(57)【要約】【課題】  発光管内壁に被着されるＳｉＣ膜厚に起因する光透過率の低下やクラックの発生を防止し、さらに、薄膜化に起因する光束低下を防止しうる放電ランプを提供すること。【解決手段】  内壁面に保護膜１４が形成されるバブル部分１２と電極１５が封入されている細管部分１３とを有するランプ発光管において、前記保護膜１４の膜厚は、その分光透過率が最大となる光の波長と放電ランプの発光スペクトルのピーク値とがほぼ一致するような値に形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電媒体が封入され径大な透光性の発光管部と、この発光管部の両側に気密に連結され、内部に前記発光管部内に一端が挿入された一対の電極がそれぞれ固定封入された一対の細管部と、前記発光管部の内壁面に形成された保護膜とを備え、この保護膜は、その分光透過率が、前記発光管部から発生する発光スペクトルにおけるピーク波長において、ほぼ最大となるようにその膜厚が形成されていることを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記発光管部は石英により形成され、前記保護膜は炭化珪素により形成されていることを特徴とする請求項１記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記保護膜の膜厚は、前記発光スペクトルにおけるピーク波長に対して２０％〜２４％の範囲に形成されることを特徴とする請求項２記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプ、特に、内壁面に炭化珪素（ＳｉＣ）膜が形成された石英発光管内にメタルハライドなどの放電媒体物質が封入され、且つ、電極が発光管両端の内側に封止される放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の放電ランプは、点灯中に高温となるため、封入されている放電媒体と発光管が反応して、発光管が変色しあるいは発光管材料の結晶化による失透現象などにより、発光管の透過率が低下してしまうことがあった。
【０００３】
また、放電媒体物質と発光管の反応により発光管内に残された、不十分な量のハロゲン等の放電媒体により、始動電圧やランプ電圧の上昇などが生じ、この結果、ランプの不点灯や立ち消え現象が発生し、ランプ自体の寿命を短くするという欠点があった。
【０００４】
この問題を解決するために、従来、発光管内壁面にＳｉＣ保護膜を形成させることによって、発光管と封入放電媒体との化学反応を抑制させ、ランプ寿命を長くする技術が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２６９９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このように発光管内壁に被着されたＳｉＣ膜の膜厚が厚いと光の吸収が大きくなって発光管の光透過率の低下を招き、さらには、発光管を構成する石英とＳｉＣ膜との熱膨張差によってＳｉＣ膜にクラックが生じる。したがってこれを防ぐためには、ＳｉＣ膜の膜厚を極力薄くする必要があった。
【０００６】
ところが、ＳｉＣ膜を薄くすると、光の干渉により透過スペクトルに脈動が起き、ランプの全光束を低下させてしまうという問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記の問題を解決し、発光管内壁に被着されるＳｉＣ膜に起因する光透過率の低下やクラックの発生を防止し、さらに、薄膜化に起因する光束低下を防止しうる放電ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の放電ランプは、内部に放電媒体が封入され径大な透光性の発光管部と、この発光管部の両側に気密に連結され、内部に前記発光管部内に一端が挿入された一対の電極がそれぞれ固定封入された一対の細管部と、前記発光管部の内壁面に形成された保護膜とを備え、この保護膜は、その分光透過率が、前記発光管部から発生する発光スペクトルにおけるピーク波長において、ほぼ最大となるようにその膜厚が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の放電ランプにおいては、前記発光管部は石英により形成され、前記保護膜は炭化珪素により形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、本発明の放電ランプにおいては、前記保護膜の膜厚は、前記発光スペクトルにおけるピーク波長に対して２０％〜２４％の範囲に形成されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発光管内壁に被着されるＳｉＣ膜厚に起因する光透過率の低下やクラックの発生を防止し、さらに、薄膜化に起因する光束低下を防止しうる信頼性の高い放電ランプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態につき、図1乃至図３を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明による放電ランプの内部構成を示す縦断面図で、球体状の石英製の発光管部１２と、その両側に連結された細管部１３とからなっている。発光管部１２の内部には放電媒体物質、例えば、メタルハライドが気密に封入されている。発光管部１２の内壁面には耐食性の保護膜であるＳｉＣ膜１４が、後述する製造方法により形成されている。
【００１４】
細管部１３は同じく石英製の細管を発光管部１２の両側において気密に連結したものであり、その内部には一対の電極１５とこれに接続されたモリブデン（Ｍｏ）箔１６が、封入されている。細管部１３はその内部に電極１５とモリブデン箔１６が挿入された状態で加熱圧縮され扁平形状に成形されている。一対の電極１５はそれらの一端が発光管部１２内に挿入され、モリブデン箔１６を介して高電圧が印加されたとき、発光管部１２内で封入された放電媒体を介して放電を開始する。
【００１５】
このような構成の放電ランプについて、ＳｉＣ膜の膜厚をそれぞれ、１２５ｎｍおよび１５４ｎｍとした場合の分光透過率と全光束を測定し、この結果と放電ランプの発光スペクトルとの関係を検討した。
【００１６】
図２は、各膜厚のＳｉＣ膜を有する放電ランプの分光透過率の測定結果であり、曲線（ａ）は膜厚が１５４ｎｍの場合、曲線（ｂ）は膜厚が１２５ｎｍの場合をそれぞれ示している。同図の横軸には波長（単位：ｎｍ）が、縦軸には分光透過率（単位：％）が、それぞれ示されている。
【００１７】
図３は、上述したメタルハライド放電ランプの発光スペクトルを示すグラフで、横軸には波長（単位：ｎｍ）が、縦軸には相対強度（単位：％）がそれぞれ示されている。
【００１８】
また、下記表1には、各膜厚における放電ランプの全光束（単位：ｌｍ）の測定結果が示されている。
【表１】
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図２のグラフから、ＳｉＣ膜の膜厚が１２５ｎｍの場合においては、その分光透過率は波長が約５７０ｎｍにおいて最大となることがわかる。これに対して、ＳｉＣ膜の膜厚が１５４ｎｍの場合においては、その分光透過率は波長が約７００ｎｍにおいて最大となるが、波長が約５７０ｎｍにおいては膜厚が１２５ｎｍの場合よりも低いことがわかる。
【００１９】
ここで、図３を参照すると、波長が約５７０ｎｍにおいては、放電ランプの発光スペクトルが最大のピーク値を示すことがわかる。このことから、ＳｉＣ膜の膜厚をその分光透過率が最大となる光の波長が、放電ランプの発光スペクトルが最大のピーク値と一致するような値に選定して形成することにより、放電ランプの光の透過率を最大にでき、その結果、全光束を最大にすることが可能となる。
【００２０】
表１の実験結果は、このようなＳｉＣ膜の膜厚と放電ランプの全光束との関係を実証するものである。すなわち、膜厚が０ｎｍ、すなわち、ＳｉＣ膜が存在しない場合の全光束は２７００ｌｍで最も大きいことは当然であるが、膜厚が１２５ｎｍの全光束は２５２１ｌｍであり、膜厚が１５４ｎｍの全光束２０２０ｌｍより大きいことを示している。
【００２１】
以上の実験結果から、ＳｉＣ膜の膜厚を、その分光透過率が最大となる光の波長と放電ランプの発光スペクトルのピーク値とが一致するような値に選定することにより、放電ランプの光の透過率を最大にでき、その結果、全光束を最大にすることが可能となることがわかる。しかしながら、この条件を満足する膜厚は実験では一義的に決定されるが、製造技術的にはＳｉＣ膜の製造工程での制御可能範囲、すなわち、製造上の制御誤差範囲がランプの発光スペクトルの最大ピーク波長に対して２０％〜２４％の範囲、すなわち、膜厚が１１４ｎｍ〜１３２ｎｍの範囲内に選定されれば、満足すべき結果が得られことも判明した。
【００２２】
かかる観点から前述した表１の実験結果を参照すると、発光スペクトルの最大ピーク波長５７０ｎｍに対して２２％に相当する膜厚１２５ｎｍは、発光スペクトルの最大ピーク波長５７０ｎｍに対して２７％に相当する膜厚１５４ｎｍに比べ全光束が約２０％高い。
【００２３】
ここで、発光管内壁面にＳｉＣ膜を形成する成膜装置と成膜方法について、図4乃至図5を参照して説明する。
【００２４】
図４は、成膜装置の構成を示すブロック図で、同図に示すように、細管体４１のほぼ中央部分外面に、コイル４２が数ターンから十数ターン緩く巻回されている。このコイル４２は整合器４３を介して高周波発生装置４４に接続されており、コイル４２に整合器４３を介して高周波が印加される。
【００２５】
なお、このコイル２は、高融点金属であるモリブデンやタングステンなどで作られている。
【００２６】
また、この細管体４１は、その一端は閉止弁４５ａを介して排気ポンプ５０に接続されている。細管体４１の他端は閉止弁４５ｂを介してタンク４６が接続され、また、このタンク４６にはガス供給ポンプ４７が接続されている。さらに、タンク４６は閉止弁４８を介して、ＳｉＣ膜形成材料となる気体が封入されているガスボンベ４９に接続されている。
【００２７】
図５は、上記の成膜装置によりその内壁面にＳｉＣ膜を形成させる発光管部を含む細管体の構成を示す概略説明図で、図4と同一構成部分には同一符号を付して示されている。
【００２８】
同図においては、細管体４１´の中央部には回転楕円体状の発光管部１２´が形成され、コイル４２は発光管部１２´に巻回されている。また、コイル４２が巻回さていない細管部分には、遮蔽管５１が挿入されている。遮蔽管５１は例えばセラミックチューブなどで構成され、細管体４１´の内壁面において、ＳｉＣ膜が形成されないようにシールドの役割を果たしている。
【００２９】
この状態で、ガスボンベ４９内の反応性ガス、例えば、ジメチルジクロロシラン（（ＣＨ３）２ＳｉＣｌ２）とＡｒガスとの混合ガスを、閉止弁４８を開きタンク４６の圧力によって５００Ｐａ程度にする。
【００３０】
一方、閉止弁４５ａを開いてポンプ５０により細管体４１内を真空に排気し、前記の混合ガスを細管体１内に導入する。
【００３１】
そして、高周波発生装置４４から１０ｗから１００ｗ程度の高周波電力をコイル４２に印加すると、細管体４１内で放電が誘起され、細管体４１の管壁温度が１００℃以上となり、この状態によって細管体４１の内壁面にＳｉＣ膜の薄膜が安定して形成される。
【００３２】
このときのＳｉＣ膜の膜厚は、細管体１内に導入されるガスボンベ４９からの管壁温度、反応性ガス量、高周波電力印加時間等により制御される。
【００３３】
このように、本発明によれば、ＳｉＣ膜の膜厚をその分光透過率が最大となる光の波長と放電ランプの発光スペクトルのピーク値とが一致するような値に選定することにより、発光管の内壁面に形成したＳｉＣ膜に起因する光透過率の低下やクラックの発生を防止し、さらに、薄膜化に起因する光束低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による放電ランプの内部構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実験結果を示すグラフであり、異なる膜厚のＳｉＣ膜における放電ランプの分光透過率の測定結果を示すグラフである。
【図３】本発明の実験に用いられた放電ランプの発光スペクトルを示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に使用する成膜装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に使用する細管管状体の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１２    石英発光管部
１３    細管部
１４    保護膜（ＳｉＣ膜）
１５    電極
１６    モリブデン箔
４１  細管体
４２    コイル
４３    整合器
４４    高周波発生装置
４５ａ，４５ｂ，４８    閉止弁
４６    タンク
４７，５０    ポンプ
４９    ガスボンベ
５１    遮蔽管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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