JP2001076685A

JP2001076685A - 発光装置

Info

Publication number: JP2001076685A
Application number: JP2000208652A
Authority: JP
Inventors: Karl Pensl; ペンスルカール
Original assignee: OSHINO ELECTRIC LAMP WORKS; Oshino Lamps Ltd
Current assignee: OSHINO ELECTRIC LAMP WORKS; Oshino Lamps Ltd
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2001-03-23
Also published as: EP1071114A1

Abstract

(57)【要約】【課題】赤外線領域内の廉価で安定した放射源を提供
する。【解決手段】容器１の端面４に、赤外線放射のために
透過性のかつ耐熱性のフィルタ５が設けられており、該
フィルタ５が、少なくとも部分的に端面４にわたって延
在していて、特に容器１の壁部３に真空密に配置されて
おり、発生した放射線の赤外線成分が、容器１の端面側
に設けられたフィルタ５を介して放出することができる
ようになっているようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光装置であっ
て、コイル状の白熱フィラメントまたはこれに類似の白
熱手段が設けられており、該白熱フィラメントが、容器
内に位置決めされており、該容器が、ほぼ円筒状のまた
は楕円状の壁部を有している形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス球内に配置された、たとえばタン
グステンから成るコイル状の白熱フィラメントを有する
従来の白熱電球は廉価に大量生産することができる。し
かし、このような白熱電球には、この白熱電球が赤外線
放射領域のための放射源として適していないという問題
点がある。タングステンから成る白熱フィラメントは、
確かに近赤外線領域内にある放射線を放射するが、しか
し、この放射線は、白熱フィラメントを取り囲むガラス
球を通過することができない。なぜならば、公知のガラ
スは、赤外線領域内に顕著な吸収端を有しているからで
ある。

【０００３】したがって、赤外線領域内の放射源とし
て、赤外線・白熱放射器（ＩＲ−Ｇｌｕｅｈｓｔｒａｈ
ｌｅｒ）またはダイオードレーザが使用される。赤外線
・白熱放射器は、一般的に白熱ワイヤまたはコイル状の
白熱フィラメントを有している。これらは、金属製スリ
ーブ内にまたは開放しているガラス球内で保持されてい
る。白熱フィラメントまたは白熱ワイヤは、外的な影響
に対して防護されずに配置されているので、赤外線領域
内の不安定な光放射が生ぜしめられると共に白熱フィラ
メントまたは白熱ワイヤの耐用年数が著しく減じられ
る。赤外線領域のために設けられたダイオードレーザ
は、赤外線のレーザビームを放射し、比較的安定してい
てかつ連続的な光放射を可能にしている。しかし、この
ようなダイオードレーザの製造は高価になってしまうの
で、高い購入費用と高い保守費用とが必要になってしま
う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、冒頭で述べた形式の発光装置を改良して、赤外
線領域内の廉価で安定した放射源を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、容器の端面に、赤外線放射のため
に透過性のかつ耐熱性のフィルタが設けられており、該
フィルタが、少なくとも部分的に端面にわたって延在し
ていて、特に容器の壁部に真空密に配置されており、発
生した放射線の赤外線成分が、容器の端面側に設けられ
たフィルタを介して放出することができるようになって
いるようにした。

【０００６】

【発明の効果】本発明の有利な改良形は請求項２以下に
記載されている。

【０００７】本発明の中心思想は、容器の端面に、赤外
線放射のために透過性のかつ耐熱性のフィルタが設けら
れており、該フィルタが、少なくとも部分的に端面にわ
たって延在していて、特に容器の壁部に真空密に配置さ
れており、発生した放射線の赤外線領域が、フィルタを
介して端面側で容器を通って放出することができるよう
になっている点にある。フィルタと容器の壁部との真空
密な結合によって、コイル状の白熱フィラメントは、防
護されて容器内に位置決めされていて、安定した光放射
を保証している。耐熱性のフィルタは、容器の端面にわ
たって部分的にまたは全体的に延在することができる。
特に有利には、フィルタが容器の全端面を成しているの
で、赤外線領域内の、フィルタを介してのより高い光放
射が可能となる。フィルタは、たとえば溶着または融着
によって簡単に壁部に結合することができるので、本発
明による発光装置は廉価に製造可能となる。

【０００８】本発明の有利な構成では、フィルタが、壁
部の熱膨張係数にほぼ相応する熱膨張係数を有してい
る。したがって、フィルタと壁部との間の真空密な結合
部を形成することができる。

【０００９】本発明の有利な構成では、容器の壁部が、
ガラス、特に石英ガラス、ホウケイ酸ガラスまたはアル
ミノケイ酸塩ガラスのような硬質ガラスから製造されて
いる。硬質ガラスは、機械的な安定性が高いという点で
優れていて、問題なく排気することができると同時に希
ガスで充填することができる。このような構成によっ
て、一方では放射性能を向上させることができ、他方で
は白熱フィラメントの耐用年数を高めることができる。

【００１０】本発明の有利な構成では、フィルタとし
て、サファイア結晶またはルビー結晶のような結晶体も
しくは赤外線領域内の放射線透過性を有する、結晶状の
またはガラス状の材料が使用される。結晶体もしくは結
晶状のまたはガラス状の材料は、壁部に簡単に永久的に
結合することができ、有利には融着または溶着すること
ができる。特に、上述した結晶体は、硬質ガラスから成
る壁部との結合のために適した熱膨張係数を有している
と同時に蒸発率が低いという点で優れているので、容器
内のガス雰囲気は損なわれない。

【００１１】本発明の有利な構成では、フィルタが、レ
ンズ、特に収束レンズまたはフレネルレンズとして形成
されており、これによって、フィルタを貫通する赤外線
放射線が同時に収斂するようになっており、最大限の放
射強度が得られる。

【００１２】本発明の有利な構成では、フィルタが、壁
部の内面に配置されていて、壁部に固定的に、特に溶着
または融着によって結合されている。さらに、本発明の
有利な構成では、壁部が、内面にフィルタを収容するた
めに、有利には環状の切欠きまたは縁溝を有している。
この構造的な手段によって、フィルタは、容器の壁部内
に十分確実に位置決めされている。この構成では、フィ
ルタの主熱膨張方向は、有利には軸方向もしくは壁部の
円筒軸線の方向に延びている。

【００１３】本発明の選択的な構成では、フィルタが、
壁部の端面側の縁部領域に位置決めされていて、該縁部
領域に固定的に、特に溶着または融着によって結合され
ている。この構成では、フィルタの主熱膨張方向は、軸
方向だけでなく半径方向にも延びている。

【００１４】フィルタは、壁部に直接またはガラスシー
ルのような適当な結合媒体を介して結合されていてよ
い。ガラスシールは特に、ガラスと別の材料との互いに
異なる熱膨張を、ある程度の範囲内で補償するために適
している。

【００１５】本発明の有利な構成では、コイル状の白熱
フィラメントまたはこれに類似の白熱手段の放射強度が
調整可能である。白熱フィラメントまたはこれに類似の
白熱手段は、調整可能な電圧源に接続されているので、
バックグラウンド放射線もしくはバックグラウンド吸収
を考慮して放射出力を校正することができる。

【００１６】本発明の特に有利な構成では、発光装置
が、ガス濃度を測定するため、特に一酸化炭素または酸
化窒素のような有毒ガスの濃度を測定するために使用さ
れる。可能な使用分野としては、工業設備または自動車
における排ガスの濃度測定が考えられる。こうして獲得
された情報は、制御およびエンジン調整のために使用す
ることができる。別の使用分野としては、大建造物内の
エアコンディショナの空気質の測定と、これに関連した
経済的な制御とが考えられる。特に煤煙検出、空気組成
分の変化の測定およびたとえば火事の際の有毒ガスの検
出のような安全技術の分野でも、本発明による発光装置
の使用は有利である。

【００１７】本発明のさらなる特徴および利点は、以下
に、実施例の説明および符号を付した任意の図面につき
説明してある。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。

【００１９】図１には、発光装置の第１の構成が断面図
で示してある。この発光装置は容器１を有しており、こ
の容器１はほぼ円筒状のまたは楕円状の壁部３を有して
いる。この壁部３は、有利には硬質ガラス、たとえば石
英ガラス、ホウケイ酸ガラスまたはアルミノケイ酸塩ガ
ラスから製造されている。容器１の、給電部に対応配置
された端面には、たとえばガラスビーズから成るワイヤ
保持部１０が設けられている。このワイヤ保持部１０
は、溶着または融着によって壁部３に真空密に結合され
ていて、容器１の底部を成している。ワイヤ保持部１０
内には給電ワイヤ９が収容されている。この給電ワイヤ
９は、ワイヤ保持部１０に真空密に結合されていて、給
電ワイヤ９の、容器１内に配置された端部に、コイル状
の白熱フィラメント２またはこれに類似の白熱手段を保
持している。給電ワイヤ９は、有利には高い融解温度を
有していて、モリブデンのような金属または「Ｋｏｖａ
ｒ（登録商標）」のような溶融合金から製造されてい
る。白熱フィラメント２は、有利にはタングステン、白
金ロジウムまたは高い融解温度と低い蒸発率とを有する
別の金属から製造されている。白熱フィラメント２は給
電ワイヤ９を介して、調整可能な電圧源（図示せず）に
接続されている。

【００２０】給電部とは反対の側に位置する端面４に
は、赤外線放射のために透過性のかつ耐熱性のフィルタ
５が配置されている。このフィルタ５は端面４にわたっ
て延在していて、容器１の壁部３に真空密に結合されて
いる。フィルタ５としては、有利にはサファイア結晶が
適している。なぜならば、このサファイア結晶は、大量
にかつ廉価に製造可能であり、しかも硬質ガラスから成
る壁部３の熱膨張係数に相応する熱膨張係数を有してい
るからである。サファイア結晶は、蒸発率が低いという
点でも優れている。選択的に、フィルタ５として別の結
晶体または上述の特性を有する結晶状のまたはガラス状
の材料が使用されてもよい。

【００２１】フィルタ５はディスク状に形成されてい
て、壁部３の内面６に配置されている。この場合、壁部
３は、内面６にフィルタ５を収容するために、対応する
環状の切欠き７を有することができる。フィルタ５は、
壁部３に直接にまたはガラスシールのような適当な結合
媒体を用いて結合もしくは融着することができる。主と
して、フィルタ５は壁部３に真空密に結合されているの
で、高い白熱温度を獲得すると同時に白熱フィラメント
２のための運転条件を安定して保つために、容器１は排
気され得るかまたは希ガスのような適当なガスで充填さ
れ得る。

【００２２】図２には、発光装置の、選択的な別の構成
が示してある。図１に示した構成との相違点は、フィル
タ５が、図２に示したように、壁部３の端面側の縁部領
域８に位置決めされていて、壁部３のこの縁部領域８に
融着されているという点である。フィルタ５は壁部３に
直接にまたはガラスシールのような結合媒体を用いて結
合することができる。

【００２３】図３には、図１の発光装置の変化実施例が
示してある。フィルタ５はレンズとして、特に収束レン
ズまたはフレネルレンズとして形成されている。したが
って、赤外線領域で放射された放射線は同時に収束され
得る。相応するように、図２に示した構成でもフィルタ
５はレンズとして形成されていてよい。

【００２４】選択的に、図１および図２に示した構成に
よるフィルタ５は、発散放射が所望されている場合には
発散レンズとして形成することができる。

【００２５】上で説明した発光装置は連続放射器とし
て、全可視領域内の放射線および近赤外線領域内の放射
線ならびに長波の赤外線スペクトルにわたる放射線を放
射する。特に近赤外線放射は、有毒ガスをも含んでいる
種々異なるガスの検出のためおよび濃度測定のために使
用されてよい。これによって、発光装置のさらなる使用
範囲が実現される。さらに、発光装置は廉価に製造する
ことができると同時に高い耐用年数を有しているので、
この発光装置は経済的に見ても非常に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による発光装置の第１の構成の断面図で
ある。

【図２】本発明による発光装置の、選択的な第２の構成
の断面図である。

【図３】本発明による発光装置の第３の構成の断面図で
ある。

【符号の説明】

１容器、２白熱フィラメント、３壁部、４
端面、５フィルタ、６内面、７切欠き、
８縁部領域、９給電ワイヤ、１０ワイヤ保持
部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光装置であって、コイル状の白熱フィ
ラメント（２）またはこれに類似の白熱手段が設けられ
ており、該白熱フィラメント（２）が、容器（１）内に
位置決めされており、該容器（１）が、ほぼ円筒状のま
たは楕円状の壁部（３）を有している形式のものにおい
て、容器（１）の端面（４）に、赤外線放射のために透
過性のかつ耐熱性のフィルタ（５）が設けられており、
該フィルタ（５）が、少なくとも部分的に端面（４）に
わたって延在していて、特に容器（１）の壁部（３）に
真空密に配置されており、発生した放射線の赤外線成分
が、容器（１）の端面側に設けられたフィルタ（５）を
介して放出することができるようになっていることを特
徴とする、発光装置。
【請求項２】フィルタ（５）が、壁部（３）の熱膨張
係数にほぼ相応する熱膨張係数を有している、請求項１
記載の発光装置。
【請求項３】ガラス球（１）の壁部（３）が、ガラ
ス、特に石英ガラス、ホウケイ酸ガラスまたはアルミノ
ケイ酸塩ガラスのような硬質ガラスから製造されてい
る、請求項１または２記載の発光装置。
【請求項４】フィルタ（５）として、サファイア結晶
またはルビー結晶のような結晶体もしくは赤外線領域内
の放射線透過性を有する、結晶状のまたはガラス状の材
料が使用される、請求項１から３までのいずれか１項記
載の発光装置。
【請求項５】フィルタ（５）が、レンズ、特に収束レ
ンズまたはフレネルレンズとして形成されている、請求
項１から４までのいずれか１項記載の発光装置。
【請求項６】フィルタ（５）が、壁部（３）の内面
（６）に配置されていて、壁部（６）に固定的に、特に
溶着または融着によって結合されている、請求項１から
５までのいずれか１項記載の発光装置。
【請求項７】壁部（３）が、内面（６）にフィルタ
（５）を収容するために、有利には環状の切欠き（７）
または縁溝を有している、請求項６記載の発光装置。
【請求項８】フィルタ（５）が、壁部（３）の端面側
の縁部領域（８）に位置決めされていて、該縁部領域
（８）に固定的に、特に溶着または融着によって結合さ
れている、請求項１から５までのいずれか１項記載の発
光装置。
【請求項９】フィルタ（５）と壁部（３）との間に、
ガラスシールのような結合媒体が設けられている、請求
項６から８までのいずれか１項記載の発光装置。
【請求項１０】コイル状の白熱フィラメント（２）ま
たはこれに類似の白熱手段の放射強度が調整可能であ
る、請求項１から９までのいずれか１項記載の発光装
置。
【請求項１１】発光装置が、ガス濃度を測定するた
め、特に一酸化炭素または酸化窒素のような有毒ガスの
濃度を測定するために使用される、請求項１から１０ま
でのいずれか１項記載の発光装置。