CN1423301A - 超高压水银灯 - Google Patents

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Abstract

提供一种即使是长时间灯泡点灯的情况下也可以抑制发光管部透明消失的超高压水银灯。在由硅玻璃构成的发光管部相对配置一对电极,并在该发光管部内封入稀有气体及卤素和0.15mg/mm3以上水银的超高压水银灯中,使发光管部内卤素的量为1.0×10－4μmol/mm3以上,且使发光管部内Mo的量为0.5×10－5μmol/mm3以下,或者使发光管部内卤素的量为2.0×10－4μmol/mm3以上,且使发光管部内Mo的量为1.0×10－5μmol/mm3以下。

Description

超高压水银灯
技术领域
本发明涉及点灯时的水银蒸汽压为15～20MPa的短电弧型超高压水银灯，特别是涉及作为使用了液晶投影仪装置或DMDTM(テキサス·インスツルメンツ社：数字反射镜装置)的DLPTM(テキサス·インスツルメンツ社：数字光处理)投影仪装置的光源来使用的超高压水银灯。
现有技术
最近，作为当成液晶投影仪装置等的投影仪装置的光源而被使用的放电灯，被封入了0.15mg/mm3以上的作为发光物质的水银，点灯时的动作气压例如为15～20Mpa，与其它种类的放电灯相比属于高压的超高压水银灯等的高压放电灯被使用。
像这样的高压放电灯中，为了防止由于该发光管部管壁的发黑或发白所引起的透明消失等现象的发生，在形成由钨构成的放电电极被相对配置了的放电空间的发光管部内，与非活性气体、水银等的发光物质一起，卤素也被封入。
作为形成如上的高压放电灯中的气体密封结构的方法，把被作为发光管部和密封管部的，例如硅玻璃管的内部做成被减压了的状态，并将这一状态的该硅玻璃管的密封管部的外周用燃烧器等加热，使构成该密封管部管壁的硅玻璃软化并使其直径缩小，由此，来形成气体密封部的收缩密封方式被适宜地采用。
因此，上述高压放电灯中，为了确保灯泡点灯时的耐压强度，一般来说不具有排气喷嘴部。所以，材料Mo(钼)将被用于密封管部的金属箔和外部导棒。
已被公开的被导入到发光管部的卤素，例如根据特开平2-148561号(美国特许5,109,181)公报，是CH2Br2的状态，或者根据特开平10-111317号公报，是以金属卤化物的状态被封入的。当卤素以这样的状态被导入时，因为没有排气喷嘴，所以至少一方的密封管部是在卤素存在的情况下被密封的。这时，存在于密封管部的Mo以密封作业时的温度(大约1600℃左右)与卤素(例如Br(溴))和残留在密封管部的O2(氧)等结合，并作为MoBr4、MoO3等的化合物被取入发光管部内。
根据发明者们的研究，得知这样被取入发光管部的Mo化合物在灯泡点灯时的发光管部的温度下，与W(钨)化合物相比，因为蒸汽压低，所以附着在发光管部内表面不变，成为长时间点灯时的灯泡透明消失发生的关键。也就是说，Mo化合物成了关键，因为它使透明消失发生并成长，其结果是使灯的光束显著减弱。
发明内容
于是，本发明的目的是提供一种即使是长时间灯泡点灯的情况下也会抑制发光管部透明消失的超高压水银灯。
为了解决上述问题，权利要求1中所记载的发明是在由硅玻璃构成的发光管部相对配置一对电极，在该发光管部内封入稀有气体及卤素和0.15mg/mm3以上的水银的超高压水银灯中，其特征在于：使发光管部内卤素的量为1.0×10-4μmol/mm3以上，且使发光管部内Mo的量为0.5×10-5μmol/mm3以下。
另外，权利要求2中所记载的发明是在由硅玻璃构成的发光管部相对配置一对电极，在该发光管部内封入稀有气体及卤素和0.15mg/mm3以上的水银的超高压水银灯中，其特征在于：使发光管部内卤素的量为2.0×10-4μmol/mm3以上，且使发光管部内Mo的量为1.0×10-5μmol/mm3以下。
附图说明
图1是表示本发明的高压放电灯构成一例的说明用断面图。
图2是表示发光管部内Mo的量和封入卤素的量与透明消失开始时间关系的表。
图3是表示发光管部内Mo的量与透明消失面积关系的图。
图4是对发光管部内Mo的量进行定量化的方法的模式图。
图5是本发明的超高压水银灯制造方法的主要说明图。
符号说明
10放电灯容器
11发光管部
12密封管部
13内部导棒
14阴极
15  阳极
16  金属箔
17  放电空间
18  气体密封部
19  外部导棒
20  密封部
30  阴极构成体
40  阳极构成体
50  密封部
55  固定用部件
56  固定用部件
100放电灯容器形成管
M发光物质
实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的一个高压放电灯构造例的说明用断面图。该高压水银灯具有由椭圆球形的发光管部11和在其两端被连接并向管轴方向外方延伸的直管状密封管部12构成的放电灯容器10，在该密封管部12内，被密封埋设有由钼构成的金属箔16，并形成有气体密封部18。
该放电灯容器10中，在由发光管部11所包围了的放电空间17内，在由一方(图中的左方)的金属箔16的内端面向管轴方向内方突出并延伸的内部导棒13的先端所形成的由钨构成的阴极14和在由另一方(图中的右方)的金属箔16的内端面向管轴方向内方突出并延伸的内部导棒13的先端所形成的由钨构成的阳极15呈互对的状态。19是与金属箔16的外端电连接的外部导棒。
由发光管部11和密封管部12构成的放电灯容器10是由例如硅玻璃构成的，该放电灯容器10内，按所定的封入量封入了，例如水银等发光物质或卤素等的适当封入物。这里，当具有如图构成的高压放电灯是点灯时动作气压为15～20MPa的超高压水银灯时，例如根据特开平10-111317号公报，被封入了0.16mg/mm3以上的水银。
用以上状态的高压水银灯，使各发光管部内所存在的卤素(Br)的量和Mo的量发生变化，并制造出每个种类10个的取样灯泡，然后以输入电力200W进行连续点灯实验。
把所制造的灯泡种类和透明消失开始时间的测试结果表示在图2的表中。其中，◎表示点灯开始后约1000小时以后透明消失开始；○表示500～1000小时；△表示200～500小时；表示200小时以内透明消失开始。
如果发光管部内卤素的量为1.0×10-4μmol/mm3以上，且Mo的量为0.5×10-5μmol/mm3以下，就可以推迟发光管部的透明消失的开始时间。
进而，即使是在发光管部内卤素的量为2.0×10-4μmol/mm3以上，且Mo的量为1.0×10-5μmol/mm3以下的情况，也可以推迟发光管部的透明消失的开始时间。
图3表示把发光管部内卤素的量设定为2.0×10-4μmol/mm3不变，使发光管部内Mo的量分别按1.5、1.0、2.0、6.0×10-5μmol/mm3来制造的各灯发光管部内Mo的量和发光管部透明消失面积的关系。
◎是Mo的量为0.5×10-5μmol/mm3的灯，在约1000小时以后透明消失开始；○是Mo的量为1.0×10-5μmol/mm3的灯，在500～1000小时透明消失开始；△是Mo的量为2.0×10-5μmol/mm3的灯，在200～500小时透明消失开始；是Mo的量为6.0×10-5μmol/mm3的灯，在不到200小时透明消失开始。
这些实验在各个水准上取有10个数据，◎(Mo的量为0.5×10-5μmol/mm3)中表示10个都是在1000小时以上透明消失才开始的；○(Mo的量为1.0×10-5μmol/mm3)中表示10个都是在500～1000小时之间透明消失开始的。并且，这些◎和○中，透明消失开始后的透明消失面积的增加也减少了。
上述实验中，有关发光管部内Mo的定量，例如可以使用高周波诱导结合等离子体发光分光分析(ICP-MS法)来进行。
其测定原理如下。它是一种把高周波诱导结合等离子体作为激发源的发光分光分析，将雾化了的试样溶液导入于高温氩等离子体，并用衍射光栅来对发光光谱线进行分光，然后依据该光谱线的波长和强度来对元素进行定性、定量分析。
其特征可以列举如下，即、因为元素间的干涉少，所以不容易受到共存元素的影响。另外，因为测定浓度的范围广(直线性是广的)，所以测量线的水准少亦可。进而，具有ppb水准的高检测敏感度，一般作为对微量金属进行定量的方法而常被使用。
图4中图解表示了对Mo的量进行定量化的方法。
首先，
①残留放电空间(发光管部)不变，把放电灯在箭头部分切断。
②在发光管部的正中央切断，分成两块。
③将该部分放入由硅酸和过氧化氢水构成的加热到数十℃的混合酸，使Mo溶解。使在溶解后，将溶液分为数次吸取。
④把所吸取的溶液转移到其它容器中。
⑤用ICP-MS法对上述溶液进行定量分析，并测量Mo的量。
还有，使发光管部内Mo的量为1.0×10-5μmol/mm3以下，并使发光管部内卤素的量为所定量的本发明所涉及的超高压放电灯的制造方法如下。
图5中表示说明该制造方法主要部分的断面图。该图中，阴极构成体30是由外部导棒19、金属箔16及阴极14的被形成了的内部导棒13而形成的，另外，阳极构成体40是由外部导棒19、金属箔16及阳极15的被形成了的内部导棒13而形成的。
把卤素导入用气体导入到一方的气体密封部18被形成在了一端侧的放电灯容器形成管100内之后，开封，形成密封部50，并用固定用部件56来支撑。然后，通过冷却该放电灯容器形成管100的一部分(图的横箭头部分)，使该卤素导入用气体凝缩，并在这一状态下，在该放电灯容器形成管100的另一端侧形成另一方的气体密封部。
还有，作为用于凝缩卤素导入用气体的冷却源，使用液体氮是理想的。
另外，由于和阳极构成体40一起将呈气体状态的卤素导入气体导入到一方的气体密封部18被形成了的放电灯容器形成管100内之后，在使该卤素导入气体凝缩的状态下来形成另一方的气体密封部，所以，构成阳极构成体40的金属箔16和来自于被导入了的卤素导入气体的卤素之间的反应就能够得以抑制。
因此，就可以把目的量的卤素准确地封入到发光管部内，而且，还可以抑制含有来自金属箔金属的金属卤素化合物等不纯物质被导入到发光管部11内。图中，M是发光物质，55是固定用部件，20是密封部。
根据上述制造方法，由于必要量的卤素被准确地封入，且可以抑制来自金属箔的将给点灯状态带来弊病的金属卤素化合物被导入到放电灯容器内，因此，由放电灯容器管壁的发黑或发白引起的透明消失等现象所产生的随着时间推移的照明度的下降将被抑制。因此，就能够长时间保持良好的点灯状态。
还有，上述实验中所用的包括Mo超过1.0×10-5μmol/mm3的灯泡用蒸汽压不相同的封入气体的种类，通过使凝缩条件变化来封入所定的卤素的量、Mo的量。另外，通过使金属箔的氧化状态变化来控制Mo氧化物的状态和Mo的封入量。
本发明的实施方式中，虽然以具有阴极和阳极的直流型超高压水银灯为例进行了说明，但是，即使是交流型的超高压水银灯，本发明的效果也是不变的。
发明效果
本发明的放电灯，也就是说、在由硅玻璃构成的发光管部相对配置一对电极，并在该发光管部内封入稀有气体及卤素和0.15mg/mm3以上的水银，使发光管部内卤素的量为1.0×10-4μmol/mm3，且使发光管部内Mo的量为1.0×10-5μmol/mm3以下，由此，可以得到即使是长时间灯泡点灯的情况也可以抑制发光管部透明消失的超高压水银灯。
进而，通过使发光管部内卤素的量为2.0×10-4μmol/mm3以上，且发光管部内Mo的量为1.0×10-5μmol/mm3以下，可以作为即使是长时间灯泡点灯的情况也可以抑制发光管部透明消失的超高压水银灯。

Claims (2)

1.一种超高压水银灯，其在由硅玻璃构成的发光管部相对配置一对电极，在该发光管部内封入稀有气体及卤素和0.15mg/mm3以上的水银，其特征在于：
使发光管部内卤素的量为1.0×10-4μmol/mm3以上，且使发光管部内Mo的量为0.5×10-5μmol/mm3以下。
2.一种超高压水银灯，其在由硅玻璃构成的发光管部相对配置一对电极，在该发光管部内封入稀有气体及卤素和0.15mg/mm3以上的水银，其特征在于：
使发光管部内卤素的量为2.0×10-4μmol/mm3以上，且使发光管部内Mo的量为1.0×10-5μmol/mm3以下。
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