專利名稱：高壓放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓放電燈，該高壓放電燈例如在利用DLP(注冊(cè)商標(biāo)，Digital Light Processing數(shù)字光處理)技術(shù)的放映機(jī)等中作為光源使用，將氙氣封入作為所使用的發(fā)光物質(zhì)。
背景技術(shù)：
以往，作為高壓放電燈公知的有例如圖8所示的結(jié)構(gòu)。
該高壓放電燈10由石英玻璃制的、發(fā)光管11和封閉管12所構(gòu)成的燈泡以及在發(fā)光管11內(nèi)部相對(duì)設(shè)置的陰極19和陽極14構(gòu)成。
并且，分別支撐陰極19和陽極14的鎢制的電極棒191、141插通保持在固定配置在封閉管12內(nèi)的、且在其內(nèi)部具有沿軸方向延伸的通孔的圓筒狀石英玻璃構(gòu)成的保持用筒體16，并且利用階梯玻璃15封在封閉管12中。該電極棒191、141從燈泡的外端部向外方突出延伸，兼用作分別向陰極19和陽極14供給電力的外部導(dǎo)線棒。
并且，在發(fā)光管11內(nèi)封入有氙氣。
在具有以上構(gòu)成的高壓放電燈10中，陰極19如圖9所示，由圓柱狀的腰部192，以及在該腰部192的一端一體設(shè)置的、沿著陰極軸L向著前方(圖中左方)逐漸直徑變小、其前端形成圓形的平坦的前端面193的圓錐臺(tái)形狀的錐形部194構(gòu)成。
并且，在這種放電燈中，為了長時(shí)間得到穩(wěn)定的放射光，需要使電極間產(chǎn)生的電弧放電長時(shí)間穩(wěn)定，陰極19使用摻雜有氧化釷(ThO2)構(gòu)成的電子放射性物質(zhì)的敷釷鎢(トリエ一テツドタングステン)，在前端側(cè)區(qū)域196以外的區(qū)域即基端側(cè)區(qū)域195的表面上形成碳化鎢(W2C)構(gòu)成的碳化層A。
在特開平10-283921號(hào)公報(bào)中記載了這種技術(shù)。
另外，圖9是陰極的平面圖，為了表示方便，碳化層A用虛線表示。
在該碳化層A，在電弧放電動(dòng)作中，碳化鎢捕捉氧化釷(ThO2)中的氧，高效地將釷(Th)供給到陰極19的前端面193上。該釷供給現(xiàn)象最適宜在碳化鎢(W2C)構(gòu)成的碳化層A為1400℃～1800℃的溫度下產(chǎn)生，如果利用化學(xué)式表示該釷供給現(xiàn)象，則為如下(式1)、(式2)。
ThO2+W2C→Th+2W+CO2……(式1)ThO2+2W2C→Th+4W+2CO2……(式2)如果進(jìn)一步詳細(xì)說明釷供給現(xiàn)象，則形成在陰極表面上的碳化層不僅在陰極的表面上，而且滲透到從陰極的表面約100μm的內(nèi)部。
即，上述式1、式2的反應(yīng)不僅在陰極表面發(fā)生，在陰極的內(nèi)部也會(huì)發(fā)生，在陰極內(nèi)部產(chǎn)生的釷(Th)包括通過鎢的結(jié)晶粒徑邊界從陰極表面析出的部分和一邊通過鎢的結(jié)晶粒徑邊界，一邊在陰極內(nèi)部移動(dòng)，從陰極19的前端面193析出的部分。
其結(jié)果是，在燈點(diǎn)燈后，能夠長時(shí)間地、切實(shí)地將釷(Th)高效地供給到陰極19的前端面193，能夠長時(shí)間得到穩(wěn)定的放射光。
另外，直到陰極19的前端側(cè)區(qū)域196設(shè)置碳化層時(shí)，前端側(cè)區(qū)域196變?yōu)榇蠹s2900℃，會(huì)產(chǎn)生碳化鎢(W2C)熔融，陰極前端在早期磨損，使用壽命縮短的問題，或者發(fā)光管發(fā)黑，在早期放射光的強(qiáng)度降低的問題，因此，陰極19的前端側(cè)區(qū)域196是不設(shè)置碳化層的構(gòu)造。
另外，釷供給現(xiàn)象最適合在碳化層為1400℃～1800℃的溫度下產(chǎn)生，設(shè)在陰極上的碳化層為了切實(shí)地變?yōu)?400℃～1800℃，如圖10所示，提出了一種陰極，在陰極表面上形成與軸L垂直的垂直面197，向該垂直面197照射來自電弧的光，使垂直面197上形成的碳化層A切實(shí)地處于1400℃～1800℃的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)一步有效進(jìn)行釷供給現(xiàn)象。
在特開2005-142071號(hào)中記載了這種技術(shù)。
另外，圖10是陰極的平面圖，為了表示方便，將碳化層A用虛線表示。
專利文件1 特開平10-283921號(hào)專利文件2 特開2005-142071號(hào)但是，最近在利用DLP(注冊(cè)商標(biāo))技術(shù)的放映機(jī)領(lǐng)域，高亮度、點(diǎn)光源的燈的要求逐漸變高，在增加氙氣的封入量和提高燈的動(dòng)作壓力的同時(shí)，縮短電極間距離的放電燈正逐漸被開發(fā)。
在這種放電燈中，陽極的溫度變?yōu)楸戎两竦臏囟雀叩母邷?，受到陽極的輻射熱的影響，陰極的溫度有上升的傾向。
其結(jié)果是，陰極中含有的釷(Th)在早期被還原，在短時(shí)間內(nèi)枯竭。
并且，陰極前端部分變?yōu)楦邷貭顟B(tài)，因此陰極前端部的結(jié)晶粒徑變大，陰極內(nèi)部的釷(Th)由于結(jié)晶粒而被阻礙前進(jìn)，無法向陰極前端供給釷(Th)。
即，燈點(diǎn)燈后，短時(shí)間內(nèi)無法向陰極前端供給釷(Th)，產(chǎn)生發(fā)生閃爍現(xiàn)象，在熒幕上影像閃爍的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于以上問題而產(chǎn)生的，提供一種高壓放電燈，在燈點(diǎn)燈后，能夠長時(shí)間穩(wěn)定地向陰極前端供給釷(Th)，能夠長時(shí)間抑制閃爍現(xiàn)象的產(chǎn)生，使用壽命較長。
技術(shù)方案1所述的高壓放電燈，陽極和陰極在燈泡內(nèi)相對(duì)配置，其特征在于，所述陰極是含有氧化釷的鎢，除去前端的表面上形成有碳化鎢構(gòu)成的碳化層，在所述陰極上，含有氧化釷的鎢構(gòu)成的電子放射物質(zhì)載體與所述陰極抵接配置，所述電子放射物質(zhì)載體在至少與陰極抵接的抵接區(qū)域中形成有碳化鎢構(gòu)成的碳化層。
技術(shù)方案2所述的高壓放電燈，是技術(shù)方案1所述的高壓放電燈，尤其是，其特征在于，所述電子放射物質(zhì)載體為塊狀體，形成有貫穿該電子放射物質(zhì)載體的通孔，所述陰極嵌合在所述電子放射物質(zhì)載體的通孔內(nèi)，所述電子放射物質(zhì)載體由所述陰極保持。
技術(shù)方案3所述的高壓放電燈，是技術(shù)方案1所述的高壓放電燈，尤其是，其特征在于，所述電子放射物質(zhì)載體為線狀體，所述電子放射物質(zhì)載體卷繞所述陰極地被保持。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的放電燈，從保持在陰極上的電子放射物質(zhì)載體向陰極表面供給作為電子放射物質(zhì)的釷(Th)，因此能夠長時(shí)間穩(wěn)定地向陰極前端供給釷(Th)，能夠成為長時(shí)間抑制閃爍現(xiàn)象產(chǎn)生的長使用壽命的放電燈。


圖1是本發(fā)明的高壓放電燈的說明圖。
圖2是本發(fā)明的高壓放電燈的陰極的說明圖。
圖3是本發(fā)明的高壓放電燈的陰極保持的電子放射物質(zhì)載體的說明圖。
圖4是本發(fā)明的保持電子放射物質(zhì)載體的高壓放電燈的陰極的說明圖。
圖5是表示本發(fā)明的高壓放電燈的陰極的釷(Th)的移動(dòng)的示意圖。
圖6是本發(fā)明的其他的保持電子放射物質(zhì)載體的高壓放電燈的陰極的說明圖。
圖7是檢查閃爍產(chǎn)生情況的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)說明圖。
圖8是以往的高壓放電燈的說明圖。
圖9是以往的高壓放電燈的陰極的說明圖。
圖10是以往的高壓放電燈的陰極的說明圖。
具體實(shí)施例方式
利用圖1對(duì)本發(fā)明的高壓放電燈進(jìn)行說明。
高壓放電燈10包括石英玻璃制的、由發(fā)光管11以及封閉管12構(gòu)成的燈泡；以及在發(fā)光管11的內(nèi)部相對(duì)設(shè)置的陰極13和陽極14。
陰極13和陽極14由鎢制的電極棒131、141支撐，該電極棒131、141插通保持在在封閉管12的內(nèi)部具有沿軸方向延伸的通孔的圓筒狀石英玻璃構(gòu)成的保持用筒體16，并且利用階梯玻璃15封在封閉管12中。
該電極棒131、141從燈泡的外端部向外方突出延伸，兼用作分別向陰極13和陽極14供給電力的外部導(dǎo)線棒。
并且，在發(fā)光管11內(nèi)封入有氙氣。
陰極13是摻雜有氧化釷(ThO2)構(gòu)成的電子放射性物質(zhì)的敷釷鎢，是由98％的鎢(W)和2％的氧化釷(ThO2)燒結(jié)的電極。
陽極14是由不含氧化釷(ThO2)的鎢構(gòu)成的。
圖2是陰極的放大平面圖。
陰極13由圓柱狀的腰部132；在該腰部132的一端側(cè)一體設(shè)置的圓柱狀的小徑腰部133；以及沿著電極軸L向著前方(圖中左方)逐漸直徑變小，其前端部形成圓形的平坦的前端面134的作為陽極側(cè)的前端側(cè)的圓錐臺(tái)形狀的錐形部135構(gòu)成。
并且，在陰極13的小徑腰部133的表面形成有碳化鎢(W2C)構(gòu)成的碳化層A。
該碳化層A通過在小徑腰部133的表面涂布碳粉末的分散液，在真空中進(jìn)行熱處理而得到。
其結(jié)果是，該碳化層A有時(shí)不僅在小徑腰部133的表面，甚至浸碳至從表面100μm的內(nèi)部。
圖3是僅取出電子放電物質(zhì)載體的透視圖。
電子放射物質(zhì)載體17是中心有通孔171的圓盤狀的塊狀體，與陰極13同樣地，是摻雜有由氧化釷(ThO2)構(gòu)成的電子放射性物質(zhì)的敷釷鎢，是由98％的鎢(W)和2％的氧化釷(ThO2)構(gòu)成的燒結(jié)體。
并且，電子放射物質(zhì)載體17在包括通孔171的內(nèi)表面在內(nèi)的全表面上形成由碳化鎢(W2C)構(gòu)成的碳化層A。
該碳化層A與陰極的碳化層同樣地，將碳粉末的分散液涂布在電子放射物質(zhì)載體17的表面，在真空中通過熱處理得到的碳化層。
其結(jié)果是，該碳化層A不僅在通孔171的內(nèi)表面，還浸碳到從表面約100μm的內(nèi)部。
圖4是將電子放射物質(zhì)載體安裝到陰極上的截面圖。
電子放射物質(zhì)載體17的通孔171上嵌合有陰極13的小徑腰部133，陰極13上保持有電子放射物質(zhì)載體17。
并且，形成有碳化層A的陰極13的小徑腰部133的外表面和形成有碳化層A的電子放射物質(zhì)載體17的通孔171的內(nèi)周面變?yōu)榈纸訝顟B(tài)。
即，電子放射物質(zhì)載體17與陰極13抵接的抵接區(qū)域?yàn)殡娮臃派湮镔|(zhì)載體17的通孔171的內(nèi)周面。
另外，在圖4中，夸張表現(xiàn)了電子放射物質(zhì)載體17的通孔171的內(nèi)周面和小徑腰部133之間的間隙，但實(shí)際上，電子放射物質(zhì)載體17的通孔171的內(nèi)周面與小徑腰部133的外周面抵接。
并且，根據(jù)需要，在小徑腰部133上在比電子放射物質(zhì)載體17更靠陽極側(cè)卷繞固定有由高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成的金屬線，例如鉬線W，以使電子放射物質(zhì)載體17不會(huì)從陰極13的小徑腰部133脫落，通過該鉬線W，電子放射物質(zhì)載體17不會(huì)從陰極13脫落。
圖5是表示本發(fā)明的高壓放電燈的陰極的釷(Th)的移動(dòng)的示意圖。另外，釷(Th)的移動(dòng)如箭頭示意所示。
陰極13的小徑腰部133上形成有碳化層A，在小徑腰部133的表面以及從表面約100μm的內(nèi)部中存在碳。
燈點(diǎn)燈過程中，小徑腰部133的溫度達(dá)到1400℃～1800℃時(shí)，如上式1和式2所示，碳化鎢(W2C)捕捉氧化釷(ThO2)中的氧，由此生成釷(Th)。
并且，陰極13的表面及內(nèi)部生成的釷(Th)通過晶界擴(kuò)散，通過鎢的結(jié)晶粒徑邊界從陰極13的表面析出，陰極的前端部為高溫，因此產(chǎn)生表面擴(kuò)散，即，沿著小徑腰部133的表面移動(dòng)，進(jìn)而沿著錐形部135的表面移動(dòng)，供給到陰極13的前端面134。
進(jìn)而，在陰極13內(nèi)部生成的釷(Th)的一部分一邊通過鎢的結(jié)晶粒徑邊界，一邊在陰極13內(nèi)部移動(dòng)，供給到陰極13的前端面。
進(jìn)而，在電子放射物質(zhì)載體17與陰極13抵接的靠近部分，即從電子放射物質(zhì)載體17的表面以及從表面約100μm的內(nèi)部由于來自陰極的熱，變?yōu)榕c陰極大致相同的溫度，即，變?yōu)?400℃～1800℃。
其結(jié)果是，電子放射物質(zhì)載體17上形成有碳化層A，存在于電子放射物質(zhì)載體17與陰極13抵接的通孔171的內(nèi)表面上以及從內(nèi)表面約100μm的內(nèi)部中存在的碳捕捉氧化釷(ThO2)中的氧，在電子放射物質(zhì)載體17上也生成釷(Th)。
并且，電子放射物質(zhì)載體17的通孔171的內(nèi)表面析出的釷(Th)被供給到陰極13的小徑腰部133的表面，該釷(Th)在小徑腰部133的表面移動(dòng)，沿著錐形部135的表面移動(dòng)，被供給到陰極13的前端面。
其結(jié)果是，從電子放射物質(zhì)載體17也能向陰極13供給釷(Th)，燈點(diǎn)燈后，能夠長時(shí)間穩(wěn)定地向陰極前端供給釷(Th)，能夠長時(shí)間抑制釷(Th)原子的枯竭引起的閃爍現(xiàn)象的產(chǎn)生。
并且，即使點(diǎn)燈后，陰極13的前端變?yōu)楦邷兀帢O13的前端的結(jié)晶粒子變大，在陰極13內(nèi)部生成的釷(Th)無法通過結(jié)晶粒徑邊界在陰極內(nèi)部移動(dòng)，也能夠從電子放射物質(zhì)載體17向陰極13的表面供給釷(Th)，能夠切實(shí)且穩(wěn)定地向陰極13的前端面134供給釷(Th)，燈點(diǎn)燈后，能夠長時(shí)間穩(wěn)定地向陰極前端供給釷(Th)，能夠長時(shí)間抑制閃爍現(xiàn)象的產(chǎn)生。
圖6是陰極上安裝有其他例子的電子放射物質(zhì)載體的說明圖。
電子放射物質(zhì)載體18是直徑為6～12mm的線狀體，是摻雜有由氧化釷(ThO2)構(gòu)成的電子放射性物質(zhì)的敷釷鎢線，是由98％的鎢(W)和2％的氧化釷(ThO2)構(gòu)成的。
并且，在線狀的電子放射物質(zhì)載體18的表面形成有碳化鎢(W2C)構(gòu)成的碳化層A。
該碳化層A是在電子放射物質(zhì)載體187的表面上涂布碳粉末的分散液，在真空狀態(tài)下進(jìn)行加熱處理而得到的。
另外，在圖6中夸張表現(xiàn)了電子放射物質(zhì)載體18的碳化層A的尺寸，并且，小徑腰部133的碳化層A為了表示方便而用虛線表示。
該電子放射物質(zhì)載體18在預(yù)先在表面上形成碳化層A的狀態(tài)下，緊密地纏繞在形成有碳化層A的陰極13的小徑腰部133上，保持在陰極13上。
在該陰極13上，在陰極13的小徑腰部133上形成有碳化層A，在小徑腰部133的表面以及從表面約100μm的內(nèi)部存在碳。
燈點(diǎn)燈過程中，小徑腰部133的溫度達(dá)到1400℃～1800℃時(shí)，如上述式1和式2所示，通過碳化鎢(W2C)捕捉氧化釷(ThO2)中的氧，生成釷(Th)。
并且，在陰極13表面和內(nèi)部生成的釷(Th)通過晶界擴(kuò)散，通過鎢的結(jié)晶粒徑邊界，在陰極13的表面析出，陰極的前端部為高溫，因此產(chǎn)生表面擴(kuò)散，即沿著小徑腰部133的表面移動(dòng)，進(jìn)而沿著錐形部135的表面移動(dòng)，供給到陰極13的前端面134。
進(jìn)而，在陰極13內(nèi)部生成的釷(Th)的一部分一邊通過鎢的結(jié)晶粒徑邊界，一邊在陰極13內(nèi)部移動(dòng)，供給到陰極13的前端面。
進(jìn)而，電子放射物質(zhì)載體18由于來自陰極的熱，變成與陰極大致相同的溫度，即變?yōu)?400℃～1800℃。
其結(jié)果是，電子放射物質(zhì)載體18與陰極13抵接的表面以及從表面約100μm的內(nèi)部存在的碳捕捉氧化釷(ThO2)中的氧吸引，在電子放射物質(zhì)載體18上也生成釷(Th)。
并且，電子放射物質(zhì)載體18的表面析出的釷(Th)被供給到陰極13的小徑腰部133的表面，該釷(Th)在小徑腰部133的表面移動(dòng)，沿著錐形部135的表面移動(dòng)，被供給到陰極13的前端面134。
其結(jié)果是，從電子放射物質(zhì)載體18也能向陰極13供給釷(Th)，燈點(diǎn)燈后，能夠長時(shí)間穩(wěn)定地向陰極前端供給釷(Th)，能夠長時(shí)間抑制釷(Th)原子的枯竭引起的閃爍現(xiàn)象的產(chǎn)生。
另外，上述高壓放電燈以將氙氣作為發(fā)光物質(zhì)封入的高壓放電燈進(jìn)行了說明，但將水銀作為發(fā)光物質(zhì)封入的高壓放電燈中也可以應(yīng)用本申請(qǐng)。
接著，對(duì)于圖1和圖4所示的利用具有電子放電物質(zhì)載體的陰極的高壓放電燈，進(jìn)行調(diào)查閃爍發(fā)生情況的實(shí)驗(yàn)。
閃爍在點(diǎn)燈時(shí)的電壓振幅超過1V時(shí)，熒幕上的影像的閃爍變得顯著。因此，在電壓振幅寬度超過1V的時(shí)刻，熒幕上的影像的閃爍成為問題，定義成閃爍決定的燈壽命。
在該實(shí)驗(yàn)中使用的高壓放電燈是額定24V、78A、2kW的情況下點(diǎn)燈的燈，作為比較燈，將使用除了未安裝電子放射物質(zhì)載體的圖9的陰極以外其他規(guī)格相同的燈作為比較燈，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
其結(jié)果如圖7所示。
圖7的橫軸表示點(diǎn)燈時(shí)間(時(shí)間)，縱軸表示電壓振幅寬(V)，圖表A是本發(fā)明的高壓放電燈的數(shù)據(jù)，圖表B是比較燈的數(shù)據(jù)。
由圖7可知，在比較燈中，點(diǎn)燈后經(jīng)過900小時(shí)的階段，電壓振幅寬度變?yōu)?V以上，熒幕上的圖像的閃爍變得明顯，達(dá)到了燈的壽命。
另一方面，在本發(fā)明的高壓放電燈中，點(diǎn)燈后經(jīng)過1100小時(shí)后電壓振幅寬度才達(dá)到1V以上，熒幕上的影像的閃爍變得明顯，達(dá)到燈的壽命。即，閃爍決定的燈壽命延遲了200小時(shí)。
由該結(jié)果可知，本發(fā)明的高壓放電燈在燈點(diǎn)燈后能夠長時(shí)間穩(wěn)定地向陰極前端供給釷(Th)，成為能夠長時(shí)間抑制閃爍現(xiàn)象的產(chǎn)生的長壽命燈。
權(quán)利要求
1.一種高壓放電燈，陽極和陰極在燈泡內(nèi)相對(duì)配置，其特征在于，所述陰極是含有氧化釷的鎢，除去前端的表面上形成有碳化鎢構(gòu)成的碳化層，在所述陰極上，含有氧化釷的鎢構(gòu)成的電子放射物質(zhì)載體與所述陰極抵接配置，所述電子放射物質(zhì)載體在至少與陰極抵接的抵接區(qū)域中形成有由碳化鎢構(gòu)成的碳化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述電子放射物質(zhì)載體為塊狀體，形成有貫穿該電子放射物質(zhì)載體的通孔，所述陰極嵌合在所述電子放射物質(zhì)載體的通孔內(nèi)，所述電子放射物質(zhì)載體由所述陰極保持。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述電子放射物質(zhì)載體為線狀體，所述電子放射物質(zhì)載體卷繞所述陰極地被保持。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高壓放電燈，在燈點(diǎn)燈后，能夠長時(shí)間穩(wěn)定地向陰極前端供給釷(Th)，能夠長時(shí)間抑制閃爍現(xiàn)象的產(chǎn)生，使用壽命長。本發(fā)明的高壓放電燈中，陽極(14)和陰極(13)在燈泡內(nèi)相對(duì)配置，陰極(13)是含有氧化釷的鎢，除去陽極(14)側(cè)的前端的表面上形成有碳化鎢構(gòu)成的碳化層(A)，在陰極(13)上，含有氧化釷的鎢構(gòu)成的電子放射物質(zhì)載體(17)與陰極抵接配置，電子放射物質(zhì)載體(17)在至少與陰極(13)抵接的抵接區(qū)域中形成有碳化鎢構(gòu)成的碳化層(A)。
文檔編號(hào)G03B21/14GK101047105SQ200710085630
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者森本俊一, 稻岡數(shù)浩, 菊池康郎 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社