專利名稱：帶有反射鏡燈和圖像投影裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種帶有反射鏡燈和圖像投影裝置。特別地，涉及一種用作為投影儀等的光源的高壓水銀燈中，水銀的封入量比較多的燈。
背景技術：
近年來，作為實現(xiàn)大畫面圖像的系統(tǒng)，廣泛使用液晶投影儀或者DMD投影儀等的圖像投影裝置。在這樣的圖像投影裝置中，通常廣泛地使用在特開平2-148561號公報中所公開的那樣的高壓水銀燈。
圖1表示了特開平2-148561號公報中所公開的高壓水銀燈的構造。圖1所示的燈1000由以石英作為主要成分的發(fā)光管1以及在其兩側(cè)延伸的一對側(cè)管部(密封部)2構成。在側(cè)管部2，埋設金屬制的電極構造體，使得能夠從外部向發(fā)光管內(nèi)提供電力。電極構造體是以鎢(W)制的電極3、鉬(Mo)箔4、外部導線5的順序進行電連接的結構。而且，在電極3的前端，卷繞有線圈12。在發(fā)光管1內(nèi)，封入作為發(fā)光種的水銀(Hg)、氬(Ar)和少量的鹵素氣體(未圖示)。
下面簡單說明燈1000的工作原理。如果在一對外部導線5的兩端施加啟動電壓，導致Ar放電，發(fā)光管1內(nèi)的溫度上升。由于該溫度上升，蒸發(fā)Hg原子，在發(fā)光管1內(nèi)充滿氣體。該Hg在兩電極3之間，通過從一個電極3放出的電子而激勵發(fā)光。因此，作為發(fā)光種的Hg的蒸氣壓越大就越發(fā)出高亮度的光。另外，由于Hg的蒸氣越大，兩電極間的電位差(電壓)也就越大，所以在以相同的額定電力點亮的情況下，能夠減小電流。這能夠減小對電極3的負擔，使得電燈長壽命化。為此，Hg的蒸氣壓越大，就越能得到亮度、壽命的特性優(yōu)異的燈。
但是，從物理的耐壓強度的觀點來看，現(xiàn)有的高壓水銀燈在實際使用中在15～20MPa(150～200個大氣壓)左右的Hg蒸氣壓下來使用。在特開平2-148561號公報中，公開了Hg蒸氣壓從200巴到350巴(相當于約20MPa～約35MPa)的超高壓水銀燈，但是在考慮可靠性和壽命等的現(xiàn)實的使用中，以15～20MPa(150～200個大氣壓)左右的Hg蒸氣壓來使用。
現(xiàn)在，現(xiàn)狀是這樣，雖然在進行提高耐壓強度的研究、開發(fā)，但經(jīng)得起實際使用的Hg蒸氣壓超過20MPa的高耐壓的高壓水銀燈還未見有報告。在這種情況下，本申請的發(fā)明者成功完成了約30～40MPa或者其以上(約300～400個大氣壓或者其以上)的高耐壓的高壓水銀燈，在US-2003-0102805-A1和US-2003-0168980-A1中公開了。
這種具有極高的耐壓的高壓水銀燈，以現(xiàn)有技術不能達到的水銀蒸氣壓來工作，所以其特性和工作狀況等還不能預測如何。本申請發(fā)明者在進行該高壓水銀燈的點亮試驗之后知道了，如果工作壓超過現(xiàn)有的20MPa，特別是如果為大致30MPa以上，燈就會黑化。
本發(fā)明是鑒于以上諸點開發(fā)的，其主要目的是提供一種帶有反射鏡燈，其能夠抑制工作壓超過20MPa(例如23MPa以上，特別是25MPa以上(或者27MPa以上，30MPa以上))的高壓水銀燈的黑化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的帶有反射鏡燈，包括具有在管內(nèi)封入發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光管和從所述發(fā)光管延伸的一對密封部的高壓放電燈；和，反射從所述高壓放電燈發(fā)出的光的反射鏡，所述反射鏡，在射出方向前方具有第一開口部，在該反射鏡上，形成插入有所述一對密封部之中的一個密封部的第二開口部，并且，該一個密封部和該第二開口部之間實質(zhì)上封閉，所述一對之中的至少一個密封部，具有從所述發(fā)光管延伸的第一玻璃部和在所述第一玻璃部的內(nèi)側(cè)的至少一部分上設置的第二玻璃部，并且，該一個密封部具有施加有壓縮應力的部位，而且，在所述反射鏡的一部分上，在大致水平方向地配置所述一對密封部的情況下，形成送入碰到所述發(fā)光管的上部后向下部旋轉(zhuǎn)進入的風的送風口。
在優(yōu)選的實施方式中，所述高壓放電燈是高壓水銀燈，作為所述發(fā)光物質(zhì)，以所述發(fā)光管的容積為基準，封入230mg/cm3以上的水銀。
本發(fā)明的其它的帶有反射鏡燈，包括具有在管內(nèi)至少封入水銀的發(fā)光管和從所述發(fā)光管延伸的一對密封部的高壓水銀燈；和，反射從所述高壓放電燈發(fā)出的光的反射鏡，所述反射鏡，在射出方向前方具有第一開口部，在該反射鏡上，形成插入有所述一對密封部之中的一個密封部的第二開口部，并且，該一個密封部和該第二開口部之間實質(zhì)上封閉，所述一對密封部的各自具有從所述發(fā)光管延伸的第一玻璃部和在所述第一玻璃部的內(nèi)側(cè)的至少一部分上設置的第二玻璃部，并且，所述一對密封部兩者都具有施加有壓縮應力的部位，而且，在大致水平方向地配置所述一對密封部時，在所述反射鏡之中，在與該密封部相比是下方且與所述發(fā)光管相比是所述射出方向前方的區(qū)域，形成送風口，而且，在與該密封部相比是上方且與所述發(fā)光管相比是所述射出方向前方的區(qū)域，形成通氣口，在所述送風口，連接有用于通空氣的通道。
在優(yōu)選的實施方式中，配置所述通道和所述送風口，使得從所述通道通過所述送風口送出的空氣的至少一部分，碰到所述反射鏡之中的與所述密封部相比是上方的區(qū)域后進行反射，接著，與所述發(fā)光管的上部接觸后，移動到該發(fā)光管的下部。
優(yōu)選為，在所述帶有反射鏡燈上，在與所述反射鏡的所述第一開口部相比是所述射出方向前方的位置，還安裝有凹面透鏡。
在優(yōu)選的實施方式中，作為所述發(fā)光物質(zhì)，至少封入水銀，所述水銀的封入量，以所述發(fā)光管的容積為基準，是270mg/cm3以上，在所述發(fā)光管中封入鹵素，所述燈的管壁負荷是80W/cm2以上。
在優(yōu)選的實施方式中，所述水銀的封入量，以所述發(fā)光管的容積為基準，是300mg/cm3以上。
在優(yōu)選的實施方式中，在所述發(fā)光管內(nèi)，對向地配置電極棒，所述電極棒與金屬箔連接，所述金屬箔設置在所述密封部內(nèi)，并且，該金屬箔的至少一部分位于所述第二玻璃部內(nèi)。
在優(yōu)選的實施方式中，在埋入所述密封部內(nèi)的部分中的所述電極棒的至少一部分上，卷繞有在表面上至少具有選自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一種金屬的線圈。
在優(yōu)選的實施方式中，在所述密封部內(nèi)，設置有與所述第二玻璃部連接的金屬部即用于供給電力的金屬部，所述壓縮應力，施加于所述密封部的至少長方向，所述第一玻璃部，含有99重量％以上的SiO2，所述第二玻璃部，含有15重量％以下的Al2O3及4重量％以下的B中的至少一種、和SiO2。
在優(yōu)選的實施方式中，在使用利用光彈性效果的敏感色板法來測定所述密封部的情況下，在相當于所述第二玻璃部的區(qū)域，所述壓縮應力是10kgf/cm2以上50kgf/cm2以下。
本發(fā)明的其它的帶有反射鏡燈，包括具有在管內(nèi)至少封入水銀的發(fā)光管和從所述發(fā)光管延伸的一對密封部的高壓水銀燈；和，反射從所述高壓放電燈發(fā)出的光的反射鏡，所述反射鏡，在射出方向前方具有第一開口部，在該反射鏡上，形成插入有所述一對密封部之中的一個密封部的第二開口部，并且，該一個密封部和該第二開口部之間實質(zhì)上封閉，在所述高壓水銀燈的所述發(fā)光管中，以該發(fā)光管的容積為基準，封入270mg/cm3以上的水銀，所述高壓水銀燈的管壁負荷是80W/cm2以上，在大致水平方向地配置所述一對密封部時，在所述反射鏡之中，在與該密封部相比是下方且與所述發(fā)光管相比是所述射出方向前方的區(qū)域，形成送風口，而且，在與該密封部相比是上方且與所述發(fā)光管相比是所述射出方向前方的區(qū)域，形成通氣口，在所述送風口，連接有用于通空氣的通道。
在優(yōu)選的實施方式中，配置所述通道和所述送風口，使得從所述通道通過所述送風口送出的空氣的至少一部分，碰到所述反射鏡之中的與所述密封部相比是上方的區(qū)域后進行反射，接著，與所述發(fā)光管的上部接觸后，移動到該發(fā)光管的下部，所述反射鏡是橢圓面鏡，而且，在所述反射鏡上，在與所述反射鏡的所述第一開口部相比是所述射出方向前方的位置，安裝有凹面透鏡。
優(yōu)選為，在所述一對密封部的至少一個上，卷繞有觸發(fā)線。
本發(fā)明的圖像投影裝置，具有上述帶有反射鏡燈；將所述帶有反射鏡燈作為光源的光學系統(tǒng)。
某實施方式中的高壓水銀燈，包括在管內(nèi)相對向地配置一對電極的發(fā)光管；和，從所述發(fā)光管延伸并且在內(nèi)部具有所述電極的一部分的密封部，在位于所述密封部內(nèi)的部分的所述電極的至少一部分表面上，形成由選自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一種金屬構成的金屬膜。
在某實施方式中，所述電極通過焊接與設置在所述密封部內(nèi)的金屬箔連接，所述金屬膜，不形成在與所述金屬箔的連接位置，而形成在埋入于所述密封部內(nèi)的所述電極的表面上。構成所述金屬膜的所述金屬的一部分也可以存在于所述發(fā)光管內(nèi)。優(yōu)選為，所述金屬膜具有由下層為Au層、上層為Pt層構成的多層構造。
某實施方式中的高壓水銀燈，包括在管內(nèi)相對向地配置一對電極的發(fā)光管；和，從所述發(fā)光管延伸并且在內(nèi)部具有所述電極的一部分的密封部，表面上具有選自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一種金屬的線圈，卷繞在位于所述密封部內(nèi)的部分的所述電極上。
在某實施方式中，在所述密封部內(nèi)，埋入有所述金屬箔和所述電極的一部分，表面上具有選自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一種金屬的線圈，卷繞在埋入所述密封部內(nèi)的所述電極上。優(yōu)選為，所述線圈，在其表面上，具有由下層為Au層、上層為Pt層構成的多層構造的金屬膜。
某實施方式中的高壓水銀燈，包括在管內(nèi)封入發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光管；和，保持所述發(fā)光管的氣密性的密封部，所述密封部具有從所述發(fā)光管延伸的第一玻璃部；和，在所述第一玻璃部的內(nèi)側(cè)的至少一部分上設置的第二玻璃部，并且，所述密封部具有施加有壓縮應力的部位，所述施加有壓縮應力的部位從由所述第二玻璃部、所述第二玻璃部和所述第一玻璃部的邊界部、所述第二玻璃部之中的所述第一玻璃部側(cè)的部分、和、所述第一玻璃部之中的所述第二玻璃部側(cè)的部分中進行選擇。在某實施方式中，在前述第一玻璃部和前述第二玻璃部的邊界周邊，存在由兩者的壓縮應力的差而產(chǎn)生的變形邊界區(qū)域。優(yōu)選為，在所述密封部內(nèi)，設置與所述第二玻璃部連接的金屬部即用于供給電力的金屬部。所述壓縮壓力可以施加于所述密封部的至少長方向。
在某實施方式中，所述第一玻璃部，含有99重量％以上的SiO2，所述第二玻璃部，含有15重量％以下的Al2O3和4重量％以下的B之中的至少一種、和SiO2，所述第二玻璃部的軟化點比第一玻璃部的軟化點溫度低。優(yōu)選為，所述第二玻璃部是由玻璃管形成的玻璃部。另外，優(yōu)選為，所述第二玻璃部不是將玻璃粉末進行壓縮形成、燒結而成的玻璃部。在某實施方式中，施加有所述壓縮應力的部位中的所述壓縮應力是約10kgf/cm2以上約50kgf/cm2以下?；蛘?，所述壓縮應力的差，是約10kgf/cm2以上約50kgf/cm2以下。
在某實施方式中，在所述發(fā)光管內(nèi)，相互對向地配置一對電極棒，所述一對電極棒之中的至少一個電極棒，與金屬箔連接，所述金屬箔設置在所述密封部內(nèi)，并且，該金屬箔的至少一部分位于所述第二玻璃部內(nèi)，作為所述發(fā)光物質(zhì)，在所述發(fā)光管內(nèi)至少封入水銀，所述水銀的封入量是300mg/cc以上，所述高壓水銀燈的平均顯色評價數(shù)Ra超過65。所述高壓水銀燈的色溫度優(yōu)選為8000K以上。


圖1是表示現(xiàn)有的高壓水銀燈1000的構成的示意圖。
圖2(a)和(b)是表示高壓放電燈1100的構成的示意圖。
圖3是表示高壓放電燈1200的構成的示意圖。
圖4是表示高壓放電燈1300的構成的示意圖。
圖5(a)是表示高壓放電燈1400的構成的示意圖。
圖5(b)是表示高壓放電燈1500的構成的示意圖。
圖6是示意性地表示本發(fā)明的實施方式1的帶有反射鏡燈500的構成的剖面圖。
圖7(a)～(c)分別是表示本實施方式的帶有反射鏡燈500的構成的側(cè)面剖面圖、主視圖、后視圖。
圖8是表示點亮工作壓是20MPa和40MPa的燈的分光光譜的圖。
圖9是示意性地表示本發(fā)明的實施方式2的帶有反射鏡燈600的構成的剖面圖。
圖10是示意性地表示本發(fā)明的實施方式2的帶有反射鏡燈600的構成的剖面圖。
圖11(a)和(b)是用于說明由利用光彈性效果的敏感色板法形成的變形測定的原理的圖。
圖12(a)到(d)是用于說明通過退火(anneal)來施加壓縮應力的機構的剖面圖。
圖13(a)是示意性地表示存在于第二玻璃部的長方向的壓縮應力的圖，(b)是(a)的A-A線剖面圖。
圖14是示意性地表示加熱工序(退火工序)的分布的曲線圖。
圖15是用于說明由水銀蒸氣對第二玻璃部加入壓縮應力的機構的概略圖。
符號說明1發(fā)光管，2密封部(側(cè)管部)，3電極(電極棒)，4金屬箔，5外部導線，6發(fā)光種(水銀)，7第二玻璃部，8第一玻璃部，12線圈(電極前端)，15觸發(fā)線，20施加有壓縮應力的部位(殘留變形部或者變形邊界部)，30金屬層(鍍金屬)，40線圈，50反射鏡，51第一開口部(寬開口部)，52第二開口部(窄開口部)，53粘合劑，55送風口(第一通氣孔)，56通氣孔(第二通氣孔)，59頸部，65燈軸，70射出方向，71、72風(空氣)，61、62外部導線引出線，63、64連接部件，80通道，90前面玻璃(凹面透鏡)，92支持部件，100高壓放電燈(高壓水銀燈)，500、600帶有反射鏡燈，1000高壓水銀燈，1100、1200、1300、1400、1500高壓水銀燈。
具體實施例方式
首先，在說明本發(fā)明的實施方式之前，說明點亮工作壓是約30～40MPa或者其以上(約300～400個大氣壓或者其以上)的表示極高耐壓的高壓水銀燈。而且，這些高壓水銀燈的詳細描述，在US-2003-0102805-A1和US-2003-0168980-A1中公開。在此，在本申請說明書中為了參考引用這些專利申請。
盡管工作壓是約30MPa以上，實用中可耐用的高壓水銀燈的開發(fā)是極困難的，但是例如通過圖2所示的構成，可成功地完成了極高耐壓的燈。而且，圖2(b)是圖2(a)中沿著b-b線的剖面圖。
圖2所示的高壓水銀燈1100，是上述專利申請中所公開的燈，具有發(fā)光管1和保持發(fā)光管1氣密性的一對密封部2，密封部2的至少一個具有從發(fā)光管1延伸的第一玻璃部8、和在第一玻璃部8的內(nèi)側(cè)的至少一部分設置的第二玻璃部7，而且，該一個密封部8具有施加有壓縮應力的部位(20)。
密封部2中的第一玻璃部8，包含99重量％以上的SiO2，例如，由石英玻璃構成。另一方面，第二玻璃部7包含15重量％以下的Al2O3和4重量％以下的B中的至少一種、和SiO2(而且，SiO2的比例比99重量％小)，例如，由維科爾高硼硅酸耐熱玻璃構成。如果向SiO2中添加Al2O3或者B，可降低玻璃的軟化點，所以第二玻璃部7的軟化點比第一玻璃部8的軟化點溫度低。而且，所謂“維科爾高硼硅酸耐熱玻璃(Vycor glass商品名)”，是向石英玻璃中混入添加物、降低了軟化點、與石英玻璃相比提高了加工性的玻璃，其組成是，例如，二氧化硅(SiO2)為96.5重量％、氧化鋁(Al2O3)為0.5重量％、硼(B)為3重量％。在本實施方式中，第二玻璃部7由維科爾高硼硅酸耐熱玻璃制的玻璃管形成。而且，也可以使用以SiO262重量％、Al2O313.8重量％、CuO23.7重量％為成分的玻璃管，代替維科爾高硼硅酸耐熱玻璃制的玻璃管。
對密封部2的一部分施加的壓縮應力實質(zhì)上可超過零(即0kgf/cm2)。由于存在這種壓縮應力，與現(xiàn)有的構造相比能夠提高耐壓強度。優(yōu)選為，這種壓縮應力是約10kgf/cm2以上(約9.8×105N/m2以上)，而且，優(yōu)選為約50kgf/cm2以下(約4.9×106N/m2以下)。如果不到10kgf/cm2，壓縮變形較弱，會產(chǎn)生沒有充分提高燈的耐壓強度的情況。而且，對于超過50kgf/cm2那樣的構成中，要想實現(xiàn)之，不存在實用的玻璃材料。但是，即使不到10kgf/cm2，如果實質(zhì)上超過0值，與現(xiàn)有的構造相比能夠提高耐壓性，另外，如果開發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)超過50kgf/cm2這樣的構成的實用的材料，第二玻璃部7也可以具有超過50kgf/cm2的壓縮應力。
參照圖11，來簡單說明由利用光彈性效果的敏感色板法形成的變形測定的原理。圖11(a)和(b)示意性地表示透過偏振光板的直線偏振光入射到玻璃上的狀態(tài)。在此，將入射的直線偏振光設為u，u可以看作是正交的二個直線偏振光u1和u2進行合成而來的。
如圖11(a)所示，在玻璃沒有變形時，u1和u2以相同的速度通過其中，所以在透過玻璃后，在u1和u2之間不產(chǎn)生偏差。另一方面，如圖11(b)所示，在玻璃上有變形，應力F發(fā)揮作用時，由于u1和u2不以相同的速度通過其中，所以在透過玻璃后，在u1和u2之間產(chǎn)生偏差。即，u1和u2之中的一個比另一個要延遲。這種延遲的距離稱為光路差。光路差R與應力F、玻璃的通過距離L成比例，如果將比例常數(shù)設為C，可由下述公式表示R＝C·F·L其中，各符號的單位分別是R(nm)、F(kgf/cm2)、L(cm)、C({nm/cm}/{kgf/cm2})。C是由玻璃等材質(zhì)決定的常數(shù)，稱為光彈性常數(shù)。從上述公式可知，如果知道C，若測定L和R，則能夠求出F。
本申請發(fā)明者測定密封部2中的光透過距離L、即密封部2的外徑L，然后，使用變形標準器，根據(jù)測定時的密封部2的色，讀出光路差R。另外，光彈性常數(shù)C使用石英玻璃的光彈性常數(shù)3.5。將它們代入上述公式，由計算出的應力值的結果來定量化金屬箔4的長方向的壓縮變形。
而且，在本測定中，觀察到密封部2的長方向(電極棒3的軸延伸的方向)的應力，但這不意味著在其它方向不存在壓縮應力。對于密封部2的徑方向(從中心軸朝向外周的方向或者其反方向)、或者密封部2的圓周方向(例如，時鐘的圓周方向)，要測定是否存在壓縮應力，需要切斷發(fā)光管1和密封部2，但在進行這樣的切斷的時候，第二玻璃部7的壓縮應力得到緩和。因此，由于在不對燈1100進行切斷的狀態(tài)下所能測定的是關于密封部2的長方向的壓縮應力，所以本申請的發(fā)明者至少將該方向的壓縮應力進行了定量化。
下面，參照圖12說明本申請發(fā)明者所推論的、如果對燈成品以規(guī)定的溫度進行規(guī)定時間以上的退火，對燈的第二玻璃部7施加壓縮應力的機構。
首先，如圖12(a)所示，準備燈成品。而且，燈成品的制造方法如在上述專利申請中所記載的那樣。
接著，如果加熱該燈成品，如圖12(b)所示，水銀(Hg)6開始蒸發(fā)，其結果，在發(fā)光管1內(nèi)和第二玻璃部7中壓力也都增加。圖中的箭頭表示由水銀6的蒸氣導致的壓力(例如，100個大氣壓以上)。不僅發(fā)光管1內(nèi)，而且在第二玻璃部7中水銀6的蒸氣壓增加的理由，是由于眼睛不能看到的間隙13位于電極棒3的密封部分。
進一步提高加熱溫度，如果以超過第二玻璃部7的變形點的溫度(例如1030℃)來繼續(xù)加熱，在第二玻璃部7變軟的狀態(tài)，水銀的蒸氣壓在第二玻璃部7增加，所以在第二玻璃部7中產(chǎn)生壓縮應力。產(chǎn)生壓縮應力的時間推測為，例如在變形點加熱時是約4小時，在退火點加熱時約1 5分鐘。該時間是由變形點和退火點的定義導出的。即，所謂變形點，意思是指如果在該溫度保持4個小時就能夠?qū)嵸|(zhì)地除去內(nèi)部變形的溫度，所謂退火點，意思是指如果在該溫度保持15分鐘就能夠?qū)嵸|(zhì)地除去內(nèi)部應力的溫度，從而推測出上述時間。
接著，停止加熱，冷卻燈成品。如圖12(c)所示，在停止加熱后，由于水銀仍然是蒸發(fā)狀態(tài)，雖然繼續(xù)受到由水銀蒸氣導致的壓力，但第二玻璃部7的溫度要低于變形點，其結果，如圖13(a)、(b)所示，第二玻璃部7中不僅在金屬箔的長方向，而且在徑方向等都殘留了壓縮應力(但是，利用變形檢查儀僅能確認長方向的壓縮應力)。
最后，如果繼續(xù)冷卻到室溫左右，如圖12(d)所示，得到在第二玻璃部7中存在壓縮應力為約10kgf/cm2以上的燈1100。如圖12(b)和(c)所示，水銀的蒸氣壓對兩個第二玻璃部7施加壓力，所以，如按照這種方法，能夠確實對兩個密封部2施加約10kgf/cm2以上的壓縮應力。
圖14示意性地表示這種加熱輪廓圖。首先，如果開始加熱(時間O)，之后，到達第二玻璃部7的變形點(T2)的溫度(時間A)。接著，以第二玻璃部7的變形點(T2)和第一玻璃部8的變形點(T1)之間的溫度，將燈保持規(guī)定時間。該溫度區(qū)域基本上能夠視為僅第二玻璃部7可以變形的范圍。如圖15的概略圖所示那樣，在該保持期間，由水銀蒸氣壓(例如100個大氣壓以上)在第二玻璃部7中導入壓縮應力。
而且，通過水銀蒸氣壓向第二玻璃部7增加壓力，考慮為最有效地利用退火處理的方法，但如果以圖14的T2以上T1以下的溫度范圍來保持燈時，可推測為，如果能對第二玻璃部7增加何種力，可不僅通過水銀蒸氣壓，而且還可通過這種力(例如通過按壓外部導線5)，也能夠?qū)Φ诙ＡР?增加壓縮應力。
接著，如停止加熱，燈冷卻，在時間B以后，第二玻璃部7的溫度低于變形點(T2)。如果低于變形點(T2)，則第二玻璃部7的壓縮應力殘留。在本實施方式中，在1030℃保持150小時后，通過冷卻(自然冷卻)，施加并殘留第二玻璃部7的壓縮應力。
由于利用上述這樣的機構，通過水銀蒸氣壓來產(chǎn)生壓縮應力，所以壓縮應力的大小依賴于水銀蒸氣壓(換言之，封入的水銀量)。
通常，水銀量越多，燈越容易破裂，如果使用本實施方式的密封構造，水銀量越多，壓縮應力越大，提高了耐壓。即，如果按照本實施方式的構成，能夠?qū)崿F(xiàn)水銀量越多越高耐壓的構造，因此能夠進行利用現(xiàn)在技術不能實現(xiàn)的以極高耐壓的穩(wěn)定點亮。
一端位于放電空間內(nèi)的電極棒3，通過焊接與設置在密封部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7內(nèi)。金屬箔4，至少其一部分由第二玻璃部7覆蓋也可以。即，在本實施方式中，如圖13(b)所示，在密封部2的橫截面(與密封部2的長方向正交的截面)，金屬箔4的整個周圍由第二玻璃部7覆蓋，換言之，至少金屬箔4的一部分其寬度方向的整個周圍由第二玻璃部7覆蓋，在該部分金屬箔4的邊緣部由第二玻璃部7包圍，由此可充分確保氣密性。利用圖2所示的構成，將包含電極棒3和金屬箔4的連接部的部位，變成為第二玻璃部7覆蓋那樣的構成。如例示圖2所示的構成中的第二玻璃部7的尺寸，是密封部2的長方向的長度，是約2～20mm(例如，3mm、5mm、7mm)，第一玻璃部8和金屬箔4之間所夾著的第二玻璃部7的厚度，是約0.01～2mm(例如0.1mm)。從第二玻璃部7的發(fā)光管1側(cè)的端面開始到發(fā)光管1的放電空間的距離H，例如是0mm～約3mm，而且，從金屬箔4的發(fā)光管1側(cè)的端面開始到發(fā)光管1的放電空間的距離B(換言之，僅電極棒3埋入密封部2內(nèi)的長度)例如是3mm。
如圖3所示，圖2所示的燈1100也能夠改變。圖3所示的高壓水銀燈1200，具有下述這種構造，即，表面上具有選自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一種金屬的線圈40，卷繞在位于密封部2內(nèi)的部分的電極3上。在此，典型的是，在線圈40的表面上，具有由下層為Au層、上層為Pt層構成的多層構造的金屬膜。而且，在大量生產(chǎn)的情況下，存在若干制造工藝上的缺點，但如圖4所示的高壓水銀燈1300那樣，也可以在位于密封部2內(nèi)的部分的電極3的至少一部分的表面上，形成由選自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一種金屬所構成的金屬膜30，代替線圈40。與從圖2至圖4所示的構成相比較，雖然降低耐壓，但如圖5(a)和(b)所示，即使是不使用第二玻璃部7、具有使用線圈40或者金屬膜30的構成的高壓水銀燈1400、1500，以可實用上可使用的水平，能夠?qū)崿F(xiàn)30MPa以上的工作壓。但是，為了能夠進行可靠性更高的工作，優(yōu)選存在施加例如約10kgf/cm2以上的壓縮應力的第二玻璃部7(參照從圖2至圖4的構成)。
試制如圖2所示那樣的點亮中的Hg蒸氣壓超過30MPa(300個大氣壓)的燈，本申請發(fā)明者進行點亮試驗時，工作壓如果大致為30MPa以上，燈就黑化。所謂黑化，是在點亮中W電極3的溫度上升、從W電極中蒸發(fā)的W(鎢)附著在發(fā)光管的內(nèi)壁導致的現(xiàn)象，如果這樣繼續(xù)點亮就會破裂。
在此，如果以現(xiàn)有的15～20MPa(150～200個大氣壓)程度來點亮，封入發(fā)光管內(nèi)的鹵素氣體就與附著在發(fā)光管內(nèi)壁的鎢反應，成為鹵化鎢。鹵化鎢在發(fā)光管內(nèi)浮游，如果到達溫度高的W電極的前端7，就會分解為原來的鹵素和鎢，所以鎢返回到電極的前端7。將其稱為鹵素循環(huán)，但在現(xiàn)有的燈的Hg蒸氣壓下，由于該循環(huán)，燈不會黑化，能夠點亮。但是，如果是30MPa(300個大氣壓)以上，由本申請發(fā)明者的試驗可知，該循環(huán)不能很好發(fā)揮功能。而且，在30MPa以上的情況下，黑化顯著，為了提高作為現(xiàn)實使用的可靠度，不限于30MPa以上，在超過20MPa的水平(例如，23MPa以上的水平或者25MPa以上的水平)，就需要對黑化問題采取措施。
本申請的發(fā)明者，通過采取將發(fā)光管1的上部的熱量向下部移動的措施，查明了能夠解決這種黑化問題，至此完成了本發(fā)明。下面，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式。而且，本發(fā)明不限于下面的實施方式。
(實施方式1)
下面，參照附圖，來說明本發(fā)明的實施方式。圖6表示本實施方式的帶有反射鏡燈500的截面構成。而且，為了容易看見圖面，省略了截面的陰影。
圖6所示的帶有反射鏡燈500，具有高壓放電燈100、將從燈100發(fā)射的光反射的反射鏡50。
反射鏡50在射出方向70前方具有第一開口部(寬開口部)51，帶有反射鏡燈500的光從該第一開口部51射出。另外，在反射鏡50的后方(射出方向70的后方)，從正面來看，在中心有頸部59。在該頸部59形成有第二開口部(窄開口部)52，通過將密封部2插入該第二開口部52中，燈100和反射鏡50相互固定。密封部2和第二開口部52之間的縫隙，由粘合劑53填充。粘合劑53是例如無機粘合劑(水泥等)。
高壓放電燈100是例如水銀6的封入量是230mg/cm3以上的高壓水銀燈100，在圖6中，表示了與圖2所示的燈1100相同構成的燈。圖2所示的燈1100，構成為，第二玻璃部7覆蓋金屬箔4的一部分，在圖6中，構成為，第二玻璃部7覆蓋金屬箔4的全部。而且，作為高壓水銀燈100來說，能夠使用從圖2至圖5(a)和(b)所示的高壓水銀燈1100～1500。
與圖2等所示的構造相同，圖6所示的高壓水銀燈100，具有在管內(nèi)至少封入水銀6的發(fā)光管1；保持發(fā)光管1的氣密性的一對密封部2。水銀6的封入量，以發(fā)光管的容積為基準，是230mg/cm3以上(例如，250mg/cm3以上、270mg/cm3以上、或者300mg/cm3以上。根據(jù)情況，可超過350mg/cm3或者350～400mg/cm3或者其以上)。
在發(fā)光管1內(nèi)，相互對向地配置一對電極(或者電極棒)3，電極3通過焊接與金屬箔4連接。金屬箔，典型的是鉬箔，設置在密封部2內(nèi)。高壓水銀燈100在圖2所示的燈1100的情況下，金屬箔4的至少一部分，位于第二玻璃部7內(nèi)。在金屬箔4的一端，連接有外部導線5。一個外部導線5通過連接部件63與外部導線引出線61連接，另一個外部導線5也通過連接部件64與外部導線引出線62連接。
本實施方式的帶有反射鏡燈500，在反射鏡50的一部分上形成送入碰到發(fā)光管1的上部1a后向下部1b旋轉(zhuǎn)進入的風(71)的送風口55。在此，將燈100的密封部2、2配置成大致水平方向。換言之，將燈100的軸(例如連結電極3和電極3的中心線)65配置為大致水平。
如按照本實施方式的構成，能夠有意識地從送風口55送入碰到發(fā)光管1的上部1a后向下部1b旋轉(zhuǎn)進入的風(71)，所以，在降低發(fā)光管1的上部1a的溫度的同時，能夠提高發(fā)光管1的下部1b的溫度，其結果，能夠減輕發(fā)光管1的上部1a和下部1b的溫度差。對于在沒有送風口55的構成中、發(fā)光管1的上部1a和下部1b之間產(chǎn)生溫度差的問題，在后面描述。
此外，詳細描述本實施方式的構成。在本實施方式中，反射鏡50之中，在密封部2更下方且與發(fā)光管1相比的射出方向70的前方區(qū)域，形成送風口(第一通氣孔)55，而且，在密封部2的更上方且與發(fā)光管1相比的射出方向70的前方區(qū)域形成通氣孔(第二通氣孔)56。送風口55能夠連接通道(未圖示)，如果使用通道向反射鏡50內(nèi)送入空氣，就容易產(chǎn)生碰到發(fā)光管1的上部1a后向下部1b旋轉(zhuǎn)進入的風(71)。
通過送風口55送出的空氣中的至少一部分，碰到反射鏡50中比密封部1更上方的區(qū)域，進行反射，接著，在與發(fā)光管1的上部1a接觸后，能夠向發(fā)光管1的下部1b移動(參照箭頭71)。優(yōu)選為，配置送入空氣的通道(未圖示)和送風口55，使得產(chǎn)生這樣的空氣。
在圖6所示的例子中，使送風口55貫通反射鏡的角度從鉛直方向傾斜，由此，調(diào)節(jié)送出的風(71)的矢量，可使得在反射鏡50反射后，良好地碰到發(fā)光管1的上部1a。而且，既使在送風口55的貫通角度是大致鉛直(大致垂直)的情況下，通過調(diào)節(jié)通道的角度，也能夠產(chǎn)生與發(fā)光管1的上部1a接觸、接著向下部1b移動的風71。不言而喻，調(diào)節(jié)通道的角度和送風口55的貫通角度這兩者是有效的。
從在反射鏡50的上方形成的通氣孔56，排出反射鏡50內(nèi)的空氣。即，在燈點亮時，反射鏡50內(nèi)的空氣被加熱，產(chǎn)生對流，然后，溫暖的空氣從通氣孔56排出(參照箭頭72)。通過從通氣孔56排出空氣，得到從送風口55更好地進入風71的效果。即，如果僅設置風的入口，沒有風的出口，則通風變差，所以優(yōu)選為，在反射鏡50的上部設置通氣孔56。
而且，在本實施方式的反射鏡50的第一開口部51，不安裝前面玻璃，也能通過第一開口部5 1出入空氣，但優(yōu)選為，形成通氣孔56，使得溫暖的空氣從上部抽出。在本實施方式中，在大致水平方向配置燈100時，送風口55和通氣孔56大致位于鉛直方向。即，送風口55和通氣孔56分別形成在正下方和正上方的區(qū)域。
而且，反射鏡50具有反射面50a，反射面50a具有橢圓面或者拋物面。本實施方式的反射鏡50是具有橢圓面作為反射面50a的橢圓面鏡，在橢圓面50a的周圍，設置反射鏡50的邊緣部50b。如果為了不降低反射效率，能夠確保風71的發(fā)生，優(yōu)選為，送風口55和/或通氣孔56形成在邊緣部50b。
反射鏡50的反射面50a的最大直徑例如是45mm以下，為了進一步滿足小型化的要求，可以是40mm或者不到40mm。反射鏡20的內(nèi)部容積，例如是200cm3以下。如果例示本實施方式的反射鏡50和其焦點的尺寸，那么反射面50a的直徑φ是約45mm，反射鏡50的深度D是約33mm。從正面來看時的情況的反射鏡50的反射面50a的形狀即使是圓形，通過邊緣部50b，能夠?qū)в蟹瓷溏R燈500其正面形狀形成為矩形或者正方形。本實施方式的反射鏡50的容積是約40000mm3，即約40cc。在反射鏡50是橢圓面鏡型的情況下，從反射鏡50的最深部到焦點F1、F2的距離，分別是約8mm和約64mm。
只要能夠較好地產(chǎn)生風71，送風口55和通氣孔56的形狀和尺寸不特別限定。例如，送風口55和通氣孔56的形狀，可以是大致矩形或者大致圓形(例如圓形、橢圓形、長圓形)。為了防止萬一破裂的情況的飛散物擴散，也可以在送風口55和/或通氣孔56上設置網(wǎng)狀物等。送風口55和通氣孔56的面積是例如50～800mm2左右。
而且，也可以在反射鏡50的第一開口部51安裝前面玻璃，將反射鏡50內(nèi)形成為密閉的構造。既使將反射鏡50形成為密閉構造的情況下，通過送風口55和通氣孔56，也能夠在反射鏡50內(nèi)產(chǎn)生風71。如本實施方式的構成那樣，填埋了頸部59內(nèi)的第二開口部53和燈100的密封部2的縫隙，這在良好地產(chǎn)生風71方面是較佳的。但是，如果存在于頸部59內(nèi)的縫隙或者孔達到了不擾亂風71的程度，就可以說實質(zhì)上是塞住了。
圖7(a)～(c)分別是表示本實施方式的帶有反射鏡燈500的構成的側(cè)面剖面圖、主視圖、后視圖。而且，圖7(a)是沿著圖7(b)和(c)中的線VIIA-VIIA’的剖面圖。在圖7所示的例子中，為了提高燈的啟動性，在密封部2中卷繞上觸發(fā)線15。所謂觸發(fā)線，是能夠降低燈的啟動電壓的啟動輔助線。如圖7(b)和(c)所示，在反射鏡50的一部分，形成用于將外部導線引出線61與反射鏡50外部連通的開口部58。
下面更詳細說明燈100的構成。燈100由石英為主要成分的發(fā)光管1和沿其兩側(cè)延伸的一對密封部(側(cè)管部)2構成，是具有兩個密封部2的雙頭型燈。發(fā)光管1大致是球形，外徑是例如5mm～20mm左右，玻璃厚度是例如1mm～5mm左右。另外，發(fā)光管1內(nèi)的放電空間的容積是例如0.01cc～1cc(0.01cm3～1cm3)左右。在本實施方式中，使用外徑是10mm左右、玻璃厚度是3mm左右、放電空間的容積是0.06cc左右的發(fā)光管1。
在發(fā)光管1內(nèi)，相互對向地設置一對電極棒3。電極棒3的前端，以0.2～5mm左右的間隔(弧長)設置在發(fā)光管1內(nèi)。在本實施方式中，將弧長形成為0.5～1.8mm。而且，本實施方式的燈，是以交流點亮的燈。而且，密封部2具有通過收縮方法形成的收縮構造。另外，在發(fā)光管1內(nèi)，例如封入230mg/cc以上的作為發(fā)光種的水銀6。在本實施方式中，封入270～300mg/cc?；蛘撸材軌蚍馊?00mg/cc以上。另外，封入5～40kPa的稀有氣體(例如Ar)，和根據(jù)需要封入少量的鹵素。在本實施方式中，封入20kPa的Ar，將鹵素以CH2Br2的形式導入發(fā)光管1內(nèi)。CH2Br2的封入量是0.0017～0.17mg/cc左右，如果換算為燈工作時的鹵素原子密度，這相當于0.01～1μmol/cc左右。而且，在本實施方式中，是約0.1μmol/cc左右。另外，在點亮中，發(fā)光管內(nèi)壁的管壁負荷是例如60W/cm2以上。在本實施方式中，以120W點亮，其管壁負荷是150W/cm2左右。
下面，來說明極高工作壓的點亮的黑化現(xiàn)象以及發(fā)光管1的上部1a和下部1b的溫度差。
本申請發(fā)明者最初發(fā)現(xiàn)，以30MPa以上的點亮工作壓來工作，燈會黑化。這主要是由于可達到實用水平的、點亮工作壓為30MPa以上的燈目前不存在。
點亮工作壓是30MPa以上燈黑化的明確理由，到現(xiàn)在沒有搞清楚。由于其明確的理由還未搞清楚，所以實際上，本申請發(fā)明者試驗了為防止黑化的各種對策和辦法。例如，如果將點亮工作壓是30MPa以上的燈與15MPa～20MPa的燈進行比較，確認燈(特別是發(fā)光管)的溫度進一步提高了，因此考慮該發(fā)光管的溫度上升是否是黑化的原因，雖然試著在燈點亮時對發(fā)光管進行冷卻并降低發(fā)光管的溫度，但通過這樣做，也不能夠防止黑化。除此之外還試著進行了其它各種試驗，但不能很好地防止黑化?；谠谠囼炛性囍喾吹丶訜岚l(fā)光管1的想法，試著提高發(fā)光管1的溫度，居然成功地防止了黑化。從該成功例推論出，認為是由于下述的理由防止了黑化。
在點亮工作壓是30MPa以上的燈中，比通常情況多封入作為發(fā)光種的Hg。為此，從電極放出的電子和Hg原子的沖擊次數(shù)，與點亮工作壓是20MPa的燈比較，要大，Hg的激勵頻率也多。另外，由于電子移動度減少，與20MPa的燈相比，電弧變細。其結果，電弧的每單位體積的能量變大，以更高亮度形成高溫度的電弧。因此，電極3的前端的溫度變高，與20MPa的燈相比，鎢的蒸發(fā)變多。另外，從電極吸引到陰極、濺射的Hg離子也存在較多，所以，結果鎢的蒸發(fā)量變多。即，與20MPa的燈相比較，電弧溫度較高，浮游的Hg和鎢變多，所以，與20MPa的燈相比較，在發(fā)光管1內(nèi)導致的對流變大，更多的鎢運動到發(fā)光管1內(nèi)壁上。
此外，在30MPa以上的點亮工作壓的燈中，與20MPa的點亮工作壓的燈相比較，從電弧放出的放射熱變大，在20MPa的燈中所保持的發(fā)光管的熱平衡被打亂。下面，參照圖8，說明這種熱平衡的打亂。
圖8表示點亮工作壓是20MPa和40MPa的燈的分光光譜。如圖8所示，如果點亮工作壓變大，紅外區(qū)域的發(fā)光增加。因此，來自電弧的放射熱，在點亮工作壓大的情況下變大。這使得在容易受到來自電弧的放射熱的影響的區(qū)域和難以受到放射熱的影響的區(qū)域之間，擴大了由更大的放射熱導致的溫度差。其結果，在20MPa的燈中所保持的發(fā)光管內(nèi)的溫度平衡，在30MPa的燈中被打亂。另外，由于發(fā)光管1內(nèi)的對流變大，熱量從發(fā)光管1下部向上部運動，所以在上部和下部，溫度平衡也被打亂了。
由于以上的這種狀態(tài)在30MPa的燈中產(chǎn)生，其熱平衡被打亂，所以推論出，在30MPa的燈中，附著在發(fā)光管1內(nèi)壁上的鎢不能利用鹵素循環(huán)返回到電極，產(chǎn)生黑化。在本申請發(fā)明者試驗的一個例子中，在不采用本實施方式的構成的情況下，發(fā)光管1的上部的溫度是1080℃，下部的溫度是830℃，兩者的溫度差達到250℃。
本申請發(fā)明者查明了，通過積極地控制發(fā)光管1的溫度，能夠抑制黑化。但是，加熱帶有反射鏡燈內(nèi)的燈，來減輕發(fā)光管1內(nèi)的上部和下部的溫度差，在現(xiàn)實的產(chǎn)品中，在允許的設計變更中難以實現(xiàn)。于是，在本發(fā)明中，在帶有反射鏡燈500的反射鏡50內(nèi)，有意識地從送風口55送入碰到發(fā)光管1的上部1a后向下部1b旋轉(zhuǎn)進入的風(71)，將發(fā)光管1的上部1a的熱量，帶到發(fā)光管1的下部1b，由此可抑制產(chǎn)生黑化。如按照本發(fā)明的實施方式的構成，通過送入風71，能夠?qū)l(fā)光管1的上部溫度變?yōu)?50℃，將下部溫度變?yōu)?40℃。另外，可判明，如果調(diào)整諸條件，能夠使得發(fā)光管1的下部的溫度比上部的溫度還高(能夠反轉(zhuǎn)上部和下部的溫度)。
而且，在本試驗中，確認了30MPa以上的燈產(chǎn)生黑化，但即使是30MPa以下的燈，對于超過20MPa的燈(即，具有超過現(xiàn)有的15MPa～20MPa的燈的點亮工作壓的燈。例如，23MPa以上或者25MPa、27MPa以上的燈)，為了保證更長時間不產(chǎn)生黑化，通過采用本實施方式的構成，希望現(xiàn)實地抑制黑化。即，在大量生產(chǎn)燈的情況下，由于燈的特性會產(chǎn)生一定的偏差，既使是點亮工作壓為23MPa左右的燈，產(chǎn)生黑化的燈也許會發(fā)生一個或者幾個，因此，為了保證確實防止發(fā)生黑化，對于現(xiàn)有的超過15MPa～20MPa的燈，優(yōu)選使用本實施方式的構成。不言而喻，由于隨著點亮工作壓進一步提高，換言之，40MPa與30MPa相比黑化的影響變大，所以通過本實施方式的技術能夠抑制黑化的技術的意義是很大的，這一點不用說。
如按照本實施方式，在反射鏡50的一部分上形成送入碰到發(fā)光管1的上部1a后向下部1b旋轉(zhuǎn)進入的風71的送風口55，利用風71，能夠減少發(fā)光管1的上部1a和下部1b的溫度差。其結果，既使讓比現(xiàn)有的高工作壓(例如，15～20MPa)還高的工作壓(例如，23MPa或者27MPa以上)的高壓水銀燈100進行工作的情況下，也能夠抑制黑化的發(fā)生。
(實施方式2)下面，參照圖9，說明本發(fā)明的實施方式2。本實施方式的構成，是上述實施方式1的構成的變形，利用風71可降低發(fā)光管1的上部1a和下部1b的溫度差的機構，與上述實施方式1相同。
在圖9所示的帶有反射鏡燈600中，能夠向內(nèi)部通空氣的通道80與送風口55連接，而且，通道80的部分也與帶有反射鏡燈600一體形成。當從外部將空氣71’送入通道80時，通過通道80內(nèi)的空氣，通過送風口55，變?yōu)轱L71，送到反射鏡50的內(nèi)面(50a)，然后，位于上部的溫暖空氣和比溫暖空氣冷的位于下部的空氣良好地混合，消除了溫度的不均勻。風71的一部分(或者，根據(jù)情況大致全部)，在反射鏡的內(nèi)面(50a)反射，(或者，沿著反射鏡50的內(nèi)面移動)，與發(fā)光管1的上部1a接觸，接著，將發(fā)光管1的上部1a的熱量移動到下部1b。
另外，在反射鏡50的第一開口部51的更前方，安裝前面玻璃90。前面玻璃90通過支持部件92固定在反射鏡50上。在本實施方式中，在支持部件92的一部分上，形成送風口55，而且，通氣孔56也形成在支持部件92的一部分上。本實施方式的支持部件92由樹脂構成，所以與在反射鏡50上形成孔相比，通過成型形成送風口55和/或通氣孔56，制造容易，所以優(yōu)點大。
而且，即使在反射鏡50上不形成送風口55和/或通氣孔56、而在支持部件92等其它部件上形成送風口55和/或通氣孔56的情況下，為了方便，也有稱為在反射鏡50的一部分上形成送風口55和/或通氣孔56的情況。也就是說，即使使用與形成反射面50a的材料相同的材料形成上述實施方式1的邊緣部50b，既使不這樣也沒有特別的問題，可以有稱為反射鏡50而包含支持部件92的情況。
此外，在本實施方式的構成中，安裝支持部件92，同時，安裝用于構成通道80的通道用部件81，通過支持部件92和通道用部件81構成通道80。因此，能夠以同一工序來制造支持部件92和通道80。而且，既使通道80不與反射鏡50一體地形成，也可以例如將軟管那樣的通道安裝到送風口55上。
在本實施方式中，作為前面玻璃90，使用凹面透鏡，通過該凹面透鏡，實質(zhì)上實現(xiàn)了帶有反射鏡燈600的燈100的更加點光源化。關于此在后面更詳細描述。如果通過凹面透鏡90看反射鏡50內(nèi)的燈100，可看見燈100變小。這意味著燈100的發(fā)光點(電弧位于的發(fā)光區(qū)域)實質(zhì)上變小，即，更能夠?qū)崿F(xiàn)點光源化。燈100越點光源化，越能提高圖像投影裝置的光的利用效率。
反射鏡50在橢圓面鏡的情況的帶有反射鏡燈600的發(fā)光機構，如圖10那樣。即，從燈100的發(fā)光管(發(fā)光部)1射出的光73，通過反射鏡50的反射面50a反射(箭頭73’)，接著，進入凹面透鏡90(更準確地講，一邊向焦點聚光一邊前進)，之后，通過凹面透鏡90變?yōu)槠叫泄?4。
而且，按照安裝支持部件92和前面玻璃(凹面透鏡)90的構成，除了送風口55和通氣孔56之外，可形成密閉構造。如果形成密閉構造，即使萬一破裂時，也能夠防止飛散物飛向外部。優(yōu)選為，為了也不從通氣孔56飛出飛散物，可在其以上配置網(wǎng)狀物等。在圖9所示的構成中，送風口55通過通道80與外部連通，送風口55不直接與外部接觸，所以也可采用不在其以上配置網(wǎng)狀物等的設計。
按照本實施方式的構成，在帶有反射鏡燈600上安裝凹面透鏡90，所以能夠?qū)嵸|(zhì)上實現(xiàn)燈的更點光源化，因此，能夠提高光的利用效率。
而且，上述實施方式1和2的構成和特征，能夠相互適宜地適用。另外，高壓水銀燈的黑化，如果是具有超過點亮工作壓為15MPa～20MPa的現(xiàn)有的燈的點亮工作壓的燈，就是必須避免的問題，所以本發(fā)明的實施方式的技術，不限于圖2～圖5所示的燈1100～1500，燈100可以廣泛地適用于其它具有優(yōu)異的高耐壓特性的超過20MPa的燈(例如，23MPa以上，特別是，27MPa或者30MPa以上的燈)中。
另外，上述實施方式的黑化，由于也影響鹵素密度和發(fā)光管溫度的關系，所以，在例如選擇CH2Br2作為封入的鹵素的情況下，優(yōu)選為，發(fā)光管內(nèi)每單位容積，封入0.0017～0.17mg/cc左右。優(yōu)選為，如果換算為鹵素原子密度來表示，為0.01～1μmol/cc左右。原因是，如果不到0.01μmol/cc，大部分鹵素與燈中的雜質(zhì)反應，結果不能使鹵素循環(huán)產(chǎn)生實質(zhì)作用。另外，如果超過1μmol/cc，啟動時所必需的脈沖電壓變高，不實用。但是，在使用能夠施加高壓的點亮電路的情況下，這種限制不適用。如果是0.1～0.2μmol/cc，既使在由制造時的各種情形導致的封入量稍微發(fā)生偏差的情況下，鹵素循環(huán)也能夠處于良好地發(fā)揮功能的范圍內(nèi)，這更優(yōu)選。
而且，在上述實施方式的燈100中，如果管壁負荷是80W/cm2以上，發(fā)光管的管壁溫度充分地上升，所封入的水銀全部蒸發(fā)，因此發(fā)光管內(nèi)每單位容積的水銀量400mg/cc＝點亮時工作壓40MPa的近似公式成立。在此，如果水銀量是300mg/cc，那么點亮時工作壓是30MPa。相反地，如果管壁負荷不到80W/cm2，發(fā)光管溫度沒有上升到使水銀蒸發(fā)的溫度，所以導致近似公式不成立。在不到80W/cm2的情況下，不能得到所希望的工作壓力的情況較多，另外，多數(shù)情況下，特別是紅色區(qū)域的發(fā)光變少，作為投影儀用的光源不合適。
通過組合上述實施方式的帶有反射鏡燈和包含圖像元件(DMD(數(shù)字微反射鏡裝置(Digital Micromirro Device))顯示屏、液晶顯示屏)的光學系統(tǒng)，能夠構成圖像投影裝置。例如，能夠提供使用DMD的投影儀(數(shù)字光處理(DLP)投影儀)、或液晶投影儀(也包括采用LCOS(硅液晶(Liquid Crystal on Silico))構造的反射型投影儀)。此外，本實施方式的燈，不僅能夠合適地作為圖像投影裝置用的光源來使用，也能夠在其它用途中來使用。例如，也能夠用作紫外線逐次移動式曝光裝置用光源，或者，比賽運動場用光源、汽車的照明用光源、照射道路標記的探照燈等來使用。
另外，在上述實施方式中，說明了使用水銀作為發(fā)光物質(zhì)的水銀燈來作為高壓放電燈的一個例子，但是，本發(fā)明能夠適用于具有通過密封部保持發(fā)光管的氣密性的構成的鹵化金屬燈。所謂鹵化金屬燈是封入金屬鹵化物的高壓放電燈。近年來，不封入水銀的無水銀鹵化金屬燈的開發(fā)也在進行，既使對于這樣的無水銀鹵化金屬燈，可以說也是一樣的。
作為無水銀鹵化金屬燈來說，在圖6(b)等所示的構成中，可舉出在發(fā)光管1內(nèi)，實質(zhì)上不封入水銀，并且，至少封入第一鹵化物、第二鹵化物、和稀有氣體。此時，第一鹵化物的金屬是發(fā)光物質(zhì)，第二鹵化物與第一鹵化物相比較，蒸氣壓大，并且，與所述第一鹵化物的金屬相比較，是在可視區(qū)域中難以發(fā)光的金屬的一種或者多種的鹵化物。例如，第一鹵化物是選自鈉、鈧和稀土類金屬中的一種或者多種的鹵化物。而且，第二鹵化物的蒸氣壓相對地較大，并且，與第一鹵化物的金屬相比較，是在可視區(qū)域中難以發(fā)光的金屬的一種或者多種的鹵化物。作為具體的第二鹵化物來說，是選自Mg、Fe、Co、Cr、Zn、Ni、Mn、Al、Sb、Be、Re、Ga、Ti、Zr和Hf中的至少一種金屬的鹵化物。而至少包含Zn的鹵化物這樣的第二鹵化物更佳。
另外，可舉出其它組合的例子，即，一種無水銀鹵化金屬燈具有透光性的發(fā)光管(氣密容器)1；在發(fā)光管1內(nèi)設置的一對電極3；和，與發(fā)光管1連接的一對密封部2，在該無水銀鹵化金屬燈的發(fā)光管1中，封入了作為發(fā)光物質(zhì)的ScI3(碘化鈧)和NaI(碘化鈉)；作為水銀代替物質(zhì)的InI3(碘化銦)和TlI(碘化鉈)；作為啟動輔助氣體的稀有氣體(例如1.4MPa的Xe氣體)。這種情況下，第一鹵化物為ScI3(碘化鈧)、NaI(碘化鈉)，第二鹵化物為InI3(碘化銦)、TlI(碘化鉈)。而且，第二鹵化物，其蒸氣壓比較高，可擔當起代替水銀的作用，所以，例如，也可以使用Zn的碘化物來代替InI3(碘化銦)等。
以上，由優(yōu)選的實施方式說明了本發(fā)明，但這些描述不是限定，不用說，能夠進行各種改變。
而且，特開平2-148561號公報中所公開的燈(參照圖1)，在該公報中，表示了其Hg蒸氣壓是從200巴到350巴(相當于約20MPa～約35MPa)，但如果以30MPa以上的工作壓來對該燈點亮，在初期的6小時點亮中，以數(shù)成以上的概率破損，這由本申請發(fā)明者的研究可清楚。預想到在實用水平所要求的2000小時的點亮中有更加多的燈破裂，在圖1所示的構成的燈中，實用水平地實現(xiàn)30MPa以上的工作壓在現(xiàn)實中是困難的。
本發(fā)明的帶有反射鏡燈，具有送入碰到發(fā)光管的上部后向下部旋轉(zhuǎn)進入的風的送風口，所以通過來自該送風口的風，能夠調(diào)整高壓放電燈的發(fā)光管的上部和下部的溫度差。其結果，能夠抑制工作壓超過20MPa(例如23MPa以上，特別是25MPa以上(或者27MPa以上，30MPa以上))的高壓放電燈的黑化。
權利要求
1.一種帶有反射鏡燈，其特征在于包括具有在管內(nèi)封入發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光管和從所述發(fā)光管延伸的一對密封部的高壓放電燈；和反射從所述高壓放電燈發(fā)出的光的反射鏡，所述反射鏡，在射出方向前方具有第一開口部，在該反射鏡上，形成插入有所述一對密封部之中的一個密封部的第二開口部，并且，該一個密封部和該第二開口部之間實質(zhì)上封閉，所述一對之中的至少一個密封部，具有從所述發(fā)光管延伸的第一玻璃部和在所述第一玻璃部的內(nèi)側(cè)的至少一部分上設置的第二玻璃部，并且，該一個密封部具有施加有壓縮應力的部位，而且，在所述反射鏡的一部分上，在大致水平方向地配置所述一對密封部的情況下，形成送入碰到所述發(fā)光管的上部后向下部旋轉(zhuǎn)進入的風的送風口。
2.根據(jù)權利要求1所述的帶有反射鏡燈，其特征在于所述高壓放電燈是高壓水銀燈，作為所述發(fā)光物質(zhì)，以所述發(fā)光管的容積為基準，封入230mg/cm3以上的水銀。
3.一種帶有反射鏡燈，其特征在于包括具有在管內(nèi)至少封入水銀的發(fā)光管和從所述發(fā)光管延伸的一對密封部的高壓水銀燈；和反射從所述高壓放電燈發(fā)出的光的反射鏡，所述反射鏡，在射出方向前方具有第一開口部，在該反射鏡上，形成插入有所述一對密封部之中的一個密封部的第二開口部，并且，該一個密封部和該第二開口部之間實質(zhì)上封閉，所述一對密封部的各自具有從所述發(fā)光管延伸的第一玻璃部和在所述第一玻璃部的內(nèi)側(cè)的至少一部分上設置的第二玻璃部，并且，所述一對密封部兩者都具有施加有壓縮應力的部位，而且，在大致水平方向地配置所述一對密封部時，在所述反射鏡之中，在與該密封部相比是下方且與所述發(fā)光管相比是所述射出方向前方的區(qū)域，形成送風口，而且，在與該密封部相比是上方且與所述發(fā)光管相比是所述射出方向前方的區(qū)域，形成通氣口，在所述送風口，連接有用于通空氣的通道。
4.根據(jù)權利要求3所述的帶有反射鏡燈，其特征在于配置所述通道和所述送風口，使得從所述通道通過所述送風口送出的空氣的至少一部分，碰到所述反射鏡之中的與所述密封部相比是上方的區(qū)域后進行反射，接著，與所述發(fā)光管的上部接觸后，移動到該發(fā)光管的下部。
5.根據(jù)權利要求1～4中任一項所述的帶有反射鏡燈，其特征在于在所述帶有反射鏡燈上，在與所述反射鏡的所述第一開口部相比是所述射出方向前方的位置，還安裝有凹面透鏡。
6.根據(jù)權利要求1～5中任一項所述的帶有反射鏡燈，其特征在于作為所述發(fā)光物質(zhì)，至少封入水銀，所述水銀的封入量，以所述發(fā)光管的容積為基準，是270mg/cm3以上，在所述發(fā)光管中封入鹵素，所述燈的管壁負荷是80W/cm2以上。
7.根據(jù)權利要求6所述的帶有反射鏡燈，其特征在于所述水銀的封入量，以所述發(fā)光管的容積為基準，是300mg/cm3以上。
8.根據(jù)權利要求1～7中任一項所述的帶有反射鏡燈，其特征在于在所述發(fā)光管內(nèi)，對向地配置電極棒，所述電極棒與金屬箔連接，所述金屬箔設置在所述密封部內(nèi)，并且，該金屬箔的至少一部分位于所述第二玻璃部內(nèi)。
9.根據(jù)權利要求8所述的帶有反射鏡燈，其特征在于在埋入所述密封部內(nèi)的部分中的所述電極棒的至少一部分上，卷繞有在表面上至少具有選自Pt、Ir、Rh、Ru、Re中的至少一種金屬的線圈。
10.根據(jù)權利要求1～7中任一項所述的帶有反射鏡燈，其特征在于在所述密封部內(nèi)，設置有與所述第二玻璃部連接的金屬部即用于供給電力的金屬部，所述壓縮應力，施加于所述密封部的至少長方向，所述第一玻璃部，含有99重量％以上的SiO2，所述第二玻璃部，含有15重量％以下的Al2O3及4重量％以下的B中的至少一種、和SiO2。
11.根據(jù)權利要求1～10中任一項所述的帶有反射鏡燈，其特征在于在使用利用光彈性效果的敏感色板法來測定所述密封部的情況下，在相當于所述第二玻璃部的區(qū)域，所述壓縮應力是10kgf/cm2以上50kgf/cm2以下。
12.一種帶有反射鏡燈，其特征在于包括具有在管內(nèi)至少封入水銀的發(fā)光管和從所述發(fā)光管延伸的一對密封部的高壓水銀燈；和反射從所述高壓放電燈發(fā)出的光的反射鏡，所述反射鏡，在射出方向前方具有第一開口部，在該反射鏡上，形成插入有所述一對密封部之中的一個密封部的第二開口部，并且，該一個密封部和該第二開口部之間實質(zhì)上封閉，在所述高壓水銀燈的所述發(fā)光管中，以該發(fā)光管的容積為基準，封入270mg/cm3以上的水銀，所述高壓水銀燈的管壁負荷是80W/cm2以上，在大致水平方向地配置所述一對密封部時，在所述反射鏡之中，在與該密封部相比是下方且與所述發(fā)光管相比是所述射出方向前方的區(qū)域，形成送風口，而且，在與該密封部相比是上方且與所述發(fā)光管相比是所述射出方向前方的區(qū)域，形成通氣口，在所述送風口，連接有用于通空氣的通道。
13.根據(jù)權利要求1～4中任一項所述的帶有反射鏡燈，其特征在于配置所述通道和所述送風口，使得從所述通道通過所述送風口送出的空氣的至少一部分，碰到所述反射鏡之中的與所述密封部相比是上方的區(qū)域后進行反射，接著，與所述發(fā)光管的上部接觸后，移動到該發(fā)光管的下部，所述反射鏡是橢圓面鏡，而且，在所述反射鏡上，在與所述反射鏡的所述第一開口部相比是所述射出方向前方的位置，安裝有凹面透鏡。
14.根據(jù)權利要求1～13中任一項所述的帶有反射鏡燈，其特征在于在所述一對密封部的至少一個上，卷繞有觸發(fā)線。
15.一種圖像投影裝置，具有根據(jù)權利要求1～14中任一項所述的帶有反射鏡燈；將所述帶有反射鏡燈作為光源的光學系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種帶有反射鏡燈(500)，其包括高壓放電燈(100)和反射鏡(50)，反射鏡(50)具有第一開口部(51)和第二開口部(52)，燈(100)的密封部(2)和第二開口部(52)之間實質(zhì)上封閉，密封部(2)具有從發(fā)光管(1)延伸的第一玻璃部(8)和在第一玻璃部(8)的內(nèi)側(cè)設置的第二玻璃部(7)，并且，具有施加有壓縮應力的部位，而且，在反射鏡(50)的一部分上，在大致水平方向地配置密封部(2)的情況下，形成送入碰到發(fā)光管(1)的上部(1a)后向下部(1b)旋轉(zhuǎn)進入的風(71)的送風口(55)。由此，可以抑制點亮工作壓極高的高壓水銀燈的黑化的產(chǎn)生。
文檔編號G03B21/00GK1540200SQ20041003107
公開日2004年10月27日 申請日期2004年4月20日 優(yōu)先權日2003年4月21日
發(fā)明者堀內(nèi)誠, 高橋清, 畑岡真一郎, 一番瀨剛, 關智行, 蔦谷恭, 一郎, 剛 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社