專利名稱：高壓放電燈及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在點(diǎn)燈時(shí)，內(nèi)壓超過一個(gè)大氣壓的高壓放電燈及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖14表示以往的高壓放電燈構(gòu)成的一例。圖14所示的高壓放電燈具有發(fā)光管部50和從發(fā)光管部50向兩側(cè)延伸的側(cè)管部51。電極棒52的前端被設(shè)置在發(fā)光管部50內(nèi)，在側(cè)管部51內(nèi)設(shè)有電極棒52的一部分、與電極棒52形成電氣連接的金屬箔53及與金屬箔53另一端形成電氣連接的一部分外部引線54。
在發(fā)光管部50內(nèi)封入有作為發(fā)光物質(zhì)56的水銀或金屬鹵化物。電極棒52由金屬鎢構(gòu)成，并且，側(cè)管部51由石英玻璃構(gòu)成。由于電極棒52的鎢和側(cè)管部51的石英玻璃相互的熱膨脹系數(shù)不同，不容易把這兩種材料封裝固定。所以，通過利用具有塑性變形特性的薄的金屬箔53進(jìn)行與石英玻璃的封裝，來保持發(fā)光管部50內(nèi)的氣體密封。
電極棒52與側(cè)管部51雖然看起來好象被封裝在一起，但實(shí)際上存在著極小的間隙55。并且，在在反復(fù)對(duì)燈進(jìn)行點(diǎn)燈關(guān)燈時(shí)，發(fā)光物質(zhì)56會(huì)滲入到這個(gè)間隙55中。由于這個(gè)在極小間隙55中的溫度在點(diǎn)燈時(shí)比發(fā)光管部50的溫度低，進(jìn)入到間隙55的發(fā)光物質(zhì)56再次蒸發(fā)后不容易返回到發(fā)光管部50內(nèi)。結(jié)果，使發(fā)光管部50內(nèi)的發(fā)光物質(zhì)減少，漸漸地失去正常的發(fā)光。另外，當(dāng)發(fā)光物質(zhì)56通過間隙55到達(dá)金屬箔53時(shí)，將會(huì)使金屬箔53與側(cè)管部形成脫離，其結(jié)果使發(fā)光管部50形成泄漏，縮短了燈的使用壽命。
過去，為了解決這個(gè)問題采取了各種的措施。例如，特開平10-269941號(hào)公報(bào)所公開的在電極棒上纏繞鎢絲的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)是，在進(jìn)行封裝時(shí)，以使熔融的石英玻璃不能從線圈的螺距之間滲入的螺距來形成線圈。根據(jù)該公報(bào)所述，通過在把線圈向電極棒的放電端側(cè)拉伸的狀態(tài)下進(jìn)行封裝，在電極棒的靠近金屬箔的部分可防止形成使金屬鹵化物或水銀的發(fā)光物質(zhì)滲入的間隙。即，當(dāng)在把線圈向放電端側(cè)拉伸的狀態(tài)下進(jìn)行封裝時(shí)，由于線圈被拉伸，靠近金屬箔的線圈的內(nèi)徑變小，與電極棒的外周形成接觸，同時(shí)，線圈的螺距變寬，使熔融的石英玻璃進(jìn)入到線圈之間，其結(jié)果是，石英玻璃與電極棒的外周形成接觸，阻塞了發(fā)光物質(zhì)欲滲入的間隙。
但是，利用上述公報(bào)的方法雖然可阻塞發(fā)光物質(zhì)欲滲入的間隙，但由于未考慮鎢與石英玻璃的熱膨脹系數(shù)的不同，所以，在對(duì)燈反復(fù)進(jìn)行點(diǎn)燈關(guān)燈時(shí)，兩者的熱膨脹系數(shù)不能得到抵消，致使產(chǎn)生燈損壞的問題。上述的方法由于是把線圈緊緊地纏繞在電極棒上，不可能像薄金屬箔那樣可塑性變形，在這樣的狀態(tài)下，當(dāng)點(diǎn)燈時(shí)，電極棒在焦耳熱效應(yīng)下膨脹，該膨脹力使石英玻璃被擠開，最終導(dǎo)致燈破裂。即，對(duì)于經(jīng)常需要反復(fù)點(diǎn)燈關(guān)燈的燈來說，上述公報(bào)的方法不具備實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述的諸點(diǎn)問題，其目的是提供一種提高燈使用壽命的高壓放電燈及其制造方法。
本發(fā)明的高壓放電燈是，一種具有在管內(nèi)封入發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光管部、從上述發(fā)光管部向兩側(cè)延伸的由石英玻璃構(gòu)成的側(cè)管部、和一端被配置在上述發(fā)光管部?jī)?nèi)并且一部分被設(shè)置在上述側(cè)管部?jī)?nèi)的電極棒的高壓放電燈。所述電極棒由金屬鎢構(gòu)成，在燈的內(nèi)部，在電極棒的一部分所在部分的側(cè)管部的至少一部分上，存在著含有氧化銅或銅的至少一種的區(qū)域。
理想的是，在上述區(qū)域內(nèi)的上述側(cè)管部由上述氧化銅和上述銅的至少一方、維科爾高硅硅酸耐熱(Vycor)玻璃及上述石英玻璃構(gòu)成。
理想的是，在上述區(qū)域內(nèi)的上述側(cè)管部含有1％重量至30％重量的上述氧化銅和上述銅的至少一種。
理想的是，還具有與上述電極棒的另一端形成電氣連接的被設(shè)置在上述側(cè)管部?jī)?nèi)的金屬箔，上述金屬箔與外部引線形成電氣連接。
在另一個(gè)實(shí)施例中，上述區(qū)域內(nèi)的上述側(cè)管部與上述電極棒相互緊密接觸，上述區(qū)域以外的上述側(cè)管部的至少一部分與上述金屬箔相互緊密接觸。
理想的是，上述區(qū)域位于與上述側(cè)管部臨界的上述發(fā)光管部的端部與連接上述電極棒一側(cè)的上述金屬箔的端部之間的中央靠近上述金屬箔的一側(cè)。
理想的是，上述電極棒的直徑小于0.3mm。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在上述發(fā)光管部?jī)?nèi)，至少封入有作為上述發(fā)光物質(zhì)的金屬鹵化物。
在另一個(gè)實(shí)施例中，上述金屬鹵化物含有銦的鹵化物。
本發(fā)明的高壓放電燈燈的制造方法包括制作具有發(fā)光管部和從上述發(fā)光管部向兩側(cè)延伸的側(cè)管部并由石英玻璃構(gòu)成的玻璃管的工序(a)，把由金屬鎢構(gòu)成的電極棒穿過含有氧化銅和銅的至少一方的筒狀構(gòu)造物內(nèi)部的工序(b)，把上述電極棒插入上述側(cè)管部?jī)?nèi)使上述電極棒的一端配置在上述發(fā)光管內(nèi)的工序(c)，和通過對(duì)上述筒狀構(gòu)造物和上述側(cè)管部進(jìn)行加熱形成緊密接觸，使含有上述氧化銅和上述銅的至少一種的區(qū)域形成在上述側(cè)管部中的工序(d)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在上述工序(b)中的上述筒狀構(gòu)造物是由上述氧化銅和上述銅的至少一種、Vycor玻璃及石英玻璃構(gòu)成的玻璃筒。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在上述工序(b)中的上述筒狀構(gòu)造物是，在由Vycor玻璃構(gòu)成的玻璃套管中附著含有上述氧化銅粉末和上述銅粉末的至少一種的玻璃粉末的玻璃筒。
理想的是，在上述工序(b)中，上述電極棒的一端與金屬箔連接，把上述電極棒穿過上述筒狀構(gòu)造物的內(nèi)部使上述金屬箔的至少一部分被上述筒狀構(gòu)造物所包圍。
理想的是，在上述工序(c)中，將上述電極棒插入上述側(cè)管部?jī)?nèi)使上述筒狀構(gòu)造物形成被配置在臨界上述側(cè)管部的上述發(fā)光管部的端部與連接上述電極棒一側(cè)的上述金屬箔的端部之間中央的靠近上述金屬箔一側(cè)的部位。
本發(fā)明由于在電極棒的一部分所在部分的側(cè)管部的至少一部分上，設(shè)置了含有氧化銅和銅的至少一種的區(qū)域，配置該區(qū)域的側(cè)管部與電極棒可形成良好的緊密接觸。從而可防止封入的發(fā)光物質(zhì)滲入到電極棒與側(cè)管部之間的極小的間隙內(nèi)，其結(jié)果可防止由于金屬箔與側(cè)管部的脫離而導(dǎo)致的發(fā)光管部的泄漏。另外，由于通過使該區(qū)域所在部位的側(cè)管部與電極棒形成緊密接觸，防止了發(fā)光管部的泄漏，所以，能夠提供一種即使反復(fù)地點(diǎn)燈關(guān)燈也不會(huì)發(fā)生燈破裂的長(zhǎng)使用壽命的高壓放電燈。
本發(fā)明者在進(jìn)行使高壓放電燈的側(cè)管部與電極棒緊密接觸，同時(shí)解決燈在使用時(shí)發(fā)生燈破裂的問題的研究過程中，在側(cè)管部的一部分上設(shè)置導(dǎo)入有氧化銅的區(qū)域后，當(dāng)把該區(qū)域中的側(cè)管部與電極棒進(jìn)行緊密接觸時(shí)，驚人地發(fā)現(xiàn)，側(cè)管部與電極棒可形成良好的緊密接觸，并且通過實(shí)驗(yàn)，證明能夠防止燈的破裂，從而構(gòu)成了本發(fā)明。


圖1是示意表示本發(fā)明實(shí)施例的高壓放電燈構(gòu)成的剖視圖。
圖2是圖1中的沿II-II｀線的剖視圖。
圖3是圖1中的沿II-II｀線的剖視圖。
圖4是示意表示本發(fā)明實(shí)施例的高壓放電燈構(gòu)成的剖視圖。
圖5是示意表示本發(fā)明實(shí)施例的高壓放電燈構(gòu)成的剖視圖。
圖6是示意表示本發(fā)明實(shí)施例的高壓放電燈構(gòu)成的剖視圖。
圖7是示意表示電極構(gòu)造體(電極)的視圖。
圖8是示意表示放電燈用玻璃管110構(gòu)成的剖視圖。
圖9是示意表示玻璃套管120構(gòu)成的剖視圖。
圖10說明電極構(gòu)造體的插入工序及玻璃管110內(nèi)的真空排氣工序的工序剖視圖。
圖11是說明電極構(gòu)造體的密封固定工序的工序剖視圖。
圖12是說明電極構(gòu)造體的插入工序及玻璃管110內(nèi)的真空排氣工序的工序剖視圖。
圖13是說明利用模具140密封固定電極構(gòu)造體的工序剖視圖。
圖14是示意表示以往的高壓放電燈構(gòu)成的剖視圖。
圖中，1、50、111-發(fā)光管部，2、51、112、113-側(cè)管部，3、52、100-電極棒，4、53、101-金屬箔，5、54、102-外部引線，6、56、135-發(fā)光物質(zhì)，7-區(qū)域(石英玻璃層)，8、55-電極棒與側(cè)管部之間的間隙，103-金屬彈簧，110-放電燈用玻璃管(玻璃管)，120-玻璃套筒(玻璃筒)，121、137-加熱位置，122、130、136-管的旋轉(zhuǎn)方向，132-密封固定位置，140-模具，141-模具的壓縮方向。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。為了簡(jiǎn)要地進(jìn)行說明，對(duì)以下圖中的具有實(shí)質(zhì)同一功能的構(gòu)成部分用同一參照符號(hào)表示。另外，本發(fā)明不限于以下的實(shí)施例。
圖1示意表示本發(fā)明實(shí)施例的高壓放電燈的構(gòu)成，圖2示意表示圖1中的沿II-II｀線的剖視面。
圖1所示的高壓放電燈是含有作為發(fā)光物質(zhì)6的金屬鹵化物的金屬鹵化物燈，具有在其內(nèi)部封入有發(fā)光物質(zhì)6的發(fā)光管部1和從發(fā)光管部1向兩側(cè)延伸的側(cè)管部2。發(fā)光管部1和側(cè)管部2均由石英玻璃構(gòu)成。即，以石英玻璃為主要材料。在發(fā)光管部1內(nèi)配置有前端對(duì)向設(shè)置的一對(duì)電極棒3，各個(gè)電極棒3由金屬鎢構(gòu)成，即，以鎢作為主要材料。
電極棒3的一部分位于側(cè)管部2的內(nèi)部，并且在設(shè)置電極棒3部分的側(cè)管部2的至少一部分中，設(shè)有至少含有氧化銅或銅的區(qū)域7。在本實(shí)施例中，電極棒3是直徑(棒徑)為0.25mm的鎢棒，電極棒3的一端(根部側(cè)的一端)與側(cè)管部2內(nèi)的金屬箔4形成電氣連接，外部引線5連接到與電極棒3連接一側(cè)的相反一側(cè)的金屬箔4上。金屬箔4與電極棒3以及金屬箔4與外部引線5分別通過溶焊構(gòu)成連接。金屬箔4由金屬鉬構(gòu)成，即，以鉬作為主要材料。金屬箔4與側(cè)管部2通過金屬箔4的塑性變形，形成相互的緊密接觸，從而保持發(fā)光管部1內(nèi)部的氣體密封。即，側(cè)管部2具有作為固定密封部的機(jī)能。
本實(shí)施例的發(fā)光管部1是由石英玻璃構(gòu)成的空心球形狀的透明容器，容器內(nèi)為放電空間。發(fā)光管部1的中央部的外徑為6.0mm，壁厚1.6mm，內(nèi)容積為0.025cc。在發(fā)光管部1的內(nèi)部(放電空間)封入有作為發(fā)光物質(zhì)6的0.1mg的InI3、0.1mg的TlI、0.16mg的ScI3、0.16mg的NaI，作為啟動(dòng)輔助氣體的1.4MPa(25℃時(shí))的氙氣。但是，本實(shí)施例的發(fā)光管部1與圖14所示的構(gòu)成不同，未封入Hg(水銀)，即，本實(shí)施例的燈是被稱為無水銀金屬鹵化物燈的燈。當(dāng)然不限于無水銀金屬鹵化物燈，也可以是封入水銀的有水銀金屬鹵化物燈(有水銀高壓放電燈。
如圖1所示，在電極棒3與側(cè)管部2之間，存在著因兩者的熱膨脹系數(shù)的不同而生成的極小的間隙8。這個(gè)間隙8是在電極的封裝工序中自然形成。在圖1中，為了便于理解，擴(kuò)大了間隙8，但實(shí)際上是一個(gè)肉眼看不到的很窄的間隙。這個(gè)間隙8被側(cè)管部2的區(qū)域7阻塞。即，在位于至少含有氧化銅或銅的區(qū)域7部位的側(cè)管部2和電極棒3相互形成緊密接觸。
設(shè)置區(qū)域7的側(cè)管部2例如是混入氧化銅和Vycor玻璃的石英玻璃層。Vycor玻璃(商品名)是一種通過在石英玻璃中混入添加物，降低軟化點(diǎn)的與石英玻璃相比提高了可加工性的玻璃，該組成成分例如有96.5％重量的二氧化硅(SiO2)，0.5％重量的氧化鋁(Al2O3)和3％重量的硼(B)。
另外，本專利的發(fā)明者通過實(shí)驗(yàn)，證明了在由不混入Vycor玻璃而混入氧化銅的石英玻璃層構(gòu)成區(qū)域7的場(chǎng)合，也可以與電極棒3形成緊密接觸。另外，在本實(shí)施例中是使用氧化銅作為添加物，但通過對(duì)混入了該氧化銅的石英玻璃層的組成進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在石英玻璃層中的作為添加物的氧化銅幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)殂~。雖然還不清楚為何在石英玻璃層(區(qū)域7)中會(huì)以銅的形態(tài)存在的原因，但可以推測(cè)是因?yàn)檠趸~的氧由于某種原因被石英玻璃(二氧化硅)吸收，從而形成以銅的形態(tài)存在。
區(qū)域7(石英玻璃層)被設(shè)置在側(cè)管部2縱長(zhǎng)方向上的一部分上，如從外部觀察該部位，可見黑色、紅色或茶色的粒子點(diǎn)點(diǎn)地分散在玻璃體中。在本實(shí)施例中，區(qū)域7位于連接電極棒3一側(cè)的金屬箔4端部附近的位置10上。也就是，區(qū)域7位于發(fā)光管部1的端部(發(fā)光管部1和側(cè)管部2的結(jié)合部)與連接電極棒3一側(cè)的金屬箔4的端部之間的中央靠近金屬箔4的一側(cè)，在圖1所示的構(gòu)成中，石英玻璃層(7)的金屬箔4一側(cè)(外部引線5側(cè))的面和金屬箔4的發(fā)光管部1一側(cè)的端面基本在同一位置。所以，在該中央靠近金屬箔4一側(cè)(即，位置10)的位置上石英玻璃層(7)與電極棒3形成相互的緊密接觸。在本實(shí)施例中，位于側(cè)管部2內(nèi)的電極棒3的長(zhǎng)度約為5mm，其中位于位置10附近的約1mm長(zhǎng)度的電極棒的部分與石英玻璃層(7)形成緊密接觸。
如圖2所示，在區(qū)域7中，氧化銅(添加物原料，用圖中的“點(diǎn)”表示)和Vycor玻璃(未圖示)從電極棒3向側(cè)管部2的外壁分散地分布，在這個(gè)例中，靠近電極棒3的氧化銅及Vycor玻璃的含有量要比靠近側(cè)管部2外壁的多。在區(qū)域7的側(cè)管部2(石英玻璃層)中，例如含有約1～30％重量的氧化銅(或銅)。如果超過了30％重量，由于金屬元素的成分過多，不易維持玻璃的狀態(tài)，所以其含有率應(yīng)在30％重量以下。只要是在約1％重量以上，便可獲得提高緊密接觸性的效果，更為理想的是在約5～25％重量的范圍內(nèi)。
另外，圖2表示了氧化銅(或銅)及Vycor玻璃分布不均勻的構(gòu)成，也可以如圖3所示的那樣，形成氧化銅(或銅)及Vycor玻璃分布均勻的構(gòu)成。另外，如上所述，只要在石英玻璃層(7)中至少含有氧化銅或銅即可，也可以不含有Vycor玻璃。
為了確認(rèn)圖1所示的燈能否在發(fā)光物質(zhì)6浸入不到金屬箔4且沒有泄漏的狀態(tài)下工作，本專利的發(fā)明者進(jìn)行了以下的試驗(yàn)。
在把圖1所示的燈以35W的額定功率點(diǎn)燈的場(chǎng)合，推定其工作氣壓約為14MPa。在這個(gè)試驗(yàn)中，為了增大點(diǎn)燈初期時(shí)的負(fù)荷，在點(diǎn)燈初期，對(duì)燈加載了30秒的2倍于額定功率的70W的功率負(fù)荷。然后，反復(fù)地進(jìn)行了把點(diǎn)燈5分鐘關(guān)燈5分鐘作為一個(gè)循環(huán)的循環(huán)操作。
分別對(duì)10個(gè)在圖1所示的構(gòu)成中沒有區(qū)域7的燈(比較例)和10個(gè)本實(shí)施例的燈進(jìn)行了這樣的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果是，在點(diǎn)燈關(guān)燈循環(huán)的10個(gè)循環(huán)中，全部比較例的燈，發(fā)光物質(zhì)6都滲入到金屬箔53的端部。并且通過繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，在點(diǎn)燈關(guān)燈循環(huán)的100個(gè)循環(huán)內(nèi)，發(fā)生了泄漏。而本實(shí)施例的燈在點(diǎn)燈關(guān)燈循環(huán)的10個(gè)循環(huán)內(nèi)，全部沒有發(fā)光物質(zhì)6的滲入，在點(diǎn)燈關(guān)燈循環(huán)的100個(gè)循環(huán)內(nèi)也未發(fā)生泄漏。
如下面所述的那樣，對(duì)間隙8的狀態(tài)進(jìn)行了觀察。首先，對(duì)實(shí)驗(yàn)后的燈進(jìn)行加工，在利用注射器把墨水(食用紅102號(hào))注入發(fā)光管部1的內(nèi)部后，為了使墨水易于滲入到窄的間隙8中，把側(cè)管部2放入水中進(jìn)行數(shù)小時(shí)的超音波振動(dòng)。然后觀察到在比較例的燈中，墨水沿著電極棒3滲入到了金屬箔4與電極棒3的結(jié)合部。而，本實(shí)施例的燈則未觀察到有墨水的滲入。
然后，通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了改變區(qū)域7(石英玻璃層)位置的效果。準(zhǔn)備好如圖4所示的在發(fā)光管部1一側(cè)的側(cè)管部2的端部配置區(qū)域7的燈和如圖5所示的在距離端部(發(fā)光管部1與側(cè)管部2的臨界)1mm的位置配置區(qū)域7的燈(圖3)，進(jìn)行與上述相同的實(shí)驗(yàn)。其結(jié)果是，配置在端部的燈發(fā)生裂紋，金屬鹵化物滲入到金屬箔4，發(fā)生了泄漏。但，在距離1mm位置上配置的燈未發(fā)生裂紋也未發(fā)生泄漏。
推測(cè)其原因，可認(rèn)為是區(qū)域7(石英玻璃層)的位置越靠近發(fā)光管部1，區(qū)域7的溫度就越上升，增大了點(diǎn)燈關(guān)燈時(shí)的負(fù)荷所致。因此，電極棒3與側(cè)管部2緊密接觸的部分(區(qū)域7)應(yīng)在至少離開發(fā)光管部1一側(cè)的側(cè)管部2端部1mm的位置。另外，區(qū)域7應(yīng)設(shè)置在發(fā)光管部1的端部(發(fā)光管部1與側(cè)管部2的臨界)與連接電極棒3一側(cè)的金屬箔4的端部之間的中央靠近金屬箔4一側(cè)的的位置上。另外，在把區(qū)域7設(shè)置在靠近發(fā)光管部1位置的場(chǎng)合，應(yīng)采取抑制在點(diǎn)燈時(shí)區(qū)域7溫度上升的措施。
另外，本專利的發(fā)明者對(duì)電極棒3的直徑為0.4mm和0.3mm的2種燈進(jìn)行了同樣的實(shí)驗(yàn)。使用直徑為0.4mm的電極棒3的燈發(fā)生了裂紋，結(jié)果金屬鹵化物滲入到金屬箔4，發(fā)生了泄漏。而使用0.3mm的電極棒3的燈未發(fā)生裂紋，也未發(fā)生泄漏。這是因?yàn)椋S著電極棒3直徑的增大，電極棒3與側(cè)管部2的體積比增加，不易緩和熱膨脹的差。因此，電極棒3的直徑應(yīng)在0.3mm以下。另外，對(duì)于電極棒3的直徑大于0.3mm的燈(例如是0.4mm)則應(yīng)考慮側(cè)管部2的設(shè)計(jì)(特別是電極棒3與冊(cè)棍部的體積比的設(shè)計(jì)等)來進(jìn)行燈的設(shè)計(jì)。具體的是，對(duì)于圖1所示的構(gòu)成，應(yīng)加大燈的尺寸(特別是側(cè)管部2的尺寸)。
圖1、圖4及圖5所示的實(shí)例是在側(cè)管部2內(nèi)的不包括金屬箔4的位置上設(shè)置區(qū)域7，也可以如圖6所示的那樣，區(qū)域7包括金屬箔4的一部分。本專利的發(fā)明者制作了把區(qū)域7設(shè)置在金屬箔4在發(fā)光管部1一側(cè)的端面的周圍10｀，由石英玻璃層(7)不僅密封電極棒3還密封了金屬箔4的一部分的燈(參照?qǐng)D6)，并且對(duì)這個(gè)燈也進(jìn)行了與上述相同的試驗(yàn)。其結(jié)果是，圖6所示的燈未發(fā)生裂紋，也未發(fā)生泄漏。根據(jù)這個(gè)結(jié)果，考慮到有利于提高金屬箔4與側(cè)管部2的緊密接觸性的利點(diǎn)，區(qū)域7的側(cè)管部2(石英玻璃層)應(yīng)密封住金屬箔4的一部分。
目前，還不十分明確通過把區(qū)域7設(shè)置在側(cè)管部2的規(guī)定位置上可防止高壓放電燈發(fā)生裂紋和泄漏的原因。下面，參照?qǐng)D2所示的剖視圖，對(duì)各個(gè)部分的熱膨脹系數(shù)舉例說明。構(gòu)成位于中心位置的電極棒3的金屬鎢的熱膨脹系數(shù)約為46×10-7/℃，而石英玻璃的熱膨脹系數(shù)約為5.5×10-7/℃。區(qū)域7的側(cè)管部2(石英玻璃層)的熱膨脹系數(shù)是介于鎢的熱膨脹系數(shù)與石英玻璃的熱膨脹系數(shù)之間的與石英玻璃的熱膨脹系數(shù)基本相同的約為7×10-7/℃。另外，含有作為添加物的氧化銅(或銅)的石英玻璃的熱膨脹系數(shù)約為7×10-7/℃。綜合這些點(diǎn)來看，區(qū)域7的側(cè)管部2(石英玻璃層)的熱膨脹系數(shù)并不接近鎢的熱膨脹系數(shù)，所以，可推斷是由于區(qū)域7中的氧化銅或銅與電極棒3的鎢產(chǎn)生某種相互的作用，因而防止了燈在點(diǎn)燈時(shí)發(fā)生裂紋及泄漏。
通過把區(qū)域7設(shè)置在側(cè)管部2的一部分上進(jìn)行封裝的手段來防止泄漏的效果，在發(fā)光物質(zhì)6為金屬鹵化物的場(chǎng)合更為顯著。這是因?yàn)榕c水銀和惰性氣體相比金屬鹵化物的蒸氣壓低，當(dāng)金屬鹵化物滲入到電極棒3周圍的間隙8內(nèi)時(shí)，與水銀和惰性氣體相比，更不容易返回到發(fā)光管部1內(nèi)。
另外，金屬鹵化物會(huì)把水分等的雜質(zhì)帶入到發(fā)光管部1內(nèi)，該水分使燈的強(qiáng)度下降，增加了發(fā)生泄漏的可能性。由于鈉的鹵化物、鈧的鹵化物、鈥的鹵化物、鋰的鹵化物和釓的鹵化物在鹵化物家族中是特別易吸收水分的材料，所以，在封入了以上金屬鹵化物的金屬鹵化物燈的場(chǎng)合，如使用本實(shí)施例的技術(shù)，可獲得更顯著的效果。
另外，雖然比水銀的蒸氣壓低，但在金屬鹵化物中蒸氣壓高的銦的鹵化物和鉈的鹵化物容易滲入到間隙8中。并且，在滲入后，在燈點(diǎn)燈時(shí)，在間隙8中蒸發(fā)，該膨脹擠向石英玻璃，即，加大了間隙8，其結(jié)果促使了泄漏的發(fā)生。因此，在封入有銦的鹵化物或鉈的鹵化物的金屬鹵化物燈的場(chǎng)合，使用本實(shí)施例的技術(shù)可獲得非常好的效果。另外，一般由于無水銀金屬鹵化物燈比有水銀金屬鹵化物燈的金屬鹵化物的封入量要多，因此，本實(shí)施例的技術(shù)在無水銀金屬鹵化物燈中能得到更好的應(yīng)用。即，是因?yàn)閷?duì)于不封入水銀的金屬鹵化物燈為了確定燈電壓等的規(guī)定值，則需要封入更多的代替水銀的金屬鹵化物(特別是蒸氣壓高的燈)。
下面，參照?qǐng)D7至圖13對(duì)本實(shí)施例的燈的制造方法的一例進(jìn)行說明。
圖7示意表示插入燈的電極構(gòu)造體(簡(jiǎn)稱“電極”)的構(gòu)成。圖7所示的電極構(gòu)造體具有電極棒100、金屬箔101和外部引線102，在外部引線102的端部設(shè)有金屬彈簧103。在本實(shí)施例中，通過溶焊焊接分別把電極棒100(鎢棒)與金屬箔(鉬箔)101、外部引線102與金屬箔101連接，電極棒100與外部引線102通過金屬箔101形成電氣連接。金屬彈簧103是把電極構(gòu)造體保持在側(cè)管部中的部件，只要能夠保持電極構(gòu)造體，也可以使用金屬彈簧103以外的保持部件。
圖8表示通過別的工序準(zhǔn)備好的放電燈用的玻璃管110。玻璃管110由發(fā)光管部111、從發(fā)光管部111的兩端延伸的側(cè)管部112、113構(gòu)成。發(fā)光管部111是通過把圓筒狀的石英玻璃管的一部分加熱使其膨脹而形成的具有規(guī)定形狀的中空球狀的部分，而側(cè)管部112、113是形成了發(fā)光管部111之處以外的石英玻璃管的部分。另外，圖8所示的放電燈用玻璃管110在發(fā)光管部111與側(cè)管部112及113之間形成凹陷。本實(shí)施例中，側(cè)管部112、113的外徑為4mm，內(nèi)徑為2mm。側(cè)管部112有開口而側(cè)管部113的一端沒有開口。
另外，圖9示意表示由氧化銅或銅的至少一方和Vycor玻璃以及石英玻璃構(gòu)成的玻璃筒120，。本實(shí)施例的玻璃筒120是混入了石英玻璃和Vycor玻璃以及氧化銅的玻璃套管(玻璃管)。玻璃套管120中的氧化銅的含有率為，例如約1～30％重量。理想的是約5～25％重量。另外，也可以使用不混入Vycor玻璃的玻璃套管120。圖9所示的玻璃套管120的外徑為1.5mm，內(nèi)徑為0.5mm。長(zhǎng)度為1mm。
首先，把玻璃套管120套在電極構(gòu)造體的電極棒100上，然后，如圖10所示的那樣從側(cè)管部112插入該電極構(gòu)造體(100～103)。
如進(jìn)行具體的說明，則是通過使用比側(cè)管部112的內(nèi)徑還細(xì)的插入棒(未圖示)將其頂入的方法進(jìn)行電極構(gòu)造體(100～103)的插入。這時(shí)，通過金屬彈簧103與側(cè)管部112的內(nèi)壁的接觸，使電極構(gòu)造體被固定。電極構(gòu)造體的插入在使用CCD的觀察下進(jìn)行，使電極棒100及玻璃套管120被配置在規(guī)定的位置上。
然后，在這個(gè)狀態(tài)下，進(jìn)行玻璃管110內(nèi)的排氣。在圖10中雖未表示出，實(shí)際上是通過可旋轉(zhuǎn)的卡盤保持住玻璃管110，然后，使玻璃管110以例如箭頭122的方向旋轉(zhuǎn)。然后，一邊進(jìn)行玻璃管110內(nèi)的排氣，一邊對(duì)還未被密封的端部的側(cè)管部112的端部附近121進(jìn)行加熱密封。另外，圖10示意表示側(cè)管部112的端部附近121被密封狀態(tài)的構(gòu)成。
接下來，管110在被可旋轉(zhuǎn)的卡盤保持的狀態(tài)下，如圖11所示的那樣，例如以箭頭130的方向使玻璃管110旋轉(zhuǎn)，然后對(duì)電極棒100、金屬箔101等所在位置的側(cè)管部112的部分132進(jìn)行加熱熔融，使側(cè)管部112形成氣閉密封。這時(shí)，玻璃套管120與側(cè)管部112的石英玻璃材料同樣地形成熔融，密封住電極棒100。然后停止加熱，使其自然冷卻。在這個(gè)自然冷卻時(shí)，在石英玻璃和電極棒100的緊密接觸的部分，由于兩者的收縮量不同，石英玻璃與電極棒100的緊密接觸被分離，形成極小的間隙(圖1中的“8”)。但是，電極棒100與玻璃套管120的緊密接觸的部分不形成間隙(8)。這也許是因?yàn)?，雖然鎢與石英玻璃的熱膨脹系數(shù)不同，但通過含有Vycor玻璃和氧化銅的玻璃套管120可以得到緩和，但目前還不清楚真正的原因。
通過以上的工序，一根電極被封入在發(fā)光管中。含有Vycor玻璃和氧化銅的玻璃套管120的部分，在圖11所示的構(gòu)成中，從外觀可見成點(diǎn)狀分散的黑色粒子。
然后，如圖12所示，對(duì)另一方的側(cè)管部113也進(jìn)行電極構(gòu)造體(100～103)的插入。具體的是，在圖11所示的構(gòu)成中，例如用切斷器將封閉的側(cè)管部113的端部切斷，然后從該開口部封入作為燈發(fā)光材料的金屬鹵化物等(135)，然后在這個(gè)狀態(tài)下，與上述相同地插入電極構(gòu)造體(100～103)。然后，如圖12所示的那樣，再次進(jìn)行玻璃管110內(nèi)的排氣。
接下來，利用可旋轉(zhuǎn)的卡盤(未圖示)保持住玻璃管110，以例如箭頭136的方向轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃管110。在完成玻璃管110內(nèi)的真空排氣之后，這時(shí)，導(dǎo)入規(guī)定量的干燥的氙氣，然后對(duì)側(cè)管部113的端部附近137進(jìn)行加熱密封。
最后，與圖11所示的氣閉密封側(cè)管部112工序同樣地對(duì)側(cè)管部113進(jìn)行電極構(gòu)造體的密封。但是，由于在這時(shí)的發(fā)光管部111內(nèi)已封入了金屬鹵化物和氙氣，所以，最好是例如一邊通過水冷等進(jìn)行冷卻，一邊進(jìn)行氣閉密封。然后，為了獲得與圖1同樣的燈，利用切斷器切斷兩側(cè)管部(112、113)端部的玻璃，使圖12所示的外部引線102露出來。另外，在這時(shí)可除去兩電極構(gòu)造體端部的金屬彈簧103。從而制成了本實(shí)施例的燈。
在上述的實(shí)施例中，使用了混入石英玻璃和氧化銅及Vycor玻璃的玻璃套管120，也可以如上述的那樣，使用由氧化銅及銅的至少一方和石英玻璃所構(gòu)成的玻璃套管，另外，也可以使用由氧化銅及銅的至少一方和Vycor玻璃所構(gòu)成的玻璃套管。
另外，也可以使用通過物理方法把含有氧化銅粉末的玻璃粉末(石英玻璃粉末或Vycor玻璃粉末)吸附(濕氣吸附或靜電吸附等)在由Vycor玻璃構(gòu)成的玻璃套管中的套管。本專利的發(fā)明者通過實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)了在使用附著含有氧化銅粉末的玻璃粉末的Vycor玻璃的玻璃套管制作本實(shí)施例的燈的場(chǎng)合，插入玻璃套管部位的側(cè)管部2的部分(區(qū)域7)，從外觀可見成點(diǎn)狀分散的紅色粒子。
另外，也可以使用對(duì)由Vycor玻璃構(gòu)成的玻璃套管120進(jìn)行鍍銅，然后使其氧化的套管。另外，也可以在電極棒100的規(guī)定位置鍍銅然后使其氧化，然后在其周圍配置Vycor玻璃的玻璃套管120。即，為了達(dá)到本實(shí)施例的即使反復(fù)地進(jìn)行點(diǎn)燈關(guān)燈，發(fā)光物質(zhì)也不會(huì)滲入到金屬箔，也不會(huì)發(fā)生泄漏的燈的效果，不限于使在電極棒100的周圍存在氧化銅和Vycor玻璃的方法，也可以如圖1所示的構(gòu)成那樣，在側(cè)管部2的規(guī)定部位，制作含有氧化銅或銅的區(qū)域7的方法。
另外，在上述的實(shí)施例中，作為密封方法，采用在發(fā)光管部1內(nèi)的減壓狀態(tài)下加熱熔融，使密封部外管被燒熱收縮的密封方法(所謂收縮法)，利用該方法制作了具有收縮構(gòu)造的側(cè)管部(密封部)2，但不限于此。例如，如圖13所示的那樣，把側(cè)管部(密封部)加熱熔融后，停止發(fā)光管111的旋轉(zhuǎn)，用模具140快速地向箭頭141方向壓縮密封部，來形成密封的方法(所謂的擠合法)，也可以無問題地制作成本實(shí)施例的燈。這個(gè)方法由于利用模具進(jìn)行成型，具有設(shè)計(jì)的燈的密封部的形狀一致，易于成型的優(yōu)點(diǎn)。
另外，以無水銀金屬鹵化物燈為例對(duì)上述的實(shí)施例進(jìn)行了說明，當(dāng)然，也可以良好地適用于有水銀金屬鹵化物燈。另外，同樣也可以適用于由側(cè)管部2氣閉密封發(fā)光管部1的高壓放電燈(例如，高壓水銀燈或超高壓水銀燈)。另外，在上述的實(shí)施例中，對(duì)使用金屬箔(4或101)的高壓放電燈進(jìn)行了說明，但不限于此，也可以適用于無金屬箔構(gòu)成的高壓放電燈(金屬鹵化物燈、水銀燈等)。即，通過區(qū)域7與電極棒3的緊密接觸的作用，使發(fā)光管部1內(nèi)形成氣閉密封，所以可以構(gòu)成無金屬箔的高壓放電燈。在構(gòu)成無金屬箔的高壓放電燈的場(chǎng)合，例如，由鎢構(gòu)成的電極棒(3)通過側(cè)管部2的內(nèi)部，一直延伸到外部引線(5)。
以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了說明，還可以進(jìn)行各種的改變，本發(fā)明不僅限于上述的實(shí)施例。
依照本發(fā)明，由于在電極棒的一部分所在部分的側(cè)管部的至少一部分上存在著含有氧化銅及銅的至少一方的區(qū)域，可提高高壓放電燈的燈使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種高壓放電燈具有在管內(nèi)封入發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光管部、從上述發(fā)光管部向兩側(cè)延伸的由石英玻璃構(gòu)成的側(cè)管部、一端被配置在上述發(fā)光管部?jī)?nèi)并且一部分被設(shè)置在上述側(cè)管部?jī)?nèi)的電極棒，其特征在于所述電極棒由金屬鎢構(gòu)成，在燈的內(nèi)部，在電極棒的一部分所在部分的側(cè)管部的至少一部分上，存在著含有氧化銅或銅的至少一種的區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于在上述區(qū)域內(nèi)的上述側(cè)管部由上述氧化銅和上述銅的至少一種、Vycor玻璃及上述石英玻璃構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓放電燈，其特征在于在上述區(qū)域內(nèi)的上述側(cè)管部含有1％重量至30％重量的上述氧化銅和上述銅的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于還具有與上述電極棒的另一端形成電氣連接的被設(shè)置在上述側(cè)管部?jī)?nèi)的金屬箔，上述金屬箔與外部引線形成電氣連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓放電燈，上述區(qū)域內(nèi)的上述側(cè)管部與上述電極棒相互緊密接觸，上述區(qū)域以外的上述側(cè)管部的至少一部分與上述金屬箔相互緊密接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓放電燈，上述區(qū)域位于與上述側(cè)管部臨界的上述發(fā)光管部的端部與連接上述電極棒一側(cè)的上述金屬箔的端部之間的中央靠近上述金屬箔的一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，上述電極棒的直徑小于0.3mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，在上述發(fā)光管部?jī)?nèi)，至少封入有作為上述發(fā)光物質(zhì)的金屬鹵化物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高壓放電燈，上述金屬鹵化物含有銦的鹵化物。
10.一種高壓放電燈的制造方法，包括制作具有發(fā)光部和從上述發(fā)光管部向兩側(cè)延伸的側(cè)管部的由石英玻璃構(gòu)成的玻璃管的工序(a)，把由金屬鎢構(gòu)成的電極棒穿過含有氧化銅和銅的至少一種的筒狀構(gòu)造物內(nèi)部的工序(b)，把上述電極棒插入上述側(cè)管部?jī)?nèi)使上述電極棒的一端配置在上述發(fā)光管內(nèi)的工序(c)，和通過對(duì)上述筒狀構(gòu)造物和上述側(cè)管部進(jìn)行加熱形成緊密接觸，使含有上述氧化銅和上述銅的至少一種的區(qū)域形成在上述側(cè)管部中的工序(d)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高壓放電燈的制造方法，在上述工序(b)中的上述筒狀構(gòu)造物是由上述氧化銅和上述銅的至少一種、Vycor玻璃及石英玻璃構(gòu)成的玻璃筒。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高壓放電燈的制造方法，在上述工序(b)中的上述筒狀構(gòu)造物是，在由Vycor玻璃構(gòu)成的玻璃套管中附著含有上述氧化銅粉末和上述銅粉末的至少一種的玻璃粉末的玻璃筒。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高壓放電燈的制造方法，在上述工序(b)中，上述電極棒的一端與金屬箔連接，把上述電極棒穿過上述筒狀構(gòu)造物的內(nèi)部使上述金屬箔的至少一部分被上述筒狀構(gòu)造物所包圍。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的高壓放電燈的制造方法，在上述工序(c)中，將上述電極棒插入上述側(cè)管部?jī)?nèi)使上述筒狀構(gòu)造物形成被配置在臨界上述側(cè)管部的上述發(fā)光管部的端部與連接上述電極棒一側(cè)的上述金屬箔的端部之間中央的靠近上述金屬箔一側(cè)的部位。
全文摘要
一種高壓放電燈具有在管內(nèi)封入發(fā)光物質(zhì)6的發(fā)光管部1、從發(fā)光管部向兩側(cè)延伸的側(cè)管部2和一端被配置在發(fā)光管部1內(nèi)并且一部分被設(shè)置在側(cè)管部2內(nèi)的電極棒3。電極棒3由金屬鎢構(gòu)成,在燈的內(nèi)部,在電極棒3的一部分所在部分(10)的側(cè)管部2的至少一部分上,存在著含有氧化銅和銅的至少一種的區(qū)域7。這種放電燈能延長(zhǎng)高壓放電燈的使用壽命。
文檔編號(hào)H01J9/24GK1333546SQ0112061
公開日2002年1月30日 申請(qǐng)日期2001年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月14日
發(fā)明者金子由利子, 高橋清, 桐生英明, 吉田正人 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社