JP2000260398A - 赤外線反射膜付き白熱電球 - Google Patents

赤外線反射膜付き白熱電球

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JP2000260398A
JP2000260398A JP11062650A JP6265099A JP2000260398A JP 2000260398 A JP2000260398 A JP 2000260398A JP 11062650 A JP11062650 A JP 11062650A JP 6265099 A JP6265099 A JP 6265099A JP 2000260398 A JP2000260398 A JP 2000260398A
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JP
Japan
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film
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light
infrared reflective
infrared
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JP11062650A
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English (en)
Inventor
Hironobu Sakamoto
博信 坂本
Hiroyuki Hiramoto
廣幸 平本
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Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のイエローバルブに使用される赤外線反
射膜付き白熱電球の場合、赤外線反射膜に加えて、8〜
12層の高屈折率膜と低屈折率膜とが交互に積層された
青色光を反射する多層膜フィルタを形成する必要がある
ため、全体として20層近くまたはそれ以上に膜を積層
しなければならず、作業工程時間が長く、また、材料費
が多くかかるためコスト高になってしまうといった問題
があり、こうした問題の解決が課題とされるものとなっ
ていた。 【解決手段】 本発明により、赤外線反射膜2は高屈折
率膜2aと低屈折率膜2bとが交互に積層された構成と
し、高屈折率膜2aのうち少なくとも一層は600nm
以下の波長の光を吸収する特性を有するものとしたこと
で、高屈折率膜2aによって600nm以下の波長の光
即ち青色の光が吸収されるため膜を透過せず、イエロー
バルブに必要とされる黄色光の発光を得ることが可能と
なり、従来のように赤外線反射膜に加えて青色光を反射
する多層膜フィルタを別途形成する必要はなくなり、課
題を解決するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフィラメントを発光
源とする電球バルブの表面に、前記フィラメントから発
せられる光束中の赤外線を反射しフィラメントに帰還さ
せる赤外線反射膜が設けられ、これによりフィラメント
の温度を上昇させて消費電力を低減してランプ効率の向
上を図った赤外線反射膜付き白熱電球に関するものであ
り、詳細にはイエローバルブと称されて、自動車用電球
として使用される黄色光を発光する電球に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の赤外線反射膜付き白熱電
球90は、例えば図4に示すように構成されており、ガ
ラスバルブ91の底部には口金92が設けられ、ガラス
バルブ91内部には口金92に取り付けられたフィラメ
ント93が配設されている。また、ガラスバルブ91の
表面には赤外線反射膜94が形成され、フィラメント9
3から発せられる光束中の赤外線を反射し、再びフィラ
メント93に帰還させ、これによりフィラメント93の
温度を上昇させて消費電力を低減してランプ効率の向上
が図られている。
【0003】さらに赤外線反射膜94とガラスバルブ9
1の間には、550nm以下の青色光を反射する多層膜
フィルタ95が形成されていて、フィラメント93から
発せられる光束中の青色光がカットさせるため、黄色光
を発するイエローバルブが形成される。
【0004】図5は前記白熱電球90の構成の要部をさ
らに詳細に示すものであり、ガラスバルブ91の外側表
面に、まず青色光を反射する多層膜フィルタ95とし
て、例えばTa、TiO、ZrO、ZnS等
の高屈折率膜95aと、SiO 、MgF、AlF
等の低屈折率膜95bとがそれぞれ目的とする青色光反
射波長の1/4波長を光学膜厚として交互に複数層例え
ば8〜12層程度積層した構成となっている。次に、赤
外線反射膜94として、例えばTa、TiO
ZrO、ZnS等の高屈折率膜94aと、SiO
MgF、AlF 等の低屈折率膜94bとがそれぞれ
目的とする赤外線反射波長の1/4波長を光学膜厚とし
て交互に複数層例えば10〜20層程度積層した構成と
なっている。なお、光学膜厚とはその層の物理的膜厚×
屈折率の値である。また、上記の成膜に当たってはディ
ップ法、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティン
グなど適宜な成膜法によって形成されるものである。
【0005】表1はこうした従来の白熱電球90の具体
的な膜の構成の例を示すもので、多層膜フィルタ95の
反射する青色光の設計波長λを例えば400nmと
し、高屈折率膜95aとして屈折率n=2.1のTa
を光学膜厚λ/4=100nm、低屈折率膜9
5bとして屈折率n=1.46のSiOを光学膜厚
λ/4=100nmとして、ガラスバルブ91表面上
に上記高屈折率膜95a、低屈折率膜95bとが交互に
積層され合計11層積層され多層膜フィルタ95を構成
している。次に、赤外線反射膜94の反射する赤外線の
設計波長λを例えば1000nmとし、高屈折率膜9
4aとして屈折率n=2.1のTa を光学膜厚
λ/4=250nm、低屈折率膜94bとして屈折率
=1.46のSiOを光学膜厚λ/4=250
nmとして、上記多層膜フィルタ95上に上記高屈折率
膜94a、低屈折率膜94bとが交互に積層され合計1
1層積層され赤外線反射膜94を構成している。なお、
光学膜厚とはその層の物理的膜厚×屈折率の値であり、
層番号はバルブ91の表面に近い側から順番にふられて
いる。
【0006】ここで、バルブ91表面に最も近い多層膜
フィルタ95の層番号1の高屈折率膜95aの光学膜厚
はλ/8=50nmとして形成され、赤外線反射膜9
4の最上層である層番号22の低屈折率膜94bの光学
膜厚はλ/8=125nmとして形成されている。こ
の構成は一般的にSW型と呼ばれ、これにより膜全体の
透過率特性の可視光部分をフラットにできる。
【0007】また、多層膜フィルタ95の最上層である
層番号11の高屈折率膜95aは、光学膜厚の異なる赤
外線反射膜94と多層膜フィルタ95とを連続させる中
間層の役割が持たされていて、光学膜厚は(λ/4+
λ/4)/2=(100+250)/2=175nm
として形成されている。こうして形成された膜(94+
95)の透過率特性を示すものが図6である。
【表1】
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の赤外線反射膜94付き白熱電球90の場合、1
0〜20層の高屈折率膜94aと低屈折率膜94bとが
交互に積層された赤外線反射膜94に加えて、8〜12
層の高屈折率膜95aと低屈折率膜95bとが交互に積
層された青色光を反射する多層膜フィルタ95を形成す
る必要があるため、全体として20層近くまたはそれ以
上に膜を積層しなければならず、作業工程時間が長く、
また、材料費が多くかかるためコスト高になってしまう
といった問題があり、こうした問題の解決が課題とされ
るものとなっている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した従来の
課題を解決するための具体的手段として、バルブ表面に
フィラメントから発せられる光束中の赤外線を前記フィ
ラメントに帰還させる赤外線反射膜が設けられて成る赤
外線反射膜付き白熱電球において、前記赤外線反射膜は
高屈折率膜と低屈折率膜とが交互に積層されて構成さ
れ、前記高屈折率膜のうち少なくとも一層は600nm
以下の波長の光を吸収する特性を有していることを特徴
とする赤外線反射膜付き白熱電球を提供することで課題
を解決するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】次に本発明を図に示す実施形態に
基づいて詳細に説明する。
【0011】図1は本発明に係る赤外線反射膜付き白熱
電球の第一実施形態の要部を示す断面図であり、従来例
と同様にガラスバルブ1の表面上に高屈折率膜2aと低
屈折率膜2bが交互に積層された赤外線反射膜2が形成
され、ガラスバルブ1の内面には図示しないフィラメン
トが配設されている。高屈折率膜2aとしては、Ta
、TiO、ZrO、ZnS、低屈折率膜2bと
しては、SiO、MgF、AlF等の金属酸化物
等の材料が用いられる。
【0012】ここで本発明においては、従来例のように
青色光を反射する多層膜フィルタを別途設けるようなこ
とはせずに赤外線反射膜2の高屈折率膜2aのうち少な
くとも一層に600nm以下の波長の光を吸収する特性
即ち青色光を透過しない特性のものを用いたことを特徴
としている。
【0013】以上のような多層膜から成る赤外線反射膜
2を形成するには、洗浄したガラスバルブ1を真空装置
内に載置し、所望の屈折率の上記したような金属酸化物
等の材料を真空蒸着法、スパッタ法、CVD法等により
膜厚を制御しながら順次成膜する方法で得ることができ
る。
【0014】以下、具体的な実施例に沿って説明する。
表2は本発明赤外線反射膜2の具体的な膜の構成の例を
示すものであり、高屈折率膜として屈折率n=2.1
のTaを用い、低屈折率膜として屈折率n
1.46のSiOを用いている。なお、層番号とは、
ガラスバルブ1の表面に近い側から順番にふられてお
り、図の符号は図1および上記説明に対応している。ガ
ラスバルブ1の表面に近い側から低屈折率膜2bと高屈
折率膜2aとが交互に積層され合計11層積層されてい
る。なお、この赤外線反射膜2の反射する赤外線の設計
波長λは1000nmとして、光学膜厚λ/4=250
nmに設定されている。さらに、バルブ1表面に最も近
い層番号1の低屈折率膜2bの光学膜厚はλ/8=12
5nmとして形成され、赤外線反射膜2の最上層である
層番号11の低屈折率膜2bの光学膜厚もλ/8=12
5nmとして形成されている。この構成は一般的にSW
型と呼ばれ、これにより膜全体の透過率特性の可視光部
分をフラットな特性にできる。
【0015】ここで、本実施例では高屈折率膜2aのう
ち少なくとも一層が600nm以下の波長の光を吸収す
る特性を有している。これによって、この高屈折率膜2
aは600nm以下の波長の光即ち青色光を吸収して透
過しないため、透過する光としてイエローバルブの発光
に必要とされる黄色光を得ることができる。
【表2】
【0016】次に、こうした600nm以下の波長の光
即ち青色光を吸収する特性を有する高屈折率膜2aを有
する赤外線反射膜2の形成方法について、真空蒸着法に
よって成膜する例で具体的に説明する。
【0017】まず、洗浄したガラスバルブ1を図示しな
い周知の真空蒸着装置内の基板上に固定し、蒸着源とし
て高屈折率膜2aの材料であるTa、低屈折率膜
2bの材料であるSiOをそれぞれ別々のるつぼに載
せ、装置内を真空に引いてガラスバルブ1上に高屈折率
膜2a(Ta)、低屈折率膜2b(SiO)を
順番に成膜していく。ここで、バルブ1を固定している
基板は、バルブ1の中心(フィラメント位置)を軸とし
て回転するようになっており、バルブ1の表面全体にむ
らなく成膜することができる。
【0018】このとき、特に高屈折率膜2a(Ta
)の成膜条件は、基板温度(バルブ1の表面温度)4
00℃、酸素分圧1×10−2Pa、蒸着速度5Å/s
とし、低屈折率膜2b(SiO)と交互に蒸着してい
く。低屈折率膜2bを蒸着する時は真空蒸着装置内には
酸素は流し込まず真空に引いている状態で蒸着を行い、
蒸着速度10Å/sで蒸着を行う。こうして形成された
高屈折率膜2a(Ta )の光吸収特性を示すもの
が図2であり、横軸を光の波長、縦軸を吸収率として表
している。膜の光の吸収率とは、[100−(反射率+
透過率)]%の関係から導き出せるものであり、図2か
ら本実施例における高屈折率膜2aが波長600nmか
ら徐々に吸収率が高くなっていることがわかる。
【0019】この現象は膜中の酸素が不足したときに起
こり、条件として酸素分圧が少なく基板温度が高いとき
に起き、例えば本実施例にように高屈折率膜2aとして
Taを用いた場合であれば、Ta5−x(x
>0)に組成が変化する。
【0020】こうして形成された赤外線反射膜2の透過
率特性を示すものが図3であり、横軸を光の波長、縦軸
を透過率として表している。図2に示したように高屈折
率膜2aは波長600nm以下で徐々に吸収率が高くな
っていくので、赤外線反射膜2の透過率は600nm以
下で徐々に低下する特性となっている。これによって6
00nm以下の波長の光即ち青色光は遮蔽され赤外線反
射膜2からは黄色光が透過される。
【0021】さらに、上記実施例の赤外線反射膜2は、
800nm〜1200nmの範囲の赤外線に対して透過
率が低下し反射率が高くなっているので、フィラメント
から発せられる光束中の赤外線を効率よく反射してフィ
ラメントに帰還させることができ、ランプ効率の向上も
図られる。
【0022】なお、上記実施例の高屈折率膜2a(Ta
)の成膜条件は、基板温度400℃、酸素分圧1
×10−2Pa、成膜速度5Å/sとしたが、基板温度
250〜600℃、酸素分圧0.005〜0.04P
a、成膜速度1〜12Å/sの範囲内であればほぼ同様
の特性が得られることが確認された。
【0023】また、上記実施例では高屈折率膜2a材料
としてTaを用い、低屈折率膜材料としてSiO
を用いているが、その他の金属酸化物等の材料を用い
ても良い。具体的に例を挙げると、高屈折率膜として
は、TiO、ZrO、ZnS、Zi等があ
り、低屈折率膜としては、MgF、AlF等があ
る。
【0024】また、上記実施例と同様にして高屈折率膜
2a材料としてTiOを用いた場合の成膜条件は、基
板温度250〜600℃、酸素分圧0.004〜0.0
2Pa、成膜速度1〜10Å/sの範囲内であれば上記
Taとほぼ同様の特性が得られ、高屈折率膜2a
材料としてZrOを用いた場合の成膜条件は、基板温
度250〜600℃、酸素分圧0.002〜0.05P
a、成膜速度1〜12Å/sの範囲内であれば上記Ta
、TiOとほぼ同様の特性が得られる。
【0025】さらに、本発明ではこうして形成された6
00nm以下の波長の光を吸収する特性を有する高屈折
率膜2aは、少なくとも一層挿入されていれば良く、複
数層あればさらにその吸収率は高くなり、膜を透過する
光をより完全な黄色光とすることができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、赤
外線反射膜付き白熱電球の赤外線反射膜が、高屈折率膜
と低屈折率膜とが交互に積層された構成となっており、
高屈折率膜のうち少なくとも一層が600nm以下の波
長の光を吸収する特性を有するものとしたことで、この
高屈折率膜によって600nm以下の波長の光即ち青色
の光が吸収されるため膜を透過せず、可視光域の中で黄
色光のみが膜を透過してイエローバルブに必要とされる
黄色光の発光を得ることが可能となり、従来のように赤
外線反射膜に加えて青色光を反射する多層膜フィルタを
別途形成する必要がなく、従来の赤外線反射膜の膜構成
のまま同じ層の数であるため、作業工程時間が短縮し、
また、材料費も少なくでき、大幅なコストダウンが図れ
るといった優れた効果を奏するものである。さらに、フ
ィラメントから発せられた光束の赤外線は有効にフィラ
メントへと帰還させることができ、発光効率の向上をも
可能とし、性能の向上にも極めて優れた効果を奏するも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る赤外線反射膜付き白熱電球の要部
を拡大して示す説明図である。
【図2】同じ実施形態の高屈折率膜の光吸収率特性を示
すグラフである。
【図3】同じ実施形態の赤外線反射膜の透過率特性を示
すグラフである。
【図4】従来の赤外線反射膜付き白熱電球を示す説明図
である。
【図5】従来例の要部を拡大して示す説明図である。
【図6】従来例の赤外線反射膜および多層膜フィルタの
透過率特性を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バルブ表面にフィラメントから発せられる
    光束中の赤外線を前記フィラメントに帰還させる赤外線
    反射膜が設けられて成る赤外線反射膜付き白熱電球にお
    いて、前記赤外線反射膜は高屈折率膜と低屈折率膜とが
    交互に積層されて構成され、前記高屈折率膜のうち少な
    くとも一層は600nm以下の波長の光を吸収する特性
    を有していることを特徴とする赤外線反射膜付き白熱電
    球。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013099759A1 (ja) * 2011-12-26 2013-07-04 スタンレー電気株式会社 光源装置、および、フィラメント

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