JPH012245A

JPH012245A - 放電ランプ

Info

Publication number: JPH012245A
Application number: JP62-158259A
Authority: JP
Inventors: 晋治野口; 雅弘東川
Original assignee: 松下電工株式会社
Filing date: 1987-06-25
Publication date: 1989-01-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕この発明は、放電ランプ、特に、バルブ（管球）内に電
極を持たず、外部からの高周波電磁界によってランプ内
部の希ガスや金属蒸気等のガス類を放電させる、いわゆ
る、無電極放電ランプ等の光束減退（黒化）防止技術に
関する。

〔背景技術〕

バルブ内に電極を持たず、外部からの高周波電磁界によ
ってランプ内部の希ガスや金属蒸気等のガス類を放電さ
せる、いわゆる、無電極放電ランプは、小型高出力、長
寿命と言った特徴を有するため、電子複写機やファクシ
ミリ等の光学機器の原稿読み取りのための光源への応用
が考えられ、研究開発が盛んに行われている。

このような無電極放電ランプは、通常、バルブ内に希ガ
スと発光させたい元素とを封入することで構成されてい
る。

・　バルブ内に封入される希ガスとしてはＡｒが一般的
Ｇど用い゛られ、元素としては水銀（Ｈｇ）が−船釣に
用いられる。

そして、バルブの外から高周波磁界を印加して、前記希
ガスや元素等の封入ガス類を放電させ、光を得るように
なっている。

ガス類の放電スペクトルは、通常、その分布が紫外線領
域に偏っていることが多いため、一般照明用等の放電ラ
ンプにおいては、バルブの内壁面に蛍光体層や反射膜を
形成し、それらの層の働きによって紫外線を可視光線に
変換し、光として取り出すようになっている。これに対
し、放電自体が可視光を発するものや、放電の紫外線を
取り出すいわゆる紫外線ランプ、あるいは、特定波長を
発するランプでは、そのような蛍光体層や反射膜は、設
けられている必要はない。

上記のような放電ランプにおいては、使用に伴ってバル
ブ内壁面が黒化し、ランプの発光効率が低下する、いわ
ゆる、光束減退が問題となる。光束減退は、主に、バル
ブを構成するガラス中に含まれる微量のアルカリ金属（
ＮａＳＫ　、　Ｌｉ等）が、放電動作中にＨｇ等の元素
と反応し、バルブ内壁面に付着することで発生する。

通常の放電ランプにおいては、このような光束減退を防
止するため、バルブ内壁面に、＾１２０１．５ｉｎｓ、
Ｔｉ１ｔ等のゾルを塗布してアルカリ溶出防止処理を施
すことがなされている。しかし、このようなアルカリ溶
出防１Ｆ処理は、通常の電極内蔵型の放電ランプには有
効である（限度はある）が、前述した無電極放電ランプ
においては、有効な光束減退防止のための手段たり得ず
、問題となっている。

〔発明の目的ゴこの発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、
優れた光束減退防止作用を有する放電ランプを提供する
ことを目的としている。

〔発明の開示〕

上記目的を達成するため、発明者らは、なぜ、従来のア
ルカリ溶出防止処理では、充分な効果が得られないか、
と言うことを検討した。その結果、前述した、Ａ１□０
＝　、５ｉＯ−１ＴｉＯ−等のゾルを塗布してなるアル
カリ溶出防止処理のための膜が緻密でなく、かつ、不均
一で、膜の薄い部分、弱い部分から黒化が発生すること
を見出した。そこで、厚く均一なアルカリ溶出防止膜を
形成することを試み、この発明を完成した。

すなわち、この発明は、バルブ内に封入されたガス類を
放電させて光を得る放電ランプにおいて、バルブ内壁面
に設けられたアルカリ溶出防止膜が、有機金属化合物溶
液を塗布し焼成することで形成されていることを特徴と
する放電ランプを要旨としている。

以下に、この発明の詳細な説明する。

バルブには、従来と同じ材料からなるものが使用される
。

すなわち、ランプが通常の蛍光ランプである場合には、
バルブとして、ソーダガラスや鉛ガラス等が用いられ、
ランプが無電極放電ランプである場合には、動作時の高
温（２００〜３００℃）に耐えるため、石英ガラスや硬
化珪酸ガラス（いわゆる、パイレックスガラス）が用い
られる。また、ランプが特定波長の光を発するものであ
る場合には、それに応じた特殊ガラスが用いられるので
ある。

バルブの形状も従来と同様に、直管形、環状形、短アー
ク形等、その用途に応じた形状とすることができる。

このようなバルブの内壁面に形成されるアルカリ溶出防
止膜は、金属アルコキシド等の有機金属化合物溶液を塗
布し焼成することで形成される。

形成されるアルカリ溶出防止膜の構成は、この発明では
特に限定されないが、ランプが通常の蛍光ランプ等であ
る場合には、高屈折率の誘電体重１＠膜でよい。高屈折
率の誘電体としては、Ｔｉ１ｔ、Ｃｅ（ｈ、ＺｒＯ□等
の全屈酸化物やＺｎＳ等が挙げられる高屈折率の誘電体
重ＮＭ’Ｊは、洗浄したバルブの内壁面に、Ｔｉ　（Ｏ
ｔ−Ｃｓ１１ｔ）４、Ｔｉ（ＯＣｔｌｌｓ）４、Ｃｅ（
ｔｌｘｃｃ。

ＣＨＯＣＣＨ＊）ｓ　、Ｃｅ（ｌｌｓｃｃＯｃＨＯｃｃ
Ｈ，）４、Ｚｒ（Ｏｉ−ＣｓＨｔ）４等の金属アルコキ
シド等、有機金属化合物のアルコール希釈溶液を含むコ
ーティング溶液を塗布し、焼成することで形成される。

バルブ内壁面へのコーティング溶液の塗布は、バルブを
コーティング溶液に浸漬するディッピング塗装や、バル
ブ内にコーティング溶液を流し込む方法等、通常の塗装
方法が採用される。

コーティング溶液に含まれる、有機金属化合物のアルコ
ール希釈溶液以外の成分としては、触媒たる）ＩＣ１、
ＨＮＯ！、ｏ＊ｓｏ４等の無機酸やｃＨｓｃｏｏｎ　。

ＨＣＯＯｔｌ　−（ＣＨｔＣＯ）　２ｏ　、Ｃｔｌ−Ｃ
ＨｚＣＨｔＣＯＯＨ等の有機酸あるいはＮ）１．ｃＨＯ
等や、加水分解のための水が挙げられる。

焼成条件も、この発明では特に限定されないが、上記の
ような有機金属化合物が分解（１層ｇｔ化）し、前述し
た誘電体となる下限温度である約４７０℃以上の温度で
６０分以上加熱し、充分な焼成を行うことが望ましい。

なぜなら、焼成が充分に行われないと、膜中に有機基中
の炭素が残存して膜が黒化したり、未反応物中の酸素が
、この上に形成される蛍光体層中のマンガン（Ｍｎ）と
反応して黒色のＭｎｇＯ＊を作り、光の透過率が低下す
る恐れがあるからである。

得られる高屈折率の誘電体薄膜の膜厚は、取り出すべき
ピーク波長の光を最大限取り出せる範囲に制御されるこ
とが好ましい。たとえば、誘電体がＴｉ１ｔであり、透
過したい光が可視光である場合には、その膜厚を１１０
０〜１２００人程度にすればよい。

しかし、取り出すべき光の波長が多岐にわたる場合、た
とえば、蛍光体層を数種の蛍光体で構成した場合（通常
、第２図に破線で示すように、４３０層ｍ、　５４０ｎ
ｎ＋、　６１０層ｍの３波長をピークとして持つことが
多い）等においては、単層膜の膜厚を制御するだけでは
、同図中に実線で示したように、これら全ての波長の透
過率、ひいては、可視光領域（３８０〜７８０層ｍ）全
体の透過率を最大にすることはできない、そこで、この
ような場合には１．第１図にみるように、バルブ１内壁
面に高屈折率の誘電体薄膜２ａと低屈折率の誘電体薄膜
２ｂとを交互に積層した光学多層膜により、アルカリ溶
出防止膜２を構成すればよい。

高屈折率の誘電体薄膜は、上記単層膜と同じ誘電体で、
同様の方法によって形成される。

低屈折率の誘電体薄膜となる低屈折率の誘電体としては
、ＳｉＯい＾１．０．等の金属酸化物やＣａＦ　露、Ｍ
ｇＦｔ等のフン化物等が挙げられる。

このような低屈折率の誘電体膜は、５ｔ（０λ−ＣｓＨ
ｖ）４．５ｉ（ＯＣＪｓ）４、Ａｌ　（Ｏｚ−ＣＪｙ）
　ｓ等の金属アルコキシド等、有機金属化合物のアルコ
ール希釈溶液を含むコーティング溶液を塗布し、焼成す
ることで形成される。

コーティングの方法や焼成条件、コーティング溶液に含
まれる有機金属化合物のアルコール希釈溶液以外の成分
等は、先の高屈折率の誘電体の場合と同様である。

光学多層膜を構成する両誘電体薄膜の層数は、この発明
では特に限定されないが、通常は、高屈折率の誘電体薄
膜２層の間に低屈折率の誘電体薄膜１Ｆ＠が挾まれた３
層構造で充分に目的を達成できる。もちろん、光学多層
膜は２層であってもよいし、４層以上であっても構わな
い。各層の膜厚も、特に限定はされないが、上記３層構
造で、高屈折率の誘電体薄膜がＴｉＯｘ、低屈折率の誘
電体薄膜が５ｉＱｚ、透過したい光が可視光全域である
場合、Ｔｉ０Ｊ臭が１１００〜１２００人、５ｉＯｚｌ
ｆｆｉが１７ｏｏ−ｉｓｏｏ人程度あればよい。

このような光学多層膜は、各誘電体薄膜の膜厚と、各層
の屈折率を適当に選ぶことにより、可視光領域全体の透
過率を最大にすることが可能となる。

上記のようにして形成された高屈折率の誘電体単層膜、
あるいは、光学多層膜からなるアルカリ溶出防止膜は、
有機金属化合物を焼成してなり、緻密で均一な膜で゛あ
るため、黒化の発生を完全に防止できるようになる。

放電ランプが、ガス類の放電による光をそのまま取り出
すものである場合には、上記アルカリ溶出防止膜が形成
されたバルブ内に、放電のためのガス類を封入すればよ
い。

封入されるガス類としては、従来同様、Ｈｅ、　Ｎｅ、
＾ｒ−，Ｋｒ５ＸｅＳＲｎ等の希ガスや、これら希ガス
に特定波長発光のための元素を加えたもの等が使用され
る。

特定波長発光のための元素としては、これらに限定され
るものではないが、たとえば、下記元素が挙げられる。

ＡＳ％　Ｂ１５Ｂｒｓ　ＣｃＬ　ｌ１ｇ、　Ｐ　％　Ｐ
ｂ５Ｓ　ＳＳｂ、、　Ｓｅ、　Ｓｎ、、　Ｔｅｓ　７１
％　Ｚｌｌ等。

これら元素のうち、簡単に蒸気化できるものや最初から
気体のものは、そのままの状態で、蒸気化しにくい元素
はヨウ化物や塩化物、アマルガム等の状態にして封入し
てやればよい。

希ガスや元素等のガス類の封入量も、この発明では特に
限定されず、形成される放電ランプの種類に応じた量の
ガス類を封入するようにすればよい。たとえば、放電ラ
ンプが無電極放電ランプである場合には、その動作時の
温度（２００〜３００℃）において、元素が最適の圧力
になるよう封入量を調整すればよい。

放電ランプが、ガス類の放電による光を可視光に変換し
て取り出すものである場合には、上記アルカリ溶出防止
膜の上に、さらに、蛍光体層や反射膜を形成したあと、
バルブ内に、上記放電のためのガス類を封入すればよい
。

蛍光体としては、Ｃａｔｓ（ＰＯ４）ａＦｃｌ：Ｓｂ：
Ｍｎ　、３Ｃａｓ（ＰＯ４）宜ＣａＦｚ：Ｓｂ：Ｍｎ、
　３Ｃａｓ（ＰＯａ）ｔｃａｃＩｚ：Ｓｂ：Ｍｎ　、　
ＺｎｘｓｉＯａ：Ｍｎ、　（ＺｎＢｅ）ｘｓｉｏ４：Ｍ
ｎ、６Ｍｇ０　：＾５ｚｏａ：Ｍｎ等の系からなる、通
常のものが使用でき、反射膜としてはＴｉｅｓ等が使用
できる。蛍光体層や反射膜は、上記各化合物を適当な溶
媒等に分散させた状態で前記アルカリ溶出防止膜上に塗
布する等、通常の方法で形成することができる。

つぎに、この発明の実施例について、比較例と併せて説
明する。

（実施例１）パイレックスガラス製の直径１６龍、長さ３００曹１の
バルブを洗浄後、下記配合からなるＴ　’＋　Ｏｔコー
ティング溶液中に浸漬し、３２０ｍｍ／分の引き上げ速
度で溶液中から引き上げて塗膜を形成した＜ｒｉｏｔコ
ーティング溶液配合〉Ｔｉ（Ｑｔ−ＣｍＨｔ）４：　１　Ｂ　ｇエタノール＝
８０ｇ塩酸：０．４ｇ水：１．６ｇバルブの外側に形成された塗膜を除去したあと、１２０
℃×５分間、６００℃Ｘ６０分間の焼成を行い、バルブ
内壁面にＴｉｅｓの単層膜からなるアルカリ溶出防止膜
を形成した。得られたアルカリ溶出防止膜の膜厚は、１
１００〜１２００人であった。

つぎに、このアルカリ溶出防止膜の上に、ハロリン酸カ
ルシウム（Ｃａ、＠（ＰＯ４）、ＦＣｌ：Ｓｂ：Ｍｎ　
）系の蛍光体膜を形成したあと、ＡｒガスとＩｌｇとを
封入して無電極放電ランプを形成した。

得られた無電極放電ランプを高周波で点灯して可視光領
域における透過率分布を測定したところ、第２図中の実
線にみるように、上記蛍光体の発光波長たる５４０ｎｍ
の光の透過率は９２％であった。この透過率は、アルカ
リ溶出防止膜を形成していないパイレックスガラスのそ
れとほぼ同じであり、この実施例におけるアルカリ溶出
防止膜が優れた透過性を有していることがわかった。

また、この無電極放電ランプを１００時間連続点灯した
後で発光効率を測定したところ、１０％以下の低下しか
見られなかった。

（実施例２）ＴｉＯ＝コーティング溶液に代えて、下記成分配合から
なるＺｒＯｘコーティング溶液を使用し、このＺｒＯ□
コーティング溶液からのバルブ引き上げ速度を３５０ｎ
／分とした以外は、実施例１と同様にして、ＺｒＯ□の
単層膜からなるアルカリ溶出防止膜を形成し、あとは実
施例１と同様にして無電極放電ランプを作成した。

なお、Ｚｒ０ｘｌＷの膜厚は１２００人であった。

＜ＺｒＯ□コーティング溶液配合〉Ｚｒ（Ｏｆ−ＣｓＨｖ）４：　２５　ｇブタノール：４
０ｇ得られた無電極放電ランプの５４０ｎｍの光の透過率を
測定したところ、実施例１と同様に、アルカリ溶出防止
膜を形成していないパイレックスガラスのそれとほぼ同
じであり、この実施例におけるアルカリ溶出防止膜が優
れた透過性を有していることがわかった。

（実施例３）Ｔｉｌｔコーティング溶液に代えて、下記成分配合から
なるＣｅｎｔコーティング溶液を使用し、このＣｅＯ！
コーティング溶液からのバルブ引き上げ速度を２００ｍ
ｍ／分とした以外は、実施例１と同様にして、ＣｅＯ＊
の単層膜からなるアルカリ溶出防止膜を形成し、あとは
実施例１と同様にして無電極放電ランプを作成した。

なお、ＣｅＯを膜の膜厚は１０００人であった。

（ＣｅＯ−コーティング溶液配合〉Ｃｅ（Ｈ＊ＣＣ０ＣＨＯＣＣＨｓ）ｓ　　：　２５　ｇ
ブタノール：３０ｇ得られた無電極放電ランプの５４０ｎｍの光の透過率を
測定したところ、実施例１と同様に、アルカリ溶出防止
膜を形成していないパイレックスガラスのそれとほぼ同
じであり、この実施例におけるアルカリ溶出防止膜が優
れた透過性を有していることがわかった。

（実施例４）実施例１と同様のバルブ内壁面に、上記コーティング溶
液を使用し、同様の操作でＴｉ０＝膜（高屈折率の誘電
体薄膜）を形成したあと、このものを、下記成分配合か
らなる５ｉｎｓコーテイング溶液中に浸漬し、１８０龍
／分の引き上げ速度で溶液中から引き上げて塗膜を形成
した。

（Ｓｉｎｓコーティング溶液配合〉５ｉ（ＯＣＪｓ）ａ　：　２２．８　ｇエタノールニア
３．６ｇ塩酸：　０．２　ｇ水：　３．４　ｇバルブの外側に形成された塗膜を除去したあと、１２０
℃×５分間、６００℃×６０分間の焼成を行い、前記Ｔ
ｉｅｓ膜上に５ｉｆｔ膜（低屈折率の誘電体Ｅ４　Ｐ！
　）を積層した。

ついで、この５ｉｎｓ膜上に、先のＴｉＯ□膜と同じ条
件で再びＴｉＯ□膜を重ね、３層構造の光学多層膜から
なるアルカリ溶出防止膜を形成した。得られたアルカリ
溶出防止膜各層の膜厚は、最上層および最下層のＴｉ１
ｔ膜が１１００〜１２００人、中間層の５ｉＯ＝膜が１
７００−１８００人であった。

つぎに、このアルカリ溶出防止膜の上に、３Ｃａ（ＰＯ
ａ）＊ＣａＸｔ：Ｓｂ：Ｍｎ　（式中ＸはＦまたはＣＩ
をあられしている）に６Ｍｇ０：ＡｓｘＯｓ：Ｍｎを添
加した蛍光体を塗布して蛍光体膜を形成したあと、Ａｒ
ガスとＨｇとを封入して無電極放電ランプを形成した。

得られた無電極放電ランプを高周波で点灯して、可視光
領域における透過率分布を測定したところ、そのスペク
トル曲線は、第３図の実線にみるように、アルカリ溶出
防止膜を形成していないパイレックスガラスのそれ（図
中破線）とほぼ一致しており、この実施例におけるアル
カリ溶出防止膜が優れた透過性を有していることがわか
った。

これに対し、アルカリ溶出防止膜を形成しなかった以外
は、この実施例４と同様にして作成した無電極放電ラン
プでは、１００時間の連続点灯により、発光効率が４０
％も低下してしまった。

（実施例５）Ｓｉ０ｇコーティング溶液に代えて、下記成分配合から
なるＡＩｔｏｓコーティング溶液を使用し、このＡＩｔ
ｏｓコーティング溶液からのバルブ引き上げ速度を２５
０ｍｍ／分とした以外は、実施例４と同様にして、Ｔｉ
Ｏ＊／ＡＩＪ＊／ＴｉＯｘの３層構造からなるアルカリ
溶出防止膜を形成し、あとは実施例４と同様にして無電
極放電ランプを作成した。

なお、ＡｌｌｏＩ層の１ｌｒＡ厚は１５００人であった
。

＜Ａｌｔｏｓコーティング溶液配合〉＾１（ＯＣＪ＊）ｓ　：　２２．９　ｇブタノールニア
３．４ｇ塩酸：　０．４　ｇ水：　３．３　ｇ得られた無電極放電ランプの可視光領域における透過率
分布を測定したところ、そのスペクトル曲線は、実施例
４と同様に、アルカリ溶出防止膜を形成していないパイ
レックスガラスのそれとほぼ一致しており、この実施例
におけるアルカリ溶出防止膜が優れた透過性を有してい
ることがわかった。

〔発明の効果〕

この発明の放電ランプは、以上のようであり、バルブ内
壁面に設けられたアルカリ溶出防止膜が、金属アルコキ
シド等の有機金属化合物溶液を塗布し焼成することで形
成された緻密で均一なものであるため、優れた光束減退
防止作用を有しており、たとえば、無電極放電ランプ等
の光束減退防止に威力を発揮することができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の放電ランプのうちアルカリ溶出防止
膜が光学釜ｒＦ４股であるもののバルブとアルカリ溶出
防止膜の状態を説明する層構成図、第２図は蛍光体の発
光分布とアルカリ溶出防ｌＪ：股が単層膜であるものと
の可視光領域における透過率分布の一例をあられすグラ
フ、第３図はアルカリ溶出防止膜が光学多層膜であるも
のとアルカリ溶出防止膜を形成していないバルブとの可
視光領域における透過率分布の一例をあられすグラフで
ある。１・・・バルブ　２・・・アルカリ溶出防止膜代理人　
弁理士　　松　本　武　彦ｌｉｔ図第２図第３図波長（ｎｍ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）バルブ内に封入されたガス類を放電させて光を得
る放電ランプにおいて、バルブ内壁面に設けられたアル
カリ溶出防止膜が、有機金属化合物溶液を塗布し焼成す
ることで形成されていることを特徴とする放電ランプ。
（２）アルカリ溶出防止膜が、高屈折率の誘電体単層膜
である特許請求の範囲第１項記載の放電ランプ。
（３）アルカリ溶出防止膜が、高屈折率の誘電体薄膜と
低屈折率の誘電体薄膜を交互に積層した光学多層膜であ
る特許請求の範囲第１項記載の放電ランプ。
（４）高屈折率の誘電体がＴｉＯ＿２、ＣｅＯ＿２、Ｚ
ｒＯ＿２およびＺｎＳからなる群より選ばれた少なくと
も一つである特許請求の範囲第２項または第３項記載の
放電ランプ。
（５）低屈折率の誘電体がＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿２
、ＣａＦ＿２およびＭｇＦ＿２からなる群より選ばれた
少なくとも一つである特許請求の範囲第３項記載の放電
ランプ。