JP2012225829A - 赤外線放射素子、赤外線光源 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】赤外線を放射する板状の赤外線放射体1の周部が支持基板2により支持される。赤外線放射体1は、目的波長の赤外線に対して透明かつ熱絶縁性を有し目的波長の赤外線に対する光路長が当該赤外線の4分の1波長の奇数倍となる厚み寸法に形成された熱絶縁層11と、熱絶縁層11の一方の面に形成され通電による温度上昇で赤外線を放射する機能と赤外線を透過させる機能とを有する放射層12と、熱絶縁層11の他方の面に形成され目的波長の赤外線を反射する反射層13とからなる。支持基板2は、放射層12と反射層13とを空間に露出させるように熱絶縁層11の周部を支持する。
【選択図】図1
Description
本実施形態の赤外線放射素子は、図1に示すように、赤外線を放射する板状の赤外線放射体1と、赤外線放射体1の周部を支持する支持基板2と、赤外線放射体1に電気的に接続された複数個(たとえば、2個)の電極3とを備える。
λ=2898/T …(1)
したがって、放射層12の温度を変化させることにより、放射層12から放射される赤外線のピーク波長を変化させることができる。放射層12の温度を調節するには、反射層13に印加する電圧の振幅や波形などを調節し、単位時間当たりに発生するジュール熱を変化させる。
n・d=(2m−1)λ/4 …(2)
ここに、mは正整数である。たとえば、目的とする赤外線の波長が4μmであって、熱絶縁層11の屈折率を1.75とし、m=1に設定すれば、熱絶縁層11の厚み寸法dは0.571[μm]になる。
実施形態1において説明したように、支持基板2には表裏に貫通する窓孔21を形成しているから、赤外線放射体1から支持基板2の窓孔21を通して赤外線を放射することが可能である。すなわち、実施形態1では、反射層13を支持基板2の窓孔21に向けて配置したが、本実施形態では、図3に示すように、放射層12を支持基板2の窓孔21に向けて赤外線放射体1を配置している。そのため、実施形態1では、放射層12が反射層13よりも大面積になっているのに対して、本実施形態では、反射層13が放射層12よりも大面積になっている。また、反射層13に電極3を電気的に接続した構成を採用している。
実施形態1、実施形態2において説明した赤外線放射素子を実際に使用する場合は、図5に示すように、実装基板4に実装して用いられる。赤外線放射素子の電極3と実装基板4とはワイヤボンディングを行って電気的に接続される。ところで、実施形態2で説明した構成は、支持基板2の窓孔21を通して赤外線を放射しており、実装基板4に実装すると、赤外線を放射する向きに実装基板4が設けられることになる。実装基板4は、ガラスやセラミックスあるいはプリント基板により形成される。
2 支持基板
3 電極
4 実装基板
11 熱絶縁層
12 放射層
13 反射層
21 窓孔
22 配光反射層
41 開口孔
42 補助反射層
Claims (9)
- 赤外線を放射する板状の赤外線放射体と、前記赤外線放射体の周部を支持する支持基板と、前記赤外線放射体の少なくとも一部に電気的に接続された複数個の電極とを備え、前記赤外線放射体は、目的波長の赤外線に対して透明かつ熱絶縁性を有し目的波長の赤外線に対する光路長が当該赤外線の4分の1波長の奇数倍となる厚み寸法に形成された熱絶縁層と、前記熱絶縁層の一方の面に形成され温度上昇により赤外線を放射する機能と赤外線を透過させる機能とを有する放射層と、前記熱絶縁層の他方の面に形成され目的波長の赤外線を反射する反射層とからなり、前記支持基板は、前記放射層と前記反射層とを空間に露出させるように前記熱絶縁層の周部を支持し、前記電極を通して前記熱絶縁層と前記放射層と前記反射層とのいずれかに通電するのに伴って発生する熱により前記放射層の温度を上昇させて前記放射層から赤外線を放射させることを特徴とする赤外線放射素子。
- 前記支持基板は、前記赤外線放射体の厚み方向に貫通した窓孔を備え、前記赤外線放射体は、前記放射層を前記窓孔に向けて配置されていることを特徴とする請求項1記載の赤外線放射素子。
- 前記支持基板は、前記窓孔の内周面に目的波長の赤外線を反射する配光反射層を備えることを特徴とする請求項2記載の赤外線放射素子。
- 前記支持基板は、シリコンを用いて形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の赤外線放射素子。
- 前記窓孔は、前記支持基板における(100)面の異方性エッチングにより形成されていることを特徴とする請求項4記載の赤外線放射素子。
- 前記窓孔の内周面は、前記支持基板の厚み方向において前記赤外線放射体から離れるに従って開口面積を広げる凹曲面を形成することを特徴とする請求項2又は3記載の赤外線放射素子。
- 前記熱絶縁層は、シリコンとゲルマニウムとから選択されるポーラス半導体により形成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の赤外線放射素子。
- 請求項1〜7のいずれかに記載された赤外線放射素子と、前記赤外線放射素子が実装される実装基板とを備え、前記実装基板は、前記窓孔と重なる部位に厚み方向に貫通する開口孔を備えることを特徴とする赤外線光源。
- 前記実装基板は、前記開口孔の内周面に目的波長の赤外線を反射する補助反射層を備えることを特徴とする請求項8記載の赤外線光源。
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