发光管的制造方法及放电灯 【技术领域】
本发明涉及发光管的制造方法及备有发光管的放电灯。
现有技术
在现有的放电灯，例如高压水银灯中，配备有内部设置电极、且封入水银及稀有气体等的发光部及形成于该发光部的两端部上的封接部的石英玻璃制的发光管是众所周知的。
这种现有技术的高压水银灯的制造方法，特别是作为其中所用发光管的封接部的形成方法，有把作为发光管地材料的直管状的石英玻璃管的封接部预定形成部加热软化、进行夹紧封接或收缩封接的方法。
作为加热并使石英玻璃管软化的热源，有人提出使用激光束的方案，这种激光束与一般所使用的气体喷灯相比，可以获得加工精度高、封接耐压高的高质量的发光管(特开昭57-109234号公报及特许第2997464号公报)。
【发明内容】
但是，在这种采用激光束的现有技术的高压水银灯的制造方法中，由于激光束只能对作为被加工物的石英玻璃管进行局部加热，特别是在制造封接部的长度长的发光管时，为了对石英玻璃管的整个长度的封接部预定形成部进行加热并使之软化，需要很长的时间，存在生产效率低的问题，同时，为了对整个封接部预定形成部充分加热，必须使用大功率的激光束，因此，存在着装置过大且成本很高的问题。
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是，提供一种可获得耐压性能高的高质量的发光管、且可提高生产效率、低成本的发光管的制造方法。此外，本发明的目的是提供一种配备有耐压性高、且低成本的发光管的放电灯。
本发明的发光管的制造方法是一种配备有在内部设置有电极的发光部及形成于该发光部端部上的封接部的发光管的制造方法，所述方法将具有前述电极的电极体插入到与作为前述发光管的材料的透光性绝缘管的发光部预定形成部邻接的封接部预定形成部内，然后，同时使用激光束和气体喷灯加热软化前述封接部预定形成部并将其封接，形成前述封接部。
借此，可以在封接部预定形成部的各个区域内适当地分别使用作为加热软化封接部预定形成部的热源的激光束及气体喷灯。特别是，在封接部预定形成部中要求高加工精度的部分，例如，在封接部预定形成部的发光部预定形成部侧的端部处，通过使用激光束，可以进行没有变形且气密性更好的封接，可获得耐压性高的高质量发光管。同时，在封接部预定形成部的要求加工精度高的部分以外的部分，则使用比激光束热容量大且加热范围宽的气体喷灯，借此，可以在短时间内封接大范围的区域，所以，可以提高生产效率。同时，通过将利用激光束加热软化的区域限制在要求加工精度特别高的部分，可以使用输出功率小的激光束，与此同时，可使装置小型化，并可降低成本。
此外，本发明的放电灯备有利用上述本发明的制造方法制得的发光管。借此，可提供备有耐压性高的发光管的廉价的放电灯。
如上面所说明的，本发明可提供一种在可以制得耐压性高的高质量发光管的同时，还可以提高生产效率且成本低的发光管的制造方法。
附图的简单说明
图1是用于说明本发明的发光管制造方法的一个实施形式的一个工艺的剖视图。
图2是用于说明同一个发光管制造方法的一个实施形式的一个工艺的剖视图。
图3是用于说明同一个发光管制造方法的一个实施形式的一个工艺的剖视图。
图4是用于说明同一个发光管制造方法的一个实施形式的一个工艺的剖视图。
图5是利用本发明的的制造方法制造的发光管的正视剖面图。
图6是表示本发明的装有反射镜的放电灯的一个实施形式的局部剖开透视图。
图7是表示本发明的汽车前照灯用放电灯的一个实施形式的剖视图。
【具体实施方式】
下面参照附图对本发明的实施形式进行说明。
(实施形式1)
利用作为本表明的实施形式的发光管的制造方法制造的高压水银灯的发光管1是用石英玻璃制造的，如图5所示，它配备有长度为10mm、最大外径为10mm的旋转椭圆体状的发光部2，以及形成于该发光部2两个端部上的长度为25mm、外径为6mm的圆柱形的封接部3。
在发光部2内的两个端部上设置钨制电极6，该钨制电极6具有在其前端部上装有电板线圈4的电极引线杆5。该电极6中间经过封接在封接部3内的钼等金属箔7连接到引线8上。
此外，在发光部2内分别封入规定量的水银，金属卤化物以及稀有气体。
下面对这种高压水银灯的发光管1的制造方法进行说明。
作为发光管1的材料，采用例如如图1所示的石英玻璃制的直管状透光性的绝缘管9。
首先，在该透光性绝缘管9上形成后面所述的发光部预定形成部15。下面对其步骤进行说明。
虽然图中没有示出，但利用由氧和氢作为燃料的气体喷灯将这种透光性绝缘管9的中央部加热软化。然后，将透光性绝缘管9的一侧的开口部12暂时封闭，将惰性气体从透光性绝缘管9的另一侧开口12吹入到透光性绝缘管9中，利用惰性气体的压力将透光性绝缘管9的软化部分吹胀。进而，通过把金属模具推压到透光性绝缘管9的胀起的部分上，将该部分成形为旋转椭圆体状。这样形成发光部预定形成部15。
然后，将与透光性绝缘管9的发光部预定形成部15相邻接、且内部连通的部分，即后面所述的封接部预定形成部13a、13b封接，形成封接部3。下面对其步骤进行说明。
如图1所示，在使透光性绝缘管9保持垂直的状态下，用夹具将其两端部夹紧，保持透光性绝缘管9。然后，将后面所述的电极体11从进行透光性绝缘管9封接一侧的开口部12插入到透光性绝缘管9的封接部预定形成部13a内。
所谓电极体11是分别将电极6，金属箔7及引线8组装成一体的组装部件。此外，在电极体11的引线8的端部上安装有压接在封接部预定形成部13a的内表面上的菱形弹簧14，利用该弹簧14的弹性应力将电极体11保持在封接部预定形成部13a内的规定位置处。
在电极体11插入后，以透光性绝缘管9的长度方向的轴X(参照图1)为中心，一面以一定的速度旋转透光性绝缘管9一面将从激光束激励装置16发出的激光束17照射到封接部预定形成部13a的发光部预定形成部15一侧的端部，即区域A(参照图1)上，将区域A加热软化，通过收缩而封闭。即，进行收缩封接。在封接时，透光性绝缘管9内充满氩气等惰性气体。
此外，在图1中，18表示激光束17的光源部，19表示仅射激光束17的反射镜，20表示将激光束17聚焦的透镜。
对于激光束17，例如可以利用二氧化碳激光器，准分子激光器，YAG(钇铝石榴石)激光器，半导体激光器等。
然后，从图1所示的状态如图2所示的那样将激光束激励装置16向上方移动，用激光束17照射与透光性绝缘管9的区域A邻接的区域B(参照图2)，将区域B加热软化。在把激光束17照射到区域B上的同时，或在区域B因激光束17而收缩封接前，点燃气体喷灯21，使气体喷灯21的火焰与区域B的一部分及与透光性绝缘管9的区域B邻接的区域C(参照图2)的一部分接触。借此，利用激光束17及气体喷灯21两者加热软化区域B，进行收缩封接。
此外，在点亮制成的发光管1时，容易发生封入发光部2内的高压封入气体渗透到电极引线杆5的根部而造成破裂。从而，在包括电极引线5的根部在内的区域A必须进行气密性高、且不发生变形的加工。
在把区域B封接后，停止加工束17的照射，如图3所示，连续地向上方移动气体喷灯21，即，在区域C，从发光部预定形成部15一侧向与发光部预定形成部15相反一侧移动，依次加热软化进行收缩封接。这样，将封接部预定形成部13a全部封接，形成一侧的封接部3。
然后，从图3所示的状态使透光性绝缘管9如图4所示的那样上下反转，使封接部3位于下侧、在令透光性绝缘管9垂直的状态下利用夹具10保持其两端。
然后，在从另一侧封接部预定形成部13b的开口部12注入水银等封入物后，从同样封接部预定形成部13b的开口部12插入电极体11并将其保持在封接部预定形成部13b的规定位置处。
然后，利用和形成上述一侧的封接部3的步骤相同的步骤将另一侧封接部预定形成部13b封接，形成另一侧的封接部3。在加热软化封接部预定形成部13b时，虽然图中没有示出，但最好是一面用液氮等冷却发光部预定形成部15一面进行，以便不使发光部预定形成部15内的封入物，例如水银汽化。
发光部2在形成各个封接部3的同时形成。
在发光部2及封接部3形成之后，将透光性绝缘管9的两端部的区域D(参照图4，图4中只表示出一侧)切断，制成图5所示的发光管1。
然后，在发光管1上安装上灯头等(图中未示出)，制造成高压水银灯。
利用这种发光管的制造方法，制造额定功率为150W的高压水银灯的发光管1(下面简称为“本发明的产品”)时，封接一个部位处的封接部预定形成部13a(长度为25mm，外径为6mm，厚度为2mm)所需的时间，当区域A和区域B的总长度为2.2mm时，为82秒。
此外，为了进行比较，采用除了只用激光束17封接整个封接部预定形成部13a之外，其它部分和本发明的上述实施形式相同的制造方法制造同样的额定功率为150W的高压水银灯的发光管1(以下简称为“比较产品”)时，封接一个封接部预定形成部13a所需的时间为400秒。
此外，对于激光束17，分别采用功率为80W的二氧化碳激光器。
此外，在用额定功率分别点亮本发明的产品和比较产品时，在两者的额定寿命(2000小时)中，发光管1均不发生破裂。可以确认两者均有高的耐压性能。
在上面所述的本发明的发光管的制造方法中，将具有电极6的电极体11插入邻接作为发光管1的材料的透光性绝缘管9的发光部预定形成部15的封接部预定形成部13a、13b中，然后，联合使用激光束及气体喷灯21将封接部预定形成部13a、13b加热软化封接，形成封接部3。这时，最好将作为加热软化封接部预定形成部13a、13b的热源的激光束17和气体喷灯21适当地分别用于封接部预定形成部13a、13b的各个区域内。特别是在封接部预定形成部13a、13b中要求高加工精度的部分，例如在封接部预定形成部13a、13b的发光部预定形成部15的端部处，通过利用激光束17，可以进行没有变形、且气密性地封接，可获得耐压性高的高质量发光管1。此外，在封接预定形成部13a、13b的要求高精度加工的部分以外的部分处使用热容量比激光束17大，且加热范围宽的气体喷灯21，可在短时间内封接大范围的区域，所以可提高生产效率。同时，通过限定利用激光束17加热软化的区域，能够使用小功率的激光束17，与此同时可使装置小型化并降低成本。
特别是，最好利用激光束17加热软化上述封接部预定形成部13a、13b中发光部预定形成部15一侧的端部来进行封接。由于借此可将发光部2的电极引线杆5的根端部分的发光部2的内表面制成如图5所示的光滑的平面或曲面，所以可以提高该部分的耐压性。
此外，最好在利用激光束17加热软化封接部预定形成部13a、13b中发光部预定形成部15一侧的端部(例如区域A)进行封接之前以及封接完毕之后，用气体喷灯21开始加热软化预定形成封接部的部分13a、13b中与用激光束17加热软化的区域(下面简称为“区域Y”)邻接的区域(下面简称为“区域Z”)。这样，在利用气体喷灯21加热软化区域Z时，由于用加热与区域Z邻接的区域Y时的热量对该区域Z进行预热，所以可在短时间内将区域Z封接，其结果是，发光部预定形成部15暴露在具有很宽的分布的气体喷灯21的火焰中的时间缩短，从而，在向发光部预定形成部15内封入气体时，可以防止由于所封入的气体的热膨胀所造成的发光部预定形成部15的破损。
此外，在封接部预定形成部13a、13b中，最好是例如将像区域B这种用激光束17加热软化的区域的至少一部分与利用气体喷灯21加热软化的区域的一部分相互重叠。借此，可以防止用激光束17加热软化的区域与用气体喷灯21加热软化的区域的交界部分的温度比该交界部分的周边部分的温度低而不能充分封接，并防止因此造成的气密性的降低、气泡的混入该部分中。此外，还可以防止形成后的封接部3产生变形并防止耐压性的降低。
进而，最好从发光部预定形成部15一侧的端部起向与发光部预定形成部15的反向一侧的端部依次地封接封接部预定形成部13a、13b。借此，在封接时，可将封接部预定形成部13a、13b内的封入气体全部排出到透光性绝缘管9的外部。从而，可以防止封接部预定形成部13a、13b内的封入气体被压缩到发光部预定形成部15内，发光部预定形成部15内的气体过剩气压增高，并可防止发光部预定形成部15的破损。
然而，例如，在发光部预定形成部15内的气压本来就低，发光部预定形成部15的壁厚足够厚时，最好从与发光部预定形成部15的反向一侧的端部起向发光部预定形成部15一侧的端部依次封接封接部预定形成部13a、13b。这样，可将封接部预定形成部13a、13b内的封入气体压缩到发光部预定形成部15内，不会浪费封接部预定形成部13a、13b内的封入气体而有效地加以利用。在这种情况下，优选地，最初，利用气体喷灯从与发光部预定形成部15的反向一侧的端部起向发光部预定形成部15一侧的端部封接封接部预定形成部13a、13b，最后，用激光束17封接好封接部预定形成部13a、13b中发光部预定形成部15一侧的端部。
此外，在上述实施形式中，对使用石英玻璃制的透光性绝缘管9的情况进行了说明，但除石英玻璃之外，例如，在使用硼硅酸盐玻璃，及透光性氧化铝等透光性绝缘管时，也可以获得和上面所述相同的效果。
此外，在上述实施形式中，作为把软化的封接部预定形成部13a、13b进行封接的方法，对利用收缩封接的情况进行了说明，但除此之外，将软化的封接部预定形成部13a、13b夹持压扁，即采用夹紧封接时，也可以得到相同的效果。
同时，在上述实施形式中，在封接部预定形成部13a、13b处，将利用激光束17加热软化的区域作为区域A，区域B，而把利用气体喷灯21加热软化的区域作为区域C，但也可以适当地选择利用激光束17加热软化的区域以及利用其喷灯21加热软化的区域。例如，也可以用气体喷灯21加热软化区域B，用激光束17加热软化区域C的一部分。
进而，在上述实施形式中，以举例的方式说明了高压水银灯的发光管的制造方法，但本发明也用作例如金属卤化物灯及单侧封接式放电灯中的发光管的制造方法。
(实施形式2)
图6是表示采用将利用实施形式1中所说明的本发明的制造方法制成的发光管的装有反射镜的放电等的一个例子的、将其一部分切除的透视图。
如图所示，本实施形式的装有反射镜的放电灯30由反射镜31及按照实施形式1的制造方法制造的发光管1构成。发光管1以使形成于电极线圈4(参照图5)之间的电弧的轴位于反射镜31的光轴上的方式在反射镜31内侧与反射镜31一体化。反射镜31用陶瓷制成，具有漏斗形状，其内表面上具有由二氧化钛-二氧化硅的蒸镀膜构成的反射面。在与反射镜31的开口相反一侧的端部上具有筒部31a。
在发光管1的一侧的封接部3(参照图5)上安装有灯头35。该灯头35被插入到反射镜31的筒部31a内，由绝缘胶合剂37将两者固定，使反射镜31与发光管1一体化。
发光管1的一侧的引线8(参照图5)电连接到灯头35上。同时，另一侧的引线8连接到供电线39的一端上。供电线39的另一端贯穿反射镜导出到与反射面31相反一侧上。
上面所述的带有反射镜的放电灯30例如可以作为液晶投射器的光源使用。
(实施形式3)
图7是表示采用利用实施形式1中所述的本发明的制造方法获得的发光管的汽车前照灯用放电灯的一个例子的剖视图。
如图所示，本实施形式的35W的汽车前照灯用放电灯40由按照实施形式1的方法制造的发光管1、外管42、以及灯头43构成。
发光管1具有发光部2，其两端的封接部3a、3b，以及连接到一个封接部3b的端部上的筒状的圆筒部(未封接部分)1a。
外管42包围发光管1，外管42的两端熔敷在发光管1的两端的外周面上。
灯头43由聚醚酰亚胺等树脂构成。发光管1的圆筒部1a侧的端部插入到灯头43的中央的孔中的同时，通过安装在灯头43上的保持体44保持外管42的一侧的端部，将发光管1保持在灯头43上。
在发光管1的发光部2内具有一对电极6a、6b，同时，还将水银，作为金属卤化物的ScI3，NaI以及作为起动用气体的氙封入其中。一个电极6a中间经过金属箔7a连接到引线8a上，引线8a连接到供电线45的一端上。供电线45大致与外管42平行地配置在外管42的外侧，供电线45的另一端连接到设于灯头43上的供电端子47a上。此外，另一个电极6b中间经过金属箔7b连接到引线8b上，引线8b连接到设置在灯头43上的供电线47b上。
上述实施形式2、3的放电灯由于配备有用上述实施形式1所述的制造方法制得的发光管，所以，发光管的耐压性高，质量好，生产效率高，成本低。
此外，配备有利用本发明的制造方法制得的发光管的放电灯的结构并不局限于上述实施形式2、3所示的例子。本发明的发光管可作为公知的放电灯的发光管广泛使用。