JPH0439184B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高効率でしかも均一照明が可能なハロ
ゲン電球に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

たとえば複写機用ハロゲン電球は複数のタング
ステンフイラメントを短絡線を介して直列接続
し、管形石英外囲器内に同心的に封装してある。
この電球は放射光中に大量の赤外線を含有して原
稿を焼損するおそれがある。そこで、外囲器の内
外いずれかの面に可視光透過赤外線反射膜を設け
て赤外線反射を阻止するとともに、反射された赤
外線をフイラメントに帰還させてこれを加熱し高
効率を得るようにした電球が開発された。この電
球は放射光中の赤外線が少ないため原稿を焼損す
るおそれがなく、しかも高効率である。また、被
照射面の照度分布を均一にするため、フイラメン
ト発光部を不連続にして配置してあるが、これと
て不充分であり、上記高効率ハロゲン電球の特性
が充分に生かされていない。

また、１個の小形フイラメントをＴ形石英外囲
器内に同心的に封装した小形ハロゲン電球におい
ても外囲器の内外いずれかの面に同様な可視光透
過赤外線反射膜を設けることによつて赤外線放射
を減らし、かつ高効率にする技術が開発された。
このような電球を反射鏡と組合せて用いると被照
射面にフイラメントの光学像が現出するため、照
度分布が不均一になる欠点がある。

これに対し、本件出願人は先に透明外囲器の外
面に可視光透過赤外線反射膜を形成し、かつこの
赤外線反射膜上に散光膜を設けて、赤外線反射膜
を透過した可視光を散光膜で拡散して被照剤面に
おける照度分布を均一にする技術を開発し、特願
昭58−95001号特開昭59−221967号として提案し
た。しかしながら、この技術をハロゲン電球に適
用すると、この電球の外囲器温度が非常に高いた
め、散光膜の種類によつては長期の反覆点滅によ
り、散光膜が剥離するおそれがあり、たとえば散
光性微粒子を結着してなる微粒子散光膜は長期反
覆点滅により剥離するおそれがある。そこで、ハ
ロゲン電球に適した散光膜の選定が必要とされて
いた。

〔発明の目的〕

本発明は特願昭58−95001号提案の散光膜に所
要の限定を加えることにより同提案の効果を害す
ることなく、長期反復点滅しても散光膜が剥離す
るおそれのないハロゲン電球を提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

透明外囲器外面に設けた多層光干渉膜上に気泡
を内蔵して散光性を呈する金属酸化物膜体を形成
したことにより、ハロゲン電球外囲器の高温に起
因する外囲器構成物質と散光膜構成物質との熱膨
張差による歪みを気泡によつて吸収して剥離を防
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。図は本発明を適用してなる複写機用ハロゲン
電球の一例を示し、図中、１は石英ガラスなどの
透明耐熱性ガラスからなる直管形外囲器、２はこ
の外囲器１の外面に形成された多層光干渉膜の一
例である可視光透過赤外線反射膜、３はこの反射
膜２上に形成された多孔質散光膜、４，４は外囲
器１の両端部を圧潰封止してなる封止部、５，５
はこれら封止部４，４内に埋設されたモリブデン
導入箔、６，６はこれら導入箔５，５に接続して
外囲器１内に延在した内導線、７，７……はこれ
ら内導線６，６間に短絡線８，８……を介して直
列接続されて外囲器１のほぼ中心線に位置する複
数のフイラメント、９，９……は短絡線８，８を
支持するアンカ、１０，１０は導入箔５，５に図
示しない外導線を介して接続して外囲器１の両端
面に装着された口金である。そして、外囲器１内
にはアルゴンなどの不活性ガスとともに所要のハ
ロゲンを封入してある。

上記赤外線反射膜２は第２図に模型的に示すよ
うに酸化チタン（TiO₂）などからなる高光屈折
率層２ａ（左上りハツチング）とシリカ（SiO₂）
などからなる低光屈折率層２ｂ（右上りハツチン
グ）とを交互重層してなる多重層膜で、光の干渉
により可視光を良く透過し、赤外線を良く反射す
る性質を有する。なお、図では誇張して示したが
各層２ａ，２ｂの厚さは0.2〜0.3μが適当である。

上記散光膜３は気泡を内蔵して散光性を呈する
金属酸化物連続膜体で、その１例を第３図に模型
的に示す。すなわち、この膜３は金属酸化物から
なる連続膜体３１に多数の気泡３２，３２……を
内蔵し、かつ膜体３１表面にはこの気泡の変形で
ある多数の円形凹孔３３，３３……が形成されて
いる。そうして、このような気泡３２や凹孔３３
によつて透過光が散乱される。そうして、このよ
うな金属酸化物の例としては酸化チタン
（FiO₂）、シリカ（SiO₂）、アルミナ（Al₂O₃）、ジ
ルコニア（ZrO₂）、亜鉛華（ZnO）、酸化タンタ
ル（Ta₂O₅）、酸化錫（SnO₂）、酸化インジウム
（InO₂O₃）などが適当である。

つぎに、この電球の製造方法を概説する。ま
ず、通常の方法で管形ハロゲン電球を製作する。
一方、テトライソプロピルチタネートを主成分と
する有機チタン化合物を酢酸エステルを主成分と
する有機溶剤に溶解し、チタン含有量２〜10重量
％、粘度約1.0cpsに調整したチタン液を用意す
る。そいて、このチタン液に上述のハロゲン電球
を浸漬して約30cm／分の速度で引上げ、乾燥し、
焼成して酸化チタンからなる高光屈折率層２ａを
形成する。

他方、エチルシリケートを主成分とする有機シ
リコン化合物を酢酸エステルを主成分とする有機
溶剤に溶解し、シリコン含有量２〜10重量％、粘
度約1.0cpsに調整したシリコン液を用意する。そ
して、上述の高光屈折率層２ａを形成したハロゲ
ン電球をこのシリコン液に浸漬して約35cm／分の
速度で引上げ、乾燥し、焼成してシリカからなる
低光屈折率層２ｂを形成する。このようにして、
高光屈折率層２ａと低光屈折率層２ｂとを合計10
層程度交互に形成し、赤外線反射膜２を構成す
る。

さらに、上述の例えば有機チタン化合物の低沸
点有機溶剤溶液に高沸点有機溶剤たとえばフタル
酸ジ−２−エチルヘキシル（フタル酸ジオクチ
ル、略称DOP）を５〜10容量％添加し、これを
低沸点有機溶剤を加えて適宜の濃度に薄める。そ
うして、この液に上述の赤外線反射膜２を形成し
たハロゲン電球を浸漬し、30〜50cm／分の速度で
引上げ、乾燥し、空気中で600℃で約５分間焼成
して酸化チタンからなる散光膜３に形成する。し
かして、上述のDOPは無色油状の液体で、５mm
Hgの圧力で231℃で沸騰し、各種低沸点有機溶剤
と任意割合いで相互溶解する。したがつて、乾燥
工程においては、低沸点有機溶剤が蒸発するだけ
で、DOPは有機チタン化合物のゲル状塗膜中に
微小液滴となつて分散する。そうして、焼成工程
において、微小液滴は蒸発して気泡となり、有機
チタン化合物が酸化物に変成するとともに気泡が
生長する。特に、表面近くの気泡は凹光となり、
この孔内からも蒸発するため急速に大径となる。
しかして、DOPの蒸発温度と有機チタン化合物
の分解温度とが接近しているため、気泡や凹孔が
生長していく過程において有機チタン化合物分解
が開始され、これらの気泡や凹孔を含んだまま酸
化物膜体３１に形成される。しかして、塗液の粘
度調整によつて塗膜を厚くすれば気泡３２や凹孔
３３が大きく成長するが、その反面、凹孔３３は
浅くなつて光拡散性が劣るものとなる。これに反
し、塗膜を薄くすれば気泡３２や凹光３３は小さ
いままで残るので、このような薄い散光膜を数層
重ねて形成してもよい。

実験によれば、薄い散光膜体３１を数層重曹し
て厚さ約0.5〜1μの散光膜３に形成して電子顕微
鏡で測定したところ、１mm²当り２〜６万個の気
泡３２や凹孔３３が認められ、薄いにもかかわら
ず、散光性に優れ、しかも赤外線反射膜２には機
械的にも光学的にも何んの異状も認められなかつ
た。

つぎに、このハロゲン電球の作用を説明する。
端子１０，１０間に通電してフイラメント７，７
……を発光させる。すると、フイラメント７，７
……から放射させた光のうち、赤外線は赤外線反
射膜２によつて反射され、そのかなりの量がフイ
ラメント７，７……に帰還してこれを加熱し、効
率向上に役立つ。また、赤外線反射膜２を透過し
た可視光は散光膜３によつて拡散され、散乱光と
なつて放射される。したがつて、この電球は被照
射面の照度分布が均一であり、また、反射鏡と組
合わせて用いてもフイラメント７の光学像が現れ
ることがない。

さらに、本ハロゲン電球においては散光膜３に
多数の気泡３２やその変形である凹孔３３が存在
するので、ハロゲン電球外囲器１が高温に熱せら
れ、外囲器１素材と散光膜３の酸化チタンとの熱
膨張差が大きくなつても、その歪みが気泡３２や
凹孔３３によつて吸収されるので、長期反覆点滅
しても散光膜３が薄利することがない。さらに、
本実施例電球においては散光膜３の厚さが0.5〜
1μで極めて薄いことも歪み緩和に役立ち、剥離
しない原因になる。

つぎに、上記実施例に属する定格150V 250V
の複写機用ハロゲン電球について散光膜３を形成
する前と形成した後との軸方向の照度分布を比較
した。この結果を第４図に示す。図は横軸に電球
の中央を０として軸方向の距離をmmの単位でとり
縦軸に照度を中央部を100とする相対値でとつた
もので、曲線Ａ（実線で示す。）は散光膜３を形成
したもの、曲線Ｂ（破線で示す。）は散光膜３を形
成する前のそれぞれの照度分布を示す。この図か
ら散光膜３の形成により照度分布が均一になつた
ことが理解できる。

また、散光膜３形成前後の電球の明るさ（全光
束）を比較したところ、散光膜３形成による光束
低下は２〜３％程度に過ぎず、光損失の少ないこ
とも本散光膜３の特徴である。

なお、本発明はＴ形ガラス外囲器やＧ形ガラス
外囲器を用いたハロゲン電球にも適用でき、Ｔ形
外囲器の場合はフイラメントをほぼ同心的に配設
すればよく、Ｇ形外囲器の場合は球状部の中心近
傍に配設すればよい。さらに、本発明は閉塞また
は非閉塞形の管形透明外囲器の外面に上述のとお
り可視光透過赤外線反射膜と気泡含有散光膜とを
重層して設け、かつ外囲器の中心部に赤外線反射
膜も散光膜もない普通の管形ハロゲン電球を設け
たものでもよい。

なお、本発明において可視光透過赤外線透過膜
の代りに紫外線透過可視光反射膜、黄色光透過赤
色光反射膜など他の所望の波長域の光を透過又は
しや断させる多層光干渉膜においても同様な作用
効果がある。

〔発明の効果〕

本発明のハロゲン電球は透明外囲器の外面に多
層光干渉膜を設け、かつこの反射膜上に気泡を内
蔵して散光性を呈する金属酸化物膜体を設けたの
で、赤外線放射が少なく、高効率で、被照射面の
照度分布が均一で、反射鏡と組合せて用いてもフ
イラメントの光学像を現示するおそれがなく、し
かも、外囲器が高温に熱せられるにもかかわら
ず、長期反覆点滅しても散光膜が剥離するおそれ
がない利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のハロゲン電球の一実施例の断
面図、第２図は第１図鎖線枠部分の模型的拡大
断面図、第３図は同じく散光膜の模型的拡大断面
図、第４図は本実施例電球の散光膜の効果を示す
グラフである。 １……外囲器、２……多層光干渉膜の一例であ
る赤外線反射膜、３……散光膜、３１……酸化物
膜体、３２，３３……気泡。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透明外囲器と、この外囲器の外面に形成され
   た多層光干渉膜と、この多層光干渉膜上に形成さ
   れ気泡を内蔵して散光性を呈する金属酸化物膜体
   と、上記外囲器の中心部に配設されたフイラメン
   トとを具備したことを特徴とするハロゲン電球。