JPH07211287A - 低圧放電ランプ及び低圧放電ランプを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 窓を形成するために必要な道具による物理的
接触が不必要なランプを提供することにある。 【構成】 本発明による低圧放電ランプ（１）には、軸
（３）を持つ管状放電容器（２）が設けられている。管
状放電容器（２）は壁（４）を有し、該壁（４）は、ガ
ス封止的にイオン化性充填物が設けられた放電空間
（５）を取り囲んでいる。一対の電極（６Ａ、６Ｂ）が
放電空間（５）内に配置され、放電容器（２）の壁
（４）には、光活性材料層（８）が内面（７）に設けら
れている。光活性層（８）は、軸（３）の方向に延びる
長窓（９）により中断されている。窓（９）及び放電容
器（２）の壁（４）の両方に隣接する光活性層（８）の
材料は、融合の結果、該光活性層（８）の該窓（９）に
隣接しない部分の材料とは異なる形態を呈している。ラ
ンプ（１）は、形成されるべき窓内に位置される材料
が、放電容器（２）の壁（４）を介して、除去されるべ
き該材料に指向される集中電磁放射線により除去され
る、本発明による方法により容易に製造することが可能
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸を持ち且つガス封止
的にイオン化性充填物を収容する放電空間を取り囲む壁
を持つ管状放電容器が設けられ、一方、一対の電極が該
放電空間内に配置されると共に、該放電容器の前記壁に
はその内面に光活性材料層（光学的に活性な材料の層）
が設けられ、該光活性層は前記軸の方向に延びる長窓に
より中断されているような低圧放電ランプに関する。

【０００２】また、本発明は、低圧放電ランプであっ
て、軸を持つ管状放電容器を有し、該放電容器はガス封
止的にイオン化性充填物を収容する放電空間を取り囲む
壁を有し、一方、一対の電極が該放電空間内に配置され
ると共に、該放電容器の前記壁にはその内面に光活性材
料層が設けられ、該光活性層は前記軸の方向に延びる長
窓により中断されているような低圧放電ランプを製造す
る方法であって、当該方法により、前記光活性層の材料
が前記内面に設けられ、この後、形成されるべき前記窓
内に位置される材料が除去される低圧放電ランプを製造
する方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】本発明の説明及び請求項において、”光
活性層”の用語は、その内部または上部において放電空
間から生じる放射線との相互作用を生じる層を意味する
と理解されたい。前記光活性層内に窓を設けることによ
り、当該ランプにより該窓を介して放出される放射線
が、内面全域にわたって延びる光活性層を持つランプの
放射線の強度と比較して比較的高い強度を持つことが実
現される。このようなランプは、光源の比較的高い強度
が必要とされる、例えばＬＣＤユニット等における適
用、または該ランプから生じる放射線が線状領域に集中
されなければならない、例えば文書の自動読みだし用装
置における適用に非常に適している。

【０００４】上記のようなランプが製造可能である冒頭
に記載の種類の方法は、ヨーロッパ特許出願公開第0464
723号から既知である。この既知の方法においては、磁
界により削り部材が放電容器を介して移動されると共に
壁に圧せられる。このようにして、この場合発光層及び
／または反射層であるランプ内の光活性層に窓が開けら
れる。

【０００５】前記既知の方法の欠点は、前記ランプと前
記窓を設けるための道具との間の接触が該ランプの欠陥
を容易に導くかもしれないことである。前記削り部材
は、例えば、前記放電容器内に不純物を導出するかも知
れない。さらに、前記削り部材は、該削り部材が移動す
る際に前記放電容器と接触するために摩耗される。この
削り部材の摩耗は、放電容器壁を損傷させる及び／また
は形成されるべき窓内における材料の除去を不完全にす
るかも知れない。

【０００６】前述の公開公報においては、前記方法を使
用することは、放電容器が略々３．７５と５．２５ｍｍ
との間の内径を持つランプに関して記載されている。放
電容器の直径の減少、従って削り部材の最大許容断面の
減少に比例して、磁界は該削り部材上により小さな力し
か及ぼさない。窓内の材料を除去する効果はこれにより
弱められる。窓を形成するための材料の削り取りの際
に、該削り取られた材料は通常、該削り部材の規制を受
けない動作を可能にさせるために放電容器を介して流さ
れるガス、例えば、空気により除去される。しかしなが
ら、放電容器の直径がより小さくなるにつれ、ガスを流
れさせる削り部材と放電容器との間の空間は少なくなる
であろう。これは、結果として、前記材料の放電容器か
らの除去を不十分にするかも知れず、前記削り部材の移
動を妨げることになる。

【０００７】

【発明の目的及び概要】本発明の目的は、窓を形成する
ために必要な道具による物理的接触が不必要である冒頭
に記載の種類のランプを提供することにある。

【０００８】本発明によると、冒頭に記載の種類のラン
プは上記目的のため、前記窓及び前記壁の両方に隣接す
る前記光活性層の材料が融合されていることを特徴とす
る。前記窓及び壁に共に隣接する材料は、例えば、該材
料の粒子が水滴形状を呈しているか、または融合してい
る点で異なることになる。

【０００９】本発明によるランプは、集中電磁放射線が
前記放電容器の前記壁を介して除去されるべき前記材料
に指向されることを特徴とする本発明による方法により
容易に製造することが可能である。”集中電磁放射線(I
ntensive electromagnetic radiation)”の用語は、ラ
ンプ動作時に発生される放射線の出力密度よりも少なく
とも数桁大きい出力密度を持つ電磁放射線をここでは意
味すると理解されたい。

【００１０】この方法により材料が窓から消失すること
が発見された。前記道具と当該ランプとの間の接触、特
に前記放電容器における削り部材は、この場合不必要で
ある。本発明の発明者は、前記材料への照射が以下の効
果を持つことを認識している。除去されるべき前記材料
に窓を介して指向される前記集中電磁放射線は、この材
料に吸収され、故に、該材料は加熱され蒸発する。前記
集中電磁放射線の非常に高い強度においては、これによ
り放出される蒸気圧が非常に高いために、該蒸発する材
料に隣接する材料は押し離される。とりわけ、前記集中
電磁放射線が前記放電容器の壁内に散乱する結果とし
て、前記光活性層の窓に隣接する部分は、該層の材料が
少なくとも部分的に溶解するが蒸発はしないような温度
に加熱される。前記窓及び壁に隣接する材料はこのよう
に、融合により残りの材料と比較して変形された形状を
得ることになる。

【００１１】本発明による方法においては、前記窓から
の前記光活性層の材料の除去は、該層を設けた後にいか
なる製造工程の段階において実行しても良い。前記窓
は、例えば、前記光活性層が前記放電容器の内面上に設
けられた後すぐに形成しても良い。前記光活性層の材料
は、例えば、懸濁物を塗布することにより、または静電
コーティングにより設けても良い。当該方法は、例え
ば、前記光活性層の材料が懸濁物の形態で設けられた場
合には、該光活性層の焼結を有しても良い。焼結はここ
では、結合剤のような前記層内に存する補助剤を除去す
るために、例えば、空気を加えることにより酸素を含む
雰囲気中において該層を加熱することを意味すると理解
されたい。この焼結は、例えば、前記光活性層の材料が
設けられた直後に、または前記窓が該層内に形成された
後に実行しても良い。

【００１２】一実施例においては、前記材料の前記窓か
らの除去は、最終製造工程において実行される。この場
合、前記光活性層は懸濁物の形態で設けられ、次いで焼
結がなされる。その後、前記光活性層における窓が前記
集中電磁放射線により形成される前に、前記放電容器は
真空排気され、電極と、例えば、水銀及びアルゴン等の
希ガスの充填物であるイオン化性充填物とが設けられ、
並びにガス封止的に密封される。前記窓の形成を当該ラ
ンプの製造の後段に実行することができることは非常に
有利である。一方においてこのことは、窓を持つランプ
及び中断されていない層を持つランプを、大部分同一の
生産ラインに流すこと及び同一の部品を持つことを可能
にする。他方においてこのことは、所望であれば、前記
先に述べた形式のランプを、全生産ラインを使用するこ
となしに、既に出来上がっている前記後者の形式のラン
プからすぐに製造することを可能にする。

【００１３】当業者は容易に、特定の材料に対して必要
とされる前記集中電磁放射線の継続時間及び強度を僅か
な実験により決定することができるであろう。前記放射
線継続時間の減少は、前記集中電磁放射線の出力密度の
上昇により、及びこれらの逆は比較的広範囲にわたって
補償することができる。ある継続時間による照射は、集
中電磁放射線のビームを前記壁面全面にわたり移動する
ことにより実現することができる。前記ビームにより網
羅される各位置においての前記放射線継続時間は、ビー
ムの移動方向の該ビームの直径に比例し、及び該ビーム
の移動する速度に逆比例する。他の例としては、前記ビ
ームを、形成されるべき前記窓の形状に焦点を合わせて
も良く、この場合前記集中電磁放射線源は、所望の放射
時間の間活性化される。

【００１４】本発明による方法の実際の実施例は、前記
集中電磁放射線がビームにより発生されることを特徴と
する。レーザにより実現される前記ビームは、前記放電
容器の表面全面にわたり移動可能であり、該ビームの形
状は、簡単な光学手段により調整可能である。好ましい
結果は、赤外線レーザにより得られた。パルス動作レー
ザを使用することは、パルス継続時間及び該パルスの繰
り返し数を選択することにより前記放射線継続時間の調
整に関するさらなる可能性を提供している。

【００１５】前記レーザビームは、例えば鏡等により、
前記窓が前記光活性層内に形成されるべき前記放電容器
の部分全面にわたり指向される。他の例としては、前記
レーザビームは、例えば、フレキシブル導波路を介して
前記面に対して導いても良い。さらに他の例としては、
前記放電容器は、例えば、固定経路に導かれるビームを
受けるために、コンベアベルト上に案内される。

【００１６】前記光活性層は、他の光活性層を支持して
も良い。一実施例においては、前記光活性層は、例え
ば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）または酸化アルミニウ
ム（Ａｌ₂Ｏ₃）からなる反射層であり、他の光活性層を
形成する発光層を支持する。前記反射層が存在すること
は、前記窓に出力される光に好ましい影響を与える。一
実施例においては、前記発光層は内面全域にわたって、
すなわち、前記反射層における窓全面にわたっても広が
る。他の例としては、前記発光層は、前記反射層が有す
るように窓を有しても良い。この実施例のランプの製造
においては、前記発光層は、前記反射層に窓が設けられ
た後に設けても良い。この場合、窓は、前記集中電磁放
射線が前記反射層内における窓を介して前記発光層に指
向されることにより設けても良い。他の例としては、窓
は、前記発光層及び反射層内に、該２つの層が前記放射
容器の壁に設けられた後に同時に設けても良い。

【００１７】本発明によるランプの特に有利な実施例に
おいては、前記放電容器は、最大で３ｍｍの内径を持
つ。本発明によるランプにおいては、このような内径を
持つ放電容器でさえも、前記道具に対する妨害物を形成
しない。この実施例によるランプ、例えば、０．５ｍｍ
の内径を持つランプの比較的小さな窓は、実際、該ラン
プを比較的容易に製造することを可能にしている。集中
電磁放射線ビームが前記放電容器に対して相対的に移動
する製造方法においては、形成されるべき窓面を横断す
るのに比較的少ない移動で十分可能である。前記集中電
磁放射線が形成されるべき窓の形状を持つビームで形成
される製造方法においては、該集中電磁放射線源は比較
的低い出力を持っても良い。

【００１８】

【実施例】図１及び図２はランプ１を示し、ここでは該
ランプ１は管状放電容器２を持つ低圧放電ランプであ
る。軸３を持つこの放電容器２は、２３ｃｍの長さであ
り且つ厚さが０．８５ｍｍの壁４を持つ。この壁４は、
ガス封止的に、水銀及びアルゴンの充填物が設けられた
放電空間５を取り囲んでいる。一対の電極６Ａ及び６Ｂ
が、放電空間５内に配置されている。これら電極６Ａ及
び６Ｂは、金属ブシュのとして構成されている。放電容
器２の壁４には、光活性層８が該壁４の内面７に設けら
れ、この場合該光活性層８は、三価テルビウムにより活
性化される４０重量％のアルミン酸セリウムマグネシウ
ム（ＣＡＴ）、二価ユーロピウムにより活性化される２
７重量％のアルミン酸バリウムマグネシウム（ＢＡＭ）
及び三価ユーロピウムにより活性化される３３重量％の
酸化イットリウム（ＹＯＸ）を有し、略々２５μｍの厚
さを持つ発光層からなる。この発光層８は、０．９ｍｍ
の幅を持つ長窓９により中断され、該長窓９は、放電容
器２の軸３に沿って１５ｃｍの長さにわたり延びてい
る。ランプ１の放電容器２は、２．５５ｍｍの内径を持
つ。窓９及び放電容器２の壁４の両方に隣接する光活性
層８の材料は、融合されている。

【００１９】当該ランプは以下のように製造された（図
３及び図４参照）。前記層８は、懸濁物の形態で放電容
器２の内面上に設けられる。次に、前記層８は以下のよ
うにして窓９により中断された。集中電磁放射線２０
が、放電容器２の壁４を介して、除去されるべき前記材
料に照射された。この集中電磁放射線２０は、Ｎｄ−Ｙ
ＡＧレーザ２１により発生された。ビーム２０は、この
レーザ２１により、１．０６μｍの波長で且つ、放電容
器２の壁４の領域において０．２ｍｍの半値直径で得ら
れた。レーザ２１は、１５００Ｈｚの周波数でパルス動
作された。これにより、集中電磁放射線パルスは、略々
３×１０¹⁰Ｗ／ｍ²の出力密度、２００ｎｓの継続時間
及び全エネルギが２ｍＪで発生された。鏡２２Ａは、ビ
ーム２０を長手方向Ｘに１５０ｍｍ／ｓの速さで前記除
去される面全面にわたり往復移動させた。各移動及びそ
の反対方向への次なる移動の間に、ビーム２０は、鏡２
２Ｂにより垂直方向Ｙに０．０８ｍｍの距離にわたり変
位された。

【００２０】図１及び図２のランプの製造は、窓９を発
光層８に設けた後及び該層８の焼結の後以下のようにし
て完了された。金属ブシュ６Ａ及び６Ｂが、放電容器２
の２つの端部１０Ａ及び１０Ｂ内に設けられる。ブシュ
６Ａには、放電容器２から離れて面している自身の端部
１１Ａにガラス封止１２Ａが設けられた。他の電極（ブ
シュ）６Ｂには、放電容器２から離れて面している自身
の端部１１Ｂにガラス排気管１２Ｂが設けられた。放電
容器２が排気管１２Ｂを介して真空排気され、水銀及び
アルゴンの充填物が設けられた後、該排気管１２Ｂは、
電極６Ｂから離れて面している端部１１Ｂにおいて融着
され、故に、放電容器２の壁４は、放電空間５をガス封
止的に密封した。ランプ１の走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）画像は、窓９及び壁４の両方に隣接する発光層８の
材料８Ａ（図２参照）の若干の粒子は、溶融のために水
滴形状を呈し、その他の粒子は融合していることを示し
ていた。

【００２１】図１及び図２に示されるような同一の構造
及び寸法のランプが、本発明による方法の他の実施例に
より製造された。この実施例によると、窓は製造工程に
おける最終ステップで発光層に設けられた。前述の実施
例と同一の出力が与えられた場合、略々５倍短い放射時
間で前記材料を除去するために十分であることが発見さ
れた。ある場合には、黒斑が放電容器上に生じることが
発見された。これらの斑は、前記窓が集中電磁放射線で
照射される場合に、水銀及び水銀化合物の蒸発及び再蒸
着から生じると推測される。この作用は、水銀を前記照
射の完了後まで与えない、または当該ランプに、例え
ば、キセノンまたはネオンの充填物等の水銀のない充填
物を設けることにより回避することができると推測され
る。

【００２２】その後、本発明による方法の前記と同一の
実施例により１．５ｍｍの内径を持つ放電容器のランプ
も製造された。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明によるランプの縦断面図を示
している。

【図２】 図２は、本発明によるランプの図１に示すII
-II線に沿う断面図を示している。

【図３】 図３は、本発明による製造方法の一工程を斜
視図として示している。

【図４】 図４は、本発明による製造方法の一工程を図
３に示すIV-IV線に沿う放電容器の縦断面図として示し
ている。

【符号の説明】

１…ランプ ２…放電容器 ３…軸 ４…壁 ５…放電空間 ６Ａ、６Ｂ…電極 ７…内面 ８…光活性層 ９…窓 ２０…集中電磁放射線 ２１…レーザ ２２Ａ、２２Ｂ…鏡

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸を持ち且つガス封止的にイオン化性充
   填物を収容する放電空間を取り囲む壁を持つ管状放電容
   器が設けられ、一方、一対の電極が該放電空間内に配置
   されると共に該放電容器の前記壁には内面に光活性材料
   層が設けられ、該光活性層は前記軸の方向に延びる長窓
   により中断されているような低圧放電ランプにおいて、 前記窓及び前記壁の両方に隣接する前記光活性層の材料
   が融合されていることを特徴とする低圧放電ランプ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の低圧放電ランプにおい
   て、当該ランプの前記放電容器が最大で３ｍｍの内径を
   持つことを特徴とする低圧放電ランプ。
3. 【請求項３】 軸を持つ管状放電容器を有する低圧放電
   ランプを製造する方法であって、該放電容器はガス封止
   的にイオン性充填物を収容する放電空間を封入する壁を
   有し、一方、一対の電極が該放電空間内に配置されると
   共に該放電容器の前記壁には内面に材料の光活性層が設
   けられ、該光活性層は前記軸の方向に延びる長窓により
   中断され、当該方法により、前記光活性層の前記材料は
   前記内面に設けられ、この後、形成されるべき前記窓内
   に位置される材料が除去される低圧放電ランプを製造す
   る方法において、 集中電磁放射線が、前記放電容器の前記壁を介して、除
   去されるべき前記材料に指向されることを特徴とする低
   圧放電ランプを製造する方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の方法において、前記集
   中電磁放射線はレーザにより発生されることを特徴とす
   る低圧放電ランプを製造する方法。