JP3447706B2 - High pressure discharge lamp and method of sealing bulb thereof - Google Patents
High pressure discharge lamp and method of sealing bulb thereofInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧放電灯および
そのバルブの封止技術に関し、さらに詳しくは、製造に
あたっての不良率が小さく、かつ、長時間動作した場合
でも、石英ガラス製バルブがクラックの発生により破裂
したり、石英ガラス製バルブが黒化するのを防止できる
高圧放電灯およびそのバルブの封止技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-pressure discharge lamp and its bulb sealing technique, and more specifically, it has a low defect rate in manufacturing, and a quartz glass bulb cracks even when it is operated for a long time. The present invention relates to a high pressure discharge lamp capable of preventing a quartz glass bulb from exploding or blackening of a quartz glass bulb and a sealing technique for the bulb.
【０００２】[0002]
【従来の技術】キセノンランプ、高圧水銀灯、メタルハ
ライドランプなどに代表される高圧放電灯は、輝度が高
く、演色性も良いことから、一般に、複写機やプロジェ
クター等の光源として用いられている。高圧放電灯は、
例えば、発光空間膨出部と封止部とからなる管状の石英
ガラス製バルブ（以下、「石英バルブ」という。）内に
一対の電極が対向配置され、それぞれの電極が、モリブ
デン箔と溶接等の手段により接合された構造をしてい
る。また、石英バルブの封止部において、電極の一部お
よびモリブデン箔とともに気密封止されている。気密封
止された石英バルブの発光空間膨出部には、例えば水銀
および不活性ガスが封入されている。2. Description of the Related Art High-pressure discharge lamps represented by xenon lamps, high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, etc. are generally used as light sources for copying machines, projectors, etc. because of their high brightness and good color rendering properties. The high pressure discharge lamp
For example, a pair of electrodes are arranged to face each other in a tubular quartz glass bulb (hereinafter referred to as "quartz bulb") consisting of a light emitting space bulging portion and a sealing portion, and each electrode is welded to molybdenum foil or the like. The structure is joined by the means. In addition, in the sealing portion of the quartz bulb, a part of the electrode and the molybdenum foil are hermetically sealed. The light emitting space bulging portion of the hermetically sealed quartz bulb is filled with, for example, mercury and an inert gas.
【０００３】石英バルブの気密封止を行う手法として
は、ピンチシールとシュリンクシールがある。ピンチシ
ールは、石英バルブの外周部を金型等の押し型を用いた
押圧による圧潰封止を行う手法である。しかし、このピ
ンチシールは、押圧後に残留歪みが生じ易いことに加え
て、押圧後の石英バルブと封止用金属との接触形状が均
一にはならないために応力集中が生じ易く、上述の高圧
放電灯の封止に適用した場合、石英バルブが破裂する恐
れがある。As a method of hermetically sealing the quartz valve, there are a pinch seal and a shrink seal. The pinch seal is a method of crushing and sealing the outer peripheral portion of the quartz valve by pressing with a pressing die such as a die. However, this pinch seal is liable to cause residual strain after being pressed, and in addition, since the contact shape between the quartz valve and the sealing metal after pressing is not uniform, stress concentration is likely to occur and the above-mentioned high pressure release is caused. If applied to the sealing of electric lamps, the quartz bulb may burst.
【０００４】シュリンクシールは、石英バルブの内外に
圧力差を生じさせた状態で、石英バルブの両端の外周を
加熱し、その後、石英バルブを自然収縮させて気密封止
を行う、という手法である。この方法によれば、封止時
には、石英バルブを自然収縮させるため、ピンチシール
のようにバルブに無理な圧力が加わることがなく、残留
歪みも生じにくい。また、石英バルブと封止金属箔との
接触形状もはぼ均一であるため応力集中も生じない。こ
のような理由から、このシュリンクシールを上述の高圧
放電灯の封止に用いることが多い。The shrink seal is a method of heating the outer circumferences of both ends of the quartz valve in a state where a pressure difference is generated between the inside and the outside of the quartz valve, and then naturally contracting the quartz valve to perform hermetic sealing. . According to this method, the quartz valve is naturally contracted at the time of sealing, so that unlike the pinch seal, an unreasonable pressure is not applied to the valve and residual strain is unlikely to occur. Further, since the contact shape between the quartz bulb and the sealing metal foil is almost uniform, stress concentration does not occur. For this reason, this shrink seal is often used to seal the above-mentioned high pressure discharge lamp.
【０００５】上記の高圧放電灯では、石英バルブの両端
で封止されたモリブデン箔にそれぞれ外部リード線が接
合されており、これら外部リード線に所定のトリガー電
圧が印加される。トリガー電圧が印加されると、石英バ
ルブ内の不活性ガスの雰囲気下で両電極間にグロー放電
が誘発され、これにより封入された水銀が気化し、高圧
の水銀ガス中でプラズマ放電が生じる。このプラズマ放
電による発光は、輝度が高く、演色性も良い。In the above high pressure discharge lamp, external lead wires are joined to the molybdenum foils sealed at both ends of the quartz bulb, and a predetermined trigger voltage is applied to these external lead wires. When the trigger voltage is applied, glow discharge is induced between both electrodes in the atmosphere of the inert gas in the quartz bulb, and the enclosed mercury is vaporized, and plasma discharge is generated in the high-pressure mercury gas. The light emitted by the plasma discharge has high brightness and good color rendering.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】かかる高圧放電灯は、
動作時のスパッタリングが激しく、石英バルブの黒化が
短時間で発生するという問題を有する。また、かかる電
極スパッタリングによる黒化を防止するため、高圧放電
灯内のハロゲン含有量を多くしてハロゲンサイクル効果
を高めようとすると、電極封止部がハロゲンガスによっ
て浸食されてクラックが発生し、石英バルブが破裂する
という問題を有する。SUMMARY OF THE INVENTION Such a high pressure discharge lamp is
There is a problem that sputtering during operation is intense and blackening of the quartz bulb occurs in a short time. Further, in order to prevent blackening due to such electrode sputtering, when an attempt is made to increase the halogen content by increasing the halogen content in the high pressure discharge lamp, the electrode sealing portion is eroded by the halogen gas and cracks occur, There is a problem that the quartz bulb bursts.
【０００７】また、従来は、シュリンクシールにより高
圧放電灯のバルブ封止を行う際に、石英バルブと電極と
の熱膨張係数の違いを何等考慮していなかった。更に、
従来は、気密封止時の石英ガラスの加熱は、職人による
手作業で行われており、封止部分における電極と石英バ
ルブとの接触部分を特定の長さに、正確に形成すること
は困難であった。そのため、封止部分における電極と石
英バルブとの接触部分が長い場合は、気密封止時に、電
極と石英バルブの熱膨張係数の違いにより、封止部分
に、図８に示すようなクラックが生じていた。このよう
なクラックは、高圧放電灯を動作させて石英バルブの内
部圧力が上昇すると、亀裂となり、石英バルブが破裂す
る原因となる。なお、封止部分における電極と石英バル
ブとの接触部分の長さを短くすることによりクラックの
発生を抑制することができるが、その場合は、電極抜け
などの不良が発生する恐れがある。Further, conventionally, when a bulb of a high pressure discharge lamp is sealed by a shrink seal, no consideration is given to the difference in thermal expansion coefficient between the quartz bulb and the electrode. Furthermore,
Conventionally, heating quartz glass during hermetic sealing is performed manually by a craftsman, and it is difficult to accurately form the contact portion between the electrode and the quartz bulb in the sealing portion to a specific length. Met. Therefore, when the contact portion between the electrode and the quartz bulb in the sealed portion is long, cracks as shown in FIG. 8 occur in the sealed portion due to the difference in thermal expansion coefficient between the electrode and the quartz bulb during the hermetic sealing. Was there. Such cracks become cracks when the high pressure discharge lamp is operated to increase the internal pressure of the quartz bulb, and cause the quartz bulb to burst. Although the generation of cracks can be suppressed by shortening the length of the contact portion between the electrode and the quartz bulb in the sealing portion, in that case, defects such as electrode omission may occur.
【０００８】したがって、本発明は、長時間動作した場
合でも、石英バルブが破裂したり、石英バルブが黒化す
るのを防止でき、また、封止の際のクラックの発生を抑
制することができ、かつ、電極抜けなどの不良が発生す
ることのない、高圧放電灯およびそのバルブ封止方法を
提供することを目的とする。Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent the quartz bulb from bursting or the quartz bulb to be blackened even when it is operated for a long time, and to suppress the occurrence of cracks during sealing. An object of the present invention is to provide a high-pressure discharge lamp and a method for sealing the bulb of the high-pressure discharge lamp, in which defects such as electrode omission do not occur.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究した結果、電極の先端部分の表面
粗さ、石英バルブの発光空間膨出部内の電極部分で先端
部分以外の部分の表面粗さ、および、封止部における電
極と石英バルブとが接触する部分の長さと該封止部にお
ける石英バルブとの接触面における表面粗さに着目し
た。そして、かかる先端部分の表面粗さ（以下「Ｒ１」
という）の最大値（以下「Ｒ１ｍａｘ」という）を特定
値以下とすれば、電極のスパッタリングを顕著に減少さ
せることができ、その結果、石英バルブの黒化を防止す
ることができること、さらに、電極の先端部分以外の部
分の表面粗さ（以下「Ｒ２」という）の最大値（以下
「Ｒ２ｍａｘ」という）を特定範囲とすれば、石英バル
ブの破裂等を防止することができることを見出し、ま
た、封止部における石英バルブと電極の熱膨張係数の違
いによるクラックの発生および電極抜けなどの不良は、
封止部分における電極と石英バルブとの接触部分の長さ
をある範囲に規定することにより抑制できることをこれ
までの実験の結果から見出し、本発明を完成した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted extensive studies to achieve the above object, and as a result, have found that the surface roughness of the tip portion of the electrode and the electrode portion in the bulging portion of the emission space of the quartz bulb other than the tip portion. Attention was paid to the surface roughness of the portion, the length of the portion of the sealing portion where the electrode and the quartz valve contact each other, and the surface roughness of the contact surface of the sealing portion with the quartz valve. The surface roughness of the tip portion (hereinafter referred to as “R 1 ”)
If the maximum value (hereinafter referred to as “R 1 max”) is set to a specific value or less, the sputtering of the electrode can be significantly reduced, and as a result, the blackening of the quartz bulb can be prevented. If the maximum value of the surface roughness (hereinafter referred to as “R 2 ”) of the portion other than the tip portion of the electrode (hereinafter referred to as “R 2 max”) is set within a specific range, it is possible to prevent the quartz valve from rupturing. In addition, defects such as crack generation and electrode omission due to the difference in thermal expansion coefficient between the quartz valve and the electrode in the sealing part are
The present invention has been completed by finding from the results of the experiments so far that it can be suppressed by defining the length of the contact portion between the electrode and the quartz bulb in the sealing portion within a certain range.
【００１０】すなわち、本発明の要旨は、管状の石英ガ
ラス製バルブ内に一対の電極が対向配置され、該石英ガ
ラス製バルブの両端の封止部において石英ガラス製バル
ブが前記一対の電極の一部と該電極に接合されたモリブ
デン箔とともに気密封止されてなる高圧放電灯におい
て、電極が、酸化カリウムを含有したタングステンから
なり、電極の先端部分の表面粗さの最大値が、５μｍ以
下であり、石英ガラス製バルブの発光空間膨出部内に水
銀、ハロゲンガスおよび不活性ガスが封入され、水銀の
の封入量が０．１２〜０．３ｍｇ／ｍｍ３であり、ハロ
ゲンガスの封入量が１０−８〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ
３であり、不活性ガスの封入圧が６〜２０ｋＰａであ
り、高圧放電灯の管壁負荷が、０．８Ｗ／ｍｍ２以上で
あることを特徴とする高圧放電灯を提供するものであ
る。なお、表面粗さの最大値は、電極の軸中心から表面
までの距離と、その距離の平均値との差の絶対値の最大
値を表す。That is, the gist of the present invention is that a pair of electrodes are arranged opposite to each other in a tubular quartz glass bulb, and the quartz glass bulb is one of the pair of electrodes in the sealing portion at both ends of the quartz glass bulb. In a high-pressure discharge lamp hermetically sealed together with a molybdenum foil joined to the electrode and the electrode, the electrode is made of tungsten containing potassium oxide, and the maximum surface roughness of the tip of the electrode is 5 μm or less. Yes, mercury, a halogen gas, and an inert gas were enclosed in the bulging portion of the light emission space of the quartz glass bulb, the enclosed amount of mercury was 0.12-0.3 mg / mm 3 , and the enclosed amount of the halogen gas was 10 −8 to 10 −2 μmol / mm
3 , the filling pressure of the inert gas is 6 to 20 kPa, and the tube wall load of the high pressure discharge lamp is 0.8 W / mm 2 or more. The maximum surface roughness represents the maximum absolute value of the difference between the distance from the axial center of the electrode to the surface and the average value of the distance.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】複合電解研磨法等により研磨し、
電極表面を平滑化する技術は、従来より知られていた
が、電極の先端部分のＲ１ｍａｘを、特定の値以下とす
ることによって、電極のスパッタリング発生による石英
バルブの黒化等を防止できること、また、電極の先端部
分以外の部分のＲ３ｍａｘを、特定の範囲とすることに
よって、高圧放電灯の破裂等を防止することができるこ
とは全く知られていなかった。また、熱膨張係数の違い
によるクラックの発生および電極抜けなどの不良は、封
止部分における電極と石英バルブとの接触部分の長さを
ある範囲に規定することで抑制できること、封止部分に
おける電極の石英バルブとの接触面における表面粗さ
（以下「Ｒ３」という）の最大値（以下「Ｒ３ｍａｘ」
という）を特定の値以下とすると、高圧放電灯で一般に
要求されている、寿命終止においての不良率を１％以下
にすることを達成できることも知られていなかった。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Polishing by a composite electrolytic polishing method or the like,
Although a technique for smoothing the electrode surface has been conventionally known, it is possible to prevent the blackening of the quartz valve due to the occurrence of sputtering of the electrode by setting R 1 max at the tip of the electrode to a specific value or less. Further, it has not been known at all that it is possible to prevent the high pressure discharge lamp from bursting or the like by setting the R 3 max of the portion other than the tip portion of the electrode within a specific range. Also, defects such as cracks and electrode omission due to differences in thermal expansion coefficient can be suppressed by defining the length of the contact portion between the electrode and the quartz valve in the sealed portion within a certain range, and the electrode in the sealed portion. Surface roughness (hereinafter referred to as “R 3 ”) on the contact surface with the quartz valve (hereinafter “R 3 max”)
It has not been known that the defect rate at the end of life, which is generally required for high-pressure discharge lamps, can be reduced to 1% or less by setting the above value to a specific value or less.
【００１２】次に、本発明の実施形態について図面を参
照して説明する。図１は、本発明の高圧放電灯の一実施
形態を示す概略断面説明図であり、直流電源を用いる高
圧放電灯の例である。一体成形された合成石英ガラス製
バルブ１の発光空間膨出部１１の形状は、球状、楕円球
状等いずれでもよい。陽極２および陰極３の形状は、同
一でも異なっていてもよい。両電極の間隔に特に制限は
ない。陽極２および陰極３は、モリブデン箔４、４’と
溶接等の手段で接合されている。石英バルブ１は、封止
部１２で、モリブデン箔４、４’と気密封止されてい
る。発光空間膨出部１１内には、水銀および不活性ガス
等が封入されている。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional explanatory view showing an embodiment of a high pressure discharge lamp of the present invention, which is an example of a high pressure discharge lamp using a DC power supply. The shape of the light emission space bulging portion 11 of the integrally molded synthetic quartz glass bulb 1 may be spherical, elliptical, or the like. The shapes of the anode 2 and the cathode 3 may be the same or different. There is no particular limitation on the distance between both electrodes. The anode 2 and the cathode 3 are joined to the molybdenum foils 4 and 4'by means such as welding. The quartz bulb 1 is hermetically sealed with the molybdenum foils 4 and 4 ′ at the sealing portion 12. Mercury, an inert gas and the like are enclosed in the light emitting space bulging portion 11.
【００１３】本発明において、電極の先端とは、電極の
長さ方向の、対向する電極側の末端をいう。電極の先端
部分２１、３１とは、電極の放電に寄与する部分を意味
し、該電極の先端から、該電極の先端から長さ方向に特
定の距離までの範囲をいう。長さ方向に特定の距離は、
高圧放電灯への供給電力により変動するものであり、具
体的には、高圧放電灯に供給する電力をＰ（Ｗ）とした
とき、Ｐ／１５０〜Ｐ／１００（ｍｍ）であることが好
ましい。さらに具体的には、例えばＰ＝１２０（Ｗ）の
とき０．８〜１．２（ｍｍ）、Ｐ＝１５０（Ｗ）のとき
１．０〜１．５（ｍｍ）、Ｐ＝１８０（Ｗ）のとき１．
２〜１．８（ｍｍ）、Ｐ＝２００（Ｗ）のとき１．３３
〜２．０（ｍｍ）である。なお、陽極と陰極の形状が同
じである場合は、電極の先端部分の範囲は同じである
が、形状が異なる場合は、電極の先端部分の範囲も異な
る。In the present invention, the term "tip of the electrode" refers to the end on the opposite electrode side in the longitudinal direction of the electrode. The tip portions 21 and 31 of the electrodes mean the portions that contribute to the discharge of the electrodes, and refer to the range from the tip of the electrode to a specific distance in the length direction from the tip of the electrode. The specific distance along the length is
It varies depending on the power supplied to the high-pressure discharge lamp. Specifically, when the power supplied to the high-pressure discharge lamp is P (W), it is preferably P / 150 to P / 100 (mm). . More specifically, for example, 0.8 to 1.2 (mm) when P = 120 (W), 1.0 to 1.5 (mm) when P = 150 (W), and P = 180 (W ) When 1.
2-1.8 (mm), 1.33 when P = 200 (W)
It is ~ 2.0 (mm). When the shapes of the anode and the cathode are the same, the range of the tip portion of the electrode is the same, but when the shapes are different, the range of the tip portion of the electrode is also different.
【００１４】本発明においては、電極の先端部分２１、
３１のＲ１ｍａｘが、５μｍ以下であることが必要であ
る。Ｒ１ｍａｘを５μｍ以下とすることにより、電極の
スパッタリングを従来より顕著に減少させることがで
き、長時間（例えば２０００時間以上）の動作でも石英
バルブの黒化等を防止することができる。本発明におい
ては、電極の先端部分のＲ１ｍａｘが小さいほど、電極
のスパッタリングの減少効果はより顕著であり、電極の
先端部分のＲ１ｍａｘが、３μｍ以下であることが好ま
しく、１μｍ以下であることがより好ましく、０．５μ
ｍ以下であることが特に好ましい。１μｍ以下であれ
ば、３０００時間以上の動作でも石英バルブの黒化等を
防止することができる。In the present invention, the electrode tip portion 21,
It is necessary that R 1 max of 31 is 5 μm or less. By setting R 1 max to 5 μm or less, it is possible to remarkably reduce the sputtering of the electrode as compared with the related art, and it is possible to prevent the blackening of the quartz valve even during a long time operation (for example, 2000 hours or more). In the present invention, the smaller the R 1 max of the tip of the electrode is, the more remarkable the effect of reducing the sputtering of the electrode is, and the R 1 max of the tip of the electrode is preferably 3 μm or less, and preferably 1 μm or less. More preferably 0.5 μ
It is particularly preferably m or less. If it is 1 μm or less, it is possible to prevent the blackening of the quartz valve even when operating for 3000 hours or more.
【００１５】本発明においては、電極の先端部分以外の
部分のＲ２ｍａｘが、５〜１２μｍであることが好まし
く、７〜９μｍであることが特に好ましい。高圧放電灯
製造の際、この石英バルブ１の封止は、シュリンクシー
ルにより行っている。すなわち、石英バルブ１の内外に
所定の圧力差を生じさせた状態で石英ガラスを加工温度
領域まで加熱した後、石英バルブ１を自然収縮させるこ
とにより石英バルブと電極の封止部近傍をシールする
が、その後石英ガラスが冷え、石英ガラスの徐冷点付近
で実質の固化が始まる。このとき、電極の先端部分以外
の部分の電極のＲ２ｍａｘが５〜１２μｍであれば、電
極と石英バルブとが強固にシールされ、長時間（例えば
２０００時間以上）動作しても、高圧放電灯の破裂を防
止することができる。また、７〜９μｍであれば、例え
ば２５００時間以上動作しても、高圧放電灯の破裂を防
止することができる。ここで、電極の先端部分以外の部
分とは、発光空間膨出部内の電極、すなわち石英ガラス
と離れている電極部分のうち、電極の先端部分２１、３
１以外の部分をいう。In the present invention, the R 2 max of the portion other than the tip portion of the electrode is preferably 5 to 12 μm, particularly preferably 7 to 9 μm. When manufacturing the high pressure discharge lamp, the quartz bulb 1 is sealed by a shrink seal. That is, after the quartz glass is heated to a processing temperature range while a predetermined pressure difference is generated between the inside and the outside of the quartz bulb 1, the quartz bulb 1 is naturally contracted to seal the vicinity of the sealing portion between the quartz bulb and the electrode. However, thereafter, the quartz glass cools, and substantial solidification starts near the annealing point of the quartz glass. At this time, if R 2 max of the electrode other than the tip portion of the electrode is 5 to 12 μm, the electrode and the quartz bulb are firmly sealed, and even if the electrode is operated for a long time (for example, 2000 hours or more), high pressure discharge is performed. It is possible to prevent the electric lamp from bursting. Further, if it is 7 to 9 μm, it is possible to prevent the high pressure discharge lamp from bursting even after operating for 2500 hours or more. Here, the portions other than the tip portion of the electrode are the tip portions 21 and 3 of the electrode in the electrode in the emission space bulging portion, that is, the electrode portion separated from the quartz glass.
It means the part other than 1.
【００１６】本発明においては、発光空間膨出部１１の
内部に水銀が封入され、かつその封入量が０．１２〜
０．３ｍｇ／ｍｍ３であることが好ましく、０．１８〜
０．２４ｍｇ／ｍｍ３であることが特に好ましい。封入
量が０．１２〜０．３ｍｇ／ｍｍ３であることにより、
発光効率を高くすることができるとともに、高圧放電灯
動作時の黒化や破裂等を防止することができる。In the present invention, mercury is enclosed in the light emitting space bulging portion 11, and the enclosed amount is 0.12 to 0.12.
It is preferably 0.3 mg / mm 3 , and 0.18 to
It is particularly preferably 0.24 mg / mm 3 . Since the enclosed amount is 0.12 to 0.3 mg / mm 3 ,
It is possible to increase the luminous efficiency and prevent blackening and bursting during the operation of the high pressure discharge lamp.
【００１７】本発明においては、高圧放電灯内部にハロ
ゲンガスが封入され、かつその封入量が１０−８〜１０
−２μｍｏｌ／ｍｍ３であることが好ましく、１０−６
〜１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３であることが特に好まし
い。１０−８〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３であれば、発
光効率を高くすることができるとともに、高圧放電灯動
作時の黒化や破裂等を防止することができる。ここで、
ハロゲンガスとしては、塩素ガス、臭素ガス、ヨウ素ガ
ス等が挙げられ、これらを１種以上封入することができ
る。なお、２種以上のハロゲンガスを封入する場合は、
その合計封入量が、１０−８〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ
３となることが好ましい。In the present invention, the high pressure discharge lamp is filled with a halogen gas, and the filling amount is 10 −8 to 10 8.
-2 μmol / mm 3 is preferable and 10 −6
Particularly preferably, it is from 10 to 4 μmol / mm 3 . When it is 10 −8 to 10 −2 μmol / mm 3, it is possible to increase the luminous efficiency and prevent blackening, bursting, etc. during operation of the high pressure discharge lamp. here,
Examples of the halogen gas include chlorine gas, bromine gas, iodine gas and the like, and one or more kinds of these can be enclosed. If two or more types of halogen gas are filled,
The total enclosed amount is 10 −8 to 10 −2 μmol / mm
It is preferably 3 .
【００１８】本発明においては、発光空間膨出部１１の
内部に不活性ガスが封入され、かつその封入圧が６ｋＰ
ａ以上であることが好ましく、２０〜５０ｋＰａである
ことが特に好ましい。２０ｋＰａ以上であれば、発光効
率を高くすることができるとともに、高圧放電灯動作時
の黒化や破裂等を防止することができる。ここで、不活
性ガスとしては、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴン
ガス、クリプトンガス、キセノンガス等が挙げられ、こ
れらを１種以上封入することができる。なお、２種以上
の不活性ガスを封入する場合は、その合計封入圧が５０
ｋＰａ以下であることが好ましい。In the present invention, an inert gas is filled in the light emitting space bulging portion 11, and the filling pressure is 6 kP.
It is preferably a or more, and particularly preferably 20 to 50 kPa. If it is 20 kPa or more, it is possible to increase the luminous efficiency and prevent blackening and bursting during the operation of the high pressure discharge lamp. Here, examples of the inert gas include helium gas, neon gas, argon gas, krypton gas, xenon gas, and the like, and one or more of these can be enclosed. When two or more inert gases are filled, the total filling pressure is 50
It is preferably kPa or less.
【００１９】本発明においては、高圧放電灯内部の管壁
負荷が０．８Ｗ／ｍｍ２以上であることが好ましく、
１．２〜１．８Ｗ／ｍｍ２であることが特に好ましい。
０．８Ｗ／ｍｍ２以上であれば、発光効率を高くするこ
とができるとともに、高圧放電灯動作時の黒化や破裂等
を防止することができる。In the present invention, the tube wall load inside the high pressure discharge lamp is preferably 0.8 W / mm 2 or more,
It is particularly preferable that it is 1.2 to 1.8 W / mm 2 .
When it is 0.8 W / mm 2 or more, it is possible to increase the luminous efficiency and prevent blackening and bursting during the operation of the high pressure discharge lamp.
【００２０】本発明においては、高圧放電灯の陽極およ
び陰極の材質は、タングステン、モリブデンおよびタン
タルが好ましく、タングステンがより好ましく、酸化カ
リウムを含有するタングステンが特に好ましい。酸化カ
リウムのタングステン中の含有量は、３０ｐｐｍ以下で
あることが好ましい。酸化カリウムを含有するタングス
テンであれば、発光効率を高くすることができるととも
に、高圧放電灯動作時のリークや破裂を防止することが
できる。In the present invention, the materials of the anode and cathode of the high pressure discharge lamp are preferably tungsten, molybdenum and tantalum, more preferably tungsten, and particularly preferably tungsten containing potassium oxide. The content of potassium oxide in tungsten is preferably 30 ppm or less. With tungsten containing potassium oxide, it is possible to increase the luminous efficiency and prevent leakage and bursting during operation of the high pressure discharge lamp.
【００２１】本発明において、電極の先端部分の研磨
は、Ｒ１ｍａｘを５μｍ以下とすることができる方法で
あれば特に制限はなく、電解研磨法、複合電解研磨法等
が挙げられる。このうち、精度よくかつ効率的に電極を
研磨することができるため複合電解研磨法が好ましい。In the present invention, the polishing of the tip portion of the electrode is not particularly limited as long as R 1 max can be set to 5 μm or less, and an electrolytic polishing method, a composite electrolytic polishing method and the like can be mentioned. Of these, the composite electropolishing method is preferable because the electrode can be polished accurately and efficiently.
【００２２】また、高圧放電灯の他の形態につき説明す
る。この高圧放電灯は、管状の石英ガラス製バルブ内に
一対の電極が対向配置され、該石英バルブの両端の封止
部において石英ガラス製バルブが前記一対の電極の一部
とともに封止されてなる高圧放電灯において、前記一対
の電極の直径をＤ、該電極に供給される電力をＰとし、
前記封止部における電極と石英ガラス製バルブとが接触
する部分の長さＬの最大長が、
Ｌｍａｘ≦２００÷（Ｐ×Ｄ）
で与えられ、最短長Ｌｍｉｎを、
Ｌｍｉｎ≧０．８÷（Ｄ２×π）
および、
Ｌｍｉｎ≧０．７
のうち、長い方で与えられることを特徴とする高圧放電
灯である。Another form of the high pressure discharge lamp will be described. In this high-pressure discharge lamp, a pair of electrodes are arranged opposite to each other in a tubular quartz glass bulb, and the quartz glass bulb is sealed together with a part of the pair of electrodes at sealing portions at both ends of the quartz bulb. In a high pressure discharge lamp, the diameter of the pair of electrodes is D, and the electric power supplied to the electrodes is P,
The maximum length L of the portion where the electrode and the quartz glass bulb are in contact with each other in the sealing portion is given by Lmax ≦ 200 ÷ (P × D), and the shortest length Lmin is Lmin ≧ 0.8 ÷ ( D 2 × π) and Lmin ≧ 0.7, whichever is longer.
【００２３】次に、本発明における他の高圧放電灯の態
様につき、説明する。熱膨張係数の違いによるクラック
の発生および電極抜けなどの不良と、封止部分における
電極と石英バルブとの接触部分の長さの関係に関する実
験の結果に基づく知見から、本発明の高圧放電ランプお
よび封止方法では、封止部分における電極と石英バルブ
との接触部分の最大長が熱膨張係数の違いによるクラッ
クが生じない長さに規定され、また、最短長が電極抜け
が生じない長さに規定される。よって、従来のようなク
ラック発生による破裂や電極抜けによる不良は生じな
い。Next, another aspect of the high pressure discharge lamp according to the present invention will be described. From the findings based on the results of experiments relating to the relationship between the length of the contact portion between the electrode and the quartz bulb in the sealed portion, such as the occurrence of cracks due to the difference in the coefficient of thermal expansion and the electrode omission, and the high pressure discharge lamp of the present invention, In the sealing method, the maximum length of the contact part between the electrode and the quartz bulb in the sealed part is specified as the length that does not cause cracks due to the difference in thermal expansion coefficient, and the shortest length is the length that does not cause electrode omission. Stipulated. Therefore, the conventional rupture due to the generation of cracks and the defect due to electrode omission do not occur.
【００２４】図２は、本発明の一実施形態である高圧放
電灯の部分断面構造図である。この高圧放電灯は、その
封止部１２における電極２ａと石英バルブ１との接触部
分の長さＬが、石英バルブと電極の熱膨張係数の違いに
よるクラックの発生を抑制する長さで、かつ、電極抜け
が生じないような長さに規定されている。FIG. 2 is a partial sectional structural view of a high pressure discharge lamp which is an embodiment of the present invention. In this high-pressure discharge lamp, the length L of the contact portion between the electrode 2a and the quartz bulb 1 in the sealing portion 12 is such that cracking due to the difference in thermal expansion coefficient between the quartz bulb and the electrode is suppressed, and The length is specified so that the electrodes do not come off.
【００２５】本形態の高圧放電灯において、電極２ａ、
２ｂはそれぞれモリブデン箔４、４’と接合されてお
り、電極２ａ、２ｂの一部およびモリブデン箔４、４’
が石英バルブ１の両端で封着されている。この石英バル
ブ１の封止は、シュリンクシールにより行っている。In the high pressure discharge lamp of this embodiment, the electrodes 2a,
2b is bonded to molybdenum foils 4 and 4 ', respectively, and a part of the electrodes 2a and 2b and molybdenum foils 4 and 4'.
Are sealed at both ends of the quartz bulb 1. The quartz valve 1 is sealed by a shrink seal.
【００２６】封止部分における電極２ａと石英バルブ１
との接触部分の長さＬは、電極２ａの直径をＤ（ｍ
ｍ）、高圧放電灯の供給電力をＰ（Ｗ）とした場合に、
以下のように規定される。
（最大長）
Ｌｍａｘ(mm)≦２００÷（Ｐ×Ｄ）
（最短長）
Ｌｍｉｎ(mm)≧０．８÷（Ｄ２×π）
および、
Ｌｍｉｎ(mm)≧０．７
のうち、いずれか長い方電極２ｂと石英バルブ１との接
触部分の長さについても、上記条件を満たすように規定
される。The electrode 2a and the quartz bulb 1 in the sealed portion
The length L of the contact portion with the diameter of the electrode 2a is D (m
m), when the supply power of the high pressure discharge lamp is P (W),
It is defined as follows. (Maximum length) Lmax (mm) ≦ 200 ÷ (P × D) (Shortest length) Lmin (mm) ≧ 0.8 ÷ (D 2 × π) and Lmin (mm) ≧ 0.7 The length of the contact portion between the longer electrode 2b and the quartz bulb 1 is also defined so as to satisfy the above condition.
【００２７】各電極２ａ、２ｂと石英バルブ１との接触
部分の長さＬが、それぞれ上記条件で規定された高圧放
電灯では、石英バルブ１と電極２ａ、２ｂの接触部が強
度的に弱くなることがなく、その接触部におけるクラッ
クの発生も抑制されるので、例えば内部気圧を８ＭＰａ
以上として動作させても石英バルブ１が破裂することは
ない。In a high pressure discharge lamp in which the length L of the contact portion between each electrode 2a, 2b and the quartz bulb 1 is defined under the above conditions, the contact portion between the quartz bulb 1 and the electrodes 2a, 2b is weak in strength. Does not occur and the occurrence of cracks at the contact portion is suppressed.
Even if operated as described above, the quartz bulb 1 will not burst.
【００２８】次に、上記条件の導出の仕方について具体
的に説明する。以下の説明では、石英バルブ１内に、
０．１２〜０．３０ｍｇ／ｍｍ3の水銀と１０−８〜１
０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の不活性ガスを封入したサンプ
ルを用いて条件の導出を行っている。Next, a method of deriving the above conditions will be specifically described. In the following description, in the quartz bulb 1,
0.12 to 0.30 mg / mm 3 of mercury and 10 −8 to 1
The conditions are derived using a sample in which 0 −2 μmol / mm 3 of an inert gas is enclosed.
【００２９】図３は、高圧放電灯の供給電力を２００Ｗ
固定として、電極径φを０．４、０．６、０．８（ｍ
ｍ）と変化させたときの、電極と石英バルブとの接触部
分の長さＬと不良率の関係を示す図である。図４は、電
極径φを０．６（ｍｍ）固定として、高圧放電灯の供給
電力を２００Ｗ、１５０Ｗ、１２０Ｗと変化させたとき
の、電極と石英バルブとの接触部分の長さＬと不良率の
関係を示す図である。ここで、不良率は、初期的および
寿命終止（ここでは、２０００時間としている）までの
動作時に発生する石英バルブの破裂、電極抜けなどの不
良、および作製不良など全ての不良を含む。FIG. 3 shows that the power supplied to the high pressure discharge lamp is 200 W.
As fixed, the electrode diameter φ is 0.4, 0.6, 0.8 (m
It is a figure which shows the relationship between the length L of the contact part of an electrode and a quartz valve, and a defective rate when it changes with m). FIG. 4 shows the length L of the contact portion between the electrode and the quartz bulb and the defect when the power supply of the high pressure discharge lamp is changed to 200 W, 150 W, and 120 W with the electrode diameter φ fixed at 0.6 (mm). It is a figure which shows the relationship of a rate. Here, the defect rate includes all defects such as a rupture of a quartz bulb, a defect such as electrode omission, which occurs during an operation up to the initial stage and the end of the life (here, 2000 hours), and a manufacturing defect.
【００３０】高圧放電灯は、一般に、寿命終止において
その不良率が１％であることが要求されることから、こ
こでは、図３および図４のデータに基づいて、不良率が
１％以下となる、電極と石英バルブとの接触部分の長さ
Ｌ最大長Ｌｍａｘおよび最短長Ｌｍｉｎを求める。Since the high-pressure discharge lamp is generally required to have a defect rate of 1% at the end of its life, here, the defect rate is 1% or less based on the data of FIGS. 3 and 4. The length L maximum length Lmax and shortest length Lmin of the contact portion between the electrode and the quartz bulb are obtained.
【００３１】電極２ａ、２ｂと石英バルブ１のとの接触
部分の長さＬが長い場合は、石英バルブの気密封止加工
時に、電極と石英バルブとの熱膨張係数の違いによるク
ラックが生じる。よって、このクラックの発生による不
良を抑制するために、電極と石英バルブとの接触部分の
長さＬの最大長を規定する必要がある。図３および図４
のデータによれば、不良率は、電極の直径および高圧放
電灯の供給電力の大きさに比例して大きくなるが、電極
と石英バルブとの接触部分の長さＬは、電極の直径およ
び高圧放電灯の供給電力が小さくなるほどその値を大き
くとることができる。すなわち、電極と石英バルブとの
接触部分の長さＬの最大長は、電極の直径Ｄおよび高圧
放電灯の供給電力の大きさＰに反比例し、その係数は図
３および図４のデータから２００と求まる。よって、電
極と石英バルブとの接触部分の長さＬの最大長Ｌｍａｘ
を以下のように規定することができる。
Ｌｍａｘ(mm)≦２００÷（Ｐ×Ｄ）When the length L of the contact portion between the electrodes 2a, 2b and the quartz bulb 1 is long, cracks are generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the electrodes and the quartz bulb during the hermetic sealing of the quartz bulb. Therefore, in order to suppress defects caused by the generation of cracks, it is necessary to define the maximum length L of the contact portion between the electrode and the quartz bulb. 3 and 4
According to the data, the defect rate increases in proportion to the diameter of the electrode and the amount of power supplied to the high pressure discharge lamp, but the length L of the contact portion between the electrode and the quartz bulb depends on the diameter of the electrode and the high pressure. The smaller the power supplied to the discharge lamp, the larger the value can be. That is, the maximum length L of the contact portion between the electrode and the quartz bulb is inversely proportional to the diameter D of the electrode and the magnitude P of the power supplied to the high pressure discharge lamp, and the coefficient is 200 from the data of FIGS. 3 and 4. Is asked. Therefore, the maximum length Lmax of the length L of the contact portion between the electrode and the quartz bulb is
Can be defined as: Lmax (mm) ≦ 200 ÷ (P × D)
【００３２】他方、電極と石英バルブとの接触部分の長
さが短い場合は、電極を支持する部分が強度的に弱くな
り、電極抜け等の不良が発生する。この電極抜け等によ
る不良を防止するために、電極と石英バルブとの接触部
分の長さＬの最短長を規定する必要がある。電極抜け等
の不良が生じない強度を得ることのできる、電極と石英
バルブとの接触部分の長さＬの最短長は、電極の直径に
依存し、電極の断面積に反比例し、その係数は図３およ
び図４のデータから０．８と求まる。よって、電極と石
英バルブとの接触部分の長さＬの最短長Ｌｍｉｎを以下
のように規定することができる。
Ｌｍｉｎ(mm)≧０．８÷（Ｄ２×π）On the other hand, when the length of the contact portion between the electrode and the quartz bulb is short, the portion supporting the electrode becomes weak in strength, and defects such as electrode omission occur. In order to prevent defects due to this electrode omission and the like, it is necessary to define the minimum length L of the contact portion between the electrode and the quartz bulb. The shortest length L of the contact portion between the electrode and the quartz bulb, which can obtain strength without causing defects such as electrode omission, depends on the diameter of the electrode and is inversely proportional to the cross-sectional area of the electrode. From the data of FIGS. 3 and 4, 0.8 is obtained. Therefore, the minimum length Lmin of the length L of the contact portion between the electrode and the quartz bulb can be defined as follows. Lmin (mm) ≧ 0.8 ÷ (D 2 × π)
【００３３】なお、石英バルブ製作上、電極と石英バル
ブとの接触部分は、最低０．７ｍｍの溶接しろが必要と
され、接触部分の長さをこの値以下にすると、不良率は
激増することになる。よって、電極と石英バルブとの接
触部分の長さＬの最短長Ｌｍｉｎは、上記条件で、か
つ、以下の条件を満たすことが必要となる。
Ｌｍｉｎ.(mm)≧０．７In the manufacture of the quartz bulb, the contact portion between the electrode and the quartz bulb requires a welding margin of at least 0.7 mm, and if the length of the contact portion is less than this value, the defective rate will increase drastically. become. Therefore, the shortest length Lmin of the length L of the contact portion between the electrode and the quartz bulb needs to satisfy the above conditions and the following conditions. Lmin. (Mm) ≧ 0.7
【００３４】図５に、電極径Ｄが０．４〜０．８ｍｍの
範囲における最短長Ｌｍｉｎと高圧放電灯の供給電力が
２００Ｗ、１５０Ｗ、１２０Ｗのときのそれぞれの最大
長Ｌｍａｘとを示す。この図５に示した範囲内に、電極
と石英バルブとの接触部分の長さＬを規定することによ
り、電極と石英バルブとの接触部分が強度的に弱くなる
ことがなく、かつ、その接触部分におけるクラックの発
生を抑制することができる。実験的には、バルブ内部圧
を８ＭＰａ以上として動作させても石英バルブ１の破裂
が全くない結果が得られている。FIG. 5 shows the shortest length Lmin in the range of the electrode diameter D of 0.4 to 0.8 mm and the maximum length Lmax when the power supplied to the high pressure discharge lamp is 200 W, 150 W and 120 W, respectively. By defining the length L of the contact portion between the electrode and the quartz bulb within the range shown in FIG. 5, the contact portion between the electrode and the quartz bulb is not weakened in strength, and It is possible to suppress the occurrence of cracks in the portion. Experimentally, it has been obtained that even if the internal pressure of the bulb is 8 MPa or more, the quartz bulb 1 is not ruptured at all.
【００３５】図６は、高圧放電灯の電力供給システムの
概略構成を示す図である。高圧放電灯の両封止端部に
は、モリブデン箔４、４’とそれぞれ電気的に接続され
た外部リード線５、５’が設けられており、これら外部
リード線５、５’に電源（交流）６から所定の電力が供
給される（なお、本例は交流電源の例であるが、直流電
源を用いても構わない。）。高圧放電灯を点灯する際
は、まず外部リード線５、５’にトリガー電圧を印加し
て電極２ａ、２ｂ（または２、３）の間にグロー放電を
誘発させる。これにより、石英バルブ１内に封入されて
いる水銀が気化し、高圧の水銀ガス中にプラズマ放電を
発生させることで、高い輝度で、演色性の良好な光が放
射される。高圧放電灯が安定に光を放射する状態になる
と、高圧放電灯への供給電力が一定となるように不図示
の制御部により制御される。通常、安定状態では、直流
または交流で５０〜１００Ｖ程度の電圧が外部リード線
５、５’に印加され、高圧放電灯に１２０〜２００Ｗの
電力が供給される。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a power supply system for a high pressure discharge lamp. External lead wires 5 and 5 ′ electrically connected to the molybdenum foils 4 and 4 ′ are provided at both ends of the high pressure discharge lamp, and a power source ( Predetermined electric power is supplied from the AC 6 (this example is an example of an AC power supply, but a DC power supply may be used). When the high pressure discharge lamp is turned on, first, a trigger voltage is applied to the external lead wires 5 and 5'to induce glow discharge between the electrodes 2a and 2b (or 2, 3). As a result, the mercury enclosed in the quartz bulb 1 is vaporized and plasma discharge is generated in the high-pressure mercury gas, so that light with high brightness and good color rendering is emitted. When the high pressure discharge lamp stably emits light, the control unit (not shown) controls the power supplied to the high pressure discharge lamp to be constant. Normally, in a stable state, a voltage of about 50 to 100 V in DC or AC is applied to the external lead wires 5 and 5 ', and 120 to 200 W of power is supplied to the high pressure discharge lamp.
【００３６】封止加工による電極と石英バルブの接触は
物理的なものであり、封止時は、加熱により溶融した石
英ガラスが電極の表面の凹凸形状（表面粗さ）に沿う形
で接触して固化する。封止後、接触部分が常温に戻る
と、電極と石英ガラスの熱膨張係数の違いにより、固化
した石英ガラスの接触面の形状と電極の表面形状とが微
妙に異なってしまい、それにより封止部において応力が
発生していた。このような応力の発生もクラック発生の
原因の１つになっていた。The contact between the electrode and the quartz bulb by the sealing process is physical, and at the time of sealing, the fused quartz glass is in contact with the electrode along the uneven shape (surface roughness) of the surface of the electrode. Solidify. When the contact area returns to room temperature after sealing, the shape of the contact surface of the solidified quartz glass and the surface shape of the electrode are slightly different due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the electrode and quartz glass. Stress was generated in the part. The generation of such stress was also one of the causes of the generation of cracks.
【００３７】図７に、電極の石英バルブとの接触面にお
ける表面粗さＲ３と不良率の関係を示す。この図７の例
は、供給電力を２００Ｗ、電極径φを０．６ｍｍ、電極
と石英バルブの接触部の長さを１．２ｍｍとする石英バ
ルブについて、電極の石英バルブとの接触面における表
面粗さの最大値Ｒ３ｍａｘに対する不良率をとったもの
である。表面粗さの測定には、接触型の表面粗さ計を用
いており、電極の表面粗さの最大値Ｒ３ｍａｘは、石英
バルブとの接触部における電極の軸中心から表面までの
距離とその距離の平均値との差の絶対値の最大値であ
る。FIG. 7 shows the relationship between the surface roughness R 3 on the contact surface of the electrode with the quartz bulb and the defect rate. In the example of FIG. 7, a quartz valve having a power supply of 200 W, an electrode diameter φ of 0.6 mm, and a contact portion length of the electrode and the quartz valve of 1.2 mm is a surface of a contact surface of the electrode with the quartz valve. This is the percent defective with respect to the maximum value R 3 max of roughness. A contact-type surface roughness meter is used to measure the surface roughness, and the maximum value R 3 max of the surface roughness of the electrode is the distance from the axial center of the electrode at the contact portion with the quartz bulb to the surface. It is the maximum absolute value of the difference from the average value of the distance.
【００３８】図７に示す結果から、電極の接触面の表面
粗さが小さいほど不良率が低下することが分かる。先に
も述べたとおり、高圧放電灯では、寿命終止において不
良率を１％以下にすることが要求されることから、電極
の接触面の表面粗さの最大値Ｒ３ｍａｘは５μｍ以下と
することが望ましく、より好ましくは２〜３μｍであ
る。電極の表面をそのような表面粗さに形成すること
で、上述した電極の表面粗さが原因となるクラックの発
生を抑制することができる。From the results shown in FIG. 7, it is understood that the smaller the surface roughness of the contact surface of the electrode, the lower the defective rate. As described above, the high-pressure discharge lamp is required to have a defect rate of 1% or less at the end of its life. Therefore, the maximum value R 3 max of the surface roughness of the contact surface of the electrode is 5 μm or less. It is desirable that the thickness is 2 to 3 μm. By forming the surface of the electrode with such a surface roughness, it is possible to suppress the occurrence of cracks caused by the surface roughness of the electrode described above.
【００３９】本発明の高圧放電灯の特性の一例を示す
と、以下の通りである。
放電灯電力：１２０〜２００Ｗ
放電灯電圧：５０〜１００Ｖ
電極間距離：１．０〜２．０ｍｍ
発光効率：４０〜７０ｌｍ／Ｗ
管壁負荷：０．８〜１．５Ｗ／ｍｍ２
放射波長：３６０〜７００ｎｍAn example of the characteristics of the high pressure discharge lamp of the present invention is as follows. Discharge lamp power: 120 to 200 W Discharge lamp voltage: 50 to 100 V Distance between electrodes: 1.0 to 2.0 mm Luminous efficiency: 40 to 70 lm / W Tube wall load: 0.8 to 1.5 W / mm 2 Radiation wavelength: 360-700 nm
【００４０】次に、バルブ封止手順について具体的に説
明する。上記他の形態の高圧放電灯のバルブ封止方法
は、電極を挿入するための一対の挿入口が対向位置に形
成された石英ガラス製バルブの一方の挿入口に第１の電
極を軸方向位置が規定の位置になるようにセッティング
し、前記石英ガラス製バルブの内外に所定の圧力差を生
じさせた状態で、前記石英ガラス製バルブの一方の挿入
口の所定の部分を加熱し、自然収縮させて前記第１の電
極の一部とともに石英ガラス製バルブを封止するステッ
プと、前記石英ガラス製バルブの他方の挿入口に第２の
電極を軸方向位置が規定の位置になるようにセッティン
グし、前記石英ガラス製バルブの内外に所定の圧力差を
生じさせた状態で、前記石英ガラス製バルブの他方の挿
入口の所定の部分を加熱し、自然収縮させて前記第２の
電極の一部とともに石英ガラス製バルブを封止するステ
ップとを含み、前記第１および第２の電極の直径をＤ、
該各電極に供給される電力をＰとし、前記石英バルブの
各挿入口の封止される部分における電極と石英ガラス製
バルブとが接触する部分の長さＬの最大長Ｌｍａｘが、
Ｌｍａｘ≦２００÷（Ｐ×Ｄ）
で与えられ、最短長Ｌｍｉｎを、
Ｌｍｉｎ≧０．８÷（Ｄ２×π）
および、
Ｌｍｉｎ≧０．７
のうち、長い方で与えられることを特徴とする。Next, the valve sealing procedure will be specifically described. In a method for sealing a bulb of a high-pressure discharge lamp according to another aspect, the first electrode is axially positioned at one of the insertion openings of a quartz glass bulb having a pair of insertion openings at opposite positions for inserting the electrodes. Is set to a specified position, and a predetermined pressure difference is generated between the inside and outside of the quartz glass bulb, and a predetermined portion of one insertion port of the quartz glass bulb is heated to cause natural contraction. And then sealing the quartz glass bulb together with a part of the first electrode, and setting the second electrode in the other insertion opening of the quartz glass bulb so that the axial position is at a prescribed position. Then, in a state where a predetermined pressure difference is generated between the inside and outside of the quartz glass bulb, a predetermined portion of the other insertion opening of the quartz glass bulb is heated and naturally contracted so that one of the second electrodes is Quartz glass with parts And a step of sealing the manufacturing valve, the diameter of the first and second electrodes D,
The electric power supplied to each electrode is P, and the maximum length Lmax of the length L of the portion where the electrode and the quartz glass bulb are in contact with each other at the sealed portion of each insertion opening of the quartz bulb is Lmax ≦ 200. ÷ (P × D), and the shortest length Lmin is given by the longer one of Lmin ≧ 0.8 ÷ (D 2 × π) and Lmin ≧ 0.7.
【００４１】本発明で示した高圧放電灯は、電極を挿入
するための一対の挿入口が対向位置に形成された石英バ
ルブを用いており、気密封止は各電極毎に第一ステッ
プ、第二ステップの二段階で行う。The high-pressure discharge lamp shown in the present invention uses a quartz bulb in which a pair of insertion openings for inserting electrodes are formed at opposite positions, and the hermetic sealing is performed for each electrode in the first step and the first step. It is done in two steps of two steps.
【００４２】第一ステップでは、一方の挿入口に一方の
電極を軸方向位置が規定の位置になるようにセッティン
グし、酸素（Ｏ）分圧２．５×１０−３Ｐａ以下まで排
気を行う。このとき、石英バルブ内に封入圧６ｋＰａ〜
６０ｋＰａの不活性ガスを導入する場合もある。排気
後、石英バルブ内は酸素（Ｏ）分圧２．５×１０−３Ｐ
ａ以下の真空状態または、封入圧６ｋＰａ〜６０ｋＰａ
の不活性ガスが封入されており、石英バルブ内外には、
大気圧との圧力差として、真空状態の場合で１０１ｋＰ
ａ、不活性ガス封入状態の場合で４１ｋＰａ〜９５ｋＰ
ａの圧力差が生じている。このような圧力差において、
モリブデン箔が挿入されている部分の石英バルブ外周を
加熱することで、石英バルブを自然収縮させ、モリブデ
ン箔と石英バルブを気密封止する。In the first step, one electrode is set in one insertion port so that the axial position is at a specified position, and the oxygen (O) partial pressure is evacuated to 2.5 × 10 −3 Pa or less. . At this time, the filling pressure in the quartz bulb is 6 kPa
An inert gas of 60 kPa may be introduced in some cases. After evacuation, the oxygen (O) partial pressure in the quartz bulb is 2.5 × 10 −3 P
Vacuum condition of a or less or enclosure pressure 6kPa-60kPa
The inert gas of is enclosed, and inside and outside the quartz bulb,
As a pressure difference from atmospheric pressure, 101 kP in the vacuum state
a, 41 kPa to 95 kP when filled with inert gas
There is a pressure difference of a. In such a pressure difference,
By heating the outer circumference of the quartz bulb in the portion where the molybdenum foil is inserted, the quartz bulb is naturally contracted and the molybdenum foil and the quartz bulb are hermetically sealed.
【００４３】第二ステップでは、開口している他方の挿
入口から、石英バルブ内に水銀および他方の電極を軸方
向位置が規定の位置になるようにセッティングし、酸素
（Ｏ）分圧２．５×１０−３Ｐａ以下まで排気を行う。
その後、石英バルブ内にハロゲンガスおよび不活性ガス
を導入する。排気後、石英バルブ内には、封入圧６ｋＰ
ａ〜６０ｋＰａのハロゲンガスおよび不活性ガスが封入
されており、石英バルブ内外には、大気圧との圧力差と
して４１ｋＰａ〜９５ｋＰａの圧力差が生じている。こ
のような圧力差において、第一ステップと同様にモリブ
デン箔が挿入されている部分の石英バルブ外周を加熱す
ることで、石英バルブを自然収縮させ、モリブデン箔と
石英バルブを気密封止する。In the second step, the mercury and the other electrode are set in the quartz bulb from the other insertion port opened so that the axial position is at the specified position, and the oxygen (O) partial pressure is 2. The gas is exhausted to 5 × 10 −3 Pa or less.
Then, a halogen gas and an inert gas are introduced into the quartz bulb. After evacuation, the filling pressure is 6 kP in the quartz bulb.
A halogen gas and an inert gas of a to 60 kPa are enclosed, and a pressure difference of 41 kPa to 95 kPa is generated inside and outside the quartz bulb as a pressure difference from the atmospheric pressure. In such a pressure difference, the quartz bulb is naturally contracted by heating the outer periphery of the quartz bulb in the portion where the molybdenum foil is inserted, as in the first step, and the molybdenum foil and the quartz bulb are hermetically sealed.
【００４４】[0044]
【実施例】次に実施例を示して本発明における第１の発
明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に
限定されるものではない。EXAMPLES Next, the first invention of the present invention will be described in more detail by showing examples, but the present invention is not limited to the following examples.
【００４５】実施例１〜３および比較例１
図１に示す構造の高圧放電灯を用いて、高圧放電灯が黒
化するまでの時間（黒化により輝度が５０％まで低下す
る時間）を測定した。陽極２と陰極３は、２０ｐｐｍの
酸化カリウムを含有したタングステン製である。水銀封
入量は０．２ｍｇ／ｍｍ３であり、臭素ガスの封入量は
１×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３であり、アルゴンガスの
封入圧は３０ｋＰａである。高圧放電灯への供給電力は
１８０Ｗとした。電極の先端部分（先端から、電極の先
端から長さ方向に１．５（ｍｍ）までの範囲）のＲ１ｍ
ａｘを、複合電解研磨法により、実施例１の高圧放電灯
は０．５μｍ、実施例２の高圧放電灯は２μｍ、実施例
３の高圧放電灯は４μｍ、比較例１の高圧放電灯は７μ
ｍに研磨した。また、電極の先端部分以外の部分のＲ２
ｍａｘは、いずれも８μｍとした。上記各高圧放電灯が
黒化するまでの点灯時間を測定した。Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 Using the high pressure discharge lamp having the structure shown in FIG. 1, the time until the high pressure discharge lamp was blackened (the time when the brightness was reduced to 50% due to blackening) was measured. did. The anode 2 and the cathode 3 are made of tungsten containing 20 ppm of potassium oxide. The enclosed amount of mercury is 0.2 mg / mm 3 , the enclosed amount of bromine gas is 1 × 10 −4 μmol / mm 3 , and the enclosed pressure of argon gas is 30 kPa. The power supplied to the high pressure discharge lamp was 180W. R 1 m of the tip of the electrode (range from the tip to 1.5 (mm) in the length direction from the tip of the electrode)
ax was subjected to a composite electropolishing method to 0.5 μm for the high pressure discharge lamp of Example 1, 2 μm for the high pressure discharge lamp of Example 2, 4 μm for the high pressure discharge lamp of Example 3, and 7 μm for the high pressure discharge lamp of Comparative Example 1.
polished to m. In addition, R 2 of the portion other than the tip portion of the electrode
The max was 8 μm in all cases. The lighting time until each of the high-pressure discharge lamps turned black was measured.
【００４６】その結果、実施例１の高圧放電灯は３００
０時間、実施例２の高圧放電灯は２６５０時間、実施例
３の高圧放電灯は２２００時間、比較例１の高圧放電灯
は１０００時間であり、電極の先端部分のＲ１ｍａｘを
５μｍ以下とすることにより、黒化までの時間を２００
０時間以上とすることができることが確認された。特
に、Ｒ１ｍａｘが０．５μｍである実施例１の高圧放電
灯が、かかる効果が最も優れていた。As a result, the high pressure discharge lamp of Example 1 has 300
0 hours, the high-pressure discharge lamp of Example 2 was 2650 hours, the high-pressure discharge lamp of Example 3 was 2200 hours, and the high-pressure discharge lamp of Comparative Example 1 was 1000 hours, and the R 1 max of the tip of the electrode was 5 μm or less. The time until blackening is 200
It was confirmed that the time could be set to 0 hours or more. In particular, the high pressure discharge lamp of Example 1 having R 1 max of 0.5 μm was most excellent in such effects.
【００４７】実施例４〜６および比較例２、３
実施例１において、電極の先端部分以外の部分のＲ２ｍ
ａｘを、比較例２の高圧放電灯は３μｍ、実施例４の高
圧放電灯は６μｍ、実施例５の高圧放電灯は８μｍ、実
施例６の高圧放電灯は１０μｍ、比較例３の高圧放電灯
は１４μｍとした以外は実施例１と同様の条件で、各高
圧放電灯のクラック発生までの点灯時間を測定した。Examples 4 to 6 and Comparative Examples 2 and 3 In Example 1, R 2 m of the portion other than the tip portion of the electrode was measured.
ax is 3 μm for the high pressure discharge lamp of Comparative Example 2, 6 μm for the high pressure discharge lamp of Example 4, 8 μm for the high pressure discharge lamp of Example 5, 10 μm for the high pressure discharge lamp of Example 6, and high pressure discharge lamp of Comparative Example 3. Was measured under the same conditions as in Example 1 except that the pressure was set to 14 μm.
【００４８】その結果、実施例４〜６のいずれも、クラ
ック発生までの時間を２０００時間以上とすることがで
きた。そのうち、Ｒ２ｍａｘが８μｍである実施例５の
高圧放電灯が最も優れていた。これに対し、比較例２お
よび３は、クラック発生までの時間がそれぞれ１８００
時間、１５００時間であり、クラック発生の時間を延長
することができなかった。As a result, in all of Examples 4 to 6, the time until the occurrence of cracks could be 2000 hours or more. Among them, the high pressure discharge lamp of Example 5 having R 2 max of 8 μm was the most excellent. On the other hand, in Comparative Examples 2 and 3, the time until crack initiation was 1800 each.
The time was 1500 hours, and the time for crack generation could not be extended.
【００４９】[0049]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高圧放電灯を長時間動作した場合でも、石英バルブが黒
化するのを防止することができる。また、封止時のクラ
ックおよび電極抜けを抑制することができるので、不良
率を低く抑えることができ、その結果として低コスト化
を図ることができる。As described above, according to the present invention,
Even if the high pressure discharge lamp is operated for a long time, it is possible to prevent the quartz bulb from blackening. Moreover, since cracks and electrode omissions at the time of sealing can be suppressed, the defect rate can be suppressed to be low, and as a result, cost reduction can be achieved.
【図１】 本発明の高圧放電灯の一実施形態を示す概略
断面説明図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional explanatory view showing an embodiment of a high pressure discharge lamp of the present invention.
【図２】 本発明の一実施形態である高圧放電灯の部分
断面構造図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional structural view of a high pressure discharge lamp that is an embodiment of the present invention.
【図３】 高圧放電灯の供給電力を固定として電極径を
変化させたときの、電極と石英バルブとの接触部分の長
さと不良率の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the length of the contact portion between the electrode and the quartz bulb and the defect rate when the electrode diameter is changed while the power supplied to the high pressure discharge lamp is fixed.
【図４】 電極径を固定として、高圧放電灯の供給電力
を変化させたときの、電極と石英バルブとの接触部分の
長さと不良率の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the length of the contact portion between the electrode and the quartz bulb and the defect rate when the electric power supplied to the high-pressure discharge lamp is changed while the electrode diameter is fixed.
【図５】 電極径が０．４〜０．８ｍｍの範囲における
最短長と供給電力が２００Ｗ、１５０Ｗ、１２０Ｗのと
きのそれぞれの最大長とを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the shortest length in the electrode diameter range of 0.4 to 0.8 mm and the respective maximum lengths when the supply power is 200 W, 150 W, and 120 W.
【図６】 高圧放電灯の電力供給システムの概略構成を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a power supply system for a high pressure discharge lamp.
【図７】 電極の表面粗さと不良率の関係を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the electrode surface roughness and the defect rate.
【図８】 封止部分に発生するクラックの模式図であ
る。FIG. 8 is a schematic view of a crack generated in a sealed portion.
１：石英バルブ １１：発光空間膨出部 １２：封止部 ２：電極（陽極） ２１：電極の先端部分 1: Quartz valve 11: Light emitting space bulge 12: Sealing part 2: Electrode (anode) 21: Tip of electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｊ 61/36 Ｈ０１Ｊ 61/36 Ｂ 61/88 61/88 Ｃ (56)参考文献 特開2000−100377（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−226185（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−106492（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−195947（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−149899（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−148561（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 61/073 H01J 9/32 H01J 61/20 H01J 61/36 H01J 61/88 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01J 61/36 H01J 61/36 B 61/88 61/88 C (56) Reference JP 2000-100377 (JP, A) Kaihei 7-226185 (JP, A) JP 10-106492 (JP, A) JP 63-195947 (JP, A) JP 11-149899 (JP, A) JP 2-148561 ( (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 61/073 H01J 9/32 H01J 61/20 H01J 61/36 H01J 61/88
Claims (9)
極が対向配置され、該石英ガラス製バルブの両端の封止
部において石英ガラス製バルブが前記一対の電極の一部
と該電極に接合されたモリブデン箔とともに気密封止さ
れてなる高圧放電灯において、電極タングステンからなり、 電極の先端部分の表面粗さ
の最大値が、５μｍ以下であり、石英ガラス製バルブの
発光空間膨出部内に水銀、ハロゲンガスおよび不活性ガ
スが封入され、水銀の封入量が０．１２〜０．３ｍｇ／
ｍｍ ３ であり、ハロゲンガスの封入量が１０ −８ 〜１０
−２ μｍｏｌ／ｍｍ ３ であり、不活性ガスの封入圧が６
〜２０ｋＰａであり、高圧放電灯の管壁負荷が、０．８
Ｗ／ｍｍ 2 以上であることを特徴とする高圧放電灯。1. A pair of electrodes are opposed to each other in a tubular quartz glass bulb, and the quartz glass bulb is joined to a part of the pair of electrodes and the electrode at a sealing portion at both ends of the quartz glass bulb. in the high pressure discharge lamp comprising hermetically sealed with the molybdenum foils, made of the electrode of tungsten, the surface roughness maximum value of the tip portions of the electrodes, 5 [mu] m Ri der hereinafter the quartz glass bulb
Mercury, halogen gas and inert gas are
The amount of mercury is 0.12-0.3 mg /
mm 3 and the enclosed amount of halogen gas is 10 −8 to 10
-2 μmol / mm 3 and the inert gas filling pressure was 6
~ 20 kPa, the high pressure discharge lamp tube wall load is 0.8
A high pressure discharge lamp having a W / mm 2 or more .
電力をＰとしたとき、電極の先端から、電極の先端から
長さ方向にＰ／１５０〜Ｐ／１００（ｍｍ）までの範囲
である請求項１記載の高圧放電灯。2. The range from the tip of the electrode to P / 150 to P / 100 (mm) in the length direction from the tip of the electrode, where P is the power supplied to the high-pressure discharge lamp. The high pressure discharge lamp according to claim 1.
３μｍ以下である請求項１または２記載の高圧放電灯。3. The maximum value of the surface roughness of the tip portion of the electrode is
The high pressure discharge lamp according to claim 1 or 2, which has a diameter of 3 µm or less.
１μｍ以下である請求項１または２記載の高圧放電灯。4. The maximum value of the surface roughness of the tip portion of the electrode is
The high pressure discharge lamp according to claim 1 or 2, which has a diameter of 1 µm or less.
０．５μｍ以下である請求項１または２記載の高圧放電
灯。5. The maximum value of the surface roughness of the tip portion of the electrode is
The high pressure discharge lamp according to claim 1, which has a diameter of 0.5 μm or less.
の電極のうち、先端部分以外の部分の表面粗さの最大値
が、５〜１２μｍである請求項１〜５のいずれか１項記
載の高圧放電灯。6. The electrode according to any one of claims 1 to 5, wherein a maximum value of the surface roughness of the electrode in the bulging portion of the light emission space of the quartz glass bulb other than the tip portion is 5 to 12 μm. High pressure discharge lamp.
分以外の部分の電極の表面粗さの最大値が、７〜９μｍ
である請求項１〜５のいずれか１項記載の高圧放電灯。7. The maximum value of the surface roughness of the electrodes other than the tip portion of the electrodes in the light emitting space bulging portion is 7 to 9 μm.
The high pressure discharge lamp according to any one of claims 1 to 5.
ステンからなる請求項１〜７のいずれか１項記載の高圧
放電灯。8. A electrodes, a high pressure discharge lamp of any one of claims 1-7 consisting of containing potassium oxide tungsten.
解研磨法により研磨したものである請求項１〜８のいず
れか１項記載の高圧放電灯。The tip portion of 9. electrodes, the high-pressure discharge lamp according to any one of claims 1-8 to a surface of the electrode is obtained by polishing by composite electrolytic polishing method.
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