JP2007242311A - ランプ封入ガス及びガス封入ランプの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガスを封入するランプ製造での作業性を高めることのできる封入ガスと、生産性の高いガス封入ランプの製造方法を提供する。
【解決手段】 希ガスに１ＶＯＬ％以下のオゾンガスを混合させた状態でシリンダ内に充填した封入ガスを、内部に発光源を位置させてなる石英ガラス製バルブ内に供給・封入する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ランプに封入するガス及びそのガスを使用したガス封入ランプの製造方法に関する。

従来からよく知られているように、放電ランプや白熱ランプでは、アルゴンやキセノンあるいはクリプトンなどの希ガスをランプのバルブ(ガラス管)内に光源とともに封入するようにしている。

ところが、製造直後のガラス製バルブはその内面が有機物で汚染されており、そのままランプとして使用すると、その有機物汚染が原因で、内面曇り等の不都合が生じ、ランプとしての寿命が短くなるという問題がある。

そこで、従来では、ランプを構成するバルブの内面を洗浄液で洗浄後、発光物質となる希ガス類を封入するようにしたものが提案されている(特許文献１)。又、露光装置の光学素子(レンズ)をクリーニングするにあたり、光学素子が置かれた空間に微量の酸素を含む不活性ガスを供給して、該装置の露光ビームを照射することで、該空間内でオゾンを生成させ、このオゾンと露光ビームの照射による光化学反応で光学素子に付着した有機化合物を除去するようにしたものが提案されている(特許文献２)。
特開２００２−３３０４９号 特開２００６−３２９９１号

洗浄液でバルブの内面を洗浄した後に、発光物質となる希ガス(不活性ガス)を封入する前者のものでは、クリーニング工程が独立して形成されることになり、しかも湿式処理であることから、乾燥工程をさらに要し、ランプ製造としての作業性が悪いという問題がある。一方、後者のものは、クリーニング工程にドライガスを使用する乾式処理のものであるが、これは洗浄流体として、微量の酸素を含む不活性ガスを供給し、この酸素に紫外光を作用させてオゾンを生成するものであるから、この乾式処理の技術をバルブ内面の洗浄に使用したとしても、クリーニング工程が独立して形成されることに変わりはなく、ランプ製造としての作業性が悪いという問題は依然残ることになる。

本発明は、このような点に着目し、ガスを封入するランプ製造での作業性を高めることのできる封入ガスと、生産性の高いガス封入ランプの製造方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、ランプに封入するガスを、シリンダ内に充填されている希ガスと１ＶＯＬ％以下のオゾンガスとの混合ガスで構成したことを特徴としている。また、請求項２に記載した発明は、シリンダ内に混合充填されている封入ガスを、、希ガスと１ＶＯＬ％以下のオゾンガスとの混合ガスで構成したことを特徴としている。

そして請求項３に記載した発明は、オゾンガス１ＶＯＬ％以下、残り希ガスの混合ガスを、内部に発光源を位置させてなる石英ガラス製バルブ内に供給・封入することを特徴としている。また、請求項４に記載した発明は、オゾンガス１ＶＯＬ％以下、残り希ガスの状態でシリンダ内に混合充填されている封入ガスを、内部に発光源を位置させてなる石英ガラス製バルブ内に供給・封入することを特徴としている。

本発明は、希ガス中に１ＶＯＬパーセント以下の微量なオゾンガスを混入させてなる混合ガスをランプのバルブ内に充填封入するようにしていることから、バルブ内への発光物質(混合ガス)の注入だけでバルブの内部空間表面に付着している有機化合物をオゾンで反応除去することができる。

しかも、この場合、オゾンガスの濃度は、１ＶＯＬ％以下という微量であることから、バルブ内にオゾンガス成分が残留しても、発光源や発光量に影響を及ぼすことがない。

図１は本発明方法の一実施形態を示す概略構成図である。図１において、符号(１)はガス封入ランプの一例としてのハロゲンランプ、(２)はハロゲンランプ(１)の内部空間に充填封入する封入ガスを充填貯蔵しているシリンダである。

シリンダ(２)に充填貯蔵されている封入ガスは、キセノンやクリプトンあるいはネオンなどの希ガスにオゾンガスを１ＶＯＬ％以下の濃度で混合させた混合ガスである。なお、このシリンダ(２)は、シリンダ内でのオゾンガスの自己分解を抑制するために、その内面を高濃度オゾンガスにより不動態化処理を施したステンレス鋼あるいはアルミニウムで形成してある。また、なお、上記シリンダ(２)に代えて、オゾン発生装置と希ガスを封入したシリンダーとを用いて現場で混合供給するようにしても良い。

ハロゲンランプ(１)は、そのバルブ内にタングステン製のフィラメント(３)を収容するとともに、タングステンフィラメント(３)にモリブデン製リード線(４)を接続し、バルブ内の空間(５)に発光物質となる前記封入ガスが封入してある。

このような構成のハロゲンランプ(１)では、ハロゲンランプ(１)内に封入ガスを供給することにより、封入ガス中に含まれている微量(≦１ＶＯＬ％)のオゾンガスがガス封入空間(５)の表面部分に付着している有機化合物を除去することになる。

そして、処理するオゾンガス濃度と除去される有機物量との関係は、図２に示すとおりであった。なお、この場合の希釈ガスとしてはアルゴンを使用した。この場合のクリーニング処理とは、オゾンガスを有機物に作用させることにより、有機物を除去することを意味している。また、クリーニング前とは、オゾンガスによるクリーニング処理しない状態を意味する。図２から、有機物の除去に対してはオゾンガスの濃度依存性は弱く、むしろ１ＶＯＬ％を超えると有機物の除去効率が若干悪いことがわかる。

また、処理温度と除去される有機物量との関係は、図３に示すとおりであった。
図３から、有機物の除去に対しては、温度の依存性はなく、いわゆる常温処理(被加熱処理)でも充分であることがわかる。

次に、サンプルの表面に付着している大気中有機物をオゾンガスと不活性ガス(希ガス)との混合ガスで処理した場合の有機物の残存状態を加熱脱離ガスクロマトグラフ質量分析計で検出した。図４はオゾンガス濃度１００ｐｐｍ、残りアルゴンの混合ガスで室温(２５℃)・大気圧で１時間処理した場合の処理前と処理後での検出有機物とその量との関係を示している。図５は対比例としてオゾンガス濃度３０ＶＯＬ％(３０００００ｐｐｍ)、残りアルゴンの混合ガスで室温(２５℃)・大気圧で１時間処理した場合の処理前と処理後での検出有機物とその量との関係を示している。

図４及び図５から、オゾンガスの混合量が１００ｐｐｍ程度の希薄オゾンガスのほうが、オゾンガス濃度３０ＶＯＬ％(３０００００ｐｐｍ)のオゾンガスで処理するよりも、有機物を効率よく除去していることがわかる。また、図２を勘案すると、有機物の除去に対してはオゾンガスの濃度１ＶＯＬ％以下なら有効であることが推認できる。

希ガス中に１ＶＯＬ％以下のオゾンガスを混合させた混合ガスをランプのバルプに封入する際には、バルブ内空間(５)に存在する空気を封入ガスで置換する間の供給で、バルブ内面に付着している有機物にオゾンが作用して、その有機物を置換ガスとともに外部に除去することになり、封入ガスの封入操作でバルブ内面のクリーニングが行えることになる。

また、バルブ空間(５)に封入する封入ガス中のオゾンガスの濃度は１ＶＯＬ％以下の希薄な濃度であることから、ハロゲンガスとともに封入されていても、フィラメントなどに対して悪影響を与えることはない。

なお、上述の実施形態では、フィラメント加熱のハロゲンランプについて説明したが、ランプとしては、誘電体バリア放電ランプや無電極電界放電ランプ、あるいはプラズマティスプレーであってもよい。

本発明は、希ガス封入ランプに希ガスを封入するだけで、ランプのバルブ内面に付着した有機化合物を除去することができるので、希ガス封入ランプの製造に使用することができる。

本発明方法の一実施形態を示す概略構成図である。 処理するオゾンガス濃度と除去される有機物量との関係を示すグラフである。 処理する温度と除去される有機物量との関係を示すグラフである。 本発明の封入ガスを使用して有機物除去を行った場合と使用する前との有機物量を示すガスクロマトグラフである。 対比例のガスを使用して有機物除去を行った場合と使用する前との有機物量を示すガスクロマトグラフである。

符号の説明

１…ハロゲンランプ、２…封入ガスを充填貯蔵しているシリンダ、３…フィラメント、４…リード、５…ガス封入空間。

Claims (4)

1. ランプに封入するガスであって、希ガスに１ＶＯＬ％以下のオゾンガスを混合させた状態でシリンダ内に充填してあることを特徴とするランプ封入ガス。
2. ランプに封入するガスであって、希ガスに１ＶＯＬ％以下のオゾンガスを混合させた状態でシリンダ内に充填してあることを特徴とするランプ封入ガス。
3. オゾンガス１ＶＯＬ％以下、残り希ガスの混合ガスを、内部に発光源を位置させてなる石英ガラス製バルブ内に供給・封入するようにしたガス封入ランプの製造方法。
4. オゾンガス１ＶＯＬ％以下、残り希ガスの状態でシリンダ内に混合充填されている封入ガスを、内部に発光源を位置させてなる石英ガラス製バルブ内に供給・封入するようにしたガス封入ランプの製造方法。
   
   

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