专利名称：放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及在使用例如DLP (注册商标)(Digital Light Processing: 数字光处理)技术的放映机等中作为光源使用的氙气灯。
背景技术：
图6是表示作为现有技术的放电灯而被日本特开2005-142071号公 报所公开的结构的图。该放电灯l包括由石英玻璃制的发光管2及密 封管3构成的灯泡、和在发光管2的内部相互对置地设置的阴极4及阳 极5。阴极4及阳极5被支承在钨制的电极棒6上。另夕卜，在密封管3内 固定地设置保持用筒体7，该保持用筒体7由在内部具有轴向延伸的贯通 孔的圆筒状的石英玻璃构成。电极棒6插通并被保持在保持用筒体7内， 并且通过高低缝接合玻璃(段継^力'，7) 8封装在密封管3中。该电极 棒6从灯泡的外端部向外突出并延伸，兼用作对阴极4及阳极5的各个供给电力的外部引线棒。图7是表示具有这样的结构的放电灯1的阴极4的图。阴极4是将圆柱状的体身部分21、圆锥体形状的前端部分22、以及在体身部分21 和前端部分22之间其外周形成为阶梯状的台阶部分23 —体构成的部件。 另外，阴极4由掺杂了氧化钍的钨构成，并在表面上形成碳化钨层。由 于放电灯1在亮灯中阴极4成为高温，所以氧化钍在碳化钨层被还原成 为钍，钍促进从阴极4放出电子，并使电弧的辉点稳定化。在图7所示 的阴极4处，对与台阶部分23的中心轴L垂直的面24照射电弧的光而 温度上升。因此，在台阶部分23也能够还原氧化钍而供给钍，能够增加 可利用的钍的量。专利文献1日本特开2005—142071号公报但是，由于数字投影仪与现有技术的胶片投影仪相比元件的尺寸小, 所以光的利用效率降低。因此，作为光源要求更加高亮度的放电灯l。当 增大电力输入使放电灯1高亮度化时，会发生电弧的膨胀收縮。亮度与 阴极前端温度有关，越是高亮度、前端部分22的温度越高。当前端部分 22成为高温时，钍蒸发的速度加快，因而钍的需求和供给之间的平衡被 打破。钍的消耗过多，会因钍不足而发生电弧的膨胀收縮。当发生电弧 的膨胀收縮时，辉点因电弧摇动而移动。当辉点移动时，在聚光镜内辉 点的位置相对于焦点不固定，光输出发生变动，所以照射到屏幕上时会 出现闪烁。另外，为了不发生电弧的膨胀收縮，也考虑使阴极4和阳极5的间 隔距离变大地进行配置来降低前端部分22的温度、或者增大前端部分22 的前端的直径而使热分散来降低每单位面积的温度。但是，当增大阴极4 和阳极5的间隔距离或者增大前端部分22的前端的直径时，虽然不会发 生电弧的膨胀收縮，但由于光量大幅降低，所以不能使光源高亮度化。发明内容本发明鉴于上述问题提出，其目的是提供一种使电弧的辉点稳定化 的高亮度的放电灯。本申请的第一发明是放电灯，其在发光管的内部，将阴极以及阳极 相互对置地设置，所述阴极由掺杂了氧化钍的钨构成，其特征在于，所 述阴极由圆柱状的体身部分和圆锥体形状的前端部分、和在体身部分和 前端部分之间形成的中间部分构成，所述前端部分的角度在55°以上65° 以下，所述中间部分的侧面的角度比所述前端部分的角度小。另外，本申请的第二发明的特征在于，在第一发明中，所述前端部 分的轴方向的长度在3mm以上4mm以下，所述中间部分的侧面的角度 在30。以上40。以下。根据本发明的放电灯，因为前端部分的角度在55。以上65。以下，中 间部分的侧面的角度比前端部分的角度小，所以能够提供使电弧的辉点 稳定化的高亮度的放电灯。
图1是表示本发明的放电灯的结构的说明用截面图。图2是表示本发明的放电灯的阴极的截面图。图3是测量电弧的膨胀收縮的发生和光量的表。图4是测量到发生闪烁为止的亮灯时间的表。图5是表示本发明的放电灯的阴极的截面图。图6是表示现有技术的放电灯的结构的说明用截面图。图7是表示现有技术的放电灯的阴极的截面图。符号说明1 放电灯2 发光管3 密封管4 阴极5 阳极21 体身部分22 前端部分 25 中间部分具体实施方式
说明本发明的第一实施方式。图1是表示本发明的放电灯1的结构 的说明用截面图。该放电灯1包括石英玻璃制的由发光管2及密封管3构成的灯泡、 和在发光管2的内部相互对置地设置的阴极4及阳极5。在制成大体球状的发光管2的内部封入氙气，在发光管2的两端一 体地接连设置有密封管3。阳极5以及阴极4，分别嵌合在由钨构成的电 极棒6的前端。在密封管3的发光管2侧的内部配置有石英玻璃制的保 持用筒体7，支承阳极5及阴极4的电极棒6贯通插入在保持用筒体7的 中心所形成的贯通孔中。通过对保持用筒体7所处的密封管3进行加热 縮径而形成缩小部，以支承电极棒6。在密封管3内配置有高低缝接合玻璃8，高低缝接合玻璃8的一端 侧由与构成密封管3的石英玻璃膨胀系数一致的玻璃形成，并与密封管3 的端部焊接，高低缝接合玻璃8的另一端侧由与构成电极棒6的钨膨胀 系数一致的玻璃形成，并与电极棒6封接。另外， 一对电极棒6从高低缝接合玻璃8向密封管3的外部突出， 在其伸出的部分上连接未图示的供电机构。图2是表示本发明的放电灯1的阴极4的截面图。阴极4是将圆柱状的体身部分21、圆锥体形状的前端部分22、和在 体身部分21和前端部分22之间形成的中间部分25—体构成的部件。中 间部分25的直径随着从前端部分22向体身部分21前进而变大，外周成 为圆锥状。在阴极4的沿轴方向的截面图中，设前端部分22的顶部28 的角度为0p中间部分25的侧面29a、 29b所成的角度为02。中间部分 25的侧面的角度62比前端部分22的角度e,小。另外，设与阴极4的轴 方向L平行的、从前端部分22的顶部到前端部分22与中间部分25的拐 点的长度为A。另外，阴极4、体身部分21、前端部分22以及中间部分 25的全体由掺杂有氧化钍的钨构成，在表面上形成有碳化钨层。因为在 放电灯1亮灯中阴极4成为高温，所以氧化钍被碳化钨层还原成为钍， 钍促进从阴极4放出电子，使电弧的辉点稳定化。但是，在前端部分22的角度0,过小的情况下，因为在亮灯时前端 部分22成为高温，所以钨的结晶粒成长而变大，堵塞供掺杂的氧化钍的 流路，造成钍不足。当钍不足时，使电弧收縮而增多电子放出。由于当电弧收縮时，阴极4的温度上升，所以从中间部分25供给的钍的供给量 暂时增加，电弧膨胀。但是，因为前端部分22的钨的结晶粒再次成长， 所以又造成钍不足。这样，在前端部分22的角度e,小的情况下，发生电 弧的膨胀收縮。另一方面，在前端部分22的角度e!过大的情况下，虽然由于在亮 灯时前端部分22的温度下降而能够防止电弧的膨胀收縮，但是会发生光 量降低这样的问题。图3是表示使前端部分的角度e,在40。 75。内变化时测量电弧的膨 胀收缩的发生和光量的表。下面表示该放电灯的结构。阴极含2重量％氧化钍的钨，与阳极前端的间隔距离为3.5mm， 体身部分的直径O为10 mm，中间部分的侧面的角度62为40°，前端部 分的轴方向长度为3 mm，前端部分的前端的面积为0.3 mm2放电灯以7.5MPa封入氙气，4.2kW输入将在灯电压自稳定状态于1 5分钟期间下降0.2 0.5V，且该情况 以5 10分钟的周期连续产生时发生电弧的膨胀收縮的情况设为x;光量 在800001m以上时设为O。根据该结果，可知如果前端部分的角度e,在55°以上，则不发生电 弧的膨胀收縮。另外，可知如果前端部分的角度e,在65。以下，则能得到 足够的光量。根据上述，可知如果取前端部分的角度e!在55。以上65。以下，使中间部分的侧面的角度e2比前端部分的角度^小，则能够提供使电弧的辉点稳定化的高亮度的放电灯。图4是使图2所示的前端部分22的轴方向长度A在1 5 mm内变 化、中间部分25的侧面的角度02在20° 50°内变化时，测量到发生闪烁 为止的亮灯时间的表。如果不能从中间部分25向前端部分22供给从前端部分22蒸发的钍 的量，则钍不足而发生闪烁。亦即，当前端部分22的轴方向长度A长、中间部分25的侧面的角度92大时，前端部分22和中间部分25的温度差 变大，发生钍扩散的程度的温度区域变小，钍不足而发生闪烁。当前端 部分22的轴方向长度A短、中间部分25的侧面的角度02小时，前端部 分22和中间部分25的温度差变小，中间部分25的温度变得过高，将会 提前用尽钍，钍枯竭而不能稳定地放出电子，会发生闪烁。因此，为抑制闪烁的发生，取得前端部分22处的钍的需求和中间部 分25处的钍的供给之间的平衡十分重要。为从中间部分25供给足够量 的钍，必须将前端部分22的轴方向长度A和中间部分25的侧面的角度 02取适当的值，以便在中间部分25的内部以及表面上，增加发生钍扩散 的程度的温度区域并且不使中间部分25的温度变得过高。下面表示用于测量的放电灯的结构。阴极含氧化钍2重量％的钨，与阳极前端的间隔距离为3.5mm， 体身部分的直径①为10mm，前端部分的角度e,为60°，前端部分的前 端的面积为0.3 mm2放电灯以7.5MPa封入氙气，4.2kW输入当对放电灯施加的电压变动时出现闪烁。当施加到放电灯上的电压 变动1.2 V以上时认为发生了闪烁，测量从亮灯开始到发生闪烁时的时 间。当不能以稳定的辉点的电弧亮灯至少500小时以上时为不实用，因 此将到闪烁发生为止的亮灯时间在500小时以上的放电灯作为O，将500 小时以下的放电灯作为x。根据该结果，可知在前端部分的轴方向长度A在3 mm以上4 mm 以下、并且中间部分的侧面的角度02在30。以上40°以下时，从亮灯开始 到闪烁发生为止的时间成为500小时以上。由此可知，如果把前端部分 的轴方向长度A取为3 mm以上4 mm以下、并且把中间部分的侧面的角 度02取为30°以上40°以下，则能够取得前端部分22处的钍的需求和中 间部分25处的钍的供给之间的平衡，可以提供能够将稳定的辉点的电弧 维持500小时以上的高亮度的放电灯。说明本发明的第二实施方式。图5是表示本发明的放电灯1的阴极 4的截面图。阴极4是将圆柱状的体身部分21、圆锥体形状的前端部分22、和在 体身部分21与前端部分22之间，侧面的角度比前端部分22小的第一中 间部分26、及侧面的角度比第一中间部分26小的第二中间部分27 —体 构成的部件。前端部分22和第一中间部分26的连接面、第一中间部分 26和第二中间部分27的连接面以及第二中间部分27和体身部分21的连 接面为光滑连接。取前端部分22的轴方向长度为3mm、前端部分22的 角度A为60。、第一中间部分26的侧面的角度03为40°、第二中间部分 27的侧面的角度94为30°。因为第二中间部分27的倾斜的角度比第一中 间部分26小，所以能够抑制温度的降低，能够增加发生钍扩散的程度的 温度区域。使用该阴极4的放电灯1也能够取得前端部分22处的钍的需求和中 间部分25处的钍的供给之间的平衡，能够将稳定辉点的电弧维持500小 时以上。另外，在第一实施方式中，也可以像第二实施方式那样光滑连接前 端部分22和中间部分25的连接面、以及中间部分25和体身部分21的 连接面。
权利要求
1、一种放电灯，其在发光管的内部，将阴极以及阳极相互对置地设置，所述阴极由掺杂了氧化钍的钨构成，其特征在于，所述阴极由圆柱状的体身部分和圆锥体形状的前端部分、和在体身部分与前端部分之间形成的中间部分构成，所述前端部分的角度在55°以上65°以下，所述中间部分的侧面的角度比所述前端部分的角度小。
2、 根据权利要求l所述的放电灯，其^P征在于，所述前端部分的轴 方向的长度在3mm以上4mm以下，所述中间部分的侧面的角度在30° 以上40。以下。
全文摘要
本发明的提供一种使电弧的辉点稳定化的高亮度的放电灯。该放电灯为，在发光管的内部，将阴极以及阳极相互对置地设置，所述阴极由掺杂了氧化钍的钨构成，其特征在于，所述阴极由圆柱状的体身部分和圆锥体形状的前端部分、和在体身部分与前端部分之间的中间部分构成，所述前端部分的角度在55°以上65°以下，所述中间部分的侧面的角度比所述前端部分的角度小。
文档编号H01J61/073GK101236880SQ200710307779
公开日2008年8月6日 申请日期2007年12月17日 优先权日2007年2月2日
发明者菊池康郎, 藤名恭典 申请人:优志旺电机株式会社