CN1759462A

CN1759462A - 放电灯的制造方法

Info

Publication number: CN1759462A
Application number: CNA2004800064597A
Authority: CN
Inventors: 荻野雄一郎; 美浓吉满; 菊地昭夫; 上野浩信
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2006-04-12
Also published as: JP2004273325A; EP1603149A1; EP1603149A4; WO2004081963A1; US20060186808A1

Abstract

在通过用激光将配置于被封止的发光空间内的钨棒(16)的规定部位熔断而形成一对电极的放电灯的制造方法中，将应该成为该一对电极的钨棒(16)熔断的工序在发光管部全体的温度上升到至少封入发光管内的水银(118)等发光物质蒸发的温度的状态下进行。由此，发光物质的蒸发充满在发光空间内，抑制了作为因激光进行的熔断而蒸发的电极材料的钨附着于发光管内壁上的现象。

Description

放电灯的制造方法

技术领域

本发明涉及一种放电灯的制造方法，特别是涉及一种为了接近点光源以缩短电极间距离的短弧光型放电灯的制造方法。

技术背景

近年来，研究了种种用液晶投影器或DMD(数码微镜组合元件)的投影器等、实现向大画面显示的投影器。作为此种投影器的光源，关注于为了更加接近点光源以将电极间距离缩短在例如1mm以下的短弧光型的高压水银灯等的放电灯。

作为此种放电灯的制造方法，采用了例如日本专利第3330592号公报所公开的放电灯的制造方法，该制造方法为，将含有成为放电灯的一对电极的电极构造部分的电极装配体插入具有发光管部和侧管部的放电灯用玻璃电灯泡内，封止前述侧管部，形成电极构造部分位于内部的发光管后，通过有选择地熔融切断前述电极构造部分的一部分(熔断部分)，以在发光管内形成一对电极的放电灯的制造方法。

然而，根据本申请发明人的研究，已知存在着将电极构造部分中含有的一根钨棒的熔断部位用例如激光熔融切断之际，随着熔融钨棒时的温度上升，作为电极材料的钨棒蒸发，附着在发光管内壁的场合。即使在如此附着的场合，也有可能因封入发光管内的卤素的作用(卤素循环)，在出厂前的陈化中洗涤发光管壁，但附着量多时洗涤也有不充分的场合，会使制品的有效利用率恶化。另外，如此电极材料的蒸发、以及向发光管内壁的附着这样的问题不仅限于熔融切断一根钨棒的场合，在从发光管部的外部向从封止的发光空间内延伸出的电极部件(例如在电极棒的前端部安装有线圈状部件的部件)的放电侧前端照射激光、熔融加工前端的场合也有可能产生。

本发明鉴于有关问题而作，其目的在于提供一种在被封止的发光管内通过熔融切断一根电极棒来熔融加工电极部件等而形成电极的放电灯的制造方法中，可抑制电极材料的蒸发或蒸发的电极材料向发光管内壁附着的放电灯的制造方法。

发明内容

为了达到上述的目的，本发明的第1种放电灯的制造方法为，通过在具有发光管部和侧管部的玻璃电灯泡内导入一对电极部件和发光物质并封止前述侧管部，以将前述电极部件固定后，通过熔融加工前述电极部件的至少一部分以形成电极的放电灯的制造方法，其特征为，在前述发光物质的至少一部分蒸发的状态下，使前述电极部件的至少一部分熔融。

另外，本发明的第2种放电灯的制造方法为，通过在具有发光管部和侧管部的玻璃电灯泡内导入含有成一对电极的电极构造部分的电极装配体和发光物质并封止前述侧管部，将前述电极装配体固定后，熔融切断前述电极构造部分的一部分以形成一对电极的放电灯的制造方法，其特征为，在前述发光物质的至少一分部蒸发的状态下，使前述电极构造部分的一部分熔融。

此外，“熔融切断”的意思为加热熔融电极材料使之分离，以下，统称“熔断”。作为熔断的具体方法具有例如通过激光照射，加热熔融后，停止激光照射，在自然冷却时的电极材料的表面张力作用下被切断的方法，但加热方法不限于激光，被切断方法也如此，可考虑各种例如在熔融状态给予某种冲击等的方法。

在本发明的放电灯的制造方法中，熔断电极构造部分的一部分以构成一对电极时，或，熔融电极部件时，在使发光物质的至少一部分被蒸发的状态下熔融。如此，除了发光管部内压上升、能够抑制电极材料自身蒸发外，由于蒸发的发光物质的粒子与因熔融时的加热使一部蒸发的电极材料的粒子冲突，还能够抑制电极材料附着在发光管内壁。这里的“发光管部”主要称作形成发光空间的球体部分。另外，最好使形成前述发光空间球体的玻璃部分以及在发光空间露出的电极部分这两方的温度上升。

另外，最好在熔融前，使前述发光物质全部被蒸发。这是由于发光物质(例如水银)不蒸发有残留的状态时，因熔融时的温度上升，水银沸腾，与熔融状态的电极接触，存在着会影响加工后的电极形状等现象的缘故。当然，在其他发光物质的场合也可有一部分蒸发即可的场合。

此外，作为本发明的第3种放电灯的制造方法为，通过在具有发光管部和侧管部的玻璃电灯泡内导入电极部件和发光物质并封止前述侧管部，将前述电极部件固定在前述玻璃电灯泡的侧管部后，通过熔融加工前述电极部件的至少一部分以形成电极的放电灯的制造方法，也能够在熔融前述电极部件的至少一部分之前，在前述发光管部的内壁形成前述发光物质的覆膜。另外，本发明的第4种放电灯的制造方法为，通过在具有发光管部和侧管部的玻璃电灯泡内导入含有成一对电极的电极构造部分的电极装配体和发光物质并封止前述侧管部，将前述电极装配体固定后，熔融切断前述电极构造部分的一部分，以形成一对电极的放电灯的制造方法，其特征为，在熔融前述电极构造部分的一部分前，在前述发光管部的内壁形成前述发光物质的覆膜。

因此覆膜的形成，也可进一步抑制电极材料附着在发光管部内壁上。

发光管由石英玻璃构成，作为发光物质的一例，例如前述发光物质含有水银的场合，熔断或者被熔融时的前述发光管部的温度最好在1100℃以下。根据本申请发明人的研究可知，超过此温度时，则石英玻璃会发生再结晶化，产生发光管部的白浊。另外，形成后的一对电极间距离在4.5mm以下(不含0mm)较合适。

附图说明

图1为有关本发明实施方式的放电灯的制造方法的说明图。

图2为示出形成封止部20、20’后的发光管10的视图。

图3为示出在发光管10内形成一对电极12及12’的放电灯100的视图。

图4为示出加热发光管10时的状况图。

图5为示出在加热了发光管10的状态下从发光管外部进行激光照射时的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的放电灯的制造方法的实施方式。图1～3为对作为本发明实施方式的放电灯的制造方法一例的、高压水银灯的制造方法的说明图。

在本实施方式中，首先预备如图1中所示的放电灯用玻璃电灯泡(以下简称“玻璃电灯泡”)50，和含有成放电灯的一对电极的电极构造部分42的1个电极装配体40后，将电极装配体40插入玻璃电灯泡50内。

玻璃电灯泡50具有成为放电灯发光管的大致球形的发光管部10，和从发光管部10伸展的侧管部22。侧管部22的一部分成为放电灯封止部的部分。玻璃电灯泡50例如可由夹具52保持固定。在本实施方式中，玻璃电灯泡50保持在水平方向，但保持在垂直方向也可。

玻璃电灯泡50例如由石英玻璃构成，在本实施方式中用的玻璃电灯泡50的发光管部10的内径为6mm，玻璃厚为3mm，侧管部22的内径为3.4mm，长度方向的长度为250mm。电极装配体40包括构成电极构造部分42的一根钨棒16和接合于一根钨棒16的两端的金属箔24及24’。金属箔24、24’例如可由钼箔构成。钨棒16成为在放电灯中的一对电极的各电极轴部分。钨棒16的长度例如为20mm左右，它的直径例如为0.4mm左右。在钨棒16的中央部分，有要在后工序被熔断的熔断部位18。钨棒16上位于熔断部位18的外侧部位为成电极前端的部分，在本实施方式中，在此部分安装着线圈14及14’。还有，将线圈14及14’安装在钨棒16上时，形成卷绕形成后的线圈14及14’的内径比钨棒16的直径要小的线圈14及14’后，最好在该线圈中施压插入钨棒16。钨棒16和线圈14及14’间的紧密结合度要一致，在后工序中，通过例如激光照射，将熔断部位熔断时，因线圈部分的放热量大体上一定，用在相同激光输出进行加工后的电极等的状态下不易产生误差。当然并不限于施压插入，可加大线圈14及14’的内径，并插入钨棒16后，例如靠电阻熔接安装。

线圈14及14’在被制造的放电灯中具有防止点灯时的电极前端部过热的功能。安装线圈14及14’的部分的电极构造部分42的外径例如为1.4mm左右。再有，在本实施方式中，因用一根钨棒16构成了成为一对电极的电极构造部分42，使一对电极的中心轴19从最初就可一致。钨棒16和金属箔24、24’随着分别熔接而接合。金属箔24、24’例如可以是长方形的平板，尺寸能适当的调整。还有，在与钨棒16接合部分的相反侧，通过熔接接合有例如由钼构成的外部导线30。

电极装配体40的插入是为了使电极构造部分42位于玻璃电灯泡50的发光管部10处而进行的。接着，通过将玻璃电灯泡50的侧管部22与电极装配体40的一部分(金属箔24及24’)紧密结合，形成放电灯的封止部20及20’(参照图2)。侧管部22和金属箔24的紧密结合(封止)可如已知的方法进行。例如将玻璃电灯泡50成为可减压的状态后，将玻璃电灯泡50内部减压(例如20kPa)。当在此减压下，边用夹具52转动玻璃电灯泡50，边用燃烧器加热而玻璃电灯泡50的侧管部22使其软化，侧管部22和金属箔24就可紧密结合并形成封止部20。

如果在形成一方的封止部20后，形成另一方的封止部20’前，在玻璃电灯泡50的发光管部10的内部导入放电灯的发光物质，则能比较简单地进行发光物质的导入。当然也可以在形成封止部20及20’后，在发光管部10上开孔，导入发光物质，并在导入后塞住孔。

在本实施方式中，在发光管部10的内部，导入作为发光物质的水银(例如150～200mg/cm³左右的水银)118、5～20kPa的稀有气体(例如氩)和少量的卤素(例如溴)。卤素不限于单体(例如Br₂)，也可在卤素前驱体的形态下封入，在本实施方式中，用CH₂Br₂的形态封入溴素。被封入的卤素(或从卤素前驱体被导出的卤素)具有在灯动作中进行卤循环的作用。

形成封止部20、20’时，可如图2所示得到在密闭的发光空间15中配置有电极构造部分42的发光管10。接下来，通过有选择地切断位于发光管10内的前述熔断部位18，可形成具有所定的电极间距离D(参照图3)的一对电极12、12’。在本实施方式中，通过如后述地从外部进行激光照射，电极12、12’的前端部被加工成大致半球状或大致略球状。之后，通过将玻璃电灯泡50切断成封止部20、20’为规定长度，如图3所示，得到一对电极12、12’形成在发光管内10的放电灯100。

那末，本实施方式的放电灯的制造方法的特征为，在熔断前述熔断部位18之际，加热发光管10，使温度上升，在使发光物质的至少一部分蒸发了的状态下，熔融前述熔断部位18。图4为示出了加热发光管10时的状况图。

在本实施方式中，如图4所示，在发光空间15的下方配置线圈加热器125，通过通电和加热，使发光管10的整体温度上升。再有，此时最好不仅构成发光管10的玻璃部分、而且电极12、12’的温度也上升。图5为示出在加热了发光管10的状态下从发光管外部向熔断部位18照射激光60的状况图。

以下对通过在使发光管整体的温度上升的状态下熔融熔断部位18，可在熔断时抑制作为电极材料的钨蒸发，以及蒸发的电极材料附着在发光管内壁的理由进行说明。

首先，根据发光管10的温度上升，作为发光物质被封入在发光空间15内的水银118(参照图4)蒸发。在图5中，符号119表示蒸发的水银粒子。

由此，导致发光空间15的内压上升，随着该内压的上升，能抑制电极材料的自身蒸发。另外，即使电极材料蒸发，通过蒸发的钨粒子与发光空间15内的蒸发水银粒子119冲撞，也可抑制钨附着在发光管内壁(参照图5)。

因上述的理由，如能抑制电极材料向发光管内壁的附着，则作为熔融时的发光管的温度，为封入发光空间15的发光物质的至少一部分蒸发的温度，并且，最好加热到即使因温度的上升，发光空间内压上升，也低于发光管的耐压范围的温度。

如上述实施方式所述，采用水银作为发光物质时，发光管加热后的温度能任意规定在水银蒸发的范围内、发光管内压低于发光管的耐压的范围内。还有，最好为1100℃以下。这是因为超过1100℃时，石英玻璃会产生再结晶化，存在着构成发光管的石英玻璃有白浊的现象的缘故。当然，合适的温度范围可根据所用的发光物质或在封入压等诸条件而变化。

通过适用如上说明的放电灯的制造方法，在从外部向电极装配体的熔断部位照射激光以形成一对电极的场合，可抑制电极材料附着在发光管内壁上，能提高大量生产时的有效利用率。

再有，用上述实施方式的制造方法制造的放电灯例如能安装在使用液晶投影器或DMD的投影器等的画像投影装置上，可作为投影器用光源使用。还有，上述的放电灯除了投影器用光源外，还能够作为紫外线逐次移动式曝光装置用光源、竞技大型运动场用光源或轿车等的前灯用光源使用。

<变形例>

以上，基于本实施方式说明了本发明，但本发明的内容并不限于上述实施方式所示的具体例，例如，可考虑以下的变形例。

(1)即，在上述实施方式中，是通过从发光管外部向熔接部位18进行激光照射来熔断的。虽然采用激光照射的方法作为使密闭的发光管内部的熔断部位熔断的方法是很现实的考虑，但并不限于此，例如也可考虑利用感应加热。

(2)另外，在上述实施方式中，如图4所示，是在发光管附近设有线圈加热器125以加热发光管全体的，但加热的方法不限于此，例如可采用输出达到不至于熔断部位熔断程度的激光照射来加热发光管，或采用使其通过加热的炉的内部等各种方法来加热。

(3)上述实施方式中，电极装配体40使用了一对电极的中心轴一致的钨棒16，但也可使用电极中心轴不同轴的钨棒。另外，作为电极装配体40使用了将钼箔24、24’接合的部件，但该钼箔24、24’的部分也可用作为钨棒的部件，即也可将一根钨棒用作电极装配体。这种场合，外部引线30也由钨棒构成。

(4)在上述实施方式中，对适用于作为发光物质被封入的水银蒸气压在20MPa左右的放电灯(所谓超高压水银灯)的制造进行了详细说明，但也可适用于水银蒸气压为1MPa左右的高压水银灯，或水银压为1kPa左右的低压水银灯。同时，本发明也能适用于水银灯以外的其他的放电灯，例如，也能适用于封入金属卤化物的卤化金属灯等的放电灯。使熔断部位熔断时的温度范围最佳化也如上所述。

(5)在上述实施方式中，对熔断电极装配体的熔断部位的场合进行了说明，但本发明的适用范围并不限于此。例如，也能适用于将线圈状或筒状等的包覆部件安装在原本就分离的一对电极轴的放电侧前端部，在从双方的侧管部20、20’插入并封止后，加热熔融电极前端部，并加工成例如大致半球状或大致球状的场合。此种场合下，作为熔融电极前端部的方法，考虑利用电极间的放电进行的电极前端部的加热方法，或从外部激光照射的方法等，但通过适用本发明，可抑制熔融时的电极材料的蒸发或附着在发光管内壁上。

(6)在上述实施方式中，是在加热发光管10，并使作为发光物质的水银蒸发了的状态下加热熔融电极装配体的，但为了抑制蒸发的电极材料附着在发光管内壁上，可在熔融前，在发光管内壁的整体上形成发光物质的覆膜。作为该覆膜的形成方法，考虑一旦加热发光管，就使发光物质蒸发后，例如就自然冷却的方法。

(7)本发明较好地适用于电极间距离(D)较短(例如4.5mm以下，较好为2mm以下，当然不包含0mm。)的短弧光型的放电灯，但并不仅限于此。另外，不但适用于交流点灯型的放电灯，而且也适用于直流点灯型的放电灯。

产业上的可利用性

如上，依照本发明的放电灯的制造方法，由于在发光物质的至少一部分蒸发了的状态下使电极装配体或电极部件熔融的，因此可抑制电极材料的蒸发或蒸发的电极材料附着在发光管内壁上，较好地适用于放电灯的大量生产。

Claims

1.一种放电灯的制造方法，是通过在具有发光管部和侧管部的玻璃电灯泡内导入一对电极部件和发光物质并封止所述侧管部，将所述电极部件固定后，通过熔融加工所述电极部件的至少一部分以形成电极的放电灯的制造方法，其特征为，

在所述发光物质的至少一部分蒸发了的状态下，使所述电极部件的至少一部分熔融。

2.一种放电灯的制造方法，是通过在具有发光管部和侧管部的玻璃电灯泡内导入含有成一对电极的电极构造部分的电极装配体和发光物质并封止所述侧管部，将所述电极装配体固定后，熔融切断所述电极构造部分的一部分以形成一对电极的放电灯的制造方法，其特征为，

在所述发光物质的至少一部分蒸发了的状态下，使所述电极构造部分的一部分熔融。

3.按照权利要求1或2所述的放电灯的制造方法，其特征为，在熔融前，使所述发光物质的全体蒸发。

4.一种放电灯的制造方法，是通过在具有发光管部和侧管部的玻璃电灯泡内导入电极部件和发光物质并封止所述侧管部，将所述电极部件固定在所述玻璃电灯泡的侧管部后，通过熔融加工所述电极部件的至少一部分以形成电极的放电灯的制造方法，其特征为，

在熔融所述电极部件的至少一部分之前，在所述发光管部的内壁形成所述发光物质的覆膜。

5.一种放电灯的制造方法，是通过在具有发光管部和侧管部的玻璃电灯泡内导入含有成一对电极的电极构造部分的电极装配体和发光物质并封止所述侧管部，将所述电极装配体固定后，熔融切断所述电极构造部分的一部分，以形成一对电极的放电灯的制造方法，其特征为，

在熔融所述电极构造部分的一部分之前，在所述发光管部的内壁形成所述发光物质的覆膜。

6.按照权利要求1、2、4或5所述的放电灯的制造方法，其特征为，所述发光管部由石英玻璃构成，所述发光物质含有水银，被熔融时所述发光管部的温度在1100℃以下。

7.按照权利要求1、2、4或5所述的放电灯的制造方法，其特征为，在熔融时，从发光管部的外部向规定的部位照射激光。

8.按照权利要求1、2、4或5所述的放电灯的制造方法，其特征为，形成后的一对电极间距离为4.5mm以下(不含0mm)。