WO2004086442A1 - 放電ランプの製造方法 - Google Patents

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WO2004086442A1
WO2004086442A1 PCT/JP2004/004330 JP2004004330W WO2004086442A1 WO 2004086442 A1 WO2004086442 A1 WO 2004086442A1 JP 2004004330 W JP2004004330 W JP 2004004330W WO 2004086442 A1 WO2004086442 A1 WO 2004086442A1
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electrode
discharge lamp
laser
electrode assembly
manufacturing
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Inventor
Yuichiro Ogino
Yoshimitsu Mino
Akio Kikuchi
Hironobu Ueno
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Matsushita Electric Industrial Co. Ltd.
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02Manufacture of electrodes or electrode systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/04Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06Main electrodes
    • H01J61/073Main electrodes for high-pressure discharge lamps
    • H01J61/0732Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/84Lamps with discharge constricted by high pressure
    • H01J61/86Lamps with discharge constricted by high pressure with discharge additionally constricted by close spacing of electrodes, e.g. for optical projection

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a discharge lamp, and more particularly to a method of manufacturing a short arc type discharge lamp in which the distance between electrodes is reduced to approach a point light source.
  • a discharge lamp such as a short arc type high-pressure mercury lamp in which the distance between electrodes is shortened so as to be closer to a point light source has attracted attention.
  • an electrode assembly including an electrode structure portion serving as a pair of electrodes of a discharge lamp is inserted into a discharge lamp glass bulb having an arc tube portion and a side tube portion, After sealing the tube portion and forming an arc tube in which the electrode structure portion is located, a part of the electrode structure portion is selectively melted and cut to form a pair of electrodes in the arc tube.
  • a method for manufacturing such a discharge lamp is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 3330592.
  • a predetermined position of a tundene rod constituting the electrode assembly is heated and melted by laser irradiation, and after the laser irradiation is stopped, a portion where the electrode material is close to the base of the electrode.
  • the tungsten rod is cut by the effect of surface tension (cutting by such a process is called “melting cutting” or simply “melting”).
  • a pair of electrodes be formed by laser irradiation at most twice. That is, a predetermined position of the electrode assembly is And the tip of one electrode is machined into a hemisphere, and the second laser irradiation is used to machine the tip of the other electrode into a hemisphere.
  • it has been found that it is difficult to control which electrode tip is processed by the first laser irradiation. It is unknown which tip of the electrode is to be machined, meaning that it is unknown which electrode should be used for the second laser irradiation. This is a real problem in manufacturing.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has a discharge lamp that forms a pair of electrodes by fusing a predetermined position of an electrode assembly by irradiating a laser from outside the arc tube. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a discharge lamp, which can appropriately control which electrode tip is processed by the first laser irradiation. Disclosure of the invention
  • a method for manufacturing a discharge lamp according to the present invention comprises: an electrode assembly including a pair of electrodes serving as electrodes; an arc tube portion; and two sides formed at both ends of the arc tube portion. After inserting into a glass bulb for a discharge lamp having a tube portion and sealing the two side tube portions respectively, a part of the electrode assembly is melt-cut by irradiating a laser from outside the glass bulb. Therefore, in the method for manufacturing a discharge lamp in which a pair of electrodes are formed, a predetermined angle exceeding 0 ° between a predetermined position of the electrode assembly and a plane perpendicular to the axial direction of the electrode assembly is provided.
  • the first laser that melts and cuts a part of the electrode assembly and melts the tip of one of a pair of electrodes formed by melt cutting by irradiating the laser from the direction having ⁇ 1 Includes irradiation step It is characterized by a door.
  • the present inventors first attempted to irradiate a laser beam from right beside the electrode assembly to blow a predetermined portion of the electrode assembly. That is, as a result of irradiating the laser 60 from the side of the electrode structure part 42 of the electrode assembly shown in FIG. 1 and fusing it (FIG. 1 (a)), the molten electrode material was Move The problem is that it is difficult to control
  • the predetermined angle 01 is preferably about 45 ° or less.
  • the heating for fusing may not be sufficient, and there may be a problem in the energy efficiency of the laser due to the lens effect of the glass material constituting the arc tube.
  • the upper limit of the angle may vary depending on the type of the lamp, the material of the arc tube, and the shape of the arc tube. .
  • the predetermined position of the electrode assembly to be irradiated with the laser in the first laser irradiation step is in a light emitting space formed after the electrode assembly seals each of the two side tubes.
  • the position of the center axis of the irradiated laser is shifted to the side of the one electrode whose tip is processed. .
  • the laser irradiation position is shifted from the center, so that the tip side of the one electrode can be more reliably melt-processed.
  • the desired position may not be machined properly if the position of the center axis of the laser almost coincides with position C, probably because of the width of the laser light. It seems.
  • the presence / absence and occurrence rate of such inconveniences may vary depending on the structure of the electrode assembly, that is, the presence / absence of a covering member such as a coil described later, the shape and position of the covering member, and other various conditions. it is conceivable that.
  • the manufacturing method may further include a second laser irradiation step of irradiating a tip of another electrode different from the one electrode with laser, and melting and processing a tip of the other electrode.
  • the electrode may be completed in one laser irradiation.
  • a single laser irradiation is sufficient.
  • the second laser irradiation may be performed at an angle to the tip of the other electrode, but may be performed from the side.
  • the laser irradiation is not limited to being performed twice, and it is a matter of course that the shape of the tip of the electrode may be adjusted by performing laser irradiation a third or more times.
  • the electrode assembly is obtained by attaching two covering members, each of which is fixed to a tip end of a pair of electrodes, to one tungsten rod, and wherein the first laser irradiation is performed.
  • the one tungsten rod is melted and cut, and the tungsten rod on the side constituting the one electrode and a part of the covering member are melted and integrated, and the tip of the one electrode formed is formed.
  • the part may be processed into a substantially hemispherical shape.
  • the covering member may be a coil-shaped member, but is not limited thereto, and may be a cylindrical member.
  • the final distance D between the pair of electrodes is preferably more than 0 mm and 4.5 mm or less, and more preferably 2 mm or less. To achieve this, it is preferable to optimize conditions such as the mounting position of the covering member, the diameter of the covering member and the stainless steel rod, and the laser output. Of course, it is good.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the result of fusing by irradiating a laser 60 from right beside the electrode structure portion 42.
  • FIG. 2 is a view for explaining a method for manufacturing a discharge lamp according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing the arc tube 10 after forming the sealing portions 20 and 20 ′.
  • FIG. 4 is a diagram showing a discharge lamp 100 in which a pair of electrodes 12 and 12 ′ are formed in an arc tube 10.
  • FIG. 5 (a) is a view showing a state in which a laser 60 is irradiated from the outside of the arc tube 10 for fusing the fusing portion 18 toward the fusing portion 18.
  • FIG. 5 (b) is a diagram showing a cross section of the arc tube 10 taken along the line C in FIG. 4 (a).
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an irradiation position at the time of the first laser irradiation.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state of the second laser irradiation.
  • FIG. 8 is a view showing a state after the electrodes 12 are formed.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a configuration of an electrode assembly according to a modification of the present invention.
  • FIGS. 2 to 4 are views for explaining a method of manufacturing a high-pressure mercury lamp as an example of a method of manufacturing a discharge lamp according to an embodiment of the present invention.
  • a discharge lamp glass bulb (hereinafter simply referred to as “glass bulb”) 50 and a pair of discharge lamps
  • the electrode assembly 40 is inserted into the glass bulb 50.
  • the glass bulb 50 has a substantially spherical arc tube portion 10 serving as an arc tube of a discharge lamp, and a side tube portion 22 extending from the arc tube portion 10.
  • a part of the side tube part 22 is a part to be a sealing part of the discharge lamp.
  • the glass pulp 50 may be fixed such that it is held, for example, by a chuck 52. In the present embodiment, the glass bulb 50 is held in a horizontal direction, but may be held in a vertical direction.
  • the glass bulb 50 is made of, for example, quartz glass.
  • the inner diameter of the arc tube part 10 of the glass bulb 50 used in the present embodiment is 6 mm, the glass thickness is 3 mm, and the inner diameter of the side tube part 22 is 3 mm. 4 mm, length in the longitudinal direction is 250 mm each.
  • the electrode assembly 40 includes one tungsten rod 16 constituting the electrode structure part 42, and metal foils 24 and 24 'joined to both ends of the one tungsten rod 16.
  • the metal foil 24 24 ′ can be composed of, for example, a molybdenum foil.
  • the rod 16 is a portion serving as each electrode axis of a pair of electrodes in the discharge lamp.
  • the length of the tungsten rod 16 is, for example, about 20 mm, and its outer diameter is, for example, about 0.4 mm.
  • a fusing portion 18 At the center of the tungsten rod 16 is a fusing portion 18 that will be blown in a later step.
  • the portion of the stainless steel rod 16 located outside the fusing portion 18 is the electrode tip, and in the present embodiment, the coils 14 and 14 ′ as the covering members are attached to that portion. Have been.
  • the interval between the respective discharge-side tips of the coil 14 and the coil 14 ' is about 1 mm to 1.5 mm. In this case, the final distance D between the electrodes is Is about 1 mm.
  • the inner diameters of the coils 14 and 14' after winding are the same as those of the tungsten rod 1.
  • a tungsten rod 16 is preferably pressed into the coil.
  • Ta The degree of adhesion between the stainless steel rod 16 and the coils 14 and 14 ′ becomes uniform, and the amount of heat radiation in the coil part is almost constant when the fusing part is blown in a later process, for example, by laser irradiation. Therefore, there is little variation in the state of the electrodes and the like after processing with the same laser output.
  • the present invention is not limited to press-fitting, and the coils 14 and 14 ′ may be increased in inner diameter and inserted by tungsten rod 16, and then may be attached by resistance welding, for example.
  • the coils 14 and 14 ′ have a function of preventing overheating of the tip of the electrode during lighting in the manufactured discharge lamp. Therefore, the covering member is not necessarily limited to a coil-shaped member, and for example, a cylindrical member can be attached.
  • the outer diameter of the portion where the coils 14 and 14 'are attached is, for example, about 1.4 mm.
  • the electrode structure portion 42 serving as a pair of electrodes is constituted by a single tungsten rod 16, the central axes of the pair of electrodes can be matched from the beginning. I have.
  • the metal foils 24 and 24 ' may be, for example, rectangular flat plates, and the dimensions may be appropriately adjusted.
  • An external lead 30 made of, for example, molybdenum is joined to the opposite side of the portion joined to the tungsten rod 16 by welding.
  • the electrode assembly 40 is inserted so that the electrode structure portion 42 is located in the arc tube portion 10 of the glass pulp 50.
  • the side tube portion 22 of the glass bulb 50 is brought into close contact with a part of the electrode assembly 40 (metal foils 24 and 24 ′), so that the sealing portions 20 and 20 ′ of the discharge lamp are provided. (See Fig. 3).
  • the close contact (sealing) between the side tube portion 22 and the metal foil 24 may be performed according to a known method. For example, after reducing the pressure of the glass valve 50, the pressure inside the glass valve 50 is reduced (for example, 20 kPa :). While rotating the glass pulp 50 using the chuck 52 under this reduced pressure, the side tube portion 22 of the glass bulb 50 is heated and softened by a burner.
  • the luminous substance of the discharge lamp is introduced into the arc tube portion 10 of the glass bulb 50.
  • the introduction of the luminescent substance can be performed relatively easily.
  • a hole may be formed in the arc tube portion 10 to introduce a luminescent substance, and the hole may be closed after the introduction.
  • mercury as a luminescent substance is
  • Halogen alone (for example, B r 2) is not limited to, can also be encapsulated in the form of a halogen precursor, in this embodiment, are enclosed in the form of CH 2 B r 2 bromine.
  • the encapsulated halogen (or halogen derived from the halogen precursor) plays a role in the halogen cycle during lamp operation.
  • an arc tube 10 in which the electrode structure portion 42 is arranged in the sealed emission space 15 as shown in FIG. 3 is obtained.
  • a pair of electrodes 1 2 1 2 ′ having a predetermined inter-electrode distance D is formed by selectively cutting the fusing portion 18 located in the arc tube 10.
  • a discharge lamp 100 in which 12 and 1 ′ are formed in the arc tube 10 is obtained.c.
  • the method of manufacturing a discharge lamp according to the present embodiment includes the steps of: When performing the first laser irradiation toward the fusing site 18 from the surface, a surface S 1 (Fig. 5) that is substantially perpendicular to the axial direction of the tungsten rod 16
  • FIG. 5 is a diagram showing the state at that time ( as shown in FIG. 5 (a), in the present embodiment, when performing the first laser irradiation to blow the fusing portion 18, Drop in the axial direction of the electrode assembly
  • the laser 60 is irradiated from a direction having a predetermined angle ⁇ 1 with the straight surface S 1.
  • FIG. 5 (b) is a diagram showing a cross section of the arc tube 10 taken along the surface S1 in FIG. 5 (a), and the laser 60 is irradiated from just beside the arc tube 10 in the horizontal direction.
  • the laser irradiation direction is not limited to this example.
  • the effect of the present invention can be obtained.
  • the fusing portion 18 is blown, and a part of the tungsten rod 16 and the coil 14 ′ is melted and integrated.
  • FIG. 5 when the discharge-side tip of the electrode 12 ′ to be formed is processed into a hemispherical shape, a part of the heated and melted tungsten rod 16 becomes a pair of electrodes 12 and 12. 1 2 ′ (see FIG. 6) can be controlled, and the manufacturing problems described in detail above can be solved.
  • the specific value of the predetermined angle S1 is preferably more than 0 ° and about 45 ° or less. If this angle is too large, the spot shape when the laser hits the tungsten rod 16 becomes an ellipse.Therefore, the heating for fusing the tungsten rod 16 may not be sufficient, and the arc tube 1 Depending on the shape of 0, the influence of the lens effect of quartz glass is also a concern. According to the study by the inventors of the present application, it has been confirmed that it is more preferable that the angle be 5 ° or more and 15 ° or less.
  • the position where the laser 60 is irradiated is shown in Fig. 6.
  • the laser irradiated when viewed from the position C which is the center between both ends of the portion existing in the light emitting space in the electrode assembly.
  • the position of the center axis 61 of 60 is shifted to the side of the electrode whose tip is machined (in the example of FIG. 6, the center C and the center axis 61 are shifted by a distance ⁇ ,
  • the purpose is not limited to the distance ⁇ .)) Is preferable. By doing so, there is a difference in the degree of cooling of the electrode assembly after the laser irradiation is stopped between the pair of electrode portions.
  • the heat is released through the tungsten rods 16 and 16 ′, so that the electrode is gradually cooled from the base of the electrode.
  • the side including the coil 14 is cooled.
  • the electrode part is more It has been speculated that the temperature will easily fall, and that the electrode assembly will be more likely to be blown by surface tension.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state of the second laser irradiation.
  • the discharge lamp manufactured by the manufacturing method of the above embodiment can be attached to an image projection apparatus such as a liquid crystal projector or a projector using a DMD, and can be used as a light source for a projector.
  • the above-described discharge lamp can be used as a light source for an ultraviolet stepper, a light source for a sports stadium, or a light source for a headlight of an automobile or the like, in addition to a light source for a projector.
  • a molybdenum foil 24, 24 ' was used as the electrode assembly, but the molybdenum foil 24, 24' may also be a tungsten rod. It is possible. That is, one obtained by attaching a covering member such as a coil to one tungsten rod can be used as the electrode assembly. In this case, the external lead 30 can also be constituted by a stainless steel rod.
  • the electrode assembly in which the two coils 14, 14 'are attached to one tungsten rod 16 is used, but the structure of the electrode assembly is also limited to this.
  • the present invention can be applied to a case where only one tungsten rod is used without providing a covering member such as a coil.
  • the present invention can be applied to a case where an electrode assembly having a structure as shown in FIG. 9 is used.
  • FIG. 9 shows a single coil 140 attached so that the tip ends of two tungsten rods 16 16 ′ are connected to each other. The fixed part will be melted.
  • the present invention is preferably applied to a short arc type discharge lamp in which the distance D between the electrodes is relatively short (less than l mm in the above example), but is not limited thereto. Also, using only AC-lit discharge lamps Instead, it can be applied to a DC lighting type discharge lamp. Industrial applicability
  • the method for manufacturing a discharge lamp according to the present invention by irradiating the first laser irradiation from a direction having a predetermined angle 1, the molten electrode material is turned into a pair of electrodes. It is difficult to control which side to move to, which is suitable for mass production of discharge lamps.

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Abstract

封止された発光空間内に配された電極組立体の所定の位置にレーザ照射して溶融切断することにより一対の電極を形成する場合において、電極組立体の溶断部位を、発光管の外部からレーザを照射して加熱溶断させる際に、電極組立体の軸方向に略垂直な面S1との間で所定の角度θ1を有する方向からレーザを照射する。これにより、溶融した電極材料が一対の電極のいずれの側に移動するかの制御を容易にすることができる。

Description

明 細 書
放電ランプの製造方法 技術分野
本発明は、 放電ランプの製造方法に関し、 特に点光源に近づけるため 電極間距離を短縮したショ一トアーク型放電ランプの製造方法に関する。 背景技術
近年、 液晶プロジヱクタや D M D (デジタル · マイクロミラ一 · デバ イス) を用いたプロジヱクタなど、 大画面への表示を実現するプロジェ クタが種々検討されている。 このようなプロジェクタの光源として、 よ り点光源に近づけるため電極間距離を短縮したショートアーク型の高圧 水銀ランプ等の放電ランプが注目されている。
このような放電ランプの製造方法として、 放電ランプの一対の電極と なる電極構造部分を含む電極組立体を 発光管部と側管部とを有する放 電ランプ用ガラスバルブ内に挿入し、 前記側管部を封止して、 内部に電 極構造部分が位置する発光管を形成した後に 前記電極構造部分の一部 を選択的に溶融切断させることにより.. 発光管内に一対の電極を形成す る放電ランプの製造方法が、 例えば、 特許第 3 3 3 0 5 9 2号公報に開 示されている。
上記のような放電ランプの製造方法においては、 前記電極組立体を構 成するタンダステン棒の所定の位置をレーザ照射により加熱溶融させ、 レーザ照射を止めた後、 電極材料が電極の根元に近い部分から徐々に冷 却される際、 表面張力の作用によりタングステン棒が切断される (この ようなプロセスによる切断を 「溶融切断」 若しく は単に 「溶断」 とい ラ) 。
この溶断を利用した放電ランプの製造方法において、 放電ランプの量 産を図るには、 多く とも 2度のレーザ照射で一対の電極が形成されるこ とが好ましい。 即ち、 1度目のレーザ照射で前記電極組立体の所定位置 を溶断させるとともに一方の電極の先端部を半球状に加工し、 2度目の レーザ照射で他の電極の先端部を半球状に加工するのである。 しかしな がら、 本願発明者らの検討によると、 1度目のレーザ照射でどちらの電 極の先端部が加工されるかの制御が困難であることがわかった。 どちら の電極の先端部が加工されるか不明である、 ということは、 2度目のレ 一ザ照射をどちらの電極に対して行えばよいかが不明である、 というこ とであり、 放電ランプの製造に際して現実的には大きな問題となる。 本発明は、 上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、 発光 管外部からレーザ照射することで電極組立体の所定位置を溶断させるこ とにより、 一対の電極を形成する放電ランプの製造方法において、 1度 目のレーザ照射でいずれの電極先端部が加工されるかを適切に制御する ことができる放電ランプの製造方法を提供することを目的としている。 発明の開示
上記目的を達成するために、 本発明に係る放電ランプの製造方法は 一対の電極となる棒を含む電極組立体を、 発光管部と、 この発光管部の 両端部に形成された二つの側管部を有する放電ランプ用ガラスバルブに 揷入し、 前記二つの側管部をそれぞれ封止した後、 前記ガラスバルブの 外部からレーザ照射して前記電極組立体の一部を溶融切断することによ り、 一対の電極を形成する放電ランプの製造方法において、 前記電極組 立体の所定の位置に対して、 当該電極組立体の軸方向に垂直な面との間 で 0 ° を超える所定の角度 ^ 1 を有する方向からレーザ照射することに より、 電極組立体の一部を溶融切断するとともに溶融切断により形成さ れる一対の電極のうちの一の電極の先端部を溶融加工する第 1のレーザ 照射ステップを含むことを特徴としている。
本願発明者らは、 まず、 電極組立体の真横からレーザ照射を行って電 極組立体の所定部分を溶断させることを試みた。 即ち、 図 1 に示される 電極組立体の電極構造部分 4 2の真横からレーザ 6 0を照射して溶断さ せた結果 (図 1 ( a ) ) 、 溶融した電極材料がいずれの電極の側に移動 するかが適切に制御できない、 という問題が明らかとなったのである
(図 1 ( b ) 及び (c ) 参照) 。 この場合、 1度目のレーザ照射でどち らの電極の先端部が半球状に加工されるか不明であることから、 2度目 のレーザ照射で、 他の電極の先端部を半球状に加工しょうとしても、 2 度目のレーザ照射をいずれの電極に対して行えばよいかも不明であり、 量産に際しては大きな問題となる。 この問題に対処するべく鋭意検討し た結果、 上記本願発明に係る放電ランプの製造方法に到達したものであ る。
即ち、 上記本発明に係る放電ランプの製造方法によると、 いずれの側 の電極先端部が半球状に加工されるか、 確実に制御することができ、 従 つて、 2度目のレーザ照射をどちらに対して行えばよいかも明確である c 前記所定の角度 0 1は、 略 4 5 ° 以下であることが好ましい。 なお、 角度 ( 1の下限は 0 ° を超えていればよいが、 5 0 以上がより好ましい c 角度 1があまり大きくなると レーザが電極組立体に当たる際のスポ ッ ト形状が長円となることから、 溶断させるための加熱が十分でなくな る可能性が生じたり、 発光管を構成するガラス材料のレンズ効果により レーザのエネルギー効率に問題が生じる可能性もあるので、 略 4 5 ° 以 下とすることが好ましいが、 角度の上限はランプの種類や発光管の材料. 形状によっても変化し得る。 本願発明者らの検討では、 およそ 5 ° から 1 5 ° 程度の間が好適なようである。
なお、 前記第 1のレーザ照射ステツプでレ一ザ照射する前記電極組立 体の所定の位置は、 前記電極組立体が、 前記二つの側管部をそれぞれ封 止した後に形成される発光空間内に存在する部分の両端間の中央に当た る位置 Cから見て、 照射される レーザの中心軸の位置が、 先端部が加工 される前記一の電極の側にずれた位置であることが好ましい。 このよう にレーザが照射される位置が中央からずれることにより、 前記一の電極 の先端部の側を、 より確実に溶融加工することができる。 なお、 レーザ 光にも幅があるためか、 レーザの中心軸の位置が位置 Cと略一致するよ うな場合には、 適切に所望の位置を加工することができない場合もある ようである。 もっとも、 このような不都合の発生の有無や発生割合等に ついては、 電極組立体の構造、 即ち、 後述するコイル等の被覆部材の有 無、 被覆部材の形状や位置などの諸条件によっても変わり得ると考えら れる。
さらに、 前記製造方法はさらに、 前記一の電極と異なる他の電極の先 端部にレーザ照射し、 当該他の電極の先端部を溶融加工する第 2のレー ザ照射ステップを含むとすることができるが、 これに限定されず、 1度 のレーザ照射で電極が完成できる場合も有りうる。 特に直流点灯の放電 ランプの場合には現実的に 1度のレーザ照射でよい場合も考えられるで あろう。 もっとも、 2度目の照射を行うことが好ましい場合は多いと思 われる。 なお、 2度目のレーザの照射に際しては、 角度を付けて前記他 の電極の先端部に照射してもよいが、 真横から照射してもよいことが確 認されている。 また、 レーザ照射を 2度行う場合に限定されず、 さらに 3度目、 あるいはそれ以上の回数のレーザ照射を行って電極先端部の形 状の調整等を図ってもよいことは勿論である。
より具体的な方法として、 前記電極組立体は、 一本のタングステン棒 に それぞれが一対の電極のそれぞれの先端部に固着される二つの被覆 部材を取り付けたものであり、 前記第 1 のレーザ照射ステップにて、 前 記一本のタングステン棒が溶融切断され、 前記一の電極を構成する側の タングステン棒及び被覆部材の一部が溶融一体化されるとともに、 形成 される一の電極の先端部が略半球状に溶融加工され、 前記第 2のレーザ 照射ステツプにて、 他の電極を構成する側のタングステン棒及び被覆部 材の一部が溶融一体化されるとともに、 当該他の電極の先端部が略半球 状に加工されるとすることができる。 なお、 被覆部材は、 コイル状の部 材を用いることができるが、 これに限定されず、 筒状の部材でもよい。 なお、 前記一対の電極間の最終的な距離 Dは、 0 m mを超え 4 . 5 m m以下であることが好適であり、 より好ましくは 2 m m以下とすること ができる。 このようにするには、 被覆部材の取り付け位置、 被覆部材ゃ 夕ングステン棒の径、 レーザ出力などの各条件を最適化することが好ま しいことは勿論である。 図面の簡単な説明
図 1 は、 電極構造部分 4 2の真横からレーザ 6 0を照射して溶断させ た結果について説明するための図である。
図 2は、 本発明の実施の形態における放電ランプの製造方法について 説明するための図である。
図 3は、 封止部 2 0、 2 0 ' を形成した後の発光管 1 0を示す図であ る。
図 4は、 一対の電極 1 2及び 1 2 ' を発光管 1 0内に形成した放電ラ ンプ 1 0 0を示す図である。
図 5 ( a ) は、 溶断部位 1 8を溶断させるベく発光管 1 0の外部から 溶断部位 1 8に向けてレーザ 6 0を照射する際の様子を示す図である。 図 5 ( b ) は、 発光管 1 0の図 4 ( a ) の線分 Cの部分における断面 を示す図である。
図 6は、 1度目のレーザ照射の際の照射位置について説明するための 図である。
図 7は、 二度目のレーザ照射の様子を示す図である。
図 8は、 電極 1 2を形成した後の様子を示す図である。
図 9は、 本発明の変形例に係る電極組立体の構成の一例を示す図であ る。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明に係る放電ランプの製造方法の実施の形態について、 図 面を参照しながら説明する。 図 2〜図 4は、 本発明の実施の形態に係る 放電ランプの製造方法の一例としての高圧水銀ランプの製造方法につい て説明するための図である。
本実施の形態では、 まず図 2に示すように放電ランプ用ガラスバルブ (以下、 単に 「ガラスバルブ」 という。 ) 5 0と、 放電ランプの一対の 電極となる電極構造部分 42を含む 1個の電極組立体 40とを用意した 後、 ガラスバルブ 50内に電極組立体 40を揷入する。
ガラスバルブ 50は放電ランプの発光管となる略球形の発光管部 1 0 と、 発光管部 1 0から伸ばされた側管部 22とを有している。 側管部 2 2の一部は放電ランプの封止部となる部分である。 ガラスパルプ 50は- 例えばチヤック 52によつて保持するようにして固定すればよい。 本実 施の形態では、 水平方向にガラスバルブ 50を保持しているが、 鉛直方 向に保持してもよい。
ガラスバルブ 50は、 例えば石英ガラスによって構成されており、 本 実施の形態で用いるガラスバルブ 50の発光管部 1 0の内径は 6 mm、 ガラス厚は 3mmであり、 側管部 22の内径は 3. 4 mm, 長手方向の 長さはそれぞれ 250mmである。 電極組立体 40は、 電極構造部分 4 2を構成する一本のタングステン棒 1 6と、 一本のタングステン棒 1 6 の両端に接合された金属箔 24及び 24' を含んでいる。 金属箔 24 24' は、 例えばモリプデン箔から構成することができる。 タ ンダステ ン棒 1 6は放電ランプにおける一対の電極のそれぞれの電極軸となる部 分である。 タングステン棒 1 6の長さは 例えば 20 mm程度であり、 その外径は例えば 0. 4mm程度である。 タングステン棒 1 6の中央部 分には、 後工程で溶断されることとなる溶断部位 1 8がある。 タンダス テン棒 1 6のうち溶断部位 1 8の外側に位置する箇所は、 電極先端とな る部分であり、 本実施の形態では、 その部分に被覆部材としてのコイル 1 4及び 1 4 ' が取り付けられている。 本実施の形態では、 コイル 1 4 とコイル 1 4' との、 それぞれの放電側先端部同士の間の間隔は約 1 m m〜 l . 5 mmであり、 この場合最終的な電極間の距離 Dは約 1 mmと なる。
なお、 コイル 1 4及び 1 4' をタングステン棒 1 6に取り付けるに際 しては、 巻回形成後のコイル 1 4及び 1 4' の内径がタングステン棒 1
6の直径よりも小さくなるようにコイル 1 4及び 1 4' を形成した後に. 当該コイルの中にタングステン棒 1 6を圧揷入することが好ましい。 タ ングステン棒 1 6とコイル 1 4及び 1 4 ' との間の密着の度合いが均一 となり、 後工程において、 例えばレーザ照射により、 溶断部位を溶断さ せた際に、 コイル部分の放熱量がほぼ一定となるため、 同じレーザ出力 で加工を行った後の電極等の状態にパラツキが生じにくいからである。 もっとも圧揷入に限定されず、 コイル 1 4及び 1 4 ' の内径を大きく し て、 タングステン棒 1 6を挿入した後、 例えば抵抗溶接により取り付け るようにしてもよい。
コイル 1 4及び 1 4 ' は、 製造された放電ランプにおいて、 点灯時に おける電極先端部の過熱を防止する機能を有する。 従って、 被覆部材と しては必ずしもコイル状の部材に限られず、 例えば円筒状の部材を取り 付けるようにすることもできる。 なお、 コイル 1 4及び 1 4 ' が取り付 けられた部分の外径は、 例えば 1 . 4 m m程度である。 本実施の形態で は、 一対の電極となる電極構造部分 4 2を一本のタングステン棒 1 6で 構成しているので、 一対の電極の中心軸は最初から一致させることが可 能となっている。 タ ングステン棒 1 6 と金属箔 2 4、 2 4 ' はそれぞれ 溶接によって接合されている。 金属箔 2 4、 2 4 ' は例えば矩形の平板 とすることができ、 寸法は適宜調整すればよい。 なお、 タングステン棒 1 6と接合された部分の反対側には、 例えばモリブデンにより構成され た外部リード 3 0が溶接により接合されている。
電極組立体 4 0の揷入は、 ガラスパルプ 5 0の発光管部 1 0に電極構 造部分 4 2が位置するように行われる。 次に、 ガラスバルブ 5 0の側管 部 2 2を電極組立体 4 0の一部 (金属箔 2 4及び 2 4 ' ) と密着させる ことにより、 放電ランプの封止部 2 0及び 2 0 ' (図 3参照) を形成す る。 側管部 2 2と金属箔 2 4との密着 (封止) は、 既知の方法に従って 行えばよい。 例えばガラスバルブ 5 0を減圧可能な状態とした後、 ガラ スバルブ 5 0内を減圧する (例えば 2 0 k P a:) 。 この減圧下でチヤッ ク 5 2を用いてガラスパルプ 5 0を回転させながら、 ガラスバルブ 5 0 の側管部 2 2をバーナーで加熱し軟化させると、 側管部 2 2と金属箔 2
4とが密着して封止部 2 0を形成することができる。 一方の封止部 20を形成した後、 他方の封止部 20' を形成する前に おいて、 ガラスバルブ 50の発光管部 1 0の内部に放電ランプの発光物 質を導入するようにすると、 発光物質の導入を比較的簡単に行うことが できる。 もっとも封止部 20及び 20' を形成した後に、 発光管部 1 0 に穴をあけて発光物質を導入し、 導入後に穴を塞ぐようにしてもよい。 本実施の形態では、 発光管部 1 0の内部に、 発光物質としての水銀
(例えば 1 50~20 OmgZcm3程度の水銀) 1 1 8と、 5〜20 k P aの希ガス (例えばアルゴン) と、 少量のハロゲン (たとえば臭 素) とを導入している。 ハロゲンは、 単体 (例えば、 B r 2) に限らず、 ハロゲン前駆体の形態で封入することもでき、 本実施の形態では、 臭素 を CH2B r 2の形態で封入している。 封入されたハロゲン (若しくはハ ロゲン前駆体から誘導されたハロゲン) は、 ランプ動作時においてハロ ゲンサイクルを行う役割を有している。
封止部 20、 20 ' を形成すると、 図 3に示すように密閉された発光 空間 1 5に電極構造部分 42が配置された発光管 1 0が得られる。 次に 発光管 1 0内に位置する前記溶断部位 1 8を選択的に切断することによ り 所定の電極間距離 D (図 4参照) を有する一対の電極 1 2 1 2' を形成することができる。 本実施の形態では、 後述するように外部から レーザ照射することにより、 電極 1 2、 1 2' の先端部は半球状に加工 されている。 その後、 封止部 20、 20' が所定の長さとなるようにガ ラスバルブ 50を切断することにより、 図 4に示すように、 一対の電極
1 2及び 1 ' を発光管 1 0内に形成した放電ランプ 1 00が得られる c 本実施の形態の放電ランプの製造方法は、 前記溶断部位 1 8を溶断さ せるべく発光管 1 0の外部から溶断部位 1 8に向けて 1度目のレーザ照 射を行う際に、 タ ングステン棒 1 6の軸方向に略垂直な面 S 1 (図 5
(a) 参照) と所定の角度 1を有する方向からレーザ 60を照射する ことを、 一つの特徴としている。 図 5は、 その際の様子を示す図である ( 図 5 (a) に示されるように、 本実施の形態では、 溶断部位 1 8を溶 断させるために 1回目のレーザ照射を行う際、 電極組立体の軸方向に垂 直な面 S 1 と所定の角度 θ 1 を有する方向からレーザ 6 0を照射する。 なお、 図 5 ( b ) は、 発光管 1 0の図 5 ( a ) の面 S 1の部分における 断面を示す図であり、 レーザ 6 0が、 発光管 1 0の水平方向真横から照 射されていることを示しているが、 レーザの照射方向はこの例に限らず. 面 S 1 と所定の角度を有していれば、 本発明の効果は得られる。 この際 に、 第 1の角度 1を有する方向からレーザ 6 0を照射することにより、 溶断部位 1 8が溶断され、 タングステン棒 1 6とコイル 1 4 ' との一部 が溶融一体化され、 図 5に示されるように、 形成される電極 1 2 ' の放 電側先端部が半球状に加工される場合において、 加熱溶融したタングス テン棒 1 6の一部が、 一対の電極 1 2及ぴ 1 2 ' (図 6参照) のいずれ を形成することになるかを制御することができ、 もつて上記に詳細に説 明した製造上の問題点の解決を図ることができる。
なお、 所定の角度 S 1の具体的な値としては 0 ° を超えて略 4 5 ° 以下であることが好ましい。 この角度は余りに大きいと レーザがタング ステン棒 1 6に当たる際のスポッ ト形状が長円となることからタングス テン棒 1 6を溶断させるための加熱が十分でなくなる可能性がある他、 発光管 1 0の形状によつては石英ガラスのレンズ効果による影響も危惧 される。 本願発明者らの検討によると、 より好適には 5 ° 以上 1 5 ° 以 下程度とすることが好ましいことが確認されている。
なお、 レーザ 6 0を照射する位置については、 図 6に示されるように. 電極組立体の中で発光空間内に存在する部分の両端間の中央に当たる位 置 Cから見て、 照射される レーザ 6 0の中心軸 6 1の位置が、 先端部が 加工される電極の側にずれた位置 (図 6の例では、 中央 Cと中心軸 6 1 との間が距離 Δ だけずれているが、 距離 Δ に限定される趣旨ではな い。 ) であることが好ましい。 このようにすることで、 一対の電極部分 の間で、 レーザ照射を止めた後の電極組立体の冷却の度合いに違いが現 れる。 即ち、 タングステン棒 1 6、 1 6 ' を通じて熱が逃げることによ り電極根元部分から徐々に冷却されるのであるが、 前記したように位置 がずれていることにより、 コイル 1 4を含む側の電極部分の方が、 より 温度が下がりやすくなることとなり、 表面張力による電極組立体の溶断 が起こりやすくなるのではないかと推測されている。
以上に説明したようなレーザ照射により、 タングステン棒 1 6とコィ ル 1 4 ' との放電側先端部が溶融一体化し、 かつ先端部が半球状に加工 された電極 1 2 ' が形成される。 本実施の形態では、 さらに二度目のレ 一ザ照射を行うことにより、 逆側の電極先端部も加工するようにしてい る。 図 7は、 二度目のレーザ照射の様子を示す図である。
同図に示されるように、 二度目のレーザ照射では、 コイル 1 4の放電 側先端部に向けて、 タングステン棒 1 6に略垂直な面と角度 2を有す る方向からレーザ 6 0を照射している。 もっとも、 この際には真横 θ 2 = 0 ° に相当) から照射してもかまわないことが確認されている。 溶 融部分がいずれの電極の側に移動するか、 という問題がないからである ( 2度目のレーザ照射により , タングステン棒 1 6とコイル 1 4との一 部も溶融一体化し、 かつ放電側先端部が半球状に加工された電極 1 2が 形成される。 図 8は、 電極 1 2を形成した後の様子を示す図である。 な お、 電極 1 2を形成した後の電極間距離 Dは、 O m mを超え 4 . 5 m m 以下であることが好適であり、 より好ましくは 2 m m以下とすることが できる。 前記の通り、 本実施の形態では最終的な電極間距離 Dは約 1 m mである。
以上に説明したような放電ランプの製造方法を適用することにより、 溶断したタングステン棒及びコィルの部分がいずれの電極の側に移動す るかを制御しやすくなる。 この効果は特に放電ランプの量産を計る場合 に好都合である。
なお、 上記実施の形態の製造方法にて製造した放電ランプは、 例えば 液晶プロジェクタや D M Dを用いるプロジェクタなどのようは画像投影 装置に取り付けることができ、 プロジヱクタ用光源として使用すること ができる。 また、 上記の放電ランプは、 プロジェクタ用光源の他に、 紫 外線ステツパ用光源、 競技スタジアム用光源や自動車等のへッ ドライ ト 用光源として用いることもできる。 <変形例 >
以上、 本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、 本発明の内容 が、 上記実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり, 例えば、 以下のような変形例を考えることができる。
(1) 上記実施の形態では、 電極組立体としてモリブデン箔 24、 2 4' が接合されたものを用いたが、 当該モリブデン箔 24、 24' の部 分もタングステン棒としたものを用いることも可能である。 即ち一本の タングステン棒にコィル等の被覆部材を取り付けたものを電極組立体と して用いることができる。 この場合外部リード 30も夕ングステン棒で 構成することができる。
(2) さらに、 上記実施の形態では、 電極組立体として、 一本のタン グステン棒 1 6に二つのコイル 14、 14' を取り付けたものを用いた が、 電極組立体の構造もこれに限定されず 例えばコイル等の被覆部材 を設けない、 1本のタングステン棒のみを用いる場合に適用することも できる。 また、 例えば図 9に一例を示すような構造の電極組立体を用い る場合に適用することもできる。 図 9に示されるのは、 2本のタンダス テン棒 1 6 1 6' のそれぞれの先端部を繋ぐように 1つのコイル 1 40を取り付けたものであり、 レーザ照射によつて、 コイル 140の所 定部分が溶断されることとなる。
(3) 上記実施の形態では、 発光物質として封入された水銀の蒸気圧 が 20 MP a程度の放電ランプ (いわゆる超高圧水銀ランプ) の製造に 適用する場合について詳細に説明したが、 水銀蒸気圧が 1 MP a程度の 高圧水銀ランプや、 水銀蒸気圧が 1 k P a程度の低圧水銀ランプについ ても適用することが可能である。 また、 本発明は、 水銀ランプ以外の他 の放電ランプにも適用可能であり、 例えば、 金属ハロゲン化物を封入し たメタルハラィ ドランプなどの放電ランプに適用することもできる。
(4) 本発明は、 電極間距離 Dが比較的短い (上記の例では l mm以 下) のショートアーク型の放電ランプに適用することが好適であるが、 それに限定されるわけではない。 また、 交流点灯型の放電ランプだけで なく直流点灯型の放電ランプに適用することもできる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明に係る放電ランプの製造方法によれば、 1度目 のレーザ照射の際に所定の角度 1を有する方向から照射することによ り、 溶融した電極材料が、 一対の電極のいずれの側に移動するかを制御 しゃすくなり、 放電ランプの量産に好適である。

Claims

3¾ m 求 の 範 囲
1 . 一対の電極となる棒を含む電極組立体を、 発光管部と、 この発 光管部の両端部に形成された二つの側管部を有する放電ランプ用ガラス バルブに挿入し、 前記二つの側管部をそれぞれ封止した後、 前記ガラス バルブの外部からレーザ照射して前記電極組立体の一部を溶融切断する ことにより、 一対の電極を形成する放電ランプの製造方法において、 前記電極組立体の所定の位置に対して、 当該電極組立体の軸方向に垂 直な面との間で 0 ° を超える所定の角度 0 1を有する方向からレーザ照 射することにより、 電極組立体の一部を溶融切断するとともに溶融切断 により形成される一対の電極のうちの一の電極の先端部を溶融加工する 第 1のレーザ照射ステツプを含むことを特徴とする放電ランプの製造方 法 o
2 . 前記所定の角度 ( 1は、 略 4 5 ° 以下であることを特徴とする 請求の範囲第 1項に記載の放電ランプの製造方法。
3 . 前記第 1 のレーザ照射ステツプでレーザ照射する前記電極組立 体の所定の位置は、 前記電極組立体が、 前記二つの側管部をそれぞれ封 止した後に形成される発光空間内に存在する部分の両端間の中央に当た る位置 Cから見て、 照射されるレーザの中心軸の位置が、 先端部が加工 される前記一の電極の側にずれた位置であることを特徴とする請求の範 囲第 1項又は第 2項に記載の放電ランプの製造方法。
4 . 前記製造方法はさらに、 前記一の電極と異なる他の電極の先端 部にレーザ照射し、 当該他の電極の先端部を溶融加工する第 2のレーザ 照射ステツプを含むことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の放電ラ ンプの製造方法。
5 . 前記電極組立体は、 一本のタングステン棒に、 それぞれが一対 の電極のそれぞれの先端部に固着される二つの被覆部材を取り付けたも のであり、
前記第 1のレーザ照射ステツプにて、 前記一本のタングステン棒が溶 融切断され、 前記一の電極を構成する側のタングステン棒及び被覆部材 の一部が溶融一体化されるとともに、 形成される一の電極の先端部が略 半球状に溶融加工され、
前記第 2のレーザ照射ステツプにて、 他の電極を構成する側のタング ステン棒及び被覆部材の一部が溶融一体化されるとともに、 当該他の電 極の先端部が略半球状に加工されることを特徴とする請求の範囲第 4項 に記載の放電ランプの製造方法。
6 . 前記一対の電極間の最終的な距離 Dは、 0 m mを超え 4 . 5 m m以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項、 第 2項 第 4項又は 第 5項に記載の放電ランプの製造方法。
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