專利名稱：超高壓水銀燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如作為投影儀等的光源使用的超高壓水銀燈。
背景技術(shù)：
以往，例如在液晶投影儀或使用匿D的DLP等為代表的投射型投影裝置中，使其對 于矩形的熒幕，能夠均勻且具有充分的演色性地照明圖像，從這一點出發(fā)，在發(fā)光管內(nèi)封入 有水銀或金屬鹵化物的金屬鹵化物燈作為光源被廣泛利用。 近年來，對于這種投影裝置用的光源，要求進(jìn)一步的小型化、點光源化，使用點燈 時的水銀蒸氣壓達(dá)到例如150大氣壓以上的超高壓水銀燈來替代金屬鹵化物燈成為主流。
如果將這種超高壓水銀燈用作光源，由于水銀蒸氣壓變得極高，因此能夠抑制放 電電弧的擴(kuò)大，實現(xiàn)進(jìn)一步的光輸出的提高。 這種超高壓水銀燈例如參照圖1進(jìn)行說明的話，該超高壓水銀燈具有例如石英玻 璃制的發(fā)光管ll，該發(fā)光管11由內(nèi)部具有密閉空間的球狀的發(fā)光部12以及與該發(fā)光部12 的兩端接續(xù)、分別沿著管軸延伸的桿狀的封固部13構(gòu)成，在發(fā)光部12內(nèi)，一對電極20相對 配置，各電極20分別通過在各封固部13內(nèi)沿著管軸延伸地氣密埋設(shè)的金屬箔30與從封固 部13的外端面突出到外方并延伸地設(shè)置的外部引線15電連接。 該超高壓水銀燈在發(fā)光部12內(nèi)封入有例如0. 15mg/mm3以上的水銀，點燈時發(fā)光 部12內(nèi)的水銀蒸氣壓達(dá)到150大氣壓以上。 并且，在上述構(gòu)成的超高壓水銀燈中，由于點燈時發(fā)光部12內(nèi)的壓力變得極高， 因此在封固部13中會產(chǎn)生封入氣體泄漏、產(chǎn)生裂紋的問題，為了避免上述問題，需要使構(gòu) 成封固部13的玻璃與電極軸部21以及供電用的金屬箔30充分緊固地緊密接觸。
在現(xiàn)有技術(shù)中，將構(gòu)成發(fā)光管形成材料的例如石英玻璃以例如200(TC以上的高溫 進(jìn)行加熱的狀態(tài)下，通過使厚壁的石英玻璃逐漸收縮來形成封固部13，由此，在封固部13 中，提高石英玻璃與電極軸部21及供電用金屬箔30的緊密接觸性。 但是，以高溫?zé)?焼t込tr )玻璃時，玻璃與電極軸部21及金屬箔30的緊密接 觸性提高，但產(chǎn)生了燈完成后封固部13變得容易破損的問題。 其理由是，在加熱處理后的封固部13的溫度逐漸下降的階段，構(gòu)成電極20的例如 鎢的膨脹系數(shù)與構(gòu)成封固部13的例如石英玻璃的膨脹相比大一個等級，因此由于鎢與石 英玻璃的相對膨脹量的差，在兩者的接觸部分上產(chǎn)生裂紋。并且，在燈制造時產(chǎn)生的裂紋在 初始階段非常小，但隨著燈點燈時發(fā)光部12內(nèi)變成極高壓狀態(tài)而成長，最終成為燈的封固 部13破損的主要原因。 這種問題在發(fā)光部12內(nèi)的壓力低的燈中絕對不會產(chǎn)生，但卻是在點燈時發(fā)光部 12內(nèi)達(dá)到150大氣壓以上的高壓狀態(tài)的燈中產(chǎn)生的特有問題。 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對于在電極軸部和金屬箔的接合部附近不可避免地形成的空隙， 由于燈點燈時被施加發(fā)光部內(nèi)的高壓而導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生并且助長裂紋的成長，因而考慮到可 以將該空隙盡可能地縮小來解決上述問題，提出了使用具有例如圖8所示的結(jié)構(gòu)的金屬箔100形成封固部的超高壓水銀燈(參照專利文獻(xiàn)1)。 對于該超高壓水銀燈中的金屬箔100的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體說明的話，該金屬箔100構(gòu) 成為在帶板狀的金屬板(箔形成材料)中的寬度方向的中央位置上，圓弧狀彎曲的彎曲槽 部101在長邊方向上延伸形成，該彎曲槽部101的一方端部處于比與彎曲槽部101的兩側(cè) 邊接續(xù)并向?qū)挾确较蜓由斓钠桨鍫畹钠教共?05的一端緣向長邊方向外方突出的狀態(tài)，換 言之處于彎曲槽部101的全長比平坦部105的全長大的狀態(tài)。 在該金屬箔100中，在電極軸部21的基端側(cè)部分以基端面比金屬箔100的平坦部 105的一端緣靠長邊方向外方側(cè)地分離的狀態(tài)下與彎曲槽部101的突出部分102接合，并且 外部引線15的前端側(cè)部分與彎曲槽部101的另一方的端部接合。 并且，對比文件1中記載了根據(jù)使用這種結(jié)構(gòu)的金屬箔100的超高壓水銀燈，能 夠?qū)㈦姌O軸部21與金屬箔100之間(接合部附近位置)不可避免地產(chǎn)生的空隙盡可能地 縮小，因此即使在燈點燈時，發(fā)光部內(nèi)的高壓施加到該空隙的情況下，也能夠防止裂紋的產(chǎn)生。 專利文獻(xiàn)l日本特開2003-257373號公報 但是，在專利文獻(xiàn)1公開的超高壓水銀燈中，如下說明所述，常常發(fā)生金屬箔100 熔斷的問題。在電極軸部21與金屬箔100的連接部附近，由于電極軸部21和金屬箔100各 自的材質(zhì)不同，從而與電極軸部21和金屬箔分別緊密接觸的石英玻璃的貼合產(chǎn)生偏差。因 此，由于超高壓水銀燈點燈時的熱膨脹以及熱收縮，而產(chǎn)生電極軸部21彎曲的問題?？梢?想到其結(jié)果是，金屬箔100在與電極軸部21的連接部分的厚度變薄，在該部分，電阻變高， 超高壓水銀燈點燈時溫度局部上升而熔斷。 近年來，作為投影裝置用的光源，要求更高亮度的燈，因此封入發(fā)光部內(nèi)的水銀的 量也比以往增加。例如，封人超高壓水銀燈的水銀的封入量在以往一般為0. 15mg/mi^以上， 但近年來，一般為0. 2mg/mm3以上。這種水銀封入量的增加是使得金屬箔的熔斷顯著產(chǎn)生 的原因。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，本發(fā)明的目的在于，在超高壓水銀燈中，通過防止電極變形來切實地防 止金屬箔熔斷。 第一方案記載的超高壓水銀燈，具有由封入有O. 2mg/mm3以上的水銀的發(fā)光部和 分別與上述發(fā)光部的兩端連接的封固部構(gòu)成的發(fā)光管；在上述發(fā)光部內(nèi)相對配置并且由上 述分別的封固部保持電極軸部的一對電極；以及分別埋設(shè)在上述封固部中并與上述分別的 電極軸部電連接的金屬箔，其特征在于，上述金屬箔具有包圍上述電極軸部地固定在上述 電極軸部上的覆蓋部；與上述覆蓋部接續(xù)并不與上述電極軸部連接地向著管軸方向外方延 伸的延伸部；以及與上述延伸部連接的主體部。 第二方案記載的超高壓水銀燈是在第一方案記載的超高壓水銀燈中，其特征在 于，上述覆蓋部是筒狀。 第三方案記載的超高壓水銀燈是在第一方案記載的超高壓水銀燈中，其特征在 于，在上述延伸部和上述主體部之間，具有向著與上述覆蓋部相反的方向?qū)挾戎饾u增大地 形成的寬度漸增部。
根據(jù)本發(fā)明的超高壓水銀燈，金屬箔具有包圍電極軸部地固定在電極軸部的覆蓋 部、與覆蓋部連續(xù)而不與電極軸部連接地向管軸方向外方延伸的延伸部。因此，變成電極軸 部的周圍被金屬箔的覆蓋部覆蓋，構(gòu)成封固部的玻璃無偏移地與覆蓋部的周圍緊密接觸的 狀態(tài)。因此，即使超高壓水銀燈的點燈及滅燈反復(fù)進(jìn)行，也不會有電極變形并彎曲的情況產(chǎn) 生，因此能夠切實地防止電極的變形導(dǎo)致金屬箔熔斷。


圖1是表示本發(fā)明的超高壓水銀燈的結(jié)構(gòu)的管軸方向的剖視圖。 圖2是表示電極的結(jié)構(gòu)的放大圖。 圖3是表示電極架的結(jié)構(gòu)的透視圖。 圖4是表示金屬箔的結(jié)構(gòu)的透視圖。 圖5是表示金屬箔的初始的結(jié)構(gòu)的透視圖。 圖6是說明電極架的制造方法的概念圖。 圖7是圖1的A-A線剖視圖。 圖8是將現(xiàn)有的超高壓水銀燈的金屬箔的結(jié)構(gòu)與電極軸部及外部引線一并表示 的透視圖。
具體實施例方式圖1是表示本發(fā)明的超高壓水銀燈的結(jié)構(gòu)的概要的長邊方向的剖視圖。
該超高壓水銀燈IO具有發(fā)光管ll，該發(fā)光管11由大致球狀的發(fā)光部12以及與該 發(fā)光部12的兩端分別連續(xù)并向管軸方向外方延伸的棒狀的封固部13構(gòu)成，發(fā)光管11由石 英玻璃構(gòu)成。封固部13例如通過收縮密封法形成，剖面為圓形。 在發(fā)光部12的內(nèi)部，分別由鎢構(gòu)成的一對電極20例如間隔0. 5 2. 0mm的距離 相對配置。各電極20的各自的前端側(cè)的一部分突出在發(fā)光部12內(nèi)，根部由各封固部13保 持，并與埋設(shè)在各封固部13的各金屬箔30電連接。各金屬箔30例如由鉬構(gòu)成。各金屬箔 30上電連接有分別從封固部的外端部向管軸方向外方突出的各外部引線15。
在發(fā)光部12的內(nèi)部封入有水銀、稀有氣體以及鹵素氣體。水銀封入量為點燈時的 發(fā)光部12內(nèi)的水銀蒸氣壓達(dá)到200大氣壓以上的量、例如0. 2mg/mm3以上。稀有氣體用于 改善點燈啟動性，例如封入有13kPa的量。鹵素氣體用于利用鹵素循環(huán)來延長燈壽命并且 防止發(fā)光部11的破損及失透，其封入量可以在例如10—6 10—、mol/mm3的范圍內(nèi)根據(jù)燈 的規(guī)格適當(dāng)調(diào)整。 圖2表示圖1的超高壓水銀燈的電極的放大圖。超高壓水銀燈的各電極20由棒 狀的電極軸部21和形成在該電極軸部的前端的電極主體部22構(gòu)成。上述電極軸部21及 電極主體部22例如由鎢構(gòu)成。在電極主體部22周圍，通過巻繞由鎢構(gòu)成的線材形成有線 圈部23。線圈部23是為了提高超高壓水銀燈的啟動性而設(shè)置的。在電極主體部22的前端 部形成有隨著向著另一方的電極外徑逐漸縮小的圓錐臺狀的突起部24。突起部24是為了 使點燈時放電電弧容易集中而設(shè)置的。這種電極20以電極主體部22的整體在發(fā)光部12 內(nèi)的密閉空間內(nèi)突出，且電極軸部21的中心軸O與發(fā)光管的管軸C一致的狀態(tài)配置。
在具有這種電極20的超高壓水銀燈10中，通過在一對電極20間施加交流電壓，
5在電極20間產(chǎn)生絕緣破壞，以各電極20的突起部24為起點形成放電電弧，放射出包含例 如波長為360 780nm的可視光的光。 圖3是表示由金屬箔和電極構(gòu)成的電極架的結(jié)構(gòu)的透視圖。圖4是表示與電極軸 部接合前的金屬箔的結(jié)構(gòu)的透視圖。如圖4所示，金屬箔30具有具有與電極軸部21的形 狀對應(yīng)的形狀的圓筒狀的覆蓋部31 ;不與電極軸部21連接而向管軸C方向的外方(在圖4 的紙面中與覆蓋部31相反的方向)延伸的槽狀的延伸部32 ;向著管軸方向的外方寬度逐 漸增大地形成的寬度漸增部33 ;以及與寬度漸增部33的基端側(cè)接續(xù)的平坦的主體部34。 主體部34的投影寬度比延伸部32的投影寬度大。覆蓋部31包圍電極軸部21地配置在電 極軸部21的外側(cè)，例如通過激光焊接或電阻焊接等方法一體地固定到電極軸部21。在圖中 省略了圖示，在主體部34的基端側(cè)連接有圖l所示的供電用的外部引線15。這樣，完成圖 3所示的電極架40。 圖5是表示形成覆蓋部前的金屬箔的結(jié)構(gòu)的透視圖。如圖5所示，金屬箔30A具 有形成于距離前端預(yù)定距離的部位上的小幅部32A ;和在金屬箔的長邊方向上隔著小幅 部32A分別與小幅部32A的前端側(cè)以及基端側(cè)連接而形成的在金屬箔的寬度方向上擴(kuò)寬的 廣幅部31A及34A。小幅部32A通過在距離金屬箔30A的前端預(yù)定距離的位置上形成分別 向著金屬箔30A的中心軸X方向彎曲的同一形狀的一對缺口部50來形成。在小幅部32A 和廣幅部34A之間形成有斜邊部33A，斜邊部33A向著小幅部32A逐漸縮小寬度。
圖6是說明圖3的電極架的制造方法的透視圖。圖6(A)表示形成覆蓋部前的初 始狀態(tài)的金屬箔。圖6(B)表示形成了覆蓋部的狀態(tài)下的金屬箔。圖6(C)表示將電極的根 部向著金屬箔的覆蓋部插入的順序。圖6(D)表示完成了的電極架。 金屬箔30如圖6(B)所示，將圖6(A)所示的廣幅部31A從金屬箔的寬度方向的兩 側(cè)沿著電極軸部21的形狀地彎折成形，廣幅部31A的寬度方向的兩端部相互重疊，并且使 小幅部32A的截面成形為大致半圓狀的槽狀。通過這樣成形廣幅部31A，如圖6(B)所示，形 成外徑比電極軸部21的外徑稍大的筒狀的覆蓋部31。廣幅部31A不一定需要彎折成構(gòu)成 完全的筒體，只要從兩側(cè)夾住電極軸部21地配置在電極軸部21周圍即可。S卩，也可以是廣 幅部31A的寬度方向的兩端部分別稍微分離的狀態(tài)。 接著，如圖6 (C)所示，電極軸部21的根部21A與金屬箔30的覆蓋部31相對配置， 從電極軸部21的根部21側(cè)使電極軸部21向覆蓋部31進(jìn)出，將電極軸部21的根部21A收 納在覆蓋部31內(nèi)部。其后，從覆蓋部31的外方向覆蓋部31的外周照射激光，將覆蓋部31 與電極軸部21—體固定。另外，覆蓋部31也可以通過電阻焊接固定到電極軸部21。通過 執(zhí)行上述一系列的工序，得到圖6(D)所示的電極架40。 通過上述順序制作出的電極架40被收納在由石英玻璃構(gòu)成的發(fā)光管構(gòu)成材料內(nèi) 部，通過執(zhí)行收縮密封等密封作業(yè)而被氣密地封固，形成圖1所示的封固部13。金屬箔30 的覆蓋部31、延伸部32、寬度漸增部33以及主體部34與構(gòu)成封固部13的石英玻璃緊密接 觸。 在上述本發(fā)明的超高壓水銀燈中，在保持在封固部13的電極軸部21和金屬箔30 的連接部分上，如圖7的剖面所示，電極軸部21被覆蓋部31覆蓋，因此在電極軸部21和構(gòu) 成封固部13的石英玻璃之間存在金屬箔30的覆蓋部31。由此，可以使電極軸部21與構(gòu)成 封固部13的玻璃完全不接觸，或者將電極軸部21與玻璃接觸的部位盡可能縮小。S卩，在電極軸部21和金屬箔30的連接部分上，構(gòu)成封固部13的玻璃可以無偏移地與覆蓋部31周 圍緊密接觸。因此，即使超高壓水銀燈10反復(fù)進(jìn)行點燈、滅燈，各電極軸部21不會變形，因 此能夠防止金屬箔的厚度局部變薄，能夠切實地防止金屬箔30熔斷。 并且，如圖1及圖3所示，在本發(fā)明的超高壓水銀燈10中，將具有槽狀的延伸部32 的金屬箔30埋設(shè)在封固部13，且延伸部32與覆蓋部31連續(xù)而與電極軸部21不連續(xù)地向 著管軸方向外方延伸，因此，金屬箔30不會從構(gòu)成封固部13的石英玻璃剝離。其理由并不 確定，但可以考慮例如如下理由。 在超高壓水銀燈10的封固部13中，在電極軸部21和構(gòu)成封固部13的石英玻璃 之間不可避免地形成微小空隙。該微小空隙形成在電極軸部21及其周圍的石英玻璃之間 以及覆蓋電極軸部21的周圍的覆蓋部31及其周圍的石英玻璃之間。在超高壓水銀燈點燈 時，發(fā)光部12內(nèi)的高壓施加到該微小空隙。以下對比說明具有圖3所示的結(jié)構(gòu)的金屬箔 30的超高壓水銀燈(實施例)和具有在圖3中不具有延伸部32的金屬箔的超高壓水銀燈 (比較例)。 實施例具有接續(xù)覆蓋部31后端的延伸部32，該延伸部32與構(gòu)成密封部13的石 英玻璃緊密接觸地被封固。因此，點燈時發(fā)光部12內(nèi)的高壓經(jīng)由上述微小空隙施加到主體 部34的角部34X，在主體部34上不會產(chǎn)生扭曲。因此，主體部34與構(gòu)成封固部13的石英 玻璃不會產(chǎn)生剝離。另一方面，比較例在覆蓋部31的后端不具有延伸部32，從覆蓋部31的 后端開始，主體部34的寬度立即變大，因此形成角部34X，應(yīng)力容易集中到該部分。其結(jié)果 是，發(fā)光部12內(nèi)點燈時的高壓經(jīng)由上述微小空隙施加到主體部34的角部34X，產(chǎn)生扭曲。 由此，會有主體部34與構(gòu)成封固部13的石英玻璃剝離的危險。 進(jìn)而，在本發(fā)明的超高壓水銀燈10中，如圖3所示，具有如下構(gòu)造的金屬箔30埋 設(shè)在封固部13中向著管軸方向外方寬度逐漸變大地形成的寬度漸增部33形成在延伸部 32和主體部34之間。因此，能夠期待進(jìn)一步抑制主體部34的扭曲。另外，在本發(fā)明的金屬 箔30中，寬度漸增部33不是必需的結(jié)構(gòu)。即，金屬箔是僅具有包圍電極軸部21地連接到 電極軸部21的覆蓋部31、與其接續(xù)而不與電極軸部21接續(xù)地向著管軸方向外方延伸的槽 狀的延伸部32以及主體部34，即使是具有埋設(shè)有該金屬箔30的密封部13的超高壓水銀 燈，也能夠期待上述效果。 以下是確認(rèn)了上述本發(fā)明的效果的超高壓水銀燈的實施例。 發(fā)光管11 :全長為70mm、外徑為10mm 發(fā)光管11的內(nèi)容積66mm3 水銀封入量0. 3mg/mm3 金屬箔30 :全長為14mm、厚度為0. 02mm 延伸部32 :槽形狀、投影寬度為0. 5mm、全長為1. 4mm 寬度漸增部33 :全長為0. 4mm 主體部34 :寬度為1. 5mm、全長為llmm 電極軸部21 :小0. 4mm 在本發(fā)明的超高壓水銀燈中，并不限定于上述實施方式，可以進(jìn)行各種設(shè)計變更。 例如，金屬箔30的延伸部32在圖3及圖4中表示為槽狀，但是例如也可以形成為平板狀。 另外，金屬箔的主體部也可以如圖7所示，在寬度方向的中央形成與管軸平行地延伸的槽部，從而整體形成為Q狀c
權(quán)利要求
一種超高壓水銀燈，具有由封入有0.2mg/mm3以上的水銀的發(fā)光部和分別與上述發(fā)光部的兩端連接的封固部構(gòu)成的發(fā)光管；在上述發(fā)光部內(nèi)相對配置并且由上述分別的封固部保持電極軸部的一對電極；以及分別埋設(shè)在上述封固部中并與上述分別的電極軸部電連接的金屬箔，其特征在于，上述金屬箔具有包圍上述電極軸部地固定在上述電極軸部上的覆蓋部；與上述覆蓋部接續(xù)并不與上述電極軸部連接地向著管軸方向外方延伸的延伸部；以及與上述延伸部連接的主體部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓水銀燈，其特征在于，上述覆蓋部是筒狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓水銀燈，其特征在于，在上述延伸部和上述主體部之 間，具有向著與上述覆蓋部相反的方向?qū)挾戎饾u增大地形成的寬度漸增部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超高壓水銀燈，通過防止電極變形來切實地防止金屬箔熔斷。該超高壓水銀燈具有由封入有0.2mg/mm3以上的水銀的發(fā)光部和分別與上述發(fā)光部的兩端連接的封固部構(gòu)成的發(fā)光管；在上述發(fā)光部內(nèi)相對配置并且由上述分別的封固部保持電極軸部的一對電極；以及分別埋設(shè)在上述封固部中并與上述分別的電極軸部電連接的金屬箔，其特征在于，上述金屬箔具有包圍上述電極軸部地固定在上述電極軸部上的覆蓋部；與上述覆蓋部接續(xù)并不與上述電極軸部連接地向著管軸方向外方延伸的延伸部；以及與上述延伸部連接的主體部。
文檔編號H01J61/36GK101794705SQ201010004598
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月29日
發(fā)明者塚本卓也, 杉原伸彥, 熊田豐彥, 笠石朱貴 申請人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會社