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，尤其是涉及投影儀裝置用光源、曝光裝置用光源所 使用的高壓放電燈。
背景技術(shù)：
作為這種高壓放電燈的密封構(gòu)造，采用電極軸的根部與埋設(shè)在封固部中的金屬箔 接合的所謂箔密封構(gòu)造。通常，電極軸由鎢構(gòu)成，而另一方面發(fā)光管由石英玻璃構(gòu)成，因此在上述箔密封構(gòu) 造中，由于封固部處的二者的熱膨脹系數(shù)的不同，時常產(chǎn)生封固部損傷、破損的問題。特別 是在投影儀裝置所使用的高壓放電燈中，例如在發(fā)光部內(nèi)封入有0. 15mg/mm3以上的大量的 水銀，點燈時水銀蒸氣壓達到100個大氣壓以上的高壓，因而該問題更加嚴(yán)重。為了解決這種問題，例如，在日本特表2008-529252號公報中介紹了在電極軸(芯 棒)上沿著軸向延伸地形成槽的技術(shù)。圖3(A)是上述現(xiàn)有例的燈的概略構(gòu)成圖，圖3(B)是電極的放大圖。如圖3(A)及⑶所示，在放電燈1的電極2的電極軸21上，在與封固部3相對的 外表面區(qū)域形成有沿軸方向延伸的多個槽5。另外，電極軸21在封固部3內(nèi)與金屬箔4連接。上述現(xiàn)有技術(shù)通過在電極軸21上設(shè)置多個槽5，使圓周方向的表面粗糙度比長邊 方向的表面粗糙度大，消除電極軸21的材料(鎢)與封固部3的材料(石英玻璃)的熱膨 脹率的不同導(dǎo)致的封固部的破損。但是，在該現(xiàn)有技術(shù)中，將通過激光束加工來形成在電極軸21方向上連續(xù)的多個 槽5的燈進行封固時，時常發(fā)生封固部3破損的問題。本發(fā)明的發(fā)明人銳意研究該現(xiàn)象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該封固部破損的原因如下。在圖4所示的激光束進行的加工中，該光束的能量集中，一般來說其剖面的激光 束的輸出分布如圖4(B)所示。在具有這種輸出分布的光束中，如圖4(A)所示，在電極軸21 上形成槽5時，如圖4(C)所示，在該槽5的上方的肩部5a，即形成槽5的突出部6的頂部 6a上形成了銳角的角部。這樣一來，在槽5的肩部5a(突出部6的頂部6a)存在銳角的角部時，形成封固部 時，如圖4(C)所示，封固部3的玻璃向著槽5的銳角的肩部5a擠入。在該封固部形成后， 封固部5和電極軸21被冷卻時，如圖4(D)所示，雖然相互保持若干間距地分離，在該冷卻 時，封固部3的玻璃上形成的槽7的底部角部7a形成為銳角狀。并且，如圖4(D)所示，在封固部玻璃3中，由刻入該銳角狀的角部7a的褶皺形成 裂紋8，由于燈點燈時玻璃的膨脹，應(yīng)力集中在該角部7a及裂紋8，以裂紋8為起點導(dǎo)致破 損。專利文獻1日本特表2008-529252號公報
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點，提供一種高壓放電燈，在電極軸上形成軸向 的多個槽，防止電極軸和石英玻璃的熱膨脹率的不同導(dǎo)致的封固部的損傷、破損，并且消除 應(yīng)力集中在形成于封固部的玻璃側(cè)的槽上而導(dǎo)致的該封固部破損的問題。為了解決上述問題，本發(fā)明的高壓放電燈，在電極的電極軸上沿軸向形成的多個 槽的上方的肩部形成為曲面形狀，由此形成的封固部玻璃側(cè)的槽的底部角部形成為曲面形 狀，能夠抑制該部分上的裂紋的產(chǎn)生，并且能夠避免玻璃膨脹時應(yīng)力集中。根據(jù)本發(fā)明，通過使電極軸上形成的多個槽的上方肩部為曲面狀，能夠避免形成 于密封部玻璃側(cè)的槽部的底部角部的應(yīng)力集中，因此能夠獲得不會在該部分產(chǎn)生裂紋或封 固部的破損的情況。
圖1是本發(fā)明的高壓放電燈的部分剖視圖。圖2是形成本發(fā)明的電極槽的說明圖。圖3是現(xiàn)有的高壓放電燈的剖視圖。圖4是現(xiàn)有例的電極槽的說明圖。
具體實施例方式圖1 (A)是本發(fā)明的高壓放電燈的剖視圖，圖1⑶是其X部的放大剖視圖，圖1 (C) 是槽的一部分和其Y部的放大圖。在圖1(A)所示的本發(fā)明的高壓放電燈的封固部結(jié)構(gòu)中，在電極軸21上形成有多 個槽5。并且，在封固工序時，封固部(石英玻璃)3被加熱，與電極軸21熔接，但玻璃3與 電極軸21僅在形成槽5的突出部6接觸，因此二者的接觸面積小，在冷卻過程中兩者剝離， 在該二者之間形成若干間隙。由此，即使燈點燈、非點燈時二者的熱膨脹率的差導(dǎo)致伸縮量 不同，也能夠防止破損。并且，如圖1(B)所示，本發(fā)明中的槽5的形狀形成為其上方的肩部5a即形成該槽 5的突出部6的頂部6a形成為曲面形狀。因此，形成于上述封固部3的玻璃側(cè)的槽7的底 部角部7a也為曲面形狀，因此在該底部角部不會產(chǎn)生裂紋。在上述電極軸21的直徑為0. 3mm 1mm的情況下，形成于該電極軸21的槽5的 肩部5a的曲面形狀的曲率半徑為5 y m 50 y m，從而在玻璃側(cè)不會有褶皺產(chǎn)生，能夠防止 封固部3的損傷。另外，在封固工序時，與電極軸21接觸的封固部3的石英玻璃達到1800 °C左右，但 此時石英玻璃的粘度為6iogn泊左右，處于非常硬的狀態(tài)，是與大約20°c的焦油浙青相同 程度的硬度。在該狀態(tài)下前端尖的相同溫度的電極軸21的槽5的肩部5a被按壓時，其前端扎 入，玻璃進入到凹部的中途并停留。因此，在槽肩部5a的曲面的曲率半徑小于5 ym的情況 下，封固部上會產(chǎn)生褶皺，封固部破損。并且另一方面，槽肩部5a的曲面的曲率半徑超過50 y m的情況下，槽的肩部和封固部的接觸面積增加，兩者緊密接觸，冷卻時不能適當(dāng)?shù)貏冸x，產(chǎn)生點燈過程中封固部破損 的問題。另外，本發(fā)明所述的電極軸21的直徑可以通過例如千分尺對設(shè)有槽5的外表面即 突出部6的外徑的多個部分進行測定，由其平均值求出。另外，也可以通過激光顯微鏡放大 電極軸21的剖面，測定多個直徑，由其平均值求出。并且，槽5的上方肩部5a的曲率半徑可以通過激光顯微鏡放大其剖面進行測定。并且，槽5通過后述的激光照射來形成的情況下，可以將其外表面如圖1(C)所示 地變粗糙。該槽5的外表面的表面粗糙度(中心線平均粗糙度)Ra是0. 05 y m 1 y m。燈點燈時，由于熱膨脹差，槽5的外表面與封固部3接觸，但由于槽5的外表面變 得粗糙，從而能夠抑制該槽5的外表面和封固部3緊密接觸，能夠防止封固部3緊密接觸而 產(chǎn)生的破損。上述電極軸21的槽5可以通過激光照射來形成?；趫D2對采用該激光照射的 形成方法進行說明。預(yù)先通過鎢形成電極軸21，準(zhǔn)備激光加工機10。激光加工機10如圖2(A)所示， 準(zhǔn)備YAG激光，使從該激光輸出的脈沖束11通過未圖示的非球面透鏡而構(gòu)成。該光束11的剖面的輸出分布如圖2(B)所示。如上文所述，通常光束11的輸出分 布如圖4(B)所示，但通過使其通過非球面透鏡，能夠相對于光束11的中心軸的輸出11a縮 小光束的外周邊的輸出lib。將具有這種輸出分布的脈沖束11向著電極軸21照射，使激光沿著該電極軸21移 動(參照圖2(A))。達到加工端部后中斷激光束的照射，以電極軸21為軸中心，旋轉(zhuǎn)槽間距 的量，然后返回并雕刻相鄰的槽。通過反復(fù)進行上述操作，如圖1(A)，在電極軸21的外周可以形成在軸的長邊方向 延伸的多個槽5、5。并且，向電極軸21照射圖2(B)所示的輸出分布的光束11時，如圖2(C)所示，光 束的中心軸具有急劇的輸出11a，因此能夠?qū)⒉?的凹部5b形成得較深。對此，光束的外周邊的輸出lib比中心軸的輸出11a小，并且隨著面向外周邊其輸 出減小，具有平緩的輸出分布。因此，隨著向著槽5的肩部5a即形成槽5的突出部6的頂 點6a，照射的光束的輸出lib變小，通過該光束的平緩的輸出分布，槽5的上方的肩部5a熔 融，形成平緩的曲面狀。進而，相鄰的槽的肩部由于光束而被熔融時，如圖2(D)所示，形成槽5的突出部6 的頂部6a形成為曲面狀。這樣一來，具有本發(fā)明的曲面狀的肩部的槽通過非球面透鏡等，使其光束分布為 圖2(B)這樣的方式，從而可以形成。另外，如果表示激光照射的條件的話，則如下所示YAG 激光波長 1. 06 ii mYAG 激光的功率1. 85kff光束直徑20iim光束的前進速度100mm/s形成相鄰的槽時的光束的中心軸距離25 u m
在上述條件下，在電極軸21上形成槽5時，槽5的上方肩部5a的曲率半徑為 15 u m,其表面粗糙度為0. 05 μ m 1 μm。另外，在上述條件下，形成槽5的突出部6的頂部6a上沒有照射光束11，但受到了 激光照射產(chǎn)生的熱。由于該熱，頂部的一部分蒸發(fā)，形成表面粗糙度?？梢酝茰y出，在被照射一方的光束11的槽5的凹部5b中，被照射光束，從而其表 面熔融，但在激光束通過、變冷的過程中，蒸發(fā)了的電極軸21的部件(鎢)附著，形成表面 粗糙度。另外，槽5的上方肩部5a的曲率半徑可以通過調(diào)節(jié)激光束11的輸出和掃描速度 調(diào)整為5μm 50μm。如上所述，在本發(fā)明的高壓放電燈中，形成于電極軸的軸向的多個槽的上方肩部 形成為曲面形狀，由此即使在封固工序時封固部玻璃冷卻時，形成于玻璃側(cè)的槽的底部角 部也不會形成為銳角狀，而形成為曲面形狀，因此不會在該部分產(chǎn)生裂紋，并且即使點燈、 非點燈時封固部玻璃膨脹、收縮，也能夠獲得應(yīng)力不會集中在該部分，封固部不會破損的效果。
權(quán)利要求
一種高壓放電燈，具有在放電空間內(nèi)相對配置的一對電極，該電極的電極軸在封固部內(nèi)與金屬箔接合，在上述電極軸上與封固部對應(yīng)的部位上形成有軸向的多個槽，其特征在于，上述槽的上方肩部形成為曲面狀，上述電極軸的直徑為0.3～1mm，上述曲面狀的上方肩部的曲率半徑為5μm～50μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于， 上述槽的外表面的粗糙度為0. 05 y m 1 y m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于， 上述槽通過激光照射而形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高壓放電燈，電極的電極軸和金屬箔接合，并被封固在封固部內(nèi)，在上述電極軸的封固部內(nèi)的部分的外周面上形成有多個槽，通過上述槽形成的封固部玻璃的槽的底部角部不會產(chǎn)生裂紋，不會產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致的破損。將上述電極軸的槽的上方肩部即形成該槽的突出部的頂部形成為曲面形狀，由此形成的封固部玻璃的槽的底部角部形成為曲面形狀。
文檔編號H01J61/073GK101996847SQ201010260890
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者塚本卓也, 山下高史, 巖林弘久 申請人:優(yōu)志旺電機株式會社