JPH03226960A - ハロゲン電球 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、バルブの内面または外面に光干渉膜（干渉フ
ィルタ）を形成した／＼ロゲン電球に関する。

（従来の技術） 最近、自動車用ヘッドランプの補助ランプとして黄色光
を発するフォグランプを使用するケースが増えてきた。

フォグランプは本来霧中等のような悪天候走行のために
使用されていたが、フォグランプの発する黄色光は視認
し易く、また自動車のドレスアップにも有効であるため
、通常の夜間走行に使用する場合が多くなってきた。こ
のような黄色光を照射するフォグランプの光源としては
、ハロゲン電球が使用されている。

上記のようなフォグランプにおいて黄色光を取り出すた
めには、従来、光源としてのノ＼ロゲン電球に、黄色に
着色したキャップを被せたり、前面レンズを黄色に着色
するなどの手段が採用されいた。しかしながら、このよ
うな手段は光量が大幅に減る欠点があり、また着色キャ
ップを被せるものは、衝撃や振動あるいは熱膨脹などで
キヤ・ンプが外れ易い等の不具合がある。

そこで、最近においてはハロゲン電球のガラスバルブの
内面または外面に光干渉膜（干渉フィルタ）を形成し、
この光干渉膜で青色系の光をカットし、約５００　ｎｍ
以上の可視光を選択的に透過させるようにして黄色光を
放射する、いわゆる淡黄色ヘッドランプと称されるラン
プが研究されている。

このような光干渉膜を形成したハロゲン電球は、従来に
比べて光量が２０〜３０％も増加し、また、外管キャッ
プなどが不要になる等の利点がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、一般にハロゲン電球に使用されるフィラ
メントはタングステンコイルからなる筒形状となってい
る。したがって、光干渉膜を形成したハロゲン電球にお
いては、フィラメントから放射された光が光干渉膜へ入
射する時の入射角が場所により異なるようになる。

特に、バルブ形状が筒形をなしたものは、フィラメント
の軸がバルブ軸と略一致するように配置されているので
、球形バルブを用いた場合に比べて光干渉膜への入射角
が場所により大きく異なるようになる。

ところが、バルブの内面または外面に形成された上記光
干渉膜は、その透過特性に入射角度依存性をもっている
。すなわち、光干渉膜は、入射角が０の場合と、入射角
が大きくなる場合とでは透過特性（−光選択性）が異な
り、通常入射角が大きくなるにつれてその透過特性は短
波長側に移り、反射率が低下する性質がある。

加えて、光干渉膜により反射された光は、バルブ内を何
度も反射し、内部のフィラメントやサポトワイヤなどに
吸収しきれなかった光が上記光干渉膜の特性のずれた箇
所を中心に外部は出てくる。

これらの理由から、フィラメントから放射される光は、
これが透過する場所により放射光のエネルギー分布に差
が生じる。具体的に説明すると、フィラメントから出た
光が光干渉膜に直角に入射する場合は青色系の光を反射
させて、黄色の光を良好に選択して透過させるので黄色
が強く出るが、光干渉膜に大きな入射角となって入射す
る光は、青色系の光を反射させる機能が低下する。した
がって、青みがかった黄色の光が透過されるようになる
。

このため、このようなランプは光の出る場所により選択
される透過光の色に差が生じる。

このようなハロゲン電球を反射鏡に収容して自動車用フ
ォグランプを構成した場合、ランプの場所により放射光
のエネルギー分布に差が生じるから、反射鏡で反射され
た光、つまり照射面の照射光に場所的な色むらが発生し
、ＪＩＳなどの規格から色度が大幅に外れる不具合が発
生する。

本発明においては、バルブの封止部側から不所望な光色
が放射されるのを防止し、光の色むらを防止したハロゲ
ン電球を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、フィラメントを収容したバルブの内面または
外面に所望の波長域の光を透過する光干渉膜を形成した
ハロゲン電球において、上記バルブの器具に支持される
側の封止部側に、不所望な光色の光を遮断する遮光膜を
形成したことを特徴とする。

（作　用） 本発明によると、ハロゲン電球の封止端部側では不所望
な光色が遮断されるので、ランプ全体では放射光に色む
らを生じる割合が軽減される。

（実施例） 以下本発明について、図面に示す一実施例にもとづき説
明する。

図面は自動車用フォグランプ等に使用される投光器構造
を示し、１は光源として使用されるハロゲン電球、１０
は反射鏡を示す。

上記ハロゲン電球１は、例えば外径１２ｍｍ、長さ４０
ＩＩｌｆｆ１程度の透明な石英ガラスからなる円筒形（
直管形）のバルブ２を有し、このバルブ２の一端には圧
潰封止部３が形成されている。この封止部３にはモリブ
デンなどからなる一対の金属箔導体４．４が封着されて
おり、これら金属箔導体４、４には内導線兼用のサポー
トワイヤ５．５が接続されている。これらサポートワイ
ヤ５．５はノくルブ２内に導かれ、これらの両端間にフ
ィラメント６が架設されている。フィラメント６はタン
グステンコイルにて形成され、例えばフィラメント径１
．５ｍｍ５フイラメント長５１ｂ１１程度とされ、コイ
ル軸がバルブ軸０１の上に位置されるよう配置されてい
る。

なお、上記金属箔導体４．４には端子ピン７．７が接続
されている。

また、上記バルブ２内には所定圧のアルゴンガスと、ハ
ロゲンが封入されている。

このようなバルブ２の外面または内面、本実施例の場合
は外面に、多層光干渉膜８が形成されている。この光干
渉膜８は光選択性透過膜であり、第３図に示すように、
高屈折率層８１と低屈折率層８２を交互に重層し、例え
ば合計７〜１７層の多層膜として構成されている。

高屈折率層８１は例えば酸化チタン（Ｔ　ｉ　Ｏ２）か
らなり、また低屈折率層８２は酸化ケイ素（シリカ−８
ｉＯ２）により構成されている。

このような多層光干渉膜８を形成するには、例えば以下
のような浸漬塗布方法を採用することができる。

すなわち、テトライソプロピルチタネートなどの有機チ
タン化合物を有機溶剤に溶解し、チタン含有量が２〜１
０重量％、粘度約２．０ＣｐＳに調整したチタン液を作
る。これとは別に、エチルシリケートなどの有機けい素
化合物を有機溶剤に溶解し、けい素含有量が２〜１０重
量％、粘度約１．０ｃｐｓに調整したけい素液を準備す
る。

上記のように封止が完了した電球バルブ２を、恒温恒湿
の雰囲気中でまずチタン液に浸漬してこれを所定速度で
引き上げる。バルブ２の外面に塗着した液が自然乾燥す
ると、これを空気中で約６００℃で５分間焼成し、これ
により酸化チタン（Ｔｉ０２）からなる高屈折率層８１
を形成する。

つぎに、上記高屈折率層８１を形成した電球バルブ２を
、恒温恒湿の雰囲気中でけい素液に浸漬してこれを所定
速度で引き上げる。このバルブ２の外面に付着した液が
自然乾燥すると、これを空気中で約６００℃で５分間焼
成し、これによりシリカ（ＳｉＯ□）よりなる低屈折率
層８２を形成する。

このような作業を繰り返すことにより、バルブ２の外面
に酸化チタンよりなる高屈折率層８１とシリカよりなる
低屈折率層８２を交互に重層し、例えば合計７〜１７層
の多層膜を構成することができる。

なお、各高屈折率層および低屈折率層の膜厚は、溶液の
粘度を調整するか、引上げ速度を調整する等の手段で所
望の膜厚を得ることができる。

このような多層光干渉膜８は、本来、第５図に示すよう
に、５００　ｎｍ以下の青色系の光が反射されて外に出
るのがカットされ、５５０ｎ１１１以上の黄色、黄赤、
および赤系統の光が選択的に透過される。

しかして、上記ハロゲン電球１においては、バルブ２の
頂部および封止端部にそれぞれ可視光を吸収または反射
する遮光膜２０および３０が形成されている。これら遮
光膜２０．３０はそれぞれ、例えば酸化コバルト（Ｃｏ
ｏ）、酸化ニッケル（Ｎ　ｉ　Ｏ）などのような黒色系
被膜からなる可視光吸収膜、あるいは酸化チタン（Ｔ　
１０２　）　、酸化アルミニウム（Ａ１２０３）などの
ような微粒子被膜からなる可視光反射膜により構成され
ている。

バルブ２の頂部を覆う遮光膜２０は照度調整用の遮光膜
であり、この遮光膜２０の周縁と上記フィラメント５の
封止側端部とを結んだ線と、上記バルブ軸０．とのなす
角度αが２０°以下となるような領域に形成されている
。

また、バルブ２の封止部側を覆う遮光膜３０は色度調整
用の遮光膜であり、この遮光膜３０の周縁と上記フィラ
メント５の頂部側端部とを結んだ線と、上記バルブ軸Ｏ
１とのなす角度βは２６゜以上となるように形成されて
いる。

このような構成のハロゲン電球１は前記反射鏡１０に取
り付けられている。

反射鏡１０は、例えばアルミニウムからなり、０ 回転放物面をなした反射面１１を有している。この反射
鏡１０は前面および背面にそれぞれ開口部１２．１３を
形成してあり、前面開口部１２は投光口になっていると
ともに、背面開口部１３はランプ挿入筒部となっている
。このランプ挿入筒部１３に上記ハロゲン電球１の圧潰
封止部３が挿入され、これらランプ挿入筒部１３の内面
と上記／＼ロゲン電球１の圧潰封止部３の外面との間に
セメント１４が充填され、このセメント１４によりノ＼
ロゲン電球１は反射鏡１０に接着固定されている。

この場合、ハロゲン電球１は反射鏡１０の所定位置に取
り付けられ、ハロゲン電球１のバルブ軸０１が反射鏡１
０の中心軸、すなわち光軸０２と略一致するように位置
決めされ、かつフィラメント６が反射鏡１０の焦点位置
に位置合わせされている。

このようにして反射鏡１０の所定位置にハロゲン電球１
を取り付け、このハロゲン電球１を点灯させると、ハロ
ゲン電球１から放射された光は反射鏡１０の反射面１１
で反射され、前面開口部１ １２から前方に向けて投光される。

このような投光装置の作用について説明する。

ハロゲン電球１を点灯すると、フィラメント６が発光し
、この光はバルブ２を透過して光干渉膜８に入射する。

この入射光のうち５００　ｎｍ以下の光は光干渉膜８で
遮断され、５０　Ｏｒ＋ｍ以上の光のみが選択的に透過
される。

特に、５５０ｎｎ＋以上の黄色および黄赤ならびに赤系
統の光が選択的に透過されるため全体の光色は黄色を帯
びる。

ところで、このような光干渉膜８を形成し、しかしなが
ら遮光膜２０および３０を形成していないハロゲン電球
１を反射鏡１０に取着して点灯させた場合、第４図に破
線で示すような相対エネルギー分布が測定される。

この原因を検討したところ、以下の理由が考えられる。

すなわち、フィラメント６から放射された光はバルブ２
を透過し、光干渉膜８で５０ＯｎＩ１１以下の不要領域
の光がカットされるが、光干渉膜８は、２ その透過特性が入射角に依存する性質があり、入射角が
大きくなるにつれてその透過特性は短波長側にずれ、反
射率が低下する。

すなわち、フィラメント６の中心部からバルブ軸Ｏ１と
直交する方向に出る光は、上記５００　ｎｍ以下の領域
が良好にカットされ黄色および赤色が強くなる。

これに対し、バルブ軸０１から斜め方向に出る光はその
傾斜角度が大きくなる程光干渉膜８に対する入射角が大
きくなるので上記５００ｎｍ以下の光が透過されるよう
になり、したがって青味かかった光が強くなる。加えて
、光干渉膜８により反射された光は、バルブ２内を何度
も反射し、内部のフィラメント６やサポートワイヤなど
に吸収しきれなかった光が上記光干渉膜の特性のずれた
箇所を中心に外部へ出る。

これら両者の理由から、円筒形のバルブ２ではフィラメ
ント６の中心部に近い程黄色味が増し、遠ざかる程、つ
まりバルブ２のバルブ頂部側および封止端部３側は青色
光が増加することになる。

３ しかしながら、バルブ頂部側においては、バルブ壁面が
弯曲しているのでこの弯曲領域に至ると、フィラメント
６からバルブ軸０１の斜め方向に光が出てもこの弯曲領
域に形成した干渉膜８に対する入射角が０に近くなって
くるので青色光は減少する。

このようなハロゲン電球１を反射鏡１０に取り付けて使
用すると、この反射鏡１０は上記色むらをそのまま反射
してしまい、これが原因して前記した通り照射面の中央
部と周縁部とでは光色に差が発生し、リング状の縞模様
の色むらが発生する。６そこで、本実施例では、バルブ
２の頂部および封止端部にそれぞれ可視光を吸収または
反射する照度調整用遮光膜２０および色度調整用遮光膜
３０を形成しである。このようにすれば、バルブ２の頂
部および封止端部側から放出される光が遮断される。こ
れらバルブ２の封止端部側に近い領域から放出される光
は上記したように５００　ｎｍ以下の青味かかった光を
含んでおり、これら青色の放出は阻止されるのでランプ
から出る光は５００４ ｎｕｎ以上となり、良好な黄色光が得られる。

したがって、このハロゲン電球１を反射鏡１０に取り付
けて使用した場合、照射面の色むらが防止され、例えば
自動車用フォグランプに適用した場合は、規格に合った
色光を得ることができる。

しかして、ハロゲン電球１のバルブ２の頂部および封止
端部に形成した照度調整用遮光膜２０および色度調整用
遮光膜３０の塗布面積について検討した。

上記実施例では、バルブ２の頂部を覆う照度調整用遮光
膜２０は、この遮光膜２０の周縁と上記フィラメント５
．の封止側端部とを結んだ線と、上記バルブ軸０１との
なす角度αが２０°以下となるような領域に形成されて
おり、これに対しバルブ２の封止部側を覆う色度調整用
遮光膜３０は、この遮光膜３０の周縁と上記フィラメン
ト５の頂部側端部とを結んだ線と、上記バルブ軸０１と
のなす角度βは２６６以上となるように形成されている
。

これらの数値的限界は、本発明者等の実験によ　５ るもので、その実験結果を下記表に示す。

下表は、バルブ２の頂部を覆う照度調整用遮光膜２０に
対する角度α、およびバルブ２の封止部側を覆う色度調
整用遮光膜３０に対する角度βを種々変えて色度の変化
を調べたものである。表において、０°、上４５°、下
４５°と示しであるのは、第１図に示すようにバルブ軸
０１に対して測定した方向を示すもので、それぞれＡ、
ＢおよびＣ方向から測定したと言う意味である。

また、Ｏ印は色度表の範囲に合格したもの、Ｘ印は色度
表の範囲に不合格なものを示す。

上記結果より、バルブ２の頂部を覆う照度調整用遮光膜
２０に対する角度αを変えても色むらはあまり発生しな
い。バルブ２の封止部側を覆う色度調整用遮光膜３０に
対する角度βを変えた場合に色むらの発生が大きく影響
される。

この理由は、バルブ２の頂部側には障害物が少ないが、
バルブ２の封止部側にはサポートワイヤ５．５やビード
ガラスなどが存在し、これら障害物により光が乱反射さ
れ、このような光が混入しる結果、光干渉膜８に対する
入射角の変化が増え、かつ干渉膜８の多重反射の影響が
強くなると考えられる′。

上記の実験から、バルブ２の封止部側を覆う色度調整用
遮光膜３０に対する角度βを２６°以上となるように形
成すれば、青色光を透過する領域が遮断されるので色む
らの発生を防止することができることが判る。

なお、上記実験から、バルブ２の頂部を覆う照度調整用
遮光膜２０に対する角度αを変えても色むらの発生に大
して影響がないことが判ったが、　８ バルブ２の頂部に遮光膜２０を形成する理由は、遮光膜
２０を設けないハロゲン電球１を反射鏡１０に取り付け
て使用した場合、ハロゲン電球１０頂部側から前面開口
部１２に直接に光が照射され、この光は反射面１１で制
御されないために明るさの分布（色の分布ではない）に
影響を及ぼし、いわゆる直射光による配光特性の乱れを
生じさせる不具合がある。

これに対しバルブ２の頂部に遮光膜２０を形成すれば、
ハロゲン電球１から前面開口部１２に直接に光が照射さ
れなくなり、明るさの分布が良くなり、照度が調整され
て配光特性が向上するものである。

したがって、バルブ２の頂部に遮光膜２０を形成する理
由は、本発明の目的とする色度調整とは別の目的であり
、本発明においてはバルブ２の頂部に遮光膜２０を形成
することには制約されず、この照度調整用遮光膜２０は
無くてもよい。

また、本発明は上記実施例の構成に限らない。

すなわち、上記実施例では自動車用フォグラン９ プに適用して良好な投光器構造について説明したが、反
射鏡と組み合わせて投光器構造にする場合は、スタジオ
や舞台用照明、商品照明、写真撮影用投光器などにも適
用可能である。

このため光干渉膜８の干渉作用は、黄色光を選択的に透
過するものには限らず、紫外線カット、赤外線カット、
視感度補正、色温度変換など所望に光を取り出す、また
は遮断するのに適用可能である。

そしてまた、光干渉膜８の構造は、酸化チタン（Ｔｉ０
２）と酸化ケイ素の多層膜に限らず、例えば酸化タンタ
ル（Ｔ　ａ　２０５　）　、酸化ジルコニウム（Ｚ　ｒ
　０２　）　、硫化亜鉛（Ｚ　ｎ　Ｓ）などからなる高
屈折率層、またぶつ化マグネシウム（ＭｇＦ２）などの
低屈折率層を適宜組み合わせて構成することができる。

また、ハロゲン電球の構造は両端を圧潰封止した場合で
あってもよく、この場合はこのランプを器具に取り付け
るための端部側の封止部に遮光膜を形成すればよい。

　０ そしてまた、上記色度調整用遮光膜３０は、可視光を遮
断あるいは反射するものに限らず、要するに不所望な光
が透過するのを防止するものであればよく、シたがって
この遮光膜３０をそのような機能を奏する光干渉膜で形
成してもよい。

さらに、バルブは石英ガラスで形成することには限らず
、硬質ガラスで形成したものであってもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によると、バルブの封止端部
側では遮光膜により不所望な波長域の光が遮断されるの
で、ランプ全体で放射光の色むらの発生が軽減される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はハロゲン電球
の構成図、第２図はハロゲン電球を反射鏡に組み込んで
投光器を構成した断面図、第３図はバルブ壁部の光干渉
膜の構成を示す断面図、第４図は相対エネルギー分布を
示す特性図、第５図は反射率を示す特性図である。 １ １・・・ハロゲン電球、２・・・バルブ、６・・・フィ
ラメント、８・・・光干渉膜、８１・・・高屈折率層、
８２・・・低屈折率層、２０・・・照度調整用遮光膜、
３０・・・色度調整用遮光膜、 １０・・・反射鏡、１１・・・反射面。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィラメントを収容したバルブの内面または外面
   に所望の波長域の光を選択的に透過する光干渉膜を形成
   したハロゲン電球において、上記バルブの器具に支持さ
   れる側の封止部側に、上記所望の波長域以外の光を遮断
   する遮光膜を形成したことを特徴とするハロゲン電球。
2. （２）上記バルブの封止部側に形成された遮光膜の周縁
   と、上記バルブに収容されたフィラメントの頂部側端部
   とを結んだ線が、上記バルブ軸に対して２６゜以上の角
   度β（β≧２６゜）をなしていることを特徴とする第１
   の請求項に記載のハロゲン電球。