JPH0613055A - 光 源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】白熱体を用いながらも、赤外線の放射量を抑制
して可視光の放射効率を高めた光源を提供する。 【構成】白熱体としてのフィラメント１ａは、透光性材
料よりなる球状の管体３の中に配置される。フィラメン
ト１ａに近接して複数層の反射板４を配置する。反射板
４は表面の全面に亙って開口径が１０００ｎｍ以下であ
る多数の空洞を有している。反射板４はフィラメント１
ａから放射された光をフィラメント１ａに対して反射す
る。また、反射板４の表面に形成された空洞は赤外線領
域の光を遮断して外部に放出させないから、反射板４が
加熱されても赤外線の放射量は少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、白熱体を備えた光源に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、白熱電球では白熱体としてフ
ィラメントが用いられているが、一般的なフィラメント
からの放射エネルギの大部分は赤外線であって、可視光
線のエネルギが少なく効率が悪いという問題がある。こ
のような問題を解決する白熱電球としては、図６に示す
ように、白熱体としてのフィラメント１ａの近傍に反射
板４を配設した構成が考えられている（特開昭５６−１
０６３６４号公報）。反射板４は、フィラメント１ａか
ら後方に放射された光を前方に反射するとともに、フィ
ラメント１ａから放射された赤外線をフィラメント１ａ
に戻すことによって、可視光の放射効率を向上させる機
能を有している。したがって、反射板４とフィラメント
１ａとの距離が小さいほど効率が高くなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、フィラメン
ト１ａの温度は２０００〜３０００°Ｋと高温であっ
て、アルミニウムの蒸着膜などは反射板４に用いれば高
反射率ではあるが、耐熱性が低いからフィラメント１ａ
に近付けることができない。したがって、反射板４には
高融点金属が用いられる。一方、高融点金属により形成
した反射板４は反射率が低いから、フィラメント１ａに
近接して配置すると反射板４が高温になり、反射板４か
ら赤外線が放射されることになる。反射板４はフィラメ
ント１ａに比較して表面積が広いから、反射板４から放
射される赤外線の光量は多く、反射板４を設けたことに
よってかえって効率が低下することになるという問題が
生じる。

【０００４】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、白熱体の近傍に反射板を配設するとともに、
反射板からの赤外線の放射量を抑制することによって可
視光の放射効率を向上させた光源を提供しようとするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上
記目的を達成するために、白熱体がフィラメントであっ
て、反射板は表裏の少なくとも一面に開口径が１０００
ｎｍ以下である多数の空洞が全面に亙って形成されてい
て、複数枚の反射板が層状に配設されているのである。

【０００６】請求項２の発明では、白熱体が所定波長以
上の波長領域の光を遮断する程度に微細な開口寸法を有
する多数の空洞が略全面に亙って形成された光放射板で
あって、、反射板は表裏の少なくとも一面に開口径が１
０００ｎｍ以下である多数の空洞が全面に亙って形成さ
れていて、複数枚の反射板が層状に配設されているので
ある。

【０００７】

【作用】請求項１の構成では、表裏の少なくとも一面に
微細な多数の空洞を全面に形成した複数枚の反射板をフ
ィラメントの近傍に配設し、反射板を層状に配設してい
るのであって、反射板の表面に微細な多数の空洞を形成
したことによって、空洞がフィルタとして機能し、開口
径の倍程度の波長を有する光を遮断することになる。す
なわち、反射板に形成した空洞の開口径は１０００ｎｍ
以下であるから、２０００ｎｍ以上の波長を有する赤外
線領域の光は遮断されて、反射板から放射されないこと
になる。

【０００８】反射板の機能について、さらに詳しく説明
する。微細な空洞による選択放射の現象は、特開平３−
１０２７０１号公報等において知られている。たとえ
ば、図３に示すように、平板状の光放射板１（たとえ
ば、厚みｔが０．１ｍｍ以下、幅Ｗが５ｍｍ、長さＬが
２５ｍｍ以下）の一面に微細な多数の空洞を形成する
と、この光放射板１を加熱したときに光放射板１から放
射される光の波長領域を制限することができるのであ
る。すなわち、光放射板１は、図４、図５に示すよう
に、多数の微細な空洞２を表面に有しており、このよう
な空洞２を形成すると、空洞２内で光の放射場が制限さ
れて所定エネルギ以下の光子の存在確率が著しく低減す
るという量子電磁力学的効果によって、所定の波長以上
の波長領域の光を遮断することができるものである。す
なわち、空洞２の中では電子と光子とが常に相互作用す
るが、所定エネルギ以下の光子は存在確率が非常に小さ
くなり、有限時間内では観測されないのである。

【０００９】空洞２の効果を古典物理学的に解釈すれ
ば、空洞２を同調度の低い導波管とみなすことができ
る。したがって、光放射板１から放射される電磁波のう
ちカットオフ波長以上の波長領域の光の伝送を禁止して
いると考えることができる。カットオフ波長を可視光よ
り波長が長い領域、すなわち赤外線領域の光を遮断する
ような寸法に設定すれば、光放射板１からの赤外線の放
射を抑制することができることになる。

【００１０】上述のように、フィラメントの近傍にこの
種の空洞を形成した光放射板を反射板として配置するこ
とによって、反射板が高温になっても反射板からは赤外
線が放射されにくく、反射板からの赤外線放射によるエ
ネルギ損失を大幅に低減することができるのである。そ
の結果、全体としての効率が向上することになる。とこ
ろで、上述のような微細な空洞を有する反射板を用いれ
ば、反射板からの赤外線の放射量は抑制されるが、なお
かつ、赤外線は放射されるから、複数の反射板を層状に
配置することによって、フィラメントに近い位置の反射
板から放射された赤外線をフィラメントから遠い位置の
反射板によって遮断するようにし、外部への赤外線の放
射量を減少させて効率を向上させることができる。

【００１１】請求項２の構成では、白熱体として上述し
た微細な空洞を有する光放射板を用いているのであっ
て、白熱体から放射される赤外線量も抑制できる結果、
反射板の作用とあいまって外部への赤外線の放射量を一
層低減させることができる。とくに、この種の光放射板
は平板状に形成されており、現時点の技術レベルでは光
放射板の両面に微細な空洞を形成することは困難である
から、一面側にのみ空洞が形成されているのが現状であ
って、他面からは赤外線が放射されることになるが、反
射板を合わせて用いるから、赤外線の外部への放射量を
大幅に低減できることになる。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）図１に示すように、ガラス等の透光性材料
よりなる球状の管体３を備え、管体３の内部には白熱体
としてのフィラメント１ａが配設される。管体３の一部
には口金５が取り付けられる。フィラメント１ａは口金
５に対して固定された導入線６により支持されている。
また、フィラメント１ａの近傍で口金５側には、それぞ
れ平板状である複数枚の反射板４が層状に配設されてい
る。反射板４は、口金５に固定された支持体７によって
支持されている。各反射板４はタングステンのような高
融点金属により形成されており、反射板４の表裏の一面
には開口径が１０００ｎｍ以下である多数の微細な空洞
が全面に亙って形成されている。

【００１３】反射板４の層数は２層である場合を図示し
ているが、層数はとくに限定されるものではない。ま
た、４層以上であればすべての反射板４について微細な
空洞が形成されている面をフィラメント１ａ側とし、４
層未満の場合にはフィラメント１ａからもっとも離れた
反射板４のみを空洞が形成されている面をフィラメント
１ａとは反対に向けるようにすると効果が高いという結
果が得られた。ただし、空洞が形成されている面をフィ
ラメント１ａに対してどちらに向けても赤外線の放射量
を低減する効果はあるから、反射板４の向きはとくに限
定されない。また、反射板４の両面に空洞を形成するこ
とが技術的に可能であれば、反射板４の両面に空洞を形
成してもよい。なお、反射板４は１層であっても、反射
板４を設けていない場合よりも効率を高める効果があ
る。

【００１４】（実施例２）本実施例では、図２に示すよ
うに、白熱体として、フィラメントに代えて表面に微細
な空洞を形成した平板状の光放射板１ｂを用いた点が実
施例１とは相違している。すなわち、図３に示すよう
に、光放射板１ｂはタングステンやモリブデンのような
高融点金属により平板状に形成され、光放射板１ｂの表
面には、図４および図５に示すように、開口形状が正方
形である微細な多数の空洞２が表面に形成される。ま
た、赤外線の放射を抑制するために各空洞２のカットオ
フ波長としては７００ｎｍなどとし、このカットオフ波
長を満たす設計条件としては空洞２の開口断面の一辺の
寸法ａを３５０ｎｍに設定する。隣接する空洞２の間隔
ｄは、７００ｎｍの波長に対するスキンデプス以下とす
るために、たとえば１００ｎｍに設定する。すなわち、
各空洞２は独立して導波管として機能するのであって、
空洞２の連結によってカットオフ波長が長くなることが
防止されているのである。さらに、空洞２の深さＤはた
とえば７０００ｎｍに設定される。

【００１５】このような構成の光放射板１ｂを用いれ
ば、赤外線の前方への放射量が大幅に減少することにな
って効率が向上する。また、光放射板１ｂの裏面側には
技術的に困難であるために空洞２が形成されていない
が、後方に放射された赤外線は反射板４により前方に反
射されるから、全体として赤外線はほとんど放射されな
くなり、効率の非常に高い光源を提供することができる
のである。他の構成は実施例１と同様である。

【００１６】

【発明の効果】本発明は上述のように、表裏の少なくと
も一面に微細な多数の空洞を全面に形成した複数枚の反
射板を白熱体の近傍に配設し、かつ反射板を層状に配設
しているので、反射板の表面に形成された微細な多数の
空洞がフィルタとして機能し、開口径の倍程度の波長を
有する光を遮断することができるのである。しかも、反
射板に形成した空洞の開口径は１０００ｎｍ以下である
から、赤外線領域の光は遮断されることになり、効率が
高くなるという効果を奏するのである。反射板が２層で
ある場合について、白熱体がフィラメントであれば、効
率は２０％以上になり、白熱体が表面に微細な空洞を設
けた光放射板であれば、効率は６０％以上になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す側面図である。

【図２】実施例２を示す側面図である。

【図３】実施例２に用いる光放射板を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明に用いる光放射板を示す平面図である。

【図５】本発明に用いる光放射板を示す断面図である。

【図６】従来例を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 光放射板 １ａ フィラメント １ｂ 光放射板 ２ 空洞 ３ 管体 ４ 反射板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管体の内部に配設された白熱体からの放
   射光を白熱体側に反射する反射板が白熱体に近接して配
   設された光源において、白熱体はフィラメントであっ
   て、反射板は表裏の少なくとも一面に開口径が１０００
   ｎｍ以下である多数の空洞が全面に亙って形成されてい
   て、複数枚の反射板が層状に配設されて成ることを特徴
   とする光源。
2. 【請求項２】 管体の内部に配設された白熱体からの放
   射光を白熱体側に反射する反射板が白熱体に近接して配
   設された光源において、白熱体は所定波長以上の波長領
   域の光を遮断する程度に微細な開口寸法を有する多数の
   空洞が略全面に亙って形成された光放射板であって、反
   射板は表裏の少なくとも一面に開口径が１０００ｎｍ以
   下である多数の空洞が全面に亙って形成されていて、複
   数枚の反射板が層状に配設されて成ることを特徴とする
   光源。