專利名稱：放電燈的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放電燈的制造方法，特別是涉及一種為了接近點(diǎn)光源以縮短電極間距離的短弧光型放電燈的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，研究了種種用液晶投影器或DMD(數(shù)碼微鏡組合元件)的投影器等、實(shí)現(xiàn)向大畫(huà)面顯示的投影器。作為此種投影器的光源，關(guān)注于為了更加接近點(diǎn)光源以將電極間距離縮短在例如1mm以下的短弧光型的高壓水銀燈等的放電燈。
作為此種放電燈的制造方法，采用了例如日本專利第3330592號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)平7-45237號(hào)公報(bào)等所公開(kāi)的放電燈的制造方法，該制造方法為，將含有其后成為一對(duì)電極的電極構(gòu)造部分的一個(gè)電極裝配體插入構(gòu)成發(fā)光管的放電燈用玻璃電燈泡中，使相當(dāng)于發(fā)光管兩端部的玻璃電燈泡的側(cè)管部的一部分與前述電極裝配體間緊密接觸以形成發(fā)光管后，通過(guò)有選擇的熔融切斷前述電極構(gòu)造部分的一部分(熔斷部位)，以在發(fā)光管內(nèi)形成一對(duì)電極的方法。
在此種放電燈的制造方法中，通過(guò)例如從發(fā)光管部的外部照射激光加熱熔融并切斷定位于發(fā)光管內(nèi)的鎢棒的熔斷部位，以形成一對(duì)電極。
然而，根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明人把產(chǎn)量作為主要目的進(jìn)行的研究，已知存在著將照射第1回激光以熔融切斷熔斷部位后，應(yīng)該重新熔融加工電極前端部，再度從發(fā)光管外部照射激光的場(chǎng)合，會(huì)發(fā)生激光的能量損耗，激光照射產(chǎn)生的電極前端部加工時(shí)的效率也會(huì)降低。在相對(duì)于被固定在封止的發(fā)光管內(nèi)的二個(gè)電極部件(例如將線圈狀部件安裝在電極棒的前端部的部件)的放電側(cè)前端部，從發(fā)光管部的外部進(jìn)行2次以上的激光照射，熔融加工一對(duì)電極的各自前端部的場(chǎng)合，這種問(wèn)題也有發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在進(jìn)行2次以上的激光照射，以實(shí)現(xiàn)電極構(gòu)造部分的熔融切斷或電極部件的熔融加工的場(chǎng)合，可抑制第2次以后的激光照射的能量損耗的放電燈的制造方法。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的第1種放電燈的制造方法為，為了通過(guò)在具有發(fā)光管部和側(cè)管部的玻璃電燈泡內(nèi)導(dǎo)入一對(duì)電極部件和發(fā)光物質(zhì)，并封止前述側(cè)管部，將前述電極部件固定后，將各電極部件的至少一部分熔融以形成一對(duì)電極，從發(fā)光管部的外部對(duì)前述電極部件進(jìn)行多次的激光照射的放電燈的制造方法，其特征為，在前述多次的激光照射之間，進(jìn)行通過(guò)激光照射使形成在發(fā)光管內(nèi)壁上的前述發(fā)光物質(zhì)的膜蒸發(fā)的工序。
另外，本發(fā)明的第2種放電燈的制造方法為，為了在具有發(fā)光管部和側(cè)管部的玻璃電燈泡內(nèi)，導(dǎo)入將含有成一對(duì)電極的電極構(gòu)造部分的電極裝配體和發(fā)光物質(zhì)并封止前述側(cè)管部，將前述電極裝配體固定后，將前述電極構(gòu)造部分的一部分熔融切斷以形成一對(duì)電極，從發(fā)光管的外部進(jìn)行多次激光照射的放電燈的制造方法，其特征為，在前述多次激光照射之間，進(jìn)行通過(guò)激光照射使形成在發(fā)光管內(nèi)壁上的前述發(fā)光物質(zhì)的膜蒸發(fā)的工序。
根據(jù)本發(fā)明人對(duì)發(fā)生如上述的激光能量損耗的原因進(jìn)行的專心研究，已知通過(guò)最初激光照射時(shí)的加熱，作為發(fā)光物質(zhì)而封入發(fā)光管內(nèi)的水銀會(huì)蒸發(fā)，激光照射后，發(fā)光管的溫度降低時(shí)，會(huì)在發(fā)光管內(nèi)壁形成水銀膜?；谌绱诵纬稍诎l(fā)光管內(nèi)壁上的水銀膜成為從發(fā)光管外部數(shù)次照射的激光的能量損耗的原因的見(jiàn)解，獲得了上述本發(fā)明。
即，在本發(fā)明的上述放電燈的制造方法中，由于在進(jìn)行第數(shù)次的激光照射之前，使發(fā)光管的溫度上升，使形成在發(fā)光管內(nèi)壁上的膜蒸發(fā)后進(jìn)行激光照射，所以不會(huì)發(fā)生本激光的能量損耗。
另外，最好在激光照射之前使形成在發(fā)光管內(nèi)壁上的膜蒸發(fā)掉，第2次以后、第3次、第4次及其以后的場(chǎng)合也同樣。此時(shí)，使膜蒸發(fā)既可在第2次激光照射之前，也可在第3次、第4次及其以后的激光照射之前，進(jìn)而可在第2次以后的各次激光照射之前，也可在多次的激光照射間隔內(nèi)的多次照射間進(jìn)行。
但是，進(jìn)行多次激光照射期間，不限于使溫度上升狀態(tài)下進(jìn)行的場(chǎng)合。這是由于發(fā)光管沒(méi)有被冷卻，沒(méi)有形成膜的緣故。
此外，對(duì)于為了除去膜而使發(fā)光管的溫度上升的場(chǎng)合，該發(fā)光管的溫度為在發(fā)光管內(nèi)壁形成的發(fā)光物質(zhì)的膜可被蒸發(fā)除去的溫度，溫度上升時(shí)的發(fā)光管內(nèi)壓低于該發(fā)光管的耐壓范圍。
具體的溫度范圍最好基于被封入的發(fā)光物質(zhì)或封入量等各種條件而定，但如果前述發(fā)光管部由石英玻璃構(gòu)成、前述發(fā)光物質(zhì)含水銀時(shí)，使前述膜蒸發(fā)時(shí)的溫度最好在1100℃以下。根據(jù)本發(fā)明人的研究可知，因超過(guò)此溫度時(shí)，石英玻璃的再結(jié)晶化會(huì)發(fā)光管部產(chǎn)生白濁。


圖1為有關(guān)本發(fā)明實(shí)施方式的放電燈的制造方法的說(shuō)明圖。
圖2為示出形成封止部20、20’后的發(fā)光管10的視圖。
圖3為示出在發(fā)光管10內(nèi)形成一對(duì)電極12及12’的放電燈100的視圖。
圖4為示出對(duì)熔斷部位18最初進(jìn)行照射激光60時(shí)的狀況圖。
圖5為示出形成電極12的狀況圖。
圖6為示出通過(guò)線圈加熱器125加熱發(fā)光管10，在使形成的蒸著膜蒸發(fā)狀態(tài)下，再度照射激光60時(shí)的狀況圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照

本發(fā)明的放電燈的制造方法的實(shí)施方式。圖1～3為對(duì)作為本發(fā)明實(shí)施方式的放電燈的制造方法一例的、高壓水銀燈的制造方法的說(shuō)明圖。
在本實(shí)施方式中，首先預(yù)備如圖1中所示的放電燈用玻璃電燈泡(以下簡(jiǎn)稱“玻璃電燈泡”)50，和含有成放電燈的一對(duì)電極的電極構(gòu)造部分42的1個(gè)電極裝配體40后，將電極裝配體40插入玻璃電燈泡50內(nèi)。
玻璃電燈泡50具有成為放電燈發(fā)光管的大致球形的發(fā)光管部10，和從發(fā)光管部10伸展的側(cè)管部22。側(cè)管部22的一部分成為放電燈封止部的部分。玻璃電燈泡50例如可由夾具52保持固定。在本實(shí)施方式中，玻璃電燈泡50保持在水平方向，但保持在垂直方向也可。
玻璃電燈泡50例如由石英玻璃構(gòu)成，在本實(shí)施方式中用的玻璃電燈泡50的發(fā)光管部10的內(nèi)徑為6mm，玻璃厚為3mm，側(cè)管部22的內(nèi)徑為3.4mm，長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度為250mm。電極裝配體40包括構(gòu)成電極構(gòu)造部分42的一根鎢棒16和接合于一根鎢棒16的兩端的金屬箔24及24’。
金屬箔24、24’例如可由鉬箔構(gòu)成。鎢棒16成為在放電燈中的一對(duì)電極的各電極軸部分。鎢棒16的長(zhǎng)度例如為20mm左右，它的外徑例如為0.4mm左右。在鎢棒16的中央部分，有要在后工序被熔斷的熔斷部位18。鎢棒16上位于熔斷部位18的外側(cè)部位，為成電極前端的部分，在本實(shí)施方式中，在此部分安裝著線圈14及14’。
還有，將線圈14及14’安裝在鎢棒16上時(shí)，形成卷繞形成后的線圈14及14’的內(nèi)徑比鎢棒16的直徑要小的線圈14及14’后，最好在該線圈中施壓插入鎢棒16。鎢棒16和線圈14及14，間的緊密結(jié)合度要一致，在后工序中，通過(guò)激光照射，將熔斷部位熔斷時(shí)，因線圈部分的放熱量大體上一定，用在相同激光輸出進(jìn)行加工后的電極等的狀態(tài)下不易產(chǎn)生誤差。當(dāng)然并不限于施壓插入，可加大線圈14及14’的內(nèi)徑，并插入鎢棒16后，例如靠電阻熔接安裝。
線圈14及14’在被制造的放電燈中具有防止點(diǎn)燈時(shí)的電極前端部過(guò)熱的功能。安裝線圈14及14’的部分的電極構(gòu)造部分42的外徑例如為1.4mm左右。再有，在本實(shí)施方式中，因用一根鎢棒16構(gòu)成了成為一對(duì)電極的電極構(gòu)造部分42，使一對(duì)電極的中心軸19從最初就可一致。鎢棒16和金屬箔24、24’隨著分別熔接而接合。金屬箔24、24’例如可以是長(zhǎng)方形的平板，尺寸能適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。還有，在與鎢棒16接合部分的相反側(cè)，通過(guò)熔接接合有例如由鉬構(gòu)成的外部導(dǎo)線30。
電極裝配體40的插入是為了使電極構(gòu)造部分42位于玻璃電燈泡50的發(fā)光管部10處而進(jìn)行的。接著，通過(guò)將玻璃電燈泡50的側(cè)管部22與電極裝配體40的一部分(金屬箔24及24’)緊密結(jié)合，形成放電燈的封止部20及20’(參照?qǐng)D2)。側(cè)管部22和金屬箔24的緊密結(jié)合(封止)可如已知的方法進(jìn)行。例如將玻璃電燈泡50成為可減壓的狀態(tài)后，將玻璃電燈泡50內(nèi)部減壓(例如20kPa)。當(dāng)在此減壓下，邊用夾具52轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃電燈泡50，邊用燃燒器加熱玻璃電燈泡50的側(cè)管部22使其軟化，側(cè)管部22和金屬箔24就可緊密結(jié)合而形成封止部20。
如果在形成一方的封止部20后，形成另一方的封止部20’前，在玻璃電燈泡50的發(fā)光管部10的內(nèi)部導(dǎo)入放電燈的發(fā)光物質(zhì)，則能比較簡(jiǎn)單地進(jìn)行發(fā)光物質(zhì)的導(dǎo)入。當(dāng)然也可以在形成封止部20及20’后，在發(fā)光管部10上開(kāi)孔，導(dǎo)入發(fā)光物質(zhì)，并在導(dǎo)入后塞住孔。
在本實(shí)施方式中，在發(fā)光管部10的內(nèi)部，導(dǎo)入作為發(fā)光物質(zhì)的水銀(例如150～200mg/cm3左右的水銀)118、5～20kPa的稀有氣體(例如氬)和少量的鹵素(例如溴)。鹵素不限于單體(例如Br2)，也可在鹵素前驅(qū)體的形態(tài)下封入，在本實(shí)施方式中，用CH2Br2的形態(tài)封入溴素。被封入的鹵素(或從鹵素前驅(qū)體被導(dǎo)出的鹵素)具有在燈動(dòng)作中進(jìn)行鹵循環(huán)的作用。
形成封止部20、20’時(shí)，可如圖2所示得到在密閉的發(fā)光空間15中配置有電極構(gòu)造部分42的發(fā)光管10。接下來(lái)，通過(guò)有選擇地切斷位于發(fā)光管10內(nèi)的前述熔斷部位18，可形成具有規(guī)定的電極間距離D(參照?qǐng)D3)的一對(duì)電極12、12’。在本實(shí)施方式中，通過(guò)如后述地從外部進(jìn)行激光照射，電極12、12’的前端部可被加工成半球狀。之后，通過(guò)將玻璃電燈泡50切斷成封止部20、20’為規(guī)定長(zhǎng)度，如圖3所示，得到一對(duì)電極12及12’形成在發(fā)光管10內(nèi)的放電燈100。
在本實(shí)施方式中，通過(guò)從發(fā)光管10的外部激光照射來(lái)進(jìn)行熔斷部位18的熔斷。圖4為示出對(duì)熔斷部位18最初進(jìn)行照射激光60的狀況圖。通過(guò)對(duì)熔斷部位18照射激光60，熔斷部位18的溫度上升，鎢棒16及線圈14的一部分熔融，因表面張力而分離的同時(shí)，鎢棒16的前端部與線圈14的一部分熔融成一體。此時(shí)，前端通過(guò)表面張力形成為半球狀的電極12。圖5為示出電極12形成的狀況圖。
然而，根據(jù)本發(fā)明人的研究，已知隨著這個(gè)最初的激光照射，發(fā)光管10會(huì)被加熱，作為發(fā)光物質(zhì)封入的水銀118會(huì)蒸發(fā)，在激光照射后，發(fā)光管10的溫度降低時(shí)，于發(fā)光管內(nèi)壁上就形成了水銀蒸著膜126。由于此水銀蒸著膜126的存在，在再次的激光照射(參照?qǐng)D6)時(shí)，就發(fā)生了激光的能量損耗。
為此，在本實(shí)施方式中，如圖6所示，被熔斷的鎢棒16另一方的放電側(cè)前端部也應(yīng)該加工為半球狀，再次照射激光60時(shí)，通過(guò)線圈加熱器125加熱發(fā)光管10。因該加熱，水銀膜126靠蒸發(fā)(相當(dāng)于使本發(fā)明的水銀被蒸發(fā)的工序)除去(圖6中11 9表示為蒸發(fā)的水銀)，可能量不會(huì)損耗地再次進(jìn)行激光照射。
因上述的理由，激光的能量損耗如能被抑制，當(dāng)再次激光照射時(shí)，最好成為在發(fā)光管內(nèi)壁形成的發(fā)光物質(zhì)(如為可形成膜獲得的物質(zhì)，則不限于水銀)的膜蒸發(fā)范圍的溫度，并且即使因溫度的上升，發(fā)光管內(nèi)壓上升，也低于該發(fā)光管的耐壓范圍的溫度。
例如如上述實(shí)施方式所述，在采用水銀作為發(fā)光物質(zhì)時(shí)，發(fā)光管加熱后的溫度為水銀蒸發(fā)范圍內(nèi)的溫度，可任意規(guī)定在發(fā)光管內(nèi)壓低于發(fā)光管的耐壓范圍內(nèi)。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明人的研究，已知如上述實(shí)施方式那樣，作為發(fā)光物質(zhì)含有水銀118時(shí)，300℃左右較合適。另外，在發(fā)光管部10使用石英玻璃時(shí)，最好在1100℃以下。超過(guò)1100℃時(shí)，會(huì)發(fā)生石英玻璃的再結(jié)晶化，存在著構(gòu)成發(fā)光管的石英玻璃白濁的現(xiàn)象。當(dāng)然，獲得理想的溫度范圍可根據(jù)使用的發(fā)光物質(zhì)的種類或封入量等諸條件而變化。
通過(guò)適用如上說(shuō)明的放電燈的制造方法，從外部對(duì)電極裝配體的熔斷部位進(jìn)行2次以上激光照射，以形成一對(duì)電極的場(chǎng)合，可抑制第2次以后的激光照射的能量損耗。
此外，由于使形成在發(fā)光管內(nèi)壁上的發(fā)光物質(zhì)(在實(shí)施方式中為水銀)蒸發(fā)除去，因此在接下來(lái)的激光照射之際，可由照像機(jī)等容易地進(jìn)行照射激光位置的定位。
另外，用上述實(shí)施方式的制造方法制造的放電燈例如能夠安裝在液晶投影器或使用DMD的投影器等畫(huà)像投影裝置上，能夠作為投影器用光源使用。此外，上述的放電燈除了投影器用光源以外，也可作為紫外線逐次移動(dòng)式曝光裝置用光源、競(jìng)技大型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)用光源或轎車等的前燈用光源使用。
<變形例>
以上，基于本實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于上述實(shí)施方式所示的具體例，例如，可考慮以下的變形例。
(1)在上述實(shí)施方式中，是如圖6所示，在發(fā)光管附近設(shè)有線圈加熱器125以加熱發(fā)光管全體的，但并不限于進(jìn)行加熱而使膜蒸發(fā)除去的方法，可用例如因輸出達(dá)不到熔斷程度的激光照射來(lái)加熱發(fā)光管、或使其通過(guò)加熱的爐的內(nèi)部等各種方法來(lái)加熱。
(2)在上述實(shí)施方式中是對(duì)進(jìn)行2次的激光照射、并在第2次的激光照射之前，使發(fā)光管10的溫度上升的場(chǎng)合進(jìn)行了說(shuō)明。在希望大量生產(chǎn)時(shí)，最好用激光照射次數(shù)不多的方法，不限定于第2次的激光照射之前，例如在第3次以后的激光照射時(shí)加熱也可。
(3)在上述實(shí)施方式中，電極裝配體使用了一對(duì)電極的中心軸一致的鎢棒16，但也可使用電極中心軸不同軸的鎢棒。另外，作為電極裝配體使用了將鉬箔24、24’接合的構(gòu)件，但該鉬箔24、24’的部分也可使用作鎢棒的構(gòu)件，即也可將一根鎢棒作為電極裝配體使用。這種場(chǎng)合，外部引線30也可由鎢棒構(gòu)成。
(4)在上述實(shí)施方式中，對(duì)適用于制造作為發(fā)光物質(zhì)被封入的水銀蒸氣壓為20MPa左右的放電燈(所謂超高壓水銀燈)的場(chǎng)合進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但也可適用于在水銀膜126可發(fā)生激光能量損耗的范圍中、水銀蒸氣壓為1MPa左右的高壓水銀燈，或水銀蒸氣壓為1kPa左右的低壓水銀燈。另外，本發(fā)明也能適用于水銀燈以外的其他的放電燈，例如，也能適用于封入金屬鹵化物的鹵化金屬燈等的放電燈。
(5)在上述本實(shí)施方式中，對(duì)熔斷電極裝配體的熔斷部位的場(chǎng)合進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的適用范圍并不限于此，例如，也能適用于將線圈狀或者筒狀等的包膜部件安裝在電極軸的放電側(cè)前端部，并在封止了封止部后，從發(fā)光管部的外部照射2次以上激光，以加熱熔融電極的放電側(cè)前端部的場(chǎng)合。例如，在用2次以上的激光照射來(lái)熔融加工一對(duì)電極的各前端部的場(chǎng)合，通過(guò)適用本發(fā)明，可抑制2次以后激光照射的能量損耗。
(6)本發(fā)明較好地適用于電極間距離(D)較短(例如4.5mm以下，較好為2mm以下，當(dāng)然不包含0mm。)的短弧光型的放電燈，但并不限于此。另外，不但適用于交流點(diǎn)燈型的放電燈，而且也適用于直流點(diǎn)燈型的放電燈。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的制造方法可利用于在進(jìn)行2次以上的激光照射，以實(shí)現(xiàn)電極構(gòu)造部分的熔融切斷，或電極部件的熔融加工時(shí)，制造抑制2次以后的激光照射的能量損耗用的放電燈。
權(quán)利要求
1.一種放電燈的制造方法，是為了通過(guò)在具有發(fā)光管部和側(cè)管部的玻璃電燈泡內(nèi)導(dǎo)入一對(duì)電極部件和發(fā)光物質(zhì)并封止所述側(cè)管部，將所述電極部件固定后，將各電極部件的至少一部分熔融以形成一對(duì)電極，從發(fā)光管部的外部對(duì)所述電極部件進(jìn)行多次激光照射的放電燈的制造方法，其特征為，在所述多次的激光照射期間，進(jìn)行通過(guò)激光照射使形成在發(fā)光管內(nèi)壁上的所述發(fā)光物質(zhì)的膜蒸發(fā)的工序。
2.一種放電燈的制造方法，是為了在具有發(fā)光管部和側(cè)管部的玻璃電燈泡內(nèi)，導(dǎo)入含有成一對(duì)電極的電極構(gòu)造部分的電極裝配體和發(fā)光物質(zhì)并封止所述側(cè)管部，以將所述電極裝配體固定后，將所述電極構(gòu)造部分的一部分熔融切斷以形成一對(duì)電極，從發(fā)光管的外部進(jìn)行多次激光照射的放電燈的制造方法，其特征為，在所述多次激光照射期間，進(jìn)行通過(guò)激光照射使形成在發(fā)光管內(nèi)壁上的前述發(fā)光物質(zhì)的膜蒸發(fā)的工序。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的放電燈的制造方法，其特征為，所述發(fā)光管部由石英玻璃構(gòu)成，所述發(fā)光物質(zhì)含有水銀，使所述發(fā)光物質(zhì)的膜蒸發(fā)時(shí)的所述發(fā)光管部的溫度為1100℃以下。
4.按照權(quán)利要求3所述的放電燈的制造方法，其特征為，使所述發(fā)光物質(zhì)的膜蒸發(fā)時(shí)的所述發(fā)光管部的溫度為300℃以上。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的放電燈的制造方法，其特征為，所述多次為2次。
6.按照權(quán)利要求4所述的放電燈的制造方法，其特征為，使所述發(fā)光物質(zhì)的膜蒸發(fā)時(shí)的所述發(fā)光管部的加熱通過(guò)第3激光照射進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種在通過(guò)將設(shè)置于被封止的發(fā)光空間內(nèi)的鎢棒的規(guī)定的熔斷部位加熱熔融，以形成一對(duì)電極的場(chǎng)合，可抑制從發(fā)光管外部照射的激光能量損耗的放電燈的制造方法。本發(fā)明的放電燈的制造方法為，通過(guò)從發(fā)光管(10)的外部照射一次激光(60)，發(fā)光管(10)的溫度上升，發(fā)光物質(zhì)(例如水銀)蒸發(fā)，即使在發(fā)光管內(nèi)壁形成了發(fā)光物質(zhì)的膜，也可用線圈加熱器(125)加熱發(fā)光管(10)，在將形成的膜蒸發(fā)除去后，再次照射激光(60)。
文檔編號(hào)H01J61/86GK1759461SQ200480006458
公開(kāi)日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2004年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月10日
發(fā)明者荻野雄一郎, 美濃吉滿, 菊地昭夫, 上野浩信, 村瀨隆幸 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社