[发明专利]高压放电灯、灯电极及其制法、用该灯的照明和显示装置

说明书

本发明涉及在一般照明装置和光学仪器中使用的高压放电灯，还涉及高压放电灯电极，制造高压放电灯电极的方法，以及分别使用高压放电灯的照明装置和图象显示装置。

一般来说，光源和凹面反射镜通常形成为一个部件，作为设置在例如液晶投影机的图象显示装置中的照明装置。作为照明装置的光源，已经使用近似点光源的具有短电弧的高压汞灯。高压汞灯具有以下优点，例如高照明效率、高亮度、发射光中红光、蓝光和绿光的良好平衡和长寿命。作为高压放电灯的一个实例，下面说明普通的高压汞灯。

一般来说，高压汞灯设有具有发光部分的放电管和一对密封部分。发光部分包括一对电极。发光部分填充有作为发光材料的汞、用于点火的稀有气体例如氩气和在灯工作期间进行卤素循环的卤素物质。

图1表示在普通的高压汞灯中使用的电极实例。如该图所示，普通的电极901由都用钨制成的线圈903和电极棒902构成，线圈903被设在电极棒902的放电侧端。线圈903有密绕的双层结构。具体来说，第一层903a有15匝，而由8匝构成的第二层903b围绕第一层903a进行绕制。

当该高压汞灯点火时，电极端部的温度急剧增加。由于电极棒的这种高温，即使卤素物质已经进入发光部分，制作电极使用的钨仍被淀积在放电管的内表面上，引起黑化。这导致使灯寿命缩短的问题。

在美国专利No.5357167和日本专利申请特许公开平10-92377中披露了防止放电管出现黑化的技术。

图2表示披露于美国专利No.5357167的电极。如图所示，电极911由电极棒912、套筒913和电极端部914构成。电极棒912和套筒913由难熔金属制成，例如钨和钼。套筒913被放置在电极棒912上。通过加热分别熔解形成电极912和套筒913的金属来形成半球形状的电极端部914，从而一体地连接电极棒912和套筒913两者。利用在该参考文献中披露的结构，电极端部的热容量增加。因此，通过抑制电极端部的过热来防止难熔金属例如钨淀积引起的黑化。再有，因电极棒912的小直径，可控制电极棒912的热流，以便可以防止电极端部914的温度降至放电所需的温度以下。

同时，日本专利申请特许公开平10-92377披露了如图3所示的电极(称为“电极921”)及其制造方法。更具体地说，电极921包括由钨制成的电极棒922，并用覆盖材料923局部地覆盖。其中，未覆盖电极棒922的放电侧尖端。在这种状态下，在惰性气体环境下，在电极棒922和放电电极(图3中未示出)之间发生放电。由于该放电的结果，未覆盖的电极棒922的尖端被熔化。接着，通过抛光或研磨来成形已固化成大致球形或梨形的熔化部分，以形成电极端部924。按这种方式，生产图3所示的电极921。

但是，在精确分析后，本发明的发明人发现，如果利用在引用文献中披露的方法实际制造电极，那么会出现各种问题。发明人进一步进行了分析，并最终提出解决各种问题的本发明。下面解释通过发明人的分析发现的问题和发明人如何最终提出的本发明的细节。

发明人首先采用过用套筒或线圈覆盖电极棒和熔化电极棒端部的方法，如引用文献披露的那样。结果，电极棒的凝固端部的形状在大多数情况下不稳定，并必须进行加工，通过例如抛光或研磨来形成合适的形状。此外，发明人发现，在实际使用中不能适当地防止黑化。

更具体地说，发明人有熔化过的电极棒的端部，具有未被作为覆盖材料的套筒或线圈覆盖的电极棒尖端。结果，电极棒凝固端部的形状不适合实际应用。在大多数情况下，正如日本专利申请特许公开平10-92377所披露的，必须对凝固的端部加工，通过例如抛光或研磨来形成合适的形状。

同时，发明人进行了另一个实验，在该实验中，熔化处理继续进行，而覆盖电极棒的线圈比电极棒端部延伸得更长，直至放电侧。在该情况下，发明人发现存在不能明显防止黑化的情况。发明人实验过按该方式制作的电极，并发现在线圈和电极棒之间出现的空隙。其中，线圈被主要熔化，而电极棒则由于未被熔化而保留。显然，空隙降低了电极端部的热容量。这导致实际使用中电极端部过热，意味着不能防止因钨淀积造成的黑化。

根据这些发现，本发明解决上述问题。本发明的目的在于提供可以防止黑化的高压放电灯、其端部在熔化后不需要加工的高压放电灯电极、制造高压放电灯电极的方法以及分别使用该高压放电灯的照明装置和图象显示装置。