專利名稱：高壓放電燈用的發(fā)光容器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓放電燈用的發(fā)光容器的制造方法。
此外，本發(fā)明還涉及具有這樣的發(fā)光容器的高壓放電燈的制造方法。
背景技術(shù)：
作為這樣的發(fā)光容器，有使形成放電空間的軀干和插入電極構(gòu)件的末端部分成為一體的發(fā)光容器(以下，叫做‘一體式的發(fā)光容器’)和使軀干和末端部分形成為個別的構(gòu)件，然后把它們組裝起來的發(fā)光容器(以下，叫做‘組裝式的發(fā)光容器’)。在組裝式的發(fā)光容器的情況下，雖然使末端部分插入到軀干的開口部分中去，但是，由于燈泡的效率會因這些接合部分的熱損失而變低，故不能在低功率用的高壓放電燈中使用，即便是在中高功率用的高壓放電燈中，在那些重視效率的高壓放電燈中也不能使用。因此，在制造低功率用的高壓放電燈或重視效率的中高功率用的高壓放電燈的情況下，就必須使用沒有這樣的缺點(diǎn)的一體式的發(fā)光容器。此外，由于在這樣的高壓放電燈中，理想的是使之透光性高，故理想的是至少使發(fā)光容器的軀干的中央部分的壁厚盡可能地薄。另一方面，在插入電極構(gòu)件的發(fā)光容器的末端部分，由于理想的是要盡可能地使其機(jī)械強(qiáng)度高，故要使厚壁盡可能地厚。此外，在軀干與末端部分之間的交界區(qū)域附近，由于易于積存發(fā)光物質(zhì)，腐蝕的進(jìn)行速度快，故為了盡可能地減少腐蝕的影響以實(shí)現(xiàn)長壽命，理想的是盡可能地使壁厚厚。因此，采用使用軀干的至少是中央部分比末端部分和末端部分與軀干之間的交界區(qū)域的壁厚還薄的這么一種整體上壁厚不均一的發(fā)光容器的辦法，就可以制造比在整體上具有大體上均一的壁厚的發(fā)光容器的高壓放電燈壽命長的高壓放電燈。
以往，在形成這樣的一體式的發(fā)光容器時，在進(jìn)行例如在日本特開平10-81183號公報中公開的那樣的吹氣成型的情況下，如圖1所示，把氧化鋁之類的透光性陶瓷材料制造的管子形狀的成型體1(圖1A)配置在上模2和下模3之間，使這些上模2和下模3分別在箭頭a和b所示的方向移動對成型體1進(jìn)行固定后，向成型體1的開口部分4內(nèi)吹空氣等的壓力介質(zhì)，得到放電容器的成型體5(圖4B)。
但是，在進(jìn)行吹氣成型的情況下，雖然可以制造軀干的至少是中央部分比末端部分和末端部分與軀干之間的交界區(qū)域的壁厚還薄的這么一種整體上壁厚不均一的發(fā)光容器，但由于必須從開口部分4吹氣，故開口部分4必須有某種程度的直徑。因此要使末端部分的內(nèi)徑成為規(guī)定的值以下，例如2mm以下，是困難的，即便是可能，作為發(fā)光容器要作成為必要的軀干內(nèi)徑(例如，1-15mm)也是困難的。
此外，在進(jìn)行例如特開平7-107333號公報中公開的那樣的澆注成型的情況下，在從鑄模6(圖2A)的開口部分7向其內(nèi)面8上涂敷上膏劑之后，排出剩余的膏劑得到成型體10(圖2C)。
在這種情況下，開口部分7，由于只要確保排除剩余的膏劑的直徑即可，故雖然其直徑可以作成為2mm以下(但是，要在0.8以上)，但是，從澆注成型的特質(zhì)來說，不可能制造軀干的至少是中央部分比末端部分和末端部分與軀干之間的交界區(qū)域的壁厚還薄的這么一種整體上壁厚不均一的發(fā)光容器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光容器和包括該發(fā)光容器的高壓放電燈的制造方法。
本發(fā)明提供了一種高壓放電燈用的發(fā)光容器的制造方法，所述發(fā)光容器包括用透光性材料形成為一體的形成放電空間的軀干和插入電極構(gòu)件的末端部分，該制造方法的特征在于包括下列步驟把透光性材料的中空圓筒素材置放到至少一部分具有通氣性的模具內(nèi)；在至少是局部地加熱或冷卻上述模具的狀態(tài)下，把上述中空圓筒素材的外面和上述模具內(nèi)面之間減壓，以使上述中空圓筒素材與上述模具貼緊，從而使上述中空圓筒素材的外部形狀與上述模具內(nèi)面相一致。在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光容器的制造方法中還可以拉伸上述與上述模具接觸的中空圓筒素材，以使至少上述軀干的中央?yún)^(qū)域的壁厚到各末端部分與上述軀干之間的交界區(qū)域以及各末端部分的壁厚連續(xù)增厚。
采用本發(fā)明把透光性陶瓷材料的中空圓筒素材置放到至少是一部分具有通氣性的模具內(nèi)，在至少是局部地加熱或冷卻上述模具的狀態(tài)下使上述素材外面和上述模具內(nèi)面之間減壓，以使上述素材與上述模具貼緊，在該貼緊狀態(tài)下，使上述素材成型為與上述模具內(nèi)面相一致的形狀。與現(xiàn)有技術(shù)那樣吹入空氣、排除剩余的膏劑的情況比，本發(fā)明的制造方法緩和了末端部分的內(nèi)徑的制約，例如，可以在確保所希望的軀干內(nèi)徑的同時，把末端部分的內(nèi)徑作成為以往不可能的2mm以下。
另外，用本發(fā)明制造的發(fā)光容器，對于低功率用的高壓放電燈、中功率用的高壓放電燈或高功率用高壓放電燈之內(nèi)那些重視效率的類型的高壓放電燈特別合適，但是，采用把該發(fā)光容器使用到中功率用或高功率用的高壓放電燈之內(nèi)，例如那些重視光源的顯色效果的別的類型的高壓放電燈中去的辦法，與使用在整體上大體上均一的壁厚的發(fā)光容器的高壓放電燈比較，可以提高燈泡效率和壽命。
理想地說，借助于在貼緊狀態(tài)下的上述素材的膨脹變形，使軀干的至少是中央部分成為比末端部分和上述末端部分與軀干之間的交界區(qū)域的壁厚還薄。借助于此，可以在發(fā)光容器的至少是中央?yún)^(qū)域得到高的透射率，同時，還可以延長高壓放電燈的壽命。
理想地說，在相當(dāng)于末端部分的區(qū)域，把內(nèi)徑約2mm以下的中空圓筒素材置放在模具內(nèi)。高壓放電燈的特性可以變得良好。
理想地說，借助于在貼緊狀態(tài)下的素材的膨脹變形，使末端部分的軸線方向的長度對末端部分的內(nèi)徑之比成為4以上。借助于此，可以減小起因于末端部分處的發(fā)光容器和電極構(gòu)件之間的熱膨脹之差的熱應(yīng)力的發(fā)生，使玻璃密封末端部分時的玻璃密封部分的可靠性進(jìn)一步提高。
理想地說，在上述模具內(nèi)使中空圓筒素材成型為所需要的形狀后，進(jìn)一步減小末端部分的上述軀干附近的區(qū)域的外徑，更為理想的是使之減小到約4mm以下。借助于此，防止燈泡效率的惡化。
另外，采用把電極構(gòu)件插入用上述方法制造的發(fā)光容器的每個末端部分的辦法，就可以制造高壓放電燈。
使用本發(fā)明制造的高壓放電燈緩和了發(fā)光容器的末端部分的內(nèi)徑的制約，至少在軀干的中央?yún)^(qū)域可以得到高的透射率，壽命延長，且特性(顏色、效率)變得良好。
另外，由于減小了起因于末端部分處的發(fā)光容器和電極構(gòu)件之間的熱膨脹之差的熱應(yīng)力，使得玻璃密封末端部分時的玻璃密封部分的可靠性進(jìn)一步提高，故可以使末端部分的軸線方向的長度對末端部分的內(nèi)徑之比成為4以上。為了防止燈泡效率的惡化，也可以把末端部分的軀干附近的區(qū)域的外徑作成為約4mm以下。


圖1是用來說明吹氣成型的說明圖。
圖2是用來說明澆注成型的說明圖。
圖3是本發(fā)明的發(fā)光容器的實(shí)施例的剖面圖。
圖4A-4D是本發(fā)明的發(fā)光容器的變形例的剖面圖。
圖5是用來說明本發(fā)明的發(fā)光容器的制造工序的說明圖。
圖6是本發(fā)明的發(fā)光容器的制造工序的流程圖。
圖7示出了本發(fā)明的高壓放電燈的實(shí)施例。
圖8和圖9是本發(fā)明的高壓放電燈的制造工序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的發(fā)光容器及其制造方法。
圖3是本發(fā)明的發(fā)光容器的實(shí)施例的剖面圖。該發(fā)光容器包括形成放電空間的大體上為球狀的軀干1和插入電極構(gòu)件的末端部分2a、2b，它們由作為透光性陶瓷材料的氧化鋁一體地形成。
在本實(shí)施例中，軀干1的外徑A、內(nèi)徑a和軸線方向的長度B分別定為2-30mm，1-15mm和2-50mm。
末端部分2a、2b各具有10-20mm的軸線方向的長度L和0.5-2.5mm的內(nèi)徑d。因此，長度L與內(nèi)徑d之比為4-40。之所以把長度L與內(nèi)徑d之比設(shè)定為這么一個值，是因為從起因于末端部分2a、2b和應(yīng)當(dāng)插入的電極構(gòu)件之間的熱膨脹之差的熱應(yīng)力的觀點(diǎn)來看，這個值是合適的。
軀干1處的中央?yún)^(qū)域的壁厚11(0.5-2mm)借助于因其內(nèi)外的壓力差的膨脹變形，形成為比末端部分2a、2b的壁厚12(0.5-30mm)和末端部分2a、2b與軀干1之間的交界區(qū)域的壁厚13(0.5-30mm)要薄。且上述軀干從中央?yún)^(qū)域到上述各末端部分與軀干之間的交界區(qū)域的壁厚連續(xù)增加。采用用這樣的變形進(jìn)行成型的辦法，可以緩和以往的那種末端部分2a、2b的內(nèi)徑d的制約，在維持規(guī)定的軀干內(nèi)徑a的同時，可以使末端部分2a、2b的各自的內(nèi)徑成為以往不可能的2mm以下，在用于低功率的高壓放電燈的情況下，可以把內(nèi)徑d作成為0.2-0.7mm。
采用使中央?yún)^(qū)域的壁厚11成為比末端部分2a、2b的壁厚12還薄的辦法，在軀干1的中央?yún)^(qū)域處可以得到高的透射率的同時，使把電極構(gòu)件玻璃密封到末端部分上之際的機(jī)械強(qiáng)度變高。此外，采用使中央?yún)^(qū)域的壁厚成為比末端部分2a、2b與軀干1之間的交界區(qū)域的壁厚13還薄的辦法，可以減小腐蝕的進(jìn)行所產(chǎn)生的影響，結(jié)果是得以延長高壓放電燈的壽命。
再有，采用使內(nèi)徑d成為2mm以下的辦法，就可以減小高壓放電燈制造后的每個末端部分2a、2b和插入到其中的電極構(gòu)件之間的間隙，使高壓放電燈的特性改善。
圖4A-4D是本發(fā)明的發(fā)光容器的變形例的剖面圖。圖4A所示的發(fā)光容器，具有與軀干11成為一體的帶階梯的形狀的末端部分12a、12b。
在具備這樣的發(fā)光容器的高壓放電燈中，隨著末端部分12a、12b的軀干11附近的區(qū)域的外徑D1的增大高壓放電燈發(fā)光時的熱損失將增大，結(jié)果是燈泡效率惡化。因此，理想的是使末端部分的外徑成為必需的最小限值，特別是在具備低功率用的一體式的發(fā)光容器的情況下，這種熱損失會變大，在外徑D1比4mm大的情況下，結(jié)果成為難于得到足夠的燈泡效率。反之，在外徑D1減小為比1mm還小的情況下，則由于得不到足夠的壁厚，在制造高壓放電燈時，有時候會發(fā)生裂紋。結(jié)果，把外徑定為1-4mm。
此外，采用借助于這樣的帶階梯的形狀，把末端部分12a、12b的頂端附近的外徑D2作成為比外徑D1還大的辦法，來提高末端部分12a、12b的機(jī)械強(qiáng)度。圖4B所示的發(fā)光容器具備與軀干21成為一體的大致錐狀的末端部分22a、22b。在這種情況下，從燈泡效率和機(jī)械強(qiáng)度的觀點(diǎn)來看，也要使末端部分22a、22b的軀干21的附近的區(qū)域的外徑D3作成為1-4mm。
圖4C所示的發(fā)光容器具備與軀干31成為一體的部分帶階梯的形狀的末端部分32a、32b。
在把由鈮構(gòu)件、鉬構(gòu)件和鎢構(gòu)件構(gòu)成的電極構(gòu)件分別插入到末端部分32a、32b中去的情況下，由于插入鉬構(gòu)件的部分要求比除此以外的部分機(jī)械強(qiáng)度高，故其外徑D4即該部分的壁厚增大到比末端部分32a、32b的除此之外的部分還大。
對此，在用目視來確認(rèn)在末端部分32a、32b的頂端附近玻璃之類的密封劑的流動等的情況下，理想的是使頂端附近的壁厚盡可能地薄。此外，由于氧化鋁之類的透光性陶瓷材料和鈮之間的熱膨脹系數(shù)之差比較小，故不要求高的機(jī)械強(qiáng)度，即便是作成為使頂端附近的壁厚即外徑D5比外徑D4還小，在密封時發(fā)生裂紋等的情況也很少。
結(jié)果，這樣的發(fā)光容器在插入由鈮構(gòu)件、鉬構(gòu)件和鎢構(gòu)件構(gòu)成的電極構(gòu)件的情況下是特別有利的。另外，在這種情況下，從燈泡效率和機(jī)械強(qiáng)度的觀點(diǎn)來看，也要使末端部分32a、32b的軀干31附近的區(qū)域的外徑D6作成為1-4mm。
圖4D所示的發(fā)光容器，具備與軀干41成為一體的大致紡錘狀的末端部分42a、42b。在這種情況下，采用使插入鉬構(gòu)件的部分的外徑D7比其它的部分的外徑大的同時，使頂端附近即插入鈮構(gòu)件的部分的外徑D8比外徑D7小的辦法，在插入由鈮構(gòu)件、鉬構(gòu)件和鎢構(gòu)件構(gòu)成的電極構(gòu)件的情況下，也是特別有利的，從燈泡效率和機(jī)械強(qiáng)度的觀點(diǎn)來看，也要使末端部分42a、42b的軀干41附近的區(qū)域的外徑D9作成為1-4mm。
另外，圖4A-4D所示的末端部分的形狀，如后所述，可借助于研磨等得到。
其次，說明發(fā)光容器的制造工序。
圖5是用來說明本發(fā)明的發(fā)光容器的制造工序的說明圖，圖6是本發(fā)明的發(fā)光容器的制造工序的流程圖。另外，圖5所示的發(fā)光容器形成用的模具，具有由具有通氣性的芯子51a、51b和粘接在其上邊的真空用襯墊52a、52b形成的真空室53，在成型時，至少要對芯子51a、51b進(jìn)行加熱或冷卻。
芯子51a、51b只要是具有通氣性，可以使用任意的部件。具體地說，芯子51a、51b的表面，理想的是由下述物質(zhì)形成用自我融合法或粘接劑將至少具有開氣孔的多孔質(zhì)材料、細(xì)粒的珠進(jìn)行結(jié)合后的物質(zhì)，對金屬絲進(jìn)行彎曲加工后進(jìn)行集合并沖壓成型為所希望的形狀的物質(zhì)，使細(xì)孔的穿孔金屬、網(wǎng)狀構(gòu)件塑性變形為所希望的形狀的物質(zhì)，在通常所使用的模具材質(zhì)上打上許多孔使之具有通氣性的物質(zhì)等。
首先，向純度99.9％以上的高純度的鋁粉末中，分別混入750ppm的氧化鎂，4重量％的甲基纖維素，2重量％的聚氧化乙烯，5重量％的硬脂酸和23％的水，并用葉片混砂機(jī)混練15分鐘。
然后，對這樣得到的混練物進(jìn)行原料供應(yīng)后使之成為管道狀的成型體(未畫出來)，再把該成型體配置到芯子51a和真空用襯墊52a與芯子51b和真空用襯墊52b之間并進(jìn)行固定。采用用真空泵54真空吸引這樣固定的成型體的辦法，使管道狀的成型體變形，以便使得成型體的透光性陶瓷材料沿芯子51a、51b的表面貼緊，形成與模具形狀相同的的末端部分和軀干，得到一體式的發(fā)光容器的成型體。
這樣得到的成型體，在干燥、末端部分的研磨等的加工、預(yù)焙燒后，在真空或H2氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，得到圖3，圖4A、4B、4C或4D所示的那樣的發(fā)光容器。
圖7示出了本發(fā)明的高壓放電燈的實(shí)施例。在圖7中，在用石英玻璃或硬質(zhì)玻璃構(gòu)成的外管61內(nèi)，收容陶瓷放電管62，并使61的中心軸線和陶瓷放電管62的中心軸線一致。
外管61的兩端，用燈頭63a、63b使之密閉。陶瓷放電管62，具備圖3所示的那樣的發(fā)光容器64、和分別插入到發(fā)光容器64的末端部分中去的電極構(gòu)件65a、65b，使得一端在由發(fā)光容器64的軀干形成的內(nèi)部空間內(nèi)露出來的同時，另一端在發(fā)光容器64的外部露出來。另外，可以把電極構(gòu)件65a、65b分別作成為以往已知的任意的構(gòu)成。
用2條導(dǎo)線66a、66b保持陶瓷放電管62，分別通過薄片67a、67b把這些導(dǎo)線66a、66b連接到燈頭63a、63b上。
其次，說明本發(fā)明的高壓放電燈的制造工序。
圖8的流程圖示出了本發(fā)明的高壓放電燈的制造工序的第1例。該制造工序，在依據(jù)圖6所示的發(fā)光容器的制造工序得到發(fā)光容器的燒結(jié)體的同時或其前后加工或組裝電極構(gòu)件，并把該電極構(gòu)件分別插入發(fā)光容器的末端部分中去，對電極構(gòu)件和末端部分之間的間隙進(jìn)行玻璃密封。
圖9的流程圖示出了本發(fā)明的高壓放電燈的制造工序的第1例。該制造工序，在依據(jù)圖6所示的發(fā)光容器的制造工序得到發(fā)光容器的燒結(jié)體的同時或其前后加工或組裝電極構(gòu)件，并把該電極構(gòu)件分別插入發(fā)光容器的末端部分中去，對電極構(gòu)件和末端部分進(jìn)行一體燒結(jié)。
本發(fā)明并不受限于上述實(shí)施例，若干的變更和變形是可能的。例如，在本發(fā)明的高壓放電燈用的發(fā)光容器中，雖然其軀干的形狀作成為紡錘狀，但是可以使該形狀成為管狀、球狀等的其它的任意的形狀。作為透光性陶瓷材料也可以用氧化釔、氧化鋁氧化釔石榴石、石英等的其它的透光性材料來取代氧化鋁。
在得到本發(fā)明的高壓放電燈用的發(fā)光容器的成型體時，也可以不進(jìn)行真空吸引，而代之以使芯子和真空用襯墊與管道狀的成型體之間以及芯子和真空用襯墊與管道狀成型體之間的氣壓，形成得比管道狀的成型體的內(nèi)壓還低。此外，發(fā)光容器的末端部分，也可以通過真空吸引成型后的拉伸來成型。
本發(fā)明的高壓放電燈，也可以不具有圖3所示的那種發(fā)光容器，代之以具有圖4A-4D所示的那種發(fā)光容器。在制造本發(fā)明的高壓放電燈時，可以用其它的已知的制造工序來得到高壓放電燈，例如，也可以不進(jìn)行玻璃密封或一體燒結(jié)，而代之以在電極構(gòu)件和發(fā)光容器的末端部分之間進(jìn)行焊接。
權(quán)利要求
1.一種高壓放電燈用的發(fā)光容器的制造方法，所述發(fā)光容器包括用透光性材料形成為一體、形成放電空間的軀干和插入電極構(gòu)件的末端部分，該制造方法的特征在于包括下列步驟把透光性材料的中空圓筒素材置放到至少一部分具有通氣性的模具內(nèi)；以及在至少是局部地加熱或冷卻上述模具的狀態(tài)下，把上述中空圓筒素材的外面和上述模具的內(nèi)面之間減壓，以使上述中空圓筒素材與上述模具貼緊，從而使上述中空圓筒素材的外部形狀與上述模具內(nèi)面相一致。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于拉伸與上述模具接觸的上述中空圓筒素材，使至少上述軀干的中央?yún)^(qū)域的壁厚小于各末端部分以及各末端部分與上述軀干之間的交界區(qū)域的壁厚。
3.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于在上述置放中空圓筒素材的步驟中，上述中空圓筒素材的與各末端部分相應(yīng)的部分的內(nèi)徑小于、等于2mm。
4.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于借助于在上述貼緊的狀態(tài)下的膨脹變形，使上述末端部分的軸線方向的長度與上述末端部分的內(nèi)徑之比大于、等于4。
5.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于在上述模具內(nèi)使上述真空圓筒素材成型為所要的形狀后，進(jìn)一步減小上述末端部分的上述軀干附近的區(qū)域的外徑。
6.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于使上述末端部分的上述軀干附近的區(qū)域的外徑減小到小于、等于4mm。
7.一種高壓放電燈的制造方法，所述高壓放電燈包括一發(fā)光容器，其特征在于其中的發(fā)光容器是用權(quán)利要求1-6中任一項所述的制造方法制造的，以及，在發(fā)光容器的各末端部分插入電極構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高壓放電燈用的發(fā)光容器的制造方法，所述發(fā)光容器包括用透光性材料形成為一體、形成放電空間的軀干和插入電極構(gòu)件的末端部分，該制造方法的特征在于包括下列步驟把透光性材料的中空圓筒素材置放到至少一部分具有通氣性的模具內(nèi)；以及在至少是局部地加熱或冷卻上述模具的狀態(tài)下，把上述中空圓筒素材的外面和上述模具的內(nèi)面之間減壓，以使上述中空圓筒素材與上述模具貼緊，從而使上述中空圓筒素材的外部形狀與上述模具內(nèi)面相一致。把電極構(gòu)件插入用上述方法制造的發(fā)光容器的末端部分，即可制造出高壓放電燈。
文檔編號H01J9/26GK1577692SQ200310102448
公開日2005年2月9日 申請日期1999年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月27日
發(fā)明者宮澤杉夫, 淺井道生 申請人:日本礙子株式會社