JP3811051B2

JP3811051B2 - 放電灯の製造方法

Info

Publication number: JP3811051B2
Application number: JP2001347369A
Authority: JP
Inventors: 好宏南部; 成克安永; 之康村上
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2021-11-13
Also published as: JP2003151438A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶モニター、ノート型パーソナルコンピュータのディスプレイ、携帯型や車載型の液晶テレビモニターなどの液晶ディスプレイのバックライトに用いられる冷陰極低圧放電灯１００は、図８に示す構造である。これについて説明するとガラス管１の内面に発光体として蛍光体被膜２を形成し、ガラス管１の両管端に有底筒状の金属電極３，３′を配置し、ガラス管１の両管端に気密に封着した導入線４，４′の内端をこの金属電極３，３′に接続している。５，５′は導入線４，４′をガラス管１の両管端に気密に封着するためのビーズガラスである。ガラス管１の内部には、水銀及びＮｅ−Ａｒ混合ガスが封入してある。
【０００３】
そして、このような放電灯の製造方法は、図９及び図１０の（ｉ）〜（xii）に示す吊下げ方式によっている。すなわち、
（ｉ）長尺のガラス管１０の所定部分の内部に蛍光体被膜２をコーティングする。
【０００４】
（ii）ガラス管１０の一端１１から所定距離だけ離れた部分（所定のランプ長に相当する部分）１２を加熱して窄（すぼ）め、狭窄部を形成する。
【０００５】
（iii）ガラス管１０の一端１１の開口部に金属電極３、導入線４及びビーズガラス５の組体（マウント）１３を挿入し、ビーズガラス５をガラス管１０の端部１１と加熱溶着する。
【０００６】
（iv）ガラス管１０の狭窄部１２に、マウント１３と同じ構成の金属電極３′、導入線４′及びビーズガラス５′の組体（マウント）１４をマウント１３とは反対姿勢で挿入して、狭窄部１２に受持させる。
【０００７】
（ｖ）ガラス管１０の狭窄部１２よりもさらに上方の部分１５も加熱して第２の狭窄部を形成する。そして、この水銀蒸気源となる水銀Ｈｇとゲッターとなるジルコン、アルミナ等との合金の筒体１６をガラス管１０の上開口から挿入して第２の狭窄部１５に受持させる。
【０００８】
（vi）（ｖ）の状態で上開口から真空引きしながら、部分１７を加熱して閉塞させる。これにより、ガラス管１０の一端１１と閉塞部１７との間は高真空状態になる。この後、閉塞部１７でガラス管１０の上余部を切り取る。
【０００９】
（vii）合金筒体１６の挿入部分をコイル１８で高周波加熱することによって合金中の水銀を蒸気化をする。
【００１０】
（viii）合金筒体１６の挿入部分をヒータ１９で加熱することによって（vii）で蒸気化された水銀蒸気を拡散させ、ガラス管１０内の下方のマウント１３，１４間の空間まで移動させる。
【００１１】
（ix）回転バーナ２０によって上側のマウント１４を受持している狭窄部１２を加熱することによってマウント１４のビーズガラス５′をガラス管１０と溶着させ、狭窄部１２より下方のガラス管１０を封着する。合金筒体１６はこの加熱加工工程中に発生する不純ガスを吸着し、ガラス管１０内に不純ガスを残さないように作用する。
【００１２】
（ｘ）さらに回転バーナ２０で加熱しながら、ガラス管１０の狭窄部１２よりも上側の部分を切り取る。
【００１３】
（xi）ガラス管１０の上下両端に余分に飛び出している導入線４，４′の余分な部分をカットする。
【００１４】
（xii）さらに、ガラス管１０をアニールすることによって水銀蒸気をガラス管内にいっそう拡散させる。こうして、図８に示した放電灯１００が完成することになる。
【００１５】
この従来の放電灯の製造方法において、特に、図９（ii）〜（iv）に示すマウント１４の位置決め保持工程は、図１１（ｉ）〜（iii）に拡大して示すように、ガラス管１０における部分１２をガスバーナ３１で両側から加熱し、続いて加熱した部分１２をフォーミングピン３２で両側から押して内側へ凹むように変形させ、この部分１２を狭窄部とし、上述した金属電極３′、導入線４′及びビーズガラス５′のマウント１４を挿入してビーズガラス５′をこの狭窄部１２で受持させ、マウント１４の全体を宙吊りの形で保持させる工程にしている。
【００１６】
そしてマウント１４を狭窄部１２に宙吊りにするために、図１１（ii）に示す工程で、ガラス管１０の狭窄部１２の最小ギャップ寸法Ａをマウント１４の円筒状の金属電極３′の外径Ｂよりは大きく、しかも円柱体のビーズガラス５′の外径Ｃよりは小さくする作業を行う。ただし、ガラス管１０の狭窄部１２はその全周ではなく、一部だけを窄めることにより、狭窄部１２においてビーズガラス５′を受持しつつもビーズガラス５′の外周とガラス管１０の内周との間に隙間を作り、その隙間を通じて水銀蒸気を通流させる工夫をしている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の吊下げ方式による放電灯の製造方法によれば、ガラス管１０の中間の部分１２においてマウント１４をガラス管１０に封着させるために、ガラス管１０の部分１２に対して狭窄部を形成するのに規定の寸法Ａ通りに正確に変形させる必要があり、また、マウント１４についても金属電極３′の外径寸法Ｂをビーズガラス５′の外形寸法Ｃよりも必ず所定値だけ小さくする必要があった。つまり、正確にＢ＜Ａ＜Ｃになるように調整する必要があった。
【００１８】
他方、近年の放電灯に求められる性能は、ガラス管寸法を極力小さくし、しかも高輝度、高品質、長寿命というものである。このような要求に対応するためには、図８の放電灯１００において、金属電極３，３′の外形寸法をガラス管１の内径の範囲内で極力大きくすることが望まれる。
【００１９】
ところが、上述したように、従来の吊下げ方式の製造方法で製造される放電灯１００は、必ずマウント１４の金属電極３′の外径寸法Ｂがビーズガラス５′の外形寸法Ｃよりも所定値だけ小さいものになっていた。また、放電灯１００の一端１１に封着するマウント１３についても、製造コストの面からマウント１４と同じ仕様の部品を流用するので、同様の寸法関係であった。このため、従来の製造方法では、金属電極の外径をより大きくして放電灯の性能を向上させることが望めなかった。
【００２０】
加えて、従来の製造方法の場合、狭窄部１２におけるビーズガラス５′の外側面と狭窄部１２の内側面との間の隙間を通じて水銀蒸気を通流させ、また不純ガスを通流させることになるが、内側に変形して狭まっているため、これらの気体の流通が円滑には行えず、放電発光現象に悪影響を与える不純ガスの除去が完全には行えず、長寿命化にも限界があった。
【００２１】
本発明はこのような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、高輝度、長寿命の放電灯を従来よりも少ない工程で製造できる放電灯の製造方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の放電灯の製造方法は、（ｉ）所定部分の内部に蛍光体被膜をコーティングした長尺のガラス管の一端部に金属電極、導入線及びビーズガラスの組体で成る第１のマウントを挿入し、ビーズガラスをガラス管の一端部に溶着し、（ii）（ｉ）の工程で得られたガラス管を水平に支持し、（iii）金属電極、導入線及びビーズガラスの組体で成り、かつ導入線の先端に当該導入線を含む１つの平面に含まれる扁平形状の膨出部の形成されている第２のマウントをその金属電極側を先にして、ガラス管の開口端から内部に挿入し、ガラス管内の所定位置まで押込み、（iv）次に、ガラス管における前記第２のマウントの金属電極よりも前記開口端側で、かつ、前記第２のマウントの膨出部の位置する部分よりも当該金属電極側の第１の狭窄部形成予定位置に第１の狭窄部を形成し、（ｖ）前記第１の狭窄部よりもさらに開口端側で、かつ、前記第２のマウントの膨出部よりも開口端側の位置において、ガラス管に第２の狭窄部を形成し、（vi）次に、前記第１と第２の狭窄部が形成されたガラス管の全体を、その開口端を上側にして垂直に立てて支持し、前記第２のマウントの導入線の先端の膨出部を前記第１の狭窄部にて受持させて当該第２のマウントを宙吊り状態にし、（vii）ガラス管が縦になった状態で、前記開口端から水銀蒸気源となる水銀とゲッターとなる合金とを組み合わせた合金筒体をガラス管内に挿入して前記第２の狭窄部にて受持させ、（viii）ガラス管の前記開口端から真空引きしながら、当該ガラス管の前記合金筒体より開口端側の部分を閉塞し、（ix）前記合金筒体の挿入部分を加熱することによって合金筒体中の水銀を蒸気化させ、（ｘ）ガラス管におけるその内部に前記第２のマウントのビーズガラスが位置する部分を加熱して当該ビーズガラスをガラス管と溶着させ、（xi）前記第２のマウントのビーズガラスの封着部においてガラス管を切断し、当該封着部よりも上側の部分を除去することを特徴とするものである。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１の放電灯の製造方法において、ガラス管の開口端に先細りとなったガイド孔が形成されたガイドをあてがい、前記第２のマウントをガイド孔にガイドさせながらガラス管内に挿入することを特徴とするものである。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項１又は２の放電灯の製造方法において、（iii）の工程では、ガラス管内に挿入された第２のマウントを、ガラス管の開口端から挿入した押し棒によって所定の位置まで押込むことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項４の発明は、請求項１〜３の放電灯の製造方法において、（xi）の工程では、第１の狭窄部を加熱して内径を拡がらせ、第２のマウントの上端の膨出部がこの第１の狭窄部の内部を通過できるようにし、次に、第２のマウントのビーズガラスの封着部分においてガラス管を切断し、導入線を残して封着部分よりも上側の部分を切り取り、次に、第２のマウントの前記膨出部よりも下側の適当な長さ位置で導入線を切断し、ガラス管の上部の余分な部分をその中に膨出部と合金筒体を収容したまま除去することを特徴とするものである。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項１〜４の放電灯の製造方法において、前記導入線の先端部をループ状に曲げ加工し、又はプレスによって円盤状に押しつぶすことによって膨出部が形成された第２のマウントを用いることを特徴とするものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。本発明の実施の形態によって製造する放電灯１００は、従来例と同様、図８に示した構造のものであり、所定長、内外径のガラス管１の内面に発光体として蛍光体被膜２を形成し、ガラス管１の両管端に有底筒状の金属電極３，３′を配置し、ガラス管１の両管端に気密に封着した導入線４，４′の内端をこの金属電極３，３′に接続している。５，５′は導入線４，４′をガラス管１の両管端に気密に封着するためのビーズガラスである。ガラス管１の内部には、水銀及びＮｅ−Ａｒ混合ガスが封入してある。
【００２８】
そして、本発明の１つの実施の形態の放電灯の製造方法は、図１〜図４の工程（ｉ）〜工程（xix）に示すものである。
【００２９】
（ｉ）長尺のガラス管１０の所定部分の内部に蛍光体被膜２をコーティングし、アニール処理する。これは水平状態、垂直状態のいずれであってもよい。
【００３０】
（ii）水平状態に支持したガラス管１０の一端１１の開口部に金属電極３、導入線４及びビーズガラス５のマウント１３を挿入し、ビーズガラス５をガラス管１０の端部１１に加熱溶着する。
【００３１】
（iii）〜（ｖ）水平に支持されたガラス管１０の開口端３１にガイド３２を当て、マウント１４′をその金属電極３′側を先にしてガイド３２を通してガラス管１０内に挿入する。なお、マウント１４′の導入線４′から延びている開放端部は、ガラス管１０の内径よりも若干小さい外径のループ２２になるように曲げられている。
【００３２】
（vi）ガラス管１０にマウント１４′を完全に押込む。
【００３３】
（vii）さらに、押し棒３３を用いてマウント１４′をそのビーズガラス５′が所定位置１２まで入り込むように押込む。
【００３４】
（viii）ガラス管１０における所定部１２よりも開口端３１側のループ２２の位置する部分２３の全周を９００℃程度に加熱して全周を窄ませ、狭窄部を形成する。図５及び図６に詳しく示したように、狭窄部２３の内径βとマウント１４′の上端部のループ２２の外径αとの寸法関係は、α＞βである。
【００３５】
（ix）狭窄部２３よりもさらに開口端３１側において、ガラス管１０に（viii）と同じ方法で第２の狭窄部１５を形成する。
【００３６】
（ｘ）ここまでの加工が完了すれば、ガラス管１０の全体を垂直に立てて支持する。垂直に立てることにより、マウント１４′は下側に位置するマウント１３側に落下するが、図５及び図６に示したように寸法関係がα＞βであるので、ループ２２が狭窄部２３に受け止められる。これにより、マウント１４′のビーズガラス５′が所定位置１２に位置決めされた状態でこのマウント１４′を宙吊り状態で支持することになる。
【００３７】
（xi）ガラス管１０が縦になった状態で、開口端３１から水銀蒸気源となる水銀Ｈｇとゲッターとなるジルコン、アルミナ等との合金の筒体１６をガラス管１０に挿入して第２の狭窄部１５にて受持させる。
【００３８】
（xii）（xi）の状態でガラス管１０の上開口端３１から真空引きしながら、部分１７を加熱して閉塞させる。これにより、ガラス管１０の一端１１と閉塞部１７との間は高真空状態になる。この後、閉塞部１７でガラス管１０の上端部を切り取る。
【００３９】
（xiii）合金筒体１６の挿入部分をコイル１８で高周波加熱することによって合金中の水銀を蒸気化をする。
【００４０】
（xiv）合金筒体１６の挿入部分をヒータ１９で加熱することによって（xiii）で蒸気化された水銀蒸気を拡散させ、ガラス管１０内の下方のマウント１３，１４′間の空間まで移動させる。
【００４１】
（xv）ガラス管１０におけるマウント１４′のビーズガラス５′が位置する部分を回転バーナ２０によって加熱することにより、マウント１４′のビーズガラス５′をガラス管１０と溶着させ、部分１２より下方のガラス管１０の両端を封止する。合金筒体１６はこの加熱加工中に発生する不純ガスを吸着し、ガラス管１０内に不純ガスを残さないように作用する。
【００４２】
（xvi）図５及び図６に示したように、寸法関係がα＞βであり、そのままではガラス管１０の上部を引き抜くことができないので、バーナ２５で狭窄部２３を加熱して軟らかくし、マウント１４′の上端のループ２２がこの狭窄部２３の内部を通過できるようにする。そして、マウント１４′のビーズガラス５′の封着部１２においてガラス管１０を切断し、封着部１２よりも上側の部分を切り取り、ガラス管１０の上部を引き上げる。加熱によってガラス管１０の狭窄部２３が軟らかくなっているので、この作業によって狭窄部２３がループ２２によって押し広げられ、上側に引き抜くことができる。
【００４３】
（xvii），（xviii）カッター２６でマウント１４′のループ２２よりも下側の導入線４′を適当な長さの位置で切断し、ガラス管１０の上部の余分な部分２７をその中にループ２２、合金筒体１６を収容したまま除去し、両端にマウント１３，１４′が封着されている所定長のガラス管１を残す。そして、マウント１３の導入線４についても、適当な長さに切断する。
【００４４】
（xix）さらに、ガラス管１０の端部１２をアニールすることによって水銀蒸気をガラス管内にいっそう拡散させる。こうして、図８に示した従来とほぼ同様の放電灯１００が完成することになる。
【００４５】
本実施の形態の放電灯の製造方法において、特に、図２（ix），（ｘ）及び図３（xi）に示すマウント１４′の位置決め保持工程は、図５（ｉ），（ii）及び図６に拡大して示すように、まず、水平状態のガラス管１０における部分２３の全周を加熱し、続いて加熱した部分の全周を内側へ凹むように変形させ、この部分を狭窄部２３とする。次に、ガラス管１０を縦にすると、マウント１４′が自重で落下し、ループ２２がこの狭窄部２３で受け止められ、マウント１４′の全体が所定の部分１２の位置に宙吊りの形で位置決めされる。
【００４６】
なお、図５（iii）及び図６に示すように、マウント１４′を狭窄部２３から宙吊りできるように、ガラス管１０の狭窄部２３の内周径αよりもマウント１４′のループ２２の外径βは大きくしてある。これにより、ループ２２による吊下げによってマウント１４′のビーズガラス５′が所定位置１２に保持できるので、ガラス管１０における所定位置１２には、従来のような狭窄部を形成しない。
【００４７】
これにより、第１の実施の形態の放電灯の製造方法によれば、図１１（ｉ）〜（iii）に示した従来の方法のようにガラス管１０の所定部位１２に狭窄部を形成し、その狭窄部１２によってマウント１４のビーズガラス５′を受持し、マウント１４の全体を宙吊り状態に保持する必要がなくなる。この結果、マウント１４′における金属電極３′の外径Ｂをビーズガラス５′の外径Ｃとほぼ等しくなるまで拡げることができ、しかもこれらをガラス管１０の内径Ａよりも若干小さい程度にすることができることになる。
【００４８】
したがって、本実施の形態の方法によれば、従来方法に比べてより少ない工程によって、水銀蒸気の拡散効率が改善され、また不純ガスの除去能率も改善され、従来よりも高輝度、長寿命の放電灯１００を製造することができる。
【００４９】
なお、マウント１４′には図７に示す構造のものを用い、図１〜図４の工程（ｉ）〜（xix）で放電灯１００を製造することもできる。この第２の実施の形態の特徴は、マウント１４′として、その導入線４′の先端部にループ２２を形成する代わりに、先端部をプレスして円形端２２０を形成したものを用いる点にある。この構造のマウント１４′を用いて行う第２の実施の形態の放電灯の製造方法は、第１の実施の形態のものと同様である。
【００５０】
これによっても、従来方法によりも少ない工程で、水銀蒸気の拡散効率が改善され、また不純ガスの除去能率も改善され、従来よりも高輝度、長寿命の放電灯１００を製造することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来例に比べて高輝度、長寿命の放電灯をより少ない工程で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の放電灯の製造方法の（ｉ）〜（ｖ）の工程図。
【図２】上記実施の形態の製造方法の（vi）〜（ｘ）の工程図。
【図３】上記実施の形態の製造方法の（xi）〜（xv）の工程図。
【図４】上記実施の形態の製造方法の（xvi）〜（xix）の工程図。
【図５】上記の実施の形態の製造方法における工程（viii），（xi）の詳しい説明図及びＡ−Ａ線拡大断面図。
【図６】上記の実施の形態の製造法における工程（xvi）で符号１２の部分を切断した直後の状態を示す拡大図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の放電灯の製造方法における工程（viii），（xi）の詳しい説明図及びＡ−Ａ線拡大断面図。
【図８】一般的な放電灯の断面図。
【図９】従来の放電灯の製造方法の（ｉ）〜（ｖ）の工程図。
【図１０】従来の製造方法の（vi）〜（xii）の工程図。
【図１１】従来の製造方法における工程（ii），（iv）の詳しい説明図。
【符号の説明】
１ガラス管
２蛍光体被膜
３，３′ 金属電極
４，４′ 導入線
５，５′ ビーズガラス
１０ガラス管
１３マウント
１４′ マウント
２２ループ
２２０円形端

Claims

（ｉ）所定部分の内部に蛍光体被膜をコーティングした長尺のガラス管の一端部に金属電極、導入線及びビーズガラスの組体で成る第１のマウントを挿入し、ビーズガラスをガラス管の一端部に溶着し、
（ii）（ｉ）の工程で得られたガラス管を水平に支持し、
（iii）金属電極、導入線及びビーズガラスの組体で成り、かつ導入線の先端に当該導入線を含む１つの平面に含まれる扁平形状の膨出部の形成されている第２のマウントをその金属電極側を先にして、ガラス管の開口端から内部に挿入し、ガラス管内の所定位置まで押込み、
（iv）次に、ガラス管における前記第２のマウントの金属電極よりも前記開口端側で、かつ、前記第２のマウントの膨出部の位置する部分よりも当該金属電極側の第１の狭窄部形成予定位置に第１の狭窄部を形成し、
（ｖ）前記第１の狭窄部よりもさらに開口端側で、かつ、前記第２のマウントの膨出部よりも開口端側の位置において、ガラス管に第２の狭窄部を形成し、
（vi）次に、前記第１と第２の狭窄部が形成されたガラス管の全体を、その開口端を上側にして垂直に立てて支持し、前記第２のマウントの導入線の先端の膨出部を前記第1の狭窄部にて受持させて当該第２のマウントを宙吊り状態にし、
（vii）ガラス管が縦になった状態で、前記開口端から水銀蒸気源となる水銀とゲッターとなる合金とを組み合わせた合金筒体をガラス管内に挿入して前記第２の狭窄部にて受持させ、
（viii）ガラス管の前記開口端から真空引きしながら、当該ガラス管の前記合金筒体より開口端側の部分を閉塞し、
（ix）前記合金筒体の挿入部分を加熱することによって合金筒体中の水銀を蒸気化させ、
（ｘ）ガラス管におけるその内部に前記第２のマウントのビーズガラスが位置する部分を加熱して当該ビーズガラスをガラス管と溶着させ、
（xi）前記第２のマウントのビーズガラスの封着部においてガラス管を切断し、当該封着部よりも上側の部分を除去することを特徴とする放電灯の製造方法。
（iii）の工程では、ガラス管の開口端に先細りとなったガイド孔が形成されたガイドをあてがい、前記第２のマウントをガイド孔にガイドさせながらガラス管内に挿入することを特徴とする請求項１に記載の放電灯の製造方法。
（iii）の工程では、ガラス管内に挿入された第２のマウントを、ガラス管の開口端から挿入した押し棒によって所定の位置まで押込むことを特徴とする請求項１又は２に記載の放電灯の製造方法。
（xi）の工程では、第１の狭窄部を加熱して内径を拡がらせ、第２のマウントの上端の膨出部がこの第１の狭窄部の内部を通過できるようにし、次に、第２のマウントのビーズガラスの封着部分においてガラス管を切断し、導入線を残して封着部分よりも上側の部分を切り取り、次に、第２のマウントの前記膨出部よりも下側の適当な長さ位置で導入線を切断し、ガラス管の上部の余分な部分をその中に膨出部と合金筒体を収容したまま除去することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯の製造方法。
前記導入線の先端部をループ状に曲げ加工し、又はプレスによって円盤状に押しつぶすことによって膨出部が形成された第２のマウントを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放電灯の製造方法。