JP2004311034A - Method of removing devitrification of arc tube, method of manufacturing arc tube, and discharge lamp - Google Patents

Method of removing devitrification of arc tube, method of manufacturing arc tube, and discharge lamp Download PDF

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  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for removing a devitrification for removing a devitrified part generated on the surface or the surface layer part of a luminous part caused by partially heating a boundary part by using a part heating means, e.g., a laser, a pencil burner etc. with miniaturization of an arc tube, a method of manufacturing an arc tube in which the loss of the transparency part is removed, an arc tube manufactured by the method, and a discharge lamp with the arc tube incorporated therein as a light source. <P>SOLUTION: A translucency insulating tube to be a material of the arc tube, which has a luminous part with a pair of electrodes provided therein and a sealing part formed at the end part of the luminous part, makes a part at which the luminous part is formed a predetermined part for forming the luminous part, partially irradiates the devitrified part generated on the surface of the predetermined part with a laser beam, and heats the devitrified part. Furthermore, while rotating the translucency insulating tube with a tube axis of the insulating tube as the center, an irradiation region with the laser beam is moved along the tube axis. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として放電ランプ用の発光管の製造方法に関し、特に、発光管の発光部に生じる失透部を除去する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、液晶プロジェクタなど、大型スクリーンに鮮明に投影するプロジェクタが種々検討されている。その中でも、小型のプロジェクタには、放電ランプの一種であるショートアーク型の高圧水銀ランプを光源としたものがある。
図8は、一例として、従来における小型の放電ランプに組み込まれる発光管の構造を示す概要図である。
【0003】
同図にみられるように、小型の放電ランプに組み込まれる発光管10は、長さ10mm、最大外径10mmの回転楕円体状の発光部21と、長さ25mm、外径6mmの円柱状の封止部31,41から構成される。
発光部21は、内部に放電空間22が設けられ、放電空間22内に電極52,62が対向して配置され、水銀、金属ハロゲン化物、及び不活性ガスなどが封入される。そして、点灯時に内圧200気圧に達する。
【0004】
封止部31は、発光管10に形成される前の直管状の透光性絶縁管11(例えば、石英ガラス管など)において封止部形成予定部35を加熱して軟化させた状態で封止して形成される。また、封止部41も、封止部31と同様に形成される。
そして、発光管10の小型化に伴い、発光管10を点灯させた際に、発光部21内に封入された高圧の封入ガスが電極軸の根元38,48に侵入して、クラックが生じやすくなる。これ故に、発光部21と封止部31との境界に位置する境界部36を封止する際には、バーナー以外にもレーザーを使用して、気密性が高く、かつ歪みの少ない加工が施される。また、境界部46についても同様である(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−298738号公報
【0006】
【特許文献2】
特開2000−223030号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光管10の小型化に伴い、例えば、レーザーやペンシルバーナーなどの様な局部加熱手段を使用して局部的に境界部36を加熱したことで、境界部36と発光部21との間の温度勾配が大きくなり、発光部21の表面または表層部に、白い靄がかかった様な部分(以下、失透部23と呼称する)が顕著に見られるようになる。同様に、境界部46に対しても失透部24が顕著に見られるようになる。さらに、発光部21の表面積に対して失透部23または失透部24の占める割合も、発光管10が小型化すればする程、大きくなり、光学的損失が生じるという問題がある。
【0008】
本発明は、前述の問題に鑑みてなされたものであり、発光部の表面または表層部に生じた失透部を除去する失透除去方法、失透部を除去した発光管の製造方法、当該製造方法で製造された発光管、及び当該発光管を光源として組み込まれた放電ランプを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
<解決手段1>
前述の問題を解決するにあたり、本発明に係わる発光管の失透除去方法は、一対の電極が内部に設けられた発光部と、前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管の材料である透光性絶縁管において、前記発光部が形成される部分を発光部形成予定部として、前記発光部形成予定部の表面に生じた失透部に、レーザービームを局部的に照射して、前記失透部を加熱することとする。
【0010】
これによって、発光部形成予定部の表面または表層部に生じた失透部を局部的に加熱して、結晶状態から過冷却液体状態を経てガラス状態に転移させて、失透を除去することが可能という効果がある。
<解決手段2>
さらに、解決手段1に記載の内容に加えて、前記透光性絶縁管の管軸を中心に、前記透光性絶縁管を回転させながら、レーザービームの照射領域を、前記管軸に沿って移動させることとしてもよい。
【0011】
これによって、レーザービームの照射領域を固定した場合と比べて、同じ温度を長時間に渡って保たれることを抑止し、再度、失透が生じることを防止することが可能という効果がある。さらに、広範囲に渡って発光部形成予定部の表面または表層部に生じた失透部を除去することが可能という効果もある。
<解決手段3>
前述の問題を解決するにあたり、本発明に係わる発光管の失透除去方法は、一対の電極が内部に設けられた発光部と、前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管において、前記発光部の表面に生じた失透部に、レーザービームを局部的に照射して、前記失透部を加熱することとする。
【0012】
これによって、透光性絶縁管の代わりに発光管に対しても、解決手段1に記載の効果と同様の効果がある。
さらに、バーナーを使用して失透部を加熱した場合と比べて、加熱する範囲を小さくすることができ、発光管表面の熱の広がりを抑制でき、発光部に与える熱量を低く抑えることができる。とりわけ、失透部が生じる発光部の内部は高圧であり、バーナーを使用して失透部を加熱すると、内部に封入されている封入ガスの熱膨張などで、変形または破損が発光部に生じやすい。その点、レーザーを使用して失透部を加熱することで、内部に封入されている封入ガスの熱膨張を抑えることができ、変形または破損が発光部に生じにくくすることが可能という効果がある。
【0013】
<解決手段4>
さらに、解決手段3に記載の内容に加えて、前記発光管の管軸を中心に、前記発光管を回転させながら、レーザービームの照射領域を、前記管軸に沿って移動させることとしてもよい。
これによって、透光性絶縁管の代わりに発光管に対しても、解決手段2に記載の効果と同様の効果がある。
【0014】
<解決手段5>
前述の問題を解決するにあたり、本発明に係わる発光管の製造方法は、一対の電極が内部に設けられた発光部と、前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管の製造方法であって、前記発光管の材料である透光性絶縁管において、前記発光部が形成される部分を発光部形成予定部とし、前記封止部が形成される部分を封止部形成予定部とし、前記発光部形成予定部と前記封止部形成予定部との境界に位置する部分を境界部として、前記電極を有する電極体を前記封止部形成予定部に挿入して、前記境界部を溶融封止した後に、前記封止部形成予定部の残余部を溶融封止すると共に、前記境界部を溶融封止した際に前記発光部形成予定部の表面に生じた失透部に、レーザービームを局部的に照射して、前記失透部を加熱することとする。
【0015】
これによって、解決手段1に記載の効果と同様の効果がある。
さらに、バーナーで残余部を封止すると共に、レーザーを使用して失透部を加熱して除去することで、封止部が形成された後に、失透部を除去する場合と比べて、さらに、製造に要する時間を短縮することが可能という効果がある。
また、フッ酸を使用して失透部を除去した場合と比べて、発光管を冷却した後に、フッ酸に浸して洗浄する工程を要しない分、失透部までも除去して発光管を製造するまでの時間を短縮することが可能という効果がある。
【0016】
<解決手段6>
前述の問題を解決するにあたり、本発明に係わる発光管の製造方法は、一対の電極が内部に設けられた発光部と、前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管の製造方法であって、前記発光管の材料である透光性絶縁管において、前記発光部が形成される部分を発光部形成予定部とし、前記封止部が形成される部分を封止部形成予定部とし、前記発光部形成予定部と前記封止部形成予定部との境界に位置する部分を境界部として、前記電極を有する電極体を前記封止部形成予定部に挿入して、前記境界部を溶融封止し、前記封止部形成予定部の残余部を溶融封止して前記封止部が形成された後に、前記境界部を溶融封止した際に前記発光部形成予定部の表面に生じた失透部に、レーザービームを局部的に照射して、前記失透部を加熱することとする。
【0017】
これによって、解決手段1に記載の効果と同様の効果がある。
<解決手段7>
さらに、解決手段5又は6に記載の内容に加えて、前記透光性絶縁管の管軸を中心に、前記透光性絶縁管を回転させながら、レーザービームの照射領域を、前記管軸に沿って移動させることとしてもよい。
【0018】
これによって、解決手段2に記載の効果と同様の効果がある。
<解決手段8>
前述の問題を解決するにあたり、本発明に係わる発光管の製造方法は、一対の電極が内部に設けられた発光部と、前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管の製造方法であって、前記封止部が形成された後に、前記封止部が形成される部分を溶融封止した際に前記発光部の表面に生じた失透部に、レーザービームを局部的に照射して、前記失透部を加熱することとする。
【0019】
これによって、解決手段3に記載の効果と同様の効果がある。
<解決手段9>
さらに、解決手段8に記載の内容に加えて、前記発光管の管軸を中心に、前記発光管を回転させながら、レーザービームの照射領域を、前記管軸に沿って移動させることとしてもよい。
【0020】
これによって、解決手段4に記載の効果と同様の効果がある。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
<放電ランプ>
図1(a)は、本発明の実施の形態における発光管を光源とする放電ランプの構成を示す切り欠き斜視図であり、(b)は、放電ランプの光源とする発光管の構造を示す概要図である。
【0022】
図1(a)にみられるように、放電ランプ100は、片方の封止部に口金101が装着された発光管110が、スペーサ102を介して反射鏡103のネック部に取り付けられて構成されている。そして、反射鏡103に設けられた貫通孔106を通して外側に引き出されたリード線104、及び端子105を介して、発光管110の電極に、電流が供給される。
【0023】
なお、発光管110の放電アークの位置は、反射鏡103の光軸と一致する位置に調整されている。
<発光管>
図1(b)にみられるように、放電ランプに組み込まれる発光管110は、回転楕円体状の発光部121と、円柱状の封止部131,141、電極体151,161とから構成される。
【0024】
発光部121は、内部の放電空間122内に、電極152,162が対向して配置され、水銀、金属ハロゲン化物、及び不活性ガスなどが封入されている。
封止部131は、発光管110に形成される前の直管状の透光性絶縁管において封止部131が形成される予定の封止部形成予定部に電極体151を挿入して、封止部形成予定部を封止(例えばシュリンク封止)して形成される。また、封止部141も封止部131と同様に形成される。
【0025】
ここで、シュリンク封止とは、真空引きした発光管110の封止部形成予定部を加熱して軟化させた部分を大気圧で収縮させて封止することを指す。
なお、透光性絶縁管には、石英ガラス、硼珪酸塩ガラスなどが挙げられる。
電極体151は、電極軸153にコイルが形成されてなるタングステン製の電極152と、モリブデン箔などの金属箔154と、モリブデン線などのリード線155とを接合して構成されている。また、電極体161も電極体151と同様に構成されている。
【0026】
<発光管の製造方法>
図2乃至5は、実施の形態における発光管の製造方法を示す模式図である。
図2乃至5にみられるように、発光管110は、第1封止工程、第2封止工程を経て製造される。
<封止装置>
ここで、発光管110の製造方法について説明する前に、発光管を製造する際に使用される封止装置(不図示)について簡単に説明する。
【0027】
発光管110を製造する際に使用される封止装置には、支持部、回転部、排気部、封入部、冷却部、送風部、噴出部、照射部、制御部などが備えられている。
支持部は、図2(a)に示される透光性絶縁管111の両端部をチャックで挟み込み、透光性絶縁管111を支持する。
回転部は、支持部で支持された透光性絶縁管111の管軸(以下、回転軸と呼称する)を中心として、透光性絶縁管111を一定速度(例えば、140rpm)で回転させる。
【0028】
排気部は、透光性絶縁管111の開口部113または開口部114を介して、透光性絶縁管111の内部の気体を排気する。
封入部は、透光性絶縁管111の開口部113または開口部114を介して、透光性絶縁管111の内部に、水銀、金属ハロゲン化物、及び不活性ガスなどを封入する。
【0029】
冷却部は、液体窒素などの冷却媒体を使用して発光部形成予定部125を冷却する。
送風部は、透光性絶縁管111に窒素もしくは空気を吹き付けて透光性絶縁管111を冷却する。
噴出部は、図3(a)または図4(b)に示される様に、酸素−水素、プロパンなどの燃焼性ガスを点火して、回転軸に沿って移動しながら、封止部形成予定部135または封止部形成予定部145に噴出する。
【0030】
照射部は、図3(b)または図5(b)に示される様に、レーザー発振源181から発振されたレーザービームを反射鏡182,183で反射させて、反射させたレーザービームを集光レンズ184で集光して、レーザービームを照射する。さらに、反射鏡183および集光レンズ184を回転軸方向に沿って移動することで、レーザービームの照射領域を移動させて、図3(a)または図4(b)に示される様に、境界部136または境界部146や、図3(b)または図5(b)に示される様に、失透部123または失透部124を照射する。以下、単に、照射部をレーザーと呼称する。
【0031】
なお、レーザー発振源181には、赤外線レーザー、ガラスレーザー、炭酸ガスレーザーなどが挙げられる。
制御部は、支持部、回転部、排気部、封入部、冷却部、送風部、噴出部、照射部の動作を制御する。
以上の様に構成された封止装置を使用して発光管110を製造する製造方法について説明する。
【0032】
<発光部形成予定部成形工程>
図2(a)にみられるように、発光管110の材料である透光性絶縁管111の中央部をバーナーで加熱して軟化させて(手順1−1)、透光性絶縁管111の一方の開口部113(または開口部114)を一時的に閉じる(手順1−2)。続いて、他方の開口部114(または開口部113)から透光性絶縁管111内に不活性ガスを吹き込み(手順1−3)、吹き込んだ不活性ガスの圧力で軟化させた部分を膨らませる(手順1−4)。そして、膨らんだ部分に金型を押し当て、その部分を回転楕円体状に成形して、発光部形成予定部125が形成される(手順1−5)。
【0033】
<第1封止工程>
図2(b)にみられるように、発光部形成予定部125が形成された透光性絶縁管111を垂直に立てた状態で、透光性絶縁管111の開口部113から封止部形成予定部135内に電極体151を挿入し(手順2−1)、その両端部をチャック171,172で挟み込み、透光性絶縁管111を保持する(手順2−2)。
【0034】
なお、電極体151は、予め、電極152、金属箔154、及びリード線155を一体化させて組み立てられており、電極体151のリード線155の端部に六角形状のバネ173が取り付けられている。そして、この六角形状のバネ173の一部が封止部形成予定部135の上方部分の内面に圧接し、バネ173の弾性応力で、封止部形成予定部135内の所定位置に、電極体151が保持される。
【0035】
図3(a)にみられるように、封止部形成予定部135に電極体151を挿入した後に、透光性絶縁管111を回転部で回転させる(手順2−3)。そして、透光性絶縁管111を回転させながら、発光部形成予定部125と封止部形成予定部135との境界に位置する境界部136を、バーナー175およびレーザー176を併用して、加熱し軟化させる(手順2−4)。そして、境界部136を軟化させた状態でシュリンク封止する(手順2−5)。
【0036】
なお、図3(a)の左側に示したグラフ191にみられるように、レーザーを使用して局部的に加熱していくと、レーザービームの照射領域では、融点になる一方、レーザービームの照射領域から少し外れた位置では、失透温度範囲内になり、失透が生じる。以下、失透が生じやすい範囲を失透範囲と呼称する。
ここで、失透温度範囲とは、失透が生じやすい温度範囲を指し、軟化点に近い高温で、粘度が10ポアズ(P)程度の温度範囲を指す。
【0037】
なお、封止の際、透光性絶縁管111内は、アルゴンガスなどの不活性ガスで満たされている。
図3(b)にみられるように、境界部136を封止した後に、もしくは封止中に、開口部113に向かってバーナー175を連続的に移動させながら(手順2−6a)、バーナー175を使用して、残余部137を順次加熱し軟化させる(手順2−7a)。そして、残余部137を軟化させた状態でシュリンク封止する(手順2−8a)。
【0038】
その一方で、レーザー176の使用を一旦停止し(手順2−6b)、境界部136を封止した際に発光部形成予定部125の表面または表層部に生じた失透部123に、レーザービームの照射領域を移動させる(手順2−7b)。そして、発光部形成予定部125の中心より下側の位置から境界部136に向かって、または境界部136から発光部形成予定部125の中心より下側の位置に向かって、レーザービームの照射領域を徐々に移動させながら、レーザー176を使用して、失透部123を局部的に加熱して除去する(手順2−8b)。
【0039】
なお、レーザー176を使用して、失透部123を局部的に加熱して除去する際には、レーザービームの照射領域を上下に移動させながら照射するとしてもよい。
以上、残余部137を封止して、失透部123を除去して、封止部131が形成される。そして、送風部から窒素もしくは空気を吹き付けて、封止部131を冷却する。
【0040】
<第2封止工程>
図4(a)にみられるように、封止部131が形成された透光性絶縁管111を上下反転させて、封止部131が下側に位置する様に透光性絶縁管111を垂直に立てた状態で、その両端部をチャック171,172で挟み込み、透光性絶縁管111を保持する(手順3−1)。
【0041】
図4(b)にみられるように、透光性絶縁管111の開口部114から水銀などの封入物を投入した後に(手順3−2)、第1封止工程で記した手順2−1,手順2−3〜手順2−5と同様の手順を行い、発光部形成予定部125と封止部形成予定部145との境界に位置する境界部146を封止する。
ここで、第2封止工程では、第1封止工程と比べて、発光部形成予定部125内に封入された水銀などの封入物が蒸気化しないように、発光部形成予定部125の下側または封止部131を液体窒素で冷却する点が異なる(手順3−3)。
【0042】
なお、図4(b)の左側に示したグラフ192にみられるように、第1封止工程と比べて、液体窒素で冷却することにより、温度勾配が、さらに大きくなり、失透範囲が、さらに大きくなる。
図5(a)にみられるように、第1封止工程で記した手順2−6a〜手順2−8a、および手順2−6bと同様の手順を行い、残余部147を封止して、封止部141が形成される。
【0043】
ここで、第2封止工程では、第1封止工程と比べて、第1封止工程で記した手順2−8bを行わない点が異なる。
以上、封止部131,141が形成されて、発光部121が形成される。
図5(b)にみられるように、封止部141が形成された後に、発光管を少し引き上げて、境界部146を封止した際に発光部形成予定部125の表面または表層部に生じた失透部124に対して、手順2−7bと同様の手順を行う。そして、発光部121の中心より下側の位置から境界部146に向かって、または境界部146から発光部121の中心より下側の位置に向かって、レーザービームの照射領域を徐々に移動させながら、レーザー176を使用して、失透部124を局部的に加熱して除去する(手順3−4)。
【0044】
このとき、失透部123を局部的に加熱して除去した際と同様の条件で、レーザー176を使用して、失透部124を照射する。
以上、失透部124を除去して、透光性絶縁管111の両端部を切り落として、図1(b)に示される様な発光管110が製造される。さらに、この後、発光管110に口金101などが取り付けられて放電ランプ100が製造される。
【0045】
<具体例>
ここで、長さ10mm、最大外径10mmの回転楕円体状の発光部121と、長さ25mm、外径6mmの円柱状の封止部131,141とを有する発光管110が形成される場合を例に説明する。
また、発光管110の材料である透光性絶縁管111には、石英ガラス管を使用し、レーザー176には、石英に吸収され易い炭酸ガスレーザーを使用する。
【0046】
なお、炭酸ガスレーザーの出力は90W〜110W、ビームスポット径はφ3〜φ6とする。
手順2−4において、レーザービームの照射領域を20秒の間固定して、境界部136を照射する。なお、このとき、境界部136は、約2000℃に加熱される。
【0047】
手順2−8bにおいて、最初、レーザービームの照射領域を2.5秒の間固定して、発光部形成予定部125のやや下側を照射する。その後、回転軸に沿って、レーザービームの照射領域を徐々に移動させながら、発光部形成予定部のやや下側から境界部136に向かって、速度0.32mm/secで、照射範囲7.3mm(失透部123を含む範囲)を照射する。なお、このとき、失透部123は、1500℃〜1600℃に加熱される。
【0048】
実際に、手順2−8bを行った結果、手順2−4で発光部形成予定部125の表面または表層部に生じた失透部123がきれいに除去されることが発明者等によって確認された。
<まとめ>
図6(a)は、境界部を封止する際の失透部の状態変化を示す模式図であり、(b)は、失透部を除去する際の失透部の状態変化を示す模式図である。なお、図中において、Tは融点を示し、Tはガラス転移温度を示している。
【0049】
図6(a)にみられるように、境界部を封止する際に、レーザービームの照射領域を所定の時間固定して局部的に加熱すると、ガラス状態から過冷却液体状態を経て液体状態に転移する。さらに、レーザービームの照射領域では、融点に達して、ガラス状態から過冷却液体状態を経て液体状態に転移する。しかし、レーザービームの照射領域を少し外れた失透範囲では、軟化点に近い高温に達して、失透温度範囲内に留まる時間が長くなり、結晶が析出される。そして、このまま冷やされて、結晶状態に転移して、失透部が生じると想定される。
【0050】
図6(b)にみられるように、失透部を除去する際に、透光性絶縁管の管軸に沿って、レーザービームの照射領域を移動させながら局部的に加熱すると、液体状態から過冷却液体状態を経てガラス状態に転移する。さらに、レーザービームの照射領域が近づくにつれて、失透部の温度が徐々に上がり、結晶状態から液体状態に転移する。また、遠ざかるにつれて、失透部の温度が徐々に下がり、失透温度範囲を短時間で通過して、液体状態から過冷却液体状態に転移する。そして、このまま冷やされて、ガラス状態に転移して、失透部が除去されると想定される。
【0051】
<その他>
なお、発光部形成予定部成形工程で成形された透光性絶縁管111の代わりに、ロストワックス法、粉末プレス成形法、押し出しプレス成形法、凍結成形法、射出成形法、或いはゲル化成形法などによって予め発光部形成予定部125をも含めて成形された透光性絶縁管111を材料に、発光管110が製造されるとしてもよい。
【0052】
なお、封止装置は、境界部を封止する際に使用するレーザーと、失透部を除去する際に使用するレーザーとを、それぞれ個別に備えるとしてもよい。また、異なるタイプのレーザーとしてもよい。
なお、発光部121の形状を回転楕円体状として説明したが、球体状などとしてもよく、その形状が特に限定されないことは言うまでもない。
【0053】
なお、レーザー176のビームスポット径を、封止部131または封止部141の外径を目安に特定されるとしてもよい。例えば、外径/2〜外径の範囲内として、封止する際に最適とされるビームスポット径で失透も除去するとしてもよい。
なお、レーザー176は、連続発振としてもよいし、パルス発振としてもよい。
【0054】
なお、残余部137を封止しながら手順2−8bを行う代わりに、封止部131が形成された後に手順2−8bを行うとしてもよい。
なお、手順2−8bを行わずに、手順3−4で、第2封止工程で生じた失透部124を除去する際に、第1封止工程で生じた失透部123も一緒に除去するとしてもよい。
【0055】
なお、手順2−8bまたは手順3−4で示した失透除去方法を、発光管の製造方法とは切り離して単独の工程としてもよい。そして、製造された発光管に生じている失透部、又は製造される前の発光管の材料である透光性絶縁管に生じている失透部に適用して、失透部を除去するとしてもよい。
なお、失透部は、石英ガラス管を加熱した際に蒸気となった石英が、温度の低い部分に付着してできる、またはガラス状態から結晶状態に転移してできるなど種々の原因が考えられる。また、小型の放電ランプ特有の問題でもなく、大型の放電ランプでも同様に形成される。
【0056】
図7は、一例として、大型の放電ランプの構成を示す外観図である。
同図にみられるように、外管201の端部に口金202が取り付けられた大型の放電ランプ200においても、外管201に覆われる発光管210の表面に僅かながら失透部が生じる。そこで、手順2−8bまたは手順3−4で説明した失透除去方法を使用して、発光管210に生じる失透部を除去するとしてもよい。
【0057】
【発明の効果】
以上の様に、本発明に係わる発光管の失透除去方法、及び製造方法は、発光部の表面または表層部に生じた失透部に、レーザービームを局部的に照射して、失透部を加熱する。このとき、前記透光性絶縁管の管軸を中心に、前記透光性絶縁管を回転させながら、レーザービームの照射領域を、前記管軸に沿って移動させて、前記失透部を結晶状態から過冷却液体状態を経てガラス状態に転移させる。
【0058】
これにより、発光管の小型化に伴い、例えば、レーザーやペンシルバーナーなどの様な局部加熱手段を使用して局部的に境界部を加熱したことで、発光部の表面または表層部に生じた失透部を除去することができる。その結果、発光部の表面積に対して失透部の占める割合も、発光管が小型化すればする程、大きくなり、光学的損失が生じるという問題を解決することが可能という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の実施の形態における発光管を光源とする放電ランプの構成を示す切り欠き斜視図であり、(b)は、放電ランプの光源とする発光管の構造を示す概要図である。
【図2】実施の形態における発光管の製造方法を示す模式図その1である。
【図3】実施の形態における発光管の製造方法を示す模式図その2である。
【図4】実施の形態における発光管の製造方法を示す模式図その3である。
【図5】実施の形態における発光管の製造方法を示す模式図その4である。
【図6】(a)は、境界部を封止する際の失透部の状態変化を示す模式図であり、(b)は、失透部を除去する際の失透部の状態変化を示す模式図である。
【図7】一例として、大型の放電ランプの構成を示す外観図である。
【図8】一例として、従来における小型の放電ランプに組み込まれる発光管の構造を示す概要図である。
【符号の説明】
100 放電ランプ
101 口金
102 スペーサ
103 反射鏡
104 リード線
105 端子
106 貫通孔
10,110 発光管
11,111 透光性絶縁管
113,114 開口部
21,121 発光部
22,122 放電空間
23,24,123,124 失透部
125 発光部形成予定部
131,141 封止部
135,145 封止部形成予定部
36,46,136,146 境界部
137,147 残余部
38,48 根元
151,161 電極体
152,162 電極
153,163 電極軸
154,164 金属箔
155,165 リード線
171,172 チャック
173,174 バネ
175 バーナー
176 レーザー
181 レーザー発振源
182,183 反射鏡
184 集光レンズ
200 放電ランプ
201 外管
202 口金
210 発光管
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an arc tube for a discharge lamp, and more particularly to a technique for removing a devitrified portion generated in a light emitting portion of an arc tube.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various types of projectors, such as liquid crystal projectors, that project sharply on a large screen have been studied. Among them, some small projectors use a short arc type high pressure mercury lamp, which is a kind of discharge lamp, as a light source.
FIG. 8 is a schematic view showing, as an example, the structure of an arc tube incorporated in a conventional small discharge lamp.
[0003]
As shown in the figure, an arc tube 10 incorporated in a small discharge lamp has a spheroidal light emitting portion 21 having a length of 10 mm and a maximum outer diameter of 10 mm, and a columnar shape having a length of 25 mm and an outer diameter of 6 mm. It is composed of sealing portions 31 and 41.
The light emitting unit 21 has a discharge space 22 provided therein, electrodes 52 and 62 are arranged in the discharge space 22 to face each other, and mercury, a metal halide, an inert gas, and the like are sealed therein. Then, at the time of lighting, the internal pressure reaches 200 atm.
[0004]
The sealing portion 31 is sealed in a state in which the portion 35 to be sealed is softened by heating the portion 35 to be formed in the straight tubular transparent insulating tube 11 (for example, a quartz glass tube) before being formed in the arc tube 10. Stopped and formed. In addition, the sealing portion 41 is formed similarly to the sealing portion 31.
When the arc tube 10 is turned on with the downsizing of the arc tube 10, the high-pressure sealed gas sealed in the light emitting portion 21 enters the roots 38 and 48 of the electrode shaft, and cracks are easily generated. Become. For this reason, when sealing the boundary portion 36 located at the boundary between the light emitting portion 21 and the sealing portion 31, a laser is used in addition to the burner to perform processing with high airtightness and less distortion. Is done. The same applies to the boundary portion 46 (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-298938 A
[0006]
[Patent Document 2]
JP 2000-223030 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the miniaturization of the arc tube 10, for example, by locally heating the boundary portion 36 using a local heating means such as a laser or a pen silverer, the distance between the boundary portion 36 and the light emitting portion 21 is increased. The temperature gradient of the light-emitting portion 21 becomes large, and a portion such as a white haze (hereinafter, referred to as a devitrified portion 23) is remarkably observed on the surface or the surface layer portion of the light-emitting portion 21. Similarly, the devitrification part 24 becomes remarkable also at the boundary part 46. Further, the ratio of the devitrified portion 23 or the devitrified portion 24 to the surface area of the light-emitting portion 21 increases as the size of the arc tube 10 decreases, resulting in a problem that optical loss occurs.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a devitrification removing method for removing a devitrified portion generated on a surface or a surface layer portion of a light emitting portion, a method for manufacturing an arc tube from which a devitrified portion is removed, An object of the present invention is to provide an arc tube manufactured by a manufacturing method and a discharge lamp incorporating the arc tube as a light source.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
<Solution 1>
In order to solve the above-described problem, a devitrification removing method for an arc tube according to the present invention includes a light-emitting portion having a pair of electrodes provided therein and a sealing portion formed at an end of the light-emitting portion. In the light-transmitting insulating tube which is a material of the arc tube, a portion where the light-emitting portion is formed is set as a light-emitting portion forming portion, and a laser beam is locally applied to a devitrified portion generated on the surface of the light-emitting portion forming portion. To heat the devitrified portion.
[0010]
Thereby, it is possible to locally heat the devitrified portion generated on the surface or the surface layer portion of the portion where the light emitting portion is to be formed, to transition from the crystalline state to the glass state through the supercooled liquid state, and to remove the devitrified portion. The effect is possible.
<Solution 2>
Furthermore, in addition to the contents described in the first solution, while rotating the light-transmitting insulating tube around the tube axis of the light-transmitting insulating tube, the irradiation area of the laser beam is moved along the tube axis. It may be moved.
[0011]
Thereby, compared to the case where the irradiation area of the laser beam is fixed, there is an effect that it is possible to prevent the same temperature from being maintained for a long time, and to prevent the devitrification from occurring again. Further, there is an effect that it is possible to remove a devitrified portion generated on a surface or a surface layer portion of a light emitting portion forming scheduled portion over a wide range.
<Solution 3>
In order to solve the above-described problem, a devitrification removing method for an arc tube according to the present invention includes a light-emitting portion having a pair of electrodes provided therein and a sealing portion formed at an end of the light-emitting portion. In the arc tube, the devitrified portion generated on the surface of the light emitting portion is locally irradiated with a laser beam to heat the devitrified portion.
[0012]
Thus, the same effect as described in the first solution can be obtained for the arc tube instead of the light-transmitting insulating tube.
Furthermore, compared to the case where the devitrified portion is heated using a burner, the heating range can be reduced, the spread of heat on the arc tube surface can be suppressed, and the amount of heat given to the light emitting portion can be suppressed. . In particular, the interior of the light emitting part where the devitrified part occurs is at a high pressure, and when the devitrified part is heated using a burner, deformation or damage occurs in the light emitting part due to thermal expansion of the sealed gas sealed inside. Cheap. In this regard, heating the devitrified portion using a laser can suppress the thermal expansion of the sealed gas sealed inside, making it less likely that deformation or damage will occur in the light emitting portion. is there.
[0013]
<Solution 4>
Furthermore, in addition to the contents described in the solution means 3, the laser beam irradiation area may be moved along the tube axis while rotating the arc tube around the tube axis of the arc tube. .
Thus, the same effect as described in the solution 2 can be obtained for the arc tube instead of the translucent insulating tube.
[0014]
<Solution 5>
In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing an arc tube according to the present invention includes an arc tube having a light emitting portion having a pair of electrodes provided therein and a sealing portion formed at an end of the light emitting portion. In the light-transmitting insulating tube that is a material of the arc tube, a portion where the light emitting portion is formed is a light emitting portion forming scheduled portion, and a portion where the sealing portion is formed is a sealing portion. As a formation scheduled portion, a portion located at a boundary between the light emitting portion formation scheduled portion and the sealing portion formation scheduled portion as a boundary portion, an electrode body having the electrode is inserted into the sealing portion formation scheduled portion, After the boundary portion is melt-sealed, the remaining portion of the sealing portion formation scheduled portion is melt-sealed, and the devitrification generated on the surface of the light emitting portion formation portion when the boundary portion is melt-sealed. A laser beam is locally applied to the portion to heat the devitrified portion. .
[0015]
This has the same effect as the effect described in the first solution.
Furthermore, by sealing the remaining portion with a burner, and heating and removing the devitrified portion using a laser, after the sealed portion is formed, compared with the case where the devitrified portion is removed, This has the effect that the time required for manufacturing can be reduced.
In addition, compared to the case where the devitrified portion is removed using hydrofluoric acid, the arc tube is cooled and then immersed in hydrofluoric acid, so that the step of cleaning is not required. There is an effect that the time until manufacturing can be reduced.
[0016]
<Solution 6>
In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing an arc tube according to the present invention includes an arc tube having a light emitting portion having a pair of electrodes provided therein and a sealing portion formed at an end of the light emitting portion. In the light-transmitting insulating tube that is a material of the arc tube, a portion where the light emitting portion is formed is a light emitting portion forming scheduled portion, and a portion where the sealing portion is formed is a sealing portion. As a formation scheduled portion, a portion located at a boundary between the light emitting portion formation scheduled portion and the sealing portion formation scheduled portion as a boundary portion, an electrode body having the electrode is inserted into the sealing portion formation scheduled portion, The boundary portion is melt-sealed, and after the sealing portion is formed by melting and sealing the remaining portion of the portion where the sealing portion is to be formed, the light-emitting portion is scheduled to be formed when the boundary portion is melt-sealed. A laser beam is locally applied to the devitrified portion generated on the surface of the portion to add the devitrified portion. To be.
[0017]
This has the same effect as the effect described in the first solution.
<Solution 7>
Furthermore, in addition to the contents described in the solution 5 or 6, while rotating the light-transmitting insulating tube around the tube axis of the light-transmitting insulating tube, the irradiation area of the laser beam is moved to the tube axis. It may be moved along.
[0018]
This has the same effect as the effect described in the second solution.
<Solution 8>
In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing an arc tube according to the present invention includes an arc tube having a light emitting portion having a pair of electrodes provided therein and a sealing portion formed at an end of the light emitting portion. After the sealing portion is formed, a laser beam is locally applied to a devitrification portion generated on a surface of the light emitting portion when a portion where the sealing portion is formed is melt-sealed. And the devitrified portion is heated.
[0019]
This has the same effect as the effect described in Solution 3.
<Solution 9>
Furthermore, in addition to the contents described in the solution 8, the irradiation region of the laser beam may be moved along the tube axis while rotating the arc tube around the tube axis of the arc tube. .
[0020]
This has the same effect as the effect described in the solution 4.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Discharge lamp>
FIG. 1A is a cutaway perspective view showing a configuration of a discharge lamp using an arc tube as a light source according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows a structure of the arc tube as a light source of the discharge lamp. FIG.
[0022]
As shown in FIG. 1A, the discharge lamp 100 is configured such that an arc tube 110 having a cap 101 mounted on one sealing portion is attached to a neck portion of a reflecting mirror 103 via a spacer 102. ing. Then, current is supplied to the electrode of the arc tube 110 via the lead wire 104 drawn out through the through hole 106 provided in the reflecting mirror 103 and the terminal 105.
[0023]
The position of the discharge arc of the arc tube 110 is adjusted to a position that coincides with the optical axis of the reflecting mirror 103.
<Emission tube>
As shown in FIG. 1B, the arc tube 110 incorporated in the discharge lamp includes a spheroidal light emitting portion 121, cylindrical sealing portions 131 and 141, and electrode members 151 and 161. You.
[0024]
In the light emitting section 121, electrodes 152 and 162 are arranged in an internal discharge space 122 so as to face each other, and mercury, a metal halide, an inert gas, and the like are sealed therein.
The sealing portion 131 is formed by inserting the electrode body 151 into a portion where a sealing portion 131 is to be formed in the straight tubular light-transmitting insulating tube before being formed on the arc tube 110. It is formed by sealing (for example, shrink sealing) a portion where a stop portion is to be formed. In addition, the sealing portion 141 is formed similarly to the sealing portion 131.
[0025]
Here, shrink sealing refers to shrinking a portion of the evacuated tube 110, which has been evacuated and which has been softened by heating the portion for forming the sealing portion, by shrinking the portion at atmospheric pressure to seal the portion.
In addition, a quartz glass, a borosilicate glass, etc. are mentioned as a translucent insulating tube.
The electrode body 151 is configured by joining a tungsten electrode 152 having a coil formed on an electrode shaft 153, a metal foil 154 such as a molybdenum foil, and a lead wire 155 such as a molybdenum wire. The electrode body 161 has the same configuration as the electrode body 151.
[0026]
<Method of manufacturing arc tube>
2 to 5 are schematic diagrams illustrating a method for manufacturing the arc tube according to the embodiment.
As shown in FIGS. 2 to 5, the arc tube 110 is manufactured through a first sealing step and a second sealing step.
<Sealing device>
Here, before describing the method of manufacturing the arc tube 110, a sealing device (not shown) used for manufacturing the arc tube will be briefly described.
[0027]
The sealing device used when manufacturing the arc tube 110 includes a support unit, a rotating unit, an exhaust unit, a sealing unit, a cooling unit, a blowing unit, a blowing unit, an irradiation unit, a control unit, and the like.
The support section supports the light-transmitting insulating tube 111 by sandwiching both ends of the light-transmitting insulating tube 111 shown in FIG.
The rotating unit rotates the light-transmitting insulating tube 111 at a constant speed (for example, 140 rpm) around a tube axis (hereinafter, referred to as a rotation axis) of the light-transmitting insulating tube 111 supported by the support unit.
[0028]
The exhaust unit exhausts the gas inside the light-transmitting insulating tube 111 through the opening 113 or the opening 114 of the light-transmitting insulating tube 111.
The sealing portion seals mercury, a metal halide, an inert gas, and the like into the inside of the light-transmitting insulating tube 111 through the opening 113 or the opening 114 of the light-transmitting insulating tube 111.
[0029]
The cooling unit cools the light emitting unit formation scheduled portion 125 using a cooling medium such as liquid nitrogen.
The blower blows nitrogen or air onto the light-transmitting insulating tube 111 to cool the light-transmitting insulating tube 111.
As shown in FIG. 3 (a) or FIG. 4 (b), the ejection portion ignites a combustible gas such as oxygen-hydrogen or propane, and moves along the rotation axis to form a sealing portion. It is ejected to the portion 135 or the portion 145 to be formed with a sealing portion.
[0030]
The irradiating unit reflects the laser beam oscillated from the laser oscillation source 181 by the reflecting mirrors 182 and 183 and condenses the reflected laser beam as shown in FIG. 3B or 5B. The light is condensed by a lens 184 and irradiated with a laser beam. Further, by moving the reflecting mirror 183 and the condensing lens 184 along the rotation axis direction, the irradiation area of the laser beam is moved, and as shown in FIG. 3A or FIG. As shown in FIG. 3B or FIG. 5B, the devitrification part 123 or the devitrification part 124 is irradiated. Hereinafter, the irradiation unit is simply referred to as a laser.
[0031]
Note that the laser oscillation source 181 includes an infrared laser, a glass laser, a carbon dioxide laser, and the like.
The control unit controls operations of the support unit, the rotating unit, the exhaust unit, the sealing unit, the cooling unit, the blowing unit, the ejection unit, and the irradiation unit.
A method for manufacturing the arc tube 110 using the sealing device configured as described above will be described.
[0032]
<Light emitting part forming scheduled part forming step>
As shown in FIG. 2A, the central part of the light-transmitting insulating tube 111, which is the material of the arc tube 110, is softened by heating with a burner (procedure 1-1). One opening 113 (or opening 114) is temporarily closed (procedure 1-2). Subsequently, an inert gas is blown into the light-transmitting insulating tube 111 from the other opening 114 (or the opening 113) (step 1-3), and the portion softened by the pressure of the blown inert gas is expanded. (Procedure 1-4). Then, a mold is pressed against the swollen portion, and the portion is formed into a spheroidal shape, thereby forming the light emitting portion forming scheduled portion 125 (step 1-5).
[0033]
<First sealing step>
As shown in FIG. 2B, in a state where the light-transmitting insulating tube 111 on which the light-emitting portion forming scheduled portion 125 is formed is vertically set, a sealing portion is formed from the opening 113 of the light-transmitting insulating tube 111. The electrode body 151 is inserted into the scheduled portion 135 (procedure 2-1), and both ends are sandwiched between the chucks 171 and 172 to hold the translucent insulating tube 111 (procedure 2-2).
[0034]
The electrode body 151 is assembled by previously integrating the electrode 152, the metal foil 154, and the lead wire 155, and a hexagonal spring 173 is attached to the end of the lead wire 155 of the electrode body 151. I have. Then, a part of the hexagonal spring 173 presses against the inner surface of the upper part of the portion 135 to be formed with the sealing portion, and the elastic body of the spring 173 places the electrode body at a predetermined position in the portion 135 to be formed. 151 is held.
[0035]
As shown in FIG. 3A, after inserting the electrode body 151 into the portion 135 to be formed with the sealing portion, the light-transmitting insulating tube 111 is rotated by the rotating portion (step 2-3). Then, while rotating the light-transmitting insulating tube 111, the boundary portion 136 located at the boundary between the light-emitting portion forming scheduled portion 125 and the sealing portion forming scheduled portion 135 is heated by using the burner 175 and the laser 176 together. Soften (procedure 2-4). Then, the boundary portion 136 is shrink-sealed while being softened (procedure 2-5).
[0036]
As can be seen from a graph 191 shown on the left side of FIG. 3A, when the laser beam is locally heated, the melting point is reached in the laser beam irradiation region, while the laser beam irradiation region is heated. At a position slightly deviated from the region, the temperature falls within the devitrification temperature range, and devitrification occurs. Hereinafter, a range in which devitrification easily occurs is referred to as a devitrification range.
Here, the devitrification temperature range refers to a temperature range in which devitrification is likely to occur, and a high temperature close to the softening point and a viscosity of 10 ° C. 4 It refers to a temperature range of about Poise (P).
[0037]
At the time of sealing, the inside of the light-transmitting insulating tube 111 is filled with an inert gas such as an argon gas.
As seen in FIG. 3B, after the boundary 136 is sealed or during the sealing, the burner 175 is continuously moved toward the opening 113 (procedure 2-6a). Is used to sequentially heat and soften the remaining portion 137 (procedure 2-7a). Then, the remaining portion 137 is shrink-sealed while being softened (procedure 2-8a).
[0038]
On the other hand, the use of the laser 176 is temporarily stopped (procedure 2-6b), and when the boundary portion 136 is sealed, the laser beam is applied to the devitrified portion 123 generated on the surface or the surface layer of the light emitting portion forming scheduled portion 125. Is moved (procedure 2-7b). The irradiation area of the laser beam extends from a position below the center of the light-emitting unit forming section 125 toward the boundary 136 or from the boundary 136 to a position below the center of the light-emitting unit forming section 125. Is gradually moved, and the devitrification part 123 is locally heated and removed using the laser 176 (procedure 2-8b).
[0039]
Note that, when the devitrification part 123 is locally heated and removed using the laser 176, the irradiation may be performed while moving the irradiation area of the laser beam up and down.
As described above, the remaining portion 137 is sealed, the devitrified portion 123 is removed, and the sealing portion 131 is formed. Then, nitrogen or air is blown from the blowing unit to cool the sealing unit 131.
[0040]
<Second sealing step>
As shown in FIG. 4A, the light-transmitting insulating tube 111 on which the sealing portion 131 is formed is turned upside down, and the light-transmitting insulating tube 111 is positioned such that the sealing portion 131 is located on the lower side. In a state of standing vertically, both ends are sandwiched between the chucks 171 and 172 to hold the translucent insulating tube 111 (step 3-1).
[0041]
As shown in FIG. 4 (b), after filling an enclosure such as mercury from the opening 114 of the light-transmitting insulating tube 111 (procedure 3-2), the procedure 2-1 described in the first sealing step. A procedure similar to the procedure 2-3 to the procedure 2-5 is performed to seal the boundary part 146 located at the boundary between the light emitting part formation scheduled part 125 and the sealing part formation scheduled part 145.
Here, in the second sealing step, as compared with the first sealing step, the filling material such as mercury sealed in the light emitting part formation scheduled portion 125 is formed under the light emitting part formation scheduled part 125 so as not to vaporize. The difference is that the side or the sealing portion 131 is cooled with liquid nitrogen (procedure 3-3).
[0042]
In addition, as can be seen from the graph 192 shown on the left side of FIG. 4B, by cooling with liquid nitrogen, the temperature gradient is further increased and the devitrification range is reduced as compared with the first sealing step. It gets even bigger.
As shown in FIG. 5A, the same procedure as the procedure 2-6a to the procedure 2-8a and the procedure 2-6b described in the first sealing step is performed, and the remaining portion 147 is sealed. The sealing part 141 is formed.
[0043]
Here, the second sealing step is different from the first sealing step in that the procedure 2-8b described in the first sealing step is not performed.
As described above, the sealing portions 131 and 141 are formed, and the light emitting portion 121 is formed.
As shown in FIG. 5B, after the sealing portion 141 is formed, the arc tube is slightly lifted up, and when the boundary portion 146 is sealed, the light emitting tube is formed on the surface or the surface layer of the light emitting portion forming scheduled portion 125. The same procedure as the procedure 2-7b is performed on the devitrified portion 124. Then, while gradually moving the laser beam irradiation area from a position below the center of the light emitting unit 121 to the boundary 146 or from the boundary 146 to a position below the center of the light emitting unit 121. Then, the devitrification part 124 is locally heated and removed using a laser 176 (step 3-4).
[0044]
At this time, the devitrification part 124 is irradiated using the laser 176 under the same conditions as when the devitrification part 123 is locally heated and removed.
As described above, the devitrification part 124 is removed, and both ends of the light-transmitting insulating tube 111 are cut off, so that the arc tube 110 as shown in FIG. 1B is manufactured. Thereafter, the base 101 and the like are attached to the arc tube 110, and the discharge lamp 100 is manufactured.
[0045]
<Specific examples>
Here, when the light emitting tube 110 having a spheroidal light emitting portion 121 having a length of 10 mm and a maximum outer diameter of 10 mm and cylindrical sealing portions 131 and 141 having a length of 25 mm and an outer diameter of 6 mm is formed. Will be described as an example.
In addition, a quartz glass tube is used for the translucent insulating tube 111 which is a material of the arc tube 110, and a carbon dioxide laser which is easily absorbed by quartz is used for the laser 176.
[0046]
The output of the carbon dioxide laser is 90 W to 110 W, and the beam spot diameter is φ3 to φ6.
In step 2-4, the irradiation area of the laser beam is fixed for 20 seconds, and the boundary 136 is irradiated. At this time, the boundary 136 is heated to about 2000 ° C.
[0047]
In procedure 2-8b, first, the irradiation area of the laser beam is fixed for 2.5 seconds, and the lower side of the light emitting portion formation scheduled portion 125 is irradiated slightly. Thereafter, while gradually moving the irradiation area of the laser beam along the rotation axis, the irradiation range is 7.3 mm at a speed of 0.32 mm / sec from a slightly lower side of the light emitting portion formation planned portion toward the boundary portion 136. (A range including the devitrification portion 123). At this time, the devitrification part 123 is heated to 1500 to 1600 ° C.
[0048]
Actually, as a result of performing step 2-8b, the inventors and others confirmed that the devitrified portion 123 generated on the surface or the surface layer of the light emitting portion formation scheduled portion 125 in step 2-4 was removed cleanly.
<Summary>
FIG. 6A is a schematic diagram illustrating a state change of the devitrified portion when sealing the boundary portion, and FIG. 6B is a schematic diagram illustrating a state change of the devitrified portion when removing the devitrified portion. FIG. In the figure, T m Indicates a melting point, and T g Indicates the glass transition temperature.
[0049]
As shown in FIG. 6 (a), when sealing the boundary portion, when the irradiation area of the laser beam is fixed for a predetermined time and locally heated, the state changes from the glass state to the supercooled liquid state to the liquid state. Transfer. Further, in the laser beam irradiation area, the melting point is reached, and the state changes from a glass state to a liquid state through a supercooled liquid state. However, in the devitrification range slightly deviating from the laser beam irradiation region, the temperature reaches a high temperature close to the softening point, the time for staying within the devitrification temperature range becomes longer, and crystals are deposited. And it is assumed that it is cooled as it is and changes to a crystalline state, and a devitrified part is generated.
[0050]
As shown in FIG. 6 (b), when the devitrified portion is removed, when the region is locally heated while moving the irradiation region of the laser beam along the tube axis of the translucent insulating tube, the liquid state is changed from the liquid state. Transforms to a glassy state via a supercooled liquid state. Further, as the irradiation area of the laser beam approaches, the temperature of the devitrified portion gradually rises, and the state changes from a crystalline state to a liquid state. Further, as the distance increases, the temperature of the devitrification portion gradually decreases, and the liquid crystal passes through the devitrification temperature range in a short time, and changes from a liquid state to a supercooled liquid state. And it is assumed that it is cooled as it is and changes to a glass state, and the devitrification part is removed.
[0051]
<Others>
In place of the light-transmitting insulating tube 111 formed in the light-emitting portion forming scheduled portion forming step, a lost wax method, a powder press molding method, an extrusion press molding method, a freeze molding method, an injection molding method, or a gel molding method is used. The luminous tube 110 may be manufactured by using the light-transmitting insulating tube 111 formed in advance including the luminous portion forming scheduled portion 125 in advance.
[0052]
Note that the sealing device may separately include a laser used for sealing the boundary portion and a laser used for removing the devitrified portion. Also, different types of lasers may be used.
Although the shape of the light emitting portion 121 has been described as a spheroidal shape, the light emitting portion 121 may have a spherical shape or the like, and it goes without saying that the shape is not particularly limited.
[0053]
Note that the beam spot diameter of the laser 176 may be specified based on the outer diameter of the sealing portion 131 or 141. For example, the devitrification may be removed at a beam spot diameter that is optimized when sealing, with the outer diameter being in the range of the outer diameter / 2 to the outer diameter.
Note that the laser 176 may be a continuous wave laser or a pulsed laser.
[0054]
Note that, instead of performing the procedure 2-8b while sealing the remaining portion 137, the procedure 2-8b may be performed after the sealing portion 131 is formed.
When removing the devitrified portion 124 generated in the second sealing step in step 3-4 without performing step 2-8b, the devitrified portion 123 generated in the first sealing step is also removed. It may be removed.
[0055]
In addition, the devitrification removal method shown in the procedure 2-8b or the procedure 3-4 may be separated from the arc tube manufacturing method and may be a single step. Then, the method is applied to a devitrified portion generated in a manufactured arc tube or a devitrified portion generated in a light-transmitting insulating tube, which is a material of an arc tube before being manufactured, to remove the devitrified portion. It may be.
The devitrified portion may be caused by various causes, such as the formation of quartz that has become steam when the quartz glass tube is heated, which is attached to a low-temperature portion, or the transition from a glassy state to a crystalline state. . Further, the problem is not a problem peculiar to a small discharge lamp, and is similarly formed in a large discharge lamp.
[0056]
FIG. 7 is an external view showing a configuration of a large discharge lamp as an example.
As shown in the figure, even in a large-sized discharge lamp 200 in which a base 202 is attached to an end of an outer tube 201, a slight devitrification portion is formed on the surface of the arc tube 210 covered by the outer tube 201. Therefore, the devitrification part generated in the arc tube 210 may be removed by using the devitrification removal method described in the procedure 2-8b or the procedure 3-4.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, the devitrification removing method of the arc tube and the manufacturing method according to the present invention are characterized in that the devitrification portion generated on the surface or the surface layer of the light emitting portion is locally irradiated with a laser beam, Heat. At this time, while rotating the light-transmitting insulating tube around the tube axis of the light-transmitting insulating tube, the irradiation area of the laser beam is moved along the tube axis to crystallize the devitrified portion. The state changes from a state to a glass state through a supercooled liquid state.
[0058]
As a result, with the miniaturization of the arc tube, for example, by locally heating the boundary using a local heating means such as a laser or a pen silverer, the loss generated on the surface or surface layer of the light emitting unit The transparent part can be removed. As a result, the ratio of the devitrification portion to the surface area of the light-emitting portion increases as the size of the arc tube decreases, and it is possible to solve the problem that optical loss occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a cutaway perspective view showing a configuration of a discharge lamp using an arc tube as a light source according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a structure of the arc tube as a light source of the discharge lamp. FIG.
FIG. 2 is a first schematic view illustrating a method for manufacturing the arc tube in the embodiment.
FIG. 3 is a second schematic diagram illustrating the method for manufacturing the arc tube in the embodiment.
FIG. 4 is a third schematic diagram illustrating the method for manufacturing the arc tube in the embodiment.
FIG. 5 is a fourth schematic diagram showing the method for manufacturing the arc tube in the embodiment.
FIG. 6A is a schematic diagram showing a state change of a devitrified portion when sealing a boundary portion, and FIG. 6B is a schematic diagram showing a state change of a devitrified portion when removing a devitrified portion. FIG.
FIG. 7 is an external view showing a configuration of a large discharge lamp as an example.
FIG. 8 is a schematic view showing, as an example, the structure of an arc tube incorporated in a conventional small discharge lamp.
[Explanation of symbols]
100 discharge lamp
101 base
102 Spacer
103 Reflector
104 Lead wire
105 terminal
106 through hole
10,110 arc tube
11,111 translucent insulating tube
113,114 opening
21, 121 light emitting unit
22,122 discharge space
23, 24, 123, 124 devitrification part
125 Emitting part to be formed
131, 141 sealing part
135, 145 Sealing part formation scheduled part
36,46,136,146 border
137,147 Remaining part
38,48 root
151,161 electrode body
152,162 electrodes
153,163 Electrode axis
154,164 metal foil
155,165 lead wire
171,172 Chuck
173,174 spring
175 burner
176 laser
181 Laser oscillation source
182,183 Reflector
184 condenser lens
200 discharge lamp
201 outer tube
202 base
210 arc tube

Claims (13)

一対の電極が内部に設けられた発光部と、前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管の材料である透光性絶縁管において、前記発光部が形成される部分を発光部形成予定部として、
前記発光部形成予定部の表面に生じた失透部に、レーザービームを局部的に照射して、前記失透部を加熱することを特徴とする発光管の失透除去方法。
A light-transmitting insulating tube that is a material of a light-emitting tube having a light-emitting portion having a pair of electrodes provided therein and a sealing portion formed at an end of the light-emitting portion, in which the light-emitting portion is formed; As a light-emitting part formation scheduled part,
A devitrification removing method for an arc tube, comprising locally irradiating a laser beam to a devitrified portion generated on a surface of a portion where the light emitting portion is to be formed, and heating the devitrified portion.
前記透光性絶縁管の管軸を中心に、前記透光性絶縁管を回転させながら、レーザービームの照射領域を、前記管軸に沿って移動させることを特徴とする請求項1に記載の発光管の失透除去方法。The laser beam irradiation area is moved along the tube axis while rotating the light-transmitting insulating tube around a tube axis of the light-transmitting insulating tube. A method for removing devitrification of an arc tube. 一対の電極が内部に設けられた発光部と、前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管において、
前記発光部の表面に生じた失透部に、レーザービームを局部的に照射して、前記失透部を加熱することを特徴とする発光管の失透除去方法。
In a light emitting tube having a light emitting portion having a pair of electrodes provided therein and a sealing portion formed at an end of the light emitting portion,
A devitrification removing method for an arc tube, wherein a laser beam is locally applied to a devitrified portion generated on a surface of the light emitting portion to heat the devitrified portion.
前記発光管の管軸を中心に、前記発光管を回転させながら、レーザービームの照射領域を、前記管軸に沿って移動させることを特徴とする請求項3に記載の発光管の失透除去方法。4. The devitrification removal of the arc tube according to claim 3, wherein the laser beam irradiation area is moved along the tube axis while rotating the arc tube around the tube axis of the arc tube. 5. Method. 一対の電極が内部に設けられた発光部と、前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管の製造方法であって、
前記発光管の材料である透光性絶縁管において、前記発光部が形成される部分を発光部形成予定部とし、前記封止部が形成される部分を封止部形成予定部とし、前記発光部形成予定部と前記封止部形成予定部との境界に位置する部分を境界部として、
前記電極を有する電極体を前記封止部形成予定部に挿入して、前記境界部を溶融封止した後に、
前記封止部形成予定部の残余部を溶融封止すると共に、
前記境界部を溶融封止した際に前記発光部形成予定部の表面に生じた失透部に、レーザービームを局部的に照射して、前記失透部を加熱することを特徴とする発光管の製造方法。
A method for manufacturing a light emitting tube having a light emitting portion having a pair of electrodes provided therein and a sealing portion formed at an end of the light emitting portion,
In the light-transmitting insulating tube, which is a material of the arc tube, a portion where the light emitting portion is formed is a scheduled light emitting portion formation portion, and a portion where the sealing portion is formed is a scheduled sealing portion formation scheduled portion, A portion located at the boundary between the portion formation scheduled portion and the sealing portion formation scheduled portion as a boundary portion,
After inserting the electrode body having the electrode into the portion where the sealing portion is to be formed, and melting and sealing the boundary portion,
Along with melting and sealing the remaining portion of the portion where the sealing portion is to be formed,
An arc tube characterized by locally irradiating a laser beam to a devitrified portion formed on the surface of the portion where the light emitting portion is to be formed when the boundary portion is melt-sealed, thereby heating the devitrified portion. Manufacturing method.
一対の電極が内部に設けられた発光部と、前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管の製造方法であって、
前記発光管の材料である透光性絶縁管において、前記発光部が形成される部分を発光部形成予定部とし、前記封止部が形成される部分を封止部形成予定部とし、前記発光部形成予定部と前記封止部形成予定部との境界に位置する部分を境界部として、
前記電極を有する電極体を前記封止部形成予定部に挿入して、前記境界部を溶融封止し、前記封止部形成予定部の残余部を溶融封止して前記封止部が形成された後に、
前記境界部を溶融封止した際に前記発光部形成予定部の表面に生じた失透部に、レーザービームを局部的に照射して、前記失透部を加熱することを特徴とする発光管の製造方法。
A method for manufacturing a light emitting tube having a light emitting portion having a pair of electrodes provided therein and a sealing portion formed at an end of the light emitting portion,
In the light-transmitting insulating tube, which is a material of the arc tube, a portion where the light emitting portion is formed is a scheduled light emitting portion formation portion, and a portion where the sealing portion is formed is a scheduled sealing portion formation scheduled portion, A portion located at the boundary between the portion formation scheduled portion and the sealing portion formation scheduled portion as a boundary portion,
An electrode body having the electrode is inserted into the portion where the sealing portion is to be formed, the boundary portion is melt-sealed, and the remaining portion of the portion where the sealing portion is to be formed is melt-sealed to form the sealing portion. After that,
An arc tube characterized by locally irradiating a laser beam to a devitrified portion formed on the surface of the portion where the light emitting portion is to be formed when the boundary portion is melt-sealed, thereby heating the devitrified portion. Manufacturing method.
前記透光性絶縁管の管軸を中心に、前記透光性絶縁管を回転させながら、レーザービームの照射領域を、前記管軸に沿って移動させることを特徴とする請求項5又は6に記載の発光管の製造方法。The laser beam irradiation area is moved along the tube axis while rotating the light-transmitting insulating tube around a tube axis of the light-transmitting insulating tube. A method for manufacturing the arc tube according to the above. 一対の電極が内部に設けられた発光部と、前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管の製造方法であって、
前記封止部が形成された後に、前記封止部が形成される部分を溶融封止した際に前記発光部の表面に生じた失透部に、レーザービームを局部的に照射して、前記失透部を加熱することを特徴とする発光管の製造方法。
A method for manufacturing a light emitting tube having a light emitting portion having a pair of electrodes provided therein and a sealing portion formed at an end of the light emitting portion,
After the sealing portion is formed, a laser beam is locally applied to the devitrification portion generated on the surface of the light emitting portion when the portion where the sealing portion is formed is melt-sealed, A method for manufacturing an arc tube, comprising heating a devitrified portion.
前記発光管の管軸を中心に、前記発光管を回転させながら、レーザービームの照射領域を、前記管軸に沿って移動させることを特徴とする請求項8に記載の発光管の製造方法。The method for manufacturing an arc tube according to claim 8, wherein the laser beam irradiation region is moved along the tube axis while rotating the arc tube around the tube axis of the arc tube. 請求項5乃至9のいずれかに記載の製造方法で製造された発光管。An arc tube manufactured by the manufacturing method according to claim 5. 請求項5乃至9のいずれかに記載の製造方法で製造された発光管を光源とする放電ランプ。A discharge lamp using, as a light source, an arc tube manufactured by the manufacturing method according to claim 5. 発光管と、反射鏡とを備える放電ランプであって、前記発光管が請求項5乃至9のいずれかに記載の製造方法で製造された発光管であることを特徴とする放電ランプ。A discharge lamp comprising an arc tube and a reflector, wherein the arc tube is an arc tube manufactured by the manufacturing method according to claim 5. 発光管と、前記発光管を覆う外管と、前記外管の端部に取り付けられた口金とを備える放電ランプであって、前記発光管が請求項5乃至9のいずれかに記載の製造方法で製造された発光管であることを特徴とする放電ランプ。A manufacturing method according to any one of claims 5 to 9, wherein the discharge lamp includes an arc tube, an outer tube covering the arc tube, and a base attached to an end of the outer tube. A discharge lamp characterized in that it is an arc tube manufactured by:
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