专利名称：短弧型水银灯管及水银灯具的制作方法
技术领域：
本发明涉及短弧型水银灯管及水银灯具。特别是相关于作为液晶投影仪的光源和数字微反射装置(DMD)投影仪等的图像投影装置用光源所使用的短弧型水银灯管及水银灯具。
近来，作为一种实现放映大画面影象的系统，使用液晶投影仪及DMD的投影仪等的图像投影装置已得到了广泛的应用，在这样的图像投影装置中普遍使用高亮度的高压放电灯。图像投影装置由于需要把光集中在液晶板等的极小的区域上，所以不仅要求具有高亮度而且还要求近似点光源的光源。
作为满足这样的要求的高压放电灯，起初研究开发了金属卤化物灯。但是，这种金属卤化物灯为了使其接近点光源且具有高亮度而缩短电弧长度时，却发现了发生电弧宽度增大的现象，所以，现在作为一种具有良好使用前景的光源，人们普遍关注具有接近点光源且高亮度特点的短弧型超高压水银灯。相对于超高压水银灯的全光束的90％在有效区域发光，宽电弧的金属卤化物灯只有全光束的50％在有效区域发光。其原因是，在金属卤化物灯的场合，被封入的金属的平均激励电位为4～5eV，由于电位较低仅在电弧的周边区域发光，从而使电弧的宽度加宽，相对于此，在超高压水银灯的场合，比起金属卤化物灯的封入的金属使用水银则可使平均激励电位提高(7.8eV)，使只在电弧的中心区域发光从而形成窄幅的电弧。所以，比起金属卤化物灯超高压水银灯可提高电弧的平均亮度。
下面，参照
图12(a)及(b)对已有的短弧型超高压水银灯1000进行说明。
图12(a)是表示超高压水银灯1000的示意图。灯管1000具有由石英玻璃构成的球状中空的发光管(灯泡)110和与该由石英玻璃构成的发光管110连接的一对密封部(密装部)120及120’。在发光管110的内部形成有放电空间115，在放电空间115中封入有作为发光物质的水银118(水银封入量为例如150～250mg/cm3)、稀有气体(例如，数十kPa的氩气)及少量的卤素。
在放电空间115中在一定的间隔D(例如约1.5mm)内相互对向地设置有一对钨金属电极(W电极)112及112’。W电极112及112’分别在电极轴(W棒)116到电极轴116的前端区域形成螺旋的线圈114，线圈114具有降低电极前端温度的功能。W电极112及112’各自的电极轴116为了保持光学的对称性被设置在同一轴心的位置上，因此，W电极112与112’的电极中心轴119相互位于同一直线上。
W电极112的电极轴116被焊接在密封部120内的钼箔(Mo箔)上，通过焊接两者的焊接部，W电极112与Mo箔形成连接。密封部120具有从发光管110延伸过来的玻璃部122和Mo箔124，通过压接玻璃部122与Mo箔124，使发光管110内的放电空间115保持密封。即通过压接Mo箔124与玻璃部122的压接箔的密封，进行了密封部120的密封。密封部120的剖面形状都是圆形，在密封部120的内部中心设有矩形的Mo箔124。密封部120内部的Mo箔124在焊接部117相反的一侧形成有由金属钼构成的外部导线(Mo棒)130。焊接Mo箔124与外部导线130，使两者通过焊接部132形成电连接。另外，由于W电极112’及密封部120’的构成与W电极112及密封部120相同，故说明从略。
如图12(b)所示，灯管1000在点灯时与点灯电路连接。在外部导线130与点灯电路1200连接的状态下，使点灯电路1200通电，灯管1000即被点亮。
下面，对灯管1000的工作原理进行简单地说明。当通过外部导线130及Mo箔124点灯电路1200的启动电压被加载到W电极112及112’上时，生成氩气(Ar)的放电，在这个放电的作用下使发光管110的放电空间115内的温度上升，水银118被加热汽化。而后，在W电极112及112’之间的电弧中心部水银原子被激励发光。由于灯管1000的水银蒸汽压越高则发光效率越高，所以水银蒸汽压越高越适合作为图像投影装置的光源，但是，考虑到发光管110的物理耐压强度，灯管1000一般在其水银蒸汽压为15～25Mpa的范围内使用。
已有的灯管1000曾发生过尽管是正常的使用，当关灯后再次点灯时，灯管不亮的问题。过去不知道灯管不亮的原因，通过本发明者的刻意研究，探明这是因为如图13所示的那样在W电极112与112’之间形成水银118搭桥(水银桥)140，使W电极112与112’之间形成短路所造成的。
在由于水银桥140而形成短路的状态下对灯管1000加载启动电压时，因为在灯管1000中流过极大的电流，被点灯电路1200检测为工作异常，所以自动地停止了灯管的点灯。并且由于在停止点灯后水银桥依然存在，所以在点灯电路1200再次开始点灯时，灯管1000还是不能被点亮。
可以认为水银桥140是如下所述的那样所形成的。在灯管1000的点灯工作时，连续放电的W电极112及112’的温度约为3000℃，位于W电极周围的发光管110的温度越为1000℃。当停止灯管1000的点灯时，由于金属制的W电极112冷却的要比玻璃制的发光管110快，所以放电空间115内的水银蒸汽不是向发光管110的内壁而是向W电极112凝结，加大了在W电极112上析出水银珠(Hg珠)的可能性。
随着W电极112的进一步冷却，水银蒸汽的进一步凝结，如图14(a)所示，从W电极112的前前端111到对面的W电极的前前端Hg珠118逐渐呈同心圆状地加大。由于受表面张力的作用，Hg珠118的增大方向与电极中心轴119的方向相同。随着W电极112上的Hg珠118a更进一步的增长，当与在W电极112’上增长起来的Hg珠118b形成接触时，表面张力的作用使2个Hg珠形成一体，便形成了如图4(b)所示的水银桥140。一旦形成了水银桥140，W电极112及112’之间便形成了短路，灯管1000便不能正常地加载启动电压，灯管便不能工作。
与W电极112和112’之间的间隔(电极配置间隔)D比较长(例如1cm左右)的灯管进行比较，在间隔D为2mm左右或不到2mm的短弧型灯管1000的场合，为了抑制因短弧化的电流增大，则要加大封入放电空间115内水银的水银量。这样，在短弧型灯管的场合，在加上间隔D变短，凝结到W电极112上的水银量增多，因此，与间隔D比较长的灯管相比，则更容易形成水银桥140。为了进一步满足对灯管的更高亮度更接近点光源的要求，间隔D将会做得更小，所以，水银桥的问题将会更为突出。
本发明就是针对上述的问题而提出的，其主要目的在于提供一种防止抑制水银桥的形成，提高灯管的工作可靠性的短弧型水银灯。
本发明的短弧型水银灯是，具有在密封有作为发光物质的水银的管内对向配置有一对电极的发光管，和把分别与上述一对电极形成电连接的一对金属箔分别密封的一对密封部，其特征在于，上述一对电极中的一侧电极的电极中心轴与另一侧电极的电极中心轴互相错开，并且上述一侧电极的前端与上述另一侧电极的前端之间的最短距离d(cm)当上述水银封入总质量为M(g)时，大于(6M/13.6π)1/3的数值。
本发明的另一种短弧型水银灯是，具有在密封有作为发光物质的水银的管内对向配置有一对电极的发光管，和把分别与上述一对电极形成电连接的一对金属箔分别密封的一对密封部，其特征在于，上述一对电极中的一侧电极的电极中心轴与另一侧电极的电极中心轴不在同一轴的位置上，并且沿上述一侧电极的电极中心轴方向投影的上述一侧电极的前前端面的投影面与上述另一侧电极的前前端面呈接触状态或至少一部分的重叠状态。
本发明的另一种短弧型水银灯是，具有在密封有作为发光物质的水银的管内对向配置有一对电极的发光管，和把分别与上述一对电极形成电连接的一对金属箔分别密封的一对密封部，其特征在于，上述一侧电极的前端与上述另一侧电极的前端的最短距离d大于上述一对电极中的一侧电极与另一侧电极的配置间隔D。
理想的形式是，上述一侧电极的前端与上述另一侧电极的前端之间的最短距离d(cm)当上述水银封入总质量为M(g)时，大于(6M/13.6π)1/3的数值。
本实施例的点灯形式为交流点灯型。
本发明的灯具是，具有上述的短弧型水银灯管和反射上述水银灯管发射光的反射镜。
本发明的高压水银灯管是，具有在密封有作为发光物质的水银的管内对向配置有一对电极的发光管，和把分别与上述一对电极形成电连接的一对金属箔分别密封的一对密封部，其特征在于，上述一对电极中的一侧电极的电极中心轴与另一侧电极的电极中心轴互相错开，并且上述一侧电极的前端与上述另一侧电极的前端之间的最短距离d(cm)当上述水银封入总质量为M(g)时，大于(6M/13.6π)1/3的数值。
理想的形式是，上述高压水银灯管的电弧长度为2mm以下，上述水银封入总质量为150mg/cm3以上。
依照本发明的短弧型水银灯的构成，由于一侧电极的电极中心轴与另一侧电极的电极中心轴互相错开，所以即使密封在发光管内的水银凝结在一侧电极的前端逐渐成长，与已有的技术比较，也不会与沿着另一侧电极的电极中心轴从另一侧电极成长起来的水银形成接触。这样的结果可以防止、抑制在一对电极之间形成水银桥。另外，由于电极中心轴互相错开，即使形成了水银桥，由于对形成的水银桥施加的表面张力不对称，水银桥在电极的前端之间不能稳定地维持，所以即使形成了水银桥也容易脱落。因此，可以提高水银灯工作的可靠性。
另外，本发明的其它短弧型水银灯通过设置一对电极的各个电极中心轴不在同一轴的位置上，能够防止、抑制水银桥的形成，并且，由于使一侧电极的投影面与另一侧电极的前前端面形成接触状态或至少一部分的重叠状态，所以至少在放电的稳定性方面与电极被设置在同一轴位置的场合没有实质性的差别。
另外，依照本发明的其它短弧型水银灯的构成，由于一侧电极的前端与另一侧电极的前端之间的最短距离d大于一侧电极与另一侧电极之间的配置间隔D，因此，即使在与已有技术的配置间隔D相同的场合，也不会使在各个电极的前端成长起来的水银形成接触。其结果是可以防止、抑制水银桥的形成，提高水银灯的工作可靠性。另外，由于配置间隔D相同，所以由水银灯管和反射镜组合而成的水银灯具可获得与已有的构成相同的聚光效果。
以下对附图及其符号作简单说明。
图1是表示本实施例1的水银灯100构成的示意图。
图2是在水银球18的成长状态下一对电极12及12’的放大图。
图3是表示一对电极12及12’构成的示意图。
图4是形成水银桥40状态时的一对电极12及12’的放大图。
图5是形成水银桥40状态时的一对电极12及12’的放大图。
图6中(a)是表示一对电极12及12’构成的示意图，(b)是表示沿电极中心轴19’方向看去的电极前端11a及11b的剖视图。
图7中(a)是表示一对电极12及12’构成的示意图，(b)是表示沿电极中心轴19’方向看去的电极前端11a及11b的剖视图。
图8是表示本实施例的变形例构成的示意图。
图9是说明本实施例的水银灯管100制造方法的工序剖视图。
图10是表示本实施例的变形例构成的示意图。
图11是表示实施例2的水银灯500构成的示意剖视图。
图12中(a)是已有的水银灯管1000构成的示意图，(b)是表示与点灯电路1200连接上的水银灯1000的构成的示意图。
图13是为了说明已有水银灯1000的问题的说明图。
图14中的(a)及(b)是为了说明已有水银灯1000的问题的说明图。
在上述附图中，10—发光管，11—电极的前端，12、12’—电极(W电极)，14—线圈，15—放电空间，16—电极棒，17—焊接部，18—水银(水银珠)，19—电极中心轴，20、20’—密封部，22—玻璃部，24—金属箔(Mo箔)，30—外部导线，32—焊接部，40—水银桥，43—固定夹，45—放电灯用玻璃管，50—喷灯，55—灯口，60—反射镜，62—导线开口，65—导线，100、200、300—水银灯管，500—水银灯具，110—发光管，111—电极的前端，112、112’—W电极，114—线圈，115—放电空间(管内)，116—电极棒，118—水银(水银珠)，119—电极的中心轴，120、120’—密封部，122—玻璃部，124—Mo箔，130—外部导线，140—水银桥，1000—超高压水银灯，1200—点灯电路。
实施例1以下，参照表示实施例的附图对本发明进行详细说明。在以下的图中，为了使说明简单明了，对于在性质上具有相同机能的构成部分使用相同的参照符号。
首先参照图1。图1是表示本实施例的水银灯管100构成的示意图。
实施例1的水银灯管100具有发光管(灯泡)10和与发光管10连接的一对密封部20及20’。在发光管10的管内形成有封入发光物质18的的放电空间15，在放电空间15内对向设置有一对电极12及12’。发光管10由石英玻璃构成，略呈球形。发光管10的外径例如为5mm～20mm左右，发光管10的玻璃厚度例如为1mm～5mm左右。发光管10内的放电空间15的容积例如为0.01～1.0cc左右。本实施例使用外径约为13mm、玻璃厚度约为3mm、放电空间15的容量约为0.3cc的发光管10，使用水银作为发光物质18，例如在放电空间15中封入约为150～200mg/cm3的水银和5～20kPa的稀有气体(例如，氩气)及少量的卤素。另外，在图1中示意地表示出呈附着在发光管10内壁上状态的水银18。
放电空间15内的一对电极12及12’为了使之构成短弧型结构，设置电极配置间隔D例如2mm以下。使用例如钨电极(W电极)作为电极12及12’。在本实施例中，以约1.5mm的间隔D设置W电极12及12’。在电极12及12’的前端分别缠绕有线圈14，线圈14具有降低电极前端温度的功能。电极12的电极轴(W棒)16与密封部20内的金属箔24形成电连接。与此相同，电极12’的电极轴16与密封部20’内的金属箔24’形成电连接。
密封部20具有与电极12电连接的金属箔24和从发光管10延伸过来的玻璃部22，通过金属箔24与玻璃部22的箔密封使发光管10的放电空间保持空气密封。金属箔24例如为钼箔(Mo箔)，形成矩形形状。玻璃部22例如由石英玻璃构成。密封部20内的金属箔24与电极12焊接结合，在金属箔24的与电极12连接侧的相反侧形成有外部导线30。外部导线30例如由金属钼构成。另外，密封部20的构成与密封部20’的构成相同，故说明从略。
本实施例的灯管100为了防止、抑制水银桥的形成，具有电极12的电极中心轴19与电极12’与电极中心轴19’互相错开的构成。即，构成使电极12的电极中心轴19与电极12’的电极中心轴19’不在同一轴心上。在电极中心轴19和19’不在同一轴心的场合，如图2放大所表示的那样，水银珠18a及水银珠18b即使从电极12的前端11a及电极12’的前端11b分别沿着电极中心轴19及19’凝结增长，与电极中心轴19及19’在同一轴心的场合相比，不易形成水银珠19a及18b相互的接触。换言之，由于一对电极12和12’不在同一轴心上，相对电极12和12’的电极配置间隔D，可以加长电极12的前端11a和电极12’的前端11b的最短距离d，从而能够防止、抑制水银桥的形成。
在已有技术中，由于电极被设置在同一轴心上，所以电极配置间隔D与电极前端之间距离d相等，在本实施例的灯管100中，在保持电极配置间隔D一定的情况下，可单独加长电极前端之间距离d。因此，即使加大发光管10的尺寸和灯管全体的尺寸而不加大电极配置间隔D，从前端11a及11b成长起来的水银珠18a及18b也不容易形成接触。另外，电极配置间隔D例如根据发光管10的尺寸和灯管100全体的尺寸等所决定，本实施例中的电极配置间隔D表示在电极中心轴19’方向上的一对电极的前端之间的长度。
为了更详细地说明本实施例的灯管100的一对电极12及12’的构成，用图3表示一对电极12及12’的边缘放大。另外，在图3中为了简要说明，省略了缠绕在电极12及12’前端上的线圈14。
如图3所示，把一对电极中的一侧电极12以电极12与金属箔24的结合部(焊接点)17为中心，从假设的在相互电极中心轴为同一轴心的场合下假设的位置13移动到使电极中心轴19与19’呈角度θ的位置。另外，本实施例的灯管100由于不移动一对电极中的另一侧电极12’的位置，所以，电极12’的电极中心轴19’与在相互的电极中心轴为同一轴心的场合下的假设的电极中心轴一致。
在本实施例中，电极12及12’双方都使用长度L为10mm，外径φ为1.4mm的电极棒16，偏转设置电极12的电极中心轴19，使在电极中心轴19’方向投影的电极12’的前端11b的投影面11c的边缘直到形成与电极12的前端11a的边缘接触的位置11p。在这个场合下，相对电极中心轴19’的偏转量Z(即，位于电极中心轴19上的电极前端11a与电极中心轴19’的距离)与电极棒16的外径φ基本相等，所以这时的偏转量Z约为1.4mm。因此，在把电极中心轴19偏转设置到投影面11c的边缘与电极12的前端11a的边缘形成接触的位置11p的场合下，电极中心轴19与19’所形成的角度θ可以通过以下算式(I)算出tanθ＝偏转量Z/电极棒长L＝1.4mm/10mm式(I)这个场合的角度θ约为8度。
构成偏转量Z的值大于0，例如为电极配置间隔D(或电弧长度)的10％以上(在电极配置间隔D为1.5mm时，偏转量Z为0.15mm以上)。具体的偏转量Z的值可根据灯管100的特性适当地设定。在灯管100中的一对电极12及12’之间的放电形成在电极前端面11a及11b的全体前端面上，所以如本实施例那样，通过使电极12’的投影面11c与电极12的前端面11a的相互边缘至少形成接触的状态，即，使投影面11c的边缘与前端面11a的边缘不形成分离，可获得与在电极为同一轴心的场合相同的放电稳定性，其结果可在不影响放电特性的情况下防止、抑制水银桥的形成。另外，图12所示的已有的灯管1000由于构成一对电极112及112’的电极中心轴119在同一轴心上，所以电极112的电极中心轴119与电极112’的电极中心轴119’为同一轴心，构成即使在物理的概念上未达到完全一致时，例如在电极配置间隔D的10％不到的范围内，也可以确保电极中心轴119的同一轴性。
由于呈同心圆状地形成在电极12前端面11a上的水银珠18a的形状为球形(水银珠的半径r)，如同水银珠18a的体积可通过(4/3)πr3求出那样，由于水银珠的半径的3次方与体积成比例，所以只要稍微加大电极两前端的距离d，便可有效地防止、抑制水银桥的形成。并且由于防止了形成水银桥，就可以向发光管10内封入更多的水银18，从而可得到更高的发光效率。
在本实施例的灯管100的场合，由于设定电极配置间隔D为1.5mm、偏转量Z为1.4mm(与电极棒的外径φ相同的偏转量)，电极两前端的距离d通过下面的关系式求得为2.05mm。
d＝(D2+φ2)1/2＝(1.52+1.42)1/2＝2.05……式(II)图4及图5分别是表示在图2所示的构成(角度θ＝约8°)灯管100中形成水银桥40的状态和在图4的构成角度θ为0(同一轴心)的灯管中形成水银桥40的状态的示意图。由于水银珠的半径r的3次方与体积成比例，所以图4所示的水银珠40的体积(V1)与图5所示的水银珠的体积(V0)之比通过下面的算式得出为2.55∶1。
V1∶V0＝(d/2)3∶(D/2)3＝d3∶D3＝8.62∶3.38＝2.55∶1式(III)即，可以理解为图4所示的构成要比图5所示的构成允许多封入2.55倍的水银。另外，假设即使形成水银桥，相对于在图5的构成中的水银珠40受对称施加的表面张力的作用，所以水银珠40容易被维持在一对电极之间，在图4的构成中，由于表面张力不对称，所以水银珠不能被维持在一对电极之间容易落下。通过这样地施加不对称的表面张力也可以防止水银桥40的形成。
另外，对已有的水银灯管只要加大电极配置间隔D就可以抑制水银桥的形成。但是，在这种场合下，当把水银灯管与反射镜组合时聚光效率(反射镜反射光的利用效率)显著下降。对此，若利用本实施例的水银灯管的构成，就不会降低聚光效率，可如上所述的那样有效地抑制水银桥的形成。
另外，可根据封入到发光管10内的水银18的封入量(g)大致计算出电极前端距离d，由于形成在电极前端之间的水银桥的形状为球形(半径R)，使电极前端距离d大于2R便可。具体是，把封入到发光管10内的水银18的总质量设为M，由于成立(4/3)πR3×13.6[g/cm3]＝M的关系式，则水银桥的2R[cm]等于(6M/13.6π)1/3。所以，只要设定电极两端距离d大于(6M/13.6π)1/3的值，就可以有效地防止水银桥40的形成。
另外，如图6(a)及(b)所示，也可以把一对电极12及12’设置成错开平行的状态，使电极中心轴19及19’不在同一轴上。图6的(a)是表示一对电极12及12’的配置的示意图，图(b)是表示沿电极中心轴19’看去的电极前端面11a及11b的剖面示意图。这样的构成同样也可以相对于电极配置间隔D加大电极两端间隔d，所以也可以防止、抑制水银桥的形成。在这个例中，设置与电极12的外径φ相同的错开量Z，构成沿电极中心轴19的方向对电极12’的前端面11b投影的投影面的边缘与电极12的前端面11a的边缘相接的状态。
当然，也可以如图7(a)及(b)所示，例如设定错开量Z为外径φ的二分之一，构成电极12’的前端面11b的投影面与电极12的前端面11a至少有一部分重叠的状态。另外，也可以如图8所示，使电极12的前前端形成弯曲构成相对于电极配置间隔D可加大电极两端间隔d的结构。在图8所示的构成的场合，也可以以电极12的前端的电极中心轴10为基准，构成该电极中心轴19与电极中心轴19’不在同一轴上。
另外，在上述的实施例中，只叙述了把一对电极中的一侧电极12的电极中心轴19错开设置的构成，也可以构成电极12的电极中心轴19和电极12’的电极中心轴19’都有错位的结构。在这种场合下，当通过移动两侧的电极中心轴设定假设的同一轴发生困难时，可以取代假设的同一轴以灯管的长度方向为基准。另外，在上述的实施例中，分别使用同一长度L同一外径θ的电极棒16作为一对电极12及12’，对此没有限制，可以使用不同长度和不同外径的的电极。另外，也可以构成在一对电极之间形成不同线圈14缠绕圈数和不同线圈线14直径的结构。
下面，对水银灯管100的制造方法举例说明。首先，把具有电极12和外部导线30的金属箔(Mo箔)24插入具有成为发光管10的部分和成为密封部的玻璃部22的部分的放电灯用的玻璃管内，然后在玻璃管内呈减压状态(例如不到1个气压)下，当把玻璃管例如用喷灯加热使其软化时，玻璃管22与金属箔24紧密附着形成密封部20。以同样的方法形成另一侧的密封部20’，这样就做成了水银灯管。在形成这个密封部时，如果把一侧的电极12的电极中心轴19错开假设的同一轴19’来形成密封部20，则可以制造出一对电极12及12’不在同一轴上的灯管100。
以下，一边参照图9，一边举更具体的实例进行说明。图9是表示水银灯管100的制造工序剖视图。
首先，垂直方向设置具有成为发光管10的部分和成为密封部的玻璃部22部分的发电灯管用玻璃管45，然后为了使其能够向箭头41及42的方向转动，用夹子43夹住玻璃管45。然后，把具有电极12和外部导线30的金属箔24(电极组合体)插入玻璃管45内，然后，密封玻璃管45使其形成能够减压状态。另外，在该图中是通过密封玻璃管45的两端来实施玻璃管45内的密封，但不限于这样的构成，只要是能够对玻璃管45内进行减压，可以采用任意的构成。
然后，在使玻璃管内形成减压状态(例如20kPa)的同时，使玻璃管45向箭头41及42的方向转动，然后例如用喷灯50加热玻璃管22的一部分使其软化。这时，玻璃管5的下部不用夹子43夹住只夹住玻璃管45的上部，在玻璃管的下端呈自由状态下转动玻璃管45时，在惯性的作用下玻璃管45的下端形成圆周运动。在这样的状态下使玻璃管22与金属箔24紧密附着，则可以形成电极12的电极中心轴19与假设的同一轴19’构成规定角度θ的密封部20。在希望更为强制地控制玻璃管45下端的圆周运动的场合，例如可以在玻璃管45的下部设置圆锥状的部件，令玻璃管45沿着圆锥状部件的侧面进行转动。
另外，不采用使玻璃管45的下端进行圆周运动的方法，而采用把一侧的金属箔24(电极组合体)和另一侧的金属箔24’(电极组合体)预先以规定量错开，插入玻璃管45内然后密封的方法，也能够形成各自不在同一轴上的一对电极12及12’。一边控制玻璃管45的转动速度，一边用喷灯50只加热玻璃管(玻璃部)22的一部分，也能够使电极12的电极中心轴19错开假设的同一轴19’。即，对玻璃管22进行不平均加热，通过熔化被局部加热的规定的玻璃部使金属箔24(电极组合体)偏离中心位置，从而可以使电极12的电极中心轴19错开。
另外，如图10所示，例如通过把相对另一侧的电极中心轴19’(或假设的同一轴19’)以规定的角度α倾斜与金属箔24连接的电极12和金属箔24密封在玻璃部22中，也能够制作出一对电极不在同一轴上的灯管。另外，不只是用预先形成倾斜的电极12，通过密封平行错开的电极或电极的前前端分形成弯曲的电极也能够使一对电极12及12’不在同一轴的位置上。
实施例2把上述实施例1的水银灯管与反射镜组合能够应用在灯具中。图11是表示上述实施例1的水银灯管100的灯具500的示意剖视图。
灯具500包括具有大致球形的发光部10和一对密封部20的水银灯管100和反射从水银灯管100发出的光的反射镜60。另外，水银灯管100作为示例，也可以是上述实施例的任意一种水银灯管。
反射镜60构成例如能够使平行光束形成聚集在规定的微小区域的聚光光束，或形成如同从规定的微小区域发出的散射光那样的散射光束地对水银灯管100发出的光进行反射。反射镜60例如可以使用抛物面镜或椭圆面镜。
本实施例在水银灯管100的一侧的密封部20设置有灯口55，从密封部20延伸出来的外部导线30与灯口55形成电连接。设置灯口55一侧的密封部20与反射镜60例如利用无机系粘合剂(例如水泥等)粘合固定形成一体。位于放射镜60的前面开口部60a的密封部20的外部导线30通过引线65构成电连接，引线65从外部导线30通过反射镜60的引线用开口部62延伸到反射镜60的外部。在反射镜60的前面开口部60a例如可以安装玻璃面罩。
这样的灯具例如可以安装在使用液晶或DMD的投影仪等的图像投影装置中，被用于图像投影装置的光源。上述实施例的水银灯管及灯具除了被用于图像投影装置的光源外，还可以用于紫外线设备用的光源或比赛运动场光源或汽车车灯用光源等。另外，也可以作为照射道路标识的聚光灯使用。
另外，上述实施例的水银灯管是采用交流点灯的形式，但也可以采用交流点灯型及直流点灯型的任何一种点灯形式。另外，上述的实施例是对短弧型水银灯管进行了说明，但本发明不限于短弧型，也可以适用于电弧比较长的长水银灯管及水银封入量多的水银灯管。在高输出、高功率的高压水银灯管的场合，为了抑制随着电流的增大而加快的电极的蒸发，比通常增加更多的封入水银量，但近年来，由于正在开发更高的输出、更高的功率的高压水银灯，所以即使不是短弧型水银灯，水银桥的问题也将会凸现出来。上述实施例是以水银封入量为150～250mg/cm3的水银灯管作为示例，但水银封入量也可以为250mg/cm3以上。
另外，上述实施例虽然是对于在水银蒸汽压约为20Mpa的场合(所谓超高压水银灯管的场合)进行的说明，但是，也可以适用于水银蒸汽压约为1Mpa的高压水银灯。在本说明书中，把水银蒸汽压超过1Mpa的水银灯定义为高压水银灯，高压水银灯也包括超高压水银灯。另外，由于水银蒸汽压越高，其发光光谱就越适合作为图像投影装置的光源，所以，在能够确保发光管的物理耐压强度的场合，也可以构成20Mpa以上的水银蒸汽压。
利用本发明的水银灯管的构成，可以防止、抑制水银桥的形成，因此能够提高灯管的工作可靠性。另外，防止、抑制了水银桥的形成，其结果能够增加水银的封入量，从而能够提高水银灯的性能。
权利要求
1.一种短弧型水银灯，具有在密封有作为发光物质的水银的管内对向配置有一对电极的发光管，和把分别与所述一对电极形成电连接的一对金属箔分别密封的一对密封部，其特征在于，所述一对电极中的一侧电极的电极中心轴与另一侧电极的电极中心轴互相错开，并且所述一侧电极的前端与所述另一侧电极的前端之间的最短距离d(cm)当所述水银封入总质量为M(g)时，大于(6M/13.6π)1/3的数值。
2.一种短弧型水银灯，具有在密封有作为发光物质的水银的管内对向配置有一对电极的发光管，和把分别与所述一对电极形成电连接的一对金属箔分别密封的一对密封部，其特征在于，所述一对电极中的一侧电极的电极中心轴与另一侧电极的电极中心轴不在同一轴的位置上，并且沿所述一侧电极的电极中心轴方向投影的所述一侧电极的前前端面的投影面与所述另一侧电极的前前端面呈接触状态或至少一部分的重叠状态。
3.一种短弧型水银灯，具有在密封有作为发光物质的水银的管内对向配置有一对电极的发光管，和把分别与所述一对电极形成电连接的一对金属箔分别密封的一对密封部，其特征在于，所述一侧电极的前端与所述另一侧电极的前端的最短距离d大于所述一对电极中的一侧电极与另一侧电极的配置间隔D。
4.根据权利要求2或3所述的短弧型水银灯，其特征在于所述一侧电极的前端与所述另一侧电极的前端之间的最短距离d(cm)当所述水银封入总质量为M(g)时，大于(6M/13.6π)1/3的数值。
5.根据权利要求1至3任意项所述的短弧型水银灯管，其点电灯形式为交流点灯型。
6.一种灯具，具有权利要求1至3任意项所述的短弧型水银灯管和具有反射所述水银灯管发射光的反射镜。
7.一种高压水银灯管，具有在密封有作为发光物质的水银的管内对向配置有一对电极的发光管，和把分别与所述一对电极形成电连接的一对金属箔分别密封的一对密封部，其特征在于，所述一对电极中的一侧电极的电极中心轴与另一侧电极的电极中心轴互相错开，并且所述一侧电极的前端与所述另一侧电极的前端之间的最短距离d(cm)当所述水银封入总质量为M(g)时，大于(6M/13.6π)1/3的数值。
8.根据权利要求7所述的高压水银灯管，所述高压水银灯管的电弧长度为2mm以下，所述水银封入总质量为150mg/cm3以上。
全文摘要
一种短弧型水银灯,具有在密封有作为发光物质的水银18的管15内对向配置有一对电极12及12’的发光管10’和把分别与一对电极12及12’形成电连接的一对金属箔24及24’分别密封的一对密封部20及20’,其特征是,一侧的电极12的电极中心轴19与另一侧电极12’的电极中心轴19’互相错开。该水银灯能够防止、抑制水银桥的形成,提高灯管工作的可靠性。
文档编号H01J61/073GK1326211SQ0111852
公开日2001年12月12日 申请日期2001年5月30日 优先权日2000年5月31日
发明者堀内诚, 甲斐诚, 一番濑刚, 关智行, 竹田守, 山本真一, 佐佐木健一 申请人:松下电器产业株式会社