低圧水銀ランプ用マウント及びその製造方法
【課題】安価な製造コストで、信頼性が高く長寿命の低圧水銀ランプを提供することにある。
【解決手段】ガラス管を軟質ガラスとし、ガラス管の両端を封止して気密空間を形成するマウントの構成を、電極となるフィラメント１４を夫々の一方の端部同士で支持して該フィラメント１４との電気的導通を図る一対のリード線６に長寿命化が可能なコバール線を使用し、前記リード線６が気密に貫通すると共にガラス管との間で融着が行われるステムガラス１１の、リード線６が気密に貫通する部分をリード線と同じ熱膨張係数を有する硬質ガラス部９で形成し、ガラス管と融着する部分を硬質ガラスと軟質ガラスの中間の熱膨張係数を有する混合ガラス部１０又は中間ガラス部１９で形成した。
【解決手段】ガラス管を軟質ガラスとし、ガラス管の両端を封止して気密空間を形成するマウントの構成を、電極となるフィラメント１４を夫々の一方の端部同士で支持して該フィラメント１４との電気的導通を図る一対のリード線６に長寿命化が可能なコバール線を使用し、前記リード線６が気密に貫通すると共にガラス管との間で融着が行われるステムガラス１１の、リード線６が気密に貫通する部分をリード線と同じ熱膨張係数を有する硬質ガラス部９で形成し、ガラス管と融着する部分を硬質ガラスと軟質ガラスの中間の熱膨張係数を有する混合ガラス部１０又は中間ガラス部１９で形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱陰極蛍光ランプや冷陰極蛍光ランプなどの低圧水銀ランプ用マウント及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱陰極蛍光ランプ（以下、蛍光ランプと略称する）は、内壁面に蛍光物質が塗布されたガラス管の内部に希ガスと水銀が封入されると共にガラス管内の両端近傍に電極が配置された構造を有しており、この両電極間に電圧（交流電圧）を印加することにより一方の電極から放出された電子がガラス管内の希ガスや水銀の気体原子と衝突し、これらを電離、励起しながら他方の電極に向かって進み、放電が行われる。
【０００３】
このとき、電子の衝突を受けた水銀原子は電子のエネルギーで励起されて紫外線（波長：２５３．７ｎｍ）を放出し、この紫外線がガラス管の内壁に塗布された蛍光物質に照射されて該蛍光物質を励起し、可視光に変換される。
【０００４】
ところで、ガラス管内の両端近傍に配置する電極（以下、フィラメントと呼称する）は、一般的に、蛍光ランプの製造工程上、予めステムに支持された状態（マウント）に組立てられ、その後ガラス管の両端部を封止する。
【０００５】
ステムは一般的に、一対のリード線がステムガラスに気密に貫通した構造となっており、ステムを構成するステムガラス及びリード線の夫々に使用される物質は蛍光ランプの構造上、ガラス管に使用されるガラスの熱膨張係数と等しいか或いはそれに近い熱膨張係数を有するものが使用される。
【０００６】
例えば、ガラス管に軟質ガラスを使用した場合、ステムガラスにも軟質ガラスが使用され、導入線には軟質ガラスに近い熱膨張係数を有するジュメット線が使用される。
【０００７】
ガラス管に硬質ガラス（例えば、コバールガラス）を使用した場合は、ステムガラスにも同様に硬質ガラス（コバールガラス）が使用され、導入線には硬質ガラス（コバールガラス）に近い熱膨張係数を有するコバール線が使用される。
【０００８】
また、従来の蛍光ランプは、ステムの種類（ステムガラスの形状）がガラス管の管径によって制約される。例えば、ガラス管の管径が約７ｍｍφ以上の場合は、ガラスを裾広がりのスカート状に成形されたフレアステムガラスを用いたフレアステムが使用され、ガラスの管径が約７〜５ｍｍφの場合はガラスを円盤状に成形したボタンステムガラスを用いたボタンステムが使用され、ガラス管の管径が約５ｍｍφ以下の場合はガラスを球状や楕円状に成形したビードステムガラスを用いたビードステムが使用される。
【０００９】
ビードステムを管径が小さいガラス管に使用するのは、フレアステム、ボタンステム、及びビードステムを管径が等しいガラス管に使用したとすると、夫々のステムを構成するフレアステムガラス、ボタンステムガラス、及びビードステムガラスのうち、ビードステムガラスが最も体積が大きくなり、そのため、ビードステムを管径が大きいガラス管に使用すると、ガラス管に対するビードステムガラスの加熱融着後の冷却過程においてガラス量の多い融着部に大きな残留応力が発生し、残留応力に起因するクラックの発生を招く恐れがあるためである。また、フレアステムは構造が複雑なため、細径化が難しい。
【００１０】
ところで、ガラス管に軟質ガラスを使用した蛍光ランプは、同様に軟質ガラスを使用したステムガラスとジュメット線を使用した導入線で構成されたステムを前記ガラス管の両端部に配置して封止した場合、ガラス管内に封入された水銀とジュメット線が化学反応を起こし、気密封止されたガラス管のリークを招く可能性がある。
【００１１】
また、ガラス管に硬質ガラスを使用した蛍光ランプは、ステムガラスと共に硬質ガラスが高価なため蛍光ランプの製造コストが高くなる。
【００１２】
そこで、蛍光ランプの信頼性及び製造コストを考慮して、導入線に水銀との化学反応を生じないコバール線を使用し、ステムガラスにコバール線と熱膨張係数が同じ硬質ガラス（コバールガラス）を使用し、ガラス管に安価な軟質ガラスを使用することが考えられる。
【００１３】
但し、この場合、ガラス管とステムガラスの熱膨張係数が大きく異なるために、ステムガラスでガラス管を封止する際の加熱融着時及び冷却時に互いの熱膨張係数の違いによる応力歪みが発生し、それに起因する種々の不具合が発生することになる。
【００１４】
そこで、熱膨張係数が異なる２種類のガラスを信頼性を確保しながら融着する方法が必要となるが、これに対しては図１６に示すような提案がなされている。それは、殺菌灯５０において、該殺菌灯５０を構成する軟質系紫外線透過ガラスからなるガラス管５１に設けた開口部５２を前記軟質系紫外線透過ガラスとは異なる熱膨張係数を有する硬質系紫外線透過ガラスからなる透光部５３で塞ぐにあたって、硬質系紫外線透過ガラスからなる透光部５３を軟質系紫外線透過ガラスと硬質系紫外線透過ガラスの中間の熱膨張係数を有する中間ガラスからなる枠部材５４を介して軟質系紫外線透過ガラスからなるガラス管５１に取り付けるものである。
【００１５】
これにより、熱膨張係数の差が大きいガラス管５１と透光部５３が直接融着されることがなく、それよりも熱膨張係数の差が少ないガラス管５１と枠部材５４、及び、枠部材５４と透光部５３が夫々融着されて熱膨張係数の差が緩和され、それによって各融着部における応力歪みを抑制するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−９６７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、上記、中間ガラスを用いることによって熱膨張係数が大きく異なる２種類のガラスの熱膨張係数の差を緩和する方法は、中間ガラスを融着する別の工程が必要となり、製造リードタイムの長時間化による生産効率の低下及び製造コストの高騰を招くことになる。
【００１７】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、安価な製造コストで、信頼性が高く長寿命の低圧水銀ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、電極となるフィラメントと、前記フィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して前記フィラメントとの電気的導通を図った一対のリード線と、熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材が一体化されてなり且つ前記一対のリード線が気密に貫通するステムガラスとを有し、内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の内部の端部近傍に前記フィラメントが位置した状態で前記ステムガラスにより前記ガラス管を気密封止する低圧水銀ランプ用マウントであって、前記ガラス管は第１のガラス部材からなり、前記ステムガラスは前記一対のリード線が気密に貫通する部分が前記第１のガラス部材よりも熱膨張係数が小さい第２のガラス部材からなると共に前記第１のガラス部材の外側の、前記ガラス管と融着する部分が前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材の中間の熱膨張係数を有する第３のガラス部材からなり、前記一対のリード線は前記第２のガラス部材と略同一の熱膨張係数を有する金属部材からなることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記第１のガラス部材が軟質ガラス、前記第２のガラス部材が硬質ガラス、前記リード線がコバール線であることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、電極となるフィラメントと、前記フィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して前記フィラメントとの電気的導通を図った一対のリード線と、熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材が一体化されてなり且つ前記一対のリード線が気密に貫通するステムガラスとを有し、内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の内部の端部近傍に前記フィラメントが位置した状態で前記ステムガラスにより前記ガラス管を気密封止する低圧水銀ランプ用マウントの製造方法であって、
凹部と前記凹部から途中まで延びる一対のリード線挿入穴を有する成形型の前記一対のリード線挿入穴の夫々にリード線を挿入する工程と、
前記凹部の前記リード線を包囲する領域に第１のガラス部材を配置する工程と、
前記凹部に配置された前記第１のガラス部材を包囲する領域に、前記第１のガラス部材よりも熱膨張係数の大きいガラス部材からなる前記ガラス管と前記第１のガラス部材との中間の熱膨張係数を有する第２のガラス部材を配置する工程と、
前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材を加熱溶融して一体に固化して前記リード線が気密に貫通するステムガラスを形成する工程と、
前記第１のガラス部材と略同一の熱膨張係数を有する金属部材からなる前記一対のリード線の夫々の一方の端部間に前記フィラメントを継線して前記フィラメントと前記リード線を電気的に導通させる工程、
とを有することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、電極となるフィラメントと、前記フィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して前記フィラメントとの電気的導通を図った一対のリード線と、熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材が一体化されてなり且つ前記一対のリード線が気密に貫通するステムガラスとを有し、内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の内部の端部近傍に前記フィラメントが位置した状態で前記ステムガラスにより前記ガラス管を気密封止する低圧水銀ランプ用マウントの製造方法であって、
凹部と前記凹部から途中まで延びる一対のリード線挿入穴を有する下型の前記一対のリード線挿入穴の夫々にリード線を挿入する工程と、
前記凹部の前記リード線を包囲する領域に第１のガラス部材を配置する工程と、
前記凹部に配置された前記第１のガラス部材を包囲する領域に、前記第１のガラス部材よりも熱膨張係数の大きいガラス部材からなる前記ガラス管と前記第１のガラス部材との中間の熱膨張係数を有する第２のガラス部材を配置する工程と、
前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材を加熱溶融して前記下型と上形による押圧成形で一体に固化して前記リード線が気密に貫通するステムガラスを形成する工程と、
前記第１のガラス部材と略同一の熱膨張係数を有する金属部材からなる前記一対のリード線の夫々の一方の端部間に前記フィラメントを継線して前記フィラメントと前記リード線を電気的に導通させる工程、
とを有することを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項３又は４のいずれか１項において、前記ガラス管が軟質ガラスからなり、前記第１のガラス部材が粉末状の硬質ガラス、前記第２のガラス部材が前記軟質ガラスと前記硬質ガラスの中間の熱膨張係数を有する粉末状のガラス、前記リード線がコバール線であることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項３又は４のいずれか１項において、前記ガラス管が軟質ガラスからなり、前記第１のガラス部材が管状の硬質ガラス、前記第２のガラス部材が前記軟質ガラスと前記硬質ガラスの中間の熱膨張係数を有する管状のガラス、前記リード線がコバール線であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、低圧水銀ランプ用マウントのステムガラスを熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材で一体に形成した。そのうち、一対のリード線が気密に貫通する部分を前記リード線と熱膨張係数が同一のガラス部材で形成すると共に、リード線が貫通する部分の外側の、低圧水銀ランプのガラス管と融着する部分を、前記一対のリード線が貫通する部分とそれよりも熱膨張係数が大きいカラス管との中間の熱膨張係数を有するガラス部材で形成した。
【００２５】
そのため、ステムガラスの、リード線が貫通する部分と前記リード線との加熱融着工程及び、ステムガラスの、リード線が貫通する部分の外側の部分とガラス管との加熱融着工程において、互いに加わる応力を低減することができ、信頼性が高く長寿命の低圧水銀ランプを実現することができた。
【００２６】
また、成形型内に配置した夫々熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材を加熱溶融することによってステムガラスを形成するようにした。そのため、生産効率が向上し低圧水銀ランプの低価格化が実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図１５を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００２８】
本発明は低圧水銀ランプ（本実施形態では、熱陰極蛍光ランプであり、以下、蛍光ランプと略称する。）及びその製造方法であり、ガラス管に安価な軟質ガラスを使用し、電極（フィラメント）を支持するリード線に長寿命化が可能なコバール線を使用し、前記リード線が気密に貫通するステムガラスの該リード線の貫通部分をリード線と同じ熱膨張係数を有する硬質ガラス（コバールガラス）とし、ガラス管との融着部分を硬質ガラスと軟質ガラスの中間の熱膨張係数を有するガラス部材とするものである。
【００２９】
以下、図１の製造工程図を参照して製造方法を説明する。まず、（ａ）の工程において、成形型１を準備する。成形型１は金属もしくはカーボンからなり、底部２及び側壁部３で凹部４が形成され、底部２には凹部４側から途中まで延びる一対の円筒状のリード線挿入穴５が設けられている。
【００３０】
次に、（ｂ）の工程において、所定の長さに切断した一対のリード線６を成形型１のリード線挿入穴５に挿入する。リード線６は上述したようにコバール線を使用する。
【００３１】
次に、（ｃ）の工程において、凹部４内の中央部に、底部２から突出したリード線６を包囲するように硬質ガラス粉末８を配置し、凹部４内の硬質ガラス粉末８が配置された領域の外側（側壁部３側）に環状に、コバールガラスからなる硬質ガラスの粉末と軟質ガラスの粉末を混合した混合ガラス粉末７を配置する。これにより、凹部４内は中央部の硬質ガラス粉末８とその周囲の混合ガラス粉末７で満たされる。
【００３２】
次に、（ｄ）の工程において、硬質ガラス粉末８及び混合ガラス粉末７を加熱してガラス粉末を融解し、夫々硬質ガラス部９及び混合ガラス部１０を形成してその後冷却する。このときの加熱温度は、軟質ガラスよりも融点が高い硬質ガラスの融点以上の温度で、且つリード線６と成形型１のうち何れか低い方の融点未満の温度である。加熱方法は、成形型１を直接バーナー等で加熱してもよいし、成形型１ごと加熱炉に入れて成形型１とガラス粉末７、８を同時に加熱してもよい。
【００３３】
加熱冷却を経て一体化されたリード線６と硬質ガラス部９は互いの熱膨張係数が同じであるために加熱冷却工程で互いに応力を生じさせることがなく、リード線６と硬質ガラス部９の間で信頼性の高い気密封止を実現することができる。
【００３４】
最後に、（ｅ）の工程において、成形型１の凹部４から冷却した板状のガラスをリード線６と共に取り出す。すると、中央部に位置する硬質ガラス部９とその周囲に位置する、硬質ガラスと軟質ガラスを混合した混合ガラス部１０が一体化された板状のステムガラス１１と、中央部の硬質ガラス部９を気密に貫通するリード線６を備えたステム１２が完成する。
【００３５】
完成したステム１２は、その後のマウント工程において、一対のリード線の夫々の一方の端部間にコイル状のフィラメントがカシメ或いは溶接等の方法により継線され、マウントが形成される。この場合、フィラメントには予め表面に電子放射性物質(エミッタ)が炭酸塩の状態で塗布され、活性化することにより熱電子が放出し易い状態になる。
【００３６】
フィラメントの巻線形状やリード線によるフィラメントの支持方向は、例えば図２に示すタイプのものが考えられる。（ａ）のタイプのマウント１３は、フィラメント１４の両端部１４ａがコイル部１４ｂの巻線方向と平行な方向に且つ互い背反する方向に延びており、このフィラメント１４が、コイル部１４ｂの巻線方向がリード線６の延長方向に対して垂直な方向となるようにリード線６に支持されている。
【００３７】
（ｂ）のタイプのマウント１３は、フィラメント１４の両端部１４ａがコイル部１４ｂの巻線方向と平行な方向に且つ互いに平行に並設された状態で同一方向に延びており、このフィラメント１４が、コイル部１４ｂの巻線方向がリード線６の延長方向に対して平行な方向となるようにリード線６に支持されている。
【００３８】
（ｃ）のタイプのマウント１３は、フィラメント１４の巻線形状は（ａ）のマウント１３と同様に、フィラメント１４の両端部１４ａがコイル部１４ｂの巻線方向と平行な方向に且つ互い背反する方向に延びており、フィラメント１４は（ｂ）のマウント１３と同様に、コイル部１４ｂの巻線方向がリード線６の延長方向に対して平行な方向となるようにリード線６に支持されている。そのため、リード線６のフィラメント１４を支持する端部側は互いに接近する方向に屈曲されている。
【００３９】
なお、図示はしていないが、フィラメントからの熱電子の放出量を増加させるために、コイル部を二重或いは三重等の巻線形状にしてエミッタの塗布面積を増大させることも可能である。いずれにしても、フィラメントの巻線形状やリード線によるフィラメントの支持方向は、蛍光ランプのガラス管の管径、要求される明るさ等の要件を満たすように最適な組み合わせが選択される。
【００４０】
そして、マウント１３は、図３のように内壁面に蛍光物質１５が塗布されたガラス管１６の内部両端近傍にフィラメント１４を位置させた状態でガラス管１６とステムガラス１１が加熱融着され、ガラス管１６を気密封止している。
【００４１】
ガラス管１６とステムガラス１１の融着は、軟質ガラスからなるガラス管１６と軟質ガラスに対して硬質ガラスよりも熱膨張係数の差が小さい混合ガラス部で行われる。そのため、ガラス管１６と硬質ガラスを融着した場合と比較して加熱融着工程での応力の発生を低減することができ、ガラス管１６内の気密状態の維持をより確実なものとすることができる。
【００４２】
なお、気密状態のガラス管１６内には水銀及び希ガスが封入されると共に、一方の端部でガラス管１６内に位置するフィラメント１４を支持した一対のリード線６の他方の端部がステムガラス１１を貫通してガラス管１６の外部に延長されて蛍光ランプ１７が構成される。また、場合によってはフィラメントを囲むように周囲にパイプ又はスリーブを設けることもある。
【００４３】
次に、上述のステムの製造方法とは異なる別の製造方法を図４〜図１１を参照して説明する。図４で示す方法は、所定の長さに切断した一対のリード線６が円筒状のリード線挿入穴５に挿入されてなる成形型１の凹部４内の中央部に、底部２から突出したリード線６を包囲するように硬質ガラス粉末８を配置し、凹部４内の硬質ガラス粉末８が配置された領域の外側（側壁部３側）に環状に、硬質ガラスと軟質ガラスの中間の熱膨張係数を有するガラス粉末（以下、中間ガラス粉末１８と呼称する）を配置し、凹部４内を中央部の硬質ガラス粉末８とその周囲の中間ガラス粉末１８で満たす。
【００４４】
その後、硬質ガラス粉末８と中間ガラス粉末１８を加熱融解して冷却し、成形型１の凹部４から冷却した板状のガラスをリード線６と共に取り出す。すると、図５のような、中央部に位置する硬質ガラス部９とその周囲に位置する中間ガラス部１９が一体化された板状のステムガラス１１と、中央部の硬質ガラス部９を気密に貫通するリード線６を備えたステム１２が完成する。
【００４５】
図６で示す方法は、所定の長さに切断した一対のリード線６が円筒状のリード線挿入穴５に挿入されてなる成形型１の凹部４内に、リード線挿通孔２０を有する硬質ガラスの短管２１をリード線挿通孔２０にリード線６を挿通した状態で配置し、凹部４内のリード線６を包囲するように設けられた一対の硬質ガラス短管２１が配置された領域の外側（側壁部３側）に環状の、硬質ガラスと軟質ガラスの中間の熱膨張係数を有する中間ガラスの短管２２を配置する。
【００４６】
その後、硬質ガラス短管２１と中間ガラス短管２２を加熱融解して冷却し、成形型１の凹部４から冷却した板状のガラスをリード線６と共に取り出す。すると、図７のような、リード線６を包囲するように位置する硬質ガラス部９とその周囲に位置する中間ガラス部１９が一体化された板状のステムガラス１１と、中央部の硬質ガラス部９を気密に貫通するリード線６を備えたステム１２が完成する。
【００４７】
図８で示す方法は、（ａ）のように、所定の長さに切断した一対のリード線６が円筒状のリード線挿入穴５に挿入されてなる成形型１の凹部４内に、リード線挿通孔２０を有する硬質ガラスの短管２１をリード線挿通孔２０にリード線６を挿通した状態で配置し、凹部４内のリード線６を包囲するように設けられた一対の硬質ガラス短管２１が配置された領域の外側（側壁部３側）に環状の、硬質ガラスと軟質ガラスの中間の熱膨張係数を有する中間ガラスの短管２２を配置する。
【００４８】
ここまでは、上記図６を参照して説明した方法と同様であるが、本製造方法の場合は、成形型１を下型２３とし、一対のリード線挿通孔２４が設けられた上型２５を予め準備して下型２３に対向配置しておく。そして、（ｂ）のように、下型２３に配置された硬質ガラス短管２１と中間ガラス短管２２を加熱融解し、リード線挿通孔２４にリード線６を挿通した状態で上型２５を下型２３に向けて接近移動させて融解した硬質ガラス部９と中間ガラス部１９を上型の加圧によって押圧成形する。
【００４９】
すると、図７のような、リード線６を包囲するように位置する硬質ガラス部９とその周囲に位置する中間ガラス部１９が一体化された板状のステムガラス１１と、中央部の硬質ガラス部９を気密に貫通するリード線６を備えたステム１２が完成する。
【００５０】
この製造方法では、ステムガラス１１の形状が下型２３と上型２５によって形作られるため、寸法精度の再現性が良好なステムガラス１１を得ることができる。
【００５１】
なお、上記押圧成形によってステムガラスを形成する方法において、図示はしないが、加熱溶融する前の部材を短管状のガラスの替わりに粉末状のガラスとすることも可能である。
【００５２】
ところで、ステムの構成は、上述のリード線とステムガラスからなるものだけではなく、図９のように、リード線６及びステムガラス１１と共にガラスの排気管２８からなる構成とすることも可能である。排気管２８は硬質ガラスからなることが好ましい。
【００５３】
その場合、ステムの製造方法は図１０のように、成形型１の底部２に凹部４側から途中まで延びる一対の円筒状のリード線挿入穴５と共に、一対のリード線挿入穴５に挟まれた位置に底部２を貫通する排気管挿通孔２９を設ける。そして、円筒状のリード線挿入穴５にリード線６を挿入し、排気管挿通孔２９に排気管２８を挿通した後、凹部４内の中央部に、底部２から突出したリード線６及び排気管２８を包囲するように硬質ガラス粉末８を配置し、凹部４内の硬質ガラス粉末８が配置された領域の外側（側壁部３側）に環状に、混合ガラス粉末７又は中間ガラス粉末１８を配置し、加熱溶融した後冷却する。
【００５４】
また、排気管を備えたステムの別な製造方法として図１１（ａ）のように、下型２３の底部２に凹部４側から途中まで延びる一対の円筒状のリード線挿入穴５と共に一対のリード線挿入穴５に挟まれた位置に底部２を貫通する排気管挿通孔２９を設け、上型２５に一対のリード線挿通孔２４と共に一対のリード線挿通孔２４に挟まれた位置に排気管挿通孔３０を設け、下型２３と上型２５を対向配置しておく。そして、円筒状のリード線挿入穴５にリード線６を挿入し、排気管挿通孔２９に排気管２８を挿通した後、凹部４内のリード線６を包囲するように設けられた一対の硬質ガラス短管２１が配置された領域の外側（側壁部３側）に環状の中間ガラス短管２２を配置する。
【００５５】
そして、（ｂ）のように、下型２３に配置された硬質ガラス短管２１と中間ガラス短管２２を加熱融解し、リード線挿通孔２４にリード線６を挿通すると共に排気管挿通孔３０に排気管２８を挿通した状態で上型２５を下型２３に向けて接近移動させて融解した硬質ガラス部９と中間ガラス部１９を上型の加圧によって押圧成形する。
【００５６】
上記、排気管を備えたステムの製造方法においては、加熱時の熱によって排気管の孔が塞がってしまう恐れがある。そのため、加熱時に排気管内に窒素ガスなどの冷却ガスを流通させることにより排気管に外面側から内面側に向かって温度低下する温度勾配を形成して閉塞を防止することが可能である。或いは、排気管の孔に金属棒を挿入した状態で加熱することによっても排気管の閉塞を防止することができる。
【００５７】
なお、図１２〜図１５は、上述した種々のステムにフィラメントを取り付けてなるマウントの形状を示したものである。図１２及び図１３のマウント１３はリード線６、ステムガラス１１及びフィラメント１４からなり、図１２はステムガラス１１の内側を構成する硬質ガラス部９、外側を構成する混合ガラス部１０又は中間ガラス部１９の夫々を粉末を融解・固化することによって生成したものであり、図１３は短管を融解・固化することによって生成したものである。
【００５８】
図１４及び図１５のマウント１３はリード線６、ステムガラス１１、フィラメント１４及び排気管２８からなり、図１４はステムガラス１１の内側を構成する硬質ガラス部９、外側を構成する混合ガラス部１０又は中間ガラス部１９の夫々を粉末を融解・固化することによって生成したものであり、図１５は短管を融解・固化することによって生成したものである。
【００５９】
以上、詳細に説明したように、本発明は軟質ガラスによるガラス管を使用した低圧水銀ランプに使用するマウントを、電極となるフィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して該フィラメントとの電気的導通を図る一対のリード線に長寿命化が可能なコバール線を使用し、前記リード線が気密に貫通すると共にガラス管との間で融着が行われるステムガラスの、リード線が気密に貫通する部分をリード線と同じ熱膨張係数を有する硬質ガラスで形成し、ガラス管と融着する部分を硬質ガラスと軟質ガラスの中間の熱膨張係数を有するガラス部材で形成した。
【００６０】
その結果、ガラス管を軟質ガラスとすることによる低圧水銀ランプの低価格化、及び、ステムガラスのリード線が気密に貫通する部分とリード線とを同じ熱膨張係数を有する部材で形成し、且つステムガラスのガラス管と融着する部分をガラス管の熱膨張係数に近い部材で形成することで加熱工程時の、熱膨張係数の違に起因する不具合発生を防止して低圧水銀ランプの高信頼性化を実現した。
【００６１】
また、ステムガラスの、リード線が気密に貫通する部分とガラス管と融着する部分を一括で一体化することによる生産効率の向上によっても低圧水銀ランプの低価格化を図った。
【００６２】
更に、リード線にコバール線が使用できたことにより低圧水銀ランプの長寿命化が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】熱陰極蛍光ランプ用マウントの製造方法に係る製造工程図である。
【図２】マウントの概略説明図である。
【図３】熱陰極蛍光ランプの概略説明図である。
【図４】別の製造方法を示す説明図である。
【図５】ステムの概略説明図である。
【図６】別の製造方法を示す説明図である。
【図７】ステムの概略説明図である。
【図８】別の製造方法を示す説明図である。
【図９】ステムの概略説明図である。
【図１０】別の製造方法を示す説明図である。
【図１１】別の製造方法を示す説明図である。
【図１２】マウントの概略説明図である。
【図１３】マウントの概略説明図である。
【図１４】マウントの概略説明図である。
【図１５】マウントの概略説明図である。
【図１６】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 成形型
２ 底部
３ 側壁部
４ 凹部
５ リード線挿入穴
６ リード線
７ 混合ガラス粉末
８ 硬質ガラス粉末
９ 硬質ガラス部
１０ 混合ガラス部
１１ ステムガラス
１２ ステム
１３ マウント
１４ フィラメント
１４ａ 端部
１４ｂ コイル部
１５ 蛍光物質
１６ ガラス管
１７ 熱陰極蛍光ランプ
１８ 中間ガラス粉末
１９ 中間ガラス部
２０ リード線挿通内
２１ 硬質ガラス短管
２２ 中間ガラス短管
２３ 下型
２４ リード線挿通孔
２５ 上型
２８ 排気管
２９ 排気管挿通孔
３０ 排気管挿通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱陰極蛍光ランプや冷陰極蛍光ランプなどの低圧水銀ランプ用マウント及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱陰極蛍光ランプ（以下、蛍光ランプと略称する）は、内壁面に蛍光物質が塗布されたガラス管の内部に希ガスと水銀が封入されると共にガラス管内の両端近傍に電極が配置された構造を有しており、この両電極間に電圧（交流電圧）を印加することにより一方の電極から放出された電子がガラス管内の希ガスや水銀の気体原子と衝突し、これらを電離、励起しながら他方の電極に向かって進み、放電が行われる。
【０００３】
このとき、電子の衝突を受けた水銀原子は電子のエネルギーで励起されて紫外線（波長：２５３．７ｎｍ）を放出し、この紫外線がガラス管の内壁に塗布された蛍光物質に照射されて該蛍光物質を励起し、可視光に変換される。
【０００４】
ところで、ガラス管内の両端近傍に配置する電極（以下、フィラメントと呼称する）は、一般的に、蛍光ランプの製造工程上、予めステムに支持された状態（マウント）に組立てられ、その後ガラス管の両端部を封止する。
【０００５】
ステムは一般的に、一対のリード線がステムガラスに気密に貫通した構造となっており、ステムを構成するステムガラス及びリード線の夫々に使用される物質は蛍光ランプの構造上、ガラス管に使用されるガラスの熱膨張係数と等しいか或いはそれに近い熱膨張係数を有するものが使用される。
【０００６】
例えば、ガラス管に軟質ガラスを使用した場合、ステムガラスにも軟質ガラスが使用され、導入線には軟質ガラスに近い熱膨張係数を有するジュメット線が使用される。
【０００７】
ガラス管に硬質ガラス（例えば、コバールガラス）を使用した場合は、ステムガラスにも同様に硬質ガラス（コバールガラス）が使用され、導入線には硬質ガラス（コバールガラス）に近い熱膨張係数を有するコバール線が使用される。
【０００８】
また、従来の蛍光ランプは、ステムの種類（ステムガラスの形状）がガラス管の管径によって制約される。例えば、ガラス管の管径が約７ｍｍφ以上の場合は、ガラスを裾広がりのスカート状に成形されたフレアステムガラスを用いたフレアステムが使用され、ガラスの管径が約７〜５ｍｍφの場合はガラスを円盤状に成形したボタンステムガラスを用いたボタンステムが使用され、ガラス管の管径が約５ｍｍφ以下の場合はガラスを球状や楕円状に成形したビードステムガラスを用いたビードステムが使用される。
【０００９】
ビードステムを管径が小さいガラス管に使用するのは、フレアステム、ボタンステム、及びビードステムを管径が等しいガラス管に使用したとすると、夫々のステムを構成するフレアステムガラス、ボタンステムガラス、及びビードステムガラスのうち、ビードステムガラスが最も体積が大きくなり、そのため、ビードステムを管径が大きいガラス管に使用すると、ガラス管に対するビードステムガラスの加熱融着後の冷却過程においてガラス量の多い融着部に大きな残留応力が発生し、残留応力に起因するクラックの発生を招く恐れがあるためである。また、フレアステムは構造が複雑なため、細径化が難しい。
【００１０】
ところで、ガラス管に軟質ガラスを使用した蛍光ランプは、同様に軟質ガラスを使用したステムガラスとジュメット線を使用した導入線で構成されたステムを前記ガラス管の両端部に配置して封止した場合、ガラス管内に封入された水銀とジュメット線が化学反応を起こし、気密封止されたガラス管のリークを招く可能性がある。
【００１１】
また、ガラス管に硬質ガラスを使用した蛍光ランプは、ステムガラスと共に硬質ガラスが高価なため蛍光ランプの製造コストが高くなる。
【００１２】
そこで、蛍光ランプの信頼性及び製造コストを考慮して、導入線に水銀との化学反応を生じないコバール線を使用し、ステムガラスにコバール線と熱膨張係数が同じ硬質ガラス（コバールガラス）を使用し、ガラス管に安価な軟質ガラスを使用することが考えられる。
【００１３】
但し、この場合、ガラス管とステムガラスの熱膨張係数が大きく異なるために、ステムガラスでガラス管を封止する際の加熱融着時及び冷却時に互いの熱膨張係数の違いによる応力歪みが発生し、それに起因する種々の不具合が発生することになる。
【００１４】
そこで、熱膨張係数が異なる２種類のガラスを信頼性を確保しながら融着する方法が必要となるが、これに対しては図１６に示すような提案がなされている。それは、殺菌灯５０において、該殺菌灯５０を構成する軟質系紫外線透過ガラスからなるガラス管５１に設けた開口部５２を前記軟質系紫外線透過ガラスとは異なる熱膨張係数を有する硬質系紫外線透過ガラスからなる透光部５３で塞ぐにあたって、硬質系紫外線透過ガラスからなる透光部５３を軟質系紫外線透過ガラスと硬質系紫外線透過ガラスの中間の熱膨張係数を有する中間ガラスからなる枠部材５４を介して軟質系紫外線透過ガラスからなるガラス管５１に取り付けるものである。
【００１５】
これにより、熱膨張係数の差が大きいガラス管５１と透光部５３が直接融着されることがなく、それよりも熱膨張係数の差が少ないガラス管５１と枠部材５４、及び、枠部材５４と透光部５３が夫々融着されて熱膨張係数の差が緩和され、それによって各融着部における応力歪みを抑制するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−９６７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、上記、中間ガラスを用いることによって熱膨張係数が大きく異なる２種類のガラスの熱膨張係数の差を緩和する方法は、中間ガラスを融着する別の工程が必要となり、製造リードタイムの長時間化による生産効率の低下及び製造コストの高騰を招くことになる。
【００１７】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、安価な製造コストで、信頼性が高く長寿命の低圧水銀ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、電極となるフィラメントと、前記フィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して前記フィラメントとの電気的導通を図った一対のリード線と、熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材が一体化されてなり且つ前記一対のリード線が気密に貫通するステムガラスとを有し、内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の内部の端部近傍に前記フィラメントが位置した状態で前記ステムガラスにより前記ガラス管を気密封止する低圧水銀ランプ用マウントであって、前記ガラス管は第１のガラス部材からなり、前記ステムガラスは前記一対のリード線が気密に貫通する部分が前記第１のガラス部材よりも熱膨張係数が小さい第２のガラス部材からなると共に前記第１のガラス部材の外側の、前記ガラス管と融着する部分が前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材の中間の熱膨張係数を有する第３のガラス部材からなり、前記一対のリード線は前記第２のガラス部材と略同一の熱膨張係数を有する金属部材からなることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記第１のガラス部材が軟質ガラス、前記第２のガラス部材が硬質ガラス、前記リード線がコバール線であることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、電極となるフィラメントと、前記フィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して前記フィラメントとの電気的導通を図った一対のリード線と、熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材が一体化されてなり且つ前記一対のリード線が気密に貫通するステムガラスとを有し、内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の内部の端部近傍に前記フィラメントが位置した状態で前記ステムガラスにより前記ガラス管を気密封止する低圧水銀ランプ用マウントの製造方法であって、
凹部と前記凹部から途中まで延びる一対のリード線挿入穴を有する成形型の前記一対のリード線挿入穴の夫々にリード線を挿入する工程と、
前記凹部の前記リード線を包囲する領域に第１のガラス部材を配置する工程と、
前記凹部に配置された前記第１のガラス部材を包囲する領域に、前記第１のガラス部材よりも熱膨張係数の大きいガラス部材からなる前記ガラス管と前記第１のガラス部材との中間の熱膨張係数を有する第２のガラス部材を配置する工程と、
前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材を加熱溶融して一体に固化して前記リード線が気密に貫通するステムガラスを形成する工程と、
前記第１のガラス部材と略同一の熱膨張係数を有する金属部材からなる前記一対のリード線の夫々の一方の端部間に前記フィラメントを継線して前記フィラメントと前記リード線を電気的に導通させる工程、
とを有することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、電極となるフィラメントと、前記フィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して前記フィラメントとの電気的導通を図った一対のリード線と、熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材が一体化されてなり且つ前記一対のリード線が気密に貫通するステムガラスとを有し、内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の内部の端部近傍に前記フィラメントが位置した状態で前記ステムガラスにより前記ガラス管を気密封止する低圧水銀ランプ用マウントの製造方法であって、
凹部と前記凹部から途中まで延びる一対のリード線挿入穴を有する下型の前記一対のリード線挿入穴の夫々にリード線を挿入する工程と、
前記凹部の前記リード線を包囲する領域に第１のガラス部材を配置する工程と、
前記凹部に配置された前記第１のガラス部材を包囲する領域に、前記第１のガラス部材よりも熱膨張係数の大きいガラス部材からなる前記ガラス管と前記第１のガラス部材との中間の熱膨張係数を有する第２のガラス部材を配置する工程と、
前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材を加熱溶融して前記下型と上形による押圧成形で一体に固化して前記リード線が気密に貫通するステムガラスを形成する工程と、
前記第１のガラス部材と略同一の熱膨張係数を有する金属部材からなる前記一対のリード線の夫々の一方の端部間に前記フィラメントを継線して前記フィラメントと前記リード線を電気的に導通させる工程、
とを有することを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項３又は４のいずれか１項において、前記ガラス管が軟質ガラスからなり、前記第１のガラス部材が粉末状の硬質ガラス、前記第２のガラス部材が前記軟質ガラスと前記硬質ガラスの中間の熱膨張係数を有する粉末状のガラス、前記リード線がコバール線であることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項３又は４のいずれか１項において、前記ガラス管が軟質ガラスからなり、前記第１のガラス部材が管状の硬質ガラス、前記第２のガラス部材が前記軟質ガラスと前記硬質ガラスの中間の熱膨張係数を有する管状のガラス、前記リード線がコバール線であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、低圧水銀ランプ用マウントのステムガラスを熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材で一体に形成した。そのうち、一対のリード線が気密に貫通する部分を前記リード線と熱膨張係数が同一のガラス部材で形成すると共に、リード線が貫通する部分の外側の、低圧水銀ランプのガラス管と融着する部分を、前記一対のリード線が貫通する部分とそれよりも熱膨張係数が大きいカラス管との中間の熱膨張係数を有するガラス部材で形成した。
【００２５】
そのため、ステムガラスの、リード線が貫通する部分と前記リード線との加熱融着工程及び、ステムガラスの、リード線が貫通する部分の外側の部分とガラス管との加熱融着工程において、互いに加わる応力を低減することができ、信頼性が高く長寿命の低圧水銀ランプを実現することができた。
【００２６】
また、成形型内に配置した夫々熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材を加熱溶融することによってステムガラスを形成するようにした。そのため、生産効率が向上し低圧水銀ランプの低価格化が実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図１５を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００２８】
本発明は低圧水銀ランプ（本実施形態では、熱陰極蛍光ランプであり、以下、蛍光ランプと略称する。）及びその製造方法であり、ガラス管に安価な軟質ガラスを使用し、電極（フィラメント）を支持するリード線に長寿命化が可能なコバール線を使用し、前記リード線が気密に貫通するステムガラスの該リード線の貫通部分をリード線と同じ熱膨張係数を有する硬質ガラス（コバールガラス）とし、ガラス管との融着部分を硬質ガラスと軟質ガラスの中間の熱膨張係数を有するガラス部材とするものである。
【００２９】
以下、図１の製造工程図を参照して製造方法を説明する。まず、（ａ）の工程において、成形型１を準備する。成形型１は金属もしくはカーボンからなり、底部２及び側壁部３で凹部４が形成され、底部２には凹部４側から途中まで延びる一対の円筒状のリード線挿入穴５が設けられている。
【００３０】
次に、（ｂ）の工程において、所定の長さに切断した一対のリード線６を成形型１のリード線挿入穴５に挿入する。リード線６は上述したようにコバール線を使用する。
【００３１】
次に、（ｃ）の工程において、凹部４内の中央部に、底部２から突出したリード線６を包囲するように硬質ガラス粉末８を配置し、凹部４内の硬質ガラス粉末８が配置された領域の外側（側壁部３側）に環状に、コバールガラスからなる硬質ガラスの粉末と軟質ガラスの粉末を混合した混合ガラス粉末７を配置する。これにより、凹部４内は中央部の硬質ガラス粉末８とその周囲の混合ガラス粉末７で満たされる。
【００３２】
次に、（ｄ）の工程において、硬質ガラス粉末８及び混合ガラス粉末７を加熱してガラス粉末を融解し、夫々硬質ガラス部９及び混合ガラス部１０を形成してその後冷却する。このときの加熱温度は、軟質ガラスよりも融点が高い硬質ガラスの融点以上の温度で、且つリード線６と成形型１のうち何れか低い方の融点未満の温度である。加熱方法は、成形型１を直接バーナー等で加熱してもよいし、成形型１ごと加熱炉に入れて成形型１とガラス粉末７、８を同時に加熱してもよい。
【００３３】
加熱冷却を経て一体化されたリード線６と硬質ガラス部９は互いの熱膨張係数が同じであるために加熱冷却工程で互いに応力を生じさせることがなく、リード線６と硬質ガラス部９の間で信頼性の高い気密封止を実現することができる。
【００３４】
最後に、（ｅ）の工程において、成形型１の凹部４から冷却した板状のガラスをリード線６と共に取り出す。すると、中央部に位置する硬質ガラス部９とその周囲に位置する、硬質ガラスと軟質ガラスを混合した混合ガラス部１０が一体化された板状のステムガラス１１と、中央部の硬質ガラス部９を気密に貫通するリード線６を備えたステム１２が完成する。
【００３５】
完成したステム１２は、その後のマウント工程において、一対のリード線の夫々の一方の端部間にコイル状のフィラメントがカシメ或いは溶接等の方法により継線され、マウントが形成される。この場合、フィラメントには予め表面に電子放射性物質(エミッタ)が炭酸塩の状態で塗布され、活性化することにより熱電子が放出し易い状態になる。
【００３６】
フィラメントの巻線形状やリード線によるフィラメントの支持方向は、例えば図２に示すタイプのものが考えられる。（ａ）のタイプのマウント１３は、フィラメント１４の両端部１４ａがコイル部１４ｂの巻線方向と平行な方向に且つ互い背反する方向に延びており、このフィラメント１４が、コイル部１４ｂの巻線方向がリード線６の延長方向に対して垂直な方向となるようにリード線６に支持されている。
【００３７】
（ｂ）のタイプのマウント１３は、フィラメント１４の両端部１４ａがコイル部１４ｂの巻線方向と平行な方向に且つ互いに平行に並設された状態で同一方向に延びており、このフィラメント１４が、コイル部１４ｂの巻線方向がリード線６の延長方向に対して平行な方向となるようにリード線６に支持されている。
【００３８】
（ｃ）のタイプのマウント１３は、フィラメント１４の巻線形状は（ａ）のマウント１３と同様に、フィラメント１４の両端部１４ａがコイル部１４ｂの巻線方向と平行な方向に且つ互い背反する方向に延びており、フィラメント１４は（ｂ）のマウント１３と同様に、コイル部１４ｂの巻線方向がリード線６の延長方向に対して平行な方向となるようにリード線６に支持されている。そのため、リード線６のフィラメント１４を支持する端部側は互いに接近する方向に屈曲されている。
【００３９】
なお、図示はしていないが、フィラメントからの熱電子の放出量を増加させるために、コイル部を二重或いは三重等の巻線形状にしてエミッタの塗布面積を増大させることも可能である。いずれにしても、フィラメントの巻線形状やリード線によるフィラメントの支持方向は、蛍光ランプのガラス管の管径、要求される明るさ等の要件を満たすように最適な組み合わせが選択される。
【００４０】
そして、マウント１３は、図３のように内壁面に蛍光物質１５が塗布されたガラス管１６の内部両端近傍にフィラメント１４を位置させた状態でガラス管１６とステムガラス１１が加熱融着され、ガラス管１６を気密封止している。
【００４１】
ガラス管１６とステムガラス１１の融着は、軟質ガラスからなるガラス管１６と軟質ガラスに対して硬質ガラスよりも熱膨張係数の差が小さい混合ガラス部で行われる。そのため、ガラス管１６と硬質ガラスを融着した場合と比較して加熱融着工程での応力の発生を低減することができ、ガラス管１６内の気密状態の維持をより確実なものとすることができる。
【００４２】
なお、気密状態のガラス管１６内には水銀及び希ガスが封入されると共に、一方の端部でガラス管１６内に位置するフィラメント１４を支持した一対のリード線６の他方の端部がステムガラス１１を貫通してガラス管１６の外部に延長されて蛍光ランプ１７が構成される。また、場合によってはフィラメントを囲むように周囲にパイプ又はスリーブを設けることもある。
【００４３】
次に、上述のステムの製造方法とは異なる別の製造方法を図４〜図１１を参照して説明する。図４で示す方法は、所定の長さに切断した一対のリード線６が円筒状のリード線挿入穴５に挿入されてなる成形型１の凹部４内の中央部に、底部２から突出したリード線６を包囲するように硬質ガラス粉末８を配置し、凹部４内の硬質ガラス粉末８が配置された領域の外側（側壁部３側）に環状に、硬質ガラスと軟質ガラスの中間の熱膨張係数を有するガラス粉末（以下、中間ガラス粉末１８と呼称する）を配置し、凹部４内を中央部の硬質ガラス粉末８とその周囲の中間ガラス粉末１８で満たす。
【００４４】
その後、硬質ガラス粉末８と中間ガラス粉末１８を加熱融解して冷却し、成形型１の凹部４から冷却した板状のガラスをリード線６と共に取り出す。すると、図５のような、中央部に位置する硬質ガラス部９とその周囲に位置する中間ガラス部１９が一体化された板状のステムガラス１１と、中央部の硬質ガラス部９を気密に貫通するリード線６を備えたステム１２が完成する。
【００４５】
図６で示す方法は、所定の長さに切断した一対のリード線６が円筒状のリード線挿入穴５に挿入されてなる成形型１の凹部４内に、リード線挿通孔２０を有する硬質ガラスの短管２１をリード線挿通孔２０にリード線６を挿通した状態で配置し、凹部４内のリード線６を包囲するように設けられた一対の硬質ガラス短管２１が配置された領域の外側（側壁部３側）に環状の、硬質ガラスと軟質ガラスの中間の熱膨張係数を有する中間ガラスの短管２２を配置する。
【００４６】
その後、硬質ガラス短管２１と中間ガラス短管２２を加熱融解して冷却し、成形型１の凹部４から冷却した板状のガラスをリード線６と共に取り出す。すると、図７のような、リード線６を包囲するように位置する硬質ガラス部９とその周囲に位置する中間ガラス部１９が一体化された板状のステムガラス１１と、中央部の硬質ガラス部９を気密に貫通するリード線６を備えたステム１２が完成する。
【００４７】
図８で示す方法は、（ａ）のように、所定の長さに切断した一対のリード線６が円筒状のリード線挿入穴５に挿入されてなる成形型１の凹部４内に、リード線挿通孔２０を有する硬質ガラスの短管２１をリード線挿通孔２０にリード線６を挿通した状態で配置し、凹部４内のリード線６を包囲するように設けられた一対の硬質ガラス短管２１が配置された領域の外側（側壁部３側）に環状の、硬質ガラスと軟質ガラスの中間の熱膨張係数を有する中間ガラスの短管２２を配置する。
【００４８】
ここまでは、上記図６を参照して説明した方法と同様であるが、本製造方法の場合は、成形型１を下型２３とし、一対のリード線挿通孔２４が設けられた上型２５を予め準備して下型２３に対向配置しておく。そして、（ｂ）のように、下型２３に配置された硬質ガラス短管２１と中間ガラス短管２２を加熱融解し、リード線挿通孔２４にリード線６を挿通した状態で上型２５を下型２３に向けて接近移動させて融解した硬質ガラス部９と中間ガラス部１９を上型の加圧によって押圧成形する。
【００４９】
すると、図７のような、リード線６を包囲するように位置する硬質ガラス部９とその周囲に位置する中間ガラス部１９が一体化された板状のステムガラス１１と、中央部の硬質ガラス部９を気密に貫通するリード線６を備えたステム１２が完成する。
【００５０】
この製造方法では、ステムガラス１１の形状が下型２３と上型２５によって形作られるため、寸法精度の再現性が良好なステムガラス１１を得ることができる。
【００５１】
なお、上記押圧成形によってステムガラスを形成する方法において、図示はしないが、加熱溶融する前の部材を短管状のガラスの替わりに粉末状のガラスとすることも可能である。
【００５２】
ところで、ステムの構成は、上述のリード線とステムガラスからなるものだけではなく、図９のように、リード線６及びステムガラス１１と共にガラスの排気管２８からなる構成とすることも可能である。排気管２８は硬質ガラスからなることが好ましい。
【００５３】
その場合、ステムの製造方法は図１０のように、成形型１の底部２に凹部４側から途中まで延びる一対の円筒状のリード線挿入穴５と共に、一対のリード線挿入穴５に挟まれた位置に底部２を貫通する排気管挿通孔２９を設ける。そして、円筒状のリード線挿入穴５にリード線６を挿入し、排気管挿通孔２９に排気管２８を挿通した後、凹部４内の中央部に、底部２から突出したリード線６及び排気管２８を包囲するように硬質ガラス粉末８を配置し、凹部４内の硬質ガラス粉末８が配置された領域の外側（側壁部３側）に環状に、混合ガラス粉末７又は中間ガラス粉末１８を配置し、加熱溶融した後冷却する。
【００５４】
また、排気管を備えたステムの別な製造方法として図１１（ａ）のように、下型２３の底部２に凹部４側から途中まで延びる一対の円筒状のリード線挿入穴５と共に一対のリード線挿入穴５に挟まれた位置に底部２を貫通する排気管挿通孔２９を設け、上型２５に一対のリード線挿通孔２４と共に一対のリード線挿通孔２４に挟まれた位置に排気管挿通孔３０を設け、下型２３と上型２５を対向配置しておく。そして、円筒状のリード線挿入穴５にリード線６を挿入し、排気管挿通孔２９に排気管２８を挿通した後、凹部４内のリード線６を包囲するように設けられた一対の硬質ガラス短管２１が配置された領域の外側（側壁部３側）に環状の中間ガラス短管２２を配置する。
【００５５】
そして、（ｂ）のように、下型２３に配置された硬質ガラス短管２１と中間ガラス短管２２を加熱融解し、リード線挿通孔２４にリード線６を挿通すると共に排気管挿通孔３０に排気管２８を挿通した状態で上型２５を下型２３に向けて接近移動させて融解した硬質ガラス部９と中間ガラス部１９を上型の加圧によって押圧成形する。
【００５６】
上記、排気管を備えたステムの製造方法においては、加熱時の熱によって排気管の孔が塞がってしまう恐れがある。そのため、加熱時に排気管内に窒素ガスなどの冷却ガスを流通させることにより排気管に外面側から内面側に向かって温度低下する温度勾配を形成して閉塞を防止することが可能である。或いは、排気管の孔に金属棒を挿入した状態で加熱することによっても排気管の閉塞を防止することができる。
【００５７】
なお、図１２〜図１５は、上述した種々のステムにフィラメントを取り付けてなるマウントの形状を示したものである。図１２及び図１３のマウント１３はリード線６、ステムガラス１１及びフィラメント１４からなり、図１２はステムガラス１１の内側を構成する硬質ガラス部９、外側を構成する混合ガラス部１０又は中間ガラス部１９の夫々を粉末を融解・固化することによって生成したものであり、図１３は短管を融解・固化することによって生成したものである。
【００５８】
図１４及び図１５のマウント１３はリード線６、ステムガラス１１、フィラメント１４及び排気管２８からなり、図１４はステムガラス１１の内側を構成する硬質ガラス部９、外側を構成する混合ガラス部１０又は中間ガラス部１９の夫々を粉末を融解・固化することによって生成したものであり、図１５は短管を融解・固化することによって生成したものである。
【００５９】
以上、詳細に説明したように、本発明は軟質ガラスによるガラス管を使用した低圧水銀ランプに使用するマウントを、電極となるフィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して該フィラメントとの電気的導通を図る一対のリード線に長寿命化が可能なコバール線を使用し、前記リード線が気密に貫通すると共にガラス管との間で融着が行われるステムガラスの、リード線が気密に貫通する部分をリード線と同じ熱膨張係数を有する硬質ガラスで形成し、ガラス管と融着する部分を硬質ガラスと軟質ガラスの中間の熱膨張係数を有するガラス部材で形成した。
【００６０】
その結果、ガラス管を軟質ガラスとすることによる低圧水銀ランプの低価格化、及び、ステムガラスのリード線が気密に貫通する部分とリード線とを同じ熱膨張係数を有する部材で形成し、且つステムガラスのガラス管と融着する部分をガラス管の熱膨張係数に近い部材で形成することで加熱工程時の、熱膨張係数の違に起因する不具合発生を防止して低圧水銀ランプの高信頼性化を実現した。
【００６１】
また、ステムガラスの、リード線が気密に貫通する部分とガラス管と融着する部分を一括で一体化することによる生産効率の向上によっても低圧水銀ランプの低価格化を図った。
【００６２】
更に、リード線にコバール線が使用できたことにより低圧水銀ランプの長寿命化が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】熱陰極蛍光ランプ用マウントの製造方法に係る製造工程図である。
【図２】マウントの概略説明図である。
【図３】熱陰極蛍光ランプの概略説明図である。
【図４】別の製造方法を示す説明図である。
【図５】ステムの概略説明図である。
【図６】別の製造方法を示す説明図である。
【図７】ステムの概略説明図である。
【図８】別の製造方法を示す説明図である。
【図９】ステムの概略説明図である。
【図１０】別の製造方法を示す説明図である。
【図１１】別の製造方法を示す説明図である。
【図１２】マウントの概略説明図である。
【図１３】マウントの概略説明図である。
【図１４】マウントの概略説明図である。
【図１５】マウントの概略説明図である。
【図１６】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 成形型
２ 底部
３ 側壁部
４ 凹部
５ リード線挿入穴
６ リード線
７ 混合ガラス粉末
８ 硬質ガラス粉末
９ 硬質ガラス部
１０ 混合ガラス部
１１ ステムガラス
１２ ステム
１３ マウント
１４ フィラメント
１４ａ 端部
１４ｂ コイル部
１５ 蛍光物質
１６ ガラス管
１７ 熱陰極蛍光ランプ
１８ 中間ガラス粉末
１９ 中間ガラス部
２０ リード線挿通内
２１ 硬質ガラス短管
２２ 中間ガラス短管
２３ 下型
２４ リード線挿通孔
２５ 上型
２８ 排気管
２９ 排気管挿通孔
３０ 排気管挿通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極となるフィラメントと、前記フィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して前記フィラメントとの電気的導通を図った一対のリード線と、熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材が一体化されてなり且つ前記一対のリード線が気密に貫通するステムガラスとを有し、内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の内部の端部近傍に前記フィラメントが位置した状態で前記ステムガラスにより前記ガラス管を気密封止する低圧水銀ランプ用マウントであって、
前記ガラス管は第１のガラス部材からなり、前記ステムガラスは前記一対のリード線が気密に貫通する部分が前記第１のガラス部材よりも熱膨張係数が小さい第２のガラス部材からなると共に前記第１のガラス部材の外側の、前記ガラス管と融着する部分が前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材の中間の熱膨張係数を有する第３のガラス部材からなり、前記一対のリード線は前記第２のガラス部材と略同一の熱膨張係数を有する金属部材からなることを特徴とする低圧水銀ランプ用マウント。
【請求項２】
前記第１のガラス部材が軟質ガラス、前記第２のガラス部材が硬質ガラス、前記リード線がコバール線であることを特徴とする請求項１に記載の低圧水銀ランプ用マウント。
【請求項３】
電極となるフィラメントと、前記フィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して前記フィラメントとの電気的導通を図った一対のリード線と、熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材が一体化されてなり且つ前記一対のリード線が気密に貫通するステムガラスとを有し、内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の内部の端部近傍に前記フィラメントが位置した状態で前記ステムガラスにより前記ガラス管を気密封止する低圧水銀ランプ用マウントの製造方法であって、
凹部と前記凹部から途中まで延びる一対のリード線挿入穴を有する成形型の前記一対のリード線挿入穴の夫々にリード線を挿入する工程と、
前記凹部の前記リード線を包囲する領域に第１のガラス部材を配置する工程と、
前記凹部に配置された前記第１のガラス部材を包囲する領域に、前記第１のガラス部材よりも熱膨張係数の大きいガラス部材からなる前記ガラス管と前記第１のガラス部材との中間の熱膨張係数を有する第２のガラス部材を配置する工程と、
前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材を加熱溶融して一体に固化して前記リード線が気密に貫通するステムガラスを形成する工程と、
前記第１のガラス部材と略同一の熱膨張係数を有する金属部材からなる前記一対のリード線の夫々の一方の端部間に前記フィラメントを継線して前記フィラメントと前記リード線を電気的に導通させる工程、
とを有することを特徴とする低圧水銀ランプ用マウントの製造方法。
【請求項４】
電極となるフィラメントと、前記フィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して前記フィラメントとの電気的導通を図った一対のリード線と、熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材が一体化されてなり且つ前記一対のリード線が気密に貫通するステムガラスとを有し、内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の内部の端部近傍に前記フィラメントが位置した状態で前記ステムガラスにより前記ガラス管を気密封止する低圧水銀ランプ用マウントの製造方法であって、
凹部と前記凹部から途中まで延びる一対のリード線挿入穴を有する下型の前記一対のリード線挿入穴の夫々にリード線を挿入する工程と、
前記凹部の前記リード線を包囲する領域に第１のガラス部材を配置する工程と、
前記凹部に配置された前記第１のガラス部材を包囲する領域に、前記第１のガラス部材よりも熱膨張係数の大きいガラス部材からなる前記ガラス管と前記第１のガラス部材との中間の熱膨張係数を有する第２のガラス部材を配置する工程と、
前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材を加熱溶融して前記下型と上形による押圧成形で一体に固化して前記リード線が気密に貫通するステムガラスを形成する工程と、
前記第１のガラス部材と略同一の熱膨張係数を有する金属部材からなる前記一対のリード線の夫々の一方の端部間に前記フィラメントを継線して前記フィラメントと前記リード線を電気的に導通させる工程、
とを有することを特徴とする低圧水銀ランプ用マウントの製造方法。
【請求項５】
前記ガラス管が軟質ガラスからなり、前記第１のガラス部材が粉末状の硬質ガラス、前記第２のガラス部材が前記軟質ガラスと前記硬質ガラスの中間の熱膨張係数を有する粉末状のガラス、前記リード線がコバール線であることを特徴とする請求項３又は４のいずれか１項に記載の低圧水銀ランプ用マウントの製造方法。
【請求項６】
前記ガラス管が軟質ガラスからなり、前記第１のガラス部材が管状の硬質ガラス、前記第２のガラス部材が前記軟質ガラスと前記硬質ガラスの中間の熱膨張係数を有する管状のガラス、前記リード線がコバール線であることを特徴とする請求項３又は４のいずれか１項に記載の低圧水銀ランプ用マウントの製造方法。
【請求項１】
電極となるフィラメントと、前記フィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して前記フィラメントとの電気的導通を図った一対のリード線と、熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材が一体化されてなり且つ前記一対のリード線が気密に貫通するステムガラスとを有し、内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の内部の端部近傍に前記フィラメントが位置した状態で前記ステムガラスにより前記ガラス管を気密封止する低圧水銀ランプ用マウントであって、
前記ガラス管は第１のガラス部材からなり、前記ステムガラスは前記一対のリード線が気密に貫通する部分が前記第１のガラス部材よりも熱膨張係数が小さい第２のガラス部材からなると共に前記第１のガラス部材の外側の、前記ガラス管と融着する部分が前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材の中間の熱膨張係数を有する第３のガラス部材からなり、前記一対のリード線は前記第２のガラス部材と略同一の熱膨張係数を有する金属部材からなることを特徴とする低圧水銀ランプ用マウント。
【請求項２】
前記第１のガラス部材が軟質ガラス、前記第２のガラス部材が硬質ガラス、前記リード線がコバール線であることを特徴とする請求項１に記載の低圧水銀ランプ用マウント。
【請求項３】
電極となるフィラメントと、前記フィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して前記フィラメントとの電気的導通を図った一対のリード線と、熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材が一体化されてなり且つ前記一対のリード線が気密に貫通するステムガラスとを有し、内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の内部の端部近傍に前記フィラメントが位置した状態で前記ステムガラスにより前記ガラス管を気密封止する低圧水銀ランプ用マウントの製造方法であって、
凹部と前記凹部から途中まで延びる一対のリード線挿入穴を有する成形型の前記一対のリード線挿入穴の夫々にリード線を挿入する工程と、
前記凹部の前記リード線を包囲する領域に第１のガラス部材を配置する工程と、
前記凹部に配置された前記第１のガラス部材を包囲する領域に、前記第１のガラス部材よりも熱膨張係数の大きいガラス部材からなる前記ガラス管と前記第１のガラス部材との中間の熱膨張係数を有する第２のガラス部材を配置する工程と、
前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材を加熱溶融して一体に固化して前記リード線が気密に貫通するステムガラスを形成する工程と、
前記第１のガラス部材と略同一の熱膨張係数を有する金属部材からなる前記一対のリード線の夫々の一方の端部間に前記フィラメントを継線して前記フィラメントと前記リード線を電気的に導通させる工程、
とを有することを特徴とする低圧水銀ランプ用マウントの製造方法。
【請求項４】
電極となるフィラメントと、前記フィラメントを夫々の一方の端部同士で支持して前記フィラメントとの電気的導通を図った一対のリード線と、熱膨張係数が異なる２種類のガラス部材が一体化されてなり且つ前記一対のリード線が気密に貫通するステムガラスとを有し、内壁面に蛍光物質が均一に塗布されたガラス管の内部の端部近傍に前記フィラメントが位置した状態で前記ステムガラスにより前記ガラス管を気密封止する低圧水銀ランプ用マウントの製造方法であって、
凹部と前記凹部から途中まで延びる一対のリード線挿入穴を有する下型の前記一対のリード線挿入穴の夫々にリード線を挿入する工程と、
前記凹部の前記リード線を包囲する領域に第１のガラス部材を配置する工程と、
前記凹部に配置された前記第１のガラス部材を包囲する領域に、前記第１のガラス部材よりも熱膨張係数の大きいガラス部材からなる前記ガラス管と前記第１のガラス部材との中間の熱膨張係数を有する第２のガラス部材を配置する工程と、
前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材を加熱溶融して前記下型と上形による押圧成形で一体に固化して前記リード線が気密に貫通するステムガラスを形成する工程と、
前記第１のガラス部材と略同一の熱膨張係数を有する金属部材からなる前記一対のリード線の夫々の一方の端部間に前記フィラメントを継線して前記フィラメントと前記リード線を電気的に導通させる工程、
とを有することを特徴とする低圧水銀ランプ用マウントの製造方法。
【請求項５】
前記ガラス管が軟質ガラスからなり、前記第１のガラス部材が粉末状の硬質ガラス、前記第２のガラス部材が前記軟質ガラスと前記硬質ガラスの中間の熱膨張係数を有する粉末状のガラス、前記リード線がコバール線であることを特徴とする請求項３又は４のいずれか１項に記載の低圧水銀ランプ用マウントの製造方法。
【請求項６】
前記ガラス管が軟質ガラスからなり、前記第１のガラス部材が管状の硬質ガラス、前記第２のガラス部材が前記軟質ガラスと前記硬質ガラスの中間の熱膨張係数を有する管状のガラス、前記リード線がコバール線であることを特徴とする請求項３又は４のいずれか１項に記載の低圧水銀ランプ用マウントの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−３３７５８（Ｐ２０１０−３３７５８Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９２３４１（Ｐ２００８−１９２３４１）
【出願日】平成２０年７月２５日（２００８．７．２５）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２５日（２００８．７．２５）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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