JPH09504644A - 干渉皮膜で被覆されたランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ランプは、中に電源（２）が入れられた石英ガラスのランプ容器（１）を有する。このランプ容器は、シリカの層（５１）と比較的高い屈折率の材料の層（５２）の交互の層を有する干渉皮膜（５）で被覆される。付着層（５３）を含むシリカが、ランプ容器（１）と皮膜（５）の間にある。付着層は、酸化硼素及び／または酸化燐の成分を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 干渉皮膜で被覆されたランプ 本発明は、光源が、ランプ容器より外部に出る電流導体に接続されてその中に 配設された石英の該ランプ容器を有し、少なくともランプ容器の一部が、酸化珪 素の層と比較的高い屈折率の材料の層の交互の層を有し且つ酸化珪素を有する付 着層上に設けられた干渉皮膜で被覆されたランプに関するものである。 このようなランプは、米国特許明細書第5,138,219 号より既知である。 この既知のランプの比較的高い屈折率の層は酸化チタンでつくられる。けれど も、代りに、この層は、米国特許明細書第4,734,614 号によれば酸化ニオブより 成るものでもよく、米国特許明細書第4,775,203 号によれば酸化チタンより成る ものでもよい。また代りに、前記の層は、米国特許第4,940,636 号によれば、８ ８−９５モル％のＴｉＯ₂ と５−１２モル％のＺｒＯ₂ より成るものでもよく或 は８８−９５モル％のＴｉＯ₂ と５−１２モル％のＨｆＯ₂ またはＴｉＯ₂ ．Ｚ ｒＯ₂ ，ＴｉＯ₂ ．Ｎｂ₂ Ｏ₅ ，ＴｉＯ₂ ．Ｔａ₂ Ｏ₅ 或はＴａ₂ Ｏ₅ ．２Ｔｉ Ｏ₂ より成るものでもよい。 ランプ容器上に干渉皮膜を有するランプの欠点は、皮膜が強く変動する温度に さらされることである。実際に、皮膜に使用される材料及び皮膜が設けられる方 法とは無関係に、基体すなわちランプ容器と層の間の膨脹係数の差のために皮膜 に応力が加わる。 この応力は、好ましい場合例えば皮膜への比較的小さな熱負荷がクラックを生 じ、かくしてこのクラックがひび状のパターンを与える場合には細かなクラック を生じるだけである。けれども、クラックが基体迄続き、皮膜の部分がランプ容 器表面の薄片と共にはがれ落ちるに至る危険がある。これによって皮膜の効果は 減少し、損傷したランプ容器の強度が弱くなる。 皮膜を、皮膜自体を設けるのと同じ普通の技法すなわち低圧化学蒸着法（ＬＰ ＣＶＤ）によって設けられた酸化珪素の中間層を介在させることによってランプ 容器上にデポジットすることにより既知のランプの前記の欠点を防ぐべく努力が 払われた。略５０nmの厚さのために目に見える程の光学的影響を有しないこの付 着層はこの場合基体と同じ材料であり、皮膜内の酸化珪素の層と同じ非光学的な 物理特性を有するであろう。けれども、皮膜が薄片となってはがれ落ちる危険は 有効に防がれないことが見出された。 １９９３年１２月発行の「アイ・イー・イー・イー プロシーディングズーＡ （IEEE Proceedings−Ａ）vol.１４０，No.6の４１７−４２８頁、特に４２７頁 の記載から、酸化硼素及び／または酸化燐でドープされたＬＰＣＶＤで設けられ た二酸化珪素はフイルムの応力を低減することが知られている。ドープは二酸化 珪素の粘度を少なくする。けれども、何れかの或は両方の不純物を有する二酸化 珪素は吸湿性である。このことは、ランプが点灯していない間に吸収された湿気 が層の相分離を生じることを意味する。これは皮膜にとって有害で、皮膜の耐久 性が減少され、その光散乱効果が増加される。 本発明は、その干渉皮膜が改良された付着性及び耐久性を有する冒頭記載の種 類のランプを得ることを目的とするものである。 本発明によれば、上記の目的は、付着層が酸化硼素及び酸化燐より選ばれた酸 化物を有するようにすることにより達成される。本発明のランプの干渉皮膜は、 ランプの寿命の間そのもとの特性を高度に保持することが見出された。 干渉皮膜の付着層は基体と皮膜の間に入れられ、このため周囲よりの湿気が付 着層に達するのに障壁があり、ドープされた酸化珪素の吸湿特性は全く或は事実 上現れない。その上付着層は比較的薄くてよく、既知の皮膜とちがって、皮膜自 体のことごとくの酸化珪素層がドープされる必要がない。このことは、若し湿気 がかりにも付着層に影響することがあるとしても、この光学的な影響は大した重 要なことでないことを意味する。 本発明によるランプの干渉皮膜は、皮膜が薄片となってはがれ落ちるのを防ぐ のに明らかに十分な低い粘度の付着層によって基体すなわちランプ容器に結合さ れる。更に、ひび割れパターンをもたらす皮膜のクラックが基体迄続くのも防が れる。 ランプの光源は、例えばハロゲンを有するガス内の白熱体とすることができる が、代りに、イオン化ガス、たとえば、多くの場合水銀のような緩衝ガスを有す る、金属ハライドを有する稀ガス内の電極対とするこもできる。光源は、内部の 気密容器によって取囲まれることもできる。外管がこのランプ容器を取囲むこと も可能である。 干渉皮膜は透光性で赤外線反射性とすることができる。この場合皮膜層は、ス ペクトルの赤外線範囲内の波長の四分の一に等しい光学的厚さ、すなわち屈折率 に物理的な厚さを乗じた厚さを有して比較的厚い。けれども、代りに、皮膜が紫 外線を反射して光を通すかまたはその逆であってもよい。更に皮膜は、可視光線 の一部を通すが、スペクトルの他の部分は通さないものでもよい。皮膜は、赤外 線反射フイルムの場合したがって比較的厚い層を有する場合及び比較的多数の層 がスタックに組合されしたがって干渉皮膜が例えば３．５から４μm の比較的厚 い層を有する場合にもその好ましい特性を保持することが見出された。 干渉皮膜は例えば通常のやり方で設けられることができ、したがって付着層も 例えば浸漬或はＬＰＣＶＤ，ＰＶＤ（plasma enhanced ＣＶＤ）或はスパッタリ ングで設けられることができる。 数１０nm例えば５０nmの付着層が既にして十分であることが見出された。付着 層のドーピングレベルは重量で数％よりも大きな必要はなく、したがってこの層 の珪素成分は未だ比較的高く、例えば重量で９５から９８％である。それでも、 ドーパントは走査形オージエ顕微鏡を通じて容易に見ることができる。 本発明のランプの実施例を図面に示すが、 第１図はランプの側面図、 第２図は第１図の一部の拡大詳細断面図を示す。 第１図において、ランプは、光源２として白熱体が中に配設された石英ガラス のランプ容器１を有する。電流導体３が白熱体に接続され、ランプ容器から外部 に出る。ランプ容器にはハロゲンを有するガス例えば臭化水素が封入されている 。ランプ容器の少なくとも一部分は、酸化珪素の層５１と、酸化珪素を有する付 着層５３上に設けられた比較的高屈折率の材料の層５２との交互の層（第２図参 照）を有する干渉皮膜５が被覆されている。この干渉皮膜は可視光線を通し、赤 外線を反射する。 前記の付着層５３は更に酸化硼素及び酸化燐より選ばれた酸化物を有する。 容器１は、電流導体３が接続されているランプ口金６を支持する外管４内に取 付けられる。 図示のランプは略２０００時間の規格寿命を有する６０Ｗの主電源電圧ランプ である。このランプには、ＬＰＣＶＰにより、付着層と表１に従った被覆を有す るその上の干渉皮膜とが設けられる。 付着層は略５０nmの厚さを有し、酸化物として計算して重量で略３％の硼素を 有する。この層は、硼酸トリメチル、ジアセトキシ−ジ−ｔ−ブトキシシラン及 び酸素の混合物の熱分解によって得られた。酸化燐ドープ層の製造には、例えば 、ホスフイン、ジアセトキシ−ジ−ｔ−ブトキシシラン及び酸素を使用すること ができる。皮膜の純粋な酸化珪素の層は同じシランより得られた。比較的高い屈 折率の層は酸化タンタルより成り、ペンタエトキシタンタルより得られた。干渉 皮膜はランプの寿命中もとのままに保たれ、その最初の特性を保持した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィッセル コルネリス ヘラルダス オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光源（２）が、ランプ容器（１）より外部に出る電流導体（３）に接続され てその中に配設された石英の該ランプ容器（１）を有し、少なくともランプ容器 の一部が、酸化珪素の層（５１）と比較的高い屈折率の材料の層（５２）の交互 の層を有し且つ酸化珪素を有する付着層（５３）上に設けられた干渉皮膜で被覆 されたランプにおいて、付着層（５３）は、酸化硼素及び酸化燐より選ばれた酸 化物も有することを特徴とするランプ。 ２．付着層は、重量で９５から９８％の酸化珪素成分を有する請求の範囲１記載 のランプ。 ３．光源（２）は白熱体で、干渉皮膜（５）は透光性で赤外線反射性である請求 の範囲１記載のランプ。