JPH03238748A - Metal vapor discharge lamp and manufacture thereof - Google Patents
Metal vapor discharge lamp and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は金属蒸気放電灯に用いられる石英ガラス製発光
管およびその製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a quartz glass arc tube used in a metal vapor discharge lamp and a method for manufacturing the same.
従来の技術
高圧水銀灯等の発光効率および演色性を改善する目的で
、金属蒸気放電灯内の石英ガラス製発光管には、水銀お
よび希ガスとともに、金属ハロゲン化物を封入している
。この種のランプにおいて、点灯中、添加物は発光管管
壁付近に液体で存在する一方、アークの中心部では金属
原子とハロゲン原子に解離し、前記金属蒸気がアークで
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。BACKGROUND OF THE INVENTION In order to improve the luminous efficiency and color rendering properties of high-pressure mercury lamps and the like, a metal halide is sealed in a quartz glass arc tube in a metal vapor discharge lamp together with mercury and a rare gas. In this type of lamp, while the additive exists in liquid form near the wall of the arc tube, it dissociates into metal atoms and halogen atoms in the center of the arc, and the metal vapor is excited by the arc and produces the characteristic characteristics of the metal. It takes advantage of the phenomenon of radiating a spectrum.
発明が解決しようとする課題
一般に金属ハロゲン化物を発光管内に封入した放電灯で
は、ランプ作動中に金属ノ１０ゲン化物と発光管材料で
ある石英ガラスとが反応するため、石英ガラスの結晶化
や発光金属の消失灯が起こり、ランプの寿命を短くして
いた。また上記反応により発光管内に生成した、シリコ
ン（Ｓ ｉ）またはノ＼ロゲン化シリコン（ＳｉＸ、）
が、タングステン電極と低融点合金を形成し、電極の変
形や、タングステンの蒸発による発光管の異化を引きお
こす要因となっていた。そこでこれらの問題を解決する
ために、石英ガラス発光管内面をコーティングする方法
が考案されている（例えば、特公昭４６２１４３２号公
報、特公昭５０−２７６７７号公報）。Problems to be Solved by the Invention In general, in discharge lamps in which metal halides are sealed in the arc tube, the metal halides and quartz glass, which is the material of the arc tube, react with each other during lamp operation, resulting in crystallization of the quartz glass. This caused the luminous metal to extinguish, shortening the life of the lamp. In addition, silicon (Si) or silicon chloride (SiX) generated in the arc tube by the above reaction.
However, this formed a low melting point alloy with the tungsten electrode, causing deformation of the electrode and dissimilation of the arc tube due to tungsten evaporation. In order to solve these problems, a method of coating the inner surface of a quartz glass arc tube has been devised (for example, Japanese Patent Publication No. 4621432 and Japanese Patent Publication No. 50-27677).
しかしながら、これら従来のコーティング材料では、石
英ガラスの熱膨張係数との差が大きいことに起因する、
コーテイング膜のはく離やクランク等のため長時間にわ
たって金属ノλロゲン化物と石英ガラスとの反応を防止
することが困難であり、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。However, these conventional coating materials have a large difference in thermal expansion coefficient from that of quartz glass.
It is difficult to prevent the reaction between the metal halogenide and the quartz glass over a long period of time due to peeling of the coating film, cracking, etc., and it has the disadvantage that the lamp life cannot be significantly improved. .
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために本発明の金属蒸気放電灯はす
くれた化学的安定性と耐熱性とを有し、さらに石英ガラ
スとの密着性にすぐれたダイアモンドまたはダイアモン
ド状カーボンを発光管内表面にコーティングしたことを
要旨としたものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the metal vapor discharge lamp of the present invention has excellent chemical stability and heat resistance, and also uses diamond or diamond which has excellent adhesion to quartz glass. The gist is that carbon is coated on the inner surface of the arc tube.
作用
本発明は上記した構成によって石英ガラス製発光管の内
表面がダイアモンドまたはダイアモンド状カーボンより
なる透光性被膜により覆われているため、発光管内に封
入されている金属ハロゲン化物（と石英ガラス製発光管
）との反応が防止され、またこのコーテイング膜は化学
的に極めて不活性であって、この被膜内に金属ハロゲン
化物が浸透することはない、さらにダイアモンドまたは
ダイアモンド状カーボンは石英ガラスより成る発光管に
強固に固着するため、発光管からはく離したり、被膜に
クラックが入ることもない、したがって上述した石英ガ
ラスと封入金属ハロゲン化物との反応防止効果が、長時
間にわたって持続し、その結果、金属蒸気放電灯の寿命
を大幅に延ばすことができた。このようにダイアモンド
あるいはダイアモンド状カーボンが、放電中の高温にお
いて金属ハロゲン化物と反応しないのは、炭素Ｃの融点
が３７００℃と極めて高いことからも明らかなようにＣ
とＣの結合が非常に強いためである。Function The present invention has the above-described structure in which the inner surface of the quartz glass arc tube is covered with a transparent coating made of diamond or diamond-like carbon. This coating is chemically extremely inert, so that metal halides do not penetrate into it, and the diamond or diamond-like carbon is made of quartz glass. Because it firmly adheres to the arc tube, it will not peel off from the arc tube or crack the coating. Therefore, the effect of preventing the reaction between the quartz glass and the encapsulated metal halide described above will continue for a long time. , it was possible to significantly extend the life of metal vapor discharge lamps. The reason why diamond or diamond-like carbon does not react with metal halides at high temperatures during discharge is clear from the fact that carbon C has an extremely high melting point of 3700°C.
This is because the bond between and C is very strong.
（１５００Ｋ、ｌａｔｍでのＣの標準原子化エンタルピ
ーΔＨ−１５００＝７２６．６７ＫＪ／ｍｏ ＋）。(Standard atomization enthalpy of C at 1500K, latm ΔH−1500=726.67KJ/mo+).
この強力な結合が三次元的に連なり、各炭素原子を強力
に結びつけているため、化学的に安定なのである。また
このようなすぐれた特性を有するダイアモンドまたはダ
イアモンド状カーボンはＣＶＤ法により成膜した時、緻
密で良好な膜を得ることができる。These strong bonds form a three-dimensional chain that strongly connects each carbon atom, making it chemically stable. Further, when diamond or diamond-like carbon having such excellent properties is formed into a film by the CVD method, a dense and good film can be obtained.
実施例
以下本発明の一実施例の炭素を含む揮発性物質を原料と
したＣＶＤ法によって石英ガラス製発光管の内面にダイ
アモンドまたはダイアモンド状カーボンをコーティング
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。EXAMPLE The following is a drawing of an example of a method for manufacturing a metal vapor discharge lamp in which the inner surface of a quartz glass arc tube is coated with diamond or diamond-like carbon by the CVD method using a volatile substance containing carbon as a raw material. I will explain while referring to it.
第１図はＣＶＤ装置の概略図である。図において１１は
タングステン電極を両端に封止した発光管、１２は発光
管１１を加熱するためのヒータ、１３はガスを流すため
のガス導入管、１４はガスの排気管、１５は原料の入っ
た気化器、１６はキャリアガスの導入管、１７は発光管
を減圧排気するためのポンプ、１８は電極を連結するた
めのタングステンフィラメント、１９はフィラメント１
日に電流を通じるための電源である。FIG. 1 is a schematic diagram of a CVD apparatus. In the figure, 11 is an arc tube with tungsten electrodes sealed at both ends, 12 is a heater for heating the arc tube 11, 13 is a gas introduction pipe for flowing gas, 14 is a gas exhaust pipe, and 15 is an inlet for raw materials. 16 is a carrier gas introduction tube, 17 is a pump for evacuation of the arc tube, 18 is a tungsten filament for connecting the electrodes, 19 is filament 1
It is a power source for passing electric current.
まず発光管内をロータリーポンプ１７で１０２Ｔｏｒｒ
まで減圧して吸着ガス等を排除する０次にヒータ１２に
より発光管を９００℃に加熱し、気化器１５にエタノー
ル（Ｃ２Ｈ６ＯＨ）をおき、気化器を３０℃に加熱し、
その蒸気を水素キャリア（流量１０ｍ１／ｍ１ｎ）とと
もに、導入口１３を通して発光管に導入し、２０分間反
応を行い、発光管１１の内面に、膜厚約１μｍのダイア
モンドを成膜した。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１４より封入物として、ヨウ化ネオジウム（Ｎｄ ｌ
８）３．０ｇ、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）３．０■、水
銀（Ｈｇ）５０■を充てんし、排気後さらに緩衝用ガス
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０次にこの放電灯を９０Ｖ
、２．７人で点灯した。またこのランプを５０００時間
点灯した後の光束維持率は８８％であった。この結果を
第１表の試料番号１に示す、第２図はこのようにして作
製されたランプの断面図で、２１は石英ガラス製発光管
、２２はダイアモンドまたはダイアモンド状カーボンの
コーテイング膜、２３はタングステン製電極、２４はチ
ップシール部である。First, the inside of the arc tube was heated to 102 Torr using a rotary pump 17.
Next, the arc tube is heated to 900°C by the heater 12, ethanol (C2H6OH) is placed in the vaporizer 15, and the vaporizer is heated to 30°C.
The vapor was introduced into the arc tube through the inlet 13 together with a hydrogen carrier (flow rate: 10 m1/m1n), and a reaction was carried out for 20 minutes to form a diamond film with a thickness of about 1 μm on the inner surface of the arc tube 11. Thereafter, the introduction of the carrier gas is stopped, the heater is turned off to cool the arc tube, and the gas introduction tube 13 is chip-sealed as close to the arc tube as possible. Thereafter, neodymium iodide (Nd l
8) Fill with 3.0g of cesium iodide (Csl), 3.0■ of cesium iodide (Csl), and 50■ of mercury (Hg), and after exhausting, introduce argon gas as a buffer gas, chip-seal the exhaust pipe, and replace the lamp. After completing the process, connect this discharge lamp to 90V.
, 2.7 people turned on the lights. Furthermore, the luminous flux maintenance rate after lighting this lamp for 5000 hours was 88%. The results are shown in Sample No. 1 in Table 1. Figure 2 is a cross-sectional view of the lamp manufactured in this way, where 21 is a quartz glass arc tube, 22 is a coating film of diamond or diamond-like carbon, and 23 is a sectional view of the lamp manufactured in this way. 2 is a tungsten electrode, and 24 is a chip seal portion.
実施例２
第３図はＲＦフラズマＣＶＤ装置の概略図を示している
０図において、３１はタングステン電極を封止した発光
管、３２はプラズマを発光させるための高周波を源、３
３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′２Ｔｏｒｒまで減圧にして吸着ガス等を
除去する。次に高周波量Ｒ（１３，５６ＭＩ（ｚ）３２
を用いて２００Ｗ印加し、プラズマを発生させる。Embodiment 2 FIG. 3 shows a schematic diagram of an RF plasma CVD apparatus. In FIG. 0, 31 is an arc tube with a sealed tungsten electrode, 32 is a high frequency source for emitting plasma, 3
3 is a gas introduction pipe for flowing reaction gas and carrier gas;
34 is a gas exhaust pipe, 35 is a vaporizer containing raw materials, 36
37 is a carrier gas introduction port, and 37 is a pump for evacuating the arc tube under reduced pressure. First, the pressure inside the arc tube is reduced to 10'2 Torr using the rotary pump 37 to remove adsorbed gas and the like. Next, the high frequency amount R(13,56MI(z)32
200W was applied using a 200W to generate plasma.
次に気化器３５にし一ブチルアルコールをおき、気化器
を３０℃に加熱し、その蒸気を水素キャリア（ｉｔ １
０ ｍ ｌ ／ｍ ｉ ｎ）とともに、導入口３３を通
して発光管３１内に導入し、２０分間反応を行い、発光
管の内面に約１ａｍのダイアモンド膜を形成した。その
後キャリアガスの導入をやめて、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０次に排気管３４より封入物として、ヨウ化ネオ
ジウム（Ｎｄ ｌ３）３０■、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ
）３０■、水ＩＩ（Ｈｇ）５０■を充てんし、排気後さ
らに排気管３４より緩衝用ガスとしてアルゴンガスを導
入した後、排気管３４をチ・ンブシールしてランプを完
成させた。Next, put monobutyl alcohol in the vaporizer 35, heat the vaporizer to 30°C, and transfer the vapor to a hydrogen carrier (it 1
0 ml/min) into the arc tube 31 through the inlet 33 and reacted for 20 minutes to form a diamond film with a thickness of about 1 am on the inner surface of the arc tube. After that, stop introducing the carrier gas, stop the high frequency power supply,
The gas introduction tube 33 is chip-sealed as close to the arc tube as possible, and from the exhaust tube 34, 30 cm of neodymium iodide (Ndl3) and cesium iodide (Csl) are filled.
) and 50 cm of water II (Hg), and after evacuation, argon gas was introduced as a buffer gas from the exhaust pipe 34, and the exhaust pipe 34 was sealed to complete the lamp.
このランプを９０Ｖ、２．７Ａで点灯した。またこのラ
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。This lamp was turned on at 90V and 2.7A. Furthermore, the luminous flux maintenance rate after lighting this lamp for 5000 hours was 85%. The results are shown in sample number 2 in Table 1.
以下同様にして気化器に入れる原料の種類、気化器の温
度、反応の方法、発光管の加熱温度、等を変えた時の結
果を第１表の試料番号３〜８にボす。なお試料番号９は
比較のために示したものである。Sample numbers 3 to 8 in Table 1 show the results obtained by similarly changing the type of raw material introduced into the vaporizer, the temperature of the vaporizer, the reaction method, the heating temperature of the arc tube, etc. Note that sample number 9 is shown for comparison.
（以 下 余 白）
第１表より明らかなように、本発明の如く、ＣＶＤ法に
よってダイアモンドまたはダイアモンド状カーボンをコ
ーティングすることによって、金属蒸気放電灯の寿命、
（石英ガラスの結晶化、破裂がおこらず、光束減退が少
ない）が大幅に向上していることがわかる。(Left below) As is clear from Table 1, by coating diamond or diamond-like carbon using the CVD method as in the present invention, the lifespan of metal vapor discharge lamps can be improved.
It can be seen that (no crystallization or rupture of quartz glass occurs, and less luminous flux attenuation) is significantly improved.
発明の効果
以上述べた通り、本発明によれば、石英ガラス製発光管
の内面にＣＶＤ法によりダイアモンドまたはダイアモン
ド状カーボンの、緻密な膜が形成されるために、発光管
ひいては放電灯の大幅な長寿命化が可能な、有益な発明
である。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, a dense film of diamond or diamond-like carbon is formed on the inner surface of a quartz glass arc tube by the CVD method. This is a useful invention that can extend the lifespan.
第１図は本発明の一実施例における熱フィシメン１−Ｃ
ＶＤ装置の概略図、第２図は本発明の実施例における金
属蒸気放電灯発光管の断面図、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・・・・・・反
応ガス（キャリアガス）導入口、１７・・・・・・排気
ポンプ、１８・・・・・・タングステンフィラメント、
１９・・・・・・電源、２１・・・・・・発光管、２２
・・・・・・コーティングされたダイアモンドまたはダ
イアモンド状カーボン膜、２３・・・・・−タングステ
ン電極、２４・・・・・・チップシール部、３１・・・
・・・発光管、３２・・・・・・高周波電源、３３・・
・・・・ガス導入管、３４・・・・・・ガス排気管、３
５・・・・・・気化器、３６・・・・・・反応ガス（キ
ャリアガス）導入口、３７・・・・・・排気ポンプ。FIG. 1 shows a thermal ficimen 1-C in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a VD device, FIG. 2 is a sectional view of a metal vapor discharge lamp arc tube in an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of a high frequency plasma CVD device in an embodiment of the present invention. 11... Arc tube, 12... Heater, 13... Gas introduction tube, 14... Gas exhaust pipe, 15... Vaporization 16... Reaction gas (carrier gas) inlet, 17... Exhaust pump, 18... Tungsten filament,
19... Power supply, 21... Luminous tube, 22
......Coated diamond or diamond-like carbon film, 23...-Tungsten electrode, 24... Chip seal portion, 31...
...Earth tube, 32...High frequency power supply, 33...
...Gas inlet pipe, 34...Gas exhaust pipe, 3
5... Vaporizer, 36... Reaction gas (carrier gas) inlet, 37... Exhaust pump.
Claims (3)
ダイアモンド状カーボンをコーティングしたことを特徴
とする金属蒸気放電灯。(1) A metal vapor discharge lamp characterized in that the inner surface of a quartz glass arc tube is coated with diamond or diamond-like carbon.
た石英ガラス管において、炭素を含む気体または揮発性
物質の蒸気と反応性ガスとしての水素（Ｈ＿２）を導入
し、あらかじめ管内に設置されたタングステンフィラメ
ントに電流を通じて、石英ガラス製発光管の円面にダイ
アモンドまたはダイアモンド状カーボンをコーティング
した後、金属ハロゲン化物、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。(2) Into a quartz glass tube whose pressure is reduced to 10^-^1 to 10^-^3 Torr, carbon-containing gas or vapor of a volatile substance and hydrogen (H_2) as a reactive gas are introduced into the tube in advance. A metal vapor discharge lamp characterized in that the circular surface of a quartz glass arc tube is coated with diamond or diamond-like carbon by passing an electric current through an installed tungsten filament, and then metal halide, mercury, and argon are sealed. Production method.
された石英ガラス管において、高周波（ＲＦ）放電を起
こし、その中に炭素を含む気体または揮発性物質の蒸気
と反応性ガスとしての水素（Ｈ＿２）を導入して、石英
ガラス製発光管の内面にダイアモンドまたはダイアモン
ド状カーボンをコーティングした後、金属ハロゲン化物
、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) Radio frequency (RF) discharge is generated in a quartz glass tube whose pressure is reduced to 5 x 10^-^1 to 10^-^3 Torr, and carbon-containing gas or volatile substance vapor and reactive gas are generated in the quartz glass tube. A metal vapor discharge lamp characterized in that the inner surface of a quartz glass arc tube is coated with diamond or diamond-like carbon, and then a metal halide, mercury, and argon are sealed. manufacturing method.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3645990A JPH03238748A (en) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | Metal vapor discharge lamp and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3645990A JPH03238748A (en) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | Metal vapor discharge lamp and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03238748A true JPH03238748A (en) | 1991-10-24 |
Family
ID=12470405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3645990A Pending JPH03238748A (en) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | Metal vapor discharge lamp and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03238748A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4422778A1 (en) * | 1993-06-29 | 1995-01-12 | Matsushita Electric Works Ltd | Metal-vapour arc discharge lamp |
| US7462087B2 (en) | 2005-10-31 | 2008-12-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Display device |
-
1990
- 1990-02-16 JP JP3645990A patent/JPH03238748A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4422778A1 (en) * | 1993-06-29 | 1995-01-12 | Matsushita Electric Works Ltd | Metal-vapour arc discharge lamp |
| NL9401086A (en) * | 1993-06-29 | 1995-01-16 | Matsushita Electric Works Ltd | Metal vapor discharge lamp. |
| US5500571A (en) * | 1993-06-29 | 1996-03-19 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Metal vapor discharge lamp |
| US7462087B2 (en) | 2005-10-31 | 2008-12-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Display device |
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