JP2002157977A - カラーバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のカラーバルブの場合、ガラスバルブ表
面に形成された干渉膜がフィラメントからの光の入射角
の違いによる特性に差によって、反射すべき波長領域の
光の一部を透過してしまい、カラーバルブ点灯時に色ム
ラが出て見映えが悪いといった問題があった。 【解決手段】 本発明により、カラーバルブ１のガラス
バルブ２表面に形成された干渉膜６を、フィラメント３
の中心位置Ｃからガラスバルブ２表面への光の入射角が
３０°以上になる部分の光学膜厚を入射角が３０°より
も小さい部分の光学膜厚の１．０５〜１．１倍としたこ
とで、カラーバルブ１点灯時の色ムラをなくし、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、自動車のターンシ
グナルランプやテールランプ、ストップランプ、その他
装飾用ランプの光源として用いられる電球に関するもの
であり、詳細には電球のガラスバルブ表面に干渉膜を形
成し、所望の可視光波長域の光を選択的に透過させて、
所望の色に発光するカラーバルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のカラーバルブ９０は例え
ば図８に示すように構成されており、ガラスバルブ９１
の一端に封止部９１ａが形成され、ガラスバルブ９１内
にそのガラスバルブ９１の中心軸方向Ａと直交する方向
Ｂにコイル状のフィラメント９２が配置されている。そ
して、このフィラメント９２の両端にはガラスバルブ９
１の封止部９１ａを気密に貫通して延びる一対のリード
９３、９４が接続されて構成されている。

【０００３】そして、ガラスバルブ９１の外表面には、
フィラメント９２から放射された光のうち所望の可視光
波長域の光を選択的に透過する干渉膜９５が形成されて
いる。

【０００４】干渉膜９５は、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｚ
ｒＯ_２、ＺｎＯ等の金属酸化膜による高屈折率膜と、Ｓ
ｉＯ_２、ＭｇＦ_２、ＡｌＦ_６等の金属酸化膜による低屈
折率膜とがそれぞれ目的とする反射波長領域の中心とな
る波長（以下中心波長という）λの１／４を光学膜厚と
して交互に複数層積層されて構成されたものであり、こ
れにより、フィラメントから発せれた光のうち中心波長
λを中心とする波長領域の光を、光の干渉によって反射
して、この波長領域以外の光を選択的に透過するもので
ある。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。

【０００５】この干渉膜９５は、真空蒸着法、スパッタ
リング法、ディップ法など適宜な成膜法によって形成さ
れるものである。

【０００６】表１は、上記干渉膜９５の具体的構成例を
示すもので、例えば反射する可視光線の中心波長λを３
４０〜５００ｎｍの範囲とし、高屈折率膜として屈折率
ｎ_Ｈ＝２．３の金属酸化膜ＴｉＯ_２を光学膜厚λ／４＝
８５〜１２５ｎｍの範囲内で設定し、同様に低屈折率膜
として屈折率ｎ_Ｌ＝１．４６のＳｉＯ_２を光学膜厚λ／
４＝８５〜１２５ｎｍの範囲内で設定したものである。
なお、表中の層番号はガラスバルブ９１の表面に近い側
から順番にふられている。

【０００７】この表１の例の干渉膜９５では、反射する
可視光線の波長範囲が３４０ｎｍ〜５００ｎｍに設定さ
れているため、３４０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の可視光
に該当する青色光をカットし、５００ｎｍ以上の緑色、
赤色を選択的に透過して、これらの混色として橙色の光
を選択的に透過させるものである。こうした表１の干渉
膜９５を成膜した電球９０は、例えば自動車用ターンシ
グナルランプのアンバー球として用いられる。

【表１】

【０００８】ここで、最上層である層番号１５の高屈折
率膜の光学膜厚をλ／８＝６２．５ｎｍとして形成して
いるのは、一般的にＬＷ（ｌｏｎｇ ｗａｖｅ ｐａｓ
ｓ）型と呼ばれる構成であり、これにより膜全体の透過
率特性の長波長側の波長部分をフラットで且つ高い透過
率特性とすることができるものである。また、層番号３
の高屈折率膜の材料として用いられているＳｉ膜は、一
般的に短波長側の光を吸収する光吸収膜としての特性を
有しているため、干渉膜９５の高屈折率膜の一部として
用い、短波長側の光を吸収するためである。

【０００９】表２は、例えば自動車用のテールランプ、
ストップランプとして用いられるレッド球のバルブ表面
に形成される干渉膜９５の例を示すものであり、表１の
例よりも長波長側に反射する中心波長λがシフトしてい
るため、緑色光もカットして赤色の光のみを選択的に透
過させる特性を有している。

【表２】

【００１０】表３は、例えば自動車用のフォグランプと
して用いられるイエロー球のバルブ表面に形成される干
渉膜９５の例を示すものであり、表１、表２の例で高屈
折率膜として一部に用いた光吸収膜であるＳｉ膜を複数
形成したものであり、短波長側の青色光を反射、吸収
し、緑色と赤色の光を選択的に透過させてこれらの混色
として黄色の光を透過させる特性を有している。表１の
例と比べると、この表３の例の場合、透過する光の波長
が短波長側にシフトし緑色の光が増えるため、表１の橙
色から黄色へと色が変化している。

【表３】

【００１１】表４は、例えば自動車用のルームランプと
して用いられるホワイト球のバルブ表面に形成させる干
渉膜９５の例を示すものであり、５６０ｎｍを中心とす
る波長の光即ち電球色であるフィラメント９２の発光色
を反射し、この波長より短波長側の青色、緑色の光およ
び長波長側の赤色の光を透過させることで、これらの混
色として白色の光を透過させる特性を有している。

【表４】

【００１２】以上のようにして、ガラスバルブ９１表面
に所望の可視光波長域の光のみを選択的に透過させるよ
うに、光学膜厚や膜材料を必要とする色の光に応じて適
宜選択、設計して干渉膜９５を形成し、所望の色に発光
するカラーバルブ９０が形成されるものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来のカラーバルブ９０の場合、フィラメント９２よ
り上側のガラスバルブ９１表面のドーム状の部分から
は、表１〜表４のように設定した光学膜厚や膜材料によ
って必要とする色の光が得られるものであるが、フィラ
メント９２よりも下側の封止部９１ａにかけての筒状の
部分から出射する光は色が薄く観視される。例えば、表
１の例の干渉膜９５を形成したアンバー球であれば、上
側のドーム状の部分から放射される橙色が下側の筒状の
部分では黄色がかった色に観視されたり、表２の例の干
渉膜９５を形成したレッド球であれば、上側のドーム状
の部分から放射される赤色が下側の筒状の部分では橙色
がかった色に観視される。

【００１４】これは、フィラメント９２から出射される
光のガラスバルブ９１表面への入射角が封止部９１ａ側
にいくほど大きくなっているためである。つまり、ガラ
スバルブ９１表面に形成された干渉膜９５が光の入射角
によってその特性に差が出てしまうためであり、反射す
べき波長領域の光の一部を透過してしまうことによって
引き起こされ、例えばアンバー球であれば緑色の光が多
くなって黄色がかった光になってしまう。こうしたカラ
ーバルブ９１を灯具として用いると、点灯時に色ムラが
出てしまい見映えが悪いといった問題があった。

【００１５】また、図９に示すように、ガラスバルブ９
１表面への光の入射角に対する色度を見てみると、入射
角が３０°以上になった場合に自動車用灯具としてＥＣ
Ｅ規格で定められたアンバー色の色度範囲（図の４本の
直線に囲まれた範囲）から外れてしまうことがわかっ
た。この結果は、表１の例の干渉膜９５を形成したアン
バー球だけでなく、表２の干渉膜９５を形成したレッド
球、表３の干渉膜９５を形成したイエロー球、表４の干
渉膜９５を形成したホワイト球においても同じように所
望の色度範囲から外れる結果となってしまうことがわか
っており、こうした問題の解決が課題となっていた。

【００１６】

【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、一端に封止部
もしくは口金が設けられて封止されたガラスバルブと、
該ガラスバルブ内にガラスバルブの中心軸と略垂直方向
に延びるように配設されたフィラメントと、前記ガラス
バルブ表面に形成され前記フィラメントから放射された
光のうち所望の可視光波長域の光を選択的に透過する干
渉膜とを有してなるカラーバルブにおいて、前記干渉膜
は、前記フィラメントの中心位置から前記フィラメント
より下方の前記封止部もしくは口金にかけてのガラスバ
ルブ表面への光の入射角が３０°以上になる部分の光学
膜厚を入射角が３０°よりも小さい部分の光学膜厚の
１．０５〜１．１倍としたことを特徴とするカラーバル
ブを提供することで課題を解決するものである。

【００１７】

【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。

【００１８】図１は本発明に係るカラーバルブ１の第一
実施形態を示す説明図であり、カラーバルブ１は、ガラ
スバルブ２の一端に封止部２ａが形成され、ガラスバル
ブ２内にそのガラスバルブ２の中心軸方向Ａと直交する
方向Ｂにコイル状のフィラメント３が配置されている。
そして、このフィラメント３の両端にはガラスバルブ２
の封止部２ａを気密に貫通して延びる一対のリード４、
５が接続されて構成されている。そして、ガラスバルブ
２の外表面にはフィラメント３から放射された光のうち
所望の可視光波長域の光を選択的に透過する干渉膜６が
形成されている。

【００１９】干渉膜６は、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｚｒ
Ｏ_２、ＺｎＯ等の金属酸化膜による高屈折率膜と、Ｓｉ
Ｏ_２、ＭｇＦ_２、ＡｌＦ_６等の金属酸化膜による低屈折
率膜とがそれぞれ目的とする反射波長領域の中心波長λ
の１／４を光学膜厚として交互に複数層積層されて構成
されたものであり、これにより、フィラメント３から発
せれた光のうち中心波長λを中心とする波長領域の光
を、光の干渉によって反射して、この波長領域以外の光
を選択的に透過するものであり、ここまでは従来例と同
様である。

【００２０】ここで本発明においては、ガラスバルブ２
の表面に形成する干渉膜６を、フィラメント３の中心位
置（ガラスバルブ２の中心軸Ａとフィラメント３の延設
方向Ｂとの交点）Ｃからフィラメント３より下方の封止
部２ａにかけてのガラスバルブ２表面への入射角が３０
°以上になる部分６ａの光学膜厚を入射角が３０°より
小さい部分の光学膜厚の１．０５〜１．１倍としたこと
を特徴としている。

【００２１】光学膜厚とは前述の通り、その層における
物理的膜厚に屈折率を乗じた値であり、干渉膜６を構成
している高屈折率膜及び低屈折率膜の光学膜厚がそれぞ
れ目的とする反射波長領域の中心波長λの１／４の値に
設計されるものである。

【００２２】従って、干渉膜６の光学膜厚は物理的膜厚
を制御することによって変化させることができる。この
物理的膜厚の制御は、例えば真空蒸着法であれば、電子
銃のビーム幅を自公転するガラスバルブ位置と同期させ
ればビーム幅を変えることで可能であり、スパッタリン
グ法であれば、スパッタリング時の電圧を調整すること
で可能であり、ディップ法であれば、ディップスピード
を調整することで可能である。

【００２３】図２乃至図４は、アンバー球に用いられる
干渉膜６を例にとって、点灯時のガラスバルブ２表面へ
の光の入射角の違いによる色度の違いを示すグラフであ
り、図２は干渉膜６をフィラメント３の中心Ｃからガラ
スバルブ２表面への入射角が３０°以上になる部分６ａ
の光学膜厚を入射角が３０°より小さい部分の光学膜厚
の１．０５倍としたとき、図３は同様に６ａの光学膜厚
を１．０７５倍としたとき、図４は同様に６ａの光学膜
厚を１．１倍としたときを示すグラフである。

【００２４】これらの結果より、フィラメント３の中心
位置Ｃからガラスバルブ２表面への入射角が３０°以上
になる部分６ａの干渉膜の光学膜厚を入射角が３０°よ
り小さい部分の光学膜厚の１．０５〜１．１倍とすれ
ば、色度はＥＣＥの規格内に入ることがわかった。

【００２５】これは、干渉膜６がフィラメント３の中心
位置Ｃからの入射角が３０°以上になったときに、本来
反射すべき波長領域の光の一部を透過してしまうことで
短波長側にシフトしてしまって色ムラの原因となってい
た従来の問題点を、この干渉膜６の部分の光学膜厚を厚
く形成することで設計波長を長波長側にシフトさせて補
正しているものである。

【００２６】図５乃至図７は、こうして形成されたアン
バー球を灯具に組み込んだ場合の配光の色度を測定した
ものであり、図５は、アンバー球の干渉膜６をフィラメ
ント３の中心位置Ｃからガラスバルブ２表面への入射角
が３０°以上になる部分６ａの光学膜厚を入射角が３０
°より小さい部分の光学膜厚の１．０５倍としたとき、
図６は同様に６ａの光学膜厚を１．０７５倍としたと
き、図７は同様に６ａの光学膜厚を１．１倍としたとき
を示すグラフである。なお、測定方法はＥＣＥ規格Ｎ
ｏ．６の附則４で定められた配光測定方法に従って、中
心から垂直軸方向と水平軸方向の±５°以内の５点の測
定位置〜について色度測定を行った。

【００２７】この結果、本実施形態のアンバー球を実際
に組み込んだ灯具の配光の色度は、ＥＣＥ規格で定めら
れたアンバー色の色度範囲を十分に満足するものであっ
た。なお、図１０は従来のアンバー球を組み込んだ灯具
の配光の色度を同じ測定方法によって測定した結果を示
すものであり、ＥＣＥ規格で定められたアンバー色の色
度範囲からは外れてしまっていた。

【００２８】なお、上記実施形態ではアンバー球用の干
渉膜を例に説明してきたが、レッド球用の干渉膜やイエ
ロー球用の干渉膜、ホワイト球用の干渉膜であっても同
様であり、また、それぞれの干渉膜の具体的な構成につ
いては、従来例として示した表２〜表４の光学膜厚およ
び中心波長を変えただけであとは同じ構成であるためこ
こでの説明は省略する。また、必要に応じて干渉膜の中
に高屈折率膜としてのＳｉ膜を少なくとも一層挿入して
おけば、Ｓｉ膜が短波長側の光を吸収する特性であるた
め、この種自動車用のカラーバルブとして利用される特
にアンバー、レッド、イエローの色度に不要な青色光以
下の短波長光を吸収し、より特性の良い色度の発光が得
られるものである。

【００２９】また、ガラスバルブ２の一端に封止部２ａ
が形成された電球を例に説明してきたが、本発明はこれ
に限定されず、例えば一端に口金を備えたタイプの電球
であっても良いことは言うまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
ラーバルブのガラスバルブ表面に形成された干渉膜を、
フィラメントの中心位置からフィラメントより下方の封
止部にかけてのガラスバルブ表面への光の入射角が３０
°以上になる部分の光学膜厚を入射角が３０°よりも小
さい部分の光学膜厚の１．０５〜１．１倍としたこと
で、カラーバルブ点灯時の色ムラをなくし、所望の（Ｅ
ＣＥ規格を満足する）色度が得られるといった優れた効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカラーバルブの第一実施形態を示
す縦断面図である。

【図２】干渉膜の第一例を用いたカラーバルブのバルブ
表面から放射される光の色度を示すグラフである。

【図３】干渉膜の第二例を用いたカラーバルブのバルブ
表面から放射される光の色度を示すグラフである。

【図４】干渉膜の第三例を用いたカラーバルブのバルブ
表面から放射される光の色度を示すグラフである。

【図５】干渉膜の第一例を用いたカラーバルブを灯具に
組み込んだ場合の配光の色度測定結果を示すグラフであ
る。

【図６】干渉膜の第二例を用いたカラーバルブを灯具に
組み込んだ場合の配光の色度測定結果を示すグラフであ
る。

【図７】干渉膜の第三例を用いたカラーバルブを灯具に
組み込んだ場合の配光の色度測定結果を示すグラフであ
る。

【図８】従来のカラーバルブを示す縦断面図である。

【図９】従来のカラーバルブのバルブ表面から放射され
る光の色度を示すグラフである。

【図１０】従来のカラーバルブを灯具に組み込んだ場合
の配光の色度測定結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１……カラーバルブ ２……ガラスバルブ ２ａ……封止部 ３……フィラメント ４，５……リード ６……干渉膜 ６ａ……光学膜厚増加部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端に封止部もしくは口金が設けられて封
   止されたガラスバルブと、該ガラスバルブ内にガラスバ
   ルブの中心軸と略垂直方向に延びるように配設されたフ
   ィラメントと、前記ガラスバルブ表面に形成され前記フ
   ィラメントから放射された光のうち所望の可視光波長域
   の光を選択的に透過する干渉膜とを有してなるカラーバ
   ルブにおいて、前記干渉膜は、前記フィラメントの中心
   位置から前記フィラメントより下方の前記封止部もしく
   は口金にかけてのガラスバルブ表面への光の入射角が３
   ０°以上になる部分の光学膜厚を入射角が３０°よりも
   小さい部分の光学膜厚の１．０５〜１．１倍としたこと
   を特徴とするカラーバルブ。
2. 【請求項２】前記干渉膜は、Ｓｉ膜を少なくとも一層含
   んでいることを特徴とする請求項１記載のカラーバル
   ブ。