TWI445045B - A discharge lamp and a method of manufacturing the same - Google Patents

Description

放電燈以及其製造方法

本發明係有關於一種短弧型放電燈等放電燈的封合構造，特別是有關於一種封合管重疊的封合構造。

在短弧型放電燈中，在封入電極的發光管的兩端一體地設置玻璃製的封合管，在封合管內，支持電極的電極支持棒由圓筒狀的玻璃管保持。利用金屬箔的密封構造中，經由軸接於電極支持棒的金屬環等使鉬箔等與電極支持棒電性連接。然後，在封合工程中，藉由加熱封合管而縮小其直徑，使封合管與玻璃管熔接。藉此，金屬箔被封著，發光管內成為氣密狀態。

在半導體、液晶製造的領域中，為了提高生產效率，短弧型放電燈朝大電力化發展。電力增加會使過度的應力施加於封合管上，恐怕會產生封合管的破損或燈的破壞。為了防止如此的破壞，由雙重封合構造而提高強度的放電燈是已知的(參照專利文獻1、2)。

在雙重封合構造的放電燈中，將插入於封合管內的包含玻璃管、金屬箔等的部件(安裝構件)熔接於封合管，而且從其外側再熔接封合管。在專利文獻2中，為了不使內側封合管的端部露出於放電空間，將內側封合管抵接於比內側封合管的直徑還大的錐拔狀的玻璃管端部。藉由此構造，提供一種封合構造，使內側、外側封合管同時熔接，提高生產效率。

[專利文獻1]特開2007-157513號公報

[專利文獻2]特開2007-95328號公報

在習知的雙重封合構造中，在進行封合工程時，內部封合管收縮，另一方面直徑大的玻璃管端部由於厚度厚而其外徑難以變化。因此，內側封合管與玻璃管的在錐拔部分的接觸面，內側封合管藉由複雜的收縮動作而熔接，在接觸面恐怕殘留間隙。特別是內側封合管的端部形狀變得複雜，容易產生間隙。

在材質不同的金屬環與玻璃管的接觸面附近容易產生應力集中，容易沿著接觸面附近的微小間隙產生裂縫。產生的裂縫立即沿著徑向朝鄰接的內側封合管更朝外側封合管行進。由於此裂縫的行進，封合管斷裂，而且由於裂縫朝發光管行進而產生燈的破損、破裂。又，如果擴大玻璃管的發光管側端部的直徑，在外側封合管的熔接部份產生應力集中，可能成為燈點亮時的破裂起點。

另一方面，短弧型放電燈的情況下，希望儘量縮短從放電開始到上升至穩定點亮狀態的定格燈電壓的時間。但是，當玻璃管的發光管側端部的直徑較大時，露出於放電空間的玻璃管端面的熱容量變大，玻璃管難以變暖。結果，放電空間內的水銀難以蒸發，達到定格電壓放電需要時間，無法迅速地進入穩定點亮的狀態。

本發明的放電燈包括：導電性的電極支持棒，支持發光管內的電極，並配置於與發光管連接的外側封合管內；玻璃管，保持上述電極支持棒，而與上述外側封合管熔接；導電性的環狀構件，面向上述玻璃管，使沿著軸方向配置的金屬箔與上述電極支持棒做電性連接；以及內側封合管，在外側封合管內被同軸地熔接。例如，玻璃管為圓筒狀玻璃管，使電極支持棒軸通於其並保持電極支持棒。環狀構件由例如金屬環構成。

在本發明中，內側封合管從環狀構件延伸至外側封合管端部的範圍內。即，內側封合管不超過環狀構件軸向延伸至發光管側，而從環狀構件與玻璃管的接觸面分離。並且，玻璃管的環狀構件側端部的直徑比發光管側端部的直徑大。

由於環狀構件與玻璃管的接觸面從外側封合管及內側封合管分離，容易產生於接觸面的裂縫難以傳遞至外側封合管。又，由於玻璃管的發光管側端部的直徑的大小被抑制，可迅速地進入穩定亮燈的狀態。而且，可抑制玻璃管的發光管側端部的應力集中。

為了避免應力集中，玻璃管的至少一部份被形成為朝向外側封合管端部側的前端粗的錐拔狀為好。例如，同軸地形成圓筒狀凹部，藉由將環狀構件插入該凹部，玻璃管的環狀構件側端部圍繞環狀構件而形成。特別是，為了不使內側封合管與環狀構件鄰接，將比環狀構件的外徑大的上述玻璃管的環狀構件側端部的軸方向長度設為比上述環狀構件的軸方向厚度大為好。又，為了不使封合管全體大型化，內側封合管的直徑設為比上述玻璃管的環狀構件側端部的外徑小為好。例如，在玻璃管朝向封合管端部形成前端細的錐拔部分。

本發明的放電燈的製造方法包括(1)在前端粗的錐拔狀的部分與比發光管側端部的外徑大的環狀構件側端部上同軸設置呈圓筒狀的凹部而形成玻璃管；(2)將保持電極支持棒的導電性的環狀構件插入上述凹部；(3)內徑比上述導電性的環狀構件的外徑大，而外徑比上述玻璃管的環狀構件側端部的外徑小的內側封合管的發光管側端部係抵接於環狀構件側端部而定位；(4)將包含上述內側封合管、上述導電性的環狀構件的安裝構件封入外側封合管內；以及(5)藉由從外部對上述外側封合管加熱，上述外側封合管、上述內側封合管以及上述玻璃管的發光管側端部同時縮小直徑。

根據本發明，提供一種確實地使放電空間達到氣密並無破裂、破損危險的封合構造，同時迅速穩定地實施點燈。

以下參照圖式說明本發明的實施形態。

第1圖為本實施形態的短弧型放電燈的概略剖視圖。第2圖為陽極側的封合管的概略剖視圖。

短弧型放電燈10在石英玻璃的發光管12內具有陽極14、陰極16，在發光管12的兩側同軸地形成封合管20、60(以下稱外側封合管)。外側封合管20、60為與發光管12一體地連接的石英玻璃管，其兩端以燈頭80A、80B塞住。

分別在封合管20、60的內部，設有元件(以下稱安裝構件)18A、18B，支持陽極14、陰極16之同時，密閉並封合發光管12內的放電空間11。在本實施形態中，由雙重封合構造而氣密封合發光管10內的放電空間11。在放電空間11中，封入水銀及放電氣體。

如第2圖所示，在封合管20的內部，設有支持陽極14的電極支持棒22，而延設於外側封合管20內的軸方向。電極支持棒22插入設於石英玻璃管(以下稱電極側玻璃管)24的軸孔24A，與外側封合管20熔接的電極側玻璃管24係保持電極支持棒22。在朝向電極側玻璃管24的發光管側的端部(發光管側端部)24T2，為了確實地與外側封合管20熔接而形成圓筒狀孔24B。

電極支持棒22並非延伸至外側封合管20的端部，，金屬製的導線棒28與電極支持棒22以既定間隔同軸地相向配置。電極支持棒22、導線棒28插入沿著石英製的圓柱狀玻璃構件34的兩端的軸設置的插入孔34A、34B，玻璃構件34保持電極支持棒22、導線棒28。導線棒28係連接於與外部電源(未圖示)連接的導線(未圖示)。

剛性金屬環26、32分別緊貼配置於圓筒狀的玻璃構件34的兩端，電極支持棒22、導線棒28插入於軸孔26A、32B。接近發光管12的金屬環(以下稱為內側金屬環)26與電極側玻璃管24的一邊的端部24T1抵接。另一邊的金屬環(以下稱外側金屬環)32與石英製的外側玻璃管35抵接。金屬環26、32分別熔接於電極支持棒22、導線棒28。

在內側金屬環26與外側金屬環32之間，沿著軸方向，複數個帶狀金屬箔36沿著玻璃構件34的外表面於軸方向延伸，其兩端係熔接於內側金屬環26與外側金屬環32的外周面。金屬環32係使導線棒28與金屬箔36做電性連接，金屬環26係使金屬箔36與電極支持棒22做電性連接。

由石英玻璃所構成的內側封合管38被熔接於外側封合管20的內面而被同軸地配置。內側封合管38容納圓筒狀的玻璃構件34、金屬箔36，藉由與外側封合管20熔接而封合封合管20內。而且，金屬箔36與第2圖所示的不同，實際上與內側封合管38相比非常薄。石英製的固定環29被插入於外側封合管20的端部，固定沿著內側封合管38的軸方向的位置。

第3圖為放大外側封合管20的玻璃管24附近的剖視圖。

在電極側玻璃管24的端部24T1附近，從發光管側朝金屬環側形成前端粗的錐拔部分24S，外側封合管20也沿著錐拔形狀部分24S而形成錐拔狀。錐拔部分24S為防止應力集中而形成平滑狀。

藉由該錐拔形狀部分24S，電極側玻璃管24的端部24T1中的直徑D1比另一邊的端部24T2的直徑D2大。然後在端部24T1，圓筒狀的凹部24N同軸地形成，與外周面的金屬箔36一體的內側金屬環26以及玻璃構件34插入於凹部24N。即，端部24T1圍繞內側金屬環26。

端部24T1的直徑D2比內側封合管38的外徑大。並且，具有直徑D2的端部24T1的軸方向長度L比內側金屬環26的厚度L0長。即，內側封合管38的端部38T1係沿著軸方向在比金屬環26還靠近封合管端部側的位置上與電極側玻璃管24的端部24T1熔接。

而且，在電極側玻璃管24的端部24T1上，朝向封合管端部側而形成前端細的錐拔形狀部分24U，在與內側封合管38熔接的端部24T1的端面的直徑D3比直徑D1小。

第4圖為插入安裝構件18A於內側封合管38的熔接前的概略剖視圖。第5圖為插入容納安裝構件18A的內側封合管38於外側封合管20的熔接前的概略剖視圖。使用第4、5圖說明封合工程。

第4圖所示的內側封合管38係表示由燃燒器熔接前的狀態，電極側玻璃管24的端部24T1為熔接前的形狀。端部24T1的環狀突緣部24V具有比內側金屬環26的外徑大的內徑，而且具有比內側封合管38的外徑大的外徑。內側封合管38的內徑比導電性的環狀構件的外徑大。

為了形成安裝構件18A，首先使內側金屬環26與電極支持棒22熔接而一體化，電極支持棒22插入於電極側玻璃管24。其次，將電極支持棒22壓入於陽極14而一體化。又，外側金屬環32與導線棒28熔接而一體化。

接著，與內側金屬環26熔接的電極支持棒22以及與外側金屬環32熔接的導線棒28插入於玻璃構件34的插入孔34A、34B，在玻璃構件34的兩端配置有內側金屬環26與外側金屬環32。

而且，複數個帶狀的金屬箔36熔接於內側金屬環26的外周面及外側金屬環32的外周面，藉此，內側金屬環26、玻璃構件34、外側金屬環32成為一體。在本實施形態中，六片金屬箔以等間隔於軸方向延伸。

與外側金屬環32、金屬箔36以及玻璃構件34形成為一體的內側金屬環26插入於電極側玻璃管24的凹部24N。然後，使內側封合管38覆蓋於玻璃構件34。此時，玻璃構件34與內側封合管38之間產生微小間隙。

而且，使外側玻璃管35插入導線棒28，使固定環29抵接於內側封合管38之同時使導線棒28插入固定環29。內側封合管38的端部38T1與電極側玻璃管24的端部24T1抵接，另一邊的端部38T2與固定環29抵接。藉此，內側封合管38達成定位，抑制朝軸方向的移動。

當安裝構件18A被安裝再安裝內側封合管38後，安裝構件18A插入於外側封合管20內。然後，使放電空間11內呈負壓狀態，由燃燒器對外側封合管20加熱。藉由加熱使外側封合管20、內側封合管38以及電極側玻璃管的電極側端部24T2縮小直徑，電極側玻璃管24、玻璃構件34以及外側玻璃管35熔接。藉此，安裝構件18A被封合於外側封合管20內。

而且，陰極側的封合構造、封合工程與陽極側相同。

根據本實施形態，在雙重封合構造的放電燈10中，在保持電極支持棒22的電極側玻璃管24的端部24T1中，朝向封合管端部而形成前端粗的錐拔狀部分24S。然後，端部24T1的直徑D1比另一邊的端部24T2的直徑D2大。即，在內側金屬環26與玻璃管24的接觸面附近，電極側玻璃管24的直徑比其他部分的直徑大。

內側金屬環26與玻璃管24的接觸面由於為材質不同的接觸面，在燈的使用中，燈的內壓力及熱應力容易被施加而容易產生間隙。在本實施形態中，藉由內側金屬環26插入於玻璃管24的凹部24N，電極側玻璃管24圍繞接觸面附近。因此，防止從接觸面附近產生裂縫，可防止外側封合管20甚至發光管12由於裂縫而破損。

又，由於內側封合管38與電極側玻璃管24的端部24T1的熔接部從內側金屬環26與電極側玻璃管24的接觸面附近分離，可防止以該熔接部為起點而產生裂縫。

另一方面，電極側玻璃管24的端部24T2的直徑D2可設定成與單層封合構造大體上相同大小。藉此，可防止端部24T2與外側封合管20的厚度薄的熔接部分產生裂縫、應力集中而造成管的破損。又，可抑制露出於放電空間11的面積為小，可迅速地從開始亮燈移至定格電壓。

而且，在電極側玻璃管24的端部24T1形成前端細的錐拔部分24U，內側封合管38的外徑比電極側玻璃管24的端部24T1的直徑D1小。藉此，外側封合管20不必大直徑化。

以上，由於內側封合管38定位於電極側玻璃管24的端部24T1與固定環29之間，在放電燈的封合工程中，內側封合管38、外側封合管20可熔接在一起，而高效率地製造出放電燈。

而且，並不限定於雙重封合構造，也可以是具備特定強度形狀的三種以上的封合管重疊而熔接。內側封合管38應配置成不超過內側金屬環26而延伸至發光管側。又，玻璃管24T2的錐拔形狀部分24S的形狀可根據需求而變更。而且，也可是用於短弧型以外的放電燈的封合構造。

10．．．放電燈

11．．．放電空間

12．．．發光管

14．．．陽極

16．．．陰極

18A、18B．．．安裝構件

20．．．外側封合管

22．．．電極支持棒

24．．．電極側玻璃管(玻璃管)

24A．．．軸孔

24B．．．圓筒狀孔

24T1．．．端部(環狀構件側端部)

24T2．．．端部(發光管側端部)

24N．．．凹部

24S．．．錐拔部分

24U．．．錐拔形狀部分

24V．．．環狀突緣部

26．．．內側金屬環(環狀構件)

26A．．．軸孔

28．．．導線棒

32．．．外側金屬環

32B．．．軸孔

34．．．玻璃構件

34A、34B．．．插入孔

35．．．外側玻璃管

36．．．金屬箔

38．．．內側封合管

80A、80B．．．蓋子

D1．．．直徑(環狀構件側端部的直徑)

D2．．．直徑(發光管側端部的直徑)

第1圖為本實施形態的短弧型放電燈的概略剖視圖。

第2圖為陽極側的封合管的概略剖視圖。

第3圖為外側封合管的玻璃管附近的放大剖視圖。

第4圖為插入安裝構件於內側封合管38的熔接前的概略剖視圖。

第5圖為插入容納安裝構件的內側封合管於外側封合管的熔接前的概略剖視圖。

11．．．放電空間

12．．．發光管

14．．．陽極

20．．．外側封合管

22．．．電極支持棒

24．．．電極側玻璃管(玻璃管)

24A．．．軸孔

24B．．．圓筒狀孔

24T1．．．端部(環狀構件側端部)

24T2．．．端部(發光管側端部)

26．．．內側金屬環(環狀構件)

26A．．．軸孔

28．．．導線棒

29．．．固定環

32．．．外側金屬環

32B．．．軸孔

34．．．玻璃構件

34A．．．插入孔

34B．．．插入孔

35．．．外側玻璃管

36．．．金屬箔

38．．．內側封合管

80A．．．蓋子

Claims (6)

1. 一種放電燈，包括：導電性的電極支持棒，支持發光管內的電極，並配置於與發光管連接的外側封合管內；玻璃管，保持上述電極支持棒，而與上述外側封合管熔接；導電性的環狀構件，面向上述玻璃管，使沿著軸方向配置的金屬箔與上述電極支持棒做電性連接；以及內側封合管，在外側封合管內被同軸地熔接，從上述環狀構件延伸至外側封合管端部的範圍內，其中上述玻璃管的環狀構件側端部的直徑比發光管側端部的直徑大；其中上述玻璃管的至少一部分被形成為朝向外側封合管端部側的前端粗的錐拔狀。
2. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈，其中上述玻璃管的環狀構件側端部具有圓筒狀凹部，圍繞上述環狀構件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈，其中比上述環狀構件的外徑大的上述玻璃管的環狀構件側端部的軸方向長度比上述環狀構件的軸方向厚度大。
4. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈，其中上述內側封合管的直徑比上述玻璃管的環狀構件側端部的直徑小。
5. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈，其中上述環狀構件為使上述電極支持棒軸通而保持的金屬環。
6. 一種放電燈的製造方法，包括下列步驟：在前端粗的錐拔狀的部分與比發光管側端部的外徑大的環狀構件側端部上同軸設置呈圓筒狀的凹部而形成玻璃管；將保持電極支持棒的導電性的環狀構件插入上述凹部；內徑比上述導電性的環狀構件的外徑大，而外徑比上述玻璃管的環狀構件側端部的外徑小的內側封合管的發光管側端部係抵接於上述玻璃管的環狀構件側端部而定位；將包含上述內側封合管、上述玻璃管、上述導電性的環狀構件的安裝構件封入外側封合管內；以及藉由從外部對上述外側封合管加熱，上述外側封合管、上述內側封合管以及上述玻璃管的封合管側端部同時縮小直徑，使上述安裝構件被封合於上述外側封合管內。