TW569279B - High voltage discharge lamp - Google Patents

Description

569279 五、發明說明（1) [發明的所屬技術領域j 本發明係有關在封人水名艮 管放電容器内配置有〜拟丄 對相向 燈，尤其是有關相向兩電才亟@ 狀’並以其尖端部電極間的放 (short arc)型高壓放電 [習知之技術] 裝在投射型液晶顯示器與 示裝置的背光器，對於矩形狀 效率及演色性來投射均句的影 水銀燈和金屬鹵化物燈等高壓 這種燈一般來說係於相向 放電容器内，封入有：發光物 的漠化物等鹵化合物，而該鹵 附著在放電容器内面的鎢退回 氪、氙等啟動點燈用的補助稀 高亮度光源作為點光源而縮短 電燈，由於電極尖端部的溫度 蒸發作用加劇’出現電極的尖 的鎢附著在放電容器内面，而 壽命等問題。 而且，電極間距離變短的 的尖端部中心附近所形成的弧 子電流放射的地方）隨著點燈0 、溴化物及稀有氣體的發光 由嫣製成之電極的高壓放電 尖端部分別被製成略呈半球 電製成具弧點突起物的短弧 液晶投影機專投射型影像顯 的螢幕需要以足夠的亮度、 像’故作為其光源要用高壓 放電燈。 配置有一對鎢電極的發光管 質的水銀；抑制發光管黑化 化合物具有把從電極蒸發並 電極的鹵循環作用；氬、 有氣體，然而在為了取得近 電極間距離的短弧型高壓放 過度上升，而使鎢的溶融、 端部變形或損耗，以及蒸發 加速發光管的黑化，縮減燈 話’在燈的點燈初期於電極 點（電極的陰極在動作時電 ί間的經過會產生和點燈初

314041.ptd 第7頁 ^69279 、發明說明⑵ 時 :::置的週：性移動’即所謂的弧跳現象，僅訓、 投丄型影像顯示裝置的螢幕照度就會降低 不舒服現象。 出現因冗度變動而產生的閃爍而 燈 凹 尸’作為投射型影傻顧+姑要匕 ，事先已就發光管的i i T 月光光源的高壓放電 面反射ίίιϊ 軸與反射從該發光管放射的光之 跳現象，=〜A 5 了光軸對齊，可是一旦發生前述的弧 序的移動 ϊ ΐ!點㉟週期▲▲光軸偏移而形*沒有秩 而幕畫面上出現因亮度變動造成的閃爍 Ϊ !同時帶來螢幕照度下降的問題。。 號、同7(ΐΤι刚=問題，在日本專利公開特開200卜3 1 2997 Ϊ 二,Γ1，？同 83538號中， 熱容旦之t 作用，採用在加大電極尖端部增加 :略：玻：：:了抑制產生弧跳現象’於電極尖端部形 =略+束狀，並將產生弧點的地方做成球面狀凸面之技 又’在前述特開2 0 0 1 -3 1 29 9 7號中也揭示於尖端部形 成略半球狀的一對電極間通過一定時間的交流電令其產生 放電，並藉其放電於兩電極的尖端部先形成弧點二^ 物，以增大電極尖端部的熱容量，同時來防 象的技術。 座生弧跳現 可是]針對該技術的作用效果所做的實驗及 的點燃波形和點燃頻率、封入發光管放電容器内 = 溴濃度、電極間距離與燈電流的大小、形成扑^ 从％牛球狀電極

314041.ptd 第8頁

569279 五、發明說明（3) 尖端部之鎢重量等各項條件若沒做適切調整，則從燈的點 燈起僅數分鐘在電極尖端部所形成的弧點突出物就會消失 提前產生弧跳現象，或著該突出物異常成長使得電極間距 離變短，產生提前燈電壓下降帶來照度下降等不良現象， 此外，也發現電極尖端部變形、損耗與發光管提前黑化等 問題。 因此本發明的目的係，透過適度調整高壓放電燈之前 述各項條件，以防止電極尖端部變形、損耗與發光管提前 黑化，同時抑止消失或異常成長形成在電極尖端部的弧點 突出物，以確實防止產生弧跳現象，並防止高壓放電燈作 為投射型影像顯示裝置的光源於螢幕畫面上出現閃爍，以 及降低該螢幕的照度。 [發明的概述] 本發明高壓放電燈的特徵，係在封入水銀、溴化物及 稀有氣體的發光管放電容器内配置有一對相向的由鎢製成 之電極，兩電極的尖端部分別形成略半球狀，並以該尖端 部電極間的放電形成弧點突出物，於兩電極的電極間距離 訂為L ( mm )、安定點燈時的燈電流訂為I ( A )、封入發光管 放電容器内的溴化物溴克分子量訂為X (mo 1 )、發光管放電 容器的内容積訂為Y ( m 1 )、各電極形成略半球狀尖端部的 鎢重量訂為W(mg)時，滿足下面第1至3式的條件之同時， 第 1式： 0. 3^ L/I^ 1. 0 第 2式： 1. 2x 10-S X/Y 第 3式： 9^ W3/2/I$ 65 10

314041.ptd 第9頁 569279 五、發明說明（4) " ' -- 安定點燈時的矩形波點燈頻率為45Hz以上。 有略：高壓放電燈，㈣的電極由於分別形成 :::球狀的大為冑，故在電極間最短 處形成弧點的突出物。 |大細 其次’根據本發明者的實驗， 部損耗燈電壓提前上升w關 未"·、，尖鈿 一方面，L/m^ i 0=關"；，無法取得安定的放電，另 出物因函循環作用附著：積=在電極尖端部的弧點突 成長，而造成電極間距離样4夕_的鎢，使得該突出物異常 不足帶來照度的下降，J二：燈電壓提前下降，燈電力 範圍内，則可以抑制電極^:值右選定在〇·3至1 · 〇的 成長。 大知邛知耗、弧點突出物的異常 又，X/Y值未滿1 1 n-¾士 心 行，而該值若超過丨· lx丨0,支毛光/*的黑化提前進 根部提前變細，形成容易生! J二+球狀尖端部的電極 在um.lx 極=洛，但^值若選定 前黑化與電極掉落。 則可以防止發光管的提 W 2/ I值未滿9時，雷搞沾，丨、 的急遽上升，而該值若超過65太：=:耗帶來燈電壓 時形成在電極尖端部的弧點二5 =起動性能惡化，同 複數個，彳能產生弧點移動 ：$小或消失甚至形成 選定在9至65的範圍内，則動突的5瓜跳現象，不過若PVm 變化’所以不會產生狐跳 的：狀與大小沒有什麼 提前損耗。 1見象，且電極的尖端部也不會

569279 五、發明說明（5) 此外，若不以矩形波來點燈的話，電極間存在產生輝 光放電的時間，所以會帶來發光管的黑化，而且安定點燈 時的點燈頻率未滿45Hz時，電極陰極動作時的冷卻時間 久，故形成在電極尖端的弧點突出物會異常成長，使電極 間距離變短，以致造成因燈電壓提前下降電力不足帶來的 照度下降，但若用矩形波點燈，且將該矩形波點燈頻率訂 在45Hz以上，則可以防止發光管的提前黑化和弧點突出物 的異常成長。 又，本發明因為可以將安定器小型化，實現具高亮 度、高效率、高演色性的燈，並防止發光管的破裂，所以 封入發光管放電容器内的水銀量選定在平均每放電容器單 位内容積（ml)的13 0至290mg。 即，發光管放電容器内的平均氣體溫度訂為2000K， 根據氣體的狀態方程式來算出點燈中的放電容器内壓，則 封入發光管放電容器内的水銀量在未滿1 30mg/ml時，該放 電容器的内壓在計算上係在1 0 0氣壓左右，而在1 0 0氣壓附 近時水銀的二原子分子存在8 %程度，所以實質上在1 0 0氣 壓以下，因此燈電壓變低需要流更多的燈電流，故很難達 成安定器的小型化。此外，在1 0 0氣壓以下，無法充分抑 止產生在電極間的弧徑方向擴張，成為粗又弱的光輸出 弧，所以即使組合了燈與凹面反射鏡也得不到多大照度， 無法獲得最佳的光色，故無法實現高亮度、高效率與高演 色性。另一方面，水銀量若超過2 9 0mg/m卜則點燈中的放 電容器内壓在計算上為2 4 0氣壓程度，考慮在2 0 0氣壓附近

314041.ptd 第11頁 569279 五、發明說明（6) ^~_ 時水銀的二原子分子存在i 5%左右，而實所 上，所以會有超過其耐壓強度發光管產、貝上達2〇〇氣壓以 因此本發明為了將點燈中的發光管敌石危險性。 上侷限在100至2 0 0氣壓的範圍内，故將”谷态内壓實質 器内的水銀量選定在130至2 9 0mg/inl的範圍入發光管放電容 [發明的最佳實施形態] ° 以下根據添附的圖面說明本發明的啬 吸1主貝施形態。 第1圖所例示的高壓放電燈係屬額定電力為i2〇w的高 壓水銀放電燈’在將發光管丨的中央部凸出成球狀的放電 容器2内’配置一對相向的鎢電極3、3，同時封入發光物 質的水銀、起鹵循環作用的鹵化合物溴化氫及起動X點燈用 補助氣體的稀有氣體氬氣。 又，發光管1放電容器2的内容量分別選定為（γ)約 0_ 06ml、封入該放電容器2内的水銀量為13mg(每單位内容 積：213mg/ral)、溴化氫的溴克分子量（X)為3β 0χ 1 0 7mol / m卜氬氣的封入量為1 · 6χ 1 〇4Pa(常溫時）。 發光管1係為熔融石英製成，其放電容器2最大外徑為 9.4mm、最大内徑為4.8mm，在埋設固定電極3、3的放電容 器2兩端，製成氣封其兩端的封裝部4、4。 在封裝部4、4分別埋設有各電極3根部、連接到該根 部的20mm長鉑箔5，以及連接到該鉬箔5的線徑〇. 5mm鋼線 6 〇 各電極3係首先如第2 ( a)圖所示，在高純度鎢製外徑 0· 3mm、長7. 0mm的電極棒7尖端部捲繞高純度鎢製外徑

314041.rtd 第12頁 569279 五、發明說明（7) 0 · 2 2mm的線圈8，線圈8係只露出1隨的電極棒7尖端部 般，從其後端側往失端側密捲7趟後，在其上從尖端側往 後端侧連續重疊密捲5趟，成為具有内捲部分叫外捲部 分t2的雙重捲繞線圈狀態。其次，在各電極3的電極棒 端部用電弧電漿或雷射或電子束等加熱進行熔融加工，哕 尖端部與線圈8的一部分加熱炼融到約只剩線圈8外捲部^ t 2的2至3捲，稭其加熱熔融部分快成球狀的表面張力現 象，如第2 (b)圖所示，於各電極3的尖端部形成略半球 狀’ $時將形成略半球狀電極尖端部的填充比重加工到鎢 理論f度〔1 9 · 3〕的9 3%以上，即丨8 · 〇以上。 藉上述加工’各電極3的全長變成約6 · 7mm，構成該尖 端部略半球狀部分的鎢重（1)約10mg。 = !極3、3相向配置在發光管 燈電力12〇w、燈電壓形波型電子安定器9,以 8 5 0至9 0 0°C約點燈2個，丨φ，“/的外表面溫度保溫在 電極# 小夺，糟電極3、3間的放電，於各 電極3大鈿。卩的最尖端處聚集該放 2⑻圖虛線所示，形成最大 ：:二生=弟 右的突出，1〇,該突出物10即成為弧=、長約ο.1㈣ 1 0，設計成最 又’藉在各電極3尖端部形成哕办 終的電；間距·（L)為約犬出物 以岫述方式製成的高壓放電燈，即 569279 五、發明說明（8) 千個小時，電極3、3尖端部所形成 小N消失或者異常成長，該突出物 持一定的關係，故狐點不會有亂移 時電極間距離變短也不會有燈電壓 因此，利用該燈作為投射型影 以確實解除因弧跳現象所造成的螢 下降的不良情況。 [產業上的利用範脅] 如上述有關本發明的高壓放電 陰極動作時放射電子電流的弧點循 現象’所以作為裝設在投射型液晶 投射型影像顯示裝置的背光光源是 的突出物1 0也不會有縮 1 0的形狀和長度大致保 動產生弧跳的現象，同 提前下降的情形。 像顯示裝置的光源，可 幕晝面閃爍和螢幕照度 =由* T會有電極的 ί辰性移動所 顯示器和液的弧跳 非當呈f 投影機等 非㊉具有功效。

569279 圖式簡單說明 [圖面的簡單說明] 第1圖係有關本發明高壓放電燈之一例。（代表圖） 第2圖係有關本發明高壓放電燈所用電極的加工形狀 與加工前形狀。 [元件符號之說明] 1 發光管 2 放電容器 3 電極 4 封裝部 5 鉬箔 6 鉬線 7 電極棒 8 線圈 9 電子安定器 10 突出物

314041.ptd 第15頁

Claims (1)

1. 569279 六、申請專利範圍 1. 一種高壓放電燈，係在封入水銀、溴化物及稀有氣體 的發光管放電容器内配置有一對相向的由鎢製成之電 極，兩電極的尖端部分別形成略半球狀，以其尖端部 電極間的放電形成弧點的突出物，其特徵為：兩電極的 電極間距離為L(mm); 安定點燈時的燈電流為I ( A); 封入發光管放電容器内的溴化物溴克分子量為 XCraol)； 發光管放電容器内的内容積為Y(ml); 形成各電極略半球狀尖端部的鎢重量為W(mg)時， 滿足下列第1至3式的條件， 第 1式：0· 3S L/IS 1.0 第 2式：1. 2x 10 -S X/YS 1. 1χ ΙΟ5 第 3式：9S W3/2/IS 6 5 同時，安定點燈時矩形波點燈頻率為4 5 Η z以上。 2. 如申請專利範圍第1項記載的高壓放電燈，其封入發光 管放電容器内的水銀量係每放電容器單位内容積（m 1 ) 為 130至 290mg。

   314041.ptd 第16頁