[发明专利]高压放电灯及其制造方法

说明书

本发明涉及双端式高压放电灯及其制造方法。

近年来，液晶投影仪等作为显示放大字母和图面等投影图象的装置已为公众所知。由于这种图象投影装置需要特定的光学输出，所以通常用高亮度的高压放电灯作为光源。一般将这种放电灯与反射镜结合使用。最近，为了改善反射镜的会聚度，而要求缩短高压放电灯的弧长。然而，由于这种弧长的缩短与灯的电压降有关，所以如果想要在同样的灯功率下工作，必须增大灯的电流。灯电流增大将会导致电极损耗以及电极材料的活性挥发增加，从而导致电极过早损坏，即，使灯的寿命缩短。为此，如果要减小弧长，通常需在放电灯工作期间增加水银蒸汽压力等，以便避免灯的电压下降(增加灯的电流)。

在放电灯工作期间，如果水银蒸汽压力等增大，则需要将灯设计成使之在这种工作压力下不会断裂。在第七次光源科学和技术国际研讨会(1995)的论文汇编第111页上公开了一种可防止这种灯断裂的有用装置。图7A和7B给出了其公开的详细内容。

图7A表示现有高压放电灯130的结构。100实际上是一个由石英玻璃制成的球管形光发射部分，而101是同样由石英玻璃制成且从光发射部分伸出的侧管。102是钨电极，103是钼箔，和104是外接钼导线；这些部件构成了电极组件105，其中钼箔103一端的电极102伸到光发射部分100中，而钼箔103的另一端连接到外接钼导线104上；外接导线104在钼箔103的位置上以气密方式密封到侧管101上。电极102包括直径为0.9mm的钨电极丝102a和缠绕到电极丝102a上靠近伸入光发射部分100那一端上的钨线圈102b。线圈102b缠绕在电极102上的外部直径L约为1.4mm。将包括水银或金属卤化物和氩气(未示出)的密封材料120封到光发射部分100中。

图7B是沿图7A中的线VIIB-VIIB所取的截面图。由于实际上在钨电极102和石英玻璃之间不可能取得理想的粘接，所以在电极102周围会产生非粘接部分107。用W表示非粘接部分107的宽度。在图7A的范围AA’内的任意截面上即从光发部分100和侧管101交界处附近到钼箔103的端部(连接电极102的一侧)都可以看到这样的截面图。

在图7A中，当灯130工作时如果光发射部分100中的压力是P(压力P通常沿箭头160的方向作用在光发射部分100中)，则如图7B中的箭头170所示，压力Pmax(＞P)将作用在该非粘接部分107上(应力聚集现象)，压力Pmax大于通常用箭头160表示的压力P。而且，当灯130工作时，既使是光发射部分100内的压力P小于构成光发射部分的玻璃所具有的断裂强度Plimit(大约为400-600大气压力，如果长时间连续施加压力，该断裂强度将会减小)，也可能有超过玻璃断裂强度的压力作用在非粘接部分107上(Pmax＞Plimit＞P)。如果出现这种情况，非粘接部分107的玻璃就会断裂从而毁坏放电灯130。

根据公开文件所揭示的内容，通常用箭头170表示的因应力聚集而作用到非粘接部分107上的压力Pmax的大小与非粘接部分107的宽度W的平方根成比例增加(Pmax∝P×W1/2)。所以，例如如果要求光发射部分100内的压力相同，那么减小非粘接部分107的宽度W将降低作用在非粘接部分107上的压力Pmax并由此增大了与玻璃断裂强度Plimit相应的裕度(Plimit-Pmax)，从而使灯不致于遭到毁坏(如上所述，如果因长时间地连续向玻璃施加压力而使断裂强度Plimit降低的话，则需要这种裕度以避免在高压下工作的灯经长时间工作后受到毁坏)。

相反，如果非粘接部分107的宽度不发生变化，而且用光发射部分100内的高压来启动灯130，由于作用在非粘接部分107上的压力Pmax较大，与玻璃断裂强度Plimit相应的裕度(P1imit-Pmax)变得较小，所以灯容易损坏。

从另一个角度来看，考虑到与玻璃断裂强度Plimit相应的裕度(Plimit-Pmax)大小相同，所以如果非粘接部分107的宽度W减小，将会使光发射部分100中的压力P相应地具有较大值。也就是说，可以用高压来启动(点燃)放电灯130。

由上述可知，当灯的工作压力较高时，通过减小非粘接部分107的宽度W来降低应力聚集的程度对于防止灯发生破裂是很重要的。

因此，过去都是用例如早期日本专利公报H.7-262967中公开的方法通过减小非粘接部分107的宽度W来生产放电灯，以便防止为缩短弧长而用高压启动放电灯时灯发生断裂。下面将描述已有技术中制造放电灯的方法。

图8A、8B、8C、和8D是表示已有高压放电灯130制造方法的概要示图。