JPH08335453A - High pressure discharge lamp, manufacture of discharge tube body for high pressure discharge lamp, and manufacture of hollow tube body - Google Patents

High pressure discharge lamp, manufacture of discharge tube body for high pressure discharge lamp, and manufacture of hollow tube body

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JPH08335453A
JPH08335453A JP24807895A JP24807895A JPH08335453A JP H08335453 A JPH08335453 A JP H08335453A JP 24807895 A JP24807895 A JP 24807895A JP 24807895 A JP24807895 A JP 24807895A JP H08335453 A JPH08335453 A JP H08335453A
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tube body
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謙一 藤井
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Abstract

PURPOSE: To suppress devitrification by providing a film having a layer of acid nitride of an element on the inner wall face of a hollow tube body made of quartz glass in which inert gas and metal or metal halide are filled. CONSTITUTION: Tungsten electrodes 2 in the vicinity of the tip of which tungsten wires 5 are wound around are oppositely arranged inside a quartz glass tube body 1. An inner wall film 6 formed on the quartz glass tube body 1 is composed of two layers, an aluminum nitride layer 7 and an oxynitrided aluminum layer 8. In addition to the oxynitrided aluminum layer used as the inner wall film 6, a selected element from among tantalum, niobium, vanadium, chromium, titanium, zirconium, and lanthanum rare earth elements. It is desirable that Si, Mg, or Y is contained n the oxynitrided aluminum layer 8 of the inner wall film 6.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、一般照明
用、投射型ディスプレー用などに利用される高圧放電ラ
ンプ、及び高圧放電ランプ用の放電管体の製造方法と、
中空管体の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a high-pressure discharge lamp used for, for example, general lighting, a projection display, etc., and a discharge tube body for the high-pressure discharge lamp.
The present invention relates to a method for manufacturing a hollow tubular body.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、金属ハロゲン化物放電ランプの場
合、放電管体として石英ガラス(その組成は、100%
に近いSiO2 である)が用いられる場合が多い。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the case of a metal halide discharge lamp, quartz glass (its composition is 100% is used as a discharge tube body.
Be close SiO 2 is) is often used for.

【0003】しかし、ランプ点灯の積算時間が増えた場
合、石英ガラスがランプ封入物の高圧蒸気と反応する結
果、光学的透過率が低減する現象が不可避的である点、
および、石英ガラスの熱伝導性が著しく低く(約0.9
W/mK)、放電管体の温度分布の均一化の障害になっ
ている点などが、この石英ガラス材料の欠点であった。
更に、上記不均一な温度分布により、内部の熱対流が
促進される結果、放電アークの曲がりが大きくなるとい
った問題も生じていた。
However, when the cumulative time of lighting the lamp increases, the phenomenon that the optical transmittance decreases as a result of the quartz glass reacting with the high pressure vapor of the lamp enclosure is inevitable.
Also, the thermal conductivity of quartz glass is extremely low (about 0.9
W / mK), and the point that it is an obstacle to making the temperature distribution of the discharge tube uniform, and the like were the drawbacks of this quartz glass material.
Further, due to the non-uniform temperature distribution, thermal convection inside is promoted, resulting in a problem that the bending of the discharge arc becomes large.

【0004】そこで、こうした問題点に対して、石英ガ
ラス製の放電管体の内面に酸化アルミ膜や酸化タンタル
膜などの単層または複数層(多層)の保護膜を設ける対
策が提案されている(例えば、米国特許5270615
号明細書)。
Therefore, in order to solve these problems, measures have been proposed to provide a single-layer or multi-layer (multi-layer) protective film such as an aluminum oxide film or a tantalum oxide film on the inner surface of a quartz glass discharge tube. (For example, US Pat. No. 5,270,615.
Specification).

【0005】又、別の対策方法として、セラミック製の
放電管体(Al23,AlN,YAG,スピネル等)を
使用して、高い防蝕性による失透防止と、高い熱伝導性
による放電管体の温度分布の均一化、さらに熱負荷特性
の改善といった効果を得る試みがなされている(例え
ば、特公平5−87938号公報)。
As another countermeasure, a ceramic discharge tube (Al 2 O 3 , AlN, YAG, spinel, etc.) is used to prevent devitrification due to high corrosion resistance and discharge due to high thermal conductivity. Attempts have been made to obtain effects such as uniform temperature distribution of the tubular body and improvement of heat load characteristics (for example, Japanese Patent Publication No. 5-87938).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の様な保護膜を設ける対策が施された放電管体では、
酸化膜の高温での耐食性が実用に供するほど高くはない
といった欠点があった。
However, in the discharge tube body provided with the above-mentioned conventional measures to provide the protective film,
It has a drawback that the corrosion resistance of the oxide film at high temperature is not high enough for practical use.

【0007】即ち、ランプ点灯時の1000℃付近の高
温状態では、ランプ封入物質である希土類ハロゲン化物
と酸化膜との反応が認められることから、上記従来の保
護膜による対策では、失透抑制効果が未だ不十分であっ
た。
That is, at a high temperature of about 1000 ° C. when the lamp is lit, a reaction between the rare earth halide, which is the lamp-encapsulating material, and the oxide film is observed. Was still insufficient.

【0008】また、保護膜として酸化膜を利用するた
め、放電管体を均熱化するという効果が得られないとい
う不十分な点もあった。
Further, since the oxide film is used as the protective film, there is an insufficient point that the effect of soaking the discharge tube body cannot be obtained.

【0009】他方、上記従来のセラミクス製の放電管体
では、セラミック管体と端面での封止部での腐食が無視
できないという問題や、セラミック焼結体の粒界反射に
よる直線光透過率の低下で理想的点光源から特性が外れ
てしまうといった課題などがあり、上記セラミクス製の
放電管体の実用化が妨げられていた。
On the other hand, in the above-mentioned conventional ceramic discharge tube, there is a problem that the corrosion at the sealing portion of the ceramic tube and the end surface cannot be ignored, and the linear light transmittance due to the grain boundary reflection of the ceramic sintered body There is a problem in that the characteristics deviate from the ideal point light source due to the decrease, and the practical use of the ceramic discharge tube has been hindered.

【0010】また、上記セラミクス製の放電管体は、石
英ガラス製の管体に比較して、コストが高く、しかも複
雑な製造工程を必要とするといった不満もあった。
Further, the discharge tube made of ceramics has a high cost as compared with the tube made of quartz glass, and further, a complicated manufacturing process is required.

【0011】ところで、石英ガラスの線膨張係数は特徴
的に小さく(0.54ppm/℃)、その上に直接、線
膨張係数の大きい酸化アルミ(7〜8ppm/℃)など
を耐蝕膜として形成しても、ランプ動作時の高熱(最高
約1000℃)と消灯時の室温を繰り返す場合の動的な
機械的応力により、内面膜は、ひび割れ、または剥離し
てしまい、実用的に見て、実質的に耐久性のある構造の
実現には至っていないといった課題もあった。上記の米
国特許5270615号は、下地として、線膨張係数が
1〜4ppm/℃の酸化膜を用い上記課題を解決しよう
とするものであるが、これも又、未だ不十分であった。
By the way, the coefficient of linear expansion of quartz glass is characteristically small (0.54 ppm / ° C.), and aluminum oxide (7-8 ppm / ° C.) having a large coefficient of linear expansion is directly formed on it as a corrosion resistant film. However, the inner surface film is cracked or peeled off due to the dynamic mechanical stress generated by repeating high heat (about 1000 ° C. at the maximum) during lamp operation and room temperature when the lamp is off. There was also a problem that a durable structure was not realized. The above-mentioned US Pat. No. 5,270,615 attempts to solve the above problems by using an oxide film having a linear expansion coefficient of 1 to 4 ppm / ° C. as a base, but this is also still insufficient.

【0012】本発明の目的は、上記従来の課題を考慮
し、従来に比べてより一層、失透を抑制することが出
来、より寿命の長い高圧放電ランプ、及び高圧放電ラン
プ用の放電管体の製造方法を提供することである。
In consideration of the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to provide a high pressure discharge lamp which can further suppress devitrification and has a longer life, and a discharge tube body for the high pressure discharge lamp. Is to provide a method for manufacturing the same.

【0013】又、本発明の目的は、例えば高圧放電ラン
プ等に利用可能な中空管体の新たな製造方法を提供する
ことである。
Another object of the present invention is to provide a new method for manufacturing a hollow tube which can be used in, for example, a high pressure discharge lamp.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1の本発明は、不
活性ガスと、1種類以上の金属または1種類以上の金属
ハロゲン化物とを封入した石英ガラス製の中空管体の内
壁面に、1種以上の元素の酸窒化物の層を少なくとも1
層以上有する膜を具備する高圧放電ランプである。
According to the present invention of claim 1, an inner wall surface of a hollow tube made of quartz glass in which an inert gas and one or more kinds of metals or one or more kinds of metal halides are enclosed. With at least one layer of oxynitride of one or more elements
A high pressure discharge lamp comprising a film having more than one layer.

【0015】請求項2の本発明は、前記1種以上の元素
が、アルミ、タンタル、ニオブ、バナジウム、クロム、
チタン、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム、ス
カンジウム、マグネシウム、シリコン、そして、ランタ
ン系希土類元素の中から選択される高圧放電ランプであ
る。
According to the present invention of claim 2, the one or more elements are aluminum, tantalum, niobium, vanadium, chromium,
It is a high pressure discharge lamp selected from titanium, zirconium, hafnium, yttrium, scandium, magnesium, silicon, and lanthanum rare earth elements.

【0016】請求項3の本発明は、前記膜が、少なくと
も酸窒化アルミの層を含む高圧放電ランプである。
The present invention of claim 3 is a high pressure discharge lamp, wherein the film includes at least a layer of aluminum oxynitride.

【0017】請求項4の本発明は、前記酸窒化アルミの
層に、Si、MgまたはYが含まれている高圧放電ラン
プである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a high pressure discharge lamp in which the layer of aluminum oxynitride contains Si, Mg or Y.

【0018】請求項5の本発明は、前記膜が、複数層の
場合、それら複数層は、窒化物の層と、その窒化物を形
成するために利用した元素と同一の元素を用いて形成し
た酸窒化物の層とを少なくとも含む高圧放電ランプであ
る。
According to the present invention of claim 5, when the film is a plurality of layers, the plurality of layers are formed by using a nitride layer and the same element as that used for forming the nitride. High-pressure discharge lamp including at least a layer of oxynitride.

【0019】請求項6の本発明は、前記中空管体は放電
管体であり、その放電管体の内部に突出した電極が設け
られている高圧放電ランプである。
According to a sixth aspect of the present invention, the hollow tube body is a discharge tube body, and a high-pressure discharge lamp is provided with an electrode protruding inside the discharge tube body.

【0020】請求項7の本発明は、前記中空管体は放電
管体であり、その放電管体の内部には電極が設けられて
おらず、前記放電管体の外部から与えられるマイクロ波
または高周波により励起発光させるようにした高圧放電
ランプである。
According to the present invention of claim 7, the hollow tube body is a discharge tube body, an electrode is not provided inside the discharge tube body, and the microwave is supplied from the outside of the discharge tube body. Alternatively, it is a high-pressure discharge lamp that is excited to emit light by high frequency.

【0021】請求項8の本発明は、前記中空管体の端部
の内壁面では、前記石英ガラスが露出された状態である
高圧放電ランプである。
The present invention of claim 8 is a high-pressure discharge lamp in which the quartz glass is exposed on the inner wall surface of the end of the hollow tube.

【0022】請求項9の本発明は、所定の中空管体の両
端に各々設けられた開口部から、その中空管体の内壁面
に形成されるべき膜の元素と同一元素を含む一対のスパ
ッタ電極を挿入し、互いに対向する前記一対のスパッタ
電極の先端部同士の間隔が、所定距離だけ隔てられる様
に、前記一対のスパッタ電極を固定し、前記固定された
スパッタ電極間に直流電圧または高周波電圧を印加し
て、グロー放電を発生させて、スパッタリング法により
前記中空管体の内壁面の全部又は一部に前記膜を形成す
る中空管体の製造方法である。
According to a ninth aspect of the present invention, a pair of elements containing the same element as the element of the film to be formed on the inner wall surface of the hollow tubular body is provided through the openings provided at both ends of the predetermined hollow tubular body. The sputter electrodes are inserted, and the pair of sputter electrodes are fixed so that the tips of the pair of sputter electrodes facing each other are separated by a predetermined distance, and a DC voltage is applied between the fixed sputter electrodes. Alternatively, it is a method for producing a hollow tube body in which a glow discharge is generated by applying a high frequency voltage and the film is formed on all or part of the inner wall surface of the hollow tube body by a sputtering method.

【0023】請求項10の本発明は、所定の中空管体の
内壁面に形成されるべき膜の元素と同一元素を含むター
ゲットを先端部に備えた一対のスパッタ電極を、その中
空管体の両端に各々設けられた開口部から挿入し、互い
に対向する前記一対のスパッタ電極の先端部同士の間隔
が、所定距離だけ隔てられる様に、前記一対のスパッタ
電極を固定し、前記固定されたスパッタ電極間に直流電
圧または高周波電圧を印加して、グロー放電を発生させ
て、スパッタリング法により前記中空管体の内壁面の全
部又は一部に前記膜を形成する中空管体の製造方法であ
る。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a pair of sputter electrodes, each of which is provided with a target having a target element containing the same element as the element of the film to be formed on the inner wall surface of the predetermined hollow tube body at the tip end thereof. The pair of sputter electrodes are fixed and fixed so that the tips of the pair of sputter electrodes facing each other are separated by a predetermined distance from the openings provided at both ends of the body. A hollow tube body in which a glow discharge is generated by applying a DC voltage or a high frequency voltage between the sputtering electrodes to form the film on all or part of the inner wall surface of the hollow tube body by a sputtering method. Is the way.

【0024】請求項11の本発明は、前記中空管体の内
壁面の一部とは、前記中空管体の内壁面の内、前記開口
部の近傍の内壁面以外の全部または一部である中空管体
の製造方法である。
In the present invention of claim 11, the part of the inner wall surface of the hollow tubular body is the whole or a part of the inner wall surface of the hollow tubular body other than the inner wall surface near the opening. Is a method for manufacturing a hollow tubular body.

【0025】請求項12の本発明は、前記スパッタ電極
の先端部を非平面形状にした中空管体の製造方法であ
る。
A twelfth aspect of the present invention is a method of manufacturing a hollow tube body in which a tip portion of the sputter electrode has a non-planar shape.

【0026】請求項13の本発明は、前記ターゲットの
先端部を非平面形状にした中空管体の製造方法である。
A thirteenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a hollow tubular body in which the tip of the target has a non-planar shape.

【0027】請求項14の本発明は、石英ガラス製の中
空管体の内壁面に所定の膜を形成した高圧放電ランプ用
の放電管体の製造方法であって、前記中空管体の内壁面
に、1種以上の元素の窒化物の層を形成し、その後、そ
の形成された窒化物の層に対して酸化処理を施して、そ
の窒化物の層の全部又は一部を酸窒化物の層に変化させ
る高圧放電ランプ用の放電管体の製造方法である。
The present invention according to claim 14 is a method of manufacturing a discharge tube for a high pressure discharge lamp, wherein a predetermined film is formed on the inner wall surface of a hollow tube made of quartz glass. A nitride layer of one or more elements is formed on the inner wall surface, and then the formed nitride layer is subjected to an oxidation treatment to oxynitride all or part of the nitride layer. It is a method of manufacturing a discharge tube body for a high-pressure discharge lamp, which is changed into a layer of material.

【0028】請求項15の本発明は、石英ガラス製の中
空管体の内壁面に所定の膜を形成した高圧放電ランプ用
の放電管体の製造方法であって、前記中空管体の内壁面
に、1種以上の元素の酸化物の層を形成し、その後、そ
の形成された酸化物の層に対して窒化処理を施して、そ
の酸化物の層の全部又は一部を酸窒化物の層に変化させ
る高圧放電ランプ用の放電管体の製造方法である。
A fifteenth aspect of the present invention is a method for producing a discharge tube body for a high pressure discharge lamp, wherein a predetermined film is formed on the inner wall surface of a hollow tube body made of quartz glass. An oxide layer of one or more elements is formed on the inner wall surface, and then the formed oxide layer is subjected to nitriding treatment to oxynitride all or part of the oxide layer. It is a method of manufacturing a discharge tube body for a high-pressure discharge lamp, which is changed into a layer of material.

【0029】請求項16の本発明は、石英ガラス製の中
空管体の内壁面に所定の膜を形成した高圧放電ランプの
製造方法であって、前記中空管体の内壁面に、所定の金
属の層を形成し、その後、その形成された金属の層に対
して酸窒化処理を施して、その金属の層の全部又は一部
を酸窒化物の層に変化させる高圧放電ランプ用の放電管
体の製造方法である。
The present invention of claim 16 is a method of manufacturing a high pressure discharge lamp in which a predetermined film is formed on the inner wall surface of a hollow tube made of quartz glass, wherein the inner wall surface of the hollow tube is provided with a predetermined film. A high-pressure discharge lamp for forming a metal layer of, and then subjecting the formed metal layer to an oxynitriding treatment to change all or part of the metal layer into an oxynitride layer. It is a manufacturing method of a discharge tube body.

【0030】請求項17の本発明は、不活性ガスと、1
種類以上の金属または1種類以上の金属ハロゲン化物と
を封入した石英ガラス製の中空管体の内壁面に形成され
た線膨張係数が実質的に0.8から2ppm/℃の間で
ある透明誘電体膜の第1層と、その第1層の上に形成さ
れた線膨張係数が実質的に2から5ppm/℃の間であ
る透明誘電体膜の第2層と、その第2層の上に形成され
た線膨張係数が実質的に5から10ppm/℃の間であ
る透明誘電体膜の第3層とを少なくとも有する膜を具備
する高圧放電ランプである。
The present invention according to claim 17 provides an inert gas and 1
Transparent with a coefficient of linear expansion of substantially 0.8 to 2 ppm / ° C formed on the inner wall surface of a hollow tube made of quartz glass in which at least one metal or at least one metal halide is enclosed. A first layer of the dielectric film, a second layer of the transparent dielectric film having a coefficient of linear expansion formed on the first layer of substantially between 2 and 5 ppm / ° C., and a second layer of the second layer. A high pressure discharge lamp comprising a film having at least a third layer of a transparent dielectric film having a coefficient of linear expansion of substantially between 5 and 10 ppm / ° C formed thereon.

【0031】請求項18の本発明は、前記膜の最上層が
酸窒化物の層により構成された高圧放電ランプである。
The present invention of claim 18 is a high-pressure discharge lamp in which the uppermost layer of the film is composed of a layer of oxynitride.

【0032】本願発明では、例えば、高圧放電ランプの
動作環境下で、従来に比べて耐食性の高い酸窒化膜を放
電管体内面に備えた構成となるので、従来に比べてより
一層、失透抑制が可能であり、より寿命の長い高圧放電
ランプの提供が可能となる。
In the present invention, for example, in an operating environment of a high pressure discharge lamp, an oxynitride film having a higher corrosion resistance than the conventional one is provided on the inner surface of the discharge tube. It is possible to provide a high-pressure discharge lamp that can be suppressed and has a longer life.

【0033】また、本願発明の製造方法によれば、例え
ば、スパッタリングによる膜の均一化と膜付着力が強化
され、膜の剥離が従来に比べてより生じにくくなる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, for example, the film is made uniform by sputtering and the film adhesion is strengthened, so that peeling of the film is less likely to occur than in the conventional case.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明の高圧放電ランプ、
及び高圧放電ランプ用の放電管体の製造方法と、中空管
体の製造方法の実施の形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a high pressure discharge lamp of the present invention,
Embodiments of a method for manufacturing a discharge tube for a high pressure discharge lamp and a method for manufacturing a hollow tube will be described.

【0035】図1は本発明にかかる実施の一形態の高圧
放電ランプの断面模式図であり、同図を参照しながら、
実施の本形態の構成を説明する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a high pressure discharge lamp according to an embodiment of the present invention.
The configuration of the present embodiment will be described.

【0036】尚、中空管体の内壁面の表面に積層して形
成された複数の層を、一括して膜と呼ぶ。即ち、ここで
言う膜は、通常の場合、複数の層を有している。従っ
て、単に膜と呼ぶ代わりに、多層膜と呼ぶこともある。
但し、形成された層が一つしかない場合、上記膜は、そ
の一つしかない層そのものを意味する。従って、これを
上記多層膜に対する概念から、単層膜とも呼ぶ。
A plurality of layers formed by laminating on the surface of the inner wall surface of the hollow tubular body are collectively called a film. That is, the film here usually has a plurality of layers. Therefore, instead of simply calling a film, it may be called a multilayer film.
However, when only one layer is formed, the film means the layer having only one layer. Therefore, this is also called a single-layer film from the concept of the above-mentioned multilayer film.

【0037】一方、膜を形成する各層の番号付けは、例
えば、高圧放電ランプの石英ガラス管体1の内壁面の表
面に形成された層を第1層とし、その第1層の表面に形
成された層を第2層というようにする。即ち、中空管体
の内壁面から遠ざかるに従って、層の番号が増加するよ
うに、各層の番号付けがなされるものである。
On the other hand, the numbering of each layer forming the film is, for example, the layer formed on the surface of the inner wall surface of the quartz glass tube 1 of the high pressure discharge lamp as the first layer, and the layer formed on the surface of the first layer. The formed layer is referred to as a second layer. That is, the layers are numbered such that the numbers of the layers increase as the distance from the inner wall surface of the hollow tube increases.

【0038】図1において、1は石英ガラス管体であ
り、その内部に巻き付けタングステン線5を先端付近に
備えたタングステン電極2が対向して配置されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a quartz glass tube, inside of which a tungsten electrode 2 having a tungsten wire 5 wound around the tip thereof is arranged to face each other.

【0039】3はモリブデン箔、4はモリブデン電極で
ある。6は石英ガラス管体1の上に形成した内壁膜であ
る。この内壁膜6は、次に説明する様に、窒化アルミの
層7と、酸窒化アルミの層8との2つの層により構成さ
れている。
Reference numeral 3 is a molybdenum foil, and 4 is a molybdenum electrode. An inner wall film 6 is formed on the quartz glass tube 1. The inner wall film 6 is composed of two layers, an aluminum nitride layer 7 and an aluminum oxynitride layer 8, as described below.

【0040】即ち、図2は、図1中においてA−B切断
線を施した部分の矢視断面を模式的に示した矢視拡大断
面模式図である。実施の本形態では、石英ガラス管体1
の上に、窒化アルミの層7を600オングストロームの
厚みになる様に形成し、酸窒化アルミ膜8を1200オ
ングストロームの厚みに形成した。
That is, FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view taken along the line AB in FIG. In the present embodiment, the quartz glass tube body 1
A layer 7 of aluminum nitride was formed thereon to a thickness of 600 angstroms, and an aluminum oxynitride film 8 was formed to a thickness of 1200 angstroms.

【0041】次に、本発明の実施の一形態の高圧放電ラ
ンプ用の放電管体の製造方法について、図3を参照しな
がらその構成を中心に説明する。図3は本発明の実施例
の高圧放電ランプ用の放電管体の製造方法に用いたスパ
ッタリング装置の模式図である。
Next, a method of manufacturing a discharge tube body for a high pressure discharge lamp according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic view of a sputtering apparatus used in the method for manufacturing a discharge tube body for a high pressure discharge lamp according to an embodiment of the present invention.

【0042】図2に示す様に、窒化アルミの層7と、酸
窒化アルミの層8との2つの層により構成される膜(以
下、2層膜とも言う)の形成は、タングステン電極2を
石英ガラス管体1に封じ込む前の製造段階で実施される
ものである。
As shown in FIG. 2, the tungsten electrode 2 is formed to form a film (hereinafter also referred to as a two-layer film) composed of two layers of an aluminum nitride layer 7 and an aluminum oxynitride layer 8. It is carried out in the manufacturing stage before being sealed in the quartz glass tube body 1.

【0043】従って、この2層膜の成膜時には、金属と
金属ハロゲン化物の封入に利用する側管16が、まだ存
在している。側管16は、後段の製造工程で必要だから
である。
Therefore, at the time of forming this two-layer film, the side tube 16 used for enclosing the metal and the metal halide still exists. This is because the side pipe 16 is necessary in the subsequent manufacturing process.

【0044】一方、実施の本形態の場合、スパッタ電極
10は、石英ガラス管体1の内壁面に形成されるべき膜
の元素と同一元素を含む材料を用いて構成されている点
が従来の構成と大きく異なる点である。即ち、スパッタ
電極10は、従来は別個のものとして設けられていたス
パッタ用の電極の機能とターゲットの機能との両方を兼
ね備えているものである。
On the other hand, in the case of the present embodiment, the conventional method is that the sputter electrode 10 is made of a material containing the same element as the element of the film to be formed on the inner wall surface of the quartz glass tube 1. This is a major difference from the configuration. That is, the sputter electrode 10 has both the function of an electrode for sputtering and the function of a target, which are conventionally provided as separate elements.

【0045】窒化アルミの層7と、酸窒化アルミの層8
の元素は、共にアルミである。従って、スパッタ電極1
0は、窒化アルミの層7を形成する場合も、酸窒化アル
ミの層8を形成する場合も、共に、それら各層の元素と
同一の元素である金属アルミ(純度99.999%)を
使用した。
Aluminum nitride layer 7 and aluminum oxynitride layer 8
Both elements are aluminum. Therefore, the sputter electrode 1
In both cases of forming the aluminum nitride layer 7 and the aluminum oxynitride layer 8, metal aluminum (purity 99.999%), which is the same element as each of the layers, was used. .

【0046】スパッタ電極10を、石英ガラス管体の両
端の開口部301から挿入し、真空シールを、Oリング
シール17により実現した。
The sputter electrode 10 was inserted through the openings 301 at both ends of the quartz glass tube, and the vacuum seal was realized by the O-ring seal 17.

【0047】この様にして、その先端部が互いに対向す
る様に挿入された一対のスパッタ電極10は、そのスパ
ッタ電極間距離Wspが、約12mmになるように固定さ
れた。尚、そのスパッタ電極の直径t0 は4.4mmと
した。
In this way, the pair of sputter electrodes 10 inserted so that their tip portions face each other were fixed so that the inter-sputter electrode distance Wsp was about 12 mm. The diameter t0 of the sputter electrode was set to 4.4 mm.

【0048】これら一対のスパッタ電極10には、整合
器14を介して高周波電源13を接続した。
A high frequency power source 13 was connected to the pair of sputter electrodes 10 via a matching unit 14.

【0049】12はアルミ製ブロックからなる放熱板で
あり、スパッタ中のターゲット温度の上昇を抑制する効
果がある。実施の本形態の場合、上述したようにスパッ
タ電極10が、スパッタ用ターゲットをも兼ねているの
で、スパッタ電極10の温度の上昇を抑制する効果があ
る。
A heat radiating plate 12 made of an aluminum block has an effect of suppressing an increase in target temperature during sputtering. In the case of the present embodiment, since the sputter electrode 10 also serves as the sputtering target as described above, there is an effect of suppressing an increase in the temperature of the sputter electrode 10.

【0050】ガス導入部15には、不活性ガスのAr、
反応性ガスのO2 ,N2 および内壁プラズマクリーニン
グ用ガスのCF4 が、供給可能な様に配管接続されてい
る。
In the gas introduction section 15, an inert gas Ar,
Reactive gases O 2 and N 2 and inner wall plasma cleaning gas CF 4 are connected by pipes so that they can be supplied.

【0051】磁石11は、電界と磁界が平行になるよう
に配置されており、スパッタリング速度の高速化に寄与
しているが、必ずしも必要ではない。
The magnet 11 is arranged so that the electric field and the magnetic field are parallel to each other and contributes to the increase in the sputtering rate, but it is not always necessary.

【0052】側管16は、ターボ分子ポンプを主排気ポ
ンプとする排気系に接続されている。高周波電源13と
しては、周波数500kHz、最大電力250Wの機種
を用いた。
The side pipe 16 is connected to an exhaust system having a turbo molecular pump as a main exhaust pump. As the high frequency power source 13, a model having a frequency of 500 kHz and a maximum power of 250 W was used.

【0053】上述した、窒化アルミの層と、酸窒化アル
ミの層との2層により構成された膜を有する高圧放電ラ
ンプについて、更に詳細に説明しながら、その製造方法
の実施の一形態について、更に詳細に述べる。
The high-pressure discharge lamp having the above-mentioned film composed of the two layers of the aluminum nitride layer and the aluminum oxynitride layer will be described in more detail, and one embodiment of the manufacturing method thereof will be described. Further details will be described.

【0054】図3に示すごとく、石英ガラス製の放電管
体の両端の開口部301から、アルミ金属(純度99.
999%)製のスパッタ電極10を挿入し、5×10-4
Paまで高真空に排気する。
As shown in FIG. 3, from the openings 301 at both ends of the quartz glass discharge tube, aluminum metal (purity 99.
999%) sputter electrode 10 is inserted and 5 × 10 −4
Evacuate to high vacuum up to Pa.

【0055】次に、Arガスを3.1sccm、窒素ガ
スを1.4sccm流し、高周波電源13により高周波
を20W印加した。
Next, Ar gas of 3.1 sccm and nitrogen gas of 1.4 sccm were passed, and a high frequency of 20 W was applied by the high frequency power supply 13.

【0056】次にArガスを3.1sccm、窒素ガス
を0.9sccm、酸素ガスを0.5sccm流し、高
周波を20W印加した。
Next, an Ar gas of 3.1 sccm, a nitrogen gas of 0.9 sccm, and an oxygen gas of 0.5 sccm were made to flow, and a high frequency of 20 W was applied.

【0057】各層の厚みは、窒化アルミの層7が600
オングストローム、酸窒化アルミの層8が1200オン
グストロームとなるように、スパッタ放電時間を設定し
た。
The thickness of each layer is 600 for aluminum nitride layer 7.
The sputtering discharge time was set so that the layer 8 of angstrom and aluminum oxynitride had a thickness of 1200 angstrom.

【0058】次に、タングステン電極2(図1参照)を
電極間距離が5.5mmになるよう石英ガラスの放電管
体1に取付け、水銀、よう化ディスプロシウム、よう化
ネオジミウム、よう化セシウムおよびArガスを封入
し、高圧放電ランプを完成させた。
Next, the tungsten electrode 2 (see FIG. 1) was attached to the quartz glass discharge tube body 1 so that the distance between the electrodes was 5.5 mm, and mercury, dysprosium iodide, neodymium iodide, and cesium iodide were attached. A high pressure discharge lamp was completed by enclosing and Ar gas.

【0059】ここで、高圧放電ランプのスクリーン照度
が、初期値の1/2になるまでの時間を、その高圧放電
ランプの寿命と定義する。その場合、以上のようにして
構成された高圧放電ランプの寿命は、内壁膜のない高圧
放電ランプの寿命に比較して、30%以上延びることが
確認出来た。
Here, the time until the screen illuminance of the high pressure discharge lamp becomes 1/2 of the initial value is defined as the life of the high pressure discharge lamp. In that case, it was confirmed that the life of the high-pressure discharge lamp configured as described above was extended by 30% or more as compared with the life of the high-pressure discharge lamp without the inner wall film.

【0060】また、内壁膜が酸化アルミの層のみ(単層
膜)による構成の場合と、窒化アルミの層を第1層と
し、酸化アルミの層を第2層とする2層膜(多層膜)の
構成の場合とを検証した結果は次のとうりである。即
ち、これら両者の場合、内壁膜が形成されていない放電
ランプに比較して、30%以下しか寿命は延びず、中に
は逆に、寿命が短くなる場合もあった。このような結果
から、酸窒化物の層が、寿命の延長に極めて有効に作用
していることがわかる。
In addition, a case where the inner wall film is composed of only an aluminum oxide layer (single layer film), and a two-layer film (multilayer film) in which the aluminum nitride layer is the first layer and the aluminum oxide layer is the second layer The results of verifying the cases of (1) and (2) are as follows. That is, in both of these cases, the life was extended by 30% or less as compared with the discharge lamp in which the inner wall film was not formed, and in some cases, the life was shortened in some cases. From these results, it can be seen that the oxynitride layer acts extremely effectively for extending the life.

【0061】次に、高圧放電ランプを1000時間点灯
して、その後に高圧放電ランプの管壁の直線透過率を測
定した。
Next, the high pressure discharge lamp was lit for 1000 hours, after which the linear transmittance of the tube wall of the high pressure discharge lamp was measured.

【0062】その結果、管壁の円周方向に10点測定し
た直線透過率の平均値として、酸化物の単層膜の場合に
は53%、窒化物の単層膜の場合には49%、酸窒化物
の単層膜の場合には77%であった。
As a result, the average linear transmittance measured at 10 points in the circumferential direction of the tube wall was 53% in the case of an oxide single layer film and 49% in the case of a nitride single layer film. In the case of a single layer film of oxynitride, it was 77%.

【0063】この場合、測定光源はHe−Neレーザー
(波長6328オングストローム)である。
In this case, the measurement light source is a He-Ne laser (wavelength 6328 angstrom).

【0064】以上のように、酸窒化物の層(膜)は、酸
化物の層(膜)や、窒化物の層(膜)に比較して格段に
優れた長寿命効果を安定して示した。
As described above, the oxynitride layer (film) stably exhibits a much longer life effect than the oxide layer (film) and the nitride layer (film). It was

【0065】また、窒化アルミの層(膜)の特長である
高熱伝導率により、石英ガラス管体1の温度分布がより
一層均一化し、ランプ水平点灯時のアークの曲がりが、
減少した。 水平点灯時における、石英ガラス管体1の
管壁の温度は、実施の本形態の場合、上部中央で811
℃、下部中央で809℃で殆ど温度差はない。
Further, due to the high thermal conductivity which is a characteristic of the aluminum nitride layer (film), the temperature distribution of the quartz glass tube 1 becomes more uniform, and the arc bending when the lamp is horizontally lit is
Diminished. In the case of the present embodiment, the temperature of the tube wall of the quartz glass tube 1 at the time of horizontal lighting is 811 at the upper center.
There is almost no difference in temperature at ℃ and 809 ℃ at the bottom center.

【0066】一方、石英ガラス管体の内壁面に膜が形成
されていない場合は、上部中央で818℃、下部中央で
786℃となり、両者の温度差は32℃という大きな値
であった。なお、ランプ電力はいずれも250Wであ
る。このことから、窒化物の層は、中空管体の管壁温度
の均一化を実現するために有効である。酸窒化物も窒化
物に近い、高い熱伝導率を有していることから、酸窒化
物の層(膜)は、中空管体の管壁温度の均一化を実現す
るためにも、優れた効果を発揮するということがわか
る。
On the other hand, when no film was formed on the inner wall surface of the quartz glass tube, the temperature was 818 ° C. in the upper center and 786 ° C. in the lower center, and the temperature difference between them was as large as 32 ° C. The lamp power is 250 W in each case. For this reason, the nitride layer is effective for realizing the uniform temperature of the tube wall of the hollow tube. Since oxynitride also has high thermal conductivity close to that of nitride, the oxynitride layer (membrane) is excellent also for realizing uniform temperature of the wall of the hollow tubular body. It can be seen that the effect is excellent.

【0067】尚、上記実施例では、スパッタ電極10と
して、高純度(99.999%)の金属アルミを用いた
が、このアルミニュウム中にSi,Y,またはMgなど
を添加したアルムニュウム合金をスパッタ電極として用
いても良い。
In the above embodiment, high-purity (99.999%) metallic aluminum was used as the sputtering electrode 10. However, an aluminum alloy in which Si, Y, Mg, or the like is added to this aluminum is used as the sputtering electrode. You may use as.

【0068】実施の他の形態として、Siを2wt%含
有するアルミニュウム合金により形成されたスパッタ電
極により、酸窒化物の層を、石英ガラス管体の内壁面に
コーティングした高圧放電ランプを作成した。この構成
では、上記の高純度アルミニュウム合金のスパッタ電極
10の場合に比べて、5%寿命が延びた。
As another embodiment, a high-pressure discharge lamp was produced in which the inner wall surface of a quartz glass tube was coated with a layer of oxynitride by a sputter electrode formed of an aluminum alloy containing 2 wt% of Si. With this structure, the life is extended by 5% as compared with the case of the sputtering electrode 10 of the high-purity aluminum alloy.

【0069】又、高圧放電ランプに封入する物質は上記
以外に、各種希土類よう化物や金属よう化物であっても
よい。また、高圧ナトリウム放電灯の場合にも本発明は
適応可能であることがわかる。
In addition to the substances mentioned above, the substance to be sealed in the high pressure discharge lamp may be various rare earth iodides or metal iodides. Further, it is understood that the present invention can be applied to a high pressure sodium discharge lamp.

【0070】さて、本発明が有効となり得た原因は、中
空管体の内壁面に形成された膜の最上層として、高耐食
性の酸窒化アルミの層を採用したこと、及び第1層の下
地膜に窒化アルミの層を採用し、最上層の酸窒化アルミ
の層の膜質向上に寄与させたことなどが挙げられる。
The reason why the present invention can be made effective is that a layer of highly corrosion-resistant aluminum oxynitride is used as the uppermost layer of the film formed on the inner wall surface of the hollow tubular body, and that of the first layer. The use of an aluminum nitride layer as the base film contributes to the improvement of the film quality of the uppermost aluminum oxynitride layer.

【0071】上記のようにして膜を構成すれば、各種の
層を形成する際に、その都度、スパッタターゲットをも
兼ね備えるスパッタ電極を取り替える必要が無く、ガス
導入部15(図3参照)により、石英ガラス管体1内に
導入されるべきガスの設定切換えを行なうだけで、上記
のような2層膜が得られるという、極めて大きな利点が
ある。
When the film is formed as described above, it is not necessary to replace the sputter electrode that also serves as the sputter target each time when forming various layers, and the gas introduction unit 15 (see FIG. 3) can be used. There is an extremely great advantage that the above-mentioned two-layer film can be obtained only by changing the setting of the gas to be introduced into the quartz glass tube body 1.

【0072】上記実施例ではアルミの酸窒化物の層を最
上層としたが、実際には、アルミ以外にも種々考えられ
る。
Although the aluminum oxynitride layer is the uppermost layer in the above-mentioned embodiment, in practice, various other than aluminum can be considered.

【0073】例えば、タンタル、ニオブ、バナジウム、
クロム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、イットリ
ウム、スカンジウム、マグネシウム、シリコン、そして
ランタン系希土類元素の中から選んだ元素の酸窒化物の
層を、一つまたは複数層形成して、膜を構成してもよ
い。又、この膜が、酸窒化部の層以外の層を含んでいて
もよいということは、言うまでもない。
For example, tantalum, niobium, vanadium,
Even if a film is formed by forming one or more layers of oxynitride of an element selected from chromium, titanium, zirconium, hafnium, yttrium, scandium, magnesium, silicon, and lanthanum rare earth elements. Good. Needless to say, this film may include layers other than the layer of the oxynitride portion.

【0074】膜の構成は、単層膜、2層膜、3層膜およ
び4層以上の多層膜でもよいし、下地から、上層部に向
かって組成を連続的に変調した、いわゆる傾斜機能膜で
もよい。
The film may be composed of a single-layer film, a two-layer film, a three-layer film, and a multilayer film of four or more layers, or a so-called functionally graded film in which the composition is continuously modulated from the underlayer to the upper layer. But it's okay.

【0075】尚、単層膜の場合は、石英ガラス管体1の
内壁面に直接に酸窒化アルミの層8等の酸窒化物を用い
て形成した薄膜を形成すればよいことは言うまでもな
い。
In the case of a single-layer film, needless to say, a thin film formed by using an oxynitride such as the aluminum oxynitride layer 8 may be directly formed on the inner wall surface of the quartz glass tube 1.

【0076】さらに、上記実施例に示したその厚みは、
これに限定されるものではなく、例えば酸窒化アルミの
層の厚みは、200〜5000オングストロームの間か
ら選んでよい。
Further, the thickness shown in the above embodiment is
The thickness of the aluminum oxynitride layer may be selected from the range of 200 to 5000 angstroms.

【0077】本発明は、酸化部の層や窒化物の層に比較
して、酸窒化物の層が内壁膜として優れていることを利
用している。
The present invention utilizes the fact that the oxynitride layer is superior as the inner wall film as compared with the oxidized layer and the nitride layer.

【0078】上記元素の窒化物の層は、酸化物の層に比
べ高融点であり(例えば、窒化アルミの融点は2800
℃であるのに対して酸化アルミでは2054℃)、高温
環境での使用を考えると好ましい。
The nitride layer of the above element has a higher melting point than the oxide layer (for example, the melting point of aluminum nitride is 2800).
However, aluminum oxide is 2054 ° C.), which is preferable in consideration of use in a high temperature environment.

【0079】さらに、熱膨張係数も窒化物の層のほうが
低く(例えば、窒化アルミでは4.5ppm/℃である
のに対して酸化アルミでは7〜8ppm/℃)、低熱膨
張の石英ガラス(0.54ppm/℃)管体上に製膜す
る上で酸化物の層より有利である。
Further, the coefficient of thermal expansion of the nitride layer is lower (for example, aluminum nitride is 4.5 ppm / ° C., whereas aluminum oxide is 7 to 8 ppm / ° C.), and low thermal expansion quartz glass (0 0.54 ppm / ° C.) It is more advantageous than an oxide layer for forming a film on a tube.

【0080】一方、窒化物の層の欠点として、対酸化性
の無さと、昇華性による蒸気圧の高さがある。酸窒化物
の層とすることにより、両者の利点を兼ね備えた、優れ
た高温耐食材料の膜が実現できるものである。
On the other hand, the disadvantages of the nitride layer are its lack of oxidation resistance and its high vapor pressure due to sublimation. By using the oxynitride layer, a film of an excellent high temperature corrosion resistant material having both advantages can be realized.

【0081】なお、上記実施例では金属スパッタ電極1
0を用いて、反応性スパッタにより成膜したが、酸窒化
物、酸化物または窒化物を含むスパッタ電極を用いたス
パッタでも同様の効果が得られることは明かである。
In the above embodiment, the metal sputter electrode 1 is used.
Although 0 was used to form a film by reactive sputtering, it is apparent that the same effect can be obtained by sputtering using a sputtering electrode containing oxynitride, oxide, or nitride.

【0082】さらに、酸窒化物の層は、上記したスパッ
タリング法以外に、熱CVD法、プラズマCVD法、真
空蒸着法、イオンプレーティング法などによって作成し
てもよい。
Further, the oxynitride layer may be formed by a thermal CVD method, a plasma CVD method, a vacuum vapor deposition method, an ion plating method, etc. other than the above-mentioned sputtering method.

【0083】又、最初に窒化物の層を作成し、その後、
熱酸化やプラズマ酸化などの酸化処理を施して、酸窒化
物の層を形成してもよいし、これとは逆に、まず酸化物
の層を作成し、その後、熱窒化やプラズマ窒化などの窒
化処理を施し、酸窒化物の層を得てもよい。
Further, first, a layer of nitride is formed, and thereafter,
Oxidation treatment such as thermal oxidation or plasma oxidation may be applied to form the oxynitride layer, or conversely, an oxide layer is first formed and then thermal nitridation or plasma nitridation is performed. A nitriding treatment may be performed to obtain a layer of oxynitride.

【0084】図4(a)〜図4(c)に示す内容は、窒
化物の層を作成し、その後、酸化処理を施して、酸窒化
物の層を形成する製造工程の一例である。即ち、同図で
は、上記酸化処理は、最初に作成された窒化物の層81
に対して施され(図4(a)、図4(b)参照)、その
窒化物の層81の一部としての表面部を酸窒化物の層8
2に変化させる(図4(c)参照)場合の例を示してい
る。尚、その他の例として、最初に作成された窒化物の
層81の全部が、酸窒化物の層82に変化するようにし
てももちろんよい。図4(b)の80は、酸化処理に利
用される酸素イオンを模式的に表したものである。
The contents shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c) are an example of a manufacturing process for forming a nitride layer and then subjecting it to an oxidation treatment to form an oxynitride layer. That is, in the figure, the above-mentioned oxidation treatment is performed on the nitride layer 81 formed first.
(See FIGS. 4 (a) and 4 (b)), and the surface portion as a part of the nitride layer 81 is covered with the oxynitride layer 8
An example in the case of changing to 2 (see FIG. 4C) is shown. In addition, as another example, it is of course possible that the entire nitride layer 81 initially formed is changed to the oxynitride layer 82. Reference numeral 80 in FIG. 4B schematically shows oxygen ions used for the oxidation treatment.

【0085】さらに、金属の層を形成後、熱処理やプラ
ズマ処理により酸窒化物の層を得てもよい。
After forming the metal layer, a heat treatment or plasma treatment may be performed to obtain an oxynitride layer.

【0086】図3に示す装置でスパッタを行なった場
合、石英ガラス管体1の内壁面の内、一対のスパッタ電
極10の間にある空間に面した内壁面の領域部のみにス
パッタ膜が成長する。そして、後の工程で挿入される予
定のタングステン電極2(図1参照)のそれぞれの根元
部に相当する部分、つまり開口部301の近傍の内壁面
には、ほとんど膜が成長していないということが、実験
により確認出来た。
When sputtering is performed with the apparatus shown in FIG. 3, the sputtered film grows only on the inner wall surface of the quartz glass tube 1 facing the space between the pair of sputter electrodes 10. To do. Then, almost no film grows on the portions corresponding to the roots of the tungsten electrodes 2 (see FIG. 1) to be inserted in a later step, that is, on the inner wall surface near the opening 301. However, it could be confirmed by the experiment.

【0087】このような現象を積極的に利用して、スパ
ッタ電極10の先端部同士の距離を調整することによ
り、図5に示すように、タングステン電極2の根元部5
1において、石英ガラスが、むき出しの状態、即ち露出
した状態にすることが可能である。図5に表した構成
は、内壁面の全面に保護膜を付けた様子を示す、図1の
ランプ模式図の場合と比較して、タングステン電極2の
根元部51の構成が異なるものである。
By positively utilizing such a phenomenon and adjusting the distance between the tip portions of the sputter electrode 10, as shown in FIG.
In 1, the quartz glass can be exposed, that is, exposed. The configuration shown in FIG. 5 is different in the configuration of the root portion 51 of the tungsten electrode 2 as compared with the case of the lamp schematic diagram of FIG. 1 showing a state in which a protective film is attached to the entire inner wall surface.

【0088】図5に示した構成の場合、石英ガラス管体
1内の封入物と、石英ガラスとの反応による失透現象
が、上述のように、意図的に作成した保護膜のない部分
において選択的に進行し、保護膜領域では失透現象が遅
くなる。
In the case of the structure shown in FIG. 5, the devitrification phenomenon caused by the reaction between the enclosed material in the quartz glass tube body 1 and the quartz glass is caused by the intentional formation of the portion without the protective film as described above. It progresses selectively, and the devitrification phenomenon becomes slower in the protective film region.

【0089】タングステン電極2の根元部は失透して
も、実用上の影響が少ない部分であるから、本発明のこ
のよな製造方法は、ランプ光束の大部分が通過する主領
域の失透を抑制する効果があり、結果的にランプの長寿
命化を図ることができる。
Even if the root portion of the tungsten electrode 2 is devitrified, it has a small effect on practical use. Therefore, according to such a manufacturing method of the present invention, the devitrification of the main region through which most of the lamp luminous flux passes. Is effectively suppressed, and as a result, the life of the lamp can be extended.

【0090】さらに、光学薄膜にとって膜厚の均一性は
重要であるが、図3に示す様に、スパッタ電極10の先
端部の表面が平面である場合に比較し、非平面形状にす
ると、内壁膜の膜厚の均一性を向上できる。図6は、タ
ーゲットの先端の形状を、非平面形状の一例としての凸
面形状にした場合を示すものである。
Further, although the uniformity of the film thickness is important for the optical thin film, as shown in FIG. 3, when compared with the case where the surface of the tip of the sputter electrode 10 is a flat surface, the inner wall is different when the surface is a non-planar shape. The uniformity of the film thickness can be improved. FIG. 6 shows a case where the tip of the target has a convex shape as an example of a non-planar shape.

【0091】また、放電管体の形状に応じて、一対のス
パッタ電極10の先端形状とその先端同士の距離、およ
びガス流量などのスパッタ条件を最適化することによ
り、層の厚み、あるいは膜厚の分布の均一性を±10%
以内にできる。
Further, by optimizing the sputter conditions such as the tip shape of the pair of sputter electrodes 10 and the distance between the tips, and the gas flow rate according to the shape of the discharge tube, the layer thickness or the film thickness can be changed. Distribution uniformity of ± 10%
Can be done within.

【0092】なお、スパッタ電極の先端は、球状または
回転楕円体状に形成した放電管体の中央部に突出させる
べきであり、突出長がないと、膜厚分布は悪化する。
The tip of the sputter electrode should be projected to the center of the discharge tube formed in a spherical or spheroidal shape, and if there is no projection length, the film thickness distribution deteriorates.

【0093】上記実施例では、タングステン電極2を有
する、いわゆる有電極タイプのHIDランプについて説
明したが、これに限らず例えば、図7に示す様に、放電
管体の内部に突出させた電極を備えず、外部からのマイ
クロ波または高周波で励起発光させるようにした高圧放
電ランプに対しても、本願発明は利用可能である。その
場合でも、上記と同様の効果が得られる。図7におい
て、32は、高圧放電ランプを励起発光させるために、
外部に設けられた高周波電源であり、31は整合器であ
り、30は、石英ガラス管体1の外周を取り巻くように
配設されたターンコイルである。
In the above embodiment, the so-called electrode type HID lamp having the tungsten electrode 2 has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, as shown in FIG. 7, an electrode protruding inside the discharge tube body is used. The present invention can be applied to a high-pressure discharge lamp which is not provided and is excited and emitted by microwave or high frequency from the outside. Even in that case, the same effect as described above can be obtained. In FIG. 7, numeral 32 is for exciting the high pressure discharge lamp to emit light,
A high-frequency power source is provided externally, 31 is a matching unit, and 30 is a turn coil arranged so as to surround the outer circumference of the quartz glass tube body 1.

【0094】次に、石英ガラス製の中空体の管壁内面
に、第1層として線膨張係数が0.8から2ppm/℃
の間である透明誘電体の層と、第2層として線膨張係数
が2から5ppm/℃の間である透明誘電体の層、第3
層として線膨張係数が5から10ppm/℃の間である
透明誘電体の層から構成される3層膜を具備する構成の
例について説明する(図8参照)。図8は、本発明の実
施の他の形態における3層膜の構成を示すための、石英
ガラス管体とその内壁面に形成された膜の断面模式図で
ある。尚、図8は、図1のA−B切断線で示された部分
の略示断面模式図である。
Next, a linear expansion coefficient of 0.8 to 2 ppm / ° C. was used as the first layer on the inner surface of the tube wall of the quartz glass hollow body.
A transparent dielectric layer having a linear expansion coefficient of between 2 and 5 ppm / ° C. as a second layer,
An example of a structure including a three-layer film composed of a transparent dielectric layer having a linear expansion coefficient of 5 to 10 ppm / ° C. as a layer will be described (see FIG. 8). FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a quartz glass tube and a film formed on the inner wall surface thereof for showing the structure of a three-layer film in another embodiment of the present invention. Note that FIG. 8 is a schematic cross-sectional schematic view of a portion shown by a section line AB in FIG. 1.

【0095】図3に示すごとく、石英ガラス製の放電管
体に、タンタル金属(純度99.99%)のスパッタ電
極10を挿入し、5×10-4Paまで高真空に排気す
る。
As shown in FIG. 3, a sputter electrode 10 made of tantalum metal (purity 99.99%) is inserted into a discharge tube made of quartz glass and evacuated to a high vacuum of 5 × 10 −4 Pa.

【0096】次に、Arガスを2.4sccm、酸素ガ
スを1sccm流し、高周波を15W印加した。
Next, an Ar gas of 2.4 sccm and an oxygen gas of 1 sccm were made to flow, and a high frequency of 15 W was applied.

【0097】次に、タンタル金属のスパッタ電極をアル
ミ製(純度99.999%)のスパッタ電極に取り替
え、5×10-4Paまで高真空に排気する。
Next, the sputter electrode made of tantalum metal is replaced with a sputter electrode made of aluminum (purity: 99.999%), and the vacuum electrode is evacuated to a high vacuum up to 5 × 10 −4 Pa.

【0098】次に、Arガスを2.4sccm、窒素ガ
スを1sccm流し、高周波を15W印加した。
Next, Ar gas was flowed at 2.4 sccm and nitrogen gas was flowed at 1 sccm, and a high frequency of 15 W was applied.

【0099】次にスパッタ電極はそのままで、Arガス
を2.4sccm、酸素ガスを0.3sccm、窒素ガ
スを0.7sccm流し、高周波を15W印加した。
Next, with the sputtering electrode as it is, Ar gas of 2.4 sccm, oxygen gas of 0.3 sccm and nitrogen gas of 0.7 sccm were caused to flow, and a high frequency of 15 W was applied.

【0100】層の厚みは、酸化タンタルの層101が5
00オングストローム、窒化アルミの層102が500
オングストローム、酸窒化アルミの層103が1000
オングストロームとなるように、スパッタ放電時間を設
定した(図8参照)。
The layer thickness is 5 for the tantalum oxide layer 101.
00 Angstrom, 500 layers of aluminum nitride 102
Angstrom, 1000 layers of aluminum oxynitride 1000
The sputter discharge time was set to be angstrom (see FIG. 8).

【0101】次に、タングステン電極2を電極間距離が
5.5mmになるよう放電管体1に取付け、水銀、よう
化ディスプロシウム、よう化ネオジミウム、よう化セシ
ウムおよびArガスを封入し、放電ランプを完成させ
た。
Next, the tungsten electrode 2 was attached to the discharge tube body 1 so that the distance between the electrodes was 5.5 mm, and mercury, dysprosium iodide, neodymium iodide, cesium iodide and Ar gas were sealed and the discharge was performed. Completed the lamp.

【0102】実施の本形態の高圧放電ランプの寿命は、
内壁膜のない従来の放電ランプの寿命に比較して、30
〜100%の長寿命化が確認できた。
The life of the high-pressure discharge lamp of this embodiment is
Compared to the life of a conventional discharge lamp without an inner wall film, 30
It was confirmed that the life was extended to 100%.

【0103】また、窒化アルミ膜の高熱伝導率により、
石英ガラス管体の温度分布が均一化し、ランプ水平点灯
時のアークの曲がりが、減少した。
Further, due to the high thermal conductivity of the aluminum nitride film,
The temperature distribution of the quartz glass tube was made uniform, and the arc bending when the lamp was lit horizontally was reduced.

【0104】封入物質は上記以外にも、各種希土類よう
化物や金属よう化物が可能である。
Other than the above, the rare earth iodide and the metal iodide can be used as the encapsulating substance.

【0105】また、高圧ナトリウム放電灯の場合にも本
発明は適応可能であることがわかる。
It is also understood that the present invention can be applied to a high pressure sodium discharge lamp.

【0106】さて、本発明が有効となり得た原因として
は、次のことが考えられる。
The following are possible causes for the effectiveness of the present invention.

【0107】即ち、膜を構成する各層の熱膨張係数が、
下層から上層に向かうに従って、より大きな値となる様
に、各層の材料を選択して積層したことにより、大きな
温度範囲で安定な構成となっていること、最上層に高耐
食性の酸窒化アルミの層を採用したこと、そして、中間
層に熱伝導率の高い窒化アルミの層(150W/mK)
を採用することにより、放電管体を均熱化したことなど
である。
That is, the coefficient of thermal expansion of each layer constituting the film is
By selecting and stacking the materials of each layer so that the value becomes larger from the lower layer to the upper layer, it has a stable structure in a large temperature range, and the uppermost layer is made of aluminum oxynitride with high corrosion resistance. Adopting a layer, and an aluminum nitride layer with high thermal conductivity (150 W / mK) as an intermediate layer
Is adopted so that the discharge tube body is soaked.

【0108】従って、3層膜の構成としては、上記実施
例以外に種々考えられる。
Therefore, various constitutions of the three-layer film other than the above-mentioned embodiment can be considered.

【0109】即ち、(表1)に示すごとく、石英ガラス
管体の内壁面のすぐ上に線膨張率が0.8から2ppm
/℃の間である透明誘電体を第1層として形成し、その
第1の上に線膨張係数が2から5ppm/℃の間である
透明誘電体を第2層として形成し、その第2層の上に線
膨張係数が5から10ppm/℃の間である透明誘電体
を第3層として形成して構成される3層膜を具備するこ
とによっても、上記と同様に高圧放電ランプの長寿命化
が可能となる。尚、(表1)の左の欄は、上記実施の本
形態で説明した各層の材料を示しており、中央の欄は、
各層の材料の線膨張係数のとり得る許容範囲を示してお
り、右の欄は、左の欄に挙げた材料に代えて、使用可能
な材料を示したものである。
That is, as shown in (Table 1), the coefficient of linear expansion is 0.8 to 2 ppm just above the inner wall surface of the quartz glass tube.
A transparent dielectric having a linear expansion coefficient of 2 to 5 ppm / ° C. is formed as a second layer on the first layer, and a second layer having a linear expansion coefficient of 2 to 5 ppm / ° C. is formed on the first layer. By providing a three-layer film formed by forming a transparent dielectric material having a linear expansion coefficient of 5 to 10 ppm / ° C. as the third layer on the layer, the length of the high pressure discharge lamp can be increased similarly to the above. The life can be extended. In addition, the left column of (Table 1) shows the material of each layer described in the above-mentioned embodiment, and the central column shows
The allowable range of the linear expansion coefficient of the material of each layer is shown, and the right column shows usable materials in place of the materials listed in the left column.

【0110】[0110]

【表1】 [Table 1]

【0111】なお、(表1)中で、例えばHfO2+T
iO2はHfとTiの複合酸化物を意味しており、コー
ディエライトは 2MgO+2Al23+SiO2、β−
スポデューメンはLi2O+Al23+4SiO2、サイ
アロンはSi−Al−O−N、ムライトは3Al23
2SiO2のことである。
In Table 1, for example, HfO 2 + T
iO 2 means a composite oxide of Hf and Ti, and cordierite is 2MgO + 2Al 2 O 3 + SiO 2 , β-
Supodeyumen the Li 2 O + Al 2 O 3 + 4SiO 2, sialon Si-Al-O-N, mullite 3Al 2 O 3 +
It is 2SiO 2 .

【0112】線膨張係数の値は、非対称な結晶構造を示
す単結晶では、結晶軸の方向により異なった値を持つ
が、ここでは、実用上平均的な線膨張係数の値を考慮し
ている。
The value of the coefficient of linear expansion varies depending on the direction of the crystal axis in a single crystal having an asymmetric crystal structure, but here, the value of the coefficient of linear expansion that is average in practical use is considered. .

【0113】例えば、窒化アルミ(AlN)では、a軸
方向で4.15ppm/℃、c軸方向で5.27ppm
/℃であるが、多結晶体では、平均値として、4.5〜
4.8ppm/℃の範囲の値を示すとみなしてよい。そ
のため、窒化アルミ(AlN)を、(表1)中で線膨張
係数が2〜5の範囲の材料に相当するものとして分類し
ている。
For example, with aluminum nitride (AlN), 4.15 ppm / ° C. in the a-axis direction and 5.27 ppm in the c-axis direction.
/ C, but in the case of a polycrystal, an average value of 4.5 to
It may be regarded as exhibiting a value in the range of 4.8 ppm / ° C. Therefore, aluminum nitride (AlN) is classified as a material having a coefficient of linear expansion of 2 to 5 in (Table 1).

【0114】また、アルミ、タンタル、ニオブ、バナジ
ウム、クロム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、イ
ットリウム、スカンジウム、マグネシウム、シリコン、
または、ランタン系希土類元素等の元素を用いて形成さ
れる各種酸窒化物の線膨張係数の値は、材料の種類・酸
素および窒素の組成比によって異なる値を取るので、そ
の値に対応した層に使用できる。
Further, aluminum, tantalum, niobium, vanadium, chromium, titanium, zirconium, hafnium, yttrium, scandium, magnesium, silicon,
Alternatively, the value of the linear expansion coefficient of various oxynitrides formed using an element such as a lanthanum rare earth element varies depending on the type of material and the composition ratio of oxygen and nitrogen. Can be used for

【0115】例えば、酸窒化珪素(SiON)の場合は
SiO2に近い組成の場合は第1層に相当する線膨張係
数(0.8〜2ppm/℃)を示し、Si34に近い組
成の場合は第2層に相当する線膨張係数(2〜5ppm
/℃)を示す。従って、(表1)において、第2層に使
用可能な材料として分類されているSiONは、Si 3
4に近い組成を有するものである。
For example, in the case of silicon oxynitride (SiON),
SiO2If the composition is close to, the linear expansion coefficient corresponding to the first layer
Number (0.8 to 2 ppm / ° C.), Si3NFourClose to
In the case of composition, the linear expansion coefficient (2-5ppm) corresponding to the second layer
/ ° C.). Therefore, in (Table 1), it is used for the second layer.
SiON, which is classified as a usable material, is Si 3
NFourIt has a composition close to.

【0116】例えば、(表1)中で酸窒化アルミの代わ
りに、スピネルMgAl24を採用すれば、アルカリ金
属(Na,Liなど)を封入物質とした場合に、より高
い耐食性が得られる。
For example, if spinel MgAl 2 O 4 is used instead of aluminum oxynitride in (Table 1), higher corrosion resistance can be obtained when an alkali metal (Na, Li, etc.) is used as the encapsulating material. .

【0117】上記実施例では3層膜構成としたが、実際
には、さらに多層化することも可能である。図9に、6
層により構成された膜の例を示す。同図は、図1のA−
B切断線で示された部分の略示断面模式図である。
Although a three-layer film structure is used in the above-mentioned embodiment, it is possible to further increase the number of layers in practice. In FIG. 9, 6
An example of a film composed of layers is shown. This figure shows A- in FIG.
It is a schematic cross-sectional schematic diagram of the part shown by the B cutting line.

【0118】図9に示すように、第1層91として、酸
化タンタルよりさらに線膨張係数の小さいHfO2+T
iO2の層、第2層92として酸化タンタルの層、第3
層93として、窒化アルミよりさらに線膨張係数の小さ
いAl23+Nb25の層、第4層94として窒化アル
ミの層、第5層95として酸化アルミの層、最上層の第
6層96としてMgAl24の層を積層して膜を形成し
た。この様に層数を増やしてやると、より高い耐久性の
ランプが得られた。
As shown in FIG. 9, as the first layer 91, HfO 2 + T having a linear expansion coefficient smaller than that of tantalum oxide is used.
iO 2 layer, tantalum oxide layer as second layer 92, third layer
The layer 93 is a layer of Al 2 O 3 + Nb 2 O 5 having a smaller linear expansion coefficient than aluminum nitride, the fourth layer 94 is an aluminum nitride layer, the fifth layer 95 is an aluminum oxide layer, and the uppermost sixth layer. As 96, a layer of MgAl 2 O 4 was laminated to form a film. By increasing the number of layers in this way, a lamp with higher durability was obtained.

【0119】しかし、上記構成では、製造工程が増え、
コスト増となる場合もあるので、得たい性能水準から層
数を決めるのが合理的である。
However, with the above configuration, the number of manufacturing steps increases,
Since the cost may increase, it is rational to determine the number of layers from the desired performance level.

【0120】尚、上記実施例では金属製のスパッタ電極
を用いて、反応性スパッタにより成膜したが、酸化物ま
たは窒化物をスパッタ電極としたスパッタを用いても同
様の効果が得られることは明かである。
In the above example, the metal sputtering electrode was used to form the film by reactive sputtering. However, the same effect can be obtained by using sputtering using an oxide or nitride sputtering electrode. It's clear.

【0121】また、成膜法はスパッタ法が好ましいが、
他の熱CVD法、プラズマCVD法、真空蒸着法、イオ
ンプレーティング法などによって作成しても効果は期待
できる。
The film forming method is preferably a sputtering method,
The effect can be expected even if it is created by another thermal CVD method, plasma CVD method, vacuum deposition method, ion plating method, or the like.

【0122】又、本発明の中空管体の製造方法は、上記
実施例では、高圧放電ランプ及び高圧放電ランプ用の放
電管体の製造方法を例に挙げて説明したが、これに限ら
ず例えば、蛍光灯用の中空管体等の製造方法にも適用可
能であり、要するに、スパッタリング法により中空管体
の内壁面の全部又は一部に膜を形成することが出来さえ
すれば、中空管体の形状や大きさ、種類や用途等は問わ
ない。
The method of manufacturing the hollow tube of the present invention has been described in the above embodiment by taking the method of manufacturing the high pressure discharge lamp and the discharge tube for the high pressure discharge lamp as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, it is also applicable to a method for manufacturing a hollow tube for a fluorescent lamp, etc., in short, as long as a film can be formed on all or part of the inner wall surface of the hollow tube by a sputtering method, The shape, size, type, application, etc. of the hollow tubular body do not matter.

【0123】又、本発明の膜が、複数層の場合で、それ
ら複数層を構成する窒化物の層と、酸窒化物の層が形成
された例として、上記実施例では、酸窒化物の層が最上
層となる場合について説明したが(図2、図4(c)参
照)、これに限らず例えば、その逆で、窒化物の層が最
上層となる構成でもよい。この場合、石英ガラス製の中
空管体の内壁面に膜を形成する高圧放電ランプ用の放電
管体の製造方法として、次のような工程により製造すれ
ばよい。即ち、前記中空管体の内壁面に、1種以上の元
素の酸化物の層を形成し、その後、その形成された酸化
物の層に対して窒化処理を施して、その酸化物の層の全
部又は一部を酸窒化物の層に変化させるものである。更
に又、別の例として、例えば、石英ガラス製の中空管体
の内壁面に膜を形成する高圧放電ランプ用の放電管体の
製造方法として、次のような工程により製造するように
してもよい。
Further, in the case where the film of the present invention has a plurality of layers, as an example in which the nitride layer and the oxynitride layer constituting the plurality of layers are formed, in the above-mentioned embodiment, the oxynitride layer is formed. Although the case where the layer is the uppermost layer has been described (see FIG. 2 and FIG. 4C), the present invention is not limited to this, and, for example, in the opposite case, the nitride layer may be the uppermost layer. In this case, as a method of manufacturing a discharge tube body for a high pressure discharge lamp in which a film is formed on the inner wall surface of a hollow tube body made of quartz glass, it may be manufactured by the following steps. That is, a layer of an oxide of one or more elements is formed on the inner wall surface of the hollow tube, and then the formed oxide layer is subjected to a nitriding treatment to form the oxide layer. All or part of is converted into an oxynitride layer. Furthermore, as another example, for example, as a method of manufacturing a discharge tube for a high-pressure discharge lamp in which a film is formed on the inner wall surface of a hollow tube made of quartz glass, the following steps are performed. Good.

【0124】即ち、具体的には、前記中空管体の内壁面
に、所定の金属の層を形成し、その後、その形成された
金属の層に対して酸窒化処理を施して、その金属の層の
全部又は一部を酸窒化物の層に変化させるという製造方
法である。
That is, specifically, a layer of a predetermined metal is formed on the inner wall surface of the hollow tubular body, and then the formed metal layer is subjected to oxynitriding treatment to obtain the metal. Is a manufacturing method in which all or part of the layer is changed to an oxynitride layer.

【0125】又、上記実施例では、一対のスパッタ電極
10が、石英ガラス管体1の内壁面に形成されるべき膜
の元素と同一元素を含む材料を用いて構成されている場
合について、説明したが、これに限らず例えば、図10
に示すように、中空管体の内壁面に形成されるべき膜の
元素と同一元素を含むターゲット102を先端部に備え
た一対のスパッタ電極101を用いる構成であってもよ
い。この場合、スパッタ電極101の材料は、上記同一
元素を含む必要はない。以上のように本発明は、石英ガ
ラス管体のランプ点灯中の失透現象を抑制できるため、
長寿命の高圧放電灯を実現できる。
Further, in the above embodiment, the case where the pair of sputter electrodes 10 are made of a material containing the same element as the element of the film to be formed on the inner wall surface of the quartz glass tube 1 will be described. However, not limited to this, for example, FIG.
As shown in FIG. 5, a pair of sputter electrodes 101 may be used in which a tip 102 is provided with a target 102 containing the same element as the element of the film to be formed on the inner wall surface of the hollow tubular body. In this case, the material of the sputter electrode 101 does not need to contain the same element as described above. As described above, the present invention can suppress the devitrification phenomenon during the lamp lighting of the quartz glass tube,
A high-pressure discharge lamp with a long life can be realized.

【0126】また、本発明は、セラミクス放電管体を使
用しないため、光の直線透過率が高く、点光源に近い良
好な光学特性が得られ、しかも管体の3次元的成型も容
易であり、コストも低くできるなど、多くの利点を有し
ている。
Further, in the present invention, since the ceramic discharge tube is not used, the linear transmittance of light is high, good optical characteristics close to that of a point light source can be obtained, and the tube can be molded three-dimensionally easily. It has many advantages such as low cost.

【0127】また、本発明は、熱伝導率の高い窒化アル
ミ膜を利用して、放電管体の温度分布の均一化を図り、
熱対流を低減して、アークの曲がりを少なくする効果も
有している。
Further, according to the present invention, the temperature distribution of the discharge tube is made uniform by utilizing the aluminum nitride film having a high thermal conductivity.
It also has the effect of reducing heat convection and reducing arc bending.

【0128】[0128]

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、従来に比べてより一層、失透を抑制することが
出来、しかもより一層寿命を長く出来るという長所があ
る。
As is apparent from the above description, the present invention has the advantages that devitrification can be further suppressed and the life can be further extended, as compared with the prior art.

【0129】又、本発明は、例えば高圧放電ランプ等に
利用出来得る中空管体の新たな製造方法を提供すること
が出来るという長所を有する。
Further, the present invention has an advantage that it can provide a new method of manufacturing a hollow tube which can be used in, for example, a high pressure discharge lamp.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる実施の一形態の高圧放電ランプ
の断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a high pressure discharge lamp according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1中においてA−B切断線が施された部分の
矢視拡大断面模式図である。
FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view taken along the line AB in FIG.

【図3】本発明の実施の一形態の高圧放電ランプ用の放
電管体の製造方法に用いたスパッタリング装置の模式図
である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a sputtering apparatus used in a method for manufacturing a discharge tube body for a high pressure discharge lamp according to an embodiment of the present invention.

【図4】(a):石英ガラス管体の内壁面の上に窒化物
の層を形成する工程を示す模式図である。 (b):図4(a)で示した工程で形成された窒化物の
層に対して、酸化処理を施す工程を示す模式図である。 (c):酸化処理により、窒化物の層の表面部を酸窒化
物の層に変化させる工程を示す模式図である。
FIG. 4A is a schematic view showing a step of forming a nitride layer on the inner wall surface of a quartz glass tube. FIG. 4B is a schematic view showing a step of subjecting the nitride layer formed in the step shown in FIG. 4A to an oxidation treatment. (C): It is a schematic diagram which shows the process of changing the surface part of a nitride layer into an oxynitride layer by oxidation treatment.

【図5】本発明の実施の他の形態としての、タングステ
ン電極の根元部において石英ガラスが露出するように構
成された、高圧放電ランプの断面模式図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a high-pressure discharge lamp configured so that quartz glass is exposed at the root of a tungsten electrode as another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の一形態の高圧放電ランプ用の放
電管体の製造方法に用いたスパッタリング装置のスパッ
タ電極及びその先端部の形状を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the shapes of the sputter electrode and the tip of the sputter electrode used in the method for manufacturing a discharge tube for a high pressure discharge lamp according to an embodiment of the present invention.

【図7】無電極放電ランプの略示構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an electrodeless discharge lamp.

【図8】本発明の実施の他の形態における3層膜の構成
を示すための、石英ガラス管体とその内壁面に形成され
た膜の断面模式図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a quartz glass tube and a film formed on an inner wall surface thereof to show a structure of a three-layer film according to another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の他の形態における6層膜の構成
を示すための、石英ガラス管体とその内壁面に形成され
た膜の断面模式図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a quartz glass tube and a film formed on the inner wall surface thereof to show the structure of a six-layer film in another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の他の形態の高圧放電ランプ用
の放電管体の製造方法に用いたスパッタリング装置のス
パッタ電極と、その先端部に設けられたターゲット部の
形状を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing the shape of a sputtering electrode of a sputtering apparatus used in a method for manufacturing a discharge tube body for a high pressure discharge lamp according to another embodiment of the present invention, and a target portion provided at the tip thereof. is there.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英ガラス管体 2 タングステン電極 3 モリブデン箔 4 モリブデン電極 5 巻き付けタングステン線 6 内壁膜 7 窒化アルミの層 8 酸窒化アルミの層 10 スパッタ電極 11 磁石 12 放熱板 13 高周波電源 14 整合器 15 ガス導入部 16 側管 17 Oリングシール 102 ターゲット 301 開口部 1 Quartz glass tube 2 Tungsten electrode 3 Molybdenum foil 4 Molybdenum electrode 5 Wound tungsten wire 6 Inner wall film 7 Aluminum nitride layer 8 Aluminum oxynitride layer 10 Sputtering electrode 11 Magnet 12 Radiator 13 High frequency power supply 14 Matching device 15 Gas introduction part 16 side tube 17 O-ring seal 102 target 301 opening

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 不活性ガスと、1種類以上の金属または
1種類以上の金属ハロゲン化物とを封入した石英ガラス
製の中空管体の内壁面に、1種以上の元素の酸窒化物の
層を少なくとも1層以上有する膜を具備することを特徴
とする高圧放電ランプ。
1. An oxynitride of one or more elements is provided on the inner wall surface of a hollow tube made of quartz glass in which an inert gas and one or more metals or one or more metal halides are enclosed. A high-pressure discharge lamp comprising a film having at least one layer.
【請求項2】 前記1種以上の元素は、アルミ、タンタ
ル、ニオブ、バナジウム、クロム、チタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム、イットリウム、スカンジウム、マグネ
シウム、シリコン、そして、ランタン系希土類元素の中
から選択されることを特徴とする請求項1記載の高圧放
電ランプ。
2. The one or more elements are selected from aluminum, tantalum, niobium, vanadium, chromium, titanium, zirconium, hafnium, yttrium, scandium, magnesium, silicon, and lanthanum rare earth elements. The high-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記膜は、少なくとも酸窒化アルミの層
を含むことを特徴とする請求項1記載の高圧放電ラン
プ。
3. The high pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the film includes at least a layer of aluminum oxynitride.
【請求項4】 前記酸窒化アルミの層に、Si、Mgま
たはYが含まれていることを特徴とする請求項3記載の
高圧放電ランプ。
4. The high pressure discharge lamp according to claim 3, wherein the aluminum oxynitride layer contains Si, Mg or Y.
【請求項5】 前記膜が、複数層の場合、それら複数層
は、窒化物の層と、その窒化物を形成するために利用し
た元素と同一の元素を用いて形成した酸窒化物の層とを
少なくとも含むことを特徴とする請求項1記載の高圧放
電ランプ。
5. When the film is a plurality of layers, the plurality of layers are a nitride layer and an oxynitride layer formed by using the same element as that used for forming the nitride. The high pressure discharge lamp according to claim 1, further comprising:
【請求項6】 前記中空管体は放電管体であり、その放
電管体の内部に突出した電極が設けられていることを特
徴とする請求項1記載の高圧放電ランプ。
6. The high pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the hollow tube body is a discharge tube body, and a protruding electrode is provided inside the discharge tube body.
【請求項7】 前記中空管体は放電管体であり、その放
電管体の内部には電極が設けられておらず、前記放電管
体の外部から与えられるマイクロ波または高周波により
励起発光させるようにしたことを特徴とする請求項1記
載の高圧放電ランプ。
7. The hollow tube body is a discharge tube body, and no electrode is provided inside the discharge tube body, and excitation and light emission are performed by a microwave or a high frequency applied from the outside of the discharge tube body. The high-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that.
【請求項8】 前記中空管体の端部の内壁面では、前記
石英ガラスが露出された状態であることを特徴とする請
求項1記載の高圧放電ランプ。
8. The high pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the quartz glass is exposed on the inner wall surface of the end portion of the hollow tube body.
【請求項9】 所定の中空管体の両端に各々設けられた
開口部から、その中空管体の内壁面に形成されるべき膜
の元素と同一元素を含む一対のスパッタ電極を挿入し、 互いに対向する前記一対のスパッタ電極の先端部同士の
間隔が、所定距離だけ隔てられる様に、前記一対のスパ
ッタ電極を固定し、 前記固定されたスパッタ電極間に直流電圧または高周波
電圧を印加して、グロー放電を発生させて、スパッタリ
ング法により前記中空管体の内壁面の全部又は一部に前
記膜を形成することを特徴とする中空管体の製造方法。
9. A pair of sputter electrodes containing the same element as the element of the film to be formed on the inner wall surface of the hollow tube are inserted through openings provided at both ends of the predetermined hollow tube. , The pair of sputter electrodes are fixed so that the intervals between the tip portions of the pair of sputter electrodes facing each other are separated by a predetermined distance, and a DC voltage or a high frequency voltage is applied between the fixed sputter electrodes. Then, a glow discharge is generated and the film is formed on all or part of the inner wall surface of the hollow tube by a sputtering method.
【請求項10】 所定の中空管体の内壁面に形成される
べき膜の元素と同一元素を含むターゲットを先端部に備
えた一対のスパッタ電極を、その中空管体の両端に各々
設けられた開口部から挿入し、 互いに対向する前記一対のスパッタ電極の先端部同士の
間隔が、所定距離だけ隔てられる様に、前記一対のスパ
ッタ電極を固定し、 前記固定されたスパッタ電極間に直流電圧または高周波
電圧を印加して、グロー放電を発生させて、スパッタリ
ング法により前記中空管体の内壁面の全部又は一部に前
記膜を形成することを特徴とする中空管体の製造方法。
10. A pair of sputter electrodes, each of which has a target containing the same element as the element of the film to be formed on the inner wall surface of a predetermined hollow tube at its tip, are provided at both ends of the hollow tube. The pair of sputter electrodes are fixed so that the tip portions of the pair of sputter electrodes facing each other are separated from each other by a predetermined distance, and a direct current is applied between the fixed sputter electrodes. Voltage or high-frequency voltage is applied to generate glow discharge, and the film is formed on all or part of the inner wall surface of the hollow tube by a sputtering method. .
【請求項11】 前記中空管体の内壁面の一部とは、前
記中空管体の内壁面の内、前記開口部の近傍の内壁面以
外の全部または一部であることを特徴とする請求項9又
は10記載の中空管体の製造方法。
11. A part of the inner wall surface of the hollow tubular body is the whole or a part of the inner wall surface of the hollow tubular body other than the inner wall surface in the vicinity of the opening. The method for producing a hollow tubular body according to claim 9 or 10.
【請求項12】 前記スパッタ電極の先端部を非平面形
状にしたことを特徴とする請求項9記載の中空管体の製
造方法。
12. The method for manufacturing a hollow tube according to claim 9, wherein the tip of the sputter electrode has a non-planar shape.
【請求項13】 前記ターゲットの先端部を非平面形状
にしたことを特徴とする請求項10記載の中空管体の製
造方法。
13. The method according to claim 10, wherein the tip of the target has a non-planar shape.
【請求項14】 石英ガラス製の中空管体の内壁面に所
定の膜を形成した高圧放電ランプ用の放電管体の製造方
法であって、 前記中空管体の内壁面に、1種以上の元素の窒化物の層
を形成し、 その後、その形成された窒化物の層に対して酸化処理を
施して、その窒化物の層の全部又は一部を酸窒化物の層
に変化させることを特徴とする高圧放電ランプ用の放電
管体の製造方法。
14. A method of manufacturing a discharge tube body for a high-pressure discharge lamp, wherein a predetermined film is formed on the inner wall surface of a hollow tube made of quartz glass, wherein the inner wall surface of the hollow tube body comprises one kind. A nitride layer of the above elements is formed, and then the formed nitride layer is subjected to an oxidation treatment to change all or part of the nitride layer into an oxynitride layer. A method of manufacturing a discharge tube body for a high-pressure discharge lamp, comprising:
【請求項15】 石英ガラス製の中空管体の内壁面に所
定の膜を形成した高圧放電ランプ用の放電管体の製造方
法であって、 前記中空管体の内壁面に、1種以上の元素の酸化物の層
を形成し、 その後、その形成された酸化物の層に対して窒化処理を
施して、その酸化物の層の全部又は一部を酸窒化物の層
に変化させることを特徴とする高圧放電ランプ用の放電
管体の製造方法。
15. A method of manufacturing a discharge tube body for a high-pressure discharge lamp, wherein a predetermined film is formed on the inner wall surface of a hollow tube made of quartz glass, wherein the inner wall surface of the hollow tube body comprises one kind. An oxide layer of the above elements is formed, and then the formed oxide layer is subjected to nitriding treatment to change all or part of the oxide layer into an oxynitride layer. A method of manufacturing a discharge tube body for a high-pressure discharge lamp, comprising:
【請求項16】 石英ガラス製の中空管体の内壁面に所
定の膜を形成した高圧放電ランプの製造方法であって、 前記中空管体の内壁面に、所定の金属の層を形成し、 その後、その形成された金属の層に対して酸窒化処理を
施して、その金属の層の全部又は一部を酸窒化物の層に
変化させることを特徴とする高圧放電ランプ用の放電管
体の製造方法。
16. A method of manufacturing a high pressure discharge lamp, wherein a predetermined film is formed on the inner wall surface of a hollow tube made of quartz glass, wherein a predetermined metal layer is formed on the inner wall surface of the hollow tube body. Then, the formed metal layer is subjected to an oxynitriding treatment to change all or part of the metal layer into an oxynitride layer, which is a discharge for a high pressure discharge lamp. Manufacturing method of tubular body.
【請求項17】 不活性ガスと、1種類以上の金属また
は1種類以上の金属ハロゲン化物とを封入した石英ガラ
ス製の中空管体の内壁面に形成された線膨張係数が実質
的に0.8から2ppm/℃の間である透明誘電体の第
1層と、その第1層の上に形成された線膨張係数が実質
的に2から5ppm/℃の間である透明誘電体の第2層
と、その第2層の上に形成された線膨張係数が実質的に
5から10ppm/℃の間である透明誘電体の第3層と
を少なくとも有する膜を具備することを特徴とする高圧
放電ランプ。
17. The coefficient of linear expansion formed on the inner wall surface of a hollow tube made of quartz glass in which an inert gas and one or more kinds of metals or one or more kinds of metal halides are enclosed. A first layer of transparent dielectric material having a linear expansion coefficient of substantially between 8 and 2 ppm / ° C. and a first layer of transparent dielectric material having a linear expansion coefficient of substantially between 2 and 5 ppm / ° C. formed on the first layer. A film having at least two layers and a third layer of transparent dielectric material having a coefficient of linear expansion of substantially between 5 and 10 ppm / ° C. formed on the second layer. High pressure discharge lamp.
【請求項18】 前記膜の最上層が酸窒化物の層である
ことを特徴とする請求項17記載の高圧放電ランプ。
18. The high pressure discharge lamp according to claim 17, wherein the uppermost layer of the film is an oxynitride layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009011510A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Seung Yeup Nam A new electrodeless uv lamp
JP2011520225A (en) * 2008-05-05 2011-07-14 ヤンチェン・ハオマイ・ライティング・サイエンス・アンド・テクノロジー・カンパニー・リミテッド Composite HID electric arc tube

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