JPH05174710A

JPH05174710A - 片封止形ランプの成形方法

Info

Publication number: JPH05174710A
Application number: JP34258291A
Authority: JP
Inventors: Mikio Matsuda; 幹男松田; Tsutomu Watanabe; 力渡辺; Kenji Sakai; 健次坂井; Akira Kawakatsu; 晃川勝
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1993-07-13

Abstract

(57)【要約】【目的】ガラスチューブの加熱と冷却の回数を減らし、
変形や残留応力、歪みの発生や機械的強度の低下を防止
する片封止形ランプの成形方法を提供する。【構成】加熱軟化したガラスチューブの一端開口部を圧
潰してマウント１５を封止し、かつ上記チューブが未だ
軟化状態にある時にこのチューブの他端開口部からバル
ブ内に気体を吹き込んで該チューブをブロー成形するこ
とにより球または楕円球に成形するようにしたことを特
徴とする。【作用】開口端部の圧潰封止工程とブロー成形工程を同
時または連続して行うので、これらの工程ではガラスチ
ューブの加熱軟化が１回ですむ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、片側端部のみに圧潰封
止部を形成した放電灯または白熱電球において、そのバ
ルブの成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、小形の放電灯や白熱電球、特にハ
ロゲン白熱電球を反射鏡と組合わせて用いることにより
照射光を絞り、例えば投光照明装置やスポットダウンラ
イトなどに適用するケースが多くなってきた。このよう
な場合の光源としては、反射鏡に装着する関係から小形
で高効率が要求される。

【０００３】放電灯やハロゲン電球を小形化するには、
封止部を一端部のみに形成したバルブを用いることが有
利である。すなわち、封止部をバルブの両端部に形成し
た場合は、封止加工が面倒であるばかりでなく、封止部
は熱放出作用が大きいので両端部からの放熱量が増し、
ランプ効率の低下を招くなどの不具合があり、したがっ
て、封止部はバルブの片端部のみに設けることが望まれ
る。

【０００４】また、ハロゲン電球を始めとする白熱電球
の場合は、バルブの内面または外面に赤外線反射可視光
透過膜を形成しておくと、この赤外線反射可視光透過膜
がフィラメントから放射された光のうちの赤外線領域を
反射してフィラメントに戻す作用をなし、このためフィ
ラメントは上記反射された赤外線で再び加熱されること
になる。よって、ランプから放出される熱損失が少なく
なり、ランプ効率が高くなって消費電力が少なくてす
み、発光効率が向上する。このようなことから、バルブ
の内面または外面に赤外線反射可視光透過膜を形成して
おくと有利である。

【０００５】このようなハロゲン電球においては、バル
ブの形状を球または楕円球にしておくと、赤外線反射可
視光透過膜で反射された赤外線がバルブの中心または楕
円の焦点位置に効果的に反射されるので、赤外線がフィ
ラメントに確実に戻るようになり、フィラメントの赤外
線吸収効率が高くなり、発光効率が向上する。

【０００６】ところで、上記のような球または楕円球形
のバルブ形状を得るには、石英などからなるガラスチュ
ーブをブロー成形して膨らませることにより成形する必
要がある。

【０００７】したがって、この種のランプは、ブロー成
形と一端部を圧潰封止する封止工程が必要であり、これ
らの作業はいづれも石英ガラスを加熱軟化させておいて
成形型やピンチャーにより成形加工を行う必要がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
場合、石英ガラスからなるチューブの一端に、予め細管
からなる排気管を溶融接続して径の異なる段付きチュー
ブを作っておき、このチューブを加熱軟化してこのチュ
ーブを成形型で囲み、この状態で上記排気管からバルブ
内にエアーや不活性ガスなどの気体を吹き込んで該チュ
ーブをブロー成形し、これによりチューブを球または楕
円球に成形していた。そしてさらに、このブロー成形の
後、チューブの他端開口部からバルブ内にフィラメント
マウントを挿入し、この開口端部を加熱軟化させてこの
部分をピンチャーにより圧潰封止している。

【０００９】このような成形方法は、排気管接続工程、
ブロー成形工程および圧潰封止工程を経るものである
が、これら工程は全て、それぞれ排気管やバルブとなる
ガラス材料を加熱し、軟化させた状態で接続、成形およ
び封止を行う作業である。従来の場合、各工程が相互に
独立しているので、ガラス材料は各工程毎に加熱軟化と
空冷固化が繰り返されていた。

【００１０】しかし例えばブロー成形時に、ブローする
部分だけを加熱軟化することは難しいので、この工程で
加工されない封止予定部まで加熱されるのは避けられな
い。このため、後で加熱軟化されて加工される部分が前
の工程の熱影響を受け、形状が崩れたり、応力や歪みが
残り、成品の機械的強度が低下する不具合がある。ま
た、ガラスが軟化された部分と軟化されない部分との間
にシリカが析出し、後でこれを除去しなければならない
などの手間もかかる不具合がある。

【００１１】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするのは、ガラスチューブが工程
毎に加熱軟化と空冷固化とを繰り返されるのを避けるよ
うにし、不所望な変形や、残留応力や歪みの発生および
機械的強度の低下を防止することができる片封止形ラン
プの成形方法を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するために手段】本発明は上記目的を達成
するため、加熱軟化したガラスチューブの一端開口部を
圧潰してこの端部に放電電極またはフィラメントを備え
たマウントを封止し、このような封止工程と同時または
引き続いて上記チューブが軟化状態にある時にこのチュ
ーブの他端開口部から気体を吹き込んで該チューブをブ
ロー成形することにより球または楕円球に成形するよう
にしたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記の方法によると、少なくとも開口端部の圧
潰封止工程と、ブロー成形工程を連続して行うので、こ
れらの工程では加熱軟化が１回ですみ、よって不所望な
変形や、残留応力や歪みの発生および機械的強度の低下
が少なくなる。

【００１４】また、これら封止工程とブロー成形工程は
直ちに連続して行うものであるから、製造装置において
は同一ポジションでこれらの工程を連続に行うことがで
き、作業性も向上する。

【００１５】

【実施例】以下本発明について、図１ないし図４に示す
第１実施例にもとづき説明する。本実施例は片封止形
のハロゲン電球に適用した例を示し、図４には完成した
ハロゲン電球の断面図が示されており、これから説明す
る。

【００１６】図中１は石英ガラス製のバルブであり、こ
のバルブ１は外径が８〜１５mm程度の球形をなしてお
り、その一端には排気管を封止切りすることにより残っ
たチップオフ部２が形成されているとともに、他端は圧
潰封止されている。

【００１７】圧潰封止部３にはモリブデンなどからなる
一対の金属箔導体４、４が封着されており、これら金属
箔導体４、４には内部導入線５、５が接続されている。
これら内部導入線５、５はバルブ１内に導かれ、これら
の両端間にタングステンコイルからなるフィラメント６
が架設されている。上記封止部３に封着された一対の金
属箔導体４、４には外部導入線７、７が接続されてい
る。このようなバルブ１内には所定圧のアルゴンガス
と、臭素化合物などのハロゲンが封入されている。

【００１８】バルブ１の外面または内面には、赤外線反
射可視光透過膜８が形成されている。この赤外線反射可
視光透過膜８は光干渉膜であり、公知であるから図示し
ないが高屈折率層と低屈折率層を交互に重層し、例えば
合計９〜１７層の多層膜として構成されており、赤外線
を反射し、しかしながら可視光を透過する性質がある。
高屈折率層は酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化タンタル
（Ｔａ₂Ｏ₅）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、硫化
亜鉛（ＺｎＳ）などからなり、また低屈折率層は酸化ケ
イ素（シリカ＝ＳｉＯ₂）、ふっ化マグネシウム（Ｍｇ
Ｆ₂）などにより構成されている。

【００１９】このような構成のハロゲン電球において
は、フィラメント６に通電してこれを発光させるとこの
光はバルブ１を透過し、この光がバルブ１の外面に形成
した赤外線反射可視光透過膜８に達すると、この光のう
ち例えば７００〜１３００nmの赤外線領域の光は赤外線
反射可視光透過膜８で反射され、主として可視光が透過
される。反射された赤外線はフィラメント６に戻され、
このためフィラメント６は上記反射された赤外線で再び
加熱されることになる。したがって、ランプから放出さ
れる熱が少なくなり、ランプ効率が高くなって消費電力
が少なくてすみ、発光効率が向上する。次に、このよう
な構成のハロゲン電球の製造方法について、図１ないし
図３にもとづき説明する。

【００２０】図１は排気管の接合工程を示すもので、同
図の（Ａ）図において、１０はバルブとなる石英ガラス
チューブであり、例えば外径８mm、内径６mm、長さ２０
mm程度に形成されている。１１は石英ガラスチューブか
らなる排気管であり、外径４mm、内径２．２mm、長さ７
０mm程度に形成されている。１５はマウントであり、一
対の外部導入線７、７がＵ字形に一体に連接されてい
る。

【００２１】バルブ１を成形するには、図１の（Ｂ）図
に示す通り、排気管１１の先端を石英ガラスチューブ１
０の端部に対向させ、この石英ガラスチューブ１０の一
端を接合用ガスバ−ナ２０により加熱する。この加熱に
より石英ガラスチューブ１０の一端は軟化し、この軟化
に伴ってガラスに表面張力が発生して石英ガラスチュー
ブ１０は縮径し、径が細くなる。

【００２２】このような縮径により石英ガラスチューブ
１０の一端は排気管１１の端部と溶着され、これにより
石英ガラスチューブ１０と排気管１１は図１の（Ｃ）図
に示すように、一体に接合される。上記の石英ガラスチ
ューブ１０の他端は開口されており、この開口部にはマ
ウントが封止される。この封止工程を図２にもとづき説
明する。

【００２３】すなわち、図２の（Ａ）図では、一端に排
気管１１を接合した石英ガラスチューブ１０を加熱用酸
水素バ−ナ２２により加熱し、全体を柔らかくする。な
お、この場合チューブ１０を軸線の回りに回転させるよ
うにすると、均一な加熱がなされる。

【００２４】これにより軟化状態となったチューブ１０
を図２の（Ｂ）図に示す通り、成形型２５に収容し、か
つ他端開口部に圧潰封止治具としてのピンチャー２８を
対向させる。

【００２５】上記成形型２５は、詳図しないが左右また
は紙面と直交する方向に分割可能な分割型により形成さ
れており、衝合された場合に内面に球面の成形面２６を
構成するようになっている。

【００２６】この場合、成形型２５の本体部分はステン
レスなどのような耐熱性金属により形成されているが、
本実施例の成形面２６は上記本体部分よりも熱伝導率が
低く、耐熱性および耐摩耗性に優れたセラミックス、例
えばＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＺｒＯ₂な
どにより構成されている。

【００２７】また、ピンチャー２８は上記成形型２５と
分離して独自に作動されるようになっている。そして、
このピンチャー２８も、詳図しないが紙面と直交する方
向に分割可能な一対のピンチャーにより形成されてお
り、これらピンチャー２８によりガラスチューブ１０の
端部を押圧して圧潰封止するものである。

【００２８】この場合、ピンチャー本体部分もステンレ
スなどのような耐熱性金属により形成されているが、ガ
ラスチューブ１０に接する押圧面２９は上記本体部分よ
りも熱伝導率が低く、耐熱性および耐摩耗性に優れたセ
ラミックス、例えばＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＴｉＣ、Ｔｉ
Ｎ、ＺｒＯ₂などにより構成されている。

【００２９】上記成形面２６や押圧面２９をセラミック
スにより構成するとこれらは、ガラスチューブ１０を構
成するＳｉＯ₂と反応し難く、耐酸化性および耐摩耗性
に優れ、硬度が高く消耗も少なく、離型剤も不要で、長
期に亘り表面状態が良好に保たれるから、ガラスチュー
ブ１０の表面状態を綺麗に仕上げることができ、凹凸や
クラックの発生を防止して成形効率が向上する。

【００３０】上記成形型２５およびピンチャー２８で囲
まれた軟化状態のガラスチューブ１０には、他端開口部
よりマウント１５を挿入し、フィラメント６をガラスチ
ューブ１０の所定に位置に位置決めして保持する。

【００３１】この状態で、一対のピンチャーを紙面と直
交する方向に移動させてガラスチューブ１０の他端開口
部を押圧する。これにより軟化状態にあったガラスチュ
ーブ１０の他端開口部が図２の（Ｃ）図に示すように押
し潰され、ここが気密に閉止されて封止部３になるとと
もに、この封止部３にマウント１５の金属箔導体４、４
が封着される。これにより封止工程が終わるが、上記ガ
ラスチューブ１０が未だ軟化状態にある時に引き続きブ
ロー成形に移る。

【００３２】すなわち、図３の（Ａ）図では、石英ガラ
スチューブ１０の一端に接続した上記排気管１１からチ
ューブ１０内に加圧空気または窒素などのような加圧不
活性ガスを吹き込む。すると、軟化しているチューブ１
０は内部の圧力が高くなるので膨出し、チューブ１０を
取り囲んでいる成形型２５に形成した球面の成形面２６
に押し付けられる。よって、このようなブロー成形によ
り、球面形状のバルブ１が得られる。

【００３３】上記のようなブロー成形が終わると、チュ
ーブ１０が冷却固化するのを待って成形型２５から外
し、図３の（Ｂ）図に示すようにＵ字形に一体に連接し
ていた一対の外部導入線７、７を切断分離する。また、
バルブ１の一端に接合された排気管１１を用いてバルブ
１内を排気し、このバルブ１内にアルゴンおよび臭素化
合物などのようなハロゲンを封入する。そして、排気管
１１の根元を図３の（Ｂ）図に示すように、封止用バ−
ナ２３により加熱軟化し、この排気管１１を封止切りす
る。これにより図３の（Ｃ）図に示す通り、バルブ１は
閉封される。その後バルブ１の外面に赤外線反射可視光
透過膜８を形成すると図５に示すハロゲン電球が完成す
る。

【００３４】このような実施例の成形方法によれば、ガ
ラスチューブ１０が加熱軟化された後、図２に示す開口
端部の圧潰封止工程と、図３に示すブロー成形工程を連
続して行うので、これら２つの工程でチューブ１０の加
熱軟化は１回ですみ、よってバルブ１に不所望な変形や
残留応力、残留歪みが発生せず、衝撃などに対する機械
的強度の向上が可能になる。

【００３５】また、上記封止工程とブロー成形工程は、
ガラスチューブ１０の軟化状態で直ちに連続して行うこ
とができるから、製造装置においては同一ポジションで
これらの工程を連続に行うことができ、装置の簡素化お
よび作業性の向上も期待できる。

【００３６】なお、上記封止工程とブロー成形工程を同
時に行うこと、またはブロー成形工程を先に行い引き続
きガラスチューブ１０が軟化している状態で直ちに封止
工程を行うことも不可能ではないが、ブロー工程は加圧
ガスを吹き込んでチューブを膨らませることからチュー
ブの他端を閉じておく必要があり、この点を考慮すると
先に封止しておくことが好ましい。ただし、成形型２５
によりガラスチューブ１０を包囲するタイミングは、ピ
ンチャー２８による圧潰封止が終わった後であってもよ
い。なお、本発明は上記実施例に制約されるものではな
い。

【００３７】すなわち、上記実施例の場合、ガラスチュ
ーブ１０に予め細管の排気管１１を接続してバルブを作
り場合を説明したが、上記のような格別な排気管１１を
使用すると、図１に示すような排気管接続工程が必要で
あり、この場合にガラスチューブ１０を１回加熱および
冷却する必要がある。これに対し、排気管を使用しない
ようにした成形方法を図５および図６に示す第２の実施
例にもとづき説明する。

【００３８】図５において、（Ａ）図に示すガラスチュ
ーブ３０は、格別な排気管を有しない外径８mm、内径６
mm程度のストレート型ガラスチューブであり、加熱用酸
水素バ−ナ２２により加熱して全体を柔らかくする。な
お、この場合もチューブ１０を軸線の回りに回転させる
ようにすると、均一な加熱がなされる。軟化状態となっ
たチューブ３０を図５の（Ｂ）図に示す通り、成形型２
５に収容し、かつ他端開口部にピンチャー２８を対向さ
せる。

【００３９】本実施例の成形型２５は、上端部に絞り用
加圧部２７を一体または別体に有しており、この加圧部
２７の内面にもセラミックスからなる加圧面が形成され
ている。

【００４０】そして、成形型２５を衝合してガラスチュ
ーブ３０を包囲した場合、上記加圧面２７がガラスチュ
ーブ３０を押圧して縮径させ、ここに小径絞り部３１を
形成するようになっている。

【００４１】このような成形型２５およびピンチャー２
８で囲まれた軟化状態のガラスチューブ３０の他端開口
部にマウント１５を挿入し、フィラメント６をガラスチ
ューブ３０の所定に位置に位置決めして、ピンチャー２
８によりガラスチューブ３０の他端開口部を押圧する。
これにより軟化状態にあったガラスチューブ３０の他端
開口部が図５の（Ｃ）図に示すように押し潰され、ここ
が気密に閉止されて封止部３となる。この封止部３にマ
ウント１５の金属箔導体４、４が封着される。これによ
り封止工程が終わり、引き続きガラスチューブ３０が未
だ軟化状態にある時にブロー成形に移る。

【００４２】ブロー成形は、図６の（Ａ）図に示す通
り、石英ガラスチューブ３０の一端にからチューブ３０
内に窒素などのような加圧不活性ガスを吹き込む。する
と、軟化しているチューブ３０は膨出し、成形型２５の
成形面２６に押し付けられる。よって、このようなブロ
ー成形により、球面形状のバルブ１が得られる。

【００４３】上記のようなブロー成形が終わると、チュ
ーブ３０が冷却固化するのを待って成形型２５から外
し、図６の（Ｂ）図に示すようにＵ字形に一体に連接し
ていた一対の外部導入線７、７を切断分離する。また、
バルブ１の一端からバルブ１内を排気し、このバルブ１
内にアルゴンおよび臭素化合物などのようなハロゲンを
封入する。そして、バルブ１の一端に形成された小径絞
り部３１を図６の（Ｂ）図に示すように、封止用バ−ナ
２３により加熱軟化し、これを封止切りする。これによ
り図６の（Ｃ）図に示す通り、バルブ１は閉封される。
その後バルブ１の外面に赤外線反射可視光透過膜８を形
成すると、第１の実施例と同様に、図５に示すハロゲン
電球が完成する。

【００４４】この実施例の場合は、格別な排気管を用い
ないから、排気管１１を接続するための格別な作業が不
要であり、かつガラスチューブ３０を加熱軟化する回数
も減るので、変形や残留応力、残留歪みが発生せず、機
械的強度が向上する。

【００４５】なお、この場合、成形型２５でガラスチュ
ーブ３０を包囲するタイミングは、端部の封止部３を成
形した後であってもよく、この場合は小径絞り部３１が
圧潰封止の後に形成されることになる。

【００４６】なお、上記第２の実施例の場合、成形型２
５の絞り用加圧部２７を形成し、この加圧面によりガラ
スチューブ３０を押圧して縮径させて小径絞り部３１を
形成するようにしたが、このような小径絞り部３１を格
別作らずに、ストレート型のチューブ端部を直接封止切
りするようにしてもよい。

【００４７】すなわち、ガラスチューブは、加熱軟化さ
せた場合表面張力により軟化部分が縮径する性質があ
り、ましてや上記したような外径８mm、内径６mm程度の
ガラスチューブであれば縮径による直接な封止切りが可
能であり、このようにすれば、予め排気管１１や小径絞
り部３１を設ける手間が省ける利点がある。

【００４８】また、上記各実施例の場合、フィラメント
６がバルブ軸と直交する方向に配置されているハロゲン
電球について説明したが、フィラメントの向きはバルブ
軸に沿う方向であってもよい。さらに、赤外線反射可視
光透過膜はバルブ１の内面に形成する場合であってもよ
く、さらに赤外線反射可視光透過膜がないランプであっ
てもよい。

【００４９】そしてまた、上記実施例の場合、片封止形
ハロゲン電球の場合を説明したが、本発明は図７に示す
片封止形のメタルハライドランプなどのような小形放電
灯であっても実施可能である。

【００５０】図７に示す片封止形のメタルハライドラン
プにおいて、５１はバルブ、５２はチップオフ部、５３
は圧潰封止部、５４、５４は金属箔導体、５５、５５は
電極、５６、５６は電極軸、５７、５７は電極コイル、
５８、５８は外部リード線である。このような構成の片
封止形のメタルハライドランプにおいても本発明の成形
方法を適用すれば効果がある。

【００５１】さらに上記実施例では、予めガラスチュー
ブ１０を加熱軟化し、このチューブの一端開口部から放
電電極またはフィラメントを備えたマウント１５を挿入
してこの開口端部を封止するようにしたが、予めガラス
チューブ１０の一端開口部から放電電極またはフィラメ
ントを備えたマウント１５を挿入し、このチューブ１０
を加熱軟化して開口端部を封止するようにしてもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、加
熱軟化したガラスチューブの端部を封止するのと、球ま
たは楕円球にブロー成形するのを同時または連続して行
うのでガラスチューブが加熱および空冷される回数が減
り、バルブの不所望な変形や、残留応力や歪みの発生お
よび機械的強度の低下を防止することができる。

【００５３】また、これら封止工程とブロー成形工程は
直ちに連続して行うから、製造装置においては同一ポジ
ションでこれらの工程を連続に行うことができ、作業性
も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示し、排気管の接合工
程を説明する図。

【図２】同実施例の封止工程を説明する図。

【図３】同実施例のブロー成形工程を説明する図。

【図４】同実施例の完成したハロゲン電球を示す断面
図。

【図５】本発明の第２の実施例を示し、封止工程を説明
する図。

【図６】同実施例のブロー成形工程を説明する図。

【図７】本発明の第３の実施例を示す放電灯の断面図。

【符号の説明】１…バルブ、２…チップオフ部、３…封止部、６…フィ
ラメント、８…赤外線反射可視光透過膜、１０、３０…
石英ガラスチューブ、１１…排気管、１２…開口端部、
１５…マウント、２５…ブロー成形型、２６…成形面、
３１…小径絞り部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川勝晃東京都港区三田一丁目４番28号東芝ライテック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱軟化したガラスチューブの一端開口
部を圧潰してこの端部に放電電極またはフィラメントを
備えたマウントを封止し、この封止中またはこれに続い
て上記チューブが軟化状態にある時にこのチューブの他
端開口部から気体を吹き込んで該チューブをブロー成形
することにより球または楕円球に成形するようにしたこ
とを特徴とする片封止形ランプの成形方法。
【請求項２】上記ガラスチューブの他端には予め排気
管を接続してあり、上記ブロー成形時にはこの排気管を
通じてチューブ内に気体を吹き込むようにしたことを特
徴とする請求項１に記載の片封止形ランプの成形方法。
【請求項３】上記ランプはバルブの内部にフィラメン
トを収容した白熱電球であり、このバルブは内面または
外面に赤外線をフィラメントに戻す赤外線反射可視光透
過膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載の片封
止形ランプの成形方法。