專利名稱：超高壓水銀燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及點燈時的水銀蒸汽壓為15～20MPa的短電弧型超高壓水銀燈，特別是涉及作為使用了液晶投影儀裝置或DMDTM(テキサス·インスツルメンツ社數(shù)字反射鏡裝置)的DLPTM(テキサス·インスツルメンツ社數(shù)字光處理)投影儀裝置的光源來使用的超高壓水銀燈。
現(xiàn)有技術(shù)最近，作為當(dāng)成液晶投影儀裝置等的投影儀裝置的光源而被使用的放電燈，被封入了0.15mg/mm3以上的作為發(fā)光物質(zhì)的水銀，點燈時的動作氣壓例如為15～20Mpa，與其它種類的放電燈相比屬于高壓的超高壓水銀燈等的高壓放電燈被使用。
像這樣的高壓放電燈中，為了防止由于該發(fā)光管部管壁的發(fā)黑或發(fā)白所引起的透明消失等現(xiàn)象的發(fā)生，在形成由鎢構(gòu)成的放電電極被相對配置了的放電空間的發(fā)光管部內(nèi)，與非活性氣體、水銀等的發(fā)光物質(zhì)一起，鹵素也被封入。
作為形成如上的高壓放電燈中的氣體密封結(jié)構(gòu)的方法，把被作為發(fā)光管部和密封管部的，例如硅玻璃管的內(nèi)部做成被減壓了的狀態(tài)，并將這一狀態(tài)的該硅玻璃管的密封管部的外周用燃燒器等加熱，使構(gòu)成該密封管部管壁的硅玻璃軟化并使其直徑縮小，由此，來形成氣體密封部的收縮密封方式被適宜地采用。
因此，上述高壓放電燈中，為了確保燈泡點燈時的耐壓強度，一般來說不具有排氣噴嘴部。所以，材料Mo(鉬)將被用于密封管部的金屬箔和外部導(dǎo)棒。
已被公開的被導(dǎo)入到發(fā)光管部的鹵素，例如根據(jù)特開平2-148561號(美國特許5,109,181)公報，是CH2Br2的狀態(tài)，或者根據(jù)特開平10-111317號公報，是以金屬鹵化物的狀態(tài)被封入的。當(dāng)鹵素以這樣的狀態(tài)被導(dǎo)入時，因為沒有排氣噴嘴，所以至少一方的密封管部是在鹵素存在的情況下被密封的。這時，存在于密封管部的Mo以密封作業(yè)時的溫度(大約1600℃左右)與鹵素(例如Br(溴))和殘留在密封管部的O2(氧)等結(jié)合，并作為MoBr4、MoO3等的化合物被取入發(fā)光管部內(nèi)。
根據(jù)發(fā)明者們的研究，得知這樣被取入發(fā)光管部的Mo化合物在燈泡點燈時的發(fā)光管部的溫度下，與W(鎢)化合物相比，因為蒸汽壓低，所以附著在發(fā)光管部內(nèi)表面不變，成為長時間點燈時的燈泡透明消失發(fā)生的關(guān)鍵。也就是說，Mo化合物成了關(guān)鍵，因為它使透明消失發(fā)生并成長，其結(jié)果是使燈的光束顯著減弱。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的目的是提供一種即使是長時間燈泡點燈的情況下也會抑制發(fā)光管部透明消失的超高壓水銀燈。
為了解決上述問題，權(quán)利要求1中所記載的發(fā)明是在由硅玻璃構(gòu)成的發(fā)光管部相對配置一對電極，在該發(fā)光管部內(nèi)封入稀有氣體及鹵素和0.15mg/mm3以上的水銀的超高壓水銀燈中，其特征在于使發(fā)光管部內(nèi)鹵素的量為1.0×10-4μmol/mm3以上，且使發(fā)光管部內(nèi)Mo的量為0.5×10-5μmol/mm3以下。
另外，權(quán)利要求2中所記載的發(fā)明是在由硅玻璃構(gòu)成的發(fā)光管部相對配置一對電極，在該發(fā)光管部內(nèi)封入稀有氣體及鹵素和0.15mg/mm3以上的水銀的超高壓水銀燈中，其特征在于使發(fā)光管部內(nèi)鹵素的量為2.0×10-4μmol/mm3以上，且使發(fā)光管部內(nèi)Mo的量為1.0×10-5μmol/mm3以下。


圖1是表示本發(fā)明的高壓放電燈構(gòu)成一例的說明用斷面圖。
圖2是表示發(fā)光管部內(nèi)Mo的量和封入鹵素的量與透明消失開始時間關(guān)系的表。
圖3是表示發(fā)光管部內(nèi)Mo的量與透明消失面積關(guān)系的圖。
圖4是對發(fā)光管部內(nèi)Mo的量進行定量化的方法的模式圖。
圖5是本發(fā)明的超高壓水銀燈制造方法的主要說明圖。
符號說明10放電燈容器11發(fā)光管部12密封管部13內(nèi)部導(dǎo)棒14陰極
15 陽極16 金屬箔17 放電空間18 氣體密封部19 外部導(dǎo)棒20 密封部30 陰極構(gòu)成體40 陽極構(gòu)成體50 密封部55 固定用部件56 固定用部件100放電燈容器形成管M發(fā)光物質(zhì)實施方式下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。圖1是表示本發(fā)明的一個高壓放電燈構(gòu)造例的說明用斷面圖。該高壓水銀燈具有由橢圓球形的發(fā)光管部11和在其兩端被連接并向管軸方向外方延伸的直管狀密封管部12構(gòu)成的放電燈容器10，在該密封管部12內(nèi)，被密封埋設(shè)有由鉬構(gòu)成的金屬箔16，并形成有氣體密封部18。
該放電燈容器10中，在由發(fā)光管部11所包圍了的放電空間17內(nèi)，在由一方(圖中的左方)的金屬箔16的內(nèi)端面向管軸方向內(nèi)方突出并延伸的內(nèi)部導(dǎo)棒13的先端所形成的由鎢構(gòu)成的陰極14和在由另一方(圖中的右方)的金屬箔16的內(nèi)端面向管軸方向內(nèi)方突出并延伸的內(nèi)部導(dǎo)棒13的先端所形成的由鎢構(gòu)成的陽極15呈互對的狀態(tài)。19是與金屬箔16的外端電連接的外部導(dǎo)棒。
由發(fā)光管部11和密封管部12構(gòu)成的放電燈容器10是由例如硅玻璃構(gòu)成的，該放電燈容器10內(nèi)，按所定的封入量封入了，例如水銀等發(fā)光物質(zhì)或鹵素等的適當(dāng)封入物。這里，當(dāng)具有如圖構(gòu)成的高壓放電燈是點燈時動作氣壓為15～20MPa的超高壓水銀燈時，例如根據(jù)特開平10-111317號公報，被封入了0.16mg/mm3以上的水銀。
用以上狀態(tài)的高壓水銀燈，使各發(fā)光管部內(nèi)所存在的鹵素(Br)的量和Mo的量發(fā)生變化，并制造出每個種類10個的取樣燈泡，然后以輸入電力200W進行連續(xù)點燈實驗。
把所制造的燈泡種類和透明消失開始時間的測試結(jié)果表示在圖2的表中。其中，◎表示點燈開始后約1000小時以后透明消失開始；○表示500～1000小時；△表示200～500小時；表示200小時以內(nèi)透明消失開始。
如果發(fā)光管部內(nèi)鹵素的量為1.0×10-4μmol/mm3以上，且Mo的量為0.5×10-5μmol/mm3以下，就可以推遲發(fā)光管部的透明消失的開始時間。
進而，即使是在發(fā)光管部內(nèi)鹵素的量為2.0×10-4μmol/mm3以上，且Mo的量為1.0×10-5μmol/mm3以下的情況，也可以推遲發(fā)光管部的透明消失的開始時間。
圖3表示把發(fā)光管部內(nèi)鹵素的量設(shè)定為2.0×10-4μmol/mm3不變，使發(fā)光管部內(nèi)Mo的量分別按1.5、1.0、2.0、6.0×10-5μmol/mm3來制造的各燈發(fā)光管部內(nèi)Mo的量和發(fā)光管部透明消失面積的關(guān)系。
◎是Mo的量為0.5×10-5μmol/mm3的燈，在約1000小時以后透明消失開始；○是Mo的量為1.0×10-5μmol/mm3的燈，在500～1000小時透明消失開始；△是Mo的量為2.0×10-5μmol/mm3的燈，在200～500小時透明消失開始；是Mo的量為6.0×10-5μmol/mm3的燈，在不到200小時透明消失開始。
這些實驗在各個水準(zhǔn)上取有10個數(shù)據(jù)，◎(Mo的量為0.5×10-5μmol/mm3)中表示10個都是在1000小時以上透明消失才開始的；○(Mo的量為1.0×10-5μmol/mm3)中表示10個都是在500～1000小時之間透明消失開始的。并且，這些◎和○中，透明消失開始后的透明消失面積的增加也減少了。
上述實驗中，有關(guān)發(fā)光管部內(nèi)Mo的定量，例如可以使用高周波誘導(dǎo)結(jié)合等離子體發(fā)光分光分析(ICP-MS法)來進行。
其測定原理如下。它是一種把高周波誘導(dǎo)結(jié)合等離子體作為激發(fā)源的發(fā)光分光分析，將霧化了的試樣溶液導(dǎo)入于高溫氬等離子體，并用衍射光柵來對發(fā)光光譜線進行分光，然后依據(jù)該光譜線的波長和強度來對元素進行定性、定量分析。
其特征可以列舉如下，即、因為元素間的干涉少，所以不容易受到共存元素的影響。另外，因為測定濃度的范圍廣(直線性是廣的)，所以測量線的水準(zhǔn)少亦可。進而，具有ppb水準(zhǔn)的高檢測敏感度，一般作為對微量金屬進行定量的方法而常被使用。
圖4中圖解表示了對Mo的量進行定量化的方法。
首先，①殘留放電空間(發(fā)光管部)不變，把放電燈在箭頭部分切斷。
②在發(fā)光管部的正中央切斷，分成兩塊。
③將該部分放入由硅酸和過氧化氫水構(gòu)成的加熱到數(shù)十℃的混合酸，使Mo溶解。使在溶解后，將溶液分為數(shù)次吸取。
④把所吸取的溶液轉(zhuǎn)移到其它容器中。
⑤用ICP-MS法對上述溶液進行定量分析，并測量Mo的量。
還有，使發(fā)光管部內(nèi)Mo的量為1.0×10-5μmol/mm3以下，并使發(fā)光管部內(nèi)鹵素的量為所定量的本發(fā)明所涉及的超高壓放電燈的制造方法如下。
圖5中表示說明該制造方法主要部分的斷面圖。該圖中，陰極構(gòu)成體30是由外部導(dǎo)棒19、金屬箔16及陰極14的被形成了的內(nèi)部導(dǎo)棒13而形成的，另外，陽極構(gòu)成體40是由外部導(dǎo)棒19、金屬箔16及陽極15的被形成了的內(nèi)部導(dǎo)棒13而形成的。
把鹵素導(dǎo)入用氣體導(dǎo)入到一方的氣體密封部18被形成在了一端側(cè)的放電燈容器形成管100內(nèi)之后，開封，形成密封部50，并用固定用部件56來支撐。然后，通過冷卻該放電燈容器形成管100的一部分(圖的橫箭頭部分)，使該鹵素導(dǎo)入用氣體凝縮，并在這一狀態(tài)下，在該放電燈容器形成管100的另一端側(cè)形成另一方的氣體密封部。
還有，作為用于凝縮鹵素導(dǎo)入用氣體的冷卻源，使用液體氮是理想的。
另外，由于和陽極構(gòu)成體40一起將呈氣體狀態(tài)的鹵素導(dǎo)入氣體導(dǎo)入到一方的氣體密封部18被形成了的放電燈容器形成管100內(nèi)之后，在使該鹵素導(dǎo)入氣體凝縮的狀態(tài)下來形成另一方的氣體密封部，所以，構(gòu)成陽極構(gòu)成體40的金屬箔16和來自于被導(dǎo)入了的鹵素導(dǎo)入氣體的鹵素之間的反應(yīng)就能夠得以抑制。
因此，就可以把目的量的鹵素準(zhǔn)確地封入到發(fā)光管部內(nèi)，而且，還可以抑制含有來自金屬箔金屬的金屬鹵素化合物等不純物質(zhì)被導(dǎo)入到發(fā)光管部11內(nèi)。圖中，M是發(fā)光物質(zhì)，55是固定用部件，20是密封部。
根據(jù)上述制造方法，由于必要量的鹵素被準(zhǔn)確地封入，且可以抑制來自金屬箔的將給點燈狀態(tài)帶來弊病的金屬鹵素化合物被導(dǎo)入到放電燈容器內(nèi)，因此，由放電燈容器管壁的發(fā)黑或發(fā)白引起的透明消失等現(xiàn)象所產(chǎn)生的隨著時間推移的照明度的下降將被抑制。因此，就能夠長時間保持良好的點燈狀態(tài)。
還有，上述實驗中所用的包括Mo超過1.0×10-5μmol/mm3的燈泡用蒸汽壓不相同的封入氣體的種類，通過使凝縮條件變化來封入所定的鹵素的量、Mo的量。另外，通過使金屬箔的氧化狀態(tài)變化來控制Mo氧化物的狀態(tài)和Mo的封入量。
本發(fā)明的實施方式中，雖然以具有陰極和陽極的直流型超高壓水銀燈為例進行了說明，但是，即使是交流型的超高壓水銀燈，本發(fā)明的效果也是不變的。
發(fā)明效果本發(fā)明的放電燈，也就是說、在由硅玻璃構(gòu)成的發(fā)光管部相對配置一對電極，并在該發(fā)光管部內(nèi)封入稀有氣體及鹵素和0.15mg/mm3以上的水銀，使發(fā)光管部內(nèi)鹵素的量為1.0×10-4μmol/mm3，且使發(fā)光管部內(nèi)Mo的量為1.0×10-5μmol/mm3以下，由此，可以得到即使是長時間燈泡點燈的情況也可以抑制發(fā)光管部透明消失的超高壓水銀燈。
進而，通過使發(fā)光管部內(nèi)鹵素的量為2.0×10-4μmol/mm3以上，且發(fā)光管部內(nèi)Mo的量為1.0×10-5μmol/mm3以下，可以作為即使是長時間燈泡點燈的情況也可以抑制發(fā)光管部透明消失的超高壓水銀燈。
權(quán)利要求
1.一種超高壓水銀燈，其在由硅玻璃構(gòu)成的發(fā)光管部相對配置一對電極，在該發(fā)光管部內(nèi)封入稀有氣體及鹵素和0.15mg/mm3以上的水銀，其特征在于使發(fā)光管部內(nèi)鹵素的量為1.0×10-4μmol/mm3以上，且使發(fā)光管部內(nèi)Mo的量為0.5×10-5μmol/mm3以下。
2.一種超高壓水銀燈，其在由硅玻璃構(gòu)成的發(fā)光管部相對配置一對電極，在該發(fā)光管部內(nèi)封入稀有氣體及鹵素和0.15mg/mm3以上的水銀，其特征在于使發(fā)光管部內(nèi)鹵素的量為2.0×10-4μmol/mm3以上，且使發(fā)光管部內(nèi)Mo的量為1.0×10-5μmol/mm3以下。
全文摘要
提供一種即使是長時間燈泡點燈的情況下也可以抑制發(fā)光管部透明消失的超高壓水銀燈。在由硅玻璃構(gòu)成的發(fā)光管部相對配置一對電極,并在該發(fā)光管部內(nèi)封入稀有氣體及鹵素和0.15mg/mm
文檔編號H01J17/02GK1423301SQ0215438
公開日2003年6月11日 申請日期2002年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月5日
發(fā)明者平尾哲治 申請人:優(yōu)志旺電機株式會社