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WO2010064308A1 - ランプ製造方法及び石英バルブ - Google Patents

ランプ製造方法及び石英バルブ Download PDF

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WO2010064308A1
WO2010064308A1 PCT/JP2008/071976 JP2008071976W WO2010064308A1 WO 2010064308 A1 WO2010064308 A1 WO 2010064308A1 JP 2008071976 W JP2008071976 W JP 2008071976W WO 2010064308 A1 WO2010064308 A1 WO 2010064308A1
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WO
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electrode
quartz
tube
quartz bulb
sealing
Prior art date
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PCT/JP2008/071976
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English (en)
French (fr)
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亮 大河原
将二 山本
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Iwasaki Electric Co Ltd
Original Assignee
Iwasaki Electric Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/32—Sealing leading-in conductors
    • H01J9/323—Sealing leading-in conductors into a discharge lamp or a gas-filled discharge device
    • H01J9/326—Sealing leading-in conductors into a discharge lamp or a gas-filled discharge device making pinched-stem or analogous seals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
    • H01J61/366—Seals for leading-in conductors
    • H01J61/368—Pinched seals or analogous seals

Definitions

  • a chamber serving as a light emitting part is formed in the longitudinal direction intermediate part of a quartz tube, and both ends thereof are inserted into a quartz bulb having a straight tubular sealing part, and electrode mounts are inserted from openings at both ends,
  • the present invention relates to a lamp manufacturing method for sealing the sealing portion in a negative pressure state and a quartz bulb used therefor.
  • a discharge tube having a uniform wall thickness distribution with no exhaust pipe remainder (chip) is used in the light emitting portion, which is also called a chipless lamp.
  • a chamber 53 serving as a light emitting portion is formed in the middle portion in the longitudinal direction of the quartz tube, and both ends thereof are directly connected.
  • the quartz bulb 51 that forms the tubular sealing portions 52A and 52B and the electrode mount 57 in which the tungsten electrode 56 is welded to the tip end side of the lead wire 54 via the molybdenum foil 55 are used.
  • the electrode mount 57 is placed in the quartz bulb 51. It is inserted and sealed with the inside maintained at a negative pressure.
  • Japanese Patent No. 3653195 Japanese Patent No. 3653195
  • the conventional electrode mount 57 is formed with a tube inner wall pressing portion 58 in which the lead wire 54 is bent in a W shape. According to this, when the electrode mount 57 is inserted into the quartz bulb 51, the pressing portion 58 is pushed against the inner peripheral surface of the quartz bulb 51 to generate a frictional force. As a result, the electrode mount 57 is brought to an arbitrary position. Since it can be temporarily fixed, the electrode mount 57 can be positioned without being displaced unless an external force is applied.
  • Patent Document 2 a U-shaped tube inner wall pressing portion is formed on the electrode mount so that the electrode mount can be temporarily fixed so as not to be displaced.
  • the electrode mount 57 is positioned at an accurate position by such a method of generating a frictional force and temporarily fixing it at an arbitrary position.
  • the electrode mount is inserted to an appropriate position while monitoring the position with the magnifying scope.
  • adjustment errors are likely to occur due to lens effects such as refraction and distortion of the glass, resulting in variations in arc length.
  • the electrode mount 57 has not only the W-shaped or U-shaped inner wall pressing portion 58 positioned but also the upper end 59 is temporarily sealed.
  • the foil 55 is liable to be distorted, and the kinking of the molybdenum foil 55 may lead to leakage of the sealing portion, resulting in manufacturing defects.
  • a protrusion 63 is provided on the inner surface side of the portion to be the sealing portions 62, 62 of the quartz bulb 61 (see FIG. 6A), or as shown in FIG.
  • An inner flange 65 is formed between 64 and the sealing portion 62, and the positioning lock 66 is projected using an electrode mount 67 in which a positioning lock 66 is formed at a predetermined distance from the tip of the electrode.
  • a lamp manufacturing method has been proposed in which the tip of the electrode can be accurately positioned by hooking it on 63 or the inner flange 65. JP-A-6-290748
  • the portion to be formed must be deformed inward by applying a roller 68 while heating the portion to be formed from the outside.
  • the shape of the projection 63 varies depending on the dimensions (particularly the thickness) of the quartz tube and other heating conditions, and when the electrodes are positioned with reference to the projection 63, the arc length is likely to vary.
  • a special apparatus such as a vacuum baking furnace or a vacuum heating furnace capable of performing heat treatment in a vacuum atmosphere is required.
  • the present invention can firstly accurately position the electrode tip so that the arc length is constant, and secondly, when the sealing portion is heated to seal the electrode mount, the molybdenum foil In order to obtain a high pressure resistance, an annealing process can be performed without oxidizing the electrode lead without using a special device such as an autoclave. Fourth, the technical problem is to be able to reduce material costs.
  • the lamp manufacturing method according to claim 1 is a quartz bulb in which a chamber serving as a light emitting portion is formed in the middle portion in the longitudinal direction of the quartz tube and both ends thereof are formed in a straight tubular sealing portion.
  • a) The quartz bulb has a positioning step formed by welding an extension tube having an inner diameter larger than the inner diameter of the opening to at least one of the openings of the trunk tube in which the light emitting part and the sealing part are formed.
  • the electrode mount has a positioning locking portion formed at a position away from the electrode tip by a predetermined length
  • the quartz bulb is formed to a specified length by cutting the end portion of the quartz bulb to which the electrode mount is sealed to remove the respective extension pipes.
  • the positioning step is formed at both end openings of the quartz bulb, and a pair of electrode mounts are inserted from the both end openings and sequentially sealed.
  • the electrode mount is formed by welding a tungsten electrode to the tip end side of the electrode lead via a molybdenum foil, and the positioning lead is placed on the electrode lead at a position of a predetermined length from the electrode tip.
  • a metal locking piece hooked on the positioning step is attached as a stop.
  • the electrode mount is formed by welding a tungsten electrode to the tip side of the electrode lead via a molybdenum foil, and the electrode is mounted at a position of a predetermined length from the tip of the electrode as the positioning locking portion.
  • a bent portion is formed by bending the lead.
  • the entire lamp is annealed with the electrode lead held in the extension tube in an airtight manner before both ends thereof are cut.
  • a quartz bulb used for manufacturing a lamp wherein a chamber serving as a light emitting portion is formed in a longitudinal intermediate portion of the quartz tube and both ends thereof are formed in a straight tubular sealing portion.
  • a positioning step is formed in at least one opening by welding an extension pipe having an inner diameter larger than the inner diameter of the opening.
  • the extension pipe is made of quartz having a lower purity than that of the trunk pipe.
  • the extension tube is formed of a quartz tube having a smaller wall thickness than that of the trunk tube.
  • the positioning step is formed at the opening portions at both ends of the trunk tube.
  • a metal locking piece is attached to the electrode lead at a position away from the electrode tip by a predetermined length, or the electrode lead is bent as in claim 3 to position and lock the electrode mount.
  • the part is formed. If this electrode mount is inserted into the body tube, the quartz bulb is raised and the positioning portion of the electrode mount is locked to the positioning step, the electrode tip can be positioned at an accurate position, and the arc length can be increased. There is no variation.
  • the electrode mount has a positioning locking portion formed at a position away from the electrode tip by a predetermined length
  • the quartz bulb was formed to a prescribed length by removing the respective extension pipes by cutting the end of the quartz bulb to which the electrode mount was sealed.
  • FIG. 1 shows an overall process diagram, and a first electrode mount sealing step (FIG. 1) for sealing a first electrode mount 20A inserted from one end side of a quartz bulb 10 manufactured in a quartz bulb processing step (see FIG. 2). (A) to (b)), a second electrode mount sealing step (FIGS. 1 (c) to (d)) for sealing the second electrode mount 20B inserted from the other end side, and distortion generated in quartz. And a cutting step (FIG. 1 (e)) for cutting both ends of the quartz bulb 10 to process them into a predetermined length, and each step is further divided into steps.
  • connection method one end portion of the trunk tube 11 and the open end of one extension tube 14A face each other and are chucked on a glass lathe, the end portions are brought into contact with each other, and the connection portion is externally rotated. It is fused by heating with a burner 16 or the like to melt the outside (FIG. 2B).
  • the quartz bulb 10 is formed with positioning steps 15 at both ends of the trunk tube 11, and the total length of the trunk tube 11 and the extension tubes 14A and 14B is formed to be 273 mm (FIG. 2D). )). Further, the quartz bulb 10 produced in this way can be produced at an extremely low cost as compared with a conventional quartz bulb produced using a high-purity quartz tube.
  • the extension tube 14A is of the both-end opening type
  • the extension tube 14B is of the one-end-opening other end closing type. Further, when performing the welding operation, it is necessary to adjust the heating power, the pressing force of the extension pipes 14A and 14B, and the like so that the opening of the trunk pipe 11 serving as the reference surface of the positioning step 15 is not deformed.
  • the electrode mounts 20A and 20B have a mandrel diameter of 0.3 mm ⁇ length of about 0.2 mm ⁇ 18 mm long molybdenum foil 22 on the tip side of an electrode lead 21 made of molybdenum wire of ⁇ 0.5 mm ⁇ length 15 mm.
  • a tungsten electrode 23 with a coil 23a attached to its tip at 9 mm is formed by welding (FIGS. 3 (a) and 4 (b)).
  • a metal locking piece that is hooked on the positioning step 15 as a positioning locking portion 24 is attached to the electrode lead 21 at a position of a predetermined length from the tip of the electrode.
  • the metal locking piece to be the positioning locking portion 24 is spot welded to the lead wire using, for example, a jig, and the dimensions from the tip of the electrode 23 to the electrode side end of the positioning locking portion 24 are accurately aligned.
  • the tip of the electrode 23 is formed at a position 0.5 mm from the center of the chamber 12, and the arc length is 1.0 mm when the electrode mounts 20A and 20B are sealed to the sealing portions 13A and 13B. It is formed so that although not shown in the drawings, as the positioning locking portion 24, a bent portion in which the electrode lead 21 is bent at a predetermined length from the electrode tip may be formed.
  • First electrode mount sealing step After the quartz bulb 10 is subjected to vacuum heat treatment, the first electrode mount 20A is inserted from the opening 17A on the extension tube 14A side (FIGS. 3A to 3B). A vacuum pump (not shown) is connected to the opening 17A, and the quartz bulb 10 is evacuated by a vacuum pump, and then 13 kPa of argon gas is sealed. In this state, the opening end 17A of the extension tube 14A is heated and melted. Then, temporary sealing is performed (FIG. 3C). Thereby, the inside of the quartz bulb is maintained at a negative pressure, and the metal of the electrode mount 20A is not oxidized when the sealing portion 13A is sealed.
  • the sealing portion 13A is sealed by heating and melting in the state where the quartz bulb 10 is erected with the insertion-side opening 17A facing upward (FIG. 3D).
  • the sealing portion 13A is sequentially melted and sealed while moving the heating part by moving the burner 16 from the chamber 12 side of the sealing portion 13A toward the upper opening 17A.
  • the second electrode mount 20B is inserted and sealed from the extension tube 14B on the opposite side.
  • the distal end of the extension tube 14B is cut cleanly so as to be orthogonal to the longitudinal direction, and about 17 mg of mercury is injected into the chamber 12 from the opening 17B, and the first electrode mount 20A has the same configuration as the first electrode mount 20A.
  • the two-electrode mount 20B is inserted (FIGS. 4A to 4C).
  • the arc length was all within the range of 1.0 mm ⁇ 0.1 mm as designed, and there was a problem such as twisting of the molybdenum foil 22. Also did not occur.
  • the present invention is a so-called double-end type chipless lamp in which a chamber serving as a light emitting portion is formed in the longitudinal middle portion of a quartz tube and straight tubular sealing portions are formed on both ends thereof. It is applicable to the use which manufactures.
  • FIG. 3 is an overall process diagram illustrating an example of a lamp manufacturing method according to the present invention.
  • the manufacturing process figure which shows the manufacturing process of a quartz bulb.
  • the process figure which seals one electrode mount.
  • Explanatory drawing which shows a conventional method.
  • Explanatory drawing which shows another conventional method.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

　アーク長が一定になるように電極先端を正確に位置決めすることができ、封止部を加熱して電極マウントを封着する際にモリブデン箔の曲がりやよれに起因する封止部のリークが生じないようにすることを目的としている。 　この目的達成のため、発光部及び封止部が形成された胴管（１１）の両端開口部に、その開口部内径より大きな内径を有する延長管（１４Ａ，１４Ｂ）を溶着して位置決め段差（１５）が形成された石英バルブ（１０）を用い、電極先端から所定長さ離れた位置に位置決め係止部（２４）が形成された電極マウント（２０Ａ，２０Ｂ）を挿入して、位置決め段差（１５）に電極マウント（２０Ａ，２０Ｂ）の位置決め係止部（２４）を係止させた状態で、封止部（１３Ａ，１３Ｂ）を封止することとした。    

Description

ランプ製造方法及び石英バルブ
　本発明は、石英管の長手方向中間部に発光部となるチャンバが形成されると共にその両端側が直管状の封止部と成る石英バルブに、その両端開口部から電極マウントを挿入し、内部を負圧にした状態で前記封止部を封着するランプ製造方法及びそれに用いる石英バルブに関する。
　現在自動車用の前照灯やプロジェクタ用のバックライトなど一般的に使用されている高圧放電ランプは、放電管の肉厚分布が不均一であると、高温、高圧での動作中に破裂に至るおそれが生ずるため、発光部に排気管残部（チップ）のない肉厚分布が均一な放電管を用いており、チップレスランプとも称されている。
　この種のチップレスランプの製造方法としては、例えば図５（ａ）～（ｃ）に示すように、石英管の長手方向中間部に発光部となるチャンバ５３が形成されると共にその両端側が直管状の封止部５２Ａ、５２Ｂと成る石英バルブ５１と、リード線５４の先端側にモリブデン箔５５を介してタングステン電極５６が溶接された電極マウント５７を用い、電極マウント５７を石英バルブ５１内に挿入し、内部を負圧に維持した状態で封着することとしている。
特許第３６５３１９５号公報
　この場合に、アーク長（電極間距離）を設計値に一致させるため、電極５６の先端をチャンバ５３内の所定位置に位置決めすることが求められる。
　そこで、従来の電極マウント５７には、リード線５４をＷ字状に湾曲させた管内壁押圧部５８が形成されている。
　これによれば、電極マウント５７が石英バルブ５１に挿入されたときに当該押圧部５８が石英バルブ５１の内周面に押圧されて摩擦力が生じ、その結果、電極マウント５７を任意の位置に仮止めすることができるので、外力を作用させない限り電極マウント５７が位置ずれすることもなく位置決めできる。
　同様に、特許文献２では、電極マウントにＵ字状の管内壁押圧部を形成して、電極マウントが位置ずれしないように仮止めできるようになっている。
特開２０００－２１３１２号公報
　しかし、このように摩擦力を生じさせて任意の位置に仮止めさせる方法では、電極マウント５７が、正確な位置に位置決めされたか否かを容易に確認することが困難であり、ＣＣＤカメラなどの拡大スコープにて位置をモニタしながら、電極マウントを適切な位置まで挿入するが、ガラスの屈折や歪みなどのレンズ効果に影響を受け調整ミスが発生し易く、アーク長のバラツキを生じる。
また、シール時には、まず，上端側５９を仮封止した後、タングステン電極５６近傍から、モリブデン箔５５、リード線５４の順にて封止を行う（図５（ｂ）参照）。
このとき、電極マウント５７はＷ字状やＵ字状の管内壁押圧部５８が位置決めされているだけでなく上端側５９が仮封止されているので、モリブデン箔５５が熱膨張することによりモリブデン箔５５によれが発生しやすく、このモリブデン箔５５のよれが封止部のリークにつながり、製造不良となるおそれがある。
　このため、石英バルブ６１の封止部６２、６２となる部分の内面側に突起６３を設けたり（図６（ａ）参照）、図６（ｂ）に示すように、石英バルブ６１の発光部６４と封止部６２の間にインナーフランジ６５を形成し、電極先端から所定長さ離れた位置に位置決め係止部６６が形成された電極マウント６７を用いて、その位置決め係止部６６を突起６３やインナーフランジ６５に引っ掛けることにより、電極先端を正確に位置決めできるようにしたランプ製造方法が提案された。
特開平６－２９０７４８号公報
　しかし、封止部６２の内面に突起６３を形成する場合は、突起を形成しようとする部分を外部から加熱しながら、ローラ６８を当てて内側に変形させなければならず、その加工が面倒であるだけでなく、石英管の寸法（特に肉厚）やそのほか加熱条件などにより突起６３の形状にバラツキを生じ、この突起６３を基準として電極を位置決めした場合はアーク長にバラツキが生じやすい。
　また、発光部６４と封止部６２の間にインナーフランジ６５を形成する場合は、石英バルブ６１の開口部からルータ６９を挿入して、硬度の高い石英管でなる封止部６２の内面を切削しなければならないため、加工が困難で割れやすく歩留りが低く、生産性が劣るという問題がある。
また、このようなチップレスランプでは加工時の熱歪を取るため、ランプ完成後にアニールをするのが一般的であり、適切な温度でアニールを行うことにより高い耐圧強度を得ることが可能である。
特開２００４－３３５４５７号公報
　しかしながら、アニール時の温度は非常に高温であるため、完成したランプをアニールすると外部に露出している金属リードが酸化してしまう。このためアニールを行うためには、真空雰囲気内で熱処理が可能な真空ベーク炉、真空加熱炉等などの特別な装置が必要になる。
　さらに、ランプの高効率化、長寿命化の要求を満たすため、石英バルブに高純度石英が使用されるようになってきており、その原材料価格も従来の石英に比して格段に高価になっているが、チップレスランプを製造する場合、その両端部を切断する関係上、石英バルブは実際のランプより十分に長く形成しておかなければ成らず、最終的には切り取り捨てられてしまう部分にも極めて高価な純度の高い石英管を使用しなければならないため材料費が嵩むという問題があった。
　そこで本発明は、第一に、アーク長が一定になるように電極先端を正確に位置決めすることができ、第二に、封止部を加熱して電極マウントを封着する際にそのモリブデン箔の曲がりやよれに起因する封止部のリークが生じることがなく、第三に、高い耐圧強度を得るために、オートクレーブなどの特殊装置を用いることなく、電極リードを酸化させずにアニール処理を行うことができ、第四に、材料費を低減できるようにすることを技術的課題としている。
　この課題を解決するために、請求項１のランプ製造方法は、石英管の長手方向中間部に発光部となるチャンバが形成されると共にその両端側が直管状の封止部に形成された石英バルブに、その両端開口部から電極マウントを挿入し、内部を負圧にした状態で前記封止部を封着するランプ製造方法において、
ａ）前記石英バルブは、前記発光部及び封止部が形成された胴管の少なくとも一方の開口部に、その開口部内径より大きな内径を有する延長管を溶着して位置決め段差が形成されて成り、前記電極マウントは、電極先端から所定長さ離れた位置に位置決め係止部が形成されて成り、
ｂ）前記位置決め段差が形成された側の反対側開口部を封止させた状態で、電極マウントを段差が形成された側の開口部から挿入し、内部を負圧に維持して開口部を仮封止し、
ｃ）前記石英バルブを立てて前記位置決め段差に電極マウントの位置決め係止部を係止させた状態で、胴管の発光部から上方開口部に向かって加熱部位を移動させながら封止部を封止して電極マウントを封着した後、
ｄ）電極マウントを封着した石英バルブの端部を切断することにより夫々の延長管を除去して石英バルブを規定長さに形成することを特徴としている。
　請求項２の方法では、前記位置決め段差が石英バルブの両端開口部に形成され、一対の電極マウントを両端開口部から挿入して順次封着するようにしている。
　請求項３の方法では、電極マウントが、電極リードの先端側にモリブデン箔を介してタングステン電極を溶接して形成されると共に、前記電極リードには電極先端から所定長さの位置に前記位置決め係止部として前記位置決め段差に引っ掛けられる金属製係止片が取り付けられている。
　請求項４の方法では、電極マウントが、電極リードの先端側にモリブデン箔を介してタングステン電極を溶接して形成されると共に、前記位置決め係止部として、電極先端から所定長さの位置で電極リードを折り曲げた折曲部が形成されている。
　請求項５の方法では、電極マウントを封着した後、その両端部を切断する前に、電極リードを延長管内に気密に保持した状態でランプ全体をアニールすることとしている。
　請求項６に係る発明は、ランプ製造に用いる石英バルブにおいて、石英管の長手方向中間部に発光部となるチャンバが形成されると共にその両端側が直管状の封止部に形成された胴管の少なくとも一方の開口部に、その開口部内径より大きな内径を有する延長管を溶着して位置決め段差が形成されたことを特徴としている。
　請求項７の石英バルブは、延長管が胴管に比して低純度の石英で形成されている。
　請求項８の石英バルブは、延長管が胴管に比して肉厚の薄い石英管で形成されている。
　請求項９の石英バルブは、位置決め段差が胴管の両端開口部に形成されている。
　本発明によれば、石英バルブは、胴管の両端開口部にその開口部内径より大きな内径を有する延長管を溶着することにより位置決め段差が形成されているので、位置決め段差は正確に胴管の両端開口部に形成されることとなる。
　したがって、ローラを当てて封止部を熱変形させたり、ルータなどで封止部内を切削加工することなく、一定長さの胴管に延長管を溶着するだけで、極めて正確な位置に位置決め段差を形成することができる。
　電極マウントは、電極先端から所定長さ離れた位置に、請求項２のように金属製係止片が電極リードに取り付けられ、あるいは、請求項３のように電極リードが折り曲げられて位置決め係止部が形成されている。
　この電極マウントを胴管内に挿入し、石英バルブを立てて前記位置決め段差に電極マウントの位置め係止部を係止させれば、電極先端を正確な位置に位置決めすることができ、アーク長にばらつきを生ずることがない。
　この状態で、胴管の発光部から上方開口部に向かって加熱部位を移動させながら封止部を封止して電極マウントを封着すれば、電極マウントの位置決め係止部は位置決め段差に引っ掛かっているだけなので、封着の過程で電極マウントのモリブデン箔が熱膨張しても、位置決め係止部が位置決め段差から浮き上がってモリブデン箔の曲がりやよれを未然に防止し、封止部のリークが生じることもない。
　また、電極マウントを封着した後、その両端部を切断する前に、電極リードを延長管内に気密に保持した状態で石英バルブをアニールすれば、金属リードが外気に触れないので、オートクレーブなどの特殊装置を用いることなく大気中で熱処理することができる。
　請求項７のように、延長管が胴管に比して低純度の石英で形成された石英バルブを用いていれば切断される延長管は、不純物の多い安価な石英管を用いることができるので、廃棄される部分に含まれる高価な石英管の割合を少なくして、コストを低減することができる。
　また、請求項８のように、延長管を胴管に比して肉薄の石英管で形成すれば、切断される部分の石英を少なくすることができるので、延長管として請求項７のように低純度石英を使用する場合はなおのこと、高純度石英管を用いてもコストを低減することができる。
　本例では、アーク長が一定になるように電極先端を正確に位置決めすることができ、封止部を加熱して電極マウントを封着する際にそのモリブデン箔の曲がりやよれに起因する封止部のリークを生じないようにするという目的を達成するために、石英管の長手方向中間部に発光部となるチャンバが形成されると共にその両端側が直管状の封止部に形成された石英バルブに、その両端開口部から電極マウントを挿入し、内部を負圧にした状態で前記封止部を封着するランプ製造方法において、
ａ）前記石英バルブは、前記発光部及び封止部が形成された胴管の少なくとも一方の開口部に、その開口部内径より大きな内径を有する延長管を溶着して位置決め段差が形成されて成り、前記電極マウントは、電極先端から所定長さ離れた位置に位置決め係止部が形成されて成り、
ｂ）前記位置決め段差が形成された側の反対側開口部を封止させた状態で、電極マウントを段差が形成された側の開口部から挿入し、内部を負圧に維持して開口部を仮封止し、
ｃ）前記石英バルブを立てて前記位置決め段差に電極マウントの位置決め係止部を係止させた状態で、胴管の発光部から上方開口部に向かって加熱部位を移動させながら封止部を封止して電極マウントを封着した後、
ｄ）電極マウントを封着した石英バルブの端部を切断することにより夫々の延長管を除去して石英バルブを規定長さに形成することとした。
　以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係るランプ製造方法の一例を示す全体工程図、図２は石英バルブの製造工程を示す製造工程図、図３は一方の電極マウントを封着する工程図、図４は他方の電極マウントを封着する工程図である。
　本例では、定格１５０Ｗの超高圧水銀ランプ１の製造方法について説明する。
　本発明方法は、石英バルブ１０内にその両端開口部から電極マウント２０Ａ，２０Ｂを挿入し、内部を負圧にした状態でこれらを封着する。
　図１は全体工程図を示し、石英バルブ加工工程（図２参照）で製造された石英バルブ１０の片端側から挿入した第１電極マウント２０Ａを封着する第１電極マウント封着工程（図１（ａ）～（ｂ））と、その他端側から挿入した第２電極マウント２０Ｂを封着する第２電極マウント封着工程（図１（ｃ）～（ｄ））と、石英に生じた歪を除去するアニール工程と、石英バルブ１０の両端部を切断して所定長さに加工する切断工程（図１（ｅ））とを備えており、各工程はさらに細分化された工程からなる。
［石英バルブ加工工程］
　石英バルブ１０は、石英管の長手方向中間部に発光部となるチャンバ１２が形成されると共にその両端側が直管状の封止部１３Ａ，１３Ｂに形成された胴管１１の両端開口部に、延長管１４Ａ，１４Ｂが溶着されて形成されている。
　胴管１１は、内径２ｍｍ、外径６ｍｍの例えばフィリップス社製のＰＨ３７０等の高純度石英管を用い、図２（ａ）に示すように、中央部に外径１０ｍｍ、内径４ｍｍの概略回転楕円体に膨らませる事で発光部とするチャンバ１３が形成されている。
　そして、チャンバ１２を中心として、シールすべき直管状の封止部１３Ａ、１３Ｂが両側に対称に延長され、この部分までが１つの石英管材で作製されている。
　胴管１１は封止部１３Ａ及び１３Ｂの長さ均等になるようにカッティンググラインダーにより全長７３ｍｍに揃えられている。
　この胴管１１の両端開口部に、開口部内径より大きな内径を有する延長管１４Ａ及び１４Ｂを溶着して、位置決め段差１５が形成された石英バルブ１０を成形する。
　延長管１４Ａ，１４Ｂは、胴管１１の開口部内径より大きな内径を有し、胴管１１に比して肉薄の石英管が用いられており、本例では、内径３.５ｍｍ、外径５ｍｍ、長さ１００ｍｍの例えばフィリップス社製のＰＨ３００など胴管１１に比して石英純度の低い一般ランプ用石英管が用いられている。
　接続方法は、胴管１１の片方の端部と、一方の延長管１４Ａの開口端同士を向かい合わせてガラス旋盤にチャックし、端部同士を接触させて回転させながら、その接続箇所を外部よりバーナー１６などで加熱し外部を溶かす事により融着させる（図２（ｂ））。
　同様に、胴管１１の反対側の端部と、他方の延長管１４Ｂの開口端同士を向かい合わせてガラス旋盤にチャックし、端部同士を接触させて回転させながら、その接続箇所を外部よりバーナー１６などで加熱し外部を溶かす事により融着させる（図２（ｃ））。
　これにより、石英バルブ１０は、胴管１１の両端開口部に位置決め段差１５が形成されることとなり、胴管１１と延長管１４Ａ及び１４Ｂを合わせた全長が２７３ｍｍに形成される（図２（ｄ））。
　また、このように作製された石英バルブ１０は、全てを高純度の石英管を用いて作製した従来の石英バルブに比して極めて安価に作製することができる。
　なお、本例では、延長管１４Ａとして両端開口タイプのもの、延長管１４Ｂとして片端開口他端閉塞タイプのものが用いられている。
　また、溶着作業を行う場合には、位置決め段差１５の基準面となる胴管１１の開口部が変形しないように火力や延長管１４Ａ及び１４Ｂの押圧力等を調整する必要がある。　
［電極マウント］
　電極マウント２０Ａ，２０Ｂは、φ０.５ｍｍ×長さ１５ｍｍのモリブデン線からなる電極リード２１の先端側に、幅２ｍｍ×長さ１８ｍｍのモリブデン箔２２を介して、心棒直径０.３ｍｍ×長さ約９ｍｍでその先端にコイル２３ａが取り付けられたタングステン電極２３が溶接されて形成されている（図３（ａ），図４（ｂ））。
　また、電極リード２１には、電極先端から所定長さの位置に位置決め係止部２４として位置決め段差１５に引っ掛けられる金属製係止片が取り付けられている。
　本例では、封止部１３Ａ、１３Ｂの内径より大きく、延長管１４Ａ、１４Ｂの内径より小さい幅２．５ｍｍ×長さ２０ｍｍのモリブデン板が溶接してある。
　これにより、位置決め係止部２４は、延長管１４Ａ、１４Ｂ内には入るものの胴管１１には入らないので、胴管１１の開口端部に形成された位置決め段部１５で係止される。
　この位置決め係止部２４となる金属係止片は、例えば冶具を用いてリード線にスポット溶接され、電極２３先端から位置決め係止部２４の電極側端部までの寸法が正確に揃えられている。本例では、チャンバ１２の中心から０.５ｍｍの位置に電極２３先端が位置するように形成され、封止部１３Ａ，１３Ｂに電極マウント２０Ａ及び２０Ｂを封着した際にアーク長が１.０ｍｍとなるように形成されている．
　また、図示は省略するが、位置決め係止部２４として、電極リード２１を電極先端から所定長さの位置で折り曲げた折曲部を形成しても良い。
　したがって、電極マウント２０Ａ、２０Ｂは、挿入側の開口部１７Ａ、１７Ｂを上方にして石英バルブ１０を立てたときに、電極マウント２０Ａの自重により位置決め係止部２４が位置決め段差１５に引っ掛かり、この状態でタングステン電極先端２３が予め設計された高さに位置するので、チャンバ１２内での電極位置が高精度に位置決めすることができる。
［第１電極マウント封着工程］
　石英バルブ１０を真空加熱処理した後に、延長管１４Ａ側の開口部１７Ａから第１電極マウント２０Ａを挿入する（図３（ａ）～（ｂ））。
　開口部１７Ａに真空ポンプ（図示せず）を接続して石英バルブ１０内を真空ポンプにて真空引きした後にアルゴンガスを１３ｋＰａ封入し、この状態で、延長管１４Ａの開口端部１７Ａを加熱溶融して仮封止する（図３（ｃ））。
　これにより、石英バルブ内は負圧に維持され、封止部１３Ａをシールする際に電極マウント２０Ａの金属が酸化することもない。
　次いで、挿入側の開口部１７Ａを上方にして石英バルブ１０を立てた状態で、封止部１３Aを加熱溶融することにより封止する（図３（ｄ））。
　この封止加工は、封止部１３Ａのチャンバ１２側から上方開口部１７Ａに向かってバーナ１６を移動させることにより加熱部位を移動させながら封止部１３Ａを順に溶融させて封止していく。
　これにより、封止部１３Ａは最初にチャンバ１２側端部が封止され、この時点で、電極マウント２０Ａの位置決め基準となっている位置決め段差１５近傍は加熱されていないので、電極マウンド２０Ａは挿入された時の位置関係を保ったまま下方のチャンバ１２側から順次封着されていく。
　次いで、バーナ１６の移動に伴いモリブデン箔２２近傍の封止部１３Ａが溶融されると、モリブデン箔２２及び電極リード２１なども加熱され膨張するが、位置決め係止部２４は位置決め段差１５に乗っているだけなので、電極マウント２０Ａ全体が熱膨張することがあっても、位置決め係止部２４が位置決め段差１５から浮き上がって膨張により伸びた分が上方に逃がされる。
　したがって、封着中に熱膨張を生じても、モリブデン箔２２や電極リード２１に無理な力が加わらないため、モリブデン箔２２の曲がりや撚れも生じない。
　そして、位置決め段差１５の近傍までバーナ１６を移動させることにより、胴管１１の封止部１３Ａが完全に封止される。
［第２電極マウント封着工程］
　次いで、反対側の延長管１４Ｂから第２電極マウント２０Ｂを挿入して封着する。
　まず、延長管１４Ｂの先端部をその長手方向に対して直交するように綺麗に切断し、その開口部１７Ｂからチャンバ１２内に水銀を約１７ｍｇ注入し、第１電極マウント２０Ａと同じ構成の第２電極マウント２０Ｂを挿入する（図４（ａ）～（ｃ））。
　そして、開口部１７Ｂに真空ポンプ（図示せず）を接続して石英バルブ１０内を真空ポンプにて真空引きした後に微量の臭素化合物を含むアルゴンガスを封入し、この状態で、延長管１４Ｂの開口端部１７Ｂを加熱溶融して仮封止する。
　これにより、石英バルブ内は負圧に維持され、封止部１３Ｂをシールする際に電極マウント２０Ｂの金属が酸化することもない。
　そして、挿入側の開口部１７Ｂを上方にして石英バルブ１０を立て、発光部となるチャンバ１３の一部を液体窒素からなる冷媒に浸した状態で、第１電極マウント２０Ａの封着と同様に封止部１３Ｂを封止して、第２電極マウント２０Ｂを封着させる（図４（ｅ））。
　この場合も、封着中に電極マウント２０Ｂに熱膨張を生じても、モリブデン箔２２や電極リード２１に無理な力が加わらないため、モリブデン箔２２の曲がりや撚れが生じることなく、胴管１１の封止部１３Ｂが完全に封止される。
［アニール工程］
　そして、双方の電極マウント２０Ａ，２０Ｂを封着した後、石英バルブ１０の両端部を切断する前に、石英に生じた歪を除去するため、電極リード２１を夫々の延長管１４Ａ，１４Ｂ内に気密に保持した状態で石英バルブ１０全体をアニールする。
［切断工程］
　アニール工程の終了後、電極マウント２０Ａ，２０Ｂを封着した石英バルブ１０の端部を切断することにより夫々の延長管１４Ａ，１４Ｂを除去して石英バルブ１０を規定長さに形成し、超高圧水銀ランプ１が完成する（図１（ｄ）～（ｅ））。
　このとき、胴管１１の端部は長さを揃えるために僅かに切断されるに過ぎず、除去される部分のほとんどが延長管１４Ａ，１４Ｂである。そして、その延長管１４Ａ，１４Ｂは胴管１１に比して石英純度の低い安価な材料で形成されているので、高価な高純度石英管を廃棄する無駄がなく、製造コストも低減することができる。
　そして、このように製造された超高圧水銀ランプ１をＸ線測定したところ、そのアーク長は設計通り１.０ｍｍ±０.１ｍｍの範囲に全て入り、また、モリブデン箔２２の撚れ等の不具合も生じなかった。
　また、このランプ１をコールドミラーとする凹面反射鏡（図示せず）にセットし、その焦点がアークを生じる電極２３，２３の間に位置するように固定して、液晶プロジェクタ用の光源ユニットを作製した。
　作製された光源ユニットを小型軽量の液晶プロジェクタに装着して、所定の電子バラストで点灯する事で比較寿命試験（５時間点灯１時間消灯の繰り返し）を行ったところ、本発明方法により製造された超高圧水銀ランプ１を組み込んだ光源ユニットも、定格２０００時間の寿命を迎えてもなんら問題の発生もなく、明るさ維持率をも満足した。
　以上述べたように、本発明は、石英管の長手方向中間部に発光部となるチャンバが形成されると共にその両端側に直管状の封止部が形成されたいわゆるダブルエンド型のチップレスランプを製造する用途に適用することができる。
本発明に係るランプ製造方法の一例を示す全体工程図。 石英バルブの製造工程を示す製造工程図。 一方の電極マウントを封着する工程図。 他方の電極マウントを封着する工程図。 従来方法を示す説明図。 他の従来方法を示す説明図。
符号の説明
１　　超高圧水銀ランプ
１０　石英バルブ
１１　胴管
１２　チャンバ
１３Ａ，１３Ｂ　封止部
１４Ａ，１４Ｂ　延長管
１５　位置決め段差
１６　バーナー
１７Ａ，１７Ｂ　開口部
２０Ａ，２０Ｂ　電極マウント
２１　電極リード
２２　モリブデン箔
２３　タングステン電極
２３ａ　コイル
２４　位置決め係止部

Claims (9)

  1. 　石英管の長手方向中間部に発光部となるチャンバが形成されると共にその両端側が直管状の封止部に形成された石英バルブに、その両端開口部から電極マウントを挿入し、内部を負圧にした状態で前記封止部を封着するランプ製造方法において、
    ａ）前記石英バルブは、前記発光部及び封止部が形成された胴管の少なくとも一方の開口部に、その開口部内径より大きな内径を有する延長管を溶着して位置決め段差が形成されて成り、前記電極マウントは、電極先端から所定長さ離れた位置に位置決め係止部が形成されて成り、
    ｂ）前記位置決め段差が形成された側の反対側開口部を封止させた状態で、電極マウントを段差が形成された側の開口部から挿入し、内部を負圧に維持して開口部を仮封止し、
    ｃ）前記石英バルブを立てて前記位置決め段差に電極マウントの位置決め係止部を係止させた状態で、胴管の発光部から上方開口部に向かって加熱部位を移動させながら封止部を封止して電極マウントを封着した後、
    ｄ）電極マウントを封着した石英バルブの端部を切断することにより夫々の延長管を除去して石英バルブを規定長さに形成する、
    ことを特徴とするランプ製造方法。
  2. 　前記位置決め段差が石英バルブの両端開口部に形成され、一対の電極マウントを両端開口部から挿入して順次封着する請求項１記載のランプ製造方法。
  3. 　前記電極マウントは、電極リードの先端側にモリブデン箔を介してタングステン電極が溶接されて形成されると共に、前記電極リードには電極先端から所定長さの位置に前記位置決め係止部として前記位置決め段差に引っ掛けられる金属製係止片が取り付けられた請求項１又は２記載のランプ製造方法。
  4. 　前記電極マウントは、電極リードの先端側にモリブデン箔を介してタングステン電極が溶接されて形成されると共に、前記位置決め係止部として、電極先端から所定長さの位置で電極リードを折り曲げた折曲部が形成された請求項１乃至３いずれか記載のランプ製造方法。
  5. 　前記電極マウントを封着した後、その両端部を切断する前に、電極リードを延長管内に気密に保持した状態でランプ全体をアニールする請求項１乃至４いずれか記載のランプ製造方法。
  6. 　ランプ製造に用いる石英バルブにおいて、石英管の長手方向中間部に発光部となるチャンバが形成されると共にその両端側が直管状の封止部に形成された胴管の少なくとも一方の開口部に、その開口部内径より大きな内径を有する延長管を溶着して位置決め段差が形成されたことを特徴とする石英バルブ。
  7. 　前記延長管が胴管に比して低純度の石英で形成された請求項７記載の石英バルブ。
  8. 　前記延長管が胴管に比して肉厚の薄い石英管で形成された請求項６又は７記載の石英バルブ。
  9. 　前記位置決め段差が、胴管の両端開口部に形成されてなる請求項６乃至８いずれか記載の石英バルブ。
     
     
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