CN1540200A - 带有反射镜灯和图像投影装置 - Google Patents

带有反射镜灯和图像投影装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1540200A
CN1540200A CNA2004100310767A CN200410031076A CN1540200A CN 1540200 A CN1540200 A CN 1540200A CN A2004100310767 A CNA2004100310767 A CN A2004100310767A CN 200410031076 A CN200410031076 A CN 200410031076A CN 1540200 A CN1540200 A CN 1540200A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lamp
sealing
speculum
luminous tube
mercury
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2004100310767A
Other languages
English (en)
Inventor
���ڳ�
堀内诚
����һ
高桥清
畑冈真一郎
一番濑刚
关智行
茑谷恭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN1540200A publication Critical patent/CN1540200A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/60Cooling arrangements characterised by the use of a forced flow of gas, e.g. air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/51Cooling arrangements using condensation or evaporation of a fluid, e.g. heat pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/71Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements
    • F21V29/713Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements in direct thermal and mechanical contact of each other to form a single system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/83Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks the elements having apertures, ducts or channels, e.g. heat radiation holes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/85Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems characterised by the material
    • F21V29/86Ceramics or glass
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/04Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06Main electrodes
    • H01J61/073Main electrodes for high-pressure discharge lamps
    • H01J61/0732Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/12Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/12Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/18Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent
    • H01J61/20Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent mercury vapour
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/30Vessels; Containers
    • H01J61/302Vessels; Containers characterised by the material of the vessel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/36Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
    • H01J61/366Seals for leading-in conductors
    • H01J61/368Pinched seals or analogous seals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/52Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/84Lamps with discharge constricted by high pressure
    • H01J61/86Lamps with discharge constricted by high pressure with discharge additionally constricted by close spacing of electrodes, e.g. for optical projection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/24Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/32Sealing leading-in conductors
    • H01J9/323Sealing leading-in conductors into a discharge lamp or a gas-filled discharge device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

本发明提供一种带有反射镜灯(500),其包括:高压放电灯(100)和反射镜(50),反射镜(50)具有第一开口部(51)和第二开口部(52),灯(100)的密封部(2)和第二开口部(52)之间实质上封闭,密封部(2)具有从发光管(1)延伸的第一玻璃部(8)和在第一玻璃部(8)的内侧设置的第二玻璃部(7),并且,具有施加有压缩应力的部位,而且,在反射镜(50)的一部分上,在大致水平方向地配置密封部(2)的情况下,形成送入碰到发光管(1)的上部(1a)后向下部(1b)旋转进入的风(71)的送风口(55)。由此,可以抑制点亮工作压极高的高压水银灯的黑化的产生。

Description

带有反射镜灯和图像投影装置
技术领域
本发明涉及一种带有反射镜灯和图像投影装置。特别地,涉及一种用作为投影仪等的光源的高压水银灯中,水银的封入量比较多的灯。
背景技术
近年来,作为实现大画面图像的***,广泛使用液晶投影仪或者DMD投影仪等的图像投影装置。在这样的图像投影装置中,通常广泛地使用在特开平2-148561号公报中所公开的那样的高压水银灯。
图1表示了特开平2-148561号公报中所公开的高压水银灯的构造。图1所示的灯1000由以石英作为主要成分的发光管1以及在其两侧延伸的一对侧管部(密封部)2构成。在侧管部2,埋设金属制的电极构造体,使得能够从外部向发光管内提供电力。电极构造体是以钨(W)制的电极3、钼(Mo)箔4、外部导线5的顺序进行电连接的结构。而且,在电极3的前端,卷绕有线圈12。在发光管1内,封入作为发光种的水银(Hg)、氩(Ar)和少量的卤素气体(未图示)。
下面简单说明灯1000的工作原理。如果在一对外部导线5的两端施加启动电压,导致Ar放电,发光管1内的温度上升。由于该温度上升,蒸发Hg原子,在发光管1内充满气体。该Hg在两电极3之间,通过从一个电极3放出的电子而激励发光。因此,作为发光种的Hg的蒸气压越大就越发出高亮度的光。另外,由于Hg的蒸气越大,两电极间的电位差(电压)也就越大,所以在以相同的额定电力点亮的情况下,能够减小电流。这能够减小对电极3的负担,使得电灯长寿命化。为此,Hg的蒸气压越大,就越能得到亮度、寿命的特性优异的灯。
但是,从物理的耐压强度的观点来看,现有的高压水银灯在实际使用中在15~20MPa(150~200个大气压)左右的Hg蒸气压下来使用。在特开平2-148561号公报中,公开了Hg蒸气压从200巴到350巴(相当于约20MPa~约35MPa)的超高压水银灯,但是在考虑可靠性和寿命等的现实的使用中,以15~20MPa(150~200个大气压)左右的Hg蒸气压来使用。
现在,现状是这样,虽然在进行提高耐压强度的研究、开发,但经得起实际使用的Hg蒸气压超过20MPa的高耐压的高压水银灯还未见有报告。在这种情况下,本申请的发明者成功完成了约30~40MPa或者其以上(约300~400个大气压或者其以上)的高耐压的高压水银灯,在US-2003-0102805-A1和US-2003-0168980-A1中公开了。
这种具有极高的耐压的高压水银灯,以现有技术不能达到的水银蒸气压来工作,所以其特性和工作状况等还不能预测如何。本申请发明者在进行该高压水银灯的点亮试验之后知道了,如果工作压超过现有的20MPa,特别是如果为大致30MPa以上,灯就会黑化。
本发明是鉴于以上诸点开发的,其主要目的是提供一种带有反射镜灯,其能够抑制工作压超过20MPa(例如23MPa以上,特别是25MPa以上(或者27MPa以上,30MPa以上))的高压水银灯的黑化。
发明内容
本发明的带有反射镜灯,包括:具有在管内封入发光物质的发光管和从所述发光管延伸的一对密封部的高压放电灯;和,反射从所述高压放电灯发出的光的反射镜,
所述反射镜,在射出方向前方具有第一开口部,在该反射镜上,形成***有所述一对密封部之中的一个密封部的第二开口部,并且,该一个密封部和该第二开口部之间实质上封闭,
所述一对之中的至少一个密封部,具有从所述发光管延伸的第一玻璃部和在所述第一玻璃部的内侧的至少一部分上设置的第二玻璃部,并且,该一个密封部具有施加有压缩应力的部位,而且,
在所述反射镜的一部分上,在大致水平方向地配置所述一对密封部的情况下,形成送入碰到所述发光管的上部后向下部旋转进入的风的送风口。
在优选的实施方式中,所述高压放电灯是高压水银灯,作为所述发光物质,以所述发光管的容积为基准,封入230mg/cm3以上的水银。
本发明的其它的带有反射镜灯,包括:具有在管内至少封入水银的发光管和从所述发光管延伸的一对密封部的高压水银灯;和,反射从所述高压放电灯发出的光的反射镜,
所述反射镜,在射出方向前方具有第一开口部,在该反射镜上,形成***有所述一对密封部之中的一个密封部的第二开口部,并且,该一个密封部和该第二开口部之间实质上封闭,
所述一对密封部的各自具有从所述发光管延伸的第一玻璃部和在所述第一玻璃部的内侧的至少一部分上设置的第二玻璃部,并且,所述一对密封部两者都具有施加有压缩应力的部位,而且,
在大致水平方向地配置所述一对密封部时,在所述反射镜之中,在与该密封部相比是下方且与所述发光管相比是所述射出方向前方的区域,形成送风口,而且,在与该密封部相比是上方且与所述发光管相比是所述射出方向前方的区域,形成通气口,
在所述送风口,连接有用于通空气的通道。
在优选的实施方式中,配置所述通道和所述送风口,使得从所述通道通过所述送风口送出的空气的至少一部分,碰到所述反射镜之中的与所述密封部相比是上方的区域后进行反射,接着,与所述发光管的上部接触后,移动到该发光管的下部。
优选为,在所述带有反射镜灯上,在与所述反射镜的所述第一开口部相比是所述射出方向前方的位置,还安装有凹面透镜。
在优选的实施方式中,作为所述发光物质,至少封入水银,所述水银的封入量,以所述发光管的容积为基准,是270mg/cm3以上,在所述发光管中封入卤素,所述灯的管壁负荷是80W/cm2以上。
在优选的实施方式中,所述水银的封入量,以所述发光管的容积为基准,是300mg/cm3以上。
在优选的实施方式中,在所述发光管内,对向地配置电极棒,所述电极棒与金属箔连接,所述金属箔设置在所述密封部内,并且,该金属箔的至少一部分位于所述第二玻璃部内。
在优选的实施方式中,在埋入所述密封部内的部分中的所述电极棒的至少一部分上,卷绕有在表面上至少具有选自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一种金属的线圈。
在优选的实施方式中,在所述密封部内,设置有与所述第二玻璃部连接的金属部即用于供给电力的金属部,所述压缩应力,施加于所述密封部的至少长方向,所述第一玻璃部,含有99重量%以上的SiO2,所述第二玻璃部,含有15重量%以下的Al2O3及4重量%以下的B中的至少一种、和SiO2
在优选的实施方式中,在使用利用光弹性效果的敏感色板法来测定所述密封部的情况下,在相当于所述第二玻璃部的区域,所述压缩应力是10kgf/cm2以上50kgf/cm2以下。
本发明的其它的带有反射镜灯,包括:具有在管内至少封入水银的发光管和从所述发光管延伸的一对密封部的高压水银灯;和,反射从所述高压放电灯发出的光的反射镜,
所述反射镜,在射出方向前方具有第一开口部,在该反射镜上,形成***有所述一对密封部之中的一个密封部的第二开口部,并且,该一个密封部和该第二开口部之间实质上封闭,
在所述高压水银灯的所述发光管中,以该发光管的容积为基准,封入270mg/cm3以上的水银,
所述高压水银灯的管壁负荷是80W/cm2以上,
在大致水平方向地配置所述一对密封部时,在所述反射镜之中,在与该密封部相比是下方且与所述发光管相比是所述射出方向前方的区域,形成送风口,而且,在与该密封部相比是上方且与所述发光管相比是所述射出方向前方的区域,形成通气口,
在所述送风口,连接有用于通空气的通道。
在优选的实施方式中,配置所述通道和所述送风口,使得从所述通道通过所述送风口送出的空气的至少一部分,碰到所述反射镜之中的与所述密封部相比是上方的区域后进行反射,接着,与所述发光管的上部接触后,移动到该发光管的下部,所述反射镜是椭圆面镜,而且,在所述反射镜上,在与所述反射镜的所述第一开口部相比是所述射出方向前方的位置,安装有凹面透镜。
优选为,在所述一对密封部的至少一个上,卷绕有触发线。
本发明的图像投影装置,具有:上述带有反射镜灯;将所述带有反射镜灯作为光源的光学***。
某实施方式中的高压水银灯,包括:在管内相对向地配置一对电极的发光管;和,从所述发光管延伸并且在内部具有所述电极的一部分的密封部,
在位于所述密封部内的部分的所述电极的至少一部分表面上,形成由选自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一种金属构成的金属膜。
在某实施方式中,所述电极通过焊接与设置在所述密封部内的金属箔连接,所述金属膜,不形成在与所述金属箔的连接位置,而形成在埋入于所述密封部内的所述电极的表面上。构成所述金属膜的所述金属的一部分也可以存在于所述发光管内。优选为,所述金属膜具有由下层为Au层、上层为Pt层构成的多层构造。
某实施方式中的高压水银灯,包括:在管内相对向地配置一对电极的发光管;和,从所述发光管延伸并且在内部具有所述电极的一部分的密封部,
表面上具有选自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一种金属的线圈,卷绕在位于所述密封部内的部分的所述电极上。
在某实施方式中,在所述密封部内,埋入有所述金属箔和所述电极的一部分,表面上具有选自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一种金属的线圈,卷绕在埋入所述密封部内的所述电极上。优选为,所述线圈,在其表面上,具有由下层为Au层、上层为Pt层构成的多层构造的金属膜。
某实施方式中的高压水银灯,包括:在管内封入发光物质的发光管;和,保持所述发光管的气密性的密封部,
所述密封部具有:从所述发光管延伸的第一玻璃部;和,在所述第一玻璃部的内侧的至少一部分上设置的第二玻璃部,并且,所述密封部具有施加有压缩应力的部位,所述施加有压缩应力的部位从由所述第二玻璃部、所述第二玻璃部和所述第一玻璃部的边界部、所述第二玻璃部之中的所述第一玻璃部侧的部分、和、所述第一玻璃部之中的所述第二玻璃部侧的部分中进行选择。在某实施方式中,在前述第一玻璃部和前述第二玻璃部的边界周边,存在由两者的压缩应力的差而产生的变形边界区域。优选为,在所述密封部内,设置与所述第二玻璃部连接的金属部即用于供给电力的金属部。所述压缩压力可以施加于所述密封部的至少长方向。
在某实施方式中,所述第一玻璃部,含有99重量%以上的SiO2,所述第二玻璃部,含有15重量%以下的Al2O3和4重量%以下的B之中的至少一种、和SiO2,所述第二玻璃部的软化点比第一玻璃部的软化点温度低。优选为,所述第二玻璃部是由玻璃管形成的玻璃部。另外,优选为,所述第二玻璃部不是将玻璃粉末进行压缩形成、烧结而成的玻璃部。在某实施方式中,施加有所述压缩应力的部位中的所述压缩应力是约10kgf/cm2以上约50kgf/cm2以下。或者,所述压缩应力的差,是约10kgf/cm2以上约50kgf/cm2以下。
在某实施方式中,在所述发光管内,相互对向地配置一对电极棒,所述一对电极棒之中的至少一个电极棒,与金属箔连接,所述金属箔设置在所述密封部内,并且,该金属箔的至少一部分位于所述第二玻璃部内,作为所述发光物质,在所述发光管内至少封入水银,所述水银的封入量是300mg/cc以上,所述高压水银灯的平均显色评价数Ra超过65。所述高压水银灯的色温度优选为8000K以上。
附图说明
图1是表示现有的高压水银灯1000的构成的示意图。
图2(a)和(b)是表示高压放电灯1100的构成的示意图。
图3是表示高压放电灯1200的构成的示意图。
图4是表示高压放电灯1300的构成的示意图。
图5(a)是表示高压放电灯1400的构成的示意图。
图5(b)是表示高压放电灯1500的构成的示意图。
图6是示意性地表示本发明的实施方式1的带有反射镜灯500的构成的剖面图。
图7(a)~(c)分别是表示本实施方式的带有反射镜灯500的构成的侧面剖面图、主视图、后视图。
图8是表示点亮工作压是20MPa和40MPa的灯的分光光谱的图。
图9是示意性地表示本发明的实施方式2的带有反射镜灯600的构成的剖面图。
图10是示意性地表示本发明的实施方式2的带有反射镜灯600的构成的剖面图。
图11(a)和(b)是用于说明由利用光弹性效果的敏感色板法形成的变形测定的原理的图。
图12(a)到(d)是用于说明通过退火(anneal)来施加压缩应力的机构的剖面图。
图13(a)是示意性地表示存在于第二玻璃部的长方向的压缩应力的图,(b)是(a)的A-A线剖面图。
图14是示意性地表示加热工序(退火工序)的分布的曲线图。
图15是用于说明由水银蒸气对第二玻璃部加入压缩应力的机构的概略图。
符号说明:1发光管,2密封部(侧管部),3电极(电极棒),4金属箔,5外部导线,6发光种(水银),7第二玻璃部,8第一玻璃部,12线圈(电极前端),15触发线,20施加有压缩应力的部位(残留变形部或者变形边界部),30金属层(镀金属),40线圈,50反射镜,51第一开口部(宽开口部),52第二开口部(窄开口部),53粘合剂,55送风口(第一通气孔),56通气孔(第二通气孔),59颈部,65灯轴,70射出方向,71、72风(空气),61、62外部导线引出线,63、64连接部件,80通道,90前面玻璃(凹面透镜),92支持部件,100高压放电灯(高压水银灯),500、600带有反射镜灯,1000高压水银灯,1100、1200、1300、1400、1500高压水银灯。
具体实施方式
首先,在说明本发明的实施方式之前,说明点亮工作压是约30~40MPa或者其以上(约300~400个大气压或者其以上)的表示极高耐压的高压水银灯。而且,这些高压水银灯的详细描述,在US-2003-0102805-A1和US-2003-0168980-A1中公开。在此,在本申请说明书中为了参考引用这些专利申请。
尽管工作压是约30MPa以上,实用中可耐用的高压水银灯的开发是极困难的,但是例如通过图2所示的构成,可成功地完成了极高耐压的灯。而且,图2(b)是图2(a)中沿着b-b线的剖面图。
图2所示的高压水银灯1100,是上述专利申请中所公开的灯,具有发光管1和保持发光管1气密性的一对密封部2,密封部2的至少一个具有从发光管1延伸的第一玻璃部8、和在第一玻璃部8的内侧的至少一部分设置的第二玻璃部7,而且,该一个密封部8具有施加有压缩应力的部位(20)。
密封部2中的第一玻璃部8,包含99重量%以上的SiO2,例如,由石英玻璃构成。另一方面,第二玻璃部7包含15重量%以下的Al2O3和4重量%以下的B中的至少一种、和SiO2(而且,SiO2的比例比99重量%小),例如,由维科尔高硼硅酸耐热玻璃构成。如果向SiO2中添加Al2O3或者B,可降低玻璃的软化点,所以第二玻璃部7的软化点比第一玻璃部8的软化点温度低。而且,所谓“维科尔高硼硅酸耐热玻璃(Vycor glass:商品名)”,是向石英玻璃中混入添加物、降低了软化点、与石英玻璃相比提高了加工性的玻璃,其组成是,例如,二氧化硅(SiO2)为96.5重量%、氧化铝(Al2O3)为0.5重量%、硼(B)为3重量%。在本实施方式中,第二玻璃部7由维科尔高硼硅酸耐热玻璃制的玻璃管形成。而且,也可以使用以SiO2:62重量%、Al2O3:13.8重量%、CuO:23.7重量%为成分的玻璃管,代替维科尔高硼硅酸耐热玻璃制的玻璃管。
对密封部2的一部分施加的压缩应力实质上可超过零(即0kgf/cm2)。由于存在这种压缩应力,与现有的构造相比能够提高耐压强度。优选为,这种压缩应力是约10kgf/cm2以上(约9.8×105N/m2以上),而且,优选为约50kgf/cm2以下(约4.9×106N/m2以下)。如果不到10kgf/cm2,压缩变形较弱,会产生没有充分提高灯的耐压强度的情况。而且,对于超过50kgf/cm2那样的构成中,要想实现之,不存在实用的玻璃材料。但是,即使不到10kgf/cm2,如果实质上超过0值,与现有的构造相比能够提高耐压性,另外,如果开发出能够实现超过50kgf/cm2这样的构成的实用的材料,第二玻璃部7也可以具有超过50kgf/cm2的压缩应力。
参照图11,来简单说明由利用光弹性效果的敏感色板法形成的变形测定的原理。图11(a)和(b)示意性地表示透过偏振光板的直线偏振光入射到玻璃上的状态。在此,将入射的直线偏振光设为u,u可以看作是正交的二个直线偏振光u1和u2进行合成而来的。
如图11(a)所示,在玻璃没有变形时,u1和u2以相同的速度通过其中,所以在透过玻璃后,在u1和u2之间不产生偏差。另一方面,如图11(b)所示,在玻璃上有变形,应力F发挥作用时,由于u1和u2不以相同的速度通过其中,所以在透过玻璃后,在u1和u2之间产生偏差。即,u1和u2之中的一个比另一个要延迟。这种延迟的距离称为光路差。光路差R与应力F、玻璃的通过距离L成比例,如果将比例常数设为C,可由下述公式表示:
            R=C·F·L
其中,各符号的单位分别是R(nm)、F(kgf/cm2)、L(cm)、C({nm/cm}/{kgf/cm2})。C是由玻璃等材质决定的常数,称为光弹性常数。从上述公式可知,如果知道C,若测定L和R,则能够求出F。
本申请发明者测定密封部2中的光透过距离L、即密封部2的外径L,然后,使用变形标准器,根据测定时的密封部2的色,读出光路差R。另外,光弹性常数C使用石英玻璃的光弹性常数3.5。将它们代入上述公式,由计算出的应力值的结果来定量化金属箔4的长方向的压缩变形。
而且,在本测定中,观察到密封部2的长方向(电极棒3的轴延伸的方向)的应力,但这不意味着在其它方向不存在压缩应力。对于密封部2的径方向(从中心轴朝向外周的方向或者其反方向)、或者密封部2的圆周方向(例如,时钟的圆周方向),要测定是否存在压缩应力,需要切断发光管1和密封部2,但在进行这样的切断的时候,第二玻璃部7的压缩应力得到缓和。因此,由于在不对灯1100进行切断的状态下所能测定的是关于密封部2的长方向的压缩应力,所以本申请的发明者至少将该方向的压缩应力进行了定量化。
下面,参照图12说明本申请发明者所推论的、如果对灯成品以规定的温度进行规定时间以上的退火,对灯的第二玻璃部7施加压缩应力的机构。
首先,如图12(a)所示,准备灯成品。而且,灯成品的制造方法如在上述专利申请中所记载的那样。
接着,如果加热该灯成品,如图12(b)所示,水银(Hg)6开始蒸发,其结果,在发光管1内和第二玻璃部7中压力也都增加。图中的箭头表示由水银6的蒸气导致的压力(例如,100个大气压以上)。不仅发光管1内,而且在第二玻璃部7中水银6的蒸气压增加的理由,是由于眼睛不能看到的间隙13位于电极棒3的密封部分。
进一步提高加热温度,如果以超过第二玻璃部7的变形点的温度(例如1030℃)来继续加热,在第二玻璃部7***的状态,水银的蒸气压在第二玻璃部7增加,所以在第二玻璃部7中产生压缩应力。产生压缩应力的时间推测为,例如在变形点加热时是约4小时,在退火点加热时约1 5分钟。该时间是由变形点和退火点的定义导出的。即,所谓变形点,意思是指如果在该温度保持4个小时就能够实质地除去内部变形的温度,所谓退火点,意思是指如果在该温度保持15分钟就能够实质地除去内部应力的温度,从而推测出上述时间。
接着,停止加热,冷却灯成品。如图12(c)所示,在停止加热后,由于水银仍然是蒸发状态,虽然继续受到由水银蒸气导致的压力,但第二玻璃部7的温度要低于变形点,其结果,如图13(a)、(b)所示,第二玻璃部7中不仅在金属箔的长方向,而且在径方向等都残留了压缩应力(但是,利用变形检查仪仅能确认长方向的压缩应力)。
最后,如果继续冷却到室温左右,如图12(d)所示,得到在第二玻璃部7中存在压缩应力为约10kgf/cm2以上的灯1100。如图12(b)和(c)所示,水银的蒸气压对两个第二玻璃部7施加压力,所以,如按照这种方法,能够确实对两个密封部2施加约10kgf/cm2以上的压缩应力。
图14示意性地表示这种加热轮廓图。首先,如果开始加热(时间O),之后,到达第二玻璃部7的变形点(T2)的温度(时间A)。接着,以第二玻璃部7的变形点(T2)和第一玻璃部8的变形点(T1)之间的温度,将灯保持规定时间。该温度区域基本上能够视为仅第二玻璃部7可以变形的范围。如图15的概略图所示那样,在该保持期间,由水银蒸气压(例如100个大气压以上)在第二玻璃部7中导入压缩应力。
而且,通过水银蒸气压向第二玻璃部7增加压力,考虑为最有效地利用退火处理的方法,但如果以图14的T2以上T1以下的温度范围来保持灯时,可推测为,如果能对第二玻璃部7增加何种力,可不仅通过水银蒸气压,而且还可通过这种力(例如通过按压外部导线5),也能够对第二玻璃部7增加压缩应力。
接着,如停止加热,灯冷却,在时间B以后,第二玻璃部7的温度低于变形点(T2)。如果低于变形点(T2),则第二玻璃部7的压缩应力残留。在本实施方式中,在1030℃保持150小时后,通过冷却(自然冷却),施加并残留第二玻璃部7的压缩应力。
由于利用上述这样的机构,通过水银蒸气压来产生压缩应力,所以压缩应力的大小依赖于水银蒸气压(换言之,封入的水银量)。
通常,水银量越多,灯越容易破裂,如果使用本实施方式的密封构造,水银量越多,压缩应力越大,提高了耐压。即,如果按照本实施方式的构成,能够实现水银量越多越高耐压的构造,因此能够进行利用现在技术不能实现的以极高耐压的稳定点亮。
一端位于放电空间内的电极棒3,通过焊接与设置在密封部2内的金属箔4相连接,金属箔4的至少一部分位于第二玻璃部7内。金属箔4,至少其一部分由第二玻璃部7覆盖也可以。即,在本实施方式中,如图13(b)所示,在密封部2的横截面(与密封部2的长方向正交的截面),金属箔4的整个周围由第二玻璃部7覆盖,换言之,至少金属箔4的一部分其宽度方向的整个周围由第二玻璃部7覆盖,在该部分金属箔4的边缘部由第二玻璃部7包围,由此可充分确保气密性。利用图2所示的构成,将包含电极棒3和金属箔4的连接部的部位,变成为第二玻璃部7覆盖那样的构成。如例示图2所示的构成中的第二玻璃部7的尺寸,是密封部2的长方向的长度,是约2~20mm(例如,3mm、5mm、7mm),第一玻璃部8和金属箔4之间所夹着的第二玻璃部7的厚度,是约0.01~2mm(例如0.1mm)。从第二玻璃部7的发光管1侧的端面开始到发光管1的放电空间的距离H,例如是0mm~约3mm,而且,从金属箔4的发光管1侧的端面开始到发光管1的放电空间的距离B(换言之,仅电极棒3埋入密封部2内的长度)例如是3mm。
如图3所示,图2所示的灯1100也能够改变。图3所示的高压水银灯1200,具有下述这种构造,即,表面上具有选自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一种金属的线圈40,卷绕在位于密封部2内的部分的电极3上。在此,典型的是,在线圈40的表面上,具有由下层为Au层、上层为Pt层构成的多层构造的金属膜。而且,在大量生产的情况下,存在若干制造工艺上的缺点,但如图4所示的高压水银灯1300那样,也可以在位于密封部2内的部分的电极3的至少一部分的表面上,形成由选自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一种金属所构成的金属膜30,代替线圈40。与从图2至图4所示的构成相比较,虽然降低耐压,但如图5(a)和(b)所示,即使是不使用第二玻璃部7、具有使用线圈40或者金属膜30的构成的高压水银灯1400、1500,以可实用上可使用的水平,能够实现30MPa以上的工作压。但是,为了能够进行可靠性更高的工作,优选存在施加例如约10kgf/cm2以上的压缩应力的第二玻璃部7(参照从图2至图4的构成)。
试制如图2所示那样的点亮中的Hg蒸气压超过30MPa(300个大气压)的灯,本申请发明者进行点亮试验时,工作压如果大致为30MPa以上,灯就黑化。所谓黑化,是在点亮中W电极3的温度上升、从W电极中蒸发的W(钨)附着在发光管的内壁导致的现象,如果这样继续点亮就会破裂。
在此,如果以现有的15~20MPa(150~200个大气压)程度来点亮,封入发光管内的卤素气体就与附着在发光管内壁的钨反应,成为卤化钨。卤化钨在发光管内浮游,如果到达温度高的W电极的前端7,就会分解为原来的卤素和钨,所以钨返回到电极的前端7。将其称为卤素循环,但在现有的灯的Hg蒸气压下,由于该循环,灯不会黑化,能够点亮。但是,如果是30MPa(300个大气压)以上,由本申请发明者的试验可知,该循环不能很好发挥功能。而且,在30MPa以上的情况下,黑化显著,为了提高作为现实使用的可靠度,不限于30MPa以上,在超过20MPa的水平(例如,23MPa以上的水平或者25MPa以上的水平),就需要对黑化问题采取措施。
本申请的发明者,通过采取将发光管1的上部的热量向下部移动的措施,查明了能够解决这种黑化问题,至此完成了本发明。下面,参照附图,说明本发明的实施方式。而且,本发明不限于下面的实施方式。
(实施方式1)
下面,参照附图,来说明本发明的实施方式。图6表示本实施方式的带有反射镜灯500的截面构成。而且,为了容易看见图面,省略了截面的阴影。
图6所示的带有反射镜灯500,具有高压放电灯100、将从灯100发射的光反射的反射镜50。
反射镜50在射出方向70前方具有第一开口部(宽开口部)51,带有反射镜灯500的光从该第一开口部51射出。另外,在反射镜50的后方(射出方向70的后方),从正面来看,在中心有颈部59。在该颈部59形成有第二开口部(窄开口部)52,通过将密封部2***该第二开口部52中,灯100和反射镜50相互固定。密封部2和第二开口部52之间的缝隙,由粘合剂53填充。粘合剂53是例如无机粘合剂(水泥等)。
高压放电灯100是例如水银6的封入量是230mg/cm3以上的高压水银灯100,在图6中,表示了与图2所示的灯1100相同构成的灯。图2所示的灯1100,构成为,第二玻璃部7覆盖金属箔4的一部分,在图6中,构成为,第二玻璃部7覆盖金属箔4的全部。而且,作为高压水银灯100来说,能够使用从图2至图5(a)和(b)所示的高压水银灯1100~1500。
与图2等所示的构造相同,图6所示的高压水银灯100,具有:在管内至少封入水银6的发光管1;保持发光管1的气密性的一对密封部2。水银6的封入量,以发光管的容积为基准,是230mg/cm3以上(例如,250mg/cm3以上、270mg/cm3以上、或者300mg/cm3以上。根据情况,可超过350mg/cm3或者350~400mg/cm3或者其以上)。
在发光管1内,相互对向地配置一对电极(或者电极棒)3,电极3通过焊接与金属箔4连接。金属箔,典型的是钼箔,设置在密封部2内。高压水银灯100在图2所示的灯1100的情况下,金属箔4的至少一部分,位于第二玻璃部7内。在金属箔4的一端,连接有外部导线5。一个外部导线5通过连接部件63与外部导线引出线61连接,另一个外部导线5也通过连接部件64与外部导线引出线62连接。
本实施方式的带有反射镜灯500,在反射镜50的一部分上形成送入碰到发光管1的上部1a后向下部1b旋转进入的风(71)的送风口55。在此,将灯100的密封部2、2配置成大致水平方向。换言之,将灯100的轴(例如连结电极3和电极3的中心线)65配置为大致水平。
如按照本实施方式的构成,能够有意识地从送风口55送入碰到发光管1的上部1a后向下部1b旋转进入的风(71),所以,在降低发光管1的上部1a的温度的同时,能够提高发光管1的下部1b的温度,其结果,能够减轻发光管1的上部1a和下部1b的温度差。对于在没有送风口55的构成中、发光管1的上部1a和下部1b之间产生温度差的问题,在后面描述。
此外,详细描述本实施方式的构成。在本实施方式中,反射镜50之中,在密封部2更下方且与发光管1相比的射出方向70的前方区域,形成送风口(第一通气孔)55,而且,在密封部2的更上方且与发光管1相比的射出方向70的前方区域形成通气孔(第二通气孔)56。送风口55能够连接通道(未图示),如果使用通道向反射镜50内送入空气,就容易产生碰到发光管1的上部1a后向下部1b旋转进入的风(71)。
通过送风口55送出的空气中的至少一部分,碰到反射镜50中比密封部1更上方的区域,进行反射,接着,在与发光管1的上部1a接触后,能够向发光管1的下部1b移动(参照箭头71)。优选为,配置送入空气的通道(未图示)和送风口55,使得产生这样的空气。
在图6所示的例子中,使送风口55贯通反射镜的角度从铅直方向倾斜,由此,调节送出的风(71)的矢量,可使得在反射镜50反射后,良好地碰到发光管1的上部1a。而且,既使在送风口55的贯通角度是大致铅直(大致垂直)的情况下,通过调节通道的角度,也能够产生与发光管1的上部1a接触、接着向下部1b移动的风71。不言而喻,调节通道的角度和送风口55的贯通角度这两者是有效的。
从在反射镜50的上方形成的通气孔56,排出反射镜50内的空气。即,在灯点亮时,反射镜50内的空气被加热,产生对流,然后,温暖的空气从通气孔56排出(参照箭头72)。通过从通气孔56排出空气,得到从送风口55更好地进入风71的效果。即,如果仅设置风的入口,没有风的出口,则通风变差,所以优选为,在反射镜50的上部设置通气孔56。
而且,在本实施方式的反射镜50的第一开口部51,不安装前面玻璃,也能通过第一开口部5 1出入空气,但优选为,形成通气孔56,使得温暖的空气从上部抽出。在本实施方式中,在大致水平方向配置灯100时,送风口55和通气孔56大致位于铅直方向。即,送风口55和通气孔56分别形成在正下方和正上方的区域。
而且,反射镜50具有反射面50a,反射面50a具有椭圆面或者抛物面。本实施方式的反射镜50是具有椭圆面作为反射面50a的椭圆面镜,在椭圆面50a的周围,设置反射镜50的边缘部50b。如果为了不降低反射效率,能够确保风71的发生,优选为,送风口55和/或通气孔56形成在边缘部50b。
反射镜50的反射面50a的最大直径例如是45mm以下,为了进一步满足小型化的要求,可以是40mm或者不到40mm。反射镜20的内部容积,例如是200cm3以下。如果例示本实施方式的反射镜50和其焦点的尺寸,那么反射面50a的直径φ是约45mm,反射镜50的深度D是约33mm。从正面来看时的情况的反射镜50的反射面50a的形状即使是圆形,通过边缘部50b,能够将带有反射镜灯500其正面形状形成为矩形或者正方形。本实施方式的反射镜50的容积是约40000mm3,即约40cc。在反射镜50是椭圆面镜型的情况下,从反射镜50的最深部到焦点F1、F2的距离,分别是约8mm和约64mm。
只要能够较好地产生风71,送风口55和通气孔56的形状和尺寸不特别限定。例如,送风口55和通气孔56的形状,可以是大致矩形或者大致圆形(例如圆形、椭圆形、长圆形)。为了防止万一破裂的情况的飞散物扩散,也可以在送风口55和/或通气孔56上设置网状物等。送风口55和通气孔56的面积是例如50~800mm2左右。
而且,也可以在反射镜50的第一开口部51安装前面玻璃,将反射镜50内形成为密闭的构造。既使将反射镜50形成为密闭构造的情况下,通过送风口55和通气孔56,也能够在反射镜50内产生风71。如本实施方式的构成那样,填埋了颈部59内的第二开口部53和灯100的密封部2的缝隙,这在良好地产生风71方面是较佳的。但是,如果存在于颈部59内的缝隙或者孔达到了不扰乱风71的程度,就可以说实质上是塞住了。
图7(a)~(c)分别是表示本实施方式的带有反射镜灯500的构成的侧面剖面图、主视图、后视图。而且,图7(a)是沿着图7(b)和(c)中的线VIIA-VIIA’的剖面图。在图7所示的例子中,为了提高灯的启动性,在密封部2中卷绕上触发线15。所谓触发线,是能够降低灯的启动电压的启动辅助线。如图7(b)和(c)所示,在反射镜50的一部分,形成用于将外部导线引出线61与反射镜50外部连通的开口部58。
下面更详细说明灯100的构成。灯100由石英为主要成分的发光管1和沿其两侧延伸的一对密封部(侧管部)2构成,是具有两个密封部2的双头型灯。发光管1大致是球形,外径是例如5mm~20mm左右,玻璃厚度是例如1mm~5mm左右。另外,发光管1内的放电空间的容积是例如0.01cc~1cc(0.01cm3~1cm3)左右。在本实施方式中,使用外径是10mm左右、玻璃厚度是3mm左右、放电空间的容积是0.06cc左右的发光管1。
在发光管1内,相互对向地设置一对电极棒3。电极棒3的前端,以0.2~5mm左右的间隔(弧长)设置在发光管1内。在本实施方式中,将弧长形成为0.5~1.8mm。而且,本实施方式的灯,是以交流点亮的灯。而且,密封部2具有通过收缩方法形成的收缩构造。另外,在发光管1内,例如封入230mg/cc以上的作为发光种的水银6。在本实施方式中,封入270~300mg/cc。或者,也能够封入300mg/cc以上。另外,封入5~40kPa的稀有气体(例如Ar),和根据需要封入少量的卤素。在本实施方式中,封入20kPa的Ar,将卤素以CH2Br2的形式导入发光管1内。CH2Br2的封入量是0.0017~0.17mg/cc左右,如果换算为灯工作时的卤素原子密度,这相当于0.01~1μmol/cc左右。而且,在本实施方式中,是约0.1μmol/cc左右。另外,在点亮中,发光管内壁的管壁负荷是例如60W/cm2以上。在本实施方式中,以120W点亮,其管壁负荷是150W/cm2左右。
下面,来说明极高工作压的点亮的黑化现象以及发光管1的上部1a和下部1b的温度差。
本申请发明者最初发现,以30MPa以上的点亮工作压来工作,灯会黑化。这主要是由于可达到实用水平的、点亮工作压为30MPa以上的灯目前不存在。
点亮工作压是30MPa以上灯黑化的明确理由,到现在没有搞清楚。由于其明确的理由还未搞清楚,所以实际上,本申请发明者试验了为防止黑化的各种对策和办法。例如,如果将点亮工作压是30MPa以上的灯与15MPa~20MPa的灯进行比较,确认灯(特别是发光管)的温度进一步提高了,因此考虑该发光管的温度上升是否是黑化的原因,虽然试着在灯点亮时对发光管进行冷却并降低发光管的温度,但通过这样做,也不能够防止黑化。除此之外还试着进行了其它各种试验,但不能很好地防止黑化。基于在试验中试着相反地加热发光管1的想法,试着提高发光管1的温度,居然成功地防止了黑化。从该成功例推论出,认为是由于下述的理由防止了黑化。
在点亮工作压是30MPa以上的灯中,比通常情况多封入作为发光种的Hg。为此,从电极放出的电子和Hg原子的冲击次数,与点亮工作压是20MPa的灯比较,要大,Hg的激励频率也多。另外,由于电子移动度减少,与20MPa的灯相比,电弧变细。其结果,电弧的每单位体积的能量变大,以更高亮度形成高温度的电弧。因此,电极3的前端的温度变高,与20MPa的灯相比,钨的蒸发变多。另外,从电极吸引到阴极、溅射的Hg离子也存在较多,所以,结果钨的蒸发量变多。即,与20MPa的灯相比较,电弧温度较高,浮游的Hg和钨变多,所以,与20MPa的灯相比较,在发光管1内导致的对流变大,更多的钨运动到发光管1内壁上。
此外,在30MPa以上的点亮工作压的灯中,与20MPa的点亮工作压的灯相比较,从电弧放出的放射热变大,在20MPa的灯中所保持的发光管的热平衡被打乱。下面,参照图8,说明这种热平衡的打乱。
图8表示点亮工作压是20MPa和40MPa的灯的分光光谱。如图8所示,如果点亮工作压变大,红外区域的发光增加。因此,来自电弧的放射热,在点亮工作压大的情况下变大。这使得在容易受到来自电弧的放射热的影响的区域和难以受到放射热的影响的区域之间,扩大了由更大的放射热导致的温度差。其结果,在20MPa的灯中所保持的发光管内的温度平衡,在30MPa的灯中被打乱。另外,由于发光管1内的对流变大,热量从发光管1下部向上部运动,所以在上部和下部,温度平衡也被打乱了。
由于以上的这种状态在30MPa的灯中产生,其热平衡被打乱,所以推论出,在30MPa的灯中,附着在发光管1内壁上的钨不能利用卤素循环返回到电极,产生黑化。在本申请发明者试验的一个例子中,在不采用本实施方式的构成的情况下,发光管1的上部的温度是1080℃,下部的温度是830℃,两者的温度差达到250℃。
本申请发明者查明了,通过积极地控制发光管1的温度,能够抑制黑化。但是,加热带有反射镜灯内的灯,来减轻发光管1内的上部和下部的温度差,在现实的产品中,在允许的设计变更中难以实现。于是,在本发明中,在带有反射镜灯500的反射镜50内,有意识地从送风口55送入碰到发光管1的上部1a后向下部1b旋转进入的风(71),将发光管1的上部1a的热量,带到发光管1的下部1b,由此可抑制产生黑化。如按照本发明的实施方式的构成,通过送入风71,能够将发光管1的上部温度变为950℃,将下部温度变为940℃。另外,可判明,如果调整诸条件,能够使得发光管1的下部的温度比上部的温度还高(能够反转上部和下部的温度)。
而且,在本试验中,确认了30MPa以上的灯产生黑化,但即使是30MPa以下的灯,对于超过20MPa的灯(即,具有超过现有的15MPa~20MPa的灯的点亮工作压的灯。例如,23MPa以上或者25MPa、27MPa以上的灯),为了保证更长时间不产生黑化,通过采用本实施方式的构成,希望现实地抑制黑化。即,在大量生产灯的情况下,由于灯的特性会产生一定的偏差,既使是点亮工作压为23MPa左右的灯,产生黑化的灯也许会发生一个或者几个,因此,为了保证确实防止发生黑化,对于现有的超过15MPa~20MPa的灯,优选使用本实施方式的构成。不言而喻,由于随着点亮工作压进一步提高,换言之,40MPa与30MPa相比黑化的影响变大,所以通过本实施方式的技术能够抑制黑化的技术的意义是很大的,这一点不用说。
如按照本实施方式,在反射镜50的一部分上形成送入碰到发光管1的上部1a后向下部1b旋转进入的风71的送风口55,利用风71,能够减少发光管1的上部1a和下部1b的温度差。其结果,既使让比现有的高工作压(例如,15~20MPa)还高的工作压(例如,23MPa或者27MPa以上)的高压水银灯100进行工作的情况下,也能够抑制黑化的发生。
(实施方式2)
下面,参照图9,说明本发明的实施方式2。本实施方式的构成,是上述实施方式1的构成的变形,利用风71可降低发光管1的上部1a和下部1b的温度差的机构,与上述实施方式1相同。
在图9所示的带有反射镜灯600中,能够向内部通空气的通道80与送风口55连接,而且,通道80的部分也与带有反射镜灯600一体形成。当从外部将空气71’送入通道80时,通过通道80内的空气,通过送风口55,变为风71,送到反射镜50的内面(50a),然后,位于上部的温暖空气和比温暖空气冷的位于下部的空气良好地混合,消除了温度的不均匀。风71的一部分(或者,根据情况大致全部),在反射镜的内面(50a)反射,(或者,沿着反射镜50的内面移动),与发光管1的上部1a接触,接着,将发光管1的上部1a的热量移动到下部1b。
另外,在反射镜50的第一开口部51的更前方,安装前面玻璃90。前面玻璃90通过支持部件92固定在反射镜50上。在本实施方式中,在支持部件92的一部分上,形成送风口55,而且,通气孔56也形成在支持部件92的一部分上。本实施方式的支持部件92由树脂构成,所以与在反射镜50上形成孔相比,通过成型形成送风口55和/或通气孔56,制造容易,所以优点大。
而且,即使在反射镜50上不形成送风口55和/或通气孔56、而在支持部件92等其它部件上形成送风口55和/或通气孔56的情况下,为了方便,也有称为在反射镜50的一部分上形成送风口55和/或通气孔56的情况。也就是说,即使使用与形成反射面50a的材料相同的材料形成上述实施方式1的边缘部50b,既使不这样也没有特别的问题,可以有称为反射镜50而包含支持部件92的情况。
此外,在本实施方式的构成中,安装支持部件92,同时,安装用于构成通道80的通道用部件81,通过支持部件92和通道用部件81构成通道80。因此,能够以同一工序来制造支持部件92和通道80。而且,既使通道80不与反射镜50一体地形成,也可以例如将软管那样的通道安装到送风口55上。
在本实施方式中,作为前面玻璃90,使用凹面透镜,通过该凹面透镜,实质上实现了带有反射镜灯600的灯100的更加点光源化。关于此在后面更详细描述。如果通过凹面透镜90看反射镜50内的灯100,可看见灯100变小。这意味着灯100的发光点(电弧位于的发光区域)实质上变小,即,更能够实现点光源化。灯100越点光源化,越能提高图像投影装置的光的利用效率。
反射镜50在椭圆面镜的情况的带有反射镜灯600的发光机构,如图10那样。即,从灯100的发光管(发光部)1射出的光73,通过反射镜50的反射面50a反射(箭头73’),接着,进入凹面透镜90(更准确地讲,一边向焦点聚光一边前进),之后,通过凹面透镜90变为平行光74。
而且,按照安装支持部件92和前面玻璃(凹面透镜)90的构成,除了送风口55和通气孔56之外,可形成密闭构造。如果形成密闭构造,即使万一破裂时,也能够防止飞散物飞向外部。优选为,为了也不从通气孔56飞出飞散物,可在其以上配置网状物等。在图9所示的构成中,送风口55通过通道80与外部连通,送风口55不直接与外部接触,所以也可采用不在其以上配置网状物等的设计。
按照本实施方式的构成,在带有反射镜灯600上安装凹面透镜90,所以能够实质上实现灯的更点光源化,因此,能够提高光的利用效率。
而且,上述实施方式1和2的构成和特征,能够相互适宜地适用。另外,高压水银灯的黑化,如果是具有超过点亮工作压为15MPa~20MPa的现有的灯的点亮工作压的灯,就是必须避免的问题,所以本发明的实施方式的技术,不限于图2~图5所示的灯1100~1500,灯100可以广泛地适用于其它具有优异的高耐压特性的超过20MPa的灯(例如,23MPa以上,特别是,27MPa或者30MPa以上的灯)中。
另外,上述实施方式的黑化,由于也影响卤素密度和发光管温度的关系,所以,在例如选择CH2Br2作为封入的卤素的情况下,优选为,发光管内每单位容积,封入0.0017~0.17mg/cc左右。优选为,如果换算为卤素原子密度来表示,为0.01~1μmol/cc左右。原因是,如果不到0.01μmol/cc,大部分卤素与灯中的杂质反应,结果不能使卤素循环产生实质作用。另外,如果超过1μmol/cc,启动时所必需的脉冲电压变高,不实用。但是,在使用能够施加高压的点亮电路的情况下,这种限制不适用。如果是0.1~0.2μmol/cc,既使在由制造时的各种情形导致的封入量稍微发生偏差的情况下,卤素循环也能够处于良好地发挥功能的范围内,这更优选。
而且,在上述实施方式的灯100中,如果管壁负荷是80W/cm2以上,发光管的管壁温度充分地上升,所封入的水银全部蒸发,因此发光管内每单位容积的水银量:400mg/cc=点亮时工作压:40MPa的近似公式成立。在此,如果水银量是300mg/cc,那么点亮时工作压是30MPa。相反地,如果管壁负荷不到80W/cm2,发光管温度没有上升到使水银蒸发的温度,所以导致近似公式不成立。在不到80W/cm2的情况下,不能得到所希望的工作压力的情况较多,另外,多数情况下,特别是红色区域的发光变少,作为投影仪用的光源不合适。
通过组合上述实施方式的带有反射镜灯和包含图像元件(DMD(数字微反射镜装置(Digital Micromirro Device))显示屏、液晶显示屏)的光学***,能够构成图像投影装置。例如,能够提供使用DMD的投影仪(数字光处理(DLP)投影仪)、或液晶投影仪(也包括采用LCOS(硅液晶(Liquid Crystal on Silico))构造的反射型投影仪)。此外,本实施方式的灯,不仅能够合适地作为图像投影装置用的光源来使用,也能够在其它用途中来使用。例如,也能够用作紫外线逐次移动式曝光装置用光源,或者,比赛运动场用光源、汽车的照明用光源、照射道路标记的探照灯等来使用。
另外,在上述实施方式中,说明了使用水银作为发光物质的水银灯来作为高压放电灯的一个例子,但是,本发明能够适用于具有通过密封部保持发光管的气密性的构成的卤化金属灯。所谓卤化金属灯是封入金属卤化物的高压放电灯。近年来,不封入水银的无水银卤化金属灯的开发也在进行,既使对于这样的无水银卤化金属灯,可以说也是一样的。
作为无水银卤化金属灯来说,在图6(b)等所示的构成中,可举出:在发光管1内,实质上不封入水银,并且,至少封入第一卤化物、第二卤化物、和稀有气体。此时,第一卤化物的金属是发光物质,第二卤化物与第一卤化物相比较,蒸气压大,并且,与所述第一卤化物的金属相比较,是在可视区域中难以发光的金属的一种或者多种的卤化物。例如,第一卤化物是选自钠、钪和稀土类金属中的一种或者多种的卤化物。而且,第二卤化物的蒸气压相对地较大,并且,与第一卤化物的金属相比较,是在可视区域中难以发光的金属的一种或者多种的卤化物。作为具体的第二卤化物来说,是选自Mg、Fe、Co、Cr、Zn、Ni、Mn、Al、Sb、Be、Re、Ga、Ti、Zr和Hf中的至少一种金属的卤化物。而至少包含Zn的卤化物这样的第二卤化物更佳。
另外,可举出其它组合的例子,即,一种无水银卤化金属灯具有:透光性的发光管(气密容器)1;在发光管1内设置的一对电极3;和,与发光管1连接的一对密封部2,在该无水银卤化金属灯的发光管1中,封入了:作为发光物质的ScI3(碘化钪)和NaI(碘化钠);作为水银代替物质的InI3(碘化铟)和TlI(碘化铊);作为启动辅助气体的稀有气体(例如1.4MPa的Xe气体)。这种情况下,第一卤化物为ScI3(碘化钪)、NaI(碘化钠),第二卤化物为InI3(碘化铟)、TlI(碘化铊)。而且,第二卤化物,其蒸气压比较高,可担当起代替水银的作用,所以,例如,也可以使用Zn的碘化物来代替InI3(碘化铟)等。
以上,由优选的实施方式说明了本发明,但这些描述不是限定,不用说,能够进行各种改变。
而且,特开平2-148561号公报中所公开的灯(参照图1),在该公报中,表示了其Hg蒸气压是从200巴到350巴(相当于约20MPa~约35MPa),但如果以30MPa以上的工作压来对该灯点亮,在初期的6小时点亮中,以数成以上的概率破损,这由本申请发明者的研究可清楚。预想到在实用水平所要求的2000小时的点亮中有更加多的灯破裂,在图1所示的构成的灯中,实用水平地实现30MPa以上的工作压在现实中是困难的。
本发明的带有反射镜灯,具有送入碰到发光管的上部后向下部旋转进入的风的送风口,所以通过来自该送风口的风,能够调整高压放电灯的发光管的上部和下部的温度差。其结果,能够抑制工作压超过20MPa(例如23MPa以上,特别是25MPa以上(或者27MPa以上,30MPa以上))的高压放电灯的黑化。

Claims (15)

1.一种带有反射镜灯,其特征在于:
包括:具有在管内封入发光物质的发光管和从所述发光管延伸的一对密封部的高压放电灯;和
反射从所述高压放电灯发出的光的反射镜,
所述反射镜,在射出方向前方具有第一开口部,在该反射镜上,形成***有所述一对密封部之中的一个密封部的第二开口部,并且,该一个密封部和该第二开口部之间实质上封闭,
所述一对之中的至少一个密封部,具有从所述发光管延伸的第一玻璃部和在所述第一玻璃部的内侧的至少一部分上设置的第二玻璃部,并且,该一个密封部具有施加有压缩应力的部位,而且,
在所述反射镜的一部分上,在大致水平方向地配置所述一对密封部的情况下,形成送入碰到所述发光管的上部后向下部旋转进入的风的送风口。
2.根据权利要求1所述的带有反射镜灯,其特征在于:
所述高压放电灯是高压水银灯,
作为所述发光物质,以所述发光管的容积为基准,封入230mg/cm3以上的水银。
3.一种带有反射镜灯,其特征在于:
包括:具有在管内至少封入水银的发光管和从所述发光管延伸的一对密封部的高压水银灯;和
反射从所述高压放电灯发出的光的反射镜,
所述反射镜,在射出方向前方具有第一开口部,在该反射镜上,形成***有所述一对密封部之中的一个密封部的第二开口部,并且,该一个密封部和该第二开口部之间实质上封闭,
所述一对密封部的各自具有从所述发光管延伸的第一玻璃部和在所述第一玻璃部的内侧的至少一部分上设置的第二玻璃部,并且,所述一对密封部两者都具有施加有压缩应力的部位,而且,
在大致水平方向地配置所述一对密封部时,在所述反射镜之中,在与该密封部相比是下方且与所述发光管相比是所述射出方向前方的区域,形成送风口,而且,在与该密封部相比是上方且与所述发光管相比是所述射出方向前方的区域,形成通气口,
在所述送风口,连接有用于通空气的通道。
4.根据权利要求3所述的带有反射镜灯,其特征在于:
配置所述通道和所述送风口,使得从所述通道通过所述送风口送出的空气的至少一部分,碰到所述反射镜之中的与所述密封部相比是上方的区域后进行反射,接着,与所述发光管的上部接触后,移动到该发光管的下部。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的带有反射镜灯,其特征在于:
在所述带有反射镜灯上,在与所述反射镜的所述第一开口部相比是所述射出方向前方的位置,还安装有凹面透镜。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的带有反射镜灯,其特征在于:
作为所述发光物质,至少封入水银,
所述水银的封入量,以所述发光管的容积为基准,是270mg/cm3以上,
在所述发光管中封入卤素,
所述灯的管壁负荷是80W/cm2以上。
7.根据权利要求6所述的带有反射镜灯,其特征在于:
所述水银的封入量,以所述发光管的容积为基准,是300mg/cm3以上。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的带有反射镜灯,其特征在于:
在所述发光管内,对向地配置电极棒,
所述电极棒与金属箔连接,
所述金属箔设置在所述密封部内,并且,该金属箔的至少一部分位于所述第二玻璃部内。
9.根据权利要求8所述的带有反射镜灯,其特征在于:
在埋入所述密封部内的部分中的所述电极棒的至少一部分上,卷绕有在表面上至少具有选自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一种金属的线圈。
10.根据权利要求1~7中任一项所述的带有反射镜灯,其特征在于:
在所述密封部内,设置有与所述第二玻璃部连接的金属部即用于供给电力的金属部,
所述压缩应力,施加于所述密封部的至少长方向,
所述第一玻璃部,含有99重量%以上的SiO2
所述第二玻璃部,含有15重量%以下的Al2O3及4重量%以下的B中的至少一种、和SiO2
11.根据权利要求1~10中任一项所述的带有反射镜灯,其特征在于:
在使用利用光弹性效果的敏感色板法来测定所述密封部的情况下,在相当于所述第二玻璃部的区域,所述压缩应力是10kgf/cm2以上50kgf/cm2以下。
12.一种带有反射镜灯,其特征在于:
包括:具有在管内至少封入水银的发光管和从所述发光管延伸的一对密封部的高压水银灯;和
反射从所述高压放电灯发出的光的反射镜,
所述反射镜,在射出方向前方具有第一开口部,在该反射镜上,形成***有所述一对密封部之中的一个密封部的第二开口部,并且,该一个密封部和该第二开口部之间实质上封闭,
在所述高压水银灯的所述发光管中,以该发光管的容积为基准,封入270mg/cm3以上的水银,
所述高压水银灯的管壁负荷是80W/cm2以上,
在大致水平方向地配置所述一对密封部时,在所述反射镜之中,在与该密封部相比是下方且与所述发光管相比是所述射出方向前方的区域,形成送风口,而且,在与该密封部相比是上方且与所述发光管相比是所述射出方向前方的区域,形成通气口,
在所述送风口,连接有用于通空气的通道。
13.根据权利要求1~4中任一项所述的带有反射镜灯,其特征在于:
配置所述通道和所述送风口,使得从所述通道通过所述送风口送出的空气的至少一部分,碰到所述反射镜之中的与所述密封部相比是上方的区域后进行反射,接着,与所述发光管的上部接触后,移动到该发光管的下部,
所述反射镜是椭圆面镜,而且,
在所述反射镜上,在与所述反射镜的所述第一开口部相比是所述射出方向前方的位置,安装有凹面透镜。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的带有反射镜灯,其特征在于:
在所述一对密封部的至少一个上,卷绕有触发线。
15.一种图像投影装置,具有:
根据权利要求1~14中任一项所述的带有反射镜灯;
将所述带有反射镜灯作为光源的光学***。
CNA2004100310767A 2003-04-21 2004-04-20 带有反射镜灯和图像投影装置 Pending CN1540200A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003115538 2003-04-21
JP2003115538 2003-04-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1540200A true CN1540200A (zh) 2004-10-27

Family

ID=32959577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2004100310767A Pending CN1540200A (zh) 2003-04-21 2004-04-20 带有反射镜灯和图像投影装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7230382B2 (zh)
EP (1) EP1471563A2 (zh)
CN (1) CN1540200A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101644423B (zh) * 2008-08-08 2011-03-30 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 光源保护装置
CN104848162A (zh) * 2014-02-19 2015-08-19 睿励科学仪器(上海)有限公司 一种用于高热量光源的风冷装置
CN111370292A (zh) * 2018-12-26 2020-07-03 株式会社Orc制作所 放电灯及照明装置
CN111755318A (zh) * 2019-03-27 2020-10-09 株式会社Orc制作所 放电灯及其制造方法

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3829813B2 (ja) * 2003-02-25 2006-10-04 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタ
JP2005283706A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Seiko Epson Corp ランプ装置及びそれを備えたプロジェクタ
JP2006073432A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Phoenix Denki Kk 超高圧放電灯ユニットおよび光源装置
CN100549495C (zh) * 2004-09-14 2009-10-14 凤凰电机公司 金属凹面反射镜和采用它的光源体以及其光源装置与亮灯电路
EP1807860A1 (en) * 2004-10-26 2007-07-18 Philips Intellectual Property & Standards GmbH High-pressure gas discharge lamp
JP4492337B2 (ja) * 2004-12-14 2010-06-30 ウシオ電機株式会社 光源ユニット
DE102005013004A1 (de) 2005-03-21 2006-09-28 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Umlenkkomponente für eine Leuchte und zugehörige Leuchte
JP4502885B2 (ja) * 2005-06-01 2010-07-14 三洋電機株式会社 投写型表示装置
JP4890809B2 (ja) * 2005-07-28 2012-03-07 ハリソン東芝ライティング株式会社 メタルハライドランプ、メタルハライドランプ点灯装置および前照灯
WO2007077506A2 (en) * 2006-01-03 2007-07-12 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh High-pressure mercury vapor discharge lamp and method of manufacturing a high-pressure mercury vapor discharge lamp
JP4991834B2 (ja) 2009-12-17 2012-08-01 シャープ株式会社 車両用前照灯
JP5232815B2 (ja) 2010-02-10 2013-07-10 シャープ株式会社 車両用前照灯
US20110280033A1 (en) * 2010-05-17 2011-11-17 Sharp Kabushiki Kaisha Light-emitting device, illumination device, and vehicle headlamp
US8733996B2 (en) 2010-05-17 2014-05-27 Sharp Kabushiki Kaisha Light emitting device, illuminating device, and vehicle headlamp
JP2012028203A (ja) * 2010-07-26 2012-02-09 Iwasaki Electric Co Ltd 高圧放電ランプ
US9816677B2 (en) 2010-10-29 2017-11-14 Sharp Kabushiki Kaisha Light emitting device, vehicle headlamp, illumination device, and laser element
CN103742864B (zh) 2012-02-06 2016-03-23 马丁专业公司 具有逆反射器的灯反射器***
RU2496180C1 (ru) * 2012-03-29 2013-10-20 Вячеслав Анатольевич Ермошин Газоразрядная зеркальная лампа

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3688149A (en) * 1970-10-01 1972-08-29 Westinghouse Electric Corp Vehicle headlamp having a dual-segment reflector
DE3813421A1 (de) 1988-04-21 1989-11-02 Philips Patentverwaltung Hochdruck-quecksilberdampfentladungslampe
JP2000200511A (ja) * 1998-10-30 2000-07-18 Phoenix Denki Kk 放電灯
KR100665779B1 (ko) * 1999-10-18 2007-01-09 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 고압 수은램프, 램프유닛 및 수은램프의 제조방법
JP3738678B2 (ja) * 2000-08-04 2006-01-25 ウシオ電機株式会社 プロジェクタ用のランプユニット、およびその調光方法
JP2004520697A (ja) * 2001-05-10 2004-07-08 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 高圧ガス放電ランプ
KR20030046319A (ko) * 2001-12-05 2003-06-12 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 고압방전램프 및 램프유닛
JP3528836B2 (ja) * 2002-01-09 2004-05-24 ウシオ電機株式会社 放電ランプ

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101644423B (zh) * 2008-08-08 2011-03-30 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 光源保护装置
CN104848162A (zh) * 2014-02-19 2015-08-19 睿励科学仪器(上海)有限公司 一种用于高热量光源的风冷装置
CN104848162B (zh) * 2014-02-19 2017-01-11 睿励科学仪器(上海)有限公司 一种用于高热量光源的风冷装置
CN111370292A (zh) * 2018-12-26 2020-07-03 株式会社Orc制作所 放电灯及照明装置
CN111755318A (zh) * 2019-03-27 2020-10-09 株式会社Orc制作所 放电灯及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20040207306A1 (en) 2004-10-21
US7230382B2 (en) 2007-06-12
EP1471563A2 (en) 2004-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1540200A (zh) 带有反射镜灯和图像投影装置
CN1305103C (zh) 高压放电灯与灯组件
CN1407597A (zh) 高压放电灯及其制造方法
CN1379912A (zh) 高压放电灯,灯单元及高压放电灯的制造方法及灯泡
CN1801453A (zh) 金属卤化物灯以及采用该金属卤化物灯的照明装置
CN1330389A (zh) 灯组合件及图像投影装置
CN1469422A (zh) 高压水银灯和灯装置
CN1469421A (zh) 高压水银灯和灯装置
CN1195314C (zh) 图像显示装置
CN1518050A (zh) 高压放电灯的制造方法、高压放电灯和灯组件
JP3813981B2 (ja) 高圧放電ランプの製造方法
CN1407592A (zh) 短弧型超高压放电灯
JP3570370B2 (ja) 光源装置
CN1538492A (zh) 高压放电灯
EP2151850A2 (en) High-pressure discharge lamp, high-pressure discharge lamp lighting system and lighting equipment
CN1977355A (zh) 金属卤化物灯、金属卤化物灯点灯装置以及前照灯
CN1209789C (zh) 放电灯及其灯组合件
CN1445813A (zh) 色温度变化少的金属卤化物灯
JP2011154876A (ja) 高圧放電ランプおよび照明装置
CN101053059A (zh) 金属卤化物灯以及照明装置
CN1540711A (zh) 光学装置
CN1214529A (zh) 金属卤化物灯
JPH11111219A (ja) 短アーク形のメタルハライド放電ランプ、メタルハライド放電ランプ装置および照明装置
JP2001319618A (ja) 超高圧水銀ランプとその製造方法
CN1605931A (zh) 光源装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication