JP2008520068A - 吸収フィルタおよび干渉フィルタを有する白熱ランプ - Google Patents

Abstract

ここに示されているのは、光透過性のランプ容器（４）と、このランプ容器によって包囲されているフィラメントと、ランプ容器に配置されている干渉フィルタ（８）とを有し、赤色スペクトル領域において光を形成する白熱ランプであり、ここで上記の干渉フィルタは光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層を有する。本発明ではランプ容器それ自体が吸収フィルタを構成し、この吸収フィルタによって不所望の光スペクトルが吸収される。ここでは所望の赤色スペクトル領域への色位置シフトが上記の干渉フィルタによって行われる。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の赤色スペクトル領域において光を形成する白熱ランプに関しており、この白熱ランプは、光透過性のランプ容器と、ランプ容器によって包囲されているフィラメントと、ランプ容器に配置されている干渉フィルタとを有しており、この干渉フィルタは、複数の光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層を有している。

従来の技術
このような白熱ランプは、例えば、車両技術分野においてテールライト、ブレーキライト、リアフォグライトなどに対する光源として使用される。赤色を発光するこれらのライトに対して白熱ランプがさまざまに使用されており、それらのランプ容器は、不所望の青色および紫色の光スペクトルを吸収する吸収層が組み込まれた耐熱性の酸化物干渉フィルタコーティングを有する。この干渉フィルタコーティングの層厚は、白熱ランプの動作時に、コーティングされたランプ容器のすべての領域が同じ赤色の色スペクトルを放射するように適合化されている。

このような白熱ランプは、例えば、ドイツ国公開特許公報EP 0 986 093 A1から公知である。この白熱ランプは、薄い吸収層を有する干渉フィルタを使用しており、この干渉フィルタにより、青色および紫色スペクトル領域にある不所望の波長の短い光が部分的に吸収される。光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層からなるこの干渉フィルタの干渉コーティングは、紫色、青色および緑色のスペクトル領域の光をさらに抑圧し、また赤色スペクトル領域において干渉フィルタのフィルタエッジを調整するために使用される。このような白熱ランプにおいて不利であるのは、車両照明に対して法的に定められた色値に起因して、また透過エッジが急峻で幅の広い反射帯域が必要であることに起因して、種々異なる層材料から、すなわち干渉層および吸収層から構成される複数の積層で、極めて多くの層列をランプ容器に被着しなければならないことである。上で述べた干渉フィルタは、例えば、３つの層材料を有する５つの積層および２８個の層からなるが、必要な層および層材料の数が多いことによって、上記のような白熱ランプを作製するために使用されるコーティング処理は繁雑であり、コストもかかってしまう。

本発明の説明
本発明の課題は、従来の解決手段よりも簡単な層構造が可能になり、作製コストが低減される白熱ランプを提供することである。

この課題は、本発明により、請求項１の特徴部分に記載された特徴的構成によって解決される。本発明の殊に有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

赤色スペクトル領域において光を形成する本発明の白熱ランプは、フィラメントを包囲する光透過性のランプ容器と、ランプ容器に配置された干渉フィルタとを有し、ここでこの干渉フィルタは、複数の光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層を有する。本発明ではランプ容器それ自体が吸収フィルタを構成し、この吸収フィルタによって不所望の光スペクトルを吸収する。ここで所望の赤色のスペクトル領域への色位置シフト（Farbortverschiebung）は、干渉フィルタによって行われる。ランプ容器を吸収フィルタとして構成することよって、従来技術とは異なり、干渉フィルタに配置される付加的な吸収層が不要になる。すなわち干渉積層は、３つの層材料ではなく２つの層材料から構成することができ、また層の数が低減される。これによって格段に層構造が簡単になり、作製コストが低減される。作製技術および適用技術的な事情によって発生し得る不所望の青緑色の散乱光は、波長の短いスペクトル領域の吸収フィルタとしてランプ容器を構成することによって阻止される。

上記のランプ容器は有利には、黄色から琥珀色の光を放射するランプガラスから構成される。オフ状態では太陽光は、この黄色から琥珀色のランプ容器を通過する。純粋な吸収フィルタを適用すると、ヘッドランプにいわゆる「目玉焼き作用（Spiegelei-Effekt）」が発生する。しかしながらランプ容器に被着された干渉フィルタにより、付加的に紫色、青色、緑色および黄色の太陽光が反射される。透過した赤色は、反射した紫色、青色、緑色および黄色と混ざり合って白色になる。オフ状態における白熱ランプの見え方は中性的であるため、中性色のライト応用にこのランプを使用することができる。

有利な１実施形態によれば、本発明の白熱ランプのランプ容器は、染色したおよび／またはコーティングしたランプガラスから構成され、これによって不所望の光スペクトルを吸収する。

別の１実施形態では、ランプ容器は、耐熱性のコーティングによって、例えば琥珀塗料またはゾルゲル吸収フィルタによってコーティングされる。不所望の紫色、青色から緑色までの波長領域を吸収する琥珀色のゾルゲルまたは塗料によるコーティングは、従来技術から広く知られているコーティング法、例えば噴霧または液浸しによって行うことができる。

有利であることが判明したのは、上記の吸収フィルタを構成して、紫色、青色および／または緑色の波長領域がランプ容器によって吸収されるようにすることである。

有利には上記の干渉フィルタは、光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層から構成されかつランプ容器に配置されるただ１つの積層から構成され、また２つの材料からなる。

有利な実施例では上記の光学的に屈折率の低い層はＳｉＯ₂層であり、また光学的に屈折率の高い装置はＮｂ₂Ｏ₅層またはＴｉＯ₂層である。上記の積層は、有利には１３，１５または１７個の層から構成される。上記の光学的に屈折率の低い層の層厚は有利には、実質的に９０ｎｍ±１５％であり、また光学的に屈折率の高い層の層厚は実質的に５２ｎｍ±１５％ないしは４６ｎｍ±１５％であり、これらの層は上記の積層に交互に配置される。

上記の積層は有利には、２６ｎｍ±１５％ないしは２３ｎｍ±１５％の層厚を有する光学的に屈折率の高い層ではじまり、またこの層で終了する。

上記の光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層は、層厚のアンバランス（ミスマッチ）が比較的大きくても被着することができる。

上記の積層の光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層の層厚は、干渉フィルタのフィルタエッジが、赤色スペクトル領域に、例えば５８０ｎｍ〜６４０ｎｍの波長領域に、有利には５９７ｎｍにあるように最適化される。これによって保証されるのは、本発明による白熱ランプが実質的にＥＣＥ色規則に準拠する光スペクトルを発光し、また車両照明に対する、殊にブレーキランプ、リアランプおよび／またはリアフォグランプなどに対する法的な色値を満たすことである。

上記の干渉フィルタは有利には、フィラメントから放射されかつ干渉フィルタに当たる光の入射角に依存して局所的に異なる層厚でランプ容器に配置される。

図面の簡単な説明
以下では有利な実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。ここで、
図１は、本発明の有利な実施例による白熱ランプの側面図を示しており、
図２は、吸収フィルタおよび干渉フィルタコーティングの透過曲線を示している。

本発明の有利な実施形態
図１には、約２５Ｗの電力を消費する赤色スペクトル領域の光を形成する白熱ランプ１が示されており、この白熱ランプは、例えば車両のリアランプの光源として使用されて、リアライト、ブレーキライトまたはリアフォグライトを形成する。白熱ランプ１は、バヨネット状のランプソケット２と、ランプ軸Ａ−Ａを中心として回転対称でありかつ染色したランプガラス６からなるランプ容器４とを有する。このランプ容器により、図示しないフィラメントが包囲されている。染色したランプガラス６からなるランプ容器４は、本発明において吸収フィルタを構成し、このフィルタにより、不所望の光スペクトルないしは青緑色の散乱光が吸収され、所望の赤色スペクトル領域への色位置シフトが干渉フィルタコーティング８によって行われる。このためにランプ容器４の外部表面１０全体には干渉フィルタコーティング８が施される。このコーティングは、複数の光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層を有しており、これらの層はスパッタ法でデポジットされる。層厚はスパッタプロセスの持続時間、プロセスガスの供給および電力供給を介して制御される。ランプ容器４を吸収フィルタとして構成することによって、従来技術とは異なり、干渉フィルタコーティング８において干渉層間に配置される付加的な吸収層は不要である。これによって、EP 0 986 093 A1による従来技術では必要であった３つの層材料の代わりに２つの層材料から干渉積層を構成することができ、これによって層構造が格段に簡単になり、作製コストが低減される。このことを以下に詳しく説明する。

干渉フィルタコーティング８は、表１によれば、または表２による択一的な実施例によれば、全部で１５個の干渉層からなり、これらの干渉層は、従来技術とは異なり、ただ１つの積層に、また吸収層なしに層番号１からはじまってランプ容器４の外側の表面１０に配置されている。

上記の積層は、光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層から交互に構成され、ここで、光学的に屈折率の低い層はＳｉＯ₂（酸化シリコン）であり、また光学的に屈折率の高い層は表１ではＮｂ₂Ｏ₅（五酸化ニオブ）ないしは表２ではＴｉＯ₂（二酸化チタン）である。層１〜１５は、直接続いておりかつ干渉コーティング８を構成している。

ＳｉＯ₂層およびＮｂ₂Ｏ₅層ないしはＴｉＯ₂層の物理的な層厚は位置に依存して変化し、ひいては干渉フィルタコーティング８の全体層厚も位置に依存して変わるため、ランプ容器４の全領域から、統一された色成分の光が放射される。このために必要であるのは、フィラメントから放射されて干渉フィルタ８に当たる光の入射角に依存して、この干渉フィルタ８の全体層厚が、ランプ容器円頂部２０から出発して、ランプソケット２に向かうランプ容器４上の最も短い接続線に沿ってつねに増大することである。すなわち、干渉フィルタ８の層厚は、フィラメントから放射されて干渉フィルタ８に当たる光の入射角に依存して局所的に変化するのであり、ここで最小層厚と最大層厚との違いは約７％になる。この実施例において挙げる干渉フィルタ８の層厚データはそれぞれ、ランプ容器４の円頂部２０を基準にしている。ランプ軸Ａ−Ａを中心とする同心の輪に沿った干渉フィルタ８の層厚は一定である。

図２には吸収フィルタの透過特性が曲線１２によって、また干渉フィルタの透過特性が、破線で示した曲線１４によって表されている。曲線１２によると、ランプ容器４の吸収フィルタは、不所望の紫色、青色および部分的に緑色の波長領域が、着色されたランプガラス６によって吸収されるように構成されている。すなわち、干渉フィルタコーティング８の曲線１４の約３８０ｎｍ〜４６０ｎｍの領域における透過の振動部には、ランプガラス６の吸収作用が重ねられているのである。この振動部は、この吸収作用がなければ、干渉フィルタコーティング８によって抑止しなければならないものである。これにより、従来技術よりも層の数の少ない干渉フィルタを使用することができる。ランプガラス６の色変動の許容範囲と、ひいては吸収フィルタのエッジ位置１６，１８の境界とは、波長の短い領域における不所望の色スペクトルと、赤色領域の良好な透過との間で、すなわち比較的広く設計することができる。図２によると、吸収フィルタのエッジ位置の下側の境界１６は、約４７０ｎｍの波長に、また吸収フィルタのエッジ位置の上側の境界１８は約５５０ｎｍの波長にある。

本発明によれば、所望の赤色スペクトル領域への黄色／琥珀色のスペクトル領域の色位置シフトは、干渉フィルタコーティング８によって行われる。すなわち、干渉フィルタの透過率が入射光の５０％になる干渉フィルタのフィルタエッジは図２において約６００ｎｍになる。したがって白熱ランプ１はオン状態で赤色を発光することができ、ブレーキ、リアまたはリアフォグライト用の光源として使用できるのである。

本発明は上で詳しく説明した実施例には限定されず、例えば任意のランプ容器幾何学形状および異なる干渉フィルタ設計を有する白熱ランプに本発明を適用することができる。染色したランプ容器の代わりに耐熱性のコーティング、例えば吸収フィルタとして塗料をランプガラスに被着することができる。さらに別の個数の光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層によって、本発明を実施することも可能である。さらに干渉層に対して別の有利な材料およびコーティングプロセスを使用することができる。

ここに示されているのは、光透過性のランプ容器４と、ランプ容器４によって包囲されているフィラメントと、ランプ容器４に配置されている干渉フィルタ８とを有し、赤色のスペクトル領域において光を形成する白熱ランプ１であり、ここで上記の干渉フィルタは光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層とを有する。本発明ではランプ容器４それ自体が吸収フィルタを構成し、この吸収フィルタによって不所望の光スペクトルを吸収する。ここで赤色スペクトル領域への色位置シフトは、干渉フィルタ８によって行われる。

本発明の有利な実施例による白熱ランプの側面図である。 吸収フィルタおよび干渉フィルタコーティングの透過曲線を示す線図である。

Claims (13)

1. 赤色スペクトル領域にて光を形成する白熱ランプであって、
   該白熱ランプは、光透過性のランプ容器（４）と、ランプ容器（４）によって包囲されているフィラメントと、ランプ容器（４）に配置されている干渉フィルタ（８）とを有しており、
   該干渉フィルタ（８）は、複数の光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層を有している形式の白熱ランプにおいて、
   前記ランプ容器（４）は、吸収フィルタを構成しており、
   該吸収フィルタにより、不所望の光スペクトルが吸収され、また赤色スペクトル領域への色位置シフトが前記干渉フィルタ（８）によって行われることを特徴とする
   白熱ランプ。
2. 前記のランプ容器（４）の吸収フィルタを構成して、
   紫色、青色および／または緑色の波長領域がランプ容器（４）によって吸収されるようにした、
   請求項１に記載の白熱ランプ。
3. 前記ランプ容器（４）は、染色したおよび／またはコーティングしたランプガラス（６）から構成されている、
   請求項１または２に記載の白熱ランプ。
4. 前記ランプ容器（４）は、耐熱性のコーティングによって、例えば琥珀塗料またはゾルゲル吸収フィルタによってコーティングされている。
   請求項３に記載の白熱ランプ。
5. 前記ランプガラス（６）は、動作時に黄色および／または琥珀色の色を放射する、
   請求項３に記載の白熱ランプ。
6. 前記干渉フィルタ（８）は、光学的に屈折率の低い層および光学的に屈折率の高い層のただ１つの積層によって構成されており、かつ２つの材料からなる、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の白熱ランプ。
7. 前記の光学的に屈折率の低い層はＳｉＯ₂層であり、
   前記の光学的に屈折率の高い層はＮｂ₂Ｏ₅層またはＴｉＯ₂層である、
   請求項６に記載の白熱ランプ。
8. 前記の光学的に屈折率の低い層は、実質的に９０ｎｍ±１５％の層厚を、また光学的に屈折率の高い層は、５２ｎｍ±１５％ないしは４６ｎｍ±１５％の層厚を有しており、かつこれらの層は交互に配置されている、
   請求項６または７に記載の白熱ランプ。
9. 前記の積層は、２６ｎｍ±１５％ないしは２３ｎｍ±１５％の層厚を有する光学的に屈折率の高い層ではじまり、また当該の層で終了する、
   請求項６に記載の白熱ランプ。
10. 上記の積層を最適化して、前記の干渉フィルタ（８）のフィルタエッジが、赤色スペクトル領域に、例えば５８０ｎｍ〜６４０ｎｍの波長領域に有利には５９７ｎｍにあるようにした、
    請求項６から９までのいずれか１項に記載の白熱ランプ。
11. 前記の積層は、１３，１５または１７個の層を有する、
    請求項６，９または１０にいずれか１項に記載の白熱ランプ。
12. 前記の干渉フィルタ（８）は、フィラメントから放射されかつ干渉フィルタ（８）に当たる光の入射角に依存して、局所的に異なる層厚でランプ容器（４）に配置されている、
    請求項１から１１までのいずれか１項に記載の白熱ランプ。
13. 前記のランプは、ブレーキランプ、リアランプおよび／またはリアフォグランプに対するＥＣＥ色規則にしたがった光スペクトルを放射する、
    請求項１から１２までのいずれか１項に記載の白熱ランプ。

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