CN1540711A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于：提供一种能使由凹面反射镜及放电灯构成的光学装置小型化，并能防止产生阴极侧密封部上的裂缝的构造。该光学装置，由超高压放电灯及包围该放电灯的凹面反射镜构成，其特征在于：放电灯是在由石英玻璃构成的发光部的两端连接了一对密封部并在该发光部内封入不小于0.15mg/mm³的水银并将一对电极(3、4)的距离配置为不大于2.0mm。并且，超高压放电灯，其阳极侧密封部的长度不大于20mm，且在该阳极侧密封部插入凹面反射镜的顶部的状态下，通过含有钠成分及/或锂成分的无机系粘接剂被接触并保持，并且，该无机系粘接剂与放电灯的阳极电绝缘。

Description

光学装置

技术领域

本发明涉及亮灯时的水银蒸气压达到不低于150大气压的超高压放电灯，特别涉及作为使用液晶显像装置或DMD(Digital MicromirrorDevice，即，数字微透镜装置)的DLP(数字光束处理器)等投影装置(projector)的投射用光源使用的超高压放电灯。

背景技术

投射型投影装置被要求对矩形银幕均匀地、且以充分的彩色再现性来照明图像。因此，光源使用充入水银或金属卤化物的金属卤素灯。并且，推进了进一步小型化、点光源化，且电极之间距离极小的光源也被实用化。

在这样的背景下，有提案提出用极高的水银蒸气压，例如，不低于200帕(约197大气压)的灯来取代金属卤素灯。该灯通过提高水银蒸气压，来抑制电弧的扩散，并且实现了进一步提高光输出，例如，如特开平2-148561号(美国专利第5109181)、特开平6-52830号(美国专利第5497049)中所公开。

另一方面，投影装置采用使用DMD(数字微透镜装置)的DLP(数字光束处理器)方式，不必使用液晶面板，由此进一步小型化受到瞩目。即，由投影装置的投射用光源构成的放电灯，在被要求高的光输出及照度维持率的另一方面，随着投影装置的小型化，反射镜及放电灯也被要求小型化。

图6是组装于投影装置中的光学装置，其表示由凹面反射镜与放电灯构成的状态。(a)表示通常的光学装置，(b)表示根据小型化的要求实现了进一步小型化的光学装置。

在(a)中，放电灯1中，发光部10和其两端上的密封部11a、11b相连接。在阳极侧密封部11a的前端安装了灯头12，该灯头12通过粘接剂13被安装在支撑部件14上。支撑部件14通过连接部件15与凹面反射镜2连接。该连接部件15例如为具有通风孔的金属板，构成为能冷却密封部11a的结构。

在(b)中，缩短了密封部11a的长度，并且灯头12通过粘接剂13被安装在支撑部件14上，该支撑部件14通过粘接剂(省略图示)等直接被安装在凹面反射镜2上。因此，与(a)的构造相比，不同点在于：缩短了密封部11a，并且，不使用连接部件15。此外，说明是以额定功率等放电灯的性能、规格相同为前提进行的。

此时，放电灯及凹面反射镜被高精度定位，并且必须被牢固地固定，以防止因微小的振动而破坏位置关系。这是因为放电灯的电弧发生点若不在凹面反射镜的焦点上，则光的输出效率会显著降低。因此，在(a)、(b)两图中，粘接剂在固定两者位置关系的意义上起着极其重要的作用。

根据这样的背景，目前，市场上出售的许多光学装置，只从将放电灯与凹面反射镜牢固地固定的观点上考虑。从而，在放电灯与凹面反射镜或支撑部件形成的间隙之间注入了大量的粘接剂。

如此，为了将光学装置小型化，必须着手于形成在凹面反射镜顶部外侧的安装结构(具体的是，阳极侧密封部11a、灯头12、粘接剂13、支撑部件14等的构造)的小型化。这是因为从获取光的观点出发，凹面反射镜的内部被限制了某种程度的大小及形状。

即，根据投影装置的小型化要求，要求光学装置小型化，作为满足该要求的结构，凹面反射镜顶部外侧的构造逐步小型化。

但是，在上述光学装置中，产生了在放电灯阴极侧密封部11b上产生金属箔浮起或裂缝而损坏放电灯的问题。特别是，在将图6(a)、(b)的光学装置进行比较之后，了解到图(b)结构的光学装置更多地产生损坏。

发明内容

本发明要解决的问题是：提供一种由凹面反射镜和放电灯构成的光学装置的构造，其小型化并可防止在阴极侧密封部产生裂缝。

为了解决上述问题，本发明的第一发明的光学装置，其由超高压放电灯及包围该放电灯的凹面反射镜构成，放电灯在由石英玻璃构成的发光部两端连接一对密封部，在该发光部内充入不少于0.15mg/mm³的水银，且将一对电极以不大于2.0mm的距离配置。并且，超高压放电灯的特征在于，其阳极侧密封部的长度不大于额定亮灯功率(W)的0.115倍(mm)，该阳极侧密封部在插入凹面反射镜顶部的状态下，通过包含钠成分及/或锂成分的无机系粘接剂被接触保持，并且，该无机系粘接剂与放电灯的阳极电绝缘。

另外，第二发明的光学装置，其由上述超高压放电灯、及包围该放电灯的凹面反射镜构成，其特征在于：该超高压放电灯的阳极侧密封部在插入凹面反射镜顶部的状态下，通过包含钠成分及/或锂成分的无机系粘接剂被接触保持，并且，在该无机系粘接剂上，在灯亮灯时温度不高于450℃的位置，接触与阳极电连接的导电性部件。

另外，第三发明的光学装置，其由上述超高压放电灯、及包围该放电灯的凹面反射镜构成，其特征在于：该超高压放电灯的阳极侧密封部在插入所述凹面反射镜顶部的状态下，通过包含钠成分及/或锂成分的无机系粘接剂被接触保持，并且，在该无机系粘接剂上，与阳极电连接的导电性部件，从发光部与阳极侧密封部的分界位置向该阳极侧密封部，离开不小于额定亮灯功率(W)的1/20(mm)。

附图说明

图1是本发明光学装置的整体图。

图2是本发明光学装置的局部放大图。

图3是本发明光学装置的整体图。

图4是本发明光学装置的局部放大图。

图5示出本发明光学装置中所使用的放电灯。

图6示出以往的光学装置中所使用的放电灯。

具体实施方式

图1是用于说明第一发明的光学装置的示意结构图。

光学装置由短电弧型超高压放电灯1(以下，简单地称为放电灯)和包围该放电灯1的凹面反射镜2构成，凹面反射镜2的光轴L与电灯1的电弧方向基本一致，并且放电灯1的电弧亮点被配置成与凹面反射镜2的第一焦点一致。

放电灯1的放电容器，由大致球状的发光部10、与该发光部10的两端连续的长杆状密封部11a、11b构成，在发光部10内相向地设置了阳极3及阴极4。放电灯1的阳极侧密封部11a被插入凹面反射镜2的顶部21的开口，阳极侧密封部11a通过粘接剂13被安装在支撑部件14上。从密封部11a的前端凸出了供电导线16，且通过供电线等与省略了图示的供电装置被电连接。支撑部件14由陶瓷材料等构成，但也可以是例如筒部从凹面反射镜的顶部一体地伸出的形状。

反射镜2的整体是大致呈碗状的椭圆聚光镜，由顶部21及前面开口部22构成。前面开口部22在放射光时是必需的，在顶部21上为安装放电灯而设置了开口。在反射镜2的内面上，例如，形成氧化钛(TiO₂)及二氧化硅(SiO₂)的电介质多层膜，且具有反射所需波长的功能，并且反射镜2的焦点位置位于放电灯1的电弧亮点上。反射镜的材质，例如，其采用硼硅玻璃，但也可以用铝等的金属部件或陶瓷等构成反射镜。在反射镜2的前面开口部22上，例如，安装了由硼硅酸玻璃等构成的透光性前面玻璃23。通过设置前面玻璃23可以将反射镜2的内部形成密闭构造。因此，万一，在放电灯1破损了时，可以防止碎片飞散。此外，前面玻璃23不是必备的部件，在冷却放电灯的必要性高的场合下可以采用不设置前面玻璃的构造。并且，也可以采用设置前面玻璃23，但并不完全密封内部的构造，仅在一部分设置冷却用开口的构造。

放电灯1与反射镜2的结合是在反射镜2的顶部21的外侧，在放电灯1的密封部11a的周围进行。具体来说，在密封部11a与支撑部件14的间隙注入粘接剂13。大量地注入粘接剂13，以完全填充两者间的间隙，因此有的情况下粘接剂13存在于接近发光部10与密封部11a的分界处为止。

位于凹面反射镜2的顶部开口侧的阳极侧密封部11a，为了对应光学装置的小型化而缩短。具体是不大于灯的亮灯功率(W)的0.115倍(mm)，额定功率200W时为不大于23mm、额定功率180W时为不大于20.7mm。密封部的长度，在理论上取决于温度，而温度则取决于灯的额定亮灯功率。

粘接剂是至少含有钠成分或锂成分的无机系，例如，可采用丝米賽拉穆(スミセラム、商品名)、丝劳基三(商品名)。关于成分，以丝米賽拉穆为例介绍如下，其以二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、水(H₂O)为主要成分，并含有微量的氧化钠(Na₂O₃)或氧化锂(Li₂O)。

第一发明的光学装置，其特征在于：无机系粘接剂与放电灯的阳极电绝缘，两者不导通。具体来说，在阳极侧密封部11a的外周面上接触并填充了无机系粘接剂13，但粘接剂13不直接与外部供电导线16接触，并且，也不通过导电性部件与外部供电导线16接触。

图2是与放电灯的阳极侧密封部和粘接剂相关的说明用放大图。

阳极3的轴部31与金属箔32接合，在该金属箔32的另一端上接合外部供电导线16。金属箔32被完全埋设在阳极侧密封部11a中，根据该构造可密封发光部10的放电空间，并在发光部10的内外形成电气的供电构造。金属箔32采用鉬。

在密封部11a的外表面上接触并存在粘接剂13。此外，在图中，为便于说明，只在密封部的上部示出了粘接剂，但如图1所示，其存在于围绕密封部11a的整个外周面上。

在此，本发明者们对在上述图6中所示的光学装置的阴极侧密封部产生的箔片浮起或裂缝的原因，进行了认真研究，结果查明了以下内容。

即，包含于粘接剂13内的钠成分或锂成分，被发光部10的阴极所牵引，并向图示a的方向移动。总之，由于钠成分或锂成分具有正电荷，受到阴极的负电荷的吸引。

该钠成分或锂成分的移动，被认为是不仅在通过发光空间向阴极移动的情况下，在通过构成发光部的石英玻璃的内部向阴极侧密封部移动的情况下也发生。

并且，这些钠成分或锂成分中的一部分，通过传递到阴极侧密封部的金属箔上，破坏两者的接合。可以推测，作为其结果，削弱了金属箔与石英玻璃的气密，也就是产生了所谓箔片浮起现象，并且因产生箔片浮起而导致裂缝或灯破坏。

该现象，在当电极间距离不大于2.0mm时发光空间非常小、且阳极侧密封部的长度为不大于20mm(照明功率180W左右时)的非常短的放电灯中，当为了将该放电灯的阳极侧密封部组装于反射镜而使用粘接剂时，可以说是最初产生的技术问题。

即，因电极间距离短而产生钠成分或锂成分被阴极吸引的现象，并且，其原因还在于由于阳极侧密封部短而涂布大量粘接剂，粘接剂都存在于靠近发光部。

此时，所谓阳极侧密封部长度，如图中的A所示，是从发光部10和密封部11的分界1到密封部外端的距离。

本发明者们进一步进行仔细研究的结果，发现粘接剂若被电绝缘，则该钠成分或锂成分的移动会自然停止。

即，包含于粘接剂的钠成分或锂成分，即使被阴极吸引并移动到阴极侧密封部，被失去该钠成分或锂成分的粘接剂因正电荷的减少而从中性状态变成为负电荷，其结果，失掉了向阴极的移动力。

因此，若将涂敷于密封部的粘接剂电绝缘，则即使在亮灯初期产生少量钠成分或锂成分的移动，其后，该移动会自然停止，结果发现没有产生箔片浮起或裂缝的所谓实用上的问题。

此外，在将粘接剂与阳极电绝缘的构造中，如图2所示，除了考虑到粘接剂的存在位置且使其不接触以外，例如，可以在密封部外端设置陶瓷等的绝缘性灯头。并且，不局限于灯头，也可以采用将绝缘部件做成隔板。

以下，说明第二发明的光学装置。

图3示出由放电灯及凹面反射镜构成的光学装置，图4是放大了阳极侧密封部与粘接剂的构造图。与图1、图2所示构造不同点是将金属制灯头12(导电部件)安装于密封部的外侧端部，粘接剂13与该灯头12的外周面接触。即，粘接剂13通过金属制灯头12与阳极3电连接。

本发明者们发现，如上所述，即使是在粘接剂与阳极电连接的构造中，与该粘接剂的接触位置温度若在灯的亮灯时不高于450℃，则可以良好地防止箔片浮起、裂缝。具体是，当将金属制灯头安装于密封部外端时，该灯头与粘接剂的接触位置温度只要不高于450℃即可。

其理由是，包含于粘接剂13的钠成分或锂成分，其与图2的构造一样地，扩散(侵入)到作为阳极侧密封部的石英玻璃中。但是，与图2构造不同的是，由于对粘接剂补充了正电荷，粘接剂本身并不从中性状态变为负电荷。因此，钠成分或锂成分并不继续向放电灯内扩散。

第二发明解决了这样的问题，并发现钠成分或锂成分向石英玻璃扩散，不仅受基于电极性的吸引力，还受两者的接触位置温度的影响。即，钠成分或锂成分，其在不高于450℃，最好不高于300℃，更好的是不高于200℃的条件下，不易向石英玻璃扩散。

当然，即使在不高于450℃的条件下，也不会完全停止扩散，会有少量成分扩散到石英玻璃中，并且，因湿度或静电、灰尘的存在等其它外界因素，也有引起向石英玻璃扩散的可能性。但是，如后述的实验所表明，其它外界影响不会导致箔片浮起或裂缝的发生。

具体是，图4所示的位置12a，在灯头12与粘接剂13的接触位置中温度最高，在该位置12a上粘接剂的温度就成了问题。一般，越接近放电空间温度越高。但是，例如，在局部加温或冷却时，或者局部地受到周围影响等时，接近放电空间的位置也未必成为问题。因此，在灯头12与粘接剂13接触的全部位置，最好不高于450℃。

此外，如图4所示，从位置12a向放电空间侧涂敷粘接剂，不存在问题。因为在该部分，即使产生钠成分或锂成分向石英玻璃扩散，也是持续进行的。

使灯头12与粘接剂13接触位置处于不高于450℃的结构中，最好是在外部设置风扇等的冷却构造并进行强制冷却。此时，可以在支撑部件14的侧部设置冷却风扇，当在凹面反射镜2上没有设置前面玻璃23时，或者在局部设置了冷却用开口时，也可以从前面开口22吹入冷却风。并且，最好是在灯头12上安装冷却风扇的构造。

此外，如图2所示，在没有设置导电性部件的结构中，即使在粘接剂直接接触外部导线的情况下，通过将粘接剂的温度控制在不高于450℃，可以防止钠成分或锂成分向石英玻璃扩散。此时，外部导线相当于与阳极电连接的导电性部件。

以下，说明第三发明的光学装置。

参照图3、图4所示的构造可以说明该发明。

在图3、图4所示的构造的特征在于，导电性部件的金属制灯头12，在从发光部与密封部的分界位置17离开灯亮灯功率(W)的1/20倍距离(mm)的位置，与粘接剂接触。即，本发明者们发现，若采用该构造，则即使不像第二发明中那样，利用温度规定接触位置，也能解决箔片浮起、裂缝的问题。相对于第二发明中利用粘接剂的温度规定接触位置，第三发明规定了具体距离。

其理由是，由于粘接剂的温度因放电灯的发热而受到支配性影响，所以能根据该放电灯的额定亮灯功率与距离来确定大致的位置。具体是，必须从额定功率的1/20倍(mm)距离的位置17向密封部外端离开。本发明者们确认，在水银量不大于0.15mg/mm³、电极之间距离不大于2.0mm、阳极侧密封部不大于20mm(亮灯功率为180W左右时)，且使用含有钠成分或锂成分的无机系粘接剂并安装放电灯及凹面反射镜的构造中，若额定功率为100(W)时距离约为5(mm)、额定功率为150(W)时距离约为7.5(mm)、额定功率为180(W)时距离约为9(mm)、额定功率为200(W)时距离约为10(mm)、额定功率为250(W)时距离约为12.5(mm)、额定功率为300(W)时距离约为15(mm)，则可以解决箔片浮起、裂缝的问题。该距离，意味着发光部与密封部的分界位置17、距导电性部件12与粘接剂13接触的最接近发光部的位置的间隔。

即，若将以与放电灯的额定亮灯功率的关系决定的距离作为基准来规定粘接剂的位置，则粘接剂的温度实质上也不高于450℃，与第二发明中说明的内容同样，可以降低钠成分或锂成分的扩散能力。

上述距离对没有设置强制冷却机构的情况也进行了规定，在设置了强制冷却机构时，可以将粘接剂与导电性部件的接触位置，设置为比上述距离小的值。

以下介绍共用于第一发明、第二发明、第三发明的，凹面反射镜与放电灯的安装构造上的数值例。

阳极侧密封部11a的长度，如上所述，必须不大于额定亮灯功率(W)的0.115倍(mm)，具体来说，在额定功率为150(W)时，需要不大于17.25(mm)；在额定功率为180(W)时，不大于20.7(mm)；在额定功率为200(W)时，需要不大于34.5(mm)。只考虑光学装置的小型化时，最好无限制地缩小，但由于当加大灯的亮灯强度时受到温度的影响，因此有时不能简单地缩短。具体的是，额定功率为200(W)时，例如范围为10mm～20mm，则可采用例如15mm、18mm、20mm。

密封部的外径可从φ5mm～8mm的范围中选择，例如φ5.8mm。在只考虑光学装置的小型化时，最好无限制地缩小密封部的长度、外径，但由于受到电极的支撑或发光部的密封、及其他制造操作上的制约需要某种程度的大小，且如上所述地设定了下限。

凹面反射镜20的顶部21的开口直径，可从φ30mm～100mm的范围中选择，例如φ50mm。

支撑部件14的内径，可从φ8mm～18mm的范围中选择，例如φ12mm。

导电性部件12例如是由黄铜、镍等构成的金属制的灯头，以与连接器电连接为目的被安装在密封部外端上。

粘接剂13其使用了上述的丝米賽拉穆或丝劳基三，其涂敷量为1cc左右。

此外，作为在第1～3发明中共同的内容，如图1、图2所示，在放电灯上配置了触发导线30。触发导线30的一端与阴极侧外部导线连接，另一端卷绕在发光部10与阳极密封部11a的分界位置。该触发导线30，在放电灯的亮灯启动时，对阳极根部施加负电荷，因此，在放电灯启动时，在该触发导线与阳极之间产生感应体屏蔽放电，由此具有使亮灯启动容易化的作用效果。

第1～3发明的光学装置，在设有一端与阴极侧外部导线连接、另一端卷绕在发光部10与阳极密封部11a的分界位置上的触发导线时，特别有效。这是因为在阳极根部施加负电荷的构造，助长了包含于粘接剂中的钠成分或锂成分的电吸引。

至此，将本发明的光学装置总结如下。

第一发明的光学装置，其内容是：用含有钠成分及/或锂成分的无机系粘接剂安装放电灯的阳极侧密封部与凹面反射镜的构造，并用无机系粘接剂与放电灯的阳极电绝缘。此时，即使无机系粘接剂的钠成分及/或锂成分向放电灯的石英玻璃扩散，由于该无机系粘接剂从中性状态变为负电荷状态，所以该向石英玻璃的扩散自然停止。

第二发明的光学装置，其内容是：同样地，用含有钠成分及/或锂成分的无机系粘接剂安装放电灯的阳极侧密封部与凹面反射镜的构造，该无机系粘接剂与放电灯的阳极电连接，并使粘接剂上的接触位置的温度在450℃以下。此时，由于该温度不是粘接剂的活性化温度，所以假如持续正电荷的供给，也可以防止钠成分及/或锂成分向石英玻璃扩散，而达到实际上没有影响的水平。

第三发明的光学装置，其内容是：构造与上述一样，该无机系粘接剂与放电灯的阳极电连接，且使粘接剂上的接触位置从发光部离开放电灯额定功率的1/20倍的距离。此时，与第二发明一样，由于没有达到粘接剂的活性化温度，所以假如持续正电荷的供给，也可以防止钠成分及/或锂成分向石英玻璃扩散，而达到实际上没有影响的水平。

图5是用于本发明的光学装置上的放电灯的一个实例的示意整体图。

放电灯1具有由石英玻璃构成的放电容器形成的大致球形发光部10，在该发光部10内，配置了相对置的阳极3及阴极4。此外，形成从发光部10的两端部伸出的各个密封部11a、11b，并例如用收缩密封将通常由钼构成的导电用金属箔32，密封埋设在该密封部11中。金属箔32的一端与阳极3或阴极4结合，金属箔32的另一端与外部导线16结合。

此外，阳极3、阴极4，有时包含与金属箔结合的杆状部分表现为电极，但在本发明中，只要没有特别理由，则称为阳极的杆状部分31、阴极的杆状部分41。

在发光部10中，封入了水银、稀有气体、卤素气体。

水银是用于获得必要的可视波长，例如，波长为360～780nm的放射光，其被封入不低于0.15mg/mm³。该封入量因温度条件而异，但其达到亮灯时不低于150大气压的极高的蒸汽压力。此外，通过封入更多水银，来制作亮灯时的水银蒸汽压为不低于200大气压、不低于300大气压的所谓高水银蒸汽压放电灯，水银蒸汽压越高越可以实现适用于投影装置的光源。

稀有气体改善亮灯启动性，例如，封入约13kPa氩气。

卤素气体碘、溴、氯等与水银及其他金属化合物的形态封入。卤素气体的封入量，例如，可以从10^-6～10^-2μmol/mm³的范围选择，其功能是利用卤素循环的长寿命化，但如本发明的放电灯所示，极小型且具有高内压的装置，将如此的卤素封入被认为有防止放电容器破损、失透的作用。

若举出这样的放电灯的数值实例，例如，发光部的外径可以从φ6.0mm～15.0mm的范围中选择，例如φ9.5mm；电极间距离可以从0.5～2.0mm的范围中选择，例如1.5mm；发光管内容积可以从40～300mm³的范围中选择，例如75mm³。亮灯条件，例如，是管壁负荷为1.5W/mm²、额定电压为80V、额定功率为150W。

此外，该放电灯是内置于小型化德投影装置等中的灯，其整体构造被极其小型化，且被要求具有高光量。所以，发光部内的热条件也极其严格，其管壁负荷值为0.8～2.0W/mm²、具体的是1.5W/mm²。

此外，可以将其装载于上述的投影装置或如高架投影机的放映用机器上，提供色还原性良好的放射光。

电极轴部分的结构，如图5所示，在发光部其直径大时最好是在与金属箔的结合部分小型化。这是由于当电极直径大时其与金属箔的结合面积也变大，有可能因两者的结合产生不希望的空隙并助长了钠成分、锂成分的进入。

图中所示的阳极轴31的外径比阳极3小，并且阳极轴31的外径也分2个台阶变小。形成阳极3的外径例如为1.8mm，阳极轴31的外径例如构成为1.4mm和0.5mm。此外，加大阳极3的体积可以加大热容量。特别是，本实施例的放电灯由于阳极3一直伸到密封部11中，所以能良好地释放发光部10的发热。

本发明的光学装置是在发光部10的温度极高、且具有酷热的条件的放电灯上，考虑了直接涂敷在密封部上的粘接剂影响的装置。

本发明的光学装置所使用的放电灯是直流亮灯型放电灯，阳极侧密封部位于凹面反射镜的顶部开口。在将阴极侧密封部配置于反射镜的顶部开口的构造中，即使粘接剂与金属制灯头接触，从该灯头也向粘接剂施加、供给负电荷。即，由于包含于粘接剂的钠成分或锂成分，本来就与阴极电连接，所以不会产生向石英玻璃扩散的现象。因此，将阴极侧密封部插入反射镜的顶部开口并安装的构造的光学装置，本来就不存在本发明作为问题的技术课题。

但是，即使是直流亮灯的放电灯，即使是在根据任何理由暂时翻转极性并亮灯时，或交流亮灯、矩形波亮灯、用其它波形亮灯的放电灯，也同样，在暂时用交流亮灯的场合下，在该暂时的交流亮灯时，只要是配置于凹面反射镜顶部的电极是阳极，就可以适用本发明光学装置结构。

例如，在正常亮灯中即使是交流亮灯的放电灯，也在亮灯启动时用直流亮灯。特别是，在封入了0.15mg/mm³水银的放电灯中，大多在关灯后立即在亮灯时用直流亮灯。由于发光部内的水银蒸汽压力高，且由于通常的启动不能亮灯，所以利用上述的用触发导线的电感应。

此时，只是亮灯启动时，有效的是将应为阳极的电极配置于凹面反射镜的顶部，将应为阴极的电极配置于凹面反射镜的前面开口侧。

本发明的光学装置，以使用含有钠成分或锂成分的无机系粘接剂为前提条件。此时，不仅只包含钠成分或锂成分的其中一方，当然也包含两方。并且，不仅钠成分或锂成分作为构成要素是必须的成分，当然有时也作为杂质微量地包含在其中。特别是，当包含于粘接剂中的钠或锂的浓度，比作为杂质而包含在构成密封部的石英玻璃中的钠或锂高时，本发明有效。这是因为比起扩散更容易浸透。

此外，本来理想的是使用不含有钠成分或锂成分的材料作为粘接剂，以及采用粘接剂不与密封部接触的构造，但是，如上所述，由于必须以高精度对放电灯与凹面反射镜进行定位，并且，需要牢固固定，以不使位置关系变动，所以，现在所知道的粘接剂都不理想，并且，现实是必须与粘接剂直接接触。

以下，说明关于本发明光学装置的实验。

放电灯发光部的最大外径为10mm、电极间距离为1.2mm、发光管内容积为66mm³、阳极密封部的长度为20mm、水银封入量为0.25mg/mm³、卤素封入量为4×10^-4μmol/mm³、管壁负荷为1.5W/mm³、额定电压为82V、额定功率为200W。

实验准备了3种光学装置(实验装置①、实验装置②、实验装置③)，对各个装置进行了数次实验。实验装置①和实验装置②是如图3、4所示结构的光学装置，实验装置③是如图1、2所示结构的光学装置。

具体是，实验装置①使用与阳极电连接的导电性部件，并在距发光部4mm的位置与粘接剂接触。实验装置②使用与阳极电连接的导电性部件，并在距发光部10mm的位置与粘接剂接触。此时的距离是距发光部与阳极侧密封部的分界位置的距离，粘接剂只使用「丝米賽拉穆」，导电性部件是卷绕金属制线圈的构造。此外，实验装置③不使用导电性部件，且粘接剂与阳极被绝缘。

根据数次的实验结果，对实验装置①和实验装置②进行比较，则实验装置①在灯亮灯后数分钟内产生了作为钠发光的红光，与其相比实验装置②几乎没有产生红光。

并且，当持续亮灯时，实验装置①约在40分钟时因产生裂缝而灭灯，与其相比实验装置②维持亮灯。

此外，当将上述距离在5mm～8mm的范围适当变化，并进行同样的实验时，其在时间或产生程度上有若干差异，但接近实验装置①的结果，即产生了钠引起的红光、及阴极侧密封部的箔片浮起、裂缝。

根据该实验结果表明，在距发光部的10mm距离上，可以急剧减少以钠为起因的红光，并且也可以大幅减少箔片浮起或裂缝的产生。

此外，作为比较例，当使没有涂敷粘接剂的放电灯同样地发光时，没有产生红光或箔片浮起、裂缝。因此表明，红光是包含于粘接剂的钠的扩散所致，且箔片浮起或裂缝也受到钠的影响。

另外，实验装置③，其在最初的数分钟内观察到了因钠产生的红光，但其渐渐地减少，经过约20分钟的亮灯红光消失。并且，没有产生箔片浮起或裂缝。即证明了与阳极绝缘可自然停止钠成分的扩散。

如以上所说明，本发明的第一光学装置，是用含有钠成分及/或锂成分的无机系粘接剂安装放电灯的阳极侧密封部及凹面反射经镜的构造，并用无机系粘接剂与放电灯的阳极电绝缘。根据该结构，即使无机系粘接剂的钠成分及/或锂成分，向放电灯的石英玻璃扩散，由于该无机系粘接剂从中性状态变为负电荷状态，所以能自然停止该向石英玻璃的扩散。

此外，本发明的第二光学装置，同样，是用含有钠成分及/或锂成分的无机系粘接剂安装放电灯的阳极侧密封部及凹面反射镜的构造，即使该粘接剂与放电灯的阳极电气连接，使粘接剂上的接触位置的温度不低于于450℃。根据该构造，能使粘接剂处于非活性化的温度，即使例如持续正电荷的供给，也可以防止钠成分及/或锂成分向石英玻璃扩散而达到实际上没有影响的水平。

此外，本发明的第三光学装置，其上述第二发明构造相同，无机系粘接剂与放电灯的阳极电气连接，且将粘接剂上的接触位置从发光部离开放电灯额定功率的1/20倍的距离。根据该构造，与第二发明一样，由于粘接剂处于非活性化的温度，所以即使持续正电荷的供给，也可以防止钠成分及/或锂成分向石英玻璃扩散而达到实际上没有影响的水平。

Claims (8)

1.一种光学装置，具有：超高压放电灯，在由石英玻璃构成的发光部两端连接一对密封部，在该发光部内充入不小于0.15mg/mm³的水银，且将一对电极以不大于2.0mm的距离配置；以及，包围该超高压放电灯的凹面反射镜，其特征在于：

所述超高压放电灯的阳极侧密封部的长度不大于额定亮灯功率(W)的0.115倍(mm)，

该阳极侧密封部在插入所述凹面反射镜顶部的状态下，通过包含钠成分及/或锂成分的无机系粘接剂被接触保持，并且，该无机系粘接剂与阳极电绝缘。

2.一种光学装置，具有：超高压放电灯，在由石英玻璃构成的发光部两端连接一对密封部，在该发光部内充入不小于0.15mg/mm³的水银，且将一对电极以不大于2.0mm的距离配置；以及，包围该超高压放电灯的凹面反射镜，其特征在于：

所述超高压放电灯的阳极侧密封部的长度不大于额定亮灯功率(W)的0.115倍(mm)，

并且，该超高压放电灯的阳极侧密封部在插入所述凹面反射镜顶部的状态下，通过包含钠成分及/或锂成分的无机系粘接剂被接触保持，并且，在该无机系粘接剂上，在灯亮灯时温度不高于450℃的位置，接触与阳极电连接的导电性部件。

3.一种光学装置，具有：超高压放电灯，在由石英玻璃构成的发光部两端连接一对密封部，在该发光部内充入不少于0.15mg/mm³的水银，且将一对电极以不大于2.0mm的距离配置；以及，包围该超高压放电灯的凹面反射镜，其特征在于：

所述超高压放电灯的阳极侧密封部的长度不大于额定亮灯功率(W)的0.115倍(mm)，

并且，该超高压放电灯的阳极侧密封部在插入所述凹面反射镜顶部的状态下，通过包含钠成分及/或锂成分的无机系粘接剂被接触保持，并且，

在该无机系粘接剂上，与阳极电连接的导电性部件，从发光部与阳极侧密封部的分界位置向该阳极侧密封部，离开不小于额定亮灯功率(W)的1/20(mm)。

4.根据权利要求2或3所述的光学装置，其特征在于：

所述导电性部件是覆盖所述阳极侧密封部的外侧端部的金属制灯头。

5.根据权利要求1～3所述的光学装置，其特征在于：

所述阳极侧密封部通过所述无机系粘接剂被保持部件保持，且该保持部件与所述凹面反射镜的顶部接合。

6.根据权利要求1～3所述的光学装置，其特征在于：

所述超高压放电灯具有触发导线，该触发导线的一端与从阴极侧密封部伸出的外部导线连接，并且，另一端卷绕在阳极侧密封部与发光部的分界位置。

7.根据权利要求1～3所述的光学装置，其特征在于：

所述超高压放电灯是直流亮灯型灯。

8.根据权利要求1～3所述的光学装置，其特征在于：

所述超高压放电灯是至少在亮灯初期直流亮灯，并在之后交流亮灯的灯。

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