(57)【要約】本発明は、高輝度放電ランプに対する電極に係る。当該電極は、球形を有する電極ヘッド部（２）、及び電極基部（１）を少なくとも有する。電極の長手方向軸に対して垂直である方向において、電極ヘッド部（２）は、電極ヘッド部（２）と電極基部（１）との間における移行部での電極基部（１）より大きな寸法を有する。球形電極先端（３）は、電極ヘッド部（２）上において配置され、電極の長手方向軸に対して垂直である方向において、電極ヘッド部（２）より小さな最大寸法を有する。円筒突起（４）は、電極先端（３）上に配置され、電極の長手方向軸に対して垂直である方向において、隣接する電極先端（３）より小さな最大寸法を有する。電極は、一個構成のブランクから作られ得る。
2008541371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高輝度放電ランプに対する電極であって、
球形を有する電極ヘッド部と、電極基部とを少なくとも有し、
前記電極の長手方向軸に対して垂直である方向において、前記電極ヘッド部は、前記電極ヘッド部と前記電極基部との間における移行部での前記電極基部より大きな寸法を有し、
球形電極先端は、前記電極ヘッド部上において配置され、該電極先端は、前記電極の前記長手方向軸に対して垂直である方向において、前記電極ヘッド部より小さな最大寸法を有し、
円筒突起は、前記電極先端上に配置され、該円筒突起は、前記電極の前記長手方向軸に対して垂直である方向において、隣接する前記電極先端より小さな最大寸法を有し、前記電極は、一個構成のブランクから作られ得る、ことを特徴とする、
電極。
【請求項２】
少なくとも１つのバッファ要素は、前記電極ヘッド部と前記電極基部との間において配置され、該少なくとも１つのバッファ要素は、球形状を有し、前記電極の前記長手方向軸に対して垂直の方向において、前記電極ヘッド部より小さな最大寸法と前記電極基部より大きな最大寸法とを有する、
ことを特徴とする、
請求項１記載の電極。
【請求項３】
前記電極ヘッド部は、７００乃至３０００μｍの最大寸法を有する、ことを特徴とする、
請求項１記載の電極。
【請求項４】
前記電極先端の直径は、１７００μｍ乃至３００μｍの値を有する、ことを特徴とする、
請求項１記載の電極。
【請求項５】
前記突起は、回転対称に形成され、円筒形状を有する、ことを特徴とする、
請求項１記載の電極。
【請求項６】
・  前記突起は、最大で２００乃至１５００μｍ、特に望ましくは２００μｍ乃至８００μｍである軸方向寸法を有し、
・  ２００μｍ乃至１０００μｍである直径を有する、
ことを特徴とする、
請求項５記載の電極。
【請求項７】
請求項１記載の電極を作る方法であって、
前記突起は、回転対称に形成され、円筒形状を有し、前記電極は、一個構成のブランクから作られ得る、
方法。
【請求項８】
前記電極ヘッド部は、一個構成の円筒ブランクを局所的に溶解し、続いて冷却することによって作られる、ことを特徴とする、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記電極ヘッド部を作る方法段階は、一個構成の電極材料を局所的に溶解し、続いて冷却することによって、前記電極先端、及び／又は、前記電極先端及びバッファ要素を作る段階があとに続く、ことを特徴とする、
請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記一個構成の円筒ブランクの局所的溶解は、レーザ溶解工程を用いて実行される、
請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の少なくとも１つの電極を有する、
ＨＩＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高輝度放電ランプに対する電極に係る。当該電極は、球形を有する電極ヘッド部、及び電極基部を少なくとも有する。電極の長手方向軸に対して垂直である方向において、電極ヘッド部は、電極ヘッド部と電極基部との間における移行部での電極基部より大きな寸法を有する。球形電極先端は、電極ヘッド部上において配置され、電極の長手方向軸に対して垂直である方向において、電極ヘッド部より小さな最大寸法を有する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）、及び特にはＵＨＰ（ウルトラハイパフォーマンス）ランプは望ましくは、その光学特性によりとりわけ投射を目的として使用される。本願中、ＵＨＰランプ（Ｐｈｉｌｉｐｓ社）という語は、他の製造社によって作られるＵＨＰ型ランプも包含する。
【０００３】
高輝度放電ランプは通常、２つの電極を有し、一方はアノード及び／又は他方はカソードを形成する。かかる電極はしばしば、ランプ管において位置決めされる放電チャンバにおいて、ランプの長手方向軸上で、互いに対向して配置される。
【０００４】
電極は各々、自由端において電極ヘッド部を、他端において電極基部を有する。電極基部は、ランプに対して恒久的に接続される。ランプの作動中、多量の熱は、この接続を介して電極からランプまで伝わる（熱ブリッジ）。熱伝導により、熱は、電極をランプに対して固定する役割を果たすランプ管のシール部の領域に入る。この領域の石英材料の所望されない再結晶化は、特にはシール部又は所謂ピンチ部において阻止され得ない。
【０００５】
放電チャンバは、密封してシールされ、不活性ガス、水銀、及びハロゲンを有して既知の通り充填される。電極の対向する部分の間において、アーク放電は、放電チャンバに作られ、アークは高輝度放電ランプの光源としての役割を果たす。
【０００６】
電力は、望ましくはタングステンを有して作られる内部電極を介してもたらされる。電極は通常、モリブデンフォイルを介して外部バラストに対して接続される。
【０００７】
球形電極先端を有する球形電極ヘッド部を有するＨＩＤ又はＵＨＰランプに対する電極は、ＵＳ  ６，５５２，４９９  Ｂ２（特許文献１）等から既知である。球形電極ヘッド部は、電極先端から電極基部への熱の移動に影響を有するよう、特には熱バッファとしての役割を果たす。
【０００８】
上述された電極において、形成されるホットアーク（ｔｈｅ  ｈｏｔ  ａｒｃ  ｗｈｉｃｈ  ｆｏｒｍｓ）による電極ヘッド部の材料の溶解の結果として、電極先端は、ランプの作動の最初の数時間中に、電極ヘッド部の自由端において自動的に形成される。
【０００９】
この工程は、例えば以下のように説明され得る：
アークが形成する際、微量の（ａｔｏｍｓ  ｏｆ）電極材料は、蒸発し、プラズマにおいてイオン化される。かかるタングステンイオンは、電場の影響を受けて電極の表面上に蒸着し、材料の集積を形成する。かかる材料の集積は、１００乃至５００μｍ等である寸法を有し、その位置及び寸法において不安定であり、その結果アークの位置が影響を受ける。このことは、所望されない位置シフト、即ちアークの位置が時間とともに変わる、位置シフトをもたらし得る。このことが特に当てはまるのは、電極の表面上の材料の集積のかかる移動がランプの軸に対して略垂直である平面に対する大きな位置シフトをもたらし得る場合、である。その表面が適切に大きい場合、複数のかかる材料の集積が形成され得、通常はこのことが更に、アークの相当な不安定さをもたらす。これは、輝度における変動を引き起こし、特には投射の目的に対するＵＨＰランプの作動中に大変悪影響を及ぼす。
【００１０】
ＷＯ  ０３／００１５６３  Ａ１（特許文献１）は、電極ヘッド部の自由端において円錐形の電極先端を有する球形電極ヘッド部を有する、ＨＩＤ及びＵＨＰランプに対する電極を開示する。かかる円錐形の電極先端は、円錐形の先端の表面上で動くよう形成される材料の集積の可能性を制限すると言われる。円錐形状は、材料の集積が球形電極ヘッドの表面上に形成されること、及びそこで動くことを防ぐよう意図される。
【００１１】
円錐形の先端を有するこれらの電極は、２つの部分を合わせて接合することによって技術的に複雑に作られる。これは、かかる２つの大変小さな部分が接合される間、２つの部分の大変正確な位置付け及び保持を求める。
【００１２】
続く電極の第１の部分は、一個構成の円筒ブランク（ｏｎｅ−ｐｉｅｃｅ  ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  ｂｌａｎｋ）を局所的に溶解し、続いて冷却することによって、電極基部及び球形電極ヘッド部を有して作られる。この第１の部分は続いて、工程及びその後において形成される電極先端の円錐形部分を有して、円筒形の第２の部分に対して接合される。更なる方法段階において、円筒形の第２の部分の残りの部分は、電極から分離される。
【００１３】
更に、この解決方法は、球形電極ヘッド部の直径が内部ランプ管の直径によって通常は制限され、典型的には約２ｍｍであるため、ランプの設計の可能性を制限する。
【００１４】
電極の長手方向軸に対して垂直である方向において、電極の隣接する電極基部、特には電極ヘッド部と電極基部との間の移行部でのその寸法より、更に大きな寸法を有する電極ヘッド部は、電極基部を介する電極ヘッド部からランプへの熱の伝達を低減するよう、特に熱バッファ及び熱ラジエータとして使用される。
【００１５】
かかる電極ヘッド部は通常、ボール形状又は球形であるが、本発明においてはかかる形状に制限されない。
【００１６】
かかる電極ヘッド部の不利点は、特には電極の長手方向軸に対して垂直である方向における一定のサイズ又は寸法を上回って、１つ又はそれより多い電極先端は、ランプの作動中に電極ヘッド部上で自動的に形成され、かかる電極先端は安定的ではない、ことである。
【００１７】
特にはランプの長手方向軸である軸上で互いに対向して配置される２つの電極の場合、長手方向軸に対して垂直である方向における寸法は、特に重要である。
【００１８】
これは、機械的に不安定な電極先端（材料の集積）が夫々の位置に対しても不安定であるためであり、即ち、電極先端が異なる時点においてランプの軸に対して垂直である異なる位置で見受けられ得るためである。ランプの寿命は、かかる不安定な電極先端のこの「移動」によって悪影響を受ける。
【特許文献１】ＵＳ  ６，５５２，４９９  Ｂ２
【特許文献２】ＷＯ  ０３／００１５６３  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、不安定な電極先端（材料の集積）の所望されない「移動」を低減し、よって高輝度放電ランプのアークの安定性を向上させるよう、上述された種類の高輝度放電ランプに対する電極、及び向上された寿命を有する対応する高輝度放電ランプを与える、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の目的は、請求項１中の特徴によって達成される。
【００２１】
本発明にとって必須であるのは、電極の長手方向軸に対して垂直である方向において、隣接する電極先端より小さな最大寸法を有する円筒突起が電極先端上に配置されること、並びに、電極が一個構成のブランクから作られ得ること、である。
【００２２】
本発明に従った解決法により、大きな電極ヘッド部を有してさえも、即ち、特には電極ヘッド部の最大寸法が４００μｍより大きい場合でも、ランプの作動中にアークによって溶解される電極の領域は、これが寿命のいかなる低減ももたらさないよう、寸法を定められる。機能的な障害を有さずに、ランプの軸に対して垂直である方向において、アークによって溶解される電極の領域の最小寸法を最適化することは、可能である。
【００２３】
更には、電極及びランプ管の形状に関する更なる設計の可能性は、電極の少なくとも２つの領域、即ち電極先端及び電極ヘッド部がある結果として、開かれる。これらの各々は、熱バッファ機能を有する。
【００２４】
例証として、電極先端がある結果、電極ヘッド部の直径は、低減され得る一方、全体的な熱バッファに対する匹敵する性能を有する。
【００２５】
電極ヘッド部、電極先端、突起、及び（有する場合は）バッファ要素は、従来の電極材料を有して作られ、特には剛性であるよう設計される。
【００２６】
電極ヘッド部、電極先端、及び（ある場合は）バッファ要素は、球状に形成される。この形状は、融解される電極材料の冷却中に表面応力の作用の結果として、非常に単純に自動的に形成される。
【００２７】
本願中、「球形」という語は、外径における差異（ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ）、即ちボール形状とは異なるものに関り、また、完全なボール形状の一区分のみが実際には頻繁に使用される、という事実にも関わる。
【００２８】
例えば、電極ヘッド部及び電極基部、電極ヘッド部及び電極先端、あるいは電極先端及び突起である電極の部分は、既知の方法によって作られ得る。
【００２９】
溶接及びレーザ技術の既知の方法等は、本願中で活用され得る。
【００３０】
少なくとも１つのバッファ要素が電極ヘッド部と電極基部との間において配置される、ことは望ましい。該バッファ要素は、電極の長手方向軸に対して垂直である方向において、球形状を有し、また、電極ヘッド部より小さい最大寸法及び電極基部より大きい最大寸法を有する。故に、電極及びランプの形状に対する更なる設計の可能性は、開かれる。
【００３１】
本発明の更なる一実施例により、電極先端の直径が１７００μｍ乃至３００μｍの値を有する、ことが望ましい。
【００３２】
更には、突起は、２００乃至１５００μｍである最大軸方向寸法、及び２００μｍ乃至１０００μｍ、望ましくは３００μｍ乃至６００μｍである直径を有する、ことが望ましい。
【００３３】
本発明の目的は、請求項１記載の電極を作る方法によって更に達成される。
【００３４】
更には、電極ヘッド部は、一個構成の円筒ブランクを局所的に溶解し、続いて冷却することによって作られる、ことが望ましい。
【００３５】
本発明の目的は、請求項１記載の少なくとも１つの電極を有するＨＩＤランプによって更に達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明は、図中に示される実施例の例を参照して更に説明されるが、図面は本発明を制限するものではない。
【００３７】
図１は、本発明に従った電極の概略的断面図である。電極の長手方向軸は、対称の軸であり、一点鎖線で図示される。高輝度放電ランプ、即ち１３０Ｗの消費電力を有するＵＨＰランプに対する電極は、電極ヘッド部２及び電極基部１を有する。電極ヘッド部２は、電極の長手方向軸に対して垂直である方向において、電極ヘッド部２までの移行部における電極基部１より大きな最大寸法を有する。球形の回転対称である電極ヘッド部２の直径、即ち最大寸法は、１．４ｍｍであり、電極ヘッド部までの移行部における円筒電極基部１の直径は、０．４ｍｍである。球形の左右対称の電極先端３は、電極ヘッド部２に隣接し、その最大寸法、電極の長手方向軸に対して垂直である方向において、０．７ｍｍであり、電極ヘッド部２の直径より小さい。
【００３８】
円筒形の回転対称である突起４は、電極の自由端に向かって、電極先端３に隣接する。この突起４は、０．４ｍｍである直径を有し、電極の長手方向軸に対して垂直である方向において、電極先端３の最大寸法より小さい。突起４は、３００μｍである軸方向寸法を有する。
【００３９】
タングステンを有して作られる電極は、円筒ロッドから作られる。該ロッドは、例えば複数のレーザを用いるレーザ技術又は溶接の既知の方法を用いて、ロッドの適切な点において同時に加熱及び溶解され、該ロッドは、その対称の軸の周囲に回転する。冷却後、球形構造が得られ、これがその結果もたらされる（ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ）電極ヘッド部となる。その後、球形構造の一部は、同様にして加熱及び冷却され、続いて電極ヘッド部２及び電極先端３は、図示される通り球形に形成される。
【００４０】
ランプの最初の作動に先立ち、突起４の形状は、本来のロッドの形状、即ち円筒形に対応する。
【００４１】
約数百時間の作動後、突起４の形状は変化している。表面は、少なくとも部分的に除去され、材料の集積が示される。
【００４２】
図２は、バッファ要素５を有する本発明に従った電極の概略的断面図である。
【００４３】
図１とは異なり、電極は更に、電極ヘッド部２と電極基部１との間において配置されるバッファ要素５を有する。球形を有するバッファ要素５は、電極ヘッド部２（１．４ｍｍ）より小さい最大直径（０．８ｍｍ）、及び電極基部１（０．４ｍｍ）より大きい最大直径を有する。
【００４４】
以下の式は、ここでは電極ヘッド部の寸法に対して勘案されている：
１．５×ｄ（４）＜ｄ（３）＜２．５×ｄ（４）
【００４５】
ここでは：
・  ｄ（３）は、電極先端３の最大直径であり、
・  ｄ（４）は、突起４の最大直径である。
【００４６】
この寸法決定の式は、電極先端３の半径方向寸法が小さいため、材料の集積が形成されることのみを可能にし、小さな位置的シフトのみが可能にされる、ことを裏付ける。電極先端３の所望されるバッファ作用は、特には所謂ランアップのフェーズ中に、悪影響を受けない。
【００４７】
以下の式は、電極先端３の寸法に対して勘案されている（同一のものがバッファ要素５に対しても適用される）：
ｄ（３）＜ｄ（２）、特には１．５×ｄ（３）＜ｄ（２）、及び、
１．２×ｄ（４）＜ｄ（２−３）、特には１．５×ｄ（４）＜ｄ（２−３）。
【００４８】
ここでは：
・  ｄ（２）は、電極ヘッド部２の最大直径であり、
・  ｄ（３）は、電極先端３の最大直径であり、
・  ｄ（４）は、突起４の最大直径であり、
・  ｄ（２−３）は、電極先端３から電極ヘッド部２までの移動における最大半径方向寸法である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に従った電極の概略的断面図である。
【図２】バッファ要素を有する本発明に従った電極の更なる一実施例の概略的断面図である。
【図１】
2008541371.tif 000003
【図２】
2008541371.tif 000004
【国際調査報告】
2008541371.tif 000005
2008541371.tif 000006
2008541371.tif 000007