[发明专利]气体放电灯、气体放电灯用电极及其制造方法

说明书

技术领域

本发明描述了制造气体放电灯用电极的方法、用于气体放电灯的电极和气体放电灯。

背景技术

诸如用于数字投影照明(DPL)中的那些气体放电灯中的电极在灯工作期间变得非常热。特别地，超高压(UHP)气体放电灯中的操作条件使得在灯的最冷区域(即，夹箍区(pinch area))中容易达到1200K的温度。在电极末端处的温度可以容易地达到3700K。在这样的高温下，电极的热负荷是极大的，并且电极的末端可能回熔（melt back）并显著改变电极的形状。这被称为电极烧损(burn-back)。当两个电极均因烧损而变短时，电极的正面之间的间距变长，放电电弧也变长，从而使放电电弧的亮度减弱。

在电弧放电灯的情况中，“光源”为放电电弧，并且光源的尺寸和形状与电极间距直接相关。小的电极间距通常是有利的，因为这以小的集光率（etendue）提供了接近点大小的光源。光源的集光率应与用于最佳投影仪或“射束器”（beamer）性能的光学系统的集光率匹配。例如，光学面板可以基于数字微反射镜装置中半导体芯片上的微反射镜的阵列。由于光学面板的成本与其尺寸有关，UHP灯中现有技术电极相对大的电极间距在用于使用这些灯的投影系统的光学面板的制造中也是成本因素。朝较小光学面板的演化使得较小的电极间距是期望的，因此现有技术电极表现出的烧损效应可能是严重的缺陷。

改善经受增加的热负荷的电极的热性能的一种方式将是增加其机械稳定性，以使得该电极在操作期间将不易烧损。例如，可以使用大的固体电极。然而，这样的大电极相应地较重，并且将需要完全重新设计，包括对灯驱动器的驱动方案参数的调整。

在另一种已知的方法中，钨丝线圈被布置在电极轴上。通常，通过将线材围绕“假针”卷绕成一层或多层而形成线圈，然后将完成的线圈转移到电极轴上。在操作期间，线圈充当良好的热辐射器并可用来在电极的输入和输出功率之间获得良好的平衡。然而，即使对于这样的线圈与棒电极来说，在电极末端处的不可避免的高温也将熔化电极末端。因此，现有技术线圈与棒电极的形状将显著改变，使得灯性能在第一工作时间期间变化，直到获得稳定的电极表面。因此，用于线圈与棒电极的一些制造方法包括这样的步骤：其中例如事先通过熔融电极的末端和一些线圈以在电极的正面形成熔合区而获得电极的改变的稳定操作形状。一种这样做的方法是通过激光熔融电极末端来进行。

已知的线圈与棒电极设计与多个缺点相关联。高功率DPL灯受具体类型的电极故障的影响，因为可能出现在灯操作期间由高的热负荷导致的部分线圈“敞开”或甚至断裂的情况。在线圈断裂快速发生并有效地终止灯的寿命的同时，线圈开口会显著缩短灯的寿命，因此这些负面发展都是非常不期望的。此外，线圈“开口”意味着线圈在热负荷下缓慢退绕，并且对电极的热特性具有对应的负面效应。例如，具有“敞开的”线圈的电极可能与灯操作电压的增加相关联，因为线圈不再满足其功能，并且电极经受更大的热负荷。另外，电极中的高热负荷导致电极正面非常不期望的烧损。

因此，本发明的目的是提供一种用于气体放电灯的改进的电极设计。

发明内容

本发明的目的由根据权利要求1所述的制造电极的方法、根据权利要求9所述的电极和根据权利要求13所述的气体放电灯来实现。

根据本发明，制造电极（特别是的用于UHP气体放电灯的电极）的方法包括以下步骤：形成电极轴；在绕组长度上形成线圈；将线圈布置在电极轴上；以及熔融线圈的材料使得当熔融的线圈材料已重新凝固时凝固的材料包括优选地基本上在整个绕组长度上的一体式外壳或罩子，该一体式外壳包括在绕组长度的一部分上的熔合部分和在绕组长度的剩余部分上的罩部分。