JPH077122B2 - ランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は高屈折率で、光透過率が優れ、さらに剥離のお
それがないないような光学膜を形成したハロゲン電球な
どのランプに関する。

（従来の技術） ルチル形酸化チタン結晶の光屈折率が高いことは良く知
られている。そうして、このようなルチル形の結晶組織
を有する光学膜は高い屈折率を利用して反射防止膜や光
干渉膜の高屈折率層などに用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） ルチル形結晶組織をなす光学膜は可視光透過率が低いの
で、反射防止膜や光干渉膜としての効果を大きくする。
しかしながら、膜の厚さを大きくしたり、あるいは膜を
構成する層の数を増やすと透過光が弱くなり、たとえば
ハロゲン電球の赤外線反射膜に応用した場合には赤外線
反射膜の効果としてフィラメントの発光効率が向上して
も赤外線反射膜の可視光透過率が低いため、ランプ効率
はさほど向上しない。

そこで、本発明はルチル形酸化チタン結晶の高い屈折率
はそのまま維持し、しかも光透過率が高く、かつ剥離の
おそれがない光学膜をガラスバルブに形成したランプを
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 本発明はルチル形結晶組織を有する酸化チタンからなる
光学膜において、この結晶組織内に酸化ゲルマニウムを
含有させたことにより、ルチル形酸化チタン結晶の高い
光屈折率はそのまま維持し、しかも光透過率を格段に向
上するとともに剥離のおそれがないように改良したもの
である。

（作 用） 酸化チタン膜を熱処理してルチル形結晶組織を有する酸
化チタンに生成し、そして膜中の酸化ゲルマニウムを酸
化チタン膜内に含有させ、酸化チタン膜の高屈折率を害
することなく可視光透過率を格段に向上でき、しかも基
板との熱膨張率差により剥離も減少した。

（実施例） 本発明になる光学膜の一例を第１図に示す。図において
１は透明ガラス基板であり、たとえばランプのガラスバ
ルブである。２はこのガラス基板１の表面に形成した光
学膜である。

この光学膜２は酸化チタンに30重量％以下の酸化ゲルマ
ニウムを含有させてなる厚さ１μ前後の薄膜である。そ
うして、この光学膜２をＸ線解析するとルチル形の酸化
チタン結晶が明瞭に認められるが、酸化ゲルマニウムの
結晶は認められなかった。この結果から本実施例の光学
膜２は、全部または大部分がルチル形結晶組織をなして
いることが解った。

そうして、第１図に示すように、この光学膜２に可視光
Ｒを斜めに入射させると、光学膜２とガラス基板１との
２層で屈折して透過する。そこでこの光学膜２の屈折率
を測定すると、屈折率が2.5〜2.8で、明らかにルチル形
結晶組織を有する酸化チタンの屈折率に対応している。
また、この光学膜２の光透過率を測定すると光透過率が
92％以上である。そうして、可視光の入射方向を種々変
化させて見たが、反射光は極めて少なかった。このこと
から、この光学膜２は反射防止膜や防眩膜として極めて
優れていることが解った。

また、本実施例において基板１を石英ガラスとし、この
基板１に厚さ５μの光学膜２を形成して常温から800℃
までの範囲に温度変化させたが光学膜２の剥離は認めら
れなかった。このことから本実施例の光学膜２が剥離し
にくいことが理解できる。また、この実施例の光学膜２
は波長350nm以上の近紫外線を良く吸収する性質があ
り、各種放電ランプの外管バルブやハロゲン電球バルブ
などに形成して放射光中の紫外線遮断に用いることがで
きる。

このような光学膜２を形成するにはたとえばアセチール
アセトンでキレート化したゲルマニウムのキレート化合
物GeO・（CH₃COCH₂COCH₃）_２とチタンアルコキシドなど
の有機チタン化合物とを適当な有機溶剤に溶解し、この
溶液にガラス基板１を浸漬して所定速度で引上げて乾燥
する。ついで、この基板１を焼成して、塗膜を分解して
酸化ゲルマニウムを含む酸化チタニウム膜に変成する。
ついで、この基板１を所定条件で焼成してルチル形結晶
組織を有する酸化チタンに形成させれば上述の光学膜２
が得られる。

つぎに、ガラスバルブ表面に可視光透過赤外線反射膜か
らなる光学膜を形成したハロゲン電球の例を第２図に示
す。図中、５はハロゲン電球を構成する石英ガラスから
なバルブ、６はこのバルブ５の外表面に形成された可視
光透過赤外線反射膜、７はバルブ５内に封装されたフィ
ラメントである。そうして、バルブ５内にはアルゴンな
どの不活性ガスとともに所要のハロゲンが封入してあ
る。

この電球のフィラメント７に通電して点灯すると、フィ
ラメント７からの放射光のうち可視光はバルブ５および
可視光透過赤外線反射膜５を透過して矢印の可視光Ｖと
なって電球外に放射される。また、フィラメント７から
の放射光のうち赤外光は可視光透過赤外線反射膜５で反
射され矢印の赤外線Ｉがフィラメント７に帰還する。そ
して、フィラメント７はこの赤外線Ｉによって加熱され
る結果、フィラメント７の発光効率が高まり、可視光が
増えて電球の発光効率が向上する。

上記可視光透過赤外線反射膜５は第３図に模型的に示す
ように、バルブ５の外表面にシリカ、ふっ化マグネシウ
ムなどからなる低屈折率光学膜61と、上述のルチル形結
晶組織を有する酸化チタンに30重量％以下の酸化ゲルマ
ニウムを含有させてなる高屈折率光学膜62とを交互に密
着重層してある。

この高屈折率光学膜62は上述のとおり高屈折率が2.5以
上で極めて高く、したがって、層の厚さを薄くするとと
もに層の数を少なくして熱膨張に起因する剥離を防止で
きる。また、この光学膜62は可視光透過率が92％以上で
あるので、可視光の損失が少なく高効率である。

このような可視光透過赤外線反射膜６の製造方法の一例
を次に示す。バルブ５の両端を封止し内部を排気したハ
ロゲン電球をとり、バルブ５をエチルシリケートなどの
有機けい素化合物の溶液に浸漬して所定の速度で引上
げ、乾燥後約600℃の温度で約10分間焼成して低屈折率
光学膜61を形成する。

ついで、この低屈折率光学膜61を形成した電球のバルブ
５を上述のゲルマニウムのキレート化物と有機チタン化
合物との混合溶液に浸漬して所定の速度で引上げ、乾
燥、焼成して酸化膜に変成し高屈折率光学膜62を形成す
る。

このようにして低屈折率光学膜61と高屈折率光学膜62と
を交互に形成し、そののち、所定時間加熱して酸化チタ
ンをルチル形結晶組織を有するようにすればよい。

なお、前述の両実施例において結晶組織は概説に止めた
が、本実施例においては、光学膜のＸ線解析像におい
て、組織の大部分がルチル形結晶組織を有する酸化チタ
ンであり、かつ光学膜の光屈折率が2.50以上である。そ
うして、上記光学膜に含有させる酸化ゲルマニウムの量
が30重量％を越えると、光屈折率が低下して2.50以上を
維持できなくなることが考えられる。

そうして、本発明においては光学膜に少量のりんやほう
素（いずれも元素名）を含有させて剥離防止効果を向上
させてもよい。

また、本発明の光学膜は用途に限定はなく、シリカを主
成分とする石英ガラスバルブを用いる場合などにはこの
バルブが低屈折率膜としての光学膜の作用をなす。

〔発明の効果〕

このように本発明のランプでは、光学膜が酸化チタンに
30重量％以下の酸化ゲルマニウムを有しているので、ル
チル形結晶組織を有する酸化チタンとなり特有の高屈折
率を維持し、さらに、光透過率を格段に向上するととも
に剥離のおそれもなくなった。

したがって、紫外線吸収膜や可視光透過赤外線反射など
の光干渉膜として、発光効率などの光学特性や膜被着強
度の向上したハロゲン電球や放電ランプを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学膜の一実施例の説明図、第２図は
本発明のハロゲン電球の実施例の断面図、第３図は第２
図の要部の模型的拡大断面図である。 １……透明基板（バルブ）、２……光学膜 ５……バルブ、６……可視光透過赤外線反射膜 61……低屈折率光学膜、62……高屈折率光学膜 ７……フィラメント、Ｒ……光 Ｖ……可視光、Ｉ……赤外線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラスバルブの表面に、ルチル形結晶組織
   を有する酸化チタンに30重量％以下の酸化ゲルマニウム
   を有してなる光学膜が形成されていることを特徴とする
   ランプ。