CN103959433B - 光源装置以及灯丝 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具备将电力转换为可视光的效率高的灯丝的光源装置。提供具有透光性气密容器、在透光性气密容器内配置的灯丝、和用于对灯丝供给电流的导线的光源装置。灯丝具备：由高熔点金属材料形成的基体和为了降低基体的可视光反射率而覆盖基体的可视光反射率降低膜。由此，可视光的反射率低，红外光的反射率高，所以能够抑制红外光的放射，提高可视光光束效率。

Description

光源装置以及灯丝
技术领域
本发明涉及改善能量利用效率的光源用灯丝，尤其涉及采用灯丝的光源装置和热电子放出源。
背景技术
目前，广泛采用通过在钨灯丝等中流动电流来加热灯丝使其发光的白炽灯。白炽灯可获得接近于太阳光的演色性良好的放射光谱，从白炽灯的电力转换为光的转换效率为80％以上，但关于放射光的波长分量如图1所示，红外放射光分量为90％以上(图1的3000K的情况)。因此，从白炽灯的电力转换为可视光的转换效率大约为低于15lm/W的值。另一方面，荧光灯从电力转换为可视光的转换效率大约是90lm/W，大于白炽灯。因此，白炽灯的演色性良好，但具有环境负担大这样的问题。
作为使白炽灯高效率化、高亮度化、长寿命化的尝试，提出了各种方案。例如，在专利文献1以及2中提出了通过在灯泡内部封入惰性气体或卤素气体来使蒸发的灯丝材料卤化后反馈至灯丝(卤素循环)令灯丝温度进一步提高的结构。一般情况下，将它们称为卤素灯。由此，可获得向可视光的电力转换效率上升以及灯丝寿命延长的效果。在此结构中为了达成高效率化和长寿命化，对于封入气体的分量和压力的控制是重要的。
在专利文献3-5中公开了如下结构：对灯泡玻璃的表面实施红外线反射涂层并反射从灯丝放射出的红外光，并在返回到灯丝后进行吸收。由此，在灯丝的再加热中利用红外光来实现高效率化。
在专利文献6-9中提出了如下结构：在灯丝自身内制作细微构造体并利用该细微构造体的物理效果来抑制红外放射，使可视光放射的比例提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭60-253146号公报
专利文献2：日本特开昭62-10854号公报
专利文献3：日本特开昭59-58752号公报
专利文献4：日本特表昭62-501109号公报
专利文献5：日本特开2000-123795号公报
专利文献6：日本特表2001-519079号公报
专利文献7：日本特开平6-5263号公报
专利文献8：日本特开平6-2167号公报
专利文献9：日本特开2006-205332号公报
非专利文献
非专利文献1：F.Kusunoki et al.，Jpn.J.Appl.Phys.43，8A，5253(2004).
发明内容
发明所要解决的问题
但是，如日本专利文献1、2这样利用卤素循环的技术能够实现寿命延长效果，但难以大幅改善转换效率，目前成为20lm/W左右的效率。
另外，如专利文献3-5那样，关于在红外线反射涂层上反射红外放射后再吸收到灯丝的技术，因为灯丝的红外光的反射率为70％，反射率较高，所以没有高效地引起再吸收。另外，经由红外线反射涂层反射的红外光被灯丝以外的其它部分例如灯丝保持部分和灯口等所吸收，而没有利用于灯丝的加热。因此，通过本技术难以大幅改善转换效率。目前成为20lm/W左右的效率。
如专利文献6-9那样利用细微构造来实现红外放射光的抑制效果的技术虽然如非专利文献1那样存在对红外放射光谱的极少一部分波长显示放射增强和抑制效果的报告，但在宽范围的红外光整体中实现红外放射光的抑制是非常困难的。这是因为当抑制某波长时会增强其它波长的性质。因此，可认为利用本技术难以实现大幅度的效率改善。另外，在细微构造制作时，因为利用电子束光刻等高度的精加工技术，所以使用该技术的光源变得非常昂贵。此外还存在如下这样的问题：即使在高温抗热部件即W基体上作出细微构造，在1000℃左右的加热温度下也会导致细微构造部分被熔化和破坏。
本发明的目的是提供具备将电力转换为可视光的高效率的灯丝的光源装置。
解决问题的手段
为了达成上述目的，根据本发明可提供具有：透光性气密容器、在透光性气密容器内配置的灯丝、和用于对灯丝供给电流的导线的光源装置。灯丝具有控制表面的光的反射率的构造。例如，灯丝具备由高熔点金属材料形成的基体和为了降低基体的可视光反射率而覆盖基体的可视光反射率降低膜。
发明的效果
根据本发明，可通过红外波长区域的反射率高、可视光波长区域的反射率低的灯丝来抑制红外光放射并提高可视光放射，所以能够获得可视光光束效率高的光源装置。
附图说明
图1是示出现有的钨灯丝的放射能量的波长依赖性的曲线图。
图2是示出本发明的灯丝的反射率、放射率和放射光谱的关系的曲线图。
图3是示出实施方式1的Ta基体的研磨加工前的反射率与所获得的放射光谱和分光光度(放射光谱×可见度曲线)的波长依赖性的曲线图。
图4是示出实施方式1的Ta基体的研磨加工后的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图5是示出在实施方式1-1的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图6是示出在实施方式1-1的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图7是示出在实施方式1-2的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(ZrO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图8是示出在实施方式1-3的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(Y2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图9是示出在实施方式1-4的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(6H-SiC(六方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图10是示出在实施方式1-5的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(GaN膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图11是示出在实施方式1-6的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(3C-SiC(立方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图12是示出在实施方式1-7的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(HfO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图13是示出在实施方式1-8的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(Lu2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图14是示出在实施方式1-9的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(Yb2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图15是示出在实施方式1-10的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(石墨膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图16是示出在实施方式1-11的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(金刚石膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图17是以表形式示出实施方式1-1～1-11的灯丝的最优膜厚和可视光光束效率的说明图。
图18是示出实施方式2的Os基体的研磨加工前的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图19是示出实施方式2的Os基体的研磨加工后的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图20是示出在实施方式2-1的Os基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图21是示出在实施方式2-1的Os基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图22是示出在实施方式2-2的Os基体上具有可视光反射率降低膜(ZrO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图23是示出在实施方式2-3的Os基体上具有可视光反射率降低膜(Y2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图24是示出在实施方式2-4的Os基体上具有可视光反射率降低膜(6H-SiC(六方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图25是示出在实施方式2-5的Os基体上具有可视光反射率降低膜(GaN膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图26是示出在实施方式2-6的Os基体上具有可视光反射率降低膜(3C-SiC(立方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图27是示出在实施方式2-7的Os基体上具有可视光反射率降低膜(HfO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图28是示出在实施方式2-8的Os基体上具有可视光反射率降低膜(Lu2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图29是示出在实施方式2-9的Os基体上具有可视光反射率降低膜(Yb2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图30是示出在实施方式2-10的Os基体上具有可视光反射率降低膜(石墨膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图31是示出在实施方式2-11的Os基体上具有可视光反射率降低膜(金刚石膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图32是以表形式示出实施方式2-1～2-11的灯丝的最优膜厚和可视光光束效率的说明图。
图33是实施方式3的Ir基体的研磨加工前的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图34是示出实施方式3的Ir基体的研磨加工后的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图35是示出在实施方式3-1的Ir基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图36是示出在实施方式3-1的Ir基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图37是示出在实施方式3-2的Ir基体上具有可视光反射率降低膜(ZrO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图38是示出在实施方式3-3的Ir基体上具有可视光反射率降低膜(Y2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图39是示出在实施方式3-4的Ir基体上具有可视光反射率降低膜(6H-SiC(六方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图40是示出在实施方式3-5的Ir基体上具有可视光反射率降低膜(GaN膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图41是示出在实施方式3-6的Ir基体上具有可视光反射率降低膜(3C-SiC(立方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图42是示出在实施方式3-7的Ir基体上具有可视光反射率降低膜(HfO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图43是示出在实施方式3-8的Ir基体上具有可视光反射率降低膜(Lu2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图44是示出在实施方式3-9的Ir基体上具有可视光反射率降低膜(Yb2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图45是示出在实施方式3-10的Ir基体上具有可视光反射率降低膜(石墨膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图46是示出在实施方式3-11的Ir基体上具有可视光反射率降低膜(金刚石膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图47是以表形式示出实施方式3-1～3-11的灯丝的最优膜厚和可视光光束效率的说明图。
图48是示出实施方式4的Mo基体的研磨加工前的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图49是示出实施方式4的Mo基体的研磨加工后的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图50是示出在实施方式4-1的Mo基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图51是示出在实施方式4-1的Mo基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图52是示出在实施方式4-2的Mo基体上具有可视光反射率降低膜(ZrO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图53是示出在实施方式4-3的Mo基体上具有可视光反射率降低膜(Y2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图54是示出在实施方式4-4的Mo基体上具有可视光反射率降低膜(6H-SiC(六方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图55是示出在实施方式4-5的Mo基体上具有可视光反射率降低膜(GaN膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图56是示出在实施方式4-6的Mo基体上具有可视光反射率降低膜(3C-SiC(立方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图57是示出在实施方式4-7的Mo基体上具有可视光反射率降低膜(HfO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图58是示出在实施方式4-8的Mo基体上具有可视光反射率降低膜(Lu2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图59是示出在实施方式4-9的Mo基体上具有可视光反射率降低膜(Yb2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图60是示出在实施方式4-10的Mo基体上具有可视光反射率降低膜(石墨膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图61是示出在实施方式4-11的Mo基体上具有可视光反射率降低膜(金刚石膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图62是以表形式示出实施方式4-1～4-11的灯丝的最优膜厚和可视光光束效率的说明图。
图63是示出实施方式5的Re基体的研磨加工前的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图64是示出实施方式5的Re基体的研磨加工后的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图65是示出在实施方式5-1的Re基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图66是示出在实施方式5-1的Re基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图67是示出在实施方式5-2的Re基体上具有可视光反射率降低膜(ZrO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图68是示出在实施方式5-3的Re基体上具有可视光反射率降低膜(Y2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图69是示出在实施方式5-4的Re基体上具有可视光反射率降低膜(6H-SiC(六方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图70是示出在实施方式5-5的Re基体上具有可视光反射率降低膜(GaN膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图71是示出在实施方式5-6的Re基体上具有可视光反射率降低膜(3C-SiC(立方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图72是示出在实施方式5-7的Re基体上具有可视光反射率降低膜(HfO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图73是示出在实施方式5-8的Re基体上具有可视光反射率降低膜(Lu2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图74是示出在实施方式5-9的Re基体上具有可视光反射率降低膜(Yb2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图75是示出在实施方式5-10的Re基体上具有可视光反射率降低膜(石墨膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图76是示出在实施方式5-11的Re基体上具有可视光反射率降低膜(金刚石膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图77是以表形式示出实施方式5-1～5-11的灯丝的最优膜厚和可视光光束效率的说明图。
图78是示出实施方式6的W基体的研磨加工前的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图79是示出实施方式6的W基体的研磨加工后的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图80是示出在实施方式6-1的W基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图81是示出在实施方式6-1的W基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图82是示出在实施方式6-2的W基体上具有可视光反射率降低膜(ZrO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图83是示出在实施方式6-3的W基体上具有可视光反射率降低膜(Y2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图84是示出在实施方式6-4的W基体上具有可视光反射率降低膜(6H-SiC(六方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图85是示出在实施方式6-5的W基体上具有可视光反射率降低膜(GaN膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图86是示出在实施方式6-6的W基体上具有可视光反射率降低膜(3C-SiC(立方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图87是示出在实施方式6-7的W基体上具有可视光反射率降低膜(HfO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图88是示出在实施方式6-8的W基体上具有可视光反射率降低膜(Lu2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图89是示出在实施方式6-9的W基体上具有可视光反射率降低膜(Yb2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图90是示出在实施方式6-10的W基体上具有可视光反射率降低膜(石墨膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图91是示出在实施方式6-11的W基体上具有可视光反射率降低膜(金刚石膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图92是以表形式示出实施方式6-1～6-11的灯丝的最优膜厚和可视光光束效率的说明图。
图93是示出实施方式7的Ru基体的研磨加工前的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图94是示出实施方式7的Ru基体的研磨加工后的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图95是示出在实施方式7-1的Ru基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图96是示出在实施方式7-1的Ru基体上具有可视光反射率降低膜(MgO膜)的灯丝的反射率与所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
图97是示出在实施方式7-2的Ru基体上具有可视光反射率降低膜(ZrO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图98是示出在实施方式7-3的Ru基体上具有可视光反射率降低膜(Y2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图99是示出在实施方式7-4的Ru基体上具有可视光反射率降低膜(6H-SiC(六方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图100是示出在实施方式7-5的Ru基体上具有可视光反射率降低膜(GaN膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图101是示出在实施方式7-6的Ru基体上具有可视光反射率降低膜(3C-SiC(立方晶的SiC)膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图102是示出在实施方式7-7的Ru基体上具有可视光反射率降低膜(HfO2膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图103是示出在实施方式7-8的Ru基体上具有可视光反射率降低膜(Lu2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图104是示出在实施方式7-9的Ru基体上具有可视光反射率降低膜(Yb2O3膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图105是示出在实施方式7-10的Ru基体上具有可视光反射率降低膜(石墨膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图106是示出在实施方式7-11的Ru基体上具有可视光反射率降低膜(金刚石膜)的灯丝的光束效率的膜厚依赖性的曲线图。
图107是以表形式示出实施方式7-1～7-11的灯丝的最优膜厚和可视光光束效率的说明图。
图108是实施方式8的白炽灯的缺口截面图。
图109的(a)～(c)是示出将可视光区域的反射率设为40％并使红外光区域的反射率发生变化的反射率的变化曲线的曲线图。
图110是示出可视光区域与红外光区域的反射率之间的差ΔR和可视光光束效率之间的关系的曲线图。
图111是示出在实施方式1-7的Ta基体上具有可视光反射率降低膜(HfO2膜)的灯丝的反射率、所获得的放射光谱和分光光度的波长依赖性的曲线图。
具体实施方式
本发明的光源装置构成为具备：透光性气密容器、在透光性气密容器内配置的灯丝、和用于向灯丝提供电流的导线。在本发明中，通过控制灯丝表面的光的反射率来抑制红外光放射，并提高可视光放射的放射比例。由此，使灯丝的可视光光束效率提高。
以下，根据黑体放射中的基尔霍夫法则，说明能够通过控制灯丝表面的光的反射率来提高可视光放射的比例的原理。
在平衡状态下，利用以下的公式(1)来赋予与在没有自然对流热传递的条件下(例如真空中)的材料(这里为灯丝)的输入能量相对应的能量损失。
(公式1)
P(total)＝P(conduction)+P(radiation)…(1)
这里，P(total)是全输入能量，P(conduction)是经过对灯丝提供电流的导线所损失的能量，P(radiation)是灯丝在加热的温度下向外部空间放射光而损失的能量。灯丝在其温度成为2500K以上的高温时，经过导线所损失的能量仅仅为5％左右，剩余的95％以上的能量通过光放射而能量损失到外部，所以可将输入电力的几乎全部能量转换为光。但是，从现有的一般灯丝放射的放射光内的可视光分量的比例仅为10％左右，大部分是红外放射光分量，因此不能一直成为效率良好的可视光源。
上述公式(1)中的P(radiation)的项一般可利用下述公式(2)进行表述。
【公式2】
在公式(2)中，ε(λ)表示各个波长中的放射率，的项表示普朗克放射法则。α＝3.747×108Wμm4/m2，β＝1.4387×104μmK。另外，ε(λ)根据基尔霍夫法则处于反射率R(λ)与公式(3)的关系。
(公式3)
ε(λ)＝1-R(λ)…(3)
当关联公式(2)和公式(3)进行议论时，假设反射率在全部波长中是1的材料根据公式(3)成为ε(λ)＝0，进而公式(2)中的积分值成为0，所以不产生因放射而引起的损失。其物理含义如下：因为P(total)＝P(conduction)，所以即使在少量的输入能量中也没有光放射的损失，灯丝能够到达非常高的温度。另一方面，反射率在全部波长中为0的材料被称为完全黑体，根据公式(3)成为ε(λ)＝1。结果，公式(2)中的积分值成为最大，进而放射的损失量成为最大。关于通常的材料，放射率ε(λ)存在于0＜ε(λ)＜1之间，而且其波长依赖性没有急剧变化(存在与波长λ、温度T相对的缓慢依赖性)。因此，如图2中两点划线所示的光谱那样，从近似可视开始在红外区域中均匀地引起从红外开始到可视光区域中的光放射。此外，图2的两点划线为了简化议论而在全波长区域中将黑体放射光谱图示为ε(λ)＝1。
另一方面，利用以下的公式(4)可表现在真空中对如下这样的材料进行加热的热放射，该材料如图2中用单点划线所示在红外光区域内具有近似0％的放射率，在700nm以下的可视光区域中具有近似100％的放射率。
【公式4】
在公式(4)中，θ(λ-λ0)是表示在从长波长到可视光的某波长λ0之前放射率为0、在比某波长λ0短的波长区域内放射率为1的阶梯函数的动作的函数。所获得的放射光谱成为使黑体放射光谱与阶梯函数的放射率叠加的形状，计算的结果为用图2的虚线所示的光谱。即，公式(4)的物理含义是，在对灯丝的输入能量小的低温区域内可抑制辐射损失，因为公式(4)的P(radiation)项为0，所以能量损失仅为P(conduction)，灯丝温度效率非常良好地进行上升。另一方面，当灯丝温度成为高温并处于黑体放射光谱的峰值波长短于λ0这样的温度区域时，如用图2的虚线所示的光谱那样损失向灯丝输入能量，作为可视光放射。
公式(4)中的θ(λ-λ0)是如上所述从长波长到可视光的某波长λ0之前放射率为0、在比某波长λ0短的波长区域内放射率为1的材料。这样的材料根据公式(3)的基尔霍夫法则，如图2中实线所示在波长λ0以下反射率为0，在比波长λ0长的波长区域内反射率为1。这表示如本发明那样通过抑制灯丝表面的光的反射率，来抑制经由电流供给等对灯丝进行加热时的红外光放射，并能够提高可视光放射的放射比例。即，可通过采用波长λ0以下的可视光区域的反射率是低反射率、比波长λ0长的波长的预定红外光区域的反射率是高反射率的灯丝，来抑制红外光放射，并能够提高可视光光束效率。
作为控制灯丝表面的光反射率的构造，只要是在灯丝发光时的高温(例如，2000K以上)中也能够控制光反射率的构造即可，例如，可采用对灯丝表面进行镜面加工的构造、在灯丝表面具备可视光反射率降低膜的构造或使灯丝基体被具有期望的光反射率的薄膜覆盖的构造等。
作为本发明的第一方式，优选灯丝表面的反射率在波长λ0以下的可视光区域中是20％以下，在比波长λ0长的波长的预定红外光区域中是90％以上。所谓波长λ0以下的可视光区域优选是波长700nm以下且380nm以上，最好是波长750nm以下且380nm以上。所谓反射率为90％以上的预定红外光区域优选是波长4000nm以上的红外光区域，在波长1000nm以上的红外光区域中反射率是90％以上的情况下能期待光束效率的进一步提高，因此进一步优选。此外，只要可视光区域的反射率是20％以下，即使比可视光区域短的波长区域内的反射率超过20％也不要紧。另外，在反射率是20％以下的可视光区域与反射率为90％以上的红外光区域之间，存在反射率从20％以下变化到90％以上的区域，所以即使该区域的反射率小于90％也不要紧。因此，波长750nm以上波长4000nm以下的波长区域只要是反射率大于20％小于90％即可。
另外，作为本发明的第二方式，优选灯丝表面的反射率对于波长1000nm以上5000nm以下的光的灯丝表面的反射率是80％以上，对于波长400nm以上600nm以下的光的灯丝表面的反射率是50％以下。可从对于灯丝加热温度抑制红外光放射并实现可视光光束效率提高的方面来考虑这些波长和数值。另外，小于400nm波长的光在现实中的3000K左右的加热温度下几乎不输出，所以只要是小于400nm的反射率就可以为任意的值。
作为本发明的第三方式，灯丝表面优选对于波长1000nm以上5000nm以下的光的反射率的最小值对于波长400nm以上600nm以下的光的反射率的最大值之间的差是30％以上。
对上述第二以及第三方式优选的理由进行说明。作为灯丝材料的高温抗热性金属材料的可视光区域的反射率落入到紫外光区域内，未大幅依赖于表面粗糙度，在波长400nm附近取40％左右。因此，假想将灯丝表面的可视光区域的反射率设为40％、使红外光区域的反射率进行适当处理(灯丝表面的镜面研磨或光学薄膜涂层(例如可视光反射率降低膜)等)后的反射率变化到40％～100％的反射率的变化曲线，针对各个曲线，通过模拟来求出可视光光束效率。在图109(a)～(c)中将红外光区域的反射率设为40％、80％、100％来表示反射率的变化曲线。此外这里，所谓红外光区域包含人眼不能看到的近红外区域，表示700nm以上至2500nm的波长区域，代表波长是1000nm。
图110示出表示上述变化曲线的针对灯丝求出的可视光光束效率的模拟结果。图110的纵轴是可视光光束效率，横轴是可视光区域的反射率与红外光区域的反射率之间的差ΔR。由图110可知，可视光光束效率与ΔR的关系在ΔR小于30％的区域中表示单调增加，但在以ΔR为30％(即，可视光反射率40％、红外光反射率70％)附近为界，在ΔR大于30％的区域中可视光光束效率相对于ΔR的变化急剧增加。该增加率在ΔR为40％(即，可视光反射率40％、红外光反射率80％)以上时进一步增大，在ΔR为50％(即，可视光反射率40％、红外光反射率90％)以上的区域中显示出更加显著的增加率。
由此，如上述本发明的第二方式那样导出灯丝的表面，优选对于波长1000nm以上5000nm以下的光的反射率是80％以上，对于波长400nm以上600nm以下的光的反射率是50％以下。另外，如上述本发明的第三方式那样导出灯丝的表面，优选对于波长1000nm以上5000nm以下的光的反射率的最小值与对于波长400nm以上600nm以下的光的反射率的最大值之间的差是30％以上。
此外，图109(a)的ΔR＝0的灯丝的色度(x、y)是(0.477、0.414)，与此相对图109(b)的ΔR＝40％的灯丝的色度(x、y)是(0.456、0.424)，图109(c)的ΔR＝60％的灯丝的色度(x、y)是(0.441、0.429)。由此可知，与ΔR＝30％以上或1000nm以上5000nm以下的光相对的反射率是80％以上、与波长400nm以上600nm以下的光相对的反射率是50％以下的灯丝的外观呈金色或铜色。
作为一例，可通过具备由金属材料形成的基体和为了降低基体的可视光反射率而覆盖基体的可视光反射率降低膜的结构来实现上述第一～第三方式的灯丝。基体优选是高熔点材料(熔点2000K以上)。可将基体的表面研磨加工为镜面。在此情况下，基体的表面粗糙度优选满足中心线平均粗糙度Ra是1μm以下、最大高度Rmax是10μm以下以及十点平均粗糙度Rz是10μm以下中的至少1项。
可视光反射率降低膜能够采用相对于可视光透明的膜。另外，可视光反射率降低膜可采用具有2000K以上熔点的电介质膜。具体地说，作为可视光反射率降低膜可采用具有2000K以上熔点的金属的氧化物膜、氮化物膜、碳化物膜以及硼化物膜中的任意一种。
另外，通过采用对表面进行镜面研磨的基体作为灯丝的基体，即使是基体没有被可视光反射率降低膜等薄膜所覆盖的结构也能够实现第二以及第三方式的灯丝。在此情况下，基体的表面粗糙度优选满足中心线平均粗糙度Ra是1μm以下、最大高度Rmax是10μm以下以及十点平均粗糙度Rz是10μm以下中的至少1项。此外，显然能够在镜面研磨的基体表面上配置可视光反射率降低膜等光学薄膜。
另外，即使基体被呈现预定的反射率特性的薄膜(即，具有放射控制性的薄膜)所覆盖也能够实现第一～第三方式的灯丝。也能够在具有放射控制性的薄膜上还配置可视光反射率降低膜。
在上述第二方式的灯丝中，对于波长1000nm以上5000nm以下的光的反射率是80％以上，对于波长400nm以上600nm以下的光的反射率是50％以下，但进一步优选对于波长4000nm以上的光的反射率是90％以上。另外，还优选对于波长400nm以上700nm以下的光的反射率是20％以下。
另外，在上述第三方式的灯丝中，对于波长为1000nm以上且5000nm以下的光的反射率的最小值与对于波长为400nm以上且600nm以下的光的反射率的最大值之间的差(ΔR)是30％以上，但差(ΔR)是40％以上时可视光光束效率显著增加，所以优选，如果50％以上，则更好。
作为构成基体的高熔点材料，可采用熔点2000K以上的金属材料，例如Ta、Os、Ir、Mo、Re、W、Ru、Nb、Cr、Zr、V、Rh、C、B4C、SiC、ZrC、TaC、HfC、NbC、ThC、TiC、WC、AlN、BN、ZrN、TiN、HfN、LaB6、ZrB2、HfB2、TaB2、TiB2中的任意一种或含有它们中的任意一种的合金。
另外，基体如果在高温加热时结晶粒成长，则表面粗糙化，进而会成为红外的反射率降低和在基体上成膜的薄膜在高温加热时被破坏的原因，所以优选采用预先对基体进行高温加热来完成结晶粒成长再对已结束该结晶粒成长的基体实施镜面研磨后获得的基体。
可视光反射率降低膜相对于可视光是透明的，通过抵消在可视光反射率降低膜表面反射的可视光和透过可视光反射率降低膜之后在基体表面反射的可视光，来降低灯丝的可视光反射率。例如，通过具有2000K以上熔点的电介质膜来形成可视光反射率降低膜。采用具有例如2000K以上熔点的金属的氧化物膜、氮化物膜、碳化物膜以及硼化物膜中的任意一种。具体地说，可采用包含MgO、ZrO2、Y2O3、6H-SiC(六方晶的SiC)、GaN、3C-SiC(立方晶的SiC)、HfO2、Lu2O3、Yb2O3、石墨、金刚石、CrZrB2、MoB、Mo2BC、MoTiB4、Mo2TiB2、Mo2ZrB2、MoZr2B4、NbB、Nb3B4、NbTiB4、NdB6、SiB3、Ta3B4、TiWB2、W2B、WB、WB2、YB4、ZrB12、C、B4C、ZrC、TaC、HfC、NbC、ThC、TiC、WC、AlN、BN、ZrN、TiN、HfN、LaB6、ZrB2、HfB2、TaB2、TiB2、CaO、CeO2以及ThO2中的任意一种单层膜或将多种这些材料的单层膜层叠的多层膜或者由这些复合材料形成的单层膜和多层膜的结构。
可视光反射率降低膜的膜厚根据其折射率通过计算或者实验或模拟来设计成适当的值。在通过计算进行设计时，对膜厚进行设计，使得例如相对于可视光的光学光路长度(λ/n0，其中，n0是折射率)成为1/4波长左右。在通过实验或模拟进行设计的情况下，采用例如改变各个膜厚来求出灯丝的反射率的膜厚依赖性并求出反射率相对于可视光整体的波长最低的膜厚的方法。在本发明中优选将可视光反射率降低膜的膜厚设计成使反射率相对于可视光整体的波长区域降低，所以可适当采用后者的方法。
在利用具有放射控制性的膜来覆盖基体时，作为具有放射控制性的膜可采用具备2000K以上熔点的金属膜、金属的碳化物膜、氮化物膜、硼化物膜、氧化物膜中的任意一种。例如，可采用包含Ta、Os、Ir、Mo、Re、W、Ru、Nb、Cr、Zr、V、Rh、C、B4C、SiC、ZrC、TaC、HfC、NbC、ThC、TiC、WC、AlN、BN、ZrN、TiN、HfN、LaB6、ZrB2、HfB2、TaB2、TiB2、CaO、CeO2、MgO、ZrO2、Y2O3、HfO2、Lu2O3、Yb2O3、ThO2中的任意一种单层膜或将多种这些材料的单层膜层叠的多层膜或者由这些复合材料形成的单层膜和多层膜的结构。
灯丝的形状只要是能够高温进行加热的形状，就可以是任意的形状，例如可以为能够从导线接受电流的供给进行发热的线状、棒状、薄板状。另外，可以是通过电流供给以外的方法进行直接加热的构造。
此外，发明人们在调查有可能获得具有上述这样的反射率的材料(灯丝)的现有技术之后知道了以下(a)～(d)这样的方法是公知的。但是，当试着详细地进行调查时可知，这些材料无法抵抗1000℃以上的温度，在2000K以上的温度下无法达成上述反射特性(在波长λ0＝700nm以下的可视光区域中反射率20％以下，在红外光区域中反射率90％以上)。这里，记载现有的技术。
考虑如下的方法等：
(a)在基体上利用电气电镀等方法来覆盖铬膜、高镍膜等的方法。(例如，参照G.Zajac，et al.J.Appl.Phys.51，5544(1980).)
(b)对铝进行阳极氧化并在表面上制作多孔质纳米构造来控制孔径、孔深度以控制反射率的方法。(例如，参照A.Anderson，et al.J.Appl.Phys.51，754(1980).)
(c)形成在电介质中包含金属微粒子的复合薄膜的方法。作为复合薄膜的制作方法，将Cu、Cr、Co、Au等金属或PbS、CdS等半导体与氧化物或氟化物等电介质同时进行蒸镀、溅射或离子注入。(例如，J.C.C.Fan and S.A.Spura，Appl.Phys.Lett.30，511(1977).)
(d)在金属或半导体表面上制作光子结晶构造并控制反射率的方法。(例如，F.Kusunoki et al.，Jpn.J.Appl.Phys.43，8A，5253(2004).)等。
以下，具体说明本发明的实施方式。
<基体的镜面加工的实施方式>
首先，说明上述本发明第二以及第三方式的灯丝的实施方式。在本发明第二方式的灯丝的反射特性中，对于波长为1000nm以上且5000nm以下的光的反射率是80％以上，对于波长为400nm以上且600nm以下的光的反射率是50％以下。在本发明的第三方式的灯丝的反射特性中，对于波长为1000nm以上且5000nm以下的光的反射率的最小值与对于波长为400nm以上且600nm以下的光的反射率的最大值之间的差是30％以上。
在本实施方式中，灯丝(基体)由Ta构成，通过对表面进行研磨加工，来获得满足上述第二以及第三方式的反射率的灯丝。
利用材料金属的烧结或导线等的公知工序来制作Ta基体。基体的形状形成为线材、棒材、薄板等期望的形状。
利用烧结或拉丝等的工序制造出的Ta基体因为表面是粗糙面的，所以反射率小。因此，在本实施方式中，通过对基体的表面进行研磨加工，来增大红外波长区域以上的反射率。
具体地说，对由上述制造工序制造出的Ta基体预先进行高温加热来完成结晶粒成长，并对已完成该结晶粒成长的基体进行镜面研磨。作为研磨加工方法，例如采用经由多种金刚石研磨颗粒进行研磨的方法。由此，加工成中心线平均粗糙度Ra为1μm以下、最大高度(Rmax)为10μm以下、十点平均粗糙度(Rz)为10μm以下的镜面。
图3示出针对研磨加工前的粗糙面的Ta基体，利用模拟求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的放射光谱，图4示出针对镜面加工后的Ta基体利用模拟求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的放射光谱。还一并示出黑体放射光谱和可见度曲线。温度都是2500K。放射光谱是将基体的放射率ε(λ)与黑体放射光谱相乘而求出的。可见度内的Ta基体的放射光谱是将可见度曲线与基体的放射光谱相乘而获得的。
如图4可知，通过对基体表面进行镜面研磨，使波长1～10μm的红外波长区域中的基体的反射率与图3的粗糙面状态的反射率相比提高10％以上，成为80％以上的反射率。另外，成为波长400nm以上600nm以下、反射率50％以下。由此可知，能够获得本发明第二方式的对于波长为1000nm以上且5000nm以下的光的反射率是80％以上、对于波长为400nm以上且600nm以下的光的反射率是50％以下的灯丝。另外，该灯丝还满足本发明第三方式的对于波长为1000nm以上且5000nm以下的光的反射率的最小值与对于波长为400nm以上且600nm以下的光的反射率的最大值之间的差为30％以上这样的条件。
这样，可通过镜面研磨来实现第二以及第三方式的满足反射率特性的灯丝。通过这样的反射率特性，该灯丝能够抑制红外波长区域的放射率，结果，光束效率(可视光的放射效率)为28.2lm/W至52.2lm/W，可确认提高85％。
接着，具体说明本发明第一方式的具有可视光反射率降低膜的灯丝的实施方式。
<实施方式1>基体：Ta
以下的实施方式1-1～1-11是由Ta构成基体的例子。
(实施方式1-1)
在实施方式1-1中，说明由Ta构成基体并配置MgO膜作为基体表面的可视光反射率降低膜的灯丝。
Ta基体是在上述实施方式中说明的已镜面加工的基体，该反射率特性如图4所示。
在本实施方式中，在已镜面加工的Ta基体的表面上形成可视光反射率降低膜，使可视光反射率降低。在本实施方式1-1中，形成MgO膜作为可视光反射率降低膜。
具体地说，在已镜面研磨的Ta基体的表面上以预定的膜厚形成MgO膜作为可视光反射率降低膜，并覆盖基体表面。作为成膜方法，可采用电子束蒸镀法、溅射法、化学气相沉积(CVD)法等各种方法。另外，在成膜后，提高与基体的粘合性，并且为了提高膜质(结晶性、光学特性等)还可以在1500℃～2500℃的温度范围内进行退火处理。
在可视光反射率降低膜(MgO膜)的膜厚中，存在用于使可视光光束效率最大的最优范围。这里，为了发现膜厚的最优范围，而改变膜厚制作多个灯丝试样，针对该灯丝试样，通过模拟来求出可视光光束效率。将可视光光束效率最大的膜厚范围规定为可视光反射率降低膜的膜厚。
具体地说，在0nm以上100nm以下的范围中，使可视光反射率降低膜(MgO膜)的膜厚发生变化，在求出可视光光束效率之后，可如图5所示地获得可视光光束效率的膜厚依赖性。在图5中，当可视光反射率降低膜为MgO膜时，需要其最优膜厚是50nm。被最优膜厚50nm的MgO膜覆盖的灯丝的可视光的光束效率是58.9lm/W。
图6示出针对被50nm的MgO膜覆盖的Ta基体(灯丝)，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。当将图6的反射率与形成图4的MgO膜之前的反射率相比时可知，在可视光区域中反射率大幅降低，在MgO膜形成前的Ta基体的状态下为40％左右的反射率由于被MgO膜所覆盖而降低到15％左右。结果，能够使52.2lm/W的可视光光束效率提高13％到达58.9lm/W。
这样，在本实施方式中，通过利用可视光反射率降低膜(MgO膜)覆盖Ta基体，来提供在2500K下具有约60lm/W的效率的光源用灯丝和光源装置。
(实施方式1-2～1-11)
在实施方式1-2～1-11中，由Ta构成基体，由ZrO2、Y2O3、6H-SiC(六方晶的SiC)、GaN、3C-SiC(立方晶的SiC)、HfO2、Lu2O3、Yb2O3，碳(石墨)和金刚石分别形成可视光反射率降低膜。
关于实施方式1-2～1-11的基体制作方法以及研磨方法和可视光反射率降低膜的成膜方法也可以采用在实施方式1-1中记载的方法。另外，关于GaN、SiC等的可视光反射率降低膜还可以采用如下这样的方法：在高品质平滑的成长基板上使膜成长到期望的厚度，在GaN膜或SiC膜上金属键合Ta基体，然后利用刻蚀等剥离去除成长基板。作为成长基板，例如可针对GaN采用蓝宝石、针对SiC采用Si。
在实施方式1-2～1-11中，通过模拟来求出使可视光反射率降低膜的膜厚进行各种变化时的灯丝的可视光光束效率的变化。在图7～图16中分别示出其结果。
图7是实施方式1-2的在Ta基体上采用ZrO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图7可知，在膜厚30nm处达成最大的可视光光束效率57.9lm/W。
图8是实施方式1-3的在Ta基体上采用Y2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图8可知，在膜厚50nm处达成最大的可视光光束效率58.8lm/W。
图9是实施方式1-4的在Ta基体上采用6H-SiC(六方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图9可知，在膜厚20nm处达成最大的可视光光束效率56.7lm/W。
图10是实施方式1-5的在Ta基体上采用GaN膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图10可知，在膜厚20nm处达成最大的可视光光束效率57.2lm/W。
图11是实施方式1-6的在Ta基体上采用3C-SiC(立方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图11可知，在膜厚20nm处达成最大的可视光光束效率56.7lm/W。
图12是实施方式1-7的在Ta基体上采用HfO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图12可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率58.9lm/W。
图111示出针对被40nm的HfO2膜覆盖的Ta基体(灯丝)利用模拟求出的反射率、放射光谱和可见度内的放射光谱。当将图111的反射率与形成图4的HfO2膜之前的Ta基体的反射率相比时可知，在可视光区域中反射率大幅降低，在HfO2膜形成前的Ta基体的状态下为40％左右的可视光(波长400nm～600nm)的反射率由于被HfO2膜所覆盖而降低到15％左右。结果，能够使52.2lm/W的可视光放射效率提高13％到达58.9lm/W。
图13是实施方式1-8的在Ta基体上采用Lu2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图13可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率58.4lm/W。
图14是实施方式1-9的在Ta基体上采用Yb2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图14可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率58.4lm/W。
图15是实施方式1-10的在Ta基体上采用碳(石墨)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图15可知，在膜厚20nm处达成最大的可视光光束效率60.7lm/W。
图16是实施方式1-11的在Ta基体上采用金刚石膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图16可知，在膜厚20nm处达成最大的可视光光束效率60.7lm/W。
当归纳实施方式1-1～1-11的结果时如图17所示。在图17中，除了可视光反射率降低膜的最优膜厚和此时的灯丝的可视光光束效率(光束效率)η之外，作为灯丝的反射率特性还示出波长550nm和1μm中的反射率以及反射率为50％的波长(Cutoff波长)。
具备图7～图17所示的实施方式1-2～1-12的可视光反射率降低膜的灯丝的可视光光束效率是56.7lm/W以上，与不具备可视光反射率降低膜的镜面研磨Ta基体的可视光光束效率52.2lm/W相比增大。这样，本实施方式1-2～1-12的灯丝与实施方式1-1同样地具备可视光反射率降低膜，由此能够提高可视光光束效率。
<实施方式2>基体：Os
以下的实施方式2-1～2-11是由Os构成基体的例子。
(实施方式2-1)
在实施方式2-1中，说明由Os构成基体并配置MgO膜作为基体表面的可视光反射率降低膜的灯丝。
利用公知的工序来制作Os基体。基体的形状可形成为线材、棒材、薄板等期望的形状。与实施方式1-1同样地对基体的表面进行研磨加工，由此增大红外波长区域以上的反射率。关于表面粗糙度也与实施方式1-1相同。
图18示出针对研磨加工前的粗糙面的Os基体，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度，图19示出针对镜面加工后的Os基体，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。还一并示出黑体放射光谱和可见度曲线。温度都是2500K。
如图19可知，通过对基体表面进行镜面研磨，使波长为1～10μm的红外波长区域中的基体的反射率与图18的粗糙面状态的反射率相比提高10％以上。与本反射率的提高相应地抑制红外波长区域的放射率。结果，光束效率(可视光的放射效率)成为15.3lm/W至18.8lm/W，提高了23％。
在本发明中，在已镜面加工的基体表面上形成可视光反射率降低膜，使可视光反射率降低。在本实施方式2-1中，形成MgO膜作为可视光反射率降低膜。关于MgO膜的形成方法如实施方式1-1所述。在0nm以上且100nm以下的范围内使可视光反射率降低膜(MgO膜)的膜厚发生变化，在求出可视光光束效率之后，能够如图20所示地获得可视光光束效率的膜厚依赖性。从图20中求出了MgO膜的最优膜厚是70nm。被最优膜厚70nm的MgO膜所覆盖的灯丝的可视光的光束效率是22.9lm/W。
图21示出针对被70nm的MgO膜所覆盖的Os基体(灯丝)，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。当将图21的反射率与形成图19的MgO膜之前的反射率相比时可知，在可视光区域内反射率大幅降低，在MgO膜形成前的Os基体的状态下为40％左右的反射率由于被MgO膜所覆盖而降低到15％左右。结果，能够使18.8lm/W的可视光光束效率提高22％到达22.9lm/W。
这样，在本实施方式中，可通过利用可视光反射率降低膜(MgO膜)覆盖Os基体，来提供2500K且具有约23lm/W的效率的光源用灯丝和光源装置。
(实施方式2-2～2-11)
在实施方式2-2～2-11中，由Os构成基体，由ZrO2、Y2O3、6H-SiC(六方晶的SiC)、GaN、3C-SiC(立方晶的SiC)、HfO2、Lu2O3、Yb2O3、碳(石墨)和金刚石分别形成可视光反射率降低膜。
关于实施方式2-2～2-11的基体制作方法以及研磨方法和可视光反射率降低膜的成膜方法，也采用在实施方式2-1中记载的方法。
在实施方式2-2～2-11中，利用模拟求出使可视光反射率降低膜的膜厚发生各种变化时的灯丝的可视光光束效率的变化。在图22～图31中分别示出其结果。
图22是实施方式2-2的在Os基体上采用ZrO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图22可知，在膜厚50nm处达成最大的可视光光束效率22.7lm/W。
图23是实施方式2-3的在Os基体上采用Y2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图23可知，在膜厚70nm处达成最大的可视光光束效率22.9lm/W。
图24是实施方式2-4的在Os基体上采用6H-SiC(六方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图24可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率21.5lm/W。
图25是实施方式2-5的在Os基体上采用GaN膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图25可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率22.2lm/W。
图26是实施方式2-6的在Os基体上采用3C-SiC(立方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图26可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率21.4lm/W。
图27是实施方式2-7的在Os基体上采用HfO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图27可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率22.6lm/W。
图28是实施方式2-8的在Os基体上采用Lu2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图28可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率22.9lm/W。
图29是实施方式2-9的在Os基体上采用Yb2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图29可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率22.9lm/W。
图30是实施方式2-10的在Os基体上采用碳(石墨)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图30可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率22.3lm/W。
图31是实施方式2-11的在Os基体上采用金刚石膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图31可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率22.3lm/W。
当归纳实施方式2-1～2-11的结果时如图32所示。具备图22～图31所示的实施方式2-2～2-12的可视光反射率降低膜的灯丝的可视光光束效率是21.5lm/W以上，与不具备可视光反射率降低膜的镜面研磨Os基体的可视光光束效率18.8lm/W相比增大。这样，本实施方式2-2～2-12的灯丝与实施方式2-1同样地具备可视光反射率降低膜，由此能够提高可视光光束效率。
<实施方式3>基体：Ir
以下的实施方式3-1～3-11是由Ir构成基体的例子。
(实施方式3-1)
在实施方式3-1中，对由Ir构成基体并配置MgO膜作为基体表面的可视光反射率降低膜的灯丝进行说明。
利用公知的工序来制作Ir基体。基体的形状形成为线材、棒材、薄板等期望的形状。通过与实施方式1-1同样地对基体的表面进行研磨加工，来增大红外波长区域以上的反射率。关于表面粗糙度也与实施方式1-1相同。
图33示出针对研磨加工前的粗糙面的Ir基体利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度，图34示出针对镜面加工后的Ir基体，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。还一并示出黑体放射光谱和可见度曲线。温度都是2500K。
如图34可知，通过对基体表面进行镜面研磨，来使波长1～10μm的红外波长区域中的基体的反射率与图33的粗糙面状态的反射率相比提高10％以上。与本反射率提高相应地抑制红外波长区域的放射率。结果，光束效率(可视光的放射效率)成为13.2lm/W至17.1lm/W，提高30％。
在本发明中，在已镜面加工的基体表面形成可视光反射率降低膜，使可视光反射率降低。在本实施方式3-1中，形成MgO膜作为可视光反射率降低膜。关于MgO膜的形成方法如实施方式1-1所述。在0nm以上且100nm以下的范围内，使可视光反射率降低膜(MgO膜)的膜厚发生变化，在求出可视光光束效率之后，能够如图35所示地获得可视光光束效率的膜厚依赖性。从图35中求出MgO膜的最优膜厚是70nm。被最优膜厚70nm的MgO膜所覆盖的灯丝的可视光的放射效率是26.1lm/W。
图36示出针对被70nm的MgO膜所覆盖的Ir基体(灯丝)利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。当将图36的反射率与形成图34的MgO膜之前的反射率相比时，可知在可视光区域内反射率大幅降低，在MgO膜形成前的Ir基体的状态下为70％左右的反射率由于被MgO膜所覆盖而降低到35％左右。结果，能够使17.1lm/W的可视光光束效率提高53％到达26.1lm/W。
这样，在本实施方式中，利用可视光反射率降低膜(MgO膜)来覆盖Ir基体，由此可提供2500K且具有约26lm/W的效率的光源用灯丝和光源装置。
(实施方式3-2～3-11)
在实施方式3-2～3-11中，由Ir构成基体，由ZrO2、Y2O3、6H-SiC(六方晶的SiC)、GaN、3C-SiC(立方晶的SiC)、HfO2、Lu2O3、Yb2O3、碳(石墨)和金刚石分别形成可视光反射率降低膜。
关于实施方式3-2～3-11的基体制作方法以及研磨方法和可视光反射率降低膜的成膜方法可采用在实施方式3-1中记载的方法。
在实施方式3-2～3-11中，利用模拟求出使可视光反射率降低膜的膜厚发生各种变化时的灯丝的可视光光束效率的变化。图37～图46分别示出其结果。
图37是实施方式3-2的在Ir基体上采用ZrO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图37可知，在膜厚50nm处达成最大的可视光光束效率29.1lm/W。
图38是实施方式3-3的在Ir基体上采用Y2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图38可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率26.3lm/W。
图39是实施方式3-4的在Ir基体上采用6H-SiC(六方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图39可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率29.5lm/W。
图40是实施方式3-5的在Ir基体上采用GaN膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图40可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率30.3lm/W。
图41是实施方式3-6的在Ir基体上采用3C-SiC(立方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图41可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率29.5lm/W。
图42是实施方式3-7的在Ir基体上采用HfO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图42可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率27.1lm/W。
图43是实施方式3-8的在Ir基体上采用Lu2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图43可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率27.5lm/W。
图44是实施方式3-9的在Ir基体上采用Yb2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图44可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率27.5lm/W。
图45是实施方式3-10的在Ir基体上采用碳(石墨)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图45可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率31.2lm/W。
图46是实施方式3-11的在Ir基体上采用金刚石膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图46可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率31.2lm/W。
当归纳实施方式3-1～3-11的结果时如图47所示。具备图37～图46所示的实施方式3-2～3-12的可视光反射率降低膜的灯丝的可视光光束效率是26.1lm/W以上，与不具备可视光反射率降低膜的镜面研磨Ir基体的可视光光束效率17.1lm/W相比增大。这样，本实施方式3-2～3-12的灯丝与实施方式3-1同样地具备可视光反射率降低膜，由此能够提高可视光光束效率。
<实施方式4>基体：Mo
以下的实施方式4-1～4-11是由Mo构成基体的例子。
(实施方式4-1)
在实施方式4-1中，对由Mo构成基体并配置MgO膜作为基体表面的可视光反射率降低膜的灯丝进行说明。
利用公知的工序来制作Mo基体。基体的形状被形成为线材、棒材、薄板等期望的形状。通过与实施方式1-1同样地对基体的表面进行研磨加工，来增大红外波长区域以上的反射率。关于表面粗糙度也与实施方式1-1相同。
图48示出针对研磨加工前的粗糙面的Mo基体，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度，图49示出针对镜面加工后的Mo基体，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。温度都是2500K。
如图49可知，通过对基体表面进行镜面研磨，使波长1～10μm的红外波长区域中的基体的反射率与图48的粗糙面状态的反射率相比提高10％以上。与本反射率提高相应地抑制红外波长区域的放射率。结果，光束效率(可视光的放射效率)为16.2lm/W至21.8lm/W，提高35％。
在本发明中，在已镜面加工的基体表面形成可视光反射率降低膜，使可视光反射率降低。在本实施方式4-1中，形成MgO膜作为可视光反射率降低膜。关于MgO膜的形成方法如实施方式1-1所述。在0nm以上100nm以下的范围内，使可视光反射率降低膜(MgO膜)的膜厚发生变化，在求出可视光光束效率之后，能够如图50所示地获得可视光光束效率的膜厚依赖性。从图50中求出MgO膜的最优膜厚是70nm。被最优膜厚70nm的MgO膜所覆盖的灯丝的可视光的光束效率是28.8lm/W。
图51示出针对被70nm的MgO膜所覆盖的Mo基体(灯丝)，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。当将图51的反射率与形成图49的MgO膜之前的反射率相比时可知，在可视光区域内反射率大幅降低，在MgO膜形成前的Mo基体的状态下为55％左右的反射率由于被MgO膜所覆盖而降低到25％左右。结果，能够使21.8lm/W的可视光光束效率提高32％到达28.8lm/W。
这样，在本实施方式中，可通过利用可视光反射率降低膜(MgO膜)覆盖Mo基体，来提供2500K且具有约29lm/W的效率的光源用灯丝和光源装置。
(实施方式4-2～4-11)
在实施方式4-2～4-11中，由Mo构成基体，由ZrO2、Y2O3、6H-SiC(六方晶的SiC)、GaN、3C-SiC(立方晶的SiC)、HfO2、Lu2O3、Yb2O3、碳(石墨)和金刚石分别形成可视光反射率降低膜。
关于实施方式4-2～4-11的基体制作方法以及研磨方法和可视光反射率降低膜的成膜方法也可以采用在实施方式4-1中记载的方法。
在实施方式4-2～4-11中，利用模拟求出使可视光反射率降低膜的膜厚进行各种变化时的灯丝的可视光光束效率的变化。图52～图61分别示出其结果。
图52是实施方式4-2的在Mo基体上采用ZrO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图52可知，在膜厚50nm处达成最大的可视光光束效率30.2lm/W。
图53是实施方式4-3的在Mo基体上采用Y2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图53可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率28.8lm/W。
图54是实施方式4-4的在Mo基体上采用6H-SiC(六方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图54可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率29.4lm/W。
图55是实施方式4-5的在Mo基体上采用GaN膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图55可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率30.5lm/W。
图56是实施方式4-6的在Mo基体上采用3C-SiC(立方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图56可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率29.4lm/W。
图57是实施方式4-7的在Mo基体上采用HfO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图57可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率29.1lm/W。
图58是实施方式4-8的在Mo基体上采用Lu2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图58可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率29.5lm/W。
图59是实施方式4-9的在Mo基体上采用Yb2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图59可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率29.4lm/W。
图60是实施方式4-10的在Mo基体上采用碳(石墨)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图60可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率30.7lm/W。
图61是实施方式4-11的在Mo基体上采用金刚石膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图61可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率30.7lm/W。
当归纳实施方式4-1～4-11的结果时如图62所示。具备图52～图61所示的实施方式4-2～4-12的可视光反射率降低膜的灯丝的可视光光束效率是28.8lm/W以上，与不具备可视光反射率降低膜的镜面研磨Mo基体的可视光光束效率21.8lm/W相比增大。这样，本实施方式4-2～4-12的灯丝与实施方式4-1同样地具备可视光反射率降低膜，由此能够提高可视光光束效率。
<实施方式5>基体：Re
以下的实施方式5-1～5-11是由Re构成基体的例子。
(实施方式5-1)
在实施方式5-1中，对由Re构成基体并配置MgO膜作为基体表面的可视光反射率降低膜的灯丝进行说明。
利用公知的工序来制作Re基体。基体的形状形成为线材、棒材、薄板等期望的形状。通过与实施方式1-1同样地对基体表面进行研磨加工，来增大红外波长区域以上的反射率。关于表面粗糙度也与实施方式1-1相同。
图63示出针对研磨加工前的粗糙面的Re基体，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度，图64示出针对镜面加工后的Re基体，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。温度都是2500K。
如图64可知，通过对基体表面进行镜面研磨，波长1～10μm的红外波长区域中的基体的反射率与图63的粗糙面状态的反射率相比提高10％以上。与本反射率的提高相应地抑制红外波长区域的放射率。结果，光束效率(可视光的放射效率)成为13.3lm/W至15.5lm/W，提高17％。
在本发明中，在已镜面加工的基体表面形成可视光反射率降低膜，使可视光反射率降低。在本实施方式5-1中，形成MgO膜作为可视光反射率降低膜。关于MgO膜的形成方法如实施方式1-1所述。在0nm以上100nm以下的范围内，使可视光反射率降低膜(MgO膜)的膜厚发生变化，在求出可视光光束效率之后，能够如图65所示地获得可视光光束效率的膜厚依赖性。从图65中求出MgO膜的最优膜厚是70nm。被最优膜厚70nm的MgO膜所覆盖的灯丝的可视光的放射效率是20.4lm/W。
图66示出关于被70nm的MgO膜所覆盖的Re基体(灯丝)利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。当将图66的反射率与形成图64的MgO膜之前的反射率相比时可知，在可视光区域内反射率大幅降低，在MgO膜形成前的Re基体的状态下为50％左右的反射率由于被MgO膜所覆盖而降低到15％左右。结果，能够使15.5lm/W的可视光光束效率提高32％到达20.4lm/W。
这样，在本实施方式中，利用可视光反射率降低膜(MgO膜)覆盖Re基体，由此能够提供2500K且具有约29lm/W的效率的光源用灯丝和光源装置。
(实施方式5-2～5-11)
在实施方式5-2～5-11中，由Re构成基体，由ZrO2、Y2O3、6H-SiC(六方晶的SiC)、GaN、3C-SiC(立方晶的SiC)、HfO2、Lu2O3、Yb2O3、碳(石墨)和金刚石分别形成可视光反射率降低膜。
关于实施方式5-2～5-11的基体制作方法以及研磨方法和可视光反射率降低膜的成膜方法也能够采用在实施方式5-1中记载的方法。
在实施方式5-2～5-11中，利用模拟求出使可视光反射率降低膜的膜厚发生各种变化时的灯丝的可视光光束效率的变化。图67～图76分别示出其结果。
图67是实施方式5-2的在Re基体上采用ZrO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图67可知，在膜厚50nm处达成最大的可视光光束效率20.8lm/W。
图68是实施方式5-3的在Re基体上采用Y2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图68可知，在膜厚70nm处达成最大的可视光光束效率20.4lm/W。
图69是实施方式5-4的在Re基体上采用6H-SiC(六方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图69可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率19.8lm/W。
图70是实施方式5-5的在Re基体上采用GaN膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图70可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率20.6lm/W。
图71是实施方式5-6的在Re基体上采用3C-SiC(立方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图71可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率19.8lm/W。
图72是实施方式5-7的在Re基体上采用HfO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图72可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率20.4lm/W。
图73是实施方式5-8的在Re基体上采用Lu2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图73可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率20.6lm/W。
图74是实施方式5-9的在Re基体上采用Yb2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图74可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率20.6lm/W。
图75是实施方式5-10的在Re基体上采用碳(石墨)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图75可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率21.6lm/W。
图76是实施方式5-11的在Re基体上采用金刚石膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图76可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率21.2lm/W。
当归纳实施方式5-1～5-11的结果时如图77所示。具备图67～图76所示的实施方式5-2～5-12的可视光反射率降低膜的灯丝的可视光光束效率是19.8lm/W以上，与不具备可视光反射率降低膜的镜面研磨Re基体的可视光光束效率15.5lm/W相比增大。这样，本实施方式5-2～5-12的灯丝与实施方式5-1同样地具备可视光反射率降低膜，由此能够提高可视光光束效率。
<实施方式6>基体：W
以下的实施方式6-1～6-11是由W构成基体的例子。
(实施方式6-1)
在实施方式6-1中，对由W构成基体并配置MgO膜作为基体表面的可视光反射率降低膜的灯丝进行说明。
利用公知的工序来制作W基体。基体的形状形成为线材、棒材、薄板等期望的形状。通过与实施方式1-1同样地对基体表面进行研磨加工，来增大红外波长区域以上的反射率。关于表面粗糙度也与实施方式1-1相同。
图78示出关于研磨加工前的粗糙面的W基体，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度，图79示出关于镜面加工后的W基体，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。温度都是2500K。
如图79可知，通过对基体表面进行镜面研磨，使波长1μm～10μm的红外波长区域中的基体的反射率与图78的粗糙面状态的反射率相比提高10％以上。与本反射率的提高相应地抑制红外波长区域的放射率。结果，光束效率(可视光的放射效率)成为14.1lm/W至16.9lm/W，提高20％。
在本发明中，在已镜面加工的基体表面形成可视光反射率降低膜，使可视光反射率降低。在本实施方式6-1中，形成MgO膜作为可视光反射率降低膜。关于MgO膜的形成方法如实施方式1-1所述。在0nm以上且100nm以下的范围内，使可视光反射率降低膜(MgO膜)的膜厚发生变化，在求出可视光光束效率之后，能够如图80所示地获得可视光光束效率的膜厚依赖性。从图80中求出MgO膜的最优膜厚是70nm。被最优膜厚70nm的MgO膜所覆盖的灯丝的可视光的光束效率是21.9lm/W。
图81示出关于被70nm的MgO膜所覆盖的W基体(灯丝)利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。当将图81的反射率与形成图79的MgO膜之前的反射率相比时可知，在可视光区域内反射率大幅降低，在MgO膜形成前的W基体的状态下为50％左右的反射率由于被MgO膜所覆盖而降低到15～20％左右。结果，能够使16.9lm/W的可视光光束效率提高30％到达21.9lm/W。
这样，在本实施方式中，利用可视光反射率降低膜(MgO膜)覆盖W基体，由此能够提供2500K且具有约22lm/W的效率的光源用灯丝和光源装置。
(实施方式6-2～6-11)
在实施方式6-2～6-11中，由W构成基体，由ZrO2、Y2O3、6H-SiC(六方晶的SiC)、GaN、3C-SiC(立方晶的SiC)、HfO2、Lu2O3、Yb2O3、碳(石墨)和金刚石分别形成可视光反射率降低膜。
关于实施方式6-2～6-11的基体制作方法以及研磨方法和可视光反射率降低膜的成膜方法也可以采用在实施方式6-1中记载的方法。
在实施方式6-2～6-11中，利用模拟求出使可视光反射率降低膜的膜厚发生各种变化时的灯丝的可视光光束效率的变化。图82～图91分别示出其结果。
图82是实施方式6-2的在W基体上采用ZrO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图82可知，在膜厚50nm处达成最大的可视光光束效率22.5lm/W。
图83是实施方式6-3的在W基体上采用Y2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图83可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率22.3lm/W。
图84是实施方式6-4的在W基体上采用6H-SiC(六方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图84可知，在膜厚30nm处达成最大的可视光光束效率21.8lm/W。
图85是实施方式6-5的在W基体上采用GaN膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图85可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率22.5lm/W。
图86是实施方式6-6的在W基体上采用3C-SiC(立方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图86可知，在膜厚30nm处达成最大的可视光光束效率21.7lm/W。
图87是实施方式6-7的在W基体上采用HfO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图87可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率22.0lm/W。
图88是实施方式6-8的在W基体上采用Lu2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图88可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率22.2lm/W。
图89是实施方式6-9的在W基体上采用Yb2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图89可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率22.1lm/W。
图90是实施方式6-10的在W基体上采用碳(石墨)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图90可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率22.7lm/W。
图91是实施方式6-11的在W基体上采用金刚石膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图91可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率21.2lm/W。
当归纳实施方式6-1～6-11的结果时如图92所示。具备图82～图91所示的实施方式6-2～6-12的可视光反射率降低膜的灯丝的可视光光束效率是21.2lm/W以上，与不具备可视光反射率降低膜的镜面研磨W基体的可视光光束效率16.9lm/W相比增大。这样，本实施方式6-2～6-12的灯丝与实施方式6-1同样地具备可视光反射率降低膜，由此能够提高可视光光束效率。
<实施方式7>基体：Ru
以下的实施方式7-1～7-11是由Ru构成基体的例子。
(实施方式7-1)
在实施方式7-1中，对由Ru构成基体并配置MgO膜作为基体的表面的可视光反射率降低膜的灯丝进行说明。
利用公知的工序来制作Ru基体。基体的形状形成为线材、棒材、薄板等期望的形状。通过与实施方式1-1同样地对基体表面进行研磨加工，来增大红外波长区域以上的反射率。关于表面粗糙度也与实施方式1-1相同。
图93示出针对研磨加工前的粗糙面的Ru基体，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度，图94示出针对镜面加工后的Ru基体，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。温度都是2500K。
如图94可知，通过对基体表面进行镜面研磨，使波长1～10μm的红外波长区域中的基体的反射率与图93的粗糙面状态的反射率相比提高10％以上。与本反射率的提高相应地抑制红外波长区域的放射率。结果，光束效率(可视光的放射效率)成为10.8lm/W至12.2lm/W，提高13％。
在本发明中，在已镜面加工的基体表面形成可视光反射率降低膜，使可视光反射率降低。在本实施方式7-1中，形成MgO膜作为可视光反射率降低膜。关于MgO膜的形成方法如实施方式1-1所述。在0nm以上100nm以下的范围内，使可视光反射率降低膜(MgO膜)的膜厚发生变化，在求出可视光光束效率之后，能够如图95所示地获得可视光光束效率的膜厚依赖性。从图95中求出MgO膜的最优膜厚是70nm。被最优膜厚70nm的MgO膜所覆盖的灯丝的可视光的光束效率是18.2lm/W。
图96示出针对被70nm的MgO膜所覆盖的Ru基体(灯丝)，利用模拟和实验求出的反射率、放射光谱和可见度内的基体的分光光度。当将图96的反射率与形成图94的MgO膜之前的反射率相比时可知，在可视光区域内反射率大幅降低，在MgO膜形成前的Ru基体的状态下为65％左右的反射率由于被MgO膜所覆盖而降低到35～40％左右。结果，能够使12.2lm/W的可视光光束效率提高58％，到达18.2lm/W。
这样，在本实施方式中，利用可视光反射率降低膜(MgO膜)覆盖Ru基体，由此能够提供2500K且具有约18lm/W的效率的光源用灯丝和光源装置。
(实施方式7-2～7-11)
在实施方式7-2～7-11中，由Ru构成基体，由ZrO2、Y2O3、6H-SiC(六方晶的SiC)、GaN、3C-SiC(立方晶的SiC)、HfO2、Lu2O3、Yb2O3、碳(石墨)和金刚石分别形成可视光反射率降低膜。
关于实施方式7-2～7-11的基体制作方法以及研磨方法和可视光反射率降低膜的成膜方法也能够采用在实施方式7-1中记载的方法。
在实施方式7-2～7-11中，利用模拟求出使可视光反射率降低膜的膜厚发生各种变化时的灯丝的可视光光束效率的变化。图97～图106分别示出其结果。
图97是实施方式7-2的在Ru基体上采用ZrO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图97可知，在膜厚50nm处达成最大的可视光光束效率20.5lm/W。
图98是实施方式7-3的在Ru基体上采用Y2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图98可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率19.4lm/W。
图99是实施方式7-4的在Ru基体上采用6H-SiC(六方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图99可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率21.3lm/W。
图100是实施方式7-5的在Ru基体上采用GaN膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图100可知，在膜厚50nm处达成最大的可视光光束效率20.6lm/W。
图101是实施方式7-6的在Ru基体上采用3C-SiC(立方晶的SiC)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图101可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率21.1lm/W。
图102是实施方式7-7的在Ru基体上采用HfO2膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图102可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率18.9lm/W。
图103是实施方式7-8的在Ru基体上采用Lu2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图103可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率19.3lm/W。
图104是实施方式7-9的在Ru基体上采用Yb2O3膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图104可知，在膜厚60nm处达成最大的可视光光束效率19.4lm/W。
图105是实施方式7-10的在Ru基体上采用碳(石墨)膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图105可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率21.5lm/W。
图106是实施方式7-11的在Ru基体上采用金刚石膜作为可视光反射率降低膜时的可视光光束效率。如图106可知，在膜厚40nm处达成最大的可视光光束效率21.5lm/W。
当归纳实施方式7-1～7-11的结果时如图107所示。具备图97～图106所示的实施方式7-2～7-12的可视光反射率降低膜的灯丝的可视光光束效率是18.2lm/W以上，与不具备可视光反射率降低膜的镜面研磨Ru基体的可视光光束效率12.2lm/W相比增大。这样，本实施方式7-2～7-12的灯丝与实施方式7-1同样具备可视光反射率降低膜，由此能够提高可视光光束效率。
<实施方式8>
关于实施方式8，作为采用实施方式1～7的任意一种灯丝的光源装置，对白炽灯进行说明。
图108示出已采用本实施方式1～7的灯丝的白炽灯的缺口截面图。白炽灯1构成为具备透光性气密容器2、在透光性气密容器2的内部配置的灯丝3以及与灯丝3的两端电连接并且支持灯丝3的一对导线4、5。透光性气密容器2例如由玻璃灯泡构成。透光性气密容器2的内部成为10-1～10-6Pa的高真空状态。此外，可通过在透光性气密容器2的内部导入107～10-1Pa的O2、H2、卤素气体、惰性气体和它们的混合气体，来与现有的卤素灯同样地抑制灯丝上成膜的可视光反射率降低膜的升华和劣化，并期待寿命的延长效果。
将灯口9与透光性气密容器2的密封部接合。灯口9具备侧面电极6、中心电极7和使侧面电极6与中心电极7绝缘的绝边缘部8。导线4的端部与侧面电极6电连接，导线5的端部与中心电极7电连接。
灯丝3是实施方式1～7的任意一种灯丝，这里是以螺旋状缠绕线材形状的灯丝的构造。
灯丝3如实施方式1～7所述，在基体上具备可视光反射率降低膜，所以红外波长区域的反射率高，可视光区域的反射率低。根据此结构，可实现较高的可视光光束效率(光束效率)。由此，在本发明中，可通过在灯丝表面具备可视光反射率降低膜这样的简单结构，来抑制红外域的放射，结果能够提高可视光相对于输入电力的可视光转换效率。由此，能够提供既廉价又高效的省能量型照明用灯泡。
此外，在上述实施方式1-7中，通过机械研磨加工来提高灯丝表面的反射率，但不仅限于机械研磨加工，显然只要能够提高灯丝表面的反射率就可以采用其它方法。例如，可采用湿式或干式的刻蚀或者在导线时或锻造及压延时与滑动的模具接触的方法等。
本发明的灯丝还可以应用于白炽灯等光源装置以外。例如，可用作加热器用电线、焊接加工用电线、热电子放出电子源(X线管或电子显微镜等)等。在此情况下，也可以通过红外光放射的抑制作用，以少量的输入电力高效率且高温地对灯丝进行加热，因此能够提高能量效率。
另外，在本实施方式中，对抑制红外光放射使可视光光束的放射效率提高的灯丝进行了说明，但还可以通过使抑制的红外光区域的波长移动到长波长侧，来提供不仅可视光光束连近红外光的放射效率也提高的灯丝。由此，还能够在近红外光中获得放射效率高的光源装置。尤其，在透光性气密容器由将硅和氧作为构成元素的材料形成时，2μm以上波长的光全部被透光性气密容器材料本身所吸收，所以通过输出2μm以下波长的近红外光，可获得没有使透光性气密容器本身升温的放射效率高的光源装置。
标号说明
1…白炽灯，2…透光性气密容器，3…灯丝，4…导线，5…导线，6…侧面电极，7…中心电极，8…绝边缘部，9…灯口。

Claims (17)

1.一种光源装置，具有：透光性气密容器、在该透光性气密容器内配置的灯丝、和用于对所述灯丝供给电流的导线，该光源装置的特征在于，
所述灯丝的表面对于波长为1000nm以上且5000nm以下的光的反射率是80％以上，对于波长为400nm以上且600nm以下的光的反射率是50％以下，
所述灯丝具备：
基体，其由金属材料形成；以及
可视光反射率降低膜，其为了降低所述基体的可视光反射率而覆盖所述基体，
其中，所述可视光反射率降低膜是具有2000K以上的熔点的金属的氮化物膜、碳化物膜以及硼化物膜中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
所述灯丝的所述基体的表面被研磨加工为镜面。
3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
所述灯丝的表面对于波长为4000nm以上的红外光的反射率是90％以上。
4.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
可视光反射率降低膜对于可视光是透明的。
5.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
所述可视光反射率降低膜是具有2000K以上的熔点的电介质膜。
6.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
所述可视光反射率降低膜包含由CrZrB2、MoB、Mo2BC、MoTiB4、Mo2TiB2、Mo2ZrB2、MoZr2B4、NbB、Nb3B4、NbTiB4、NdB6、SiB3、Ta3B4、TiWB2、W2B、WB、WB2、YB4、ZrB12、ZrC、TaC、HfC、NbC、ThC、TiC、WC、AlN、ZrN、TiN、HfN、LaB6、ZrB2、HfB2、TaB2以及TiB2中的任意一种或含有任意一种的材料形成的膜。
7.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
作为形成所述基体的金属材料，含有Ta、Os、Ir、Mo、Re、W、Ru、Nb、Cr、Zr、V以及Rh中的任意一种。
8.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，
所述基体的表面粗糙度满足中心线平均粗糙度Ra是1μm以下、最大高度Rmax是10μm以下以及十点平均粗糙度Rz是10μm以下中的至少1项。
9.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
所述灯丝的表面对于波长为400nm以上且700nm以下的光的反射率是20％以下。
10.一种灯丝，其特征在于，具备：
基体，其由金属材料形成；以及
可视光反射率降低膜，其为了降低所述基体的可视光反射率而覆盖所述基体，
其中，所述可视光反射率降低膜是具有2000K以上的熔点的金属的氮化物膜、碳化物膜以及硼化物膜中的任意一种，
所述灯丝的表面对于波长为1000nm以上且5000nm以下的光的反射率是80％以上，对于波长为400nm以上且600nm以下的光的反射率是50％以下。
11.一种光源装置，具有：透光性气密容器、在该透光性气密容器内配置的灯丝、和用于对所述灯丝供给电流的导线，该光源装置的特征在于，
在所述灯丝的表面中，从对于波长为1000nm以上且5000nm以下的光的反射率的最小值减去对于波长为400nm以上且600nm以下的光的反射率的最大值的差是30％以上，
其中，所述灯丝具备：
基体，其由金属材料形成；以及
可视光反射率降低膜，其为了降低所述基体的可视光反射率而覆盖所述基体，
所述可视光反射率降低膜是具有2000K以上的熔点的金属的氮化物膜、碳化物膜以及硼化物膜中的任意一种。
12.根据权利要求11所述的光源装置，其特征在于，
所述差是40％以上。
13.根据权利要求12所述的光源装置中，其特征在于，
所述差是50％以上。
14.根据权利要求11至13中任意一项所述的光源装置，其特征在于，
所述灯丝包含由金属材料形成的基体，所述基体的表面被研磨加工为镜面。
15.根据权利要求14所述的光源装置，其特征在于，
所述基体的表面粗糙度满足中心线平均粗糙度Ra是1μm以下、最大高度Rmax是10μm以下以及十点平均粗糙度Rz是10μm以下中的至少1项。
16.一种灯丝，其特征在于，
从对于波长为1000nm以上且5000nm以下的光的表面反射率的最小值减去对于波长为400nm以上且600nm以下的光的表面反射率的最大值的差是30％以上，
其中，所述灯丝具备：
基体，其由金属材料形成；以及
可视光反射率降低膜，其为了降低所述基体的可视光反射率而覆盖所述基体，
所述可视光反射率降低膜是具有2000K以上的熔点的金属的氮化物膜、碳化物膜以及硼化物膜中的任意一种。
17.一种光源装置，具有：透光性气密容器、在该透光性气密容器内配置的灯丝、和用于对所述灯丝供给电流的导线，该光源装置的特征在于，
为了抑制红外光的放射，所述灯丝在表面上具备控制该灯丝表面的光的反射率的构造，
所述灯丝的表面对于波长为1000nm以上且5000nm以下的光的反射率是80％以上，对于波长为400nm以上且600nm以下的光的反射率是50％以下，
其中，所述灯丝具备：
基体，其由金属材料形成；以及
可视光反射率降低膜，其为了降低所述基体的可视光反射率而覆盖所述基体，
所述可视光反射率降低膜是具有2000K以上的熔点的金属的氮化物膜、碳化物膜以及硼化物膜中的任意一种。
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