[发明专利]短弧型水银灯管及水银灯具

说明书

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。