JPH0439854A - 照明装置 - 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、バルブの表面に可視光透過赤外線反射膜など
のような光干渉膜（干渉フィルタ）を形成した白熱電球
と、反射面に上記白熱電球から放射される光を反射する
ダイクロイ・ツク膜などのような光干渉膜を形成した反
射鏡とで構成された照明装置に関する。

（従来の技術） 例えば店舗などで使用されているスポットダウンライト
は、光源としての小形ノ＼ロゲン電球力（用いられ、こ
のランプを回転放物面からなる反射面を有する反射鏡に
収容し、このランプから放射される光を前方に照射する
ようになっている。

このようなスポットダウンライトは、商品展示の照明効
果を高めるため高演色性でクールな色の光（高輝度）が
望ましく、このため従来、反射鏡の反射面に赤外線透過
可視光反射膜を形成したダイクロイックミラーが用いら
れている。

上記反射面に形成された赤外線透過可視光反射膜は、ラ
ンプから放射された光の内の可視光を選択的に反射して
前方を照射し、かつ約７００〜８００ｎｓ領域の赤外線
を反射鏡の背面へ透過させて逃がすようになっており、
被照射面に熱を与えないから被照射面の焦損を防止する
ことができるとともに、例えば３０５０〜３６００に程
度の高い色温度で、高演色性の光を照射することができ
る。

上記赤外線透過可視光反射膜つまりダイクロイック膜は
、酸化チタン（Ｔ　ｉ　Ｏ２）などからなる高屈折率の
金属酸化物層と、酸化ケイ素（ＳｉＯ□）などからなる
低屈折率の金属酸化物層とを交互に積層し、９〜１５層
の多層構造としたもので、ある波長域の光を透過するが
、これ以外のある波長域の光は反射する、いわゆる光干
渉（フィルタ）機能を奏するものである。

このような光干渉膜は、透過あるいは反射する波長域が
高屈折率層および低屈折率層の厚さに関係し、このため
従来では反射面全面に亘り一様な厚さに形成していた。

しかし、上記反射鏡付きハロゲン電球を用いて白色被照
射面を照射した場合、この被照射面の光軸を中心として
異なった色のついた光の輪が現れる場合がある。

これは、上記多層光干渉膜が光透過特性に角度依存性を
もっていることに因る。すなわち、光源から出る光は放
射方向に向かうから反射鏡の反射面においては、開口部
に近い位置、ランプのフィラメントに近い中間部、およ
び背面中央に近い位置ではそれぞれランプからの光の入
射角に差が生じる。この場合、同じ厚さの光干渉膜であ
っても入射角が大きくなれば膜厚が大きくなったと同じ
結果になり、透過点における光の位相がずれる。

つまり、入射角が大きくなると干渉の位相は短波長側に
ずれることになり、縁糸の色が強くなる。

このため反射鏡で反射された光、つまり被照射面の照射
光に場所的な色むらが発生し、周縁部では緑色が強くな
ったり、縞模様などが発生する。

このような不具合を防止するため、反射鏡の反射面にお
いて場所により多層光干渉膜の膜厚を変える試みがなさ
れている。すなわち、従来の場合、多層光干渉膜の厚み
を反射面全面に亘り一様な厚さに形成していたが、反射
鏡の開口部に近い位置では、ランプのフィラメントに近
い中間部に比べて多層光干渉膜の膜厚を厚くしこれによ
り入射角も小さくなるので、干渉の位相のずれを低減す
ることができ、反射光における光色のむらを防止するこ
とができる。

ところで、最近、省電力の観点から、一般白熱電球より
も発光効率に優れているハロゲン電球であってもさらに
ランプ効率の向上が望まれている。

このため、ランプ自身に上記多層光干渉膜の特性を利用
することが考えられている。すなわち、多層光干渉膜は
、膜の材質、厚み、あるいは層数を変えることにより、
透過する光の波長域を選択できる性質があり、この特性
を利用してハロゲン電球においてバルブの内面または外
面に、多層光干渉膜を形成することが研究されている。

この場合の多層光干渉膜は、可視光を透過させるが赤外
線を反射する作用を奏する干渉膜あり、このような構成
の場合はバルブに収容したフィラメントから放出される
可視光を透過させ、しかしながら赤外線はこの多層光干
渉膜で反射してフィラメントに戻すようにし、この反射
された赤外線によりフィラメントを加熱することにより
ランプ効率の向上を図ったものである。

このような機能をもつ光干渉膜も、高屈折率層と低屈折
率層の多層構造となり、約７００〜８００　ｎｍ領域の
赤色光を反射させて、３８００に程度の高い色温度の光
を照射するランプが開発されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような可視光透過赤外線反射膜を
設けたハロゲン電球と、赤外線透過可視光反射膜を形成
した反射鏡とを組み合わせた反射鏡付きハロゲン電球に
おいては、上記のように反射鏡の反射面における多層光
干渉膜の膜厚を変えて入射角に依存する色むらを防止し
ても、光源としてのハロゲン電球そのものに場所による
色むらを生じていると、反射鏡で色むらを効果的に防止
することができない不具合がある。

すなわち、ハロゲン電球においてバルブ形状が円筒形を
なしたものは、フィラメントも円筒形となっておりフィ
ラメント軸がバルブ軸に略一致するように配置されてい
る。このような円筒形ハロゲン電球の場合、球形バルブ
のものに比べると、フィラメントから放射された光がバ
ルブに形成された可視光透過赤外線反射膜に対する入射
角が場所により異なり、この多層光干渉膜も角度依存性
をもっているので、ランプの場所により光干渉の位相の
ずれを生じ、バルブの軸方向端部に近づくに応じて透過
可視光が短波長側にずれる。

このような円筒形ハロゲン電球を上記反射鏡に取り付け
た場合、反射鏡の反射面で場所により赤外線透過可視光
反射膜の膜厚を変えて入射角依存性に起因する色むらを
防止しても、光源であるランプにおいて場所による色む
らが生じていると、反射鏡で修正することは不可能にな
る。つまり被照射面の照射光に場所的な色むらが依然と
して発生し、かつ所望の色温度が得られない不具合が発
生する。

本発明においては、可視光透過赤外線反射膜などのよう
な多層光干渉膜を設けたハロゲン電球と、赤外線透過可
視光反射膜などのような多層光干渉膜を形成した反射鏡
とを組み合わせた反射鏡付きハロゲン電球などの照明装
置において、外部に放出される照射光の場所による色む
らを防止することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、円筒形バルブにフィラメント軸がバルブ軸と
略一致するようにしてフィラメントを収容するとともに
このバルブの内面または外面に所望の波長域の光を透過
するがこの波長域以外の光を反射する多層光干渉膜を形
成した白熱電球と、この白熱電球を上記バルブ軸が光軸
上に略位置するように収容しこの電球から放射される光
を反射する反射面に上記所望の波長域の光を反射するが
この波長域以外の光を透過する多層光干渉膜を形成した
反射鏡を備えた照明装置において、上記白熱電球に形成
した多層光干渉膜はフィラメントから離れる方向のバル
ブ端部に近くなるに応じて膜厚を変化するとともに、上
記反射鏡の反射面に形成した多層光干渉膜は少なくとも
反射鏡の開口部に近づくに応じて膜厚を変化したことを
特徴とする。

（作　用） 本発明によると、ハロゲン電球から出る光は、バルブに
形成した多層光干渉膜がフィラメント軸に沿う端部に近
くなるに応じて膜厚を変化させたので、場所による色む
らが解消され、このような色むらの少ない光が反射鏡で
反射される場合に、反射鏡の反射面に形成した多層光干
渉膜は反射鏡の開口部に近づくに応じて膜厚を変化した
ので、位相のずれを生じなく、したがってハロゲン電球
および反射鏡がともに色むらの発生を防止する。

（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。

図面は反射鏡付きハロゲン電球について示し、１はハロ
ゲン電球、１０は反射鏡である。

上記ハロゲン電球１は、例えば外径１２ｍ５、長さ４０
ｍｍ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には内部導入線５．５か接続され
ている。これら内部導入線５．５はバルブ２内に導かれ
、これらの両端間にタングステンからなるフィラメント
６か架設されている。フィラメント６はタングステンコ
イルにて形成され、例えばコイル径１．５■、コイル長
５１１１程度とされ、コイル軸がバルブ軸０、の上に位
置されるよう配置されている。

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の外面または内面には多層光干渉膜
８が形成されており、この光干渉膜８は光選択透過干渉
膜であり、具体的には可視光透過赤外線反射膜であり、
第２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９〜１７層の多層膜として
構成されている。

高屈折率層８１は酸化チタン（Ｔ　ｉ　Ｏ□）、酸化タ
ンタル（Ｔａ２０５　）　、酸化ジルコニウム（Ｚ　ｒ
　Ｏ２）　、硫化亜鉛（ＺｎＳ）などからなり、また低
屈折率層８２は酸化ケイ素（シリカ−５ＬＯ□）、ふり
化マグネシウム（ＭｇＦ２）などにより構成されている
。

本実施例では上記可視光透過赤外線反射膜８がバルブ２
の外面に形成されており、この場合、第３図に示すよう
に、バルブ軸０１に沿うバルブの中央部では可視光透過
赤外線反射膜８の膜厚ｔ１は最大であり、端部に近づく
に応じて膜厚ｔ２が小さくなるように形成されている。

なお、可視光透過赤外線反射膜８をバルブ２の内面に形
成した場合は、上記とは逆に、バルブ軸０１に沿うバル
ブの中央部では膜厚が最小であり、端部に近づくに応じ
て膜厚が大きくなるように形成されている。

また、本実施例ではバルブ２の頂面に、可視光を吸収ま
たは反射する遮光膜９が形成されている。

この遮光膜９は、例えば酸化コバルト（Ｃｏｏ）、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（ＴｉＯ２）、酸
化アルミニウム（Ａ１２０．）などのような微粒子被膜
からなる反射膜により構成されている。

このような構成のハロゲン電球１は前記反射鏡１０に収
容されている。

反射鏡１０は、例えばアルミニウムからなり、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
前面および背面中央にそれぞれ開口部１２．１３を形成
してあり、前面開口部１２は投光口となっており、また
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には、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によりハロゲン電球１は反射鏡１０に固
定されている。

この場合、ハロゲン電球１のバルブ軸０１は反射鏡１０
の中心軸すなわち光軸０２と略一致するように取り付け
られ、かつフィラメント中心が焦点位置に一致するよう
に位置決めされる。

上記反射鏡１０の反射面１１には、多層光干渉膜１５が
形成されている。この光干渉膜１５も光選択透過干渉膜
であり、具体的には赤外線透過可視光反射膜である。こ
の赤外線透過可視光反射膜１５も、高屈折率層と低屈折
率層を交互に重層し、例えば合計２０〜２６層の多層膜
として構成されている。

そして、この反射鏡１０に形成された赤外線透過可視光
反射膜１５は、第３図に示すように、フィラメント６に
から出た光が垂直に入射する箇所では膜厚ｔ３が最小で
あり、ここから前面開口部１２に近づくに応じて膜厚ｔ
４が大きくなるように形成されている。

このような構成の反射鏡付きハロゲン電球にっいて、作
用を説明する。

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、反射鏡１０の反射面１１
で反射され、前面開口部１２から前方に向けて照射され
る。

上記フィラメント６から放射された光がバルブ２を透過
した時、バルブ２の外面に形成した光干渉膜、つまり可
視光透過赤外線反射膜８に入射する。この入射光のうち
例えば７００〜８００　ｎａ＋の赤外線領域の光がこの
可視光透過赤外線反射膜８で反射され、残りの可視光が
透過する。反射された赤外線はフィラメント６に戻され
、このためフィラメント６は上記反射された赤外線で再
び加熱されることになり、したがって消費電力が少なく
てすみ、発光効率が向上する。

上記可視光透過赤外線反射膜８を透過して反射鏡１０の
反射面１１に達した光は、反射面１１に形成されている
赤外線透過可視光反射膜１５に入射する。この入射光の
うち例えば７００〜８００ｒｖの赤外線領域の光はこの
赤外線透過可視光反射膜１５を透過して反射鏡１０本体
に達し、この本体を加熱し、本体の表面から熱として放
出される。

そして、残りの可視光がこの可視光反射膜１５で反射さ
れ、前面開口部１２から前方に向けて投光され、被照射
面を照射する。

このため被照射面に熱が照射されず、被照射面の焦損が
防止されることになる。

しかして、光干渉膜は、その透過特性が入射角に依存す
る性質があり、入射角か大きくなるにつれてその透過特
性は短波長側にずれてゆく。

すなわち、この現象を第４図にもとづき説明すると、光
源Ａから出た光が、これに対向された膜厚６１厘の光干
渉膜Ｂを透過する場合、この光干渉膜Ｂの屈折率をｎと
しる。光源から３本の光束Ｒ１、Ｒ２、Ｒ８がそれぞれ
入射角θ１　（−０）、θ２　（−小さい）、θ、（−
大きい）で入射し、この光干渉膜Ｂを透過して下側に向
かうものとする。

この場合、膜厚ｄが同じであっても、入射角θが大きい
と層の厚さが大きくなった（ｄ＜ｄｌ　＜ｃｌｚ＜ｄ、
）と同じ結果となって、放射点における光の位相がずれ
る。例えば、光源色が白色である場合、光干渉膜Ｂを透
過したは入射角θが大きい程緑色が強くなってしまう。

ここで入射角θに起因する光干渉の位相のずれδを求め
ると、 δ−４ｘ　ｎ　ｄ　ｃｏｓθ／λ ここでλは波長を示す。

すなわち、入射角θが大きくなると干渉の位相は短波長
側にずれる。

このため、入射角θによる位相のずれをなくすには、層
の厚さｄを変えてｄ−Ｃｅ２Ｏが一定になるようにすれ
ばよい。換言すれば、光干渉膜Ｂにおいて入射角θによ
る位相のずれをなくすには、高屈折率層および低屈折率
層の両方ともｄ−Ｃｅ２Ｏが一定となるように入射角θ
および膜厚ｄの少なくとも一方を変化させればよい。

なお、前記バルブの外面に光干渉膜８を形成した場合は
、バルブの径が軸方向に一様であると考えてよいので、
入射角が大きくなるほど膜厚を小さくすることによりｄ
　’　Ｃｅ５Ｏを一定にすることができる。

このような原理にもとづき前記第１図ないし第３図に示
された反射鏡付きハロゲン電球について検討してみる。

ハロゲン電球〕においては、円筒形のバルブ２の外面に
形成した可視光透過赤外線反射膜８がフィラメント６の
中心部に近い部分（入射角が小さい）で膜厚ｔ１を太き
くシ、フィラメント６から遠ざかる程つまりバルブ２の
端部側に近づくに応じて（入射角が大きい）膜厚ｔ２を
小さくしたので・ｄ−ＣＯ８θを一定にすることができ
る。したがって、光干渉の位相のずれを防止し、ランプ
１から放射される可視光が場所によって色むらを生じる
ことが軽減される。

一方、上記反射鏡１０においては、赤外線透過可視光反
射膜１５がフィラメント６から出た光の入射角の小さい
所で膜厚ｔ、を小さくし、前面開口部１２に近づくにつ
れて膜厚ｔ４を大きくしであるので、このような膜厚の
増大は実質的に膜厚ｄが大きくなりしかも入射角θを小
さくすることになり、よって、ｄ−Ｃｅ２Ｏを一定にす
ることができる。このため、反射鏡１０においても、光
干渉の位相のずれを防止し、反射された可視光の場所に
よる色むらを防止する、被照射面に照射された光に縞模
様の色むらを発生することがない。

特に、ハロゲン電球１から出て上記反射鏡１０の赤外線
透過可視光反射膜１５に入射する光は、既にロゲン電球
１から出た段階で各位置から出る光束の色むらが解消さ
れているので、反射鏡１０の赤外線透過可視光反射膜１
５で反射する場合にはこの赤外線透過可視光反射膜１５
自身の入射角依存性を解消すればよく、被照射面に照射
された光の色むらを効果的に防止することができる。

なお、本発明は上記実施例の構成に限らない。

すなわち、光干渉膜は可視光透過赤外線反射膜８や赤外
線透過可視光反射膜１５に限らず、例えば黄色い光を選
択的に欲しい場合は、ランプに形成する光干渉膜は黄色
光選択透過膜とし、反射鏡の光干渉膜は黄色光選択反射
膜とすればよく、要するに光干渉膜は所望の波長域を選
択するフィルタ膜であればよい。

また、反射鏡１０の構造はアルミニウムに制約されず、
ガラス製であってもよい。

そしてまた、光干渉膜の膜厚を場所によって変化する場
合、連続的に膜厚を変えるのが望ましいが、段階的に膜
厚を変えてもよい。

さらに本発明は、反射鏡付きハロゲン電球に制約されず
、ハロゲン電球または一般白熱電球と反射鏡を組み合わ
せて使用する照明装置であれば、スポットダウンライト
や投光器などに適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によると、ハロゲン電球から
出る光は、バルブに形成した多層光干渉膜がフィラメン
ト軸に沿う端部に近くなるに応じて膜厚を変化させたの
で、場所による色むらが解消され、よってランプ自身で
場所による色むらが解消される。そして、このように色
むらの少ない光が反射鏡で反射される場合に、反射鏡の
反射面に形成した多層光干渉膜は反射鏡の開口部に近づ
くに応じて膜厚を変化したので、位相のずれを生じなく
、したがって反射鏡自身でも場所による色むらが解消さ
れる。このため、ハロゲンｍ球オ、及び反射鏡がともに
色むらの発生を防止し、これら−を組み合わせて使用し
た場合に、被照射面の色むらが高精度に解消される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は照明装置の構
成を示す断面図、第２図は多層光干渉膜の構成を示す断
面図、第３図は光干渉膜の膜厚変化を説明するための模
式的断面図、第４図は光干渉膜の入射角と光の通過距離
の関係を示す模式的断面図である。 １・・・ハロゲン電球、２・・・バルブ、６・・・フィ
ラメント、８・・・可視光透過赤外線反射膜８．８１・
・・高屈折率層、８２・・・低屈折率層、 １０・・・反射鏡、１１・・・反射面、１２・・・前面
開口部、１５・・・赤外線透過可視光反射膜。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 １５赤外Ｍ透え可預１反射腹 第１図 第　３　図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円筒形バルブにフィラメント軸がバルブ軸と略一致する
   ようにしてフィラメントを収容するとともにこのバルブ
   の内面または外面に所望の波長域の光を透過するがこの
   波長域以外の光を反射する多層光干渉膜を形成した白熱
   電球と、この白熱電球を上記バルブ軸が光軸上に略位置
   するように収容しこの電球から放射される光を反射する
   反射面に上記所望の波長域の光を反射するがこの波長域
   以外の光を透過する多層光干渉膜を形成した反射鏡を備
   えた照明装置において、 上記白熱電球に形成した多層光干渉膜はフィラメントか
   ら離れる方向のバルブ端部に近づくに応じて膜厚を変化
   するとともに、上記反射鏡の反射面に形成した多層光干
   渉膜は少なくとも反射鏡の前面開口部に近づくに応じて
   膜厚を変化したことを特徴とする照明装置。