JP2008505472A - ランプの加工方法およびこの方法にしたがって加工されたランプ - Google Patents

Abstract

ランプ加工方法およびこの種の方法にしたがって加工されたランプを開示する。ランプは、リードを有する発光手段を内部に収容しているガラス球を備え、ガラス球は封入ガスを封入する空間を画成し、この空間は圧潰封止部により密閉されている。本発明によれば、封入後に、ガラス球の一部分を熱供給により、好ましくはレーザを用いて、ガラス球の外側形状を変更させるために加熱して変形または再溶融し、或いは焼きなましする。

Description

本発明は、請求項１の前文に記載のランプの加工方法およびこの方法にしたがって加工されたランプに関する。

本発明は、基本的には、発光手段、たとえば白熱電球のコイルフィラメント或いは放電ランプの放電アークを発生する電極が、ガラス球等の内部に収容されているすべてのランプに適用可能である。しかしながら、主要な適用分野は、封入ガスがハロゲン成分を含んでいるハロゲンランプ、特にハロゲン電球または放電ランプである。この種のハロゲン電球およびその製造方法はたとえば独国特許出願公開第１９６２３４９９号明細書に説明されている。低電圧形または高電圧形のこのハロゲン電球の具体的な実例はwww.osram.de/produkte/allgemein/halogen/uebersicht.html.に見られる。

この公知のハロゲン電球の製造は、通常、まずガラス球管の端面に丸い円蓋部を設けることによって行なわれる。円蓋部には、軸線方向に突出する排気管延長部が形成されている。その後、ガラス球の開口した供給穴を通じて、コイルフィラメントとリードとを備えたアンカを挿入する。前記供給穴の領域においてガラス球を圧潰封止部により気密に閉鎖し、排気管延長部に溶着された排気管を介してガラス球の内部空間を洗浄し、排気し、封入ガスを封入する。最後に排気管を溶断し、ガラス球を気密に閉鎖する。

拡散照明が望ましいケースでは、ガラス球の表面をサンドブラスト処理、フッ化水素酸エッチング処理、ＳｉＯ₂を用いたゾル−ゲル被膜処理により散乱中心等として艶消しすることができる。しかしながら、この艶消しには光束損失が伴う。光束損失のない遮光、或いは明暗効果による効果照明が望まれる場合、ガラス球上に、付加的に刻印を設けた外管を嵌合させることができる。外管のこのような取付けは付加的な装置技術的コストを必要とする。

特にランプ製造業者にあっては、艶消ししたランプの光束を艶消ししていない透明なランプの光束と比較する必要が頻繁にある。これは艶消ししていないランプがない場合に特に困難になる。すなわちこのようなケースでは、面倒な研磨法により艶消し部を除去し、透明なガラス球を通じて光束を検出しなければならない。

［発明の説明］
本発明の課題は、表面構造または表面形状或いはガラスの内部応力の変更をわずかな装置技術的コストで実施可能であるランプの加工方法およびこの方法にしたがって加工されたランプを提供することである。

方法に関する課題は請求項１の構成要件の組み合わせにより解決され、ランプに関する課題は請求項７の構成要件の組み合わせにより解決される。

本発明の特に有利な実施態様は従属請求項に記載されている。

本発明によれば、まず、封入ガスがガラス球内に気密に封入されているように、ランプを従来の態様で仕上げる。発光手段を挿入し、封入を行なった後、本発明によれば、ガラス球を変形温度へ加熱し、次に適当な工具により変形させ、或いは、表面領域を溶融させ、或いは、ガラス球の表面領域から材料を切除する。その結果、特定の表面構造またはガラス構造が形成され、たとえば艶消し部が再溶融または切除により除去され、あるいは艶消し部がガラス球の表面の材料の切除により作成され、もしくは軟質ガラスの場合には散乱中心として使われる小さな亀裂がガラスに作成される。

さらに、ガラス、特に硬質ガラスを、追加的なレーザ処理により焼きなましすることができる。これにより、ガラス内の内部機械的応力を除去するためにランプ全体を焼きなまし炉内で熱処理する必要がなく、しかも口金部分またはリードが焼きなまし炉内で酸化する危険がない。レーザによる熱処理の場合、ガラス球のガラスのみがたとえば圧潰縁部から排気チップにいたるまで焼きなましされ、すなわち熱処理される。逆に、リードと口金部品とは冷えたままである。同時に、ランプ容器の表面にある極微小の亀裂を除去できる。極微小の亀裂は除去しなければガラスをもろくさせる原因になる。

すなわち本発明は、ガラス球の封入直前または直後に変形または溶融が行われる従来の方法とは異なる。本発明によれば、従来の方法にしたがって製造されたランプは単に中間生産物として見なされるにすぎず、この中間生産物が更なる作業ステップで後加工されて完成品にされる。

特に、この加熱をレーザビームまたは他の高エネルギー放射により実施するのが有利である。ランプをレーザビームにより追加的に加工することはすでに独国特許出願公開第１００２６５６７号明細書から知られているが、しかしガラス球内へ挿入されたアンカの金属溶着箔に適用される文字入れがレーザビームによって行われるだけである。したがってこの文字入れはガラス球を貫通するように行なわれ、ガラス球は溶融せずまた他の組織変化を受けることもない。

特に有利な実施態様では、表面層の扁平な溶融または切除を行ってたとえば艶消し部を除去することができるように、或いは、溶融または切除により予め定められた表面模様が形成されるように、レーザビームを予め決められた運動軌道に沿って案内する。しかし、レーザビームにより軟質ガラス製ガラス球に散乱中心として作用する同じ亀裂を作成するようにして、レーザビームによりランプ容器の表面の予め定められた領域に艶消し部を作成してもよい。石英ガラスの場合、ガラスを表面から蒸発させ、たとえば吸引により切除する。これにより表面がざらざらになり、すなわち表面にわずかな光散乱亀裂が生成される。

代替的な変形例において、ガラス球を変形温度へ加熱させ、次に工具によりガラス球の最終的な形状付与を実施する。この場合、たとえば、封入後にほぼ円形である横断面がより大きな丸い横断面に変形され、或いは（たとえば変形工具を適宜制御することによりランプの回転に合わせて）他の横断面、たとえば干渉フィルタ被膜を備えたランプの場合に必要であるような楕円形の横断面に変形される。同様に、ガラス球の軸線に沿って、拡大した丸いまたは楕円形の横断面はコイルフィラメントの形状に合致した楕円形または他の非円筒状の形状を採用することができる。

最後に挙げた方法ステップは、発光手段が白熱電球においてガラス球内に形成された突起により位置固定されているコイルフィラメントであるランプ構造において特に有利に適用することができる。

たとえばレーザビームにより形成された表面模様は、ランプ軸線に対して平行方向に、またはジグザグ方向に延びる刻印により形成することができる。これにより室内での効果照明を得ることができる（たとえば縞状照明）。

［図面の説明］
次に、図面を参照して本発明を１実施形態に基づいてより詳細に説明する。
図１はハロゲン電球の正面図を示す。
図２は本発明による方法を実施するための装置の概略図を示す。
図３は本発明による方法にしたがって加工されガラス球を艶消ししたハロゲン電球を示す。
図４はジグザグ状の刻印を設けたガラス球を示す。
図５は平行に延びる刻印を備えたガラス球を示す。
図６は本発明による方法にしたがってガラス球を円形横断面から他の横断面へ変形させたランプを示す。
図７はガラス（好ましくは軟質ガラス）から成りレーザビームにより艶消しを行われたガラス球を示す。ここでは艶消しのための散乱中心として小さな亀裂が使われる。

以下では、本発明をハロゲン電球に基づいて説明する。しかしながら、すでに冒頭で述べたように、本発明は発光手段がガラス球等の内部に配置されている他のタイプのランプにも適用可能である。

図１にはハロゲン電球の１実施形態が示されている。このハロゲン電球は低電圧点灯または系統電圧用に設計されていてよく、たとえば居住空間内で使用可能であり、或いは家具組み込み照明灯として使用可能である。

ハロゲン電球１はガラス球２を有している。ガラス球２は基本状態ではほぼ中空円筒体の形状を有し、一方の端部部分は、チップ６を備え球形に湾曲した円蓋部４によって形成されている。ガラス球２は石英ガラスまたは硬質ガラスから製造されている。図１においてガラス球２の下側の端部部分には圧潰封止部８が形成されており、この圧潰封止部８を介してアンカ１０がガラス球２内で気密に保持される。アンカはコイルフィラメント１２を有し、このコイルフィラメント１２の軸線はランプ軸線に対して同軸に（図１において鉛直方向に）延びている。コイルフィラメントワイヤにより２つのリード１４，１６が形成され、これらのリード１４，１６は圧潰封止部８の内部に配置されているモリブデン箔１８，２０と接続されている。モリブデン箔１８，２０は圧潰封止部８の外側にある口金ピン２２，２４と接続されている。圧潰は形状圧潰ジョーを介して行なわれ、その結果ガラス球２の以前には円筒状であった本体が扁平に圧縮されるので、アンカ１０がガラス球２に対して位置固定される。製造の際、チップ６の領域に排気管が当てられ、この排気管を通じてガラス球２の内部が排気されるとともに、封入ガスを封入される。ハロゲンランプの場合、この封入ガスはハロゲン成分を含んでいるが、ランプ点灯中に生じるハロゲンサイクルは従来公知であるので、これに関する更なる説明は省略する。

拡散光が必要な場合、ガラス球２を封入後にサンドブラスト処理により艶消ししてよい。特にランプ製造業者の場合、この種の艶消しランプの光束を艶消ししていないランプと比較する任務を課せられることが多い。これはたとえば競合製品を分析する場合に行われる。

本発明によれば、艶消し部を除去するために、図２に示すように、ハロゲン電球１をランプ軸線を中心に回転可能に支持されているホルダ２６上に配置する。ガラス球の表面をレーザ２８により加熱する。レーザ２８のレーザビームはスキャナミラー３０を備えた焦光光学系を介して偏向され、その結果特定のビームプロフィール（ビーム分布）を設定することができる。図示した実施形態の場合、スキャナミラー３０は紙面に対して垂直に配置された揺動軸線のまわりに揺動可能であり、その結果レーザビームをランプ軸線に沿って向けることができる。基本的には、スキャナミラー３０を補助的に横方向に、すなわちランプの半径方向に移動できるように支持して、任意のビームプロフィールを設定できるようにしてもよい。しかし、多くの解決手段の場合、スキャナミラー３０を特定の態様で鉛直方向に揺動させれば十分である。その際、横方向への送りはホルダ２６を歩進的にまたは連続的に回転させることにより行われる。

エネルギーの導入は次のように、すなわち、ガラス球２の表面領域がビームプロフィールとホルダ２６の回転とにより予め設定された領域内で溶融し、艶消し部３１の粒状構造が溶解または蒸発し、溶融したガラス領域にガラス球の本来の透明な構造が生じるように制御される。このとき光束の検出は容易に行うことができる。本発明による方法により、一方ではガラス球の破損による不良品の発生が非常に多く他方では３０分ほどの時間を要していた従来の解決手段に比べて、艶消し部を除去する手間を大幅に簡略化することができる。本発明による解決手段によれば、不良品は著しく減少し、レーザビームの作用時間は秒範囲である。

特定の適用例では、ランプに刻印を設け、たとえば光束損失のない明暗効果或いは遮光効果を生じさせるのが望まれる。

本発明による後加工により、この種の刻印はハロゲン電球１の封入後にたとえば図２に図した装置を用いて設けることができる。この場合、スキャナミラー３０とホルダ２６の駆動部とを適宜制御し、且つレーザスポットを適切に合焦させることにより、図４に示したジグザグ状刻印３２あるいは図５に示した平行刻印３４を作成することができる。図４に示したジグザグ状刻印は、互いに平行に延びている多数のジグザグ溝から構成されている。もちろん他の刻印パターンでもよく、たとえば波線、十字線等に構成してもよい。

図６には、本発明による方法にしたがって加工されたハロゲン電球の他の実施形態が示されている。図６には、１個または複数個の図示していないコイルフィラメントを、ガラス球２内へ半径方向に圧入した突起３６を用いて保持するようにしたハロゲン電球のガラス球２が図示されている。この種の解決手段はたとえば独国特許出願公開第１９５２８６８６号明細書に記載されており、オスラム社から製品名"HALOPIN"で販売されている。このランプは好ましくは高電圧範囲で系統電圧で点灯するために設計されている。

コイルフィラメントを保持するための突起を備えたこの種の構造が干渉フィルタ被膜を備える場合、ガラス球とコイルフィラメントとが光学系を形成すると、熱損失をさらに低減させることができる。この場合、ガラス球上の熱反射層は赤外線をコイルフィラメントへ反射させる。つまり、本発明により、赤外線反射被膜（ＩＲＣ）を備えたこの種のランプをも製作することが可能になる。この場合、まずハロゲン電球１を従来の方法で製造し、１個または複数個のコイルフィラメントを突起により位置固定する。その後、ランプガラス球を封入し密閉した後、部分仕上げしたハロゲン電球１を図２の装置のなかへ挿入し、ガラス球２のコイルフィラメントの周囲領域をレーザ２８によりその変形温度へ加熱し、その後適当な工具、たとえば成形ロールを用いて変形させ、ランプガラス球２の円形横断面４０をより大きな直径へ拡大させることができる。ガラス球の軸線に沿って、他の形状、たとえば楕円形を形成することができる。もちろん、ランプ本体のこのような追加的な変形は、突起３６等が形成されていないランプ構造の場合にも適用できる。

ランプの加工方法と、この種の方法にしたがって加工されたランプとが開示されている。ランプは、リードを有する発光手段を収容しているガラス球を備え、ガラス球は封入ガスを封入する空間を画成し、この空間は圧潰封止部により気密に密閉されている。本発明によれば、封入後、ランプガラス球の一部を熱供給により加熱し、変形または再溶融して、ガラス球の外側形状を変化させる。

本発明は以上に詳細に説明した実施形態に限定されない。たとえば、ＣＯ₂レーザおよび集光光学系並びに上述したスキャナを用いて、ガラス、特に硬質ガラスまたは軟質ガラスから成るランプ容器（たとえばハロゲン電球用または高圧放電ランプ用の外管として使用される）に艶消し部を設けることができる。このためには、レーザを用いてガラスを切除することにより、すなわちガラスを蒸発させて吸引することにより、ランプ容器の表面の一部分または表面全体をざらざらにするか、或いは、特に軟質ガラスの場合には、散乱中心として作用する小さな亀裂を作成することにより艶消し効果を生じさせる。

ガラス（特に軟質ガラスまたは硬質ガラス）の場合、レーザにより広範囲に加熱することにより、ガラス内の機械的応力の除去およびガラス表面の極微小の亀裂の除去を行うことができる。最近では、ガラス内の機械的応力を除去するために、完成したランプを焼きなまし炉内で熱処理することが多い。その欠点は、口金部分またはリードも加熱され酸化することがある点である。本発明による方法では、リードおよび口金部分を加熱することなくガラス球内の機械的応力を除去するために、ガラス球を的確に局部的に熱処理することができる。

ハロゲン電球の正面図 本発明による方法を実施するための装置の概略図 本発明による方法にしたがって加工されガラス球を艶消ししたハロゲン電球を示す図 ジグザグ状の刻印を設けたガラス球を示す図 平行に延びる刻印を備えたガラス球を示す図 本発明による方法にしたがってガラス球を円形横断面から他の横断面へ変形させたランプを示す図 ガラスから成りレーザビームにより艶消しを行われたガラス球を示す図

符号の説明

１ ハロゲン電球
２ ガラス球
８ 圧潰封止部
１２ コイルフィラメント
１４，１６ リード
１８，２０ モリブデン箔
２２，２４ 口金ピン
３２ ジグザグ状の刻印
３４ 平行刻印
３６ 突起

Claims (11)

1. リード（１４，１６；１８，２０；２２，２４）を有する発光手段（１２）を収容しているガラス球（２）を備え、ガラス球（２）が封入ガスを封入する空間を画成し、この空間が圧潰封止部（８）により閉鎖されているランプ（１）の加工方法において、封入および圧潰後に、ガラス球（２）の一部分を熱供給により加熱して変形または溶融または焼きなましすることを特徴とするランプの加工方法。
2. 加熱をレーザビーム等により行なうことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. レーザビームを予め決められた運動軌道に沿って案内して、ガラス球（２）の一部分をレーザビームにより熱処理し、そこでガラス内の機械的応力を除去することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. レーザビームを予め決められた運動軌道に沿って案内して、表面層を扁平に再溶融させるか、或いは、溶融または材料切除により表面模様（３２，３４）を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
5. ガラス球（２）を、変形温度へ加熱した後、工具により変形させることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
6. ガラス球の表面の少なくとも一部、または、ガラス球を取囲んでいるガラス製ランプ容器の表面の少なくとも一部を、レーザビームによりざらざらにするか或いは艶消しすることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
7. リード（１４，１６；１８，２０；２２，２４）を有する発光手段（１２）を収容しているガラス球（２）を備え、ガラス球（２）が封入ガスを封入する空間を画成し、この空間が圧潰封止部（８）により密閉されているランプにおいて、封入および圧潰後にガラス球（２）の一部分が熱供給により加熱されて変形または再溶融されていることを特徴とするランプ。
8. ランプが熱反射被膜を備え、ガラス球（２）が横断面（４２）を少なくとも部分的に楕円形に変形されていることを特徴とする請求項７に記載のランプ。
9. 発光手段が少なくとも１つのコイルフィラメント（１２）であり、コイルフィラメント（１２）がガラス球（２）の突起（３６）により保持されていることを特徴とする請求項７又は８に記載のランプ。
10. 表面模様が刻印（３２，３４）であることを特徴とする請求項７乃至９の１つに記載のランプ。
11. 刻印（３２，３４）が平行方向またはジグザグ方向に延びていることを特徴とする請求項１０に記載のランプ。

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