JPH03283351A

JPH03283351A - 白熱電球

Info

Publication number: JPH03283351A
Application number: JP8353790A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawakatsu; 晃川勝
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-13

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）本発明はガラスバルブの内外両面のうち少なくとも一方
の面に干渉フィルタ膜を形成した白熱電球において、フ
ィラメントからの放射光が斜交する干渉フィルタ膜部分
のフィルタ作用の中心波長域を放射光が直交する部分の
それと作用を近似させることである。

（従来の技術）従来、フィラメントを封装したガラスバルブの内外両面
のうち少なくとも一方の面に、酸化チタン（Ｔｉｅ、）
、酸化タンタル（ＴａＯ□）、酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ２）などからなる高屈折率層とシリカ（ＳｉＯ□）、
ふつ化マグネシウム（ＭｇＦｚ）などからなる低屈折率
層とを９〜１５層交互積層して干渉フィルタ膜たとえば
可視光透過赤外線反射膜を形成した白熱電球が実用化さ
れている。そして、このような干渉フィルタ膜を可視域
に応用して、色温度の改善や黄、赤など所望の光色を得
ることも検討されている。

このような干渉フィルタ膜としては通常１／４λ膜と呼
ばれている膜、すなわち各層の光学膜厚ｎｄ（ｎは屈折
率、ｄは膜厚）が最大反射率ピークに来る波長λ。とｎ
ｄ　＝　１／４λ。どなる層を奇数層交互積層したもの
、あるいはその上にその層厚の半分（ｎｄ＝１／８λ。

）の低屈折率層を積層し、透過率を平坦にしたものを基
本とし、それに１／２λ。、１／８λ。などの挿入によ
り、透過反射特性を調整し所望の光学特性を得ている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、干渉フィルタ膜は透過した光の入射角（
導出光が法線となす導出角）が大きくなると層中を通過
する経路が長くなり、透過、反射などの光学特性が短波
長側に移行する。このため、フィラメントから垂直に入
射した光は所定の光が得られるが、頂部方向や封止部方
向へ放射する光は干渉フィルタ膜を大角度で通過するた
め光学特性が短波長側へ移動し、このため、光度が低下
し、かつ光色がずれる。

そこで１本発明の課題は干渉フィルタ膜を有する白熱電
球において、フィラメントからバルブ面に入射した入射
角（導出光が法線となす導出角でも可）が大きい範囲ま
で所定のカット特性を維持できるようにすることである
。

〔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封装したガラスバルブの内外両
面のうち少なくとも一方の面に高屈折率層と低屈率層と
を交互積層してなる干渉フィルタ膜を形成した白熱電球
において、干渉フィルタ膜はフィラメントからの放射光
が斜交する部分においてフィルタ作用の中心波長域を放
射光が直交する部分におけるそれよりも長波長側にずら
したことにより、斜文部分のそれと作用的に近似させ、
より広い角度範囲の光も利用できるようにしたものであ
る。

（作　用）上述のとおり、干渉フィルタ膜においては。

入射角が大きくなるほど透過光が層中を通る距離が長く
なり、このためフィルタ作用の波長域が短波長側に移行
する。この現象自体は避けることができないが、予め入
射角が大きい部分（斜向する部分）のフィルタ作用の中
心波長域を長波長側へずらしておけば、透過時の短波長
側へのずれを相殺して、入射角Ｏの部分（直交する部分
）のフィルタ作用に近似させることができる６あるいは干渉フィルタ膜を構成する高屈折率、低屈折率
層のうち少なくとも一方に有色金属イオンの酸化物を含
有させることにより、有色金属イオンの吸収の中心波長
域が入射角によって変化せず、しかも吸収が入射角が大
きいほど大きくなる特性を利用し、予めカット波長域と
吸収波長域とを対応させておき、入射角が大きいための
カット波長域のずれとカット率の低下を有色金属イオン
の吸収で相殺することも有効である。

（実施例）以下１本発明の詳細を図示の各実施例によって説明する
。各実施例は本発明を自動車のフォグランプ用ハロゲン
電球に適用したもので、干渉フィルタ膜が相違する２管
種である。まず、第１図によって共通部分を説明すれば
、（１）は透明石英ガラスからなる筒形（Ｔ形）バルブ
、（２）はこのバルブ（１）の外面に形成された干渉フ
ィルタ膜、（３）はバルブ（１）の端部を圧潰封止して
なる封止部。

（４）、（４）はこの封止部（３）内に封着されたタン
グステン内導線、（５）はこれら内導＃（４）、（４）
を支持するブリッジガラス、（６）はこれら内導線（５
）　、　（５）問に装架されてバルブ（１）の中心線上
の中間部に位置するタングステンコイルフィラメント、
（７）は内導線（５）、（５）に接続して封止部（３）
の端面から導出した列導線である。そして、バルブ（１
）内にはアルゴンなどの不活性ガスとともに所要のハロ
ゲンを封入しである。

そして、上記干渉フィルタ膜（２）はバルブ（１）の中
央部すなわちフィラメント（６）に正対した部分（２１
Ｎ太実線で示す。）を基準とし、頂部方向および封止部
方向にそれぞれ設けた部分（２２）　（破線で示す。）
のカット波長域を長波長側へずらしである。そして、干
渉フィルタ膜の両部会（２１）　、　（２２）のカット
波長域をずらす方法によって干渉フィルタ膜（２）の具
体構造は種々考えられる。そのうち２例を次に示す。

実施例１上記干渉フィルタ膜（２）は第２図に模型的に示すよう
に、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２ｅ
ｓ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｚ）など光屈折率の高
い物質からなる高屈折率層（２Ｈ）　（右下リハッチン
グ）と、シリカ（ＳｉＯ□）、ふつ化マグネシウム（Ｍ
ｇＦｓ　）など光屈折率の低い物質からなる低屈折率層
（２Ｌ）　（左下リハッチング）とを９〜１５層交互積
層してバルブ（１）の内外両面のうち少なくとも一方の
面たとえば外面に直接形成したもので、光の干渉を利用
して特定の波長の光を反射し、他の波長域の光を透過す
る性質を有する。そして１反射または透過する波長域は
各層（２１（）　（２１、）の厚さによって定まる。

そして、本実施例ではバルブ（１）のガラス面に設けた
最下層の高屈折率層（２１１）と最上層（最外層）の高
屈折率層とはｎｄ＝１／８λ。　　（λ。は最大反射率波長）を満足
し、他の層（２１（）、　（２Ｌ）はｎｄ＝１／４λ。

を満足するようにして短波長側カット波長域をシャープ
にしである。そして、本実施例においてフィラメント（
６）に正対する部分（放射光に直交する部分）（２］）
のλ。は４３０ｎｍであるのに対し、頂部側および封止
部（３）側に位置する部分（放射光に斜交する部分）（
２２）のλ。は５６０ｎ−に定めである。

つぎに、この干渉フィルタ膜（２）の画部分（２１）　
。

（２２）の分光透過率を測定し、この測定結果を第３図
に示した。図は横軸に波長をｎｍの単位でとり、縦軸に
透過率を％の単位でとったもので、曲線直交（実線）は
上述したフィラメント（６）に正対した部分（２１）、
曲線斜交（破線）は上述したフィラメント（６）からの
放射光が斜交する部分（２２）のそれぞれの分光透過率
曲線を示す。

つぎに、このような干渉フィルタ膜（２）の形成方法の
一例を説明する。まず、上述のハロゲン電球の本体を製
造する。つぎに、チタンアルコキシドをアルコール系溶
剤に溶解した液に上述の電球本体のバルブ（１）を浸漬
し、所定の速度で引上げ、乾燥後大気中で約５００〜６
００℃で約１０分間焼成し、酸化チタンからなる高屈折
率層（２１）を形成する。

つぎに、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン
などのアルコキシシランをアルコール系溶剤に溶解し、
反応させてアルコキシシラン縮合体に変成する。そして
、この溶液に上述の高屈折率層（２■）を形成した電球
本体を浸漬し、所定の速度で引上げ、乾燥後大気中で約
５００〜６００℃で約１０分間焼成してシリカからなる
低屈折率層（ｚシ）に形成する。そうして、この工程を
所望回数交互に繰返して干渉フィルタ膜（２）に形成す
る。

そして、上述の実施例のようにフィラメント（６）に正
対して放射光が直交する部分（２１）と頂部側および封
止部（３）側に位置して放射光が斜交する部分（２２）
とで層（２１１）　、　（２Ｌ）の厚さを変えるには引
上げ速度を変えればよい。たとえば、まず封止部（３）
を把持し、上述したチタンアルコキシド液またはアルコ
キシシラン液に対し、電球本体を頂部側から没入して封
止部まで浸漬し、所定のゆっくりした速度でフィラメン
ト（６）の封止部側端部まで弓上げ、ついで、フィラメ
ント（６）に対向する部分をこれより速い速度で引上げ
、さらに、フィラメント（６）よりも頂部側の部分を封
止部側と同じくゆっくりと引上げ、乾燥する。このよう
にして、引上げ速度を変えることにより、頂部側および
封止部（３）側を正対部分より３０％厚く塗布し、層（
２１１）（２Ｌ）を３０％厚く形成することができる。

実験によれば、膜厚ｄと引上げ速度■との間には次の関
係がある。

ｄＱ：ｖ２／３この関係を利用すれば、干渉フィルタ膜（２）の層厚を
位置的に所望のように変えることができ、また、段階的
にも、連続的にも変化させることができる。

つぎに、実施例１および従来の干渉フィルタ膜（２）を
中心に上記ハロゲン電球の作用を説明する。

フィラメント（６）に通電すると、フィラメント（６）
からは長波長側に片寄った全可視域の光を放射し、これ
が干渉フィルタ股（２）に入射する。しかして、従来の
この種ハロゲン電球は干渉フィルタ膜（２）がバルブ（
１）の各部においてほぼ同じ層圧を有し、そのカットの
中心波長域が４３０ｎｍであるので、第４図に示したよ
うに、フィラメント（６）に正対しフィラメント（６）
からの放射光がほぼ垂直に入射（直交）する部分（２１
）においては図示（実線）のとおり、４００〜５００ｎ
ｍの間のカット波長域を有し、黄色光を導出する。これ
に対し、バルブ（１）の頂部側および封止部（３）側に
設けられて放射光が入射角３０°で入射（斜交）する部
分（２２）は図示（破線）のとおり、カット波長域が若
干短波長側にずれ、かつカット率が小さくなっており導
出光は若干黄色が不足し、かろうじて使用できる程度で
ある。さらに、もっと頂部側または封止部（３）側にず
れて放射光に入射角４５°で斜交する部分は図示（鎖線
）のとおりカット波長域が大きく短波長側にずれ、かつ
カット率が大きく低下しており、この４５°の光が混入
するとランプの光色が要求される色範囲から越脱し、使
用できない。

これに対し、上記実施例１の干渉フィルタ膜（２）を設
けたハロゲン電球は第５図に示したように。

放射光に直交する部分（２１）はカットの中心波域λ０
が４３０ｎｍであるので図示（直線）のとおり４００〜
５００ｎｍの間にカット波長域を有し、黄色光を導出す
る。これに対し、バルブの頂部側および封止部（３）側
に設けられた放射光に入射角３０°で斜交する部分（２
２）は膜本来のカット中心波長域が５６０ｎｍであるが
、これが短波長側へずれて図示（破線）のとおり、４０
０〜５００ｎｗ＋の間にカット波長域を有し。

直交部分（２１）と極めて近似したカット特性を有しほ
ぼ同色の光を導出する。また、さらに頂部側または封止
部（３）側に設けられて放射光に入射角４５″で斜交す
る部分（２２）も膜本来のカット中心波長域が５６０１
であるので、これが短波長側へずれたため図示（鎖線）
のとおり、直交０°のＩ！（実線）よりわずかに短波長
側へずれた程度で、その導出光は黄色を呈し、他のバル
ブ（１）部分からの放射光と混合しても要求される色範
囲内にある。また。

放射光に対する角度が大きくなるとカット率が若干低下
するがこれは干渉フィルタ膜の層数などで調整可能であ
る。

実施例２本実施例はいずれも高屈折率層（２Ｈ）と低屈折率層（
２Ｌ）とを９〜１５層重層し、各層（２１１）　、　（
２Ｌ）の厚さのうち、最下層と最外層との高屈折率層（
２１１）はｎｄ＝］／８λ。　　（λ。：＝　４３０ｎ
＋ｌｌ）その他の層（２Ｈ）　、　（２Ｌ）はｎｄ＝１／４λ。

を満足するようにしである。

そして、本実施例２の特徴は干渉フィルタ膜（２）のう
ちフィラメント（６）に正対する部分（放射光に０°で
直交する部分）（２１）は有色金属イオンの酸化物を含
有せず、バルブ（１）の頂部側または封止部（３）側の
部分（放射光に斜交する部分）（２２）は波長４００〜
５００ｎｍの開に吸収波長域を有する有色金属イオンの
酸化物たとえば３価のクロムの酸化物（Ｃｒ、　０３　
）−プラセオジムの酸化物（ＰｒｓＯｔｔ）、３価の鉄
の酸化物（Ｆｅ２０３）、４価のセリウムの酸化物（Ｃ
ＱＯ）などを配合しである。

このものも、干渉フィルタ膜（２）の放射光が斜交する
部分（２２）において、カット波長域が短波長側へずれ
、かつカット率が低下するが、有色金属イオンによって
５００ｎｍ近傍の波長域の光がカットされるので、カッ
ト波長域のずれによる５００ｎｏ＋近傍のカット不足が
有色金属イオンによって補充され、所定の光色が保たれ
る。

なお、前述の両実施例はいずれも干渉フィルタ膜のカッ
ト波長域のずれを一段の段階補正したが。

本発明はこれに限らず、多段階で補正してもよく、また
連続的に補正してもよい。

また、本発明を適用すべき白熱電球は普通電球や投光電
球でもよく、またガラスバルブの形状にも限定はなく、
要はバルブにフィラメントからの放射光に正対する部分
と斜交する部分とがあればよい。またカットする波長域
は前述の例に限らない。また、赤外線反射フィルタ膜に
も適用できる。

〔発明の効果〕

このように、本発明の白熱電球はフィラメントを封装し
たガスバルブの内外両面のうち少なくとも一方の面に高
屈折率層と低屈折率層とを交互積層してなる干渉フィル
タ膜を形成したものにおいて、干渉フィルタ膜はフィラ
メントからの放射光が斜交する部分においてフィルタ作
用の中心波長域を放射光が直交する部分におけるそれに
対し補正したので、放射光が斜交したことによって生じ
たカット波長域が短波長側にずれても、それを補って所
望の波長域の光を透過し、所望の光色を得ることができ
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正面図、第２図
は同じく要部である干渉フィルタ膜の模型的拡大断面図
、第３図は同じく干渉フィルタ膜の分光透過率曲線、第
４図は従来の白熱電球の一例の方向別出力の分光光エネ
ルギのグラフ、第５図は上記実施例白熱電球の方向別出
力の分光光エネルギのグラフである。（１）・・・バルブ、（２）・・・干渉フィルタ膜、（
２１）・・・直交部分、　（２２）・・・斜文部分、（
３）・・・封止部、（４）・・・導入箔、（５）・・・
内導線、（６）・・・フィラメント、　（２１１）・・
・高屈折率層、（２Ｌ）・・・低屈折率層。

Claims

【特許請求の範囲】

フィラメントを封装したガラスバルブの内外両面のうち
少なくとも一方の面に高屈折率層と低屈折率層とを交互
積層してなる干渉フィルタ膜を形成した白熱電球におい
て、上記干渉フィルタ膜は上記フィラメントからの放射
光が斜交する部分においてフィルタ作用の中心波長域を
上記放射光が直交する部分におけるそれに対し補正した
ことを特徴とする白熱電球。