JPH08339760A - 金属蒸気放電灯の製造方法 - Google Patents
金属蒸気放電灯の製造方法Info
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- JPH08339760A JPH08339760A JP14441995A JP14441995A JPH08339760A JP H08339760 A JPH08339760 A JP H08339760A JP 14441995 A JP14441995 A JP 14441995A JP 14441995 A JP14441995 A JP 14441995A JP H08339760 A JPH08339760 A JP H08339760A
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Landscapes
- Formation Of Various Coating Films On Cathode Ray Tubes And Lamps (AREA)
- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光管の内面に化学的に安定な窒化膜の形成
すること。 【構成】 まず、発光管の内面に窒化珪素（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）膜を形成する。その方法は、ガス導入管７ａ及
びガス排気管７ｂが設けられた管体１を、電気炉８の中
に入れて８００℃に加熱し、ガス導入管７ａよりキャリ
アガスとしての窒素と、１％（容積比）のアンモニアお
よび0.05％（容積比）のモノシランからなる混合ガスと
を流入し、ガス排気管７ｂよりその一部を流出させなが
ら行なう。次に、再びガス導入管７ａより、キャリアガ
スである窒素とアンモニアガスを導入し、窒化処理を行
ない化学量論比に近い組成を有する窒化膜とする。
すること。 【構成】 まず、発光管の内面に窒化珪素（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）膜を形成する。その方法は、ガス導入管７ａ及
びガス排気管７ｂが設けられた管体１を、電気炉８の中
に入れて８００℃に加熱し、ガス導入管７ａよりキャリ
アガスとしての窒素と、１％（容積比）のアンモニアお
よび0.05％（容積比）のモノシランからなる混合ガスと
を流入し、ガス排気管７ｂよりその一部を流出させなが
ら行なう。次に、再びガス導入管７ａより、キャリアガ
スである窒素とアンモニアガスを導入し、窒化処理を行
ない化学量論比に近い組成を有する窒化膜とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属蒸気放電灯、特にそ
の発光管の製造方法に関するものである。
の発光管の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、金属蒸気放電灯として発光管内に
水銀と希ガスを封入した高圧水銀灯に演色性や発光効率
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さらに封入し
たメタルハライドランプが用いられている。
水銀と希ガスを封入した高圧水銀灯に演色性や発光効率
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さらに封入し
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、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、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る。
高温になるために、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、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る。
【０００４】また、金属ハロゲン化物の金属が発光管に
溶け込んだり、発光管と反応し、消失することによって
残されたハロゲンにより、始動電圧やランプ電圧の上昇
による不点灯や立ち消え現象が生じ、これによってもラ
ンプ寿命を短くするという欠点もある。
溶け込んだり、発光管と反応し、消失することによって
残されたハロゲンにより、始動電圧やランプ電圧の上昇
による不点灯や立ち消え現象が生じ、これによってもラ
ンプ寿命を短くするという欠点もある。
【０００５】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号公報参照）、管体内面に窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）被
膜を形成したもの（特開昭５１−３６７８８号公報、特
開昭５６−２２０４１号公報、特開昭５１−１２００７
６号公報等参照）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号公報参照）、管体内面に窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）被
膜を形成したもの（特開昭５１−３６７８８号公報、特
開昭５６−２２０４１号公報、特開昭５１−１２００７
６号公報等参照）がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如き従来の被膜では、ランプ寿命を短くする種々の要因
の除去には万全ではない。それは、膜材料として化学的
に安定な状態、つまり、化学量論比に満ちた膜作成が完
全ではなく、多少欠陥を残しているからである。そのた
め、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜を例に挙げれば、化学量
論比にかなった窒化珪素膜（Ｓｉ：Ｎ＝３：４）を作成
したつもりでも、実際にはＳｉ3 Ｎx （ｘ＝３〜３．
５）の薄膜であり、窒素と結合できなかった欠陥部が存
在し、化学的に不安定な状態であることから、膜と封入
物質との反応や、石英表面の露出による発光管と封入物
質との反応が起こってしまうという問題があった。
如き従来の被膜では、ランプ寿命を短くする種々の要因
の除去には万全ではない。それは、膜材料として化学的
に安定な状態、つまり、化学量論比に満ちた膜作成が完
全ではなく、多少欠陥を残しているからである。そのた
め、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜を例に挙げれば、化学量
論比にかなった窒化珪素膜（Ｓｉ：Ｎ＝３：４）を作成
したつもりでも、実際にはＳｉ3 Ｎx （ｘ＝３〜３．
５）の薄膜であり、窒素と結合できなかった欠陥部が存
在し、化学的に不安定な状態であることから、膜と封入
物質との反応や、石英表面の露出による発光管と封入物
質との反応が起こってしまうという問題があった。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、発光管の内面
に化学的に安定な窒化膜の形成が可能な金属蒸気放電灯
の製造方法を提供することにある。
されたもので、その目的とするところは、発光管の内面
に化学的に安定な窒化膜の形成が可能な金属蒸気放電灯
の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、発光管の内面に窒化膜を形成してなる金属蒸
気放電灯の製造において、前記窒化膜を形成した後、窒
化処理を施し化学量論比に近い組成を有する窒化膜とし
たことを特徴とするものである。
本発明は、発光管の内面に窒化膜を形成してなる金属蒸
気放電灯の製造において、前記窒化膜を形成した後、窒
化処理を施し化学量論比に近い組成を有する窒化膜とし
たことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】本発明によれば、化学量論比に近い組成を有す
る窒化膜を形成できるので、窒化膜は化学的に安定な状
態となり、窒化膜と封入物質との反応や、発光管材表面
の露出による発光管と封入物質との反応を防ぐことがで
きる。
る窒化膜を形成できるので、窒化膜は化学的に安定な状
態となり、窒化膜と封入物質との反応や、発光管材表面
の露出による発光管と封入物質との反応を防ぐことがで
きる。
【００１０】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セラミックスがあ
る。上述のように、ランプ点灯状態では発光管が高温に
なるために、発光管と発光物質との反応が起こる。この
反応を、発光管材料として石英ガラスを用いた場合を例
に挙げ、もう少し詳細に説明する。
スまたは透光性セラミックスや単結晶セラミックスがあ
る。上述のように、ランプ点灯状態では発光管が高温に
なるために、発光管と発光物質との反応が起こる。この
反応を、発光管材料として石英ガラスを用いた場合を例
に挙げ、もう少し詳細に説明する。
【００１１】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封入物質（発
光物質）として多く用いられている。発光管に石英ガラ
ス、封入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、希土類酸化物とＳｉＯ2 との金属珪酸塩を作
る。
せるために、希土類金属のハロゲン化物が封入物質（発
光物質）として多く用いられている。発光管に石英ガラ
ス、封入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、希土類酸化物とＳｉＯ2 との金属珪酸塩を作
る。
【００１２】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ＳｉＯ
2 として再結晶して存在する。
安定であり、気体で存在し、石英ガラスの表面にＳｉＯ
2 として再結晶して存在する。
【００１３】これらの金属珪酸塩及び再結晶が失透現象
として現れ、このことは光透過率の低下、ランプの光束
低下を招く。また、希土類金属と石英との反応によっ
て、ランプ内の希土類金属イオンが減少し、最初に結合
していたハロゲンが、遊離されたままランプ内に残り、
始動電圧の上昇という寿命劣化を起こす。
として現れ、このことは光透過率の低下、ランプの光束
低下を招く。また、希土類金属と石英との反応によっ
て、ランプ内の希土類金属イオンが減少し、最初に結合
していたハロゲンが、遊離されたままランプ内に残り、
始動電圧の上昇という寿命劣化を起こす。
【００１４】このランプ内反応を防止する手段として、
希土類金属とイオン反応の少ない共有結合性の強い窒化
膜を発光管の内面に形成した例が知られている。耐ナト
リウム（Ｎａ）との保護膜として窒化珪素膜を用いたも
の（特開昭５１−３６７８８号公報参照）があるが、実
際には成膜した膜の組成が、窒化珪素の場合、Ｓｉ3Ｎ
x （ｘ＝４−ｙ）となり、ＳｉとＮが化学量論的に見合
わない膜となる。
希土類金属とイオン反応の少ない共有結合性の強い窒化
膜を発光管の内面に形成した例が知られている。耐ナト
リウム（Ｎａ）との保護膜として窒化珪素膜を用いたも
の（特開昭５１−３６７８８号公報参照）があるが、実
際には成膜した膜の組成が、窒化珪素の場合、Ｓｉ3Ｎ
x （ｘ＝４−ｙ）となり、ＳｉとＮが化学量論的に見合
わない膜となる。
【００１５】このような薄膜の構造は、窒素と結合でき
なかったＳｉのダングリングボンドが多数存在している
こと、あるいは水素などの不純物を含有していることで
化学的に不安定な状態であり、上述の問題点を解決でき
ないが、本発明によれば、膜形成後に窒化処理を施すこ
とにより、Ｓｉ3 Ｎ4 に近い化学量論比を有する膜を合
成することができ、化学的に安定で、ランプ内反応を防
止可能な膜を形成できる。
なかったＳｉのダングリングボンドが多数存在している
こと、あるいは水素などの不純物を含有していることで
化学的に不安定な状態であり、上述の問題点を解決でき
ないが、本発明によれば、膜形成後に窒化処理を施すこ
とにより、Ｓｉ3 Ｎ4 に近い化学量論比を有する膜を合
成することができ、化学的に安定で、ランプ内反応を防
止可能な膜を形成できる。
【００１６】
【実施例】図２は、本発明に係る製法により製造した発
光管の一例を示すもので、１は管体、２はタングステン
製の電極、３はモリブデン箔、４は導入線、５は窒化処
理を施すことにより形成したオキシナイトライドガラス
層、６はチップオフ部である。
光管の一例を示すもので、１は管体、２はタングステン
製の電極、３はモリブデン箔、４は導入線、５は窒化処
理を施すことにより形成したオキシナイトライドガラス
層、６はチップオフ部である。
【００１７】その製法は、発光管材料（管材）の両端部
に電極２を封着し、その内面に窒化膜を形成した後、窒
化処理を施す。その後、管体１内を排気管を介して真空
排気し、封入物質を封入する。
に電極２を封着し、その内面に窒化膜を形成した後、窒
化処理を施す。その後、管体１内を排気管を介して真空
排気し、封入物質を封入する。
【００１８】次に、上記の窒化処理方法としてアンモニ
ア処理を用いた実施例に基づいて詳細に説明する。
ア処理を用いた実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１９】まず、発光管の内面に窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ
4 ）膜を形成する。その方法は、図１に示すように、ガ
ス導入管７ａ及びガス排気管７ｂが設けられた管体１
を、電気炉８の中に入れて８００℃に加熱し、ガス導入
管７ａよりキャリアガスとしての窒素と、１％（容積
比）のアンモニア（ＮＨ3 ）および0.05％（容積比）の
モノシラン（ＳｉＮ4 ）からなる混合ガスとを流入し、
ガス排気管７ｂよりその一部を流出させながら行なっ
た。そのときの成膜速度は約３００Å／分で、発光管内
面に0.3 μｍの窒化珪素膜を形成した。
4 ）膜を形成する。その方法は、図１に示すように、ガ
ス導入管７ａ及びガス排気管７ｂが設けられた管体１
を、電気炉８の中に入れて８００℃に加熱し、ガス導入
管７ａよりキャリアガスとしての窒素と、１％（容積
比）のアンモニア（ＮＨ3 ）および0.05％（容積比）の
モノシラン（ＳｉＮ4 ）からなる混合ガスとを流入し、
ガス排気管７ｂよりその一部を流出させながら行なっ
た。そのときの成膜速度は約３００Å／分で、発光管内
面に0.3 μｍの窒化珪素膜を形成した。
【００２０】その後、再びガス導入管７ａより、キャリ
アガスである窒素とアンモニアガスを導入し、アンモニ
ア処理を行なった。
アガスである窒素とアンモニアガスを導入し、アンモニ
ア処理を行なった。
【００２１】ここで、アンモニア処理は、８００℃であ
った電気炉８を１０５０℃に昇温して、キャリアガスと
して窒素ガスを４cc／分、アンモニアガスを８cc／分の
混合ガスを流しながら１時間保持した。
った電気炉８を１０５０℃に昇温して、キャリアガスと
して窒素ガスを４cc／分、アンモニアガスを８cc／分の
混合ガスを流しながら１時間保持した。
【００２２】その結果、アンモニア処理を行なう前の窒
化珪素膜の組成比は、ＲＢＳ（ラザフォード後方散乱分
析）よりＳｉ3 Ｎ3.5 であったのに対して、アンモニア
処理を行なうとＳｉ3 Ｎ3.8 を有する薄膜（膜厚１μ
ｍ）を形成することができた。
化珪素膜の組成比は、ＲＢＳ（ラザフォード後方散乱分
析）よりＳｉ3 Ｎ3.5 であったのに対して、アンモニア
処理を行なうとＳｉ3 Ｎ3.8 を有する薄膜（膜厚１μ
ｍ）を形成することができた。
【００２３】このようにして得られた発光管を真空排気
した後、封入物質として、ヨウ化ネオジウム（Ｎｄ
Ｉ3 ）１５mg、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）５mg、水銀４
０mg、アルゴンガスを３０Torr封入し、ガス導入管７ａ
とガス排気管７ｂをチップシールしてチップオフ部６を
形成し、図２に示すような金属蒸気放電灯の発光管を完
成させた。
した後、封入物質として、ヨウ化ネオジウム（Ｎｄ
Ｉ3 ）１５mg、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）５mg、水銀４
０mg、アルゴンガスを３０Torr封入し、ガス導入管７ａ
とガス排気管７ｂをチップシールしてチップオフ部６を
形成し、図２に示すような金属蒸気放電灯の発光管を完
成させた。
【００２４】このようにして作製した入力２５０Ｗタイ
プの金属蒸気放電灯を、２５０Ｗの安定器で６０００時
間点灯させ光束維持率を測定した。その結果、光束維持
率は８５％であった。これに対し、窒化珪素膜を成膜し
た後、アンモニア処理を施していない同一仕様の金属蒸
気放電灯では、光束維持率は６２％であった。
プの金属蒸気放電灯を、２５０Ｗの安定器で６０００時
間点灯させ光束維持率を測定した。その結果、光束維持
率は８５％であった。これに対し、窒化珪素膜を成膜し
た後、アンモニア処理を施していない同一仕様の金属蒸
気放電灯では、光束維持率は６２％であった。
【００２５】次に、始動電圧を比較したところ、作製直
後のランプでは、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、アンモニ
ア処理なしのランプでは１８５Ｖ以上必要であったのに
対し、上記実施例に係るランプでは１７０Ｖ以下で始動
可能であった。
後のランプでは、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、アンモニ
ア処理なしのランプでは１８５Ｖ以上必要であったのに
対し、上記実施例に係るランプでは１７０Ｖ以下で始動
可能であった。
【００２６】なお、本発明における窒化処理とは、窒素
を含有する雰囲気に曝して窒素と反応させる処理を意味
し、上記実施例の如きアンモニア処理に限定されるもの
ではない。また、窒化膜は窒化珪素膜に限定されるもの
ではない。さらに、発光物質は金属ハロゲン化物に限定
されず、金属単体やそれらの混合物のようなものであっ
てもよい。また、その封入量も限定されず、アルゴンガ
スに代えて他の１種類のガスや、２種類以上の混合ガス
を用いても勿論よく、ガス圧も限定されるものではな
い。さらにまた、本発明は無電極の金属蒸気放電灯にも
適用できることは言うまでもないことである。
を含有する雰囲気に曝して窒素と反応させる処理を意味
し、上記実施例の如きアンモニア処理に限定されるもの
ではない。また、窒化膜は窒化珪素膜に限定されるもの
ではない。さらに、発光物質は金属ハロゲン化物に限定
されず、金属単体やそれらの混合物のようなものであっ
てもよい。また、その封入量も限定されず、アルゴンガ
スに代えて他の１種類のガスや、２種類以上の混合ガス
を用いても勿論よく、ガス圧も限定されるものではな
い。さらにまた、本発明は無電極の金属蒸気放電灯にも
適用できることは言うまでもないことである。
【００２７】
【発明の効果】本発明は上記のように、発光管の内面に
窒化膜を形成してなる金属蒸気放電灯の製造において、
前記窒化膜を形成した後、窒化処理を施し化学量論比に
近い組成を有する窒化膜としたことにより、化学的に安
定で、ランプ内反応を防止可能な膜を形成できる。従っ
て、本発明を用いれば、始動電圧の上昇が少なく、失透
現象による光透過率の低下のない良好な金属蒸気放電灯
を提供できる。
窒化膜を形成してなる金属蒸気放電灯の製造において、
前記窒化膜を形成した後、窒化処理を施し化学量論比に
近い組成を有する窒化膜としたことにより、化学的に安
定で、ランプ内反応を防止可能な膜を形成できる。従っ
て、本発明を用いれば、始動電圧の上昇が少なく、失透
現象による光透過率の低下のない良好な金属蒸気放電灯
を提供できる。
【図１】本発明に係る製法の一例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る製法により製造した発光管の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１ 管体 ２ 電極 ３ モリブデン箔 ４ 導入線 ５ 膜 ６ チップオフ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋見 元洋 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 発光管の内面に窒化膜を形成してなる金
属蒸気放電灯の製造において、前記窒化膜を形成した
後、窒化処理を施し化学量論比に近い組成を有する窒化
膜としたことを特徴とする金属蒸気放電灯の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14441995A JPH08339760A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 金属蒸気放電灯の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14441995A JPH08339760A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 金属蒸気放電灯の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08339760A true JPH08339760A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15361743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14441995A Pending JPH08339760A (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 金属蒸気放電灯の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08339760A (ja) |
-
1995
- 1995-06-12 JP JP14441995A patent/JPH08339760A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20041116 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |