高壓放電燈的製造方法、高壓放電燈和使用該高壓放電燈的燈組件以及圖像顯示裝置的製作方法
2023-10-19 12:22:52
專利名稱：高壓放電燈的製造方法、高壓放電燈和使用該高壓放電燈的燈組件以及圖像顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及高壓放電燈的製造方法、高壓放電燈和使用該高壓放電燈的燈組件以及圖像顯示裝置。
背景技術：
近來，作為用於投影電視和錄像的影像的系統，或者作為使用了個人電腦的顯示用的系統，液晶投影儀和使用了數字光處理(DLP)的投影儀等圖像顯示裝置得到廣泛普及。
作為在這種圖像顯示裝置中使用的光源，使用接近於點光源的短弧高壓汞燈(例如，參考特開平2-148561號公報)。
該高壓汞燈配備在內部配設了一對電極的發光部和從該發光部的兩端延伸的一對密封部，在該密封部上氣密密封與電極連接的金屬箔(箔密封結構)。此外，在發光部內部，至少分別密封規定量的作為發光物質的汞與用於引起滷素循環的滷素。
而且，近年來，在這樣的高壓汞燈中，為實現長壽命化及高亮度化，高密封壓化進展迅速。
但是，隨著這樣的高密封壓化，又產生下述問題。
即，在高壓汞燈中，在電極棒中位於密封部的部分與形成密封部的石英玻璃之間，實際上產生微小的間隙，該密封部的氣密性依賴於金屬箔與密封部的石英玻璃的密接性，當發光部內的封入壓增高時，隨著點亮時間的經過，進行金屬箔與石英玻璃的剝離，其結果是，存在發光部內的封入物的洩漏問題。
因此，提出了下述結構方案使以二氧化矽(SiO2)為主成分、此外還包括氧化鋁(Al2O3)、氧化硼(B2O3)、氧化鈉(Na2O)等的維科爾高硼矽酸玻璃(コ—ニング公司制註冊商標第1657152號)，介於電極中的電極棒中位於密封部的部分與形成密封部的石英玻璃之間，通過使電極棒與該維科爾高硼矽酸耐熱玻璃在密封時密接，抑制金屬箔與石英玻璃的剝離，防止發光部內的封入物洩漏(例如，參照特開2002-93361號公報)。
但是，在為了高封入壓化而使用了維科爾高硼矽酸玻璃的高壓汞燈中，判明在使由發光部與延伸在其兩端的密封部構成的透光性容器的長度方向的軸對豎直方向大致垂直的狀態下點亮的情況中，會產生該發光部的內面中位於上方的石英玻璃部分顯著失透(白濁)、光通量降低或者伴隨失透的膨脹引起的變形和破損等問題，並且產生在點亮初期中在發光部的內面顯著黑化的問題。
此外，封入這樣的高壓汞燈中的滷素的形態，迄今例如是二溴甲烷(CH2Br2)的形態，但為了防止碳或氫作為雜質混入發光部內，提出了以溴化汞(HgBr2)的形態封入的方案(例如，參照特開2001-338579號公報)。
但是，即使在以這樣的溴化汞的形態封入了汞與滷素的高壓汞燈中，也與上述情況同樣，會產生在發光部的內面中位於上方的石英玻璃部分顯著失透、光通量降低或者伴隨失透引起的膨脹產生變形和破損等問題，並且產生在點亮初期中發光部的內面顯著黑化的問題。
另一方面，在特開2001-266797號公報中，公開了下述結構在直流點亮型的高壓汞燈中，為了縮短光輸出的上升時間，防止在燈啟動時發生的輝光放電，在密封部上纏繞導電性加熱器，在點亮啟動前在導電性加熱器上通電進行加熱；作為其一個實施方式，公開了將陰極側密封部側的外部引線與該陰極側密封側的導電性加熱器電連接的結構。由於纏繞在陰極側密封部的外表面上的導電性加熱器成為比陰極側密封部內部的電極棒低因流過陰極側密封部內部的電極棒和金屬箔的電流引起的電壓降的量的低電位，所以在該部分上產生電場，密封部內的鹼性成分被引出到導電性加熱器纏繞的陰極側密封部的外表面側上。
一般情況下，當鹼性成分存在於由鉬構成的金屬箔與形成密封部的石英玻璃的界面時，該鉬與石英玻璃的結合被切斷，兩者的接合力降低，使燈的耐壓強度降低，這是公知的；通過根據上述這樣的結構使上述鹼性成分引出到陰極側密封部的外表面，來防止燈的耐壓強度降低。
但是，根據上述結構即便是高輸出化特別是額定功率200W以上的高壓汞燈中，在使透光性容器的長度方向的軸對豎直方向成為大致垂直的狀態下點亮的情況中，發光部的內面中位於上方的石英玻璃部分顯著失透(白濁)，光通量降低，伴隨著失透的膨脹引起變形和破損，產生不能達到額定壽命時間(2000小時)的問題。
此外，即使是額定功率不足200W的高壓汞燈，當點亮經過時間超過2000小時時，仍然是失透開始引人注意，不能實現額定壽命時間超過10000小時的長壽命，存在不能滿足來自市場的要求的問題。
此外，特別是，在使維科爾高硼矽酸耐熱玻璃介於電極中的電極棒中位於密封部的部分與形成密封部的石英玻璃之間並使電極棒與維科爾高硼矽酸耐熱玻璃密接的高壓汞燈，和使用包括超過12ppm程度的鹼金屬雜質的電極的高壓汞燈中，與燈功率無關，與上述相同，在使透光性容器的長度方向的軸對豎直方向大致垂直的狀態下點亮的情況中，產生透光性容器的內面中位於上方的部分顯著失透的問題和透光性容器的內面黑化的問題。
上述問題不僅產生在高壓汞燈中，在具有密封部的高壓放電燈中一般都產生上述問題。
發明內容
本發明就是為了解決這樣的問題而進行的，其目的在於提供一種高壓放電燈的製造方法、用該方法製造的高壓放電燈、燈組件及圖像顯示裝置，即使在高輸出化、高封入壓化的情況下，也能夠抑制透光性容器的發光部失透，而且能夠防止發光部內面黑化。
本發明者對產生上述問題的原因進行研究的結果認為包括在維科爾高硼矽酸耐熱玻璃和溴化汞中的特別是鹼金屬，在點亮中作為雜質混入發光部內的放電空間，該鹼金屬與成為顯著高溫的發光部的原材料發生化學反應，因而失透。
此外，還認為由於混入的鹼金屬阻礙滷素循環，故滷素循環不能發揮功能，在點亮中，從電極蒸發的電極材料(鎢)粘附在發光部的內面上，引起黑化。
再有，在使透光性容器的長度方向的軸與豎直方向大致垂直的狀態下點亮的情況中，認為發光部的內面中位於最上方的部分之所以顯著失透，是由於熱對流的影響，該部分溫度最高的緣故。
此外，還認為即使不使用維科爾高硼矽酸耐熱玻璃和溴化汞，但在燈中使用的部件(電極和石英玻璃等)中含有大量鹼金屬的情況下，或者在製造過程中鹼金屬大量混入透光性容器的發光部內的情況下，也顯現上述失透和黑化。
因此，為了達到上述目的，本發明的高壓汞燈的製造方法中，該高壓放電燈配備了具有發光部的玻璃制的透光性容器，該發光部在內部配設一對電極而且分別封入有發光物質和滷素，其特徵在於，包括燈形成工序，在用於形成上述透光性容器的玻璃燈泡內配置一對電極，而且封入上述發光物質和滷素並進行氣密密封，形成高壓放電燈；以及電場施加工序，至少使上述發光部維持在規定以上的溫度，同時對上述發光部施加電場。
按照該方法，通過在發光部上施加電場，在製造過程中，使存在於發光部內的放電空間中的雜質和包含在燈中使用的部件(石英玻璃和電極等)中的雜質特別是鹼金屬，通過電場的作用吸引到放電空間外，使之在透光性容器中擴散，進而，能夠放出到透光性容器外部。
該結果，在燈的使用中，能夠抑制發光部的失透，並且能夠防止發光部的內面黑化。特別是，由於透光性容器中至少發光部保持在規定以上的溫度，能夠加速發光部材料中的雜質的擴散速度。
再有，作為雜質，除鹼金屬以外，能夠舉出成為陽離子的例如鋁等金屬元素全體和具有電荷的分子狀的物質。進而，在這裡所說的「鹼金屬」表示鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)及鍅(Fr)的6元素。
此外，在本發明中所說的「燈形成工序」，意味著通過在一對電極上供給電力，形成能夠在一對的電極間產生電弧放電狀態的高壓放電燈的工序。此外，所謂的「規定以上的溫度」，雖然考慮使用的透光性容器的材料中的雜質的擴散速度適當決定即可，但在石英玻璃材料的情況下，最好是600℃以上1100℃以下。
進而，通過上述雜質實質上具有正電荷或者負電荷，被上述電場吸引。此外，當在透光性容器中擴散時，認為它們是離子化的。
此外，本發明的高壓放電燈的製造方法的上述電場施加工序，可以通過在上述透光性容器的外部設置導電部件並對該導電部件和上述一對電極施加不同電位的電壓來執行，或者，上述電場施加工序也可以通過使上述透光性容器的至少發光部介於分別施加了不同電位的電壓的上述第1和第2導電部件之間來執行。
進而，此外，在上述電場施加工序中，由於只要通過在上述一對電極上供給電力使高壓放電燈點亮，至少加熱上述發光部，使其保持在上述規定以上的溫度，不用其它特別的加熱設備，也能夠使發光部維持在規定以上的溫度中，能夠抑制設備成本，同時，由於在製造過程中能夠兼具通常進行的燈點亮實驗，所以能夠以高效率、短時間進行上述雜質的除去作業。
進而，本發明的高壓放電燈的製造方法的特徵在於上述透光性容器包括上述發光部和在其兩端部形成的密封部，並且上述一對電極配置成相互大致對置，在上述電場施加工序中，上述導電部件配置成接近或者接觸上述發光部與上述密封部的邊界部。在這裡，上述電場施加工序，最好在上述透光性容器的長度方向的軸配置成與豎直方向大致垂直的狀態下進行。
這樣，在透光性容器的長度方向的軸配置成與豎直方向大致垂直並點亮的情況下，只要沒有使透光性容器的一部分局部地冷卻，或者局部地加熱，點亮中，發光部與密封部的邊界部的外面溫度，即使在發光部及包括其附近的區域的外面溫度中，也比較低。因此，按照該方法，即使雜質中特別是鹼金屬聚集在該邊界部中，該部分的透光性容器與鹼金屬也難於發生化學反應，能夠減小失透的可能性。此外，即使假定其邊界部失透了，也是微小的，不至於使透光性容器變形或者破損，此外，該失透部分是電極的根元部分周邊部分，因而不降低光通量。
此外，在上述電場施加工序中，特徵在於上述導電部件不接近或者不接觸上述發光部的外面中位於上方的部分。
在透光性容器的長度方向的軸配置成與豎直方向大致垂直並進行點亮的情況下，在點亮中，發光部的外面中位於上方部分的溫度，因在發光部內的空間中發生的熱對流的影響，比其它部分的溫度高。因此，當上述雜質，特別是鹼金屬集中吸引在該部分上時，在該部分上有可能容易失透。按照上述方法，在發光部的外面中位於上方的部分上，能夠使上述雜質特別是鹼金屬不被集中吸引，能夠抑制位於該上方的部分失透。
此外，在上述燈形成工序中，也可以是上述電極具有一部分位於上述密封部內的電極棒，以含有鹼金屬的玻璃筒介於上述電極棒中位於上述密封部內的部分與形成上述密封部的玻璃部件之間的狀態，進行密封。
通過使電極軸的一部分經由包含鹼金屬的玻璃筒進行密封，能夠提高耐壓強度。包含在該玻璃筒中的鹼金屬能夠通過電場施加工序充分除去，在燈的使用中，能夠抑制發光部的失透，同時，能夠防止發光部的內面黑化。
在這裡，作為含有鹼金屬的玻璃筒的材料，能夠舉出維科爾高硼矽酸耐熱玻璃。一般情況下，維科爾高硼矽酸耐熱玻璃以二氧化矽(SiO2)為主成分，此外，包含氧化鋁(Al2O3)、氧化硼(B2O3)、氧化鈉(Na2O)等。作為其成分的一個例子，SiO2為96重量％，Al2O3為0.5重量％，B2O3為3.0重量％，Na2O為0.04重量％。
此外，上述一對電極以鎢為主成分，鹼金屬的含量也可以超過12ppm。
按照本發明的高壓放電燈的製造方法，在製造過程中，能夠充分除去包含在電極中的鹼金屬，在燈的使用中，能夠抑制發光部的失透，同時，能夠防止發光部的內面黑化。
此外，在這裡，上述滷素也可以以滷化汞的形態封入。
按照本發明的高壓放電燈的製造方法，能夠充分除去包含在滷化汞中的雜質，特別是鹼金屬，在燈的使用中，能夠抑制發光部的失透，同時，能夠防止發光部的內面黑化。
滷素的種類沒有特別的限制，最好使用對電極的腐蝕作用小的溴，特別是最好使用溴化汞(HgBr2)。
此外，本發明的高壓放電燈的特徵在於用上述製造方法製造。據此，由於充分除去發光部內的雜質，特別是鹼金屬，在燈的使用中能夠抑制發光部的失透，同時，能夠防止發光部的內面黑化，因而是長壽命的高壓放電燈。
此外，本發明的高壓放電燈，其配備了玻璃制的透光性容器，該透光性容器具有在內部配置一對電極而且封入了發光金屬的發光部、以及在該發光部的兩端部形成的密封部，其特徵在於設置吸引單元，通過至少對上述發光部施加電場，從而在點亮中將存在於上述發光部內的空間中的雜質吸引到上述發光部的內面中溫度最高部分以外的部分中。
按照該結構，在穩定點亮中，由於能夠將存在於發光部內的空間中的雜質，特別是鹼金屬，吸引到作為發光部的內面中最容易失透的部分的溫度最高的部分以外中，所以能夠降低該鹼金屬粘附在發光部的內面中溫度最高部分上的機率，能夠降低在該部分上的失透速度。此外，能夠防止通過鹼金屬阻礙滷素循環，據此，能夠防止發光部的內面黑化。
在這裡，在穩定點亮中，所謂的「發光部的內面中溫度最高的部分」，一般說，在燈的該點亮姿勢中，是發光部的內面中位於最上方的部分。
此外，通過上述吸引單元，存在於上述發光部內的空間中的雜質，最好被吸引到在點亮中上述發光部的內面中溫度最低的部分上。
按照該結構，在穩定點亮時，由於能夠使存在於發光部內的空間中的雜質特別是鹼金屬，吸引到作為發光部的空間中難於失透部分的溫度最低的空間中，所以能夠降低該鹼金屬粘附在發光部的內面中溫度最高部分上的機率，能夠降低在該部分中的失透速度。此外，能夠防止因鹼金屬妨礙滷素循環，能夠防止發光部的內面黑化。
在這裡，在以透光性容器的長度方向的軸成為與豎直方向大致垂直的狀態下點亮的情況中，所謂的「發光部的空間中溫度最低的空間」，是電極的根元部分周邊的玻璃部分。
此外，上述吸引單元的特徵在於配置成接近上述發光部與上述密封部的邊界部附近或者使之接觸，而且，在點亮中，是對上述電極施加負電位的導電部件。
按照該結構，在穩定點亮時，由於能夠使存在於發光部內的空間中的雜質特別是鹼金屬，吸引到作為發光部內的空間中難於失透的部分的溫度最低的空間中，就是說，能吸引到電極的根元部分周邊的玻璃部分中，所以能夠降低該鹼金屬粘附在發光部的內面中溫度最高部分上的機率，能夠降低在該部分中的失透速度。此外，雖然有可能因被吸引的鹼金屬與位於其周邊的玻璃發生微量的化學反應產生失透，但由於該部分的溫度低，即使失透也是輕微的，不至於引起透光性容器的變形和破損，此外，該失透部分是電極的根元部分周邊的玻璃部分，沒有光通量大的降低。進而，能夠防止因鹼金屬妨礙滷素循環，能夠防止發光部的內面黑化。
此外，本發明的高壓放電燈，其配備了玻璃制的透光性容器，該透光性容器具有在內部配置一對電極而且封入了發光金屬的發光部、以及在該發光部的兩端部形成的密封部，其特徵在於在上述發光部與上述密封部的邊界部附近，以接近或者接觸的狀態，配設了在點亮中施加比在上述電極上施加的電壓更低的負電位電壓的導電部件。
按照該結構，由於不將存在於發光部的空間內的雜質特別是鹼金屬吸引到發光部的內面中與溫度最高的部分對置的發光部的外面上，所以能夠降低該鹼金屬粘附在發光部的內面中的溫度最高的部分上的機率，能夠降低在該部分中的失透速度。
本發明的燈組件具有下述結構在凹面反射鏡內安裝上述高壓放電燈，使得上述一對電極間的中心與上述反射鏡的焦點位置大致一致。
按照該結構，由於使用抑制了發光部中的失透和內面的黑化的高壓放電燈，故能夠提高照度維持率，能夠謀求長壽命。
此外，進而，本發明的圖像顯示裝置配備上述燈組件；用於使組裝進上述燈組件中的高壓放電燈點亮的點亮裝置；將從上述燈組件照射的光會聚的會聚單元；使用通過上述會聚單元會聚後的光從而形成圖像的圖像形成單元；以及將通過上述圖像形成單元形成的圖像投射到被投射部件上的投射單元。
按照該結構，由於將提高了照度維持率的燈組件作為光源使用，所以能夠提高向屏幕等的照度維持率，由於不需要頻繁地更換燈，因而能夠降低維護成本。
圖1是作為本發明第1實施方式的投影儀用燈組件的部分切開立體圖。
圖2是本發明的第1實施方式的交流點亮型高壓汞燈的正面剖面圖。
圖3是圖2的a-a線中的密封部的剖面圖。
圖4是表示用於點亮上述高壓汞燈的點亮裝置的結構的方框圖。
圖5是表示使用了作為本發明第1實施方式的投影儀用燈組件的圖像顯示裝置結構的一個例子的示意圖。
圖6是用於說明在上述投影儀用燈組件中使用的交流點亮型高壓汞燈的製造方法中的燈形成工序的最初階段的圖。
圖7是用於說明在上述投影儀用燈組件中使用的交流點亮型高壓汞燈的製造方法中的燈形成工序的下一個階段的另外的圖。
圖8是用於說明在上述投影儀用燈組件中使用的交流點亮型高壓汞燈的製造方法中的燈形成工序的進一步下一個階段的另外的圖。
圖9是表示在上述投影儀用燈組件中使用的交流點亮型高壓汞燈的製造方法中的電場施加工序的圖。
圖10是表示通過本實施方式製造的高壓汞燈與現有產品的比較實驗的結果的表。
圖11是表示在本實施方式的高壓汞燈的製造方法中的電場施加工序中，使施加在導電部件上的電壓變化，評價高壓汞燈的實驗結果的表。
圖12(a)是表示實施了本實施方式的電場施加工序的高壓汞燈中的Na的含量的測量位置的圖，(b)是表示該測量結果的表的圖。
圖13是表示本發明第2實施方式中的交流點亮型高壓汞燈的製造方法中的電場施加工序的圖。
圖14是一併表示本發明第3實施方式的投影儀用燈組件的正面剖面圖與點亮裝置的方框圖的圖。
圖15是圖14的交流點亮型高壓汞燈的正視圖。
圖16是表示圖15的高壓汞燈與現有的高壓汞燈的比較實驗的結果的表。
圖17是表示使施加在圖15的高壓汞燈的導電部件上的電壓發生變化並進行點亮的情況下的實驗結果的表。
圖18是在作為本發明第5實施方式的投影儀用燈組件中使用的高壓汞燈的正視圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖的同時說明本發明的實施方式。
(第1實施方式)(1)燈組件的結構圖1是用於表示作為本發明第1實施方式的投影儀用燈組件1的結構的一部分切開的立體圖。
如在該圖中所示那樣，投影儀用燈組件1配置成在凹面反射鏡3內，高壓汞燈2的一對電極7的電極間距離的中心與凹面反射鏡3的焦點位置大致一致，而且，高壓汞燈2的長度方向的中心軸X與凹面反射鏡3的光軸(在圖1中與上述中心軸X一致)大致平行。該高壓汞燈2是交流點亮型，其額定功率為220W。
凹面反射鏡3在前方具有開口部17，在後方具有頸部18，而且，內面例如是旋轉拋物面或者旋轉橢圓面等形狀，在其表面上例如蒸鍍金屬形成反射面19。
圖2是表示高壓汞燈2的結構的剖面圖。如該圖所示，高壓汞燈2的外形形狀是大致球狀或者大致旋轉橢圓體狀，配備了石英玻璃制的透光性容器6，該透光性容器6具有最大外徑12mm、最大壁厚2.7mm～3mm的發光部4與在該發光部4的兩端部形成的直徑6mm的圓柱狀的密封部5。
在這裡，在發光部4的外形形狀是大致旋轉橢圓體狀的情況下，最大外徑表示短軸方向中的最大外徑。
在點亮中，透光性容器6的發光部4的內壁上的管壁負載是60W/cm2以上，例如是140W/cm2。在透光性容器6的結構材料是石英玻璃的情況下，管壁負載的實際使用範圍最好是200W/cm2以下。
再有，發光部4的內容積例如是0.2cc。
在發光部4內，一對電極7配置成相互大致對置，同時，分別密封汞、例如氬氣和氙氣等稀有氣體、以及溴等滷素，形成放電空間8。
在這裡，汞的封入量是0.15mg/mm3以上，作為實際使用範圍最好是0.35mg/mm3以下。稀有氣體的封入量是5kPa～40kPa左右。滷素的封入量是10-7μmol/mm3～10-2μmol/mm3。
電極7具有以鎢為主成分、含有雜質鹼金屬等的直徑0.3mm～0.45mm的電極棒9；以及在該電極棒9的一個端部卷繞而且與電極棒9同一成分的線圈10。此外，電極7的尖端部處線圈10的一部分與電極棒9的一部分一起熔融成為大致半球形狀的塊狀。電極7之間的距離(電極間距離)是0.2mm～5.0mm。
電極棒9的另一端部通過密封在密封部5中的鉬制的金屬箔11，與鉬制的外部引線12、13電連接。
在這裡，舉出電極7的雜質的一個例子及其含量如下。
鉀10ppm鈉20ppm在電極棒9中位於密封部5內的部分與形成密封部5的石英玻璃之間，分別介在由コ—ニング公司制的維科爾高硼矽酸耐熱玻璃構成的筒狀的玻璃部件5a，電極棒9與該玻璃部件5a一起密封。
圖3是圖2的a-a線中的密封部5的橫剖面圖。如該圖所示，密封部5的橫剖面形狀大體是圓形，金屬箔11與電極棒9通過玻璃部件5a氣密密封。
再有，玻璃部件5a的成分如下SiO296重量％以上Al2O30.5重量％B2O33.0重量％Na2O0.04重量％返回到圖2，在金屬箔11的與電極棒9相反一側，連接外部引線12、13，各外部引線12、13的與金屬箔11相反一側被導出到透光性容器6的外部。
如圖1所示，一個外部引線12通過在凹面反射鏡3中形成的貫通孔14，與導出到凹面反射鏡3的外部的電力供給線15電連接。另一個外部引線13(在圖1中沒有圖示)，與通過粘接劑(沒有圖示)固定在高壓汞燈2的一個密封部5的端部上的燈頭16電連接，該燈頭16插入到凹面反射鏡3的頸部18內，通過粘接劑20固接，高壓汞燈2與凹面反射鏡3一體化。
再有，雖然沒有圖示，但前面玻璃通過粘接劑等固接在凹面反射鏡3的開口部17上，以防止塵埃等混入凹面反射鏡3的內部。
(2)點亮裝置的結構接著，說明用於使高壓汞燈2點亮的點亮裝置。
如圖4所示，點亮裝置20配備連接在交流電源(AC100V)(沒有圖示)上的直流電源(DC電源)21；連接在該直流電源21上，而且，連接在高壓汞燈2上的鎮流器22。
鎮流器22配備用於供給高壓汞燈2點亮所必須的電力的DC/DC轉換器23；將該DC/DC轉換器23的輸出轉換成規定頻率的交流電流的DC/AC逆變器24；用於在啟動時在高壓汞燈2上重疊高壓脈衝的高壓發生器25；用於檢測高壓汞燈2的燈電流的電流檢測部26；用於檢測高壓汞燈2的燈電壓的電壓檢測部27；以及用於接收電流檢測部26及電壓檢測部27的檢測信號，控制DC/DC轉換器23及DC/AC逆變器24的控制部28，據此，將供給高壓汞燈2上的電力控制為恆定。
(3)圖像顯示裝置的結構接著，參照圖5，以3板式液晶投影儀為例，說明使用了這樣的燈組件1的圖像顯示裝置的結構。
如圖5所示，3板式液晶投影儀100配備作為光源的燈組件1；反射鏡28；用於將來自燈組件1的白色光分離成藍、綠、紅三原色的分色鏡29、30；分別反射分離的光的反射鏡31、32、33；用於對分離的三原色分別形成單色光圖像的液晶光閥34、35、36；場鏡37、38、39；中繼透鏡40、41；將分別透過液晶光閥34、35、36的光合成的分色稜鏡42；以及投影透鏡43。而且，從3板式液晶投影儀100投射的圖像被投影在作為被投射面的屏幕110上。
再有，由於上述圖像顯示裝置，除燈組件1之外都是眾所周知的結構，對UV濾色器等光學元件，省略其說明。
(4)高壓汞燈的製造方法接著，說明上述高壓汞燈2的製造方法。
該高壓汞燈的製造方法大致分為燈形成工序與電場施加工序。
(4-1)燈形成工序預先加工石英玻璃制的玻璃管，準備由中央部膨脹成大致球狀或者大致旋轉橢圓體形狀的發光部形成預定部44和延伸到該發光部形成預定部44的兩端部的密封預定部48構成的玻璃燈泡45。將由維科爾高硼矽酸耐熱玻璃構成的玻璃管70插入到密封預定部48的內部的圖6所示的位置上，加熱該位置中的密封預定部48的周圍，使玻璃管70的外周面粘附在密封預定部48的內周面上並固定。而且，充分洗淨玻璃燈泡45的內部並進行乾燥。
然後，如圖7所示，以使玻璃燈泡45立起的狀態，預先將電極7、金屬箔11及外部引線12組裝的第一電極組裝體46，從玻璃燈泡45的上方的端部插入，通過保持夾具47保持在規定的位置上。
而且，通過煤氣燃燒器等加熱第一電極組裝體46位置的玻璃燈泡45的密封預定部48，使之軟化並封接。
接著，如圖8所示，將玻璃燈泡45立起使得密封部分位於下側，在從玻璃燈泡45的上方的端部分別導入規定數量溴化汞與純汞後，將預先組裝了電極7、金屬箔11及外部引線13的第二電極組裝體49，從玻璃燈泡45的上方的端部插入，通過保持夾具47保持在規定的位置上。然後，對玻璃燈泡45內進行真空排氣，再導入規定數量的稀有氣體。
而且，一面通過液態氮氣等冷卻發光部形成預定部44，一面通過煤氣燃燒器等加熱第二電極組裝體49位置的玻璃燈泡45的密封預定部50使之軟化並進行封接。
最後，切割玻璃燈泡45的兩端部不需要的部分，完成圖2所示的高壓汞燈2。就是說，在該狀態下，例如使外部引線12、13連接在圖4所示的點亮裝置20上，通過在一對電極7上供給電力，能夠在一對電極7之間引起電弧放電。
再有，在迄今為止的工序中，是公知的方法，故省略其詳細的說明。此外，直到完成高壓汞燈2的工序，也可以使用除上述方法以外的公知的方法。
(4-2)電場施加工序如圖9所示，在上述燈形成工序後，將高壓汞燈2配置成透光性容器6的長度方向的軸(與上述中心軸X相同)與豎直方向大致垂直(以下，將該狀態稱為「水平配置」)。
此外，在發光部4與密封部5的邊界部分的外面上，接近或者接觸地分別各自纏繞1圈線徑0.2mm～0.5mm，例如0.2mm的鐵、鉻、鋁的合金構成的線狀的導電部件51、52。
這些導電部件51、52在纏繞到發光部4與密封部5的邊界部分後，在以水平配置點亮高壓汞燈2的情況下，沿其外面形狀接近或者接觸地配置成跨過位於下方的發光部4的外面，在位於其下方的發光部4的外面的中央部合併成一條連接。
就是說，在高壓汞燈2以水平配置的狀態點亮的情況下，為了避免導電部件51、52在發光部4的外面中溫度最高的上方的外面附近，將該導電部件51、52的連接部配置在位於內面的溫度比較低的下方的發光部4的外面上。
接著，將該高壓汞燈2的外部引線12、13連接到如圖4所示的點亮裝置20上，同時，將導電部件51、52連接在另外的直流電源30的一個端子上。點亮裝置20中的直流電源21的0V側與直流電源30的一個端子連接成同電位。
據此，例如，在點亮交流點亮型額定功率220W的高壓汞燈的情況下，當設直流電源21的一個端子的電位為基準(0V)時，能夠在直流電源21的另一個端子上發生380V的電位，在另外的直流電源30的另一個端子上發生-50V以下的電位VE。
因此，在穩定點亮時，當設直流電源21的一個端子的電位為基準(0V)時，兩電極7的電位在0V～100V範圍內變動，在導電部件51、52上施加-50V以下的電位VE。
結束以上的準備，使用圖4所示的點亮裝置20，以與實際使用狀態大體相同的狀態連續點亮高壓汞燈2，同時，在導電部件51、52上施加-50V以下的電位VE。
在該狀態下放置5分鐘以上，最好放置15分鐘以上，更為理想的是放置2小時～10小時以上。該放置時間是從施加之後的時間。
由於在該期間中高壓汞燈2點亮，透光性容器6中至少發光部保持在規定的溫度，例如保持在800℃。此外，這時也兼作通常的點亮實驗。
為了使雜質，特別是離子化的鹼金屬在石英玻璃中充分地擴散，最好使透光性容器6中至少發光部4保持在600℃以上。但是，在透光性容器6由石英玻璃構成的情況下，最好將其保持在1100℃以下，使得石英玻璃再結晶，不失透。
然後，將高壓汞燈2自然冷卻或者強制冷卻，摘下導電部件51、52，完成為最終的產品。
(4-3)作用效果的確認接著，進行本發明第1實施方式的燈組件1(以下，稱為「本發明產品」)的作用效果的確認。
在本發明產品中，分別測量經過300小時點亮後及2000小時點亮後中的發光部4的內面有無黑化、有無失透及以5小時點亮後的照度為100％情況下的照度維持率(％)，得到如圖10的表1所示的結果。
再有，在電場施加工序中，將導電部件51、52的施加電壓VE設定為-100V。此外，在這裡的「照度維持率」是將燈組件1安裝在上述圖像顯示裝置上並投影在40英寸的屏幕上的情況下的平均照度維持率(％)。
進而，為了進行比較，在高壓汞燈2的製造過程中，除不設置導電部件51、52僅僅進行通常的點亮實驗這點外，使用與本發明產品相同的製造方法，而且具有相同結構的燈組件(以下，稱為「比較產品」，進行與本發明產品相同的測定。其結果一併表示在表1中。
再有，樣品數目本發明產品與比較產品都是5隻。
從表1可知，本發明產品即使經過2000小時點亮後，在發光部4中幾乎看不到失透和黑化，照度維持率也保持在74％。另一方面，比較產品在經過300小時的點亮後，在發光部4的內面已經顯著地失透，同時黑化，照度維持率是85％，進而，在點亮時間經過2000小時之前，已經因全部失透放射熱被遮蔽發光部4過熱，發光部4變形成膨脹起來。
如上所述，按照本發明第1實施方式的投影儀用燈組件1中使用的高壓汞燈2的製造方法，在其製造過程中，能夠通過在導電部件51、52上施加對一對的電極7的電位的負電位，因在電極7與導電部件51、52之間發生的電場，將存在於發光部4內的空間中的雜質和在燈中使用的部件(電極7、作為封入物的溴化汞、玻璃部件5a等)中包含的雜質特別是鹼金屬吸引嚮導電部件51、52，使其在石英玻璃中擴散，由於能夠向透光性容器6的外部放出，所以在燈的使用中，能夠抑制發光部4的石英玻璃部分的失透，同時，能夠防止發光部4的內面黑化。
此外，由於透光性容器6中至少發光部4保持在規定的溫度以上，能夠加速在石英玻璃中的離子化的鹼金屬的擴散速度。
特別是，由於通過點亮高壓汞燈2將發光部4保持在規定的溫度以上，所以不使用特別的加熱用設備，能夠將發光部4保持在規定的溫度以上，其結果是，能夠抑制設備成本，同時，由於在製造過程中能夠兼作通常進行的燈點亮實驗，因而能夠以高效率、短時間進行上述雜質的去除作業。
再有，特別是，在高壓汞燈2水平配置的狀態下，由於導電部件51、52接近或者接觸配置在發光部4與密封部5的邊界部，所以即使雜質中特別是鹼金屬聚集在其邊界部，該部分的石英玻璃與鹼金屬也難於發生化學反應，能夠減小失透的可能性。這是由於只要局部地冷卻透光性容器6的一部分，或者局部地加熱其一部分，點亮中，發光部4與密封部5的邊界部的外面溫度，即使在發光部4及包括其附近的區域中的外面溫度中，也成為比較低的溫度的緣故。即便該邊界部發生了失透也僅是微量的，不至於使石英玻璃變形和破損，此外，該失透部分是電極的根元部分周圍的玻璃部分，不降低光通量。
進而，由於導電部件51、52與發光部4的外面中位於上方的部分不接近或者不接觸，在發光部4的外面中的上方部分上，能夠使上述雜質特別是鹼金屬不聚集吸引，能夠抑制該部分的石英玻璃的失透。
而且，在本發明第1實施方式的燈組件1中，由於將通過這樣的製造方法製造的高壓汞燈2作為光源使用，能夠提高照度維持率，能夠謀求長壽命化。
此外，在使用了該燈組件1的圖像顯示裝置中，能夠提高向屏幕等的照度維持率，能夠謀求長壽命。
(4-4)電場施加工序中的電壓VE的最佳範圍接著，在本發明產品中，分別測量使嚮導電部件51、52的施加電壓VE在0V、-25V、-50V、-100V、及-200V變化的情況下，經過1000小時點亮後與經過2000小時點亮後的照度維持率(％)，得到圖11的表2所示的結果。
從該表可知，在施加電壓是-50V以下，例如-50V、-100V及-200V的情況下，即使經過2000小時點亮後，照度維持率是60％以上，沒有看到透光性容器6的變形等。
另一方面，在施加電壓超過-50V，例如在-25V的情況下，儘管經過點亮1000小時後，照度維持率是71％，但在點亮經過時間達到2000小時時，透光性容器6發生變形因失透而膨脹起來。
因此可知，在製造工序中，由於嚮導電部件51、52的施加電壓充分除去雜質，特別是鹼金屬，當將一方電極的電位0V作為基準時，需要-50V以下。該施加電壓越低，當然能夠有效地進行雜質的除去，但是從成本與直流電源30的電路上的限制自身也規定了它的下限。
再有，實施了以上的電場施加工序的高壓汞燈，與沒有使用本發明製造方法的高壓汞燈進行比較，在結構上存在下述不同。
(a)在初期，因燈點亮時的雜質引起的發光光譜極端減少。這是由於通過施加電場，發光部內的放電空間中的雜質移動到發光部的材料內或者移動到發光部的外部所引起的。特別是在密封部中使用維科爾高硼矽酸耐熱玻璃的情況下，發光光譜的差異顯著地顯現出來。
(b)通過施加電場，在發光部和從該發光部延伸的密封部上，產生雜質的濃度分布。從該情況也可以證明在放電空間內的離子化雜質向著外部在發光部壁面內移動。
通過在燈中是否存在這2個特徵，能夠確認是否應用了本發明的製造方法。
特別是，Na的含量的差異顯著，從該點出發，本發明的燈的結構特徵在於發光部4的單位體積的Na含量比從該發光部延伸的第1玻璃部的單位體積的Na含量少。再有，本發明中的發光部的Na的單位體積含量最好是密封部的單位體積含量的至少2分之一以下。
實際上，用原子光吸收分析法對現有產品與進行了電場施加工序的發明產品，分別進行圖12(a)的發光部4的斜線E的部分與沒有配設密封部5的玻璃部件5a(參照圖2)的部分(斜線F的部分)的Na含量的分析，得到圖12(b)的表3那樣的結果。再有，現有產品與本發明產品的燈的點亮時間都是2小時。
從該表可知，在現有產品中，發光部4的Na含量是0.61ppm，而在本發明產品中，降低到它的近6分之一的0.11ppm。
再有，能夠確認通過電場施加工序，放電空間9內的氫(H2)的量也大幅度降低。迄今，兼具降低放電空間9內的氫與除去形成發光管的玻璃部件的不需要的畸變，在燈密封后的適當的階段，需要將燈全體進行規定時間的真空烘烤，通過實施上述電場施加工序，能夠大幅度縮短該真空烘烤工序的時間。
如上所述，通過實施本實施方式的電場施加工序，減少混入發光部4內的雜質，能夠抑制黑化。此外，由於通過減少雜質能夠抑制失透，也能夠提高燈壽命。
(5)其他(5-1)在上述第1實施方式中，就在發光部4與密封部5的邊界部分僅僅纏繞1圈導電部件51、52的情況進行了說明，即使纏繞2圈以上的多圈，也能夠得到與上述同樣的效果。
此外，在上述第1實施方式中，作為導電部件51、52的材料，就使用鐵、鉻及鋁的合金的情況進行了說明，除此之外，即使使用鎢和鉬等耐熱性特別高的金屬，也能夠得到與上述同樣的效果。
進而，在上述第1實施方式中，作為導電部件51、52就使用線徑為0.2mm～0.5mm的導電部件的情況進行了說明，除此之外，即使使用不同線徑的導電部件也可以，此外，關於形狀例如即使是板狀也能夠得到與上述同樣的效果。
(5-2)在上述第1實施方式中，就使高壓汞燈2以與實際使用狀態大體相同的狀態連續點亮，在導電部件51、52上施加-50V以下的電位VE的情況進行了說明，沒有必要特別使高壓汞燈2在與實際使用狀態大體相同的狀態下連續點亮。
(5-3)在上述第1實施方式中，就在導電部件51、52上施加對電極7的電位為負的電位的情況進行了說明，即使在導電部件51、52上施加對電極7的電位為正的電位的情況，也能夠得到與上述同樣的效果。當然，那時也存在吸引的雜質的種類不同的情況。
(5-4)進而，在上述第1實施方式中，設定為使高壓汞燈2成為水平配置的狀態進行點亮，就在發光部4與密封部5的邊界部分纏繞導電部件51、52的情況進行了說明，只要透光性容器6的長度方向的軸是對豎直方向處於45度以上的範圍內的狀態，通過將導電部件51、52纏繞在發光部與密封部5的邊界部分，能夠得到與上述同樣的效果。當然，不一定必須將導電部件51、52纏繞在發光部4與密封部5的邊界部分，因點亮方向和溫度環境，也可以將導電部件51、52適當地配置在欲吸引鹼金屬的位置上。
第2實施方式
接著，說明本發明第2實施方式的投影儀用燈組件。本實施方式的燈組件其高壓汞燈2的製造方法，除與在上述第1實施方式中說明的製造方法的不同點之外，具有與該第1實施方式相同的結構。
具體地說，由於在本實施方式的燈組件中使用的高壓汞燈2的製造方法，僅僅電場施加工序的內容與上述第1實施方式不同，關於這點說明如下。
如圖13所示，在燈形成工序後，將高壓汞燈2水平配置，將高壓汞燈2配設成例如使銅製的四方形平板狀的導電部件54、55，其平面大致平行且相互大致對置，使之從上下夾持發光部4。
導電部件54、55之間的距離，根據與施加在各個導電部件54、55上的電位的關係適當決定即可，以便發生所希望的電場強度。此外，當考慮失透和黑化的發生位置主要是發光部4時，導電部件54、55的尺寸最好是至少覆蓋發光部4全體那樣的大小。
而且，將該高壓汞燈2的外部引線12、13與如圖4所示的點亮裝置20連接，同時，將導電部件54、55分別與直流電源31連接。
在這裡，例如，當在水平配置的狀態下點亮時，通過將位於下側的導電部件55接負，將位於上側的導電部件54接正，能夠將作為失透的主要原因的鹼金屬離子(正離子)吸引到溫度比發光部4的上方低的下方上，其結果是，能夠進一步抑制發光部4的石英玻璃部分的失透。
按照本發明第2實施方式的在投影儀用燈組件1中使用的高壓汞燈2的製造方法，與上述本發明第1實施方式的投影儀用燈組件1中使用的燈組件2的製造方法相同，在其製造方法中，由於能夠通過施加電場，吸引在發光部4內的空間中存在的雜質和包括在燈中使用的單元(電極7、作為密封物的溴化汞及玻璃部件5a等)中的雜質，特別是鹼金屬，使之在石英玻璃中擴散，能夠放出到透光性容器6的外部，在燈的使用中，能夠抑制發光部4的石英玻璃部分的失透，同時，能夠防止發光部4的內面的黑化。此外，由於透光性容器6中至少發光部4保持在規定的溫度以上，能夠加速在石英玻璃中的離子化的鹼金屬的擴散速度。
再有，在上述第2實施方式中，就使用矩形平板狀的導電部件54、55的情況進行了說明，其形狀不是特定的，例如，在圓板狀的情況下，此外，在沿發光部4的外面形狀彎曲的情況下，也能夠得到與上述同樣的效果。
此外，在上述第2實施方式中，就導電部件54、55設置在透光性容器6的上下的情況進行了說明，以圖13的狀態為基準，設置在透光性容器6的左右和眼前一側與深處一側的情況下，也能夠得到與上述同樣的效果。
再有，在上述各實施方式中，就通過使高壓汞燈2連續地點亮，加熱透光性容器6中至少發光部4使之保持在規定的溫度以上的情況進行了說明，反覆進行點亮、熄滅，使透光性容器6中至少發光部4保持在規定的溫度以上，也能夠得到與上述同樣的效果。此外，例如也可以從外部通過加熱器等加熱單元，加熱透光性容器6中的至少發光部4，使之保持在規定的溫度以上。
進而，也可以使高壓汞燈2先點亮後再熄滅，然後，通過上述加熱單元加熱透光性容器6中至少發光部4，使之保持在規定的溫度以上。
此外，在上述各實施方式中，表示了額定功率220W的高壓汞燈2的一個例子，額定功率150W的高壓汞燈和額定功率超過220W的250W的高壓汞燈，也能夠應用本發明。
第3實施方式
接著，說明本發明第3實施方式的投影儀用燈組件。在上述第1、第2實施方式中，在製造階段，從放電空間內和透光性容器中將鹼金屬等雜質排除，該第3實施方式的燈組件的特徵在於具有在點亮使用時除去雜質的功能。
(1)燈組件201的結構如圖14所示，本發明第3實施方式的投影儀用燈組件201，交流點亮型的額定功率220W的高壓汞燈202，配置成在凹面反射鏡203內後述的電極209之間的中心與凹面反射鏡203的焦點位置大致一致，而且高壓汞燈2的長度方向的中心軸X與凹面反射鏡203的光軸(在圖1中，與上述中心軸X一致)大致平行。
如圖15所示，高壓汞燈202的外形形狀是大致球狀或者大致旋轉橢圓體狀，配備由最大外徑12mm，最大壁厚2.7mm～3mm的發光部204與在該發光部204的兩端部上形成的直徑6mm的圓柱狀的密封部205構成的石英玻璃制的透光性容器206。
點亮中，發光部204的內壁上的管壁負載是60W/cm2以上，例如是140W/cm2。在透光性容器206的結構材料是石英玻璃的情況下，管壁負載的實際使用範圍最好是200W/cm2以下。
再有，發光部204的內容積例如是0.2cc。
在發光部204與密封部205的邊界部分上，分別各纏繞1圈線徑0.2mm～0.5mm，例如0.2mm的由鐵、鉻及鋁的合金構成的導電部件207、208，使之接近或者接觸透光性容器206的外面。此外，這些導電部件207、208在纏繞在發光部204與密封部205的邊界部分上後，以透光性容器206的長度方向的軸(與上述中心軸X相同)對豎直方向大致垂直的姿態點亮的情況中，沿其外面形狀接近或者接觸配置，使之跨過位於下方的發光部204的外面，在位於其下方的發光部204的外面的中央部，通過一根合併連接，其某一方的導電部件延伸成為引線230。
就是說，在高壓汞燈2以水平配置的狀態點亮的情況中，導電部件207、208為了避開發光部204的內面中溫度最高的上方的內面附近，將該導電部件207、208的連接部配置在位於內面的溫度比較低的下方的發光部204的外面上。
如圖15所示，在發光部204內部的放電空間210中，一對電極209配置成相互大致對置，同時，密封汞(發光物質)、例如氬氣和氙氣等稀有氣體及例如溴等滷素物質。
汞的密封量是0.15mg/mm3以上，作為實際使用範圍最好是35mg/mm3以下。稀有氣體的密封量是5kPa～40kPa左右。滷素物質的密封量是10-7μmol/mm3～10-2mg/mm3。
電極209具有以鎢為主成分，含有鹼金屬雜質的直徑0.3mm～0.45mm的電極棒211與纏繞在該電極棒211的一端部上、與電極棒211同一成分的線圈212。此外，電極209的尖端部將電極棒211的一部分與線圈212的一部分一起熔融成為大致半球形的塊狀。電極209之間的距離是0.2mm～5.0mm。
各電極棒211的放電側與相反的端部，通過密封在密封部205上的鉬制的金屬箔213分別與鉬制的外部引線214、215電連接，外部引線214、215的另一端各自導出到透光性容器206的外部。
在這裡，舉出電極209的雜質含量的一個例子如下。
鉀5ppm以下鈉5ppm以下鐵5ppm以下返回到圖14，凹面反射鏡203配備在內面上，具有例如由旋轉拋物面或者旋轉橢圓面等構成的反射面216的主體部217；在主體部217的一端部上形成的開口部218；以及在主體部217的另一端部上形成的頸部219。
高壓汞燈202與凹面反射鏡203，通過粘接劑220固定在高壓汞燈202的一方的密封部205上的燈頭221安裝在頸部219上，通過粘接劑222固定一體化。
高壓汞燈202的一方的外部引線214通過形成在凹面反射鏡203上的貫通孔224與導出到凹面反射鏡3的外部的電力供給線214a連接。另一方的外部引線215從頸部219導出到凹面反射鏡203的外部，與電力供給線215a連接。
此外，與纏繞在高壓汞燈202上的2根導電部件207、208連接的引線230，通過設置在凹面反射鏡203上的貫通孔223導出到凹面反射鏡3的外部。
再有，前面玻璃225通過粘接劑226固定在開口部218上。
(2)點亮裝置的結構接著，說明用於點亮高壓汞燈202的點亮裝置。
如圖14所示，點亮裝置250配備與交流電源(AC100V)連接的第1直流電源227；與該第1直流電源227連接，而且與電力供給線214a、215a連接的鎮流器228；以及用於在導電部件207、208上施加對電極209為負電位的第2直流電源229。由於鎮流器228具有與圖4所示的鎮流器22同樣的結構，在這裡不再說明。
此外，將第1直流電源227的一方的端子與第2直流電源229的一方的端子連接成相同的電位。纏繞在高壓汞燈202上的導電部件207、208，通過引線230連接在第2直流電源229的另一方的端子上，點亮中，施加各自對電極209為負電位的電壓VE。
例如，在點亮交流點亮型額定功率220W的高壓汞燈的情況下，其結構為當設第1直流電源227的一方的端子的電位為基準(0V)時，在第1直流電源227的另一方的端子上發生380V的電位，在第2直流電源229的另一方的端子上發生-50V的電位VE。
因此，在穩定點亮時，當設第1直流電源227的一方的端子的電位為基準(0V)時，兩電極209的電位在0V～100V的範圍變動，在導電部件207、208上分別施加-50V以下的電位VE。
(3)作用效果的確認接著，進行本發明的實施方式的燈組件201(以下，稱為「本發明產品」)的作用效果的確認。
在本發明產品中，分別測量了以點亮經過時間5小時的照度為100％的情況下，點亮經過時間1000小時及2000小時的照度維持率(％)，得到圖16表4所示的結果。
再有，設導電部件207、208的施加電壓為-100V。此外，在這裡的「照度維持率」是將燈組件201安裝在上述圖像顯示裝置上，投影在40英寸的屏幕上情況下的平均照度維持率(％)。
進而，為了進行比較，就除了沒有設置導電部件207、208這一點外，具有與本發明產品相同結構的燈組件(以下，稱為「比較產品」)，進行與本發明產品相同的測量，其結果一併表示在圖16的表4中。
再有，樣品數目本發明產品與比較品都是5隻。
如從表4可知，本發明產品在點亮經過時間2000小時時儘管透光性容器206(發光部204)內面中位於上方部分有一些失透，照度維持率74％，與此相對，比較產品全部在經過點亮時間2000小時之前，就由於失透發光部204發生變形膨脹上來。
此外，通過目視觀察本發明產品中的發光部204的內面，幾乎沒有看到黑化。
如上所述，按照本發明第3實施方式的投影儀用燈組件201，使用的高壓汞燈202是額定功率220W的高功率型高壓汞燈，在透光性容器206的長度方向的軸與豎直方向大致垂直的狀態點亮的情況下，穩定點亮時，由於能夠將發光部204內的空間中存在的雜質，特別是鹼金屬離子，吸引到作為發光部204的內面中最容易失透部分的溫度最高部分以外，具體地說，吸引到作為發光部204內的空間中難於失透部分的溫度最低的空間中，就是說，由於能夠吸引到電極209的根元部分周圍的玻璃部分中，能夠降低鹼金屬離子粘附在發光部204的內面中溫度最高部分的機率，能夠降低在該部分中的失透速度。此外，能夠防止通過鹼金屬阻礙滷素循環，能夠防止發光部204的內面黑化。
此外，雖然被吸引到電極209的根元部分的鹼金屬與位於其周圍的石英玻璃發生輕微的化學反應，因而有可能發生失透，但由於該部分溫度低，即使失透也是輕微的，不至於引起該石英玻璃的變形和破損，此外，該失透部分是電極209的根元部分周圍的玻璃部分，不降低光通量。
因此，作為燈組件，能夠抑制燈的光通量的降低，其結果是，能夠提高照度維持率，能夠實現長壽命。
此外，如果在圖像顯示裝置中使用這樣的燈組件201，能夠提高向屏幕等的照度維持率，能夠實現長壽命。
接著，在本發明產品中，分別測量了嚮導電部件207、208的施加電壓變化到0V、-25V、-50V、-100V及-200V情況下的點亮時間經過1000小時後和經過2000小時後的照度維持率(％)，得到如圖17的表5所示的結果。
從表5可知，在施加電壓為-50V以下，例如，在-50V、-100V、及-200V的情況下，即使點亮經過時間經過2000小時後，照度維持率也是60％以上，沒有看到透光性容器206的變形等。另一方面，在施加電壓大於-50V，例如是-25V的情況下，儘管點亮經過時間1000小時，照度維持率是75％，當點亮經過時間達到2000小時時，發光部204就發生變形因失透而膨脹上來。
因此，在本實施方式中，為了至少到額定壽命時間2000小時為止能夠防止透光性容器206的變形等，與第1實施方式同樣，以一方的電極電位0V為基準，嚮導電部件207、208的施加電壓需要-50V以下。
第4實施方式
本發明第4實施方式的投影儀用燈組件，除使用以鎢為主成分，以鹼金屬作為雜質，具體地說，使用鉀為10ppm、鈉為20ppm的電極來代替高純度的電極209這一點外，具有與上述本發明第3實施方式的投影儀用燈組件201相同的結構。
按照本第4實施方式的投影儀用燈組件，使用的高壓汞燈2是額定功率220W的高功率型高壓汞燈，再加上，在電極中作為雜質鹼金屬的含量超過12ppm，點亮中，從電極在放電空間中蒸發鹼金屬，儘管發光部204的石英玻璃因該鹼金屬存在更加容易失透的狀況，在以水平配置的狀態點亮的情況中，穩定點亮時，由於能夠將存在於發光部204內的空間中的鹼金屬離子吸引到作為發光部204的內面中最容易失透部分的溫度最高部分以外的位置上，具體地說，吸引到作為發光部204的空間中難於失透部分的溫度最低的空間中，就是說，吸引到電極的根元部分周圍的玻璃部分中，能夠降低該鹼金屬離子粘附在發光部204的內面中溫度最高部分上的機率，能夠降低該部分中的失透速度。
此外，雖然被吸引的鹼金屬與位於其周圍的石英玻璃存在發生輕微化學反應而失透的可能性，由於該部分的溫度低，失透是輕微的，不至於使石英玻璃變形和破損，此外，該失透部分是電極的根元部分周圍的玻璃部分，不降低光通量。
第5實施方式
如圖18所示，本發明第5實施方式的投影儀用燈組件，在燈組件中使用的額定功率220W的高壓汞燈253中，除在電極棒211中位於密封部205內的部分與形成密封部205的石英玻璃之間，分別介在由上述維科爾高硼矽酸耐熱玻璃構成的筒狀的玻璃部件254，與該玻璃部件254一起密封電極棒211這一點之外，具有與上述第3實施方式的投影儀用燈組件201的結構相同的結構。
玻璃部件254的成分如下。
SiO296重量％以上Al2O30.5重量％B2O33.0重量％Na2O0.04重量％按照本第5實施方式的投影儀用燈組件，使用的高壓汞燈253是額定功率220W的高功率型高壓汞燈，再加上，在玻璃部件254中作為雜質含有鹼金屬，點亮中，從該玻璃部件254在放電空間中蒸發鹼金屬，儘管發光部204的石英玻璃因該鹼金屬存在更加容易失透的狀況，在透光性容器206的長度方向的軸與豎直方向大致垂直的狀態下點亮的情況下，穩定點亮時，由於能夠將存在於發光部204內的空間中的鹼金屬離子吸引到作為發光部204的內面中最容易失透部分的溫度最高部分以外的位置上，具體地說，吸引到作為發光部204內的空間中難於失透部分的溫度最低的空間，就是說，吸引到電極的根元部分周圍的玻璃部分中，能夠降低鹼金屬粘附在發光部204的內面中溫度最高部分上的機率，能夠降低該部分中的失透速度。
此外，雖然被吸引到電極的根元部分周圍的玻璃部分中的鹼金屬與位於那裡的石英玻璃發生輕微的化學反應而存在引起失透的可能性，由於該部分溫度低即使失透也是輕微的，石英玻璃不至於變形和破損，此外，該失透部分是電極的根元部分周圍的玻璃部分，不降低光通量。
再有，在上述第3至第5實施方式中，就在發光部204與密封部205的邊界部分僅僅纏繞1圈導電部件207、208的情況進行了說明，即使纏繞2圈以上，也能夠得到與上述相同的效果。
此外，作為導電部件207、208的材料，就使用鐵、鉻及鋁的合金的情況進行了說明，除此之外，即使是鎢和鉬等耐熱性特別高的金屬也能夠得到與上述同樣的效果。
進而，作為導電部件207、208，就使用線徑0.2mm～0.5mm的導電部件進行了說明，除此之外，也可以使用不同的線徑，此外，關於形狀，例如即使是板狀也能夠得到與上述同樣的效果。
此外，作為一般的使用狀態，設定為在透光性容器206的長度方向的軸與豎直方向大致垂直的狀態進行點亮，就將導電部件207、208纏繞在發光部204與密封部205的邊界部分上的情況進行了說明，只要透光性容器206的長度方向的軸對豎直方向是45度以上的範圍內，通過在發光部204與密封部205的邊界部分上纏繞導電部件207、208，能夠得到與上述相同的結果。當然，不一定必須在發光部204與密封部205的邊界部分上纏繞導電部件207、208，根據點亮方向和溫度環境，也可以將導電部件207、208適當配置在希望將鹼金屬吸引到的位置上。
此外，將額定功率220W的高壓汞燈202、253表示為一個例子，本發明也能夠應用於額定功率150W的高壓汞燈和額定功率超過220W的250W的高壓汞燈中。特別是，即使在額定功率150W左右的低功率型的高壓汞燈中，例如將本發明應用於10000小時左右的長壽命的高壓汞燈中，也是極其有效的。
變形例
再有，當然本發明的技術範圍，不是僅限於上述實施方式，例如，也能夠進而考慮下述的變形例。
(1)關於第1～第3實施方式中的電場施加工序施加電壓的方法不限定於上述各實施方式。只要是在發光部內部與發光部外部中產生電位差的方法，不管什麼單元都可。
例如，在第1實施方式中，不是在密封部上纏繞導電部件，即使在水平配置的高壓汞燈2的發光部4的下方，配置板狀或者棒狀的導電部件，在該導電部件上施加比電極電位更低的電壓，也能夠實施。
此外，施加的電場的強度，在發光部加熱到600℃～1100℃的狀態下，只要至少是10kV/m，就能夠充分降低放電空間內及發光部的石英玻璃內的雜質。雖然該電場強度越強越能夠促進雜質的去除，大到超過去除雜質所需要的強度也沒有意義，另一方面，由於電源裝置大型化需要增加成本，以500kV/m左右為上限即可。
(2)關於第1～第3實施方式中的電場施加工序的時期等如上所述，在電場施加工序中，在點亮燈加熱發光部4的情況下，該電場施加工序最好在燈的點亮實驗(初期點亮)時進行。點亮實驗工序是燈出廠前所必須的工序，通過在這時一併進行電場施加工序，能夠減少工序時間。
在用加熱器等加熱單元一邊進行加熱一邊執行電場施加工序的情況下，最好在上述初期點亮前執行。這是由於如果先執行初期點亮時，將通過放電空間內的雜質，產生黑化、失透的緣故。
此外，最少需要施加5分鐘的電場，理想的是施加2小時以上。電場施加時間的上限沒有特別的規定，由於在能夠抑制黑化和失透所需要的限度內實施電場施加工序即可，上限的時間，具體地由施加電場的強度和加熱溫度等，從與製造成本的平衡考慮自行決定。
但是，不一定必須在電場施加工序中先行初期點亮。實際上，在認為因雜質而一度黑化的燈中，執行電場施加工序時，Na被除去。然後，燈點亮數小時到數十小時時，黑化消失。
此外，加熱位置只要至少是發光部即可，其加熱溫度也如上所述，最好是為了離化放電空間內的大部分雜質所必須的溫度(600℃)以上的溫度，此外，在發光部4的材料是石英玻璃的情況下，為了避免再結晶化，其上限為1100℃。
(3)在上述各實施方式中，就雙端型的高壓汞燈的製造方法進行了說明，單端型的高壓汞燈也可以，不僅限於高壓汞燈，例如氙燈和滷素燈等，凡是具有密封部在點亮時內部壓增高的高壓放電燈，一般都能夠應用本發明的製造方法。
即，本發明的製造方法能夠應用於有可能通過在發光部內混入氫和鹼金屬(鉀、鋰、鈉)等雜質產生的黑化、失透的所有的放電燈中。
特別是，在200W以上的高輸出高壓放電燈，和電極以鎢為主成分、使用的鹼金屬的含量超過12ppm的電極的高壓放電燈中，由於迄今顯著地產生發光部的失透和黑化，在這樣的高壓放電燈中應用本發明，得到的效果極大。
(4)除在圖5中說明過的3板式液晶投影儀以外，本發明的高壓放電燈，一般能夠應用於單板式液晶投影儀和使用了DLP投影儀等，凡是投影型的圖像顯示裝置中。
按照本發明的高壓放電燈的製造方法，能夠降低放電空間內及構成發光部的玻璃中的氫及鹼金屬等雜質，作為即使是高輸出，也能夠抑制黑化、失透的長壽命的高壓放電燈的製造方法，是很適合的。
權利要求
1.一種高壓放電燈的製造方法，該高壓放電燈配備了具有發光部的玻璃制的透光性容器，該發光部在內部配設一對電極而且分別封入有發光物質和滷素，其特徵在於，包括燈形成工序，在用於形成上述透光性容器的玻璃燈泡內配置一對電極，而且封入上述發光物質和滷素並進行氣密密封，形成高壓放電燈；以及電場施加工序，至少使上述發光部維持在規定以上的溫度，同時對上述發光部施加電場。
2.如權利要求1所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於通過在上述透光性容器的外部設置導電部件並對該導電部件和上述一對電極施加不同電位的電壓來執行上述電場施加工序。
3.如權利要求1所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於通過使上述透光性容器的至少發光部介於分別施加了不同電位的電壓的上述第1和第2導電部件之間來執行上述電場施加工序。
4.如權利要求1所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於在上述電場施加工序中，通過對上述一對電極供給電力使高壓放電燈點亮，從而加熱上述至少發光部，使其保持在上述規定以上的溫度。
5.如權利要求2所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於上述透光性容器包括上述發光部和在其兩端部形成的密封部，並且上述一對電極配置成相互大致對置，在上述電場施加工序中，上述導電部件配置成接近或者接觸上述發光部與上述密封部的邊界部。
6.如權利要求5所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於上述電場施加工序在上述透光性容器的長度方向的軸配置成與豎直方向大致垂直的狀態下進行。
7.如權利要求5所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於在上述電場施加工序中，在上述導電部件上，其電位比施加在上述電極上的電壓低50V以上。
8.如權利要求1所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於在上述電場施加工序中，施加電場的時間至少為5分鐘以上。
9.如權利要求1所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於在上述電場施加工序中，在上述至少發光部上施加的電場的電場強度是10kV/m以上。
10.如權利要求1所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於上述玻璃燈泡由石英玻璃構成，在上述電場施加工序中，上述規定以上的溫度是600℃以上1100℃以下的溫度。
11.如權利要求1所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於在上述電場施加工序中，上述導電部件不接近或者不接觸上述發光部的外面中位於上方的部分。
12.如權利要求1所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於在上述燈形成工序中，上述電極具有一部分位於上述密封部內的電極棒，以含有鹼金屬的玻璃筒介於上述電極棒中位於上述密封部內的部分與形成上述密封部的玻璃部件之間的狀態，進行密封。
13.如權利要求1所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於上述一對電極以鎢為主成分，鹼金屬的含量超過12ppm。
14.如權利要求1所述的高壓放電燈的製造方法，其特徵在於上述滷素以滷化汞的形態封入。
15.一種高壓放電燈，其特徵在於使用權利要求1至14中任何一項所述的高壓放電燈的製造方法製造。
16.一種燈組件，其特徵在於在凹面反射鏡內，權利要求15所述的高壓放電燈安裝成使得上述一對電極間的中心與上述反射鏡的焦點位置大致一致。
17.一種圖像顯示裝置，其特徵在於，配備權利要求16所述的燈組件；用於使組裝進上述燈組件中的高壓放電燈點亮的點亮裝置；將從上述燈組件照射的光會聚的會聚單元；使用通過上述會聚單元會聚後的光從而形成圖像的圖像形成單元；以及將通過上述圖像形成單元形成的圖像投射到被投射面上的投射單元。
18.一種高壓放電燈，其配備了玻璃制的透光性容器，該透光性容器具有在內部配置一對電極而且封入了發光金屬的發光部、以及在該發光部的兩端部形成的密封部，其特徵在於設置吸引單元，通過至少對上述發光部施加電場，從而在點亮中將存在於上述發光部內的空間中的雜質吸引到上述發光部的內面中溫度最高部分以外的部分。
19.如權利要求18所述的高壓放電燈，其特徵在於在上述透光性容器的長度方向的軸成為與豎直方向大致垂直的狀態下點亮的情況中，上述發光部的內面中溫度最高的部分是上述發光部的內面中位於最上方的部分。
20.如權利要求18所述的高壓放電燈，其特徵在於通過上述吸引單元，存在於上述發光部內的空間中的雜質在點亮中被吸引到上述發光部的內面中溫度最低的部分。
21.如權利要求20所述的高壓放電燈，其特徵在於在上述透光性容器的長度方向的軸成為與豎直方向大致垂直的狀態下點亮的情況中，上述發光部的內面中溫度最低的部分是上述一對電極的根元部分。
22.如權利要求18所述的高壓放電燈，其特徵在於上述吸引單元是下述這樣的導電部件接近或者接觸配置在上述發光部與上述密封部的邊界部附近，而且點亮中，施加相對於上述電極為負的電位。
23.如權利要求18所述的高壓放電燈，其特徵在於上述雜質除汞、滷素物質及稀有氣體外，主要是鹼金屬。
24.如權利要求18所述的高壓放電燈，其特徵在於上述透光性容器由石英玻璃構成，並且上述電極具有一部分位於上述密封部內的電極棒，含有鹼金屬的玻璃部件介於上述電極棒中位於上述密封部內的部分與形成上述密封部的石英玻璃部件之間。
25.如權利要求18所述的高壓放電燈，其特徵在於上述電極以鎢為主成分，鹼金屬的含量超過12ppm。
26.如權利要求18所述的高壓放電燈，其特徵在於額定功率是200W以上。
27.一種高壓放電燈，其配備了玻璃制的透光性容器，該透光性容器具有在內部配置一對電極而且封入了發光金屬的發光部、以及在該發光部的兩端部形成的密封部，其特徵在於在上述發光部與上述密封部的邊界部附近，接近或者接觸地配設在點亮中施加比在上述電極上施加的電壓低的負電位電壓的導電部件。
28.一種光源裝置，包括高壓放電燈和點亮高壓放電燈的點亮裝置，其特徵在於上述高壓放電燈具有在內部配置一對電極而且封入有發光金屬的發光部、以及在該發光部的兩端部形成的密封部，並且導電部件接近或者接觸地配置在上述發光部與上述密封部的邊界部附近，上述點亮裝置配備對上述高壓放電燈的一對電極供給電力的鎮流器單元；以及在上述導電部件上施加比在上述一對電極上施加的電壓低電位的電壓的電壓施加單元。
29.如權利要求28所述的光源裝置，其特徵在於上述電壓施加單元在上述導電部件上施加比在上述一對電極上施加的電壓低50V以上的電壓。
30.一種燈組件，其特徵在於在凹面反射鏡內，安裝權利要求18至27所述的高壓放電燈，使得上述一對電極間的中心與上述反射鏡的焦點位置大致一致。
31.一種圖像顯示裝置，其特徵在於，配備權利要求30所述的燈組件；將從上述燈組件照射的光會聚的會聚單元；使用通過上述會聚單元會聚後的光從而形成圖像的圖像形成單元；以及將通過上述圖像形成單元形成的圖像投射到被投射部件上的投射單元。
全文摘要
在高壓汞燈的製造方法中，包含以將高壓汞燈保持在高溫的狀態至少對發光部(4)施加電場的電場施加工序，由此減少在放電空間(8)內及在發光部(4)中使用的玻璃中的氫及鹼金屬等雜質，抑制點亮時的黑化、失透。
文檔編號H05B41/20GK1762036SQ20048000732
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月17日 優先權日2003年3月17日
發明者坂口淳, 小野俊介, 慄本嘉隆, 清水敏行, 畑岡真一郎, 高橋清, 蔦谷恭, 關智行, 堀內誠, 一番瀨剛 申請人:松下電器產業株式會社