專利名稱：放電燈的制造方法
技術領域：
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：
近年來，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、實現(xiàn)向大畫面顯示的投影器。作為此種投影器的光源，關注于為了更加接近點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號公報、日本特開平7-45237號公報等所公開的放電燈的制造方法，該制造方法為，將含有其后成為一對電極的電極構造部分的一個電極裝配體插入構成發(fā)光管的放電燈用玻璃電燈泡中，使相當于發(fā)光管兩端部的玻璃電燈泡的側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，通過有選擇的熔融切斷前述電極構造部分的一部分(熔斷部位)，以在發(fā)光管內形成一對電極的方法。
在此種放電燈的制造方法中，通過例如從發(fā)光管部的外部照射激光加熱熔融并切斷定位于發(fā)光管內的鎢棒的熔斷部位，以形成一對電極。
然而，根據本申請發(fā)明人把產量作為主要目的進行的研究，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合，會發(fā)生激光的能量損耗，激光照射產生的電極前端部加工時的效率也會降低。在相對于被固定在封止的發(fā)光管內的二個電極部件(例如將線圈狀部件安裝在電極棒的前端部的部件)的放電側前端部，從發(fā)光管部的外部進行2次以上的激光照射，熔融加工一對電極的各自前端部的場合，這種問題也有發(fā)生。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種在進行2次以上的激光照射，以實現(xiàn)電極構造部分的熔融切斷或電極部件的熔融加工的場合，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，為了通過在具有發(fā)光管部和側管部的玻璃電燈泡內導入一對電極部件和發(fā)光物質，并封止前述側管部，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電極，從發(fā)光管部的外部對前述電極部件進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，進行通過激光照射使形成在發(fā)光管內壁上的前述發(fā)光物質的膜蒸發(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)光管部和側管部的玻璃電燈泡內，導入將含有成一對電極的電極構造部分的電極裝配體和發(fā)光物質并封止前述側管部，將前述電極裝配體固定后，將前述電極構造部分的一部分熔融切斷以形成一對電極，從發(fā)光管的外部進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，進行通過激光照射使形成在發(fā)光管內壁上的前述發(fā)光物質的膜蒸發(fā)的工序。
根據本發(fā)明人對發(fā)生如上述的激光能量損耗的原因進行的專心研究，已知通過最初激光照射時的加熱，作為發(fā)光物質而封入發(fā)光管內的水銀會蒸發(fā)，激光照射后，發(fā)光管的溫度降低時，會在發(fā)光管內壁形成水銀膜。基于如此形成在發(fā)光管內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)光管內壁上的膜蒸發(fā)后進行激光照射，所以不會發(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次及其以后的場合也同樣。此時，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的多次照射間進行。
但是，進行多次激光照射期間，不限于使溫度上升狀態(tài)下進行的場合。這是由于發(fā)光管沒有被冷卻，沒有形成膜的緣故。
此外，對于為了除去膜而使發(fā)光管的溫度上升的場合，該發(fā)光管的溫度為在發(fā)光管內壁形成的發(fā)光物質的膜可被蒸發(fā)除去的溫度，溫度上升時的發(fā)光管內壓低于該發(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成、前述發(fā)光物質含水銀時，使前述膜蒸發(fā)時的溫度最好在1100℃以下。根據本發(fā)明人的研究可知，因超過此溫度時，石英玻璃的再結晶化會發(fā)光管部產生白濁。


圖1為有關本發(fā)明實施方式的放電燈的制造方法的說明圖。
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內形成一對電極12及12’的放電燈100的視圖。
圖4為示出對熔斷部位18最初進行照射激光60時的狀況圖。
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時的狀況圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的放電燈的制造方法的實施方式。圖1～3為對作為本發(fā)明實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明圖。
在本實施方式中，首先預備如圖1中所示的放電燈用玻璃電燈泡(以下簡稱“玻璃電燈泡”)50，和含有成放電燈的一對電極的電極構造部分42的1個電極裝配體40后，將電極裝配體40插入玻璃電燈泡50內。
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伸展的側管部22。側管部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例如由石英玻璃構成，在本實施方式中用的玻璃電燈泡50的發(fā)光管部10的內徑為6mm，玻璃厚為3mm，側管部22的內徑為3.4mm，長度方向的長度為250mm。電極裝配體40包括構成電極構造部分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’例如可由鉬箔構成。鎢棒16成為在放電燈中的一對電極的各電極軸部分。鎢棒16的長度例如為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的外側部位，為成電極前端的部分，在本實施方式中，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，形成卷繞形成后的線圈14及14’的內徑比鎢棒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，間的緊密結合度要一致，在后工序中，通過激光照射，將熔斷部位熔斷時，因線圈部分的放熱量大體上一定，用在相同激光輸出進行加工后的電極等的狀態(tài)下不易產生誤差。當然并不限于施壓插入，可加大線圈14及14’的內徑，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燈時的電極前端部過熱的功能。安裝線圈14及14’的部分的電極構造部分42的外徑例如為1.4mm左右。再有，在本實施方式中，因用一根鎢棒16構成了成為一對電極的電極構造部分42，使一對電極的中心軸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’例如可以是長方形的平板，尺寸能適當?shù)恼{整。還有，在與鎢棒16接合部分的相反側，通過熔接接合有例如由鉬構成的外部導線30。
電極裝配體40的插入是為了使電極構造部分42位于玻璃電燈泡50的發(fā)光管部10處而進行的。接著，通過將玻璃電燈泡50的側管部22與電極裝配體40的一部分(金屬箔24及24’)緊密結合，形成放電燈的封止部20及20’(參照圖2)。側管部22和金屬箔24的緊密結合(封止)可如已知的方法進行。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內部減壓(例如20kPa)。當在此減壓下，邊用夾具52轉動玻璃電燈泡50，邊用燃燒器加熱玻璃電燈泡50的側管部22使其軟化，側管部22和金屬箔24就可緊密結合而形成封止部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的內部導入放電燈的發(fā)光物質，則能比較簡單地進行發(fā)光物質的導入。當然也可以在形成封止部20及20’后，在發(fā)光管部10上開孔，導入發(fā)光物質，并在導入后塞住孔。
在本實施方式中，在發(fā)光管部10的內部，導入作為發(fā)光物質的水銀(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)，也可在鹵素前驅體的形態(tài)下封入，在本實施方式中，用CH2Br2的形態(tài)封入溴素。被封入的鹵素(或從鹵素前驅體被導出的鹵素)具有在燈動作中進行鹵循環(huán)的作用。
形成封止部20、20’時，可如圖2所示得到在密閉的發(fā)光空間15中配置有電極構造部分42的發(fā)光管10。接下來，通過有選擇地切斷位于發(fā)光管10內的前述熔斷部位18，可形成具有規(guī)定的電極間距離D(參照圖3)的一對電極12、12’。在本實施方式中，通過如后述地從外部進行激光照射，電極12、12’的前端部可被加工成半球狀。之后，通過將玻璃電燈泡50切斷成封止部20、20’為規(guī)定長度，如圖3所示，得到一對電極12及12’形成在發(fā)光管10內的放電燈100。
在本實施方式中，通過從發(fā)光管10的外部激光照射來進行熔斷部位18的熔斷。圖4為示出對熔斷部位18最初進行照射激光60的狀況圖。通過對熔斷部位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，鎢棒16的前端部與線圈14的一部分熔融成一體。此時，前端通過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，根據本發(fā)明人的研究，已知隨著這個最初的激光照射，發(fā)光管10會被加熱，作為發(fā)光物質封入的水銀118會蒸發(fā)，在激光照射后，發(fā)光管10的溫度降低時，于發(fā)光管內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(參照圖6)時，就發(fā)生了激光的能量損耗。
為此，在本實施方式中，如圖6所示，被熔斷的鎢棒16另一方的放電側前端部也應該加工為半球狀，再次照射激光60時，通過線圈加熱器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)，可能量不會損耗地再次進行激光照射。
因上述的理由，激光的能量損耗如能被抑制，當再次激光照射時，最好成為在發(fā)光管內壁形成的發(fā)光物質(如為可形成膜獲得的物質，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。
例如如上述實施方式所述，在采用水銀作為發(fā)光物質時，發(fā)光管加熱后的溫度為水銀蒸發(fā)范圍內的溫度，可任意規(guī)定在發(fā)光管內壓低于發(fā)光管的耐壓范圍內。當然，根據本發(fā)明人的研究，已知如上述實施方式那樣，作為發(fā)光物質含有水銀118時，300℃左右較合適。另外，在發(fā)光管部10使用石英玻璃時，最好在1100℃以下。超過1100℃時，會發(fā)生石英玻璃的再結晶化，存在著構成發(fā)光管的石英玻璃白濁的現(xiàn)象。當然，獲得理想的溫度范圍可根據使用的發(fā)光物質的種類或封入量等諸條件而變化。
通過適用如上說明的放電燈的制造方法，從外部對電極裝配體的熔斷部位進行2次以上激光照射，以形成一對電極的場合，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)光管內壁上的發(fā)光物質(在實施方式中為水銀)蒸發(fā)除去，因此在接下來的激光照射之際，可由照像機等容易地進行照射激光位置的定位。
另外，用上述實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式曝光裝置用光源、競技大型運動場用光源或轎車等的前燈用光源使用。
<變形例>
以上，基于本實施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明的內容并不限于上述實施方式所示的具體例，例如，可考慮以下的變形例。
(1)在上述實施方式中，是如圖6所示，在發(fā)光管附近設有線圈加熱器125以加熱發(fā)光管全體的，但并不限于進行加熱而使膜蒸發(fā)除去的方法，可用例如因輸出達不到熔斷程度的激光照射來加熱發(fā)光管、或使其通過加熱的爐的內部等各種方法來加熱。
(2)在上述實施方式中是對進行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的溫度上升的場合進行了說明。在希望大量生產時，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加熱也可。
(3)在上述實施方式中，電極裝配體使用了一對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’接合的構件，但該鉬箔24、24’的部分也可使用作鎢棒的構件，即也可將一根鎢棒作為電極裝配體使用。這種場合，外部引線30也可由鎢棒構成。
(4)在上述實施方式中，對適用于制造作為發(fā)光物質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)的場合進行了詳細說明，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)在上述本實施方式中，對熔斷電極裝配體的熔斷部位的場合進行了說明，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前端部的場合。例如，在用2次以上的激光照射來熔融加工一對電極的各前端部的場合，通過適用本發(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，不但適用于交流點燈型的放電燈，而且也適用于直流點燈型的放電燈。
產業(yè)上的可利用性本發(fā)明的制造方法可利用于在進行2次以上的激光照射，以實現(xiàn)電極構造部分的熔融切斷，或電極部件的熔融加工時，制造抑制2次以后的激光照射的能量損耗用的放電燈。
權利要求
1.一種放電燈的制造方法，是為了通過在具有發(fā)光管部和側管部的玻璃電燈泡內導入一對電極部件和發(fā)光物質并封止所述側管部，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電極，從發(fā)光管部的外部對所述電極部件進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，進行通過激光照射使形成在發(fā)光管內壁上的所述發(fā)光物質的膜蒸發(fā)的工序。
2.一種放電燈的制造方法，是為了在具有發(fā)光管部和側管部的玻璃電燈泡內，導入含有成一對電極的電極構造部分的電極裝配體和發(fā)光物質并封止所述側管部，以將所述電極裝配體固定后，將所述電極構造部分的一部分熔融切斷以形成一對電極，從發(fā)光管的外部進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，進行通過激光照射使形成在發(fā)光管內壁上的前述發(fā)光物質的膜蒸發(fā)的工序。
3.按照權利要求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成，所述發(fā)光物質含有水銀，使所述發(fā)光物質的膜蒸發(fā)時的所述發(fā)光管部的溫度為1100℃以下。
4.按照權利要求3所述的放電燈的制造方法，其特征為，使所述發(fā)光物質的膜蒸發(fā)時的所述發(fā)光管部的溫度為300℃以上。
5.按照權利要求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)光物質的膜蒸發(fā)時的所述發(fā)光管部的加熱通過第3激光照射進行。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種在通過將設置于被封止的發(fā)光空間內的鎢棒的規(guī)定的熔斷部位加熱熔融，以形成一對電極的場合，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(例如水銀)蒸發(fā)，即使在發(fā)光管內壁形成了發(fā)光物質的膜，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H01J61/86GK1759461SQ200480006458
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月10日 優(yōu)先權日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 申請人:松下電器產業(yè)株式會社