專利名稱：高壓水銀燈和燈裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓水銀燈和燈裝置。特別是涉及作為投影儀等的光源而使用的高壓水銀燈之中，水銀封入量比較多的燈。
圖1示出在特開平2-148561號公報公開的高壓水銀燈的構(gòu)造。圖1所示的燈1000由以石英作為主成分的發(fā)光管1，和在其兩側(cè)延伸的一對側(cè)管部(密封部)2構(gòu)成。在側(cè)管部2上埋設(shè)金屬制的電極構(gòu)造體，應(yīng)當(dāng)能夠從外部把電力供給發(fā)光管內(nèi)。電極構(gòu)造體采取順序電連接鎢(W)制電極3，鉬(Mo)箔4，外部引線5的構(gòu)造。在電極3的前端上纏繞線圈12。在發(fā)光管1內(nèi)封入作為發(fā)光源的水銀(Hg)，氬氣(Ar)以及少量鹵素氣體(未圖示)。
簡單說明燈1000的工作原理。如果在一對外部引線5的兩端施加起動電壓，則引起Ar放電，使發(fā)光管1內(nèi)溫度上升。通過該溫度上升，Hg原子蒸發(fā)，作為氣體充滿發(fā)光管1內(nèi)。該Hg在兩電極3之間利用從一方的電極3放出的電子被激發(fā)而發(fā)光。因此作為發(fā)光源的Hg蒸氣壓越大，越放出高亮度的光。由于Hg蒸氣壓越大，則兩電極間的電位差(電壓)越變大，所以在相同額定功率下點(diǎn)燈時，可以減小電流。這認(rèn)為可以減小對電極3的負(fù)擔(dān)，涉及到燈的長壽命化。因此，越增高Hg蒸氣壓，越可以制成亮度、壽命特性優(yōu)良的燈管。
可是，從物理上的耐壓強(qiáng)度觀點(diǎn)出發(fā)，現(xiàn)有的高壓水銀燈實(shí)用上在15～20MPa(150～200大氣壓)左右的Hg蒸氣壓下使用。在特開平2-148561號公報上公開了Hg蒸氣壓200巴～350巴(與約20MPa～約35MPa相當(dāng))的超高壓水銀燈，然而，在考慮可靠性或壽命等現(xiàn)實(shí)的使用中，在15～20MPa(150～200大氣壓)左右的Hg蒸氣壓下使用。
目前，雖說提高耐壓強(qiáng)度的研究、開發(fā)，但是現(xiàn)狀是還沒有實(shí)際耐用那樣的、Hg蒸氣壓超過20MPa的高耐壓的高壓水銀燈的報告。其中，本申請發(fā)明者成功地完成了約30～40MPa或更高(約300～400大氣壓或更高)的高耐壓的高壓水銀燈，并在特愿2001-267487號以及特愿2001-371365號上公開。
具有這種極高耐壓的高壓水銀燈由于是在按照現(xiàn)有技術(shù)不能達(dá)到的水銀蒸氣壓下工作的緣故，所以不能預(yù)測其特性以及舉動究竟是怎樣的。在本申請發(fā)明者進(jìn)行該高壓水銀燈的點(diǎn)燈試驗(yàn)時，如果工作壓力一超過現(xiàn)有的20MPa，尤其是超過大約30MPa，則可以看到燈黑化。
本發(fā)明的高壓水銀燈，具有至少在管內(nèi)封入有水銀的發(fā)光管和保持前述發(fā)光管的氣密性的一對密封部，前述密封部的至少一個具有從前述發(fā)光管延伸的第一玻璃部和在前述第一玻璃部內(nèi)側(cè)的至少一部分上設(shè)置的第二玻璃部，而且該一個密封部具有施加有壓縮應(yīng)力的部位，另外，在前述發(fā)光管和前述一對密封部之中的至少一部分上設(shè)置有電熱絲。
以前述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，優(yōu)選前述水銀的封入量為230mg/cm3以上。
在某種適宜的實(shí)施方式下，以前述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，前述水銀的封入量為300mg/cm3以上，鹵素被封入前述發(fā)光管內(nèi)，前述高壓水銀燈的管壁負(fù)荷為80W/cm2以上，而前述電熱絲為加熱前述發(fā)光管的裝置。
前述電熱絲纏繞在前述密封部的至少一個即可。
在某種適宜的實(shí)施方式下，從前述的一對密封部各自的端部伸出外部引線，前述外部引線的至少一側(cè)與前述電熱絲的一端電連接。
在前述電熱絲的一部分上設(shè)置將與前述外部引線的電連接進(jìn)行接通斷開的開關(guān)，前述電熱絲在點(diǎn)燈前與前述外部引線電連接，而在點(diǎn)燈后與前述外部引線的電連接被切斷，而是電連接到向前述電熱絲通電的電源上。
在某種適宜的實(shí)施方式下，前述電熱絲可以在前述電熱絲的一部分上設(shè)置切斷與前述外部引線的電連接的開關(guān)。
在某種適宜的實(shí)施方式下，一對電極棒被相互對置地配置在前述發(fā)光管內(nèi)，前述一對電極棒中的至少一個電極棒與金屬箔相連接，前述金屬箔被設(shè)在前述密封部內(nèi)，而且該金屬箔的至少一部分位于前述第二玻璃部內(nèi)。
在某種適宜的實(shí)施方式下，在埋入前述至少一個密封部的部分中，前述電極棒的至少一部分上纏繞有至少在表面上具有從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re組成的組中選擇的至少一種金屬的線圈。
在某種適宜的實(shí)施方式下，在前述密封部內(nèi)，設(shè)置與前述第二玻璃部相連接的供電用的金屬部，前述壓縮應(yīng)力施加在前述密封部的至少長度方向上，前述第一玻璃部含99重量％以上的SiO2，前述第二玻璃部含15重量％以下的Al2O3和4重量％以下的B中的至少一種，和SiO2。
本發(fā)明的其他高壓水銀燈，具有至少在管內(nèi)封入有水銀、且相對地配置一對電極棒的發(fā)光管和從前述發(fā)光管延伸的密封部，在埋入至少一個前述密封部的部分中，前述電極棒的至少一部分上纏繞有至少在表面上具有從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re組成的組中選擇的至少一種金屬的線圈，另外，在前述發(fā)光管和前述一對密封部之中的至少一部分上設(shè)置電熱絲。
本發(fā)明的另外的高壓水銀燈具有至少在管內(nèi)封入有水銀的發(fā)光管和保持前述發(fā)光管的氣密性的一對密封部，以前述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，前述水銀的封入量為230mg/cm3以上，在前述發(fā)光管和前述一對密封部之中的至少一部分上設(shè)置有給前述發(fā)光管加熱的加熱裝置。
在某種適宜的實(shí)施方式下，前述加熱裝置為電熱絲，以前述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，前述水銀的封入量為300mg/cm3以上，鹵素被封入前述發(fā)光管內(nèi)，前述高壓水銀燈的管壁負(fù)荷為80W/cm2以上。
也還可以還具備測定前述發(fā)光管溫度的裝置。
在某種適宜的實(shí)施方式下，前述測定溫度的裝置為熱電偶。
在某種適宜的實(shí)施方式下，前述加熱裝置具有在點(diǎn)燈的同時或在點(diǎn)燈后加熱前述發(fā)光管的構(gòu)造。
在某種實(shí)施方式下的高壓水銀燈，具備在管內(nèi)對置配置了一對電極的發(fā)光管和從前述發(fā)光管延伸的、內(nèi)部具有前述電極一部分的密封部，在位于前述密封部內(nèi)的部分的前述電極的至少一部分表面上，形成有利用從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re組成的組中選擇的至少一種金屬構(gòu)成的金屬膜。
在某種實(shí)施方式下，前述電極通過熔接與被設(shè)在前述密封部內(nèi)的金屬箔相連接，前述金屬膜不在與前述金屬箔的連接部位形成，而在被埋在前述密封部內(nèi)的前述電極的表面形成。構(gòu)成前述金屬膜的前述金屬的一部分也可存在于前述發(fā)光管內(nèi)。前述金屬膜優(yōu)選具有下層由Au層、上層由Pt層組成的多層構(gòu)造。
在某種實(shí)施方式下的高壓水銀燈，具備在管內(nèi)對置配置了一對電極的發(fā)光管和從前述發(fā)光管延伸的、內(nèi)部具有前述電極一部分的密封部，位于前述密封部內(nèi)的部分前述電極上，纏繞有在表面上具有從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re組成的組中選擇的至少一種金屬的線圈。
在某種實(shí)施方式下，前述金屬箔以及前述電極的一部分埋設(shè)在在前述密封部內(nèi)，在被埋入前述密封部內(nèi)的前述電極上，纏繞有在表面上具有從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re組成的組中選擇的至少一種金屬的線圈。前述線圈優(yōu)選具有下層由Au層、上層由Pt層組成的多層構(gòu)造的金屬膜。
在某種實(shí)施方式下的前述高壓水銀燈，具有在管內(nèi)封入有發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光管和保持前述發(fā)光管的氣密性的密封部，前述密封部具有從前述發(fā)光管延伸的第一玻璃部和在前述第一玻璃部內(nèi)側(cè)的至少一部分上設(shè)置的第二玻璃部，而且前述密封部具有施加有壓縮應(yīng)力的部位，前述施加有壓縮應(yīng)力的部位從由前述第二玻璃部、前述第二玻璃部與前述第一玻璃部的邊界部、前述第二玻璃部之中的前述第一玻璃部一側(cè)的部分以及前述第一玻璃部之中的前述第二玻璃部一側(cè)的部分組成的組中選擇。在某種實(shí)施方式下，在前述第一玻璃部與前述第二玻璃部的邊界周圍存在由于兩者的壓縮應(yīng)力差而產(chǎn)生的變形邊界區(qū)域。在前述密封部內(nèi)，作為與前述第二玻璃部相連接的金屬部，優(yōu)選設(shè)置供電用的金屬部。前述壓縮應(yīng)力施加在前述密封部的至少長度方向上即可。
在某種實(shí)施方式下，前述第一玻璃部含99重量％以上的SiO2，前述第二玻璃部含15重量％以下的Al2O3和4重量％以下的B中的至少一種，和SiO2。前述第二玻璃部的軟化點(diǎn)比第一玻璃部的軟化點(diǎn)溫度低。前述第二玻璃部優(yōu)選是由玻璃管而形成的玻璃部。而，前述第二玻璃部優(yōu)選不是將玻璃粉末壓縮形成并燒結(jié)得到的玻璃部。在某種實(shí)施方式下，被加在施加前述壓縮應(yīng)力的部位上的壓縮應(yīng)力為約10kgf/cm2以上約50kgf/cm2以下。或者，前述壓縮應(yīng)力的差為約10kgf/cm2以上約50kgf/cm2以下。
在某種實(shí)施方式下，一對電極棒被相互對置地配置在前述發(fā)光管內(nèi)，前述一對電極棒中的至少一個電極棒與金屬箔相連接，前述金屬箔被設(shè)在前述密封部內(nèi)，而且該金屬箔的至少一部分位于前述第二玻璃部內(nèi)，作為前述發(fā)光物質(zhì)至少將水銀封入前述發(fā)光管內(nèi)，前述水銀的封入量為300mg/cc以上，前述高壓水銀燈的平均顯色評價數(shù)Ra超過65。優(yōu)選前述高壓水銀燈的色溫度為8000K以上。
本發(fā)明的燈裝置具備高壓水銀燈和反射從前述高壓水銀燈發(fā)出的光的反射鏡，前述高壓水銀燈，具有至少在管內(nèi)封入有水銀的發(fā)光管和保持前述發(fā)光管的氣密性的一對密封部，前述密封部的至少一個具有從前述發(fā)光管延伸的第一玻璃部和在前述第一玻璃部內(nèi)側(cè)的至少一部分上設(shè)置的第二玻璃部，而且該一個密封部具有施加有壓縮應(yīng)力的部位，在前述發(fā)光管和前述一對密封部之中的至少一部分上設(shè)置電熱絲。
本發(fā)明的其他燈裝置，具備高壓水銀燈和反射從前述高壓水銀燈發(fā)出的光的反射鏡，而前述高壓水銀燈，具有至少在管內(nèi)封入有水銀的發(fā)光管和保持前述發(fā)光管的氣密性的一對密封部，前述密封部的至少一個具有從前述發(fā)光管延伸的第一玻璃部和在前述第一玻璃部內(nèi)側(cè)的至少一部分上設(shè)置的第二玻璃部，而且該一個密封部具有施加有壓縮應(yīng)力的部位，在前述反射鏡的至少一部分上設(shè)置有電熱絲。
以前述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，優(yōu)選前述水銀的封入量為230mg/cm3以上。
本發(fā)明的另一種燈裝置，具備高壓水銀燈和發(fā)射從前述高壓水銀燈發(fā)的光的反射鏡，而前述高壓水銀燈，具有至少在管內(nèi)封入有水銀的發(fā)光管和保持前述發(fā)光管的氣密性的一對密封部，以前述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，前述水銀的封入量為230mg/cm3以上，在前述發(fā)光管和前述一對密封部之中的至少一部分上設(shè)置加熱前述發(fā)光管的加熱裝置。
在某種適宜的實(shí)施方式下，以前述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，前述水銀的封入量為300mg/cm3以上，鹵素被封入在前述發(fā)光管內(nèi)，前述高壓水銀燈的管壁負(fù)荷為80W/cm2以上。
在某種適宜的實(shí)施方式下，還具備測定前述發(fā)光管溫度的裝置。
在某種適宜的實(shí)施方式下，前述測定溫度的裝置為熱電偶，前述熱電偶被設(shè)置在從由前述高壓水銀燈的一部分、前述反射鏡的一部分以及組裝了前述反射鏡的燈系統(tǒng)的一部分組成的組中選擇出的至少一個部位處。
在某種適宜的實(shí)施方式下，前述加熱裝置為電熱絲，前述電熱絲作為引線而起作用。
圖2(a)及(b)是表示高壓水銀燈1100構(gòu)成的模式圖。
圖3是表示高壓水銀燈1200構(gòu)成的模式圖。
圖4是表示高壓水銀燈1300構(gòu)成的模式圖。
圖5(a)是表示高壓水銀燈1400構(gòu)成的模式圖，(b)是表示高壓水銀燈1500構(gòu)成的模式圖。
圖6(a)是表示高壓水銀燈100構(gòu)成的模式圖，(b)是表示本發(fā)明實(shí)施方式的高壓水銀燈200構(gòu)成的模式圖。
圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式的高壓水銀燈200點(diǎn)燈系統(tǒng)構(gòu)成的模式圖。
圖8是表示點(diǎn)燈工作壓力為20MPa以及40MPa的燈的光譜圖。
圖9是用于說明點(diǎn)燈時發(fā)光管的溫度分布的燈的模式圖。
圖10是表示燈100以及燈200的溫度測定結(jié)果的圖。
圖11是表示燈100以及燈200的點(diǎn)燈功率隨時間變化的圖。
圖12是表示燈100以及燈200的點(diǎn)燈電流隨時間變化的圖。
圖13是本發(fā)明實(shí)施方式的燈200的變形例。
圖14是本發(fā)明實(shí)施方式的燈200的變形例。
圖15是表示將燈200組裝到鏡子上的燈裝置構(gòu)成的模式圖。
圖16是表示將燈200組裝到鏡子上的燈裝置構(gòu)成的模式圖。
圖17是表示燈200的具有溫度測定裝置的點(diǎn)燈系統(tǒng)構(gòu)成的模式圖。
圖18是表示燈200的具有起動輔助功能的點(diǎn)燈系統(tǒng)構(gòu)成的模式圖。
盡管工作壓力大于30MPa，可以耐實(shí)用的高壓水銀燈的開發(fā)卻極為困難，然而例如利用圖2所示的構(gòu)造，成功完成極高耐壓的燈。圖2(b)是沿圖2(a)中b-b線的截面圖。
圖2所示的高壓水銀燈1100是在特愿2001-371365號上公開的，包括發(fā)光管1；具有保持發(fā)光管1氣密性的一對密封部2，并且密封部2的至少一個具有從發(fā)光管1延伸的第一玻璃部8和設(shè)置在第一玻璃部8的內(nèi)側(cè)的至少一部分的第二玻璃部7，而且，該一個的密封部8具有施加有壓縮應(yīng)力的部位(20)。
密封部2中的第一玻璃部8，含有99重量％以上SiO2，例如由石英玻璃構(gòu)成。另一方面，第二玻璃部7含有15重量％以下的Al2O3和4重量％以下的B中至少一種，和SiO2，例如，由維克高硼硅酸耐熱玻璃構(gòu)成。如果在SiO2內(nèi)添加Al2O3或B，則由于玻璃的軟化點(diǎn)下降，所以第二玻璃部7的軟化點(diǎn)比第一玻璃部8的軟化點(diǎn)還低。所謂維克高硼硅酸耐熱玻璃(Vycor glass商品名)是在石英玻璃內(nèi)混入添加物使軟化點(diǎn)下降、加工性比石英玻璃高的玻璃，其組成例如為二氧化硅(SiO2)96.5重量％，氧化鋁(Al2O3)0.5重量％，硼(B)3重量％。在本實(shí)施方式由維克玻璃制的玻璃管形成第二玻璃部7。也能用以SiO262重量％、Al2O313.8重量％、CuO23.7重量％作為成分的玻璃管取代維克制的玻璃管。
在密封部2的一部分上所加的壓縮應(yīng)力實(shí)質(zhì)上超過零(即0kgf/cm2)即可。通過該壓縮應(yīng)力的存在，可以使耐壓強(qiáng)度比現(xiàn)有構(gòu)造更高。該壓縮應(yīng)力優(yōu)選約10kgf/cm2以上(約9.8×105N/m2以上)，而且優(yōu)選約50kgf/cm2以下(約4.9×106N/m2以下)。如果不足10kgf/cm2，則壓縮變形小，而可能發(fā)生不能充分提高燈耐壓強(qiáng)度的情況。而優(yōu)選約50kgf/cm2以下的原因是，為實(shí)現(xiàn)超過50kgf/cm2那樣的構(gòu)造，實(shí)用的玻璃材料并不存在。但是即使不足10kgf/cm2，如果實(shí)質(zhì)上超過零值，則也可以使耐壓比現(xiàn)有的構(gòu)造高，此外，如果開發(fā)可以實(shí)現(xiàn)超過50kgf/cm2那樣構(gòu)成的實(shí)用材料，則第二玻璃部7也可以有超過50kgf/cm2的壓縮應(yīng)力。
位于放電空間內(nèi)一端的電極棒3與密封部2內(nèi)設(shè)置的金屬箔4通過熔接加以連接，金屬箔4的至少一部分位于第二玻璃部7內(nèi)。在圖2所示的構(gòu)造，作成第二玻璃部7覆蓋包括金屬棒3和金屬箔4的連接部處位置的構(gòu)造。如果以圖2所示的結(jié)構(gòu)中的第二玻璃部7的尺寸為例，則密封部2的縱向的長度為約2～20mm(例如約3mm、5mm、7mm)，在第一玻璃部8和金屬箔4之間夾持的第二玻璃部7的厚度約為0.01～2mm(例如為0.1mm)。從第二玻璃部7的發(fā)光管1側(cè)的端面到發(fā)光管1的放電空間的距離H例如為0mm～約3mm，而且，從金屬箔4的發(fā)光管1側(cè)的端面到發(fā)光管1的放電空間的距離B(換言之，只是不包括與金屬箔4的連接部的電極棒3埋入密封部2內(nèi)的長度)例如為約3mm。
圖2所示的燈1100，也可能改變成如圖3所示。圖3所示的高壓水銀燈1200具有如下的結(jié)構(gòu)在位于密封部2內(nèi)的部分的電極3上纏繞有在表面處具有從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re形成的組中選擇的至少一種金屬的線圈40。在這里，線圈40典型地在其表面具有下層由Au層、上層由Pt層形成的多層構(gòu)造的金屬膜。在大量生產(chǎn)的情況下，具有若干制造工藝上的缺點(diǎn)，然而，如圖4所示的高壓水銀燈1300那樣，位于密封部2內(nèi)的部分的電極3的至少一部分表面也可以形成利用從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re形成的組中選擇的至少一種金屬而構(gòu)成的金屬膜30以取代線圈40。如果與圖2～圖4所示的構(gòu)造比較，雖說耐壓低下，但是如圖5(a)及(b)所示那樣，具有不用第二玻璃部7而用線圈40或金屬膜30的結(jié)構(gòu)的高壓水銀燈1400、1500，在實(shí)用上可使用的水平下，可以實(shí)現(xiàn)30MPa以上的工作壓力。
本申請發(fā)明者在試制圖2所示的、點(diǎn)燈中的Hg蒸氣壓超越30MPa(300大氣壓)的燈后，進(jìn)行點(diǎn)燈試驗(yàn)時，可以看到一旦工作壓力成為大約30MPa以上，則燈黑化。黑化是在點(diǎn)燈中W電極3的溫度上升，從W電極蒸發(fā)的W(鎢)附著在發(fā)光管內(nèi)壁而產(chǎn)生的現(xiàn)象，如果就這樣繼續(xù)點(diǎn)燈，則會破裂。
在這里，如是在現(xiàn)有的15～20MPa(150～200大氣壓)左右下的點(diǎn)燈，在發(fā)光管內(nèi)封入鹵素氣體，則與發(fā)光管內(nèi)壁附著的鎢反應(yīng)成為鹵化鎢。鹵化鎢在發(fā)光管內(nèi)懸浮，一旦到達(dá)溫度高的W電極前端，由于解離為原先的鹵素和鎢，所以鎢返回電極的前端。此稱為鹵循環(huán)，然而，在現(xiàn)有的燈的Hg蒸氣壓下，由于該鹵循環(huán)，燈不黑化，可點(diǎn)燈。可是，根據(jù)本申請發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)可以看出，如果在30MPa(300大氣壓)以上，該循環(huán)沒有發(fā)揮良好的功能。即使是在大于30MPa的情況下黑化顯著，但為了提高作為實(shí)際使用的可靠度，在不限于30MPa以上、超過20MPa的水平(例如23MPa以上的水平或25MPa以上的水平)時、也有必要尋求對黑化問題的對策。
本申請發(fā)明者通過控制發(fā)光管1的溫度，查明可以解決其黑化的問題，達(dá)到完成本發(fā)明。以下參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式加以說明。然而本發(fā)明并不限于以下的實(shí)施方式。
(實(shí)施方式1)以下，參照


本發(fā)明的實(shí)施方式。圖6(a)是表示水銀封入量為230mg/cm3以上的高壓水銀燈100。高壓水銀燈100典型的是從圖2到圖5(a)及(b)所示的高壓水銀燈1100-1500。
與圖2等所示的構(gòu)造相同，在圖6(a)中所示的高壓水銀燈100具有至少在管內(nèi)封入有水銀6的發(fā)光管1和保持發(fā)光管1的氣密性的一對密封部2。以發(fā)光管1的容積為基準(zhǔn)，水銀6的封入量為230mg/cm3以上(例如250mg/cm3以上或300mg/cm3以上。有些情況下是超過350mg/cm3或350-400mg/cm3或此以上)。
一對電極(或電極棒)3被相互對置地配置在發(fā)光管1內(nèi)，電極3通過熔接與金屬箔4相連接。典型的金屬箔4為鉬箔，被設(shè)在密封部2內(nèi)。高壓水銀燈100在圖2所示的高壓水銀燈1100的情況下，金屬箔4的至少一部分位于第二玻璃部7內(nèi)。
圖6(b)表示本實(shí)施方式的高壓水銀燈200的構(gòu)造。如圖6(b)中所示的那樣，高壓水銀燈200在圖6(a)中所示的高壓水銀燈100上，設(shè)置有加熱發(fā)光管1的加熱裝置10。在此，加熱裝置10為電熱絲，該電熱絲被繞在發(fā)光管1和一對密封部2之中的至少一部分上。在本實(shí)施方式下，電熱絲10纏繞在密封部2處。更具體地說，電熱絲10從一個密封部2開始繞，然后跨過發(fā)光管1，繞在另一個密封部2上。圈數(shù)分別為30圈左右。在本實(shí)施方式下，使用不容易氧化的坎塔爾電阻絲(kanthal)作為電熱絲。
更詳細(xì)地說明燈100以及燈200的構(gòu)造。燈100(或燈200)是由以石英為主要成分的發(fā)光管1和在其兩側(cè)延伸的一對密封部(側(cè)管部)2組成，具備兩個密封部2的雙頭型燈。發(fā)光管1呈近似球形，例如外徑為5mm-20mm左右，玻璃厚度例如為1mm-5mm左右。另外，發(fā)光管1內(nèi)的放電空間的容積為例如0.01cc-1cc(0.01cm3-1cm3)左右。在本實(shí)施方式下，使用外徑為10mm左右、玻璃厚度為3mm左右、放電空間的容積為0.06cc左右的發(fā)光管1。
在發(fā)光管1內(nèi)，一對電極棒3被相互對向地設(shè)置。電極棒3的端部以0.2-5mm左右的間隔(電弧長)設(shè)置在發(fā)光管內(nèi)。在本實(shí)施方式下，確定電弧長為0.5-1.8mm。另外，本實(shí)施方式的燈是交流點(diǎn)燈的。這樣，密封部2具有通過收縮的方法制作的收縮構(gòu)造。另外，在發(fā)光管1內(nèi)，封入300mg/cc以上的作為發(fā)光源的水銀6。在本實(shí)施方式下，封入400mg/cc。還封入5-40kPa的稀有氣體(例如Ar)和根據(jù)需要封入少量的鹵素。在本實(shí)施方式下，封入20kPa的Ar，以CH2Br2的形式將鹵素封入發(fā)光管內(nèi)。CH2Br2的封入量為0.0017-0.17mg/cc左右，這個換算為燈動作時的鹵素原子密度的話，相當(dāng)于0.01-1μmol/cc左右。而在本實(shí)施方式下，約為0.1μmol/cc左右。另外在點(diǎn)燈時的加在發(fā)光管內(nèi)壁上的管壁負(fù)荷為例如60W/cm2以上。在本實(shí)施方式下，以120W的條件點(diǎn)燈，其管壁負(fù)荷為150W/cm2以上。
接下來，對燈200的動作以及抑制黑化的效果繼續(xù)說明。
首先，如圖7所示的那樣，在將燈200與點(diǎn)燈電路(鎮(zhèn)流器)32進(jìn)行電氣連接的同時，將電熱絲10與電源裝置22進(jìn)行電氣上的連接。如更詳細(xì)地敘述的話，就是將電熱絲10的兩端11與電源裝置22連接，然后將外部引線5的兩端與點(diǎn)燈電路(鎮(zhèn)流器)32相連接。
接下來，打開點(diǎn)燈電路32的開關(guān)，點(diǎn)亮燈200。在數(shù)秒后，使電源裝置22動作，加熱燈200。使電源裝置22動作的操作與使點(diǎn)燈電路32動作的操作既可同時進(jìn)行，也可在數(shù)分以內(nèi)進(jìn)行。另外，為加熱電熱絲10所需的功率在10-50W左右是適當(dāng)?shù)?。在本?shí)施方式下，供給10W的功率。
將沒有電熱絲10的燈100和本實(shí)施方式的燈200各點(diǎn)10盞幾個小時。另外，所有20盞的水銀的封入量都為350mg/cc，無電熱絲10的燈100是如圖2所示的燈1100，燈200是在該燈1100上繞電熱絲10而構(gòu)成的。
在此，燈100僅將點(diǎn)燈電路32接在外部引線5的兩端后而點(diǎn)燈。另外，燈200將點(diǎn)燈電路32接在兩端，在點(diǎn)燈后通過接在電熱絲10的兩端11上的電源裝置22使電熱絲10通電，使發(fā)光管1的溫度升高。其結(jié)果是燈100在點(diǎn)燈數(shù)小時后，全部發(fā)生了黑化。而燈200卻全部沒有發(fā)生黑化而持續(xù)地點(diǎn)燈。這被認(rèn)為是通過使燈的溫度(特別是發(fā)光管內(nèi)的溫度)變化，可以使鹵素循環(huán)很好地發(fā)揮作用的結(jié)果。有關(guān)于此的詳細(xì)在后面敘述。
另外，本專利發(fā)明人用燈100以及燈200的構(gòu)造的燈，使水銀封裝量為250、300、350mg/cc而各準(zhǔn)備3盞。讓這些燈與上述試驗(yàn)相同地點(diǎn)燈數(shù)小時。
對于燈100，300mg/cc以上的燈全部發(fā)生黑化而破裂。但是水銀封裝量為250mg/cc的燈沒有發(fā)現(xiàn)黑化。另外，按燈200構(gòu)成的燈中，任何燈都可以不發(fā)生黑化地點(diǎn)燈。
在30MPa以上的點(diǎn)燈工作壓力下燈發(fā)生黑化是本專利發(fā)明人首次發(fā)現(xiàn)的。這是因?yàn)閺那安淮嬖谠趯?shí)用水平上可以使用的點(diǎn)燈工作壓力在30MPa以上的燈。
點(diǎn)燈工作壓力為30MPa以上的燈發(fā)生黑化的明確理由在現(xiàn)階段還沒有明確。由于不知道其明確的理由，實(shí)際上，本專利發(fā)明人為了防止黑化嘗試了各種各樣的措施和方法。例如點(diǎn)燈工作壓力在30MPa以上的燈與15-20MPa的燈相比較的話，燈(特別是發(fā)光管)的溫度更高這點(diǎn)可以得到確認(rèn)，所以考慮這個發(fā)光管的溫度升高是否為黑化的原因，而在點(diǎn)燈時使發(fā)光管冷卻降低發(fā)光管的溫度，但是沒能因此防止黑化的問題。還進(jìn)行了其他種種的嘗試，還是沒能有效地防止黑化的問題。在實(shí)驗(yàn)中，從反過來看加熱發(fā)光管會如何的想法出發(fā)，試著將發(fā)光管的溫度升高，竟成功地防止了黑化。從這個成功的例子推論，考慮黑化是否由于以下的理由而被防止。
點(diǎn)燈工作壓力為30MPa以上的燈，通常更多地封進(jìn)作為發(fā)光源的Hg。所以，從電極放出的電子與Hg原子的碰撞次數(shù)比點(diǎn)燈工作壓力為20MPa的燈要多，Hg的激發(fā)頻度也多。另外，由于電子移動度減小，與20MPa的燈相比，電弧更細(xì)。其結(jié)果是，電弧的單位體積的能量變大，可以形成更高亮度的高溫電弧。因此，電弧端部7的溫度變高，與20MPa的燈相比，鎢的蒸發(fā)量更多。另外，因?yàn)檫€存在許多被拉向陰極而噴濺電極的Hg離子，由于這個結(jié)果也使鎢的蒸發(fā)量變多。即，與20MPa的燈相比，由于電弧溫度高，游離的Hg和鎢增多，所以在發(fā)光管內(nèi)引起的對流也比20MPa的燈大，使更多的鎢被運(yùn)送到發(fā)光管的內(nèi)壁上。
另外，點(diǎn)燈工作壓力為30MPa以上的燈與點(diǎn)燈工作壓力為20MP的燈相比，從電弧放出的放射熱能更大，在20MPa的燈上保持的發(fā)光管的熱平衡被破壞。以下，參照圖8以及圖9對這個熱平衡的破壞進(jìn)行說明。
圖8是表示點(diǎn)燈工作壓力為20MPa以及40MPa的燈的光譜的圖。如圖8所示的那樣，如加大點(diǎn)燈工作壓力，則紅外部分的發(fā)光增加。因此，來自電弧的放射熱能，在點(diǎn)燈工作壓力大的情況下變大。這在容易受來自電弧的放射熱能影響的區(qū)域(圖9(a))和不容易受來自電弧的放射熱能影響的區(qū)域(圖9(b))之間，因更大放射熱能而產(chǎn)生的溫度差擴(kuò)大。其結(jié)果是在20MPa的燈上保持的發(fā)光管的熱平衡在30MPa的燈上被破壞。另外，由于發(fā)光管內(nèi)的對流變大，熱量被從發(fā)光管的下部向上部運(yùn)送，所以在上部和下部熱平衡都被破壞。
可以推論由于以上的狀態(tài)在30MPa的燈上發(fā)生，其熱平衡被破壞，所以在30MPa的燈上附著在發(fā)光管內(nèi)壁上的鎢不能通過鹵素循環(huán)回到電極，因而發(fā)生了黑化。
本專利發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過積極地控制發(fā)光管1的溫度，可以抑制黑化，而在燈上設(shè)了加熱裝置(10)。通過依靠加熱裝置(10)積極地控制發(fā)光管1的溫度，可以通過溫度上升促進(jìn)發(fā)光管內(nèi)壁上的反應(yīng)，其結(jié)果是可以認(rèn)為附著在發(fā)光管內(nèi)壁上的鎢W能回到電極上。
另外，本實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了在30MPa以上的燈上發(fā)生了黑化，但是即使是在30MPa以下的燈，而對于超過20MPa的燈(即，具有超過現(xiàn)有15-20MPa的燈的點(diǎn)燈工作壓力的燈。例如，23MPa以上或25MPa以上的燈)，為了保證在更長時間內(nèi)不發(fā)生黑化，現(xiàn)實(shí)中希望設(shè)置加熱裝置(電熱絲)10，來積極地控制發(fā)光管1的溫度從而抑制黑化。即，由于在大量地生產(chǎn)燈時，燈的特性總會出現(xiàn)偏差，即使是點(diǎn)燈工作壓力為23MPa左右的燈，也可能有1盞或幾盞燈發(fā)生黑化，所以為了確實(shí)保證防止黑化，對于現(xiàn)有超過15-20MPa的燈，優(yōu)選設(shè)置加熱裝置(電熱絲)10。當(dāng)然，由于隨著點(diǎn)燈工作壓力變得更高，換句話說，與30MPa相比40MPa的燈的黑化的影響變大，所以不用說也知道通過加熱裝置(電熱絲)10抑制黑化的技術(shù)意義變大。
接下來，敘述使用輻射溫度計，測定燈100以及燈200溫度的結(jié)果。測定了燈100的溫度后，將電熱絲10繞在那個燈100的密封部2上，制作燈200如圖7所示將燈200點(diǎn)燈。即，燈200與燈100僅僅是在有無電熱絲10上不同的同樣的燈。
燈100以及燈200的溫度測定，在點(diǎn)燈開始后的30分鐘以后進(jìn)行，對于兩種燈分別測定了發(fā)光管部外表面的上部(圖7中的(A))、下部(圖7中的(B))、以及側(cè)部(圖7中的(C))的3點(diǎn)。
其結(jié)果表示在圖10中。燈100的情況是上部A為920℃、下部B為780℃、側(cè)部C為700℃，而燈200的情況是上部A為930℃、下部B為820℃、側(cè)部C為840℃。通過用電熱絲10加熱燈，發(fā)光管上部、下部和側(cè)部的溫度上升分別為10℃、40℃和140℃。這樣用具有加熱燈的裝置的構(gòu)造，使發(fā)光管的溫度分布變化，可以按照意圖作出不發(fā)生黑化的溫度條件。
另外測定了上述燈點(diǎn)燈后的功率以及電流。將其功率以及電流的隨時間的變化在圖11以及圖12中表示。
圖11的豎軸表示功率，一格表示100W。橫軸表示時間，一格表示20秒。從圖11可知的那樣從點(diǎn)燈一開始之后功率漸漸地變大，在某個時間內(nèi)功率達(dá)到達(dá)到點(diǎn)燈功率120W。這個時間對燈100為115秒，對燈200為83秒。即，通過加熱發(fā)光管達(dá)到點(diǎn)燈功率的時間快了約30秒以上。功率的大小也被反應(yīng)在光束上，光束發(fā)出的時間同樣地快了約30秒，燈200的構(gòu)造對于加快發(fā)出光束也有效果。
另外，圖12的豎軸表示電流，一格表示1A。橫軸表示時間，一格表示20秒。在點(diǎn)燈剛開始后，由于Hg的蒸發(fā)少，所以如圖12所示的那樣，電壓非常小。所以流過大電流，但是為了減輕對電極的負(fù)擔(dān)用點(diǎn)燈電路限制這個在初期流的電流。這叫限制電流。
在點(diǎn)燈開始后，長時間流過限制電流，而當(dāng)Hg充分蒸發(fā)后電壓變大，經(jīng)過某個時間后電流也開始變小。限制電流流動的時間愈小，對電極的負(fù)擔(dān)就愈小，而可以提供長壽命的燈。進(jìn)行了電流值的測定的結(jié)果是，燈100和燈200上限制電流流過的時間分別為115秒和83秒。燈200可以以縮短約30秒。這意味著本實(shí)施方式的燈200是既對電極的負(fù)擔(dān)小，也可以有效地提高燈壽命的構(gòu)造。
由于根據(jù)本實(shí)施方式的高壓水銀燈，設(shè)置了加熱發(fā)光管1的加熱裝置(電熱絲)10，所以即使封裝的水銀量在230mg/cm3以上(例如，300mg/cm3以上)，也可以抑制黑化。
另外，在本實(shí)施方式的構(gòu)造中，是跨過發(fā)光管1將電熱絲10繞在兩側(cè)的密封部2上的，也可以如圖13所示的那樣，在一對密封部2上分別繞電熱絲10?；蛘?，也可以僅在其中任一個密封部2上繞。在其中任一個密封部2上繞電熱絲10的情況下，也可以在另一個密封部2上設(shè)置保溫膜以進(jìn)行溫度的調(diào)整。另外，也可在發(fā)光管1的一部分上繞電熱絲1。
另外，本實(shí)施方式的燈將難以氧化的坎塔爾電阻絲用作電熱絲，但是也可用鎳鉻合金絲等其他的電熱絲。另外，作為加熱裝置，也是全部用電熱絲進(jìn)行說明的，但是不限于此，也可以使用鹵素加熱器或者高頻感應(yīng)加熱裝置等其他的加熱裝置。另外，雖然典型的加熱部位是如圖6(b)所示的那樣，是包含密封部2中埋入電極3的那部分的外周的位置(密封部2的發(fā)光管1一側(cè)的位置)，但是只要是可以控制發(fā)光管1的溫度而能抑制黑化的位置，其位置不必被限定。例如，如圖14所示的那樣，也可以選擇包含密封部2中埋入外部引線5的那部分的外周的位置(密封部2的外部引線5一側(cè)的位置)?；蛘咴诟邏核y燈200與鏡子(反射鏡)500相組合而作為燈裝置(或者帶鏡子的燈)構(gòu)成的情況下，也可以如圖15所示的那樣，在鏡子上繞電熱絲(加熱裝置)10。另外，也可以將加熱裝置10配置在裝了燈或燈裝置的燈系統(tǒng)的一部分處。即，只要可以使發(fā)光管1的溫度按照意圖變化而達(dá)到防止黑化的目的，本領(lǐng)域人員可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定其加熱裝置或加熱部位。為了防止萬一高壓水銀燈200發(fā)生破裂如圖15及16所示的那樣，燈裝置的鏡子500在其前面的開口部分上設(shè)置前面玻璃510，優(yōu)選作成密封型，但是如果采取了安全措施，也可以是非密封型的鏡子。為了達(dá)到裝置的小型化，也可以將電源裝置22和點(diǎn)燈電路32作成一體型的。
(實(shí)施方式2)接下來，說明本發(fā)明的實(shí)施方式2。本實(shí)施方式的構(gòu)造是在上述實(shí)施方式1上，追加溫度管理功能。
例如，如圖17所示的那樣，若在燈200的“a”的部位上裝熱電偶40，可以追加控制溫度的功能。這樣地設(shè)置溫度測定裝置(40)，可以更正確地控制溫度。
在本實(shí)施方式的構(gòu)造中，是將測定溫度的測定系統(tǒng)裝在電源裝置22內(nèi)，當(dāng)測定的溫度比規(guī)定溫度低時，接通開關(guān)50向電熱絲10通電，而當(dāng)測定的溫度比規(guī)定溫度高時，斷開開關(guān)50那樣進(jìn)行控制。當(dāng)開關(guān)斷開時，電熱絲10作為放射絲發(fā)揮作用，而有降低溫度的效果。因此可以平滑地進(jìn)行溫度調(diào)整。
另外，溫度測定不限于熱電偶，也可以測定紅外放射。作為測定部位，不限于圖17中的“a”的部位，既可以是燈的密封部(例如圖17的“b”)、或鏡子的一部分(例如圖16的“c”)，也可以配置在裝了燈或燈裝置的燈系統(tǒng)的一部分上。即，只要是可以測定溫度，控制發(fā)光管的溫度保持恒定，適宜地決定其溫度測定裝置以及測定部位即可。
(實(shí)施方式3)接下來，說明本發(fā)明的實(shí)施方式3。本實(shí)施方式的構(gòu)造是在上述實(shí)施方式1上，進(jìn)一步追加了起動輔助功能。
例如，如圖18所示的那樣，通過可以使從燈200的電熱絲10延伸的端部11，經(jīng)開關(guān)50，連接到從被電連接于點(diǎn)燈電路32上的導(dǎo)線61分支的導(dǎo)線60上，可以降低燈200的起動電壓。
接下來，對這個燈200的動作原理進(jìn)行說明。首先，在燈200的點(diǎn)燈之前，將開關(guān)50接到端子51一側(cè)上。在燈200的點(diǎn)燈開始之后將開關(guān)50的連接切換到端子52一側(cè)上，開始進(jìn)行燈200的加熱。按這個順序?qū)?00點(diǎn)燈的話，現(xiàn)有燈上的5-10kV的起動電壓在本實(shí)施方式的燈200上，變成約為1kV以下。
能降低起動電壓的理由，則如以下說明。在使燈200點(diǎn)燈開始時，被加上來自點(diǎn)燈電路32的高壓脈沖。這個高壓脈沖通過導(dǎo)線61也加在電熱絲10上。即，電熱絲10起到起動輔助線(觸發(fā)線)的作用，而可以降低燈200的起動電壓。
另外，上述的實(shí)施方式1-3，可以互相適用。換句話說，既可以將上述實(shí)施方式2的構(gòu)造和實(shí)施方式3的構(gòu)造組合，也可以將上述實(shí)施方式1的變形例和實(shí)施方式2以及/或者3的構(gòu)造組合。另外，如果是具有點(diǎn)燈工作壓力超過現(xiàn)有燈的15MPa-20MPa的點(diǎn)燈工作壓力的燈，高壓水銀燈的黑化則是必須回避的問題，所以燈200不限于圖2-圖5所示的燈1100-1500，而只要是其他的具有優(yōu)良的高耐壓特性超過20MPa的燈(例如23MPa以上，特別是30MPa以上的燈)即可。
另外，對于從上述實(shí)施方式1到3的黑化，鹵素密度與發(fā)光管溫度的關(guān)系也有影響，所以在例如選擇CH2Br2作為封裝鹵素的情況下，優(yōu)選單位發(fā)光管內(nèi)的容積封入0.0017-0.17mg/cc。換算成鹵素原子密度表示，則優(yōu)選在0.01-1μmol/cc左右。這是因?yàn)椴坏?.01μmol/cc的話，大部分的鹵素與燈中的不純物質(zhì)反應(yīng)，結(jié)果使鹵素循環(huán)不起實(shí)質(zhì)的作用。另外，如果超過1μmol/cc，則在起動時需要的電壓變高，變得不能實(shí)用。但是，在使用可以加高壓的點(diǎn)燈電路的情況下，不適用這個限制。如為0.1-0.2μmol/cc，即使在多少有一些由于制造時的各種因素而引起封入量出現(xiàn)偏差的情況下，仍在鹵素循環(huán)很好發(fā)揮作用的范圍內(nèi)，是更優(yōu)選的。
另外，在上述實(shí)施方式1到3的燈上，管壁負(fù)荷若為80W/cm2以上，由于發(fā)光管的管壁溫度充分上升，封入的水銀都蒸發(fā)了，所以發(fā)光管內(nèi)單位容積的水銀量400mg/cc＝點(diǎn)燈時的工作壓力40MPa的近似式子成立。在此，水銀封入量若為300mg/cc，則點(diǎn)燈時工作壓力變?yōu)?0MPa。相反地，如果管壁負(fù)荷不到80W/cm2，則會發(fā)生發(fā)光管的溫度不能上升到使水銀蒸發(fā)的溫度的情況，近似式子不成立。在不到80W/cm2的情況下，不能得到所希望的工作壓力的情況多，另外特別是紅光區(qū)域的的發(fā)光變少不適于作為投影儀光源的情況多。
將上述實(shí)施方式的高壓水銀燈或燈裝置(帶反射鏡的燈)與包含了圖像元件(DMD(數(shù)字微鏡器件Digital Micromirror Device)板或液晶板等)的光學(xué)系統(tǒng)組合，可以構(gòu)成圖像投影裝置。例如，可以提供使用DMD的投影儀(數(shù)字光處理(DLP)投影儀)或液晶投影儀(也包括采用LCOS(Liquid Crystal on Silicon)構(gòu)造的反射型投影儀)。另外，本發(fā)明的燈不僅可以很好地被用作圖像投影裝置的光源，也可以用于其他的用途。例如，可以用作紫外線分檔器的光源、還有競技運(yùn)動場用的光源、汽車頭燈用光源和照射道路標(biāo)識的投光器等。
另外，在上述實(shí)施方式中，將使用水銀作為發(fā)光物質(zhì)的水銀燈作為高壓放電燈的一個例子進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明也可以用于具有依靠密封部保持發(fā)光管氣密性的構(gòu)造的金屬鹵化燈。金屬鹵化燈是封裝了金屬鹵化物的高壓水銀燈。即使在鹵化燈上，在可靠性方面優(yōu)選作成提高耐壓的構(gòu)造，以及利用加熱裝置(10)來控制發(fā)光管(1)的溫度，由此改變金屬鹵化物的蒸發(fā)量而可以控制發(fā)光效率和發(fā)光光譜。近年不封入水銀的無水銀金屬鹵化燈的開發(fā)也在取得進(jìn)展，對于那樣的無水銀金屬鹵化燈這點(diǎn)上也是同樣的。
作為無水銀金屬鹵化燈，可以舉出如下的燈在如圖6(b)等所示的構(gòu)造中，在發(fā)光管1內(nèi)實(shí)質(zhì)上沒有封入水銀，而至少封入第一鹵化物、第二鹵化物和稀有氣體。這時第一鹵化物的金屬是發(fā)光物質(zhì)，第二鹵化物與第一鹵化物相比，蒸氣壓大，而且是與前述第一鹵化物的金屬相比在可視范圍內(nèi)難于發(fā)光的一種金屬或多種金屬的鹵化物。例如，第一鹵化物是從由鈉、鈧以及稀土類金屬組成的組中選擇的一種或多種的鹵化物。而第二鹵化物則是相對蒸氣壓大、而且是與前述第一鹵化物的金屬相比在可視范圍內(nèi)難于發(fā)光的一種金屬或多種金屬的鹵化物。作為具體的第二鹵化物，是從由Mg、Fe、Co、Cr、Zn、Ni、Mn、Al、Sb、Be、Re、Ga、Ti、Zr以及Hf組成的組中選擇的至少一種金屬的鹵化物。而像至少包含鋅的鹵化物那樣的第二鹵化物是更適當(dāng)?shù)摹?br> 另外，如果舉出其他組合的例子的話，在具備透光性的發(fā)光管(氣密容器)1、被設(shè)在發(fā)光管1內(nèi)的一對電極3和與發(fā)光管1相連接的一對密封部2的無水銀金屬鹵化燈的發(fā)光管1內(nèi)，封裝進(jìn)作為發(fā)光物質(zhì)的ScI3(碘化鈧)以及NaI(碘化鈉)、作為代替水銀的物質(zhì)的InI3(碘化銦)以及TlI(碘化鉈)、和作為起動輔助氣體的稀有氣體(例如1.4MPa的Xe氣體)。在這種情況下，第一鹵化物為ScI3(碘化鈧)以及NaI(碘化鈉)，第二鹵化物則為InI3(碘化銦)以及TlI(碘化鉈)。另外，第二鹵化物只要是蒸氣壓比較高，而具有代替水銀的作用就可以，所以替代InI3(碘化銦)等也可以使用Zn的碘化物。
以上根據(jù)適宜的實(shí)施方式說明了本發(fā)明，這樣的記述不是限定事項(xiàng)，不用說，可以進(jìn)行種種的改變。
另外，雖與本發(fā)明的實(shí)施方式的燈的構(gòu)造不同，但是作為利用加熱發(fā)光管裝置的現(xiàn)有技術(shù)，也可以舉出在特開2001-266797號公報中公開的燈。
在該公報中公開的燈是為了防止在起動時發(fā)生的輝光放電，而采取在點(diǎn)燈前加熱燈的方法的直流點(diǎn)燈式的燈。在該燈中，以在點(diǎn)燈前加熱燈為目的，明確地記載著在點(diǎn)燈后停止加熱。另外，這個燈在點(diǎn)燈時是不控制發(fā)光管的溫度的。實(shí)際上，在點(diǎn)燈后如果電熱絲完全不通電的話，30MPa以上的點(diǎn)燈工作壓力的燈是側(cè)管部會從繞有電熱絲的部分折斷。這被認(rèn)為是因?yàn)殡姛峤z總是作為放熱絲而起作用，那部分的壓力平衡被破壞從而發(fā)生龜裂。即在點(diǎn)燈中玻璃伴隨著溫度升高而要膨脹，如果從外部強(qiáng)制地冷卻的話，與膨脹相反的力從外表面作用。由此推論引起了玻璃的破裂。特別是在30MPa以上的點(diǎn)燈工作壓力下，加在發(fā)光管上的壓力大，這個效果就明顯地顯現(xiàn)出來。
另外，在特開平2-148561號中公開的燈(參照圖1)，在該公報中表示其Hg蒸氣壓為200巴到350巴(相當(dāng)于約20MPa-35MPa)，但是通過本專利發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn)如將這個燈以30MPa以上的工作壓力點(diǎn)燈，在開始的6個小時的點(diǎn)燈中會以數(shù)成以上的概率發(fā)生了破損?？梢灶A(yù)想到在實(shí)用水平所要求的2000小時的點(diǎn)燈中更多的燈會發(fā)生破損，在如圖1所示構(gòu)成的燈中，在實(shí)用水平下達(dá)到30MPa以上的工作壓力在現(xiàn)實(shí)中是困難的。
根據(jù)本發(fā)明，即使是在點(diǎn)燈工作壓力超過20MPa的高壓水銀燈(例如23MPa以上，特別是25MPa或30MPa以上)，也可以抑制黑化的發(fā)生而點(diǎn)燈。
權(quán)利要求
1.一種高壓水銀燈，具有至少在管內(nèi)封入有水銀的發(fā)光管和保持所述發(fā)光管的氣密性的一對密封部，其特征在于所述密封部的至少一個具有從所述發(fā)光管延伸的第一玻璃部和在所述第一玻璃部內(nèi)側(cè)的至少一部分上設(shè)置的第二玻璃部，而且該一個密封部具有施加有壓縮應(yīng)力的部位；而且，在所述發(fā)光管和所述一對密封部之中的至少一部分上設(shè)置電熱絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的高壓水銀燈，其特征在于以所述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，所述水銀的封入量為230mg/cm3以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的高壓水銀燈，其特征在于以所述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，所述水銀的封入量為300mg/cm3以上；鹵素被封入所述發(fā)光管內(nèi)；所述高壓水銀燈的管壁負(fù)荷為80W/cm2以上；所述電熱絲為加熱所述發(fā)光管的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的高壓水銀燈，其特征在于所述電熱絲纏繞在所述密封部的至少一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的高壓水銀燈，其特征在于外部引線從所述一對密封部各自的端部伸出，所述電熱絲的一端電連接于所述外部引線的至少一方。
6.根據(jù)權(quán)利要求5記載的高壓水銀燈，其特征在于在所述電熱絲的一部分上設(shè)置有將與所述外部引線的電連接進(jìn)行接通斷開的開關(guān)；所述電熱絲在點(diǎn)燈前與所述外部引線電連接，而在點(diǎn)燈后與所述外部引線的電連接被切斷，被電連接到向所述電熱絲通電的電源上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1記載的高壓水銀燈，其特征在于在所述發(fā)光管內(nèi)相互對置地配置有一對電極棒；所述一對電極棒中的至少一個電極棒與金屬箔相連接；所述金屬箔被設(shè)在所述密封部內(nèi)，而且該金屬箔的至少一部分位于所述第二玻璃部內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7記載的高壓水銀燈，其特征在于在埋入在所述至少一個密封部的部分中，所述電極棒的至少一部分上纏繞有至少在表面上具有從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re組成的組中選擇的至少一種金屬的線圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1記載的高壓水銀燈，其特征在于在所述密封部內(nèi)，作為所述第二玻璃部相連接的金屬部，設(shè)置有供電用的金屬部；在所述密封部的至少長度方向上施加所述壓縮應(yīng)力；所述第一玻璃部含99重量％以上的SiO2；所述第二玻璃部含15重量％以下的Al2O3和4重量％以下的B中的至少一種，和SiO2。
10.一種高壓水銀燈，具有至少在管內(nèi)封入有水銀、并對置配置一對電極棒的發(fā)光管和從所述發(fā)光管延伸的一對密封部，其特征在于在埋入至少一個所述密封部的部分中，所述電極棒的至少一部分上纏繞有至少在表面上具有從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re組成的組中選擇的至少一種金屬的線圈；另外，所述發(fā)光管和所述一對密封部之中的至少一部分上設(shè)置電熱絲。
11.一種高壓水銀燈，具有至少在管內(nèi)封入有水銀的發(fā)光管和保持所述發(fā)光管的氣密性的一對密封部，其特征在于以所述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，所述水銀的封入量為230mg/cm3以上；在所述發(fā)光管和所述一對密封部中的至少一部分上設(shè)置給所述發(fā)光管加熱的加熱裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11記載的高壓水銀燈，其特征在于所述加熱裝置為電熱絲；以所述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，所述水銀的封入量為300mg/cm3以上；鹵素被封入所述發(fā)光管內(nèi)；所述高壓水銀燈的管壁負(fù)荷為80W/cm2以上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1、10及11中的任一項(xiàng)記載的高壓水銀燈，其特征在于還具備測定所述發(fā)光管溫度的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13記載的高壓水銀燈，其特征在于所述測定溫度的裝置為熱電偶。
15.根據(jù)權(quán)利要求11記載的高壓水銀燈，其特征在于所述加熱裝置具有在點(diǎn)燈的同時或在點(diǎn)燈后加熱所述發(fā)光管的構(gòu)造。
16.一種燈裝置，具備高壓水銀燈和反射從所述高壓水銀燈發(fā)出的光的反射鏡，其特征在于所述高壓水銀燈，具有至少在管內(nèi)封入有水銀的發(fā)光管和保持所述發(fā)光管的氣密性的一對密封部；所述密封部的至少一個具有從所述發(fā)光管延伸的第一玻璃部和在所述第一玻璃部內(nèi)側(cè)的至少一部分上設(shè)置的第二玻璃部，而且該一個密封部具有施加有壓縮應(yīng)力的部位；在所述發(fā)光管和所述一對密封部之中的至少一部分上設(shè)置有電熱絲。
17.一種燈裝置，具備高壓水銀燈和反射從所述高壓水銀燈發(fā)出的光的反射鏡，其特征在于所述高壓水銀燈，具有至少在管內(nèi)封入有水銀的發(fā)光管和保持所述發(fā)光管的氣密性的一對密封部；所述密封部的至少一個具有從所述發(fā)光管延伸的第一玻璃部和在所述第一玻璃部內(nèi)側(cè)的至少一部分上設(shè)置的第二玻璃部，而且該一個密封部具有施加有壓縮應(yīng)力的部位；在所述反射鏡的至少一部分上設(shè)置有電熱絲。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17記載的燈裝置，其特征在于以所述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，所述水銀的封入量為230mg/cm3以上。
19.一種燈裝置，具備高壓水銀燈和反射從所述高壓水銀燈發(fā)出的光的反射鏡，其特征在于所述高壓水銀燈，具有至少在管內(nèi)封入有水銀的發(fā)光管和保持所述發(fā)光管的氣密性的一對密封部，以所述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，所述水銀的封入量為230mg/cm3以上，在所述發(fā)光管和所述一對密封部之中的至少一部分上設(shè)置有加熱所述發(fā)光管的加熱裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求16或17記載的燈裝置，其特征在于以所述發(fā)光管的容積為基準(zhǔn)，所述水銀的封入量為300mg/cm3以上，鹵素被封入所述發(fā)光管內(nèi)，所述高壓水銀燈的管壁負(fù)荷為80W/cm2以上。
21.根據(jù)權(quán)利要求16、17及19中的任一項(xiàng)記載的燈裝置，其特征在于還具備測定所述發(fā)光管溫度的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求19記載的燈裝置，其特征在于所述加熱裝置為電熱絲，所述電熱絲作為引線而起作用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高壓水銀燈，具有至少在管內(nèi)封入有水銀(6)的發(fā)光管(1)和保持發(fā)光管(1)的氣密性的一對密封部(2)，以發(fā)光管(1)的容積為基準(zhǔn)，水銀(6)的封入量為230mg/cm
文檔編號H01J61/24GK1469422SQ0314794
公開日2004年1月21日 申請日期2003年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月26日
發(fā)明者畑岡真一郎, 高橋清, 堀內(nèi)誠, 甲斐誠, 一番瀨剛, 關(guān)智行, 金子由利子, 岡真一郎, 剛, 利子 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社