專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及亮燈時(shí)的水銀蒸氣壓達(dá)到不低于150大氣壓的超高壓放電燈，特別涉及作為使用液晶顯像裝置或DMD(Digital MicromirrorDevice，即，數(shù)字微透鏡裝置)的DLP(數(shù)字光束處理器)等投影裝置(projector)的投射用光源使用的超高壓放電燈。
背景技術(shù)：
投射型投影裝置被要求對(duì)矩形銀幕均勻地、且以充分的彩色再現(xiàn)性來(lái)照明圖像。因此，光源使用充入水銀或金屬鹵化物的金屬鹵素?zé)簟２⑶?，推進(jìn)了進(jìn)一步小型化、點(diǎn)光源化，且電極之間距離極小的光源也被實(shí)用化。
在這樣的背景下，有提案提出用極高的水銀蒸氣壓，例如，不低于200帕(約197大氣壓)的燈來(lái)取代金屬鹵素?zé)簟Ｔ摕敉ㄟ^(guò)提高水銀蒸氣壓，來(lái)抑制電弧的擴(kuò)散，并且實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步提高光輸出，例如，如特開(kāi)平2-148561號(hào)(美國(guó)專(zhuān)利第5109181)、特開(kāi)平6-52830號(hào)(美國(guó)專(zhuān)利第5497049)中所公開(kāi)。
另一方面，投影裝置采用使用DMD(數(shù)字微透鏡裝置)的DLP(數(shù)字光束處理器)方式，不必使用液晶面板，由此進(jìn)一步小型化受到矚目。即，由投影裝置的投射用光源構(gòu)成的放電燈，在被要求高的光輸出及照度維持率的另一方面，隨著投影裝置的小型化，反射鏡及放電燈也被要求小型化。
圖6是組裝于投影裝置中的光學(xué)裝置，其表示由凹面反射鏡與放電燈構(gòu)成的狀態(tài)。(a)表示通常的光學(xué)裝置，(b)表示根據(jù)小型化的要求實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步小型化的光學(xué)裝置。
在(a)中，放電燈1中，發(fā)光部10和其兩端上的密封部11a、11b相連接。在陽(yáng)極側(cè)密封部11a的前端安裝了燈頭12，該燈頭12通過(guò)粘接劑13被安裝在支撐部件14上。支撐部件14通過(guò)連接部件15與凹面反射鏡2連接。該連接部件15例如為具有通風(fēng)孔的金屬板，構(gòu)成為能冷卻密封部11a的結(jié)構(gòu)。
在(b)中，縮短了密封部11a的長(zhǎng)度，并且燈頭12通過(guò)粘接劑13被安裝在支撐部件14上，該支撐部件14通過(guò)粘接劑(省略圖示)等直接被安裝在凹面反射鏡2上。因此，與(a)的構(gòu)造相比，不同點(diǎn)在于縮短了密封部11a，并且，不使用連接部件15。此外，說(shuō)明是以額定功率等放電燈的性能、規(guī)格相同為前提進(jìn)行的。
此時(shí)，放電燈及凹面反射鏡被高精度定位，并且必須被牢固地固定，以防止因微小的振動(dòng)而破壞位置關(guān)系。這是因?yàn)榉烹姛舻碾娀“l(fā)生點(diǎn)若不在凹面反射鏡的焦點(diǎn)上，則光的輸出效率會(huì)顯著降低。因此，在(a)、(b)兩圖中，粘接劑在固定兩者位置關(guān)系的意義上起著極其重要的作用。
根據(jù)這樣的背景，目前，市場(chǎng)上出售的許多光學(xué)裝置，只從將放電燈與凹面反射鏡牢固地固定的觀點(diǎn)上考慮。從而，在放電燈與凹面反射鏡或支撐部件形成的間隙之間注入了大量的粘接劑。
如此，為了將光學(xué)裝置小型化，必須著手于形成在凹面反射鏡頂部外側(cè)的安裝結(jié)構(gòu)(具體的是，陽(yáng)極側(cè)密封部11a、燈頭12、粘接劑13、支撐部件14等的構(gòu)造)的小型化。這是因?yàn)閺墨@取光的觀點(diǎn)出發(fā)，凹面反射鏡的內(nèi)部被限制了某種程度的大小及形狀。
即，根據(jù)投影裝置的小型化要求，要求光學(xué)裝置小型化，作為滿(mǎn)足該要求的結(jié)構(gòu)，凹面反射鏡頂部外側(cè)的構(gòu)造逐步小型化。
但是，在上述光學(xué)裝置中，產(chǎn)生了在放電燈陰極側(cè)密封部11b上產(chǎn)生金屬箔浮起或裂縫而損壞放電燈的問(wèn)題。特別是，在將圖6(a)、(b)的光學(xué)裝置進(jìn)行比較之后，了解到圖(b)結(jié)構(gòu)的光學(xué)裝置更多地產(chǎn)生損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種由凹面反射鏡和放電燈構(gòu)成的光學(xué)裝置的構(gòu)造，其小型化并可防止在陰極側(cè)密封部產(chǎn)生裂縫。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第一發(fā)明的光學(xué)裝置，其由超高壓放電燈及包圍該放電燈的凹面反射鏡構(gòu)成，放電燈在由石英玻璃構(gòu)成的發(fā)光部?jī)啥诉B接一對(duì)密封部，在該發(fā)光部?jī)?nèi)充入不少于0.15mg/mm3的水銀，且將一對(duì)電極以不大于2.0mm的距離配置。并且，超高壓放電燈的特征在于，其陽(yáng)極側(cè)密封部的長(zhǎng)度不大于額定亮燈功率(W)的0.115倍(mm)，該陽(yáng)極側(cè)密封部在插入凹面反射鏡頂部的狀態(tài)下，通過(guò)包含鈉成分及/或鋰成分的無(wú)機(jī)系粘接劑被接觸保持，并且，該無(wú)機(jī)系粘接劑與放電燈的陽(yáng)極電絕緣。
另外，第二發(fā)明的光學(xué)裝置，其由上述超高壓放電燈、及包圍該放電燈的凹面反射鏡構(gòu)成，其特征在于該超高壓放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部在插入凹面反射鏡頂部的狀態(tài)下，通過(guò)包含鈉成分及/或鋰成分的無(wú)機(jī)系粘接劑被接觸保持，并且，在該無(wú)機(jī)系粘接劑上，在燈亮燈時(shí)溫度不高于450℃的位置，接觸與陽(yáng)極電連接的導(dǎo)電性部件。
另外，第三發(fā)明的光學(xué)裝置，其由上述超高壓放電燈、及包圍該放電燈的凹面反射鏡構(gòu)成，其特征在于該超高壓放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部在插入所述凹面反射鏡頂部的狀態(tài)下，通過(guò)包含鈉成分及/或鋰成分的無(wú)機(jī)系粘接劑被接觸保持，并且，在該無(wú)機(jī)系粘接劑上，與陽(yáng)極電連接的導(dǎo)電性部件，從發(fā)光部與陽(yáng)極側(cè)密封部的分界位置向該陽(yáng)極側(cè)密封部，離開(kāi)不小于額定亮燈功率(W)的1/20(mm)。


圖1是本發(fā)明光學(xué)裝置的整體圖。
圖2是本發(fā)明光學(xué)裝置的局部放大圖。
圖3是本發(fā)明光學(xué)裝置的整體圖。
圖4是本發(fā)明光學(xué)裝置的局部放大圖。
圖5示出本發(fā)明光學(xué)裝置中所使用的放電燈。
圖6示出以往的光學(xué)裝置中所使用的放電燈。
具體實(shí)施例方式
圖1是用于說(shuō)明第一發(fā)明的光學(xué)裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。
光學(xué)裝置由短電弧型超高壓放電燈1(以下，簡(jiǎn)單地稱(chēng)為放電燈)和包圍該放電燈1的凹面反射鏡2構(gòu)成，凹面反射鏡2的光軸L與電燈1的電弧方向基本一致，并且放電燈1的電弧亮點(diǎn)被配置成與凹面反射鏡2的第一焦點(diǎn)一致。
放電燈1的放電容器，由大致球狀的發(fā)光部10、與該發(fā)光部10的兩端連續(xù)的長(zhǎng)桿狀密封部11a、11b構(gòu)成，在發(fā)光部10內(nèi)相向地設(shè)置了陽(yáng)極3及陰極4。放電燈1的陽(yáng)極側(cè)密封部11a被插入凹面反射鏡2的頂部21的開(kāi)口，陽(yáng)極側(cè)密封部11a通過(guò)粘接劑13被安裝在支撐部件14上。從密封部11a的前端凸出了供電導(dǎo)線16，且通過(guò)供電線等與省略了圖示的供電裝置被電連接。支撐部件14由陶瓷材料等構(gòu)成，但也可以是例如筒部從凹面反射鏡的頂部一體地伸出的形狀。
反射鏡2的整體是大致呈碗狀的橢圓聚光鏡，由頂部21及前面開(kāi)口部22構(gòu)成。前面開(kāi)口部22在放射光時(shí)是必需的，在頂部21上為安裝放電燈而設(shè)置了開(kāi)口。在反射鏡2的內(nèi)面上，例如，形成氧化鈦(TiO2)及二氧化硅(SiO2)的電介質(zhì)多層膜，且具有反射所需波長(zhǎng)的功能，并且反射鏡2的焦點(diǎn)位置位于放電燈1的電弧亮點(diǎn)上。反射鏡的材質(zhì)，例如，其采用硼硅玻璃，但也可以用鋁等的金屬部件或陶瓷等構(gòu)成反射鏡。在反射鏡2的前面開(kāi)口部22上，例如，安裝了由硼硅酸玻璃等構(gòu)成的透光性前面玻璃23。通過(guò)設(shè)置前面玻璃23可以將反射鏡2的內(nèi)部形成密閉構(gòu)造。因此，萬(wàn)一，在放電燈1破損了時(shí)，可以防止碎片飛散。此外，前面玻璃23不是必備的部件，在冷卻放電燈的必要性高的場(chǎng)合下可以采用不設(shè)置前面玻璃的構(gòu)造。并且，也可以采用設(shè)置前面玻璃23，但并不完全密封內(nèi)部的構(gòu)造，僅在一部分設(shè)置冷卻用開(kāi)口的構(gòu)造。
放電燈1與反射鏡2的結(jié)合是在反射鏡2的頂部21的外側(cè)，在放電燈1的密封部11a的周?chē)M(jìn)行。具體來(lái)說(shuō)，在密封部11a與支撐部件14的間隙注入粘接劑13。大量地注入粘接劑13，以完全填充兩者間的間隙，因此有的情況下粘接劑13存在于接近發(fā)光部10與密封部11a的分界處為止。
位于凹面反射鏡2的頂部開(kāi)口側(cè)的陽(yáng)極側(cè)密封部11a，為了對(duì)應(yīng)光學(xué)裝置的小型化而縮短。具體是不大于燈的亮燈功率(W)的0.115倍(mm)，額定功率200W時(shí)為不大于23mm、額定功率180W時(shí)為不大于20.7mm。密封部的長(zhǎng)度，在理論上取決于溫度，而溫度則取決于燈的額定亮燈功率。
粘接劑是至少含有鈉成分或鋰成分的無(wú)機(jī)系，例如，可采用絲米賽拉穆(スミセラム、商品名)、絲勞基三(商品名)。關(guān)于成分，以絲米賽拉穆為例介紹如下，其以二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、水(H2O)為主要成分，并含有微量的氧化鈉(Na2O3)或氧化鋰(Li2O)。
第一發(fā)明的光學(xué)裝置，其特征在于無(wú)機(jī)系粘接劑與放電燈的陽(yáng)極電絕緣，兩者不導(dǎo)通。具體來(lái)說(shuō)，在陽(yáng)極側(cè)密封部11a的外周面上接觸并填充了無(wú)機(jī)系粘接劑13，但粘接劑13不直接與外部供電導(dǎo)線16接觸，并且，也不通過(guò)導(dǎo)電性部件與外部供電導(dǎo)線16接觸。
圖2是與放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部和粘接劑相關(guān)的說(shuō)明用放大圖。
陽(yáng)極3的軸部31與金屬箔32接合，在該金屬箔32的另一端上接合外部供電導(dǎo)線16。金屬箔32被完全埋設(shè)在陽(yáng)極側(cè)密封部11a中，根據(jù)該構(gòu)造可密封發(fā)光部10的放電空間，并在發(fā)光部10的內(nèi)外形成電氣的供電構(gòu)造。金屬箔32采用鉬。
在密封部11a的外表面上接觸并存在粘接劑13。此外，在圖中，為便于說(shuō)明，只在密封部的上部示出了粘接劑，但如圖1所示，其存在于圍繞密封部11a的整個(gè)外周面上。
在此，本發(fā)明者們對(duì)在上述圖6中所示的光學(xué)裝置的陰極側(cè)密封部產(chǎn)生的箔片浮起或裂縫的原因，進(jìn)行了認(rèn)真研究，結(jié)果查明了以下內(nèi)容。
即，包含于粘接劑13內(nèi)的鈉成分或鋰成分，被發(fā)光部10的陰極所牽引，并向圖示a的方向移動(dòng)。總之，由于鈉成分或鋰成分具有正電荷，受到陰極的負(fù)電荷的吸引。
該鈉成分或鋰成分的移動(dòng)，被認(rèn)為是不僅在通過(guò)發(fā)光空間向陰極移動(dòng)的情況下，在通過(guò)構(gòu)成發(fā)光部的石英玻璃的內(nèi)部向陰極側(cè)密封部移動(dòng)的情況下也發(fā)生。
并且，這些鈉成分或鋰成分中的一部分，通過(guò)傳遞到陰極側(cè)密封部的金屬箔上，破壞兩者的接合。可以推測(cè)，作為其結(jié)果，削弱了金屬箔與石英玻璃的氣密，也就是產(chǎn)生了所謂箔片浮起現(xiàn)象，并且因產(chǎn)生箔片浮起而導(dǎo)致裂縫或燈破壞。
該現(xiàn)象，在當(dāng)電極間距離不大于2.0mm時(shí)發(fā)光空間非常小、且陽(yáng)極側(cè)密封部的長(zhǎng)度為不大于20mm(照明功率180W左右時(shí))的非常短的放電燈中，當(dāng)為了將該放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部組裝于反射鏡而使用粘接劑時(shí)，可以說(shuō)是最初產(chǎn)生的技術(shù)問(wèn)題。
即，因電極間距離短而產(chǎn)生鈉成分或鋰成分被陰極吸引的現(xiàn)象，并且，其原因還在于由于陽(yáng)極側(cè)密封部短而涂布大量粘接劑，粘接劑都存在于靠近發(fā)光部。
此時(shí)，所謂陽(yáng)極側(cè)密封部長(zhǎng)度，如圖中的A所示，是從發(fā)光部10和密封部11的分界1到密封部外端的距離。
本發(fā)明者們進(jìn)一步進(jìn)行仔細(xì)研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)粘接劑若被電絕緣，則該鈉成分或鋰成分的移動(dòng)會(huì)自然停止。
即，包含于粘接劑的鈉成分或鋰成分，即使被陰極吸引并移動(dòng)到陰極側(cè)密封部，被失去該鈉成分或鋰成分的粘接劑因正電荷的減少而從中性狀態(tài)變成為負(fù)電荷，其結(jié)果，失掉了向陰極的移動(dòng)力。
因此，若將涂敷于密封部的粘接劑電絕緣，則即使在亮燈初期產(chǎn)生少量鈉成分或鋰成分的移動(dòng)，其后，該移動(dòng)會(huì)自然停止，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒(méi)有產(chǎn)生箔片浮起或裂縫的所謂實(shí)用上的問(wèn)題。
此外，在將粘接劑與陽(yáng)極電絕緣的構(gòu)造中，如圖2所示，除了考慮到粘接劑的存在位置且使其不接觸以外，例如，可以在密封部外端設(shè)置陶瓷等的絕緣性燈頭。并且，不局限于燈頭，也可以采用將絕緣部件做成隔板。
以下，說(shuō)明第二發(fā)明的光學(xué)裝置。
圖3示出由放電燈及凹面反射鏡構(gòu)成的光學(xué)裝置，圖4是放大了陽(yáng)極側(cè)密封部與粘接劑的構(gòu)造圖。與圖1、圖2所示構(gòu)造不同點(diǎn)是將金屬制燈頭12(導(dǎo)電部件)安裝于密封部的外側(cè)端部，粘接劑13與該燈頭12的外周面接觸。即，粘接劑13通過(guò)金屬制燈頭12與陽(yáng)極3電連接。
本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，如上所述，即使是在粘接劑與陽(yáng)極電連接的構(gòu)造中，與該粘接劑的接觸位置溫度若在燈的亮燈時(shí)不高于450℃，則可以良好地防止箔片浮起、裂縫。具體是，當(dāng)將金屬制燈頭安裝于密封部外端時(shí)，該燈頭與粘接劑的接觸位置溫度只要不高于450℃即可。
其理由是，包含于粘接劑13的鈉成分或鋰成分，其與圖2的構(gòu)造一樣地，擴(kuò)散(侵入)到作為陽(yáng)極側(cè)密封部的石英玻璃中。但是，與圖2構(gòu)造不同的是，由于對(duì)粘接劑補(bǔ)充了正電荷，粘接劑本身并不從中性狀態(tài)變?yōu)樨?fù)電荷。因此，鈉成分或鋰成分并不繼續(xù)向放電燈內(nèi)擴(kuò)散。
第二發(fā)明解決了這樣的問(wèn)題，并發(fā)現(xiàn)鈉成分或鋰成分向石英玻璃擴(kuò)散，不僅受基于電極性的吸引力，還受兩者的接觸位置溫度的影響。即，鈉成分或鋰成分，其在不高于450℃，最好不高于300℃，更好的是不高于200℃的條件下，不易向石英玻璃擴(kuò)散。
當(dāng)然，即使在不高于450℃的條件下，也不會(huì)完全停止擴(kuò)散，會(huì)有少量成分?jǐn)U散到石英玻璃中，并且，因濕度或靜電、灰塵的存在等其它外界因素，也有引起向石英玻璃擴(kuò)散的可能性。但是，如后述的實(shí)驗(yàn)所表明，其它外界影響不會(huì)導(dǎo)致箔片浮起或裂縫的發(fā)生。
具體是，圖4所示的位置12a，在燈頭12與粘接劑13的接觸位置中溫度最高，在該位置12a上粘接劑的溫度就成了問(wèn)題。一般，越接近放電空間溫度越高。但是，例如，在局部加溫或冷卻時(shí)，或者局部地受到周?chē)绊懙葧r(shí)，接近放電空間的位置也未必成為問(wèn)題。因此，在燈頭12與粘接劑13接觸的全部位置，最好不高于450℃。
此外，如圖4所示，從位置12a向放電空間側(cè)涂敷粘接劑，不存在問(wèn)題。因?yàn)樵谠摬糠?，即使產(chǎn)生鈉成分或鋰成分向石英玻璃擴(kuò)散，也是持續(xù)進(jìn)行的。
使燈頭12與粘接劑13接觸位置處于不高于450℃的結(jié)構(gòu)中，最好是在外部設(shè)置風(fēng)扇等的冷卻構(gòu)造并進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。此時(shí)，可以在支撐部件14的側(cè)部設(shè)置冷卻風(fēng)扇，當(dāng)在凹面反射鏡2上沒(méi)有設(shè)置前面玻璃23時(shí)，或者在局部設(shè)置了冷卻用開(kāi)口時(shí)，也可以從前面開(kāi)口22吹入冷卻風(fēng)。并且，最好是在燈頭12上安裝冷卻風(fēng)扇的構(gòu)造。
此外，如圖2所示，在沒(méi)有設(shè)置導(dǎo)電性部件的結(jié)構(gòu)中，即使在粘接劑直接接觸外部導(dǎo)線的情況下，通過(guò)將粘接劑的溫度控制在不高于450℃，可以防止鈉成分或鋰成分向石英玻璃擴(kuò)散。此時(shí)，外部導(dǎo)線相當(dāng)于與陽(yáng)極電連接的導(dǎo)電性部件。
以下，說(shuō)明第三發(fā)明的光學(xué)裝置。
參照?qǐng)D3、圖4所示的構(gòu)造可以說(shuō)明該發(fā)明。
在圖3、圖4所示的構(gòu)造的特征在于，導(dǎo)電性部件的金屬制燈頭12，在從發(fā)光部與密封部的分界位置17離開(kāi)燈亮燈功率(W)的1/20倍距離(mm)的位置，與粘接劑接觸。即，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，若采用該構(gòu)造，則即使不像第二發(fā)明中那樣，利用溫度規(guī)定接觸位置，也能解決箔片浮起、裂縫的問(wèn)題。相對(duì)于第二發(fā)明中利用粘接劑的溫度規(guī)定接觸位置，第三發(fā)明規(guī)定了具體距離。
其理由是，由于粘接劑的溫度因放電燈的發(fā)熱而受到支配性影響，所以能根據(jù)該放電燈的額定亮燈功率與距離來(lái)確定大致的位置。具體是，必須從額定功率的1/20倍(mm)距離的位置17向密封部外端離開(kāi)。本發(fā)明者們確認(rèn)，在水銀量不大于0.15mg/mm3、電極之間距離不大于2.0mm、陽(yáng)極側(cè)密封部不大于20mm(亮燈功率為180W左右時(shí))，且使用含有鈉成分或鋰成分的無(wú)機(jī)系粘接劑并安裝放電燈及凹面反射鏡的構(gòu)造中，若額定功率為100(W)時(shí)距離約為5(mm)、額定功率為150(W)時(shí)距離約為7.5(mm)、額定功率為180(W)時(shí)距離約為9(mm)、額定功率為200(W)時(shí)距離約為10(mm)、額定功率為250(W)時(shí)距離約為12.5(mm)、額定功率為300(W)時(shí)距離約為15(mm)，則可以解決箔片浮起、裂縫的問(wèn)題。該距離，意味著發(fā)光部與密封部的分界位置17、距導(dǎo)電性部件12與粘接劑13接觸的最接近發(fā)光部的位置的間隔。
即，若將以與放電燈的額定亮燈功率的關(guān)系決定的距離作為基準(zhǔn)來(lái)規(guī)定粘接劑的位置，則粘接劑的溫度實(shí)質(zhì)上也不高于450℃，與第二發(fā)明中說(shuō)明的內(nèi)容同樣，可以降低鈉成分或鋰成分的擴(kuò)散能力。
上述距離對(duì)沒(méi)有設(shè)置強(qiáng)制冷卻機(jī)構(gòu)的情況也進(jìn)行了規(guī)定，在設(shè)置了強(qiáng)制冷卻機(jī)構(gòu)時(shí)，可以將粘接劑與導(dǎo)電性部件的接觸位置，設(shè)置為比上述距離小的值。
以下介紹共用于第一發(fā)明、第二發(fā)明、第三發(fā)明的，凹面反射鏡與放電燈的安裝構(gòu)造上的數(shù)值例。
陽(yáng)極側(cè)密封部11a的長(zhǎng)度，如上所述，必須不大于額定亮燈功率(W)的0.115倍(mm)，具體來(lái)說(shuō)，在額定功率為150(W)時(shí)，需要不大于17.25(mm)；在額定功率為180(W)時(shí)，不大于20.7(mm)；在額定功率為200(W)時(shí)，需要不大于34.5(mm)。只考慮光學(xué)裝置的小型化時(shí)，最好無(wú)限制地縮小，但由于當(dāng)加大燈的亮燈強(qiáng)度時(shí)受到溫度的影響，因此有時(shí)不能簡(jiǎn)單地縮短。具體的是，額定功率為200(W)時(shí)，例如范圍為10mm～20mm，則可采用例如15mm、18mm、20mm。
密封部的外徑可從φ5mm～8mm的范圍中選擇，例如φ5.8mm。在只考慮光學(xué)裝置的小型化時(shí)，最好無(wú)限制地縮小密封部的長(zhǎng)度、外徑，但由于受到電極的支撐或發(fā)光部的密封、及其他制造操作上的制約需要某種程度的大小，且如上所述地設(shè)定了下限。
凹面反射鏡20的頂部21的開(kāi)口直徑，可從φ30mm～100mm的范圍中選擇，例如φ50mm。
支撐部件14的內(nèi)徑，可從φ8mm～18mm的范圍中選擇，例如φ12mm。
導(dǎo)電性部件12例如是由黃銅、鎳等構(gòu)成的金屬制的燈頭，以與連接器電連接為目的被安裝在密封部外端上。
粘接劑13其使用了上述的絲米賽拉穆或絲勞基三，其涂敷量為1cc左右。
此外，作為在第1～3發(fā)明中共同的內(nèi)容，如圖1、圖2所示，在放電燈上配置了觸發(fā)導(dǎo)線30。觸發(fā)導(dǎo)線30的一端與陰極側(cè)外部導(dǎo)線連接，另一端卷繞在發(fā)光部10與陽(yáng)極密封部11a的分界位置。該觸發(fā)導(dǎo)線30，在放電燈的亮燈啟動(dòng)時(shí)，對(duì)陽(yáng)極根部施加負(fù)電荷，因此，在放電燈啟動(dòng)時(shí)，在該觸發(fā)導(dǎo)線與陽(yáng)極之間產(chǎn)生感應(yīng)體屏蔽放電，由此具有使亮燈啟動(dòng)容易化的作用效果。
第1～3發(fā)明的光學(xué)裝置，在設(shè)有一端與陰極側(cè)外部導(dǎo)線連接、另一端卷繞在發(fā)光部10與陽(yáng)極密封部11a的分界位置上的觸發(fā)導(dǎo)線時(shí)，特別有效。這是因?yàn)樵陉?yáng)極根部施加負(fù)電荷的構(gòu)造，助長(zhǎng)了包含于粘接劑中的鈉成分或鋰成分的電吸引。
至此，將本發(fā)明的光學(xué)裝置總結(jié)如下。
第一發(fā)明的光學(xué)裝置，其內(nèi)容是用含有鈉成分及/或鋰成分的無(wú)機(jī)系粘接劑安裝放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部與凹面反射鏡的構(gòu)造，并用無(wú)機(jī)系粘接劑與放電燈的陽(yáng)極電絕緣。此時(shí)，即使無(wú)機(jī)系粘接劑的鈉成分及/或鋰成分向放電燈的石英玻璃擴(kuò)散，由于該無(wú)機(jī)系粘接劑從中性狀態(tài)變?yōu)樨?fù)電荷狀態(tài)，所以該向石英玻璃的擴(kuò)散自然停止。
第二發(fā)明的光學(xué)裝置，其內(nèi)容是同樣地，用含有鈉成分及/或鋰成分的無(wú)機(jī)系粘接劑安裝放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部與凹面反射鏡的構(gòu)造，該無(wú)機(jī)系粘接劑與放電燈的陽(yáng)極電連接，并使粘接劑上的接觸位置的溫度在450℃以下。此時(shí)，由于該溫度不是粘接劑的活性化溫度，所以假如持續(xù)正電荷的供給，也可以防止鈉成分及/或鋰成分向石英玻璃擴(kuò)散，而達(dá)到實(shí)際上沒(méi)有影響的水平。
第三發(fā)明的光學(xué)裝置，其內(nèi)容是構(gòu)造與上述一樣，該無(wú)機(jī)系粘接劑與放電燈的陽(yáng)極電連接，且使粘接劑上的接觸位置從發(fā)光部離開(kāi)放電燈額定功率的1/20倍的距離。此時(shí)，與第二發(fā)明一樣，由于沒(méi)有達(dá)到粘接劑的活性化溫度，所以假如持續(xù)正電荷的供給，也可以防止鈉成分及/或鋰成分向石英玻璃擴(kuò)散，而達(dá)到實(shí)際上沒(méi)有影響的水平。
圖5是用于本發(fā)明的光學(xué)裝置上的放電燈的一個(gè)實(shí)例的示意整體圖。
放電燈1具有由石英玻璃構(gòu)成的放電容器形成的大致球形發(fā)光部10，在該發(fā)光部10內(nèi)，配置了相對(duì)置的陽(yáng)極3及陰極4。此外，形成從發(fā)光部10的兩端部伸出的各個(gè)密封部11a、11b，并例如用收縮密封將通常由鉬構(gòu)成的導(dǎo)電用金屬箔32，密封埋設(shè)在該密封部11中。金屬箔32的一端與陽(yáng)極3或陰極4結(jié)合，金屬箔32的另一端與外部導(dǎo)線16結(jié)合。
此外，陽(yáng)極3、陰極4，有時(shí)包含與金屬箔結(jié)合的桿狀部分表現(xiàn)為電極，但在本發(fā)明中，只要沒(méi)有特別理由，則稱(chēng)為陽(yáng)極的桿狀部分31、陰極的桿狀部分41。
在發(fā)光部10中，封入了水銀、稀有氣體、鹵素氣體。
水銀是用于獲得必要的可視波長(zhǎng)，例如，波長(zhǎng)為360～780nm的放射光，其被封入不低于0.15mg/mm3。該封入量因溫度條件而異，但其達(dá)到亮燈時(shí)不低于150大氣壓的極高的蒸汽壓力。此外，通過(guò)封入更多水銀，來(lái)制作亮燈時(shí)的水銀蒸汽壓為不低于200大氣壓、不低于300大氣壓的所謂高水銀蒸汽壓放電燈，水銀蒸汽壓越高越可以實(shí)現(xiàn)適用于投影裝置的光源。
稀有氣體改善亮燈啟動(dòng)性，例如，封入約13kPa氬氣。
鹵素氣體碘、溴、氯等與水銀及其他金屬化合物的形態(tài)封入。鹵素氣體的封入量，例如，可以從10-6～10-2μmol/mm3的范圍選擇，其功能是利用鹵素循環(huán)的長(zhǎng)壽命化，但如本發(fā)明的放電燈所示，極小型且具有高內(nèi)壓的裝置，將如此的鹵素封入被認(rèn)為有防止放電容器破損、失透的作用。
若舉出這樣的放電燈的數(shù)值實(shí)例，例如，發(fā)光部的外徑可以從φ6.0mm～15.0mm的范圍中選擇，例如φ9.5mm；電極間距離可以從0.5～2.0mm的范圍中選擇，例如1.5mm；發(fā)光管內(nèi)容積可以從40～300mm3的范圍中選擇，例如75mm3。亮燈條件，例如，是管壁負(fù)荷為1.5W/mm2、額定電壓為80V、額定功率為150W。
此外，該放電燈是內(nèi)置于小型化德投影裝置等中的燈，其整體構(gòu)造被極其小型化，且被要求具有高光量。所以，發(fā)光部?jī)?nèi)的熱條件也極其嚴(yán)格，其管壁負(fù)荷值為0.8～2.0W/mm2、具體的是1.5W/mm2。
此外，可以將其裝載于上述的投影裝置或如高架投影機(jī)的放映用機(jī)器上，提供色還原性良好的放射光。
電極軸部分的結(jié)構(gòu)，如圖5所示，在發(fā)光部其直徑大時(shí)最好是在與金屬箔的結(jié)合部分小型化。這是由于當(dāng)電極直徑大時(shí)其與金屬箔的結(jié)合面積也變大，有可能因兩者的結(jié)合產(chǎn)生不希望的空隙并助長(zhǎng)了鈉成分、鋰成分的進(jìn)入。
圖中所示的陽(yáng)極軸31的外徑比陽(yáng)極3小，并且陽(yáng)極軸31的外徑也分2個(gè)臺(tái)階變小。形成陽(yáng)極3的外徑例如為1.8mm，陽(yáng)極軸31的外徑例如構(gòu)成為1.4mm和0.5mm。此外，加大陽(yáng)極3的體積可以加大熱容量。特別是，本實(shí)施例的放電燈由于陽(yáng)極3一直伸到密封部11中，所以能良好地釋放發(fā)光部10的發(fā)熱。
本發(fā)明的光學(xué)裝置是在發(fā)光部10的溫度極高、且具有酷熱的條件的放電燈上，考慮了直接涂敷在密封部上的粘接劑影響的裝置。
本發(fā)明的光學(xué)裝置所使用的放電燈是直流亮燈型放電燈，陽(yáng)極側(cè)密封部位于凹面反射鏡的頂部開(kāi)口。在將陰極側(cè)密封部配置于反射鏡的頂部開(kāi)口的構(gòu)造中，即使粘接劑與金屬制燈頭接觸，從該燈頭也向粘接劑施加、供給負(fù)電荷。即，由于包含于粘接劑的鈉成分或鋰成分，本來(lái)就與陰極電連接，所以不會(huì)產(chǎn)生向石英玻璃擴(kuò)散的現(xiàn)象。因此，將陰極側(cè)密封部插入反射鏡的頂部開(kāi)口并安裝的構(gòu)造的光學(xué)裝置，本來(lái)就不存在本發(fā)明作為問(wèn)題的技術(shù)課題。
但是，即使是直流亮燈的放電燈，即使是在根據(jù)任何理由暫時(shí)翻轉(zhuǎn)極性并亮燈時(shí)，或交流亮燈、矩形波亮燈、用其它波形亮燈的放電燈，也同樣，在暫時(shí)用交流亮燈的場(chǎng)合下，在該暫時(shí)的交流亮燈時(shí)，只要是配置于凹面反射鏡頂部的電極是陽(yáng)極，就可以適用本發(fā)明光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)。
例如，在正常亮燈中即使是交流亮燈的放電燈，也在亮燈啟動(dòng)時(shí)用直流亮燈。特別是，在封入了0.15mg/mm3水銀的放電燈中，大多在關(guān)燈后立即在亮燈時(shí)用直流亮燈。由于發(fā)光部?jī)?nèi)的水銀蒸汽壓力高，且由于通常的啟動(dòng)不能亮燈，所以利用上述的用觸發(fā)導(dǎo)線的電感應(yīng)。
此時(shí)，只是亮燈啟動(dòng)時(shí)，有效的是將應(yīng)為陽(yáng)極的電極配置于凹面反射鏡的頂部，將應(yīng)為陰極的電極配置于凹面反射鏡的前面開(kāi)口側(cè)。
本發(fā)明的光學(xué)裝置，以使用含有鈉成分或鋰成分的無(wú)機(jī)系粘接劑為前提條件。此時(shí)，不僅只包含鈉成分或鋰成分的其中一方，當(dāng)然也包含兩方。并且，不僅鈉成分或鋰成分作為構(gòu)成要素是必須的成分，當(dāng)然有時(shí)也作為雜質(zhì)微量地包含在其中。特別是，當(dāng)包含于粘接劑中的鈉或鋰的濃度，比作為雜質(zhì)而包含在構(gòu)成密封部的石英玻璃中的鈉或鋰高時(shí)，本發(fā)明有效。這是因?yàn)楸绕饠U(kuò)散更容易浸透。
此外，本來(lái)理想的是使用不含有鈉成分或鋰成分的材料作為粘接劑，以及采用粘接劑不與密封部接觸的構(gòu)造，但是，如上所述，由于必須以高精度對(duì)放電燈與凹面反射鏡進(jìn)行定位，并且，需要牢固固定，以不使位置關(guān)系變動(dòng)，所以，現(xiàn)在所知道的粘接劑都不理想，并且，現(xiàn)實(shí)是必須與粘接劑直接接觸。
以下，說(shuō)明關(guān)于本發(fā)明光學(xué)裝置的實(shí)驗(yàn)。
放電燈發(fā)光部的最大外徑為10mm、電極間距離為1.2mm、發(fā)光管內(nèi)容積為66mm3、陽(yáng)極密封部的長(zhǎng)度為20mm、水銀封入量為0.25mg/mm3、鹵素封入量為4×10-4μmol/mm3、管壁負(fù)荷為1.5W/mm3、額定電壓為82V、額定功率為200W。
實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備了3種光學(xué)裝置(實(shí)驗(yàn)裝置①、實(shí)驗(yàn)裝置②、實(shí)驗(yàn)裝置③)，對(duì)各個(gè)裝置進(jìn)行了數(shù)次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置①和實(shí)驗(yàn)裝置②是如圖3、4所示結(jié)構(gòu)的光學(xué)裝置，實(shí)驗(yàn)裝置③是如圖1、2所示結(jié)構(gòu)的光學(xué)裝置。
具體是，實(shí)驗(yàn)裝置①使用與陽(yáng)極電連接的導(dǎo)電性部件，并在距發(fā)光部4mm的位置與粘接劑接觸。實(shí)驗(yàn)裝置②使用與陽(yáng)極電連接的導(dǎo)電性部件，并在距發(fā)光部10mm的位置與粘接劑接觸。此時(shí)的距離是距發(fā)光部與陽(yáng)極側(cè)密封部的分界位置的距離，粘接劑只使用「絲米賽拉穆」，導(dǎo)電性部件是卷繞金屬制線圈的構(gòu)造。此外，實(shí)驗(yàn)裝置③不使用導(dǎo)電性部件，且粘接劑與陽(yáng)極被絕緣。
根據(jù)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置①和實(shí)驗(yàn)裝置②進(jìn)行比較，則實(shí)驗(yàn)裝置①在燈亮燈后數(shù)分鐘內(nèi)產(chǎn)生了作為鈉發(fā)光的紅光，與其相比實(shí)驗(yàn)裝置②幾乎沒(méi)有產(chǎn)生紅光。
并且，當(dāng)持續(xù)亮燈時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置①約在40分鐘時(shí)因產(chǎn)生裂縫而滅燈，與其相比實(shí)驗(yàn)裝置②維持亮燈。
此外，當(dāng)將上述距離在5mm～8mm的范圍適當(dāng)變化，并進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，其在時(shí)間或產(chǎn)生程度上有若干差異，但接近實(shí)驗(yàn)裝置①的結(jié)果，即產(chǎn)生了鈉引起的紅光、及陰極側(cè)密封部的箔片浮起、裂縫。
根據(jù)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在距發(fā)光部的10mm距離上，可以急劇減少以鈉為起因的紅光，并且也可以大幅減少箔片浮起或裂縫的產(chǎn)生。
此外，作為比較例，當(dāng)使沒(méi)有涂敷粘接劑的放電燈同樣地發(fā)光時(shí)，沒(méi)有產(chǎn)生紅光或箔片浮起、裂縫。因此表明，紅光是包含于粘接劑的鈉的擴(kuò)散所致，且箔片浮起或裂縫也受到鈉的影響。
另外，實(shí)驗(yàn)裝置③，其在最初的數(shù)分鐘內(nèi)觀察到了因鈉產(chǎn)生的紅光，但其漸漸地減少，經(jīng)過(guò)約20分鐘的亮燈紅光消失。并且，沒(méi)有產(chǎn)生箔片浮起或裂縫。即證明了與陽(yáng)極絕緣可自然停止鈉成分的擴(kuò)散。
如以上所說(shuō)明，本發(fā)明的第一光學(xué)裝置，是用含有鈉成分及/或鋰成分的無(wú)機(jī)系粘接劑安裝放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部及凹面反射經(jīng)鏡的構(gòu)造，并用無(wú)機(jī)系粘接劑與放電燈的陽(yáng)極電絕緣。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使無(wú)機(jī)系粘接劑的鈉成分及/或鋰成分，向放電燈的石英玻璃擴(kuò)散，由于該無(wú)機(jī)系粘接劑從中性狀態(tài)變?yōu)樨?fù)電荷狀態(tài)，所以能自然停止該向石英玻璃的擴(kuò)散。
此外，本發(fā)明的第二光學(xué)裝置，同樣，是用含有鈉成分及/或鋰成分的無(wú)機(jī)系粘接劑安裝放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部及凹面反射鏡的構(gòu)造，即使該粘接劑與放電燈的陽(yáng)極電氣連接，使粘接劑上的接觸位置的溫度不低于于450℃。根據(jù)該構(gòu)造，能使粘接劑處于非活性化的溫度，即使例如持續(xù)正電荷的供給，也可以防止鈉成分及/或鋰成分向石英玻璃擴(kuò)散而達(dá)到實(shí)際上沒(méi)有影響的水平。
此外，本發(fā)明的第三光學(xué)裝置，其上述第二發(fā)明構(gòu)造相同，無(wú)機(jī)系粘接劑與放電燈的陽(yáng)極電氣連接，且將粘接劑上的接觸位置從發(fā)光部離開(kāi)放電燈額定功率的1/20倍的距離。根據(jù)該構(gòu)造，與第二發(fā)明一樣，由于粘接劑處于非活性化的溫度，所以即使持續(xù)正電荷的供給，也可以防止鈉成分及/或鋰成分向石英玻璃擴(kuò)散而達(dá)到實(shí)際上沒(méi)有影響的水平。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)裝置，具有超高壓放電燈，在由石英玻璃構(gòu)成的發(fā)光部?jī)啥诉B接一對(duì)密封部，在該發(fā)光部?jī)?nèi)充入不小于0.15mg/mm3的水銀，且將一對(duì)電極以不大于2.0mm的距離配置；以及，包圍該超高壓放電燈的凹面反射鏡，其特征在于所述超高壓放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部的長(zhǎng)度不大于額定亮燈功率(W)的0.115倍(mm)，該陽(yáng)極側(cè)密封部在插入所述凹面反射鏡頂部的狀態(tài)下，通過(guò)包含鈉成分及/或鋰成分的無(wú)機(jī)系粘接劑被接觸保持，并且，該無(wú)機(jī)系粘接劑與陽(yáng)極電絕緣。
2.一種光學(xué)裝置，具有超高壓放電燈，在由石英玻璃構(gòu)成的發(fā)光部?jī)啥诉B接一對(duì)密封部，在該發(fā)光部?jī)?nèi)充入不小于0.15mg/mm3的水銀，且將一對(duì)電極以不大于2.0mm的距離配置；以及，包圍該超高壓放電燈的凹面反射鏡，其特征在于所述超高壓放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部的長(zhǎng)度不大于額定亮燈功率(W)的0.115倍(mm)，并且，該超高壓放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部在插入所述凹面反射鏡頂部的狀態(tài)下，通過(guò)包含鈉成分及/或鋰成分的無(wú)機(jī)系粘接劑被接觸保持，并且，在該無(wú)機(jī)系粘接劑上，在燈亮燈時(shí)溫度不高于450℃的位置，接觸與陽(yáng)極電連接的導(dǎo)電性部件。
3.一種光學(xué)裝置，具有超高壓放電燈，在由石英玻璃構(gòu)成的發(fā)光部?jī)啥诉B接一對(duì)密封部，在該發(fā)光部?jī)?nèi)充入不少于0.15mg/mm3的水銀，且將一對(duì)電極以不大于2.0mm的距離配置；以及，包圍該超高壓放電燈的凹面反射鏡，其特征在于所述超高壓放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部的長(zhǎng)度不大于額定亮燈功率(W)的0.115倍(mm)，并且，該超高壓放電燈的陽(yáng)極側(cè)密封部在插入所述凹面反射鏡頂部的狀態(tài)下，通過(guò)包含鈉成分及/或鋰成分的無(wú)機(jī)系粘接劑被接觸保持，并且，在該無(wú)機(jī)系粘接劑上，與陽(yáng)極電連接的導(dǎo)電性部件，從發(fā)光部與陽(yáng)極側(cè)密封部的分界位置向該陽(yáng)極側(cè)密封部，離開(kāi)不小于額定亮燈功率(W)的1/20(mm)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)裝置，其特征在于所述導(dǎo)電性部件是覆蓋所述陽(yáng)極側(cè)密封部的外側(cè)端部的金屬制燈頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～3所述的光學(xué)裝置，其特征在于所述陽(yáng)極側(cè)密封部通過(guò)所述無(wú)機(jī)系粘接劑被保持部件保持，且該保持部件與所述凹面反射鏡的頂部接合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～3所述的光學(xué)裝置，其特征在于所述超高壓放電燈具有觸發(fā)導(dǎo)線，該觸發(fā)導(dǎo)線的一端與從陰極側(cè)密封部伸出的外部導(dǎo)線連接，并且，另一端卷繞在陽(yáng)極側(cè)密封部與發(fā)光部的分界位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～3所述的光學(xué)裝置，其特征在于所述超高壓放電燈是直流亮燈型燈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～3所述的光學(xué)裝置，其特征在于所述超高壓放電燈是至少在亮燈初期直流亮燈，并在之后交流亮燈的燈。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能使由凹面反射鏡及放電燈構(gòu)成的光學(xué)裝置小型化，并能防止產(chǎn)生陰極側(cè)密封部上的裂縫的構(gòu)造。該光學(xué)裝置，由超高壓放電燈及包圍該放電燈的凹面反射鏡構(gòu)成，其特征在于放電燈是在由石英玻璃構(gòu)成的發(fā)光部的兩端連接了一對(duì)密封部并在該發(fā)光部?jī)?nèi)封入不小于0.15mg/mm
文檔編號(hào)F21S2/00GK1540711SQ200410035169
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者千賀岳人, 平尾哲治, 齊藤滋, 治 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社