(57)【要約】  電気ランプは、光透過性内部ランプ容器（２）を気密に取り囲む外部ランプ外被（１）を有する。光源（３）が内部ランプ容器内に配置されている。光学干渉フィルム（４）が、外部ランプ外被の内面の少なくとも一部、或いは、内部ランプ容器の外面の少なくとも一部の上に設けられている。光学干渉フィルムは、複数の交互する高屈折率層及び低屈折率層を含み、高屈折率層の材料は実質的に酸化ジルコニウムを含む。好ましくは、外部ランプ外被（１）の容積Ｖｏｌｅに対する内部ランプ容器（２）の容積Ｖｉｌｖの比は、Ｖｉｌｖ／Ｖｏｌｅ≦０．５、好ましくは≦０．２５である。
2007511037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の内部ランプ容器を気密に取り囲む外部ランプ外被と、
前記内部ランプ容器内に配置された光源と、
前記外部ランプ外被の内面の少なくとも一部、或いは、前記内部ランプ容器の外面の少なくとも一部の上に設けられた光学干渉フィルムとを含み、
該光学干渉フィルムは、複数の交互する高屈折率層及び低屈折率層を含み、
前記高屈折率層の材料は、実質的に酸化ジルコニウムを含む、
電気ランプ。
【請求項２】
前記外部ランプ外被の容積Ｖｏｌｅに対する前記内部ランプ容器の容積Ｖｉｌｖの比が、
【数１】
2007511037.tif 000007
であることを特徴とする、請求項１に記載の電気ランプ。
【請求項３】
前記外部ランプ外被の容積Ｖｏｌｅに対する前記内部ランプ容器の容積Ｖｉｌｖの比が、
【数２】
2007511037.tif 000008
であることを特徴とする、請求項２に記載の電気ランプ。
【請求項４】
前記光学干渉フィルムは、前記内部ランプ容器の前記外面の少なくとも一部の上に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気ランプ。
【請求項５】
前記低屈折率層の材料が、実質的に二酸化ケイ素を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気ランプ。
【請求項６】
前記光学干渉フィルムは、可視光を透過し且つ赤外線を反射し、或いは、前記光学干渉フィルムは、当該電気ランプの色温度を変化することを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気ランプ。
【請求項７】
前記光源は、少なくとも１つの白熱灯本体、又は、動作中の放電ランプのアークを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気ランプ。
【請求項８】
当該電気ランプはハロゲンランプであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部ランプを気密に取り囲む外被を含み、且つ、光学干渉フィルムを含む電気ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような電気ランプは、具体的には、外被内に密閉して封止された内部ランプ容器内に配置された白熱光源を含むハロゲンランプである。加えて、電気ランプは、動作中にアーク放電が光源として作用する放電ランプであってもよい。そのような電気ランプは、例えば、自動車用途で、例えば、動作中に黄色光を発光する（ハロゲン又は放電）ヘッドランプとして、表示灯内の琥珀色光源（「自動車信号灯」とも呼ばれる）として、或いは、停車灯内の赤色光源として用いられる。電気ランプは、さらに、交通標識及び指示標識、輪郭照明、交通信号灯、投影照明、並びに、ファイバーオプティクス照明において用いられる。そのような電気ランプの代替的な実施態様は、色温度が変更される及び／又は赤外線が適切な光学干渉フィルムによってランプ容器内に封じ込められるランプを含む。冒頭段落に述べられたような種類の電気ランプは、店照明、家庭照明、アクセント照明、スポット照明、劇場照明、ファイバーオプティクス用途、及び、投影システムのような一般照明目的のためにも用途を見い出す。
【０００３】
光学干渉フィルムは、電磁スペクトルの異なる部分に起源する放射線、例えば、紫外光、可視光、及び／又は、赤外光を反射し及び／又は通過させる。そのような光学干渉フィルムは、電気ランプ（のランプ容器）上及び／又は反射器上の塗膜として通例設けられる。
【０００４】
光学干渉フィルムは、一般的に、赤外線反射性反射（省エネルギー）、色補正、紫外線遮断、日光塗膜、部分塗膜、後写鏡塗膜等に適用される。加えて、干渉フィルムは、一般的に、ランプ容器の外面に蒸着される。大部分のランプの動作条件は外被の高温（典型的には４００℃〜約１０００℃の範囲）を引き起こすので、そのような干渉塗膜の熱安定性が望ましい。その故に、そのような干渉フィルタは、典型的には、低屈折率材料としての二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）及び高屈折率を示す金属酸化物の積層を含む。適用される周知の金属酸化物は、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び、それらの混合であり、材料の正確な選択は基板の熱負荷に依存する。
【０００５】
例えば、気相成長法（ＰＶＤ：物理蒸着法）を用いて、或いは、（反応性）スパッタリングによって、或いは、浸漬被覆又は吹付けプロセスを用いて、或いは、ＬＰ−ＣＶＤ（低圧化学蒸着法）、ＰＥ−ＣＶＤ（プラズマ化学気相成長法）、又は、ＰＩ−ＣＶＤ（プラズマ衝撃化学気相成長法）を用いて、光学干渉フィルムを通例の方法で提供し得る。
【０００６】
光学干渉フィルタを含む電気ランプは、米国特許第４，０１７，７５８号から既知である。既知の電気ランプは、光透過石英ガラス内部ランプ容器を気密に取り囲む硬質ガラス外部ランプ外被を含む。光学干渉フィルムは、可視光を透過し且つ赤外線を反射し、光学干渉フィルムと、外部ランプ外被の内面上に蒸着された、濃密にドープされた金属酸化物フィルムとを含む。
【０００７】
既知の電気ランプの欠点は、特に、光学干渉フィルムが外被内に取り囲まれた内部ランプ容器上に蒸着されるときに、光学干渉フィルムの劣化が起こることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、前記欠点が除去された電気ランプを提供するである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、この目的のために、冒頭段落に述べられている種類の電気ランプは、
-   光透過性の内部ランプ容器を気密に取り囲む外部ランプ外被と、
-   内部ランプ容器内に配置された光源と、
-   外部ランプ外被の内面の少なくとも一部、或いは、内部ランプ容器の外面の少なくとも一部の上に設けられた光学干渉フィルムとを含み、
-   光学干渉フィルムは、複数の交互する高屈折率層及び低屈折率層を含み、
-   高屈折率層の材料は、実質的に酸化ジルコニウムを含む。
【００１０】
本発明の記載及び請求項において、「気密」という表示は、酸素が（意図的に）外被内の封止空間に加えられない状態を言及するよう用いられる。実際上全ての用途において、既知の電気ランプの光学干渉フィルムは、空気と直接的に接触するか、或いは、空気と少なくとも間接的に接触する。もし光学干渉フィルムが気密な電気ランプ（例えば、密閉して封止されたＰＡＲ反射器）内に蒸着されるならば、光学干渉フィルムの劣化を減少するために、光学干渉フィルムが蒸着された気密な電気ランプに、弱い酸化ガスを加えることが既知である。その上、そのような酸化は、充填ガス中の酸素分圧の低下を招き、光学干渉フィルムの劣化に対する酸化の有効性を最小限化する。
【００１１】
驚くべきことに、酸化ジルコニウムに基づく光学干渉フィルムは、光透過内部ランプ容器を気密に取り囲む外部ランプ外被を備える電気ランプにおける動作条件下の寿命期間中、安定し続ける。電気ランプが動作中にあるとき、光学干渉フィルムが劣化しがちであることは既知である。具体的には、既知の光学干渉フィルムの光学的及び機械的安定性は、室温と少なくとも１０００℃の温度との間の温度サイクリング期間中及び温度サイクリング後に著しい劣化を示す。光透過内部ランプ容器を気密に取り囲む外部ランプ外被を備える電気ランプ内の光学干渉フィルムに適用されるときには、周知であり且つ広く適用されている酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）さえも劣化を示す。
【００１２】
如何なる具体的な理論にも拘泥されることを願わずに、発明者は、電気ランプの動作期間中、水素がバーナ外被から放出される、即ち、高温で温度的に安定する他の層材料は、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）を含めて、水素に対して反応し且つ劣化するのに対し、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）は安定し続けると考える。加えて、ガラス壁から放出される水素は、ガス環境で投与される如何なる酸素によっても酸化される。封止空間内の如何なる酸素も消費されるや否や、水素は酸化タンタルを含む光学干渉フィルムを攻撃し始めるが、酸化ジルコニウムは例外である。
【００１３】
光学干渉フィルムが気密な電気ランプ内に蒸着されるときには、劣化の影響を減少するために、電気ランプの容積は十分に大きく取られなければならない。しかしながら、酸化ジルコニウムを適用するときには、容積比を従来技術において既知の容積比よりもずっと小さくし得る。このために、本発明に従った電気ランプの好適実施態様は、外部ランプ外被の容積Ｖｏｌｅに対する内部ランプ容器の容積Ｖｉｌｖの比が、
【００１４】
【数３】
2007511037.tif 000003
であることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、外部ランプ外被の容積Ｖｏｌｅに対する内部ランプ容器の容積Ｖｉｌｖの比は、
【００１６】
【数４】
2007511037.tif 000004
であることを特徴とする。
【００１７】
換言すれば、たとえバーナ／外被容積比が１：４よりも小さいとしても、光透過内部ランプ容器を気密に取り囲む外部ランプ外被を備える電気ランプ内の酸化ジルコニウムの劣化は減少される。
【００１８】
好ましくは、光学干渉フィルムは、内部ランプ容器の外面の少なくとも一部の上に配置される。高屈折率層として酸化ジルコニウムを含む光学干渉フィルムが内部ランプ容器の外面上に蒸着されているとき、光学干渉フィルムは、室温と少なくとも１０００℃の温度との間の温度サイクリング期間中及び温度サイクリング後に、殆ど或いは全く劣化を示さない。
【００１９】
本発明のこれらの及び他の特徴は以下に記載される実施態様を参照することで明瞭に解明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図面は純粋に概略的であり、原寸で描写されていない。特に明瞭性のために、一部の寸法は強く誇張されている。図面中、同等の参照番号は、可能な限り同等部材を参照している。
【００２１】
図１は、本発明に従った電気ランプの実施態様を示す断面図である。電気ランプは、光透過性の内部ランプ容器２を気密に取り囲む外部ランプ外被１を含む。気密は、空気への開放接続がなく、動作条件下の電気ランプの寿命期間中に外部ランプ外被内部で顕著な酸素分圧を維持するために如何なる酸素もガス環境に意図的に投与されないことを意味する。外部ランプ外被１は、例えば、硬質ガラス又は石英ガラスから成る。内部ランプ容器２は、例えば、硬質ガラス、石英ガラス、又は、多結晶性酸化アルミニウム（ＰＣＡ）から成る。光源３が、内部ランプ容器２内に配置されている。図１の実施例において、光源３は（螺旋形状の）タングステン白熱体である。代替的な実施態様では、２つの電極がランプ容器内に配置され、動作中、アーク放電が２つの電極間に維持される。図１の実施例において、内部ランプ容器２は、内部ランプ容器２の両端に配置された第一端部６及び第二端部７を有する所謂両口ランプ容器である。光源３に電気的に接続された電流供給導体８，９が、第一端部６及び第二端部７内のモリブデン（Ｍｏ）箔を経由して、内部ランプ容器２から出ている。図１中の内部ランプ容器２は、単一のさらなる端部１７を用いて所謂単一端部電気ランプが得られるよう、外部ランプ外被１内に配置されている。それぞれの電流供給導体８，９に電気的に接続されたさらなる電流供給導体１８，１９が、さらなる端部１７内のモリブデン箔を経由して、外部ランプ外被１から外部に出ている。好ましくは、さらなる電流供給導体１８，１９は酸化プロセスを用いて脱炭され、これらの接続体の炭素汚染レベルを最小限化する。好ましくは、酸化ジルコニウムが無炭素環境条件下で適用される。ゲッタ２０が内部ランプ容器２を取り囲む気密空間内に存在し得る。
【００２２】
図１の実施例において、光学干渉フィルム４が、内部ランプ容器２の外面の少なくとも一部の上に設けられている。本発明に従った電気ランプの代替的な実施態様では、光学干渉フィルムは外部ランプ外被の内面の１つの上に配置される。光学干渉フィルム４は、複数の交互の高屈折率層及び低屈折率層を含み、高屈折率層の材料は、実質的に酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含む。好ましくは、低屈折率層材料は、実質的に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含む。
【００２３】
高屈折率層として酸化ジルコニウムを備える光学干渉フィルムは、光透過性の内部ランプ容器を気密に取り囲む外部ランプ外被を備える電気ランプにおける動作条件下の寿命中安定し続ける。酸化ジルコニウムは、そのような電気ランプ内の動作条件下の劣化に対して熱的及び化学的に不活性な光学干渉フィルムにおける使用に適した唯一の材料であるように思われる。電気ランプが動作しているとき、光学干渉フィルム、具体的には、高屈折率材料の層が劣化しがちであることは周知である。具体的には、既知の光学干渉フィルムの光学的及び機械的安定性は、室温と少なくとも１０００℃の温度との間の温度サイクリング期間中及び温度サイクリング後に著しい劣化を示す。周知であり且つ広く適用されている酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）でさえも、光透過内部ランプ容器を気密に取り囲む外部ランプ外被を備える電気ランプ内の光学干渉フィルムに適用されるときに劣化を示す。
【００２４】
光学干渉フィルムが（例えば、密閉封止されたＰＡＲ反射器内のような）気密電気ランプ内に蒸着されるときには、もし電気ランプの容積が十分に大きく取られるならば、劣化の影響を減少し得る。しかしながら、酸化ジルコニウムを適用するときには、容積比を従来技術で既知の容積比よりもずっと小さくし得る。好ましくは、外部ランプ外被の容積Ｖｏｌｅに対する内部ランプ容器の容積Ｖｉｌｖの比率は、
【００２５】
【数５】
2007511037.tif 000005
である。
【００２６】
好ましくは、外部ランプ外被の容積Ｖｏｌｅに対する内部ランプ容器の容積Ｖｉｌｖの容積の比率は、
【００２７】
【数６】
2007511037.tif 000006
である。
【００２８】
換言すれば、たとえバーナ／外被の容積比が１：４よりも小さいとしても、酸化ジルコニウムの劣化は、光透過性の内部ランプ容器を気密に取り囲む外部ランプ外被を備える電気ランプ内で減少される。極めて好適な容積比は約０．１８である。
【００２９】
好ましくは、光学干渉フィルム４は、内部ランプ容器２の外面の少なくとも一部の上に配置される（図１を参照）。高屈折率層として酸化ジルコニウムを含む光学干渉フィルムが内部ランプ容器の外面上に蒸着されるとき、光学干渉フィルムは、室温と少なくとも１０００℃の温度との間の温度サイクリング期間中又は温度サイクリング後に劣化を殆ど或いは全く示さない。本発明に従った好適実施態様は、光学干渉フィルム４が、可視放射線を透過し且つ赤外線を反射し、或いは、光学干渉フィルム４が、電気ランプの色温度を変えることを特徴とする。好ましくは、光源３は、少なくとも１つのランプ本体、又は、動作中の放電ランプのアークを含む。電気ランプは、好ましくは、ハロゲンランプを含む。
【００３０】
上述の実施態様は本発明を制限するというよりもむしろ例証すること、及び、当業者であれば添付の請求項の範囲から逸脱することなしに多くの代替的な実施態様を設計し得るであろうことが留意されるべきである。請求項中、括弧内の如何なる参照記号も請求項を制限するものと解釈されてはならない。「含む」という動詞及びその活用形の使用は、請求項中に述べられている素子又はステップ以外の素子又はステップの存在を排除しない。素子に先行する冠詞又は不定冠詞は、そのような素子が複数存在することを排除しない。幾つかの明確な素子を含むハードウェアを用いて、並びに、適切にプログラム化されたコンピュータを用いて本発明を実施し得る。幾つかの手段を列挙する装置の請求項では、単一及び同一品目のハードウェアによってこれらの手段の幾つかを具現化し得る。特定の手段が相互に異なる従属請求項に引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用い得ないことを指し示さない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に従った電気ランプの実施態様を示す断面図である。
【図１】
2007511037.tif 000009
【国際調査報告】
2007511037.tif 000010
2007511037.tif 000011
2007511037.tif 000012