JP2003331795A - 電球およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歪点が５５０℃以下のガラスバルブを用いた
場合でも、ガラスバルブに歪や変形を発生させることな
く、安価に黄色光吸収特性を有する透光性膜を形成し、
またランプの諸特性を容易に最適化し、さらにガラスバ
ルブの材質が同じで透光性膜を有していない電球の製造
ラインを切替えることなく共用する。 【解決手段】 歪点が５５０℃以下のガラスバルブ２の
表面に、ネオジウムを含む透光性膜１をスパッタリング
法によって形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電球およびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば肉、野菜等の食品や、服地等の商
品の色彩を鮮やかに見せるため、可視光線中における５
６０ｎｍ〜５９５ｎｍの波長、つまり黄色光がカットさ
れた光を放射する電球がある。

【０００３】従来、その電球には、黄色光をカットする
ため、ソーダ石灰ガラスに酸化ネオジウムが含有された
通称ネオジウムガラスと呼ばれるガラスバルブが用いら
れている。このネオジウムガラスは黄色光を吸収する特
性を有している。

【０００４】しかしながら、このネオジウムガラスを用
いる場合、酸化ネオジウムが高価であるため、コストが
高くなるという問題があった。

【０００５】また、酸化ネオジウムの含有によってガラ
スバルブの透明度が低下し発光光束が減少してしまう。
そこで、酸化ネオジウムの含有量を減らして発光光束を
向上させたいとしても、通常、電球のガラスバルブとし
て用いるネオジウムガラスは、一般に市販されているも
のを使用しているので、発光光束を容易に向上させるこ
とができない、つまり発光光束等のランプ諸特性を容易
に最適化することができないという問題があった。

【０００６】さらに、ネオジウムガラスとソーダ石灰ガ
ラスとではガラスの諸特性が異なるので、例えば封止工
程等においてネオジウムガラスからなるガラスバルブを
用いた電球の製造条件とソーダ石灰ガラスからなるガラ
スバルブを用いた電球の製造条件とでは異なる。そのた
め、品種ごとに製造ラインを切替えなければならないと
いう問題があった。

【０００７】そこで、ネオジウムガラスを用いることな
く、このネオジウムガラスと同等の黄色光吸収特性を有
するガラスバルブを得る方法として、ホウケイ酸ガラス
等のガラスバルブの表面に、ネオジウム化合物を含む有
機溶液を塗布した後、高温加熱処理によって酸化ネオジ
ウムを含む薄膜を形成する方法が提案されていた（特開
昭６４−６３５６号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６４−６３５６号公報に記載されているような従来の薄
膜の形成方法では、例えば５００℃程度の高温加熱処理
を必要とするため、一般照明用白熱電球のガラスバルブ
に使用されている歪点が５５０℃以下のソーダ石灰ガラ
スへの膜形成には適しないという問題があった。これ
は、歪点が５５０℃以下のガラスに５００℃程度の高温
加熱処理を施すと、ガラスに歪や変形が発生するからで
ある。

【０００９】一方、加熱処理の温度を歪や変形が発生し
ない２００℃程度にすると、膜付着強度が著しく弱くな
るという問題が起こった。

【００１０】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、特に歪点が５５０℃以下のガラ
スバルブを用いた場合でも、ガラスバルブに歪や変形を
発生させることなく、安価に黄色光吸収特性を有する透
光性膜を形成することができ、またランプの諸特性を容
易に最適化することができ、さらにガラスバルブの材質
が同じで透光性膜を有していない電球の製造ラインを切
替えることなく共用することができる電球の製造方法を
提供することを目的とする。

【００１１】また、本発明は、安価に黄色光吸収特性を
有する電球を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
電球の製造方法は、歪点が５５０℃以下のガラスバルブ
の表面に、ネオジウムを含む透光性膜をスパッタリング
法によって形成する方法を用いている。

【００１３】この方法によれば、ガラスバルブの表面に
ネオジウムを含む透光性膜を、酸化ネオジウムを用いる
ことなく、しかも常温雰囲気中で形成することができる
ので、ガラスバルブに歪や変形を発生させることなく、
かつ安価に黄色光吸収特性を有する透光性膜を形成させ
ることができる。また、透光性膜の膜厚を容易に制御す
ることができるので、発光光束等のランプ特性を容易に
最適化することができる。さらに、透光性膜を形成する
工程以外は透光性膜を有しない電球の製造方法と同一条
件で製造することができるので、ガラスバルブの材質が
同じで透光性膜を有していない電球の製造ラインを切替
えることなく共用することができ、生産効率を向上させ
ることができる。

【００１４】また、本発明の請求項２記載の電球の製造
方法は、前記透光性膜中のネオジウム含有量をｍ（重量
％）、前記透光性膜の膜厚をｔ（ｎｍ）とした場合、前
記ネオジウム含有量ｍと前記膜厚ｔとの関係が、（ｍ、
ｔ）＝（５、１０００００）、（２５、５００００）、
（５０、５０００）、（７５、５００）、（１００、５
０）、（１００、５）（１００、１）、（７５、１）、
（５０、１０）、（２５、５００）、（５、５００
０）、および（５、５００００）の点で囲まれた範囲内
にある方法を用いている。

【００１５】この方法によれば、従来のネオジウムガラ
スからなるガラスバルブを用いた電球と同等以上の発光
光束、およびほぼ同等の黄色光吸収特性を得ることがで
きる。

【００１６】なお、本発明でいう「透光性膜中のネオジ
ウム含有量ｍが１００重量％」とは、微量の不純物を含
むものであり、実質的に１００重量％であることを示
す。

【００１７】また、本発明の請求項３載の電球の製造方
法は、前記透光性膜がネオジウム金属からなる方法を用
いている。

【００１８】この方法によれば、膜の堆積速度を速くす
ることができるので、透光性膜を短時間で形成すること
ができ、生産効率を一層向上させることができる。

【００１９】なお、本発明でいう「透光性膜がネオジウ
ム金属からなる」とは、微量の不純物を含むものであ
り、実質的にネオジウム金属であることを示す。

【００２０】また、本発明の請求項４記載の電球の製造
方法は、前記透光性膜の膜厚が１ｎｍ〜５０ｎｍである
方法を用いている。

【００２１】この方法によれば、従来のネオジウムガラ
スからなるガラスバルブを用いた電球と同等以上の発光
光束、およびほぼ同等の黄色光吸収特性を得ることがで
きる。

【００２２】また、本発明の請求項５記載の電球は、歪
点が５５０℃以下のガラスバルブの表面に、ネオジウム
金属からなる透光性膜が形成されている構成を有してい
る。

【００２３】この構成によれば、ネオジウムガラスを用
いることなく、黄色光吸収特性を得ることができるの
で、低コスト化を図ることができる。

【００２４】さらに、本発明の請求項５記載の電球は、
前記透光性膜の膜厚が１ｎｍ〜５０ｎｍである構成を有
している。

【００２５】この構成によれば、従来のネオジウムガラ
スからなるガラスバルブを用いた電球と同等以上の発光
光束、およびほぼ同等の黄色光吸収特性を得ることがで
きる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。

【００２７】本発明の実施の形態である電球の製造方法
によって製造された定格電圧１００Ｖ、定格電力６０Ｗ
の白熱電球は、図１に示すように、外面にネオジウム金
属またはネオジウムと珪素との複合酸化物からなる透光
性膜１が形成された例えばソーダ石灰ガラス等からなる
ガラスバルブ２と、このガラスバルブ２内に配置された
フィラメントコイル３と、このガラスバルブ２の端部に
取り付けられたＥ形口金４とを備えている。

【００２８】次に、このような白熱電球の製造方法につ
いて説明する。

【００２９】まず、ガラスバルブ２に透光性膜１を形成
するための膜形成装置の概略構成について説明する。

【００３０】膜形成装置は、図２に示すように、アース
に接続されたステンレス製の容器５と、この容器５内に
設置されたガラスバルブ２を保持するための保持具６お
よび円筒状でかつ銅製の電極７と、電極７に接続された
電源（図示せず）とを備えている。

【００３１】次に、この膜形成装置を用いてガラスバル
ブ２に透光性膜を形成する工程について説明する。

【００３２】洗浄済みのガラスバルブ２を保持具６に固
定するとともに、電極７上にスパッタターゲット８を配
置する。スパッタターゲット８は、直径１００ｍｍ、厚
さ５ｍｍの石英ガラス基盤９上に直径２０ｍｍ、厚さ５
ｍｍのネオジウム金属ペレット１０を載せただけのもの
である。そして、容器５内を真空排気後、常温のアルゴ
ンガス雰囲気にする。その圧力は１ｍＴｏｒｒ〜２０ｍ
Ｔｏｒｒである。

【００３３】その後、ガラスバルブ２の長手方向の軸を
中心軸（図２中、「Ｘ」で示す）としてガラスバルブ２
を回転させながら、電源から発振周波数１３．５６ＭＨ
ｚ、６００Ｗ〜１０００Ｗの電力を容器５と電極７との
間に印加する。この電力の印加によって容器５内のアル
ゴンガスがイオン化してスパッタターゲット８に衝突す
る。この衝突によってスパッタターゲット８からネオジ
ウム、珪素および酸素の原子が叩き出されてガラスバル
ブ２の外面にネオジウムと珪素との複合酸化物として被
着する。こうして、ガラスバルブ２の外面に透光性膜１
を形成する。

【００３４】透光性膜１の形成後、通常どおりの方法に
よってガラスバルブ２内にフィラメントコイル３を取り
付け、その後、ガラスバルブ２内を排気封止し、さらに
口金４を取り付けて白熱電球を製造する。

【００３５】以上のように本発明の実施の形態にかかる
電球の製造方法によれば、ガラスバルブ２の表面にネオ
ジウムを含む透光性膜１を、酸化ネオジウムを用いるこ
となく、しかも常温雰囲気中で形成させることができる
ので、ガラスバルブ２に歪や変形を発生させることな
く、かつ安価に黄色光吸収特性を有する透光性膜１を形
成させることができる。また、透光性膜１の膜厚を容易
に制御することができるので、発光光束等のランプ諸特
性を容易に最適化することができる。さらに、透光性膜
１を形成する工程以外は透光性膜１を有しない電球の製
造方法と同一条件で製造することができるので、ガラス
バルブ２の材質が同じで透光性膜１を有していない電球
の製造ラインを切替えることなく共用することができ、
生産効率を向上させることができる。

【００３６】特に、透光性膜１がネオジウムと珪素との
複合酸化物からなる場合では、その屈折率がガラスバル
ブ２の屈折率とほぼ同じなので、透光性膜１とガラスバ
ルブ２との界面での光干渉が発生しにくく、発光光束の
低下を抑制することができる。

【００３７】次に、本発明の実施の形態にかかる製造方
法によって製造された定格電圧１００Ｖ、定格電力６０
Ｗの白熱電球（以下、「本発明品」という）において、
透光性膜１中のネオジウム含有量と透光性膜１の膜厚と
の関係について調べた。

【００３８】そこで、透光性膜１中のネオジウム含有量
ｍ、透光性膜１の膜厚ｔとをそれぞれ種々変化させて白
熱電球を作製し、作製した各々の白熱電球の発光光束と
黄色光吸収特性とを評価したところ、図３に示すとおり
の結果が得られた。

【００３９】具体的には、ネオジウム含有量５重量％に
対して膜厚ｔを１００ｎｍ、１０００ｎｍ、５０００ｎ
ｍ、５００００ｎｍおよび１０００００ｎｍ、ネオジウ
ム含有量２５重量％に対して膜厚ｔを１０ｎｍ、１００
ｎｍ、５００ｎｍ、５０００ｎｍ、５００００ｎｍおよ
び１０００００ｎｍ、ネオジウム含有量５０重量％に対
して膜厚ｔを０．５ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、５０ｎ
ｍ、５００ｎｍ、５０００ｎｍ、１００００ｎｍおよび
５００００ｎｍ、ネオジウム含有量７５重量％に対して
膜厚ｔを０．５ｎｍ、１ｎｍ、５ｎｍ、５０ｎｍ、５０
０ｎｍ、１０００ｎｍおよび１００００ｎｍ、ネオジウ
ム含有量１００重量％に対して膜厚ｔを０．５ｎｍ、１
ｎｍ、５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍおよび１０００ｎ
ｍとそれぞれ変化させた。

【００４０】なお、図３中、「○」は、発光光束が従来
のネオジウムガラスからなるガラスバルブを用いた点を
除いて本発明品と同じ構成を有する白熱電球（以下、
「従来品」という）の発光光束（６００ｌｍ）に比して
例えば７４０ｌｍと同等以上であり、かつ黄色光吸収特
性が従来品の黄色光吸収特性とほぼ同等であることを示
す。

【００４１】「△」は、発光光束が従来品の発光光束と
同等以上であるが、黄色光吸収特性が従来品の黄色光吸
収特性に比して劣ることを示す。

【００４２】「□」は、発光光束が従来品の発光光束に
比して劣るが、黄色光吸収特性が従来品の黄色光吸収特
性とほぼ同等であることを示す。

【００４３】図３に示すとおり、ネオジウム含有量ｍ
（重量％）と膜厚ｔ（ｎｍ）との関係が、（ｍ、ｔ）＝
（５、１０００００）、（２５、５００００）、（５
０、５０００）、（７５、５００）、（１００、５
０）、（１００、５）（１００、１）、（７５、１）、
（５０、１０）、（２５、５００）、（５、５００
０）、および（５、５００００）の点で囲まれた範囲内
にあれば、従来のネオジウムガラスからなるガラスバル
ブを用いた白熱電球と同等以上の発光光束、およびほぼ
同等の黄色光吸収特性を得ることができることがわかっ
た。

【００４４】特に、スパッタターゲット８にネオジウム
金属のみを用いた場合、つまり透光性膜１がネオジウム
金属（ネオジウム含有量ｍが１００重量％）からなる場
合において、膜の堆積速度を著しく速くすることができ
るので、ネオジウムと珪素との複合酸化物からなる透光
性膜１の膜形成時間が約３０時間程度必要であるのに比
して、その膜形成時間を数十秒から数分程度と短縮化す
ることができ、生産効率を著しく向上させることができ
る。透光性膜１がネオジウム金属からなる場合において
はその膜厚ｔを上記理由により１ｎｍ〜５０ｎｍにする
ことが好ましい。

【００４５】なお、図４に、本発明品の分光分布（「曲
線Ａ」で示す）、従来品の分光分布（「曲線Ｂ」で示
す）、透光性膜を有しておらずソーダ石灰ガラスからな
るガラスバルブを用いた点を除いて本発明品と同じ構成
を有する白熱電球の分光分布（「曲線Ｃ」で示す）をそ
れぞれ示す。

【００４６】なお、上記実施の形態では、ソーダ石灰ガ
ラスからなるガラスバルブ２を用いた場合について説明
したが、これ以外にもガラスバルブ２の材料として硼珪
酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、鉛ガラス等を用いた
場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。

【００４７】また、上記実施の形態では、ガラスバルブ
２の表面に透光性膜１を形成した後、フィラメント３や
口金４の取り付け工程を行う場合について説明したが、
フィラメント３が取り付けられた状態のガラスバルブ２
や、口金４まで取り付けられた状態のガラスバルブ２の
表面に透光性膜１を形成しても上記と同様の作用効果を
得ることができる。

【００４８】また、上記実施の形態では、透光性膜１が
ネオジウムと珪素との複合酸化物、またはネオジウム金
属からなる場合について説明したが、珪素以外に、アル
ミニウム、タンタル、チタンまたはニオビウム等の複合
酸化物からなる透光性膜の場合についても上記と同様の
作用効果を得ることができる。

【００４９】さらに、上記実施の形態では、定格電圧１
００Ｖ、定格電力６０Ｗの白熱電球を例示したが、本発
明はこれに限らず、ハロゲン電球等にも適用することが
できる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ガラスバ
ルブに歪や変形を発生させることなく、かつ安価に黄色
光吸収特性を有する透光性膜を形成することができ、ま
た透光性膜の膜厚を容易に制御することができるので、
発光光束等のランプ特性を容易に最適化することがで
き、さらに透光性膜を形成する工程以外は透光性膜を有
しない電球の製造方法と同一条件で製造することができ
るので、ガラスバルブの材質が同じで透光性膜を有して
いない電球の製造ラインを切替えることなく共用するこ
とができ、生産効率を向上させることができる電球の製
造方法を提供することができるものである。

【００５１】また、本発明は、安価に黄色光吸収特性を
有する電球を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である電球の製造方法を用
いて製造された白熱電球の一部切欠正面図

【図２】同じく電球の製造方法を説明するための膜形成
装置の模式的な図

【図３】透光性膜中のネオジウム含有量ｍと透光性膜の
膜厚ｔとの関係を示す図

【図４】同じく電球の製造方法によって製造された白熱
電球の分光分布の一例を示す図

【符号の説明】

１ 透光性膜 ２ ガラスバルブ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歪点が５５０℃以下のガラスバルブの表
   面に、ネオジウムを含む透光性膜をスパッタリング法に
   よって形成することを特徴とする電球の製造方法。
2. 【請求項２】 前記透光性膜中のネオジウム含有量をｍ
   （重量％）、前記透光性膜の膜厚をｔ（ｎｍ）とした場
   合、前記ネオジウム含有量ｍと前記膜厚ｔとの関係は、
   （ｍ、ｔ）＝（５、１０００００）、（２５、５０００
   ０）、（５０、５０００）、（７５、５００）、（１０
   ０、５０）、（１００、５）（１００、１）、（７５、
   １）、（５０、１０）、（２５、５００）、（５、５０
   ００）、および（５、５００００）の点で囲まれた範囲
   内にあることを特徴とする請求項１記載の電球の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記透光性膜はネオジウム金属からなる
   ことを特徴とする請求項１記載の電球の製造方法。
4. 【請求項４】 前記透光性膜の膜厚が１ｎｍ〜５０ｎｍ
   であることを特徴とする請求項３記載の電球の製造方
   法。
5. 【請求項５】 歪点が５５０℃以下のガラスバルブの表
   面に、ネオジウム金属からなる透光性膜が形成されてい
   ることを特徴とする電球。
6. 【請求項６】 前記透光性膜の膜厚が１ｎｍ〜５０ｎｍ
   であることを特徴とする請求項５記載の電球。