(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀を含み且つガラス壁を有するカプセルを、放射透過性の放電容器内に配置し、
その後に、この放電容器に希ガスを供給して閉じ、放電を持続するための手段を放電容器内またはこれに隣接して配置し、前記放電容器を閉じた後、前記カプセルを開口するもので、
前記カプセルを、放電容器の壁の部分を通した照射により開口する低圧水銀放電ランプの製造方法において、
前記カプセルを前記放電容器の突出部分内に配置し、
このカプセルを、平行ビームの放射であって、この放射に対する当該カプセルの壁の吸収係数が、前記放電容器の壁の部分の吸収係数の少なくとも１０倍に達するような当該平行ビームの放射により開口し、
前記放電容器を閉じた後でカプセルを開口する前に、前記突出部分の壁を通した赤外線照射によってカプセルを加熱し、このカプセルの壁のガラスが、その中に行きわたっている水銀の蒸気圧の影響のもとに軟化しふくらみ、それによって前記突出部分の内表面に対してそれ自体で固定されるようにすることを特徴とする低圧水銀放電ランプの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
カプセルは更に、融解による開口処理前には希ガスを含んでいることを特徴とする低圧水銀放電ランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、それによって水銀を含んでいるカプセルが放射を伝達する放電容器内に配置され、その後に、放電容器に希ガスが供給されて閉じられ、そしてそれによって放電を持続するための手段が放電容器内または隣接して配置され、そして放電容器が閉じられた後、カプセルが放電容器の壁の部分を通して照射によって開けられる低圧水銀放電ランプの製造方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、ガスの漏れない方法で閉じられそして水銀を含んでいてイオン化される充填物を含んでいる放射を伝達する放電容器を具え、と同時に開口を有するガラス壁をもっているカプセルが放電容器内に配置され、そして加えてランプは、放電容器によって囲まれた放電スペース内に放電を持続するための手段が設けられている低圧水銀放電ランプに関する。
【０００３】
【従来の技術】
米国特許明細書ＵＳ4,278,908 は、慣習的な低圧水銀放電ランプ、すなわち、どちらの端にも位置した電極を有する管状の放電容器を具え、電流供給の伝導体が各電極から放電容器の外側に伸びている低圧水銀放電ランプに水銀を盛る方法を述べている。米国特許によれば、水銀は、それ（管球容器）によってそれ（ガラスのカプセル）が放電容器の端の部分に固定されている穴が開けられた金属管球容器が設けられたガラスのカプセルによって盛られる。既知の方法においては、ランプが高周波磁界中に位置されていることにおいて、カプセルは熱せられる。渦電流がそのときカプセルの金属の管球容器に生じ、そしてそれはガラスのカプセルを穴のあいた領域において溶かす発熱に帰着し、その結果、カプセル中に存在する水銀が放電容器中において役に立つようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
カプセルの金属の管球容器は、付加的な製造、貯蔵、輸送および組立コストを含んでいる付加的な部品を形成することが欠点である。
ドイツ連邦共和国特許公開明細書DE-OS 2 340 885 から、蛍光灯を製造する方法が、アルミニウム、水銀を含んでいるカプセルが放電容器の壁の部分を通して照射によって開けられることによって既知である。
【０００５】
この方法によれば、放射源は、カプセルの壁と一致するビームのフォーカルスポットと比較して、それ（放射）が放電容器の壁の部分を通り抜ける位置においてビームが広いような、カプセルにおける放射のビームを細くすることをねらっている。カプセルの壁の領域において放射の強度が放射源への距離に依存していることが、この方法の欠点である。さらに、もしビームのフォーカルスポットが放電容器の壁に密に近づくならば、放電容器が損傷を受けるかもしれないことも欠点である。それ故、ランプは照射中に正確に位置されていなければならない。
【０００６】
本発明の目的は、比較的容易にそして信頼できて製造され得る前文に記述した種類のランプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、前文に述べた種類の低圧水銀放電ランプは、この目的のために、水銀を含み且つガラス壁を有するカプセルを、放射透過性の放電容器内に配置し、その後に、この放電容器に希ガスを供給して閉じ、放電を持続するための手段を放電容器内またはこれに隣接して配置し、前記放電容器を閉じた後、前記カプセルを開口するもので、前記カプセルを、放電容器の壁の部分を通した照射により開口する低圧水銀放電ランプの製造方法において、前記カプセルを前記放電容器の突出部分内に配置し、このカプセルを、平行ビームの放射であって、この放射に対する当該カプセルの壁の吸収係数が、前記放電容器の壁の部分の吸収係数の少なくとも１０倍に達するような当該平行ビームの放射により開口し、前記放電容器を閉じた後でカプセルを開口する前に、前記突出部分の壁を通した赤外線照射によってカプセルを加熱し、このカプセルの壁のガラスが、その中に行きわたっている水銀の蒸気圧の影響のもとに軟化しふくらみ、それによって前記突出部分の内表面に対してそれ自体で固定されるようにすることを特徴としている。物質の吸収係数は、放射の断片 (fraction) １−ｅ（≒０．６３２）を吸収するために必要なその物質の厚さの逆数値であると理解される。放電容器の壁の部分の吸収係数と比較してカプセルの壁の吸収係数が比較的高いため、所望であれば、カプセルを平行な放射ビームで照射することができ、それにより、カプセルの領域における放射強度が放射源までの距離に実質的に依存しないようにしうる。位置に関するより大きな許容度は、製造中のランプが照射中に、好ましくはカプセルの縦方向を横切る方向に動かされる場合にも実現され得る。水銀を含んでいる充填物が供給されたガラスカプセルは、セラミック物質または金属のカプセルより製造し易い。ガラスカプセルを使用すれば、放電容器への不純物の導入が比較的容易に避けられる。溶融温度、すなわち粘性が１００ｄＰａになる温度が比較的低いガラスが、カプセルには好ましい。この場合、カプセルは、比較的低いパワーの放射源を用いて敏速に開口させることができる。
【０００８】
本発明によれば、本発明の低圧水銀放電ランプを製造する方法は、カプセルのガラスの壁が放電容器の壁の部分のそれの少なくとも１０倍に達する吸収係数を有するために、カプセルは放射の平行ビームで開けられることを特徴としている。カプセルの壁は、例えば正確に限られた位置において放射ビームによって熱せられ、その結果、壁はこの位置において溶け、そしてカプセルに開口が形成される。代案として、カプセルは放射ビームによって切り離され得る。強烈な平行なビームはレーザによって容易に得られるから、この放射源はこの方法において使用するために顕著に適している。好ましくは、放射源はほぼ１００ｎｍから５μｍまでの波長範囲内の放射を供給する。
【０００９】
米国特許US-P 3 684 345は、水銀を含んでいるガラスのカプセルが平行なビームを有する照射によって開けられ、そしてカプセルのガラスは管の壁に比較して赤外線の放射に対して比較的高い吸収係数を有している、数表示管を製造するための方法を記述していることが認められる。放された水銀は数表示管の電極の表面に沈積される。
【００１０】
本発明の低圧水銀放電ランプの放電容器は放電スペースのほかにまた前者（放電スペース）と連絡している別のスペースを囲むことができる。放電容器には、例えば、ランプ製造中に排気管として役立つ突出している部分が設けられている。
【００１１】
カプセルは、それが水銀を施与するというその目的を果たした後に、例えば、ランプ製造後に取り除かれる。代案として、カプセルは終了したランプの中に残り得る。それは、カプセルがアマルガムを含んでいるランプにおける放電容器の突出している部分にカプセルが配置されるときが望ましい。カプセル中のアマルガムは、カプセルから他のランプ部品への距離に依存して、比較的低い温度を有し得る。代案として、カプセルは放電容器におけるより中央に、例えば、放電スペースに配置され得る。そのような実施の形態は、カプセルが専ら水銀を施与するために使われ、またはカプセルが比較的高い温度において最適ランプ動作のために必要な水銀の蒸気圧を制御するアマルガムを含んでいるとき望ましい。もし放電容器に発光性の層が設けられるならば、ランプ製造中に放電容器の外側からカプセルへの放射を入れるための窓がその中に存在し得る。
【００１２】
ランプ内に残っているどんなカプセルも、好ましくはその中に固定されている。ゆるんだカプセルは、ランプに欠陥があるという印象をつくるかも知れない。アマルガムを含んでいるゆるんだカプセルと結合して焼成位置の変化は、アマルガムの温度の変化、そしてこうして水銀の蒸気圧の変化に帰着する。カプセルは放電容器内に、例えばガラスの溶解によって固定され得る。
【００１３】
本発明による低圧水銀放電ランプの魅力的な実施の形態は、カプセルが放電容器の突出している部分内のその凸形の部分によって固定されていることを特徴としている。アマルガムの動作温度はそのとき、ランプの焼成位置の変化について小さな変化を示すだけであろう。アマルガムがまたカプセルに関して固定した位置を占めるとき、アマルガムの動作温度のなお一層信頼できる調整が達成される。これは、例えばカプセルが凸形にされる過程のステップ中に、アマルガムが、それをカプセルにそれ自体を溶かすことを生ぜしめるために照射を通して十分に熱せられることにおいて実現され得る。アマルガムそれ自体はこの間照射され、または、それは照射されているカプセルを通してアマルガムに達する熱によって間接的に熱せられ得る。
【００１４】
本発明によるランプのそのような実施の形態は、水銀を含んでいるカプセルが放電容器の突出している部分内に配置され、そして放電容器を閉じた後でカプセルを開ける前に、カプセルの壁のガラスがその中に行きわたっている水銀の蒸気圧の影響のもとに軟化しそしてふくらむように、カプセルは突出している部分の壁の部分を通して照射によって熱せられ、それによってそれは突出している部分の内表面に対してそれ自体を固定することを特徴としている本発明による方法によって容易に製造される。カプセルは、例えば、放電容器とこうしてその中に収容されているカプセルがビームに沿って通過させられることにおいて照射され、その結果、カプセルはそれがビーム中に存在している時間間隔中照射される。代案として、カプセルを有する放電容器は、放射源が活性である間ビーム中に固定した位置を占めることができる。例えば、カプセルをいたるところ一様に熱するために、幾つかの放射源がカプセルの回りに配置されることも可能である。代案として、放電容器は照射中回転され得る。
【００１５】
もし、この突出している部分が比較的狭いならば、カプセルの動作中にそれとともに衝突している溶解したカプセルの粒子の結果として、熱ストレスが放電容器の突出している部分に生じるかも知れない。それは、カプセルが実質的に一方向から照射されるとき望ましい。一方向からのカプセルの加熱は、カプセルが主としてその方向に凸形になることを生じさせ、その結果、それは放電容器の突出している部分内に偏心した位置を占めるであろう。またこの方向に面しているカプセルの残りの凸形でない部分はそのとき、突出している部分の内表面に対して比較的大きな距離を有している。この比較的大きな距離は、カプセルが上記凸形でない部分における照射を通して開けられるとき、熱ストレスのリスクを減少させる。
【００１６】
本発明による低圧水銀放電ランプの魅力的な実施の形態は、従って、カプセルが一方向に面している開口を有し、そしてカプセルが上記開口の隣に上記方向に凸形にされていることを特徴としている。
好ましくは、カプセルを凸形にする過程はカプセルが開けられる直前に実行される。カプセル中の比較的高い水銀の蒸気圧はそのとき、開口の創作を容易にする。
【００１７】
それは、カプセルがほぼ０．９μｍからほぼ１．５μｍまでの間隔内の波長を有する放射を比較的強く吸収するときが望ましい。放熱器は、この範囲内で比較的ハイパワーの密度を有している。これは、例えば、カプセルのガラスがＦｅＯ，ＣｕＯおよび／またはＶ2 Ｏ3 の数重量％を含んでいるガラスのカプセルの場合に達成され得る。
好ましくは、カプセルは、少なくとも可視スペクトラムの部分に対して放射を伝達する。これは、カプセルの内容の点検を容易にする。
【００１８】
それは、まだ閉じられているカプセルが、例えば、ほぼ１ｍバールとほぼ１００ｍバールの間の充填圧力を有する希ガスなど、希ガスで充たされているときが望ましい。漏れているカプセルは、そのカプセルが高周波磁界を通り抜けられることにおいて容易に検出される。正しいカプセルは、漏れているカプセルと対照的に、この界を通り抜けるとき明らかに目に見えるガス放電を示すであろうし、その結果、漏れているカプセルは自動検出手段によって製造過程から取り除かれる。
本発明のこれらおよび他の要旨は、図面を参照してより詳細に説明されよう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照し、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１に示される低圧水銀放電ランプは、気密状態に閉じられている放射を伝達するガラスの放電容器１０が具えられている。管状の放電容器は、ここではかぎ形に曲げられている。放電容器１０には、水銀とアルゴンのイオン化される充填物が供給されている。放電容器１０には、内表面に発光性の層１９が設けられている。４．０重量％のＦｅＯを含んでいるラインのガラスの壁２１を有するカプセル２０（また、図２を参照）は、放電容器１０内に、この場合には、その管状の突出している部分１２中に配置されている。開口２４がカプセル２０の壁２１に溶かされた。１３ｍｍの長さ、１．８ｍｍの内径、および０．３ｍｍの壁の厚さを有しているカプセル２０は、ビスマス、インジウムおよび水銀のアマルガム２３を含んでいる。カプセルのガラスの溶融温度は１４９０℃である。ランプには、さらに放電容器１０によって囲まれた放電スペース１３の中に放電を維持するための手段が設けられている。図示の実施の形態においては、手段は、放電スペース１３内に位置された一対の電極３１Ａ，３１Ｂによって形成されている。電流供給用伝導体３２Ａ，３２Ａ′；３２Ｂ，３２Ｂ′が各電極３１Ａ，３１Ｂから放電容器１０の外部に伸びている。
【００２０】
低圧水銀放電ランプは、カプセル２０が放電容器１０の壁の部分１１を通して放電容器１０の外側から来る少なくとも１００ｎｍから５μｍまでの範囲の波長の放射に動かされ、そしてカプセル２０の壁２１が放電容器の壁の部分１１のそれと比較してこの放射に対して比較的高い吸収係数を有しているという特徴を有する。示されるランプのカプセルのガラスは、０．９から１．５μｍまでの波長範囲に対して少なくとも２．６９ｍｍ-1の吸収係数を有している。この波長範囲における放電容器の壁の部分の吸収係数は最大で０．００７４ｍｍ-1である。ほぼ５％のわずかな反射は別として、上記波長範囲の放射は、従って実質的に減損なくカプセル２０の壁２１に到着することができ、そして放射のほぼ５０％がカプセル２０の０．３ｍｍ厚の壁２１に吸収される。
カプセル２０は、それが突出している部分１２において固定される凸形の部分２２を有している（また、図３（ｃ）参照）。
【００２１】
ランプ製造中、ガラスのカプセル２０は、放電容器１０の管状の突出している部分１２（図３（ａ）参照）内に設けられ、そしてどちらの側にも突出している部分１２内の第１のくびれ１４と第２のくびれ１４′（破線で示されている）間に保持される。カプセル２０は、１０ｍバールの圧力のもとで、３ｍｇの水銀とアルゴンを有する合金Ｂｉ70Ｉｎ30（ａｔ／ａｔ）の６０ｍｇのアマルガム２３を含んだ。放電容器１０が突出している部分１２を通して排気されそして希ガスの充填物が供給された後、放電容器は、突出している部分１２が第２のくびれの領域でその自由端１２Ａにおいて溶かされることにおいて、閉じられる。
【００２２】
カプセル２０は、８秒間の赤外線の放射４０で外側から加熱される（図３（ｂ））。２ｋｗのパワーを有する熱い赤外線の放射源（示されない）がこのために使用され、その放射は１７５ｍｍの長さと２．５ｍｍの幅を有するフォーカルライン４１に集中させられる。放電容器は源のフォーカルラインが一致するように相互に向かい合っている２つのそのような赤外線の放射源の間に配置され、そして放電容器の突出している部分１２は赤外線の放射源の合同のフォーカルライン４１を横切って伸ばされている。照射中柔らかくされたカプセル２０のガラスは、そこでそれ（ガラス）は、カプセル内に存在する水銀の蒸気圧の影響のもとにふくらまされ、そしてカプセル２０は突出している部分１２の内表面１５にそれ自体くっつけられる。結果として、カプセル２０は、いま放電容器１０に関して固定した位置を占める。それによって、固着していない部品が聞き取れることは避けられる。加えて、カプセル２０の固定された位置は、アマルガム２３の動作温度の信頼できる調整を達成する。カプセル２０は、それを凸形にする過程のステップ中、くびれ１４または自由端１２Ａに対してよりかかることができる。カプセル２０を凸形にする過程のステップ中は、カプセル内のアマルガム２３は、照射されたカプセルが伝導を通してアマルガムに伝達される熱によってそれ自体溶かされ固定的な位置にいく。結果として、アマルガム２３はカプセル２０内の固定された位置を占め、そしてそれはアマルガムの動作温度の調整の信頼性に寄与する。この場合における放電容器は、照射中固定の位置を占めたが、しかし代案として、放電容器は、例えば、フォーカルラインに沿って輸送され得る。ランプはカプセルの一様な加熱を促進するように、照射中回転され得る。
【００２３】
引き続いて、ランプは、その管状の突出している部分１２について８ｍ／ｓのスピードでＮｄ−ＹＡＧレーザの放射ビーム４２（図３（ｃ）参照）に沿って通される。放射ビーム４２は３０ｗのパワーと０．５ｍｍの直径とを有した。ビーム４２の放射の波長は１０６４ｎｍであった。カプセル２０の壁２１における放射の吸収を通して発生された熱はガラスを溶かし、その結果、開口２４がカプセル２０の壁２１につくられた。カプセル２０内に存在する水銀のまだ比較的高い蒸気圧は、カプセル２０の開口２４の回りの外方へのフランジのついたリム２５に帰着した。連続レーザが上述の実施の形態に使用された。しかしながら、代案として、パルス動作のレーザも使用され得る。放電容器にそれが閉じられる前に希ガスの充填物を供給する代わりに、ランプの放電容器１０が閉じられた後でカプセルから希ガス充填物を供給することも可能である。
【００２４】
図３（ｂ）に示される過程のステップの変形が図３（ｄ）に示されている。その中にあって図３（ｂ）および３（ｃ）のそれらに相当する部品は、１００以上の参照番号を有している。図３（ｄ）に示される過程のステップにおいては、カプセル１２０は、それが方向Ｒから実質的に照射されることにおいてふくらまされる。カプセル１２０の片側だけの加熱は上記方向Ｒにおいて後半が実質的にふくらむことを生じさせ、そしてこうして放電容器１１０の突出している部分１１２内の偏心した位置を占めることを生じさせる。それから、開口１２４が、実質的にこの同じ方向Ｒからのレーザビーム１４２によって、また方向Ｒに面しているカプセル１２０の残っている、凸形でない部分１２０Ｔに設けられる。部分１２０Ｔと放電容器の突出している部分１１２の内表面１１５との間の比較的大きな距離のために、突出している部分における熱ストレスのリスクは小さい。
【００２５】
図４においては、図１のそれらに相当する部品は２００以上の参照番号を有している。図４に示された本発明によるランプの実施の形態における放電容器２１０は、フランジのついた部分２１８を介して外被の部分２１６に接続されている管状のくぼんだ部分２１７を有する洋梨形の外被の部分２１６を有している。カプセル２２０は、放電容器２１０のフランジのついた部分２１８の突出している部分２１２の中に収容されている。カプセル２２０は、突出している部分２１２によって形成された壁の部分２１１を通して少なくとも１００ｎｍから５μｍまでの範囲の波長の放射に動かされる。カプセル２２０の壁２２１は、放電容器２１０の壁の部分２１１のそれと比較してこの放射に対して比較的高い吸収係数を有している。カプセル２２０は、突き出している部分２１２に固定され、そして図３（ａ）から３（ｃ）までを参照して述べたそれに相当する方法で開けられた。電気伝導体の巻線２３４を具え、放電スペース２１３内に放電を維持するための手段を形成しているコイル２３３が、放電容器２１０によって囲まれた放電スペース２１３の外側のくぼんだ部分２１７に配置されている。コイル２３３は高周波電圧、すなわちほぼ２０ｋＨｚより高い周波数を有して、例えばほぼ３ＭＨｚの周波数の電圧が、動作中に電流供給用伝導体２３２，２３２′を介して供給される。コイル２３３は軟磁性材料のコア２３５（破線で示される）を囲んでいる。代案として、コアは存在しなくてもよい。別の実施の形態においては、コイルは、例えば、放電スペースの内側に位置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による低圧水銀放電ランプの第１の実施の形態の斜視図である。
【図２】図１のランプの詳細なIIを側面図にて示している。
【図３】本発明による方法の１つおよび別の実施の形態におけるステップを示している。
【図４】本発明による低圧水銀放電ランプの第２の実施の形態を示している。
【符号の説明】
１０    放電容器
１１    放電容器の壁の部分
１２    突出している部分
１２Ａ  自由端
１３    放電スペース
１４，１４′くびれ
１５    内表面
１９    発光性の層
２０    カプセル
２１    壁
２２    凸形の部分
２３    アマルガム
２４    開口
２５    フランジのついたリム
３１Ａ，３１Ｂ  電極
３２Ａ，３２Ａ′，３２Ｂ，３２Ｂ′電流供給用伝導体
４０    赤外線の放射
４１    フォーカルライン
４２    放射ビーム
１１０  放電容器
１１２  突出している部分
１１５  内表面
１２０  カプセル
１２０Ｔ  凸形でない部分
１２４  開口
１４２  レーザビーム
２１０  放電容器
２１１  放電容器の壁の部分
２１２  突出している部分
２１３  放電スペース
２１６  外被の部分
２１７  くぼんだ部分
２１８  フランジのついた部分
２２０  カプセル
２２１  壁
２３２，２３２′電流供給用伝導体
２３３  コイル
２３４  巻線
２３５  コア
【図１】
0003848411.tif 000002
【図２】
0003848411.tif 000003
【図３】
0003848411.tif 000004
【図４】
0003848411.tif 000005