彎曲燈製造方法、彎曲燈和背光單元的製作方法

2023-05-27 07:17:01

專利名稱：彎曲燈製造方法、彎曲燈和背光單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於通過彎曲直玻璃管來製造彎曲燈的彎曲燈製造方法，一種彎曲燈以及一種背光單元。
背景技術：
用於液晶顯示屏的背光單元中的冷陰極螢光燈(下文中稱為螢光燈)是常規的彎曲燈的一個例子。螢光燈是字符「U」或「L」的形狀的。當它們用在直接位於下方的類型(direct-below-type)的背光單元中時，多個字符「U」形的螢光燈布置在屏幕的後面。當它們用在邊緣發光型的背光單元中時，字符「L」形的螢光燈連接在矩形光波導件的邊緣處。
在螢光燈中，需要彎曲部分的彎曲半徑(曲率半徑)儘可能地小(儘可能地接近於直角)。下面是為什麼這樣的原因。在直接位於下方的類型的背光單元的情況下，彎曲部分的曲率半徑越大，將被布置的螢光燈的數量越少。如果使用少量的螢光燈，通過背光單元只能提供低的亮度。在邊緣發光型的情況下，彎曲部分的曲率半徑越大，螢光燈和光波導件之間的距離越大。如果在螢光燈和光波導件之間具有大的距離，則只有少量的光進入光波導件，光分布特徵就會變差，並且背光單元的尺寸會變大。
在直接位於下方的類型中，為了平均分布在屏幕上的光，例如，字符「U」形的彎曲部分布置在屏幕顯示區域之外的位置。彎曲部分的曲率半徑越大，彎曲部分的長度越大。結果，如果彎曲部分的曲率半徑增大，則屏幕顯示區域之外的彎曲部分同樣延伸，並且從燈發出的光中有大量的光被浪費掉了(沒有照在屏幕上)。還有，這使得屏幕的外框的寬度變大，使得監控器設備本身的尺寸變得較大。
在製造這種螢光燈時，首先製造直燈(下文稱為直管燈)，通過下面的步驟來製造直燈將螢光體物質施加在直玻璃管的內表面上，連接電極到直玻璃管的兩端，並且用汞、稀有氣體等來填充玻璃管。然後將製造的直管燈彎曲成字符「U」或「L」的形狀。這裡應該注意到，玻璃管內的壓力保持為低於大氣壓力。
在直管燈的計劃的彎曲部分被加熱和軟化之後，進行直管燈彎成字符「U」或「L」形的操作。作為用於加熱和軟化直管燈的方法的一個實例，日本公開專利申請No.6-243782公開了使用線圈，通過纏繞由鎳鉻鐵合金(nichrome)導線或者坎塔爾鐵鉻鋁系高電阻合金(Kanthal)導線製成的加熱導線來形成該線圈(此後，加熱導線的線圈被稱為線圈加熱器)。
更具體的說，當被保持為沿水平方向延伸時，直管燈通過線圈加熱器。然後直管燈的一個端部被固定夾具固定，，而另一個端部由滾輪導向夾具保持，其方式是滾輪導向夾具可以沿著直管燈的縱向移動。當直管燈處於上述狀態時，線圈加熱器被通電以便加熱和軟化計劃的彎曲部分，同時沿著水平面繞著預定軸線轉動固定夾具。
其間，最近幾年來，隨著液晶顯示設備的顯示板變得較薄，用於這種顯示器中的玻璃管就變得更窄。因此，已經使用了外直徑窄至1-8mm的玻璃管。
然而，上述常規方法在製造這種窄的燈的時候有問題，也就是說，常規方法不能用於彎曲這麼窄的玻璃管，或者只能以極低的製造效率製造這麼窄的燈。這是因為，彎曲過程使得彎曲部分的外側變得更薄弱。結果，當這麼窄的玻璃管被局部彎曲時，彎曲的部分就會變弱，並且由於玻璃管內的負壓和大氣壓力，薄弱的部分會被壓碎。在常規的方法中，為了防止這種壓碎，需要預定水平的曲率半徑。這阻止了背光單元的緊湊化，並且還阻止了亮度和光分布中的改進。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種用於通過局部加熱玻璃管來製造彎曲燈的彎曲燈製造方法，即使待彎曲的玻璃管直徑較窄並且其內部在較低的壓力下密封，該方法也是有效的；還提供一種彎曲燈，其有助於減小背光單元的尺寸，使得由此發出的光能被有效地利用，並且具有改善的亮度和光分布；並且還提供了一種使用該彎曲燈的背光單元。
上述目的通過一種彎曲燈製造方法實現了，其包括彎曲過程，在彎曲過程中，其內部在較低壓力下密封的直玻璃管被加熱和彎曲；該彎曲過程包括第一步驟，使用第一夾具來保持直玻璃管的預定部分，並且使用第二夾具來保持直玻璃管的一個端部，其方式是第二夾具可沿著直玻璃管的縱向滑動；以及第二步驟，在通過加熱器加熱定位在預定部分和端部之間的直玻璃管的計劃彎曲部分時，通過使第二夾具相對於直玻璃管移動而彎曲計劃的彎曲部分；其中在第二步驟中移動端部，使得端部的重量施加在已經由加熱器加熱而軟化的計劃的彎曲部分上。這裡應該注意到，上述「彎曲燈」可以是冷陰極螢光燈、熱陰極螢光燈、電介質屏障放電型的低壓放電燈等，並且這些放電燈的每一個被分為(a)其中螢光體物質被施加在燈上的類型，和(b)其中沒有螢光體物質被施加在燈上的類型。
上述結構提供的有利效果在於，即使待通過局部加熱彎曲的玻璃管直徑較窄並且其內部在較低的壓力下密封，該方法也是有效的。這是因為，利用上述結構，計劃的彎曲部分在它受熱軟化時彎曲並且受到玻璃管的移動部分的重量的壓縮。這使得抑制了彎曲部分的延伸量，並且使彎曲部分的外側厚於其中玻璃管沿水平面彎曲的常規方法的外側。通過這種方法彎曲的玻璃管比通過常規方法彎曲的玻璃管具有更高的強度。這使得即使是具有小直徑並且其內部在較低壓力下密封的玻璃管也能受熱局部彎曲。因此這種方法提供的有利效果在於，以高效率製造彎曲燈。
上述目的還通過一種彎曲燈實現了，其具有至少一個彎曲部分，通過加熱和彎曲其內部在較低壓力下密封的直玻璃管來生產該彎曲燈，其中直玻璃管的外直徑為1.8mm-6.5mm，直玻璃管的厚度為0.2mm-0.6mm，並且彎曲部分的內側的曲率半徑等於或大於0.5mm且小於4.0mm。
利用上述結構，其中彎曲部分的內側的曲率半徑等於或大於0.5mm且小於4.0mm，可以減小背光單元的尺寸而不會降低彎曲部分的外側的強度，並且可以有效地使用從燈發出的光。還有，在上述結構中直玻璃管的外直徑設置成1.8mm或更大的情況下，例如在其端部連接到玻璃管的電極可以更容易地製造。這是本發明提供的另一個有利效果。還有，在上述結構中直玻璃管的外直徑設置成6.5mm或更小的情況下，可以降低背光單元的厚度，即垂直於屏幕的長度，使得背光單元更薄。由此，玻璃管的內表面與放電通道之間的距離縮短了。結果，例如，在螢光體物質施加在玻璃管的內表面上的情況下，從螢光體物質發出的光的亮度增加了，並且改善了發光效率。還有，在直玻璃管的厚度設置成0.2mm-0.6mm的情況下，可以防止彎曲部分在彎曲過程中變形，減少了彎曲過程所需的時間，並且降低了製造成本。
上述目的還通過一種具有上述彎曲燈的背光單元實現了，也就是說，彎曲燈具有至少一個彎曲部分，通過加熱和彎曲其內部在較低壓力下密封的直玻璃管來生產該彎曲燈，其中直玻璃管的外直徑為1.8mm-6.5mm，直玻璃管的厚度為0.2mm-0.6mm，並且彎曲部分的內側的曲率半徑等於或大於0.5mm且小於4.0mm。


結合示出了本發明的特定實施例的附圖，從下面的說明可以清楚本發明的這些和其他目的、優點和特徵。
在附圖中圖1是背光單元1的透視圖；圖2示出了彎曲燈；圖3A和3B示出了用於在彎曲過程中製造彎曲燈的彎曲設備的結構；圖4A和4B是加熱器的加熱器導線的截面圖，圖4A是縱向截面圖，而圖4B是橫向截面圖；圖5是前視圖，表示當保持單元轉動時從動夾具怎樣向上運動；圖6表示了利用常規的方法和本實施例的方法，在彎曲玻璃管之後由進行觀察收縮的實驗的測量結果計算得出的收縮率；圖7表示了利用本實施例的方法，在彎曲玻璃管之後由進行觀察收縮的實驗的測量結果計算得出的收縮率；圖8表示了利用常規的方法，在彎曲玻璃管之後由進行觀察收縮的實驗的測量結果計算得出的收縮率；圖9表示了利用氣體燃燒器來加熱的通過常規方法，在彎曲玻璃管之後由進行觀察收縮的實驗的測量結果計算得出的收縮率；圖10示出了燈被彎曲之後的製造過程；圖11是表示拆卸設備的輪廓的透視圖；圖12是表示夾具機構的輪廓的透視圖；
圖13是沿圖12中所示的X方向觀察的夾具機構的視圖；圖14是沿圖12中所示的Y方向觀察的夾具機構的視圖；圖15A、15B和15C示出了拆卸過程；圖16示出了沿圖12中的Z方向觀察的夾具機構；圖17是另一個夾具機構的俯視圖；圖18示出了加熱器的改型；圖19示出了加熱器的另一個改型；圖20是改型中的夾具機構的透視圖；以及圖21是改型中的夾具機構的俯視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖來描述應用本發明的冷陰極螢光燈、字符「U」形的彎曲燈。
1.背光單元的概述圖1是直接位於下方的類型的背光單元的透視圖，其前表面的一部分被局部剖開以示出內部結構。這裡，在背光單元連接到顯示器上之後，背光單元的「前」表面比相對的表面更靠近屏幕。
如圖1中所示，背光單元1包括沿預定方向(在圖1所示的實例中，該方向是垂直方向)以規則的間隔成行布置的字符「U」形的彎曲燈100、101、102、103和104；用於容納彎曲燈的矩形殼體10；以及覆蓋著矩形殼體10的前側(開口)的前面板20。
矩形殼體10的底板11是反射板，其將從彎曲燈100-104向後發射的光朝向前側反射。底板11例如由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)製成。矩形殼體10的側板12由與底板11相同的樹脂製成。
前面板20用於通過散射來自彎曲燈100-104的光而提取平行光束(平行於前面板20的法向)。例如，前面板20包括散射板21、散射片22和透鏡片23。這裡應該注意，散射板21包含丙烯酸類。
2.彎曲燈的構造圖2示出了彎曲燈，其一端被剖開以示出內部的電極構造。
如圖2中所示，彎曲燈100包括玻璃管110；以及分別連接於玻璃管110的端部111和112上的電極125。彎曲燈100是字符「U」的形狀，其彎曲部分分別標為113和114。
電極125各自的形狀是帶有底部的圓柱體。玻璃管110的端部111和112利用分別連接於電極125的底部上的電極杆121和126來密封。這裡應該注意，儘管圖2中沒有示出，但是位於玻璃管110的端部111處的電極125具有與位於端部112處的電極125相同的構造。
玻璃管110例如由硼矽酸鹽玻璃製成。螢光體物質(例如三波長型的)115施加在玻璃管110的內表面上。玻璃管110填充有汞、稀有氣體等。玻璃管110的內壓相對於大氣壓力是負值。彎曲燈100-104基本上具有與上述彎曲燈100相同的構造，並且在此省略其描述。
3.製造彎曲燈的方法接下來，將描述製造彎曲燈100的方法，把該方法分成直燈製造過程、彎曲過程和提取過程。
(3-1)直燈製造過程在直燈製造過程中，通過下面的步驟來製造直燈將螢光體物質施加在直玻璃管的內表面上，連接電極以便密封玻璃管等。
更具體的描述這些程序。首先，製備具有所需尺寸的直玻璃管，並且將螢光體物質施加在其內表面上。例如，螢光體物質的施加通過以下步驟來進行將包含螢光體物質的懸浮體從其一端引入玻璃管的內部，然後排出懸浮體，並且通過使用電力、氣體等的加熱爐來乾燥保留在玻璃管內的懸浮體。
接下來，將一對電極分別連接到玻璃管的端部。這例如通過以下步驟來進行將這對電極其中之一連接到玻璃管的一端，臨時將這對電極的另一個連接到玻璃管的另一端，並且在這種狀態下，通過玻璃管的另一端將氣體從玻璃管的內部排放到外部，將玻璃管填充有汞和稀有氣體，然後完全密封玻璃管的另一端。以這種方式，製造了具有所需長度的直燈。這個過程通過常規方法來進行。在下面的描述中，為了區分直燈和彎曲燈，直燈被標記為100a，並且直燈中的玻璃管被標記為110a。這裡設想，本實例中所用的直燈100a的總長度L為600(mm)，外直徑D1大約為3(mm)，內直徑D2大約為2(mm)，本實例中製造的彎曲燈100在玻璃管的彎曲部分的內側的曲率半徑r為0.5(mm)，並且彎曲燈的兩個直管部分之間的距離W大約為20(mm)。
這裡應該注意，曲率半徑r可以由曲線1131和1141的曲率半徑表示，曲線1131和1141分別是彎曲部分113和114的內輪廓曲線，內輪廓曲線可在圖2中所示的彎曲燈100的俯視圖中觀察到。這裡還應該注意，當彎曲部分局部地包括直線、形狀上的凸出或凹入時，曲率半徑r被定義為通過延伸實際存在於曲線中的彎曲部分而得到的整個曲線的曲率半徑。
這裡應該注意，本文件中提供的相對於圖2的各個部分處的彎曲燈的測量值(玻璃管外直徑、曲率半徑等)與實際測量值不同。這種布置是為了方便起見。這也適用於其他的附圖。
(3-2)彎曲過程彎曲過程是這樣的過程，其中直燈100a的玻璃管110a的計劃的彎曲部分(分別對應於彎曲部分113和114並且此後標記為113a和114a)被加熱和彎曲90度。現在，將參照圖3-6來詳細描述彎曲過程。
圖3A和3B表示了用於在彎曲過程中製造彎曲燈的彎曲設備的結構。圖3A是彎曲設備50的俯視圖。圖3B是沿著圖3A的箭頭所示的方向觀察的彎曲設備50的前視圖並且是沿著圖3A的線A-A大致截取的截面圖。
如圖3A和3B中所示，彎曲設備50包括保持單元60和70、固定單元80和定位單元90。這些單元通過基座(未示出)支承。保持單元60包括板狀部件61和62、從動夾具63和加熱器64。
板狀部件61和62通過連接部件(未示出)彼此連接，使得主表面基本上平行於垂直平面，其間留有預定的距離。板狀部件61和62的旋轉軸線67平行於Y方向。板狀部件61和62被保持的方式使得它們能夠作為一個單元沿垂直平面繞著旋轉軸線67旋轉。儘管用於旋轉板狀部件61和62的旋轉驅動設備在圖中並未示出，但是例如可以通過已知的技術實現為使用進給螺杆系統的設備，其中板狀部件61和62與進給螺杆相接合，並且板狀部件61和62通過由馬達轉動進給螺杆來驅動。還有，旋轉驅動設備可以是具有上述功能的任何設備，例如這樣的設備具有固定在旋轉軸線67上的齒輪並且利用將運動傳遞到齒輪的機構來驅動齒輪旋轉。
從動夾具63以這樣的方式保持著玻璃管110a，它可以沿著玻璃管110a的管軸線(與X方向平行的方向)，即沿著玻璃管110a的縱向滑動(運動)。從動夾具63包括板狀保持部件631、632、633和634(隱藏在圖3A中的部件633下面)；各自具有V形溝槽的金屬滾輪635和636；以及圓柱形金屬滾輪637和638。
保持部件631和632保持著滾輪635和636的方式使得滾輪635和636可以沿圖3A中的箭頭所示的方向分別繞著軸線旋轉。保持部件631和632連接於板狀部件61的內表面。
保持部件633和634保持著滾輪637和638的方式使得滾輪637和638可以沿圖3A中的箭頭所示的方向分別繞著軸線旋轉。保持部件633和634連接於板狀部件62的內表面。
滾輪635-638通過所謂的三點支承件保持著玻璃管110a，其中滾輪635和636在兩個點處分別與玻璃管110a的外表面相接觸，而滾輪637和638在一個點處分別與玻璃管110a的外表面相接觸，其方式是，從動夾具63可以沿著玻璃管110a的管軸線滑動，滾輪635和637形成一對，夾著玻璃管，並且滾輪636和638形成一對，夾著玻璃管。這裡應該注意，從動夾具不限於上述的夾具，而可以是能保持玻璃管110a的任何部件，其方式是從動夾具63可沿玻璃管110a的管軸線滑動。例如，玻璃管110a可以插入管狀部件，它們之間留有空間，而可以提升管狀部件來彎曲玻璃管。滾輪可以用帶子來替代。還有，部件的材料不限於金屬，而可以是例如樹脂。
加熱器64是線圈加熱器，其具有三圈的線圈，並且通過纏繞一個加熱器導線而形成以便具有相同的線圈直徑(在這個實例中，線圈直徑為8mm)。
加熱器64的引線65和66通過板狀部件62經由加熱器保持部件(未示出)而保持，使得線圈的軸線與玻璃管110a的管軸線相匹配，其方式是加熱器64可以沿X方向在由虛線和實線所示的位置之間移動。在彎曲過程中，通過沿X方向在由虛線和實線所示的位置之間行動裝置(未示出)而移動加熱器64。在利用旋轉驅動設備的情況下，行動裝置可以實現為使用進給螺杆系統的設備，其中加熱器保持部件與進給螺杆相接合，並且加熱器64通過由馬達轉動進給螺杆來移動。
引線65和66的頂端還延伸成連接到電力設備68以便進行燈加熱。電力設備68向加熱器64提供電力。
圖4A和4B是加熱器64的加熱器導線的截面圖。圖4A是縱向截面圖。圖4B是橫向截面圖。
如圖4A和4B中所示，加熱器導線包括三層。更具體的說，加熱器導線包括由坎塔爾鐵鉻鋁系高電阻合金(Kanthal)導線或者鎳鉻鐵合金(nichrome)導線製成的加熱導線641，其上覆蓋有由氧化鎂製成的絕緣體642，再其上覆蓋有鉻鎳鐵合金(niconel)製成的金屬管(套殼)643。由此，加熱器64也被稱為套殼式加熱器。在這個實例中，加熱器導線641直徑大約為0.3(mm)，套殼643外直徑大約為1.6(mm)，內直徑大約為1.0(mm)，並且絕緣體642厚度大約為0.35(mm)。
加熱器導線構造成上述那樣的原因如下所述。如果由鎳鉻鐵合金導線或者坎塔爾鐵鉻鋁系高電阻合金導線製成的加熱器線圈保持在紅熱狀態以便軟化玻璃管，那麼加熱器線圈就傾向由於線圈的殘留應力而隨時間變形。更具體的說，如果加熱器線圈加熱很長的時間，由於中心圈和兩個端部圈之間的溫度差，線圈直徑可能在中心圈處減小而在兩個端部圈處增大。當這種情況發生時，線圈的環形形狀可能變形，並且節距可以變得不均勻，並且局部加熱點可能移動，通過線圈在該局部加熱點處加熱直管燈。這意味著所製造的螢光燈在彎曲部分的位置方面有變化，因為該部分是在線圈加熱所計劃的部分時發生彎曲的。具有大量變化的產品被認為是有缺陷的產品。有缺陷的產品的增加降低了生產率。實際上，如果加熱器線圈加熱例如150小時，變化量就達到這種程度，使得加熱器線圈需要更換新的。更換所需的時間和工作、管理、成本等是難以負擔的。
利用套殼式加熱器，由於在套殼式加熱器中，可以使線圈的各圈彼此接近，加熱導線641與包圍著加熱導線641的套殼643相隔離。這使得可以沿著線圈軸線的方向減小線圈的長度(該長度也被稱為線圈寬度，並且用於這個實例中的線圈的線圈寬度近似為6mm)到這樣的程度，使得它可以用於局部加熱玻璃管110a。套殼式加熱器還提供的有利效果在於，如果在套殼式加熱器保持在儘可能高的溫度以便軟化玻璃管時加熱導線641由於殘餘應力等而通過加熱隨時間承受應力，則由於彼此接近的線圈的相鄰圈抑制了變形強度，所以套殼式加熱器幾乎不變形。
還有，由於套殼643本身不是加熱元件，套殼643可以由剛度高於坎塔爾鐵鉻鋁系高電阻合金導線或者鎳鉻鐵合金導線的材料製成。另外，如果加熱導線641由於熱變形，則絕緣體642通過起到吸收變形強度的緩衝的作用而阻止了套殼643和線圈發生變形。實際上，當套殼式加熱器的線圈在實驗中加熱大約700小時時，在線圈中幾乎沒有觀察到變形。這證明了套殼式加熱器遠遠優於坎塔爾鐵鉻鋁系高電阻合金或者鎳鉻鐵合金的裸線的線圈的加熱器，該裸線只可使用大約150小時。因此，套殼式加熱器的使用防止了上述問題更換加熱器所需的時間和工作等；以及由於線圈隨時間的變形引起的加熱位置的移動導致的玻璃管的彎曲部分的位置變化。
這裡應該注意，加熱器不限於套殼式加熱器，而且可以使用坎塔爾鐵鉻鋁系高電阻合金導線等。還有，氣體燃燒器可以用作加熱器。
回到圖3，保持單元70包括板狀部件71和72，從動夾具73以及加熱器74，它們的構造基本上板狀部件61和62、從動夾具63和加熱器64相同。保持單元60和70的這些元件在固定單元80的兩側對稱地布置。板狀部件71和72被保持的方式使得它們能夠作為一個單元沿垂直平面繞著旋轉軸線77旋轉。與用於保持單元60的旋轉驅動設備具有相同的機構的旋轉驅動設備(未示出)設置成用於旋轉保持單元70。加熱器74從電力設備68接收電力，該電力設備也提供電力到加熱器64。電力設備68提供相同量的電力到加熱器64和74。
包括已知的金屬固定夾具的固定單元80用於將玻璃管110a的預定部分固定住。用於這個實例中的固定夾具沿Y方向分成兩件。固定夾具打開就使玻璃管110a通過，而關閉就使玻璃管110a固定。固定夾具不限於上述夾具，而是可以具有任何形狀和材料，只要它可以保持住玻璃管110a。例如，固定夾具可以由樹脂製成。將要固定的預定部分可以大致是玻璃管110a的長度的中心。然而，不限於此，預定部分可以根據彎曲部分113和114的計劃位置而確定。
當直燈100a設置在彎曲設備50中時，定位單元90用於將直燈100a沿著管軸線的方向定位。定位單元90包括用於沿著管軸線的方向確定標準位置的接觸板91。
彎曲過程如下所述地進行。
(1)設置步驟在設置步驟中，已在直燈製造過程中製造好的直燈100a被設置在彎曲設備50中。更具體的說，如圖3A和3B中所示，從動夾具63、加熱器64、固定單元80、加熱器74和從動夾具74沿X方向串聯布置。然後使玻璃管110a穿過，按照從圖3A和3B中的左側到右側的順序，穿過從動夾具63的每對滾輪之間的空間、加熱器64的線圈內側、固定單元80(在打開狀態下)、加熱器74的線圈內側、以及從動夾具73的每對滾輪之間的空間，直到玻璃管110a的一端與接觸板91相接觸為止。在這種狀態下，固定單元80的固定夾具閉合以便固定玻璃管110a。
當前，玻璃管110a基本上處於水平方向並且在其中心通過固定夾具來固定，其方式是從動夾具63可以沿著玻璃管110a的管軸線的一半滑動，而從動夾具73可以沿著玻璃管110a的管軸線的另一半滑動。在這種狀態下，加熱器64和74分別處於圖3A中的虛線所示的位置。
(2)供電步驟在供電步驟中，電力設備68和行動裝置被致動，電力設備68將電力供向加熱器64和74，而加熱器64和74移動並且停在分別位於旋轉軸線67和77下方的由圖3A中的實線表示的位置處。在這個步驟中，當加熱器64和74從虛線所示的位置移動到由實線所示的位置時，加熱器64和74被供以電力並且進行加熱。供向加熱器64和74的電力量根據移動速度來控制，使得當加熱器64和74停止時，它們處於高於玻璃管的軟化溫度的預定溫度。當加熱器64和74移動時玻璃管110a的這些部分被加熱並且變得易於彎曲，這些部分各自是虛線位置和實線位置之間的部分並且各自是計劃的彎曲部分。這使得計劃的彎曲部分在彎曲過程中易於彎曲。還有，這些部分可以被初步加熱。這增大了這些部分彎曲的速度。
當加熱器64和74移動並且停止到實線所示的位置時，玻璃管110a開始被軟化。供向加熱器64和74的電量被預先確定為該電量使得將玻璃管足夠軟化以便進行彎曲。在這個實例中，使用了軟化溫度大約為760℃的玻璃管，並且供給加熱器64和74的電量設置成這樣的值，使得玻璃管溫度位於750℃-760℃的範圍內，這是一個等於或低於軟化溫度的範圍。
(3)驅動步驟在驅動步驟中，旋轉驅動設備被啟動，沿著包括玻璃管110a的管軸線的垂直平面，保持單元60和70繞著旋轉軸線67和77以預定速度各自向上旋轉預定的角度(在這個實例中為90度)。
圖5是前視圖，表示當保持單元60和70轉動時從動夾具63和73怎樣向上運動。在圖5中，板狀部件61等被省略了以便示出從動夾具和加熱器運動中的軌跡。在圖5中，旋轉軸線67和77的中心表示為G和G』。
如圖5中所示從動夾具63和73繞著G和G』轉動畫弧。換句話說，從動夾具63和73轉動，使得從動夾具63和73的軌跡形成了在由固定單元80固定的位置垂直於玻璃管110a的管軸線的平面兩側對稱的平面。利用這種操作，玻璃管110a除了由固定單元80固定的中部以外的兩個端部被分別彎曲90度，而玻璃管110a被成形為字符「U」。在這種情況下，代表旋轉軸線67和77的中心的G和G』也分別代表著彎曲部分1113和114的彎曲中心。
在上述操作中，加熱器64和74也通過繞著G和G』轉動而運動，同時從動夾具63和73以類似的方式運動。這意味著當玻璃管110a的兩端部彎曲時，計劃的彎曲部分113a和114a的加熱點向上移動。這防止了玻璃管在彎曲的中間斷裂，並且使玻璃管110a的每個端部以預定的曲率半徑彎曲。
還有，如前所述，從動夾具63和73保持玻璃管110a的方式使得它們可以沿著玻璃管110a的管軸線滑動。這意味著它們在彎曲過程中相對於玻璃管110a運動。因此，由玻璃管110a的升高部分接受的管軸線方向的重量分量施加在被加熱器的熱量軟化的部分上。換句話說，當玻璃管110a彎曲時，玻璃管110a的兩端部的重量施加在軟化的部分上，並且軟化的部分被該重量壓縮。
如果玻璃管通過常規的方法彎曲，其中沿著水平面彎曲玻璃管，玻璃管的彎曲部分的外側131和131』就會變得非常薄，這是因為從動夾具利用拉伸而不利用壓縮力作用來拉動軟化的部分並且軟化的部分會沿長度方向延伸。相反，根據本實施例的方法，軟化的部分受力壓縮，這減小了彎曲部分每單位體積的延伸量並且使外側131和131』厚於常規方法所得的外側部分。
圖6表示了利用常規的方法和本實施例的方法，在彎曲玻璃管之後由進行觀察收縮的實驗的測量結果計算得出的收縮率。
更具體的說，在這個實驗中，直管燈被標以規則的間距1mm，利用不同的方法來彎曲直管燈，並且彎曲部分的內側的標記間距P(mm)被測量。然後從測量結果計算得出收縮率。這裡收縮率被表示為(1-P)×100(％)。收縮率越大，標記的間距P越窄，並且彎曲部分的內側越厚。
如圖6中所示，各自利用常規方法和本實施例的方法的五個樣品的平均值表示了本實施例比常規的方法具有更大的收縮率。因此，在通過本實施例的方法彎曲的玻璃管中，彎曲部分的內側(在圖5中由132和132』代表)比在通過常規方法彎曲的玻璃管中更厚。
這也適用於彎曲部分的外側。也就是說，彎曲部分的內側與外側之間的標記間隔的比率基本上等於彎曲部分的內側與外側之間的曲率半徑的比率。因此，如果彎曲部分的內側的標記間隔窄於常規方法的，那麼彎曲部分的外側的標記間隔也窄於常規方法的。這意味著，相比於通過常規方法彎曲的彎曲部分的外側，通過本實施例的方法彎曲的彎曲部分的外側的延伸量更小、收縮率更大並且更厚。由此應該理解，本實施例製成的彎曲部分比常規方法的更厚。通過實驗也證實了在彎曲部分被彎曲之後，彎曲部分中基本上保持了玻璃管的圓形截面。
如上所述，本實施例製成的彎曲部分比常規方法的更厚。還有，在這點上，本實施例的曲率半徑r小於常規方法的。如果曲率半徑r過小，則彎曲部分的外側就變得薄弱。相反，如果曲率半徑r較大，則背光單元的尺寸變得較大，並且從燈發出的光中的大量光被浪費掉了。還有，如果使用具有較小外徑的玻璃管110a，那麼也應該考慮同樣小的其內徑，因為待插入玻璃管中的電極需要同樣地小。難以製造極小的電極。還有，如果內徑較小，玻璃管110a的內表面與放電通道之間的距離就變短，這使得放電空間較窄，降低了螢光體物質發出的光的亮度，並且降低了發光效率。相反，如果外徑較大，背光單元變得較厚，背離了對於薄的背光單元的需求，並且因為內徑變得較大，玻璃管110a的內表面與放電通道之間的距離就變大，如同短距離的情況一樣，這降低了螢光體物質發出的光的亮度，並且降低了發光效率。如果玻璃管110a過薄，則計劃的彎曲部分易於在被加熱和彎曲時發生變形和壓碎，並且如果玻璃管110a過厚，則加熱量增大並且彎曲需要更多的時間，這增大了製造成本。
考慮到上述問題，本發明的發明人通過實驗確認，外直徑為1.8mm-6.5mm並且厚度為0.2mm-0.6mm的玻璃管適合於通過本發明的彎曲方法製造彎曲燈，並且適合的曲率半徑r等於或大於0.5mm，且小於4.0mm，以便實現改善的彎曲部分的強度，減小背光單元的尺寸，有效地利用燈發出的光，改進發光效率，簡化電極的製造，並且降低彎曲過程的製造成本。
圖7-9示出了從實驗測量結果計算得出的收縮率，該實驗使用的玻璃管的外直徑為3.0mm並且厚度為0.5mm，曲率半徑r為3.9mm，作為滿足適當的範圍的一個實例。圖7示出了利用本發明的方法獲得的值。圖8示出了利用常規方法獲得的值。圖9示出了利用氣體燃燒器來加熱的通過常規方法獲得的值。
在圖7-9中，值「A」和「B」表示沿著垂直於管軸線的兩個不同的方向在彎曲燈的直管部分處測量的外直徑。
值「C」和「D」表示沿著垂直於管軸線的方向在彎曲部分的長度中心通過切割玻璃管而獲得的玻璃管的最大和最小外直徑。
值「G」表示在彎曲部分的外側(對應於圖5的131和131』)的玻璃管厚度(最小)。值「H」表示在彎曲部分的內側(對應於圖5的132和132』)的玻璃管厚度(最小)。
值「E」表示計劃的彎曲部分在其被彎曲之前的外側的玻璃管厚度。值「F」表示計劃的彎曲部分在其被彎曲之前的內側的玻璃管厚度。
從內側和外側收縮(H/F和G/E)的平均值，它們在圖7-9中的每個的「AVE」行中提供，可以理解相比於通過常規方法製造的彎曲燈，通過本發明的方法製造的彎曲燈的內側和外側收縮具有較大的值。也就是說，相比於通過常規方法製造的彎曲燈，通過本發明的方法製造的彎曲燈在彎曲部分更厚。相比於通過圖8和9的常規方法製造的彎曲燈，其數據示於圖7中的通過本發明的方法製造的彎曲燈更厚並且同樣更強。因此本發明的方法具有高的製造效率。如圖8中所示，常規的方法的樣品包括很多由於不足的強度而易於變形或破壞的燈。因此，常規的方法具有低的製造效率。還有，關於平直度(D/C)，在圖7和8的數據之間幾乎沒有差異。然而，通過將圖7和8的平直度(D/C)的值與圖9的相比可以理解，通過氣體燃燒器加熱玻璃管降低了玻璃管的平直度。
優選的是使用這樣的玻璃管，其外直徑為2.4mm-5.0mm，並且厚度為0.3mm-0.5mm，以便實現改善的彎曲部分的強度，改進發光效率等。
回到圖5，關於驅動步驟中的操作，在保持單元60和70各自旋轉90度之後，旋轉停止，並且向加熱器64和74的供電停止。
以這種方式，通過以預定的彎曲半徑繞著旋轉軸線67和77旋轉90度來彎曲固定單元80的側面的玻璃管110a的計劃的彎曲部分113a和114a，並且製造了彎曲燈100。這裡應該注意，在這個實例中，步進馬達用作旋轉驅動設備的馬達，並且將玻璃管110a彎曲90度所需的旋轉次數(步數)根據實驗結果等來預先確定，並且當馬達旋轉與預定步數一樣多的次數時，旋轉驅動設備的操作設置成停止。
如上所述，根據本發明的製造方法，沿水平方向的直燈100a的玻璃管110a在其大致中心位置被固定夾具(第一夾具)固定住，第一夾具的一側上的玻璃管的一個端部由從動夾具63(第二夾具)保持住，其方式是從動夾具63可以沿著玻璃管110a的管軸線(長度)滑動，第一夾具的另一側上的玻璃管的另一個端部由從動夾具73(第三夾具)保持住，其方式是從動夾具73可以沿著管軸線滑動，從動夾具63和73沿著包括管軸線的垂直平面相對於玻璃管向上運動，並且計劃的彎曲部分113a和114a在它們受熱軟化且由上方定位的玻璃管110a的兩個端部的重量壓縮的時候發生彎曲。這使得抑制了彎曲部分的延伸量，並且使彎曲部分的外側厚於其中玻璃管沿水平面彎曲的常規方法中的外側。相比於通過常規方法彎曲的玻璃管，通過本實施例的方法彎曲的玻璃管具有更高的強度。這使得即使是直徑小的其內部在較低壓力下密封的玻璃管也能受熱部分彎曲。因此本實施例的方法提供的有利效果是以高效率製造彎曲燈。
還有，通過採用能使從動夾具63和73同時繞著預定位置旋轉的旋轉機構，在彎曲過程中，本實施例的方法可以迅速地將玻璃管110a彎曲成字符「U」形，具有預定的曲率半徑並且彎過預定的角度，而沒有變化。
而且，彎曲設備50提供了下面的有利效果。如圖3中所示，彎曲設備50的從動夾具63和73具有夾住玻璃管110a的成對的滾輪(一對滾輪635和637、一對滾輪636和638等)，並且當它們處於這種狀態下時向上運動(沿Z方向)。因此，如圖5中所示，即使在通過彎曲使兩個直管部分1021和1031直立之後，每對滾輪仍然沿著Y方向布置(垂直於圖5的平面的方向，即，與垂直於由固定夾具保持的玻璃管110a的部分的管軸線的平面基本上平行的方向)，夾住玻璃管110a並且彼此面對。這種結構防止了常規的問題，即，如果例如每對滾輪沿著Z方向布置從而夾住玻璃管110a且彼此面對(也就是說，在從動夾具63和73在圖5中繞著管軸線轉過90度之後的狀態下)，滾輪之一在彎曲後可能插在兩個直管部分1021和1031之間，並且兩個直管部分1021和1031之間的距離W由於滾輪的存在不能減小。相反，根據本實施例的方法，可以製造具有較小距離W的字符「U」形的彎曲燈，這也是本發明的有利效果。
在本實施例中，使用套殼式加熱器來加熱玻璃管110a。這樣提供的有利效果在於，隨時間產生的彎曲部分的位置變化相對於使用坎塔爾鐵鉻鋁系高電阻合金導線或者鎳鉻鐵合金導線的情況減小了，並且更換加熱器以防止變化的成本降低了。還有，由於使用套殼導線的線圈的各圈可以彼此緊密接觸，所以可以縮短線圈寬度，這使得可以在較小長度上加熱玻璃管110a的局部，同時實現減小的彎曲半徑。而且，縮短的線圈寬度使得可以減小連接部分1041的長度，該連接部分1041位於彎成字符U形的燈的中心，由固定夾具固定，並且被兩個加熱器夾住(見圖5)。這表示了彎曲燈的兩個直管部分之間的距離W可以減小，例如在直接位於下方的類型的背光單元的情況下，這使得可以增加每單位面積布置的燈的數量。
(3-3)拆卸步驟在拆卸步驟中，彎曲燈100被從彎曲設備50上拆卸下來，如後所述，並且如圖10中所示地懸在水平柱109上。使用如後所述的拆卸設備來進行這個過程。拆卸過程包括(a)布置拆卸設備的夾具機構的拆卸夾具布置步驟；(b)夾住保持步驟，用於在直管部分1021和1031的各部分中夾住和保持位於連接部分1041的側面的端部105和106，使用夾具機構，並且向下移動夾具機構；(c)反轉步驟，用於將夾具機構旋轉180度以便將彎曲燈100倒置反轉到降低的位置；以及(d)懸掛步驟，用於將彎曲燈100懸掛在水平柱109上。
下面首先來描述拆卸設備，然後描述拆卸過程。
(3-3-1)拆卸設備圖11是表示拆卸設備的輪廓的透視圖。
如圖11所示，拆卸設備包括用於夾住和保持彎曲燈100的夾具機構(對應於拆卸夾具)300；用於保持夾具機構300並且在保持它的時候旋轉的旋轉/保持機構400；以及移動/保持機構500，用於保持旋轉/保持機構400並且在保持它的時候沿垂直方向移動。
在圖11中，彎曲燈100由夾具機構300夾住和保持，夾具機構300由旋轉/保持機構400旋轉以便把彎曲燈100倒置反轉，並且通過移動/保持機構500向下移動夾具機構300以便向下移動彎曲燈100。
圖12是表示夾具機構的輪廓的透視圖。圖13是沿圖12中所示的X方向觀察的夾具機構的視圖。圖14是沿圖12中所示的Y方向觀察的夾具機構的視圖。
夾具機構300例如通過空氣夾具來實現。夾爪330和340(對應於第一基部和第二基部)連接到空氣夾具上，並且板件310和320(對應於第一部件和第二部件)分別連接到夾爪330和340。
夾爪330和340布置成彼此面對並且可以移動成彼此遠離和接近。當它們彼此接近時，它們通過連接於其上的板件310和320夾住彎曲燈100。
空氣夾具包括導向部件350和驅動單元360。導向部件350引導夾爪330和340以便沿著某一方向彼此遠離和接近地移動(該方向是圖12和14中的C方向，該方向被稱為「遠近方向」或者「夾住方向」)。驅動單元360使得夾爪330和340沿著導向部件350在遠近方向上彼此遠離和接近地移動。驅動單元360包括氣缸，該氣缸使用壓縮空氣來使得夾爪330和340在遠近方向上彼此遠離和接近地移動。
這裡應該注意到，在這個實例中，夾具機構300通過利用壓縮空氣的空氣夾具來實現。然而，不限於此，夾具機構300可以使用磁性夾具。也就是說，可以使用任何驅動機構或方法，只要它可以移動一對夾爪彼此遠離和接近即可。
當從遠近方向觀察時，板件310和320各自例如成字符U的形狀，如圖13中所示，使得它們可以在直管部分1021和1031的各部分中同時保持位於連接部分1041的側面上的兩個端部105和106(也稱為「被夾住的部分」)。
板件310和320的上端部(即，面對彼此的兩個字符U的兩對上端部)朝向彼此延伸。延伸的上端部基本上同時與彎曲燈100的端部105和106相接觸。
板件310的延伸的上端部被稱為接觸部分311和312，並且接觸部分311和312的表面被分別稱為接觸表面311a和312a。類似地，板件320的延伸的上端部被稱為接觸部分321和322，並且接觸部分321和322的表面被分別稱為接觸表面321a和322a。
接觸部分311、312、321和322如上所述地延伸，使得當板件310和320夾住彎曲燈100的端部105和106時，接觸表面311a、312a、321a和322a不與彎曲燈100的彎曲部分113和114接觸，如圖13和14所示。這是因為，既然是通過彎曲直燈100a來製造彎曲燈，製造的彎曲燈100可能在外直徑方面有變化。也就是說，板件310和320在接觸部分311、312、321和322的下面具有凹進，使得當接觸部分與彎曲燈100相接觸時，板件310和320不與彎曲燈100的彎曲部分113和114相接觸。
在成對的板件310和320中，板件320被製成能夠傾斜，使得其主表面能夠改變方向。更具體的說，板件320通過設置在夾爪340中的銷345保持住，使得板件320能夠繞著銷345的軸線旋轉。另一方面，板件310通過螺釘331和332固定在夾爪330上(見圖16)。
使板件320能夠傾斜的這種結構使得可以以穩定的方式保持彎曲燈。例如，在圖17中所示的的夾具900的情況下，板件910和920沿G方向彼此接近，並且夾住與圖17的平面成直角延伸的彎曲燈的直管部分。利用這種結構，當彎曲燈的兩個直管部分具有相同的外直徑時沒有問題。然而，在實際的製造過程中，可能有兩個直管部分具有不同的外直徑的情況，如直管部分951和952，它們的外直徑在圖17中由虛線表示。在這種情況下，在板件920和直管部分952之間產生了距離為S的間隔。當這種情況發生時，以不穩定的方式由夾具保持彎曲燈。因此，在它從彎曲設備上拆下來的時候，彎曲燈可能與彎曲設備碰撞並且可能被破壞。其中板件320可以傾斜的本實施例的上述結構就防止了彎曲燈被不穩定地保持和破壞。
回到圖12-14，銷345基本上平行於直管部分1021和1031設置。銷345定位在接觸部分321和322的中部，並且在X方向上比板件320的接觸表面321a和322a更接近夾具機構300的外側。利用這種結構，在燈被板件夾住時，銷345不與彎曲燈100相接觸。
這裡應該注意到，不限於上述位置，銷354可以設置在另一個位置，只要在從板件320觀察處於夾住狀態的彎曲燈100時銷的延伸部通過板件320的接觸部分321和322之間的空間即可。這是因為利用這種結構，板件320可以根據直管部分1021和1031之間的外直徑差而傾斜。
在本實施例的這個實例中，接觸部分311、312、321和322的長度H(也成為高度H)被設置成直管部分1021和1031的外直徑D1的大約五倍(見圖14)，該長度H沿著彎曲燈100的直管部分1021和1031延伸的方向延伸(即，高度H也是接觸表面的高度)。更具體的說，直管部分1021和1031的外直徑D1大約為3mm，並且接觸表面的高度H大約為15mm。這裡應該注意到，如果高度H至少為直管部分1021和1031的外直徑D1的大約三倍，那麼彎曲燈100就被穩定地保持。
如圖12和13所示，導向部件350具有沿遠近方向延伸的溝槽。夾爪330和340分別通過螺釘333和334固定在內部配裝件355上。
如圖11中所示，旋轉/保持機構400設置有用於旋轉夾具機構300的旋轉驅動設備(馬達)420。夾具機構300通過成字符「L」形的L形部件430連接到旋轉驅動設備420的旋轉軸線421。L形部件430在其一側431連接到夾具機構300，而在另一側432連接到旋轉軸線421。利用這種結構，夾具機構300可以沿著B方向旋轉。
例如，旋轉驅動設備420連接到L形部件410的一側411。L形部件410的另一側412連接到移動/保持機構500。
如圖11中所示，移動/保持機構500包括沿垂直方向延伸的導向部件510；設置在導向部件510內部並且可以沿垂直方向(圖11中的A方向)運動的可動部件530；螺紋軸520，它是帶有螺紋的軸，用於支承和移動可動部件530；以及驅動單元(未示出)，用於轉動螺紋軸520。
導向部件510在橫截面圖中是矩形的。導向部件510在其一側具有沿垂直方向延伸的矩形開口512。可動部件530通過開口512固定在L形部件410的側面412。
(3-3-2)拆卸過程圖15A、15B和15C示出了拆卸過程。
現在，參照圖15A-15C來簡要解釋拆卸過程。
在已經如圖5中所示地彎曲的彎曲燈100的彎曲部分113和114冷卻以後，彎曲燈100的端部通過不同於前述夾具的夾具(未示出)保持住，並且從固定單元80的固定夾具上拆下來。夾具然後垂直向下運動預定的距離。這使得彎曲燈100向下運動同樣的距離。然後夾具機構300移動，使得彎曲燈100的端部105插入到板件310和320的接觸表面311a和321a之間的空間，並且彎曲燈100的端部106插入到板件310和320的接觸表面312a和322a之間的空間(拆卸夾具布置步驟)然後彎曲燈100由拆卸設備200的夾具機構300夾住和保持。當它們處於這種狀態時，夾具機構300沿預定方向，在這個實例中是向下方向移動到預定位置(夾住保持步驟)。這裡應該注意到，上述預定位置是這樣的位置，其中在夾具機構與彎曲燈100一起轉動時彎曲燈100不與彎曲設備相接觸。
圖16表示了沿圖12中所示的Z方向觀察的夾具機構。
如圖16中所示，板件320可以繞著銷345的軸線沿D方向轉動，該軸線基本上平行於彎曲燈100的直管部分1021和1031延伸的方向(圖16中的虛線表示旋轉之後的板件320的位置)。
利用這種結構，即使由夾具機構300保持的彎曲燈100的直管部分1021和1031(端部105和106)的外直徑彼此不同，板件320也傾斜，直到它確實與直管部分1021和1031接觸為止。這使得板件320的接觸表面321a和322a確實與彎曲燈100的端部105和106相接觸，因此使得彎曲燈100被穩定地保持。
上述結構防止了彎曲燈100在它從彎曲設備50上拆下時發生傾斜，防止了彎曲燈100例如由於與加熱器64和74等發生接觸而損壞。
然後通過旋轉/保持機構400將夾具機構旋轉180度以便倒置反轉彎曲燈100(反轉步驟)。在這種旋轉之後的狀態示於圖15B中。當它象這樣倒置反轉時，彎曲燈100不會從夾具機構300落下，這是因為它被夾具機構300牢固地保持。
通過移動/保持機構500向下移動夾具機構300，使得彎曲燈100被向下移動到預定的位置。在這種下降之後的狀態示於圖15C中。然後彎曲燈100從夾具機構300上拆下並且懸掛在水平柱109上(懸掛步驟)。這裡應該注意到，當可以使用在其任何位置具有基本相同的外直徑的這種玻璃管110a時，例如可以使用圖17中所示的夾具機構。
4.變型直到現在，根據其一個實施例描述了本發明。然而不限於此，本發明可以以各種方式修改，例如如下所述。
(4-1)彎曲過程(4-1-1)在上述實施例的彎曲設備50中，例如，從動夾具63和加熱器64被板狀部件61保持並且繞著旋轉軸線67一起轉動，並且從動夾具73和加熱器74被板狀部件71保持並且繞著旋轉軸線77一起轉動。然而不限於這種結構，可以採用任何結構，只要玻璃管的加熱點根據彎曲玻璃管的操作而變化即可。例如，從動夾具和加熱器可以分離地移動。
(4-1-2)在上述實施例中，滾輪用作從動夾具63和73。不限於此，可以使用任何保持部件，只要它們保持玻璃管110a的方式使得它們可以沿管軸線方向運動即可，也就是說，其方式使得它們可以沿管軸線方向相對於玻璃管110a滑動。例如，滾輪可以被管狀部件取代，該管狀部件可以保持玻璃管110a的方式使得它們可相對於玻璃管110a滑動並使玻璃管110a穿過其中。還有，滾輪可以被這樣的保持部件取代，該保持部件在截面圖中具有成形為字符U或V的溝槽，從下方支承配裝在溝槽中的玻璃管110a。
還有，在上述實施例中，固定夾具用於基本上在其中心處保持玻璃管110a。然而，可以使用任何部件來代替，只要它可以保持住玻璃管的預定部分即可。
(4-1-3)在上述實施例中，使用了線圈形的加熱器。然而，不限於此，例如可以使用圖18中所示的加熱器150。通過將加熱器導線彎曲成圓筒形狀來形成加熱器150，該圓筒的側面具有開口151，通過該開口將玻璃管的計劃的彎曲部分插入到加熱器150中，當從圓筒的頂部觀察時，加熱器150成字符C的形狀。利用這種結構，可以將計劃的彎曲部分直接通過開口151插入加熱器，而不用使長的直玻璃管通過加熱器直到計劃的彎曲部分定位在加熱器中為止。例如，如果在上述步驟(4-1-2)中引入的在截面圖中具有字符U的形狀的溝槽的保持部件被用作從動夾具，則在設置步驟中只通過向下移動玻璃管就可將玻璃管設置在從動夾具和加熱器中。這使得玻璃管設置操作更容易。
還有，可以使用圖19中所示的加熱器160。通過用熱阻材料例如陶瓷製成的部件161來包圍加熱器150而形成了加熱器160。利用這種結構，即使加熱器150受熱變形，變形也會被部件161所抑制，因此防止了由於加熱器隨時間變形導致的加熱部分的移動引起的玻璃管彎曲部分的位置變化。這種改型的加熱器的形狀不限於圓筒，從該圓筒頂部觀察時圓筒成字符C形，而可以是任何形狀，只要加熱器具有開口即可。例如，加熱器可以是這樣的筒體的形狀，當從筒體的頂部觀察時成字符U形或者凹形。
(4-1-4)在上述實施例中，直管燈被形成為字符U形也就是說，兩個彎曲部分同時形成。然而不限於此，本發明的製造方法可以適用於形成一個彎曲部分的情況或者形成三個彎曲部分的情況。只具有一個彎曲部分的彎曲燈，即L形彎曲燈可以通過使用保持部件60和70中任一個來製造。
(4-1-5)在上述實施例中，外直徑大約為3mm的直管燈被彎曲。然而，玻璃管的測量值例如外直徑、內直徑、長度、彎曲半徑r或者距離W不限於上述的值。本發明有效地彎曲了常規技術難以彎曲的這種窄玻璃管。
(4-1-6)在上述實施例中，直管燈被彎曲了90度。然而，彎曲角度不限於90度。可以通過調節保持部件60和70的轉角來將直管燈彎曲預定的角度例如30度或150度，這符合於其中使用所製造的燈的背光單元的形式。然而，優選的是將彎曲角度設置成30度或更大，以使玻璃管的部分重量能施加在軟化部分上來壓縮它們。
還有，在上述實施例中，為了將直管燈彎曲90度，將從動夾具63和73分別布置成繞著旋轉軸線67和77轉動。然而，如果彎曲角度與30度一樣小，並且如果在截面圖中成字符U形的保持部件被用來替代從動夾具63和73，則可以通過將保持部件自身向上線性移動到對應於30度彎曲角度的位置來彎曲玻璃管。
(4-1-7)在上述實施例中，彎曲燈100被這樣製造在彎曲設備50中將直管燈100a設置成沿水平方向延伸，並且沿著垂直平面將從動夾具63和73繞著旋轉軸線67和77向上轉過90度。然而，根據本發明的技術概念，向上移動玻璃管110a的部分以使升高的部分的重量施加在軟化部分上，使軟化部分被壓縮且變得更厚，用於實現這個技術概念的結構不限於上述結構。例如，在設置步驟中設置好玻璃管之後，玻璃管的端部可以向上移動。
這裡應該注意，本發明可以是任何玻璃管彎曲方法，移動玻璃管的部分並且使移動的部分的重量施加在軟化部分上以便壓縮它們。在這種情況下，玻璃管彎曲方法不限於設置玻璃管110a以在水平方向延伸並且向上移動從動夾具63和73的上述方法。
例如，可以通過下面的方法將直玻璃管彎曲成字符L的形狀。當它基本上垂直地放置時，玻璃管在預定的位置由固定夾具保持住，並且在高於預定位置的位置處由從動夾具保持住。在這種狀態下，定位在固定夾具和從動夾具之間的計劃的彎曲部分被加熱，並且同時從動夾具沿著包括管軸線的垂直平面繞著預定旋轉軸線向下旋轉畫90度的弧。在這種方法中，如同上述實施例的方法的情況，從動夾具相對於玻璃管移動，並且在彎曲開始和結束之間的過程中，玻璃管的移動部分的重量施加成壓縮軟化部分。
(4-1-8)在上述實施例中，作為一個實例描述的是直接位於下方的類型的背光單元所用的冷陰極螢光燈。然而，本發明可以適用於邊緣發光型的背光單元等所用的字符L形的彎曲燈。還有，不限於用在背光單元中或者冷陰極螢光燈，本發明可以總體適用於放電燈，例如螺旋彎曲的放電燈或者字符U形的放電燈，只要它們通過彎曲直管燈來製造即可，該直管燈被密封，其內部處於較小壓力下。本發明也可以適用於電介質屏障放電型的低壓放電燈，其中第一和第二外部電極布置在玻璃燈泡的端部的邊緣處。
這裡應該注意，根據直徑、材料或者玻璃管的內壓、彎曲部分的彎曲半徑等，可以從實驗結果等預先確定加熱器的加熱溫度、保持部件60和70的移動速度等的最佳值，使得例如彎曲部分不會被壓碎，並且不限於上述實施例中提供的特定值或值的範圍。
(4-1-9)在上述實施例的彎曲設備50中，從動夾具63和加熱器64通過板狀部件61保持，並且它們繞著旋轉軸線67一起轉動。然而不限於此，可以採用任何機構，只要它能使直管燈的計劃的彎曲部分以預定的彎曲半徑發生彎曲既可。例如，可以通過通用機構來彎曲直管燈，其中玻璃管110a的預定部分由第一夾具保持，其方式是第一夾具可以沿玻璃管的管軸線方向(縱向)移動(或不能移動)，玻璃管的一個端部由第二夾具保持，其方式是第二夾具沿縱向不能移動(或可以移動)，並且第二夾具沿預定方向移動或者繞著旋轉軸線轉動以便軌跡畫弧。
(4-1-10)在上述實施例中，加熱器的線圈有三圈。然而，它例如可以具有兩圈，只要它可以保持加熱溫度即可。為了局部地加熱玻璃管，優選的是圈數儘可能地少。然而，根據彎曲半徑的值，可以使用具有四圈的線圈，這是因為根據本實施例，相比於使用坎塔爾鐵鉻鋁系高電阻合金導線的情況，線圈寬度短得多，而線圈的各圈可以彼此更接近。
套殼式加熱器可以以任何方式構造，只要在接收電流時產生熱的加熱導線通過絕緣層(絕緣體)覆蓋有金屬管即可。根據加熱器使用時間、玻璃管加熱的溫度、彎曲半徑等，可以從實驗結果等預先確定最佳的材料或材料的值，例如構成套殼式加熱器的加熱導線、加熱導線的厚度、加熱導線的數量、管的外直徑、線圈寬度、線圈直徑、圈數等，並且不限於上述實施例中提供的材料或值。
還有，從防止由於線圈隨時間變形導致的加熱位置移動而引起的玻璃管彎曲部分的位置變化的觀點來看，本實施例中公開的加熱器不限於其內部處於較小壓力下密封的這種燈，而是可以用於彎曲沒有密封的直玻璃管。
(4-2)拆卸過程圖20和21表示了本實施例的夾具機構的變型。
(4-2-1)夾具機構的物體在上述實施例中，被夾具機構夾住的物體是字符U形的彎曲燈。然而，物體的形狀不限於字符U。
例如，如圖20中所示，物體(燈396)可以是字符V的形狀，也就是說，物體可以是任何形狀，只要它包括一對可沿任何方向延伸的杆狀部分即可。當這對杆狀部分彼此平行地延伸時，該物體就是字符U的形狀。當成對的杆狀部分之間在彎曲的玻璃管的端部的距離寬於在連接部分的距離時，該物體就是字符V的形狀。還有，字符U或V形的物體可以在被夾住之前倒轉。
(4-2-2)部件在上述實施例中，當從圖12中所示的X方向觀察時板件成字符U的形狀。然而，板件的形狀不限於此。例如，板件可以是如圖20中所示的本壘板的形狀、倒置的三角形或者矩形。在這種情況下，不像對應於U形板件310和320構成兩對的接觸表面311a、312a、321a和322a(見圖12)，板件392和394分別具有接觸表面393和395，它們只具有一個用於與物體接觸的連續平面。利用這種結構，如果物體被保持的位置沿F方向移動(包括連接被板件夾住的杆狀部分的線的方向)，這是從圖20中所示的X方向觀察時看到的，該物體被牢固地保持住。
本實施例中的字符U形、或者字符V形的一對板件可以用於彎曲燈形成過程中，使得在彎曲燈的連接部分被彎曲設備的固定夾具固定的狀態下，彎曲燈被這對板件直接夾住和保持。
在這種情況下，然而，彎曲設備的固定夾具需要插在字符U或V形的板件的直的部分之間。
還有，在上述實施例中，使用了板狀部件。然而不限於此，這些部件可以是例如杆狀的或塊狀的(矩形實體的形狀)。
(4-2-3)用於傾斜的機構在上述實施例中，板件320由設置在夾爪340中的銷345保持，使得板件320可以繞著銷345的軸線轉動。然而，用於傾斜板件的機構不限於使板件繞著銷的軸線轉動的上述機構。
圖21是一種夾具機構的俯視圖，該夾具機構以不同於本實施例中所述的方式傾斜板件。
如圖21所示，夾具機構700包括彼此面對的板件710和720，如本實施例的情況一樣。在這兩個板件中，板件710通過螺釘固定在夾爪730上，而另一個板件720通過連接板722連接到夾爪735上，使得板件720可以傾斜。如本實施例的情況一樣，夾爪730和735可以沿某一方向通過具有氣缸的驅動單元而彼此遠離和接近地移動。
板件720通過螺釘723和724(實際上可以使用三個或更多的螺釘)連接到連接板722上，使得板件720可以沿厚度方向移動。螺釘723和724的端部通過通孔722a和722b，並且分別通過螺母725和726固定在連接板722上。在板件720沿著圖21中所示的E方向推進時，這使得螺釘723和724的頂端從連接板722突出。
在板件720和連接板722之間，提供了偏壓裝置以便將板件720偏壓向板件710。更具體的說，偏壓裝置包括連接到螺釘723和724以便包圍它們的彈簧727和728。利用這種結構，即使彎曲燈100的直管部分1021和1031(端部105和106)的外直徑彼此不同，板件720也傾斜，直到它確實與直管部分1021和1031接觸為止。這使得一對板件710和720牢固地保持著彎曲燈100。
例如由矽橡膠製成的緩衝器721連接到板件720的接觸表面。緩衝器721的材料的彈性低於板件720的材料，並且優選地彈性低於夾具機構所夾住的物體的材料(在這個實施例中為玻璃)。利用這種結構，可以在物體被夾住時吸收由板件720對物體造成的衝擊。因此，在物體例如玻璃管被夾住時，防止該物體損傷。
這裡應該注意到，在上述實施例中，由矽橡膠等製成的緩衝器並不連接在板件的接觸表面上，因為在彎曲燈被夾住的同時，它在被加熱和彎曲之後仍然處於高溫。然而，在例如接近玻璃管的軟化點的溫度還耐熱的材料製成的緩衝器可以連接在上述實施例中的板件的接觸表面上。
這裡應該注意到，螺釘723和724的頭部嵌入板件720中，使得該頭部不會從面對板件710的板件720的另一側上的表面突出。還有，在這個改型的實例中，如上述實施例的情況一樣，板件710成字符U的形狀，並且板件720成矩形形狀，其沿著包括連接螺釘723和724的線的方向(沿圖21中的水平方向)延伸。
在這個改型的實例中，板件720通過螺釘723和724由連接板722保持，使得板件720可以朝向板件710傾斜。然而，代替這種情況，板件720可以通過四個螺釘由連接板722保持，使得板件720可以朝向板件710傾斜。這種情況下的板件720可以比上述實施例和本改型中的板件320和720傾斜更多的方向量。
當從上方觀察板件720時，如圖21中所示，發現兩對突出部713和突出部714分別設置在面向板件720的板件710的兩個直的上端部的表面邊緣上。突出部713和714的功能是防止被夾住的彎曲燈100沿圖21中的水平方向移動(即，沿圖20中的F方向，或者沿包括連接直管部分的線的方向)。板件710的兩個突出部714之間的距離L2以及成對的突出部713和714之間的距離L1根據被夾住的物體的兩個杆狀部分之間的距離而確定。
減震器750設置在夾爪730和735之間，以便在彎曲燈100被夾住時防止過大的載荷被施加在兩個直管部分1021和1031上。即使擔心直管部分1021和1031由於其薄的性質而破裂，這也防止了彎曲燈100被破壞。減震器可以被另一個機構所代替，例如帶有肘節機構的缸體。
(4-2-4)基部(本實施例中的夾爪)在上述實施例中，成對的夾爪可以沿遠近方向移動。然而不限於此，可以採用另一種結構。例如，成對的夾爪中的一個可以固定，而另一個夾爪可以移動以便遠離和接近該夾爪。也就是說，可以採用任何結構，只要一對夾爪能相對彼此移動，彼此遠離和接近地移動即可。
還有，在上述實施例中，成對的夾爪(基部)可以彼此遠離和接近地線性移動。然而不限於此，成對的基部可以在一個圓上彼此遠離和接近地移動，使得第一和第二部件可以夾住物體。
還有，在上述實施例中，在成對的兩個部件中，不能傾斜的一個部件通過螺釘固定在基部上。然而，兩個部件可以形成為一個單元。也就是說，夾具可以以任何方式構造，只要成對的兩個部件中的至少一個可以傾斜即可。還有，在上述實施例中，成對的兩個部件中只有一個可以傾斜。然而，如果兩個部件連接到基部上的方式是它們都可以傾斜的話，則可以獲得有利的效果。
儘管參照附圖通過實例完全描述了本發明，但是應該注意到各種變化和改型對於本領域普通技術人員來說是明顯的。因此，除非這種變化和改型背離了本發明的範圍，它們應被認為是包括於其中。
權利要求
1.一種彎曲燈製造方法，其包括彎曲過程，在彎曲過程中，其內部在較低壓力下密封的直玻璃管被加熱和彎曲；該彎曲過程包括第一步驟，使用第一夾具來保持直玻璃管的預定部分，並且使用第二夾具來保持直玻璃管的一個端部，其方式是第二夾具可沿著直玻璃管的縱向滑動；以及第二步驟，在通過加熱器加熱定位在預定部分和端部之間的直玻璃管的計劃彎曲部分時，通過使第二夾具相對於直玻璃管移動而彎曲計劃的彎曲部分；其中在第二步驟中移動端部，使得端部的重量施加在已經由加熱器加熱而軟化的計劃的彎曲部分上。
2.根據權利要求1所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，在第二步驟中，第二夾具繞著通過彎曲直玻璃管產生的玻璃管彎曲部分的彎曲中心轉過預定的角度量，其軌跡畫弧。
3.根據權利要求2所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，在第一步驟中，保持直玻璃管以便沿著大致水平方向延伸；以及在第二步驟中，第二夾具沿著包括玻璃管的管軸線的垂直平面向上轉過大致90度。
4.根據權利要求1所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，在第二步驟中，加熱器和第二夾具同時移動，使得被加熱器加熱的玻璃管的加熱位置沿著與第二夾具相同的方向移動。
5.根據權利要求3所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，在第一步驟中，跨過預定部分離開該端部的直玻璃管的另一個端部還利用第三夾具而被保持，其方式是第三夾具可沿著直玻璃管的縱向滑動；以及在第二步驟中，定位在預定部分和另一個端部之間的直玻璃管的另一個計劃的彎曲部分還通過另一個加熱器來加熱，通過使第三夾具相對於直玻璃管移動來彎曲另一個計劃的彎曲部分，並且另一個端部的重量施加在已經由加熱器加熱而軟化的另一個計劃的彎曲部分上，其中第二和第三夾具轉動，使得它們的軌跡大致形成了在預定部分的中心處垂直於直玻璃管的管軸線的平面的兩側上對稱的平面。
6.根據權利要求5所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，在第二步驟中，加熱器和第二夾具同時轉動，使得被加熱器加熱的玻璃管的加熱位置沿著與第二夾具相同的方向移動，並且另一個加熱器和第三夾具同時轉動，使得被另一個加熱器加熱的玻璃管的加熱位置沿著與第三夾具相同的方向移動。
7.根據權利要求1所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，套殼式加熱器用作加熱器，套殼式加熱器設置在計劃的彎曲部分，並且計劃的彎曲部分通過套殼式加熱器局部加熱。
8.根據權利要求7所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，套殼式加熱器是通過纏繞加熱器導線形成的線圈的形狀的；以及該彎曲過程還包括使直玻璃管通過套殼式加熱器的線圈以便將計劃的彎曲部分定位在套殼式加熱器的線圈處的步驟。
9.根據權利要求8所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，線圈中的相鄰圈的加熱器導線彼此接觸。
10.根據權利要求8所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，該線圈具有三圈加熱器導線。
11.根據權利要求7所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，通過將加熱器導線彎成圓筒形狀來形成套殼式加熱器，該圓筒的側面具有開口；以及該彎曲過程包括將直玻璃管的計劃的彎曲部分通過該開口插入到套殼式加熱器中的步驟。
12.根據權利要求11所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，當從圓筒的頂部觀察時，其側面具有開口的圓筒形的套殼式加熱器是字符C或U形的，或者是凹形的。
13.根據權利要求1所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，其還包括拆卸夾具布置過程，將拆卸夾具布置成這樣，使得在彎曲過程中通過彎曲直玻璃管產生的玻璃管的直管部分被放置在拆卸夾具的第一部件和第二部件之間，其中在拆卸夾具中，第一部件連接到第一基部，第二部件連接到第二基部以便面對第一部件，並且第一部件和第二部件中的至少一個可以相對垂直於第一基部和第二基部彼此相對移動的方向的平面傾斜；以及玻璃管拆卸過程，使第一基部和第二基部彼此相對靠近，使得第一部件和第二部件夾住並且保持玻璃管的直管部分，並且在第一部件和第二部件保持直管部分時沿預定方向移動拆卸夾具。
14.根據權利要求13所述的彎曲燈製造方法，其特徵在於，第一部件和第二部件中的至少一個可以傾斜以便與玻璃管的直管部分相接觸。
15.一種彎曲燈，其具有至少一個彎曲部分，通過加熱和彎曲其內部在較低壓力下密封的直玻璃管來生產該彎曲燈，其中直玻璃管的外直徑為1.8mm-6.5mm，直玻璃管的厚度為0.2mm-0.6mm，並且彎曲部分的內側的曲率半徑等於或大於0.5mm且小於4.0mm。
16.根據權利要求15所述的彎曲燈，其特徵在於，直玻璃管的外直徑為2.4mm-5.0mm，並且直玻璃管的厚度為0.3mm-0.5mm。
17.根據權利要求15所述的彎曲燈，其特徵在於，其具有兩個彎曲部分並且在俯視圖中成字符U的形狀。
18.一種具有根據權利要求15所述的彎曲燈的背光單元。
全文摘要
一種彎曲燈製造方法包括彎曲過程，在彎曲過程中，其內部在較低壓力下密封的直玻璃管被加熱和彎曲。該彎曲過程包括第一步驟，使用第一夾具來保持玻璃管的預定部分，並且使用第二夾具來保持玻璃管的一個端部，其方式是第二夾具可沿著玻璃管的縱向滑動；以及第二步驟，在通過加熱器加熱定位在預定部分和端部之間的玻璃管的計劃彎曲部分時，通過使第二夾具相對於玻璃管移動而彎曲計劃的彎曲部分。在第二步驟中移動端部，使得端部的重量施加在已經由加熱器軟化的計劃的彎曲部分上。
文檔編號C03B23/06GK1674198SQ20051005602
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月22日 優先權日2004年3月22日
發明者上野浩信, 梁田隆春, 龜山勇人, 美濃吉滿, 菊地昭夫 申請人:松下電器產業株式會社