发明内容

因此，本发明的目的是：确保前部的、放电电弧附近的电极区域的尽可能良好的排热(散热)，其中尤其应当改善电极的热导率。

存在多种应当产生电极排热改善的方案，即从电极中散热。一种可能性是利用在红外范围内具有改进的发射率(例如Osram，DE 102009021235B4)的材料对阳极进行涂覆。处于改善热放射的目的也使用电极表面的微结构化(Ushio，JP3838110B2)。所提到的手段都用于从电极表面进行热放射。另一种方案旨在改善沿电极轴线的热导率。为此，电极能够具有如下内部部段或核心区域，该内部部段或核心区域相比纯钨具有更高的导电性。一个示例是具有密封封闭的内部空间的阳极，所述内部空间用低熔点金属(即例如银或铜)(Ushio，EP 1357579 B1)或合金填充。这种阳极在汞放电灯中已经使用较长时间。在操作期间的主导温度下，被包围在内部空间中的低熔点金属熔化，并且也能够部分地转变成气态的聚集态。在所述熔化或蒸发过程中，从低熔点金属吸收热能，并且另外经由对流过程从电极的前部的，朝向放电电弧的区域传输至电极的后部的，朝向电极棒的区域。

放电灯结构的细节示例性地在图18中示出，所述图示意地示出具有电极1和2的气体放电灯10。优选构成为高压汞气体放电灯的气体放电灯10为竖直操作的放电灯10，使得两个电极1和2的彼此平行延伸的，尤其在一条直线上延伸的电极轴线同样竖直地对准。此外，在所述示例中，电极1构成为具有阴极尖端11和柱状区域12的阴极，而电极2代表阳极并具有阳极平台14以及同样柱状的区域13。阳极2设置在阴极1之上并且阳极平台14朝向阴极尖端11，其中，在操作中，在阳极平台14和阴极尖端11之间形成放电电弧。此外，两个电极1和2设置在放电容器7中，例如玻璃泡壳中。为了将电极保持在放电容器7中，设有阴极保持杆3和阳极保持杆4。所述保持杆经由内部电流输送装置5或6与连接插座8和9电连接，其中，连接插座8、9又能够经由适当的外部的电流输送装置与能量源连接以操作放电灯10(未示出)。

高压气体放电灯10优选以高功率运行，尤其是在千瓦范围内运行。由此主要在阳极2处产生非常高的温度。典型地，阳极平台区域中的温度约为2700℃，并且朝向阳极保持杆下降至约1500℃至1100℃，这在很大程度上取决于阳极的热导率和热放射能力。在任何情况下，热量必须尽可能有效地从阳极2导出，以增加阳极12的使用寿命或实现所需的载流能力。

本发明的目的因此在于：提出一种用于气体放电灯的具有改进的特性的电极。一方面是：实现电极的尽可能良好的散热，尤其前部的，放电电弧附近的电极区域的尽可能良好的散热。在此，尤其应改进电极的热导率。

所述目的通过具有根据权利要求1的特征的用于气体放电灯的电极来实现。本发明的有利的设计方案是从属权利要求、说明书和附图的主题。

如开头已经提到的那样，本发明还涉及一种具有根据本发明的至少一个电极的气体放电灯。

下面描述的发明旨在提高阳极内部中的热导率，其中借助于多腔室设计应当克服或至少减少上文中在现有技术中描述的单腔室设计的缺点。为此，阳极/电极在其通常柱状的基体的内部中具有两个或更多个腔室。特别地，多腔室设计应被设计成使得能够实现更强烈的定向对流，以实现更有效的热传递。此外，应避免局部加热，并应在灯燃烧位置方面实现更大的灵活性。此外，多腔室设计使得在电极的关键的平台区域中实现更高的稳定性。整体上，阳极应当具有n个腔室，其中2≤n。在此，如下标记应当适用(也参见图1C和相关联的附图描述)：

n-腔室的数量

r_i-腔室i到阳极边缘的最短距离

s_i-腔室i到阳极的平台平面的最短距离

d_i-腔室的平行于平台的直径或最大扩展

a_ij-腔室i与腔室j之间的最小距离

在一个实施方式中，阳极包括第一阳极部件、封闭部件或盖，和第二阳极部件、容器部件或罐(电极的基体中的凹部)，这两者空气密封地或密封地彼此连接。腔室位于阳极(罐)的下部部分中。在图3至图9(俯视图)中可见两个或更多个腔室的一些布置示例，其中，在这些示例中，腔室相邻地设置，因此腔室或腔室中的至少一部分沿基体的纵向延伸方向彼此平行地设置。

根据本发明的多腔室设计具有非常高的设计方面的灵活性的优点，使得根据具体的应用情况——例如取决于灯类型(灯填充物、填充压力、电极直径、电极几何形状等)、灯功率、灯燃烧位置和许多其他影响变量——上述方面中的各个方面能够被突出并优选地被优化。

原则上，在任何情况下，相应的腔室的所有参数都能够单独地并且原则上独立于其他腔室被调整。除了纯几何参数、即例如上面详述的标记，还能够调整相应的腔室内壁的表面特性。此外，可行的是：单独设置每个腔室的填充，例如关于要填充的低熔点金属(材料选择)或其填充高度来设置。其他的优化可能性在于单个腔室相对于彼此以及相对于电极外壁的布置。

例如，在几何尺寸方面，腔室都能够具有相同的形状和相同的深度，这在制造方面能够特别容易实现。但是，根据应用情况，腔室还能够具有彼此不同的形状和/或深度(参见例如附图7、附图12)。例如能够通过其横截面来区分可行的形状，其中，能够使用圆的(例如圆形或椭圆形)和角形的(例如三角形、四边形或多边形)形状。但是，原则上也能够考虑混合形状，其中第一横截面存在于第一部段中并且不同于第一横截面的第二横截面存在于第二部段中。换言之，例如从圆的横截面到角形横截面或从圆形横截面到椭圆形横截面的过渡能够发生在腔室的纵向延伸上。

合适的制造方法、尤其是用于圆的腔室的制造方法例如是钻孔、车削或铣削。能够制造其他腔室形状(角形、半圆形等)，例如作为所谓的原料阳极。在此，由载体材料(例如钨)和粘合剂构成的粉末通过例如铸模几乎可以任意地形成。然后取出粘合剂并再次压实坯料。

原则上，关于制造方法，必须将以下方法进行区分，在其中一种方法中各个腔室由电极基体通过切屑工艺形成(并且其中，在基体中形成容器或罐或罐状的凹部)，在另一种方法中各个腔室在电极基体之外制造并且在时间上的后续的方法步骤中装入到电极基体中，其中，基体为此必须具有适当尺寸的空腔。

如上所述，多腔室设计在设计方面具有高度的灵活性，因为基本上能够单独地适配全部几何的和非几何的腔室特性进而能够优化整个系统。在下文中，针对所述几何的和非几何的腔室特性中的一些来详细阐述示例性实施方式。

腔室的长度：

此外能够调整各个腔室的长度，以便根据腔室在电极的(通常柱形的)基体中的相应的位置来实现尽可能最佳的排热和电极稳定性之间的最佳折衷。例如，处于电极基体的对称轴线附近的腔室能够比距离电极基体的对称轴线的更远距离的腔室更短地构成(见图12)。由于在平台附近、尤其是在电极基体的对称轴线附近的电弧起点处出现特别高的温度，因此能够借助这种实施方式根据腔室相对于电弧起点的位置来优化各个腔室i的距离s_i，以便因此防止变形的风险，或甚至防止所述区域变得不密封的风险。

腔室的布置：

各个腔室i在电极内部中的布置优选对称地构成，尤其是相对于电极纵轴线旋转对称地构成。这具有的优点是：在实践中经常出现竖直的燃烧位置的情况下，热流能够均匀地分布在电极横截面(例如，在垂直于电极纵轴线的平面中观察)之上，以便因此实现电极的有效的排热，并且以便避免局部加热和损坏。在图3至图6、图8和图9中示出了能够设想到的布置。

在非竖直的燃烧位置的情况下，腔室的非对称的、尤其是非旋转对称的布置能够有助于相对于重力方向来调整对流和热流。例如，在一个实施方式中，在远离垂直线倾斜的灯的情况下最靠近底部的一侧上比电极的相对的一侧上设置有更多数量的腔室(参见图7，其中，在图中在虚线所示的电极侧的右侧是最近接底部的一侧)。

除了调整各个腔室的布置外，在非竖直的燃烧位置的情况下，也能够调整适配其他几何和非几何特性，例如腔室几何形状(直径、长度、形状)、腔室填充(材料、填充高度)等。

腔室的填充：

原则上，每个腔室能够独立于其他腔室进行填充。这涉及填充的材料本身的类型及其量(体积百分比或质量百分比)。

用于上述热传递的合适的材料尤其是低熔点金属(即例如银、铜、金)和现有技术中原则上已知的、具有比钨更低熔点和比钨更高热导率的其他金属。所述材料通常作为固体填充到腔室中。除了低熔点金属或除了由低熔点金属构成的合金之外，保护气体(例如氩气之类的惰性气体)能够封闭到相应的腔室中。

此外，能够将其他材料封闭到相应的腔室中，所述其他的材料能够进一步提高热导率，而不会在操作条件下熔化。这些其他的热导体能够是非金属材料，例如金刚石或诸如氮化硼、氮化铝之类的陶瓷材料。所述附加的热导体优选以粉末形式引入到相应的腔室中。DE10 2018 220 944.8中公开这方面的细节。

壁特性：

各个腔室的内表面的特性s是关于其热学行为的另一个影响因素。就制造方面而言，具有如下表面粗糙度的光滑的腔室内壁是尤其简单的，所述腔室内壁在上述制造过程(例如切屑过程、如钻孔、车削或铣削)的范围中形成。借助替选的或附加的制造工艺，能够产生表面的粗糙化或结构化，例如通过机械工艺(例如喷砂、溅射、研磨等)、化学工艺(例如蚀刻)或其他物理工艺(例如激光结构化、等离子蚀刻、离子辐射等)。此类表面处理的目的能够是：将表面结构化，使得能够发生以热管形式(热虹吸管，热管)的热传递，所述热传递具有工作介质(在此为低熔点金属)的从放热区(阳极保持杆)到热源(阳极平台)的改善的向回传输。向回传输在此能够纯被动地进行并且能够通过重力完成和/或通过其他的力(例如毛细力)完成。为此，设置在腔室i的内表面处的网络结构、烧结结构、芯结构、槽或沟道或其组合能够是合适的。例如，在DE102007038909A1中公开了相应的设计。

腔室的数量：

腔室的最佳数量原则上取决于各种因素，属于所述各种因素的是：各个腔室i的几何特性(例如直径、长度、形状等)、各个腔室i的填充(材料类型、填充高度、附加的填充成分等)、腔室i的壁特性以及各个腔室i相对于彼此的布置。在此，各个因素能够相互影响。因此，例如，电极基体中的腔室i的可达到的封装密度取决于各个腔室i的直径和形状。此外，当涉及实现有效的定向的热流时，腔室表面积与腔室体积的比也能够有影响。此外，腔室体积与周围的钨体积之比对阳极的载流能力也有影响。如前所述，所有这些考量还取决于灯的操作条件，尤其是取决于其燃烧位置。

腔室的横截面：

具有仅一个腔室的传统解决方案存在平台变形的风险。在本发明中，能够通过如下方式减小变形倾向：即将腔室选择成使得腔室的横截面积在平台上的投影仅填充平台的一部分(例如参见图15)。在此，平台的面积为A_p，其中A_p＝π*p²/4，其中，p是平台的直径。腔室横截面积在平台上的投影具有面积A₁、A₂、A₃……A_n，因此，投影的横截面积的总和为A_S＝A₁+A₂……A_n。对于腔室的有利的构成，应适用的是0.1<A_S/A_p<0.9，特别有利地0.3<A_S/A_p<0.8。在值较小的情况下，热量不再可以有效地通过腔室中的材料导出。如果该比大于0.9，则平台变形的风险增加，并且传统解决方案的缺点再次暴露出来。

腔室彼此间的距离：

腔室彼此间的距离a_ij能够选择得小，其中，下限主要由加工或者操作过程中形成裂纹的风险决定。因此，应适用的是a_ij≥1mm。

腔室距平台和距边缘的距离：

腔室到阳极平台的距离s_i受两个因素影响：一方面，距离应当小，以便尽可能有效地散热。另一方面，所述距离应该选择得大，以避免平台中的裂纹或变形。现在，变形倾向随腔室的直径(或其最大扩展)d_i增加，即通过选择较小的直径还能够减少距平台的距离。距离s_i现在应有利地至少为3mm，或至少d_i/3，即s_i≥d_i/3和s_i≥2mm。腔室到边缘的距离r_i应该——如距平台的间距那样——选择得小，因为经由阳极的套进行的热放射也有效地有助于降低平台处的温度。由于较低的温度——与平台相比——以及由于等离子体引起压力缺失而使变形倾向甚至更低。当然，必须避免由于张力引起的裂纹，使得有利地应遵守如下关系：si≥d_i/4和s_i≥2mm。

替选于或除了上述实施方式之外，也能够沿着电极的纵向延伸方向依次设置不同的腔室，因此腔室或腔室中的至少一部分沿基体的纵向延伸方向彼此串联设置。在图17B示出如下示例，其中阳极具有四个腔室K1至K4，所述腔室沿着阳极的纵向延伸方向A设置进而形成堆叠状的设置。在该示例中，腔室分别具有相同的尺寸(长度、宽度、深度)并具有矩形的横截面。如上面已经详细描述的那样，对于所述实施方式在腔室的几何和非几何特性方面也存在广泛的变型可能，所述腔室的几何和非几何特性例如涉及其关于它们的形状、它们彼此之间的距离、它们到阳极边缘(侧壁、盖、阳极平台)的距离、它们的填充物、它们的壁特性等。特别地，各个腔室i能够具有彼此不同的几何和非几何的特征，因此例如在阳极平台附近的腔室能够具有与更远离阳极平台的腔室不同的几何尺寸。

综上所述，因此能够确定：多腔室电极的整体设计为大量参数的函数，所述参数中的一些参数(并非穷尽)已在上面列出和解释，其中，各个参数能够部分彼此独立地选择，但是也能够部分直接彼此关联。

密封：

为了密封腔室考虑多种方法。

a)一种可行方案是：用由如下材料构成的塞封闭每个单独的腔室，盖(即封闭部件)和罐/容器部件(即电极基体中的凹部)也由所述材料构成，所述材料优选是钨。在此，对于每个填充的腔室需要塞(例如参见图13)。例如，所述塞设计成成使得其周向地设有槽。槽之上的部分被设计得更宽，从而防止“滑过”进入到腔室的开口中。所述槽现在容纳有起焊料作用的材料构成的螺旋线。通过例如在炉中加热焊料，密封各个腔室。必须将焊料材料选择成使得其在随后的操作中不会再次液化。汞放电灯中的阳极的合适示例是钼/钌、钛/钨、锆/钨或铂/钨。根据相应的应用领域来调整温度。

b)在a)的变型方案中，焊料不以螺旋线的形式引入，而是作为金属箔引入，所述金属箔围绕塞缠绕并且随所述塞压入到腔室中。在此，塞形状表现为是柱形的，但是或者为锥形的。密封如a)下通过热学步骤(例如炉内退火)实现。

c)第三种可行方案是将焊料施加到罐的端面上，使得所有腔室在焊接工艺之后彼此分开，但是在一定程度上借助同一塞(在此为罐的端面)封闭。可考虑如下实施例，其中焊料球形地引入到凹陷部中，例如参见图14。虚线在此示出凹陷部，小球形式的焊料填入到所述凹陷部中。

d)另一种可行方案在于：对塞和相应的腔室设有螺纹，使得塞能够拧入到腔室中。此外，塞还能够用焊料密封。

具有一个腔室的常规的变型方案具有如下缺点：由于强的热负荷会发生平台变形。在相应的负载下，平台区域中的所产生的凹槽会变得如此之大，以至于材料不再机械耐受，并且填充材料(例如铜或银)从阳极离开，这导致灯的失效。因此，必须确保：钻孔和平台之间的距离s足够大。另一方面，距离又应该是小的，以实现尽可能良好的散热。

通过多腔室系统，能够将腔室到平台的距离s_i选择得较小，而不会造成这种变形和灯的可能的失效。