CN101770929A - 高压放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压放电灯，可靠地维持发光管部的耐压强度，并且增强金属箔与导电体之间的电容耦合，而可以进一步降低起动电压。通过一种高压放电灯(10)来解决上述课题，高压放电灯(10)包括：发光管部(26)；从发光管部(26)的两侧延伸的密封部(28)；通电部件(K)，由一对电极(34)、外部引导棒(36)、以及金属箔(32)构成；外侧导电体(16)；以及内侧导电体(15)。

Description

高压放电灯

技术领域

本发明涉及在投影仪等中使用的高压放电灯。

背景技术

被用作投影仪等的光源的高压放电灯具备：在内部的空间中封入了水银的发光管部；以及从该发光管部的两侧延伸，并密封发光管部的内部空间的密封部，高压放电灯被封入在该发光管部中，具有在点亮时蒸发的水银蒸气的量越多从高压放电灯发射的光的量越多这样的性质。因此，以发射更多的光为目的，设定为使发光管部中封入的水银的量逐渐变多。

在这样的高压放电灯的点亮和接下来的发光中，通过对一对电极间施加高的起动电压，而在该电极间产生绝缘破坏，通过由于该绝缘破坏而形成的电弧使发光管部中封入的水银蒸发，并对其进行激励，但如果如上所述增加发光管部中封入的水银的量，则在将所点亮的高压放电灯熄灭时，与高压放电灯的冷却一起在电极表面冷却凝集出水银微细粒，其阻碍点亮时(或包括再次点亮时。以下相同)的电弧发生。其结果，产生在再次点亮时必需对电极间施加更高的电压、换言之发生高压放电灯的起动性恶化这样的问题。

因此，开发了可以降低起动电压的高压放电灯起动性提高技术。例如，在专利文献1记载的高压放电灯1中，如图5所示，在封闭容器2中的一对密封部3a、3b的内周面与金属箔4a、4b之间形成封入了惰性气体(Ar)、水银的惰性气体封入空间5，进而在一个密封部3a的外周卷绕设置导电体6的一端，并将其进一步引出而与另一个密封部3b的外周引导(1ead)棒7b连接。另外，7a表示一个密封部3a的外部引导棒。

于是，如果在点亮时，对一个密封部3a内的金属箔4a与导电体6之间施加比通常的电极间绝缘破坏电压低的电压，则在该金属箔4a与导电体6之间产生放电而发射紫外线，而从受到该紫外线的阴极侧电极8的表面释放电子，从而易于产生两电极8、8间的绝缘破坏。其结果，可以降低起动性差的高压放电灯1的起动电压。

其与密封部3a的金属箔4a与导电体6之间的电容耦合有关，其原因为，密封部3a的玻璃厚度T越薄，金属箔4a与导电体6之间的电容耦合越强，在起动时即使是低的电压在金属箔4与导电体6之间也易于产生放电，从而发射紫外线而电极8、8间的起动电压变低。

专利文献1：日本特表2003-526182号公报

但是，在专利文献1记载的高压放电灯1中，虽然如上所述，可以将起动电压降低某种程度，但在如上所述增加发光管部9内的水银封入量时，为了承受与点亮时的水银蒸发相伴的发光管部9的高的内压，必需提高高压放电灯1的耐压强度，由此必需使用更厚的封闭容器用玻璃管。因此，卷绕安装了导电体6的密封部3a的惰性气体封入空间5的构成部分中的玻璃厚度T必然变厚，所以金属箔4a与导电体6之间的电容耦合变弱(换言之，卷绕安装了导电体6的部分的玻璃厚度T与金属箔4和导电体6之间的电容耦合相关，如果玻璃厚度T变薄，则电容耦合变强，相反如果变厚，则变弱)。其结果，在低的施加电压下在金属箔4a与导电体6之间无法通过放电而发射紫外线，所以需要高的施加电压，而无法应对上述的通过使用惰性气体封入空间5、导电体6而降低电极8、8间的起动电压的要求。

发明内容

本发明是鉴于这样的以往技术的问题而开发出的，因此本发明的主要课题在于提供一种高压放电灯，该高压放电灯可以可靠地维持发光管部的耐压强度，并且增强金属箔与导电体之间的电容耦合而降低为了在金属箔与导电体之间产生放电而所需的电压，从而进一步降低电极间的起动电压。

第一方面的发明提供一种高压放电灯10，其特征在于，包括：

(1a)发光管部26，在内部具有封入了发光物质的发光空间；

(1b)从上述发光管部26的两侧延伸的密封部28a、28b，具有埋设在其内部而成为其一部分的预密闭玻璃部件38a、38b，并且在至少某一方具有与上述预密闭玻璃部件38a、38b的外面相接且从上述发光管部26的发光空间隔离设置的惰性气体封入空间46a、46b；

(1c)贯通上述预密闭玻璃部件38a、38b地设置的通电部件K1、K2，包括：一端在上述发光空间内对向地配置的一对电极34a、34b；一端向上述密封部28a、28b的外部导出的外部引导棒36a、36b；以及埋设在上述预密闭玻璃部件38a、38b内，连接上述电极34a、34b与上述外部引导棒36a、36b的金属箔32a、32b；

(1f)外侧导电体16，在上述密封部28a的外周与上述惰性气体封入空间46a一致地设置，与从另一个上述密封部28b导出的上述外部引导棒36b连接；以及

(1g)内侧导电体15，配置在一个上述密封部28a内的上述惰性气体封入空间46a中，电位与设置有上述外侧导电体16的一个上述密封部28a的通电部件K1的电位相同。

在本发明的高压放电灯10的密封部28a、28b的内部，埋设有预密闭玻璃部件38a、38b而成为该密封部28a、28b的一部分，与该预密闭玻璃部件38a、38b的外面相接，从发光管部26的发光空间隔离地设置了封入有惰性气体的惰性气体封入空间46a、46b。由于外侧导电体16设置在某一个密封部中，该惰性气体封入空间也可以仅为一个。

由于这样在密封部28a内一体地埋设了预密闭玻璃部件38a、38b，所以可以相对发光管部26的壁厚t1，使惰性气体封入空间46a部分的壁厚t2变薄，由此可以维持耐压强度并且增强电容耦合而降低起动电压。

第二方面的发明限定了第一方面的内侧导电体15，其特征在于，“上述内侧导电体15由沿着上述预密闭玻璃部件38a的外周面配置的金属箔、或从该外周面38a4到端面38a3一体地设置的导电膜、或来自金属箔32a的预密闭玻璃贯通部Kt构成，其中，一端配置在上述惰性气体封入空间46a中，另一端与一个上述密封部28a的通电部件K1连接”。

通过将“金属箔”、“导电膜”用作内侧导电体15，不仅可以起到与预密闭玻璃部件38a内埋设的通电部件K1的“金属箔”相同的作用效果、即起到“气密性确保”，而且通过作为内侧导电体15在与外部引导棒36a连接(焊接)的状态下使用“金属箔”、或者与预密闭玻璃部件38a一体地设置“导电膜”，无需在组装高压放电灯10时将预密闭玻璃部件38a与内侧导电体15分别保持并插入密封部28a的空间内而与密封部28a熔接，而仅保持预密闭玻璃部件38a而与密封部28a熔接即可，可以提高高压放电灯10的生产效率。

另一方面，在将从金属箔32a延伸的预密闭玻璃贯通部Kt用作内侧导电体15的情况下，不仅可以提高上述生产效率，而且由于没有如“金属箔”、“导电膜”那样夹入预密闭玻璃部件38的外周面与密封部28a的内周面之间的物体，所以可以使预密闭玻璃部件38的外周面与密封部28a的内周面完全熔接一体化而进一步提高惰性气体封入空间46a的气密性。

根据本发明，通过维持发光管部的耐压强度，并且减小外侧导电体与内侧导电体之间的玻璃厚度而增强两者间的电容耦合的程度，在外侧导电体与内侧导电体之间易于产生放电而可以进一步降低电极间的所需的起动电压。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施例以及使用了该第一实施例的光源装置的图。

图2是示出第一实施例的高压放电灯的制造步骤的图。

图3是示出本发明的第二实施例的图。

图4是示出本发明的其他实施例的图。

图5是示出以往技术的高压放电灯的图。

标号说明

10、10A～C高压放电灯

12封闭容器

14a、14b固定架

15内侧导电体

16外侧导电体

18直流电源

20稳定器电路

22高频起动电路

24光源装置

26发光管部

28a、28b密封部

32a、32b金属箔

34a、34b电极

36a、36b外部引导棒

38a、38b预密闭玻璃部件

46a、46b惰性气体封入空间

48a、48b导线

50外侧导电体用导线

具体实施方式

(第一实施例)

以下，对应用了本发明的高压放电灯10进行说明。图1是本发明的第一实施例的双端型的高压放电灯10A的剖面图。本发明的高压放电灯10A大致由封闭容器12、该封闭容器12中的一对密封部28a、28b的内部中埋设的一对固定架14a、14b、内侧导电体15、外侧导电体16构成。另外，对该高压放电灯10A组合直流电源18(当然也可以是交流电源)、稳定器电路20和高频起动电路22，而构成光源装置24。

封闭容器12具备在内部具有空间的大致球状的发光管部26、从发光管部26的两侧延伸的一对密封部28a、28b，由几乎不发生热膨胀以及热收缩的石英玻璃形成，在发光管部26的内部空间中封入了所需气体、所需填充物(Ar或其他所需气体、水银或其他)，进而在该空间中相互对向地配置有一对电极34a、34b，发光管部26的壁厚t1由可以充分承受由于点亮时的水银蒸气而引起的内压上升的厚度形成。

在密封部28a、28b的内部，埋设有固定架14a、14b，由金属箔32a、32b与电极34a、34b以及外部引导棒36a、36b构成的通电部件K1、K2被配置成贯通构成固定架14a、14b的预密闭(preseal)玻璃部件38a、38b，如上所述构成通电部件K1、K2的前端部分的电极34a、34b以相互对向的方式被配置成在发光管部26的空间内。

而且，预密闭玻璃部件38a、38b与一体熔接而将它们包围的密封部构成玻璃层28a1、28b1是在密封部28a、28b的基部28a2、28b2侧与端部28a3、28b3侧被一体熔接，并在上述熔接部件之间与预密闭玻璃部件38a、38b的外面相接且从发光管部26的发光空间隔离地设置，并设置有封入了氩气的惰性气体封入空间46a、46b。在本说明书中，示出了惰性气体封入空间46a、46b设置在两个密封部28a、28b的例子，但也可以仅设置在设置有外侧导电体16的一个密封部中。

由于在点亮时不直接施加发光管部26的高内压，所以与惰性气体封入空间46a、46b相接的密封部构成玻璃层28a1、28b1的壁厚t2比发光管部26的壁厚t1薄。另外，密封部28a、28b的基部28a2、28b2由于在点亮时直接施加发光管部26的高内压，所以在形成基部28a2、28b2时将预密闭玻璃部件38a、38b熔接一体内置而形成为与密封部28a、28b的外径相同的粗细以成为充分的壁厚。在本实施例中，埋设熔接一体化的预密闭玻璃部件38a、38b的前端形成为圆锥台状，并且从该前端到发光管部26的内周面的壁厚也形成为与发光管部26的壁厚t1相同的程度。

固定架14a、14b是如上所述其大部分被分别埋设在密封部28a、28b中的部件，且包括：由钼形成的金属箔32a、32b；一端配置在发光管部26的空间内、另一端安装在金属箔32a、32b的一端的钨制的电极34a、34b；安装在金属箔32a、32b的另一端，向密封部28a、28b的外部导出的外部引导棒36a、36b；埋设了金属箔32a、32b以及电极34a、34b、外部引导棒36a、36b的金属箔侧端部的预密闭玻璃部件38a、38b。另外，将金属箔32a(32b)、电极34a(34b)以及外部引导棒36a(36b)汇总而分别记载为通电部件K1(K2)。

另外，对于配置在发光管部26内的电极34a、34b的端部形状，在交流点亮用的高压放电灯10的情况下，两者是大致同一形状，但在直流点亮用的高压放电灯10的情况下，阳极侧的电极形成为大于阴极侧的电极。以上点在第二实施例以下中也相同。

图1所示的内侧导电体15是如下的金属箔：在一个密封部28a内的惰性气体封入空间46a中配置有其一端15a，沿着预密闭玻璃部件38a的外周面，通过密封部28a的密封部构成玻璃层28a1与预密闭玻璃部件38a的外周面的气密紧密相接部分29而向密封部28a的外部延伸，另一端15b通过点焊接与外部引导棒36a电连接，而成为与包括外部引导棒36a的通电部件K1相同的电位。作为内侧导电体15的其他实施例，也可以是从预密闭玻璃部件38a的外周面到端面38a3一体设置的导电膜、将预密闭玻璃部件38a贯通地设置的预密闭玻璃贯通部Kt(对于“导电膜”、“预密闭玻璃贯通部Kt”的实施例，将在后面叙述)。

外侧导电体16是其一端部分形成为环状的金属线且在一个密封部28a的外周与惰性气体封入空间46a一致地卷绕设置，其另一端侧作为从该环部16a引出的外侧导电体用导线50而与从另一个密封部28b导出的外部引导棒36b连接。另外，外侧导电体16的形状不限于环状，而也可以是与内侧导电体15对向地设置的板状体、块状。在密封部28a的外周面卷绕安装而固定了外侧导电体16的情况下，外侧导电体16不会从密封部28a的外周面不期望地偏移。虽然未图示，但也可以进而使用公共的金属线来形成一般用于改善高压放电灯10的起动性的触发线(配置在发光管部的外侧的线，用于在点亮起动时在与电极之间产生放电)和外侧导电体16。

稳定器电路20是如下的电路：接收来自直流电源18的电压，考虑对高压放电灯10A供给的电压的偏差、经时的电压变化等，将高压放电灯10A的点亮中所需的一定电力稳定地施加给高压放电灯10A的一对电极34a、34b之间。另外，稳定器电路20经由高频起动电路22通过导线48a、48b分别与配置有外侧导电体16的构成一个导电部件K1的一个外部引导棒36a、构成另一个导电部件K2的另一个外部引导棒36b电连接。

高频起动电路22是如下的电路：在高压放电灯10A的点亮起动时，为了使电极34a、34b间以及内侧导电体15与外侧导电体16之间的绝缘破坏易于产生而提高从稳定器电路20接收到的电压的频率并供给给高压放电灯10A。即，未直接电连接的内侧导电体15与外侧导电体16之间通过静电电容耦合而形成一种电容器，电容器具有越是频率高的电压越易于使其通过的性质。因此，通过提高在高压放电灯10A点亮时供给的电压的频率，可以使电极34a、34b间、内侧导电体15与外侧导电体16间的放电、即绝缘破坏易于产生，对于利用了该结构的本发明的高点亮性，将在后面叙述。

(高压放电灯的制造步骤)

根据图2，简单地说明本实施例的高压放电灯10A的制造步骤的一个例子。(工序(a))对金属箔32a的一端点焊接电极34a的另一端，接下来将外部引导棒36a的另一端点焊接到金属箔32a的另一端而形成通电部件K1之后，将该通电部件K1插入壁厚t3为0.5～0.8mm的预密闭玻璃部件38a内。(工序(b))然后，将预密闭玻璃部件38a在2000℃以上的高温(由于石英玻璃的软化点是1650℃附近，所以加热温度被设定成2000℃以上)下加热而使其热收缩(加热收缩(shrink)法)，(工序(c))之后，在规定的位置切断而制造出具有大致柱状的预密闭玻璃部件38a的固定架14a。另外，虽然预密闭玻璃部件38a与金属箔32a的热收缩率不同，但如果金属箔32a被埋设在预密闭玻璃部件38a内，则由于预密闭玻璃部件38a的机械强度远大于金属箔32a的机械强度，所以由于金属箔32a的热膨胀而引起的伸缩被完全受限制，之后，金属箔32a的表面与预密闭玻璃部件38a的接触面以完全的气密状态紧密相接。这些在固定架14b中也相同。

(工序(d))接下来，对固定架14a的外部引导棒36a焊接由长条状的金属箔形成的内侧导电体15的另一端并沿着预密闭玻璃部件38a，以该状态在基于氩气的惰性气氛下与内侧导电体15一起插入成为封闭容器12的一个密封部28a的熔接前的玻璃管部A的内部空间中(热收缩后的预密闭玻璃部件38形成为其直径小于构成密封部28a的一部分的熔接前的玻璃管部A的内径)，在构成该一个密封部28a的熔接前的玻璃管部A的内部空间中将固定架14a以及内侧导电体15定位，(工序(e))以该状态将封闭容器12的内部以及封闭容器12的发光管部26与密封部28a的接合部B在2000℃以上的高温下加热例如10～12秒而使其收缩(shrink)，并通过基部28a2使发光管部26的内部空间与成为密封部28a的玻璃管部A的内部空间隔绝(此时，预密闭玻璃部件38a的电极侧前端部38a1埋设在密封部28a的基部28a2内且一体地熔接。而且，基部28a2的粗细如上所述形成为可以承受发光管部26的点亮时的高内压的粗细。另外，在该时刻仅密封部28a的基部28a2被密封，所以玻璃管部A的前端侧(图中下侧)与预密闭玻璃部件38a的图中下侧具有一定的间隙m而向外部开放)。除了上述收缩密闭(shrink seal)方法以外，也可以采用夹入加热后的密封部28a的夹紧密闭(pinch seal)方法。

(工序(f))如上所述，在基于氩气的惰性气氛下的收缩(shrink)操作中在构成密封部28a的玻璃管部A的内周面与预密闭玻璃部件38a的外周面之间形成的间隙m中充满了氩气，以该状态将预密闭玻璃部件38a的与外部引导棒侧端部38a2的外周面对应的玻璃管部A的对应部分28a3从外侧在2000℃以上的高温下加热例如10～12秒并使其收缩(shrink)(当然也可以是夹紧密闭)，将预密闭玻璃部件38a的该外周面与密封部28a的玻璃管部A的该内周面熔接(配置有由长条状的金属箔形成的内侧导电体15的部分夹着内侧导电体15)，而形成在该熔接部分29与基部28a2之间封入了氩气的气密空间46a(即惰性气体封入空间46a)。由此，一个密封部28a完成，预密闭玻璃部件38a成为一体埋设到该密封部28a的状态。

在完成了一个密封部28a之后，在发光管部26的内部空间封入了所需的惰性气体(Ar或其他的所需气体)、水银或其他的所需填充物后，使用没有内侧导电体15的固定架14b通过与上述同样的步骤完成另一个密封部28b。另外，也可以对于固定架14b不形成惰性气体封入空间46a，而将预密闭玻璃部件38b整体与密封部28b熔接。

最后，将外侧导电体16的环部16a卷绕在一个密封部28a的外周，将从环部16a导出的外侧导电体用导线50与另一个外部引导棒36b连接，而高压放电灯10的制造完成。

(高压放电灯的点亮步骤)

接下来，对将本实施例的高压放电灯10A点亮的步骤进行说明(图1)。在点亮时，由高频起动电路22发生高频的高电压(比电极间起动电压低的电压)，与向电极34a、34b间施加该高电压的同时，经由外侧导电体用导线50，向外侧导电体16与一个密封部28a中设置的内侧导电体15的环部16a之间也施加相同的高电压。外侧导电体16的环部16a与内侧导电体15之间存在的密封部构成玻璃层28a1的厚度t2如上所述由于存在预密闭玻璃部件38a而较薄，所以相应地两者间的静电电容耦合变强，其结果，通过比使在电极34a、34b间产生绝缘破坏的电压低、且超过惰性气体封入空间46a的氩气的绝缘破坏电压的施加电压，在内侧导电体15与外侧导电体16之间产生绝缘破坏，从通过该绝缘破坏激励的氩气发射紫外线。

然后，该紫外线通过封闭容器12的密封部28a而瞬间传递至发光管部26(所谓的光纤效果)，而导入电极34a、34b，从而从阴电极34a(34b)的表面开始发射电子。通过该电子的发射开始，诱发电极34a、34b间的绝缘破坏，与未发射紫外线的情况相比，通过显著低的起动电压，产生电极34间的绝缘破坏。

根据本实施例的高压放电灯10A，如上所述，可以维持耐压强度，并且可以使设置有外侧导电体16的密封部28a的惰性气体封入空间46a的构成部分中的玻璃厚度t2变薄，可以与耐压强度无关地增强相互隔离的外侧导电体16与内侧导电体15之间的电容耦合的程度，可以降低为了在两电极34a、34b之间产生放电而所需的起动电压。

(第二实施例)

接下来，使用图3对本发明的第二实施例的高压放电灯10B进行说明。第二实施例与上述第一实施例相比，其区别点在于，内侧导电体15是“与预密闭玻璃部件38a的外周面一体地设置的导电膜”。以下，仅说明与该内侧导电体15相关的事项，对于第二实施例的其他部分的构成以及作用效果，援用第一实施例中的记载。

在本实施例中，内侧导电体15是对预密闭玻璃部件38a的外周面38a4(其一部分位于惰性气体封入空间46a内)、端面38a3、以及外部引导棒36a一体地设置的导电膜，具体而言是通过用“硅钨酸”对从预密闭玻璃部件38a的大致一半到外部引导棒36a的部分进行浸渍(或涂敷)，并使用烧结炉对其进行氢还原而形成的导电膜。

这样，通过将导电膜用作内侧导电体15，不仅可以起到与使用了上述“金属箔”的情况同样的作用效果，而且由于与预密闭玻璃部件38a一体地设置了该导电膜，所以在组装高压放电灯10B时无需将预密闭玻璃部件38a与内侧导电体15分别保持并插入密封部28a的空间内而与密封部28a熔接，而仅保持预密闭玻璃部件38a而与密封部28a熔接即可，所以可以提高高压放电灯10B的生产效率。

另外，内侧导电体15不限于上述那样的形态，也可以如下那样地构成密封部28a：如图4所示，在构成通电部件K1的长条状的金属箔32的中间设置预密闭玻璃贯通部Kt(在图示实施例中，在金属箔32a的上下方向上设置有两个部位的预密闭玻璃贯通部Kt)，虽然未图示但向两个短的预密闭用的玻璃管插入通电部件，并对其进行加热收缩(shrink)，从而从两个短的预密闭用的玻璃管的邻接面，预密闭玻璃贯通部Kt的前端部贯通所熔接的预密闭玻璃部件38a，该前端部被配置在惰性气体封入空间46a中。在该情况下，无需将固定架14a与内侧导电体15作为不同部件而配置，所以可以进一步提高高压放电灯10C的生产效率。

Claims (2)

1.一种高压放电灯，其特征在于，包括：

发光管部，在内部具有封入了发光物质的发光空间；

从上述发光管部的两侧延伸的密封部，该密封部具有埋设在其内部而成为其一部分的预密闭玻璃部件，并且在至少某一方具有与上述预密闭玻璃部件的外面相接且从上述发光管部的发光空间隔离设置的惰性气体封入空间；

贯通上述预密闭玻璃部件地设置的通电部件，该通电部件包括：一端在上述发光空间内对向地配置的一对电极；一端向上述密封部的外部导出的外部引导棒；以及埋设在上述预密闭玻璃部件内，连接上述电极和上述外部引导棒的金属箔；

外侧导电体，在上述密封部的外周与上述惰性气体封入空间一致地设置，与从另一个上述密封部导出的上述外部引导棒连接；以及

内侧导电体，配置在一个上述密封部内的上述惰性气体封入空间中，电位与设置有上述外侧导电体的一个上述密封部的通电部件的电位相同。

2.根据权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，上述内侧导电体是沿着上述预密闭玻璃部件的外周面配置的金属箔、或从该外周面到端面一体地设置的导电膜、或从金属箔延伸的预密闭玻璃贯通部，其中一端配置在上述惰性气体封入空间中，另一端与一个上述密封部的通电部件连接。

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