TW419703B - High pressure mercury lamp - Google Patents

Description

419703 A7 B7 五、發明說明（1 ) 【發明之所屬技術領域】 本發明係關於高壓水銀燈。特別是關於被當作液晶顯 示裝置的背光照明或光纖照明用的光源而被使用之高輝度 的高壓水銀燈。 【先前之技術】 投射型的液晶顯示裝置，一般都要求必須使畫像可以 均勻且顏色鮮明地顯現於矩形狀的螢幕上，因此，一般的 光源，大都使用封入有水銀或金屬鹵素化學物質的金屬氫 化物。還有，最近以來，更由於小型化、點光源化的推進 ，所以有推行電極間距離極小之產品的趨勢。 在這樣的背景下，最近，有提案以超高壓水銀燈，例 如具有200巴（Bar ，壓力單位，大約197氣壓） 之超高壓的水銀燈來替代金屬氫化物。此乃是比水銀蒸氣 壓還高，並且可以控制弧光的擴散（對焦），更進一步提 升光輸出的產品，例如特開平2 - 1 4 8 5 6 1號、特開 平6-52830號所記載的發明。 在特開平2 _ i 4 8 5 6 1號所記載的發明（美國專 利第5、1 0 9、1 8 1 )，係在一組錳電極所構成的放 電容器裡封入希瓦斯，及0 . 2 m g / m m 3以上的水銀， 及範圍在1 X 1 〇 ___ s〜1 x 1 0 — 4之間的鹵素，形成管壁 負荷在lW/mm2以上的高壓水銀燈。 水銀的封入量在0，2 m g /m m 3以上的理由，係因 爲可以藉由提高水銀的壓力’來增加可視光領域’特別是 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210Χ 297公釐） ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·！II---I . 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 -4- A7 4^97〇3 _____B7__ 五、發明說明（2 ) 紅色領域的連續光譜（S p e c t r u m )，改善投影的效果，管 壁負荷在1 W/ m m 2以上的理由’係因爲爲了提高水銀的 壓力，所以必須提高最冷部的溫度的關係°並且，雖然有 關封入鹵素的原因，可以從防止管壁黑化了解到，但是對 於爲什麼要將範圍設在1 X 1 0 6〜1 X 1 0 4之間’則 沒有特別敘述。另外，發明中有介紹封入鹵素的形態不能 使用金屬化合物的形態，因爲金屬化合物的形態會腐蝕電 極。 另一方面，在特開平6 - 5 2 8 3 0號所記載的發明 (美國專利第5、4 9 7、0 4 9 )，係除了上述水銀量 、管壁負荷値、鹵素量之外，還規定有放電容器的形狀及 電極間的距離，還記載有鹵素的種類也可以使用臭素等。 在此發明中有記載封入臭素的理由係可以防止管壁黑化， 其封入量設在1 0 ~ 6 " m ◦ 1 / m m 3即可以充分發揮功 效，如果超過1 0 eemo Ι/mm3的話會發生電極腐 蝕的情形。另外發明裡還有介紹此燈係適用於投影機的光 源，其對於濟晶投影電視之螢幕照明度4 0 0 0個小時的 照明維持率，係優於以往的燈。 . 但是，上述之以往的燈，有在點燈時弧光會搖晃的問 題。其原因，雖然並不明確，但是可以推測如下述。也就 是說，_由於水銀的封入量很多，所以水銀的蒸氣壓特別高 ，其結果，導致弧光'收縮，變得非常細°由於對此非常細 的弧光，注入有負荷高管壁負荷的大電力’所以弧光中的 電力密度會明顯提高，弧光的溫度會上升。也就是說’當 I I —ί — nmn * — — — — — — — ---------線 I (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5- A7 4»9T03 _____B7__ 五、發明說明（3 ) 水銀的蒸氣壓升高時，弧光會變細，溫度明顯上升，導致 弧光周邊的對流變得非常快。致使弧光周邊部邊緣的溫度 變化加劇’其結果，使弧光發生搖晃的情形。 另外’在上述先前的發明文獻裡雖然沒有記載，增加 紅色成分的發光，可以充分提升發光性，但是在被用作液 晶投影的背光照明等時，並無法充分對應近年來對於更高 演出色澤的要求。也就是說，加強紅色成分的發光是必然 的趨勢。 【發明所欲解決之課題】 因此，本發明所欲解決之課題，即在提供一種水銀蒸 氣壓特別高，且管壁負荷也非常高的高壓水銀燈，可以穩 定點燈時的弧光，並且可以發光出增加紅色成分之色澤極 佳的高壓水銀燈 【解決課題之手段】 爲解決上述課題，申請專利範圍第1項所記載的高壓 水銀燈，係在由石英玻璃所構成的放電容器裡對向配置一 組猛電極，在此放電容器裡，.封入0 . 16mg/mm3以 上的水銀，及希瓦斯，形成管壁負荷爲0 . 8 W/m m 2以 上的高壓水銀燈，其特徵爲，在上述放電容器裡，添加電 解電壓在水銀之電解電壓的0 · 8 7倍以下的金屬鹵素化 合物，其添加量的範園爲2 X 1 0 _ 4〜7 X 1 0 3 β mol /mm3 ° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 2耵公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-------^訂-------- ·線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 <197 03 A7 B7 五、發明說明（4 ) 另外’申請專利範圍第2項所記載的高壓水銀燈，係 在由石英玻璃所構成的放電容器裡對向配置一組錳電極， 在此放電容器裡，封入〇 . ^ 6 m g / m m 3以上的水銀， 及希瓦斯’形成管壁負荷爲0.8W/mm2以上的高壓水 銀燈’其特徵爲’在上述放電容器裡，添加電解電壓在水 銀之電解電壓的0 5 5倍以下，範圍在1 X 1 〇 5〜 Ι/mm3的金屬，及範圍在2x 1 〇 1 〜7 X 1 0 _ 3 # m 〇 / m m 3 的鹵素。 另外’申請專利範圍第3項所記載的高壓π銀燈，係 如申請專利範圍第1項或第2項所記載的高壓水銀燈，其 中上述鹵素化金屬具有5 8 〇〜7 8 0 nm的波長範圍的 發光光譜。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

---I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 【發明之實施型態】 首先，在申請專利範圍第 璃所構成的放電容器裡，添加 的0 . 8 7倍以下的金屬，也 的金屬，以鹵素化合物的形態 〜7 X 1 0_3emo 1/mrr 裡。也就是說，封入如上述的 之弧光周邊部位的弧光和弧光 領域，也會產生該金屬的電解 也即是說，由於電力也會 弧光周邊部位之弧光和弧光外 1項的發明，係在由石英玻 電解電壓在水銀之電解電壓 就是將比水銀還要容易電解 ，添加量範圍在2 X 1 0 _ 4 3的金屬，添加於放電容器 金屬之後，在只以水銀形成 外的邊緣附近之溫度較低的 > 被注入道個領域’所以位於 的邊緣附近的溫度變化會趨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 訂---------線 4,97〇3 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _____五、發明說明（5 ) 緩’使實質上之弧光的徑變粗。比較起弧光和弧光外之邊 緣附近的溫度變化急遽’且徑細的弧光來說，弧光和弧光 外之邊緣附近的溫度變化較和緩，且徑較粗的弧光，較不 容易發生弧光搖晃的情形。並且，於點燈時從鹵素化金屬 游離的鹵素，還具有防止放電容器內壁發生黑化的功效。 ，在此，如果將鹵素化金屬的添加量的設在2 X 1 0 1 // m ο 1 / m m 3未滿的話，則控制弧光搖晃的效果就會降 低。這乃是因爲位於弧光周邊部位之溫度較低的部分，容 易電解之金屬封入量太少的關係，其結果，導致弧光容易 發生搖晃。還有，如果鹵素化金屬的添加量超過7 X 10 2 v m ο 1 / m m 3的話，則容易發生電極被腐鈾的 情形。 因此，本發明裡的「金屬」，和以往存在之鹵化金屬 燈是一樣的，並不是嚴密定義的金屬，而是指除了希瓦斯. 、鹵素、碳、窒素、氧以外之所有的元素。 接下來，有關申請專利範圍第2項的發明’係除了上 述申請專利範圍第1項所記載的金屬之外，還限定於電解 電壓低的金屬。具體上，係使用電解電壓在水銀之電解電 壓的0 . 5 5倍以下的金屬。然後，藉由添加如上述的金 屬，其金屬添加量只要在t X 1 〇 - 5 M m ΰ 1 / m m 3以 上，就可以獲得穩定的弧光。另外，藉由添加7 x 1 〇 — 4 i m ο 1 / m rn 3以上的鹵素，則可以同時防止弧光產生搖 晃及管壁發生S濁的情形。 還有，如果金屬及鹵素的封入量都超過7 x 1 〇 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

--- -----訂--— II--I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4,97〇3 A7 B7 五、發明說明（6 ) /i Π1 0 1 / m IB 3的話，則會使電極發生腐蝕的情形。 有關上述電解電壓在水銀之電解電壓的0 . 5 5倍以 下的金屬，例如，可以使用鋰、鈉 '鉋、鋇、鈣等。 接下來，有關專利範圍第3項的發明，係如申請 蓴利範圍第1項或所記載的高壓水銀燈，由於係選 擰具有580〜78m的波長範圍的發光光譜的鹵素 化金屬，所以可以彌ίΐΊΐ色部位附近的發光，明顯改善演 出色澤。 類似這樣的鹵素化金屬，例如，可以使用鉋、鈉、耗 、鑭等鹵素化合物。 【本發明之實施例】 圖1係顯示本發明之高壓水銀燈。 放電燈1係由石英玻璃所形成，係由中央的放電容器 2及連接兩端的細長封止部3所構成。在放電容器2的裡 面〔以下統稱「發光空間」]’設置一對以錳爲材質所形 成的電極4，在兩電極之間保留1 · 2 m m左右的空隙。 將電極4的後端埋設在封止部3裡面，使溶接於金屬箔5 。將金屬箔5的另一端與外部導線沒接合。 在發光空間，封入作爲發光物質的水銀’並且’封入 作爲點燈起動瓦斯之argon ' xenon等的希瓦斯。此希瓦斯 ，大約封入10kPa。在此，水銀的封入量在0 · 22 mg/mm3以上，使點燈時之蒸氣壓爲一百多氣壓以上。 而放電容器的內容積，大約7 5 m m 3 ’管壁負荷大約 ---.-------I L--- --—--— II 訂· —-----I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — -9- 4’9 7〇3 A7 _____B7______ 五、發明說明（7 ) 1 . 5 W / m m 2。 在放電容器裡’作爲發光物質，另外封入大約3 x 1 〇_i#mo Ι/mm3的臭化鈣：c a B r2〕。此鈣的 電解電壓爲6 1 . V，爲水銀之電解電壓的〇 . 5 8。然 後，有添加此臭化鈣時，會比沒有添加此臭化鈣時，可以 改善1 0分之1弧光搖晃的情形。 另外，還有一個實施例，係在和上述相同的放電容器 裡，封入0 . 1 9 m g /m m 3的水銀，及7 X 1 0 3 j6ίmol/mm3的鈉〔Na〕，及 3x10 5 // m ο 1 /mm3 的鋰〔L i〕，及 5x 1 〇_4"mo 1/mm3 的 臭素〔Br〕，及10kPa的氬〔Ar〕。在管壁負荷 1.2W/mm2下點燈。並且，在另一個比較用的放電容 器裡，不封入鈉[Na〕，及鋰〔Li〕，也就是說，也 點亮只封入水銀作爲發光物質的高壓水銀燈。 其結果，沒有添加鈉ί N a〕，及鋰〔L i 〕的燈， 在點燈1 0分鐘的期間，弧光會有不安定搖晃〔5 %〜 2 0 %的變動率 '」的情形發生，而有添加鈉[N a〕’及 鋰[L i 〕的.燈的弧光則非常穩定，在連續觀察幾個小時 都沒有上述變動的情形發生。另外，圖2係顯示有封入鈉 C N a〕等的燈的分光光譜，而圖3則顯示沒有封入鈉〔 N a〕等的燈的分光光譜。比較兩圖可以明顯看出，.有封 入鈉〔N a〕，鋰〔L ί〕的燈，其鈉〔N a〕的共鳴線 5 8 9 n m和鋰〔L i ;的共鳴線6 7 1 n m的發光特別 好。在此’此燈的色度座標爲〔X = 〇 . 2 9 5，y二 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) :一1〇· " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- I 訂 II--II I · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 4lQ7〇3 __Β7____ 五、發明說明（8 ) 0.314〕，沒有封入鈉〔Na〕等的燈的色度座標爲 〔χ = 0 . 286 ’ y = 〇 · 31 1〕 ’顯示紅色成分有 大大增加。 【發明之效果】 如上述說明，本發明之高壓水銀燈，係在由石英玻璃 所構成的放電容器裡對向配置一組錳電極，在此放電容器 裡，封入0 . 1 6 m g / m m 3以上的水銀，及希瓦斯，形 成管壁負荷爲0 . 8W/mm2以上的高壓水銀燈，而可以 獲得以下所述的效果。 第1個特徵，係在上述放電容器裡，添加電解電壓在 水銀之電解電壓的0 . 8 7倍以下的金屬鹵素化合物，其 添加量的範圍爲2 X 1 0 1〜7 X 1 0 __ 3 # m ο 1 / mm3，藉由這個特徵，使位於弧光周邊部位之弧光和弧光 外的邊緣附近之溫度較低的領域，也容易進行該金屬的電 解，其結果，可以穩定弧光。 第2個特徵，係在上述放電容器裡，添加電解電壓在 水銀之電解電壓的^ 0 . 5 5倍以下，範圍在1 X 1 〇 5〜 2x10 Ι/mm3的金屬，及範圍在2χ 10 1〜7x10 3/^mol/mm3的鹵素’藉由這個 特徵，使該金屬容易進行電解、穩足弧光。., 並且，藉由使用具有比上述水銀的電解電壓低之®解 電壓低的金屬作爲鈉，鋰等金屬，可以獲得5 8 0〜 7 8 0 n m之波長範圍的強力發光，增加紅色成分的光° 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，裳._!訂--— II--!線· 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 4,97〇3 A7 B7 五、發明說明（9 ) 其結果，即可演出色澤極佳的發光。 【圖面之簡單說明】 圖1係顯示本發明之高壓水銀燈。 係顯示本發明之高壓水銀燈的分光光譜。 1¾係顯示以往之高壓水銀燈的分光光譜。w K 【符號之說明】 1 放電燈 2 放電容器 3 封止部 4 電極 5 金屬箱 6 外部導線 、 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝-------訂----------線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .-|2 -

Claims (1)

1. 4 19703 m ' ~ 1 — — _ 六、申請專利範圍 1 . 一種高壓水銀燈，係在由石英玻璃所構成的放電 容器裡對向配置一組錳電極’在此放電容器裡，封入 Q . 1 6 m g /m m 3以上的水銀，及希瓦斯，形成管壁負 荷爲〇 _ 8 W/ m m 2以上的高壓水銀燈，其特徵爲：係在 匕述放電容器裡’添加電解電壓在水銀之電解電壓的 0 . '8 了倍以下的金屬鹵素化合物，其添加量的範圍爲2 x ] 〇 71 〜7x10 2 . 一種高壓水銀燈，係在由石英玻璃所構成的放電 容器裡對向配置一組錳電極，在此放電容器裡，封入 〇 . 1 6 m g / m m 3以上的水銀，及希瓦斯，形成管壁負 ，荷爲〇 . 8 W/ m m 2以上的高壓水銀燈，其特徵爲：係在 上述放電容器裡，添加電解電壓在水銀之電解電壓的 ◦ .55倍以下，範圍在lxl〇-5〜2x10 2 "mo Ι/mm3的金屬，及範圍在2x 1 0— 4〜7x 1 〇 i/zmol/mm3 的鹵素。 3 .如申請專利範圍第1項或第2項所記載的高壓水 銀燈，其中上述鹵素化金屬具有5 8 0〜7 8 0 nm的波 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本Ϊ ) -士衣. 訂 譜 光 光 發 的 圍 範 長 經濟#智蒽財虞总具工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS〉A4規格（210X29?公釐） -13-