专利名称：高压放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及作为投影仪光源被广泛使用的高压放电灯。特别是在发光管内相对配 置的电极所连接的电极芯线的形状具有特征的高压放电灯。
背景技术：
以往，作为投影仪等图像投影装置所使用的图像投影装置用光源，广泛使用在发 光管内部封入有稀有气体和水银的高压放电灯。该高压放电灯例如在发光管内部封入 0. 15mg/mm3以上的水银，具有利用点灯过程中的高压力，在可视光整个区域高效地放射光 的特性。该高压放电灯101如图9所示，由石英玻璃制的发光管102和在该发光管102的 两端突出的密封部103构成。另外，在该发光管102内部，配置有相对配置的一对电极105 和与该电极105连接的电极芯线106，在该密封部103中，与该电极芯线106连接的金属箔 107以及焊接到该金属箔107上并进行来自外部的电力供给的外部引线108被埋设在构成 该密封部103的石英玻璃内。另外，在该发光管102内，封入有例如0. 15mg/mm3以上的水 银、稀有气体、例如IX ΙΟ— IX IO-2PmolAim3的卤素。这种结构的该高压放电灯101在点灯时，例如以150个大气压以上的高的压力点 灯时，由作为高熔点材料的钨构成的该电极105的前端变为熔融程度的高温，该电极105和 该电极芯线106在灯的轴向上热膨胀。另一方面，埋设有该电极芯线106的该密封部103 由热膨胀率非常小的石英玻璃构成。由于该高压放电灯101反复点灯灭灯，由于该电极芯 线106和该密封部103的热膨胀率差，在该电极芯线106和该密封部103之间产生较大的 应力，该高压放电灯101自身破裂，这个问题从以往就是公知的。为了解决该高压放电灯101上产生的该密封部103的较大应力导致的破裂，采用 了种种对策。作为缓和该应力的技术，例如公知的有特表2008-529252号公报等。根据该 公报，记载了如图10所示，连接电极110的电极芯线116的主要部分、即密封部(未图示) 的石英玻璃所接触的部分上设有实际上长边方向的槽114。该槽114在密封部(未图示) 中使石英玻璃和该电极芯线116紧密接触的面积实际上减少，具有缓和该密封部(未图示) 上产生的应力的效果。但是，在图9所示的该高压放电灯101中，即使在该电极芯线106上设置图10所 示的槽114的情况下，由于该密封部103与该电极芯线106之间产生的应力，产生裂缝，存 在导致灯自身破损的情况，存在仅设置槽114无法充分地防止该高压放电灯101的破裂的 问题。专利文献1日本特表2008-529252号公报
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种长寿命的高压放电灯，在以高的压力驱动的高压 放电灯中，不会在密封部附近产生裂纹等，而不会产生密封部附近的应力集中导致的破裂。
该发明记载的高压放电灯，由石英玻璃制的发光管和向该发光管的两端突出 的密封部构成，在该发光管内部封入有稀有气体、0. 15mg/mm3以上的水银、1 X 10_6 1 X ΙΟ"2 μ mol/mm3的卤素，具有相对配置的一对电极，与该电极连接的电极芯线与金属箔焊 接，该电极芯线的一部分与该金属箔被埋设在该密封部内，其特征在于，在该电极芯线中， 在该电极芯线的长边方向上、在与该长边方向正交的剖面的周缘整体形成有槽，该槽的密 封部侧端部设置在该金属箔与该电极芯线重叠的范围。另外，该发明记载的高压放电灯，其特征在于，在上述结构的基础上，上述槽的密 封部侧端部与该电极芯线的端部之间设有不具有槽的部分。进而，该发明记载的高压放电灯，其特征在于，在上述结构的基础上，上述槽的放 电空间侧端部配置在埋设于上述密封部的玻璃材料的部分。本发明的高压放电灯在电极芯线的长边方向上，在与该长边方向正交的剖面的周 缘整体在该电极芯线的表面上设有槽，该槽的密封部侧端部设置在该金属箔与该电极芯线 重叠的范围，因此在该密封部，该电极芯线与玻璃材料适度地紧贴，从而即使由于点灯灭灯 而产生了该电极芯线与该玻璃材料的热膨胀差，也不会在该密封部积蓄大的应力，具有能 够抑制裂纹等的产生的优点。另外，通过在该槽的密封部侧端部与该电极芯线的端部之间形成有不具有槽的部 分，从而能够降低该密封部上产生的应力，具有能够进一步抑制该密封部上产生的裂纹等 的效果。这一点可以从以下的理由来考虑。在该电极芯线的端部存在密封时玻璃材料没有 进入而形成的微小空间。在该微小空间中，封入于该发光管内的水银在该高压放电灯灭灯 之后传递到该槽，并被大量输送。该被输送的水银在将该高压放电灯再点灯时，急剧蒸发， 从而该微小空间内的压力上升。该压力在该电极芯线与玻璃材料的热膨胀差的基础上，进 一步想要将该电极芯线向放电空间侧移动，施加附加的应力。该附加的应力通过形成于不 具有该槽的部分而被减少，抑制通过该槽而输送的水银的输送量，其结果是抑制了裂纹的 产生。进而，利用不具有该槽的部分，在焊接该电极芯线和该金属箔时没有槽，因此能够 进行切实的焊接，提高焊接强度，具有能够抑制该电极芯线从该金属箔剥落的问题的附加 效果。进而，该槽的放电空间侧端部配置在埋设于构成该密封部的玻璃材料的部分，能 够进一步抑制裂纹的产生。这是由于，灯启动时，不稳定的电弧放电并没有固定于该电极芯 线的根部附近(从该电极的埋设于该玻璃材料的部分向着放电空间侧的区域)，该根部附 近的玻璃材料被过度地加热，产生局部的热膨胀率差，因而不会产生裂纹等。
图1是表示本发明的高压放电灯的概要的概略剖视图。图2是表示配置于本发明的高压放电灯的电极和电极芯线的详细的放大图。图3是将本发明的电极芯线在正交于长轴方向的方向上切断的剖视图。图4是表示本发明的电极芯线上形成的槽的形成范围的详细图。图5是表示确认了本发明的高压放电灯中的槽的形成范围的样本的形状的概略 剖视图。
图6是表示本发明的高压放电灯的槽形成位置的效果的表。图7是表示本发明的其他实施例的概略剖视图。图8是表示现有的高压放电灯上产生的裂纹的说明用概略图。图9是表示现有的高压放电灯的概要的概略剖视图。图10是表示公知文献中表示的现有的电极和电极芯线的图。
具体实施例方式本发明的高压放电灯的特征在于，在电极所连接的电极芯线上形成槽，将设置该 槽的范围形成于埋设于向该高压放电灯的发光管的两端突出的密封部的玻璃材料的范围、 且该槽的一方的端部形成于该电极芯线与金属箔重叠的范围。通过这种构成，抑制该密封 部上产生的应力，具有能够提供不会产生裂纹等的长寿命的高压放电灯的效果。实施例1图1表示本发明的高压放电灯1的概略。该高压放电灯1由发光管2和向该发光 管2的两端突出的密封部3构成。另外，在该发光管2的内部具有相对配置的一对电极5， 在该密封部3上具有与该电极5连接的电极芯线6、与该电极芯线6的一方的端部焊接的 金属箔7、与该金属箔7的另一方的端部焊接的外部引线棒8。另外，在该电极芯线6上，与 该电极芯线6的长轴方向平行的槽4设置在该电极芯线6的外周表面。该槽4适度地缓和 该电极芯线6与该密封部3的玻璃材料的紧贴，能够抑制在该电极芯线6强力地紧贴该密 封部3的情况下，该密封部3与该电极芯线6的热膨胀率差产生的应力导致的裂纹的产生。图2表示该高压放电灯1上配置的电极5及电极芯线6的放大图。在本实施例的 情况下，该电极5与该电极芯线6是由同一材料通过切削加工切削出来的。在该发光管2 内相对的该电极5的前端侧形成有微小突起11，该电极5的主体外径形成为比与该电极5 所连接的该电极芯线6粗。另外，在该电极芯线6上，沿着该电极芯线6的长轴方向形成的 槽4形成在表面上。另外，在本实施例中，在该电极芯线6的一方的端部12上，设有未形成 有该槽4的部分。另外，在该图2的该电极芯线6中所示的箭头A-A中，在以与该电极芯线 6的长轴方向的轴正交的剖面切断的剖视图如图3所示。图3表示图2中的A-A剖面。图3(a)是表示该电极芯线6的轴方向剖面的外周 缘整体的剖视图。在该电极芯线6的外周缘整体形成有该槽4。另外，图3(b)是图3(a)的 放大图。该槽4由微小的山部15之间形成的微小的谷部16形成。该山部15形成的间距 P与该谷部16的深度D例如为间距P = 40 μ m，深度D = 6 μ m。该槽4由这种微细的间距 和深度形成，因此不会有图1所示的该密封部3的玻璃材料和该电极芯线6强力紧贴的情 况，以适度的强度保持，因此具有能够抑制裂纹等的产生的效果。图4是仅表示本发明的高压放电灯1的一方的电极侧的部分剖视图。在图4所示 的该高压放电灯1的该密封部3上配置有由形成该密封部3的玻璃材料(石英玻璃)密封 的金属箔7 ；以及与该金属箔7焊接的该电极芯线6。另外，与该电极芯线6连接电极5接 续于该密封部3而配置于发光管2的内部。另外，在该电极芯线6上形成有沿着长轴方向 的该槽4。以下叙述该槽4的形成范围。该槽4的一方的端部21形成于该电极芯线6与该 金属箔7重叠的部分B的范围。另外，该槽4的另一方的端部22从该密封部3与该发光管 2的边境形成于该金属箔7侧的部分C的范围，配置成该端部22不会突出到该发光管2的
5内部。该槽4的端部21、22形成于该范围，因此不会存在该电极芯线6在与该密封部3的 玻璃材料之间由于热膨胀差而产生的应力导致裂纹产生的情况，具有能够提供长寿命的高 压放电灯的优点。图5表示用于研究该槽4的形成范围所进行的实验的样本形状。图5(a) (f) 是图4所示的该高压放电灯1的部分剖视图，该槽4的形成范围各不相同。(a)中的该槽4的发光管2侧的端部22设置在由该密封部3侧的玻璃材料埋设的 位置。另外，该金属箔7侧的端部21设置在该金属箔7与该电极芯线6重叠的范围外(发 光管2侧)。其次，(b)中关于该发光管2侧的端部22，与上述(a)同样，但该金属箔7侧的端 部21的位置不同。该端部21设置在该金属箔7和该电极芯线6重叠的范围，在该电极芯 线6的端部12上存在未形成有该槽4的部分。(c)中该槽4的发光管2侧的端部22与(a)、(b)同样。该金属箔7侧的端部21 设置到该电极芯线6的端部12为止。(d)中，该槽4的发光管2侧的端部22进入到该发光管2内部，这一点是不同的。 该金属箔7侧的端部21与上述(a)的情况相同。(e)与(d)同样地，该槽4的发光管2侧的端部22进入到该发光管2内部这一点 是不同的，该金属箔7侧的端部21是与上述(b)相同的情况。(f)与(d)、(e)同样地，该槽4的发光管2侧的端部22进入到该发光管2内部这 一点是不同的，该金属箔7侧的端部21是与上述(c)相同的情况。图6是表示在图5所示的各样本形状中，对该槽4的形成范围进行研究的结果的 表。将图5所示的各样本形状的该高压放电灯1各制作10根，进行了点灯实验。另外，所 使用的该高压放电灯1是灯电压为65V，灯电流为3. 5A的230W的类型，以额定输入进行交 流点灯。另外，该高压放电灯1的启动使用了产生高压的交流的点灯装置。作为该试验的 点灯灭灯试验，在45分钟点灯、30分钟灭灯的条件下，观察点灯1000小时后该密封部3上 产生的裂纹。另外，为了观察该裂纹，使用光学显微镜，以约5倍的倍率将该密封部3附近 放大观察。在该观察中观察到裂纹的情况下，判定为不可，以X表示。另外，在未观察到裂 纹的情况下，判定为良，以〇或◎表示。另外，作为该裂纹的一个例子，例如如图8所示，在 接续该发光管2的该密封部3中，埋设在玻璃材料中的该金属箔7与该电极芯线5焊接的 部分附近产生多个微小的裂纹85。图5(a)所示的样本(样本a)中，形成于该电极芯线6的该槽4的范围设置成，该 发光管2侧的端部22被该密封部3侧的玻璃材料埋设，该金属箔7侧的端部21设置在该 金属箔7与该电极芯线6重叠的范围外(发光管2侧)。这样一来，由于在该金属箔7与该 电极芯线6重叠的范围中没有形成该槽，因此不能形成适度地吸收与玻璃的热膨胀差的空 间，而产生了裂纹。因此，作为其判定，为不可，在图6中以X表示。图5(b)所示的样本(样本b)是本发明的形状，形成于该电极芯线6的该槽4形 成到该金属箔7与该电极芯线6重叠的该电极芯线6的连接部为止。在该样本中，没有产 生在该样本a中观察到的裂纹。因此，作为其判定，是最佳的结果，在图6中以◎表示。图5 (c)所示的样本(样本c)是形成于该电极芯线6的该槽4形成到该电极芯线 6的端部12为止的情况。由于该槽4，形成了与形成该密封部3的玻璃材料之间的适度的空间，能够适度地吸收该玻璃材料与该电极芯线6的热膨胀差，不会形成裂纹。但是，由于 该槽4形成到该电极芯线6的端部为止，因此发光管2内部的水银的一部分凝聚在形成于 该电极芯线6的端部的微小空间，存在产生该高压放电灯1自身的发光变得不稳定的问题 的情况。并且，在将该高压放电灯1再点灯的情况下存在该凝聚了的水银产生多余的应力 的情况。因此，作为判定，为良，在图6中用〇表示。图5(d)至(f)所示的样本(样本d、样本e、样本f)中该金属箔7侧的构成分别 与上述(a)、(b)、(c)的情况相同，但该发光管2侧的该槽4的端部22向该发光管2内部突 出形成这一点是不同的。对上述各样本进行点灯试验时，点灯时，局部的电弧放电固定在向 该发光管2侧突出的该电极芯线6的该槽4的端部22，通过局部地加热该端部22附近的玻 璃材料等，在任一情况下都产生了裂纹。因此，作为判定，为不可，在图6中用X表示。图7是本发明的高压放电灯1涉及的其他实施例。该高压放电灯1与图1同样地， 由发光管2和向该发光管2的两端突出的密封部3构成。并且，其他的构成也基本同样，但 在该发光管2的内部相对配置的一对电极55在该电极芯线6的前端配置线圈56，该前端部 分形成为熔融的熔融电极这一点是不同的。在电极芯线6上，与图1的情况同样地形成有 该槽4，具有以下同样的效果能够抑制该密封部3与该电极芯线6的热膨胀率差引起的应 力导致的裂纹的产生。并且，在本实施例中，该电极55表示为熔融电极，图1中表示的是切 削电极，但该电极的形状无论是与该电极芯线一体构成还是作为其他部件构成均可，可以 采取各种方式这一点是不言自明的。
权利要求
一种高压放电灯，由石英玻璃制的发光管和向该发光管的两端突出的密封部构成，在该发光管内部，封入有稀有气体、0.15mg/mm3以上的水银、1×10 6～1×10 2μmol/mm3的卤素，具有相对配置的一对电极，与该电极连接的电极芯线与金属箔焊接，该电极芯线的一部分和该金属箔被埋设在该密封部内，其特征在于，在该电极芯线中，在该电极芯线的长边方向上、在与该长边方向正交的剖面的周缘整体形成有槽，该槽的密封部侧端部设置在该金属箔与该电极芯线重叠的范围。
2.根据权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，上述槽的密封部侧端部与该电极 芯线的端部之间形成有不具有槽的部分。
3.根据权利要求1或2所述的高压放电灯，其特征在于，上述槽的放电空间侧端部配置 在埋设于上述密封部的玻璃材料的部分。
全文摘要
本发明一种长寿命的高压放电灯，在以高的压力驱动的高压放电灯中，不会在密封部附近产生裂纹等，而不会产生密封部附近的应力集中导致的破裂。由石英玻璃制的发光管和向该发光管的两端突出的密封部构成，在该发光管内部封入有稀有气体、0.15mg/mm3以上的水银、1×10-6～1×10-2μmol/mm3的卤素，具有相对配置的一对电极，与该电极连接的电极芯线与金属箔焊接，该电极芯线的一部分与该金属箔被埋设在该密封部内，在该电极芯线中，在该电极芯线的长边方向上、在与该长边方向正交的剖面的周缘整体形成有槽，该槽的密封部侧端部设置在该金属箔与该电极芯线重叠的范围。
文档编号H01J61/36GK101924009SQ20101019339
公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月27日 优先权日2009年6月10日
发明者寺田庄一, 山下高史, 岩林弘久 申请人:优志旺电机株式会社