JPH03238747A - 金属蒸気放電灯およびその製造方法 - Google Patents

金属蒸気放電灯およびその製造方法

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JPH03238747A
JPH03238747A JP3645790A JP3645790A JPH03238747A JP H03238747 A JPH03238747 A JP H03238747A JP 3645790 A JP3645790 A JP 3645790A JP 3645790 A JP3645790 A JP 3645790A JP H03238747 A JPH03238747 A JP H03238747A
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quartz
lamp
metal
discharge lamp
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JP3645790A
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Masaki Aoki
正樹 青木
Hideaki Omura
大村 秀明
Toshiaki Ogura
敏明 小倉
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/20Manufacture of screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored; Applying coatings to the vessel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/30Vessels; Containers
    • H01J61/35Vessels; Containers provided with coatings on the walls thereof; Selection of materials for the coatings

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等の
光源に用いられる石英発光管およびその製造方法に関す
るものである。
従来の技術 メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等の発光効率お
よび演色性を改善するために、一般に、その石英発光管
に金属の沃化物や水銀および稀ガスを封入している(例
えば、特開昭50−12878号公報)。
この種のランプにおいて、点灯中、添加物は発光管壁付
近では安定な金属沃化物として存在し、石英や石英ガラ
スを腐蝕しないが、アークの中心部では金属原子と沃素
原子に解離し、前記金属蒸気がアークにおいて、励起さ
れその金属特有のスペクトルを放射するという現象を利
用している。
発明が解決しようとする課題 一般にメタルハライドランプや高圧水銀ランプは、ラン
プ作動中に封入された、アルカリ金属や、金属の沃化物
が、金属原子または、イオンに解離した状態となってこ
れが石英発光管と反応をおこし、石英が結晶化したり変
色したりし、ランプの寿命を著しく低下させていた。又
これらの問題を解決するために、石英発光管内をコーテ
ィングする方法が考案されている(例えば、特開昭53
35392号公報、特開昭46−21432号公報、特
開昭50−27677号公報等)。
しかしながら、これらの従来の方法やコーティング材料
では、緻密で、欠陥のない膜の作成は困難であり、ラン
プの寿命を大幅に向上することができないという欠点を
有している。
課題を解決するための手段 本発明は、前記課題を解決するため、高耐熱性と化学的
安定性を有する、酸化ハーフニウム(HfO3)、酸化
ウラニウム(UO3)、酸化イ中にハーフニウム(Hf
、0.)、酸化トリウム(The、)、酸化イットリウ
ム(Y02)。
酸化アルミニウム(An!2O3)のうちのいずれか一
種を、従来の気相反応法、スパッタリング法。
塗布法等でなく、金属キレートのガスを用いた気相反応
蒸着法(CVD法)、特に減圧CVD法。
高周波プラズマCVD法、あるいは電子サイクロトロン
プラズマCVD法によって、石英発光管の内面にコーテ
ィングした金属蒸気放電灯およびその製造方法を提供す
るものである。
作用 発明者らは、金属キレートのガスを用いたCVD法ニテ
、HfO□、UO□、Y2O3゜T h 02 、  
Z r 02あるいはZrO2を石英管内壁にコーティ
ングすることにより、メタルハライドランプや高圧水銀
ランプの寿命を大幅に延ばすことを見出した。すなわち
Hf、U、Y、Th、Zr。
Affiのうちのいずれか一種の元素を含有する金属キ
レート、例えば、ハーフニウムアセチルアセトン()(
f(C5H,O,)4)の蒸気と、反応ガスとしての酸
素、亜酸化窒素あるいはオゾンを、減圧された石英管あ
るいは、石英ガラス管に導入して、石英管を加熱あるい
は、プラズマ励起し、石英管の内壁にハーフニウムの酸
化物(Hf O2)膜を形成し、金属のハロゲン化物と
石英発光管との反応を防止するものである〔金属キレー
トとしては、アセチルアセトン以外に、ハーフニウムジ
ピバブロイルメタンHf(C,、H,O□)4.ハーフ
ニウムへキサフロロアセチルアセトンHf(C5HF6
02)z等の各種誘導体が使用できる〕。
このように、HfO□、UC2,Y2O,。
ThO□あるいはZrO□がランプ点燈中の高温におい
て、金属ハロゲン化物と反応しないのは、Hf O2,
UC2、Y2O,1,Th02 、Z ro2A12O
aが石英より高融点で高密度な物質である(Hf O2
の融点2810℃、密度9.68 g/C4゜UC2の
融点2800℃、密度10.96g/cj。
Y2O3融点241O°C9密度9.84 g /cd
Th02融点3050℃、密度10.0 g /cj。
ZrO□融点2690°C1密度5.85 g /cj
Al2O,I融点2O30℃、密度3.97g/d)ば
かりでなく活性な金属キレートを用いたCVD法により
、緻密な膜が形成されるためである。
実施例 以下に本発明の壱実施例について、図面を用いて詳細に
説明する。
実施例1 以下本発明の一実施例の金属キレートを用いたCVD法
によって石英発光管の内面にHfO□をコーティングし
た金属蒸気放電灯の製造方法について、図面を参照しな
がら説明する。
第1図は、CVD装置の概略図を示している。
図において、11は両端に主電極を封着した発光管、1
2は発光管11を加熱するためのヒータ、13は反応ガ
スを流すためのガス導入管、14はガスの排気管、15
は原料ガスの入った気化器、16はキャリアガスの導入
口、17は発光管を減圧排気するためのポンプである。
まず発光管内をロータリーポンプ17で2×lO°’ 
To r rまで減圧して、吸着ガス等を除去する。次
にヒータ12を用いて発光管を600℃に加熱し、気化
器15にアセチルアセトンハーフニウム(Hf (C5
H,O,)、)を置き、気化器を125℃に加熱し、そ
の蒸気を酸素キャリア(流量10cc/分)とともに、
導入口13を通して発光管ll内に導入し、5分間反応
を行い、発光管の内面に約1.0μmの酸化ハーフニウ
ムを成膜した。その後、キャリアガスの導入を停止しヒ
ータを切って発光管を冷却し、ガス導入管13を発光管
になるべく近い所でチップシールする。その後排気管1
4より封入物として、沃化セシウム(Csl)3.0g
沃化ネオジウム(Nd I、 ) 1.OIIg、水1
1(Hg)40■を充填し排気後さらに起動用ガスとし
てアルゴンガスを導入した後排気管をチップシールして
、ランプを完成させた。
次にこの放電灯を100ボルト、2.5アンペアで点灯
した(この時の色温度は、約6500°にであった。)
。又、このランプを5000時間点灯後の光束維持率は
84%であった。
この結果を第1表の試料番号lに示す。
第2図はこのようにして作成されたランプの断面図を示
すものであり、21は石英発光管、22はコーティング
された酸化膜(HfO2,UC2゜Y2O3,Th02
 、Z r02 、Aj!2OB )、23はタングス
テン製起動電橋である。
実施例2 第3図は、RFプラズマCVD装置の概略図を示してい
る。
図において、31は両端に主電極を封着した発光管、3
2はプラズマを発生させるための高周波電源、33は反
応ガス、キャリアガスを流すためのガス導入管、34は
ガスの排気管、35は原料ガスの入った気化器、36は
キャリアガスの導入口、37は発光管を減圧排気するた
めのポンプである。
まず発光管内をロータリーポンプ37で10’ To 
r rまで減圧にして、吸着ガス等を除去する0次に高
周波電源(13,56MHz) 32を用いて2O0W
印加し、プラズマを発生させる。
次に気化器35にアセチルアセトンハーフニウム(Hf
 (C5H,02)8)を置き、気化器を125℃に加
熱しその蒸気を酸素キャリア(流量10cc/分)とと
もに、導入口33を通して発光管31内に導入し、7分
間反応を行い、発光管の内面に約1.IIImの酸化ハ
ーフニウムを成膜した。
その後キャリアガスの導入を停止し、高周波電源を停止
し、ガス導入管33を発光管になるべく近い所でチップ
シールする。その後排気管34より封入物として、沃化
セシウム(Csl)3.0■、沃化ネオジウム(Ndl
、)1.0■、水11(Hg)40■を充填し、排気管
34より中の空気を一旦排気する。その後排気管34よ
り、起動用ガスとしてアルゴンガス(Ar)約2OTo
rr導入した後、排気管34チツプシールして、ランプ
を完成させた0次にこのランプを100ボルト、2.5
アンペアで点灯した(この時の色温度は、約6500”
 Kであった。)、又このランプを5000時間点灯し
た後の光束維持率は85%であった。
この結果を第1表の試料番号2に示す。
実施例3 第4図は、ECRプラズマCVD装置の概略図を示して
いる0図において、41は両端に主電極を封着した発光
管、42はマイクロ波プラズマを発生させるためのマイ
クロ波電源(ECR条件を出すための875ガウスの磁
場は省略しである)、43は反応ガスおよびキャリアガ
スを流すためのガス導入管、44はガスの排気管、45
は原料ガスの入った気化器、46はキャリアガスの導入
口、47は発光管を減圧排気するためのポンプである。
まず発光管内をターボ分子ポンプ47で104Torr
まで減圧にして、吸着ガス等を除去する。
次にマイクロ波を源(2,45GHz) 42を用いて
電力2O0W印加しプラズマを発生させる0次に気化器
45にハーフニウムアセチルアセトン(Hf (C5H
703)、)を置き、気化器45を125°Cに加熱し
その蒸気を酸素キャリア(流量10 c c/分)とと
もに、導入口43を通して、発光管41内に導入し、6
分間反応を行い、発光管の内面に約1.2μmの酸化ハ
ーフニウムを成膜した。その後キャリアガスの導入を停
止し、マイクロ波電源を停止し、ガス導入管43を発光
管になるべく近い所でチップシールする。その後排気管
44より封入物として、沃化セシウム(CsI)3.0
■、沃化ネオジウム(Nd I、)1.0■、水!i(
Hg)40■を充填し、排気管44より発光管内の空気
を一旦排気する。その後排気管44より起動用ガスとし
てアルゴンガス(A「)約2OTorr導入し排気管4
4をチップシールして、ランプを完成させた0次にこの
ランプを100ボルト、2.5アンペアで点灯したくこ
の時の色温度は、約6500’にであった。)、又この
ランプを5000時間点灯した後の光束維持率は87%
であった。
この結果を第1表の試料番号3に示す。
以下同様にして、気化器に入れる金属キレートの種類反
応ガスの種類、気化器の温度、反応の方法、発光管の加
熱温度、発光管の圧力、反応時間等を変えた時の結果を
表1の試料番号−1〜22に示す。
なお試料番号23は、本願発明外の比較例である。
(以 下 余 白) 第1表より明らかなように、本発明の如く、金属キレー
トのガスを用いた気相反応蒸着法(減圧CVD法、高周
波プラズマCVD法、ECRプラズ?CVD法)ニテ、
HfO2,UO2,Y2O。
The2.ZrO2,Al2O,のうちのいずれか一種
をコーティングすることによって、金属蒸気放電灯の寿
命(光束維持率の低下が少ない)を大幅にのばしている
のがわかる。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば活性な金属キレ
ートを用いたCVD法により緻密な酸化膜が形成される
ために、放電灯の寿命を大幅にのばすことができる有益
な発明である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における減圧CVD装置の概
略図、第2図は本発明の実施例における金属蒸気放電灯
(ランプ)の断面図、第3図は本発明の一実施例におけ
る高周波プラズマCVD装置の概略図、第4図は本発明
の一実施例におけるマイクロ波を用いたECRプラズマ
−CVD装置の概略図である。 11・・・・・・発光管、12・・・・・・加熱ヒータ
、13・・・・・・ガス導入管、14・・・・・・ガス
排気管、15・・・・・・気化器、16・・・・・・キ
ャリアガス(反応ガス)導入口、17・・・・・・排気
ポンプ、21・・・・・・石英発光管、22・・・・・
・コーティングされた酸化膜、23・・・・・・タング
ステン製起動電極、31・・・・・・発光管、32・・
・・・・高周波電源、33・・・・・・ガス導入管、3
4・・・・・・排気管、35・・・・・・気化器、36
・・・・・・キャリアガス導入口、37・・・・・・ポ
ンプ、41・・・・・・発光管、42・・・・・・マイ
クロ波電源、43・・・・・・ガス導入管、44・・・
・・・ガス排気管、45・・・・・・気化器、46・・
・・・・キャリアガス導入口、47・・・・・・ポンプ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)石英または、石英ガラスで作成された、金属ハロ
    ゲン化物封入放電灯において、酸化ハーフニウム(Hf
    O_2)、酸化ウラニウム(UO_2)、酸化イットリ
    ウム(Y_2O_3)、酸化トリウム(ThO_2)、
    酸化ジルコニウム(ZrO_2)、酸化アルミニウム(
    Al_2O_3)のうちのいずれか一種から成る薄膜を
    発光管バルブ内面に形成させた金属蒸気放電灯。
  2. (2)10^−^1〜10^−^3Torrに減圧され
    た石英または、石英ガラスで作成されたパイプ内におい
    て、ハーフニウム(Hf)、ウラニウム(U)、イット
    リウム(Y)、トリウム(Th)、ジルコニウム(Zr
    )、アルミニウム(Al)のうちのいずれか一種の元素
    を含有する金属キレートの蒸気と反応ガスとしての酸素
    (O_2)、亜酸化窒素(N_2O)あるいはオゾン(
    O_3)を導入して、石英あるいは、石英ガラス管の内
    面に、HfO_2、UO_2、Y_2O_3、ThO_
    2、ZrO_2、Al_2O_3のうちのいずれか一種
    をコーティングした後、内部にアルカリ金属のハロゲン
    化物、水銀およびアルゴンを封入してなることを特徴と
    する金属蒸気放電灯の製造方法。
  3. (3)5×10^−^1〜10^−^3Torrに減圧
    された、石英または石英ガラスで作成されたパイプ内に
    おいて、高周波(RF)放電を起こし、その中にハーフ
    ニウム(Hf)、ウラニウム(U)、イットリウム(Y
    )、トリウム(Th)、ジルコニウム(Zr)、アルミ
    ニウム(Al)のうちのいずれか一種の元素を含有する
    金属キレートの蒸気と反応ガスとしての酸素(O_2)
    、亜酸化窒素(N_2O)、あるいはオゾン(O_3)
    を導入して、石英あるいは、石英ガラスの内面にHfO
    _2、UO_2、Y_2O_3、ThO_2、ZrO_
    2、Al_2O_3のうちのいずれか一種をコーティン
    グした後、内部にアルカリ金属のハロゲン化物、水銀、
    およびアルゴン(Ar)を封入してなることを特徴とす
    る金属蒸気放電灯の製造方法。
  4. (4)5×10^−^3〜10^−^4Torrに減圧
    された、石英または、石英ガラスで作成されたパイプ内
    において、電子サイクロトロン共鳴(ECR)を用いた
    マイクロ波放電を起こし、その中に、ハーフニウム(H
    f)、ウラニウム(U)、イットリウム(Y)、トリウ
    ム(Th)、ジルコニウム(Zr)、アルミニウム(A
    l)のうちのいずれか一種の元素を含有する金属キレー
    トの蒸気と反応ガスとしての酸素(O_2)、亜酸化窒
    素(N_2O)あるいはオゾン(O_3)を導入して、
    石英あるいは、石英ガラスの内面にHfO_2、UO_
    2、Y_2O_3、ThO_2、ZrO_2、Al_2
    O_3のうちのいずれか一種をコーティングした後、内
    部にアルカリ金属のハロゲン化物、水銀およびアルゴン
    (Ar)を封入してなることを特徴とする金属蒸気放電
    灯の製造方法。
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