KR950013661B1 - 광 간섭 필름과 램프 - Google Patents

광 간섭 필름과 램프 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

광 간섭 필름과 램프
제 1 도는 본 발명에 따른 광 간섭 필름의 구조를 나타낸 측면단면도.
제 2 도는 본 발명에 따른 할로겐 램프의 측단면도.
제 3 도는 광 간섭 필름의 50% 투과율 파장 변화 및 최대 반사율 변화에 따른 색도 변화를 나탄낸 색도 다이어그램.
제 4 도는 광 간섭 필름의 투과 특성을 나타낸 다이어그램.
제 5a 도는 입사각도 의존성의 변화에 따른 색도 변화를 나타낸 색도 다이어그램.
제 5b 도는 입사각도를 나타내는 할로겐 램프의 측면도.
제 6 도는 광 간섭 필름으로부터 투과된 투광광의 색도가 자동차용 JIS의 황색과 범위내에 있는 상태를 나타낸 다이어그램.
제 7 도는 조명 기기에 대한 색도 범위를 나타낸다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유리전구 2 : 광 간섭 필름
3 : 밀봉부 4 : 베이스
5 : 필라멘드 6 : 접속 단자
7 : 도체 11 : 고굴절율층
12 : 저굴절율층
본 발명은 소망하는 파장 범위의 광을 선택적으로 투과 또는 반사하는 광간섭 필름에 관한 것으로서, 특히 황색광을 투과하는 광 간섭 필름 및 그 필름 이용한 램프에 관한 것이다.
최근에 유리전구와, 내부에 필라멘트가 배설된 유리전구 상에서 투과되는 적외선 반사 필름(광 간섭 필름)이 설치된 할로겐 램프가 제안되고 있다. 필라멘트 의해 방사되는 광중에서 적외선은 적외선 반사 필름에서 반사되어 필라멘트로 다시 귀환된다. 따라서, 적외선 반사 필름으로부터 반사되는 적외선 필라멘트를 가열하여 발광 효율을 개선한다. 동시에 램프의 외부로 투과되는 적외선의 양은 감소된다.
상기 적외선 반사 필름은 티타늄 산화물(TiNO2)등의 고굴절율층과 실리콘 산화물(SiO2)등의 저굴절율층을 교대로 적층시킴으로써 형성된다. 적외선 반사 필름은 5∼7이상의 층으로 구성된다.
이러한 형태의 필름은 이른바 광 간섭 필름이라 한다. 황색광과 같은 소망하는 파장 광을 얻기 위하여 상기 광 간섭 필름의 응용이 현재 연구되어 있다.
통상, 광 간섭 필름은 광학두께 nd=λ0(n=굴절율, d=두께)의 홀수층과 광학 두께=(1/4)λ0의 홀수층을 교대로 적층하여 구성된다. 이 광 간섭 필름은 (1/4)λ필름이라 호칭되며, λ0는 최대 반사율에 해당한다.
한편, 광 간섭 필름은 그 층의 두께가 1/2인 다른 저굴절율층(nd=(1/8)λ0)을 적층함으로써 투과율을 일정하게 할 수 있다. 더욱이, nd=(1/2)λ0의 층 또는 nd=(1/8)λ0의 층을 상기 적층된 층에 적절히 삽입함으로써, 광 간섭 필름의 투과율 및 반사율을 조절할 수도 있다.
상기 광 간섭 필름을 가진 램프에 있어서, 황색광을 얻기 위하여 필름으로부터 반사되는 500nm이하의 파장 범위와 필름을 통해 투과되는 500nm이상 파장 범위가 고려되고 있다. 그러나, 상기 광 간섭 필름을 형성하는 것은 실제로 어렵다.
아울러, 상기 광 간섭 필름은 입사각도 의존성을 가지며, 상기 광 간섭 필름에 대한 입사각도가 0°에서 벗어남에 따라 투과 특성이 단파장측으로 향하여 이동되고, 반사율 특성도 저하된다.
본 발명이 목적은 소망하는 파장 범위의 투과광, 특 황색광이 입사각도 의존성을 효과를 고려하지 않고도 용이하게 얻어질 수 있는 광 간섭 필름 및 램프를 제공하는데 있다.
상술한 목적은 광 간섭필름 및 램프 제공함으로써 달성되는데, 상기 광 간섭 필름은 교대로 적층된 고굴절율층과 저굴절율층을 포함하며 ; 각각의 층은 굴절을 ni와 두께 di(i=1, 2,…, k)를 갖는데 ; nidi=(1±0.25)n2d2(i=3∼(k-1))이고 ; n1d1=(1±0.25)n2d2/2이며, nkdk=(1±0.25)n2d2/2이다. 광 간섭 필름은 특허 청구의 범위 제 1 항에서 기재된 바와 같이 광 간섭 필름의 최대 반사율이 가시광선 범위내에서 91%이상이며, 50%투과율의 파장은 515nm 내지 542nm의 범위내에 있다.
상기 램프는 필라멘트를 가진 유리전구와, 그 유리전구의 표면상에 형성되며 교대로 적층된 고굴절츌층 및 저굴절절율층을 가진 광 간섭 필름을 구비하며 ; 각각의 층은 굴절율 ni 와 두께 di(i=1, 2,…, k)를 갖는데 ; nidi=(1±0.25)n2d2(i=3∼(k-1))이고 ; n1d1=(1±0.25)n2d2/2이며, nkdk=(1±0.25)n2d2/2이다.
본 발명에 따르면, 광 간섭 필름은 교대로 적층된 고굴절율층 및 저굴절절율층을 구비하며 ; 각각의 굴절율 ni 와 두께 di(i=1, 2,…, k)를 갖는데 ; nidi=(1±0.25)n2d2(i=3∼(k-1))이고 ; 각각의 n1d1=(1±0.25)n2d2/2이며, nkdk=(1±0.25)n2d2/2이다.
따라서, 필름의 최대 반사율과 50% 투과율 파장은 상기 기술된 nidi의 값을 변화시킴으로써 용이하게 변화시킬 수 있다.
더욱이, 필름의 최대 반사율이 91%이상이고, 50%투과율의 파장이 515nm 내지 542nm일 경우, 소망하는 파장 범위의 필름을 투과하는 광의 투과율, 즉 황색광의 투과율을 용이하게 얻을 수 있다. 황색광은 입사각도 의존성의 효과를 고려하지 않고 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로 부터 이해될 수 있다.
자동차용 할로겐 램프(안개등)를 이용한 본 발명의 광 간섭 필름의 실시예는 첨부도면 제 1 도 내지 제 7 도를 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 이해될수 있을 것이다.
제 2 도에 있어서, 참조번호 1은 석영유리, 알루미노실리게이트 유리 등으로 이루어진 유리전구를 나타낸다. 참조번호 2는 유리전구(1)의 내표면 및 외표면 중 적어도 한 표면, 예컨대 외표면상에 형성된 광 간섭 필름을 나타낸다. 광 간섭 필름은 제 7 도에 도시된 JIS(일본 공업규격)의 황색광파장 범위를 갖는 광이 투과된다, 참조번호 3은 유리전구(1)의 끝부분을 분쇄 및 밀봉함으로써 형성된 밀봉부를 나타낸다. 밀봉부(3)에서는 베이스(4)가 장착되는데, 그 베이스(4)는 소켓(도시 생략)에 결속되도록 구성된다. 베이스(4)에는 접속 단자(6)가 고정되어, 전기 전류가 도체(7)를 통해 필라멘트(5)에 전달된다.
아르곤 가스 및 할로겐 가스 같은 흡입 가스 유리전구(1)내에 채워진다.
유리전구(1)상의 광 간섭 필름(2)은 티타늄 산화물(TiO2)등의 고굴절율층(11)과 실리콘 산화물(SiO2)등의 저굴절율층(12)으로 구성된다. 고굴절율층(11) 및 저굴절율층(12)은 교대로 적층된다.
광간섭 필름(2)의 각 층(11, 12)의 굴절율이 ni이고, 각 층의 두께가 di(i=1, 2,…, k)라고 할때, 유리전구(1)로부터 제 1 층의 광학 두께는 n1d1이고, 제 2 층의 광학 두께는 n2d2이며, 제 k 층의 광학 두께는 nkdk가 된다.
본 발명의 실시예에 있어서, 제 2 층이 공학 두께 n2d2를 기초로 할 때, 제 1 층의 광학 두께 n1d1은 (1±0.25)n2d2이고, 제 3 층에서 제 (k-1)층까지의 광학 두께 nidi는 (1±0.25)n2d2/2이며, 제 k 층의 광학 두께 nkdk는 (1±0.25)n2d2/2 된다. 광 간섭 필름(2)은 이러한 방법으로 구성된다.
광 간섭 필름(2)을 형성하는 방법은 다음과 같다. 첫째, 테트라 이소프로필 티탄산염과 같은 유기성 티타늄 화합물을 유기용매에 녹이고, 티타늄 함유랑이 2∼10%, 점도 2.0cps로 조제한 티타늄 용액을 준비한다. 그후, 에틸실리게이트와 같은 유기규소 화합물을 유기 용매에 녹이고, 규소 함유량이 2∼10%, 점도 1.0cps로 조제한 규소 용액을 준비한다.
다음에 상기 밀봉된 자동차용 할로겐 램프를 일정한 온도 및 일정한 습도의 분위기에서 티타늄 용액에 침지하여, 일정한 속도로 인상하고, 건조하며, 공기중에서 약 600℃의 온도로 약 5분간 소성하여, 티타늄 산화물(TiO2)의 고굴절율층(11)을 형성한다. 이번에는 상기 고굴절율층(11)을 갖는 할로겐 램프를 실리콘 용액에 침지하여, 일정한 속도로 인상하고, 건조하며, 공기중에서 약 600℃의 온도로 약 5분간 다시 소성하여, 실리콘 산화물(SiO2)의 저굴절율층(12)을 상기 고굴절율층(1)상에 형성한다. 이러한 처리 단계를 반복함으로써, 광 간선 필름(2)이 형성된다.
상기 광 간섭 필름(2)의 가시광선 범위에서의 최대 반사율은 91%이상으로 측정되었고, 50% 투과율이 파장은 515nm 내지 542nm의 파장 범위에서 측정되었다. 600nm이상의 파장 범위에 대한 투과율은 85%이상이었다.
반사율의 최대 파장값은 티타늄 산화물의 고굴절율층(11)과 실리콘 산화물의 저굴절율층(12)의 광학 두께를 변화시킴으로써 소망하는 파장범위, 예컨대, 본 실시예의 황색 광 파장 범위와 정합되도록 변화될 수 있다.
고굴절율층(11)의 굴절율 ni=(i=1, 3, …)는 2.0이상이고, 저굴절율층(12)의 굴절율 ni=(i=2, 4, …)는 1.6이하이다. 탄탈늄 산화물, 지로코늄 산화물, 황화아연 등은 티타늄 산화물 대신에 고굴절율층층의 재료로서 사용될 수 있다.
광학 두께가 (1±0.025)n2d2/2인 다른 매질 또는 저술절용 층은 광 간섭 필름(2)의 제 1 층과 유리전구(1)사이에 삽입될 수도 있다.
광 간섭 필름(2)의 최대 반사율의 값을 변화시키는 데는 티타늄 산화물의 고굴절율층(11)과 실리콘 산화물의 저굴절율층(12)의 굴절율 간의 차이 및 전체 층수(고굴절율층과 저굴절율층이 총 층수)를 변화시킴으로써 가능하게 된다.
일반적으로 광 간섭 필름(2)을 통하여 투과광은 입사 각도 의존성을 갖는데, 본 실시예에서는 광 간섭 필름(2)의 입사 각도 의존성이 감소된다.
본 발명의 실시예에서는 (a) 50% 투과율 파자의 변화에 따른 색도변화, (b) 최대 반사율의 변화에 따른 색도 변화, (c) 입사 각도 의존성의 변화에 따른 색도 변화와, (d) 색도 변화(a)(b)(c)가 제 7 도에 도시한 JIS규격의 황색광 파장 범위 내에 있는 조건 설정을 조사하기 위해 각각의 실험을 실시하였다.
첫째, (a)에 대하여 유리전구(1)로부터 홀수번째의 고굴절율층의 두께, 예컨대, 제 11 층및 제 15 층의 두께는 50%투과율 파장을 변화시키기 위해 변환된다.(예를 들면, 50%투과율 파장은 단파장 측을 향해 이동됨에 따라 색도 X는 제 3 도에 도시된 작은 굴절율 측으로 이동된다). 필라멘트(5)에 수직한 방향(필라멘트의 중심측에 수직한 방향)의 색도 변화를 측정하여, 그 측정결과를 제 3 도에 도시한다. 광 간섭 필름(2)의 광속의 실험적 저하는 5∼15%이하이며, 황색유리(광속의 저하는 30%)와 비교하면 1/2이하가 된다. 할로겐 램프 자체의 거의 모든 광속은 유지될 수 있다.
다음에, (b)에 대하여 최대 반사율이 작아짐에 따라 제 3 도에 도시된 직선 AB에서 멀어지는 방향으로 색도는 이동한다. 이 경우에 대한 투과율 특성은 제 4 도에 도시된다. 제 4 도에 있어서, 50%투과율의 파장이 제 15 층의 두께를 변화시킴으로써 542nm로 조절될 경우, 600nm이상의 파자에 따른 투광율은 약 90%이다. 제 4 도에 도시된 투과율 특성이 만족된다.
또한, (c)에 대하여 광 간섭 필름은 투과 특성에 따른 입사각도 의존성을 갖는다. 즉, 입사각도 θ가 다소 증가함에 따라, 색도는 직선 AB로부터 멀어지는 방향으로 이동된다. 따라서, 필라멘트에 수직한 방향(입사 각도 θ=0)의 색도 변화가황색광 범위의 좌측 하부의 경계선 근방에 있을 경우, 색도는 입사각도 θ가 다소 증가하더라도 제 7 도에 도시된 황색광 범위를 벗어나게 된다. 이 경우 자동차용 광 간섭 필름으로서 사용하는 것은 용이하지 않는다.
또한, (d)에 대하여 최대 반사율과 50%투과율 변화시키는 경우의 필라멘트에 수직한 방향의 색도가 JIS규격의 황색 파장 범위 내에 들어가는 조건을 측정하였다. 이 측정 결과를 제 6 도에 도시한다.
본 발명에 다른 광 간섭 필름은 입사각도 θ(제 5B위이 필라멘트에 수직한 방향에 따른 각도θ)가 45°에 있어서 자동차용으로 한층 더 유용하다.
본 발명의 실시예는 색도가 J+IS규격의 황색광 범위에 들도록 (a) 50% 투과율 파장의 변화에 따른 색도변화, (b) 최대 반사율의 변화에 따른 색도변화, (c) 입사각도 의존성의 변화가 조절된다. 그러나, 상기 언급된 (a), (b) 및 (c)는 색도가 다른 소정의 범위내에 있도록 조절될 수도 있다.

Claims (2)

  1. 교대로 적층된 고굴절율층과 저굴절율층을 포함하여, 각각의 층은 굴절을 ni와 두께 di(i=1, 2,…, k)를 갖는데, nidi=(1±0.025)n2d2(i=3∼(k-1)), n1d1=(1±0.025)n2d2/2, nkdk=(1±0.025)n2d2/2의 관계를 가지며, 광 간섭 필름의 최대 반사율은 가시광선 범위내에서 91%이상이며, 50% 투과율의 파장은 515nm 내지 542nm인 것을 특징으로 하는 광 간섭 필름.
  2. 필라멘트를 가진 유리전구와 상기 유리전구의 표면상에 형성되며 교대로 적층된 고굴절율층 및 저굴절율층을 가진 광 간섭 필름을 구비하며, 각각의 층은 굴절을 ni와 두께 di(i=1, 2,…, k)를 갖는데, nidi=(1±0.25) n1d1=(1±0.025)n2d2/2, nkdk=(1±0.025)n2d2의 관계를 가지며, 상기 광 간섭 필름의 최대 반사율은 가시광선 범위내에서 91%이상이며, 50% 투과율의 파장은 515nm 내지 542nm인 것을 특징으로 하는 광 간섭 필름.
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