WO2005062343A2 - Elektrode für eine hochdruckentladungslampe - Google Patents

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WO2005062343A2
WO2005062343A2 PCT/DE2004/002704 DE2004002704W WO2005062343A2 WO 2005062343 A2 WO2005062343 A2 WO 2005062343A2 DE 2004002704 W DE2004002704 W DE 2004002704W WO 2005062343 A2 WO2005062343 A2 WO 2005062343A2
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bore
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Roland Hüttinger
Andreas Kloss
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Patent-Treuhand- Gesellschaft Für Elektrische Glühlampen Mbh
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Priority to JP2006545906A priority patent/JP2007522608A/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • 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 is based on an electrode for a high-pressure discharge lamp with metal vapor filling according to the preamble of claim 1. It is in particular electrodes for high-pressure discharge lamps which contain mercury and / or sodium, in particular high-pressure sodium lamps. Another area of application is, for example, metal halide lamps. Another area of application is metal halide lamps without mercury.
  • Another object is to provide a lamp with such an electrode and to provide a simple manufacturing method for such an electrode.
  • Electrodes for discharge lamps containing metal vapor are usually equipped with filaments on the head part in order to improve the ignition.
  • a known alternative to this is a ball head or cylinder head. These measures serve to improve the ignition and arc takeover.
  • it is expensive to equip small electrodes with a helix or to provide them with a spherical head.
  • the ball head melts and leads to undesirable structural changes. Both techniques require at least one additional process step.
  • one or more bores in the area of the head part of an electrode do the same.
  • This provides the basis for a considerable simplification of the electrode production, in particular it enables the optimal shaping with miniaturized electrodes for small power in the range of 20 to 100 W.
  • the electrode design is now particularly simple in that a pin with a constant diameter as a shaft with an integrated Headboard can be used. So far, this simplification has always failed due to the fact that in this case the arc attachment moves back and forth on the electrode and, in the case of lamps squeezed on one side, even moves to the pinch, which leads to the lamp being destroyed.
  • the basic principle of the drilling is that a hollow cathode effect is achieved by providing the holes with a pre-ionization space for the ignition.
  • the volume of this space is preferably between 0.02 and 2 mm 3 .
  • the blackening is reduced and thus the lumen maintenance is improved.
  • a higher glow current is achieved. This leads to faster heating of the electrode. Especially if both electrodes with such a bore, this leads to a faster lamp start. The glow-arc transition is made easier.
  • a particularly desirable effect of the holes is that they provide some thermal insulation to the tip. As a result, the electrodes heat up faster, which speeds up the lamp start. In addition, there is less heat loss during operation due to heat conduction.
  • the base material for the manufacture of the electrode can be another high-melting metal besides tungsten, namely tantalum, rhenium or an alloy or a carbide of these metals or also in a proportion of 50 to 20% by weight in addition to tungsten, can be used.
  • the electrode according to the invention can be used in all ceramic as well as in glass-made discharge vessels for high-pressure discharge lamps. It does not matter whether the discharge vessel is closed on one side or on both sides. in the case of a one-sided pinch, the electrode is bent, the hole being in the bent head part.
  • the electrode is held in the discharge vessel by its shaft, for example by a bushing which is part of or attached to the shaft, this bushing being sealed in a ceramic capillary, as is known per se, or in a pinch or melt.
  • the electrode can be easily manufactured if the drilling is achieved by mechanical or electrical action.
  • the production of the electrode with short laser pulses of high energy density of at most 10 ⁇ s duration, preferably of at most 2 ⁇ s duration, is particularly preferred, the laser parameters being set in such a way that no melting phase is generated, but rather the tungsten is sublimed directly from the hole.
  • a typical diameter of a bore is 200 ⁇ m
  • a typical diameter of the pin is 0.5 to 5 mm, depending on the wattage which is typically 20 to 400 W, with particular advantages for small wattages in the range of 20 to 75 W.
  • at least one bore is arranged essentially transversely to the longitudinal axis, in particular at an angle of 60 to 90 ° to the longitudinal axis.
  • One to three holes are preferably used.
  • the shaft and head part can advantageously have a uniform, predetermined diameter D of the pin. What is important, however, is the diameter of the head part, which may be larger than that of the shaft, so that the head part has a diameter D2 that projects beyond the shaft (diameter D1).
  • the bore can be continuous or a blind hole.
  • the head part should preferably contain at most three bores, which are in particular evenly distributed around the circumference of the head part.
  • the bore has a maximum diameter B. This does not have to be exactly constant.
  • the maximum diameter is often approximately the same in the case of several bores.
  • the bores are preferably straight, but they can also be curved. To optimize the heat balance, holes with different diameters or holes with variable diameters are possible.
  • the blind holes should preferably have a depth of at least 50% of D, at most 80%.
  • the tip of the head part is rounded.
  • the easiest way to do this is to rummy in the pins. This prevents sparring of burrs and edges, which in cooperation with the bore further improves the service life, especially with small wattages from 20 to 150 W.
  • the ratio A / D should advantageously be in the range between 1 and 6 (end values inclusive).
  • a bore is particularly effective in which the ratio between the diameter B of the bore and the diameter D of the head part is between 0.05 and 0.3 (end values inclusive).
  • a typical lamp with at least one electrode with a bore has at least one discharge vessel which contains metal vapor, in particular mercury and / or sodium, the discharge vessel being made from glass or ceramic. it is preferably relatively low-wattage lamps with an output of at most 400 W.
  • the preferred production method for producing an electrode from tungsten is based on the fact that a bore is produced essentially transversely to the longitudinal axis by means of short laser pulses with a maximum duration of 1 ⁇ s.
  • a pulsed neodymium YAG laser is used as the laser. Its energy is focused in such a way that it lies above the energy density required for the sublimation of tungsten.
  • the repetition rate is above one kHz.
  • Figure 1 is a high pressure discharge lamp, in side view
  • Figure 2 shows a further high-pressure discharge lamp, in section
  • Figure 3 shows an electrode for the lamp of Figure 1, in section
  • FIG. 4 to 11 further embodiments of electrodes.
  • FIG. 1 shows a metal halide lamp 1 with an output of 35 W with a discharge vessel 2 made of quartz glass which is closed on one side.
  • the electrodes 3 are sealed by means of a pinch 4, the electrodes 3 being made of W and having a shaft 5 in the interior of the discharge vessel, to which a cylindrical head 6 attaches laterally.
  • the discharge forms between its tips.
  • the cylindrical head 6 is provided with a bore lying transversely to the longitudinal axis of the head, see also FIG. 11.
  • the electrode 3 is predominantly made of W, more than 50% of W; the rest can be rhenium, for example his.
  • the filling contains mercury and halides of sodium, Sn TI, T etc.
  • the filling can also predominantly contain only mercury or sodium vapor. The exact filling is not important.
  • FIG. 2 shows a metal halide lamp 10 with a ceramic discharge vessel 11 which is closed on both sides and has a power of 150 W.
  • the electrodes 12 consist of pins 13 which have a constant diameter throughout. It is 300 ⁇ m. At a distance of 2 mm from the tip, a 150 ⁇ m diameter hole is made transversely to the longitudinal axis of the electrode, see FIG. 3.
  • FIG. 3 shows an electrode for the lamp in FIG. 2 in detail. It has a continuous pin 3 with a diameter D. At a distance A from the tip of the pin, a bore 14 is made transversely to the longitudinal axis L. It sits centrally with respect to the transverse axis and has a diameter B. Preferred dimensions are ratios B / D of 0.05 to 0.30. Preferred ratios A / D are 1 to 6.
  • FIG. 4 shows an electrode 13 with two bores 15, 16 which are offset from one another by 90 ° in a plane transverse to the longitudinal axis L. Both holes are continuous, so that they are in the center of each other, see Figure 4A. the electrode 13 is tapered at its head 38.
  • FIG. 5 shows an electrode 13 with two bores 17, 18 which are arranged offset in different planes by 90 °. Both holes are continuous and have the same diameter, see Figure 5A and 5B.
  • FIG. 6 shows an electrode 13 with two bores 20, 21 which are offset from one another by 90 ° in a plane transverse to the longitudinal axis L. Both holes are designed as blind holes, which are connected to each other at the center, see Figure 6A.
  • FIG. 7 shows an electrode 13 with a bore 22 which is inclined by 25 ° against the longitudinal axis L. This version is particularly applicable for horizontal burning positions.
  • FIG. 8 shows an electrode 13 with a short blind hole 24, which advantageously has at least 50%, preferably about 65%, of the depth of the diameter D.
  • the diameter B must be chosen to be relatively large in order to be able to provide sufficient pre-ionization space.
  • B should be chosen in particular in the range 0.8 D ⁇ B ⁇ 1, 2 D.
  • FIG. 9 shows an electrode 25 with a relatively large diameter D1 of the shaft 26, the head part 27 having a larger diameter D2 and in particular being attached separately and. Such electrodes are recommended for relatively large powers of 150 to 400 W.
  • the head part 27 has two bores 28 and 29, which are arranged offset in different planes transversely to the longitudinal axis L by 90 ° with respect to one another. Both holes are continuous, but have different diameters B1 and B2, see Figures 9A and 9B.
  • FIG. 10 shows an electrode 13 with a short blind hole 30 which has a depth D of approximately 55%.
  • the diameter B of the blind hole decreases from the outside inwards, which is advantageous in terms of production technology.
  • FIG. 11 shows an electrode 35 for a discharge vessel which is closed on one side, the shaft 36 here being transverse to the head 37.
  • the cylindrical head part has a tip 38 and a bore 39.
  • the diameter B of the head part is relatively small compared to the diameter D2 of the head part, since it only serves to provide sufficient pre-ionization space. The high heat capacity is already ensured by the large diameter D2 of the head part relative to the diameter of the shaft D1.
  • Such electrodes are produced by using short laser pulses, for example of 5 ⁇ s duration, often also shorter.
  • the laser beam is focused in particular by means of lenses. It is preferably pulsed with a high repetition rate of, for example, 3 kHz or more.
  • the focusing should preferably take place in such a way that the energy density of the focused laser beam is above the energy density required for sublimation of the material of the electrode.

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Abstract

Eine Elektrode (35) für metalldampfhaltige Entladungslampen besteht aus hochschmelzendem, elektrisch leitendem Material, bevorzugt aus Wolfram oder einem Material, das Wolfram überwiegend enthält; sie besteht aus einem Schaft (36) mit einem stiftförmigen Kopfteil (37), der eine Längsachse L definiert, wobei im Bereich des Kopfteils (37) mindestens eine Bohrung (39) im wesentlichen quer zur Längsachse, insbesondere in einem Winkel von 60 bis 90° zur Längsachse, angeordnet ist.

Description

Titel: Elektrode für eine Hochdruckentladungslampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Elektrode für eine Hochdruckentladungslampe mit Metalldampffüllung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Elektroden für Hochdruckentladungslampen, die Quecksilber und/oder Natrium enthalten, insbesondere um Natriumhochdrucklampen. Ein weite- res Anwendungsgebiet sind beispielsweise Metallhalogenidlampen. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Metallhalogenidlampen ohne Quecksilber.
Stand der Technik
Aus der DE-PS 976 223 ist bereits eine Elektrode für eine Hochdruckentladungslampe mit Metalldampffüllung bekannt, die eine durchgängige Bohrung verwendet. Diese Bohrung ist im wesentlichen axial angeordnet. Sie dient der Stabilisierung von edelgashaltigen Hochdruckentladungslampen, indem sie die Bogenunruhe verringert. Bei diesen Lampen, die keine schwer verdampfbaren Metalle wie Quecksilber und Natrium enthalten sondern in Gasform vorliegende Edelgase, ist die sofortige Zündbarkeit charakteristisch. Es müssen also keine Einbrennvorgänge und zündverbessernde Maßnahmen ergriffen werden.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrode gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, bei der durch einfache Maßnahmen die Zündwilligkeit metalldampfhaltiger Lampen verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer Lampe mit einer derartigen Elektrode und die Angabe eines einfachen Herstellverfahrens für eine derartige Elektrode.
Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 15 bzw. 16 gelöst.
Üblicherweise werden Elektroden für metalldampfhaltige Entladungslampen zur Verbesserung der Zündung mit Wendeln am Kopfteil ausgestattet. Eine bekannte Alternative dazu ist ein Kugelkopf oder Zylinderkopf. Diese Maßnahmen dienen dazu, die Zündung und Bogenübemahme zu verbessern. Allerdings ist es aufwendig, kleine Elektroden mit einer Wendel zu bestücken oder mit einem Kugelkopf zu versehen. Der Kugelkopf schmilzt auf und führt zu unerwünschten Strukturveränderungen. Beide Techniken erfordern mindestens einen zusätzlichen Verfahrensschritt.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass eine oder mehrere Bohrungen im Bereich des Kopfteils einer Elektrode das gleiche leistet. Dies bietet die Grundla- ge für eine erhebliche Vereinfachung der Elektrodenherstellung, insbesondere ermöglicht sie die optimale Formgebung bei miniaturisierten Elektroden für kleine Leistung im Bereich 20 bis 100 W. besonders einfach wird die Elektrodengestaltung jetzt dadurch, dass ein Stift mit konstantem Durchmesser als Schaft mit integriertem Kopfteil verwendet werden kann. Bisher scheiterte diese Vereinfachung immer dar- an, dass der Bogenansatz in diesem Fall auf der Elektrode hin- und herwandert und bei einseitig gequetschten Lampen sogar zur Quetschung wandert, was zur Zerstörung der Lampe führt.
Das Grundprinzip der Bohrung besteht darin, dass ein Hohlkathodeneffekt erzielt wird, indem die Bohrungen einen Vorionisierungsraum für die Zündung bieten. Be- vorzugt liegt das Volumen dieses Raums zwischen 0,02 und 2 mm3. Das führt beim Start der Lampe zu einer niedrigeren Glimmspannung, die letztlich zwei Vorteile vermittelt. Erstens wird das Absputtern von Material der Elektrode, üblicherweise Wolfram allein oder zumindest überwiegend als Hauptkomponente einer Legierung verringert. Letztlich wird damit die Schwärzung verringert und somit die Lumen- Maintenance verbessert. Zweitens wird ein höherer Glimmstrom erzielt. Dies führt zu schnellerer Aufheizung der Elektrode. Insbesondere wenn beide Elektroden mit einer derartigen Bohrung ausgestattet sind, führt dies zu einem schnelleren Lampenstart. Der Glimm-Bogen-Übergang wird erleichtert.
Ein besonders erwünschter Effekt der Bohrungen ist, dass sie eine gewisse thermische Isolierung der Spitze bewirken. Dadurch heizen sich die Elektroden schneller auf, was den Lampenstart beschleunigt. Hinzu kommt im Betrieb ein geringerer Wärmeverlust durch Wärmeleitung.
Für ein optimales Ergebnis muss daher ein Kompromiss zwischen der Anforderung der Vorionisierung und der Anforderung der Wärmeisolierung gefunden werden.
Als Basismaterial für die Herstellung der Elektrode kann u.U. auch ein anderes hochschmelzendes Metall außer Wolfram, nämlich Tantal, Rhenium oder eine Legierung oder ein Carbid dieser Metalle oder auch mit einem Anteil von 50 bis 20 Gew.- % neben Wolfram, verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Elektrode kann sowohl in allen keramischen als auch in glasgefertigten Entladungsgefäßen für Hochdruckentladungslampen verwendet werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Entladungsgefäß einseitig oder zweiseitig verschlossen ist. im Falle einer einseitigen Quetschung ist die Elektrode abgebogen, wobei die Bohrung sich im abgebogenen Kopfteil befindet. Die Elektrode wird im Entladungsgefäß durch ihren Schaft gehaltert, beispielsweise durch eine Durchführung, die Teil des Schaftes oder daran angesetzt ist, wobei diese Durchführung in einer keramischen Kapillare abgedichtet ist, wie an sich bekannt, oder in einer Quetschung oder Einschmelzung.
Ein einfache Fertigung der Elektrode ist möglich, wenn die Bohrung durch mechanische oder elektrische Wirkung erzielt wird. Besonders bevorzugt ist die Herstellung der Elektrode mit kurzen Laserpulsen hoher Energiedichte von höchstens 10 μs Dauer, bevorzugt von höchstens 2 μs Dauer, wobei die Laserparameter so eingestellt werden, dass keine Schmelzphase erzeugt wird, sondern das Wolfram wird direkt aus dem Loch sublimiert. Ein typischer Durchmesser einer Bohrung ist 200 μm, ein typischer Durchmesser des Stifts ist 0,5 bis 5 mm, abhängig von der Wattage die typisch 20 bis 400 W beträgt, mit besonderen Vorteilen für kleine Wattagen im Bereich 20 bis 75 W. Im Bereich des Kopfteils ist mindestens eine Bohrung im wesentlichen quer zur Längsachse, insbesondere in einem Winkel von 60 bis 90 ° zur Längsachse, angeordnet ist. Bevorzugt werden ein bis drei Bohrungen verwendet.
Schaft und Kopfteil können vorteilhaft einen einheitlichen, vorgegebenen Durch- messer D des Stifts aufweisen. Wesentlich ist aber der Durchmesser des Kopfteils, der Unter Umständen größer als der des Schafts sein kann, so dass das Kopfteil einen gegenüber dem Schaft (Durchmesser D1) überstehenden Durchmesser D2 besitzt.
Die Bohrung kann durchgehend oder als Sackloch ausgebildet sein.
Das Kopfteil sollte bevorzugt höchstens drei Bohrungen enthalten, die insbesondere gleichmäßig um den Umfang des Kopfteils verteilt sind.
Zur Erläuterung der bevorzugten Dimensionierung sie festgelegt, dass die Bohrung einen maximalen Durchmesser B besitzt. Dieser muss nicht exakt konstant sein.
Häufig ist der maximale Durchmesser im Falle mehrerer Bohrungen in etwa gleich. Außerdem sind die Bohrungen bevorzugt geradlinig, sie können aber auch gekrümmt sein. Für eine Optimierung des Wärmehaushalts sind Bohrungen mit unterschiedlichem Durchmesser oder eine Bohrung mit variablem Durchmesser möglich.
Im Falle mehrerer Bohrungen können diese vorteilhaft im wesentlichen in einer E- bene liegen. Dies hat den Vorteil, dass die mehreren Bohrungen miteinander in Verbindung stehen können, so dass die Wirkung als lonisierungsraum verbessert werden kann. Im Falle der Realisierung der Bohrung als Sackloch sollten die Sacklöcher bevorzugt eine Tiefe von mindestens 50 % von D aufweisen, höchstens 80 %.
Im Falle eines einfachen Stifts, der besondere Vorteile durch Wegfall weiterer Bear- beitung bietet, empfiehlt sich, dass die Spitze des Kopfteils abgerundet ist. dies kann am einfachsten durch Rommein der Stifte erzielt werden. Damit wird ein Absputtern von Graten und Kanten verhindert, was im Zusammenwirken mit der Bohrung die Lebensdauer weiter verbessert, insbesondere bei kleinen Wattagen von 20 bis 150 W. Wenn der Abstand der Bohrung (Mitte der Bohrung) von der Spitze der Elektrode mit A bezeichnet wird, soll vorteilhaft das Verhältnis A/D im Bereich zwischen 1 und 6 (Endwerte einschließlich) liegen. Besonders effektiv wirkt eine Bohrung, bei der das Verhältnis zwischen dem Durchmesser B der Bohrung und dem Durchmesser D des Kopfteils zwischen 0,05 und 0,3 (Endwerte einschließlich) liegt.
Eine typische Lampe mit mindestens einer Elektrode mit Bohrung weist zumindest ein Entladungsgefäß aufweist, das Metalldampf enthält, insbesondere Quecksilber und/oder Natrium, wobei das Entladungsgefäß aus Glass oder Keramik gefertigt ist. bevorzugt handelt es sich relativ niederwattige Lampen mit einer Leistung von höchstens 400 W.
Das bevorzugte Herstellverfahren zur Herstellung einer Elektrode aus Wolfram, wobei die Elektrode ein stiftförmiges Kopfteil mit einer Längsachse besitzt, beruht darauf, dass eine Bohrung im wesentlichen quer zur Längsachse durch kurze Laserpulse von maximal 1 μs Dauer erzeugt wird. Als Laser wird ein gepulster Neodym- YAG-Laser verwendet. Dessen Energie wird so fokussiert, dass sie über der zur Sublimation von Wolfram nötigen Energiedichte liegt. Die Repetitionsrate liegt über einem kHz.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine Hochdruckentladungslampe, in Seitenansicht;
Figur 2 eine weitere Hochdruckentladungslampe, im Schnitt;
Figur 3 eine Elektrode für die Lampe der Figur 1 , im Schnitt;
Figur 4 bis 11 weitere Ausführungsbeispiele von Elektroden.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In Figur 1 ist eine Metallhalogenidlampe 1 mit einer Leistung von 35 W gezeigt mit einem einseitig verschlossenen Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas. Die Elektroden 3 sind mittels einer Quetschung 4 abgedichtet, wobei die Elektroden 3 aus W gefertigt sind und im Innern des Entladungsgefäßes einen Schaft 5 besitzen, an dem ein zylindrischer Kopf 6 seitlich ansetzt. Zwischen dessen Spitzen bildet sich die Entladung aus. Der zylindrische Kopf 6 ist mit einer quer zur Längsachse des Kopfs lie- genden Bohrung versehen, siehe auch Figur 11. Es genügt insbesondere auch, wenn die Elektrode 3 überwiegend, also zu mehr als 50 % aus W gefertigt ist, der Rest kann beispielsweise Rhenium sein. Die Füllung enthält Quecksilber und Halogenide des Natriums, Sn TI, T etc. Die Füllung kann auch überwiegend nur Quecksilber oder Natriumdampf enthalten. Auf die genaue Füllung kommt es nicht an.
Figur 2 zeigt eine Metallhalogenidlampe 10 mit zweiseitig verschlossenem keramischem Entladungsgefäß 11 mit einer Leistung von 150 W. Die Elektroden 12 bestehen aus Stiften 13, die durchgängig einen konstanten Durchmesser besitzen. Er beträgt 300 μm. In einem Abstand von 2 mm von der Spitze ist eine Bohrung von 150 μm Durchmesser quer zur Längsachse der Elektrode angebracht, siehe Figur 3.
Fig. 3 zeigt eine Elektrode für die Lampe in Figur 2 im Detail. Sie besitzt einen durchgehenden Stift 3 mit einem Durchmesser D. Im Abstand A von der Spitze des Stifts ist eine Bohrung 14 quer zur Längsachse L angebracht. Sie sitzt zentral in bezug auf die Querachse und hat einen Durchmesser B. Bevorzugte Dimensionen sind Verhältnisse B/D von 0,05 bis 0,30. Bevorzugte Verhältnisse A/D sind 1 bis 6.
In Figur 4 ist eine Elektrode 13 gezeigt mit zwei Bohrungen 15, 16, die in einer Ebene quer zur Längsachse L um 90 ° gegeneinander versetzt sind. Beide Bohrungen sind durchgängig, so dass sie im Mittelpunkt miteinander in Verbindung stehen, siehe Figur 4A. die Elektrode 13 ist an ihrem Kopf 38 spitz zulaufend. In Figur 5 ist eine Elektrode 13 gezeigt mit zwei Bohrungen 17, 18, die in verschiedenen Ebenen um 90 ° gegeneinander versetzt angeordnet sind. Beide Bohrungen sind durchgängig und haben denselben Durchmesser, siehe Figur 5A und 5B.
In Figur 6 ist eine Elektrode 13 gezeigt mit zwei Bohrungen 20, 21 , die in einer Ebene quer zur Längsachse L um 90 ° gegeneinander versetzt sind. Beide Bohrungen sind als Sacklöcher konzipiert, die aber im Mittelpunkt miteinander in Verbindung stehen, siehe Figur 6A. In Figur 7 ist eine Elektrode 13 gezeigt mit einer Bohrung 22, die gegen die Längsachse L um 25 ° geneigt ist. Diese Version ist insbesondere für horizontale Brennlage anwendbar.
In Figur 8 ist eine Elektrode 13 gezeigt mit einem kurzen Sackloch 24, das vorteil- haft mindestens 50 %, bevorzugt etwa 65 %, der Tiefe des Durchmessers D besitzt. In diesem Fall ist dafür der Durchmesser B relativ groß zu wählen, um ausreichend Vorionisierungsraum bereitstellen zu können. B ist insbesondere im Bereich 0,8 D ≤ B ≤ 1 ,2 D zu wählen.
In Figur 9 ist eine Elektrode 25 gezeigt mit relativ großem Durchmesser D1 des Schaftes 26, wobei das Kopfteil 27 einen größeren Durchmesser D2 besitzt und insbesondere separat angesetzt ist und. Derartige Elektroden sind für relativ große Leistungen von 150 bis 400 W empfehlenswert. Das Kopfteil 27 besitzt zwei Bohrungen 28 und 29, die in verschiedenen Ebenen quer zur Längsachse L um 90 ° gegeneinander versetzt angeordnet sind. Beide Bohrungen sind durchgängig, ha- ben aber verschiedenen Durchmesser B1 und B2, siehe Figur 9A und 9B.
In Figur 10 ist eine Elektrode 13 gezeigt mit einem kurzen Sackloch 30, das etwa 55 % Tiefe des Durchmessers D besitzt. In diesem Fall ist der Durchmesser B des Sacklochs von außen nach innen abnehmend, was fertigungstechnisch vorteilhaft ist. In Figur 11 ist eine Elektrode 35 gezeigt für ein einseitig verschlossenes Entladungsgefäß, wobei hier der Schaft 36 quer zum Kopf 37 steht. Das zylindrische Kopfteil besitzt eine Spitze 38 und eine Bohrung 39. Deren Durchmesser B ist relativ klein zu wählen verglichen mit dem Durchmesser D2 des Kopfteils, da es hier nur dazu dient, um ausreichend Vorionisierungsraum bereitstellen zu können. Die hohe Wärmekapazität wird durch den großen Durchmesser D2 des Kopfteils relativ zum Durchmesser des Schafts D1 bereits sichergestellt.
Die Herstellung derartiger Elektroden erfolgt durch Anwendung kurzer Laserpulse beispielsweise von 5 μs Dauer, oft auch kürzer. Der Laserstrahl wird insbesondere fokussiert mittels Linsen. Bevorzugt ist er gepulst mit hoher Repetitionsrate von bei- spielsweise 3 kHz oder mehr. Die Fokussierung soll bevorzugt so erfolgen, dass die Energiedichte des fokussierten Laserstrahls über der zur Sublimation des Materials der Elektrode notwendigen Energiedichte liegt.

Claims

Ansprüche
1. Elektrode (35) für metalldampfhaltige Entladungslampen aus hochschmelzendem, elektrisch leitendem Material, bevorzugt aus Wolfram oder überwiegend Wolfram enthaltend, bestehend aus einem Schaft (36) und einem stiftförmigen Kopfteil (37), der eine Längsachse L definiert, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Kopfteils (37) mindestens eine Bohrung (39) im wesentlichen quer zur Längsachse, insbesondere in einem Winkel von 60 bis 90 ° zur Längsachse, angeordnet ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Schaft und Kopfteil einen einheitlichen, vorgegebenen Durchmesser D des Stifts aufweisen.
3. Elektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil einen ge- genüber dem Schaft überstehenden Durchmesser D2 besitzt.
4. Elektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung durchgehend oder als Sackloch ausgebildet ist.
5. Elektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil höchstens drei Bohrungen enthält.
6. Elektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Bohrung variiert, wobei die Bohrung einen maximalen Durchmesser B besitzt.
7. Elektrode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Durchmesser im Falle mehrerer Bohrungen jeweils in etwa gleich groß ist.
8. Elektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung geradlinig ist.
9. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Bohrungen in einer Ebene liegen.
10. Elektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Bohrungen miteinander in Verbindung stehen.
11. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sacklöcher eine Tiefe von mindestens 50 % von D aufweist.
12. Elektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (7) des Kopfteils abgerundet ist.
13. Elektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Bohrung (Mitte der Bohrung) von der Spitze mit A bezeichnet wird, wobei das Verhältnis A/D im Bereich zwischen 1 und 6 (Endwerte einschließlich) liegt.
14. Elektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Durchmesser B der Bohrung und dem Durchmesser D des Kopfteils zwischen 0,05 und 0,3 (Endwerte einschließlich) liegt.
15. Lampe mit mindestens einer Elektrode nach Anspruch 1 , wobei die Lampe ein Ent- ladungsgefäß aufweist, das Metalldampf enthält, insbesondere Quecksilber und/oder Natrium, wobei das Entladungsgefäß aus Glass oder Keramik gefertigt ist.
16. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode, wobei die Elektrode ein stiftförmiges Kopfteil mit einer Längsachse besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bohrung im wesentlichen quer zur Längsachse durch kurze Laserpulse von maximal 10 μs Dauer erzeugt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl fokussiert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Repetitionsrate der Pulse bei mindestens 1 kHz liegt.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiedichte des fokussierten Laserstrahls über der zur Sublimation des Materials der Elektrode nötigen Energiedichte liegt.
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