(57)【要約】【課題】放電ランプの発光管を形成する石英と内部の電極、耐熱性金属箔などの金属部分の封止を確実および迅速に行う放電ランプの発光管製造方法を提供すること。【解決手段】透明な石英で形成された発光管４１の電極４６などとの封止部に、石英で吸収される炭酸ガスレーザー２０からのレーザー光線２１を照射して石英を加熱するとともに、金属部分で吸収されるハロゲンランプ３０などから放射される赤外線３１を耐熱性金属箔４５、電極棒４６にレンズ３２で集光して照射させて加熱する。これにより、石英および金属部分の封止を確実に行うことができる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に電極を備える透明な石英により形成された放電ランプの前記石英に前記電極などの金属部分を封止する放電ランプの発光管製造方法おいて、
前記石英で吸収される光線により加熱して収縮させる工程と、前記金属部分で吸収される光線により加熱する工程とを併用することを特徴とする放電ランプの発光管製造方法。
【請求項２】
前記石英の加熱には炭酸ガスレーザーなどのレーザー光線を照射することを特徴とする請求項１に記載の放電ランプの発光管製造方法。
【請求項３】
前記金属部分の加熱には、赤外線を照射することを特徴とする請求項１に記載の放電ランプの発光管製造方法。
【請求項４】
前記金属部分を加熱する赤外線は、ハロゲンランプ、キセノンランプまたはクリプトンランプなどの赤外線ランプから得ることを特徴とする請求項３に記載の放電ランプの発光管製造方法。
【請求項５】
前記赤外線は、前記赤外線ランプからの赤外線をレンズにより前記金属部分に集光させることを特徴とする請求項４に記載の放電ランプの発光管製造方法。
【請求項６】
前記金属部分の加熱は、レーザー光線を前記金属部分の寸法に応じて拡散して照射することによる行うことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプの発光管製造方法。
【請求項７】
前記金属部分の加熱は、前記石英の加熱より少し先に開始することを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の放電ランプの発光管製造方法。
【請求項８】
前記石英および前記金属部分の加熱部分は、順次移動させることを特徴とする請求項１ないし７に記載の放電ランプの発光管製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高輝度の高圧放電ランプの製造方法に関し、特に発光管を構成する透明な石英に電極などの金属部分を封止する放電ランプの発光管製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧放電ランプは、放電長が短く、また単位放電長当たりの放射エネルギーが大きいので、投影型テレビジョンなどの表示装置として普及している液晶表示装置（ＬＣＤ）のバックライト用光源などに広く採用されている。
【０００３】
このような用途の高圧放電ランプの発光管（または放電管）には、透明な石英が一般的に使用されている。このような石英を使用した発光管の製造に際して、水酸素バーナーまたはプロパンガス（ブタンガス）―酸素バーナーを使用して石英をその軟化点以上に加熱してピンチする方法が普通に行われている。
【０００４】
点灯中の発光管の内圧が５０ｋｇ／ｃｍ２を超えるような高圧の場合には、石英の肉厚を厚くして安全性を図っている。この場合に、石英を加熱すると、石英の表面温度は容易に軟化点を越えるが、耐熱金属箔を封止する内部温度が軟化点を超えない場合がある。その結果、金属箔との接触が不十分になることがあった。
【０００５】
これを改善するために、炭酸ガスレーザーから放射されるレーザー光線により石英管を軟化させて、耐熱金属箔を封止または封着することが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、炭酸ガスレーザーを使用しても上述した課題を完全に解決することができない。即ち、炭酸ガスレーザーから放射されるレーザー光線は、電極材料や耐熱金属箔に吸収され難いので、石英が軟化・収縮して電極や金属箔に接触しても、電極材料や耐熱金属箔の温度が低いために、石英が金属に接触した瞬間に石英の温度が低下して軟化点を下回り、石英と金属を十分に接合できないことがあった。
【０００７】
そのために、ランプ点灯中に発光管が破裂する等のトラブルが生じるおそれがあった。このトラブルを防止するためには、レーザー光線の照射時間を長くする等の対策を講じているのが、照射時間を長くしても金属箔と石英の剥離を完全に防止することは極めて困難であった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するために考えられたものであり、石英と電極や金属箔などの金属が確実に封止可能であり、しかも安価に実現可能な放電ランプの発光管製造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の放電ランプの発光管製造方法は、両端に電極を備える透明な石英により形成された放電ランプの石英に電極などの金属部分を封止する方法であって、石英で吸収される光線により加熱して収縮させる工程と、金属部分で吸収される光線により加熱する工程とを併用する方法である。
【００１０】
また、本発明による放電ランプの発光管製造方法の好適な実施形態によると、石英の加熱には炭酸ガスレーザーなどから放射されるレーザー光線を照射する。金属部分の加熱には、赤外線を照射する。金属部分で吸収されて加熱する赤外線は、ハロゲンランプ、キセノンランプまたはクリプトンランプなどの赤外線ランプから照射する。この赤外線は、赤外線ランプからの赤外線をレンズにより金属部分に集光させる。または、金属部分の加熱は、レーザー光線を金属部分の寸法に応じて拡散して照射することにより行う。金属部分の加熱は、石英の加熱より少し先に開始させる。石英および金属部分の加熱部分は、順次移動させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による放電ランプの発光管製造方法の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明による放電ランプの発光管製造方法を実施する放電ランプの発光管製造装置１０の説明図である。図１に示す放電ランプの発光管製造装置１０は、例えば炭酸ガスレーザーであるレーザー加熱装置２０と、例えばハロゲンランプである赤外線加熱装置３０とにより構成される。このレーザー加熱装置２０から放射されるレーザー光線２１は直接石英管４１へ照射され、赤外線加熱装置３０から放射される赤外線３１はレンズ３２で集光して放電ランプ４０の石英管４１へ照射される。
【００１３】
図２は、放電ランプ４０の一例を示し、石英管４１、耐熱性金属箔４５および電極棒４６などの金属部分を有している。特定例では、石英管４１は、外径が約６ｍｍで厚さが約２ｍｍである。石英管４１の内部の耐熱性金属箔４５は、例えば最大厚さ約２０ミクロン（μｍ）および幅約１．５ｍｍのモリブデン箔である。また、金属棒４６は、例えば直径約０．３ｍｍのタングステン棒である。さらに、石英管４１の内部には、封止時の高温による金属スパッタを抑制するため、アルゴン等の不活性ガスが約２０００Ｐａ（パスカル）の圧力で封入されている。
【００１４】
放電ランプ４０を構成する石英管４１の製造に際して、石英管４１の耐熱性金属箔４５および電極棒４６との封止部に、レーザー加熱装置２０からのレーザー光線２１を照射する。また、レンズ３２で集光された赤外線加熱装置３０からの赤外線（可視光線を含む）３１を、封止する金属部分に照射する。
【００１５】
即ち、レーザー加熱装置２０は主として石英を加熱する加熱装置であり、赤外線加熱装置３０は金属部分を加熱する加熱装置である。なお、製造工程中に石英管４１は、回転装置（図示せず）により回転させられる。また、レーザー加熱装置２０から放射されるレーザー光線２１も、石英管４１の収縮に応じて、耐熱性金属箔４５の全長にわたって順次移動しながら照射するように構成されている。これにより、レーザー光線２１および赤外線３１が、石英管４１の１点に集中しないように構成されている。
【００１６】
この特定例にあっては、レーザー加熱装置２０の炭酸ガスレーザーの出力は２００Ｗであり、赤外線加熱装置３０のハロゲンランプは５００Ｗ（金メッキされた反射鏡付）であって、赤外線３１を電極部分において直径約０．５ｍｍに集光させる。なお、赤外線加熱装置３０のハロゲンランプは、レーザー加熱装置２０からのレーザー光線の照射前約１５秒から点灯して加熱する。
【００１７】
このような構成により、レーザー光線２１を照射し、石英管４１が電極棒４６の近傍から変形を始める頃には、耐熱性金属箔４５および電極棒４６は赤熱状態になり始める。そして、石英管４１が耐熱性金属箔４５および金属棒４６に接触する際には、１２００℃を超えている。レーザー光線２１が耐熱性金属箔４５の全長を照射し終えるまでの時間は約２分２８秒であった。この工程による石英管４１の製造結果、石英管４１と耐熱性金属箔４５および石英管４１と金属棒４６との間は良好に接触し、金属箔４５が石英管４１から剥離することはないことが確認された。
【００１８】
さらに、石英管４１内に水銀１１ｍｇ、アルゴンガス１３３００００Ｐａおよび微量の臭素ガス（約６０μｇ）を封入した後に、水銀導入部を液体窒素で冷却しながら反対側の石英管４１と耐熱性金属箔４５および電極棒４６の封止を行って発光管を完成させる。その後に、図示しない放物面を有する反射鏡（例えば、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２の３４層構造）に組み込んで放電ランプ４０を完成させる。
【００１９】
上述した工程により放電ランプを２０本製造し、３０分間点灯および１０分間消灯の点滅サイクルで寿命試験を行ったところ、１０，０００時間の点灯後も、発光管の破裂等のトラブルは１本もなく、石英管４１と耐熱性金属箔４５の剥離も認められなかった。
【００２０】
なお、ハロゲンランプを使用せずに、同じ出力のレーザー加熱装置２０のみを使用して石英管４１を製造すると、レーザー照射時間は、片側当たり３分１２秒を要した。即ち、ハロゲンランプから放射される赤外線を併用すると、レーザーの照射時間が約２０％以上短縮できるので、サイクルタイムが短縮してコストダウンに貢献する。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。製造装置の基本構成は上述した第１実施形態と同様であるが、赤外線加熱装置３０をハロゲンランプに代わり出力４ジュールのＹＡＧレーザーを使用し、さらに拡散板を用いてレーザー光線を直径約１ｍｍに拡散させた。なお、この実施形態では、レンズ３２は不要である。
【００２２】
この第２実施形態では、石英管４１を回転させると同時にレーザー光線を同時に照射させた。封止時間は２分２５秒と短く、良好な封止が得られた。これは、レーザー光線を使用しない場合に比較して、封止時間を約２４％減少可能である。さらに、上述した第１実施形態と同様に水銀１１ｍｇとアルゴンガス１３３００００Ｐａおよびごく微量の臭素ガス（約６０μｇ）封入後に、反対側の耐熱性金属箔および電極棒の封止を行って発光管を完成させた。
【００２３】
また、放物面を有する反射鏡に組み込んで放電ランプを完成させた。この実施形態の放電ランプの発光管製造方法により製造された放電ランプを、第１実施形態と同様に３０分間点灯および１０分間消灯の点滅サイクルで寿命試験を行ったところ、第１実施形態と同様の良好な結果が得られた。
【００２４】
（他の実施形態）
また、本発明による放電ランプの発光管製造方法の他の実施形態または変形例として、上述した第１実施形態の赤外線加熱装置３０に使用したハロゲンランプに代えてキセノン放電ランプおよびクリプトン放電ランプなどの赤外線ランプを使用した。キセノン放電ランプおよびクリプトン放電ランプを使用した場合の封止時間は、それぞれ２分３５秒および２分３２秒であった。これらの値は、赤外線加熱装置を使用しない場合に比較して、それぞれ約１９％および約２１％減少可能である。また、これらの製造方法により製造された放電ランプは、同様の点滅サイクルによる寿命試験を行ったところ、第１および第２実施形態と同様に良好であることが確認できた。
【００２５】
以上、本発明による放電ランプの発光管製造方法の実施形態について説明した。しかし、これらの実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱することなく、変形変更が可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明による放電ランプの発光管製造方法によると、次のような実用上の顕著な効果を奏することができる。即ち、レーザー光線の照射による石英の加熱収縮を行うとともに赤外線加熱装置等の加熱装置による金属部品の加熱を併用することにより、金属部品と石英との間の気密封止を時短時間内に良好に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放電ランプの発光管製造方法に使用する製造装置の説明図である。
【図２】放電ランプの具体例の構成図である。
【符号の説明】
１０　放電ランプの発光管製造装置
２０　石英加熱装置（炭酸ガスレーザー）
２１　レーザー光線
３０　金属部分加熱装置（赤外線ランプ）
３１　赤外線
３２　レンズ
４０　放電ランプ
４１　発光管（石英管）
４５　耐熱性金属箔
４６　電極棒
【図１】
2004047360.tif 000003
【図２】
2004047360.tif 000004