JPH0786569B2

JPH0786569B2 - 管球

Info

Publication number: JPH0786569B2
Application number: JP62210239A
Authority: JP
Inventors: 明子萩生田; 晃川勝
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1987-08-26
Filing date: 1987-08-26
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: EP0305135B1; KR910008483B1; JPS6455501A; CA1328202C; US4983001A; EP0305135A2; EP0305135A3; KR890004176A; DE3850008T2; DE3850008D1

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は高屈折率層と低屈折率層とを交互重層してなる
光干渉膜を形成した管球に関する。

（従来の技術）近年、管形バルブの中心線に沿ってタングステコイルフ
ィラメントを配設し、かつバルブの内外両面のうち少な
くとも一方の面に可視光透過赤外線反射膜を設け、フィ
ラメントから放射された光のうち赤外線をこの反射膜で
反射させてフィラメントに戻すことにより、フィラメン
トを加熱して発光効率を向上させるとともに放射光中の
赤外線を減らしたハロゲン電球が知られている。

このような可視光透過赤外線反射膜は酸化チタンなどか
らなる高屈折率層とシリカなどからなる低屈折率層とを
合計10〜15層交互重層したもので、層の厚さを適当に規
制したことにより光の干渉を利用して所望の波長域の光
を選択的に透過または反射させるものである。そこで、
このような光学膜を光干渉膜と総称している。

しかして、このような光干渉膜においては層数を多くす
るほど光干渉による透過率や反射率が高くなるがその反
面、光干渉膜にき裂や剥離が発生しやすくなる。特に、
上述のハロゲン電球においてはバルブ温度が高いため、
光干渉膜にき裂や剥離が発生しやすく、その層数を少な
くすることによってき裂や剥離を防止していた。

これに対し、本件出願人らはこの対策として高屈折率層
の酸化チタン、酸化タンタル、および酸化ジルコンの少
なくとも１種を主成分とし、かつ低屈折率層はシリカを
主成分とし、これにりんおよびほう素などの歪み緩和物
質を含有させたことによって、両層の熱膨張率差に起因
して層内に発生する内部歪みを緩和し、これによって光
干渉膜のき裂を防止する技術を開発し、特願昭59−2219
42号および特願昭60−242996号として提案した。

上記特願昭59−221942号および特願昭60−242996号提案
の技術によって、両層の熱膨張率差に起因するき裂は大
幅に減少したが、膜内の層間剥離は未だ充分に減少する
に至らず、さらに一段の対策が要望されている。特に、
層間剥離は温度の比較的低い反射鏡付き電球のダイクロ
イック膜にも発生し、これが層数を大きくするうえでの
障害になっている。

（発明が解決しようとする問題点）また、多層光干渉膜に形成されるシリカ膜の耐久性を高
める手段として、シリカ（酸化珪素）に酸化錫または酸
化ジルコニウムを添加することが特開昭57−124301号公
報に開示されている。この特開昭57−124301号公報に
は、ガラス板などの基体表面に高屈折率層および低屈折
率層を交互重層して形成した光干渉膜において、高屈折
率層は酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムおよび酸化
チタンのうちの１つ、またはこれらの混合物で形成し、
低屈折率層はシリカ（酸化珪素）中に酸化錫または酸化
ジルコニウムのうちの少なくとも１種を添加し含有させ
たものである。

しかし、この公報に記載されているものは高屈折率層の
材料成分に関連させて低屈折率層への添加物を選択して
いるものではない。すなわち、材料の選択として、高屈
折率層が酸化ジルコニウム、低屈折率層がシリカ（酸化
珪素）に酸化ジルコニウムを添加させる場合も考えられ
るが、管球では高屈折率層として酸化ジルコニウムを使
用した場合には、酸化チタンや酸化タンタルと比較して
屈折率が低くなるので、低屈折率層との屈折率の差が小
さくなり、赤外線反射率が低下するなど光学特性が悪化
する傾向となり好ましくない。

この場合に光学特性を上げるには、総層数を増すことが
考えられるが、これは酸化チタンや酸化タンタルに比較
して層間剥離が発生し易くなり好ましいものではなかっ
た。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は光干渉膜における層間剥離を解消するためにな
されたもので、バルブと、このバルブ内に配設された発
光部材と、上記バルブ表面に高屈折率層および低屈折率
層を交互重層して形成された光干渉膜とを具備したもの
において、上記光干渉膜を形成する高屈折率層は酸化チ
タンおよび酸化タンタルの少なくとも１種を主成分と
し、かつ、上記低屈折率層はシリカを主成分としこれに
上記高屈折率層の主成分に対応したチタンおよびタンタ
ルの少なくとも１種を含有させてなる管球で、両層間に
化学的結合を生じさせて層間剥離を防止したものでる。

（作用）低屈折率層に高屈折率層の成分元素に対応した元素が存
在すると、両層の同種原子間に酸素原子を介した化学的
結合を生じ、この結果、両層間の密着性が向上し、層間
剥離が解消できる。

（実施例）本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。第１図
は本発明を適用してなる片口金形ハロゲン電球の一例を
示し、図中、（１）は石英ガラスやアルミノシリケート
ガラスなどからなる耐熱透光性の筒形（Ｔ形）バルブ、
（２）はこのバルブ（１）の内外両面のうち少なくとも
一方の面たとえば外面に形成され可視光を透過し赤外線
を反射する光干渉膜、（３）はバルブ（１）の端部を圧
潰封止してなる封止部、（４），（４）はこの封止部
（３）内に埋設された１対のモリブデン導入箔、
（５），（５）はこれら導入箔（４），（４）に接続し
てバルブ（１）内の両端部にそれぞれ導入された１対の
内導線、（６）はこれら内導線（５），（５）間に装架
されてバルブ（１）の中心線に沿って位置するコイルフ
ィラメントすなわち発光部材、（７）はバルブ（１）の
端部に装着された口金である。そうして、バルブ（１）
内にはアルゴンなどの不活性ガスとともに所要のハロゲ
ンが封入してある。

上記光干渉膜（２）は第２図に模型的に拡大して示すよ
うに、バルブ（１）の外面に酸化チタンおよび酸化タン
タルの少なくとも１種を主成分とし、これにりん、ほう
素などのガラス化物質を適宜含有させてなる高屈折率層
（21）（左上りハッチング）と、シリカを主成分とし、
これにりん、ほう素などのガラス化物質と高屈折率層
（21）の主成分に対応したチタンおよびタンタルの少な
くとも１種（いずれも元素名）とを適宜含有させてなる
低屈折率層（22）（右上りハッチング）とを合計15〜21
層交互重層したものである。そうして、両層（21），
（22）の厚さを適当にしたことによって、光の干渉によ
り可視光を透過し、赤外線を反射する性質を有する。

つぎに、この光干渉膜（２）の形成方法の一例を説明す
る。まず、上述のハロゲン電球本体を製造する。つぎ
に、チタンアルコキシドなどの有機チタン化合物をり
ん、ほう素などのアルコール可溶性化合物とともにアル
コール系溶剤に溶解して所定の濃度と所定の粘度とを有
するチタン液を調整する。また、アルコキシシランなど
の有機珪素化合物に水を反応させてアルコキシシラン縮
合体液体に変成し、これにりん、ほう素などのアルコー
ル可溶性化合物とともに有機チタ化合物を適宜配合して
アルコール系溶剤に溶解して所定の濃度と所定の粘度と
を有するシリコン液を調整する。

そうして、上述のハロゲン電球本体のバルブ（１）部分
をチタン液に浸漬して所定速度で引上げ、乾燥後空気中
で約500〜600℃の温度で約10分間焼成する。すると、有
機チタン化合物とりんやほう素などの化合物は分解して
酸化チタンを主成分としこれにりんやほう素などの酸化
物を含有してなる高屈折率層（21）が形成される。つい
で、このようにして高屈折率層（21）を形成したハロゲ
ン電球本体のバルブ部分をシリコン液に浸漬して所定速
度で引上げ、乾燥後空気中で約500〜600℃の温度で約10
分間焼成する。すると、有機シリコン化合物、りんやほ
う素などの化合物および有機チタン化合物は分解してシ
リカを主成分とし、これにりんやほう素およびチタンの
酸化物を含有してなる低屈折率層（22）が形成される。

このようにして、高屈折率層（21）と低屈折率層（22）
とを交互に形成すれば光干渉膜（２）が形成できる。そ
うして、チタン液やシリコン液の濃度や粘度を調整する
ことにより、両屈折率層（21），（22）の厚さを任意に
管理できる。

このようにして得られたハロゲン電球はコイルフィラメ
ント（６）から発した光のうち、可視光は光干渉膜
（２）を透過して外部に放射され、赤外線は光干渉膜
（２）で反射されてコイルフィラメント（６）に帰還
し、これを加熱して発光効率を向上させる。したがっ
て、このハロゲン電球は高効率でしかも放射光中の赤外
線が少ない利点がある。

しかして、高屈折率層（21）と低屈折率層（22）とは熱
膨張率に大差があり、しかも実施例ハロゲン電球は点灯
中バルブ（１）が非常に高温に熱せられる。しかし、本
実施例電球においては高屈折率層（21）および低屈折率
層（22）のいずれもりんやほう素などの歪み緩和物質を
含有しているので、両層（21），（22）の熱膨張率差に
起因する層内の歪みが緩和され、き烈の発生が防止でき
る。

また、本実施例電球においては、低屈折率層（22）を構
成するシリカに高屈折率層（21）の構成成分と同じチタ
ン（元素）を含有しているので、高屈折率層（21）内の
チタン原子と低屈折率層（22）内のチタン原子とが酸素
原子を介して化学的な結合を有し、このため、両屈折率
層（21），（22）間の密着力が向上している。

したがって、本実施例電球は光干渉膜（２）の層数が多
く、かつ層（21），（22）内の歪みが加って層（21），
（22）間に歪みが生じているにもかかわらず、層（2
1），（22）間の密着力がこれに打勝って長期点灯して
も光干渉膜（２）に層間剥離を生じることがない。

つぎに、第１図に示した実施例ハロゲン電球において低
屈折率層（22）中の酸化チタン濃度を種々変化させたも
のにつき、光干渉膜（２）の層間剥離状態を調査した。
この結果を次表に示す。

ここで、TiO₂濃度とは低屈折率層に添加されたチタンの
濃度を酸化チタン（TiO₂）に換算した重量％である。

この表から酸化チタンの添加量を多くすれば層間剥離が
少なくなることが理解できる。たたし、低屈折率層中の
酸化チタン量が多くなると屈折率が高くなって光学特性
が低下するので、層数を多くする意味が失なわれる。実
験によれば、酸化チタンの添加量はTiO₂に換算して15重
量％が限度で、これより多いと剥離防止効果よりも特性
低下の害が大になる。

しかして、上述の実施例は高屈折率層を酸化チタンで構
成したが、本発明においては酸化タンタルまたは酸化チ
タンと酸化タンタルとの二成分を主体としてもよい。そ
うして、低屈折率層のシリカに配合する成分は次のとお
りである。

（１）高屈折率層が酸化チタンである場合はチタン。

（２）高屈折率層が酸化タンタルである場合はタンタ
ル。

（３）高屈折率層が酸化チタンと酸化タンタルとの２成
分である場合はチタンおよびタンタルの少なくとも一
方。

また、低屈折率層にチタンやタンタルを含有させる方法
は上述の例に限らず、たとえば両成分の二元真空蒸着あ
るいは両成分の混合物の真空蒸着でもよく、あるいは高
温による浸漬法でもよい。

また、上述の実施例では光干渉膜として可視光透過赤外
線反射膜について説明したが、本発明は可視光反射赤外
線透過膜に適用しても同様な効果がある。

また、本発明の光干渉膜の適用対象は前述のハロゲン電
球に限らず、たとえば可視光透過赤外線反射膜は信号灯
のようにひん繁に反覆点滅する普及電球でもよい。ま
た、メタルハライドランプなど放電ランプの発光管や外
管など各種の管球にも適用できる。なお、放電ランプに
おいては対峙する放電電極を発光部材と称する。

また、上記の可視光反射赤外線透過膜は反射形電球や反
射鏡付き電球の反射膜（ダイクロイック膜）として適用
できる。特に、本発明は比較的低温で使用されるダイク
ロイック膜においても層間剥離を防止する効果がある。

さらに、本発明においては、光干渉膜を構成する両層の
うちいずれか一方または両方に散光性粒体を混入しても
本発明の効果は変らない。

〔発明の効果〕

このように、本発明の管球はバルブの表面に高屈折率層
および低屈折率層を交互重層した光干渉膜が、高屈折率
層は酸化チタンおよび酸化タンタルの少なくとも１種を
主成分とし、かつ低屈折率層はシリカを主成分としこれ
に高屈折率層の主成分に対応したチタンおよびタンタル
の少なくとも１種を含有させたので、高屈折率層を主成
分たるチタンまたはタンタルと低屈折率層に添加したチ
タンまたはタンタルとが酸素原子を介して化学的な結合
を生じ、この結果両層間の密着力が向上して層間剥離が
防止できた。

また、本発明は光干渉膜として高・低屈折率層を形成す
るのに共通の成分材料を使用したので、材料の種類を少
なくでき生産性を向上できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光干渉膜の一実施例を適用してなるハ
ロゲン電球の断面図、第２図は上記実施例光干渉膜の模
型的拡大断面図である。（１）……バルブ（２）……光干渉膜（21）……高屈折率層（22）……低屈折率層（６）……発光部材（コイルフィラメント）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バルブと、このバルブ内に配設された発光
部材と、上部バルブ表面に高屈折率層および低屈折率層
を交互重層して形成された光干渉膜とを具備したものに
おいて、上記光干渉膜を形成する高屈折率層は酸化チタ
ンおよび酸化タンタルの少なくとも１種を主成分とし、
かつ、上記低屈折率層はシリカを主成分としこれに上記
高屈折率層の主成分に対応したチタンおよびタンタルの
少なくとも１種を含有させてなることを特徴とする管
球。