JP6239839B2 - 光源装置、および、フィラメント - Google Patents
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Description
(数1)
P(total)=P(conduction)+P(radiation) ・・・(1)
(数3)
ε(λ)=1−R(λ) ・・・(3)
第1の実施形態のフィラメントは、図3のように、金属材料により形成された基体10と、基体10の上に配置された可視光反射防止膜40とを有する。可視光反射防止膜40は、赤外光領域の光に透明で、かつ、金属微粒子および不純物の少なくとも一方を含む誘電体膜であって、基部の径が可視光波長よりも小さい凸部44を表面に複数備える。可視光反射防止膜40は、可視光反射を防止し、フィラメントの可視光領域の反射率をゼロに近づける。
(数6)
ε=n2−k2、ε’=2nk ・・・(6)
(ε:複素誘電率の実部、ε’:複素誘電率の虚部、n:屈折率、k:消衰係数)
(数7)
n1・d1=n2・d2=λ/4 ・・・(7)
第2の実施形態のフィラメントは、図7のように、基体10上に可視光反射防止膜40を備える。この可視光反射防止膜40は、赤外光領域の光に透明な誘電体膜であって、金属微粒子および不純物の少なくとも一方と、空孔43とを含む。
第3の実施形態のフィラメントは、図9のように、金属材料により形成された基体10と、基体の上に配置された可視光反射防止膜40とを有する。可視光反射防止膜40は、金属膜であって、基部の径が可視光波長よりも小さい凸部44を表面に複数備える。
第4の実施形態のフィラメントは、金属材料により形成された基体10と、基体の上に配置された可視光反射防止膜40とを有する。可視光反射防止膜40は、金属膜であって、内部に空孔が含有された金属膜である。可視光反射防止膜40を金属膜で形成する場合も、第2の実施形態の誘電体膜の可視光反射防止膜40と同様に、可視光反射防止膜40が基体10の表面よりも空気の屈折率に近い屈折率を有することにより、可視光反射防止の作用を生じる。空孔を含む金属膜の可視光反射防止膜40は、図7と同様に1層であってもよいが、図8のように複数層からなり、空孔の体積濃度が表面に近づくほど大きくなるように構成されていてもよい。
<具体例1>
具体例1として、第1の実施形態の図3の構造のフィラメントを設計し、反射率特性をシミュレーションにより求めた。
具体例2として、第3の実施形態の図9の構造のフィラメントを設計し、反射率特性をシミュレーションにより求めた。
具体例3として、第4の実施形態の空孔を備えた金属膜を可視光反射防止膜40としたフィラメントを設計し、反射率特性をシミュレーションにより求めた。可視光反射防止膜40の層構成は、図8に示した3層構造と同じである。
上記実施形態フィラメントを用いた白熱電球について説明する。
図13に、本実施形態のフィラメントを用いた白熱電球の切り欠き断面図を示す。白熱電球1は、透光性気密容器2と、透光性気密容器2の内部に配置されたフィラメント3と、フィラメント3の両端に電気的に接続されると共にフィラメント3を支持する一対のリード線4、5とを備えて構成される。透光性気密容器2は、例えばガラスバルブにより構成される。透光性気密容器2の内部は、10−1〜10−6Paの高真空状態となっている。なお、透光性気密容器2の内部に106〜10−1PaのO2、H2、ハロゲンガス、不活性ガス、並びにこれらの混合ガスを導入することによって、従来のハロゲンランプと同様に、フィラメント上に成膜された可視光反射防止膜の昇華並びに劣化を抑制し、寿命の延伸効果が得られる。
Claims (12)
- 透光性気密容器と、当該透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、前記フィラメントに電流を供給するためのリード線とを有する光源装置であって、
前記フィラメントは、金属材料により形成された基体と、前記基体の上に配置された可視光反射防止膜とを有し、
前記可視光反射防止膜は、赤外光領域の光に透明で、かつ、金属微粒子および不純物の少なくとも一方を含む誘電体膜であって、基部の径が可視光波長よりも小さい凸部を表面に複数備え、
前記金属微粒子は、W、Ta、Mo、Au、Ag、Cu、Al、Ti、Ni、Co、Cr、Si、V、Mn、Fe、Nb、Ru、Pt、Pd、Hf、Y、Zr、Re、Os、および、Ir、のいずれかの微粒子、もしくは、これらの金属を含有する合金金属の微粒子であり、前記金属微粒子の粒径は、2nm以上5μm以下であり、前記金属微粒子の添加量は、0.0001%以上10%以下であり、
前記不純物は、Ce、Eu、Mn、Ti、Sn、Tb、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W、Pb、As、Tm、Ho、Er、Dy、および、Prのいずれかであり、前記不純物の添加濃度は、0.0001%以上10%以下であることを特徴とする光源装置。 - 透光性気密容器と、当該透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、前記フィラメントに電流を供給するためのリード線とを有する光源装置であって、
前記フィラメントは、金属材料により形成された基体と、前記基体の上に配置された可視光反射防止膜とを有し、
前記可視光反射防止膜は、赤外光領域の光に透明な誘電体膜であって、金属微粒子および不純物の少なくとも一方と、空孔とを含み、
前記金属微粒子は、W、Ta、Mo、Au、Ag、Cu、Al、Ti、Ni、Co、Cr、Si、V、Mn、Fe、Nb、Ru、Pt、Pd、Hf、Y、Zr、Re、Os、および、Ir、のいずれかの微粒子、もしくは、これらの金属を含有する合金金属の微粒子であり、前記金属微粒子の粒径は、2nm以上5μm以下であり、前記金属微粒子の添加量は、0.0001%以上10%以下であり、
前記不純物は、Ce、Eu、Mn、Ti、Sn、Tb、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W、Pb、As、Tm、Ho、Er、Dy、および、Prのいずれかであり、前記不純物の添加濃度は、0.0001%以上10%以下であることを特徴とする光源装置。 - 請求項1または2に記載の光源装置において、前記基体と前記可視光反射防止膜との間には、赤外光反射膜が配置され、
前記赤外光反射膜は、少なくとも一方が内部に空孔を含有する第1および第2の誘電体層の組を1組以上積層配置した構成であることを特徴とする光源装置。 - 請求項3に記載の光源装置において、前記第1および第2の誘電体層は、同じ誘電体材料で構成され、空孔の体積濃度が異なることを特徴とする光源装置。
- 請求項4に記載の光源装置において、前記赤外光反射膜の前記第1および第2の誘電体層を構成する誘電体材料は、前記可視光反射防止膜を構成する誘電体材料と同じであることを特徴とする光源装置。
- 請求項2に記載の光源装置であって、前記可視光反射防止膜は、膜厚方向に表面に近づくにつれて、前記空孔の体積濃度が段階的または連続的に増加していることを特徴とする光源装置。
- 請求項2に記載の光源装置であって、前記可視光反射防止膜は、基部の径が可視光波長よりも小さい凸部を表面に複数備える誘電体膜であることを特徴とする光源装置。
- 請求項1または7に記載の光源装置であって、前記凸部の径は、先端の方が前記基部よりも小さいことを特徴とする光源装置。
- 請求項3ないし5のいずれか1項に記載の光源装置であって、前記第1の誘電体層は、屈折率n1、厚さd1、前記第2の誘電体層は、屈折率n2、厚さd2である場合、赤外光の所定の波長λ1に対して
n1・d1=n2・d2=λ1/4
の関係を満たし、前記所定の波長λ1の赤外光を反射することを特徴とする光源装置。 - 請求項9に記載の光源装置において、前記赤外光反射膜は、前記第1および第2の誘電体層の組を複数組積層した構造であり、各組は、反射する前記赤外光の所定の波長が異なることを特徴とする光源装置。
- 金属材料により形成された基体と、前記基体の上に配置された可視光反射防止膜とを有し、
前記可視光反射防止膜は、赤外光領域の光に透明な誘電体膜であって、金属微粒子および不純物の少なくとも一方と、空孔とを含み、
前記金属微粒子は、W、Ta、Mo、Au、Ag、Cu、Al、Ti、Ni、Co、Cr、Si、V、Mn、Fe、Nb、Ru、Pt、Pd、Hf、Y、Zr、Re、Os、および、Ir、のいずれかの微粒子、もしくは、これらの金属を含有する合金金属の微粒子であり、前記金属微粒子の粒径は、2nm以上5μm以下であり、前記金属微粒子の添加量は、0.0001%以上10%以下であり、
前記不純物は、Ce、Eu、Mn、Ti、Sn、Tb、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W、Pb、As、Tm、Ho、Er、Dy、および、Prのいずれかであり、前記不純物の添加濃度は、0.0001%以上10%以下であることを特徴とするフィラメント。 - 金属材料により形成された基体と、前記基体の上に配置された可視光反射防止膜とを有し、
前記可視光反射防止膜は、赤外光領域の光に透明で、かつ、金属微粒子および不純物の少なくとも一方を含む誘電体膜であって、基部の径が可視光波長よりも小さい凸部を表面に複数備え、
前記金属微粒子は、W、Ta、Mo、Au、Ag、Cu、Al、Ti、Ni、Co、Cr、Si、V、Mn、Fe、Nb、Ru、Pt、Pd、Hf、Y、Zr、Re、Os、および、Ir、のいずれかの微粒子、もしくは、これらの金属を含有する合金金属の微粒子であり、前記金属微粒子の粒径は、2nm以上5μm以下であり、前記金属微粒子の添加量は、0.0001%以上10%以下であり、
前記不純物は、Ce、Eu、Mn、Ti、Sn、Tb、Au、Ag、Cu、Al、Ni、W、Pb、As、Tm、Ho、Er、Dy、および、Prのいずれかであり、前記不純物の添加濃度は、0.0001%以上10%以下であることを特徴とするフィラメント。
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