JPH0992206A - 放電ランプ - Google Patents

放電ランプ

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Publication number
JPH0992206A
JPH0992206A JP7239451A JP23945195A JPH0992206A JP H0992206 A JPH0992206 A JP H0992206A JP 7239451 A JP7239451 A JP 7239451A JP 23945195 A JP23945195 A JP 23945195A JP H0992206 A JPH0992206 A JP H0992206A
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JP
Japan
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discharge lamp
oxynitride
arc tube
metal halide
tube material
Prior art date
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Pending
Application number
JP7239451A
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English (en)
Inventor
Mamoru Takeda
守 竹田
Kenichi Fujii
謙一 藤井
Tomizo Matsuoka
富造 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0992206A publication Critical patent/JPH0992206A/ja
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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透光性の向上と、耐メタルハライド性を向上
を実現すること。 【構成】 発光管材料を、アルミニウム系酸窒化物、ハ
フニウム系酸窒化物、ジルコニウム系酸窒化物、チタニ
ウム系窒化物もしくはジルコニウム系窒化物、ハフニウ
ム系窒化物等の透光性酸窒化物焼結体で構成している放
電ランプ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高圧放電ランプ、特に
メタルハライドランプに有用な発光管材料を備えた放電
ランプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】放電ランプは、水銀ランプ、メタルハラ
イドランプに代表されるように、二対の放電電極と発光
材料としての金属もしくは金属化合物および水銀、アル
ゴンなどが、発光管の中に真空封止されている。
【0003】図4に示すようにメタルハライドランプは
発光材料1、水銀2、希ガス3が発光管材料4の中に封
止されており、この時、一対の放電電極5が発光管4の
両端に設置されている。一般的に、発光管材料4は透光
性の非常に良い石英で構成しており、発光材料1として
のメタルハライドから分離した金属が特有の発光を放出
する。その時、メタルハライドと石英が反応する事によ
り、石英が磨りガラス状(失透)になっていくため、外
部に放出される光量が減衰していき、ランプ寿命を抑制
していた。
【0004】また図5のように高圧ナトリウムランプで
は、ナトリウム金属が石英と激しく反応するので、ナト
リウムとの反応を抑制させるため、発光管材料4とし
て、透光性アルミナを使用している。一対の放電電極5
はサーメット6を介してフリット7材料で封止されてい
る。またナトリウム金属は水銀とアマルガム8状にして
封入されている。
【0005】石英は、透光性が非常に良いことと、加工
性が良いこと、また熱ショックに非常に強いことにより
メタルハライドランプの発光管材料として今日広く使用
されている。
【0006】またナトリウムランプで使用されているア
ルミナ管材料は、ナトリウムとの反応が小さいことが特
徴であるが、さらには石英より高温に耐えられるという
特徴を有している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
メタルハライドランプで発光管として使用されている石
英管においては、発光材料としての封入物質であるメタ
ルハライドとの反応が激しく、石英が再結晶化したり、
再固着して、失透という直線透過率を大幅に低下させる
課題を有していた。それは結果としてランプの光束維持
率を落とす原因になっていた。特に昨今、点光源化する
ことによりOHP用の光源、プロジェクター用の光源な
どの種々の用途開発が進んでいるが、その時、発光管材
料への負荷が大きくなることにより石英管材料の失透が
ますます強くなるという課題を有していた。したがって
石英管材料に替わる失透の少ない透光性の高い発光管材
料の開発が、強く要望されている。
【0008】さらには管壁温度が1000℃以上になる
と、失透現象が極端になるため、もっと高温に耐えられ
る透光性発光管材料の開発が望まれている。
【0009】またナトリウム管に使用しているアルミナ
管においても、メタルハライドとの反応がやはり課題で
あり、従来のアルミナより反応性の少ないものを開発す
る必要があった。さらに透光性に関しても直線透過率が
悪いため、石英管に置き換えるところまで至っておら
ず、拡散透過率並びに直線透過率が石英の透過率に匹敵
しなおかつメタルハライドに対して反応の小さい材料が
要望されている。また機械的強度においても、ヒートシ
ョックに弱く、もっと強い材料が期待されている。
【0010】本発明はかかる点に鑑み、少なくとも透光
性の向上と耐メタルハライド性の向上を実現する放電ラ
ンプを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、発光管材料を、透光性酸窒化物焼結体もしく
はアルミナ以外の透明焼結酸化物体で構成したものであ
る。
【0012】また、焼結体セラミックで構成している発
光管内面に、薄膜の酸化膜もしくは酸窒化膜を少なくと
も一層以上形成したものである。
【0013】
【作用】本発明は、アルミナ管よりメタルハライドとの
反応性が少なく、アルミナ管よりも強い機械強度を有す
る酸窒化物材料もしくは酸化物材料を採用することによ
り、メタルハライドランプとして必要な透光性が向上
し、耐メタルハライド性が向上する。
【0014】また、焼結体材料表面に、耐メタルハライ
ドを有する透光性薄膜材料を形成することにより、透光
性を維持するため耐失透性が向上する。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0016】まず、第一の実施例として、メタルハライ
ドと発光管材料4との反応性を調べるために、石英管中
にアルミナもしくは石英板をメタルハライドとともに真
空封止し、1100℃60時間の反応加速実験を行っ
た。このとき、反応を促進させるために、約1ccの石
英管の中に0.2mgのNdI3を40粒同時に封入し
た。
【0017】NdI3を選んだ理由は、メタルハライド
の中でも石英との反応が強いからである。通常1cc程
度のランプで使用する場合はNdI3を1mg以下の封
入量であるが、今回の試験では、反応性を促進させるた
めに、多量のNdI3を封入した。容器及び試験材料
は、NdI3を封止前に、1000℃の真空熱処理によ
る脱水処理を施した。試験前後の直線透過率と拡散透過
率透過の変化を調べた。拡散透過率は積分球型の分光測
定装置により、可視領域の測定を行い、直線透過率に関
しては、He−Neレーザー6328nmの単波長での
測定を行った。
【0018】結果を見ると、石英に関しては、直線透過
率も拡散透過率も、試験前96%以上あったものが、試
験後90%前後に減少した。またアルミナに関しては、
拡散透過率は反応前は86%あったものが、試験後70
%に低下する程度で済んでいるが、直線透過率について
は初期80%以上あったものが、反応後は10%以下に
落ちてしまった。アルミナ管は、メタルハライドとの反
応で拡散透過率の減衰はさほどでもないが直線透過率が
極端に減衰する。そこで、我々は、アルミナに替わるム
ライト、ハフニア、ジルコニア等の酸化物焼結体もしく
はアルミニウム系酸窒化物、ハフニウム系酸窒化物、ジ
ルコニウム系酸窒化物、チタニウム系酸窒化物の焼結体
材料についてメタルハライドとの反応試験後の拡散透過
率および直線透過率を石英と比較して調べた。その結果
を図1に示す。
【0019】図1では、横軸に石英T0に対する拡散透
過率Tの比(T−T0)/T0をとり、縦軸に石英T0に
対する直線透過率Tの比(T−T0)/T0を取った。図
1から石英に比較して、直線透過率に関する限り、検討
した酸化物、酸窒化物の耐メタルハライド性は非常によ
く、ランプの放電管材料として適していることを見いだ
した。
【0020】また、ムライト等の酸化物焼結体の直線透
過率も非常によく、可視領域で80%以上の透過率を有
している。しかも熱ショック性に関しても、従来アルミ
ナが100℃から200℃の温度差しか有していなかっ
たものが、ムライトにする事により、300℃の温度差
に耐えられることが判った。
【0021】したがって、発光管材料として、アルミナ
管を使用するよりも酸窒化物の管材料を使用する方が反
応性が小さいことがわかり、また機械強度としては、ム
ライト等の酸化物を使用するほうが良いことを確認し
た。
【0022】次に第二の実施例として、焼結体の失透を
防止するのに、内面に酸窒化物系の薄膜をスパッター等
で形成し、より失透性を抑制することができることがわ
かった。それは、焼結体の場合、メタルハライドと反応
すると、粒界部での反応が進むことにより直線透過率が
減衰していくことがわかったためである。したがって反
応性の少ない透明薄膜で覆ってやることにより、粒界部
での反応を保護出来るようになった。
【0023】図2と図3に反応前と反応後での表面を光
学顕微鏡で取って拡大した状態を示すが、粒界が初期は
っきりしていなかったものが、粒界で反応が進んでいる
ことがわかる。実験は、先と同様の反応加速試験を行い
試験前後の基板の拡散透過率と直線透過率を測定した。
その結果、酸窒化物を内面コーティングした基板につい
ては、拡散透過率も直線透過率も反応による低下は低く
抑えることが出来た。したがって、一般照明用として全
光束的に使用する分には、さほどアルミナ管も影響は受
けないが、配光性を必要とするOHP用光源もしくはプ
ロジェクション用光源には大きな問題となる。したがっ
て、焼結体セラミック管材料の内面に反応性を抑制でき
るアルミニウムおよびジルコニウム、ハフニウム等の酸
化物もしくは酸窒化物系の薄膜をCVD、スパッター等
で形成したものは、さらに失透を抑制することが可能と
なった。
【0024】この発光管をランプ発光管として利用する
ために、アルミナ管と同様の失透加速試験を行いメタル
ハライドに対しての失透性を検討した。これによると、
拡散透過率も直線透過率も低下のレベルをかなり抑制す
ることができることがわかった。したがって、ランプの
発光管として有用であることがわかり、実際のランプ試
験を行い確認したところ失透の抑制が可能であることが
わかった。
【0025】以上の実施例は、有電極型の放電ランプを
想定して実験を進めてきたが、本発明は、無電極放電ラ
ンプに対しても適用できることはいうまでもない。
【0026】以上のように透光性を必要とするメタルハ
ライドランプの発光管材料として、従来の石英管ならび
に、アルミナ管に替わる材料として検討した結果、メタ
ルハライドとの反応性が小さくしかも強度的にもアルミ
ナ管より強い透光性発光管材料として、ムライト等の酸
化物もしくはアルミニウム、ジルコニウム、ハフニウム
等の酸窒化物の焼結体を使用することにより、ランプ寿
命が伸びると同時に、管壁温度を挙げられる。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アルミナ
管よりメタルハライドとの反応性が少なく、アルミナ管
よりも強い機械強度を有する透光性酸窒化物焼結体もし
くはアルミナ以外の透明焼結酸化物体を採用することに
より、メタルハライドランプとして必要な透光性が向上
し、耐メタルハライド性が向上する。
【0028】また、焼結体セラミックで構成している発
光管内面に、耐メタルハライドを有する薄膜の酸化膜も
しくは酸窒化膜を少なくとも一層以上形成したことによ
り、透光性が維持され、耐失透性が向上する。
【0029】このように本発明は、耐メタルハライド性
が向上し、発光管材料の失透が抑制出来るため、ランプ
の光束維持率が向上し、なおかつ拡散透過率だけでなく
直線透過率も向上させることができ、したがって、ラン
プの寿命特性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における酸窒化物系もしくは
酸化物系材料のメタルハライドとの反応による透過率を
示す図
【図2】透光性焼結体発光管材料の初期の表面拡大図
【図3】透光性焼結体発光管材料とメタルハライドとの
反応後の表面拡大図
【図4】石英管放電ランプの構成図
【図5】高圧ナトリウムランプの構成図
【符号の説明】
1 発光材料 2 水銀 3 希ガス 4 発光管材料 5 放電電極

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光管材料を、透光性酸窒化物焼結体で構
    成していることを特徴とする放電ランプ。
  2. 【請求項2】発光管材料を、アルミニウム系酸窒化物、
    ハフニウム系酸窒化物、ジルコニウム系酸窒化物、チタ
    ニウム系窒化物もしくはジルコニウム系窒化物、ハフニ
    ウム系窒化物の焼結体セラミックで構成していることを
    特徴とする請求項1記載の放電ランプ。
  3. 【請求項3】発光管材料を、アルミナ以外の透明焼結酸
    化物体で構成していることを特徴とする放電ランプ。
  4. 【請求項4】発光管材料を、ムライト(アルミナとシリ
    カの混合焼結体)、ハフニアもしくはジルコニアで構成
    していることを特徴とする請求項3記載の放電ランプ。
  5. 【請求項5】対極する放電電極を有し、発光金属のハロ
    ゲン化合物および水銀と希ガスを少なくとも含んでいる
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の放電
    ランプ。
  6. 【請求項6】無電極放電ランプであって、発光金属のハ
    ロゲン化物と希ガスとを少なくとも封入していることを
    特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の放電ラン
    プ。
  7. 【請求項7】焼結体セラミックで構成している発光管内
    面に、薄膜の酸化膜もしくは酸窒化膜を少なくとも一層
    以上形成したことを特徴とする放電ランプ。
  8. 【請求項8】薄膜として形成する酸化物及び酸窒化膜
    が、アルミニウム系酸化膜、ハフニウム系酸化膜、ジル
    コニウム系酸化膜、マグネシウム系酸化膜もしくはそれ
    ぞれの酸窒化膜であることを特徴とする請求項7記載の
    放電ランプ。
JP7239451A 1995-09-19 1995-09-19 放電ランプ Pending JPH0992206A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6740262B2 (en) 2000-05-09 2004-05-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Light-transmitting sintered body, light-emitting tube and electric discharge lamp using same
US7362053B2 (en) 2005-01-31 2008-04-22 Osram Sylvania Inc. Ceramic discharge vessel having aluminum oxynitride seal region
JP2010198976A (ja) * 2009-02-26 2010-09-09 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

Cited By (4)

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US7964235B2 (en) 2005-01-31 2011-06-21 Osram Sylvania Inc. Method of treating a ceramic discharge vessel
JP2010198976A (ja) * 2009-02-26 2010-09-09 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

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