(57)【要約】  本発明は、単一の層として付着されかつ／または内部表面上に生成される酸化ケイ素の拡散バリア内側層を有する、放電ランプ用の石英ガラスの放電容器に関し、ならびにこのような拡散バリア内側層を生成し、かつ／または付着する方法およびこのような放電容器の使用に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な材料のランプ容器、好ましくは拡散バリア内側層を有する放電ランプ用の石英ガラスの放電容器を作製するための方法であって、拡散バリア内側層（２２）が、ＣＶＤ法によって前記ランプ容器、好ましくは放電ランプ用の放電容器の内壁に付着された、酸化ケイ素からなる単一の層として付着される、容器作製方法。
【請求項２】
透明な材料のランプ容器、好ましくは拡散バリア内側層を有する放電ランプ用の石英ガラスの放電容器を作製するための方法であって、拡散バリア内側層（２４）が、前記放電容器の内部表面の熱処理によって生成され、続けて、さらなる拡散バリア内側層（２２）が、ＣＶＤ法によって前記ランプ容器、好ましくは放電ランプ用の放電容器の内壁上に付着される、容器作製方法。
【請求項３】
ランプ容器、特に放電容器を作製するための方法であって、前記拡散バリア内側層（２２）が、反応性コーティング方法、好ましくは、
ＰＩＣＶＤ（プラズマ衝撃化学気相成長）、
ＰＥＣＶＤ（プラズマ促進化学気相成長）、
ＰＡＣＶＤ（プラズマ利用化学気相成長）、
ＴＣＶＤ（熱化学気相成長）
からなる群から選択された反応性コーティング方法によって付着される、請求項１または２に記載の容器作製方法。
【請求項４】
ランプ容器、特に拡散バリア内側層を有する放電ランプ用の石英ガラスの放電容器を作製するための方法であって、拡散バリア内側層（２４）が、容器内部表面、特に放電容器の内部表面の熱処理によって生成される、容器作製方法。
【請求項５】
ランプ容器、特に放電容器を作製するための方法であって、拡散バリア内側層（２４）が、前記容器内部表面、特に前記放電容器の内部表面上のプラズマ放電による加熱によって生成される、請求項２または４のいずれか１項に記載の容器作製方法。
【請求項６】
ランプ容器、特に放電容器を作製するための方法であって、拡散バリア内側層（２４）が、前記容器内部表面、特に前記放電容器の内部表面の反応ガスによるプラズマ処理による前記表面の熱処理によって生成される、請求項５に記載の容器作製方法。
【請求項７】
ランプ容器、特に放電容器を作製するための方法であって、前記表面の前記熱処理が、前記放電容器の内部表面上の反応性エッチング・ガスによるプラズマ処理によって実行され、前記反応性エッチング・ガスが、酸素または六フッ化硫黄である、請求項６に記載の容器作製方法。
【請求項８】
ランプ容器、特に放電容器を作製するための方法であって、前記２つの拡散バリア内側層（２２）および（２４）が、同じ装置の連続するプロセス工程で生成される、請求項２乃至７の少なくともいずれか１項に記載の容器作製方法。
【請求項９】
ガス放電ランプ用の放電容器が拡散バリア層を備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
白熱灯、特にハロゲン・ランプのランプ容器が拡散バリア層を備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
石英ガラスのランプ容器が拡散バリア層を備える、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
硬質ガラス・ランプ容器、特にアルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラスまたはアルミノホウケイ酸塩ガラスのランプ容器が、拡散バリア層を備える、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
セラミック・ランプ容器が拡散バリア層を備える、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法によって作製することのできる、ランプ容器、特に放電ランプ用の放電容器、好ましくは拡散バリア内側層を有する石英ガラス製の放電容器であって、拡散バリア内側層（２４）が生成され、かつ／または単一の層であり酸化ケイ素からなる拡散バリア内側層（２２）が付着され、あるいは拡散バリア内側層（２５）が、前記２つの組合せであるランプ容器、特に放電ランプ用の放電容器。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法によって作製される、ランプ容器、特に放電ランプ用の放電容器、好ましくは拡散バリア内側層を有する石英ガラス製の放電容器であって、拡散バリア内側層（２４）が生成され、かつ／または単一の層であり酸化ケイ素からなる拡散バリア内側層（２２）が付着され、あるいは拡散バリア内側層（２５）が、前記２つの組合せであるランプ容器、特に放電ランプ用の放電容器。
【請求項１６】
特に請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法によって作製される、ランプ容器、特に放電ランプ用の放電容器、好ましくは拡散バリア内側層を有する石英ガラス製の放電容器であって、拡散バリア内側層（２４）が生成され、かつ／または単一の層であり酸化ケイ素からなる拡散バリア内側層（２２）が付着され、あるいは拡散バリア内側層（２５）が、前記２つの組合せであるランプ容器、特に放電ランプ用の放電容器。
【請求項１７】
拡散バリア内側層の二酸化ケイ素が微晶質である、請求項１６に記載のランプ容器、特に放電容器。
【請求項１８】
拡散バリア内側層の前記二酸化ケイ素の結晶子サイズが、５０ｎｍより小さく、好ましくは１０ｎｍより小さい、請求項１６および１７のいずれか１項に記載のランプ容器、特に放電容器。
【請求項１９】
拡散バリア内側層の厚さが、１０から２０００ｎｍ、好ましくは５０から５００ｎｍである、請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載のランプ容器、特に放電容器。
【請求項２０】
拡散バリア内側層（２２）が、前記容器内側、特に前記放電容器の前記内部表面上にコーティングとして付着される、請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のランプ容器、特に放電容器。
【請求項２１】
拡散バリア内側層（２４）が、前記容器内側、特に放電容器の放電空間に隣接する、前記容器内側の石英ガラス基板のゾーンである、請求項１乃至２０のいずれか１項に記載のランプ容器、特に放電容器。
【請求項２２】
拡散バリア内側層（２５）が、拡散バリア層（２４）として前記放電空間に隣接する、前記放電容器の前記石英ガラス基板のゾーンと、さらなる拡散バリア層（２２）としての前記放電容器の前記内部表面上の二酸化ケイ素のコーティングとの組合せである、請求項１乃至２１のいずれか１項に記載のランプ容器、特に放電容器。
【請求項２３】
前記拡散バリア内側層が、ナトリウムおよび／またはスカンジウムおよび／または亜鉛に対抗する拡散バリアを形成する、請求項１乃至２２のいずれか１項に記載のランプ容器、特に放電容器。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の白熱灯、特にハロゲン・ランプ用のランプ容器。
【請求項２５】
前記ランプ容器が、硬質ガラス、特にアルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラスまたはアルミノホウケイ酸塩ガラスを含む、請求項１乃至２４のいずれか１項に記載のランプ容器。
【請求項２６】
前記ランプ容器がセラミック材料を含む、請求項１乃至２５のいずれか１項に記載のランプ容器。
【請求項２７】
前記ランプ容器、特に前記放電容器がナトリウムを含有する、請求項１乃至２６のいずれか１項に記載のランプ容器、特に放電容器。
【請求項２８】
前記ランプ容器、特に放電容器がヨウ素または臭素を含有する、請求項１乃至２７のいずれか１項に記載のランプ容器、特に放電容器。
【請求項２９】
請求項１乃至２８のいずれか１項に記載のランプ容器、特に放電容器を備えるメタル・ハライド・ランプ。
【請求項３０】
請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の放電容器を備える、高圧ランプまたは超高圧ランプ。
【請求項３１】
請求項１乃至３０のいずれか１項に記載のランプ容器、特に放電容器を備えた、自動車分野における照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散バリア内側層を有するランプ容器、詳細には放電ランプ用の石英ガラスの放電容器、ならびに、拡散バリア内側層を生成する方法およびこのようなランプ容器、例えばこのようにして作製された放電容器の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知のように、石英ガラスまたは酸化アルミニウムが高圧放電ランプのバーナーの容器の材料として利用可能である。その場合、とりわけ、絶えず続くガス放電プロセスのための、放電容器材料の保護機能、したがってランプの長期間の安定性を考慮に入れなければならない。密閉された放電空間、電極および封入物を有する放電容器は、バーナーとも称されるであろう。
【０００３】
このようなバーナーの耐用年数を制限する本質的なプロセスは、放電空間から容器の壁面内へまたはその壁面中を通る封入物の成分の拡散である。封入物の組成が、放電発光効率と放電色度座標（ｃｏｌｏｒ  ｌｏｃｕｓ）の両方を決定し、放電色度座標は、個々の成分の拡散によって封入物の組成が変化するときにそれに対応して変化する。
【０００４】
こうした色の変化は、いくつかの理由で不利益である。例えば、自動車分野におけるランプは、耐用年数を通して法律上の色度座標の要件を満たさなければならない。したがって、最小の色のずれ（ｄｒｉｆｔ）でさえ、ランプの長期間の耐用年数の間には非常に重要なものである。
【０００５】
さらに、ヘッドランプの個々の電球が交換されるときには、燃焼時間の違いにより左右のヘッドランプの間で知覚できる色の違いが起きてはならない。
【０００６】
この一例として、耐用年数中の放電容器の石英ガラス中に封入物成分としてのナトリウムの拡散がある。ナトリウムイオンの移動性は、石英ガラス、すなわちガラス状の非晶質の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が、ナトリウムに対して比較的多孔質であるようなものである。こうした拡散プロセスの強度は、放電容器ガラス中のナトリウムの可溶性および移動性に、とりわけ強く左右される。ガラス状の二酸化ケイ素を通るナトリウムイオンの拡散速度は、温度の指数関数に従う。
【０００７】
バーナー空間中のナトリウムの損失により、全体の放射中の、相対的な放射のナトリウム成分が低減する。ナトリウムは、主として黄色の領域で放出するので、ランプの色温度がより高い色温度に（青色に）変化する。
【０００８】
ランプの耐用年数の間の他のプロセスには、成分としてスカンジウムを含む封入物の場合、ケイ酸スカンジウムの形成がある。こうした反応の速度および程度についてはまだほとんど知られていない。しかし、これは、定性的に十分に検出することができ、放電に使用可能なスカンジウムの損失をもたらし、したがって色変化にも同様である。
【０００９】
対応する放電ランプの一例が米国特許出願２００３／０１８９４０８Ａ１によって与えられる。無水銀のＨＩＤランプ用のガス封入物成分としてキセノン（Ｘｅ）に加えて、ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および亜鉛（Ｚｎ）について言及されており、それぞれヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウムおよびヨウ化亜鉛としてキセノンガス封入物に加えられる。
【００１０】
さらに、石英ガラスの放電容器の失透も耐用年数を制限する要因であることを言及すべきである。
【００１１】
ランプの封入物は、Ｎａ、Ｓｃおよび無水銀ランプの場合にはＺｎも含有するので、その場合には失透を促進する影響を有する。したがって、失透プロセスを遅らせるためには、封入物による石英表面への腐食に対する不動態化が適している。
【００１２】
不動態化はさらに、高圧ランプのサイクル・プロセスを安定させるために使用できる。というのは、プラズマ壁面の相互作用は、放電体積内へかつ放電体積からの、水素および酸素の望ましくない放出および吸収をもたらす恐れがあるからである。
【００１３】
バーナーの材料として多結晶の透光性酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を選ぶと、石英ガラスに比べ非常に高コストであり、材料の特性が異なるのでバーナーの形状を適合させるためにさらに設計が必要となり、透明度の不足によって輝度の低下がもたらされる。
【００１４】
放電容器用の基板材料としての石英ガラスの利点を利用できるようにするために、それぞれ現行の要件にしたがって、石英ガラスバーナーを有する放電容器の耐用年数を増大させるために様々な試みがなされてきた。例えば、ＤＥ４２０８３７６では、放電空間においてマイクロ放電によって引き起こされ放電容器の壁面を腐食する、電子およびイオンによる絶えず続く衝撃による腐食および侵食に対する、石英ガラス上の保護層、とりわけＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３の保護層が提案されている。この場合に付着される保護層は、電子の衝撃によってガラス中で起こる結合の切断（「侵食」）を防止するものである。
【００１５】
ＤＥ４１１５４３７は、ガラス表面と付着された多層干渉フィルタとの間の直接の化学反応の結果としての電子衝撃によって起きるガラスの茶色の着色を避けることを意図した、陰極線管のガラス上のＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３製の保護層を開示している。
【００１６】
これらの２つの場合には、保護層は、粒子による衝撃に対して緩衝層として働くが、放電空間から拡散するガスの封入物の成分の問題に関しては解決策を与えていない。このため、Ａｌ２Ｏ３、石英ガラスまたはＡｌ２Ｏ３製のバリア・コーティングが放電容器用の基板材料として提案されている。
【００１７】
例えば、ＤＥ１０２１６０９２には、放電空間に面する石英ガラス製の放電容器の表面上の酸化アルミニウムのバリア・コーティングが記載されている。こうしたバリア層は、Ｎａの石英ガラス中への拡散に対するバリアを形成し、ハロゲンの腐食に対して石英ガラスを保護するものである。プラズマ利用ＣＶＤ法、好ましくはＰＩＣＶＤ法によるコーティングの場合、Ｏ２雰囲気中の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）が前駆体ガスとして提案されている（ＣＶＤとは、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（化学気相成長）、ＰＩＣＶＤとは、Ｐｌａｓｍａ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（プラズマ衝撃化学気相成長）を指す）。
【００１８】
その不都合な点としては、その基本容量で、ヘキサメチルジシロキサンや塩化チタンなど、ケイ素含有前駆体ガスおよびチタン含有前駆体ガスで動作される、ＰＩＣＶＤコーティング装置をアップグレードするためにはとりわけ非常に高くコストがかかることである。
【００１９】
ＤＥ２０２３７７２にもまた、多結晶の酸化アルミニウムの使用の代わりに放電容器用の基板材料として酸化アルミニウムの保護層で内側を被覆された石英ガラスが記載されている。
【００２０】
ＤＥ２５２４４１０には、放電空間からそれた向きの外面上に、酸化アルミニウムがその中に拡散されたゾーンを備える、ガラス状の二酸化ケイ素の放電容器が記載されている。このゾーンは、Ｎａ拡散バリアとして働くように意図されている。
【００２１】
【特許文献１】米国特許出願２００３／０１８９４０８Ａ１
【特許文献２】ＤＥ４２０８３７６
【特許文献３】ＤＥ４１１５４３７
【特許文献４】ＤＥ１０２１６０９２
【特許文献５】ＤＥ２０２３７７２
【特許文献６】ＤＥ２５２４４１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の一目的は、ランプ容器、例えば、Ａｌ２Ｏ３を含む、石英ガラスの放電容器の拡散バリア・コーティングの経済的な代替物を明示すること、および、放電ガス封入物のガス成分の拡散を少なくとも遅らせることによりランプの耐用年数を延長するランプ容器、例えば石英ガラスの放電容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
その目的は、請求項１の主体に明記された特徴により本発明によって達成される。本発明の好ましい実施形態および改善点を各従属請求項に見つけることができる。
【００２４】
したがって、本発明は、ＣＶＤ法によりランプ容器、好ましくは放電容器の内壁上に付着された、酸化ケイ素からなる拡散バリア内側層が単一の層として付着された、透明な材料のランプ容器、好ましくは拡散バリア内側層を有する放電ランプ用の石英ガラスの放電容器を作製するための方法を提供する。
【００２５】
本発明はしたがって、ＳｉＯ２の拡散バリアを、放電空間を有するランプ容器、特に放電容器の石英ガラス基板の境界面上に形成することを提案する。本発明は、ガス放電ランプ、好ましくは石英ガラス製のガス放電ランプのガス放電容器のコーティングの他に、透明な材料のランプ容器のためにも一般的に使用することができる。
【００２６】
したがって、本発明によって提案されるような拡散バリア・コーティングは、とりわけ白熱灯のランプ容器にも使用することができる。特にハロゲン・ランプでも同様に、拡散バリアは、このようなランプの耐用年数を延ばすために役立つことがわかる。例えば、Ｈ１、Ｈ４またはＨ７ランプなど、自動車分野におけるハロゲン・ランプの耐用年数を大幅に延ばすことも想定することができる。石英ガラス容器または石英ガラスを含有する容器の他に、硬質ガラス、特にアルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラスまたはアルミノホウケイ酸塩ガラスを含む、あるいはこのようなガラスからなるランプ容器を被覆することがさらに可能である。さらに、セラミック材料製のまたはセラミック材料を含むランプ容器の有利なコーティングも考えられる。
【００２７】
微晶質または超微細結晶（ｓｕｂ−ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）のＳｉＯ２が、バーナーまたは白熱灯の封入物の成分に関して拡散を抑える効果を有するということがわかっている。その場合、微晶質のＳｉＯ２と超微細結晶のＳｉＯ２の混合物と、例えば、狭い結晶子サイズの分布の両方が本発明の範囲内に包含される。
【００２８】
本発明の典型的な構成は、５０ｎｍより小さい結晶子サイズである。好ましい結晶子サイズの分布は、１０ｎｍより小さい範囲である。結晶子サイズは、２ｎｍより小さいサイズを有することもできる。その場合、結晶子はいくつかの単位格子程度のものでしかない。次いで、拡散バリア層の封入物の成分の移動性は、個々のＳｉＯ２分子の程度に低減する。
【００２９】
微晶質構造およびその場合の微晶質ＳｉＯ２の少し薄い層は、同時に、容器基板の、例えば放電容器基板の透明度を確実に維持する。
【００３０】
微晶質および／または超微細結晶のＳｉＯ２のこのような拡散バリア層を付着させるための特に経済的な方法がＣＶＤ法である。本明細書では、ＰＩＣＶＤ（プラズマ衝撃化学気相成長）、ＰＥＣＶＤ（プラズマ促進化学気相成長）、ＰＡＣＶＤ（プラズマ利用化学気相成長）およびＴＣＶＤ（熱化学気相成長）などの反応コーティング方法が好ましい。
【００３１】
ＰＩＣＶＤ法は、特に、本発明によるコーティングを生成するのに適している。本明細書では、層の成長およびＳｉＯ２の結晶化は、コーティング・パラメータによって適切に制御することができる。成長する層の形態に影響を与えるコーティング・パラメータは、特に、反応空間の中およびコーティング面上の温度、マイクロ波の電力密度、および前駆体（ガス体積中の前駆体成分）の分圧、ならびにしたがって反応空間中のＳｉ濃度である。
【００３２】
その場合の不可欠な要因は、コーティング・プロセスの開始前の基板の温度である。コーティングの開始前に、基板は、成長する層が下部構造にしっかりと結合することができるようにすでに十分熱くなければならない。そうでない場合には、到達するＳｉ成分は互いの上にだけしっかりと成長し基板に十分しっかりと結合せず、したがって基板上にはダスト様の粉末状のコーティングしか得られない。
【００３３】
基板温度が開始時よりも高い場合には、到達するＳｉ成分は、基板上に十分しっかりと成長するが、しかし、結果として得られる構造も必ずしも光学的に透明でなければならないという意味ではない。むしろ、これは基板のある最低温度を必要とし、その温度は基板のタイプおよび形状に左右されることが、試験によって示されている。特定の温度範囲を超えると、その層は、光学的にガラス状に透明な状態に成長し、一方で、初期の温度が低いと白濁する。
【００３４】
低いコーティング温度で外見が白濁する原因は、顕著な柱状に成長する層の成長である。優先的に柱状に成長する結晶子間の境界面は、その場合光学的に活性であり、その中を通過する光に強い散乱を引き起こし、それにより白濁した外見がもたらされる。基板温度が高いと、この柱状の成長は、少なくともそれほど強く顕著ではなくなるか、またはそれどころか完全に抑えられて、高温の場合はこうした散乱中心がもはや起こらず、したがって、濁った外見を抑えることができる。
【００３５】
コーティング・プロセスの開始時に基板温度を十分に高温にすることとちょうど同じくらい重要なことは、コーティング・プロセス中にその温度を維持することである。特に、初期に達成される基板温度を、延長したコーティング・プロセス中にプロセス・パラメータの適切な選択によって維持することができることを確実にする必要があり、それにより層の成長条件はコーティング・プロセス中に変化しない。
【００３６】
ＰＩＣＶＤ法で温度を調節するために最も本質的な影響を及ぼす量は、反応空間内のマイクロ波の電力密度である。これは、本質的に、反応空間の寸法および形状、ならびにマイクロ波の電力の結合のタイプに左右される。
【００３７】
パルス振幅およびパルス幅とパルス間隔の比を適切に選択することによって、必要とされるマイクロ波の電力を調整することができる。したがって、対応するように選択されたマイクロ波パラメータによって、リフレクタ上の光学的にガラス状に透明なコーティングをコーティング中に実現することができる。
【００３８】
導入された前駆体ガスが完全に反応するように、マイクロ波の電力密度に比例して、ガスの流れを調整することがさらに重要である。というのは、そうでなければ白濁した層も作り出される可能性があるからである。
【００３９】
層の高い拡散バリア効果、例えばナトリウムイオンに対するバリア効果を実現するためには、特に高温でコーティングを付着させることが必要である。というのは、層の成長時に温度が高いほど、相応に層がより稠密になり、したがってナトリウムイオンを拡散するための透過性が相応に低減されるからである。ここで再び、そうでない場合に低温時に起きる柱上の構造を阻止することが重要である。というのは、白濁した外見をもたらす、光学的に望ましくない散乱中心に加えて、この形態もナトリウムイオンの拡散に関して非常に不都合であるからである。結晶格子のイオンの拡散は、一般的に、優先的に結晶体の縁部に沿って起きて（いわゆる、粒界拡散）、その優先的な方向が明確に層を通る方向に向いている成長する柱の場合は、拡散バリア効果の意図される機能にとっては特に不都合である。
【００４０】
本発明によるバリア層の目的は、したがってイオンの拡散に対して効果的な拡散バリア層であり、結晶子は、微晶質および／または超微細結晶である。
【００４１】
石英ガラス上の微晶質および／または超微細結晶のＳｉＯ２の、本発明による拡散バリア層の他の利点は、付着したイオンの基板材料に対する親和性が非常に高く、したがってかなり高温のときでさえ基板上の層の付着性が顕著なことである。この場合の特定の利点は、拡散バリア層が基板とほぼ同じ材料から作られていることである。したがって、両方の材料の熱膨張係数が同じなので、高温ではひび割れがまったくないかまたは非常に軽微なひび割れしかないことが予期される。
【００４２】
微晶質および／または超微細結晶のＳｉＯ２のコーティングの典型的な層の厚さは、１０から１０００ｎｍ、好ましくは５０から５００ｎｍである。最大の結晶子サイズは、選択された層の厚さに影響される可能性がある。
【００４３】
本発明の改善点においては、微晶質および／または超微細結晶のＳｉＯ２の拡散バリア層は、石英ガラス基板の内部表面をコーティングすることによって付着されるのではなく、ランプ容器、例えば容器内部、すなわちガス放電ランプの放電空間を有する放電容器の石英ガラス基板の境界面のゾーン中に形成される。これは、容器の表面、例えばガス放電ランプの放電容器の内部表面を熱処理することによって行われる。
【００４４】
この方法の好ましい実施形態では、こうした熱処理は、プラズマ放電による熱の導入である。そのための好ましい方法は、ＰＩＣＶＤ（プラズマ衝撃化学気相成長）、ＰＥＣＶＤ（プラズマ促進化学気相成長）、ＰＡＣＶＤ（プラズマ利用化学気相成長）およびＴＣＶＤ（熱化学気相成長）などのＣＶＤ法である。
【００４５】
ＰＩＣＶＤ法を使用するときは、石英ガラス基板の内部表面ゾーンへのこの加熱を好都合に制御することができる。ここで再び、微晶質および／または超微細結晶の結晶構造は、内部表面ゾーンのＳｉＯ２中に生成される。その場合も、バーナー封入物の成分の拡散を抑える効果が観察される。
【００４６】
ＰＩＣＶＤ法においては、反応ガス、好ましくは例えば酸素および／または六フッ化硫黄などの反応性エッチング・ガスによるプラズマ処理によって表面の熱処理を実行することが特に推薦できる。その場合、プラズマの励起およびしたがってエッチング・ガスの効率を、マイクロ波プロセス・パラメータの選択によって好都合に調整できる。ここで再び、非常に重要なパラメータは、マイクロ波の電力密度であり、その電力密度は、パルス振幅およびパルス幅とパルス間隔の比によって調節することができる。高温での非常に反応性のあるガスのエッチング・プロセスによって、石英ガラス層を、薄いゾーンにおいて少なくとも部分的に結晶させることができ、ガス体積の外へのガスの原子の拡散に対するブロック効果を増大させた薄い微晶質および／または超微細結晶の層を生成する。
【００４７】
本発明の他の好ましい実施形態は、それぞれ上述したような、２つの異なる方法で作製された拡散バリア層の組合せである。まず、微晶質および／または超微細結晶の結晶構造を、好ましくはプラズマ放電、例えばエッチング・ガスを用いて加熱することによって石英ガラス基板の内部表面ゾーンのＳｉＯ２中に生成する。その後に、さらなる微晶質および／または超微細結晶のＳｉＯ２層を、ＣＶＤ法によってこの層の上に付着させる。
【００４８】
２つの異なる方法で作製された拡散バリア層の組合せの利点は、最初に作製された微晶質または超微細結晶の結晶構造が、ＣＶＤプロセスによって付着される第２の拡散バリア層にとって適切な下塗りを構成することである。特に、化学的な組成における可能な違いの他に、異なる方式で作製された２つの微晶質または超微細結晶の層は、特に、それらの平均結晶子サイズ、それらの結晶子サイズの分布およびそれらの結晶子の優先的な向き（形態）において異なるであろう。
【００４９】
（化学的な組成の可能な違いは、石英ガラス基板上に付着された拡散バリア内側層のＳｉＯ２コーティングの前駆体ガスからの残留物に関係する。こうした残留物は、本発明による内側コーティングの拡散を抑える効果を強化しやすい。有機ケイ素化合物、好ましくはヘキサメチルジシロキサンを、前駆体ガスとして使用する。）
【００５０】
例えば、プラズマ放電、例えばエッチング・ガスを用いることによる加熱は、非常に細かい粒子の結晶子サイズの１０ｎｍより小さい分布を非常に薄いゾーン内にもたらすが、結果として得られる結晶子サイズが、付着された層の厚さと同程度であることが非常に多いので、結晶子サイズの平均分布は、ＣＶＤプロセス、例えばＰＩＣＶＤプロセスによるコーティングの成長の間、ずっと大きく、例えば１０〜５００ｎｍである。
【００５１】
ＳｉＯ２層がガラスまたは石英ガラス上にＣＶＤ法、特にＰＩＣＶＤ法を用いて付着されるときに、結果として得られる結晶子が優先的に柱状に成長することがさらに観察されてきた。コーティング・プロセス中に表面が非常に高温であり、かつ／または前もって適切に処理された場合に、この優先的な成長の形が表れることを低減することができる。
【００５２】
こうした適切な処理は、例えば石英ガラスの表面の結晶化であってよく、それにより非晶質の石英ガラスと成長するＳｉＯ２層の間の自由境界面は、もはやＣＶＤコーティング・プロセスによる成長の間には存在しない。その成分は、結晶質の表面とＣＶＤプロセスからの濃縮しているガスの間の相互作用によって、そうでない場合の優先的な柱状の構造にはもはや成長することができない。その原因は、成長する結晶が、この場合すでに存在している結晶子の方向に沿って向くようにされて、そうでない場合の層が柱状に構成される優先的な成長の形を採用することがもはやできないということでもある。
【００５３】
したがって、まず超微細結晶層を適切な熱処理によって、例えばエッチング・ガスを用いて、石英ガラス電球上に生成し、そこで初めて微晶質コーティングをＣＶＤコーティング・プロセスによって付着させることが有利であるかもしれない。
【００５４】
この組み合わせた方法を同じ装置で特に経済的に実行することができ、つまりはＰＩＣＶＤ法によるコーティング用の装置が特によく適している。ＰＩＣＶＤコーティング装置の場合、基板を、とりわけヘキサメチルジシロキサンなどのケイ素を含有する前駆体ガスによってコーティングするように構成されており、拡散バリア層を本発明にしたがって作製するために、例えば反応性エッチング・ガスによるプラズマ処理により石英ガラス表面を熱処理するために必要である、エッチング・プロセスのためのガスのさらなる種類、例えば酸素または六フッ化硫黄を大規模な修理をすることなしに導入することが容易に可能である。本発明による方法は、その装置の高価で複雑な修理を避けることができる。ヘキサメチルジシロキサンは、拡散バリア層を有する本発明によるバーナー内部表面のコーティングのための前駆体ガスとして非常に適している。
【００５５】
本発明にしたがって作製されるこうした放電容器をメタル・ハライド・ランプとして採り入れることができる。このような状況において、以下のことを特に言及すべきである。
【００５６】
自動車のヘッドランプ用の、キセノン低温充填圧力が典型的な５から１５バールである、いわゆる「キセノン・ライト」用の水銀の追加のある高圧メタル・ハライド・ランプおよび水銀の追加のない高圧メタル・ハライド・ランプ。
【００５７】
一般の照明用の高圧メタル・ハライド・ランプ。
プロジェクション作業用の高圧メタル・ハライド・ランプ。
ハロゲン・サイクル・プロセスを使用する、プロジェクションの応用ための超高圧水銀ランプ。
本発明を、図面を利用して例示によってより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
図１は、ショートアーク・キセノン・ランプ１の詳細を示す。放電空間３が、放電ガスとしてのキセノンで、任意選択ではヨウ化ナトリウム、ヨウ化スカンジウムおよびヨウ化亜鉛などさらなるガス成分とともに、満たされている。放電を行うためには、タングステン電極４が、石英ガラス放電容器２の密封フォイルを介して気密式に導入される。電気的接続５を備えたベースおよび電気供給を伴うシャフト６が、電気供給の構成要素を形成する。
【００５９】
それぞれ水銀を含むタイプと無水銀のタイプの、ガスを充填して、本発明の石英ガラス放電容器２の内側コーティングを備えるこのようなＤランプの例示的な実施形態が、以下の表によって与えられる。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
図２から４はそれぞれ、放電容器、例えば石英ガラス放電容器２の壁面の拡大した細部を示す。この場合、拡散層２２および２４はそれぞれ、放電空間の方向に面している。
図２は、放電容器の石英ガラス基板２１の内部表面上のコーティングとしての拡散バリア層２２を示す。そのコーティングは、ＰＩＣＶＤ法によって石英ガラス基板２１のガラス状のＳｉＯ２２３上に、微晶質および／または超微細結晶のＳｉＯ２層として付着されている。
【００６２】
図３は、放電容器の石英電球基板２１の内部表面のゾーンとしての拡散バリア層２４を示す。この同様に微晶質および／または超微細結晶のＳｉＯ２層は、プラズマ放電による加熱による放電容器の石英ガラス基板２１の内部表面ゾーンの結晶化によって生成されている。石英ガラス基板の背面のガラス状のゾーン２３が、この拡散バリア層２４のすぐ隣にそれとかみ合うように配置されている。
【００６３】
図４は、図２および３に対応する２つの拡散バリア層の組合せを示す。まず、拡散バリア層２４が、プラズマ放電による加熱による放電容器の石英ガラス基板２１の内部表面ゾーンの結晶化によって、石英電球基板２１の内部表面のゾーンとして生成される。それに続いて、さらなる拡散バリア層２２が、ＰＩＣＶＤ法によって、拡散バリア層２４として構成された石英電球基板２１の内部表面上にコーティングとして付着される。原子の相互作用によって、これらの２つの微晶質および／または超微細結晶のＳｉＯ２層は、互いに良好な付着を示す。上述の例示的な実施形態を、他のランプのタイプおよび他の基板材料のために同様に使用することができる。石英ガラスの他にも、その代わりにまたはさらに硬質ガラスまたはセラミックなどの他の材料から作製することができる、具体的にはハロゲン・ランプのガラス容器も、本明細書で想定される。
【００６４】
本発明は、上述のような例示的な実施形態に限定されず、むしろ多種多様に変形することができることが当業者には明らかである。具体的には、これらの例示的な実施形態を互いに組み合わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】例えば自動車に使用されるようなメタル・ハライド・ランプ（Ｄランプ）を示す図である。
【図２】放電容器の石英電球の基板の内部表面上のコーティングとしての拡散バリア層を示す図である。
【図３】放電容器の石英電球の基板の内部表面のゾーンとしての拡散バリア層を示す図である。
【図４】石英電球の基板の内部表面のゾーンとしての拡散バリア層と組み合わせた、放電容器の石英電球の基板の内部表面上のコーティングとしての拡散バリア層を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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