JP3438445B2 - 金属蒸気放電灯 - Google Patents
金属蒸気放電灯Info
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Landscapes
- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属蒸気放電灯、特
にその発光管の内面に形成される保護膜、及びその保護
膜材料の選択方法に関するものである。
にその発光管の内面に形成される保護膜、及びその保護
膜材料の選択方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、金属蒸気放電灯の演色性や発光効
率を向上させるために、発光物質として金属ハロゲン化
物を１種類または数種類組み合わせたものを添加したメ
タルハライドランプが用いられている。
率を向上させるために、発光物質として金属ハロゲン化
物を１種類または数種類組み合わせたものを添加したメ
タルハライドランプが用いられている。
【０００３】メタルハライドランプは点灯中に発光管が
高温になるために、時間の経過とともに、封入されてい
る発光物質（金属ハロゲン化物）と発光管が反応して発
光管が変色したり、発光管材料の結晶化による失透現象
等が生じ、発光管の光透過率を低下させたり発光管の強
度を低下させ、ランプ寿命を短くさせるという欠点があ
った。また、金属ハロゲン化物の金属イオンが発光管に
溶け込んで発光空間から消失し、時間の経過とともに発
光空間内にハロゲンがとり残されるようになる。このこ
とが始動電圧や放電維持電圧の上昇につながり、やはり
ランプ寿命を短くするという欠点があった。
高温になるために、時間の経過とともに、封入されてい
る発光物質（金属ハロゲン化物）と発光管が反応して発
光管が変色したり、発光管材料の結晶化による失透現象
等が生じ、発光管の光透過率を低下させたり発光管の強
度を低下させ、ランプ寿命を短くさせるという欠点があ
った。また、金属ハロゲン化物の金属イオンが発光管に
溶け込んで発光空間から消失し、時間の経過とともに発
光空間内にハロゲンがとり残されるようになる。このこ
とが始動電圧や放電維持電圧の上昇につながり、やはり
ランプ寿命を短くするという欠点があった。
【０００４】これらの問題を解決するために、発光管の
内面に被膜をコーティングした金属蒸気放電灯が提案さ
れている。例えば、アンモニア処理を施し、オキシナイ
トライドガラス層を設けたもの（特開平４−３３７２４
１号公報等参照）、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を用いたも
の（特開昭５１−３６７８８号公報、特開昭５６−２２
０４１号公報、特開昭５１−１２００７６号公報等参
照）がある。また、溶融シリカ製発光管に金属珪酸塩被
膜を設けたもの（特開平６−１６２９９９公報等参照）
がある。
内面に被膜をコーティングした金属蒸気放電灯が提案さ
れている。例えば、アンモニア処理を施し、オキシナイ
トライドガラス層を設けたもの（特開平４−３３７２４
１号公報等参照）、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を用いたも
の（特開昭５１−３６７８８号公報、特開昭５６−２２
０４１号公報、特開昭５１−１２００７６号公報等参
照）がある。また、溶融シリカ製発光管に金属珪酸塩被
膜を設けたもの（特開平６−１６２９９９公報等参照）
がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような被膜が提案されているにもかかわらず、拡散また
は反応による封入物の発光性金属部分が失われ、それに
対応して発光管内に遊離ハロゲンが堆積する問題は、こ
れまで適切な解決が見られず、実用化に至っていない。
ような被膜が提案されているにもかかわらず、拡散また
は反応による封入物の発光性金属部分が失われ、それに
対応して発光管内に遊離ハロゲンが堆積する問題は、こ
れまで適切な解決が見られず、実用化に至っていない。
【０００６】例えば、上述の金属珪酸塩を保護膜とした
例（特開平６−１６２９９９公報参照）では、金属珪酸
塩の具体的な組成限定はされておらず、失透現象を完全
に抑えることはできない。また、保護膜の結晶構造がア
モルファスであることから、高温雰囲気において化学的
に不安定であるという問題が残る。
例（特開平６−１６２９９９公報参照）では、金属珪酸
塩の具体的な組成限定はされておらず、失透現象を完全
に抑えることはできない。また、保護膜の結晶構造がア
モルファスであることから、高温雰囲気において化学的
に不安定であるという問題が残る。
【０００７】本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、化学的に安定であり、発光管
と発光物質の反応を防止し、光透過率の減少、始動電圧
の上昇の少ない金属蒸気放電灯を提供することにある。
その目的とするところは、化学的に安定であり、発光管
と発光物質の反応を防止し、光透過率の減少、始動電圧
の上昇の少ない金属蒸気放電灯を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、金属
酸化物（例えば、石英ガラス、高珪酸ガラス、透光性セ
ラミックスまたは単結晶アルミナ等の結晶性非金属無機
材料）からなる発光管の内面に、点灯時に生じる発光金
属と発光管との反応生成物と同一の材料よりなる薄膜を
保護膜として形成したことを特徴とするものである。
酸化物（例えば、石英ガラス、高珪酸ガラス、透光性セ
ラミックスまたは単結晶アルミナ等の結晶性非金属無機
材料）からなる発光管の内面に、点灯時に生じる発光金
属と発光管との反応生成物と同一の材料よりなる薄膜を
保護膜として形成したことを特徴とするものである。
【０００９】そして、請求項１の発明は、金属蒸気放電
灯における発光管材料と金属ハロゲン化物との反応を防
止するための保護膜を選定する際、発光管材料と金属ハ
ロゲン化物中の金属の２成分系相図（温度−組成図）を
用いて決定すればよいことを見出したことに基づくもの
である。
灯における発光管材料と金属ハロゲン化物との反応を防
止するための保護膜を選定する際、発光管材料と金属ハ
ロゲン化物中の金属の２成分系相図（温度−組成図）を
用いて決定すればよいことを見出したことに基づくもの
である。
【００１０】すなわち、これらは２成分系の反応により
複合材料を作るために、組成割合を決定しなければなら
ない。この場合の２成分材料をＡとＢにする。ＡとＢの
２成分系相図から最も安定で、１成分が過剰に存在する
ことなく、純粋な化合物ＡＢが生成する組成割合を見つ
け出せばよい。つまり、ＡＢ＋ＡやＡＢ＋Ｂというよう
な混合物領域以外のところである。また、上記条件を満
たし、かつ発光管材料のモル量が最大となりうる化合物
を保護膜とする。
複合材料を作るために、組成割合を決定しなければなら
ない。この場合の２成分材料をＡとＢにする。ＡとＢの
２成分系相図から最も安定で、１成分が過剰に存在する
ことなく、純粋な化合物ＡＢが生成する組成割合を見つ
け出せばよい。つまり、ＡＢ＋ＡやＡＢ＋Ｂというよう
な混合物領域以外のところである。また、上記条件を満
たし、かつ発光管材料のモル量が最大となりうる化合物
を保護膜とする。
【００１１】その理由は、一般の発光管内での反応で
は、決まった微量の発光物質が広い面積を有する発光管
と反応するわけであるから、発光管材料成分のモル量が
できるだけ多い化合物が形成されるのは当然の結果であ
る。発明者らは、これらの複合物の特性決定をＸ線回折
パターンから同定した。こうして発光管材料と発光物質
の選択を行う際、保護膜の組成物を決定することができ
る。
は、決まった微量の発光物質が広い面積を有する発光管
と反応するわけであるから、発光管材料成分のモル量が
できるだけ多い化合物が形成されるのは当然の結果であ
る。発明者らは、これらの複合物の特性決定をＸ線回折
パターンから同定した。こうして発光管材料と発光物質
の選択を行う際、保護膜の組成物を決定することができ
る。
【００１２】請求項２の発明は、発光管材料と発光物質
を石英ガラスと希土類金属ハロゲン化物に限定した場
合、点灯時に反応し、生成される複合酸化物の組成比
は、 ＳｉＯ2：Ｒ2Ｏ3＝２：１（Ｒは希土類金属） であることを見出し、上記に限定した組成物を保護膜と
したものである。
を石英ガラスと希土類金属ハロゲン化物に限定した場
合、点灯時に反応し、生成される複合酸化物の組成比
は、 ＳｉＯ2：Ｒ2Ｏ3＝２：１（Ｒは希土類金属） であることを見出し、上記に限定した組成物を保護膜と
したものである。
【００１３】請求項３の発明は、発光管材料と発光物質
を多結晶アルミナと希土類金属ハロゲン化物に限定した
場合、点灯時に反応し、生成される複合酸化物の組成比
は、組成割合が Ａｌ2Ｏ3：Ｒ2Ｏ3＝１１：１（ＲはＬａ） Ａｌ2Ｏ3：Ｒ2Ｏ3＝ １：１（ＲはＮｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，
Ｇｄ，Ｓｃ） Ａｌ2Ｏ3：Ｒ2Ｏ3＝ ５：５（ＲはＤｙ，Ｈｏ，Ｙ，Ｅ
ｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ） であることを見出し、上記に限定した組成物を保護膜と
したものである。
を多結晶アルミナと希土類金属ハロゲン化物に限定した
場合、点灯時に反応し、生成される複合酸化物の組成比
は、組成割合が Ａｌ2Ｏ3：Ｒ2Ｏ3＝１１：１（ＲはＬａ） Ａｌ2Ｏ3：Ｒ2Ｏ3＝ １：１（ＲはＮｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，
Ｇｄ，Ｓｃ） Ａｌ2Ｏ3：Ｒ2Ｏ3＝ ５：５（ＲはＤｙ，Ｈｏ，Ｙ，Ｅ
ｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ） であることを見出し、上記に限定した組成物を保護膜と
したものである。
【００１４】請求項５の発明は、上記保護膜を化学的に
安定化させるために、保護膜に結晶性を持たせたことを
特徴とするものである。
安定化させるために、保護膜に結晶性を持たせたことを
特徴とするものである。
【００１５】本発明では、発光管に封入される発光金属
が複数の場合、それぞれの発光金属と発光管材料との反
応生成物を作製し、それらの混合物を保護膜としてもよ
い。
が複数の場合、それぞれの発光金属と発光管材料との反
応生成物を作製し、それらの混合物を保護膜としてもよ
い。
【００１６】本発明では、発光管に封入される発光金属
が複数の場合、発光管材料との反応性が最も高い発光金
属との反応生成物を保護膜としてもよい。
が複数の場合、発光管材料との反応性が最も高い発光金
属との反応生成物を保護膜としてもよい。
【００１７】
【作用】発光管材料として石英ガラスや高珪酸ガラスま
たは透光性セラミックスや単結晶アルミナ等の結晶性非
金属無機材料があるが、これらの材料を発光管に用いた
金属蒸気放電灯を点灯した場合、発光管が高温になるた
めに、上述のように発光管と発光金属との反応が起こ
る。
たは透光性セラミックスや単結晶アルミナ等の結晶性非
金属無機材料があるが、これらの材料を発光管に用いた
金属蒸気放電灯を点灯した場合、発光管が高温になるた
めに、上述のように発光管と発光金属との反応が起こ
る。
【００１８】発光管材料として石英ガラスを用いた場合
を例に採り、この反応をもう少し詳細に説明する。最
近、演色性やランプの発光効率を向上させるために、希
土類金属のハロゲン化物が発光物質として多く用いられ
ている。
を例に採り、この反応をもう少し詳細に説明する。最
近、演色性やランプの発光効率を向上させるために、希
土類金属のハロゲン化物が発光物質として多く用いられ
ている。
【００１９】発光管に石英ガラス、発光物質として希土
類金属ハロゲン化物を用いた場合、放電しているプラズ
マ中では下記の反応を起こす。
類金属ハロゲン化物を用いた場合、放電しているプラズ
マ中では下記の反応を起こす。
【００２０】 ＭＸ→Ｍ＋Ｘ （但し、Ｍ：希土類金
属、Ｘ：ハロゲン） 放電空間内においては、希土類金属とハロゲンに解離し
て存在している。この希土類金属が石英ガラスと反応
し、下記式の反応が生じ、 Ｍ＋ＳｉＯ2 →ａＭ2 Ｏ3 ・ｂＳｉＯ2 ＋ｃＳｉＯ （但し、ａ，ｂ，ｃはモル係数） 希土類酸化物とＳｉＯ2 の複合酸化物をつくる。一方、
この反応で同時に生じたＳｉＯは不安定であり、気体で
存在し、石英ガラスの表面にＳｉＯ2 として再結晶して
存在する。これらの複合酸化物及び再結晶が失透現象と
して現れ、このことは光透過性の低下、ランプの光束低
下を招く。
属、Ｘ：ハロゲン） 放電空間内においては、希土類金属とハロゲンに解離し
て存在している。この希土類金属が石英ガラスと反応
し、下記式の反応が生じ、 Ｍ＋ＳｉＯ2 →ａＭ2 Ｏ3 ・ｂＳｉＯ2 ＋ｃＳｉＯ （但し、ａ，ｂ，ｃはモル係数） 希土類酸化物とＳｉＯ2 の複合酸化物をつくる。一方、
この反応で同時に生じたＳｉＯは不安定であり、気体で
存在し、石英ガラスの表面にＳｉＯ2 として再結晶して
存在する。これらの複合酸化物及び再結晶が失透現象と
して現れ、このことは光透過性の低下、ランプの光束低
下を招く。
【００２１】また、希土類金属と石英の反応によって、
発光管内の希土類金属イオンが減少するため、上記式
で残された遊離ハロゲンが発光管内に増えて行き、始動
電圧の上昇という寿命劣化を起こす。
発光管内の希土類金属イオンが減少するため、上記式
で残された遊離ハロゲンが発光管内に増えて行き、始動
電圧の上昇という寿命劣化を起こす。
【００２２】希土類金属イオンの管壁への反応を防ぐに
は、上記式の反応を右に進めなければよい。つまり、
発光管内面に複合酸化物ａＭ2 Ｏ3 ・ｂＳｉＯ2 の保護
膜を形成することによって、式の右への反応を抑制す
ることができる。
は、上記式の反応を右に進めなければよい。つまり、
発光管内面に複合酸化物ａＭ2 Ｏ3 ・ｂＳｉＯ2 の保護
膜を形成することによって、式の右への反応を抑制す
ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る発光管を示す
もので、発光管１の内面には後述の保護膜２が成膜され
ている。その製法は、発光管材料（管材）の内面に保護
膜を成膜した後、その管材を所定の長さに切断するとと
もに、その両端部に電極を封着する。その後、管内を排
気管３を介して真空排気した後、発光物質等の封入物質
を封入する。
もので、発光管１の内面には後述の保護膜２が成膜され
ている。その製法は、発光管材料（管材）の内面に保護
膜を成膜した後、その管材を所定の長さに切断するとと
もに、その両端部に電極を封着する。その後、管内を排
気管３を介して真空排気した後、発光物質等の封入物質
を封入する。
【００２４】なお、図１において、４，５は主電極、６
は始動補助用電極であり、これらの電極４，５，６は、
それぞれモリブデン箔７，８，９を介して発光管１に封
着されている。また、それぞれのモリブデン箔７，８，
９は導入線１０，１１，１２を介して外部回路と電気的
に接続される。
は始動補助用電極であり、これらの電極４，５，６は、
それぞれモリブデン箔７，８，９を介して発光管１に封
着されている。また、それぞれのモリブデン箔７，８，
９は導入線１０，１１，１２を介して外部回路と電気的
に接続される。
【００２５】次に、上記保護膜２について実施例を基に
詳細に説明する。 （実施例１）発光管材料として石英ガラスを用い、発光
物質の金属ハロゲン化物としてＮｄＩ3 を用いた場合を
例に挙げ説明する。
詳細に説明する。 （実施例１）発光管材料として石英ガラスを用い、発光
物質の金属ハロゲン化物としてＮｄＩ3 を用いた場合を
例に挙げ説明する。
【００２６】通常、保護膜を設けていない石英ガラスの
内面は点灯時間が増すにつれ、発光金属であるＮｄイオ
ンの石英ガラスへの反応量も増えて行き、ＳｉＯ2 とＮ
ｄ2Ｏ3 の複合酸化物が生成されることは既に述べた。
そこで、この生成物である複合酸化物の組成割合を決定
するために、Ｘ線回折にかけて化合物の同定を行なっ
た。その結果、生成物は２ＳｉＯ2 ・Ｎｄ2 Ｏ3 である
ことが判明した。そこで保護膜として２ＳｉＯ2 ・Ｎｄ
2 Ｏ3 を発光管の内面に成膜することにより、失透現象
を防止することが可能になる。
内面は点灯時間が増すにつれ、発光金属であるＮｄイオ
ンの石英ガラスへの反応量も増えて行き、ＳｉＯ2 とＮ
ｄ2Ｏ3 の複合酸化物が生成されることは既に述べた。
そこで、この生成物である複合酸化物の組成割合を決定
するために、Ｘ線回折にかけて化合物の同定を行なっ
た。その結果、生成物は２ＳｉＯ2 ・Ｎｄ2 Ｏ3 である
ことが判明した。そこで保護膜として２ＳｉＯ2 ・Ｎｄ
2 Ｏ3 を発光管の内面に成膜することにより、失透現象
を防止することが可能になる。
【００２７】２ＳｉＯ2 ・Ｎｄ2 Ｏ3 を発光管内面に成
膜する方法として、金属アルコキシドを用いるゾルゲル
法により行なった。まず、上記の組成比からなる複合酸
化物を作製するために、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 溶液とＮ
ｄ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 溶液を２：１（モル比）になるよう
に混合し、発光管材内面にディッピング法で塗布し、１
時間自然乾燥の後、８００℃で１時間焼成を行い、２Ｓ
ｉＯ2 ・Ｎｄ2 Ｏ3 膜を形成した。複合酸化物膜の厚さ
は約１μｍであった。さらに、膜質を高めるために１１
００℃に温度を上げ、再焼成を行なった。
膜する方法として、金属アルコキシドを用いるゾルゲル
法により行なった。まず、上記の組成比からなる複合酸
化物を作製するために、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 溶液とＮ
ｄ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 溶液を２：１（モル比）になるよう
に混合し、発光管材内面にディッピング法で塗布し、１
時間自然乾燥の後、８００℃で１時間焼成を行い、２Ｓ
ｉＯ2 ・Ｎｄ2 Ｏ3 膜を形成した。複合酸化物膜の厚さ
は約１μｍであった。さらに、膜質を高めるために１１
００℃に温度を上げ、再焼成を行なった。
【００２８】このようにして保護膜２が成膜された発光
管材の両端に電極４，５を封着し、発光管１を作製し、
発光管１内を真空排気した後、封入物質としてＮｄＩ3
を１０mg、水銀を４０mg、Ａｒガスを３０Torr封入した
入力２５０Ｗタイプのメタルハライドランプを作製し、
２５０Ｗの安定器で６０００時間点灯させた後の光束維
持率は８０％であった。これに対して保護膜なしのラン
プ（同一の封入物、同一サイズ）では、６０００時間点
灯後の光束維持率は４５％であった。
管材の両端に電極４，５を封着し、発光管１を作製し、
発光管１内を真空排気した後、封入物質としてＮｄＩ3
を１０mg、水銀を４０mg、Ａｒガスを３０Torr封入した
入力２５０Ｗタイプのメタルハライドランプを作製し、
２５０Ｗの安定器で６０００時間点灯させた後の光束維
持率は８０％であった。これに対して保護膜なしのラン
プ（同一の封入物、同一サイズ）では、６０００時間点
灯後の光束維持率は４５％であった。
【００２９】次に、始動電圧を測定し比較した。その結
果、作製直後のランプは、いずれも１４０〜１５０Ｖの
範囲で点灯したが、６０００時間点灯後の始動電圧は、
保護膜なしのランプでは２００Ｖ以上必要であったのに
対し、実施例１のランプでは１６５Ｖで始動が可能であ
った。
果、作製直後のランプは、いずれも１４０〜１５０Ｖの
範囲で点灯したが、６０００時間点灯後の始動電圧は、
保護膜なしのランプでは２００Ｖ以上必要であったのに
対し、実施例１のランプでは１６５Ｖで始動が可能であ
った。
【００３０】（実施例２）発光管材料として石英ガラス
を用い、金属ハロゲン化物としてＦｅＩ2 を用いた場合
も実施例１と同様の効果が得られた。
を用い、金属ハロゲン化物としてＦｅＩ2 を用いた場合
も実施例１と同様の効果が得られた。
【００３１】この場合も点灯によってＳｉＯ2 とＦｅＯ
の複合酸化物が生成されるが、Ｘ線回折分析によってＳ
ｉＯ2 ・２ＦｅＯであることが判明した。そこで、実施
例１と同様に保護膜としてＳｉＯ2 ・２ＦｅＯを塗布
し、同じく焼成し、保護膜を形成したランプを作製し
た。
の複合酸化物が生成されるが、Ｘ線回折分析によってＳ
ｉＯ2 ・２ＦｅＯであることが判明した。そこで、実施
例１と同様に保護膜としてＳｉＯ2 ・２ＦｅＯを塗布
し、同じく焼成し、保護膜を形成したランプを作製し
た。
【００３２】封入物質としてＦｅＩ2 を１０mg、水銀を
４０mg、Ａｒガスを３０Torr封入した入力２５０Ｗタイ
プのメタルハライドランプを作製し、２５０Ｗの安定器
で６０００時間点灯させた後の光束維持率は８２％であ
った。これに対して保護膜なしのランプ（同一の封入
物、同一サイズ）では、６０００時間点灯後の光束維持
率は４８％であった。
４０mg、Ａｒガスを３０Torr封入した入力２５０Ｗタイ
プのメタルハライドランプを作製し、２５０Ｗの安定器
で６０００時間点灯させた後の光束維持率は８２％であ
った。これに対して保護膜なしのランプ（同一の封入
物、同一サイズ）では、６０００時間点灯後の光束維持
率は４８％であった。
【００３３】次に、始動電圧の測定を行なった結果、実
施例２に係るランプでは１７５Ｖ以下で始動が可能であ
ったのに対し、保護膜なしのランプでは始動電圧は２０
０Ｖ以上必要であった。
施例２に係るランプでは１７５Ｖ以下で始動が可能であ
ったのに対し、保護膜なしのランプでは始動電圧は２０
０Ｖ以上必要であった。
【００３４】（実施例３）図２は実施例１で用いた発光
管材料と発光金属の酸化物、すなわちＳｉＯ2 とＮｄ2
Ｏ3 の２成分系相図（温度−組成図）である。この相図
から純粋な２成分化合物を形成できる組成物は、組成物
ａ、組成物ｂ、組成物ｃである。
管材料と発光金属の酸化物、すなわちＳｉＯ2 とＮｄ2
Ｏ3 の２成分系相図（温度−組成図）である。この相図
から純粋な２成分化合物を形成できる組成物は、組成物
ａ、組成物ｂ、組成物ｃである。
【００３５】ここで、組成物ｃは実施例１で作製した保
護膜と同等のものであるが、他の２つの組成物ａ、ｂに
ついては実験されていなかった。そこで、実施例１のラ
ンプと同じ発光管材料で同じ封入物、そして、保護膜を
形成するための金属アルコキシド溶液も同じであるが、
混合モル比を下記のように変化させて組成物ａ、ｂを作
成した。
護膜と同等のものであるが、他の２つの組成物ａ、ｂに
ついては実験されていなかった。そこで、実施例１のラ
ンプと同じ発光管材料で同じ封入物、そして、保護膜を
形成するための金属アルコキシド溶液も同じであるが、
混合モル比を下記のように変化させて組成物ａ、ｂを作
成した。
【００３６】
Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ：Ｎｄ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ＝１：１（モル比）
Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ：Ｎｄ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ＝３：２（モル比）
その後、他の実施例と同様に、上記の混合アルコキシド
溶液を用いて発光管内面にディップコートした後、焼成
し、保護膜を形成させた。ここで、作成した保護膜の組
成はそれぞれの混合比と同等であるもの、すなわち、Ｓ
ｉＯ2 ・Ｎｄ2Ｏ3 膜、３ＳｉＯ2 ・２Ｎｄ2 Ｏ3 膜を
形成することができた。
溶液を用いて発光管内面にディップコートした後、焼成
し、保護膜を形成させた。ここで、作成した保護膜の組
成はそれぞれの混合比と同等であるもの、すなわち、Ｓ
ｉＯ2 ・Ｎｄ2Ｏ3 膜、３ＳｉＯ2 ・２Ｎｄ2 Ｏ3 膜を
形成することができた。
【００３７】他の実施例と同様の試験をした結果、６０
００時間点灯後の特性は、組成物ａの保護膜では、光束
維持率６５％、始動電圧１７５Ｖ、組成物ｂの保護膜で
は、光束維持率７０％、始動電圧１７０Ｖとなり、組成
物ｃの保護膜（実施例１）と比較して若干悪くなった。
このことから、保護膜として最適である、つまり発光金
属と発光管との反応が進行しない膜にするためには、組
成物ｃを用いるのがよいことがわかる。
００時間点灯後の特性は、組成物ａの保護膜では、光束
維持率６５％、始動電圧１７５Ｖ、組成物ｂの保護膜で
は、光束維持率７０％、始動電圧１７０Ｖとなり、組成
物ｃの保護膜（実施例１）と比較して若干悪くなった。
このことから、保護膜として最適である、つまり発光金
属と発光管との反応が進行しない膜にするためには、組
成物ｃを用いるのがよいことがわかる。
【００３８】発明者らはこの結果から、発光管材料と封
入金属が決定すれば、２成分系相図から保護膜の組成も
決定できることを見出した。つまり、図２に示す２成分
系相図から純粋な２相化合物が得られる組成割合で、か
つ発光管材料のモル量が最大となる組成物を保護膜材料
に選択する方法を見出した。
入金属が決定すれば、２成分系相図から保護膜の組成も
決定できることを見出した。つまり、図２に示す２成分
系相図から純粋な２相化合物が得られる組成割合で、か
つ発光管材料のモル量が最大となる組成物を保護膜材料
に選択する方法を見出した。
【００３９】（実施例４）本実施例では発光管材料に石
英ガラスを用い、封入金属に希土類金属ハロゲン化物を
用いた場合、発光管内で発生する失透物は、全て２：１
の金属珪酸塩となること示す。例えば、Ｄｙを例に挙げ
て説明する。
英ガラスを用い、封入金属に希土類金属ハロゲン化物を
用いた場合、発光管内で発生する失透物は、全て２：１
の金属珪酸塩となること示す。例えば、Ｄｙを例に挙げ
て説明する。
【００４０】ＤｙＩ3 を発光物質に用いた場合、保護膜
なしのランプを点灯すると、２ＳｉＯ2 ・Ｄｙ2 Ｏ
3 （Ｘ線回折で確認）の失透物が発生した。このこと
は、図３に示すＤｙ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の２成分系相図か
ら、実施例３と同様に組成比を決定すると、２ＳｉＯ2
・Ｄｙ2 Ｏ3 がこれに当てはまる。
なしのランプを点灯すると、２ＳｉＯ2 ・Ｄｙ2 Ｏ
3 （Ｘ線回折で確認）の失透物が発生した。このこと
は、図３に示すＤｙ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の２成分系相図か
ら、実施例３と同様に組成比を決定すると、２ＳｉＯ2
・Ｄｙ2 Ｏ3 がこれに当てはまる。
【００４１】また、他の希土類金属ハロゲン化物でも上
記ＤｙＩ3 の場合と同様に、２：１の複合酸化物が発光
管内で発生した。
記ＤｙＩ3 の場合と同様に、２：１の複合酸化物が発光
管内で発生した。
【００４２】そこで、他の実施例と同様に、失透物と同
じ組成物の保護膜を発光管内面に設けたランプを試作
し、点灯試験を行なった結果、全てのランプにおいて寿
命特性は向上した。
じ組成物の保護膜を発光管内面に設けたランプを試作
し、点灯試験を行なった結果、全てのランプにおいて寿
命特性は向上した。
【００４３】（実施例５）本実施例では発光管材料に多
結晶アルミナを用い、封入金属に希土類金属ハロゲン化
物を用いた場合、発光管内で発生する失透物は、希土類
金属ハロゲン化物の種類により異なり、 ＬａＩ3 の場合は、１１Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｌａ2 Ｏ3 ＮｄＩ3 の場合は、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｎｄ2 Ｏ3 ＳｍＩ3 の場合は、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｓｍ2 Ｏ3 ＥｕＩ3 の場合は、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｅｕ2 Ｏ3 ＧｄＩ3 の場合は、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｇｄ2 Ｏ3 ＳｃＩ3 の場合は、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｓｃ2 Ｏ3 ＤｙＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｄｙ2 Ｏ3 ＨｏＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｈｏ2 Ｏ3 ＹＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｙ2 Ｏ3 ＥｒＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｅｒ2 Ｏ3 ＴｍＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｔｍ2 Ｏ3 ＹｂＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｙｂ2 Ｏ3 ＬｕＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｌｕ2 Ｏ3 であることをＸ線回折により確認した。このことは、実
施例３での２成分系相図による保護膜の選択法と一致す
る。
結晶アルミナを用い、封入金属に希土類金属ハロゲン化
物を用いた場合、発光管内で発生する失透物は、希土類
金属ハロゲン化物の種類により異なり、 ＬａＩ3 の場合は、１１Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｌａ2 Ｏ3 ＮｄＩ3 の場合は、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｎｄ2 Ｏ3 ＳｍＩ3 の場合は、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｓｍ2 Ｏ3 ＥｕＩ3 の場合は、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｅｕ2 Ｏ3 ＧｄＩ3 の場合は、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｇｄ2 Ｏ3 ＳｃＩ3 の場合は、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｓｃ2 Ｏ3 ＤｙＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｄｙ2 Ｏ3 ＨｏＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｈｏ2 Ｏ3 ＹＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｙ2 Ｏ3 ＥｒＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｅｒ2 Ｏ3 ＴｍＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｔｍ2 Ｏ3 ＹｂＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｙｂ2 Ｏ3 ＬｕＩ3 の場合は、５Ａｌ2 Ｏ3 ・３Ｌｕ2 Ｏ3 であることをＸ線回折により確認した。このことは、実
施例３での２成分系相図による保護膜の選択法と一致す
る。
【００４４】例として、発光物質としてＬａＩ3 、Ｎｄ
Ｉ3 、ＤｙＩ3 を用いたランプをそれぞれ作製したが、
このときの保護膜を形成するための金属アルコキシド溶
液の混合モル比を下記のように変化させたものを用い
た。
Ｉ3 、ＤｙＩ3 を用いたランプをそれぞれ作製したが、
このときの保護膜を形成するための金属アルコキシド溶
液の混合モル比を下記のように変化させたものを用い
た。
【００４５】
Ａｌ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ：Ｌａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ＝１１：１（モル比）
Ａｌ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ：Ｎｄ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ＝１：１（モル比）
Ａｌ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ：Ｄｙ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ＝５：３（モル比）
他の実施例と同様に、上記の混合アルコキシド溶液を用
いて発光管内面にディップコートした後、焼成し、保護
膜を形成させた。ここで、作成した保護膜の組成はそれ
ぞれの混合比と同等であるもの、つまり１１Ａｌ2 Ｏ3
・Ｌａ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｎｄ2 Ｏ3 、５Ａｌ2 Ｏ3
・３Ｄｙ2 Ｏ3 の保護膜を形成することができた。
いて発光管内面にディップコートした後、焼成し、保護
膜を形成させた。ここで、作成した保護膜の組成はそれ
ぞれの混合比と同等であるもの、つまり１１Ａｌ2 Ｏ3
・Ｌａ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｎｄ2 Ｏ3 、５Ａｌ2 Ｏ3
・３Ｄｙ2 Ｏ3 の保護膜を形成することができた。
【００４６】実施例１と同仕様でランプを作製し、同様
の試験をした結果、６０００時間点灯後の特性は、Ｌａ
Ｉ3 を発光物質としたランプでは、光束維持率８０％、
始動電圧１６０Ｖ、ＮｄＩ3 を発光物質としたランプで
は、光束維持率７５％、始動電圧１６２Ｖ、ＤｙＩ3 を
発光物質としたランプでは、光束維持率８２％、始動電
圧１６５Ｖであった。
の試験をした結果、６０００時間点灯後の特性は、Ｌａ
Ｉ3 を発光物質としたランプでは、光束維持率８０％、
始動電圧１６０Ｖ、ＮｄＩ3 を発光物質としたランプで
は、光束維持率７５％、始動電圧１６２Ｖ、ＤｙＩ3 を
発光物質としたランプでは、光束維持率８２％、始動電
圧１６５Ｖであった。
【００４７】一方、比較例として、実施例３と同様に、
保護膜の組成比を上記のものと異なる組成比のもので同
様の試験をした結果、光束維持率、始動電圧とも若干悪
くなった。
保護膜の組成比を上記のものと異なる組成比のもので同
様の試験をした結果、光束維持率、始動電圧とも若干悪
くなった。
【００４８】（実施例６）他の実施例と異なる点は、実
施例１〜実施例５に係る保護膜を化学的に安定化させる
ために、保護膜に結晶性を持たせたことである。
施例１〜実施例５に係る保護膜を化学的に安定化させる
ために、保護膜に結晶性を持たせたことである。
【００４９】例えば、実施例１と同仕様のランプを例に
挙げると、石英ガラスよりなる発光管の内面にディップ
コート法により２ＳｉＯ2 ・Ｎｄ2 Ｏ3 を塗布し、８０
０℃で１時間焼成するまでは同じであるが、その後、さ
らに１２５０℃で１時間焼成を行い保護膜に結晶性を持
たせた。この膜については、Ｘ線回折で実施例１での保
護膜と比べてさらに強い結晶性ピークが確認された。
挙げると、石英ガラスよりなる発光管の内面にディップ
コート法により２ＳｉＯ2 ・Ｎｄ2 Ｏ3 を塗布し、８０
０℃で１時間焼成するまでは同じであるが、その後、さ
らに１２５０℃で１時間焼成を行い保護膜に結晶性を持
たせた。この膜については、Ｘ線回折で実施例１での保
護膜と比べてさらに強い結晶性ピークが確認された。
【００５０】実施例１と同仕様でランプを作製し、点灯
試験をした結果、６０００時間点灯後の光束維持率は９
０％であり、始動電圧についても、６０００時間点灯後
で１６０Ｖ以下で始動が可能であった。このように、実
施例１のランプと比較しても良好な結果が得られた。
試験をした結果、６０００時間点灯後の光束維持率は９
０％であり、始動電圧についても、６０００時間点灯後
で１６０Ｖ以下で始動が可能であった。このように、実
施例１のランプと比較しても良好な結果が得られた。
【００５１】なお、本発明は上記実施例１〜６に限定さ
れるものでないのは勿論であり、例えば、発光管に封入
される発光金属が複数の場合、それぞれの発光金属と発
光管材料との反応生成物を作製し、それらの混合物を保
護膜として発光管内面に形成してもよいし、また、発光
管材料との反応性が最も高い発光金属との反応生成物を
保護膜として形成してもよい。
れるものでないのは勿論であり、例えば、発光管に封入
される発光金属が複数の場合、それぞれの発光金属と発
光管材料との反応生成物を作製し、それらの混合物を保
護膜として発光管内面に形成してもよいし、また、発光
管材料との反応性が最も高い発光金属との反応生成物を
保護膜として形成してもよい。
【００５２】
【発明の効果】本発明は上記のように、発光管の内面に
失透生成物（点灯時に生じる発光金属と発光管との反応
生成物）と同一の材料よりなる薄膜を保護膜として形成
することにより、化学的に安定であり、発光管と発光物
質の反応を防止し、光透過率の減少、始動電圧の上昇の
少ない金属蒸気放電灯を提供することができる。
失透生成物（点灯時に生じる発光金属と発光管との反応
生成物）と同一の材料よりなる薄膜を保護膜として形成
することにより、化学的に安定であり、発光管と発光物
質の反応を防止し、光透過率の減少、始動電圧の上昇の
少ない金属蒸気放電灯を提供することができる。
【図１】本発明に係る発光管の一例を示す断面図であ
る。
る。
【図２】Ｎｄ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の２成分系相図（温度−
組成図）である。
組成図）である。
【図３】Ｄｙ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 の２成分系相図（温度−
組成図）である。
組成図）である。
１ 発光管
２ 保護膜
３ 排気管
４，５ 主電極
６ 始動補助用電極
７，８，９ モリブデン箔
１０，１１，１２ 導入線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 橋本 拓磨
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工
株式会社内
(72)発明者 足立 吟也
神戸市東灘区御影町御影字滝ケ鼻1345−
９
(72)発明者 杉本 榮佑
愛媛県新居浜市阿島甲1015の191
(56)参考文献 特開 平６−162999（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 61/35
Claims (4)
- 【請求項１】 金属酸化物からなる発光管内に、発光物
質として金属ハロゲン化物が封入された金属蒸気放電灯
であって、前記発光管の内面に、同発光管に用いる材料
と封入する発光金属の酸化物からなる２成分系相図（温
度−組成図）において、純粋な２相化合物が得られる組
成割合で、かつ発光管材料のモル量が最大となる組成物
を選択し、この組成物を材料として薄膜となる保護膜を
形成したことを特徴とする金属蒸気放電灯。 - 【請求項２】 石英ガラスからなる発光管内に、発光物
質として希土類金属ハロゲン化物が封入された金属蒸気
放電灯において、前記発光管内面に形成する保護膜の成
分の組成割合が ＳｉＯ2：Ｒ2Ｏ3＝２：１（Ｒは希土類金属） であることを特徴とする金属蒸気放電灯。 - 【請求項３】 多結晶アルミナまたは単結晶アルミナか
らなる発光管内に、発光物質として希土類金属ハロゲン
化物が封入された金属蒸気放電灯において、前記発光管
内面に形成する保護膜の成分の組成割合が Ａｌ2Ｏ3：Ｒ2Ｏ3＝１１：１（ＲはＬａ） Ａｌ2Ｏ3：Ｒ2Ｏ3＝ １：１（ＲはＮｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，
Ｇｄ，Ｓｃ） Ａｌ2Ｏ3：Ｒ2Ｏ3＝ ５：５（ＲはＤｙ，Ｈｏ，Ｙ，Ｅ
ｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ） であることを特徴とする金属蒸気放電灯。 - 【請求項４】 前記保護膜は結晶性を有するものである
請求項１から請求項３のいずれかに記載の金属蒸気放電
灯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30235195A JP3438445B2 (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | 金属蒸気放電灯 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30235195A JP3438445B2 (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | 金属蒸気放電灯 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09147800A JPH09147800A (ja) | 1997-06-06 |
| JP3438445B2 true JP3438445B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=17907875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30235195A Expired - Fee Related JP3438445B2 (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | 金属蒸気放電灯 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3438445B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011096578A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Seiko Epson Corp | 放電ランプ及びその製造方法、光源装置、プロジェクター |
-
1995
- 1995-11-21 JP JP30235195A patent/JP3438445B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09147800A (ja) | 1997-06-06 |
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