气体放电灯电极制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于高压电弧放电照明装置的电极，它包含高熔点金属杆、高熔点金属以及以圆柱形式挤压在杆周围的活化剂粉末混合物的烧结体。为防止活化剂从环绕烧结体上的侧表面和底面之间的尖锐边缘的圆柱烧结体表面部分快速蒸发，边缘进行倒圆处理，具有满足条件５ｒ↓［０］≤ｒ↓［ｃ］≤＊的半径ｒ↓［ｃ］，其中ｒ↓［０］是放电阴极斑点的半径，ｒ和Ｌ是烧结体圆柱的半径和长度。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

专利技术的背景本技术涉及电子工程，尤其涉及高压电弧放电照明装置。如本领域已知的，电弧放电照明装置包括充有气体混合物的圆柱状石英放电管。在管子相对的末端，安装有两个由高熔点金属制成并包含活化剂(碱土金属氧化物)存储器的电极[1]。在照明装置的工作过程中，电弧放电在电极之间产生使电极加热至约1500K的温度。一形成于电极表面的活化剂薄膜使其逸出功降低。结果，在较低的温度下必要的电子电流从电极射出，增加了其使用寿命[2]。数十年来，电极被用于许多类型的照明装置，包括在其上固定有高熔点金属丝螺旋线的高熔点金属杆，在其线圈之间置有活化剂[1]。这种电极的缺陷在于由于制造的复杂性导致的高成本和由于活化剂从内线圈的间隙剥落导致的相对较短的使用寿命，活化剂剥落是因为在照明装置开和关状态中电极温度不同。近来，建议使用包含高熔点金属杆、高熔点金属和固定于其上的活化剂粉末的的圆柱形烧结体电极[2]。这种电极的制造过程省时、烧结体强度比纯活化剂更高。该电极的缺陷在于由于电极元件相对尺寸的试错选择导致的照明装置点火不稳定。为确保电极点火的稳定性，建议使用一电极[3]，该电极包括高熔点金属杆和置于该金属杆上的圆柱形烧结体，该烧结体孔隙率П、长度L，在烧结体上延伸的杆部分的长度l，金属杆的延伸部分和烧结体的质量mc和mb，金属杆的直径dc、电流I满足条件10,0≥ΠLlmbmcId2K≥3.4,]]>其中K＝1.0毫米2/A。该电极的优势在于使用期间照明装置点火的稳定性。然而，使用具有圆柱形烧结体的电极可能会产生一些困难。具体地说，在烧结体上的侧表面和底面之间锐利边缘的存在可能导致从接近于边缘部分的活化剂的蒸发有所增加，导致电极寿命的降低。因此，本技术的目的是提供能降低活化剂从烧结体表面蒸发并增加寿命的电极，这是通过烧结体形状的优化实现的。本技术的特点将在以下描述中详细描绘。附图的概述在图中附图说明图1是本技术实施例的电极示意图。专利技术的描述高压电弧放电照明装置中电极的工作机制可以如下描述。在照明装置接通电源后，一电压作用于其电极之间，导致充满气体的电极间空隙被击穿和电弧放电的产生。在放电电流值，高压弧光照明装置的特性下，在放电的阴极半周期中，当电极执行阴极功能时，放电在一半径为几十个微米的斑点(阴极斑点)连接到电极表面[4]。该阴极斑点通常位于圆柱形烧结体侧表面和底边之间的边缘上(这样的斑点位置降低来自斑点区域的热传导，这在能量方面有利于放电)。如通过计算和实验证实所示，相比在具有位于边缘上的斑点的烧结体表面的主要部分的值，在斑点中心的温度增加超过对应位于圆柱侧表面上的斑点的相应温度增加几百度。因为烧结体温度增加300K导致活化剂从其表面的蒸发率成倍增加[5]，它加速蒸发产生，这导致具有活化剂的烧结体的损耗和电极寿命的降低。所建议专利技术的要素如图1所示，它显示一包含高熔点金属杆1的电极和紧绕它的圆柱形烧结体2。为了增加从烧结体表面的阴极斑点部分来的热传导并减少它的活化剂蒸发，烧结体侧表面和圆柱底面之间的边缘以半径rc形成圆。可接受的rc值的范围可以通过以下考虑得到。研究显示，当边缘的圆半径rc至少五倍于斑点半径r0，即5r0≤rc时，在位于烧结体边缘上的斑点中心的烧结体表面温度增加仅稍微超过在位于其表面平滑部分上的斑点中心的温度增加。另一方面，圆柱边缘圆半径rc的增加导致烧结体体积的减少，结果，活化剂量减少，可能导致破坏参考文献[3]中所建议的稳定放电点火条件。如果不超过10％，由于边缘倒圆造成的烧结体体积的减少就无关紧要，根据计算，如果圆半径rc满足不等式rc≤rL/8]]>就能保证这种情况。因此，如果边缘倒圆半径满足条件5r0≤rc≤rL/8,]]>就能实现烧结体边缘阴极斑点部分的热传导有实质增加而不产生活化剂量的明显减少。本技术的实施例在250瓦功率的高压汞电弧放电照明装置中，使用包含半径为0.5毫米的钨杆、圆柱形钨以及挤压于金属杆周围的半径r＝1.35毫米长度L＝3.5毫米的碱土金属氧化粉末混合物烧结体的电极。在该照明装置中的阴极斑点半径为r0＝40-60微米[6]。对于这种电极尺寸，烧结体边缘倒圆的可接受值的范围通过不等式0.30毫米≤rc≤0.77毫米确定。在标准照明装置中制造并测试具有指定尺寸的圆形烧结体边缘(rc＝0.5毫米)的电极。其寿命被发现相比普通电极平均高出15％。参考文献1.Waymouth J.F.Electric discharge lamps.莫斯科Energia，1977，pp.169-174.2.Reshenov S.P.Cathodic processes in arc-discharge light sources.莫斯科MEI，1991，pp.223-225.3.Minaev V.I.A gas-discharge lamp.俄罗斯专利No2158043.4.Raiser J.P.Physics of gas-discharge processes.莫斯科Nauka，1987，pp.426-431.5.Koudintseva G.A.，Melnikov A.I.，Morozov A.V.，Nikonov B.P.Thermioniccathodes.莫斯科Energia，1966，pp.223-234.6.Btticher R.，Btticher W.Numerical modeling of arc attachment tocathodes of high-intensity dischargelamps//J.Phys.DAppl.Phys.，2000，V.33，pp.367-375.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压电弧放电照明装置的电极，包括高熔点金属杆、高熔点金属以及以圆柱形式挤压于杆周围的活化剂粉末混合物的烧结体，其特征在于，所述的改进电极包括在所述圆柱侧表面和底面之间的倒圆的边缘，该边缘的半径ｒ↓［ｃ］满足条件５ｒ↓［０］≤ｒ↓［ｃ］≤＊，其中ｒ↓［０］是放电阴极斑点的半径，ｒ和Ｌ是烧结体圆柱的半径和长度。

【技术特征摘要】
1.一种用于高压电弧放电照明装置的电极，包括高熔点金属杆、高熔点金属以及以圆柱形式挤压于杆周围的活化剂粉末混合物的烧结体，其特征在于，所述的改进电极包括在所述圆柱侧表面和...

【专利技术属性】
技术研发人员：VI蔡，LR田，RI哈比布林，VI克里斯特亚，AA马贾什，VV普拉西兹基，
申请(专利权)人：威罗班克佛罗里达股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：US[美国]