專利名稱：超高壓汞燈及以該超高壓汞燈作為燈芯的投影燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超高壓汞燈，特別是一種主要用作投影光源的超高壓汞燈。本發(fā)明還涉及一種以該超高壓汞燈作為燈芯的投影燈。
背景技術(shù)：
超高壓汞燈屬于氣體放電燈，是利用超高壓汞蒸氣放電進(jìn)行發(fā)光的電光源，由于其具有放電電弧短、亮度高的特點(diǎn)，因而廣泛用于投影儀等光學(xué)成像系統(tǒng)中作為投影光源(投影燈的燈芯)。通常來(lái)說(shuō)，投影儀的光學(xué)系統(tǒng)要求投影光源盡可能接近點(diǎn)光源，并具有很高的亮度。近年來(lái)，隨著投影儀不斷向著小型化、高亮度、高畫(huà)質(zhì)和長(zhǎng)壽命的方向發(fā)展，對(duì)投影光源也提出了更高的要求。
汞蒸氣放電通常在紫外線到可見(jiàn)光范圍內(nèi)都有很強(qiáng)的輻射，汞放電的蒸氣壓越高，可見(jiàn)光越豐富，電弧亮度越高。超高壓汞燈穩(wěn)定放電時(shí)汞蒸氣分壓強(qiáng)通常要達(dá)到104Pa以上，這要求工作時(shí)燈腔內(nèi)至少承受10MPa以上的氣體壓力。
超高壓汞燈工作時(shí)，燈腔內(nèi)汞蒸氣放電的高溫使電極的鎢分子蒸發(fā)，導(dǎo)致燈體發(fā)黑，電極壽命縮短。因此，需要盡可能抑制電極鎢分子的蒸發(fā)。為此，超高壓汞燈通常都充有汞及鹵化物的混合物，這樣，在蒸發(fā)的鎢分子將與加入的鹵化物發(fā)生復(fù)雜的循環(huán)化學(xué)反應(yīng)，使鎢分子重新回到電極上，這就是通常所說(shuō)的鹵鎢循環(huán)。鹵鎢循環(huán)可以減少超高壓汞燈在工作期間燈腔上的鎢沉積，防止燈體變黑，并可以延長(zhǎng)電極壽命。即便如此，現(xiàn)有的超高壓汞燈電極壽命仍然較低，而且存在著發(fā)光效率低、發(fā)射光的色平衡不好，啟動(dòng)慢以及發(fā)光體較大，用作點(diǎn)光源效果不好的缺陷。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)第01128049.2號(hào)提出了一種超高壓汞燈，是在燈體內(nèi)設(shè)有燈腔，在燈腔內(nèi)兩端為電極，電極的根部與兩端的鉬箔相連，鉬箔兩側(cè)連接有引線。其中，兩電極的放電部位相對(duì)，極距為0.8～1.8mm，燈腔內(nèi)通有汞與鹵化物的混合物及氙氣，汞與鹵化物的混合物的引入量為0.08～0.25mg/cm3，汞與鹵化物的質(zhì)量比為10～30∶1，氙氣的引入量為105～3×106Pa，燈腔內(nèi)壁的功率負(fù)荷為120～250W/cm2。
雖然上述技術(shù)方案取得了一定的效果，但是其主要是從提高燈腔氣壓、增加燈腔內(nèi)壁功率負(fù)荷以及減小極距方面來(lái)解決問(wèn)題。為提高燈腔氣壓，相應(yīng)地需要增加放電時(shí)的工作溫度，再加上極距減小的影響，這些因素又會(huì)在一定程度上加劇電極的損耗，限制鹵鎢循環(huán)的改善效果，并且由于高溫電弧放電不夠穩(wěn)定，使得發(fā)光效果也受到影響。因而，這種超高壓汞燈在亮度、發(fā)射光色平衡性以及使用壽命等方面仍然不能滿足投影光源日益發(fā)展的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可用于投影儀的高亮度點(diǎn)光源，其具有更好的亮度、色平衡性及使用壽命。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種超高壓汞燈，包括燈體和電極，燈體內(nèi)形成燈腔，電極延伸進(jìn)入燈腔內(nèi)部，燈體由石英玻璃制成，燈腔內(nèi)部充有汞與鹵化物的混合物，其特征在于，燈腔中還充有氙氣和氧氣的混合氣，所述電極為圓頭電極。
其中，超高壓汞燈的燈腔中汞與鹵化物的混合物的充入量為0.3～1mg/mm3，氙氣與氧氣的混合氣的充氣壓強(qiáng)為105～10×105Pa，其中氧氣占所述氙氣和氧氣的混合氣的體積的1～5‰，燈腔內(nèi)壁功率負(fù)荷為150～300W/cm2，所述電極為兩個(gè)，其電極間距為0.3～2.0mm。
其中，所述圓頭電極由相連的電極頭和電極桿組成，所述電極頭呈半球形，所述電極桿上纏繞有鎢絲。
優(yōu)選地，所述電極為兩個(gè)，其電極間距為1.1mm。
優(yōu)選地，所述電極由雜質(zhì)含量小于10ppm的純鎢制成。
優(yōu)選地，其中所述石英玻璃的羥基含量小于1ppm，金屬含量小于10ppm。
本發(fā)明還提供了一種投影燈，包括燈杯、防爆玻璃、引線座及燈芯，所述投影燈采用本發(fā)明所述的超高壓汞燈作為燈芯。
優(yōu)選地，所述燈杯具有拋物面形的反射面，其前端邊緣具有凹槽部，所述凹槽部與所述防爆玻璃之間構(gòu)成通風(fēng)孔。
優(yōu)選地，所述燈杯的每個(gè)側(cè)面的前端邊緣分別具有凹槽部，從而在所述燈杯上形成兩兩相對(duì)的四個(gè)通風(fēng)孔。
優(yōu)選地，所述防爆玻璃為雙面鍍膜玻璃。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在超高壓汞燈的燈腔中充入了氙氣和氧氣的混合氣。氙氣抑制電極濺射，主動(dòng)加入的氧氣可以有效地參與到鹵鎢循環(huán)中，大大地促進(jìn)鹵化物，如溴化汞的還原作用。另外，通常所用的鎢電極為尖頭電極或圓柱形電極，而本發(fā)明中的電極采用圓頭電極。圓頭電極促使汞蒸氣放電過(guò)程中電子的發(fā)射和接收充分達(dá)到動(dòng)平衡，穩(wěn)定放電電弧，減小電極損傷。通過(guò)氙氣和氧氣混合氣以及圓頭電極的共同作用，可以保證超高壓汞燈在更小的電極間距、更高的工作溫度下穩(wěn)定工作，并可以具有更高的汞蒸氣分壓強(qiáng)和工作壓力，從而進(jìn)一步提高超高壓汞燈的亮度、改善發(fā)射光的色平衡性，并有效提高使用壽命。
本發(fā)明所述投影燈由于采用本發(fā)明的超高壓汞燈作為燈芯，當(dāng)應(yīng)用在投影儀上時(shí)，可以更好地適應(yīng)投影儀的光學(xué)要求，有效地提高投影儀的輸出品質(zhì)和使用壽命。投影燈的燈杯上形成通風(fēng)孔可以保證對(duì)作為燈芯的超高壓汞燈的冷卻，防止工作溫度過(guò)高。另外，當(dāng)在燈杯的各個(gè)側(cè)面形成兩兩相對(duì)的四個(gè)通風(fēng)孔時(shí)，可以使投影燈以多種不同的角度安裝在投影儀中，滿足在各種安裝情況下對(duì)引線座的朝向要求，從而增加安裝的靈活性。
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。通過(guò)以下結(jié)合附圖所作的詳細(xì)描述，可以更清楚地理解本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)及特征。圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的超高壓汞燈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的超高壓汞燈的圓頭電極的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的以本發(fā)明的超高壓汞燈作為燈芯的投影燈的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參見(jiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其實(shí)例示于附圖中。在所描述的實(shí)施例中，相同的部分給出相同的名稱及標(biāo)號(hào)，其重復(fù)描述將省略。
參見(jiàn)圖1，所示為根據(jù)本發(fā)明的超高壓汞燈的結(jié)構(gòu)示意圖。該超高壓汞燈10包括燈體11、兩個(gè)電極12，分別與兩個(gè)電極連接的鉬箔13，以及位于燈體一端的燈頭14。
燈體11呈長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)，其中部形成球形部(即放電管)111，球形部111內(nèi)形成燈腔(即放電腔)112。球形部111的壁厚為2～5mm，例如3mm。燈腔容積為300～1000mm3，例如500mm3。兩個(gè)電極12沿?zé)趔w縱向相對(duì)地布置于球形部111兩端，電極12的外側(cè)端固定在燈體11內(nèi)，其內(nèi)側(cè)端相互對(duì)置向內(nèi)延伸進(jìn)入燈腔112內(nèi)部。電極12為圓頭電極，其內(nèi)側(cè)端部形成圓弧形表面。
為保證超高壓汞燈10的耐高溫高壓能力，燈體11由石英玻璃制成。優(yōu)選地，其中所述石英玻璃羥基含量小于1ppm，金屬含量小于10ppm。
在燈腔112內(nèi)部充有汞與鹵化物的混合物。燈腔112中同時(shí)還充有氙氣和氧氣的混合氣。
鹵化物可以是溴化物，如溴化汞，其在超高壓汞燈工作過(guò)程中與汞蒸氣放電蒸發(fā)的鎢分子發(fā)生鹵鎢循環(huán)反應(yīng)，同時(shí)主動(dòng)加入的氧氣可以有效地參與到鹵鎢循環(huán)中，大大地促進(jìn)鹵化物的還原作用。圓頭電極12促使汞蒸氣放電過(guò)程中電子的發(fā)射和接收充分達(dá)到動(dòng)平衡，穩(wěn)定放電電弧，減小電極損傷。
優(yōu)選地，超高壓汞燈10的燈腔112中汞與鹵化物的混合物的充入量為0.3～1mg/mm3，氙氣與氧氣的混合氣的充氣壓強(qiáng)為105～10×105Pa，其中氧氣占所述氙氣和氧氣的混合氣的體積的1～5‰，燈腔內(nèi)壁功率負(fù)荷為150～300W/cm2，電極間距為0.3～2.0mm，特別是1～2mm。
其中，在所述汞與鹵化物的混合物中，汞與鹵化物的質(zhì)量比可在20～30∶1的優(yōu)選范圍內(nèi)選取。
具體來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中，超高壓汞燈10的球形部111的壁厚為3.5mm，燈腔直徑為10mm，燈腔112中汞與鹵化物的混合物的充入量為0.7mg/mm3，汞與鹵化物的質(zhì)量比為25∶1，氙氣與氧氣的混合氣的充氣壓強(qiáng)為5×105Pa，其中氧氣占所述氙氣和氧氣的混合氣的體積的2‰，燈腔內(nèi)壁功率負(fù)荷為220W/cm2，電極間距為1.1mm。
參見(jiàn)圖2，所示為根據(jù)本發(fā)明的超高壓汞燈的圓頭電極的結(jié)構(gòu)示意圖。所述電極12由一體形成的電極桿121和電極頭124構(gòu)成，所述電極頭124呈半球形，半徑范圍為0.35～1mm，電極桿121的直徑為0.2～0.8mm，電極桿121上靠近電極頭124的部位纏繞有直徑為0.2～0.4mm的鎢絲122和123。優(yōu)選地，鎢絲直徑為0.3mm，分兩層呈螺旋狀纏繞，內(nèi)層鎢絲122至少纏繞兩圈，外層鎢絲123至少纏繞一圈。所述電極間距為1.1mm。
上述電極12在超高壓汞燈啟動(dòng)時(shí)，能夠在極短的時(shí)間內(nèi)使電極的熱點(diǎn)從螺旋處或電極邊緣傳遞到電極頭124的頂部，使電極在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)射熱電子，使超高壓汞燈快速啟動(dòng)。并且，這種電極結(jié)構(gòu)在鹵鎢循環(huán)過(guò)程中能使電子發(fā)射和接收充分達(dá)到動(dòng)平衡，減少電極損傷，從而可以防止燈腔內(nèi)壁發(fā)黑，延長(zhǎng)使用壽命。
優(yōu)選地，所述電極由雜質(zhì)含量小于10ppm的純鎢制成。
表1列舉了本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)采用的具體技術(shù)實(shí)施參數(shù)的實(shí)例。
表1

表2列舉了采用表1中各個(gè)實(shí)例的技術(shù)參數(shù)所達(dá)到的技術(shù)效果。
表2

超高壓汞燈的性能在很大程度上受其技術(shù)參數(shù)的影響。在本發(fā)明所披露的參數(shù)范圍內(nèi)實(shí)施本發(fā)明，將能取得更好的技術(shù)效果。
參見(jiàn)圖3，所示為以本發(fā)明的超高壓汞燈10作為燈芯的一種投影燈的結(jié)構(gòu)示意圖。該投影燈包括燈杯20、防爆玻璃30、引線座40及燈芯(超高壓汞燈10)。
優(yōu)選地，所述燈杯具有拋物面形的反射面，其前端邊緣具有凹槽部21，所述凹槽部21與所述防爆玻璃之間構(gòu)成通風(fēng)孔。
優(yōu)選地，所述燈杯的每個(gè)側(cè)面的前端邊緣分別具有凹槽部21，從而在所述燈杯上形成兩兩相對(duì)的四個(gè)通風(fēng)孔。
該投影燈由于采用本發(fā)明的超高壓汞燈10作為燈芯，當(dāng)應(yīng)用在投影儀上時(shí)，可以更好地適應(yīng)投影儀的光學(xué)要求，有效地提高投影儀的輸出品質(zhì)和使用壽命。投影燈的燈杯20上形成通風(fēng)孔可以保證對(duì)作為燈芯的超高壓汞燈10的冷卻，防止工作溫度過(guò)高。另外，當(dāng)在燈杯20的各個(gè)側(cè)面形成兩兩相對(duì)的四個(gè)通風(fēng)孔時(shí)，可以使投影燈可以多種不同的角度安裝在投影儀中，滿足在各種安裝情況下對(duì)引線座的朝向要求，從而增加安裝的靈活性。
優(yōu)選地，所述防爆玻璃為雙面鍍膜玻璃。鍍膜是一種透光膜，雙面具有這種鍍膜的防爆玻璃透光率可達(dá)95％以上，甚至超過(guò)99％。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超高壓汞燈，包括燈體和電極，所述燈體由石英玻璃制成，其內(nèi)形成燈腔，所述電極延伸進(jìn)入所述燈腔內(nèi)部，所述燈腔內(nèi)部充有汞與鹵化物的混合物，其特征在于，所述燈腔中還充有氙氣和氧氣的混合氣，所述電極為圓頭電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓汞燈，其特征在于，所述燈腔中汞與鹵化物的混合物的充入量為0.3～1mg/mm3，所述氙氣與氧氣的混合氣的充氣壓強(qiáng)為105～10×105Pa，其中氧氣占所述氙氣和氧氣的混合氣的體積的1～5‰，所述燈腔的內(nèi)壁的功率負(fù)荷為150～300W/cm2，所述電極為兩個(gè)，其電極間距為0.3～2.0mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓汞燈，其特征在于，所述圓頭電極由相連的電極頭和電極桿組成，所述電極頭呈半球形，所述電極桿上纏繞有鎢絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓汞燈，其特征在于，所述電極為兩個(gè)，其電極間距為1.1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓汞燈，其特征在于，所述電極由雜質(zhì)含量小于10ppm的純鎢制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓汞燈，其特征在于，其中所述石英玻璃的羥基含量小于1ppm，金屬含量小于10ppm。
7.一種投影燈，包括燈杯、防爆玻璃、引線座及燈芯，其特征在于，以權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的超高壓汞燈作為燈芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影燈，其特征在于，所述燈杯具有拋物面形的反射面，其前端邊緣具有凹槽部，所述凹槽部與所述防爆玻璃之間構(gòu)成通風(fēng)孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影燈，其特征在于，所述燈杯的每個(gè)側(cè)面的前端邊緣分別具有凹槽部，從而在所述燈杯上形成兩兩相對(duì)的四個(gè)通風(fēng)孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求7～9中任一項(xiàng)所述的投影燈，其特征在于，所述防爆玻璃為雙面鍍膜玻璃。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種超高壓汞燈，包括燈體和電極，燈體內(nèi)形成燈腔，電極延伸進(jìn)入燈腔內(nèi)部，燈體由石英玻璃制成，燈腔內(nèi)部充有汞與鹵化物的混合物，其特征在于，燈腔中還充有氙氣和氧氣的混合氣，所述電極為圓頭電極。本發(fā)明的超高壓汞燈具有更好的亮度、發(fā)射光色平衡性及使用壽命。本發(fā)明還公開(kāi)了一種以這種超高壓汞燈作為燈芯的投影燈。
文檔編號(hào)H01J61/30GK1747121SQ20051010261
公開(kāi)日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者高文生, 李洋 申請(qǐng)人:北京愛(ài)華新業(yè)照明器材有限公司