JPH0259585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はフイラメントから放射された光のうち
赤外線を反射させてフイラメントに帰還させ効率
を向上させた白熱電球に関する。

〔発明の技術的背景〕

ガラスバルブの中心にタングステンフイラメン
トを有する白熱電球において、バルブの内外両面
のうち少なくとも一方に赤外線を反射する被膜を
設け、フイラメントから放射される赤外線を再び
フイラメントに戻すことにより、白熱電球の効率
を向上させ、さらに、放射光中の赤外線が少ない
ことにより、被照射物の熱劣化を抑制できるよう
にした高効率な電球が知られている。

このような目的に用いられる白熱電球のバルブ
は、ガラスバルブ表面に次のような物質をコーテ
ングしたものが知られていた。

（） たとえばふつ化マグネシウムMgF₂やシ
リカSiO₂などの低屈折率の物質を真空蒸着な
どでガラスバルブのガラス面にコーテングし、
そのうえにたとえば硫化亜鉛ZnSや酸化チタン
TiO₂などの高屈折率の物質を真空蒸着により、
コーテングし、このようにして低屈折率物質と
高屈折率物質とが交互重層して赤外線を反射す
るようにしたもの。

（） たとえば銀Agの薄膜のような広い波長
域で高い反射率を有する金属薄膜やこのような
薄膜を酸化チタンTiO₂などの高屈折率の物質
の薄膜で挾合した膜を真空蒸着などでガラス面
にコーテングしたもの。

（） たとえば酸化錫SnO₂、酸化インジウム
In₂O₃、錫ドープの酸化インジウム、アンチモ
ンドープの酸化錫SnO₂−Sbなどのｎ型半導体
酸化物被膜を真空蒸着、スパツタ、ケミカル・
ペーパー・デポジツト法などによりコーテング
したもの。

（） 上記（）と（）とを組合わせたも
の。

〔背景技術の問題点〕

このような赤外線を反射あるいは吸収する被膜
はその膜厚が0.1μ程度であり、特に（）の反射
膜や（）の反射膜は熱的に劣化が速く、たとえ
ばガラスバルブが著く高温になるハロゲン電球な
どでは実用化できない。また、高温でも耐えられ
る上述の（）の膜だけではランプ効率の向上は
得られるものの、赤外線しや断特性から見ると市
場の要求を総て満しているとはいえない。さら
に、赤外線しや断だけを目的とすれば上述の
（）の組合わせが最適と考えられるが、この膜
のうち（）の被膜が熱的に弱いので現在まで実
用化されていない。

〔発明の目的〕

本発明は高い赤外線反射能を維持し、そのラン
プ寿命中に熱による赤外線反射膜の性能劣化がほ
とんどない高効率な白熱電球を提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

フイラメントおよび封入ガスを内蔵したガラス
バルブに上述の（）の赤外線反射膜を形成し、
バルブを包囲する透光性外囲器に上述の（）の
赤外線反射膜を形成したことにより、（）の反
射膜によつて近赤外線を有効に反射させてフイラ
メントに帰環され、かつ（）の反射膜によつて
遠赤外線をしや断し、しかもこの（）の反射膜
をフイラメントから遠い位置に配置することによ
つて熱損を防止したものである。

〔発明の実施例〕

本発明の詳細を図示の実施例によつて説明す
る。１は石英ガラスからなるＴ形バルブ、２はこ
のバルブ１の外面に形成した第１の赤外線反射
膜、３はバルブ１の基部を圧潰封止してなる封止
部、４，４はこの封止部３内に埋設されたモリブ
デン導入箔、５はこの導入箔４，４に接続し、バ
ルブ１の中心線に沿つて配設されたタングステン
フイラメント、６はバルブ１を包囲するガラス製
透光性外囲器、７はこの外囲器６の透光面たとえ
ば外面に形成した第２の赤外線反射膜、８は外囲
器６の基端を閉塞したステム、９，９はこのステ
ム８から外囲器６内に導入されてモリブデン導入
箔４，４に電気接続するとともにバルブ１を支持
する導入線、１０はこの外囲器６の端部に装着さ
れて導入線９，９に接続する口金である。

上記バルブ１は内部にアルゴンなどの不活性ガ
スとともに所要のハロゲンを封入してあり、フイ
ラメント５などとともにハロゲン電球に構成され
ている。

上記第１の赤外線反射膜２は前述の（）の構
成を有する。すなわち、第２図示のようにバルブ
１のガラス面１１にTiO₂からなる高屈折率金属
酸化膜２１，２１３層とSiO₂からなる低屈折率
金属酸化膜２２，２２２層とを交互重層したもの
で、波長1.0μ前後の赤外線をよく反射する性質を
有し、耐熱性に富む。

上記第２の赤外線反射膜７は前述の（）の構
成を有する。すなわち、第３図示のように、外囲
器６の透光面たとえば外面にSnをドープした
In₂O₃からなるｎ型半導体からなり、波長1.5μ以
上の赤外線をよく反射する性質を有するが、150
℃以上の温度に加熱すると急速に劣化して使用に
耐えなくなる。

つぎに、本発明者の行なつた実験によつてさら
に詳説する。管径10mmの石英ガラス管を用いて第
１図示の構造を有する100V60Wのハロゲン電球
に構成し、その外表面に次の手順によつて金属酸
化膜を形成して第１の赤外線反射膜２を構成し
た。

すなわち、テトライソプロピルチタネートを主
成分とするチタン化合物を酢酸エステルを主成分
とする有機溶媒にチタン含有量が３〜５％、粘度
が1cpsとなるように混合した有機チタン化合物溶
液中に上述の試作ハロゲン電球のバルブ１を浸漬
し、25cm／分の速度で引き上げ、乾燥し、500℃
で30分間焼成してTiO₂からなる厚さ1000Åの金
属酸化膜２１を形成した。ついで、エチルシリケ
ートを主成分としたシリコン化合物を酢酸エステ
ルを主成分とする有機溶媒にシリコン含有量が３
〜５％、粘度1cpsとなるように混合した有機シリ
コン化合物溶液中に上記処理を行つた電球のバル
ブ１を浸漬し、35cm／分の速度で引き上げ、同様
に乾燥し500℃で30分間焼成してSiO₂からなる厚
さ1200Åの金属酸化膜２２を形成した。そして、
同様な手法を繰り返して金属酸化膜２１，２２を
５層に交互重層して第１の赤外線反射膜２を形成
した。

また、外囲器６の外表面にSnにドープした
In₂O₃を真空蒸着法でコーテングし、In₂O₃−Sn
のｎ型半導体からなる厚さ約1500Åの第２の赤外
線反射膜７を形成した。

そうして、これら電球と外囲器６を用いて第１
図示のように白熱電球に構成し、その初特性、放
射される赤外線および寿命などについて試験し
た。この結果を第１図示の構成を有し、第１およ
び第２の赤外線反射膜２，７を有しない同定格の
白熱電球と比較したところ、初特性で効率が18.5
％向上し、放射計により測定した赤外線が38％減
少し、しかも動程中の上記被膜２，７の劣化によ
る諸特性の低下も認められなかつた。

つぎに、上記実験例における両赤外線反射膜
２，７による総合分光透過率を第４図に示す。図
は横軸に波長をμの単位でとり、縦軸に透過率を
素ガラスを100とする％でとり、曲線は両被膜２，
７を総合した透過率曲線を示す。図において、Ａ
部分は主として第１の赤外線反射膜２による透過
率低下で、Ｂ部分は主として第２の赤外線反射膜
７による透過率低下によるものである。そして、
図から明らかなとおり、波長0.81μ以上の赤外部
における比透過率は約50％以下になつている。

このように、本実施例電球は金属酸化物の多層
膜からなる第１の赤外線反射膜２をバルブ１外面
に形成したので、1μ前後の赤外線をよく反射し
てフイラメント５に帰還させることができ、光効
率が向上する。さらに、外囲器６外面にｎ型半導
体からなる第２の赤外線反射膜７を設けたので、
長波長の赤外線も有効に反射され、優れた赤外線
しや断効果が得られる。しかも、外囲器６の外面
はフイラメント５から離隔しているので、温度が
低く、したがつて、長時間点灯しても半導体が熱
損して効果を失なうこともない。したがつて、本
実施例電球は高効率で、赤外線しや断効果が大き
く、さらに長寿命である。

なお、前述の実施例において第１の赤外線反射
膜２をバルブ１外面に形成したが、本発明におい
ては内面に形成してもよく、またバルブ１の内外
両面に形成してもよい。さらに、高屈折率層と低
屈折率層とが最小限１層ずつあれば前述の効果が
ある。同様に、第２の赤外線反射膜７も外囲器６
の内外いずれの面に形成してもよく、また両面に
形成してもよい。さらに外囲器６は外面に第２の
赤外線反射膜７を形成し、内面にSiO₂などの散
光膜を設けてもよい。さらに、外囲器７は高温に
ならないので、その構成材料はガラスに限らず、
たとえば透光性合成樹脂などでもよく、また、気
密でなくともよい。

さらに、本発明において、バルブ１内にはハロ
ゲンを封入しないで通常の白熱電球にしてもよ
い。さらに、バルブは先端開口した筒体などに構
成し、外囲器に気密性を持たして不活性ガスを封
入してもよい。

さらに、本発明に使用される第１の赤外線反射
膜を構成する酸化膜はTi，Zr，Al，Si，Mg，
Ceなどの酸化物を使用し、高屈折率金属酸化物
と低屈折率金属酸化物とを組み合わせることによ
り得られる。また、第２の赤外線反射膜を構成す
るｎ型半導体としてはSn，In，Znなどの少なく
とも１種を主体とするもので、実施例と同様な効
果が得られるものであればよい。

また、実施例ではｎ型半導体被膜を真空蒸着方
により外囲器に形成したが、第１の赤外線反射膜
と同様にたとえば有機インジウム化合物と有機錫
化合物とを３〜５％含有する溶液中に外囲器を浸
漬して引き上げ、焼成し、還元熱処理することに
よりIn₂O₃−Snなるｎ型半導体被膜に形成するこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明の白熱電球はフイラメントおよび封入ガ
スを包容したガラスバルブのガラス面に低屈折率
の金属酸化物と高屈折率の金属酸化物とを交互重
層してなる第１の赤外線反射膜を設け、さらにバ
ルブを包囲する透光性外囲器の透光面にｎ型半導
体からなる第２の赤外線反射膜とを設けたので、
第１の赤外線反射膜によつて近赤外線を効率よく
フイラメントに帰還させて発光効率を高め、かつ
第２の赤外線反射膜を低温の外囲器の透光面に設
けて遠赤外線を効率的にしや断し、しかも熱損の
おそれがなく、したがつて、高効率で、含有赤外
線が少なく、長寿命である利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の白熱電球の一実施例の断面
図、第２図は同じく第１図〇枠の拡大断面図、
第３図は同じく第１図〇枠の拡大断面図、第４
図は赤外線反射膜の透過率特性を示すグラフであ
る。 １……バルブ、２……第１の赤外線反射膜、６
……外囲器、７……第２の赤外線反射膜、２１…
…高屈折率金属酸化物膜、２２……低屈折率金属
酸化物膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フイラメントおよび封入ガスを包容したガラ
   スバルブと、このバルブのガラス面に形成された
   低屈折率の金属酸化物と高屈折率の金属酸化物と
   を交互重層してなる第１の赤外線反射膜と、上記
   バルブを包囲する透光性外囲器と、この外囲器の
   透光面に形成されたｎ型半導体からなる第２の赤
   外線反射膜とを具備したことを特徴とする白熱電
   球。