JP2007250202A - ランプ用ガラス管およびその製造方法、並びに、ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】ランプの長寿命化を図ることができるランプ用ガラス管を提供する。
【解決手段】本発明に係るランプ用ガラス管５０は，上下が開放された管状のガラス部１０と、
発光部となる領域２０におけるガラス部１０の内面のうちの少なくとも一部を覆うセラミックス膜１２と，を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプ用ガラス管およびその製造方法、並びに、ランプに関する。

従来、プロジェクターなどに用いられる光源ランプの発光管としては、石英ガラス管が用いられている（例えば特開２００５−３０９３７２号公報参照）。石英ガラスは、高温に曝されると、ガラス状態（非晶質）からクリストバライト（結晶質）に転移する（失透現象）。石英ガラスでは、通常、１１５０℃以上で失透現象が起こるが、例えば、熱蒸発した電極材料などが不純物として石英ガラス管の内面に付着し、失透現象の起こる温度（以下「失透温度」という）の低下が生じ、１０００℃以下で失透現象が起こる場合がある。この失透温度の低下がランプ寿命を短くする場合がある。
特開２００５−３０９３７２号公報

本発明の目的は、ランプの長寿命化を図ることができるランプ用ガラス管およびその製造方法を提供することにある。また本発明の他の目的は、上記ランプ用ガラス管を用いたランプを提供することにある。

本発明に係るランプ用ガラス管は、
上下が開放された管状のガラス部と、
発光部となる領域における前記ガラス部の内面のうちの少なくとも一部を覆うセラミックス膜と、を含む。

このランプ用ガラス管では、前記発光部となる領域における前記ガラス部の内面のうちの少なくとも一部が前記セラミックス膜によって覆われている。これにより、前記ガラス部の内面への不純物の付着を防ぐことができ、前記ガラス部の失透温度が低下するのを防ぐことができる。従って、このランプ用ガラス管によれば、ランプの長寿命化を図ることができる。

本発明に係るランプ用ガラス管において、
前記セラミックス膜は、窒化ボロンと窒化シリコンの複合体、酸窒化ボロンと酸窒化シリコンの複合体、酸化マグネシウム、および、酸化イットリウムのうちの少なくとも一種を含むことができる。

本発明に係るランプ用ガラス管において、
前記セラミックス膜は、前記発光部となる領域における前記ガラス部の内面のすべてを覆うことができる。

本発明に係るランプ用ガラス管において、
前記発光部となる領域における前記ガラス部の径は、他の領域における前記ガラス部の径よりも大きいことができる。

本発明に係るランプ用ガラス管において、
前記セラミックス膜は、前記他の領域における前記ガラス部の内面のすべてを覆うことができる。

本発明に係るランプ用ガラス管において、
前記発光部となる領域における前記セラミックス膜の膜厚は、前記発光部となる領域における前記ガラス部の膜厚よりも薄いことができる。

本発明に係るランプは、上述のランプ用ガラス管を有することができる。

本発明に係るランプ用ガラス管の製造方法は、
上下が開放された管状のガラス部を準備する工程と、
発光部となる領域における前記ガラス部の内面のうちの少なくとも一部を覆うようにＣＶＤ法によりセラミックス膜を形成する工程と、を含む。

本発明に係るランプ用ガラス管の製造方法において、
前記ＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法であることができる。

本発明に係るランプ用ガラス管の製造方法において、
前記ＣＶＤ法では、ビス（６−エチル−２，２−ジメチル−３，５−デカノジオナート）マグネシウム、トリス（セク−ブチルシクロペンタジエニール）イットリウム、および、トリス（トリメチルシロキシ）ボレートのうちの少なくとも一種を原料ガスとして用いることができる。

以下、本発明に好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１． まず、本実施形態に係るランプおよび該ランプ用ガラス管について説明する。図１は、本実施形態に係るランプ１００を模式的に示す斜視図であり、部分的に断面が示されている。図１では、発光部となる領域（以下「第１領域」ともいう）２０のランプ用ガラス管５０の断面が示されている。図２は、本実施形態に係るランプ用ガラス管５０を模式的に示す断面図である。

ランプ１００は、例えば高圧水銀ランプなどである。ランプ１００は、ランプ用ガラス管５０と、第１電極３０と、第２電極３１と、第１端子３２と、第２端子３３と、内部空間３４と、を含む。ランプ用ガラス管５０は、図２に示すように、ガラス部１０と、セラミックス膜１２と、を含む。

ガラス部１０は、上下が開放された管状である。平面視において、第１領域２０におけるガラス部１０の径は、例えば図１に示すように、他の領域（以下「第２領域」ともいう）におけるガラス部１０の径よりも大きい。

第１領域２０は、ガラス部１０の長手方向の中央に位置している。第２領域２２は、ガラス部１０の長手方向において、第１領域２０の両側に位置している。第１領域２０におけるガラス部１０は、例えば、円球状、楕円球状などである。第２領域２２におけるガラス部１０は、第１領域２０におけるガラス部１０の両側に一対形成されており、第１領域２０におけるガラス部１０から連続している。第２領域２２におけるガラス部１０は、例えば、円柱管、角柱管などである。ガラス部１０は、例えば石英ガラスなどからなることができる。

セラミックス膜１２は、第１領域２０におけるガラス部１０の内面のうちの少なくとも一部を覆っている。例えば、図示のように、セラミックス膜１２は、第１領域２０および第２領域２２におけるガラス部１０の内面のすべてを覆っていることができる。第１領域２０および第２領域２２におけるセラミックス膜１２の膜厚は、例えば図示のように、第１領域２０および第２領域２２におけるガラス部１０の膜厚よりも薄い。

セラミックス膜１２は、例えば、窒化ボロンと窒化シリコンの複合体（以下「ＢＮ−ＳｉＮ」ともいう）、酸窒化ボロンと酸窒化シリコンの複合体（以下「ＢＯＮ−ＳｉＯＮ」ともいう）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）などを含むことができる。例えば、ＢＮ−ＳｉＮ、ＢＯＮ−ＳｉＯＮ、ＭｇＯ、およびＹ_２Ｏ_３の失透温度は、１５００℃以上である。ＢＮ−ＳｉＮは、例えば、一般式（ＢＮ）_ｘ（Ｓｉ_３Ｎ_４）_１−ｘで表されることができる。ここで、０＜ｘ＜１である。ＳｉＯＮ−ＢＮは、例えば、一般式（ＳｉＯ_ｙＮ_１−ｙ）_ｘ（ＢＯ_ｚＮ_１−ｚ）_１−ｘで表されることができる。ここで、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１である。

セラミックス膜１２は、例えば、ＢＮ−ＳｉＮ、ＢＯＮ−ＳｉＯＮ、ＭｇＯ、Ｙ_２Ｏ_３などのうちの一種からなる一層構造であることができる。また、セラミックス膜１２は、例えば、ＢＮ−ＳｉＮ、ＢＯＮ−ＳｉＯＮ、ＭｇＯ、Ｙ_２Ｏ_３などからなる層を複数積層した複数層構造であることができる。

第１領域２０におけるセラミックス膜１２の内側には、内部空間３４が配置されている。内部空間３４には、例えば、水銀、希ガス、およびハロゲンなどが封入されている。内部空間３４内には、第１電極３０および第２電極３１が配置されている。第１電極３０および第２電極３１は、放電用の電極である。第１電極３０および第２電極３１は、例えば、タングステンなどからなることができる。第１電極３０は、例えば、第２領域２２におけるセラミックス膜１２の内側に密封された金属箔（図示せず）などにより、第１端子３２と電気的に接続されている。同様にして、第２電極３１は、第２端子３３と電気的に接続されている。第１端子３２および第２端子３３は、電力供給用の端子であり、ランプ用ガラス管５０の両端から引き出されている。

なお、本実施形態に係るランプ１００は、例えば、ランプ用ガラス管５０内のプラズマ輻射により放出される光を用いるデバイス（例えばプロジェクターランプや蛍光管等）などに適用されることができる。また、ランプ１００は、高圧水銀ランプに限定されず、例えば、メタルハライドランプ、キセノンランプなどでも良い。

２． 次に、本実施形態に係るランプ用ガラス管５０の製造方法について図２〜図４を参照しながら説明する。図２および図３は、本実施形態に係るランプ用ガラス管５０の一製造工程を模式的に示す断面図であり、図４は、本実施形態に係るランプ用ガラス管５０の一製造工程を示す概略図である。なお、図４は、本実施形態に係るランプ用ガラス管製造装置６０を示す概略図でもある。

（Ａ）まず、図３に示すように、上下が開放された管状のガラス部１０を準備する。

（Ｂ）次に、図２および図４に示すように、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法によりセラミックス膜１２を形成する。セラミックス膜１２は、第１領域２０におけるガラス部１０の内面のうちの少なくとも一部を覆うように形成される。ＣＶＤ法は、例えば、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法（高密度プラズマＣＶＤ法を含む）などであることができる。セラミックス膜１２は、図４に示すように、ランプ用ガラス管製造装置６０を用いて形成される。ランプ用ガラス管製造装置６０は、チャンバー６２と、供給口６４と、排出口６５と、支持部６６と、加熱部６８と、を含む。

まず、図４に示すように、支持部６６によって、ガラス部１０をチャンバー６２内にセットする。支持部６６としては、公知のものを用いることができ、ガラス部１０は、一般的な支持手段によって支持されることができる。

次に、原料ガスを供給口６４からチャンバー６２内に供給する。必要に応じて、例えば、窒素（Ｎ_２）、酸素（Ｏ_２）などのキャリアガスを原料ガスとともに流すことができる。また、必要に応じて、キャリアガスを原料ガスの一部として流すことができる。原料ガスとしては、例えば、ＢＯＮ−ＳｉＯＮからなるセラミックス膜１２を形成する場合には、例えば、トリス（トリメチルシロキシ）ボレートなどを用いることができる。また、原料ガスとしては、例えば、ＭｇＯからなるセラミックス膜１２を形成する場合には、例えば、ビス（６−エチル−２，２−ジメチル−３，５−デカノジオナート）マグネシウム（Ｍｇ（ＥＤＭＤＤ）_２）などを用いることができる。また、原料ガスとしては、例えば、Ｙ_２Ｏ_３からなるセラミックス膜１２を形成する場合には、例えば、トリス（セク−ブチルシクロペンタジエニール）イットリウム（Ｙ（ｓＢｕＣｐ）３）などを用いることができる。

チャンバー６２内は、加熱部６８によって加熱されており、ガラス部１０も加熱されている。反応ガスが加熱されたガラス部１０内を流れることによって、図２に示すように、ガラス部１０の内面を覆うようにセラミックス膜１２が形成される。即ち、セラミックス膜１２は、熱ＣＶＤ法により形成される。

なお、図４に示す例では、加熱部６８は、チャンバー６２の外に配置されているが、例えば、図５に示すように、加熱部６８は、チャンバー６２内に配置されることができる。この場合、加熱部６８は、ガラス部１０の所望の領域を加熱することができる。例えば、加熱部６８は、第１領域２０のガラス部１０を主に加熱して、主として第１領域２０のガラス部１０の内面にセラミックス膜１２を形成することができる。なお、図５は、この変形例の場合のランプ用ガラス管製造装置６０を示す概略図である。

また、例えば、図６に示すように、ガラス部１０の所望の領域の周囲に電磁誘導コイルを巻き、ＥＣＲ（electron cyclotron resonance）プラズマＣＶＤ法により、所望の領域のガラス部１０の内面にセラミックス膜１２を形成することができる。なお、図６は、この変形例の場合のランプ用ガラス管製造装置６０を示す概略図である。

なお、上述した変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。

以上の工程によって、本実施形態に係るランプ用ガラス管５０を製造することができる。

３． 本実施形態では、第１領域２０におけるガラス部１０の内面のすべてがセラミックス膜１２によってコーティングされている。これにより、ガラス部１０の内面への不純物の付着を防ぐことができ、ガラス部１０の失透温度が低下するのを防ぐことができる。従って、本実施形態によれば、ランプ１００の長寿命化を図ることができる。なお、本発明によれば、セラミックス膜１２が第１領域２０におけるガラス部１０の内面のうちの少なくとも一部を覆うことで、ランプ１００の長寿命化を図ることが可能である。

また、本実施形態では、薄膜のセラミックス膜１２でガラス部１０の内面を覆うことができる。即ち、本実施形態では、セラミックス膜１２の膜厚を薄くすることができる。例えば、少なくとも第１領域２０におけるセラミックス膜１２の膜厚を、第１領域２０におけるガラス部１０の膜厚よりも薄くすることができる。従って、本実施形態によれば、例えば、光の透過率がガラス部１０よりも、同じ膜厚のセラミックス膜１２の方が低い場合に、ランプ用ガラス管５０の第１領域２０における光の透過率の低下を抑制しつつ、上述したようにランプ１００の長寿命化を図ることができる。

４． 上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。

本実施形態に係るランプを模式的に示す斜視図（部分断面図）。 本実施形態に係るランプ用ガラス管を模式的に示す断面図。 本実施形態に係るランプ用ガラス管の一製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係るランプ用ガラス管の一製造工程を示す概略図。 本実施形態に係るランプ用ガラス管製造装置の変形例を示す概略図。 本実施形態に係るランプ用ガラス管製造装置の変形例を示す概略図。

符号の説明

１０ ガラス部、１２ セラミックス膜、２０ 第１領域、２２ 第２領域、３０ 第１電極、３１ 第２電極、３２ 第１端子、３３ 第２端子、３４ 内部空間、５０ ランプ用ガラス管、６０ ランプ用ガラス管製造装置、６２ チャンバー、６４ 供給口、６５ 排出口、６６ 支持部、６８ 加熱部，１００ ランプ

Claims (10)

1. 上下が開放された管状のガラス部と、
   発光部となる領域における前記ガラス部の内面のうちの少なくとも一部を覆うセラミックス膜と、を含む、ランプ用ガラス管。
2. 請求項１において、
   前記セラミックス膜は、窒化ボロンと窒化シリコンの複合体、酸窒化ボロンと酸窒化シリコンの複合体、酸化マグネシウム、および、酸化イットリウムのうちの少なくとも一種を含む、ランプ用ガラス管。
3. 請求項１または２において、
   前記セラミックス膜は、前記発光部となる領域における前記ガラス部の内面のすべてを覆う、ランプ用ガラス管。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記発光部となる領域における前記ガラス部の径は、他の領域における前記ガラス部の径よりも大きい、ランプ用ガラス管。
5. 請求項４において、
   前記セラミックス膜は、前記他の領域における前記ガラス部の内面のすべてを覆う、ランプ用ガラス管。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
   前記発光部となる領域における前記セラミックス膜の膜厚は、前記発光部となる領域における前記ガラス部の膜厚よりも薄い、ランプ用ガラス管。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のランプ用ガラス管を有する、ランプ。
8. 上下が開放された管状のガラス部を準備する工程と、
   発光部となる領域における前記ガラス部の内面のうちの少なくとも一部を覆うようにＣＶＤ法によりセラミックス膜を形成する工程と、を含む、ランプ用ガラス管の製造方法。
9. 請求項８において、
   前記ＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法である、ランプ用ガラス管の製造方法。
10. 請求項８または９において、
    前記ＣＶＤ法では、ビス（６−エチル−２，２−ジメチル−３，５−デカノジオナート）マグネシウム、トリス（セク−ブチルシクロペンタジエニール）イットリウム、および、トリス（トリメチルシロキシ）ボレートのうちの少なくとも一種を原料ガスとして用いる、ランプ用ガラス管の製造方法。