(57)【要約】  中実の電極ヘッド（２）と、当該電極ヘッドと接続されている電極棒（４）とを有する、ガス放電ランプ用の電極が開示されている。この電極棒はガイド部分を有しており、このガイド部分は、ガス放電ランプの放電容器の内壁を通って案内可能である、またはこの内壁内に融合可能である、またはこの内壁によって包囲可能である。本発明では、電極棒の少なくとも一部分の構造が、電極棒の安定性を高めるために最適化されている。この構造は、この一部分の格子構造または組織構造または表面構造（８）である。さらに、放電容器と放電容器内に配置されている２つの電極とを有するガス放電ランプが開示されている。これらの２つの電極のうちの少なくとも１つは、上述のように構成されている。
2014513863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中実の電極ヘッド（２；１０２；２０２）と、当該電極ヘッドと接続されている電極棒（４；１０４；２０４）とを有する、ガス放電ランプ用の電極であって、
前記電極棒はガイド部分を有しており、前記ガイド部分は、前記ガス放電ランプの放電容器の内壁を通って案内可能である、または前記内壁内に融合可能である、または前記内壁によって包囲可能である電極において、
前記電極棒（４；１０４；２０４）の少なくとも一部分の構造は、前記電極棒（４；１０４；２０４）の安定性を高めるために最適化されており、
前記構造は、格子構造である、または、組織構造である、または表面構造である、
ことを特徴とする電極。
【請求項２】
前記格子構造はドーピング（１２２）されている、請求項１記載の電極。
【請求項３】
前記ドーピング（１２２）はカリウムを含有している、請求項２記載の電極。
【請求項４】
前記ドーピング（１２２）の濃度は最大で１００ｐｐｍである、請求項２または３記載の電極。
【請求項５】
前記電極棒（４；１０４；２０４）は主にタングステンから成る、請求項１から４までのいずれか１項記載の電極。
【請求項６】
前記一部分および前記ガイド部分は空間的に一致する、請求項１から５までのいずれか１項記載の電極。
【請求項７】
前記一部分の前記表面構造は平均的な粗面性を有しており、前記平均的な粗面性は、前記部分の長手軸（１０）の方向において、当該方向を横切る方向よりも低い、請求項１から６までのいずれか１項記載の電極。
【請求項８】
少なくとも前記ガイド部分は、ワイヤーから形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の電極。
【請求項９】
前記一部分の表面構造は、前記ガイド部分の長手軸（１０）に対してほぼ平行に延在している多数の縦長の溝（８）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の電極。
【請求項１０】
前記電極ヘッド（２；１０２；２０２）の少なくとも一部分は、高純度のタングステンから成り、ここで不純物の濃度は１０ｐｐｍよりも低い、請求項１から９までのいずれか１項記載の電極。
【請求項１１】
放電容器と、前記放電容器内にほぼ直径上に配置されている２つの電極とを有しているガス放電ランプであって、
前記電極の少なくとも１つは中実の電極ヘッドと、当該電極ヘッドと接続されている電極棒とを有しており、前記電極棒はガイド部分を有しており、前記ガイド部分は、前記ガス放電ランプの放電容器の内壁を通って案内可能である、または前記擁壁内に融合可能である、または前記内壁によって包囲可能であるガス放電ランプにおいて、
前記電極棒の少なくとも一部分の構造は、前記電極棒の安定性を高めるために最適化されており、
前記構造は、格子構造である、または、組織構造である、または表面構造である、
ことを特徴とするガス放電ランプ。
【請求項１２】
前記格子構造はドーピングを介して最適化されている、請求項１１記載のガス放電ランプ。
【請求項１３】
前記一部分の半径方向の外側領域の組織が、前記一部分の半径方向の内側領域の組織よりも微粒子状であるまたは圧縮されているように、前記組織構造が最適化されている、請求項１１または１２記載のガス放電ランプ。
【請求項１４】
前記一部分の長手軸方向における平均的な粗面性が、前記長手軸方向を横切る方向よりも低くなるように、前記表面構造が最適化されている、請求項１１から１３までのいずれか１項記載のガス放電ランプ。
【請求項１５】
前記ガイド部分はスリーブ内に配置されており、前記スリーブは前記内壁内に融合されているまたは組み込まれている、請求項１１から１４までのいずれか１項記載のガス放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載されている電極または請求項１１の上位概念に記載されているガス放電ランプに関する。
【０００２】
ガス放電ランプ（以降では、高圧ガス放電ランプまたは超高圧ガス放電ランプとも称される）は、有利にはタングステンから成る電極対を含んでいる。ガス放電ランプの出力またはワット数が大きくなればなるほど、通常、有利にはタングステンから成る電極は、大きく、ひいては重くなり、これによって電極は、高い出力と結び付いている高い電流強度およびここから結果として生じる高い温度に耐えることができる。
【０００３】
これは殊に、電極ヘッドに当てはまる。ここには、放電アークの対向する終端部分が位置する。電極ヘッドは、この領域において、タングステンの融点近傍の温度に耐えなければならない。このような高い温度では、タングステンよりも低い融解温度を有する、放電容器のガス雰囲気内の電極材料の構成部分は多く蒸発するので、少なくとも電極ヘッドのできるだけ高い純度が、放電容器の黒色化の形態の曇り、ひいてはこれと結び付いているガス放電ランプの短い寿命に対抗するために、重要である。
【０００４】
各電極ヘッドの他方の終端部分にある電極棒ないしは電極棒のガイド部分は、適切な温度プロセスにおいて、ガス放電ランプの放電容器のガラスマトリクスと気密性に融合する（例えば融解方法または圧潰方法）。ここでは多くの場合に、高い温度耐性を有する石英ガラスが使用される。石英ガラスの膨張係数とタングステンの膨張係数は極めて異なるので、融合時またはガス放電ランプの動作中に、融合の境界層において応力が生じる。応力は、電極棒とガラスマトリクスとの間で亀裂を生じさることがある。さらに、融合時には中空空間が、ガラスと電極棒との間に残ってしまう。２つの現象、すなわち中空空間と亀裂は、放電容器の強度と密閉性に悪影響を及ぼすことがあり、電極棒の横断面ないしは直径が大きくなるほど、これらは大きくかつ多数になる。このような理由から、電極棒の横断面をできるだけ小さく保つことが望まれる。
【０００５】
しかし高純度タングステンはもろいので、重い電極ヘッドと小さい電極棒横断面との組み合わせは、電極の強度を低減させてしまう。これは殊に、特に大きい電極ヘッドを有するワット数の高いランプの場合に問題である。低減された強度は、電極棒の壊れやすさまたは電極棒の歪みにつながる。後者は、殊に、スイッチング周期の頻度が高い場合に、融解領域において観察される。
【０００６】
従来技術
電極ないしは電極棒の強度と放電容器の強度の間の対立は、従来技術では、放電容器内の電極棒の融解領域における妥協によって対処されてきた。従って、電極ヘッドの直径が大きい場合には、これに合う大きい直径の電極棒が使用される。
【０００７】
上述の理由から中実の電極ヘッドを有する、ワット数が高いガス放電ランプ用の電極の場合には、これは有利には、固体材料から回転して作成される。この固体材料の直径は少なくとも、電極ヘッドの最大直径に相応しなければならない。電極ヘッドと一体に、固体材料から、電極棒も回転して作成される。これは、電極棒が電極ヘッドよりも薄い場合には、電極棒から下に回転される材料のため、顕著な材料損失につながる。
【０００８】
材料損失を最小化するために、電極を２つの部分を接合して形成することが知られている。これによって、２つの部分、すなわち電極ヘッドと電極棒を、異なる直径の半製品から製造することができる。
【０００９】
ＷＯ２００７／１３８０９２Ａ２号は、さらに、複数の部分から成る電極と、その製造のための接合方法を示している。電極は電極棒を有しており、この電極棒は、突き合わせ抵抗溶接方法または鍛接方法を介して、電極ヘッドと材料接続的に接続される。このようにして、異なる半製品を使用することで材料損失は低減されるが、この解決方法における欠点は、それに対して電極が設定されるガス放電ランプのパワー増加ひいては電極ヘッドの必要な大きさに伴い、横断面が増している電極棒も必要とされる、ということである。
【００１０】
本発明の説明
従って本発明の課題は、高い安定度を有する電極または高い安定度を有する電極を有するガス放電ランプを提供する、ということである。
【００１１】
この課題は、請求項１記載の電極または請求項１１記載のガス放電ランプによって解決される。
【００１２】
特に有利な形態は、従属請求項に記載されている。
【００１３】
ガス放電ランプ、殊に高圧ガス放電ランプまたは超高圧ガス放電ランプ用の本発明の電極は、中実の電極ヘッドと、この電極ヘッドに接続されている電極棒とを有している。この電極棒はガイド部分を有しており、このガイド部分は、ガス放電ランプの放電容器の内壁を通ってガイド可能である、または、この内壁内に融解可能である、またはこの内壁によって包囲される。本発明では、電極棒の少なくとも一部分の構造または電極棒全体の構造が、電極棒の安定性を高めるために最適化される。この構造はここで、電極棒の一部分ないしは電極棒の格子構造または結晶構造または組織構造または表面構造である。
【００１４】
構造のこの最適化によって、最適化された一部分なしは最適化された電極棒の所与の横断面において、その安定性、殊に可塑性の変形または割れに対する安定性を高めることができる、ないしは必要な安定性に対して、横断面を小さくすることができる。本発明による構造の最適化は、約５である、電極棒直径に対する電極ヘッド直径の直径比を可能にする。これに対して、一部分ないしは電極棒の構造が最適化されていない従来の電極の直径比は僅か、約３．８である。従って、一部分ないしは電極棒ひいては電極の安定性を、材料補強および付加的な補強装置を用いずに高めることができる。電極が複数の部分から成るので、電極ヘッドは電極棒と一体的に製造されるのではなく、これと接続ないしは接合され、電極棒の構造的な最適化をここで電極ヘッドに依存しないで行うことができる。これは、最適化された電極棒の大量生産を格段に容易にする。なぜなら、電極棒の最適化ステップ時に、繊細な電極ヘッドを保護するまたは養生する措置を取る必要がないからである。従って例えば、多数の電極棒の角を同時に丸めるためのタンブルが可能であり、これは、製造コスト自体を格段に低減させる。
【００１５】
電極ヘッドと電極棒との接続は有利には、溶接またははんだ付け、殊に突き合わせ抵抗溶接、プレス突き合わせ溶接、レーザ突き合わせ溶接または摩擦溶接を用いて行われる。
【００１６】
このような、所与の横断面において安定性が高められた、構造が最適化された電極棒は、殊に約２５０ワット〜のパワーを有する、ワット数の高いガス放電ランプに対して有利である。なぜなら、特にこのような使用ケースでは、比較的大きい電極ヘッドが電極棒によって保持されなければならず、かつ、これは同時にできるだけ安定性があり、薄くあるべきだからである。中実の電極ヘッドは有利には固形材料から、切削方法、例えば回転によって製造される。付加的に、さらにワイヤー螺旋が巻かれてもよい。
【００１７】
有利な発展形態では、格子構造は自身の最適化のために、有利には、ドーピング剤によってドーピングされる。このようにして殊に、電極棒のこの部分のもろさが低減される、ないしはその安定性が高められる。特に、電極が冷たい状態において、これによって、電極棒の壊れにくさが高まる。これは例えば、震動による電極の搬送時損傷を低減させる。
【００１８】
ドーピングないしはドーピング剤は、有利にはカリウムを含んでいる。
【００１９】
有利な発展形態では、ドーピングの濃度は最大で１００ｐｐｍである。従って、それを介してこの部分が電極ヘッドと接続される溶接接続の領域における鋳物欠陥が制限される。特に有利には、濃度は最大で７０ｐｐｍである。
【００２０】
有利には電極棒は主にタングステンから成る。なぜならタングステンは、放電アークの温度に良好に耐えるからである。温度耐性への要求が低い場合には、これに対して択一的に、電極を主にモリブデンから形成することができる。
【００２１】
別の有利な発展形態では、この部分およびガイド部分は空間的に一致している。従って、電極棒の構造は、電極棒ないしはそのガイド部分が、ガス放電ランプの放電容器の内壁を通ってガイド可能である、またはこの内壁内に融合可能である、またはこの内壁によって包囲可能である領域において最適化される。これによって、電極棒のガイド部分と放電容器内壁との相互作用を考慮して、電極棒の安定性を高めることができる。このような発展形態では殊に、テクスチャーを有する表面構造の最適化が有利である。
【００２２】
表面構造ないしはこの部分のテクスチャーが次のような平均粗面性を有しているのが特に有利であることが判明している。すなわち、この部分の長手軸の方向において、この方向に横向きのものよりも小さい平均粗面性である。この部分とガイド部分が例えば、空間的に一致する場合には、電極棒ないしはそのガイド部分に、放電容器の内壁の領域において軸方向の運動性を実現し、電極棒と放電容器との間の剪断応力または摩擦応力を低減させることができる。これによって、電極棒が歪む傾向および放電容器の故障の確率を下げることができる。
【００２３】
有利な発展形態では、少なくとも電極棒のガイド部分、極めて有利な発展形態では電極棒全体が、ワイヤーから、殊に引き伸ばされたまたは圧延されたワイヤーから製造される。ここで、特に有利には、この引き伸ばしまたは圧延に基づいて、ワイヤーの半径方向の外側領域の組織構造が、ワイヤーの半径方向の内側領域の組織構造に比べて、より微粒子または高圧縮になる。これは、最適化された組織構造であり、これによって、この部分ないしは電極棒の安定性が高まる。
【００２４】
有利な実施形態では、表面構造が、この部分の長手軸に対してほぼ平行に延在している多数の縦長の溝を有している場合に、表面構造の効果的な最適化が実現される。殊に、ワイヤーを、電極棒の形成に使用する場合には、このような有利な表面構造を既に、ワイヤーの製造時に容易に引き伸ばしによって製造することができる。
【００２５】
電極が極めて高い温度に耐え、これによって、内部でこの電極が使用可能なガス放電ランプの寿命を長くするために、電極ヘッドの少なくとも一部、殊に放電アークが当接し得る部分は高純度のタングステンから成る。ここでこのタングステンの不純物の濃度は、有利には１０ｐｐｍよりも低く、特に有利には５ｐｐｍ以下であり、極めて有利には１ｐｐｍ以下である。これは、電極の動作時に、電極材料の極めて低い蒸発レートを結果としてもたらし、ひいては放電容器の黒色化が低減される。これは、ガス放電ランプの寿命も伸ばす。
【００２６】
本発明のガス放電ランプ、殊に高圧ガス放電ランプまたは超高圧ガス放電ランプは放電容器を有しており、この放電容器内に２つの電極がほぼ直径上に配置されている。これら２つの電極のうちの少なくとも１つは、中実の電極ヘッドを有しており、これと殊に材料接続によって、例えば溶接またははんだ付けによって接続されている電極棒を有している。この電極棒はガイド部分を有しており、このガイド部分は放電容器の内壁を通って案内される、またはこの内壁内に融合されている、またはこの内壁によって包囲されている。本発明では、電極棒の構造または電極棒の少なくとも一部の構造が、電極棒の安定性を改善するために最適化されている。この構造はここで、この部分ないしは電極棒の格子構造または結晶構造または組織構造または表面構造である。
【００２７】
この構造の最適化によって、電極棒ないしはこの部分の所与の横断面の場合に、その抵抗力、殊に可塑性の変形または割れに対する抵抗力が高まる、ないしは、要求されている抵抗において横断面が小さくなる。これによって、この部分ないしは電極棒、ひいては電極の抵抗力が、材料補強および付加的な補強装置を用いることなく、高められる。接合された電極ヘッドと電極棒とによって電極が複数の部分から成ることで、電極ヘッドに依存せずに、構造の最適化を行うことができ、これは、最適化された電極棒の大量生産を格段に容易にする。なぜなら、最適化ステップにおいて、敏感な電極ヘッドを保護するまたは養生するための措置を取る必要がないからである。従って例えば、多数の電極棒の角を同時に丸めるためのタンブルが可能になり、これは、製造コスト自体を格段に低減させる。電極ヘッドと電極棒との接続は有利には、溶接またははんだ付け、殊に突き合わせ抵抗溶接、プレス突き合わせ溶接、レーザ突き合わせ溶接または摩擦溶接を用いて形成される。このガス放電ランプのワット数は高く、有利には、約２５０ワットを上回るパワーを有する。
【００２８】
ガス放電ランプの有利な発展形態では、有利な発展形態では、電極棒ないしはその一部分の格子構造、または結晶構造はドーピング剤を用いたドーピングによって最適化される。このようにして例えば、電極棒ないしはその一部分のもろさが低減され、破損に対する抵抗力が高められる。ドーピングはここで有利にはカリウムを有している。ドーピングの濃度は最大で１００ｐｐｍ、特に有利には最大で７０ｐｐｍである。電極棒は特に有利には主にタングステンから成る。しかしこれに対して択一的に、例えば温度耐性への要求が低い場合には、主にモリブデンから形成することができる。
【００２９】
ガス放電ランプの別の有利な実施形態では、組織構造は次のように最適化される。すなわち、電極棒またはその一部分の半径方向の外側領域の組織は、電極棒またはその一部分の半径方向の内側領域の組織より微粒子にされており、または圧縮されており、これによって縁部がより硬くなり、例えばガス放電ランプの短いスイッチング周期ないしは頻繁なスイッチングプロセスの場合の、熱的な負荷変化のもとで歪む電極棒の傾向が低減される。
【００３０】
別の有利な発展形態では、表面構造は次のように最適化される。すなわち平均粗面性が、この部分の長手方向において、この方向に対する横向きの方向よりも小さくなるように最適化される。この部分がここでガイド部分と空間的に一致しており、これが内壁に融合されている場合に、これは特に有利である。ガス放電ランプの動作中にガイド部分が熱で膨張する場合に、このようにして、放電容器の内壁に対してガイド部分表面をずらすのが容易になり、２つの材料の異なる熱膨張係数による、内壁と電極棒との間の剪断応力が低減される。ガイド部分の表面構造は、有利な発展形態では、多数の、ガイド部分の長手軸に対してほぼ平行に延在している縦長の溝を有している。
【００３１】
有利な発展形態では、ガイド部分はスリーブによって包囲されている、ないしはスリーブ内に配置されており、スリーブは内壁内に融合されているまたははめ込まれている。スリーブ内で、ガイド部分は、自身の表面によって軸方向にシフトされて支承されている。これも、内壁と電極棒との間の剪断応力による内壁の機械的な負荷を低減させる。特に有利には、ガイド部分の表面構造には縦長の溝が設けられている。これによって、電極棒とスリーブとの間の剪断応力がさらに低減される。スリーブはここで有利には主にモリブデンから成る。これは、温度が高い場合にも、ガイド部分ないしは電極棒との融解を許容しない。
【００３２】
以下で本発明を、３つの実施例および８個の概略的な図に基づいて、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】電極棒の最適化された表面構造を有する電極の第１の実施例の概略的な側面図
【図２】電極棒の、ドーピングによって最適化された格子構造を有する電極の第２の実施例の概略的な側面図
【図３】図２に示された第２の実施例の電極の概略的な断面図
【図４】図２および図３に示された第２の実施例の電極の概略的な、拡大された研磨された断面図
【図５】図２から図４に示された第２の実施例の電極の概略的な、拡大されたエッチングされた断面図
【図６】ドーピングされていない電極棒を有する第３の実施例の電極の概略的な断面図
【図７】図６の第３の実施例の電極の拡大された概略的な研磨された断面図
【図８】図６および図７に示されている第３の実施例の電極の概略的な拡大されたエッチングされた断面図
【実施例】
【００３４】
図１は、電極１の第１の実施例の概略図を示している。
【００３５】
電極１は、中実の電極ヘッド２と電極棒４を有している。この電極棒４は、電極棒４の必要な終端直径にちょうど引き伸ばされたワイヤーから製造されている。ワイヤーの半製品は、粉末金属焼結方法によって、高純度タングステン粉体から製造されている。電極１は、その全体において、１０ｐｐｍよりも低い不純度の濃度を有するタングステンから成る。電極ヘッド２と電極棒４は、突き合わせ溶接方法を介して接続箇所６で接合されている。
【００３６】
１つの固形材料部分から回転して製造される、従来の一体型の電極と比べて、電極棒４に引き伸ばされたワイヤーを使用することは、次のような特別な利点を有する。すなわち、引き伸ばしプロセスによって、組織構造が、電極棒４の半径方向の縁部領域において最適化される、ないしは、高密度になる、という特別な利点である。さらに、電極棒４の内側領域の組織構造は、引き伸ばされることによって、最適化される。電極棒４全体はこれによって、高い安定性を有し、電極ヘッド２の大きさは、比較的小さい横断面ないしは直径で設計される。
【００３７】
図１では、電極ヘッド２の最大横断面は、１．８ｍｍの外径を有し、電極ピンの外径は０．５ｍｍである。
【００３８】
電極棒４を製造するために引き伸ばされたワイヤーを使用することのさらなる利点は、図１に鎖線で示された材料損失を観察すると明らかになる。この材料損失は、従来のように、固形材料から、電極１が回転して作成される場合に発生するであろうものである。
【００３９】
電極棒４はさらに、自身の全長に沿って、縦長の溝８によって最適化された表面構造を有している。これは既に、電極棒４を製造するためのワイヤーの引き伸ばし時に、引っ張り工具によってもたらされた。電極棒４の長手軸１０の方向における平均粗面性（Ｒａｕｈｅｉｔ）はここで、長手軸１０を横切る方向のものよりも小さい。
【００４０】
図１に示された第１の実施例とは異なり、図２は、ドーピングによって最適化された、電極棒１０４の格子構造を有する電極１０１の第２の実施例の概略的な側面図を示している。
【００４１】
電極１０１は付加的に螺旋状部分１２０を有している。これによって、電極１０１の中実の電極ヘッド１０２が包囲されている。電極ヘッド１０２は、図２において右側に配置されており、ここで電極ヘッド１０２が電極棒１０４と突き合わせ溶接方法を介して接合されている接続箇所１０６から、図２において左側に示されている半球状の電極ヘッドピークまで延在している。螺旋状部分１０２は別個のプロセスにおいて形成され、次に、電極ヘッド１０２上までスライドされ、レーザ溶接によって、ないしは、螺旋状部分１０２の終端部分に配置されているレーザ溶接スポットで、電極ヘッド１０２に固定されている。これに対して択一的に、螺旋状部分１２０を、低コストの抵抗溶接方法によって、電極ヘッド１０２に固定することができる。電極ヘッド１０２と螺旋状部分１２０は、１０ｐｐｍよりも低い不純物濃度を有するタングステンから成る。
【００４２】
電極棒１０４は、引き伸ばされたタングステンワイヤーから成る。このワイヤーは、図１に示された、第１の実施例の電極棒（図１の４を参照）とは異なり、縦長の溝（図１の８を参照）の形状の特別に最適化された表面構造を有していない。しかしこの電極棒１０４も、半径方向の縁部領域および内側領域において、図１に示された第１の実施例において取り上げられた最適化された組織構造を、ワイヤーの引っ張り方法によって有している。
【００４３】
図１に示された第１の実施例とは異なり、電極棒１０４は、自身の全長を介して、カリウムによるドーピング１２２（図２では点によって表されている）を有している。できるだけ均一にドーピングされたワイヤーを得るために、カリウムは上流部門における粉末冶金製造ステップにおいてもたらされた。カリウムの濃度は７０ｐｐｍであり、これによって鋳物欠陥が、接続箇所１０６の領域において突き合わせ溶接時に、許容される程度まで制限される。
【００４４】
図３から５は、その組織を具体的に示すための、図２に示された第２の実施例の、本発明と相応にドーピングされた電極１０１の断面図を示している。
【００４５】
図３は、１．８ｍｍの直径を有する固形材料から回転製造された電極ヘッド１０２を示している。電極棒１０４のワイヤーは、標準的な引っ張り方法において、０．５ｍｍの直径まで、下方に引き伸ばされる。これはタングステンから成り、均一に、組織を安定させるカリウムドーピング１２２（図２を参照）が施されている。電極ヘッド１０２と電極棒１０４との間の接続箇所１０６の領域において、改良された組織特性を有する溶接領域が、突き合わせ溶接の結果として形成される。
【００４６】
図４は、接続箇所１０６の周りの、図３に示されたカット面の領域を、研磨された状態で示している。ここでは、溶接ないしは熱流入ゾーンの領域Ｂの半径方向の外側領域における、黒いしみとして示された鋳物欠陥が、特に良好に識別される。
【００４７】
図５は、接続箇所１０６の周りの、図３および図４に示されたカット面の、拡大されかつ付加的にエッチングされた領域を示している。
【００４８】
粗く、鎖線で相互に区切られる３つの領域Ａ、ＢおよびＣが識別可能である。接続箇所１０６の領域Ｂに接している、電極ヘッド１０２の領域Ａでは、大きい多角形の粒子が形成されている。突き合わせ溶接の間、より強い熱が流入されていた領域Ｂでは、粒子の再結晶化が起こった。この領域Ｂに接している、ドーピングされた電極棒１０４の領域Ｃでは、組織の粒子がおおむね伸ばされており、嵌め合わされている。７０ｐｐｍのカリウムによる電極棒１０４のドーピングによって、領域Ｂの半径方向の外側領域において、溶接領域においてさらに、黒い中空空間ないしは鋳物欠陥が識別可能である。
【００４９】
ドーピングされた電極棒とドーピングされていない電極棒の、組織における違いを示すために、図６〜図８において、本発明の電極２０１の第３の実施例の断面図が示されている。その電極棒２０４は、図２から図５に示されている第２の実施例とは異なり、ドーピングされておらず、高純度のタングステンから成る。電極２０１の幾何学的な基本サイズは、ここで、図２に示された第２の実施例の電極のそれと同じである。
【００５０】
図６に示された、ドーピングされていない電極棒２０４を有する電極２０１の完全な断面図は、ドーピングされた電極棒１０４を有している（図３を参照）電極１０１の対応する断面図に対して、容易には識別可能でない違いを有している。
【００５１】
図７および８を参照してはじめて、違いが明確になる。
【００５２】
図７は、図６に示されたカット面の研磨された断面図の拡大された部分を示している。第２の（ドーピングされた）実施例（図４を参照）とは異なり、黒いキャビティは識別されない。これは、次のことを示している。すなわち、電極棒２０４および電極ヘッド２０２の溶接接続箇所２０６の領域Ｂ’において、中空空間または鋳物欠陥が形成されていないこと示している。
【００５３】
図８は、接続箇所２０６の周りの、図７に示されたカット面の、拡大されかつ付加的にエッチングされた領域を示している。
【００５４】
図５と同様に、粗く、鎖線で相互に区切られる３つの領域Ａ’、Ｂ’およびＣ’が識別可能である。溶接の領域Ｂ’に接している、電極ヘッド２０２の領域Ａ’および電極ピン２０４の領域Ｃ’では、多角形の粒子が形成されている。突き合わせ溶接の間、より強い熱の影響が与えられていた領域Ｂ’では、粒子の再結晶化が起こった。従って図３〜８は、次のことを示している。すなわち、電極棒のドーピングが、後続の溶接ないしはドーピング材料への強い熱作用時に、鋳物欠陥の形成ないしは接続箇所の黒色化を生じさせ得る、ということを示している。従ってドーピングの濃度は、最適化されるべきである。電極棒において、７０〜１００ｐｐｍの最大ドーピング濃度を遵守した場合に、接続箇所が、安定性損失の影響を受けないことが実験によって示されている。
【００５５】
図示された全ての実施例では、構造（格子構造、組織構造、表面構造）の少なくとも１つが最適化されている。このような最適化は、全ての実施例において、電極棒４；１０４；２０４の一部分でのみに延在しているのではなく、この電極棒４；１０４；２０４の全長にわたって延在している。さらに、本発明が、電極棒の一部分のみの構造が最適化されている電極棒も請求していることに、留意されたい。このような部分をさらに空間的に、ガイド部分にまとめることができる。このガイド部分は、電極が組み立てられた状態において、ガス放電ランプの放電容器の内壁を通って案内される、または、この内壁に融合される、またはこの内壁によって包囲されている。
【００５６】
従来技術から、約３．８までの直径比が公知である。従来の電極は、例えば以下の直径を有している：電極ヘッド＝１．５ｍｍ／電極ピン＝０．４ｍｍ；これは、３．６の直径比に相応する。
【００５７】
図示の実施例に依存せずに、これとは異なり、本発明によって最適化された電極棒ないし電極棒部分によって、約５．０のより大きい直径比が得られる：電極ヘッド＝１．５ｍｍ／電極ピン＝０．３ｍｍ。これは、５．０の直径比に相応する。
【００５８】
出願人は、本発明によって構造が最適化された電極を製造する方法に対して特許出願をするのを留保する。
【００５９】
この、全ての実施例に応用可能な本発明のガス放電ランプ、殊に高圧ガス放電ランプまたは超高圧ガス放電ランプ用の電極を製造する方法は、電極棒の少なくとも１つの部分または電極棒全体の安定性を高めるために、以下のステップのうちの少なくとも１つを有している：すなわち、
電極棒の少なくとも一部分または電極棒全体の
・「格子構造を最適化するステップ」
・または「組織構造を最適化するステップ」
・または「表面構造を最適化するステップ」
である。
【００６０】
「格子構造を最適化するステップ」は、有利には、電極棒の一部分または電極棒全体または全電極棒の半製品を、ドーピング剤によってドーピングすることによって行われる。有利には、このドーピングは、粉末冶金ステップにおいて、ドーピング剤を添加することによって行われる。特に有利には、このドーピング剤はカリウムである、または少なくともカリウムを含有する。ドーピング剤の濃度はここで、有利には、約１００ｐｐｍよりも低い。特に有利には、約７０ｐｐｍよりも低い。
【００６１】
「組織構造を最適化するステップ」または「表面構造を最適化するステップ」は有利には、電極棒の半製品を引き伸ばすまたは圧延することによってワイヤーにすることによって行われる。最適化された表面構造はここで有利には、粗面性を有する。この粗面性は、長手方向において、横方向よりも小さい。特に有利には、表面構造は、縦長の溝によって最適化される。組織構造は有利には、半製品ないしはワイヤーの半径方向の縁部領域における、より微細な粒化または圧縮された組織によって最適化される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年1月20日(2014.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中実の電極ヘッド（２；１０２；２０２）と、当該電極ヘッドと接続されている電極棒（４；１０４；２０４）とを有する、ガス放電ランプ用の電極であって、
前記電極棒はガイド部分を有しており、前記ガイド部分は、前記ガス放電ランプの放電容器の内壁を通って案内可能である、または前記内壁内に融合可能である、または前記内壁によって包囲可能である電極において、
前記電極棒（４；１０４；２０４）の少なくとも一部分の格子構造は、ドーピング（１２２）されており、前記電極ヘッド（２；１０２；２０２）の少なくとも一部分は高純度のタングステンから成り、ここで不純物の濃度は１０ｐｐｍよりも低い、
ことを特徴とする電極。
【請求項２】
前記ドーピング（１２２）はカリウムを含有している、請求項１記載の電極。
【請求項３】
前記ドーピング（１２２）の濃度は最大で１００ｐｐｍである、請求項１または２記載の電極。
【請求項４】
前記電極棒（４；１０４；２０４）は主にタングステンから成る、請求項１から３までのいずれか１項記載の電極。
【請求項５】
前記一部分および前記ガイド部分は空間的に一致する、請求項１から４までのいずれか１項記載の電極。
【請求項６】
放電容器と、前記放電容器内にほぼ直径上に配置されている２つの電極とを有しており、
前記電極の少なくとも１つは、請求項１から５までのいずれか１項記載の電極である、
ことを特徴とするガス放電ランプ。
【請求項７】
前記ガイド部分はスリーブ内に配置されており、前記スリーブは前記内壁内に融合されているまたは組み込まれている、請求項６記載のガス放電ランプ。
【国際調査報告】
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