[发明专利]具有用含有3wt%以下铼的钨合金制成的电极的放电灯

说明书

发明领域

本发明涉及高压气体放电灯，该灯包含具有气体填充物(gasfilling)透光放电容器和布置在该放电容器中的电极。

背景技术

由于高压气体放电灯的良好照明性能，其应用日益广泛。这些放电灯一般包含具有引线(feedthroughs)的放电容器，电极通过引线延伸进入放电容器中，或进入由放电容器包围的放电腔中。当放电灯处于工作状态时，在电极自由端之间就激发电弧放电。

放电腔一般含有气体充填物(灯充填物(lamp filling))，该气体填充物包含起动气体(starter gas)(例如氩气)；放电气体(例如一种或几种金属卤化物，如碘化钠和/或碘化钪)，其形成实际上的发光材料；以及电压梯度产生体(voltage gradient generator)或缓冲气体(例如汞)，其主要作用是通过提高温度或压力来促进发光物质蒸发，并提高灯的效率和烧毁电压(burning voltage)。

由于放电灯电极在灯工作时暴露在苛刻条件下，所以对这些电极的材料和结构就有很高要求。

EP-A0343625公开了包含在灯泡一端形成的密封部分，以及在另一端形成以围绕放电空间的外壳部分的弧形管灯泡。一对金属箔埋在密封部分中。在放电空间中加入用于起动的稀有气体、汞和金属卤化物。一对电极包含连接到所述金属箔的一对电极棒和布置在所述棒尖端的线圈(coils)。这些线圈相互隔开并相互面对布置在放电区内。铼-钨合金可用作棒材料。对于这种合金，铼与钨的混合比应为0.05％重量或更高，以降低电极在工作期间断裂的危险。

现有技术的该钨-铼合金电极的缺点是在灯工作期间可能有相当数量的铼蒸发。对于高温，例如高于2800℃的温度尤其如此，而这正是现有放电灯电极的工作温度。铼的蒸发影响灯气氛并使放电腔变黑。

发明内容

本发明一个目的是提供具有在电极加工以及在灯工作时都具有相当的机械强度，且具有降低的黑化行为的电极的放电灯。

该目的通过高压气体放电灯实现，该灯包含具有气体充填物的放电腔和布置在放电腔内的电极，其中至少一个所述电极是钨合金电极，该钨合金电极基本上由(a)超高纯钨和(b)数量为钨数量的0.01-3％重量的铼、锇、钽、铪、铱和锆中的至少一种组成。

超高纯钨是脆而弱的材料，特别是在退火状态下，这妨碍了电极加工。用例如铼(Re)掺杂钨材料得到钨-铼合金，增加了所得合金的延展性，其有益于电极加工例如线拉伸和电极成形(例如磨削，焊接)，并且也有益于电极工作时的机械强度。低数量的铼降低了电极对放电腔的黑化影响。低数量的铼还降低了线拉伸期间加工硬化的影响，从而消除或减少了线拉伸期间额外退火步骤的必要性。预计锇也有类似的作用。总之，本发明的钨合金在例如获得允许电极加工并减少灯寿命期间电极断裂的足够延展性的足够高铼含量，与减少灯工作期间造成放电腔内部黑化的铼蒸发量的足够低铼含量之间，达到了适当的平衡。

注意超高纯钨粉含有至少99.99％的钨原子，优选至少99.999％或甚至99.9999％的钨(除氧、碳和氮以外)。用于制造所述合金的粉末含有至少0.01％重量(除氧、碳和氮以外)的选自铼、锇、钽、铪、铱和锆的组分(b)。组分(b)包含至少50％重量的铼或锇，或它们的混合物。最多50％重量的组分(b)可以是钽，最多10％重量的组分(b)可以是铪、铱和锆中的至少一种。

此外，应该注意，电极可含有少量例如随所述粉末引入的杂质或添加剂。在本发明一个实施方案中，杂质不超过10μg/g电极，优选不超过5μg/g电极，最优选不超过1μg/g电极。小数量的杂质或添加剂可使具有少量组分(b)的电极获得适当的机械性能。

应理解，氧、碳或氮的含量主要取决于表面吸收。优选这些成分不超过30μg/g电极。氧、碳和/或氮的数量在电极用合金成分数量的定义中不计算在内。

在优选实施方案中，钨合金电极包含棒和缠绕所述棒的线圈。这种电极结构在电极上提供了充分的热分布。所述棒可由本发明的合金构成，并在干燥氢气中在高温例如2000℃以上退火，以除去杂质。用于线圈的金属线优选没有退火，因为退火的金属丝太脆而不能形成线圈。在所述棒和线圈组装后，组装的电极可在高温例如2000℃以上退火。

在本发明实施方案中，在灯工作期间至少一部分所述电极具有2800-3400℃的温度。在该温度范围内电极导致的黑化的减少是特别显著的。