專利名稱:高壓放電燈與燈組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓放電燈及燈組件。特別涉及用作一般照明、和反射鏡組合起來用在投影機上、及作汽車前照燈用的高壓放電燈。
背景技術(shù)：
近年來，液晶投影機和DMD投影機等圖像投影裝置，作為實現(xiàn)大畫面圖像的系統(tǒng)而得到了廣泛的應(yīng)用，在這樣的圖像投影裝置中一般都使用高亮度的高壓放電燈?，F(xiàn)有的高壓放電燈1000的結(jié)構(gòu)示意地示于圖40中。例如日本國公開特許公報特開平2-148561號中就公開了圖40所示的燈1000，即所謂的超高壓水銀燈。
燈1000，包括由石英玻璃構(gòu)成的發(fā)光管(bulb)101，一對順著發(fā)光管101的兩側(cè)延伸開來的密封(seal)部分102。發(fā)光管101的內(nèi)部(放電空間)封入有發(fā)光物質(zhì)(水銀)106，還有一對以鎢為材料的鎢電極(W電極)103相隔一定的間隔而對峙著。W電極103的一端與密封部分102內(nèi)的鉬箔(Mo箔)104焊接在一起，W電極103和鉬箔104電氣連接在一起。由鉬構(gòu)成的外部導(dǎo)線(Mo棒)105電氣連接在Mo箔104的一端。需提一下，發(fā)光管101內(nèi)，除封入有水銀外，還封入有氬(Ar)及少量鹵族元素。
下面，簡單說明一下燈1000的工作原理。即，始動電壓通過外部引線105與Mo箔104施加到W電極103、103上以后，氬(Ar)就開始放電，發(fā)光管101的放電空間內(nèi)的溫度就在該放電的作用下上升，水銀106因此而被加熱并氣化。這之后，水銀原子就在W電極103、103之間的電弧中心部被激發(fā)而發(fā)光。因燈1000的水銀蒸氣壓越高，所放出的光就越多，故水銀蒸氣壓越高，就越適合作圖像投影裝置的光源。但是，出于對發(fā)光管101的物理耐壓強度的考慮，在15～20MPa(150～200個大氣壓)這一范圍的水銀蒸氣壓下使用燈1000。
所述現(xiàn)有的燈1000的耐壓強度在20MPa左右，為進一步提高燈的這種特性，技術(shù)人員們在從事進一步提高耐壓強度的研究、開發(fā)工作(例如，參看日本國公開特許公報特開2001-23570號公報等)。這是因為今天，為實現(xiàn)性能更高的圖像投影裝置，需要的是高輸出、高功率的燈。而為滿足這一要求，又要求燈的耐壓強度更高之故。
更詳細地說明的話，為抑制在為高輸出、高功率的燈的情況下，電極的蒸發(fā)隨著電流的增大變早，就有必要封入比通常情況還多的水銀，以提高燈的電壓。因為，若相對燈的功率而言，所封入的水銀量不足的話，就不能夠把燈的電壓提高到必要的水平上，而會造成燈的電流增大，其結(jié)果就是電極提前蒸發(fā)，而得不到可實用的燈。換句話說，從實現(xiàn)高輸出的燈的角度來看，是提高燈的功率，制作電極間距比現(xiàn)有的燈的電極間距還短的短弧型燈就行了，但是，實際制作高輸出、高功率的燈時，必須提高耐壓強度，增加所封入的水銀量。在當今的技術(shù)下，還沒有實現(xiàn)耐壓強度極高(例如，30MPa左右以上)、又實用的高壓放電燈。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為解決上述問題而研究出來的。其主要目的，在于提供一種其耐壓強度比現(xiàn)有的高壓放電燈還要高的高壓放電燈。
本發(fā)明所涉及的第一種高壓放電燈，它包括管內(nèi)封入了發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光管、保持所述發(fā)光管內(nèi)的氣密性的密封部分。所述密封部分具有順著所述發(fā)光管延伸開來的第一玻璃部分、設(shè)在所述第一玻璃部分內(nèi)側(cè)的至少一部分中的第二玻璃部分，且所述密封部分具有被施加了壓縮應(yīng)力的部位。
所述被施加了壓縮應(yīng)力的部位，可為從所述第二玻璃部分、所述第二玻璃部分和所述第一玻璃部分的交界處、所述第二玻璃部分中靠近所述第一玻璃部分一側(cè)的部分、所述第一玻璃部分中靠近所述第二玻璃部分一側(cè)的部分所組成的組中選出的部分。
可以在所述第一玻璃部分和所述第二玻璃部分的交界附近，存在由于二者的壓縮應(yīng)力差而產(chǎn)生的應(yīng)變交界區(qū)域。
最好是，所述密封部分內(nèi)，設(shè)置了和所述第二玻璃部分接觸并用以提供電力的金屬部分。
所述壓縮應(yīng)力可加在所述密封部分的至少長邊方向上。
最好是，所述第一玻璃部分，含有重量百分比99％以上的SiO2；所述第二玻璃部分，含有重量百分比15％以下的Al2O3及重量百分比4％以下的B二者中至少一個和SiO2。
最好是，所述第二玻璃部分的軟化點溫度比第一玻璃部分的軟化點溫度低。
最好是，所述第二玻璃部分為由玻璃管制成的玻璃部分。
最好是，所述第二玻璃部分，不是用壓縮成形并燒結(jié)玻璃粉末的方法而形成的玻璃部分。
在一個較佳的實施例中，一對所述密封部分順著所述發(fā)光管延伸，所述一對密封部分中的每一個密封部分各自含有所述第一玻璃部分和所述第二玻璃部分，所述一對密封部分中的每一個密封部分具有被施加了壓縮應(yīng)力的部位。
在一個較佳的實施例中，被施加了所述壓縮應(yīng)力的部位上的所述壓縮應(yīng)力約在10kgf/cm2以上、50kgf/cm2以下。
在一個較佳的實施例中，所述壓縮應(yīng)力之差，約在10kgf/cm2以上、50kgf/cm2以下。
在一個較佳的實施例中，所述發(fā)光管內(nèi)設(shè)了一對相向布置的電極棒；所述一對電極棒中的至少一個電極棒接在金屬箔上；所述金屬箔設(shè)在所述密封部分內(nèi)，且所述金屬箔至少有一部分位于所述第二玻璃部分內(nèi)。
在一個較佳的實施例中，至少水銀被作為所述發(fā)光物質(zhì)密封在所述發(fā)光管內(nèi)；所述水銀的封入量在300mg/cc以上。
在一個較佳的實施例中，所述高壓放電燈為平均顯色指數(shù)Ra超過65的高壓水銀燈。
最好是，所述高壓水銀燈的色溫在8000K以上。
所述高壓放電燈可為至少含有金屬鹵化物作所述發(fā)光物質(zhì)的金屬鹵化物燈。
本發(fā)明所涉及的第二種高壓放電燈，包括管內(nèi)布置了一對電極棒的發(fā)光管、一對從所述發(fā)光管延伸開來并保持所述發(fā)光管內(nèi)的氣密性的密封部分。所述一對電極棒中的每一個電極棒各自有一部分被埋在所述一對密封部分內(nèi)中的各自的密封部分內(nèi)，所述密封部分，具有順著所述發(fā)光管延伸開來的第一玻璃部分、設(shè)在所述第一玻璃部分內(nèi)側(cè)的至少一部分中的第二玻璃部分；所述至少一個密封部分具有被施加了壓縮應(yīng)力的部位；所述被施加了壓縮應(yīng)力的部位，從所述第二玻璃部分、所述第二玻璃部分和所述第一玻璃部分的交界處、所述第二玻璃部分中靠近所述第一玻璃部分一側(cè)的部分、所述第一玻璃部分中靠近所述第二玻璃部分一側(cè)的部分中選擇；所述第二玻璃部分中存在在所述密封部分的至少長邊方向上的壓縮應(yīng)力；埋在所述至少一個密封部分內(nèi)的那一部分所述電極棒的至少一部分表面上，形成有由Pt、Ir、Rh、Ru、Re所組成的元素組中選出的至少一種金屬制成的金屬膜。
本發(fā)明所涉及的第三種高壓放電燈，包括管內(nèi)布置了一對電極棒的發(fā)光管、一對順著所述發(fā)光管延伸開來，并保持所述發(fā)光管內(nèi)的氣密性的密封部分。所述一對電極棒中的每一個電極棒各自有一部分被埋在所述一對密封部分中的各自的密封部分內(nèi)，所述密封部分中的至少一個密封部分具有順著所述發(fā)光管延伸開來的第一玻璃部分、設(shè)在所述第一玻璃部分內(nèi)側(cè)的至少一部分中的第二玻璃部分；所述至少一個密封部分具有被施加了壓縮應(yīng)力的部位；所述被施加了壓縮應(yīng)力的部位，從所述第二玻璃部分、所述第二玻璃部分和所述第一玻璃部分的交界處、所述第二玻璃部分中靠近所述第一玻璃部分一側(cè)的部分、所述第一玻璃部分中靠近所述第二玻璃部分一側(cè)的部分所組成的組中選擇；埋在所述至少一個密封部分內(nèi)的那一部分所述電極棒至少有一部分上，纏繞了其表面上至少有由Pt、Ir、Rh、Ru、Re所組成的元素組中選出的至少一種金屬的線圈。
在一個較佳的實施例中，所述一對電極棒中的每一個電極棒各自和設(shè)在所述一對密封部分中的每一個密封部分內(nèi)部的金屬箔相連；設(shè)在所述至少一側(cè)的密封部分內(nèi)的金屬箔的至少一部分位于所述第二玻璃部分內(nèi)。
在一個較佳的實施例中，所述第二玻璃部分，含有重量百分比15％以下的Al2O3及重量百分比4％以下的B二者中至少一個和SiO2；所述第一玻璃部分，含有重量百分比99％以上的SiO2；所述第二玻璃部分的軟化點溫度比第一玻璃部分的軟化點溫度低；所述第二玻璃部分，不是用壓縮成形并燒結(jié)玻璃粉末的方法而制成的玻璃部分。
在一個較佳的實施例中，所述被施加了壓縮應(yīng)力的部位上的所述壓縮應(yīng)力約在10kgf/cm2以上、50kgf/cm2以下。
在一個較佳的實施例中，至少水銀被作為所述發(fā)光物質(zhì)密封在所述發(fā)光管內(nèi)；所述水銀的封入量在300mg/cc以上。
所述高壓放電燈可為至少含有金屬鹵化物作所述發(fā)光物質(zhì)的金屬鹵化物燈。
一個實施例中的高壓放電燈，包括透光性的氣密容器、一對設(shè)置在氣密容器內(nèi)的電極、及一對和所述氣密容器相連的密封部分。所述一對密封部分中的至少一個密封部分，順著所述發(fā)光管延伸開來的第一玻璃部分、設(shè)在所述第一玻璃部分內(nèi)側(cè)的至少一部分中的第二玻璃部分。所述第二玻璃部分中存在著沿所述密封部分的至少長邊方向上的壓縮應(yīng)力。所述氣密容器內(nèi)沒有封入水銀，封入的至少是第一鹵化物、第二鹵化物及惰性氣體。所述第一鹵化物的金屬為發(fā)光物質(zhì)。和第一鹵化物相比，所述第二鹵化物的蒸氣壓大，且為和所述第一鹵化物的金屬相比難以在可視光區(qū)發(fā)光的一種金屬或者幾種金屬的鹵化物。
一個實施例中的高壓放電燈，包括透光性的氣密容器、一對設(shè)置在氣密容器內(nèi)的電極、及一對和所述氣密容器相連的密封部分。所述一對密封部分中的至少一個密封部分，具有順著所述發(fā)光管延伸開來的第一玻璃部分、設(shè)在所述第一玻璃部分內(nèi)側(cè)的至少一部分中的第二玻璃部分。所述第二玻璃部分中存在著沿所述密封部分的至少長邊方向上的壓縮應(yīng)力。所述氣密容器內(nèi)沒有封入水銀，封入的至少是第一鹵化物、第二鹵化物及惰性氣體。所述第一鹵化物為從鈉、鈧及希土類金屬組成的元素組中選出的一種或者幾種金屬的鹵化物，所述第二鹵化物的蒸氣壓相對較大，且為和第一鹵化物的金屬相比難以在可視光區(qū)發(fā)光的一種金屬或者幾種金屬的鹵化物。
本發(fā)明的實施例中的第一種高壓放電燈的制造方法，包括準備包括將會成為高壓放電燈的發(fā)光管的發(fā)光管部分、順著所述發(fā)光管部分延伸出的側(cè)管部分這兩部分的放電燈用玻璃管的工序；將玻璃管插到所述側(cè)管部分中，接著再加熱所述側(cè)管部分來讓二者貼緊的工序；將至少包括電極棒的電極構(gòu)件插到已貼緊在所述側(cè)管部分的所述玻璃管內(nèi)，接著再加熱所述側(cè)管部分及所述玻璃管并讓它們收縮，來把所述電極構(gòu)件密封起來的工序。
本發(fā)明的實施例中的第二種高壓放電燈的制造方法，包括將至少包括電極棒的電極構(gòu)件插到玻璃管內(nèi)的工序；讓所述玻璃管的一部分和所述電極構(gòu)件的至少一部分貼緊的工序；將所述電極構(gòu)件的至少一部分已經(jīng)與其貼緊的所述玻璃管插到包括將會成為高壓放電燈的發(fā)光管的發(fā)光管部分、順著所述發(fā)光管部分延伸出的側(cè)管部分這兩部分的放電燈用玻璃管中的側(cè)管部分的工序；通過加熱所述側(cè)管部分及所述玻璃管并讓它們收縮，來把所述電極構(gòu)件密封起來的工序。
在一個較佳的實施例中，所述側(cè)管部分含有重量百分比99％以上的SiO2；所述玻璃管含有重量百分比15％以下的Al2O3及重量百分比4％以下的B二者中至少一個和SiO2。
最好是，所述玻璃管的軟化點溫度比所述側(cè)管部分的軟化點溫度低。
在一個較佳的實施例中，進行完將所述電極構(gòu)件密封好的工序后，加在所述玻璃管、所述玻璃管和所述側(cè)管部分的交界部分、所述玻璃管中靠近所述側(cè)管部分一側(cè)的部分及所述側(cè)管部分中靠近所述玻璃管一側(cè)的部分所組成的組中選出的部分中約10kgf/cm2以上、50kgf/cm2以下的壓縮應(yīng)力，產(chǎn)生在所述側(cè)管部分的至少長邊方向上。
在一個較佳的實施例中，進行完密封所述電極構(gòu)件的工序后，并將高壓放電燈的密封部分密封起來以后，就對所述密封部分加熱，讓約10kgf/cm2以上、50kgf/cm2以下的壓縮應(yīng)力產(chǎn)生在所述密封部分的一部分上。
最好是，進行完密封所述電極構(gòu)件的工序后，并將高壓放電燈的密封部分密封起來以后，再在比所述玻璃管的應(yīng)變點溫度還高的溫度下將該密封部分加熱2個小時以上。
在一個較佳的實施例中，所述電極構(gòu)件由所述電極棒、連接在所述電極棒上的金屬箔、及連接在所述金屬箔上的外部導(dǎo)線構(gòu)成。
在一個較佳的實施例中，在所述電極棒的至少一部分上，形成了由從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re所組成的元素組中選出的至少一種金屬形成的金屬膜。
在一個較佳的實施例中，至少在其表面上擁有從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re所組成的元素組中選出的至少一種金屬的線圈纏在所述電極棒的至少一部分上。
在一個較佳的實施例中，在所述放電燈用玻璃管的所述側(cè)管部分和所述發(fā)光管部分的交界周圍，設(shè)了使所述側(cè)管部分的內(nèi)徑比其它部分的內(nèi)徑還小的小徑部分。
本發(fā)明的實施例中的高壓放電燈，具有在比所述玻璃管的應(yīng)變點溫度高、比構(gòu)成所述側(cè)管部分的玻璃的應(yīng)變點溫度低的溫度下，通過對從成為高壓放電燈的發(fā)光管的發(fā)光管部分延伸開來的側(cè)管部分、插在所述側(cè)管部分內(nèi)的玻璃管這兩部分加熱而讓它們貼緊所形成的密封部分進行退火處理而得到的。
本發(fā)明的第四種高壓放電燈，包括管內(nèi)封入了發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光管、保持所述發(fā)光管內(nèi)的氣密性的密封部分，所述密封部分具有順著所述發(fā)光管延伸開來的第一玻璃部分、設(shè)在所述第一玻璃部分內(nèi)側(cè)的至少一部分中的第二玻璃部分；若用利用了光彈性效果的感光色板法測量應(yīng)變，在所述密封部分中相當于所述第二玻璃部分的區(qū)域中至少一部分觀察到了壓縮應(yīng)力。
可用東芝制的SVP-200應(yīng)變檢查器來進行所述應(yīng)變測量。
一個實施例中的白熾燈，包括管內(nèi)封入了發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光管、保持所述發(fā)光管內(nèi)的氣密性的密封部分。所述密封部分具有順著所述發(fā)光管延伸開來的第一玻璃部分、設(shè)在所述第一玻璃部分內(nèi)側(cè)的至少一部分中的第二玻璃部分；所述密封部分具有被施加了壓縮應(yīng)力的部位。
本發(fā)明中的燈組件，包括所述高壓放電燈、反射來自所述高壓放電燈的光的反射鏡。
在本發(fā)明中的高壓放電燈中，密封部分具有順著所述發(fā)光管延伸開來的第一玻璃部分、設(shè)在所述第一玻璃部分內(nèi)側(cè)的至少一部分中的第二玻璃部分；所述密封部分具有被施加了壓縮應(yīng)力的部位。由于該被施加了壓縮應(yīng)力的部位的存在，就能提高這個高壓放電燈的耐壓強度。
因在埋在至少一個密封部分內(nèi)的那一部分的電極棒的至少一部分的表面上，形成了由Pt、Ir、Rh、Ru、Re所組成的元素組中選出的至少一種金屬形成的金屬膜的情況下，電極棒的表面和密封部分的玻璃間的可沾性(wettability)會變壞，故在燈的制造工序下二者分離得就好。結(jié)果是，可防止出現(xiàn)微細的裂縫，從而可進一步地提高燈的耐壓強度。還有，在埋在至少一個密封部分內(nèi)的那一部分的電極棒的至少一部分，纏繞了至少其表面上有由Pt、Ir、Rh、Ru、Re所組成的元素組中選出的至少一種金屬的線圈的情況下，也能防止出現(xiàn)微細的裂縫，從而可進一步地提高燈的耐壓強度。
本發(fā)明不僅適用于高壓放電燈，還適用于金屬鹵化物燈、氙燈等其它的高壓放電燈，也適用無水銀的無水銀金屬鹵化物燈。正因為耐壓強度高，所以能夠?qū)Ρ景l(fā)明的無水銀金屬鹵化物燈高壓封入惰性氣體，結(jié)果就是很簡單地就能將效率提高，將點燈的始動性提高。此外，本發(fā)明不僅可被應(yīng)用到高壓水銀燈上，還可被應(yīng)用到白熾燈(例如鹵化物燈)上，這樣，防止燈破裂的能力就比現(xiàn)有的燈要高了。



圖1(a)及圖1(b)為剖面圖，分別示意地示出了本發(fā)明的本實施例所涉及的高壓放電燈100的結(jié)構(gòu)。
圖2(a)及圖2(b)為主要部分放大圖，分別示意地示出了壓縮應(yīng)變沿密封部分2的長邊方向(電極軸方向)的分布情況。
圖3(a)及圖3(b)為照片，代替附圖顯示用利用了光彈性效果的感光色板法(sensitive tint plate)所測得的燈的壓縮應(yīng)變的分布情況。
圖4(a)及圖4(b)分別為圖3(a)及圖3(b)的軌跡圖(traceddrawings)。
圖5(a)及圖5(b)為用以說明用利用了光彈性效果的感光色板法測量應(yīng)變的原理的圖。
圖6為表示應(yīng)力(kgf/cm2)和燈的根數(shù)(根)間之關(guān)系的曲線圖。
圖7(a)及圖7(b)為主要部分放大圖，用以說明由于第二玻璃部分7中有壓縮應(yīng)變而使燈100的耐壓強度提高了的理由。
圖8為示意地顯示燈100的變形例的主要部分放大圖。
圖9為示意地顯示燈100的變形例的主要部分放大圖。
圖10為示意地顯示燈100的變形例的主要部分放大圖。
圖11為示意地顯示燈100的變形例的主要部分放大圖。
圖12為示意地顯示放電燈用玻璃管80的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖13為示意地顯示玻璃管70的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖14為剖面圖，用以說明將玻璃管70固定到玻璃管80的側(cè)管部分2’上的工序。
圖15為示意地顯示電極構(gòu)件50的結(jié)構(gòu)的圖。
圖16為示意地顯示設(shè)了小徑部分83的玻璃管80的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖17為剖面圖，用以說明電極構(gòu)件50的插入工序。
圖18為沿圖17中的線c-c剖開后的得到的剖面圖。
圖19為剖面圖，用以說明密封部分的形成工序。
圖20(a)及圖20(b)為用以說明第二玻璃部分7中有壓縮應(yīng)變的機構(gòu)的剖面圖。
圖21為示意地顯示玻璃管70的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖22為用以說明將電極構(gòu)件50插到玻璃管70內(nèi)的工序的剖面圖。
圖23為用以說明讓玻璃管70收縮的工序的剖面圖。
圖24為示意地顯示帶玻璃管70的電極構(gòu)件50的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖25為用以說明將帶玻璃管70的電極構(gòu)件50插到玻璃管80的側(cè)管部分2’內(nèi)的工序的剖面圖。
圖26為示意地顯示本發(fā)明的本實施例所涉及的高壓放電燈200的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖27為示意地顯示本發(fā)明的本實施例所涉及的高壓放電燈300的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖28為示意地顯示進行靜水壓耐壓試驗時的燈的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖29為顯示耐壓和破損幾率間之關(guān)系的維泊爾曲線圖。
圖30為一曲線圖，顯示燈在工作壓力40MPa下工作時光譜的分布情況。
圖31為一曲線圖，顯示燈在工作壓力19MPa下工作時光譜的分布情況。
圖32為顯示現(xiàn)有燈的光譜分布情況的曲線。
圖33為顯示平均顯色指數(shù)Ra和工作壓力間的關(guān)系的曲線圖。
圖34為示意地顯示帶鏡子的燈900的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖35為顯示工作壓力(MPa)和平均照明度(lx)間之關(guān)系的曲線圖。
圖36為示意地顯示白熾燈500的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖37為示意地顯示白熾燈600的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖38為示意地顯示現(xiàn)有燈2000的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖39為導(dǎo)電性導(dǎo)線構(gòu)造250的主要部分放大圖。
圖40為示意地顯示現(xiàn)有的高壓水銀燈的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實施方式
下面，參考附圖，說明本發(fā)明的實施例。為便于說明，在以下各圖中，用同一個符號表示實際上具有相同功能的構(gòu)成要素。此外，本發(fā)明并不限于以下各實施例。
(第1個實施例)圖1(a)及圖1(b)示意地示出了本實施例所涉及的燈100的結(jié)構(gòu)。本實施例中的燈100，為包括管內(nèi)封入了發(fā)光物質(zhì)(6)的發(fā)光管1、順著發(fā)光管1延伸開來的密封部分2的高壓放電燈。圖1所示的燈為高壓水銀燈。圖1(a)示意地示出了燈100的整體結(jié)構(gòu)；圖1(b)示意地示出了從發(fā)光管1看沿圖1(a)中的b-b線剖開后而得到的密封部分2的剖面結(jié)構(gòu)。
燈100的密封部分2，為保持發(fā)光管1的內(nèi)部10的氣密性的部位。燈100為包括兩個密封部分2的兩端型燈。密封部分2，包括順著發(fā)光管1延伸開來的第一玻璃部分(側(cè)管部分)8、設(shè)在第一玻璃部分8的內(nèi)側(cè)(中心側(cè))的至少一部分上的第二玻璃部分7。這樣密封部分2就有被施加了壓縮應(yīng)力的部位7。在本實施例中，被施加了壓縮應(yīng)力的部位就是相當于第二玻璃部分7的部分。如圖1(b)所示，密封部分2的剖面形狀近似為圓形，密封部分2內(nèi)設(shè)了用以提供燈功率的金屬部分4。該金屬部分4的一部分和第二玻璃部分7相接，在本實施例中，金屬部分4位于第二玻璃部分7的中心部分。第二玻璃部分7位于密封部分2的中心部分，第二玻璃部分7的外周被第一玻璃部分8覆蓋起來。
借助利用了光彈性效果的感光色板法，測量了本實施例中的燈100的應(yīng)變。一觀察密封部分2，就確認出了在相當于第二玻璃部分7的部分存在壓縮應(yīng)力。在感光色板法下進行應(yīng)變測量時，是不可能邊維持燈100的形狀，邊觀測切斷密封部分2而得到的剖面內(nèi)的應(yīng)變(應(yīng)力)的。但就在相當于第二玻璃部分7的部分上觀測到壓縮應(yīng)力這件事而言，可以說是在以下幾種情況單獨地或者是這幾種情況組合起來而將壓縮應(yīng)力施加在了密封部分2的一部分上。即在整個第二玻璃部分7或者第二玻璃部分7的大部分上施加了壓縮應(yīng)力的情況；在第二玻璃部分7和第一玻璃部分8的交界處施加了壓縮應(yīng)力的情況；在第二玻璃部分7中的第一玻璃部分8或者第一玻璃部分8中的第二玻璃部分7一側(cè)部分上施加了壓縮應(yīng)力的情況。還有，進行該測量時，以積分值來觀測在密封部分2的長邊方向上的壓縮應(yīng)力(或者應(yīng)變)。
密封部分2中的第一玻璃部分8含有重量百分比在99％以上的SiO2，例如，由石英玻璃制成。另一方面，第二玻璃部分7，含有重量百分比在15％以下的Al2O3及重量百分比在4％以下的B中至少之一和SiO2，例如由維科爾高硼硅酸耐熱玻璃制成。因在SiO2中添加Al2O3、B以后，玻璃的軟化點就下降，故第二玻璃部分7的軟化點比第一玻璃部分8的軟化點溫度低。需提一下，維科爾高硼硅酸耐熱玻璃(Vycor Glass，商品名)為讓添加物混到石英玻璃中使軟化點下降，且加工性也比石英玻璃好的玻璃，例如對硼硅玻璃進行熱/化學(xué)處理，讓它的特性接近石英玻璃的特性，即可制成這種玻璃。維科爾高硼硅酸耐熱玻璃的組成為例如，硅石(SiO2)重量百分比為96.5％、礬土(Al2O3)重量百分比為0.5％、硼元素(B)重量百分比為3％。在本實施例中，第二玻璃部分7由維科爾高硼硅酸耐熱玻璃制玻璃管制成。需提一下，第二玻璃部分7也可用以SiO2重量百分比62％、Al2O3重量百分比13.8％、CuO重量百分比23.7％為成分的玻璃管制成。
加在密封部分2的一部分上的壓縮應(yīng)力只要實質(zhì)上超過0(也就是說，0kgf/cm2)就行了。需提一下，該壓縮應(yīng)力為燈不工作狀態(tài)下的壓縮應(yīng)力。由于該壓縮應(yīng)力的存在，可使耐壓強度比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)高。最好是，該壓縮應(yīng)力約在10kgf/cm2以上(約9.8×105N/cm2以上)，約在50kgf/cm2以下(約4.9×105N/cm2以下)。因為若不到10kgf/cm2，就有壓縮應(yīng)變就小，而不能將燈的耐壓強度提高到足夠大的時候。還有，若使其成為超過50kgf/cm2的結(jié)構(gòu)，就找不到能夠?qū)崿F(xiàn)該結(jié)構(gòu)的實用玻璃材料。然而，即使不到10kgf/cm2，而實質(zhì)上超過0，就可使耐壓強度比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)下的高。再就是，若開發(fā)出了能夠?qū)崿F(xiàn)超過50kgf/cm2的結(jié)構(gòu)的實用材料，第二玻璃部分7擁有超過50kgf/cm2的壓縮應(yīng)力也是可以的。
從通過應(yīng)變檢查器觀測燈100所得的結(jié)果，容易推測出在第一玻璃部分8和第二玻璃部分7間的交界處周圍，存在著由于二者的壓縮應(yīng)力之差而造成的應(yīng)變交界區(qū)20?？蛇@樣考慮壓縮應(yīng)力主要存在于第二玻璃部分7(或者第二玻璃部分7的外周附近區(qū)域)，第二玻璃部分7的壓縮應(yīng)力沒太(或者是幾乎沒有)傳給第一玻璃部分8。這兩者8、7的壓縮應(yīng)力之差例如約在從10kgf/cm2到50kgf/cm2這樣的一個范圍內(nèi)。
燈100的發(fā)光管1近似為球形，和第一玻璃部分8一樣，也是由石英玻璃制成。需提一下，為實現(xiàn)具有壽命長等優(yōu)點的高壓水銀燈(特別是超高壓水銀燈)，最好是，用堿金屬雜質(zhì)水平很低(例如1ppm以下)的高純度石英玻璃作制成發(fā)光管1的石英玻璃。需提一下，用普通的堿性金屬雜質(zhì)水平的石英玻璃也是完全可以的。發(fā)光管1的外徑例如在5mm～20mm左右，發(fā)光管1的玻璃厚例如在1mm到5mm左右。發(fā)光管1內(nèi)的放電空間10的容積例如在0.01～1cc(0.01～1cm3)左右。本實施例中使用的是，外徑在9mm左右、內(nèi)徑在4mm左右、放電空間的容積在0.06cc左右的發(fā)光管1。
發(fā)光管1內(nèi)布置了一對相向的電極棒(電極)3。電極棒3的前端以0.2～5mm左右(例如、0.6～1.0mm)的間隔(弧長)D布置在發(fā)光管1內(nèi)，每一根電極棒3都是由鎢(W)構(gòu)成的。為降低燈工作時電極前端的溫度，在電極棒3的前端纏繞了線圈12。在本實施例中，使用了鎢制的線圈作線圈12，不僅如此，還可以使用釷-鎢制線圈。而且，電極棒3也不僅可為鎢棒，還可為由釷-鎢制成的棒。
發(fā)光管1內(nèi)封入了水銀6作發(fā)光物質(zhì)，在讓燈100作為超高壓水銀燈工作的情況下，發(fā)光管1內(nèi)封入例如200mg/cc左右或者在該數(shù)值以上(例如220mg/cc以上、230mg/cc以上、或者250mg/cc以上)的水銀，最好是300mg/cc左右或者在該數(shù)值以上(300mg/cc～500mg/cc)的水銀、5～30kPa的惰性氣體(例如氬)以及少量的鹵族元素(根據(jù)需要)。
封入在發(fā)光管1內(nèi)的鹵族元素的作用是，進行讓燈工作時從電極棒3蒸發(fā)的W(鎢)再次返回到電極棒3上這樣的鹵素循環(huán)，它例如為溴。所封入的鹵族的形態(tài)不僅可為單體，還可為鹵族元素前驅(qū)體(化合物)。在本實施例中，鹵族元素以CH2Br2的形態(tài)導(dǎo)入到發(fā)光管1內(nèi)。而且，本實施例中CH2Br2的封入量在0.0017～0.17mg/cc左右。若將它換算為燈工作時的鹵族元素原子密度，則相當于0.01～1μmol/cc左右。需提一下，可使燈100的耐壓強度(工作壓力)在20MPa以上(例如30～50MPa左右，或者在該值以上)。再就是，管壁負荷例如在60W/cm2左右以上，并不設(shè)上限。若舉例說明的話，可實現(xiàn)管壁負荷從60W/cm2左右以上到300W/cm2左右這一范圍內(nèi)(最好是在80～200W/cm2左右)的燈。若再在裝上冷卻結(jié)構(gòu)，管壁負荷還能達到300W/cm2左右以上。需提一下，額定功率例如在150W(那時的管壁負荷約為130W/cm2左右)。
其一端位于放電空間10內(nèi)的電極棒3借助焊接與設(shè)在密封部分2內(nèi)的金屬箔4相連接。金屬箔4的至少一部分位于第二玻璃部分7內(nèi)。在圖1所示的結(jié)構(gòu)下，是讓第二玻璃部分7覆蓋包括電極棒3和金屬箔4的連接部分的那一塊兒。具體給出圖1所示的結(jié)構(gòu)下的第二玻璃部分7的尺寸的話，密封部分2在長邊方向的長度約為2～20mm(例如，3mm、5mm、7mm)，夾在第一玻璃部分8和金屬箔4之間的第二玻璃部分7的厚度約為0.01～2mm(例如0.1mm)。從第二玻璃部分7靠近發(fā)光管1一側(cè)的端面到發(fā)光管1的放電空間10的距離H，約為0mm～6mm(例如約為0mm～3mm或者1mm～6mm)。在不讓第二玻璃部分7露出在放電空間10內(nèi)的情況下，距離H大于0mm，例如在1mm以上。例如，從金屬箔4靠近發(fā)光管1一側(cè)的端面到發(fā)光管1的放電空間10的距離B(換句話說，被埋在密封部分2內(nèi)的那一部分電極棒3的長度)例如約為3mm。
如上所述，密封部分2的斷面形狀近似圓形，金屬箔4大致設(shè)在它的中央部分。金屬箔4例如為矩形的鉬箔(Mo箔)，金屬箔4的寬度(短邊一側(cè)的長度)例如在1.0mm～2.5mm左右(最好是在1.0mm～1.5mm左右)。金屬箔4的厚度例如在15μm～30μm左右(最好在15μm～20μm左右)。厚度與寬度之比大約在1∶100左右。再就是，金屬箔4的長度(長邊一側(cè)的長度)例如在5mm～50mm之間。
在與電極棒3所在的那一側(cè)相反的一側(cè)通過焊接設(shè)了外部導(dǎo)線5。外部導(dǎo)線5接在金屬箔4中接有電極棒3那一側(cè)的相反一側(cè)，外部導(dǎo)線5的一端延伸到密封部分2以外。通過將外部導(dǎo)線5電氣接在鎮(zhèn)流電路(未圖示)上，鎮(zhèn)流電路就和一對電極棒3電氣連接起來了。密封部分2的作用是，使密封部分的玻璃部分7、8和金屬箔4壓好，以保持發(fā)光管1內(nèi)的放電空間10的氣密性。下面簡單地說明一下密封部分2進行的密封原理。
因構(gòu)成密封部分2的玻璃部分的材料的熱膨脹系數(shù)和構(gòu)成金屬箔4的鉬的熱膨脹系數(shù)不同，故從熱膨脹系數(shù)的觀點來看，二者達不到一體化的狀態(tài)。然而，在該結(jié)構(gòu)(箔密封)下，金屬箔4在來自密封部分的玻璃部分的壓力下發(fā)生塑性變形，從而將二者間的間隙填好。這樣以來，就能使密封部分2的玻璃部分和金屬箔4成為相互壓緊的狀態(tài)，也就由密封部分2將發(fā)光管1密封好了。換句話說，通過借助密封部分2的玻璃部分和金屬箔4之間的壓緊帶來的箔密封，就由密封部分2密封好了。在本實施例中，設(shè)了有壓縮應(yīng)變的第二玻璃部分7，故可提高該密封結(jié)構(gòu)的可靠性。
其次，對密封部分2的壓縮應(yīng)變進行說明。圖2(a)、圖2(b)示意地示出了壓縮應(yīng)力沿密封部分2的長邊方向(電極軸方向)的分布情況。圖2(a)示出的是設(shè)了第二玻璃部分7的燈100的結(jié)構(gòu)；圖2(b)示出的是未設(shè)第二玻璃部分7的燈100’的結(jié)構(gòu)(比較例)。
在圖2(a)所示的密封部分2中，相當于第二玻璃部分7的區(qū)域(網(wǎng)狀線區(qū)域)存在壓縮應(yīng)力(壓縮應(yīng)變)，第一玻璃部分8那里(斜線區(qū)域)的壓縮應(yīng)力的大小實質(zhì)上為0。另一方面，如圖2(b)所示，在密封部分2中無第二玻璃部分7的情況下，沒有存在壓縮應(yīng)變之處，第一玻璃部分8的壓縮應(yīng)力的大小實質(zhì)上為0。
本案發(fā)明人，定量地實測了燈100的應(yīng)變，觀察到了在密封部分2中的第二玻璃部分7存在壓縮應(yīng)力。該測量結(jié)果示于圖3及圖4。該應(yīng)變的定量化是通過利用了光彈性效果的感光色板法進行的。借助該方法，能看到有應(yīng)變(應(yīng)力)的地方的顏色發(fā)生變化，再拿該顏色和應(yīng)變標準器進行比較就能把應(yīng)變的大小定量化。也就是說，通過觀察要測量應(yīng)變的那一種顏色和同一種標準顏色的光路差就能把應(yīng)力計算出來。為把應(yīng)變定量化而用的測量器為應(yīng)變檢查器(東芝制SVP-200)。若利用該應(yīng)變檢查器，就是把密封部分2的壓縮應(yīng)變的大小作為加在密封部分2上的應(yīng)力的平均值求出。
圖3(a)為表示借助利用了光彈性效果的感光色板法所測得的燈100的壓縮應(yīng)力的分布情況的照片；圖3(b)為表示無第二玻璃部分7的燈100’的壓縮應(yīng)力的分布情況的照片。需提一下，圖4(a)及圖4(b)分別為圖3(a)及圖3(b)的軌跡圖。
如圖3(a)及圖4(a)所示，在燈100的密封部分2中，有第二玻璃部分7的區(qū)域有和周圍8的顏色不同(淺顏色)的地方，這就表明第二玻璃部分7存在壓縮應(yīng)力(壓縮應(yīng)變)。另一方面，如圖3(b)及圖4(b)所示，燈100’的密封部分2中，沒有顏色不同(淺顏色)的區(qū)域，這就表明密封部分2(第一玻璃部分8)的特定部分不存在壓縮應(yīng)力。
其次，參看圖5，簡單地說明借助利用了光彈性效果的感光色板法測量應(yīng)變的原理。圖5(a)及圖5(b)示意地示出了讓透過偏光板而形成的直線偏光入射到玻璃內(nèi)的狀態(tài)。若這里設(shè)直線偏光的振動方向為u，則可認為u由u1和u2合成。
如圖5(a)所示，因玻璃中無應(yīng)變時，u1和u2以同一個速度通過玻璃，故透過光u1和u2之間沒有偏離。另一方面，如圖5(b)所示，玻璃中有應(yīng)變，應(yīng)力F起作用時，u1和u2就以不同的速度通過玻璃，故透過光u1和u2之間就有偏離。也就是說，u1和u2中之一個比另一個慢。這一慢造成的距離就叫光路差。光路差R與應(yīng)力F及在玻璃中的通過距離L成正比，故若設(shè)比例系數(shù)為C，則有下式成立。
R＝C·F·L這里，每一個符號的單位分別為R(nm)、F(kgf/cm2)、L(cm)、C({nm/cm}/{kgf/cm2})。C根據(jù)玻璃等的材質(zhì)而定，被稱作光彈性常數(shù)。由上式可知，若已知C，則通過測量L和R，就能求出F。
本案發(fā)明人，對光在密封部分2中的透過距離、即密封部分2的外徑L進行了測量，并利用應(yīng)變標準器從測量時的密封部分2的顏色讀出了光路差R。而且，讓光彈性常數(shù)為石英玻璃的光彈性常數(shù)3.5。把這些數(shù)值代入上式，計算出的應(yīng)力值的結(jié)果用圖6中的棒圖來表示。
如圖6所示，應(yīng)力為0kgf/cm2的燈為0個，應(yīng)力為10.2kgf/cm2的燈為43個，應(yīng)力為20.4kgf/cm2的燈為17個；應(yīng)力為35.7kgf/cm2的燈也是0個。另一方面，再拿作為比較例的燈100’來看，所測得的所有燈的應(yīng)力都是0kgf/cm2。需提一下，密封部分2的壓縮應(yīng)力是利用測量原理從加在密封部分2上的應(yīng)力的平均值計算出來的。但從圖3、圖4及圖6的結(jié)果來看，很容易得出以下結(jié)論，即密封部分2的一部分上被施加了壓縮應(yīng)力這樣的狀態(tài)是由于設(shè)了第二玻璃部分7所致。這是因為對作為比較例的燈100’而言，密封部分2不存在壓縮應(yīng)力之故。圖6示出了離散的應(yīng)力值，是因為從應(yīng)變標準器讀取的光路差是離散的之故。應(yīng)力值離散是由利用感光色板法的應(yīng)變測量原理所致。一致認為實際上，例如還存在著其值在從10.2kgf/cm2到20.4kgf/cm2之間的應(yīng)力值，在第二玻璃部分7或者是第二玻璃部分7外圍附近，也存在著規(guī)定量的壓縮應(yīng)力。這一點和為離散值時的情況是一致的。
需提一下，進行該測量時，觀察的是在密封部分2的長邊方向(電極軸3的延伸方向)上的應(yīng)力，但這并不意味著其它方向上不存在壓縮應(yīng)力。要測量在密封部分2的徑向(中心一外周方向)、或者密封部分2的周向(例如時鐘方向)上是否存在壓縮應(yīng)力，則必須將發(fā)光管1、密封部分2切斷，而一旦這樣切斷，第二玻璃部分7上的壓縮應(yīng)力馬上就消失了。因此，在不切斷燈100的狀態(tài)下所能測到的就是在密封部分2的長邊方向上的壓縮應(yīng)力。故本案發(fā)明人至少將那一方向上的壓縮應(yīng)力定量化了。
本實施例中的燈100，因在設(shè)在第一玻璃部分8內(nèi)側(cè)的至少一部分上的第二玻璃部分7中存在壓縮應(yīng)變(至少是長邊方向上的壓縮應(yīng)變)，故可提高高壓放電燈的耐壓強度。換句話說，與圖2(b)中所示的作為比較例的燈100’相比，圖1及圖2(a)所示的本實施例中的燈100的耐壓強度提高了。圖1所示的本實施例中的燈100可在超過現(xiàn)有的最高水平的工作壓力(20MPa左右)下工作，即可在30MPa以上的工作壓力下工作。
其次，參考圖7，說明由于第二玻璃部分7中有了壓縮應(yīng)變而導(dǎo)致燈100的耐壓強度上升的理由。圖7(a)為燈100的密封部分2的主要部分的放大圖；圖7(b)為作為比較例的燈100’的密封部分2的主要部分的放大圖。
盡管對燈100的耐壓強度提高了的機構(gòu)還有不明白的地方，本案發(fā)明人卻做出了如下的推論。
首先，前提是，因密封部分2內(nèi)的金屬箔4在燈工作時加熱、膨脹，故來自金屬箔4的應(yīng)力就加在了密封部分2的玻璃部分中。更具體地講，除了金屬的熱膨脹率比玻璃的大以外，熱連接在電極棒3上且有電流通過的金屬箔4，比密封部分2的玻璃部分更容易被加熱，故應(yīng)力容易從金屬箔4(特別是面積很小的箔側(cè)面)加到玻璃部分上。
如圖7(a)所示，若在第二玻璃部分7的長邊方向上施加壓縮應(yīng)力，就能抑制來自金屬箔4的應(yīng)力16的產(chǎn)生。換句話說，可通過第二玻璃部分7的壓縮應(yīng)力15抑制大應(yīng)力16的產(chǎn)生。結(jié)果，例如在密封部分2的玻璃部分出現(xiàn)裂縫，密封部分2的玻璃部分和金屬箔4之間漏氣等現(xiàn)象都會減少，密封部分2的強度由此而得以提高。
如圖7(b)所示，當結(jié)構(gòu)中無第二玻璃部分7時，來自金屬箔4的應(yīng)力17比圖7(a)所示的結(jié)構(gòu)時的要大。換句話說，因金屬箔4周圍不存在加了壓縮應(yīng)力的區(qū)域，故來自金屬箔4的應(yīng)力17比圖7(a)所示的應(yīng)力16大。由此而推論可使圖7(a)所示結(jié)構(gòu)下的耐壓強度比圖7(b)所示結(jié)構(gòu)下的耐壓強度高。這一想法和玻璃的一般性質(zhì)是相符的，即若玻璃中有拉伸應(yīng)變(拉伸應(yīng)力)，玻璃就容易碎；而若玻璃中有壓縮應(yīng)變(壓縮應(yīng)力)，玻璃就不容易碎。
但是，很難從玻璃中有壓縮應(yīng)力就不容易破碎這樣的一般性質(zhì)，得出燈100的密封部分2具有高耐壓強度這樣的結(jié)論。因為以下想法是有可能成立的，即使有壓縮應(yīng)變的那一區(qū)域的玻璃的強度增加了，但從整個密封部分2來看，和沒有應(yīng)變的情況相比，產(chǎn)生了負荷了。故整個密封部分2的強度是反而會下降。燈100的耐壓強度提高了這樣的結(jié)果，是本案發(fā)明人試制了燈100并通過實驗首次得知的，也正是僅通過理論所不能推導(dǎo)出的。若超過需要的大壓縮應(yīng)力存在于第二玻璃部分7(或者其外圍周圍區(qū)域)，燈工作時實際上密封部分2會破損，反而有可能使燈的壽命縮短?？紤]到這些情況以后，具有第二玻璃部分7的燈100的結(jié)構(gòu)就是在絕妙的平衡下而顯示出了高耐壓強度的。若第二玻璃部分的應(yīng)力應(yīng)變從切斷發(fā)光管1的部分消失來推測的話，由第二玻璃部分7的應(yīng)力應(yīng)變所造成的負荷就有可能由整個發(fā)光管1來很好地承受。
需提一下，本案發(fā)明人認為具有高耐壓強度的構(gòu)造，是由由第一玻璃部分8和第二玻璃部分7的壓縮應(yīng)力差造成的應(yīng)變邊界區(qū)20產(chǎn)生的。換句話說，以下推論成立。即第一玻璃部分8實質(zhì)上未施加壓縮應(yīng)力，壓縮應(yīng)變很好地封閉在比應(yīng)變邊界區(qū)域20更靠近中心一側(cè)的第二玻璃部分7(或者其外圍附近)的區(qū)域，由此而成功地發(fā)揮出優(yōu)良的耐壓特性。結(jié)果，在圖7(a)及圖7(b)等中，明確地示出了應(yīng)變邊界區(qū)域20，在利用感光色板法測量應(yīng)變的原理下，應(yīng)力值是離散的。然而，即使現(xiàn)實的應(yīng)力值是連續(xù)的，也認為應(yīng)力值在應(yīng)變邊界區(qū)域20是急劇變化的，且應(yīng)變邊界區(qū)域20反而是由該急劇變化的區(qū)域來決定的。
如圖1所示，本實施例的燈100的結(jié)構(gòu)為，布置了第二玻璃部分7而讓它來覆蓋電極棒3和金屬箔4的焊接部分。不僅如此，也可為圖8所示的結(jié)構(gòu)。換句話說，如圖8所示，它覆蓋了埋在密封部分2內(nèi)的那一部分電極棒3的全部和金屬箔4的一部分。這時也可以讓第二玻璃部分7的一部分從發(fā)光管1內(nèi)的放電空間10露出來。換句話說，即使讓第二玻璃部分7的一部分露出在發(fā)光管1內(nèi)的放電空間10內(nèi)，讓圖1(a)中的H＝0，從提高耐壓強度的觀點來看，是沒有什么問題的。不過，還有這樣的做法，即當燈100為高壓水銀燈時，從光色特性、壽命的角度來看，要采用不讓第二玻璃部分7露出在放電空間10內(nèi)的結(jié)構(gòu)。其理由如下因第二玻璃部分7中除含有SiO2以外，還含有Al2O3、B等，故若這些添加物進入放電空間10中，燈的特性就有可能惡化。需提一下，因在電極棒3和金屬箔4的焊接部分常常發(fā)生破損、裂縫，故布置第二玻璃部分7而讓它來覆蓋電極棒3和金屬箔4的焊接部分就是為了增強這一部分的強度，如圖1及圖8所示。
還可為從圖9到圖11所示的結(jié)構(gòu)。具體而言，如圖9所示，布置第二玻璃部分7讓第二玻璃部分7覆蓋金屬箔4的中央部分；如圖10所示，布置第二玻璃部分7讓它來覆蓋金屬箔4和外部引線5的焊接部分；如圖11所示，布置第二玻璃部分7讓它來覆蓋整個金屬箔4。
不僅圖1所示的結(jié)構(gòu)能提高燈的耐壓強度，從圖8到圖11所示的結(jié)構(gòu)都能提高燈的耐壓強度。換句話說，可封入比作為比較例的燈100’還多的水銀，而可讓它在比作為比較例的燈100’還高的工作壓力下工作。
需提一下，在圖1所示的結(jié)構(gòu)下，對一對密封部分2中的每一個都設(shè)了第二玻璃部分7，不僅如此，即使僅給密封部分2中之一設(shè)第二玻璃部分7，也能使耐壓強度比作為比較例的100’高。但還是以給兩側(cè)的密封部分2都設(shè)第二玻璃部分7的結(jié)構(gòu)，且兩側(cè)的密封部分2都含有被施加了壓縮應(yīng)力的部位的結(jié)構(gòu)為好。這是因為，和一側(cè)的密封部分2含有被施加了壓縮應(yīng)力的結(jié)構(gòu)相比，兩側(cè)的密封部分2都含有被施加了壓縮應(yīng)力的部位的結(jié)構(gòu)能達到更高的耐壓?？梢詥渭兊剡@樣想，和有一個擁有被施加了壓縮應(yīng)力的部位的密封部分相比，有兩個擁有被施加了壓縮應(yīng)力的部位的密封部分的話，能夠使在密封部分所產(chǎn)生的漏氣的幾率(換句話說，不能保持某一水平的高耐壓的幾率)為1/2。
還有，在本實施例中，說明的是水銀6的封入量極高的高壓水銀燈(例如工作壓力超過20MPa的超高壓水銀燈)，本實施例也非常適用于水銀蒸氣壓不是那么高的1MPa左右的高壓水銀燈。因為工作壓力很高工作也很穩(wěn)定，就意味著燈的可靠性很高。換句話說，在將本實施例中的結(jié)構(gòu)應(yīng)用到水銀蒸氣壓不是那么高的(燈的工作壓力不到30MPa左右，例如20MPa左右到1MPa左右)的燈上時，也有可能提高在該工作壓力下工作的燈的可靠性。僅通過在密封部分2用新材質(zhì)做第二玻璃部分7的材質(zhì)，就能實現(xiàn)本實施例的結(jié)構(gòu)，因此通過很少的改良就能收到提高耐壓的效果。因此，本實施例從工業(yè)用途上來看是非常好的。
其次，參考圖12到圖19，說明本實施例所涉及的燈100的制造方法。
如圖12所示，首先準備包括將會成為燈100的發(fā)光管1的發(fā)光管部分1’和順著發(fā)光管部分1’延伸開來的側(cè)管部分2’這兩部分的放電燈用玻璃管80。本實施例的玻璃管80是這樣的給外徑6mm、內(nèi)徑2mm的筒狀石英玻璃的規(guī)定位置加熱讓它膨脹來形成近似球形的發(fā)光管部分1’。
如圖13所示，另外準備一會成為第二玻璃部分7的玻璃管70。本實施例中的玻璃管70，為外徑(D1)1.9mm、內(nèi)徑(D2)1.7mm、長(L)7mm的維科爾高硼硅酸耐熱玻璃制玻璃管。為能將玻璃管70插到玻璃管80的側(cè)管部分2’中，把玻璃管70的外徑D1做得小于側(cè)管部分2’的內(nèi)徑。
如圖14所示，將玻璃管70固定到玻璃管80的側(cè)管部分2’中。是這樣進行該固定的，先將玻璃管70插到側(cè)管部分2’中，再對側(cè)管部分2加熱來讓二者2’、70緊緊貼好。下面詳細說明該工序。
先將一根玻璃管70插到一側(cè)的側(cè)管部分2’中，再將玻璃管80裝到兩個能夠旋轉(zhuǎn)的卡盤上。這時用已洗干凈的鎢棒來微調(diào)整玻璃管70的位置。若使用徑小于側(cè)管部分2’的內(nèi)徑的鎢棒進行微調(diào)整，那就是很方便的了。需提一下，當然可使用鎢以外的棒。
最后，通過用加熱器加熱側(cè)管部分2’，來讓玻璃管70的外壁緊緊地貼到側(cè)管部分2’的內(nèi)壁上而把它們固定好。需提一下，進行了該工序以后，被認為是對燈有不良影響的水分(具體而言，構(gòu)成玻璃管70的維科爾高硼硅酸中的水分)會從燈中飛出來，結(jié)果是可謀求燈的高純度化。對另一側(cè)的側(cè)管部分2’也采用同樣的工序，來將另一側(cè)的玻璃管70固定另一側(cè)的側(cè)管部分2’中。這樣就得到了圖14所示的結(jié)構(gòu)。最好是在圖14所示的結(jié)構(gòu)制好后，清洗一下管的內(nèi)部。因為在插入玻璃管70并將它固定好的工序下，雜質(zhì)有可能侵入之故。
接著準備圖15所示的另已制好的電極構(gòu)件50，并將它插到已固定有玻璃管70的側(cè)管部分2’中。電極構(gòu)件50，由電極棒3、接在電極棒3上的金屬箔4、接在金屬箔4上的外部導(dǎo)線5構(gòu)成。電極棒3為鎢制電極棒，其前端纏有鎢制線圈12。線圈12也可為釷-鎢制線圈。電極棒3也是不僅可為鎢棒，還可為由釷-鎢制成的棒。在外部導(dǎo)線5的一端設(shè)了用以把電極構(gòu)件50固定到側(cè)管部分2’的內(nèi)面的支持部件(金屬制夾具)11。圖14所示的支持部件11為由鉬制成的鉬帶(Mo帶)，不僅如此，還可用鉬制環(huán)狀彈簧來代替它。Mo帶11的寬度a比側(cè)管部分2’的內(nèi)徑2mm稍微大一些，好把電極構(gòu)件50固定到側(cè)管部分2’內(nèi)。
在本實施例中，使用了圖12所示的放電燈用玻璃管80，還可用圖16所示的玻璃管80來代替它。圖16所示的玻璃管80的側(cè)管部分2’和發(fā)光管部分1’的交界周圍，設(shè)了使側(cè)管部分2的內(nèi)徑比其它部分的內(nèi)徑還小的小徑部分83。該小徑部分83被稱為凹陷(reed)。小徑部分83的內(nèi)徑d的大小為能使玻璃管70不再進入那么大，例如為1.8mm左右。形成了小徑部分83的區(qū)域h的尺寸(側(cè)管部分2’在長邊方向上的尺寸)，例如為1～2mm左右。用激光照射圖12所示的玻璃管80的規(guī)定地方(區(qū)域h)來加熱這個地方，即可形成小徑部分83。在本實施例中，使玻璃管80內(nèi)處于減壓狀態(tài)(例如，Ar的壓力為10-3Pa的狀態(tài))而形成小徑部分83的，不僅如此，只要能使區(qū)域h收縮，在一個大氣壓下也能形成小徑部分83。在玻璃管80上設(shè)一小徑部分83以后，就很容易進行玻璃管70的插入工序。也就是說，很容易將玻璃管70固定到規(guī)定位置上。
可以按照以下做法，將電極構(gòu)件50插到側(cè)管部分2’中。如圖17所示，讓電極構(gòu)件50穿過一側(cè)的側(cè)管部分2’，而將電極棒3的前端12置于發(fā)光管部分1’內(nèi)。此時，Mo帶11接觸著側(cè)管部分2’的內(nèi)壁，讓電極構(gòu)件50穿過時多少會有點阻力，故這里用洗得非常干凈的鎢棒把電極構(gòu)件50推到規(guī)定位置。將電極構(gòu)件50推到規(guī)定位置后，電極構(gòu)件50就由鉬帶11被固定到那一位置上。圖18示出了沿圖17中的線c-c剖開后所得到的剖面結(jié)構(gòu)。
其次，邊保持著氣密性，邊將已插入了電極構(gòu)件50的玻璃管80的兩端裝到可以旋轉(zhuǎn)的卡盤82上。卡盤82與真空系統(tǒng)(未圖示)相連，可使玻璃管80的內(nèi)部減壓。將玻璃管80的內(nèi)部抽成真空后，再將200torr左右(約20kPa)的惰性氣體(Ar)導(dǎo)入其中。然后，再讓玻璃管80以電極棒3為旋轉(zhuǎn)中心軸朝著箭頭81的方向旋轉(zhuǎn)。
其次，再對側(cè)管部分2’及玻璃管70加熱而讓它們收縮，來將電極構(gòu)件50密封好。這樣以來，就形成了在原為側(cè)管部分2’的第一玻璃部分8的內(nèi)側(cè)設(shè)了原為玻璃管70的第二玻璃部分7的密封部分2，如圖19所示。該密封部分2是這樣形成的，從發(fā)光管部分1’和側(cè)管部分2’間的交界部分逐漸地朝著外部導(dǎo)線5的中間附近加熱側(cè)管部分2’和玻璃管70，讓它們收縮，即制成密封部分2。通過該密封部分形成工序，而從側(cè)管部分2’及玻璃管70，制成了含有處于至少在長邊方向(電極棒3的軸向)上被施加了壓縮應(yīng)力的狀態(tài)的部位的密封部分2。需提一下，也可從外部導(dǎo)線5一側(cè)朝著發(fā)光管部分1’一側(cè)進行加熱而讓它們收縮。之后，從開著口的側(cè)管部分2’的端部導(dǎo)入規(guī)定量的水銀6。此時，可根據(jù)需要導(dǎo)入鹵族元素(例如CH2Br2)。
導(dǎo)入水銀6後，就再對另一側(cè)的側(cè)管部分2’進行和上述一樣的工序。換句話說，將電極構(gòu)件50插到還沒密封的側(cè)管部分2’以后，再將玻璃管80內(nèi)部抽成真空(最好是，減壓到10-4Pa左右的低壓狀態(tài))，封入惰性氣體，接著加熱密封。為防止水銀蒸發(fā)，最好邊冷卻發(fā)光管部分1’，邊進行這時的加熱密封。這樣將兩側(cè)的側(cè)管部分2’密封好以后，就制成了圖1所示的燈100。
參考圖20(a)及圖20(b)，來說明通過密封部分分形成工序而將壓縮應(yīng)力加到第二玻璃部分7(或者是其外周周圍部分)的原理。需提一下，該原理是由本案發(fā)明人得出的，并非百分之百是這樣的。不過，如圖3(a)所示，事實是，第二玻璃部分7(或者是其外周周圍部分)存在壓縮應(yīng)力(壓縮應(yīng)變)而且，耐壓強度由于密封部分2包含加上了該壓縮應(yīng)力的部位而得到了提高。
圖20(a)示意地示出了將為玻璃管70狀態(tài)的第二玻璃部分7a插到為側(cè)管部分2’狀態(tài)的第一玻璃部分8內(nèi)時的剖面結(jié)構(gòu)；圖20(b)示意地示出了在圖20(a)所示的結(jié)構(gòu)下，第二玻璃部分7a軟化而成為熔融狀態(tài)7b時的剖面結(jié)構(gòu)。在本實施例中，第一玻璃部分8由含有重量百分比為99％以上的SiO2的石英玻璃制成；第二玻璃部分7a由維科爾高硼硅酸耐熱玻璃制成。
首先，前提條件是，多數(shù)情況下，壓縮應(yīng)力(壓縮應(yīng)變)之所以存在，是因為相接觸的材料之間存在熱膨脹系數(shù)差之緣故。換句話說，之所以給設(shè)在密封部分2內(nèi)的狀態(tài)下的第二玻璃部分7施加壓縮應(yīng)力，一般是因為認為二者之間存在著熱膨脹系數(shù)差。但此時兩者的熱膨脹系數(shù)相差不大，可以說是大致相等。具體而言，在金屬鎢、鉬的熱膨脹系數(shù)分別約為46×10-7/℃、37～53×10-7/℃的情況下，構(gòu)成第一玻璃部分8的石英玻璃的熱膨脹系數(shù)約為5.5×10-7/℃，維科爾高硼硅酸耐熱玻璃的熱膨脹系數(shù)約為7×10-7/℃，可讓人認為和石英玻璃的熱膨脹系數(shù)差不多。兩者之間僅存在這么大熱膨脹系數(shù)，就能在兩者間產(chǎn)生約10kgf/cm2以上的壓縮應(yīng)力，是難以理解的，兩者間性質(zhì)上的差別與其說在于熱膨脹系數(shù)，還不如說在于軟化點或者應(yīng)變點，若從兩者間性質(zhì)上的差別在于軟化點或者應(yīng)變點這一角度出發(fā)，便可認為加壓縮應(yīng)力是由于以下原理得到的。此外，石英玻璃的軟化點及應(yīng)變點分別為1650℃及1070℃(退火點1150℃)。另一方面，維科爾高硼硅酸耐熱玻璃的軟化點及應(yīng)變點分別為1530℃及890℃(退火點1020℃)。
從圖20(a)所示的狀態(tài)來看，若從外側(cè)加熱來讓第一玻璃部分8(側(cè)管部分2’)收縮，首先兩者間所存在的縫隙7c被填好了，兩者就接觸上了。收縮後，如圖20(b)所示，在軟化點也高、和外氣接觸面積也多的第一玻璃部分8先從軟化狀態(tài)解放出來的那一時刻(即固化時刻)，其位置比第一玻璃部分8還往內(nèi)且軟化點也低的第二玻璃部分7b卻依然為軟化狀態(tài)(熔融狀態(tài))。和第一玻璃部分8相比，此時的第二玻璃部分7b具有流動性，就是通常情況下(非軟化狀態(tài))兩者的熱膨脹系數(shù)大致相同，也可以認為這時兩者的性質(zhì)(例如，彈性率、粘度、密度等)卻有很大的不同。而且，隨著時間的推移，具有流動性的第二玻璃部分7b開始冷卻，若第二玻璃部分7b的溫度下降到了比它的軟化點還低的話，第二玻璃部分7就和第一玻璃部分8一樣固化了。若第一玻璃部分8和第二玻璃部分7的軟化點相同，這兩個玻璃部分是這樣固化的，即從外側(cè)漸漸地冷卻以致不會留下壓縮應(yīng)變。但在本實施例的結(jié)構(gòu)下，外側(cè)的玻璃部分8提前固化了，過一會兒，內(nèi)側(cè)的玻璃部分7才固化，因而就在該內(nèi)側(cè)的第二玻璃部分7中留下了壓縮應(yīng)變。考慮到這些事情的話，也許可以說第二玻璃部分7成了間接地進行一種壓緊(pinching)的狀態(tài)。
此外，若殘留這樣的壓縮應(yīng)變，通常情況是，兩者7、8會由于兩者的熱膨脹系數(shù)之差而在某一溫度下達到貼緊狀態(tài)。而在本實施例的結(jié)構(gòu)下，因兩者的熱膨脹系數(shù)大致相等，故即使存在壓縮應(yīng)變，也能保持兩者7、8間的貼緊狀態(tài)，就是這樣推測的。
還知道了，要想給第二玻璃部分7施加約10kgf/cm2以上的壓縮應(yīng)力，就必須在1030℃的溫度下對按上述方法制成的燈(燈體)進行2小時的加熱。具體而言，即，將制成的燈100放到1030℃的爐中，并對其進行退火處理(例如真空烘烤或者減壓烘烤)。此外，示出了的是溫度1030℃之例。不僅如此，只要為一比第二玻璃部分(耐壓玻璃)7的應(yīng)變點溫度高的溫度即可。換句話說，比維科爾高硼硅酸的應(yīng)變點溫度890℃高就行了。比較合適的范圍是比維科爾高硼硅酸的應(yīng)變點溫度890℃高、比該第一玻璃部分(石英玻璃)的應(yīng)變點溫度(SiO2的應(yīng)變點溫度1070℃)低這樣一個范圍。但本案發(fā)明人所做的1080℃、1200℃左右的溫度下的實驗還表明，有時也能收到效果。
此外，為進行一下比較，還利用感光色板法對沒進行過退火處理的高壓放電燈進行了測量，結(jié)果是，雖然也是一個在高壓放電燈的密封部分中設(shè)了第二玻璃部分7的結(jié)構(gòu)，卻沒有觀測到在密封部分有約10kgf/cm2以上的壓縮應(yīng)力。
只要有2個小時以上的退火(或者真空烘烤)時間就行了，沒有什么上限。但從經(jīng)濟的角度來看有上限的情況除外?？稍?個小時以上的范圍內(nèi)適當?shù)卦O(shè)定一合適的時間。而且，若即使不到2個小時也能看到效果，那么進行不到2個小時的熱處理(退火)就可以了。通過該退火工序，能達到燈的高純度化，換句話說，也就是也許能減少雜質(zhì)。這是因為，一對燈體進行退火處理，被認為是對燈有不良影響的水分(例如維科爾高硼硅酸耐熱玻璃中的水分)就能從燈中飛出去之故。若進行100個小時以上的退火處理，就基本上完全能將維科爾高硼硅酸中的水分從燈內(nèi)除去。
以上說明的是由維科爾高硼硅酸玻璃制成第二玻璃部分7的情況，不僅如此，還得知在用以SiO2重量百分比62％、Al2O3重量百分比13.8％、CuO重量百分比23.7％為成分的玻璃(商品名SCY2、SEMCOM公司制造、應(yīng)變點520℃)制成第二玻璃部分7的情況下，就成為壓縮應(yīng)力至少被施加在長邊方向上的狀態(tài)了。
參照圖21到圖25，說明本實施例所涉及的燈100的其它制造方法。
首先，如圖21所示，準備將會成為第二玻璃部分7的玻璃管70。圖21所示的玻璃管70為維科爾高硼硅酸制玻璃管，其尺寸為，外徑(D1)1.9mm，內(nèi)徑(D2)1.7mm、長(L)100mm。如圖22所示，將含有電極棒3的電極構(gòu)件50插到該玻璃管70中，接著再邊保持好氣密性，邊把玻璃管70的兩端裝到能旋轉(zhuǎn)的卡盤82上。電極構(gòu)件50的結(jié)構(gòu)和圖15中所示出的結(jié)構(gòu)一樣。卡盤82和真空系統(tǒng)(未圖示)相連，可把玻璃管70的內(nèi)部抽成真空。
將玻璃管70的內(nèi)部抽成真空後，再封入減壓狀態(tài)的惰性氣體(例如20kPa)。接著，讓玻璃管70以電極棒3為軸旋轉(zhuǎn)，之后，再加熱玻璃管70中和外部導(dǎo)線5相對應(yīng)的部分72并讓它收縮，就能成為圖23所示的結(jié)構(gòu)了。然后，沿圖23中的線a、b切斷玻璃管70，以加工成圖24所示的樣子。此外，讓它收縮的那一部分，可以不是外部導(dǎo)線5的一部分，可以是電極棒3的一部分或者金屬箔4的一部分。
如圖25所示，將帶玻璃管70的電極構(gòu)件50插到玻璃管80的一側(cè)側(cè)管部分2’中。具體而言，用已清洗過的鎢棒把電極構(gòu)件50推到側(cè)管部分2’中的規(guī)定位置上而固定好。若用寬度比2mm稍微大一些的夾具作電極構(gòu)件50的夾具11，就很容易將電極構(gòu)件50固定到側(cè)管部分2’中的規(guī)定位置上。
接著，邊保持氣密性，邊把玻璃管80的兩端裝到能旋轉(zhuǎn)的卡盤(未圖示)上。之后，用和上述實施例相同的制造方法(參看圖17、圖19)將管80的內(nèi)部抽成真空，并封入惰性氣體後，再讓玻璃管80以電極棒3為軸沿著箭頭81的方向旋轉(zhuǎn)，接著，再按從發(fā)光管部分1’和側(cè)管部分2’的交界附近到外部導(dǎo)線5中間附近這樣的順序加熱而讓它們收縮。這樣就將帶玻璃管70的電極構(gòu)件50密封好了。之后，從開著口的側(cè)管部分一側(cè)導(dǎo)入規(guī)定量的水銀(例如200mg/cc左右或者300mg/cc左右，或者這兩個數(shù)值以上)。導(dǎo)入水銀后，再以和上述相同的方法，將帶玻璃管70的電極構(gòu)件50插到另一側(cè)的側(cè)管部分2’中。接著，抽成真空后，再封入惰性氣體并加熱、密封起來。如上所述，為防止水銀蒸發(fā)，最好是在進行該加熱密封時，同時冷卻發(fā)光管部分1’。通過該制造方法，就能制出結(jié)構(gòu)如圖11所示的燈100。在本實施例中，也是若將兩側(cè)的側(cè)管部分2’都密封好以后，再在1030℃的溫度下進行2個小時以上的加熱，就能使壓縮應(yīng)變增大。
如圖26所示，為進一步提高本實施例中的燈100的耐壓強度，最好是在埋在了密封部分2內(nèi)的那一部分電極棒3的至少一部分表面上形成金屬膜(例如Pt膜)30。需提一下，金屬膜30可由從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re所組成的元素組中選出的至少一種金屬形成。若從貼緊性(attachment)的觀點來看，最好是下層為Au層，上層例如為Pt層。
因在燈200中，在埋在了密封部分2內(nèi)的那一部分電極棒3的表面上形成了金屬膜30，故可防止在位于電極棒3周圍的玻璃上出現(xiàn)微小的裂縫。換句話說，對燈200來說，不僅能收到燈100的效果，還能收到防止出現(xiàn)裂縫的效果。由此而能更進一步地提高耐壓強度。下面，繼續(xù)說明是如何防止出現(xiàn)裂縫的。
在在位于密封部分2內(nèi)的電極棒3上無金屬膜30的情況下，在燈制造工序下形成密封部分時，密封部分2的玻璃和電極棒3會一時地貼緊，而在冷卻時，二者又會由于兩者間所存在的熱膨脹系數(shù)之差而分離開。此時就會在電極棒3周圍的石英玻璃中出現(xiàn)裂縫。耐壓強度就會因該裂縫的存在而比沒有裂縫的理想燈的低。
而對圖26所示的燈200來說，因表面上有Pt膜的金屬膜30形成在電極棒3的表面上，故密封部分2的石英玻璃和電極棒3表面(Pt層)間的可沾性就會變壞。換句話說，與鎢和石英玻璃之組合相比，白金和石英玻璃之組合會使金屬和石英玻璃間的可沾性變壞，二者就不會結(jié)合在起來，而容易相互分離。結(jié)果是，由于電極棒3和石英玻璃間的可沾性變壞了，那么，在進行加熱后的冷卻時二者就能夠很好地分離開來，而有可能防止出現(xiàn)微小的裂縫。在利用可沾性不好來防止出現(xiàn)裂縫這樣的技術(shù)思想下制成的燈200，顯示出了比燈100還高的耐壓強度。
需提一下，還可用圖27所示的燈300的結(jié)構(gòu)來代替圖26所示的燈200的結(jié)構(gòu)。在圖1所示的燈100的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將其表面由金屬膜30覆蓋起來的線圈40纏到埋在了密封部分2內(nèi)的那一部分電極棒3的表面上，即構(gòu)成燈300。換句話說，燈300，具有至少在其表面上擁有從由Pt、Ir、Rh、Ru、Re所組成的元素組中選出的至少一種金屬的線圈40纏在電極棒3的根部的結(jié)構(gòu)。需提一下，在圖27所示的結(jié)構(gòu)下，線圈40纏到了位于發(fā)光管1的放電空間10內(nèi)的那一部分電極棒3上。在圖27所示的燈300的結(jié)構(gòu)下，也能借助線圈40表面的金屬膜30來把電極棒3和石英玻璃之間的可沾性搞壞。結(jié)果是能防止出現(xiàn)微細的裂縫。線圈40表面的金屬例如可通過電鍍鍍上去。但從貼緊性的角度來看，最好是在線圈40上，先形成Au層作下層，再形成例如Pt層作上層。
下面，說明本實施例中的燈100和200的耐壓強度。圖28示意地示出了對本實施例中的燈做利用了靜水壓的耐壓試驗時的燈的結(jié)構(gòu)。如圖28所示，做利用了靜水壓的耐壓試驗時，情況是這樣的即一側(cè)的密封部分2和圖1所示的燈100的密封部分2、或者圖26及圖27所示的燈200的的密封部分2的相同，而且，另一側(cè)的密封部分保持著側(cè)管部分2’的狀態(tài)，從開著口的側(cè)管部分2’的一端加水，加上水壓，這樣去測量燈的耐壓的。具體而言，從開著口的側(cè)管部分2’加入純水，加上靜水壓，并使該靜水壓漸漸地增大。并假定燈破裂時的靜水壓的值為燈的耐壓(由靜水壓得到的耐壓)。
對本實施例中的燈100、7個，燈200、5個，作為比較例的燈(參考圖2(b))、9個所進行的耐壓試驗結(jié)果示于圖29。圖29為顯示耐壓強度和破損幾率間之關(guān)系的維泊爾曲線(Weibull plot)圖。在圖29中，橫軸的值越大，耐壓強度就越大，而且斜率越大(換句話說，越接近垂直)耐壓強度的偏差就越小。
由圖29可知，破損幾率達到50％時，比較例的耐壓強度為21MPa，而燈100為25.3MPa，燈200大到28.5MPa。燈100及200的耐壓強度(由靜水壓得到的耐壓)是現(xiàn)有的具有良好的耐壓強度的燈無論如何也無法達到的高耐壓。還有，從斜率來看，也是本實施例中的燈100及200比比較例的大，由此可知耐壓強度的偏差就小。
大家都知道，一般情況下，起動時的工作壓力比由耐壓試驗得到的耐壓強度要高。起動時的工作壓力高的理由，如下所述。燈起動而被加熱后，發(fā)光管的玻璃就發(fā)生熱膨脹，而實際上從燈的結(jié)構(gòu)來看，發(fā)光管的玻璃又不可能自由地膨脹，結(jié)果是收縮的力量加到了發(fā)光管上。由于這一收縮力即想恢復(fù)原狀的力的作用，而使起動時的工作壓力比由耐壓試驗得到的耐壓強度要高。若用燈起動時的工作壓力來評價燈的話，燈100的工作壓力可為30MPa以上，燈200的可達到40MPa以上。而若使比較例的燈的工作壓力為30MPa，燈就破了。
因到該發(fā)明做出來為止，還不存在能夠在起動工作壓力30MPa以上的壓力下工作的高壓放電燈，故分光特性在使工作壓力極大的情況下會怎樣呢？這一問題引起了我們的極大興趣。且已經(jīng)明確了在使工作壓力為30MPa以上的情況下，平均顯色指數(shù)Ra及照明度得到了大幅度的提高。下面，對該結(jié)果加以說明。
圖30示出了讓本實施例中的燈在起動工作壓力40MPa下工作時的光譜分布情況；圖31示出了讓本實施例中的燈在起動工作壓力19MPa下工作的光譜分布情況。而圖32則示出了讓現(xiàn)有的燈(Philips公司制)在起動工作壓力20MPa、120W的條件下工作時的光譜分布情況，以供參考。圖30到圖32所示的光譜分布為實測數(shù)據(jù)。
和圖31及圖32相比，可知，圖30中的在40MPa的工作壓力下工作的燈，在405nm、436nm、546nm、547nm附近的亮度線的百分比小了。若再來看一看平均顯色指數(shù)Ra，則在圖30所示的例子中，示出了Ra為70.7這樣的非常高的值；在圖31所示的例子中，示出的Ra為60.2；在圖32所示的例子中，示出的Ra為59.4。需提一下，作為參考，以下列舉從圖30到圖32所示的例子的其它特性。此外，R9～R15為特殊顯色指數(shù)。
圖30所示的例子(工作壓力40MPa、Ra＝70.7)色度值(x，y)＝(0.2935，0.2967)、Tc＝8370K、Duv＝-3.4R9＝-11.0、R10＝34.4、R11＝56.7、R12＝58.6、R13＝66.3、R14＝84.1、R15＝66.8圖31所示的例子(工作壓力19MPa、Ra＝60.2)色度值(x，y)＝(0.2934，0.3030)、Tc＝8193K、Duv＝0.1R9＝-53.3、R10＝11.6、R11＝42.0、R12＝41.9、R13＝54.0、R14＝79.0、R15＝52.4圖32所示的例子(工作壓力20MPa、Ra＝59.4)色度值(x，y)＝(0.2895，0.3010)、Tc＝8574K、Duv＝1.3R9＝-53.2、R10＝9.9、R11＝40.9、R12＝41.5、R13＝52.8、R14＝78.5、R15＝50.8下面，說明平均顯色指數(shù)Ra和燈起動工作壓力之間的關(guān)系。圖33為一條顯示Ra對起動工作壓力的依賴性的曲線。
從圖33可知，Ra隨著起動工作壓力的增大而增大。若將工作壓力從19MPa提高到40MPa，Ra就約會上升14％。現(xiàn)有的超高壓水銀燈的Ra最多不過60(有時為65)，若能使Ra提高到比65還大，燈的通用性就會非常廣泛。換句話說，若在熒光燈的Ra為61，熒光型水銀燈的Ra為40～50的情況下，可使超高壓水銀燈的Ra大于65，該超高壓水銀燈就能被用在用高效率型金屬鹵化燈(例如Ra65～70)的地方。若使超高壓水銀燈的Ra在70以上，就不僅能在工業(yè)作業(yè)上使用它，更適合于在辦公室中使用它，故燈的通用性得到了很大的提高。因此，最好是使本實施例中的燈的平均顯色指數(shù)Ra大于65的值，提高到67以上，提高到70以上就更好了。該燈(超高壓水銀燈)的色溫在8000K以上，現(xiàn)今還不存在色溫在8000K以上、Ra超過65的燈。把Ra搞得很大的金屬鹵化物燈等的色溫較低，白熾燈的色溫也較低。色溫在8000K以上、Ra超過65的本實施例中的燈，可以作為人工太陽光源(人工太陽裝置或者人工太陽系統(tǒng))，還可以作接近于它的光源，是一能夠產(chǎn)生現(xiàn)今尚不存在的新需求的、具有畫時代意義的燈。
將本實施例中的燈100及200和反射鏡組合起來，就能得到帶鏡子的燈或者燈組件。
圖34示意地示出了包括本實施例中的燈100的帶鏡子燈900的剖面結(jié)構(gòu)。
帶鏡子的燈900包括擁有近似球形的發(fā)光管1和一對密封部分2的燈100、和把從燈100發(fā)出的光進行反射的反射鏡60。此外，示出的是燈100，當然用燈200也是可以的。帶鏡子的燈900還可包括支持反射鏡60的燈架。這里帶燈架的結(jié)構(gòu)，就包括在燈組件中了。
這樣構(gòu)成反射鏡60，它反射來自燈100的放射光而使反射后的放射光成為例如，平行光束、聚集在規(guī)定微小區(qū)域內(nèi)的聚光光束或者與從規(guī)定的微小區(qū)域散發(fā)出來的光相等的發(fā)散光束。例如可用拋物面鏡、橢圓面鏡作為反射鏡60。
在本實施例中，燈100的一側(cè)密封部分2上安裝了燈頭56，從該密封部分2延伸開來的外部導(dǎo)線5和燈頭56電連接在一起。密封部分2和反射鏡60由例如無機系粘結(jié)劑(例如粘泥等)固定在一起并一體化。在位于反射鏡60的前面開口一側(cè)的密封部分2的外部導(dǎo)線5上電連接著引出導(dǎo)線65，引出導(dǎo)線65從外部導(dǎo)線5通過反射鏡60的導(dǎo)線用開口部分62延長到反射鏡60外。在反射鏡60的前面開口部分例如裝了前面玻璃。
可將這樣的帶鏡子的燈或者燈組件，裝到例如液晶、DMD(DigitalMicromirror Device)投影機等圖像投影裝置上，來作為圖像投影裝置用光源使用。把這樣的帶鏡子的燈或者燈組件和包括圖像元件(DMD板、液晶板等)的光學(xué)系統(tǒng)組合起來，就能構(gòu)成圖像投影裝置。例如，可提供使用了DMD的投影機(數(shù)字燈處理(DLPdigital light processing))、液晶投影機(包括采用了LCOS(Liquid Crystal on Silicon)結(jié)構(gòu)的反射型投影機)。本實施例中的燈、帶鏡子的燈及燈組件，除可作圖像投影裝置的光源以外，還可作為紫外線步進機(stepper)的光源、競技場的光源、汽車的前燈用光源、照亮道路標識的泛光燈的光源等。
下面，說明本實施例中的燈的起動工作壓力和照明度之間的關(guān)系。
圖35為一條表示工作壓力(MPa)和平均照明度(lx)之間的關(guān)系的曲線。是這樣測量該照明度的。在把燈裝到圖34所示的反射鏡上，用適當?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)來把光照射到屏幕上的狀態(tài)下，把屏幕等面積地分割成9個面，測量了每一個面的中心的照明度。設(shè)9個面的照明度的平均值為燈的平均照明度，并以它作為燈的照明度的指標。
從圖35可知，照明度隨著工作壓力的增大而增大。把工作壓力從19MPa提高到40MPa以后，照明度就約提高了14％。這樣以來，用40MPa的燈就能實現(xiàn)比現(xiàn)在還要亮的圖像投影裝置。因近幾年，對屏幕的亮度的要求越來越高，故能將該照明度約提高14％是現(xiàn)有技術(shù)的一個重大突破。
(其它實施例)在上述實施例中，以以水銀作發(fā)光物質(zhì)的水銀燈作為高壓放電燈的一例進行了說明。本發(fā)明也適用于具有由密封部分2保持發(fā)光管的氣密性的結(jié)構(gòu)的任一種高壓放電燈。例如，本發(fā)明也適用于封入了金屬鹵化物的金屬鹵化物燈、氙等高壓放電燈。因為對金屬鹵化物燈等來說，也是耐壓越高越好。換句話說，是因為通過防止漏氣、防止裂縫，就能得到可靠性高、壽命長的燈之故。
把上述實施例所述的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用到不但封入了水銀，還封入了金屬鹵化物的金屬鹵化物燈上以后，還能收到以下的效果。換句話說，通過設(shè)一第二玻璃部分7，就能使密封部分2內(nèi)的金屬箔4的貼緊性提高，而可抑制金屬箔4和金屬鹵化物(或者鹵族元素及堿性金屬)之間的反應(yīng)。結(jié)果是，可提高密封部分的結(jié)構(gòu)的可靠性。特別是象圖1、圖8、圖10所示的結(jié)構(gòu)那樣，在第二玻璃部分7位于電極棒3處的情況下，可由第二玻璃部分7有效地減少從電極棒3和密封部分2的玻璃間的微小間隙侵入進來和金屬箔4起反應(yīng)而造成箔脆化的金屬鹵化物。因此，上述實施例的結(jié)構(gòu)很適于在金屬鹵化物燈中采用。
近年來，人們在不斷地開發(fā)不封入水銀的無水銀金屬鹵化物燈，本實施例中的技術(shù)也可被應(yīng)用到那樣的無水銀金屬鹵化物燈上。下面進行詳細的說明。
作為應(yīng)用了本實施例中的技術(shù)的無水銀金屬鹵化物燈的一例可這樣來形成即在圖1、圖26或者圖27所示的結(jié)構(gòu)下，發(fā)光管1內(nèi)封入的不是水銀，封入的至少是第一鹵化物、第二鹵化物及惰性氣體。此時，第一鹵化物的金屬為發(fā)光物質(zhì)。和第一鹵化物相比，第二鹵化物的蒸氣壓很大，且為和所述第一鹵化物的金屬相比難以在可視光區(qū)發(fā)光的一種金屬或者幾種金屬的鹵化物。例如，第一鹵化物為從鈉、鈧及希土類金屬組成的元素組中選出的一種或者幾種金屬的鹵化物。第二鹵化物的蒸氣壓相對較大，且為和第一鹵化物的金屬相比難以在可視光區(qū)發(fā)光的一種金屬或者幾種金屬的鹵化物。具體的第二鹵化物，為從Mg、Fe、Co、Cr、Zn、Ni、Mn、Al、Sb、Be、Re、Ga、Ti、Zr及Hf所組成的元素組中選出的至少一種金屬的鹵化物。而且是至少含有Zn的鹵化物那樣的第二鹵化物更好。
若要舉出其它組合例，就是這樣的在包括透光性發(fā)光管(氣密容器)1、設(shè)在發(fā)光管1內(nèi)的一對電極3及與發(fā)光管1相連的一對密封部分2的無水銀金屬鹵化物燈中的發(fā)光管1內(nèi)，封入為發(fā)光物質(zhì)的ScI3(碘化鈧)和NaI(碘化鈉)、代替水銀的物質(zhì)InI3(碘化銦)及TlI(碘化鉈)、及作為始動輔助氣體的惰性氣體(例如，1.4MPa的Xe氣體)。此時，第一鹵化物為ScI3(碘化鈧)、NaI(碘化鈉)；第二鹵化物為InI3(碘化銦)及TlI(碘化鉈)。需提一下，只要第二鹵化物為蒸氣壓較高，能夠代替水銀起作用的物質(zhì)即可。例如可用Zn的碘化物代替InI3(碘化銦)。
下面，說明上述第1個實施例中的技術(shù)非常適合用在這樣的無水銀金屬鹵化物燈中的理由。
首先，和有水銀的燈相比，用別的物質(zhì)(Zn的鹵化物等)代替了水銀的無水銀金屬鹵化物燈的效率下降了。而要想提高效率，提高起動時的工作壓力是非常有效的。拿上述實施例中的燈來說，因它是一個提高了耐壓強度的結(jié)構(gòu)，也就可高壓封入惰性氣體，也就可很簡單地提高效率。因此，很容易地就能實現(xiàn)實用的無水銀金屬鹵化物燈。此時，最好是以熱導(dǎo)率很低的Xe作惰性氣體。
拿無水銀金屬鹵化物燈而言，因不再封入水銀了，故這時封入的鹵化物要比在有水銀的金屬鹵化物燈中封入的鹵化物多。這樣以來，通過電極棒3附近的間隙到達金屬箔4的鹵化物的量也就多起來了，鹵化物就和金屬箔4(有時為電極棒3的根部)起反應(yīng)，結(jié)果就是密封部分結(jié)構(gòu)變?nèi)?，而容易漏氣。在圖26及圖27所示的結(jié)構(gòu)下，因電極棒3的表面被金屬膜30(或者是線圈40)所覆蓋，故能有效地防止電極棒3和鹵化物起反應(yīng)。還有，如圖1所示，在為第二玻璃部分7位于電極棒3的周圍這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，就能防止鹵化物(例如Sc的鹵化物)侵入，由此而可防止漏氣。因此，具有上述實施例中的結(jié)構(gòu)的無水銀金屬鹵化物燈的效率及壽命能比現(xiàn)有的無水銀金屬鹵化物燈的高。對一般照明用燈也可以這么說。對作為汽車前照燈用的燈來說，還有以下優(yōu)點。
當上述無水銀金屬鹵化物燈被用在汽車前照燈上時，要求在將開關(guān)ON時的那一瞬間，發(fā)出100％的光。為滿足這一要求而采取的有效方法是，高壓封入惰性氣體(例如Xe)。然而，往一般的金屬鹵化物燈中高壓封入Xe時，燈破裂的可能性就增大。這樣的話，所述無水銀金屬鹵化物燈作要求它具有更高安全性的前照燈來用就不是很理想的了。因為如果夜間前照燈出了故障，是可能引發(fā)交通事故的。因在具有所述實施例中的結(jié)構(gòu)的無水銀金屬鹵化物燈的情況下，已經(jīng)為一種提高了耐壓強度的結(jié)構(gòu)，故即使高壓封入Xe，也既能確保安全性，又能提高讓燈亮?xí)r的始動性。不僅如此，還可以提高壽命，故具有所述實施例中的結(jié)構(gòu)的無水銀金屬鹵化物燈是非常適合作前照燈用的。
在本實施例中，說明的是水銀蒸氣壓在20MPa左右或者30MPa左右以上的情況(也就是說，超高壓水銀燈的情況)，但如上所述，并不排除將本發(fā)明用到水銀蒸氣壓為1MPa左右的高壓水銀燈上的情況。換句話說，本發(fā)明對包括超高壓水銀燈、高壓水銀燈在內(nèi)的所有高壓放電燈都適用。需提一下，當今的被稱為超高壓水銀燈的燈中的水銀蒸氣壓在15MPa或者該值以上(所封入的水銀量為150mg/cc或者該值以上)。
因即使工作壓力極高也能很穩(wěn)定地工作就意味著燈的可靠性很高，故在將本實施例中的結(jié)構(gòu)應(yīng)用到工作壓力不那么高的燈(燈的工作壓力不到30MPa左右，例如20MPa左右～1MPa左右)上時，就能提高在該工作壓力下工作的燈的可靠性。
以下是對能實現(xiàn)高耐壓強度的燈的技術(shù)意義的進一步的說明。近年來，為得到輸出更高、功率更高的高壓水銀燈，技術(shù)人員們正在不斷地開發(fā)弧長(電極間距離D)較短的短弧型水銀燈(例如，D在2mm以下)，這時為抑制伴隨著電流的增大而帶來的電極的提前蒸發(fā)，又必須封入比通常情況下更多的水銀。如上所述，因在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)下，耐壓強度有一個上限，故所封入的水銀量也有了上限(例如200mg/cc左右以下)，這就給特性更優(yōu)的燈的實現(xiàn)增加了一個制約。本實施例中的燈可能消除現(xiàn)有的制約，促進到目前為止未能實現(xiàn)的具有優(yōu)良特性的燈的開發(fā)。對本實施例中的燈而言，可實現(xiàn)所封入的水銀量超過200mg/cc左右、即300mg/cc左右或者該值以上的燈。
此外，如上所述，能使水銀封入量在300～400mg/cc左右或者該值以上(燈亮?xí)r的工作壓力30～40MPa)這樣的技術(shù)的意義，就在于可確保燈亮?xí)r的工作壓力超過20MPa這一水平的燈(換句話說，具有超過當今的15MPa～20MPa的燈亮?xí)r的工作壓力的燈，例如燈亮?xí)r的工作壓力23MPa以上或者25MPa以上的燈)的安全性和可靠性。也就是說，因大量生產(chǎn)燈時，不管怎樣努力燈的特性也會出現(xiàn)偏差，故考慮容限的話，就是燈亮?xí)r的工作壓力超過23MPa左右的燈，也要確保它們的耐壓強度。故能達到30MPa以上的耐壓強度的技術(shù)的一大優(yōu)點是，可以利用該技術(shù)來生產(chǎn)不到30MPa的燈。若利用耐壓強度達到30MPa以上的技術(shù)來制造23MPa或者該值以下的耐壓強度的燈，安全性及可靠性就能提高。
因此，本實施例中的結(jié)構(gòu)也是一能夠提高燈的可靠性等的結(jié)構(gòu)。還有，對所述實施例中的燈而言，是通過收縮手法制成密封部分2的，不僅如此，還可用壓緊(pinching)手法來制成它。再就是，對兩端型高壓放電燈進行了說明，但所述實施例中的技術(shù)也可被應(yīng)用到一端型高壓放電燈上。此外，在所述實施例中，例如是從維科爾高硼硅酸制玻璃管70形成第二玻璃部分的，但并非一定要用玻璃管制成。并不限于覆蓋金屬箔4的整個周圍的結(jié)構(gòu)。只要是和金屬箔4接觸，能讓壓縮應(yīng)力存在于密封部分2的一部分上的玻璃構(gòu)件，就不限于玻璃管了。例如可使用在玻璃管70的一部分上開個縫隙而形成“C字”狀的玻璃構(gòu)件；還可以布置和金屬箔4的一側(cè)或者兩側(cè)相接觸的例如由維科爾高硼硅酸制成的玻璃片；也可以布置覆蓋金屬箔4周圍的例如由維科爾高硼硅酸制成的玻璃纖維(glass fiber)。只不過是，若不用玻璃構(gòu)件，而是用玻璃粉體，例如用壓縮成形并燒結(jié)玻璃粉末的方法制成的燒結(jié)玻璃體，這樣是無法讓壓縮應(yīng)力存在于密封部分2的一部分上的，故不能使用玻璃粉體。
還有，一對電極3之間的間隔(弧長)可為短弧型，還可比它長。所述實施例中的燈既可在交流下工作又可在直流下工作。所述實施例中的結(jié)構(gòu)及變形例可相互采用。此外，對包括金屬箔4的密封部分結(jié)構(gòu)進行了說明，不僅如此，無箔密封部分結(jié)構(gòu)也可使用所述實施例中的結(jié)構(gòu)。因為對為無箔密封部分結(jié)構(gòu)的情況來說，也要提高耐壓強度，提高可靠性。具體而言，可用一根電極棒(鎢棒)3作電極構(gòu)件50，而不用鉬箔4作電極構(gòu)件50。在電極棒3的至少一部分上設(shè)置第二玻璃部分7，并形成第一玻璃部分8來覆蓋第二玻璃部分7和電極棒3，這樣就構(gòu)成了密封部分結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)下，外部導(dǎo)線5也可由電極棒3構(gòu)成。
在上述實施例中，說明了放電燈。所述第1個實施例中的技術(shù)不僅可用在放電燈上，還可用在放電燈以外的燈(如白熾燈)上，只要燈采用了由密封部分保持發(fā)光管內(nèi)的氣密性那樣的結(jié)構(gòu)就行。圖36及圖37示出了應(yīng)用了所述第1個實施例中的技術(shù)的白熾燈。
圖36所示的白熾燈500，為在圖1所示的結(jié)構(gòu)下，在發(fā)光管1內(nèi)設(shè)置了燈絲9的兩端型白熾燈(例如鹵素白熾燈)。燈絲9接在內(nèi)導(dǎo)線(內(nèi)部導(dǎo)入線)3a上，發(fā)光管1內(nèi)設(shè)有固定件(anchor)。
圖37所示的白熾燈600，如該圖所示，為一端型白熾燈。該例中示出了一端型鹵素白熾燈。白熾燈600，例如由石英制玻璃球1、密封部分2(第一玻璃部分8、第二玻璃部分7、鉬箔4)、燈絲9、內(nèi)導(dǎo)線31、固定件32、外導(dǎo)線(外部導(dǎo)入線)5、絕緣體51、燈頭52組成。對這樣的鹵素白熾燈來說，如何防止它破裂是一個重要的課題，因此，由上述第1個實施例所述的技術(shù)能夠防止破裂的技術(shù)意義就是非常大的。
以上，說明了本發(fā)明的最佳實施例，這樣的敘述并沒有限定意義，還可有多種變形。
此外，在密封部分的結(jié)構(gòu)上所做的各個嘗試可列舉如下。圖38及圖39示出了日本國公開特許公報特開平6-208831號(相對應(yīng)的美國特許第5 468 168)中公開的燈2000。燈2000，對用于正確地決定燈的發(fā)光方法的引線密閉及支持手段進行了很多的研究。
圖38所示的燈2000，由包圍起光產(chǎn)生用內(nèi)部空間210且由石英玻璃制成的包圍體(envelop)201、由突出在內(nèi)部空間210內(nèi)的導(dǎo)電性導(dǎo)線結(jié)構(gòu)250構(gòu)成。圖39放大地示出了導(dǎo)電性導(dǎo)線結(jié)構(gòu)250的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電性導(dǎo)線結(jié)構(gòu)250包括帶前端212的電極棒203、金屬箔204、外部導(dǎo)線205，它們用壓縮成形并燒結(jié)玻璃材質(zhì)的粒子的方法制成的主體部分208包圍，密閉起來。該主體部分208通過和內(nèi)部空間210連通的開口部分而延伸開來，密閉部分在包圍體201和主體部分208間的邊界區(qū)域形成在包圍體和主體部分之間。
該燈2000采用了這樣的結(jié)構(gòu)，用壓縮成形并燒結(jié)玻璃材質(zhì)的粒子的方法制成的主體部分208位于腳部202內(nèi)側(cè)，這樣來把包圍體201的開口部分密閉起來。而不象本實施例中的燈100的結(jié)構(gòu)那樣，包括含有加上了壓縮應(yīng)變的第二玻璃部分7的密封部分。因此二者的基本結(jié)構(gòu)是不同的。
具體而言，在燈2000中，為使主體部分208和腳部202的熱膨脹系數(shù)大致相等，而由融解硅石粉末形成主體部分208；由融解石英形成腳部202。因此時兩者的組成大致相同，故主體部分208內(nèi)沒有壓縮應(yīng)變。該公報中，還公開了用象維科爾高硼硅酸玻璃燒結(jié)石英那樣的玻璃質(zhì)材料制成的多孔性母材，f制作主體部分208的手法。但即使將由那樣的多孔性母材制成的主體部分208設(shè)到腳部202內(nèi)，可找不出電極軸方向上的壓縮變形殘留在主體部分208內(nèi)的理由來，而且實際上該公報中也沒有記載或者暗示該公報中所公開的燈2000的主體部分208上殘留有壓縮應(yīng)變。
該公報告訴我們，為得到高可靠性的密閉，就要使主體部分208和其周圍的熱膨脹系數(shù)配合得很好，所以應(yīng)該盡可能地使主體部分208和其周圍的組成相一致。若將用壓縮成形并燒結(jié)玻璃材質(zhì)的粒子而制成的玻璃部分放置到中心一側(cè)，而從外側(cè)在本實施例那樣的側(cè)管部分2’收縮的話，和玻璃管70不同，用壓縮成形的方法制成的燒結(jié)體中的粒子就會分散，結(jié)果是，燒結(jié)體的玻璃粉末以濃度勾配朝著側(cè)管部分2’的玻璃部分分散，哪里還能談得上殘留壓縮應(yīng)變(壓縮應(yīng)力)呢？
權(quán)利要求
1.一種高壓放電燈，包括管內(nèi)封入了發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光管、保持所述發(fā)光管的氣密性的一對密封部分，其中所述一對密封部分具有順著所述發(fā)光管延伸開來的第一玻璃部分、設(shè)在所述第一玻璃部分內(nèi)側(cè)的至少一部分中的第二玻璃部分，且所述密封部分在所述第一玻璃部分和所述第二玻璃部分的交界周邊具有被施加了壓縮應(yīng)力的部位，在燈不工作的狀態(tài)下，所述壓縮應(yīng)力在10kgf/cm2以上、50kgf/cm2以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高壓放電燈，其中所述被施加了壓縮應(yīng)力的部位，從所述第二玻璃部分、所述第二玻璃部分和所述第一玻璃部分的交界處、所述第二玻璃部分中靠近所述第一玻璃部分一側(cè)的部分、所述第一玻璃部分中靠近所述第二玻璃部分一側(cè)的部分所組成的組中選出。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高壓放電燈，其中所述密封部分內(nèi)，設(shè)置了和所述第二玻璃部分接觸并用以提供電力的金屬部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高壓放電燈，其中所述壓縮應(yīng)力，加在所述密封部分的至少長邊方向上。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高壓放電燈，其中所述第一玻璃部分，含有重量百分比99％以上的SiO2；所述第二玻璃部分，含有重量百分比15％以下的Al2O3及重量百分比4％以下的B二者中至少一個和SiO2。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高壓放電燈，其中所述第二玻璃部分的軟化點溫度比第一玻璃部分的軟化點溫度低。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高壓放電燈，其中所述第二玻璃部分為由玻璃管形成的玻璃部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高壓放電燈，其中所述一對密封部分順著所述發(fā)光管延伸開來；所述一對密封部分中的每一個密封部分都擁有所述第一玻璃部分和所述第二玻璃部分；所述一對密封部分中的每一個密封部分都有被施加了壓縮應(yīng)力的部位。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高壓放電燈，其中所述一對密封部分中的至少一個具有所述第一玻璃部分和所述第二玻璃部分，所述一對密封部分中的至少一個密封部分具有施加有壓縮應(yīng)力的部位。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高壓放電燈，其中所述發(fā)光管內(nèi)設(shè)了一對相向布置的電極棒；所述一對電極棒中的至少一個電極棒接在金屬箔上；所述金屬箔設(shè)在所述密封部分內(nèi)，且所述金屬箔至少有一部分處在所述第二玻璃部分內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的高壓放電燈，其中至少水銀被作為所述發(fā)光物質(zhì)密封在所述發(fā)光管內(nèi)；所述水銀的封入量在300mg/cc以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的高壓放電燈，其中所述高壓放電燈為平均顯色指數(shù)Ra超過65的高壓水銀燈。
13.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的高壓放電燈，其中所述高壓水銀燈的色溫在8000K以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的高壓放電燈，其中所述高壓放電燈為至少含有金屬鹵化物作所述發(fā)光物質(zhì)的金屬鹵化物燈。
15.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的高壓放電燈，其中所述一對電極棒中的每一個電極棒各自有一部分被埋在所述一對密封部分中的各自的密封部分內(nèi)；埋在所述密封部分內(nèi)的所述電極棒的一部分表面上，形成有由Pt、Ir、Rh、Ru、Re所組成的元素組中選出的至少一種金屬構(gòu)成的金屬膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的高壓放電燈，其中所述一對電極棒中的每一個電極棒各自有一部分被埋在所述一對密封部分中的各自的密封部分內(nèi)；埋在所述密封部分內(nèi)的所述電極棒的一部分上，纏繞了至少其表面上有由Pt、Ir、Rh、Ru、Re所組成的元素組中選出的至少一種金屬的線圈。
17.一種燈組件，其中包括高壓放電燈、以及反射來自所述高壓放電燈的光的反射鏡，所述高壓放電燈包括管內(nèi)封入了發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光管、保持所述發(fā)光管內(nèi)的氣密性的一對密封部分，其中所述一對密封部分具有順著所述發(fā)光管延伸開來的第一玻璃部分、設(shè)在所述第一玻璃部分內(nèi)側(cè)的至少一部分中的第二玻璃部分，且所述密封部分在所述第一玻璃部分和所述第二玻璃部分的交界周邊具有被施加了壓縮應(yīng)力的部位，所述壓縮應(yīng)力在燈不工作的狀態(tài)下為10kgf/cm2以上、50kgf/cm2以下。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種高壓放電燈及燈組件。其目的在于，提供該燈的耐壓強度。高壓放電燈(100)包括管內(nèi)封入了發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光管(1)、和保持發(fā)光管(1)內(nèi)的氣密性的密封部分(2)。密封部分(2)具有順著發(fā)光管(1)延伸開來的第一玻璃部分(8)、設(shè)在第一玻璃部分(8)內(nèi)側(cè)的至少一部分中的第二玻璃部分(7)，密封部分(2)也就具有了施加了壓縮應(yīng)力的部位(7)。
文檔編號H01J61/36GKCN1305103SQ02155789
公開日2007年3月14日 申請日期2002年12月5日
發(fā)明者畑岡真一郎, 高橋清, 金子由利子, 堀內(nèi)誠, 甲斐誠, 一番瀬剛, 關(guān)智行 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4),