mPas并且優(yōu)選最高為10-8mPas的流度。通過對流度的這種限制，保證了陽極的材料在直流放電燈的工作期間具有足夠高的粘度并且在增大的或者常見的力作用下也不會在宏觀上變形。直流放電燈由此例如也可以用于車輛等等的照明設(shè)備。
在本發(fā)明的另一有利的擴(kuò)展方案中設(shè)計(jì)的是，陽極至少在朝向陰極的表面區(qū)域中由摻雜的和/或未摻雜的鎢構(gòu)成。由于鎢的高的蒸發(fā)溫度和化學(xué)耐抗性，可以附加地延長直流放電燈的壽命。根據(jù)直流放電燈的所希望的發(fā)光特征，在此可以設(shè)計(jì)摻雜的和/或未摻雜的鎢。在此，還可以設(shè)計(jì)的是，除了電極距離、電功率和陽極幾何形狀這些參數(shù)之外也可以考慮陽極的相應(yīng)材料的典型特性。
在此，此外證明為有利的是，陽極至少沿著朝向陰極的縱向區(qū)域旋轉(zhuǎn)對稱地構(gòu)建。這允許在直流放電燈的發(fā)熱狀態(tài)期間在陽極的表面上形成大面積的并且持續(xù)穩(wěn)定的“熔融湖”。通過光弧的大面積的和均勻的附著，由此可靠地避免了出現(xiàn)在陽極材料的相應(yīng)蒸發(fā)溫度之上的工作溫度。
在本發(fā)明的另一有利的擴(kuò)展方案中設(shè)計(jì)的是，陽極從朝向陰極的表面出發(fā)具有至少5mm的長度。通過這種方式，陽極在發(fā)熱狀態(tài)中用作熱學(xué)上的儲熱器，由此保證了朝向陰極的表面的盡可能均勻的溫度。
在此，此外證明為有利的是，在直流放電燈的發(fā)熱狀態(tài)中通過如下關(guān)系來給出W為單位的電功率和mm為單位的陽極和陰極之間的距離的商Q a1＊A2+a2＊A+a3＜Q＜b1＊A2+b2＊A+b3 其中 a1＝-0.0001W＊mm-7； a2＝0.42W＊mm-4； a3＝687W＊mm-1； b1＝-0.0003W＊mm-7； b2＝0.8967W＊mm-4；并且 b3＝88W＊mm-1。
其中A表示從朝向陰極的表面出發(fā)在開始的5mm長度上的單位為mm3的陽極體積。這保證了直流放電燈在如下區(qū)域中的工作在該區(qū)域中在具有足夠長的陽極的直流放電燈中一方面實(shí)現(xiàn)了所需的流動能力，并且另一方面實(shí)現(xiàn)了可靠地降低在該表面區(qū)域中的陽極材料的蒸發(fā)。



下面借助實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。其中 圖1示出了根據(jù)一個實(shí)施例的直流放電燈的示意性的且部分剖切的側(cè)視圖；以及 圖2示出了圖1中所示的直流放電燈的陽極的溫度特性和弧溫度之間的關(guān)聯(lián)的示意圖。

具體實(shí)施例方式 圖1示出了根據(jù)一個實(shí)施例的、這里構(gòu)建為氙-短弧燈的直流放電燈的示意性的且部分剖切的側(cè)視圖。該直流放電燈在此包括陽極10和陰極12，它們在用氙氣填充的放電容器14中以相對于彼此預(yù)先確定的距離r對置地設(shè)置。陽極10在此具有長度l，該長度例如可以根據(jù)直流放電燈的瓦特?cái)?shù)在15mm到50mm之間選擇。陽極10和陰極12此外通過關(guān)聯(lián)的連接元件16a、16b與相應(yīng)的燈頭元件20a、20b耦合，這些連接元件通過直流放電燈的氣密地封閉的桿管18a、18b來引導(dǎo)。為了產(chǎn)生氣體放電或者為了形成光弧，可以通過燈頭元件20a、20b將電功率P施加到陽極10和陰極12上。陽極10以及陰極12都是旋轉(zhuǎn)對稱地構(gòu)建的并且二者在該實(shí)施例中都由鎢構(gòu)成。為了在直流放電燈的工作期間保證放電容器14的減少的變黑并且同時保證延長的壽命，在陽極10和陰極12之間的距離r、電功率P和陽極10的幾何形狀彼此匹配，使得在直流放電燈的發(fā)熱狀態(tài)中陽極10的表面24的朝向陰極12的區(qū)域22可流動。通過這種方式，在工作期間形成的表面24的不平坦由于陽極10的材料的隨后流動而自動地又被補(bǔ)償，由此顯著地降低了出現(xiàn)溫度尖峰以及與此關(guān)聯(lián)的陽極10的材料的蒸發(fā)。在此可以可選地設(shè)置的是，在直流放電燈的給定的幾何構(gòu)型中，尤其是在距離r以及陽極10的幾何形狀的給定的幾何構(gòu)型中，電功率P相應(yīng)地匹配或者調(diào)節(jié)，以便有針對性地保證區(qū)域22的所希望的可流動性。反過來，在給定的電功率P的情況下，可以相應(yīng)地設(shè)計(jì)直流放電燈的幾何構(gòu)型，以便實(shí)現(xiàn)所希望的可流動性。通過這種方式，可以在考慮直流放電燈的所希望的發(fā)光特征的情況下分別保證最佳的距離r以及陽極10的最佳幾何構(gòu)型，以及必要時陰極12的最佳幾何構(gòu)型。由此，與現(xiàn)有技術(shù)不同，無需附加的陽極10的涂層或者強(qiáng)制降低電功率P。替代所示的作為氙-短弧燈的構(gòu)型，也可以替選地設(shè)計(jì)本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的直流放電燈的構(gòu)型變形方案。
圖2示出了圖1所示的直流放電燈的陽極10的溫度特性和弧溫度之間的關(guān)聯(lián)的示意圖。與直流放電燈的能量輸送對應(yīng)的弧溫度在此的特征在于在直流放電燈的發(fā)熱狀態(tài)中W為單位的電功率P和mm為單位的陽極10和陰極12之間的距離r的商Q[W/mm]。與直流放電燈的能量損耗對應(yīng)的陽極的溫度特性的特征在于在表面24的區(qū)域22中的材料量以及由此特征在于陽極10的從朝向陰極12的表面24出發(fā)在開始的5mm長度(l/2)上的體積A[mm3]。所繪出的符號菱形、矩形和三角形對應(yīng)于不同的實(shí)際的燈的參數(shù)Q、A。在此，通過兩個多項(xiàng)式的平衡曲線IIa和IIb來形成合適的參數(shù)范圍的邊界，在該參數(shù)范圍中保證了具有所希望的區(qū)域22的可流動性的表面24的最佳溫度以及與其關(guān)聯(lián)的放電容器14的最少變黑。上部的平衡曲線IIb在此通過下式描述 Q＝a1＊A2+a2＊A+a3 其中 a1＝-0.0001W＊mm-7； a2＝0.42W＊mm-4；并且 a3＝687W＊mm-1， 下部的平衡曲線IIa通過下式來描述 Q＝b1＊A2+b2＊A+b3 其中 b1＝-0.0003W＊mm-7； b2＝0.8967W＊mm-4；并且 b3＝88W＊mm-1。
在平衡曲線IIb之上的范圍中，由于過高的能量輸入而出現(xiàn)陽極10的不希望的熔化、光弧的不穩(wěn)定以及陽極10的材料的增大的蒸發(fā)。在平衡曲線IIa之下的范圍中，相反在陽極10的表面24上沒有實(shí)現(xiàn)足夠的可流動性并且由此沒有實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的“熔融湖”，使得在工作期間形成的表面24的不平坦不可能愈合。只有其參數(shù)Q和A在基本上由兩個平衡曲線IIa和IIb限制的中間范圍中的燈表現(xiàn)出良好的工作特性。
權(quán)利要求
1.一種直流放電燈，具有陽極(10)和陰極(12)，它們在用填充氣體填充的放電容器(14)中以彼此間預(yù)先確定的距離(r)對置地設(shè)置，其中電功率(P)能夠被施加到陽極(10)和陰極(12)上用于產(chǎn)生氣體放電，
其特征在于，
至少在陽極(10)和陰極(12)之間的距離(r)、電功率(P)和陽極(10)的幾何形狀彼此匹配，使得在直流放電燈的發(fā)熱狀態(tài)中陽極(10)的表面(24)的朝向陰極(12)的區(qū)域(22)是能夠流動的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流放電燈，其特征在于，至少在陽極(10)和陰極(12)之間的距離(r)、電功率(P)和陽極(10)的幾何形狀彼此匹配，使得在直流放電燈的發(fā)熱狀態(tài)中陽極(10)的表面(24)的朝向陰極(12)的區(qū)域(22)具有最高為10-6mPas并且優(yōu)選最高為10-8mPas的流度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流放電燈，其特征在于，陽極(10)至少在表面(24)的朝向陰極(12)的區(qū)域(22)中由摻雜的和/或未摻雜的鎢構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的直流放電燈，其特征在于，陽極(10)至少沿著朝向陰極(12)的縱向區(qū)域(l)旋轉(zhuǎn)對稱地構(gòu)建。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的直流放電燈，其特征在于，陽極(10)從朝向陰極(12)的表面(24)出發(fā)具有至少5mm的長度(l)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流放電燈，其特征在于，至少在直流放電燈的發(fā)熱狀態(tài)中通過如下關(guān)系來給出W為單位的電功率(P)和mm為單位的在陽極(10)與陰極(12)之間的距離(r)的商Q
a1＊A2+a2＊A+a3＜Q＜b1＊A2+b2＊A+b3
其中
a1＝-0.0001W＊mm-7；
a2＝0.42W＊mm-4；
a3＝687W＊mm-1；
b1＝-0.0003W＊mm-7；
b2＝0.8967W＊mm-4；并且
b3＝88W＊mm-1，
A表示從朝向陰極(12)的表面(24)出發(fā)在開始的5mm長度上的單位為mm3的陽極(10)的體積。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流放電燈，其具有陽極(10)和陰極(12)，它們在用填充氣體填充的放電容器(14)中以彼此間預(yù)先確定的距離(r)對置地設(shè)置，其中電功率(P)能夠被施加到陽極(10)和陰極(12)上用于產(chǎn)生氣體放電，其中至少在陽極(10)和陰極(12)之間的距離(r)、電功率(P)和陽極(10)的幾何結(jié)構(gòu)彼此匹配，使得在直流放電燈的發(fā)熱狀態(tài)中陽極(10)的表面(24)的朝向陰極(12)的區(qū)域(22)是能夠流動的。
文檔編號H01J61/86GK101802968SQ200780100756
公開日2010年8月11日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者斯文-烏韋·巴克, 斯特凡·貝恩丹納, 格哈德·萊夫勒, 迪爾克·羅森塔爾 申請人:奧斯蘭姆有限公司