JPH06290761A - 管 球 - Google Patents

管 球

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JPH06290761A
JPH06290761A JP7416093A JP7416093A JPH06290761A JP H06290761 A JPH06290761 A JP H06290761A JP 7416093 A JP7416093 A JP 7416093A JP 7416093 A JP7416093 A JP 7416093A JP H06290761 A JPH06290761 A JP H06290761A
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JP
Japan
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bulb
film
thickness
valve
visible light
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Application number
JP7416093A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kamata
博士 鎌田
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Lighting and Technology Corp filed Critical Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 封止部の温度上昇を減少させるとともに発光
効率の向上できる管球を提供することを目的とする。 【構成】 可視光透過赤外線反射膜8の膜厚をバルブの
中央部1aより端部の封止部4側を厚くした。 【効果】 可視光透過赤外線反射膜の膜厚を封止部寄り
を厚くして1000〜1100nmの波長を反射させる
ようにしたので、この部分での赤外線の入射が減少して
ガラスバルブの肉厚内における赤外線の多重反射も減少
し封止部の温度上昇も低減され、封止部にクラックやリ
ークの発生も少なくなり寿命が延長できたた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はハロゲン電球など管球の
ガラスバルブの表面に、可視光透過赤外線反射膜のよう
な多層干渉膜などを形成した管球に関する。
【0002】
【従来の技術】省エネルギ化の一環として管球分野にお
いても種々の工夫がなされており、たとえばハロゲン電
球においてはバルブの表面に可視光透過赤外線反射膜を
形成することによって、フィラメントから放射された赤
外線をこの反射膜で反射してフィラメントに帰還させ、
これによってフィラメントを加熱して発光効率を高める
ことが知られている。
【0003】このような可視光透過赤外線反射膜として
は、酸化チタン(TiO2 )などからなる高屈折率層膜
と二酸化珪素(SiO2 )などからなる低屈折率層膜と
を交互に積層して多層化し、層数や層の厚さを適宜選ぶ
ことにより光の干渉を利用して、所望の波長域の光を選
択的に透過および反射させるものである。
【0004】この電球においては、膜の層数が多いほど
赤外線の反射率を高くすることができ省電力の効果も大
きい。
【0005】この可視光透過赤外線反射膜の形成方法と
しては、浸漬法、蒸着法、イオンプレーティング法、ス
パッタ法などがある。
【0006】これらの膜形成方法としては、バルブを被
膜形成用溶液に浸漬して引上げる方法が簡単でコストも
安く多く採用されているが、厳密な膜厚さが要求される
場合あるいはバルブが直状でなく曲面や凹凸面がある場
合などには、形成された被膜の膜厚が不均一になったり
することがある。
【0007】また、上記のように曲面や凹凸面があるバ
ルブを蒸着法やイオンプレーティング法などにより膜を
形成する場合は、均一の膜厚さを得るために被加工物で
あるバルブを回転させながら被膜することが行なわれて
いる。
【0008】しかしながら、たとえば一端封止形のハロ
ゲン電球では端部を溶融し圧潰した近傍には不規則な曲
面部ができるとともに、圧潰部にはモリブデン箔などの
封着体を埋設しているため偏平な略長方体形状の封止部
が形成されている。このため、このような電球を蒸着法
やイオンプレーティング法などにより回転させながら膜
形成をしようとしても、圧潰封止部の突出している肩部
や不規則な上記曲面部への膜材料の飛来を妨害し、バル
ブ外表面全体へ均一な厚さの膜形成が困難である。 ま
た、このような方法の場合、通常膜材料は一箇所から供
給されバルブ周囲の全方向から飛来するものではないか
ら、バルブの下方に膜材料の供給源を配置しバルブの中
心軸を水平固定してバルブを回転させても、バルブ端部
の圧潰封止部近傍の不規則な曲面部への被膜は、膜厚の
薄い部分が生じるなど均一厚さの被膜形成は困難なこと
であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】そこで、従来において
は管球バルブの最大径部やバルブ長の略中心部付近を基
準として、その中心波長が1000〜1100nmとな
るような膜厚にしていた。 しかしながらこのような膜
厚の設定であると、封止部側の膜厚が薄くなり、フィラ
メントから放出された熱線が膜を透過してバルブ肉厚内
での多重反射により多くの熱が封止部に集り、この封止
部の温度を上昇せしめクラックの発生や封止部内の導入
体酸化によるリークなどを生じさせランプ寿命を短くす
る原因となっていた。
【0010】本発明は少なくとも一端に封止部を形成し
てなるバルブ表面に可視光透過赤外線反射膜を形成した
管球において、封止部の温度上昇を減少させるとともに
発光効率の向上できる管球を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の管球は、可視光透過赤外線反射膜を形成したバルブ内
部に光源を封入し端部に封止部を設けた管球において、
上記可視光透過赤外線反射膜の膜厚をバルブの中央部よ
り端部の封止部側を厚くしたことを特徴としている。
【0012】本発明の請求項2に記載の管球は、可視光
透過赤外線反射膜を形成したバルブ内部に光源を封入し
端部に封止部を設けた管球において、上記可視光透過赤
外線反射膜の膜厚を光源の中心を基点としてバルブ中心
軸と直交する面から仰角が30度以上の範囲に最大厚部
を形成し、中心波長が1000〜1100nmとなるよ
うにしたことを特徴としている。
【0013】本発明の請求項3に記載の管球は、上記光
源がフィラメントまたは放電電極をバルブ中心軸に沿っ
て配設していることを特徴としている。
【0014】本発明の請求項4に記載の管球は、上記バ
ルブの外形が球形状、長円形状、円筒形状であることを
特徴としている。
【0015】
【作用】バルブの中央部より封止部寄りの可視光透過赤
外線反射膜の膜厚を厚くしたので、この厚膜部分での赤
外線(熱線)の反射が多くなり、バルブ肉厚内に入る赤
外線量を減らすことができたので、バルブ肉厚内を反復
反射しながら封止部に集まる熱量を低減し、封止部の温
度を下げることができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は小形投光用のハロゲン電球Lの一部断面正
面図で、石英ガラスからなる略球形をなすバルブ1の内
部にはフィラメント2およびハロゲンを含むアルゴンな
どの不活性ガスが封入してある。このフィラメント2は
バルブ1の中心軸に沿って内部導線3,3に支持され、
この内部導線3,3の他端はバルブ1の一端部を圧潰し
て形成した封止部4内に封止されたモリブデン箔5,5
に接続されている。また,各モリブデン箔5,5の他端
側には外部導線6,6が接続されている。7はバルブ1
の他端部に設けられた排気管、8はバルブ1の外表面に
形成されているたとえば可視光透過赤外線反射膜を構成
する多層干渉膜である。
【0017】そして、この多層干渉膜8は図1に誇張し
て示すように、球形状をなすバルブ1の最大径部1aよ
り圧潰封止部4および排気管7寄りに厚膜部8aが形成
されている。
【0018】この多層干渉膜8をイオンプレーティング
PVD装置を用い形成する方法を図2を参照して説明す
る。
【0019】図2においてBXはチェンバで,このチェ
ンバBXには真空ポンプVPに接続する排気管E,アル
ゴンガスArを供給するためのアルゴンガス供給管A,
酸素ガスO2 を供給するための酸素ガス供給管Oが連結
されており、これら各管E、A、Oにはそれぞれ弁E
C、AC、OCが設けられている。
【0020】また,チェンバBX内の底部には蒸着物質
を収容するルツボRが設けられ,このルツボRの上方に
は螺旋状の高周波コイルCが配置されている。この高周
波コイルCの上方には複数層からなる可視光透過赤外線
反射膜を形成するための電球Lのバルブ1が治具(図示
しない)によりバルブ軸を傾斜θ(0〜30度)させた
状態で、かつ矢印X方向に自転するとともに矢印Y方向
に公転するように、駆動装置(図示しない)により支持
されている。
【0021】また、HFは高周波発信器でマッチングボ
ックスMを介し上記高周波コイルCに接続され、ESは
可変直流電源で負極側をバルブ1に接続している。な
お、HはチェンバBX内の上方に設けられたヒータであ
る。
【0022】このような装置を用いた電球Lのバルブ1
外表面への被膜の形成方法を述べる。まず、バルブ1へ
の被膜形成前の表面処理はチェンバBX内の図示しない
治具に、電球Lのバルブ1をバルブ軸がθ度(0〜30
度)傾斜させた状態で支持させる。この状態で弁ECを
開放しチェンバBX内を排気管Eを通じ排気し、所定の
真空度とする。
【0023】この後、駆動装置を介して上記バルブ1を
矢印X方向に自転させるとともに矢印Y方向に公転さ
せ、かつ,チェンバBX内の上方に設けたヒータHによ
りバルブ1の外表面温度を300〜350℃程度となる
ように加熱する。
【0024】つぎに、弁ECを閉止し、弁ACを開放し
アルゴンガス供給管Aを通じてチェンバBX内にアルゴ
ンガスArを供給する。このチェンバBX内のアルゴン
ガスAr圧力は、1.0×10−2〜1.0×10−1
トールとする。
【0025】この状態で高周波発信器HFから高周波コ
イルCに1〜20MHZ 、0.5〜2 KW程度の高周波
電力を供給する。
【0026】すると、チェンバBX内のアルゴンガスA
rは高周波プラズマによりイオン化され、このアルゴン
イオンは負に帯電されているバルブ1の表面に引かれ
て、バルブ1の外表面に衝突する。
【0027】このアルゴンイオンの衝突による運動エネ
ルギで、バルブ1の外表面はエッチングされ表面に付着
していた塵埃が除去されるとともに凸面が浸蝕され、よ
って表面が高精度な平滑面となり、これによりバルブ1
の表面処理がなされる。
【0028】この処理が終了したら、つぎに上記バルブ
1の表面に多層干渉膜8からなる可視光透過赤外線反射
膜の形成に入る。まず、多層干渉膜8の第一層としてた
とえば高屈折率層膜8Hを作る材料としてルツボR内に
金属チタン(Ti)を収容する。
【0029】つぎに上記と同様に、バルブ1を図示しな
い駆動装置を介して矢印X方向に自転させるとともに矢
印Y方向に公転させ,かつ,チェンバBX内の上部に設
けたヒータHによりバルブ1の外表面温度を約300〜
350℃となるように加熱する。そして、弁OCを開放
し酸素ガス供給管Oを通じてチェンバBX内に酸素ガス
2 を供給し、このチェンバBX内の酸素O2 分圧を
2.0×10−4 トール程度にする。この状態で高周波
発信器HFから高周波コイルCに13.56MHZ 、3
00W程度の高周波電力を供給しする。
【0030】このようえにすれば、ルツボRで蒸発した
Tiの蒸気が高周波プラズマによりイオン化され、この
イオンは負に帯電されているバルブ1の表面に引かれ
て、バルブ1の外表面にTiO2 の蒸着膜が付着する。
【0031】つぎに、低屈折率層膜8Lを作る材料とし
てルツボR内にSiO2 粉末を収容して、上記と同様に
SiO2 を蒸発させれば上記TiO2 の蒸着膜8H上に
SiO2 の蒸着膜8Lが付着される。
【0032】このようにして、高屈折率層膜8H,…を
作るTiO2 と低屈折率層膜8L,…を作るSiO2
を交互に繰り返えし所定層積層して蒸着させれば、図3
にその要部を示すような多層干渉膜8を形成したハロゲ
ン電球Lが得られる。
【0033】この本願電球Lのバルブ1の外面に形成さ
れた各部の被膜8の膜厚は、図4に示すような膜厚分布
となる。図4は縦軸に膜厚を、横軸にフィラメント2の
中心点(=バルブ1の最大径部1a)から仰ぐ角度をぞ
れぞれ採ったものである。
【0034】この図4から明らかなようにフィラメント
2の中心点(=バルブ1の最大径部1a)からの仰角を
30度以上、好ましくは30〜60度の範囲とすること
によって、すなわち、封止部4の形成により不規則とな
る曲面の膜厚を厚くして1000〜1100nmの波長
を反射させるようにすれば、この部分での赤外線の入射
が減少してガラスバルブ1の肉厚内における赤外線の多
重反射も減少し封止部4の温度上昇も低減され、封止部
4にクラックやリークの発生も少なくなり寿命が延長で
きる。
【0035】つぎに、表1に従来の電球と本発明の電球
との特性を対比して示す。
【0036】電球は定格が100V85Wの投光用ハロ
ゲン電球である。
【0037】
【表1】 この表1からも明らかなように、多層干渉膜8を形成し
た電球は、多層干渉膜8を形成しない従来品に比べ諸特
性が約15%向上しているが、さらに、本発明品では従
来の多層干渉膜8を形成した電球に比べ、クラックやリ
ークの発生がなかったので、寿命を約150%延長させ
ることができ、クリアの電球と同じ寿命が得られた。
【0038】なお、本発明でいう可視光透過赤外線反射
膜からなる多層干渉膜8の膜厚とは、バルブ壁面に形成
される膜の実際の厚さでもあるいは同一のガラス上に形
成されることから光学膜厚(実際の膜厚×屈折率)とい
われる厚さでもよい。
【0039】また、可視光透過赤外線反射膜からなる多
層干渉膜の形成に際し、浸漬法などの場合封止部側が上
方側より下方側に位置していた方が、乾燥前の膜材料が
流れ膜厚が厚くなるので好ましい。
【0040】なお,本発明は上記実施例に限定されな
い。たとえば,ランプはバルブの一端に封止部を形成し
た投光用ハロゲン電球に限らず他の用途の電球でも、あ
るいは光源として対向した放電電極を有する放電ランプ
でもよく,また,封止部がバルブの両端部に設けてある
ものでもよい。また、封止部は圧潰封止に限らず、バル
ブを収縮して形成した封止部でもよく、また、モリブデ
ン箔などの金属箔に限らず、線状の封着部材を用いるも
のであってもよい。
【0041】また,バルブ形状も球形状に限らず、長円
形状、楕円形状、円筒形状などであってもよく、材質は
石英ガラスに限らず、所要の透光性と光屈折率と耐熱性
を併有するものであればよい。また、上記実施例では予
めバルブの外表面を処理してから多層干渉膜を形成した
が、予め行うバルブの外表面処理は必須のことではな
い。
【0042】さらに、上記実施例ではバルブの外表面に
可視光透過赤外線反射膜の作用をなす多層干渉膜をイオ
ンプレーティング法により形成する場合について述べた
が、この方法に限らず浸漬法、蒸着法、スパッタ法など
による方法でもよい。さらに、多層干渉膜の形成はバル
ブの外表面に限らず、バルブの内表面であってもよく、
少なくともどちらかの表面に形成してあればよい。
【0043】さらに、上記実施例では高屈折率層膜に二
酸化チタン(TiO2 )を、低屈折率層膜に二酸化ケイ
素(TiO2 )を用いたが、これに限らず高屈折率層膜
としては五酸化タンタル(Ta2 5 )、二酸化ジルコ
ン(ZrO2 )、二酸化亜鉛(ZnO2 )など、低屈折
率層膜としてはふっ化マグネシウム(MgF)などであ
ってもよい。
【0044】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、可
視光透過赤外線反射膜の膜厚を封止部寄りを厚くして1
000〜1100nmの波長を反射させるようにしたの
で、この部分での赤外線の入射が減少してガラスバルブ
の肉厚内における赤外線の多重反射も減少し封止部の温
度上昇も低減され、封止部にクラックやリークの発生も
少なくなり寿命が延長できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す投光用ハロゲン電球の一
部断面正面図である。
【図2】管球の被膜形成装置の説明図である。
【図3】図1に示す電球の要部の拡大断面図である。
【図4】本発明電球の各部における膜厚を示す説明図で
ある。
【符号の説明】
L:管球(電球) 1:バルブ 2:光源(フィラメント、放電電極) 4:封止部 8:可視光透過赤外線反射膜(多層干渉膜)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可視光透過赤外線反射膜を形成したバル
    ブ内部に光源を封入し端部に封止部を設けた管球におい
    て、上記可視光透過赤外線反射膜の膜厚をバルブの中央
    部より端部の封止部側を厚くしたことを特徴とする管
    球。
  2. 【請求項2】 可視光透過赤外線反射膜を形成したバル
    ブ内部に光源を封入し端部に封止部を設けた管球におい
    て、上記可視光透過赤外線反射膜の膜厚を光源の中心を
    基点としてバルブ中心軸と直交する面から仰角が30度
    以上の範囲に最大厚部を形成し、中心波長が1000〜
    1100nmとなるようにしたことを特徴とする管球。
  3. 【請求項3】 上記光源はフィラメントまたは放電電極
    をバルブ中心軸に沿って配設していることを特徴とする
    請求項1または請求項2に記載の管球。
  4. 【請求項4】 上記バルブの外形が球形状、長円形状、
    円筒形状であることを特徴とする請求項1または請求項
    2に記載の管球。
JP7416093A 1993-03-31 1993-03-31 管 球 Pending JPH06290761A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5719468A (en) * 1995-03-31 1998-02-17 Toshiba Lighting Technology Corporation Incandescent lamp

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5719468A (en) * 1995-03-31 1998-02-17 Toshiba Lighting Technology Corporation Incandescent lamp

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