專(zhuān)利名稱(chēng)：超高壓水銀燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用于液晶顯示裝置、使用DMD(digital mirror device，數(shù)字微鏡裝置)的DLP(digital light processor，數(shù)字光路處理器)等投影裝置的放電燈。特別涉及在發(fā)光管內(nèi)封裝0.15mg/mm3以上的水銀，點(diǎn)燈時(shí)的水銀蒸氣壓成為150大氣壓以上的超高壓水銀燈。
背景技術(shù)：
在以液晶投影機(jī)、使用DMD的DLP等作為代表的投射型投影裝置中，要求相對(duì)于矩形屏幕，均勻且具有充足的顯色性地對(duì)圖像進(jìn)行照明。為此，作為光源使用封裝水銀、金屬鹵化物的金屬鹵化物的金屬鹵化物燈。最近以來(lái)，推進(jìn)使這種金屬鹵化物燈進(jìn)一步變小，點(diǎn)光源化的進(jìn)度，電極間距離極其小的燈也實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。
根據(jù)這樣的背景，最近以來(lái)，替代金屬鹵化物燈，提出了在點(diǎn)燈時(shí)，例如具有到目前為止未有過(guò)的150大氣壓以上的高水銀蒸氣壓的燈。通過(guò)使水銀蒸氣壓如此之高，抑制(限制)電弧的擴(kuò)散，并且可以實(shí)現(xiàn)光輸出的進(jìn)一步提高。例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)2中公開(kāi)了這種超高壓水銀燈。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)平2-148561號(hào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)平6-52830號(hào)這種超高壓水銀燈，由于發(fā)光管的內(nèi)壁經(jīng)常變黑，因而存在降低光透射率的問(wèn)題。這是由于電極的工作溫度高，點(diǎn)燈時(shí)構(gòu)成電極的材料容易飛散而引起的，例如在電極由鎢構(gòu)成的情況下，飛散的鎢附著在真空管的內(nèi)壁而引起。
因此，在上述文獻(xiàn)中記載有如下內(nèi)容在中央部具有球狀發(fā)光部的發(fā)光管內(nèi)封裝規(guī)定量的鹵素氣體，通過(guò)進(jìn)行鹵素循環(huán)，防止發(fā)光管變黑。
另一方面，上述超高壓水銀燈在起動(dòng)時(shí)構(gòu)成電極的鎢飛散的情況較多。認(rèn)為其原因如下所述。
通常，超高壓水銀燈的點(diǎn)燈，在點(diǎn)燈初期產(chǎn)生以陰極為起點(diǎn)的輝光放電，通過(guò)輝光放電，電極成為高溫狀態(tài)時(shí)，放電起點(diǎn)轉(zhuǎn)移至陰極前端，從而轉(zhuǎn)移至基于熱電弧放電的平穩(wěn)點(diǎn)燈。
但是，在該輝光放電過(guò)程中，由于起動(dòng)電壓(起動(dòng)所需的電壓)高，因而相對(duì)于電極施加激烈的離子濺射、熱沖擊，從而鎢容易飛散。并且，由于在產(chǎn)生這種鎢飛散的情況下，起動(dòng)時(shí)不進(jìn)行鹵素循環(huán)，因而直接導(dǎo)致發(fā)光管變黑。因此，鎢的飛散，相比點(diǎn)燈時(shí)，在起動(dòng)時(shí)更成為問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種長(zhǎng)壽命的超高壓水銀燈，在其起動(dòng)和點(diǎn)燈時(shí)，構(gòu)成電極的鎢不會(huì)飛散，可抑制發(fā)光管的內(nèi)壁變黑的情況。
對(duì)于防止如上所述的鎢的飛散，有效的是，通過(guò)使電極含有功函數(shù)低于構(gòu)成電極的鎢的容易放射電子的物質(zhì)，從而降低電極的功函數(shù)，由此，從電極容易地釋放電子，降低起動(dòng)電壓。這樣一來(lái)，通過(guò)降低產(chǎn)生上述輝光放電所需的起動(dòng)電壓，抑制如上所述的施加在電極上的離子濺射、熱沖擊，因而可防止起動(dòng)時(shí)的鎢飛散。
在此，本發(fā)明人等人并未停留在使電極只是含有功函數(shù)低于構(gòu)成電極的鎢的容易放射電子的物質(zhì)的事情上，而是進(jìn)行反復(fù)研究，發(fā)現(xiàn)在電極中含有上述容易放射電子的物質(zhì)的情況下，在發(fā)光管內(nèi)突出的電極中，含有上述容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積S(mm2)與該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度A(重量％)的關(guān)系對(duì)鎢的飛散產(chǎn)生很大影響。具體而言，當(dāng)在發(fā)光管內(nèi)突出的電極表面積S小時(shí)，為了防止鎢的飛散，優(yōu)選的是，使容易放射電子的物質(zhì)的濃度變高。另一方面，當(dāng)在發(fā)光管內(nèi)突出的電極的表面積S大時(shí)，為了防止鎢的飛散，并且為了防止在發(fā)光管內(nèi)過(guò)度地釋放容易放射電子的物質(zhì)，優(yōu)選的是，使容易放射電子的物質(zhì)的濃度變小。
即，發(fā)現(xiàn)通過(guò)最適當(dāng)?shù)匾?guī)定發(fā)光管內(nèi)突出的電極中的，含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積S與容易放射電子的物質(zhì)的濃度A之間的關(guān)系，能夠可靠地防止發(fā)光管的內(nèi)壁變黑。
技術(shù)方案1的發(fā)明是根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)作出的，即，一種超高壓水銀燈，在發(fā)光管內(nèi)突出而相對(duì)地配置有一對(duì)電極，并且作為發(fā)光物質(zhì)封裝0.15mg/mm3以上的水銀，其特征在于，上述一對(duì)電極中的至少一方電極包括由鎢構(gòu)成的軸部和起動(dòng)輔助部，上述軸部和/或上述起動(dòng)輔助部含有功函數(shù)低于鎢的容易放射電子的物質(zhì)，在上述發(fā)光管內(nèi)突出的電極中，設(shè)含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積為S(mm2)、設(shè)該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度(重量％)為A時(shí)，滿(mǎn)足1≤S/A(mm2/重量％)≤1×104的關(guān)系。
并且，技術(shù)方案2的發(fā)明，其特征在于，由軸部和起動(dòng)輔助部構(gòu)成的電極中，只有起動(dòng)輔助部含有容易放射電子的物質(zhì)，在起動(dòng)輔助部中，設(shè)含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積為S(mm2)、設(shè)該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度(重量％)為A時(shí)，滿(mǎn)足1≤S/A(mm2/重量％)≤1×104的關(guān)系。由此得到的技術(shù)意義如下所述。
對(duì)于起因于鎢從電極飛散的情況的問(wèn)題，通過(guò)使用上述容易放射電子的物質(zhì)，以及通過(guò)最適當(dāng)?shù)匾?guī)定在發(fā)光管內(nèi)突出的電極中的，含有容易放射電子的物質(zhì)的部分的表面積與該部分中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度之間的關(guān)系，能夠應(yīng)付。技術(shù)方案2的發(fā)明，其目的在于，除此之外，著眼于成為鎢飛散的主要原因的輝光放電，根據(jù)縮短產(chǎn)生輝光放電的時(shí)間的情況，以及在遠(yuǎn)離發(fā)光管內(nèi)壁的部位上產(chǎn)生輝光放電的觀(guān)點(diǎn)，防止鎢的飛散。
并且，技術(shù)方案3的發(fā)明，其特征在于，上述一對(duì)電極中的至少一方電極包括由鎢構(gòu)成的粗徑部和起動(dòng)輔助部，上述粗徑部和/或起動(dòng)輔助部含有功函數(shù)低于鎢的容易放射電子的物質(zhì)，在上述發(fā)光管內(nèi)突出的電極中，設(shè)含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積為S(mm2)、設(shè)該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度為A(重量％)時(shí)，滿(mǎn)足1≤S/A(mm2/重量％)≤1×104的關(guān)系。
并且，技術(shù)方案4的發(fā)明，其特征在于，上述一對(duì)電極中的至少一方電極包括由鎢構(gòu)成的粗徑部和起動(dòng)輔助部，只有上述起動(dòng)輔助部含有容易放射電子的物質(zhì)，在上述起動(dòng)輔助部中，設(shè)含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積為S(mm2)、設(shè)該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度為A(重量％)時(shí)，滿(mǎn)足1≤S/A(mm2/重量％)≤1×104的關(guān)系。
并且，本發(fā)明人等人進(jìn)行反復(fù)研究后，發(fā)現(xiàn)上述容易放射電子的物質(zhì)為釔、鑭、鈰、鋇、鍶、鉿、鋯中的至少一種以上元素時(shí)，這些元素與鹵素難以結(jié)合。
即，技術(shù)方案5的發(fā)明是根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)作出的，其特征在于，上述容易放射電子的物質(zhì)包含釔、鑭、鈰、鋇、鍶、鉿、鋯中的至少一種以上元素。
并且，技術(shù)方案6的發(fā)明，其特征在于，為了進(jìn)一步縮短輝光放電的產(chǎn)生時(shí)間，上述起動(dòng)輔助部具有線(xiàn)圈形狀。
發(fā)明效果根據(jù)技術(shù)方案1的發(fā)明的超高壓水銀燈，通過(guò)最適當(dāng)?shù)匾?guī)定在發(fā)光管內(nèi)突出的電極中的，含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積S與該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度A之間的關(guān)系，可防止鎢的飛散，并且能夠抑制容易放射電子的物質(zhì)釋放在發(fā)光管內(nèi)而對(duì)鹵素循環(huán)的引起的不良影響。
根據(jù)技術(shù)方案2的發(fā)明的超高壓水銀燈，通過(guò)在由軸部和起動(dòng)輔助部構(gòu)成的電極中，只有起動(dòng)輔助部含有容易放射電子的物質(zhì)，由于起動(dòng)輔助部的功函數(shù)低于其他部位的功函數(shù)，因而使輝光放電集中在起動(dòng)輔助部，從而能夠使起動(dòng)輔助部的溫度迅速上升，能夠縮短輝光放電的產(chǎn)生時(shí)間，能夠迅速地轉(zhuǎn)移至熱電弧放電。
并且，即使在萬(wàn)一情況下鎢飛散，也通過(guò)輝光放電的起點(diǎn)為起動(dòng)輔助部，由于從發(fā)光管內(nèi)壁的分離距離變大，從而能夠抑制鎢附著在發(fā)光管的內(nèi)壁上的情況。
根據(jù)技術(shù)方案3和技術(shù)方案4的發(fā)明的超高壓水銀燈，交流點(diǎn)燈方式的燈也能夠得到與技術(shù)方案1和技術(shù)方案2相同的效果。
根據(jù)技術(shù)方案4的發(fā)明的超高壓水銀燈，通過(guò)在上述發(fā)光管內(nèi)突出的電極含有由釔、鑭、鈰、鋇、鍶、鉿、鋯中的至少一種以上元素構(gòu)成的容易放射電子的物質(zhì)，對(duì)鹵素循環(huán)產(chǎn)生的影響小。
根據(jù)技術(shù)方案5的發(fā)明的超高壓水銀燈，通過(guò)上述起動(dòng)輔助部具有線(xiàn)圈形狀，能夠使起動(dòng)輔助部的熱容量變小，因而可使起動(dòng)輔助部在非常短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到高溫狀態(tài)。并且，通過(guò)形成線(xiàn)圈形狀，能夠輕易安裝在軸部上。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施方式的超高壓水銀燈的正面剖視圖。
圖2為本發(fā)明第三實(shí)施方式的超高壓水銀燈的正面剖視圖。
圖3為圖1的重要部分放大圖。
圖4為圖2的重要部分放大圖。
具體實(shí)施例方式
圖1以正面剖視圖表示本發(fā)明的超高壓水銀燈。
超高壓水銀燈包括發(fā)光管1、相對(duì)的陽(yáng)極2及陰極3、金屬箔4、外部導(dǎo)線(xiàn)5而構(gòu)成，是直流點(diǎn)燈方式。
發(fā)光管1例如由石英玻璃構(gòu)成，其包括位于中央的橢圓球狀的發(fā)光部11和連接在發(fā)光部11兩端上的密封部12(12a、12b)。在發(fā)光管1內(nèi)封裝有作為發(fā)光物質(zhì)的水銀、作為緩沖氣體的惰性氣體和用于進(jìn)行鹵素循環(huán)的鹵素氣體。
水銀的封裝量為0.15mg/mm3以上，例如為0.2mg/mm3。由此，點(diǎn)燈時(shí)的水銀蒸氣壓達(dá)到150大氣壓以上。惰性氣體例如可以為氬氣，其封裝量例如為13kPa。鹵素氣體例如為溴，其封裝量在2.0×10-4μmol/mm3～7.0×10-3μmol/mm3范圍內(nèi)，例如為3.0×10-4μmol/mm3。
在發(fā)光管1中，發(fā)光部11的最大外徑為12mm、發(fā)光部11的全長(zhǎng)為10.8mm、密封部12的最大外徑為7.6mm、密封部12的全長(zhǎng)為30mm(12b)與22mm(12a)、全長(zhǎng)為62mm、內(nèi)容積為154mm3。
在發(fā)光管1內(nèi)，在同軸上相對(duì)地配置有陽(yáng)極2和陰極3。陽(yáng)極2的一部分埋設(shè)在密封部12a中，其基端部與金屬箔4a相連。陰極3包括軸部31和連接在軸部31的前端附近的起動(dòng)輔助部32。軸部31的一部分埋設(shè)在密封部12b中，其基端部與金屬箔4b相連。另外，考慮到構(gòu)成軸部31的鎢與構(gòu)成密封部12b的石英玻璃的熱膨脹系數(shù)的差較大，軸部31與密封部12b之間形成300μm以下的空隙。整個(gè)起動(dòng)輔助部32露出在發(fā)光管1內(nèi)的空間S里。金屬箔4a及4b例如由鉬構(gòu)成，其分別埋設(shè)在密封部12a及密封部12b中。外部導(dǎo)線(xiàn)5a及5b例如由鉬構(gòu)成，其各自的前端部連接在金屬箔4a或4b上，各自的基端部從密封部12a或密封部12b向外突出。
陽(yáng)極2由鎢構(gòu)成。陽(yáng)極2的全長(zhǎng)為13.5mm、最大外徑為3.0mm、表面積為62mm2。
陰極3由鎢構(gòu)成，并且其含有由釔、鑭、鈰、鋇、鍶、鉿、鋯中的至少一種以上元素構(gòu)成的容易放射電子的物質(zhì)。
陽(yáng)極2的體積之所以比陰極3大，是因?yàn)楸景l(fā)明的超高壓水銀燈的發(fā)光管1內(nèi)的熱狀態(tài)極其嚴(yán)格，并且，還因?yàn)殛?yáng)極2是接受來(lái)自陰極3的電子碰撞的部位。
軸部31的全長(zhǎng)為11mm、最大外徑為1.3mm。起動(dòng)輔助部32，將由線(xiàn)徑為0.1mm～1.0mm的鎢構(gòu)成的線(xiàn)材作成外徑為0.4mm～5.0mm、全長(zhǎng)為0.2mm～5.0mm的線(xiàn)圈形狀而形成，其沿著軸部31的長(zhǎng)度方向安裝在軸部31的前端部附近。
通過(guò)將起動(dòng)輔助部32形成線(xiàn)圈形狀，能夠容易地安裝在軸部31上。并且，通過(guò)線(xiàn)圈的節(jié)距彼此的間隙容易成為放電起點(diǎn)，以及通過(guò)形成線(xiàn)圈形狀而容易進(jìn)行加熱，能夠迅速?gòu)妮x光放電轉(zhuǎn)移至電弧放電。在平穩(wěn)點(diǎn)燈時(shí)，通過(guò)起動(dòng)輔助部32具有線(xiàn)圈形狀，具有基于表面的凹凸效果和熱容量的放熱功能。
第一實(shí)施方式在組合軸部31中的在發(fā)光部11內(nèi)突出的部分33(也稱(chēng)為突出軸部33)與起動(dòng)輔助部32的部位(也稱(chēng)為突出部34)中含有由釔或鑭構(gòu)成的容易放射電子的物質(zhì)。由此，突出部34中的功函數(shù)成為2.0eV～3.3eV，與電極3由鎢單體構(gòu)成時(shí)的功函數(shù)(4.5eV)相比，更小。
另外，并不限定于突出部34的整體含有容易放射電子的物質(zhì)，可以在突出部34的一部分含有容易放射電子的物質(zhì)。即，含有容易放射電子的物質(zhì)的部位可以是突出軸部33的整體或僅一部分、突出軸部33的一部分與起動(dòng)輔助部32的整體、突出軸部33的整體與起動(dòng)輔助部32的一部分、突出軸部33的一部分與起動(dòng)輔助部32的一部分、后述的起動(dòng)輔助部32的整體或僅一部分。在這種情況下，含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積為S，該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度為A。
第二實(shí)施方式本發(fā)明第二實(shí)施方式的超高壓水銀燈，其特征在于，通過(guò)僅在陰極3中的起動(dòng)輔助部32含有由釔或鑭構(gòu)成的容易放射電子的物質(zhì)，起動(dòng)輔助部32中的功函數(shù)小于軸部31。其他構(gòu)成與第一實(shí)施方式的超高壓水銀燈相同。
第三實(shí)施方式另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)直流點(diǎn)燈方式的超高壓水銀燈進(jìn)行了說(shuō)明，本發(fā)明也可以適用于交流點(diǎn)燈方式的超高壓水銀燈。圖2表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的交流點(diǎn)燈方式的超高壓水銀燈的正面剖視圖。在圖2中，與圖1相同的部分或?qū)?yīng)的部分使用與圖1相同的標(biāo)號(hào)。
如圖2所示，電極6由突起部61、粗徑部62、起動(dòng)輔助部63以及軸部64構(gòu)成。在發(fā)光部11內(nèi)，在同一軸上相對(duì)地配置有具有大致相同形狀的電極6。在發(fā)光部11內(nèi)突出有電極6中的突起部61、粗徑部62、起動(dòng)輔助部63。
突起部61由軸部64的前端形成，與軸部64的外徑相等，或者通過(guò)熔融稍微大或小地形成。即，突起部61不是由于燈的點(diǎn)燈而產(chǎn)生并成長(zhǎng)的，而是由軸部64的前端面原來(lái)就形成的。
粗徑部62例如將線(xiàn)狀鎢從卷成線(xiàn)圈形狀的狀態(tài)熔融而形成。通過(guò)形成塊狀，能夠增加熱容量。特別是在本發(fā)明的超高壓水銀燈中，由于發(fā)光部11內(nèi)的熱狀態(tài)非常嚴(yán)格，因而必須要有粗徑部62。
相同線(xiàn)狀的鎢從卷成線(xiàn)圈形狀的狀態(tài)熔融前方部分而形成粗徑部62，并通過(guò)剩下的線(xiàn)圈部分形成起動(dòng)輔助部63。當(dāng)起動(dòng)時(shí)，通過(guò)起動(dòng)輔助部63具有線(xiàn)圈形狀，通過(guò)線(xiàn)圈的節(jié)距彼此的間隙容易成為放電起點(diǎn)，以及通過(guò)形成線(xiàn)圈形狀而容易進(jìn)行加熱，能夠迅速?gòu)妮x光放電轉(zhuǎn)移至電弧放電。在平穩(wěn)點(diǎn)燈時(shí)，通過(guò)起動(dòng)輔助部62具有線(xiàn)圈形狀結(jié)構(gòu)，具有基于表面的凹凸效果與熱容量的放熱功能。
突起部61、粗徑部62、起動(dòng)輔助部63以及軸部64由鎢構(gòu)成，在突出在發(fā)光部11內(nèi)的、由突起部61、粗徑部62以及起動(dòng)輔助部63構(gòu)成的部分(以下也稱(chēng)為突出部65)中含有由釔、鑭、鈰、鋇、鍶、鉿、鋯中的至少一種以上元素構(gòu)成的容易放射電子的物質(zhì)。
在本發(fā)明第三實(shí)施方式的超高壓水銀燈中，與上述第一及第二實(shí)施方式的超高壓水銀燈相同地，只要上述關(guān)系式S/A的數(shù)值在1～104(mm2/重量％)范圍內(nèi)時(shí)，就能夠延長(zhǎng)燈壽命。
另外，如第一實(shí)施方式，含有容易放射電子的物質(zhì)的部位，并不限定于突出部65的整體，其可以在突出部65的一部分含有容易放射電子的物質(zhì)。在這種情況下，在突出部65中，只要作為含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積S與該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度A之間的比的S/A在上述數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，就能夠延長(zhǎng)燈壽命。
實(shí)驗(yàn)例下面，關(guān)于本發(fā)明的第一至第三實(shí)施方式的超高壓水銀燈，對(duì)為了確認(rèn)發(fā)明效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。
根據(jù)圖1表示的構(gòu)成和以下規(guī)格，制造了48個(gè)實(shí)施例的超高壓水銀燈。其中，在一方的電極含有釔的超高壓水銀燈為24個(gè)，在一方的電極含有鑭的超高壓水銀燈為24個(gè)。
發(fā)光管1由石英玻璃構(gòu)成，其最大外徑為12mm、全長(zhǎng)為62mm、發(fā)光部11的內(nèi)容積為154mm3、水銀的封裝量為0.2mg/mm3、氬的封裝量為13kPa、溴的封裝量為3.0×10-4μmol/mm3。軸部31及起動(dòng)輔助部32，在鎢中作為容易放射電子的物質(zhì)含有釔或鑭，其規(guī)格及S/A值如后述的表1所示。
對(duì)該48個(gè)超高壓水銀燈的每個(gè)燈，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行1000次的點(diǎn)燈20分鐘后熄燈20分鐘的作業(yè)(試行1)的情況和進(jìn)行1000小時(shí)連續(xù)點(diǎn)燈的情況(試行2)，調(diào)查了相對(duì)于燈壽命產(chǎn)生的影響。在試行1及試行2中，相對(duì)于燈的輸入功率都為300W。其結(jié)果如表1所示。
表1

在表1中，“◎”、“○”、“△”、“×”為以不含有上述容易放射電子的物質(zhì)、而由鎢單體構(gòu)成的電極作為基準(zhǔn)時(shí)的評(píng)價(jià)，相比該電極，壽命顯著延長(zhǎng)的用“◎”表示，壽命延長(zhǎng)的用“○”表示，壽命同等的用“△”表示，壽命變短的用“×”表示。
在表1中，實(shí)施例1、2、3、4、5、6、8、11、13、14、16、19、20、22、23、24為圖1所示的直流點(diǎn)燈方式的燈，實(shí)施例7、9、10、12、15、17、18、21為圖2所示的交流點(diǎn)燈方式的燈。
對(duì)于直流點(diǎn)燈方式的燈的情況，表1中的“S”為圖3所示的突出軸部33(S1)與起動(dòng)輔助部32(S2)之和(參照?qǐng)D3a)，或起動(dòng)輔助部32單體(S2)(參照?qǐng)D3b)的表面積。對(duì)于交流點(diǎn)燈方式的燈的情況，表1中的“S”為，圖4所示的粗徑部62(包含突起部61)(S1)與起動(dòng)輔助部63(S2)之和(參照?qǐng)D4a)，或起動(dòng)輔助部63單體(S2)(參照?qǐng)D4b)的表面積。
另外，在圖3(a)與圖4(a)中，軸部31或64中，雖然被密封部12b覆蓋的部位35或66如上所述地與構(gòu)成密封部12b的石英玻璃之間形成有300μm以下的空隙，但是該空隙不包含在表面積S內(nèi)。
表1中的“A”表示圖3和圖4所示部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度。
根據(jù)表1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在作為容易放射電子的物質(zhì)使用釔和鑭的情況下，S/A的數(shù)值在1～1×104范圍內(nèi)時(shí)的情況下，確認(rèn)了燈壽命延長(zhǎng)的情況。另一方面，S/A的數(shù)值在上述范圍以外時(shí)，確認(rèn)了燈壽命未延長(zhǎng)或變短的情況。認(rèn)為其原因如下所述。
即，認(rèn)為與陰極由鎢單體構(gòu)成的情況相比，通過(guò)含有由釔或鑭構(gòu)成的容易放射電子的物質(zhì)，降低陰極3的功函數(shù)，由此降低用于產(chǎn)生輝光放電所需的起動(dòng)電壓，并且通過(guò)最適當(dāng)?shù)匾?guī)定含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積S與該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度A之間的關(guān)系，抑制來(lái)自陰極3的鎢的飛散。
另一方面，認(rèn)為S/A的數(shù)值在上述范圍以外時(shí)，由于不能抑制來(lái)自陰極3的鎢的飛散，從而燈的壽命不延長(zhǎng)或變短。具體而言，認(rèn)為S/A的數(shù)值大于上述范圍時(shí)，由于相對(duì)于陰極3的容易放射電子的物質(zhì)的含量過(guò)少，因而降低產(chǎn)生輝光放電所需的起動(dòng)電壓的效果不充分。認(rèn)為S/A的數(shù)值小于上述范圍時(shí)，由于相對(duì)于陰極3的容易放射電子的物質(zhì)的含量過(guò)多，因而過(guò)度存在的容易放射電子的物質(zhì)在發(fā)光管1內(nèi)飛散，從而阻礙鹵素循環(huán)。
并且，根據(jù)表1，確認(rèn)了僅在起動(dòng)輔助部32含有容易放射電子的物質(zhì)的情況(實(shí)施例3、5、6、7、10、13、14、15、18、20)的與在軸部31和起動(dòng)輔助部32雙方含有容易放射電子的物質(zhì)的情況(實(shí)施例4、8、9、11、12、16、17、19、21、22)相比進(jìn)一步延長(zhǎng)了燈壽命。認(rèn)為其理由如下所述。
即，由于起動(dòng)輔助部32的功函數(shù)小于軸部31的功函數(shù)，因而能夠較低地抑制產(chǎn)生輝光放電所需的起動(dòng)電壓。并且，通過(guò)將起動(dòng)輔助部32形成線(xiàn)圈形狀，能夠使起動(dòng)輔助部32的熱容量變小，并且由于能夠容易使放電集中在線(xiàn)圈的節(jié)距彼此的間隙，因而可迅速提高起動(dòng)輔助部32的溫度。由此，能夠大幅度地縮短輝光放電的產(chǎn)生時(shí)間，將放電起點(diǎn)迅速地轉(zhuǎn)移至陰極3的前端而能夠轉(zhuǎn)移至熱電弧放電，因而能夠很好地解決主要在輝光放電時(shí)產(chǎn)生的、由于施加在陰極上的離子濺射、熱沖擊而構(gòu)成陰極的鎢飛散的問(wèn)題。
并且，由于輝光放電的起點(diǎn)在設(shè)置于軸部31的前端附近的起動(dòng)輔助部32，因而與放電起點(diǎn)在靠近軸部31的基端部側(cè)的位置的情況相比，不會(huì)產(chǎn)生由于放電燒到發(fā)光管1內(nèi)壁而使發(fā)光管1內(nèi)壁變黑的情況。
另外，在表1中，示出作為容易放射電子的物質(zhì)使用釔、鑭時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，除此之外，例如在使用鈰、鋇、鍶、鉿、鋯等功函數(shù)比鎢低的容易放射電子的物質(zhì)的情況，也能夠得到相同的結(jié)果。
表面積及濃度的測(cè)定方法下面說(shuō)明本發(fā)明中規(guī)定的突出部(34、65)的表面積S(mm2)的測(cè)定方法、突出部(34、65)中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度A(重量％)的測(cè)定方法。
表面積(1)通過(guò)目測(cè)電極，將未附著石英玻璃的部分作為突出部。對(duì)目測(cè)困難的情況，使用投影機(jī)、光學(xué)顯微鏡、SEM等，確定突出部和埋設(shè)在密封部?jī)?nèi)的部分的邊界。
(2)從電極切下突出部。
(3)相對(duì)于切下的突出部，根據(jù)尺寸算出表面積(mm2)。
濃度A(1)與求出表面積的情況相同地，切下突出部。
(2)為了除去雜質(zhì)，用HCl溶液清洗電極表面。
(3)用秤、電子天平測(cè)定蝕刻后的突出部的重量。
(4)使蝕刻后的突出部溶解到HNO3+H2O2溶液中。通過(guò)感應(yīng)結(jié)合高頻等離子體發(fā)光分光分析(ICP發(fā)光分光分析)測(cè)定該溶液中含有的容易放射電子的物質(zhì)的濃度，并根據(jù)該值換算成重量。
(5)通過(guò)將(4)中得到的重量值除以(3)中得到的重量值，算出突出部上的容易放射電子的物質(zhì)的濃度(重量％)。
權(quán)利要求
1.一種超高壓水銀燈，在發(fā)光管內(nèi)突出而相對(duì)地配置有一對(duì)電極，并且作為發(fā)光物質(zhì)封裝0.15mg/mm3以上的水銀，其特征在于，所述一對(duì)電極中的至少一方電極包括由鎢構(gòu)成的軸部和起動(dòng)輔助部；所述軸部和/或所述起動(dòng)輔助部含有功函數(shù)低于鎢的容易放射電子的物質(zhì)；在發(fā)光管內(nèi)突出的所述電極中，設(shè)含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積為S(mm2)、設(shè)該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度為A(重量％)時(shí)，滿(mǎn)足1≤S/A(mm2/重量％)≤1×104的關(guān)系。
2.一種超高壓水銀燈，在發(fā)光管內(nèi)突出而相對(duì)地配置有一對(duì)電極，并且作為發(fā)光物質(zhì)封裝0.15mg/mm3以上的水銀，其特征在于，所述一對(duì)電極中的至少一方電極包括由鎢構(gòu)成的軸部和起動(dòng)輔助部；只有所述起動(dòng)輔助部含有容易放射電子的物質(zhì)；在所述起動(dòng)輔助部中，設(shè)含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積為S(mm2)、設(shè)該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度為A(重量％)時(shí)，滿(mǎn)足1≤S/A(mm2/重量％)≤1×104的關(guān)系。
3.一種超高壓水銀燈，在發(fā)光管內(nèi)突出而相對(duì)地配置有一對(duì)電極，并且作為發(fā)光物質(zhì)封裝0.15mg/mm3以上的水銀，其特征在于，所述一對(duì)電極中的至少一方電極包括由鎢構(gòu)成的粗徑部和起動(dòng)輔助部；所述粗徑部和/或起動(dòng)輔助部含有功函數(shù)低于鎢的容易放射電子的物質(zhì)；在發(fā)光管內(nèi)突出的所述電極中，設(shè)含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積為S(mm2)、設(shè)該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度為A(重量％)時(shí)，滿(mǎn)足1≤S/A(mm2/重量％)≤1×104的關(guān)系。
4.一種超高壓水銀燈，在發(fā)光管內(nèi)突出而相對(duì)地配置有一對(duì)電極，并且作為發(fā)光物質(zhì)封裝0.15mg/mm3以上的水銀，其特征在于，所述一對(duì)電極中的至少一方電極包括由鎢構(gòu)成的粗徑部和起動(dòng)輔助部；只有所述起動(dòng)輔助部含有容易放射電子的物質(zhì)；在所述起動(dòng)輔助部中，設(shè)含有容易放射電子的物質(zhì)的部位的表面積為S(mm2)、設(shè)該部位中的容易放射電子的物質(zhì)的濃度為A(重量％)時(shí)，滿(mǎn)足1≤S/A(mm2/重量％)≤1×104的關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的超高壓水銀燈，其特征在于，所述容易放射電子的物質(zhì)包含釔、鑭、鈰、鋇、鍶、鉿、鋯中的至少一種以上元素。
6.一種權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的超高壓水銀燈，其特征在于，所述起動(dòng)輔助部具有線(xiàn)圈形狀。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種超高壓水銀燈，在其起動(dòng)時(shí)和點(diǎn)燈時(shí)，構(gòu)成電極的鎢不會(huì)飛散，發(fā)光管的內(nèi)部不會(huì)變黑。本發(fā)明的超高壓水銀燈，在發(fā)光管內(nèi)突出而相對(duì)地配置有一對(duì)電極，并且作為發(fā)光物質(zhì)封裝0.15mg/mm
文檔編號(hào)H01J61/20GK1873899SQ200610073518
公開(kāi)日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者松本圭市, 寺田莊一, 岡本哲 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社