專利名稱：放電燈的制造方法及放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放電燈及燈組合件。特別是涉及液晶投影機(jī)用光源或數(shù)字微鏡裝置(DMD)投影機(jī)等圖像投影裝置用光源而使用的放電燈及燈組合件。
近年來，液晶投影機(jī)、使用DMD的投影機(jī)等作為實(shí)現(xiàn)大畫面圖像的系統(tǒng)而被廣泛地應(yīng)用。在這種圖像投射裝置中一般都使用具有高亮度的高壓放電燈。用于圖像投影裝置的光源，由于要將光聚在投影機(jī)的光學(xué)系中還所包括的圖像元件內(nèi)，所以除了要求亮度高還要求它接近點(diǎn)光源。因此，高壓放電燈中，更接近點(diǎn)光源的，具有高亮度特長的短弧型超高壓水銀燈作為未來的光源被人們所矚目。
參照圖4來說明現(xiàn)有的短弧型超高壓水銀電燈1000。圖4是超高壓水銀電燈1000的示意圖。放電燈1000具有由石英玻璃構(gòu)成的、近似球形的發(fā)光管110；同樣由石英玻璃構(gòu)成的，連接在發(fā)光管110上的一對密封部(氣密部)120及120’。
在發(fā)光管110的內(nèi)部有放電空間115；在放電空間115中，作為發(fā)光物質(zhì)封入有水銀(水銀封入量例如為150～250mg/cm3)、稀有氣體(例如數(shù)十kPa的氬)及少量的鹵素。在放電空間115內(nèi)，以一定間隔D(例如，約1.5mm)配置有一對方向相對的鎢電極(W電極)112及112’。W電極112及112’分別有電極軸(W棒)116，電極軸116的前端繞有線圈114，線圈114具有降低電極前端溫度的功能。
W電極112的電極軸116與密封部120內(nèi)的鉬箔(Mo箔)124焊接在一起，W電極112與Mo箔124通過將兩者焊接在一起的焊接部，電氣連接。密封部120具有從發(fā)光管110延伸過來的玻璃部122和Mo箔124，通過壓裝玻璃部122和Mo箔124來保持發(fā)光管110內(nèi)的放電空間115的氣密性。即，通過壓裝Mo箔124和玻璃部122的箔密封來密封密封部120。密封部120的剖面形狀都略為圓形，且大約在密封部120的內(nèi)部中心配置有矩形的Mo箔124。
密封部120內(nèi)的Mo箔124在與焊接部相反的一側(cè)具有由鉬構(gòu)成的外部引線(Mo棒)130。Mo箔124與外部引線130互相焊接在一起，靠焊接部132使兩者電氣連接。補(bǔ)充一下，W電極112’及密封部120’的結(jié)構(gòu)分別和W電極112及密封部120相同，所以省略其說明。
下面，簡單說明燈1000的工作原理。通過外部引線130與Mo箔124在W電極112以及112’上施加啟動電壓，發(fā)生氬(Ar)的放電，該放電使發(fā)光管110的放電空間115內(nèi)的溫度上升，因此，水銀118被加熱、氣化。然后，在W電極112以及112’之間的電弧中心部，水銀原子被激發(fā)而發(fā)光。燈1000的水銀蒸氣壓越高則發(fā)光效率也隨之增加，所以水銀蒸氣壓越高，就越適合作圖像投影裝置的光源，但從發(fā)光管110的物理耐壓強(qiáng)度的觀點(diǎn)來看，在15～25Mpa這一范圍的水銀蒸氣壓下使用燈1000比較合適。
現(xiàn)有的燈1000是按圖5所示的方法來制造的。圖5(a)至圖5(c)是顯示燈1000的制造方法的示意圖，依制造順序的斷面結(jié)構(gòu)。
首先，準(zhǔn)備放電燈用玻璃管150和電極組合體140，放電燈用玻璃管150具有成為燈1000的發(fā)光管的發(fā)光管部110和成為密封部的側(cè)管部(密封部)122；在電極組合體140內(nèi)的金屬箔(Mo箔)124的一端連接著電極112，在它的另一端連接著外部引線130。然后，如圖5(a)所示，將電極組合件140插入放電燈用玻璃管150內(nèi)(電極組合體插入工序)。
其次，如圖5(b)所示，使玻璃管150內(nèi)成為減壓狀態(tài)(例如，1個(gè)大氣壓以下)，以燃燒器54加熱玻璃管150的側(cè)管部122，使其軟化，而將側(cè)管部122和Mo箔124緊貼在一起，這樣就形成密封部120(密封部形成工序)。
對另一側(cè)的側(cè)管部進(jìn)行和圖5(a)及圖5(b)相同的工序。具體來說，將另一個(gè)電極組合體140插入還沒形成密封部的那一側(cè)管部內(nèi)。此時(shí)，調(diào)整已密封的電極組合體140的電極112的位置，同時(shí)將電極組合體140插入，為盡可能地使一對電極112及112’同軸、且保持所定的電極間隔D，而此后，進(jìn)行密封部形成工序。
如此重復(fù)進(jìn)行兩次電極組合體插入工序及密封部形成工序，就能形成圖5(c)所示的，在由一對密封部120及120’密封的放電空間115內(nèi)設(shè)置一對電極112、112’的發(fā)光管110，這樣，就可制造出燈1000。補(bǔ)充一下，在形成一個(gè)密封部120后且形成另一個(gè)密封部120’之前，將封入放電空間115內(nèi)的發(fā)光物質(zhì)導(dǎo)入發(fā)光管部110內(nèi)就可以了。
燈1000的的電極間隔D是，規(guī)定放電燈的電弧長的非常重要的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，如果使放電燈的電極間隔D短一些，就能實(shí)現(xiàn)更接近點(diǎn)光源，且亮度更高的放電燈?？墒?，本案發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了采用現(xiàn)有的制造方法縮短電極間隔D是有一定限度的。也就是說，本案發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有的制造方法下，以圖5(a)所示的電極組合體插入工序需要規(guī)定電極間隔D，而不能采用現(xiàn)有的方法不能以比在電極組合體插入工序中的調(diào)整工作更高的精密度來規(guī)定電極間隔D。
因電極組合體140，為一在厚度很薄的Mo箔124(厚度例如約為20～30μm)的兩端上，連接了W棒116和外部引線130的結(jié)構(gòu)，且Mo箔120很薄，所以很難提高位置調(diào)整的精度。因此，在用現(xiàn)有的制造方法制造燈1000時(shí)，只能制造電極間隔D約為1.5mm～1.2mm的短弧型燈1000，制造具有比1.2mm還短的電極間隔D的短弧型燈1000，從技術(shù)上看，是非常困難的。
本發(fā)明是為解決上述問題而研究出來的，其主要目的在于提供一種能夠高精度地規(guī)定一對電極的電極間隔的放電燈的制造方法。
本發(fā)明所涉及的放電燈的制造方法，包括準(zhǔn)備具有發(fā)光管和側(cè)管部的放電燈用玻璃管、和一個(gè)包括成為放電燈內(nèi)的一對電極的電極結(jié)構(gòu)部的電極組合體的工序；將上述一個(gè)電極組合體插入上述放電燈用玻璃管內(nèi)、使得上述一個(gè)電極組合體內(nèi)的上述電極結(jié)構(gòu)部在上述放電燈用玻璃管的上述發(fā)光管內(nèi)的工序；將上述放電燈用玻璃管的上述側(cè)管部緊貼在上述一個(gè)電極組合體的一部分上，而形成上述電極結(jié)構(gòu)部被設(shè)在其內(nèi)部的發(fā)光管的工序；選擇性地使上述電極結(jié)構(gòu)部的一部分熔化而使一對電極形成在上述發(fā)光管內(nèi)的工序。
最好是，上述電極結(jié)構(gòu)部具有上述放電燈中的一對電極在同一個(gè)軸上的結(jié)構(gòu)。
在某一個(gè)實(shí)施形態(tài)下，還包括將發(fā)光物質(zhì)充填在上述放電燈用玻璃管的上述發(fā)光管部的工序。
在某一個(gè)實(shí)施形態(tài)下，還包括將鹵素或鹵素前驅(qū)體充填在上述發(fā)光管內(nèi)，選擇性地熔斷上述電極結(jié)構(gòu)部的一部分，之后，進(jìn)行以從上述鹵素或上述鹵素前驅(qū)體衍生出來的鹵素清除形成有上述一對電極的上述發(fā)光管內(nèi)的工序。
在某一個(gè)實(shí)施形態(tài)下，上述清除發(fā)光管內(nèi)的工序，包括對上述發(fā)光管進(jìn)行真空烘烤、且從而進(jìn)行上述鹵素所做的鹵素循環(huán)的工序。
最好是，上述一個(gè)電極組合體包括一支起上述電極結(jié)構(gòu)部之作用的鎢棒、和連接在上述一支鎢棒的兩端的金屬箔。
最好是，在上述一支鎢棒中的被選擇性地熔斷的一部分的兩側(cè)卷上線圈。
最好是，上述形成一對電極的工序，通過從上述發(fā)光管的外部照射激光來進(jìn)行。
最好是，上述激光的照射，通過相對地轉(zhuǎn)動上述發(fā)光部來進(jìn)行。
上述形成一對電極的工序，也可以通過在上述一個(gè)電極組合體上通上電流來進(jìn)行。
最好是，邊冷卻上述發(fā)光管，邊進(jìn)行上述形成一對電極的工序。
最好是，進(jìn)行上述形成一對電極的工序時(shí)，要冷卻當(dāng)上述電極結(jié)構(gòu)部成為上述一對電極時(shí)上述一對電極靠近鎢棒的那一側(cè)。
在某一個(gè)實(shí)施形態(tài)下，將側(cè)管部緊貼在上述一個(gè)電極組合體的一部分的上述工序，包括將上述側(cè)管部和上述一個(gè)電極組合體的一部分暫時(shí)貼緊，使得上述電極結(jié)構(gòu)部和上述側(cè)管部之間產(chǎn)生空隙的工序，且上述暫時(shí)貼緊工序后，選擇性地熔斷上述電極結(jié)構(gòu)部的上述一部分。
最好是，上述空隙在即使上述電極結(jié)構(gòu)部由于上述熔化時(shí)所產(chǎn)生的熱而膨脹，也不接觸上述側(cè)管部這樣的一個(gè)范圍內(nèi)。
在某一個(gè)實(shí)施形態(tài)下，上述暫時(shí)貼緊工序之后，還包含選擇性地熔斷上述電極結(jié)構(gòu)部的一部分，其次調(diào)整熔斷后而得到的一對電極的電極間隔的工序。
在某一個(gè)實(shí)施形態(tài)下，選擇性地熔斷上述電極結(jié)構(gòu)部的一部分后，還包括讓上述一對電極的每一部分和上述側(cè)管部緊貼在一起以填埋上述空隙的工序。
本發(fā)明所涉及的放電燈，它具有一對電極對向設(shè)在封入有發(fā)光物質(zhì)的管內(nèi)的發(fā)光管和一對分別密封分別和上述一對電極電氣連接的一對金屬箔的密封部，其中，由包括準(zhǔn)備具有發(fā)光管部和側(cè)管部的放電燈用玻璃管、和一個(gè)包括成為放電燈的一對電極的電極結(jié)構(gòu)部的電極組合體的工序，將上述一個(gè)電極組合體插入上述放電燈用玻璃管內(nèi)、使得上述一個(gè)電極組合體內(nèi)的上述電極結(jié)構(gòu)部在上述放電燈用玻璃管內(nèi)的上述發(fā)光管內(nèi)的工序，將上述放電燈用玻璃管內(nèi)的上述側(cè)管部緊貼在上述一個(gè)電極組合體的一部上、而形成將上述電極結(jié)構(gòu)部被設(shè)在其內(nèi)部的發(fā)光管的工序，選擇性地使上述電極結(jié)構(gòu)部的一部分熔化而使一對電極形成在上述發(fā)光管內(nèi)的工序的放電燈制造方法來制造的、且上述一對電極的電極間隔在1mm以下的放電燈。
在本發(fā)明中，選擇性地熔斷電極組合體的電極結(jié)構(gòu)部的一部分，而使一對電極形成在發(fā)光管內(nèi)，所以以規(guī)定以比現(xiàn)有技術(shù)更高的精度規(guī)定一對電極間的電極間隔。結(jié)果，能提供、制造出一種現(xiàn)有技術(shù)沒能實(shí)現(xiàn)的，電極間隔更短(例如，1mm以下，最好0.8mm以下)的放電燈。
下面，簡單說明附圖。


圖1(a)～圖1(d)是用以說明第1實(shí)施例所涉及的放電燈的制造方法的工序剖面圖。
圖2(a)～圖2(b)是用以說明依激光照射工序的發(fā)光管10的部分放大圖。
圖3(a)和圖3(b)是用以說明依激光照射工序的改變發(fā)光管10的部分放大圖。
圖4是用以說明現(xiàn)有的超高壓水銀燈1000的構(gòu)成的示意圖。
圖5是用以說明現(xiàn)有的超高壓水銀燈1000的制造方法的工序剖面圖。
下面簡要說明符號。
10—發(fā)光管(發(fā)光管部)；12、12’—電極(W電極)；14—線圈；15—放電空間(管內(nèi))；16—電極棒；17—空隙；18—熔斷部位；20、20’—密封部；22—玻璃部(側(cè)管部)；24—金屬箔(Mo箔)；30—外部引線；40—電極組合體；42—電極結(jié)構(gòu)部；50—放電燈用玻璃管；52—夾盤；54—燃燒器；100—放電燈；110—發(fā)光管(發(fā)光管部)；112、112’—W電極；114—線圈；115—放電空間(管內(nèi))；116—電極棒；118—發(fā)光物質(zhì)(水銀)；120、120’—密封部；122—玻璃部；124—Mo箔；130—外部引線；1000—超高壓水銀燈以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例加以說明。在下面的附圖中，為簡化說明，實(shí)際功能相同的元件用相同的的符號表示。圖1(a)～圖1(d)是顯示實(shí)施例所涉及的放電燈的制造方法的工序剖面圖。
如圖1(a)所示，首先準(zhǔn)備放電燈用玻璃管50和一個(gè)包括成為放電燈的一對電極的電極結(jié)構(gòu)部分42的電極組合體40，然后，將電極組合體40插入玻璃管50內(nèi)(電極組合體插入工序)。
所準(zhǔn)備的放電燈用玻璃管50，具有作為放電燈的發(fā)光管的近似球形的發(fā)光管部10，和從發(fā)光管部10延伸過來的側(cè)管部22。側(cè)管部22的一部分為放電燈的密封部。所準(zhǔn)備的玻璃管50，例如通過夾盤52支持來將它固定下來。在本實(shí)施例中，在水平方向上支持著玻璃管50，也可以在垂直方向上支持。玻璃管50由石英玻璃構(gòu)成，在本實(shí)施例中所準(zhǔn)備的玻璃管50的發(fā)光管部10的內(nèi)徑及玻璃厚度分別為6mm及3mm，側(cè)管部22的內(nèi)徑及其長度方向的長度分別為3.4mm及250mm。
電極組合體40，包括作為電極結(jié)構(gòu)部分42的一根鎢棒(W棒)16，和連接在一支W棒16的兩端的金屬箔24及24’。W棒16是成為放電燈中的一對電極的每一個(gè)電極軸的部分，W棒16的長度例如約為20mm，其外徑φ例如約為0.4mm。在W棒16的中央部，具有在以后的工序中被熔斷的熔斷部位18，W棒16中的熔斷部位18外側(cè)(兩側(cè))的部分是成為電極的前端的部分，該部分上卷有線圈14。線圈14具有降低制造好的燈中電極前端溫度的功能。卷有線圈14的那一部分的外徑φ例如約為1.4mm。需提一下，在本實(shí)施例中，成為一對電極的電極結(jié)構(gòu)部分42由一根W棒構(gòu)成，故從一開始就能夠使一對電極的電極中心軸19一致。
W棒16和金屬箔24及24’靠焊接連接在一起，金屬箔24及24’由鉬箔(Mo箔)構(gòu)成。Mo箔24及24’例如是一矩形的平板。Mo箔24及24’的大小可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。在和與W棒16連接在一起的那一側(cè)相反的一側(cè)，通過焊接連接上外部引線30(例如Mo棒)。
進(jìn)行電極組合體40插入工序，讓電極結(jié)構(gòu)部分42位于玻璃管50的發(fā)光管部10。在現(xiàn)有技術(shù)下要在電極組合體插入工序中，以位置調(diào)整規(guī)定電極間隔D，可是，在本實(shí)施例中，可由電極組合體40的電極結(jié)構(gòu)部分42(或焊接部位18)來規(guī)定電極間隔D，所以不受現(xiàn)有的電極組合體插入工序中的位置調(diào)整精度的制約。也就是說，只要讓電極結(jié)構(gòu)部分42位于發(fā)光管部10的內(nèi)部就可以了。另外，在現(xiàn)有的技術(shù)中，需要進(jìn)行兩次插入電極組合體40的工作，但在本實(shí)施例中，只要一次插入一個(gè)電極組合體40就可以了，故工序變得很簡單。
其次，如圖1(b)所示，將玻璃管50的側(cè)管部22緊貼在電極組合體40的一部分(Mo箔)上，形成放電燈的密封部(密封部形成工序)?？梢杂靡阎姆椒▉磉M(jìn)行玻璃管50的側(cè)管部22和Mo箔24(或24’)的貼緊(密封)工序。例如，在使玻璃管50可能被減壓的狀態(tài)下，將玻璃管50進(jìn)行減壓(例如減到20kPa)。在該減壓狀態(tài)下，一邊借助夾盤52讓玻璃管50轉(zhuǎn)動，一邊用燃燒器54加熱玻璃管50的側(cè)管部22而將側(cè)管部22軟化。于是側(cè)管部22和Mo箔24緊貼在一起，而形成密封部20。
在形成一個(gè)的密封部20后，形成另一方的密封部20’之前，將放電燈的發(fā)光物質(zhì)導(dǎo)入到玻璃管50的發(fā)光管部10的內(nèi)部，就能比較簡便地導(dǎo)入發(fā)光物質(zhì)。補(bǔ)充一下，還可以采用以下的方法，即在形成一對密封部20及20’后，在玻璃管50的發(fā)光部(發(fā)光管)10上開個(gè)孔，從這個(gè)孔導(dǎo)入發(fā)光物質(zhì)，然后再將這個(gè)孔堵起來。
在本實(shí)施例中，在發(fā)光管10的內(nèi)部，導(dǎo)入作為發(fā)光物質(zhì)的水銀(例如150～200mg/cm3)、5～20kPa的稀有氣體(例如，氬)和少量的鹵素。鹵素例如是溴。不僅封入鹵素單體(例如、Br2)的形狀，也能封入鹵素前驅(qū)體的形狀，在本實(shí)施例中，封入CH2Br2狀態(tài)的鹵素。被封入的鹵素(或從鹵素前驅(qū)體中衍生出來的鹵素)具有在燈動作時(shí)做出鹵素循環(huán)反應(yīng)的作用。
實(shí)行如圖1(b)所示的密封部形成工序，形成密封部(氣密部)20及20’，就能得到如圖1(c)所示的在密閉了的內(nèi)部15里設(shè)置有電極結(jié)構(gòu)部分42的發(fā)光管10。其次，選擇性地將發(fā)光管10內(nèi)的電極結(jié)構(gòu)部分42的一部分(熔斷部位)18熔斷，能夠形成一對具有所定的電極間隔D的電極(電極形成工序)。然后，切斷玻璃管50，使得密封部20及20’為所定的長度，就能獲得如圖1(d)所示的，在發(fā)光管10內(nèi)包括一對電極12及12’的放電燈100。以本實(shí)施例的制造方法而獲得的放電燈100不受位置調(diào)整精度的影響能規(guī)定電極間隔D，所以能提供一種現(xiàn)有技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)的，電極間隔D為1mm以下的放電燈。電極間隔D最好為0.8mm以下，0.6mm～0.2mm更合適。
如圖2(a)和圖2(b)所示，從發(fā)光管10的外部照射激光60，就可進(jìn)行電極形成工序。圖2(a)示意地顯示激光照射工序，圖2(b)示意地顯示選擇性地熔斷熔斷部位18，形成一對電極間隔為D的電極的狀態(tài)。
如圖2(a)所示，用激光60從發(fā)光管10的外部照射熔斷部位18，就可選擇性地加熱、熔斷電極結(jié)構(gòu)部42中的熔斷部位18。可以適當(dāng)?shù)匕凑誛棒中的熔斷部位18、發(fā)光管10的玻璃厚度等各種條件，決定激光60的照射條件(輸出、光點(diǎn)直徑、照射時(shí)間等)。根據(jù)照射條件，也可以使熔斷后的電極12及12’的尖端呈各種各樣的形狀，例如不讓熔化了的材料流下而留在電極12及12’的尖端，使熔化后的電極12及12’的尖端的形狀例如呈球狀等。即使由于熔斷而使電極12及12’的尖端呈球形，也對放電沒有特別的障礙。
在本實(shí)施例中，為便于借助激光60熔斷，將W棒16加工成W棒16的直徑越靠近熔斷部位18越小。在日本國特開平11—40058號公報(bào)中公開了將一支W棒拉斷，制造一對電極的制造電極的技術(shù)，在該技術(shù)中，為容易切斷，進(jìn)行了在W棒的切斷部位形成弱再結(jié)晶的真空加熱處理。本實(shí)施例不需要對熔斷部位18進(jìn)行形成弱再結(jié)晶的真空加熱處理，本實(shí)施例中的W棒不包括形成弱再結(jié)晶的部分。需提一下，盡管處理工序增加會更復(fù)雜起來，但也可以使用包括形成弱再結(jié)晶部分的W棒。
在本實(shí)施例中，因在熔斷部位18的兩側(cè)隔著熔斷部位18卷上線圈14，故即使激光60照來時(shí)熔斷部位18溫度上升，也可以籍由線圈14的冷卻作用緩和W棒16的其他部分(W棒16靠近電極12、12’的部分)?？拷姌O12、12’的那一部分W棒16，由密封部20、20’密封，所以如果W棒16中的該部分溫度升得太大，因W棒16和構(gòu)成密封部(20、20’)的石英玻璃之間的熱膨脹系數(shù)不同，有可能在密封部產(chǎn)生龜裂。在本實(shí)施例中，在熔斷部位18的兩側(cè)設(shè)有線圈14，所以可以防止、緩和這樣的龜裂的產(chǎn)生。如果更積極地防止產(chǎn)生龜裂，最好邊冷卻密封部20、20’內(nèi)的W棒16(電極12、12’的靠近W棒16的部分)，邊照射激光60。
再說，如圖3(a)所示，在進(jìn)行圖1(b)所示的密封部形成工序時(shí)，可以在W棒16和密封部20、20’之間形成空隙17(暫時(shí)密封或暫時(shí)貼緊)，然后再照射激光60。這樣做，即使在激光照來時(shí)W棒16被加熱而膨脹，也會因有空隙17，而能更正確地防止在密封部20，20’中產(chǎn)生龜裂。最好將空隙17形成在W棒16會由于激光照來時(shí)所在的熱而膨脹，但卻不和密封部20、20’接觸的范圍內(nèi)。不過，若已確信不會產(chǎn)生龜裂，也可以將空隙形成在膨脹時(shí)和密封部20、20’接觸的范圍內(nèi)。
借助如圖3(a)所示的激光60的照射形成一對電極12、12’后，就可以將電極12、12’的一部分(靠近W棒16的那一部分)和密封部20、20’緊貼在一起填埋空隙17。具體而言，如圖3(b)所示，加熱位于電極12、12’的靠近W棒16的那一部分密封部20、20’，來填埋空隙17就可以了。補(bǔ)充一下，在此階段，可以沿著燈的長度方向施加應(yīng)力50，以對電極間隔D進(jìn)行微調(diào)。從大量生產(chǎn)的觀點(diǎn)來看，對每一個(gè)燈的電極間隔D都進(jìn)行微調(diào)的話，生產(chǎn)效率就不高，可是在高精度地控制電極間隔D時(shí)，或稍微不合規(guī)格也要調(diào)整電極間隔D直至調(diào)到規(guī)格內(nèi)等時(shí)，電極間隔D的微調(diào)是很好的方法。在具有空隙17的狀態(tài)時(shí)，可以簡單地移動電極(例如12’)，能良好地進(jìn)行電極間隔D的微調(diào)。其理由如下在電極(12’)的靠近W棒16的那部分和密封部(20’)緊貼在一起而沒有空隙17的狀態(tài)下，很難馬上從外部加熱，等到貼緊電極(12’)的靠近W棒16的那部分的玻璃熔化后，才能從外部加熱，且在只有密封部(20’)的表面上的玻璃熔化的情況下施加應(yīng)力50的話，只有熔化了的那一部分玻璃變形，但很難良好地進(jìn)行電極間隔D的微調(diào)。
進(jìn)行激光60照射時(shí)，在激光60透過發(fā)光管10的玻璃時(shí)，有可能產(chǎn)生應(yīng)變，故很合適的方法是，為不讓該應(yīng)變集中到一處，在激光照射時(shí)轉(zhuǎn)動發(fā)光管10而進(jìn)行電極形成工序。以支持玻璃管50的夾盤52轉(zhuǎn)動玻璃管50就可以使發(fā)光管10轉(zhuǎn)動很簡單。補(bǔ)充一下，因只要相對激光60精動發(fā)光管10就可以了，故也可以讓激光60的激光源以發(fā)光管10為中心轉(zhuǎn)動。并且，也可以不采用讓發(fā)光管10轉(zhuǎn)動的方法，而采用照射用了多個(gè)激光源的輸出較低的激光60的方法。
本案發(fā)明人起初推測由激光60加熱、熔化W棒16的熔斷部位18時(shí)，熔斷部位18內(nèi)的鎢就蒸發(fā)，該鎢的蒸發(fā)也許會導(dǎo)致發(fā)光管10內(nèi)的顏色變黑?？墒?，本案發(fā)明人做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了從3個(gè)方向用激光60照射W棒16的熔斷部位18，發(fā)光管10也沒有變黑。其原因可能是，被封入在發(fā)光管10內(nèi)的少量鹵素和蒸發(fā)了的鎢起了反應(yīng)，而發(fā)生了鹵素循環(huán)。補(bǔ)充一下，萬一發(fā)光管10會由于激光照射熔斷部位18而變黑，只要這之后靠已封入的鹵素進(jìn)行鹵素循環(huán)，就清除發(fā)光管10的黑東西。該清除處理，例如籍由對發(fā)光管10進(jìn)行真空烘烤，得到由鹵素起的鹵素循環(huán)就可以了。
在上述實(shí)施例中，用激光60的照射進(jìn)行電極形成工序，也可以用以下方法，代替它即以讓電流通過電極組合體40來進(jìn)行該工序。例如，以電極組合體40內(nèi)的一對外部引線30中的每一個(gè)作為端子，并讓較大的電流通過電極組合體40而選擇性地加熱、熔化電極結(jié)構(gòu)部分42的熔斷部位18就可以了。將成為熔斷部位18的W棒16的直徑加工得較細(xì)，而使該部分的電阻變大，就很合適。補(bǔ)充一下，照射激光和供給電流這兩種方法是可以接合起來使用的。
在本實(shí)施例中，將熔斷部位18作為W棒16的一部分，該熔斷部位18在一對電極件且具有規(guī)定電極間隔D的隔離物的作用。為了更好地發(fā)揮該作用，也可以使用不同于W棒16的材料構(gòu)成熔斷部位18，使得更容易進(jìn)行熔斷部位18的熔斷。例如，可以用激光60照來時(shí)容易熔斷的材料構(gòu)成熔斷部位18，還可以由電阻很大的材料構(gòu)成熔斷部位18，以便它容易在大電流下熔斷。也可以采用將別的物質(zhì)選擇性地混合在W棒16的熔斷部位18的方法。在用不同于W棒的材料構(gòu)成熔斷部位18時(shí)，該構(gòu)成熔斷部位18的材料最好是不影響燈的放電特性的材料。也可以是與發(fā)光物質(zhì)相同的材料。這時(shí)，能省略導(dǎo)入發(fā)光物質(zhì)，因?yàn)槿刍说奈镔|(zhì)作為發(fā)光材料留在發(fā)光管10內(nèi)。
在用激光60照射和通大電流時(shí)，冷卻發(fā)光管10進(jìn)行電極形成工序是比較理想的，這樣可免得發(fā)光管10溫度升得太大。因?yàn)榘l(fā)光管10溫度升得太大，發(fā)光管10內(nèi)的充填物(水銀、Ar等)的體積就會膨脹，而導(dǎo)致發(fā)光管10破裂?？梢允褂美绲?N2)、水等來冷卻發(fā)光管10。
在本實(shí)施例的制造方法中，選擇性地將電極組合體40中的電極結(jié)構(gòu)部42的熔斷部位18熔化，而在發(fā)光管10內(nèi)形成一對電極12及12’，故可以以比現(xiàn)有技術(shù)更高的精度規(guī)定一對電極間的電極間隔D。結(jié)果，能制造出現(xiàn)有的技術(shù)沒能實(shí)現(xiàn)的、電極間隔更短(例如，1mm以下)的放電燈100。
按本實(shí)施例的制造方法所制得的燈100，例如可以裝在液晶投影機(jī)和使用DMD的投影機(jī)等圖像投影裝置內(nèi)，而作為投影機(jī)用光源使用。另外，上述實(shí)施例中的放電燈100除了作為投影機(jī)用光源以外，還可以作為紫外線步進(jìn)機(jī)用光源、競技體育場用光源和轎車的車頭燈用光源等。
補(bǔ)充一下，在上述實(shí)施例中使用了一對電極的電極中心軸19一致的W棒16，不限定該結(jié)構(gòu)，也可以使用一對電極的電極中心軸19不在同一軸上的W棒16，進(jìn)行電極形成工序。再說，上述實(shí)施例使用了在W棒16的兩端分別連接Mo箔24和24’的電極組合體40，也可以使用Mo箔24也為W棒16這樣的結(jié)構(gòu)的電極組合體。也就是說，可以使一支W棒為電極組合體。在該結(jié)構(gòu)下外部引線30也可以由W棒構(gòu)成。
在所述實(shí)施例中，雖然對水銀蒸氣壓力20MPa左右的放電燈(即所謂的超高壓水銀燈)的情況進(jìn)行了說明，但對水銀蒸氣壓力約1MPa的高壓水銀燈和水銀蒸氣壓力1kPa的低壓水銀燈，本發(fā)明都能適用。另外，本發(fā)明可以適用于水銀燈以外的任何放電燈，例如適用于封入金屬鹵化物的金屬鹵化燈等放電燈。本發(fā)明最適用于電極間隔D(電弧長)較短的短弧型放電燈，但并不限于短弧型，也適用于電極間隔D比較長的放電燈。上述實(shí)施例所得到的放電燈100無論是交流亮燈型的點(diǎn)燈方式還是直流亮燈型的點(diǎn)燈方式都能適用。
依據(jù)本發(fā)明，通過選擇性地將電極組合體中的電極結(jié)構(gòu)部的一部分熔斷，而在發(fā)光管內(nèi)形成了一對電極，所以能夠以比現(xiàn)有技術(shù)更高的精度規(guī)定一對電極間隔的電極間隔。結(jié)果，能制造并提供一種現(xiàn)有技術(shù)沒能實(shí)現(xiàn)的、電極間隔更短(例如，1mm以下)的放電燈。
權(quán)利要求
1.一種放電燈的制造方法，其中包括準(zhǔn)備具有發(fā)光管和側(cè)管部的放電燈用玻璃管、和一個(gè)包括成為放電燈內(nèi)的一對電極的電極結(jié)構(gòu)部的電極組合體的工序；將上述一個(gè)電極組合體插入上述放電燈用玻璃管內(nèi)、使得上述一個(gè)電極組合體內(nèi)的上述電極結(jié)構(gòu)部在上述放電燈用玻璃管的上述發(fā)光管內(nèi)的工序；將上述放電燈用玻璃管的上述側(cè)管部緊貼在上述一個(gè)電極組合體的一部分上，而形成上述電極結(jié)構(gòu)部被設(shè)在其內(nèi)部的發(fā)光管的工序；選擇性地使上述電極結(jié)構(gòu)部的一部分熔化而使一對電極形成在上述發(fā)光管內(nèi)的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中上述電極結(jié)構(gòu)部具有上述放電燈中的一對電極在同一個(gè)軸上的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)或第2項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中還包括將發(fā)光物質(zhì)充填在上述放電燈用玻璃管的上述發(fā)光管部的工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)或第2項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中還包括將鹵素或鹵素前驅(qū)體充填在上述發(fā)光管內(nèi)的工序，選擇性地熔斷上述電極結(jié)構(gòu)部的一部分，之后，進(jìn)行以從上述鹵素或上述鹵素前驅(qū)體衍生出來的鹵素清除形成有上述一對電極的上述發(fā)光管內(nèi)的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求第4項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中上述清除發(fā)光管內(nèi)的工序，包括對上述發(fā)光管進(jìn)行真空烘烤、且從而進(jìn)行上述鹵素所做的鹵素循環(huán)的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中上述一個(gè)電極組合體包括一支起上述電極結(jié)構(gòu)部之作用的鎢棒、和連接在上述一支鎢棒的兩端的金屬箔。
7.根據(jù)權(quán)利要求第6項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中在上述一支鎢棒中的被選擇性地熔斷的一部分的兩側(cè)卷上線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中上述形成一對電極的工序，通過從上述發(fā)光管的外部照射激光來進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求第8項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中上述激光的照射，通過相對地轉(zhuǎn)動上述發(fā)光部來進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中上述形成一對電極的工序，通過在上述一個(gè)電極組合體上通上電流來進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求第8項(xiàng)至第10項(xiàng)中任一權(quán)利要求所述的放電燈的制造方法，其中邊冷卻上述發(fā)光管，邊進(jìn)行上述形成一對電極的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求第8項(xiàng)至第10項(xiàng)中任一權(quán)利要求所述的放電燈的制造方法，其中進(jìn)行上述形成一對電極的工序時(shí)，要冷卻當(dāng)上述電極結(jié)構(gòu)部成為上述一對電極時(shí)上述一對電極靠近鎢棒的那一側(cè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中將側(cè)管部緊貼在上述一個(gè)電極組合體的一部分的上述工序，包括將上述側(cè)管部和上述一個(gè)電極組合體的一部分暫時(shí)貼緊，使得上述電極結(jié)構(gòu)部和上述側(cè)管部之間產(chǎn)生空隙的工序，且上述暫時(shí)貼緊工序后，選擇性地熔斷上述電極結(jié)構(gòu)部的上述一部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求第13項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中上述空隙在即使上述電極結(jié)構(gòu)部由于上述熔化時(shí)所產(chǎn)生的熱而膨脹，也不接觸上述側(cè)管部這樣的一個(gè)范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求第13項(xiàng)或第14項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中上述暫時(shí)貼緊工序之后，還包含選擇性地熔斷上述電極結(jié)構(gòu)部的一部分，其次調(diào)整熔斷后而得到的一對電極的電極間隔的工序。
16.根據(jù)權(quán)利要求第13項(xiàng)或第14項(xiàng)所述的放電燈的制造方法，其中選擇性地熔斷上述電極結(jié)構(gòu)部的一部分后，還包括讓上述一對電極的每一部分和上述側(cè)管部緊貼在一起以填埋上述空隙的工序。
17.一種放電燈，它包括具有一對電極對向設(shè)在封入有發(fā)光物質(zhì)的管內(nèi)的發(fā)光管和一對分別密封分別和上述一對電極電氣連接的一對金屬箔的密封部，其中，由包括準(zhǔn)備具有發(fā)光管部和側(cè)管部的放電燈用玻璃管、和一個(gè)包括成為放電燈的一對電極的電極結(jié)構(gòu)部的電極組合體的工序，將上述一個(gè)電極組合體插入上述放電燈用玻璃管內(nèi)、使得上述一個(gè)電極組合體內(nèi)的上述電極結(jié)構(gòu)部在上述放電燈用玻璃管內(nèi)的上述發(fā)光管內(nèi)的工序，將上述放電燈用玻璃管內(nèi)的上述側(cè)管部緊貼在上述一個(gè)電極組合體的一部分上、而形成將上述電極結(jié)構(gòu)部被設(shè)在其內(nèi)部的發(fā)光管的工序，選擇性地使上述電極結(jié)構(gòu)部的一部分熔化而使一對電極形成在上述發(fā)光管內(nèi)的工序的放電燈制造方法來制造的、且上述一對電極的電極間隔在1mm以下的放電燈。
全文摘要
一種放電燈,包括:準(zhǔn)備放電燈用玻璃管50和一個(gè)電極組合體40;然后將電極組合體40插入玻璃管50內(nèi),使得電極組合體40的電極結(jié)構(gòu)部42位于玻璃管50的發(fā)光管部10內(nèi);然后,將玻璃管50的側(cè)管部22和電極組合體40的一部24緊貼在一起,形成在內(nèi)部設(shè)置電極結(jié)構(gòu)部42的發(fā)光管10,然后,選擇性地熔斷電極結(jié)構(gòu)部42的一部分18,在發(fā)光管10內(nèi)形成一對電極12及12’,而得到放電燈100。
文檔編號H01J9/18GK1330384SQ0112949
公開日2002年1月9日 申請日期2001年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月26日
發(fā)明者甲斐誠, 堀內(nèi)誠, 關(guān)智行, 一番瀨剛, 竹田守, 山本真一, 佐佐木健一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社