JPS61225758A

JPS61225758A - 白熱電球

Info

Publication number: JPS61225758A
Application number: JP60065907A
Authority: JP
Inventors: 晃川勝
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-10-07

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】〔発明の技術分野〕本発明はフィラメントから放射された赤外線をフィラメ
ントに帰還させて発光効率を向上し、かつ可視光を散乱
させて被照射面の照度分布を均一にするとともに赤外線
の放射を減らした白熱電球に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

本件出願人は先に、中心部に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重層してなる可視光透過赤
外線反射膜を設けて、フィラメントから放射された光の
うち赤外線をこの反射膜で反射してフィラメントに帰還
させて発光効率を向上させた白熱電球を開発して提案し
た。この電球は高効率で、しかも放射光中の赤外線が少
ない利点がある。

しかしながら、この白熱電球に使用した可視光透過赤外
線反射膜は近赤外線の反射率が大きいが、遠赤外線の反
射率はあまり大きくなく、かなりの量が透過して可視光
とともに外界に放射される。

また、この白熱電球を反射鏡と組合わせて用いると被照
射面にフィラメントの光学像を生じ照度分布が不均一に
なる。また、複数のフィラメントを離間配設した白熱電
球においても照度分布の不均一が避けられず、また、リ
ップルが生じて見苦しい欠点もある。

これに対し１本件出願人は先に、この可視光透過赤外線
反射膜を設けたガラスバルブを包囲する外管にｎ型半導
体からなる赤外線反射膜を設けたことによって、近赤外
線は可視光透過赤外線反射膜によって反射し、遠赤外線
は主としてｎ型半導体からなる赤外線反射膜で反射し、
この結果外界に放射される赤外線量をより少なくした白
熱電球を開発し、特願昭５７−１６７６０２号として提
案した。

また、本件出願人は先に可視光透過赤外線反射膜より放
射側に散光膜を設けたことによって、赤外線反射膜を透
過した可視光を散光膜によって散乱させて被照射面にお
ける照度分布を均一ならしめかつリップルを軽減した白
熱電球を開発し、特願昭５８−１１５１２２号として提
案した。

しかしながら、高効率と赤外線放射の減少および照度分
布の均一化とを同時に達成しようとすれば可視光透過赤
外線反射膜を設けたバルブをｎ型半導体からなる赤外線
反射膜を設けた第１の外管と散光膜を設けた第２の外管
とで２重に包囲する必要があり、これでは構造が複雑で
大形になり、高価になることは避けられない。

〔発明の目的〕

本発明は簡単な構造で高効率と赤外線放射量の減少と照
度分布の均一化とを同時に達成でき併せてリップルも軽
減した白熱電球を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

バルブに設けた可視光透過赤外線反射膜より放射側にｎ
型金属酸化物半導体からなる膜体中に散光性粒体を分散
させた散光性赤外線反射膜を重ねて設けたことによって
、従来技術のｎ型半導体膜と散光膜との両機能を１個の
光学膜で兼ねさせ。

小形で簡単な構造で目的の機能を得るようにしたもので
ある。

〔発明の実施例〕

本発明の詳細を下記の各実施例によって説明する。

実施例１本実施例はバルブを包囲する外管に散光性赤外線反射膜
を設けたもので、その詳細を第１図に示す６図中、（１
）は石英ガラスからなるＴ形バルブ、（２）はこのバル
ブ（１）の内外両面のうち少なくとも一方の面に設けら
れた可視光透過赤外線反射膜、（３）はバルブ（１）の
基部を圧潰封止してなる封止部、（４）、（４）はこの
封止部（３）内に埋設されたモリブデン導入箔、（５）
はこれら導入箔（４）　、　（４）に接続し、バルブ（
１）の中心線に沿って配設されたタングステンコイルフ
ィラメント、（６）はバルブ（１）を包囲する軟質ガラ
ス製透明外管、（７）はこの外管（６）の内外両面のう
ち少なくとも一方の面に設けられた散光性赤外線反射膜
、（８）は外管（６）の基端を閉塞したステム、（９）
　、　（９）はステム（８）から外管（６）内に導入さ
れて導入箔（４）　、　（４）に電気接続するとともに
バルブ（１，）を支持する導入線、（１０）は外管（６
）の端部に装着されて導入線（９）　、　（９）に接続
する口金である。そうして、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。

上記可視光透過赤外線反射膜（２）は第２図に模型的に
示したように、バルブ（１）のガラス面（１１）に酸化
チタン（ＴｉＯ□）などからなる高屈折率層（２１）（
右上リハッチング）とシリカ（Ｓｉｎ、）などからなる
低屈折率層（２２）（左上リハッチング）とを９〜１５
層（図では省略しである。）交互重層したもので、可視
光を良く透過し、波長１．０重前後の近赤外線を良く反
射するが遠赤外線の反射率はあまり良くない。

このような可視光透過赤外線反射膜（２）を得るには種
々の方法が考えられるが一例を上げると次のとおりであ
る、すなわち、テトライソプロピルチタネートなどの有
機金属化合物をガラス面（１１）に塗布し、乾燥後約５
００℃で３０分間焼成して酸化チタンなどの金属酸化物
からなる高屈折率層（２１）を形成する。ついで、エチ
ルシリケートなどの有機金属化合物をこの高屈折率層（
２１）の表面に塗布し、乾燥後約５００℃で３０分間焼
成してシリカなどの金属酸化物からなる低屈折率層（２
２）を形成する。

そうして、このような手法を交互に繰返せば上述の可視
光透過赤外線反射膜が得られる。

上記散光性赤外線反射膜（７）は第３図に模型的に示し
たように、ガラス面（６１）上に酸化錫（ＳｎＯ□）、
酸化インジウム（工ｎｚｏａ）などの金属酸化物にアン
チモン（ｓｂ）などのドナーをドープしたｎ型金属酸化
物半導体からなる膜体（７１）内に気泡や無機粒体など
の散光性粒体（７２）　、　（７２）・・・を分散した
もので。

ｎ型金属酸化物半導体の性質として可視光を良く透過し
、赤外線特に波長２μ前後の遠赤外線を良く反射し、さ
らに透過可視光が散光性粒体（７２）によって屈折や反
射などを繰返して拡散される。

このような散光性赤外線反射膜（７）を得るには、たと
えば、錫プロピレートなどの膜体金属の有機化合物にア
ンチモンブチレートなどのドナーの有機化合物約２〜５
重量％およびフタル酸ジー２−エチルヘキシル（フタル
酸ジオクチル略称ＤＯＰ）などの高沸点有機溶剤を５〜
１０重量％配合し、ガラス面に塗布し乾燥後約６００℃
で５分間焼成する。

すると、膜体金属およびドナーの両有機化合物が分解し
て膜体金属の酸化物にドナーがドープされてなるｎ型半
導体に形成され、この分解と相前後して高沸点溶剤の微
小液滴がその位置において蒸発しながら拡径して一部は
独立気泡となり一部は拡径する過程で破裂して外気に連
通ずる凹孔となり、これらの独立気泡や凹孔が可視光を
屈折して散光性を呈する。

また、他の方法としては、上述の膜体金属の有機化合物
にドナーの有機化合物約２〜５重量％およびアルミナ（
Ａ１２０３）やマグネシア（Ｍａｃ）などからなる粒径
１０μ以下の散光性粒体（７２）を配合してガラス面（
６１）に塗布し乾燥後約６００℃で５分間焼成する。す
ると、上述と同様に、両有機化合物が分解して膜体金属
の酸化物にドナーがドープされてなるｎ型半導体の膜体
（７１）に形成され、この膜体（７１）内に散光性粒体
（７２）が変化することなく分散して残存する。そうし
て、この粒体（７２）が可視光を屈折したり反射したり
して散乱させる。

つぎに、この白熱電球の作用を説明する０口金（１０）
から給電すると、フィラメント（５）が発熱して可視光
とともに大量の赤外線を放射する。これらの光のうち可
視光は可視光透過赤外線反射膜（２）を透過したのち散
光性赤外線反射膜（７）を拡散透過して散乱光となって
外界に放射される。また、赤外線中の近赤外線は可視光
透過赤外線反射膜（２）で反射されてフィラメント（５
）に帰還してこれを加熱し５発光効率を向上させ、遠赤
外線の大部分は可視光透過赤外線反射膜（２）を透過し
て散光性赤外線反射膜（６）で反射し、一部はフィラメ
ント（５）に帰還し、残部は電球内のどこかに吸収され
る。

したがって１本実施例白熱電球は発光効率が高く、また
放射される可視光が散乱光となっているので反射器と組
合わせてもフィラメントの光学像を形成することがない
ので被照射面照度分布が均一で、さらに被照射面に干渉
縞を生じることがなく、さらに放射光に近赤外線も遠赤
外線もほとんど含まれていないので被照射物を熱損する
ことがない。

さらに、本実施例白熱電球はハロゲン電球であるのでバ
ルブ（１）が非常な高温になるが、可視光透過赤外線反
射膜（２）が耐熱性に富むため問題はなく、また散光性
赤外線反射膜（７）は高温によって変質しやすいが、本
実施例においては外管（６）がバルブ（１）外面から離
隔し、かつ既に近赤外線が赤外線反射膜（２）によって
除去されているため外管（６）の温度が低く、したがっ
て長期使用しても外管（６）や散光性赤外線反射膜（７
）が熱損することがない、したがって１本実施例はハロ
ゲン電球や高出力電球に適する。

つぎに、本実施例による可視光透過赤外線反射膜（２）
と散光性赤外線反射膜（７）とを重層したときの総合分
光透過率を第４図に示す。図は横軸に波長をμの単位で
とり、縦軸に全透過率を素ガラスを１００とする％でと
ったもので、曲線は総合透過率曲線を示す。図において
、（Ａ）部分は主として可視光透過赤外線反射膜（２）
による透過率低下で、（Ｂ）部分は主として散光性赤外
線反射膜（７）による透過率低下を示す。そして、図か
ら明かなとおり、波長１．０μ以上の赤外部における比
透過率は約５０％以下になっている。

また、この実施例電球において散光性赤外線反射膜（７
）の散光性は上述したとおり、照度分布の均一化に有効
であるほかりップル解消にも役立つ。

実施例２本実施例は複写機用光源に適したもので、バルブ内面に
可視光透過赤外線反射膜を設け、かつバルブ外面に散光
性赤外線反射膜を設けたもので。

その詳細を第５図に示す。図中、（１）は直管形ガラス
バルブ、（２）はこのバルブ（１）の内面に形成された
可視光透過赤外線反射膜、（７）はこのバルブ（１）の
外面に形成さ九た散光性赤外線反射膜、（５）。

（５）・・・は太いタングステン線からなる非発光部（
５１）、（Ｓｔ）・・・を介して直列接続されてバルブ
（１）の中心線に位置する複数のタングステンコイルフ
ィラメント、（５２）、（５２）はこのフィラメント（
５）　、　（５）・・・を支持するアンカ、（１０）　
、　（１０）はフィラメント（５）。

（５）・・・に接続してバルブ（１）の両端に装看され
た１対の口金である。そうして、バルブ（１）内にはア
ルゴンなどの不活性ガスが封入されている。なお、この
電球における可視光透過赤外線反射膜（２）および散光
性赤外線反射膜（７）は前述の実施例１に説明したとお
りである。

この電球においてもフィラメント（５）、（５）・・・
から放射された光が可視光透過赤外線反射膜（２）によ
って主として近赤外線が、散光性赤外線反射膜（７）に
よって遠赤外線が反射され、かつ可視光が散乱されるの
で、高効率で、照度分布が均一で。

赤外線放射が少なく、かつリップル解消にも役立つ。

実施例３本実施例は第５図に示した実施例２に近似した管形電球
において、バルブ（１）の外面に可視光透過赤外線反射
膜（２）を形成し、かっこの反射膜（２）の表面に散光
性赤外線反射膜（７）を直接重層したもので、その他の
部分は第５図を援用して説明を略す。

この実施例電球においても高効率で照度分布が均一で赤
外線放射が少なく、リップル解消にも役立つ。

しかして、上述した各実施例において、散光性赤外線反
射膜（７）の散光性はリップル解消に重大な関係がある
。そこで、本発明者は第６図に示したように、可視光透
過赤外線反射膜（２）と散光性赤外線反射膜（７）とを
重層し、光（Ｒ）を入射させて、散乱した可視光（Ｖ）
について図示のように全方位に放射された光の割合いす
なわち全透過率−τと２０°の角度範囲に放射された光
の割合いすなわち直線透過率７とを調査し、これら面透
過率から次の式によって散光性を表現してリップルとの
相関を調査した。

□　　％ τとての測定は積分球付分光器（φ６０）を使用し。

入射光はφ１．０のスリットを通して入射し、サンプル
側反射板を光トラップに導いて透過率を測定した。この
関係を第７図に示す６図は横軸にＵを％の単位でとり、
縦軸にτを％の単位でとったもので、リップルが３％以
内のものを良品として図上に０印で表示し、３％を越え
るものを不良品として図上にｘ印で表示した。すると良
品はすべで５５≦τ≦９０　　　％２０≦￥≦９０％ τ を満足する方形の範囲内に存在し、不良品はすべＣ５′
、の方形範囲外にあることが判明した。すなわち、上述
の各実施例において７と７とが上述の関係を満足すれば
リップルによる不都合が発生しないことが明らかになっ
た。

なお、上記方形範囲内の電球について被照射面の照度分
布を調査したところ、い−ずれも満足すべき照度分布を
得た。

さらに、参考までに、上述の各実施例における散光性赤
外線反射膜（７）を通常の散光膜に置き換えてリップル
を測定したところ、７と７が上述の関係にあればリップ
ル不良が発生しなかった。換言すれば１本発明における
散光性赤外線反射膜（７）の赤外線反射能はリップルに
解消に悪影響を与えないことが判明した。

なお、本発明に使用される可視光透過赤外線反射膜はチ
タン（Ｔｉ）　、ジルコン（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、シリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、セリ
ウム（Ｃｅ）などの酸化物を使用し、それらのうち高屈
折率の酸化物と低屈折率の酸化物とを組合わせればよい
。また、ｎ型金属酸化物半導体は錫（Ｓｎ）、インジウ
ム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）など各種酸化物のうち、ドナ
ーをドープしてｎ型半導体に構成できるものならなんで
もよい。

さらに、本発明において、外管は必ずしも密閉形である
必要はなく、たとえば外管内に外気が自由に連通するも
のでもよく、またその形は球形、管形のばかついたて形
でもよい。そうして、本発明の白熱電球の用途には限定
がない。

〔発明の効果〕

本発明の白熱電球は中心部に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可視
光透過赤外線反射膜を設け、かつこの反射膜の放射側に
ｎ型金属酸化物半導体からなる膜体内に散光性粒体を分
散させてなる散光性赤外線反射膜を重ねて設けたので、
フィラメントから放射された光のうち、近赤外線は可視
光透過赤外線反射膜で反射してフィラメントに帰還して
発光効率を向上し、遠赤外線は散光性赤外線反射膜で反
射してフィラメント方向に戻し、可視光は散乱させて外
部に放射することができ、この結果、発光効率が高く、
照度分布が均一で、赤外線放射が少なく、しかもリップ
ルの少ない利点がある。

特に、本発明の電球の散光性赤外線反射膜は可視光拡散
透過能と遠赤外線反射能とを兼有するので、構造が簡単
になり、製造が容易で安価に提供できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の白熱電球の第１の実施例の断面図、第
２図は同じく可視光透過赤外線反射膜の模型的拡大断面
図、第３図は同じく散光性赤外線反射膜の模型的断面図
、第４図はこの電球の分光透過率特性のグラフ、第５図
は第２の実施例の断面図、第６図は本発明における両赤
外線反射膜による全透過率と直線透過率とを説明する説
明図、第７図は散光性とリップルとの関係を示すグラフ
である。（１）・・・バルブ（２）・・・可視光透過赤外線反射膜（５）・・・フィラメント（６）・・・外管

Claims

【特許請求の範囲】

（１）中心部にフィラメントを封装したガラスバルブと
、このバルブの内外両面のうち少なくとも一方の面に設
けられた高屈折率層と低屈折率層とを交互重層してなる
可視光透過赤外線反射膜と、この赤外線反射膜の放射側
に重ねて設けられた型金属酸化物半導体からなる膜体内
に散光性粒体を分散してなる散光性赤外線反射膜とを具
備したことを特徴とする白熱電球。
（２）散光性赤外線反射膜はバルブを包囲する外管の内
外両面のうち少なくとも一方の面に設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の白熱電球。
（３）バルブ内面に可視光透過赤外線反射膜を形成しか
つ上記バルブの外面に散光性赤外線反射膜を設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の白熱電球。
（４）バルブ外面に可視光透赤外線反射膜を設け、かつ
この赤外線反射膜表面に散光性赤外線反射膜を重層した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の白熱電球
。