JP2014216132A - Filament, light source device, and manufacturing method for filament - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a filament which has high efficiency of converting power into visible light and has a winding structure.SOLUTION: A radiation control layer 12 is arranged only on a base material surface located on an outer peripheral side of a winding structure of a liner base material 11 wound in a predetermined shape so as to be the winding structure. In the radiation control layer 12, a radiation rate of light having at least predetermined wavelength or less is higher than that in the base material 11. Thus, visible light and near infrared light are efficiently radiated from the radiation control layer 12 on the outer peripheral side of the winding structure. Since the radiation control layer 12 is not arranged on an inner peripheral side of the winding structure, smaller energy is radiated from the inner peripheral side than that from the radiation control layer 12. Therefore, energy radiation from the inner side, from which light is hardly extracted to the outside, can be suppressed, thereby improving efficiency of converting power into visible light.

Description

本発明は、エネルギー利用効率を改善したフィラメントに関する。   The present invention relates to a filament with improved energy utilization efficiency.

タングステン等のフィラメントに電流を流すことによりフィラメントを加熱し、光を放射させる光源（白熱電球）が広く用いられている。しかしながら、加熱されたフィラメントから放射される光は、赤外光成分が多く、可視光成分や近赤外光成分が少ない。そのため、可視光光源や近赤外光光源として用いた場合には、入力電力から可視光や近赤外光への変換効率が低い。   A light source (incandescent light bulb) that heats a filament by passing an electric current through a filament such as tungsten and emits light is widely used. However, the light emitted from the heated filament has many infrared light components and few visible light components and near infrared light components. Therefore, when used as a visible light source or near infrared light source, the conversion efficiency from input power to visible light or near infrared light is low.

特許文献１および２には、フィラメントの基材の表面に金属酸化層や、金属や半導体を分散させた誘電体層を設け、フィラメントの表面の反射率を可視光や近赤外光の波長域で低く、赤外光の波長域で高くする構造が提案されている。この構造により、赤外光の放射を抑制し、可視光や近赤外光を効率よく放射させている。   In Patent Documents 1 and 2, a metal oxide layer or a dielectric layer in which a metal or semiconductor is dispersed is provided on the surface of a filament base material, and the reflectance of the filament surface is set to a wavelength range of visible light or near infrared light. And a structure that is high in the wavelength region of infrared light has been proposed. With this structure, the emission of infrared light is suppressed, and visible light and near infrared light are efficiently emitted.

特開２０１１−１２４２０６号公報JP 2011-124206 A 特開２０１１−２２２２１１号公報JP 2011-22221 A

可視光や近赤外光を放射する光源には、フィラメントを所定のピッチおよび径で巻き回した、巻き線構造のフィラメントが広く用いられている。巻き線構造にすることにより、長いフィラメントを小さな空間に配置することができ、輝度の大きな光源を得ることができる。   As a light source that emits visible light or near-infrared light, a filament having a wound structure in which the filament is wound at a predetermined pitch and diameter is widely used. By adopting a winding structure, long filaments can be arranged in a small space, and a light source with high luminance can be obtained.

しかしながら、特許文献１または２のように放射特性を制御する層（以下、放射制御層と称す）を表面に備えたフィラメント基材を巻き回して、巻き線構造のフィラメントを製造した場合、巻き線構造の外周側の放射制御層から可視光や近赤外光が放射されるだけでなく、巻き線構造の内周側に位置する放射制御層からも可視光や近赤外光が放射される。巻き線構造の内周側の放射制御層から放射された可視光や近赤外光の多くは、巻き線構造のフィラメントに遮られて巻き線の外部に出射されない。したがって、巻き線構造の内周側で波長が短い可視光や近赤外光が放射されるとエネルギーの損失が大きく、フィラメントの電力を光に変換する効率が向上しない。   However, when a filament base material having a surface on which a layer for controlling radiation characteristics (hereinafter referred to as a radiation control layer) is wound as in Patent Document 1 or 2 to produce a wound structure filament, Not only visible light and near infrared light are emitted from the radiation control layer on the outer periphery side of the structure, but also visible light and near infrared light are emitted from the radiation control layer located on the inner periphery side of the winding structure. . Most of the visible light and near-infrared light emitted from the radiation control layer on the inner peripheral side of the winding structure is blocked by the filament of the winding structure and is not emitted outside the winding. Therefore, when visible light or near-infrared light having a short wavelength is emitted on the inner peripheral side of the winding structure, energy loss is large, and the efficiency of converting the power of the filament into light is not improved.

本発明の目的は、電力を可視光や近赤外光に変換する効率が高い、巻き線構造のフィラメント（放射体）を提供することにある。   The objective of this invention is providing the filament (radiator) of a winding structure with high efficiency which converts electric power into visible light or near-infrared light.

上記目的を達成するために、本発明のフィラメントでは、所定の形状に巻き回された巻き線構造の線状の基材の、巻き線構造の外周側に位置する基材表面にのみ放射制御層を配置する。放射制御層は、少なくとも所定の波長以下の光の放射率が基材よりも高い。   In order to achieve the above object, in the filament of the present invention, the radiation control layer is formed only on the surface of the base material located on the outer peripheral side of the winding structure of the linear base material of the winding structure wound in a predetermined shape. Place. The radiation control layer has an emissivity of light of at least a predetermined wavelength or less higher than that of the substrate.

本発明によれば、巻き線構造の外周側にのみ放射制御層が配置されているため、巻き線構造の外周側から効率よく可視光や近赤外光が放射される。巻き線構造の内周側には放射制御層が配置されていないため、放射制御層よりも放射されるエネルギーが小さい。よって、外部に光を取り出しにくい内周側のエネルギー放射を抑制でき、電力を可視光に変換する効率が高い巻き線構造のフィラメント（放射体）を提供することができる。   According to the present invention, since the radiation control layer is disposed only on the outer peripheral side of the winding structure, visible light and near infrared light are efficiently emitted from the outer peripheral side of the winding structure. Since the radiation control layer is not disposed on the inner peripheral side of the winding structure, the energy radiated is smaller than that of the radiation control layer. Therefore, energy radiation on the inner peripheral side where it is difficult to extract light to the outside can be suppressed, and a filament (radiator) having a winding structure with high efficiency for converting electric power into visible light can be provided.

本発明のフィラメントの（ａ）側面図、（ｂ）Ａ−Ａ’断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ’断面図。(A) Side view, (b) A-A 'sectional view, (c) B-B' sectional view of the filament of the present invention. 図１のフィラメントの放射制御層１２の成膜方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the film-forming method of the radiation control layer 12 of the filament of FIG. 図１のフィラメントの放射制御層１２の成膜方法の別の例を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing another example of a method for forming the filament radiation control layer 12 in FIG. 1. 図１のフィラメントの放射制御層１２の成膜時の傾斜角θとピッチＰと半径Ｒとの関係を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship among an inclination angle θ, a pitch P, and a radius R when forming the filament radiation control layer 12 of FIG. （ａ）実施形態１のフィラメント１０の断面図、（ｂ）実施形態１のフィラメントの放射制御層１２が形成されている領域の反射率スペクトル（反射率の波長依存性）を示すグラフ。(A) Sectional drawing of the filament 10 of Embodiment 1, (b) The graph which shows the reflectance spectrum (wavelength dependence of a reflectance) of the area | region in which the radiation control layer 12 of the filament of Embodiment 1 is formed. （ａ）実施形態１のフィラメントの放射制御層１２が形成されている領域の放射率スペクトル（放射率の波長依存性）を示すグラフ、（ｂ）実施形態１のフィラメントの放射制御層１２が形成されていない領域の基材１１の放射率スペクトルを示すグラフ。(A) A graph showing an emissivity spectrum (wavelength dependence of emissivity) of a region where the filament radiation control layer 12 of the first embodiment is formed, and (b) formation of the filament radiation control layer 12 of the first embodiment. The graph which shows the emissivity spectrum of the base material 11 of the area | region which is not made. （ａ）実施形態２のフィラメント１０の断面図、（ｂ）実施形態２のフィラメントの反射防止層１５が積層された放射制御層１２の反射率スペクトルを示すグラフ。(A) Sectional drawing of the filament 10 of Embodiment 2, (b) The graph which shows the reflectance spectrum of the radiation control layer 12 in which the reflection preventing layer 15 of the filament of Embodiment 2 was laminated | stacked.

本発明のフィラメント１０は、図１（ａ）〜（ｃ）に側面図および断面図を示すように、所定の形状に巻き回された巻き線構造の基材１１と、その表面に配置された、少なくとも所定の波長以下の光の放射率が基材１１よりも高い放射制御層１２とを備えて構成される。線状の基材１１は、金属材料により構成されている。図１（ｂ）、（ｃ）のように、放射制御層１２は、巻き線構造の外周側の基材１１の表面にのみ備えられ、巻き線構造の内周１１ａ側の基材１１の表面には放射制御層１２が配置されていない。これにより、巻き線構造のフィラメント１０の外周側は、放射率の高い放射制御層１２から、所定の波長以下の光が放射される。巻き線構造のフィラメント１０の内周１１ａ側には、放射制御層１２は配置されていないので、基材１１の表面から光が放射される。このとき、基材１１の表面は、少なくとも所定の波長以下の光の放射率が放射制御層１２よりも低いため、可視光や近赤外光の放射割合は放射制御層１２が配置されている場合よりも低い。よって、内周１１ａ側から放射されるエネルギーは、外周側の放射制御層１２から放射されるエネルギーよりも小さくなる。すなわち、放射制御層１２が、巻き線構造の内周側の基材１１にも配置されている場合と比較して、本発明のフィラメント１０は、巻き線構造の内周１１ａ側からのエネルギーの大きな可視光や赤外光が放射されるのを低減することができるため、フィラメント１０に供給された電力エネルギーを、巻き線構造の外周側の放射制御層１２から効率よく光に変換して放射することができる。よって、フィラメントのエネルギーの変換効率を高めることができる。   The filament 10 of the present invention is disposed on the surface of a substrate 11 having a wound structure wound in a predetermined shape, as shown in side and cross-sectional views in FIGS. The radiation control layer 12 is configured to have at least an emissivity of light having a predetermined wavelength or less than that of the substrate 11. The linear substrate 11 is made of a metal material. As shown in FIGS. 1B and 1C, the radiation control layer 12 is provided only on the surface of the base material 11 on the outer peripheral side of the winding structure, and the surface of the base material 11 on the inner peripheral side 11a of the winding structure. Is not provided with the radiation control layer 12. As a result, light having a predetermined wavelength or less is emitted from the radiation control layer 12 having a high emissivity on the outer peripheral side of the filament 10 having a wound structure. Since the radiation control layer 12 is not disposed on the inner periphery 11 a side of the filament 10 having a winding structure, light is emitted from the surface of the base material 11. At this time, since the emissivity of light having a predetermined wavelength or less is lower than that of the radiation control layer 12 on the surface of the base material 11, the radiation control layer 12 is arranged for the radiation rate of visible light or near infrared light. Lower than the case. Therefore, the energy radiated from the inner circumference 11a side is smaller than the energy radiated from the radiation control layer 12 on the outer circumference side. That is, as compared with the case where the radiation control layer 12 is also arranged on the base material 11 on the inner peripheral side of the winding structure, the filament 10 of the present invention has the energy from the inner peripheral side 11a of the winding structure. Since it is possible to reduce the emission of large visible light or infrared light, the power energy supplied to the filament 10 is efficiently converted into light from the radiation control layer 12 on the outer peripheral side of the winding structure and emitted. can do. Therefore, the energy conversion efficiency of the filament can be increased.

上記放射制御層１２は、基材１１の表面の放射率を制御できるものであればどのようなものであっても構わない。例えば、放射制御層１２としては、所定の波長λ０以下の光の反射率が、所定の波長λ０よりも長波長の光に対する反射率よりも低いものを用いることができる。キルヒホッフの法則より放射率とε(λ)と反射率Ｒ(λ)との間には、式（１）の関係がある。
（数１）
ε(λ)＝１−Ｒ(λ) ・・・(１)
したがって、放射制御層１２は、所定の波長λ０よりも短波長の光を多く放射するため、少なくとも所定の波長λ０以下の光の放射率が基材１１よりも高くなる。 The radiation control layer 12 may be any material as long as it can control the emissivity of the surface of the substrate 11. For example, the radiation control layer 12, the reflectance of a given wavelength lambda 0 or less light than the predetermined wavelength lambda 0 can be used lower than the reflectance for light of long wavelength. According to Kirchhoff's law, there is a relationship of equation (1) between emissivity, ε (λ), and reflectivity R (λ).
(Equation 1)
ε (λ) = 1−R (λ) (1)
Therefore, since the radiation control layer 12 emits more light having a shorter wavelength than the predetermined wavelength λ 0, the emissivity of light having at least the predetermined wavelength λ 0 is higher than that of the substrate 11.

所定の波長λ０は、１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、特に、３μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。これにより、可視光から近赤外光を高効率で放射するフィラメント１０が提供できる。 The predetermined wavelength λ 0 is preferably 1 μm or more and 5 μm or less, and particularly preferably 3 μm or more and 4 μm or less. Thereby, the filament 10 which radiates | emits near infrared light from visible light with high efficiency can be provided.

基材１１は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｈ、ＴａＣ、ＨｆＣ、ＷＣ、ＺｒＣ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、Ｉｒ，Ｒｕ、Ｎｂ，Ｖ，Ｒｈ，Ｃ，Ｂ４Ｃ，ＳｉＣ，ＺｒＣ，ＮｂＣ，ＴｈＣ，ＴｉＣ，ＡｌＮ，ＢＮ，ＨｆＮ，ＬａＢ６，ＺｒＢ２，ＨｆＢ２，ＴａＢ２，および、ＴｉＢ２のうちのいずれか、または、いずれかを含有する合金を用いることができる。 The substrate 11 is made of W, Mo, Ta, Au, Cu, Cr, Ni, Fe, Pt, Zr, Ti, Hf, Re, Os, Th, TaC, HfC, WC, ZrC, ZrN, TiN, IrN, Ru. , Nb, V, Rh, C, B 4 C, SiC, ZrC, NbC, ThC, TiC, AlN, BN, HfN, LaB 6 , ZrB 2 , HfB 2 , TaB 2 , and TiB 2 Alternatively, an alloy containing either of them can be used.

放射制御層１２について詳しく説明する。放射制御層１２としては、金属膜，金属の酸化物膜、窒化物膜，ホウ化物膜、珪化物膜、フッ化物、硫化物、リン化物、および、炭化物膜、のいずれかを用いることが可能である。例えば、Ｔａ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｍｏ，Ｒｅ，Ｗ，Ｒｕ、Ｎｂ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｖ，Ｒｈ，Ｃ，Ｂ４Ｃ，ＳｉＣ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＨｆＣ，ＮｂＣ，ＴｈＣ，ＴｉＣ，ＷＣ，ＡｌＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，ＴｉＮ，ＨｆＮ，ＬａＢ６，ＺｒＢ２，ＨｆＢ２，ＴａＢ２，ＴｉＢ２，ＣａＯ，ＣｅＯ２，ＭｇＯ，ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、および、ＴｈＯ２，のいずれかの単層膜、もしくは、これらの材料の単層膜を複数種類積層した多層膜、またはこれらの複合材料で形成された単層膜並びに多層膜を含む構成を用いることができる。これらの膜の融点は、フィラメント１０が高温になることを考慮し、例えば２０００Ｋ以上であることが好ましい。 The radiation control layer 12 will be described in detail. As the radiation control layer 12, any one of a metal film, a metal oxide film, a nitride film, a boride film, a silicide film, a fluoride, a sulfide, a phosphide, and a carbide film can be used. It is. For example, Ta, Os, Ir, Mo, Re, W, Ru, Nb, Cr, Zr, V, Rh, C, B 4 C, SiC, ZrC, TaC, HfC, NbC, ThC, TiC, WC, AlN, BN, ZrN, TiN, HfN, LaB 6, ZrB 2, HfB 2, TaB 2, TiB 2, CaO, CeO 2, MgO, ZrO 2, Y 2 O 3, HfO 2, Lu2O 3, Yb 2 O 3, and , ThO 2 , a multilayer film in which a plurality of single-layer films of these materials are stacked, or a structure including a single-layer film and a multilayer film formed of these composite materials Can do. The melting point of these films is preferably, for example, 2000 K or higher in consideration of the filament 10 becoming high temperature.

また、放射制御層１２としては、所定の体積比で金属および／または半導体が分散された誘電体層を用いることができる。例えば、放射制御層１２は、サーメット膜を用いることができる。   Further, as the radiation control layer 12, a dielectric layer in which metals and / or semiconductors are dispersed at a predetermined volume ratio can be used. For example, the radiation control layer 12 can be a cermet film.

また、放射制御層１２としては、可視光領域の光を吸収する可視光吸収材が添加された白色散乱体層を用いることもできる。このような白色散乱体層は、フィラメントの反射率を赤外光領域を含め広い波長範囲で高め、かつ、可視光領域の反射率を低下させることができるため、可視光領域の放射率を向上させることができる。   As the radiation control layer 12, a white scatterer layer to which a visible light absorbing material that absorbs light in the visible light region is added can also be used. Such a white scatterer layer can increase the reflectance of the filament in a wide wavelength range including the infrared light region and reduce the reflectance in the visible light region, thus improving the emissivity in the visible light region. Can be made.

白色散乱体としては、例えば、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、ハフニア（ＨｆＯ２）、ルテチア（Ｌｕ２Ｏ３）、トリア（ＴｈＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、イッテルビア（Ｙｂ２Ｏ３）、ストロンチア（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化ホルミウム（Ｈｏ２Ｏ３）、窒化ジルコニア（ＺｒＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、および、窒化ホウ素（ＢＮ）、のうちのいずれかを含有するものを用いることができる。これらの白色散乱体は、赤外から可視領域にわたって非常に高い反射特性を示す。白色散乱体の粒子は、粒径が５０ｎｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。白色散乱体は、表面のダングリングボンドの除去処理および表面の結晶欠陥回復処理のうちの少なくとも一方が施されているとさらに好ましい。 Examples of the white scatterer include yttria (Y 2 O 3 ), hafnia (HfO 2 ), lutecia (Lu 2 O 3 ), tria (ThO 2 ), magnesia (MgO), zirconia (ZrO 2 ), ytterbia (Yb 2 O 3 ), strontia (SrO), calcium oxide (CaO), beryllium oxide (BeO), holmium oxide (Ho 2 O 3 ), zirconia nitride (ZrN), titanium nitride (TiN), and boron nitride (BN) Any of these can be used. These white scatterers exhibit very high reflection characteristics from the infrared to the visible region. The particles of the white scatterer desirably have a particle size of 50 nm or more and 50 μm or less. The white scatterer is more preferably subjected to at least one of surface dangling bond removal treatment and surface crystal defect recovery treatment.

白色散乱体に添加する可視光吸収材としては、例えば、不純物元素であるＣｅ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｔｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｐｒ等を用いることができる。添加濃度は、例えば、０．０００１重量％〜１０重量％に設定する。可視光吸収材としては、金属粒子であるＷ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｙ、Ｚｒ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ等の粒子を用いることもできる。この場合、金属粒子の粒径は、２ｎｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。白色散乱体への金属粒子の添加濃度は、例えば、０．０００１重量％〜１０重量％に設定する。   As the visible light absorbing material added to the white scatterer, for example, Ce, Eu, Mn, Ti, Sn, Tb, Au, Ag, Cu, Al, Ni, W, Pb, As, Tm, Ho, which are impurity elements, are used. , Er, Dy, Pr and the like can be used. The addition concentration is set to 0.0001 wt% to 10 wt%, for example. Visible light absorbing materials include metal particles such as W, Ta, Mo, Au, Ag, Cu, Al, Ti, Ni, Co, Cr, Si, V, Mn, Fe, Nb, Ru, Pt, Pd, and Hf. , Y, Zr, Re, Os, Ir, and the like can also be used. In this case, the particle size of the metal particles is preferably 2 nm or more and 5 μm or less. The concentration of the metal particles added to the white scatterer is set to 0.0001 wt% to 10 wt%, for example.

また、放射制御層１２として基材表面の可視光反射率を低下させる膜（可視光反射率低下膜と称す）を用いることもできる。可視光反射率低下膜は、可視光に対して透明で、可視光反射率低下膜の表面で反射される可視光と、可視光反射率低下膜を透過して基体表面で反射される可視光とを打ち消し合わせることにより、フィラメントの可視光反射率を低下させる。例えば、２０００Ｋ以上の融点を有する金属の酸化物膜、窒化物膜、炭化物膜、および、ホウ化物膜のいずれかを用いる。具体的には、ＭｇＯ，ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）、ＧａＮ，３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）、ＨｆＯ２、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、グラファイト、ダイヤモンド、ＣｒＺｒＢ２、ＭｏＢ、Ｍｏ２ＢＣ、ＭｏＴｉＢ４、Ｍｏ２ＴｉＢ２、Ｍｏ２ＺｒＢ２、ＭｏＺｒ２Ｂ４、ＮｂＢ、Ｎｂ３Ｂ４、ＮｂＴｉＢ４、ＮｄＢ６、ＳｉＢ３、Ｔａ３Ｂ４、ＴｉＷＢ２、Ｗ２Ｂ、ＷＢ、ＷＢ２、ＹＢ４、ＺｒＢ１２、Ｃ，Ｂ４Ｃ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＨｆＣ，ＮｂＣ，ＴｈＣ，ＴｉＣ，ＷＣ，ＡｌＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，ＴｉＮ，ＨｆＮ，ＬａＢ６，ＺｒＢ２，ＨｆＢ２，ＴａＢ２，ＴｉＢ２，ＣａＯ，ＣｅＯ２，およびＴｈＯ２，のうちのいずれかの単層膜、もしくは、これらの材料の単層膜を複数種類積層した多層膜、またはこれらの複合材料で形成された単層膜並びに多層膜を用いることができる。 In addition, a film that reduces the visible light reflectance on the substrate surface (referred to as a visible light reflectance lowering film) can also be used as the radiation control layer 12. The visible light reflectance lowering film is transparent to visible light, visible light reflected on the surface of the visible light reflectance lowering film, and visible light transmitted through the visible light reflectance lowering film and reflected on the substrate surface. And the visible light reflectance of the filament is lowered. For example, any of a metal oxide film, a nitride film, a carbide film, and a boride film having a melting point of 2000K or higher is used. Specifically, MgO, ZrO 2, Y 2 O 3, 6H-SiC (SiC hexagonal), GaN, 3C-SiC ( SiC cubic), HfO 2, Lu 2 O 3, Yb 2 O 3, graphite, diamond, CrZrB 2, MoB, Mo 2 BC, MoTiB 4, Mo 2 TiB 2, Mo 2 ZrB 2, MoZr 2 B 4, NbB, Nb 3 B 4, NbTiB 4, NdB 6, SiB 3, Ta 3 B 4 , TiWB 2 , W 2 B, WB, WB 2 , YB 4, ZrB 12 , C, B 4 C, ZrC, TaC, HfC, NbC, ThC, TiC, WC, AlN, BN, ZrN, TiN, HfN, LaB 6, ZrB 2, HfB 2 , TaB 2, TiB 2, CaO, CeO 2, and ThO 2, either a single layer film of, or, this Can be used a multilayer film or a single layer film and a multilayer film formed by these composites, a single layer film of al materials were plural kinds stacked.

上記可視光反射率低下膜の膜厚は、その屈折率に応じて計算により、または実験またはシミュレーションにより、適切な値に設計されている。計算により設計する場合には、例えば、可視光に対する光学的光路長（λ／ｎ０、ただし、ｎ０は屈折率）が１／４波長程度になるように膜厚を設計する。 The film thickness of the visible light reflectance lowering film is designed to an appropriate value by calculation according to the refractive index, or by experiment or simulation. In the case of designing by calculation, for example, the film thickness is designed so that the optical path length (λ / n 0, where n 0 is the refractive index) for visible light is about ¼ wavelength.

また、上記所定の波長λ０以下の光の反射率が所定の波長λ０よりも長波長の光に対する反射率よりも低い放射制御層１２の上に、さらに、上記可視光反射率低下膜を配置することも可能である。 Further, on the predetermined wavelength lambda 0 following optical low emissivity control layer 12 than the reflectance reflectance with respect to light having a longer wavelength than a predetermined wavelength lambda 0 of the further, the visible light reflectance reduction film It is also possible to arrange.

また、放射制御層１２として、赤外光領域では透明で、可視光を吸収する膜（可視光吸収膜と称する）を用いることができる。可視光吸収膜は、赤外光領域に透明な材料に金属微粒子または不純物を添加した材料によって形成することができる。金属微粒子としては、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｙ、Ｚｒ、Ｒｅ、ＯｓおよびＩｒのうちのいずれかを含有する金属の微粒子を用いることができる。金属微粒子の粒径は、２ｎｍ以上５μｍ以下であることが望ましい。また、不純物は、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｔｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、ＤｙおよびＰｒのうちのいずれかを用いることができる。可視光吸収膜を構成する赤外光領域に透明な材料は、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）、ＧａＮ、３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）、ＨｆＯ２、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、グラファイト、ダイヤモンド、ＣｒＺｒＢ２、ＭｏＢ、Ｍｏ２ＢＣ、ＭｏＴｉＢ４、Ｍｏ２ＴｉＢ２、Ｍｏ２ＺｒＢ２、ＭｏＺｒ２Ｂ４、ＮｂＢ、Ｎｂ３Ｂ４、ＮｂＴｉＢ４、ＮｄＢ６、ＳｉＢ３、Ｔａ３Ｂ４、ＴｉＷＢ２、Ｗ２Ｂ、ＷＢ、ＷＢ２、ＹＢ４およびＺｒＢ１２のうちのいずれかを含有する材料を用いることができる。 As the radiation control layer 12, a film that is transparent in the infrared region and absorbs visible light (referred to as a visible light absorbing film) can be used. The visible light absorption film can be formed of a material in which metal fine particles or impurities are added to a material transparent in the infrared light region. As the metal fine particles, W, Ta, Mo, Au, Ag, Cu, Al, Ti, Ni, Co, Cr, Si, V, Mn, Fe, Nb, Ru, Pt, Pd, Hf, Y, Zr, Re , Os and Ir containing metal fine particles can be used. The particle diameter of the metal fine particles is desirably 2 nm or more and 5 μm or less. Further, as the impurity, any one of Ce, Eu, Mn, Ti, Sn, Tb, Au, Ag, Cu, Al, Ni, W, Pb, As, Tm, Ho, Er, Dy, and Pr should be used. Can do. Transparent material in the infrared light region constituting the visible light absorbing film, SiO 2, MgO, ZrO 2 , Y 2 O 3, 6H-SiC ( hexagonal SiC), GaN, 3C-SiC ( cubic SiC ), HfO 2 , Lu 2 O 3 , Yb 2 O 3 , graphite, diamond, CrZrB 2 , MoB, Mo 2 BC, MoTiB 4 , Mo 2 TiB 2 , Mo 2 ZrB 2 , MoZr 2 B 4 , NbB, Nb 3 A material containing any of B 4 , NbTiB 4 , NdB 6 , SiB 3 , Ta 3 B 4 , TiWB 2 , W 2 B, WB, WB 2 , YB 4 and ZrB 12 can be used.

放射制御層１２として、赤外光反射膜を用いることも可能である。赤外光反射膜は、単独で放射制御層１２として用いることも可能であるが、上記可視光吸収膜と基材１１との間に配置することも可能である。この赤外光反射膜は、赤外光を透過する材料でそれぞれ構成され、かつ、積層された第１および第２の層の組を含む干渉膜の構造にすることができる。第１の層が、屈折率ｎ１、厚さｄ１、第２の層が、屈折率ｎ２、厚さｄ２である場合、赤外光の所定の波長λ１に対して
ｎ１・ｄ１＝ｎ２・ｄ２＝λ１／４
の関係を満たすように設計する。これにより、所定の波長λ１の赤外光を反射することができる。赤外光反射膜は、第１および第２の層の組を複数組積層した構造であり、各組は、反射する赤外光の所定の波長が異なるように構成することもできる。 An infrared light reflection film can also be used as the radiation control layer 12. The infrared light reflection film can be used alone as the radiation control layer 12, but can also be disposed between the visible light absorption film and the substrate 11. This infrared light reflecting film is made of a material that transmits infrared light, and can have an interference film structure including a set of stacked first and second layers. When the first layer has a refractive index n 1 , a thickness d 1 , and the second layer has a refractive index n 2 and a thickness d 2 , n 1 · for a predetermined wavelength λ 1 of infrared light d 1 = n 2 · d 2 = λ 1/4
Design to satisfy the relationship. As a result, infrared light having a predetermined wavelength λ 1 can be reflected. The infrared light reflection film has a structure in which a plurality of sets of first and second layers are stacked, and each set may be configured such that a predetermined wavelength of reflected infrared light is different.

赤外光反射膜の第１および第２の層は、それぞれ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）、ＧａＮ、３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）、ＨｆＯ２、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、グラファイト、ダイヤモンド、ＣｒＺｒＢ２、ＭｏＢ、Ｍｏ２ＢＣ、ＭｏＴｉＢ４、Ｍｏ２ＴｉＢ２、Ｍｏ２ＺｒＢ２、ＭｏＺｒ２Ｂ４、ＮｂＢ、Ｎｂ３Ｂ４、ＮｂＴｉＢ４、ＮｄＢ６、ＳｉＢ３、Ｔａ３Ｂ４、ＴｉＷＢ２、Ｗ２Ｂ、ＷＢ、ＷＢ２、ＹＢ４およびＺｒＢ１２のうちのいずれかを含有する材料により構成することができる。 The first and second layers of the infrared light reflecting film are respectively SiO 2 , MgO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , 6H—SiC (hexagonal SiC), GaN, 3C—SiC (cubic SiC). ), HfO 2 , Lu 2 O 3 , Yb 2 O 3 , graphite, diamond, CrZrB 2 , MoB, Mo 2 BC, MoTiB 4 , Mo 2 TiB 2 , Mo 2 ZrB 2 , MoZr 2 B 4 , NbB, Nb 3 B 4 , NbTiB 4 , NdB 6 , SiB 3 , Ta 3 B 4 , TiWB 2 , W 2 B, WB, WB 2 , YB 4 and ZrB 12 can be used.

また、放射制御層１２としては、基材１１を構成する第１の金属よりも融点が低い第２の金属の膜を用いることも可能である。第２の金属は、電流の供給を受けた基材１１が光を放射する温度で、軟化することが好ましい。これにより、放射制御層１２は、基体と同じ温度で軟化状態（溶融状態または液体状態）に近い状態になるため、放射制御層１２を構成する第２の金属の原子は、基材１１の第１の金属の原子よりも結晶格子の位置からずれて大きく動くことができるようになる。このため、放射制御層１２は、基材１１よりも高いエネルギーの光を放出することができるようになり、高エネルギー（可視光成分）の光を高効率で放射することができる。   Further, as the radiation control layer 12, a second metal film having a melting point lower than that of the first metal constituting the substrate 11 can be used. It is preferable that the second metal is softened at a temperature at which the base material 11 that is supplied with current emits light. As a result, the radiation control layer 12 is in a softened state (molten state or liquid state) at the same temperature as the base, so that the atoms of the second metal constituting the radiation control layer 12 are It becomes possible to move larger than the position of the crystal lattice than the metal atom of one. For this reason, the radiation control layer 12 can emit light having a higher energy than that of the substrate 11, and can emit light having high energy (visible light component) with high efficiency.

この場合、基材１１を構成する第１の金属としては、例えば、ＨｆＣ（融点４１６０Ｋ），ＴａＣ（融点４１５０Ｋ），ＺｒＣ（融点３８１０Ｋ），Ｃ（融点３８００Ｋ），Ｗ（融点３６８０Ｋ）、Ｒｅ（融点３４５３Ｋ），Ｏｓ（融点３３２７Ｋ），Ｔａ（融点３２６９Ｋ），Ｍｏ（融点２８９０Ｋ），Ｎｂ（融点２７４１Ｋ），Ｉｒ（融点２６８３Ｋ），Ｒｕ（融点２５８３Ｋ），Ｒｈ（融点２２３９Ｋ），Ｖ（融点２１６０Ｋ），Ｃｒ（融点２１３０Ｋ），および、Ｚｒ（融点２１２５Ｋ）、のうちのいずれか、もしくは、これらのうちのいずれか少なくとも１つを含有する合金を用いることができる。融点は、２５００Ｋ以上であることがフィラメント１０として好ましい。一方、放射制御層１２を構成する第２の金属としては、上記第１の金属として列記した金属のうちのいずれか、もしくは、これらのうちのいずれかを少なくとも１つを含有する合金であって、第１の金属よりも融点が低いものを用いることができる。例えば、一般的にフィラメント材料として用いられているＷを基材１１を構成する第１の金属として用いる場合、放射制御層１２を構成する第２の金属として、Ｒｅ，Ｏｓ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｖ，Ｃｒ，およびＺｒのうちのいずれかを用いることができる。また、例えば、第１の金属がＲｅである場合、第２の金属として、Ｏｓ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｖ，Ｃｒ，およびＺｒのうちのいずれかを用いることができる。   In this case, as the first metal constituting the substrate 11, for example, HfC (melting point 4160K), TaC (melting point 4150K), ZrC (melting point 3810K), C (melting point 3800K), W (melting point 3680K), Re ( Melting point 3453K), Os (melting point 3327K), Ta (melting point 3269K), Mo (melting point 2890K), Nb (melting point 2741K), Ir (melting point 2683K), Ru (melting point 2583K), Rh (melting point 2239K), V (melting point 2160K) ), Cr (melting point 2130K) and Zr (melting point 2125K), or an alloy containing at least one of them can be used. The melting point is preferably 2500 K or more for the filament 10. On the other hand, the second metal constituting the radiation control layer 12 is one of the metals listed as the first metal, or an alloy containing at least one of these metals. A material having a melting point lower than that of the first metal can be used. For example, when W, which is generally used as a filament material, is used as the first metal constituting the substrate 11, the second metal constituting the radiation control layer 12 is Re, Os, Ta, Mo, Nb. , Ir, Ru, Rh, V, Cr, and Zr can be used. For example, when the first metal is Re, any one of Os, Ta, Mo, Nb, Ir, Ru, Rh, V, Cr, and Zr can be used as the second metal. .

なお、上述してきた放射制御層１２の上には、反射防止層を配置してもよい。   An antireflection layer may be disposed on the radiation control layer 12 described above.

また、基材１１の表面層に形成されたフォトニック結晶構造（微細構造）層を放射制御層１２として用いることも可能である。   Further, a photonic crystal structure (fine structure) layer formed on the surface layer of the substrate 11 can be used as the radiation control layer 12.

ここで、フィラメント１０の製造方法について説明する。   Here, the manufacturing method of the filament 10 is demonstrated.

上述の各種放射制御層１２は、可視光吸収材が添加された白色散乱体層を除き、蒸着法やスパッタリング法等の気相成長法により形成できる。この場合、以下のように成膜することにより、巻き線構造の外周側にのみ放射制御層１２を形成することができる。   The various radiation control layers 12 described above can be formed by a vapor phase growth method such as a vapor deposition method or a sputtering method, except for a white scatterer layer to which a visible light absorber is added. In this case, the radiation control layer 12 can be formed only on the outer peripheral side of the winding structure by forming the film as follows.

まず、線状の基材１１を予め所定の形状に巻き回し、所望の巻き線構造のフィラメント（基材１１）を製造しておく。次に、図２または図３のように巻き線構造のフィラメント１０の中心軸ａを、蒸着源１４に対し、所定の角度θで相対的に傾斜させて支持する。すなわち、図２のように、フィラメント１０の中心軸ａに対して蒸発源１４を傾斜させてもよいし、図３のように、蒸発源１４に対してフィラメント１０の中心軸ａを傾斜させてもよい。この状態で蒸着源１４を加熱して、フィラメント１０の外周側の表面に蒸着源１４の蒸発物１３を付着させて放射制御層１２を成膜する。   First, the linear base material 11 is wound in a predetermined shape in advance to produce a filament (base material 11) having a desired winding structure. Next, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the central axis “a” of the filament 10 having a winding structure is supported by being inclined relative to the vapor deposition source 14 at a predetermined angle θ. That is, the evaporation source 14 may be inclined with respect to the central axis a of the filament 10 as shown in FIG. 2, or the central axis a of the filament 10 is inclined with respect to the evaporation source 14 as shown in FIG. Also good. In this state, the vapor deposition source 14 is heated, and the evaporant 13 of the vapor deposition source 14 is attached to the outer peripheral surface of the filament 10 to form the radiation control layer 12.

図４に示すように、所定の角度θは下記式（２）を満たすように設定する。
（数２）
θ＝arccos（Ｒ／（Ｐ−Ｒ）） ・・・（２）
（ただし、Ｐ：フィラメント１０の巻き回しのピッチ、Ｒ：線状の基材１１の半径） As shown in FIG. 4, the predetermined angle θ is set so as to satisfy the following formula (2).
(Equation 2)
θ = arccos (R / (PR)) (2)
(However, P: winding pitch of the filament 10, R: radius of the linear substrate 11)

基材１１は、ピッチＰで巻かれているため、巻き線１１−１の内周側は、蒸発源１４に対して、隣の巻き線１１−２の影になり、巻き線１１−１の内周側の表面に蒸発物１３が付着しない。よって、巻き線構造の基材１１の外周側の表面にのみ放射制御層１２を成膜することができる。   Since the base material 11 is wound with the pitch P, the inner peripheral side of the winding 11-1 becomes a shadow of the adjacent winding 11-2 with respect to the evaporation source 14, and the winding 11-1 The evaporant 13 does not adhere to the inner peripheral surface. Therefore, the radiation control layer 12 can be formed only on the outer peripheral surface of the wound structure base material 11.

成膜中は、フィラメント１０を中心軸ａを中心に自転させることが好ましい。また、フィラメント１０を蒸発源１４を中心に公転させることがさらに好ましい。このようにフィラメント１０を自転および／または公転させることにより、放射制御層１２の膜厚を均一にすることができる。   During film formation, the filament 10 is preferably rotated about the central axis a. Further, it is more preferable to revolve the filament 10 around the evaporation source 14. Thus, the film thickness of the radiation control layer 12 can be made uniform by rotating and / or revolving the filament 10.

また、放射制御層１２として、可視光吸収材が添加された白色散乱体層を用いる場合には、巻き線構造の基材１１を形成した後、巻き線構造の内周側の基材１１の表面にのみをマスクを形成して、このマスクで覆われていない外周側の基材１１の表面に白色散乱体層を付着させる方法を用いることができる。具体的には、樹脂層等のマスクとなる材料の層を巻き線構造の基材１１の全周（内周側および外周側）に形成した後、巻き線構造の外周側のみ樹脂層を物理的または化学的に除去することにより、マスクを形成することができる。その後、基材１１を白色散乱体が分散した溶液に浸漬し、基材１１に電流を流すことにより、電気泳動法により、巻き線構造の外周側の基材１１の表面にのみ白色散乱体層を付着させることができる。続いて内周側の基材１１に残存する樹脂層を物理的または化学的に除去することで、外周側のみに白色散乱体層を付着させることができる。   Moreover, when using the white scatterer layer to which the visible light absorber was added as the radiation control layer 12, after forming the base material 11 of the winding structure, the base material 11 on the inner peripheral side of the winding structure A method can be used in which a mask is formed only on the surface, and a white scatterer layer is attached to the surface of the outer peripheral substrate 11 not covered with the mask. Specifically, after a layer of a material serving as a mask such as a resin layer is formed on the entire circumference (inner circumference side and outer circumference side) of the substrate 11 having a winding structure, the resin layer is physically formed only on the outer circumference side of the winding structure. The mask can be formed by removing the target chemically or chemically. Thereafter, the base material 11 is immersed in a solution in which the white scatterer is dispersed, and a current is passed through the base material 11, so that the white scatterer layer is applied only to the surface of the base material 11 on the outer peripheral side of the winding structure by electrophoresis. Can be attached. Subsequently, the white scatterer layer can be attached only to the outer peripheral side by physically or chemically removing the resin layer remaining on the inner peripheral side substrate 11.

上述してきた本発明のフィラメントは、透光性気密容器内に配置し、両端に電流を供給するためのリード線を接続することにより、白熱電球等の光源装置を得ることができる。   The filament of the present invention described above is disposed in a light-transmitting hermetic container, and a light source device such as an incandescent lamp can be obtained by connecting lead wires for supplying current to both ends.

以下、本発明のさらに具体的な実施形態について説明する。
（実施形態１）
実施形態１として、図５（ａ）のように、基材１１をＷで構成し、放射制御層１２として、厚さ約１００ｎｍのＺｒＯ２とＺｒからなるサーメット膜を備えたフィラメント１０について説明する。 Hereinafter, more specific embodiments of the present invention will be described.
(Embodiment 1)
As Embodiment 1, as shown in FIG. 5A, a filament 10 having a substrate 11 made of W and a radiation control layer 12 having a cermet film made of ZrO 2 and Zr having a thickness of about 100 nm will be described. .

ＺｒＯ２とＺｒからなるサーメット膜は、ＺｒＯ２とＺｒとを同時にスパッタリングする手法などにより成膜することができる。図２および図３に示すように、フィラメント１０の中心軸ａは、蒸着源（この場合スパッタターゲット）１４に対し、相対的に角度θで傾斜させる。蒸着源１４からスパッタされた蒸着物１３は真空中では直進性を持つため、フィラメント１０に対して角度θだけ傾いて入射し、巻き線構造の外周側の基材１１の表面にのみ付着する。例えば、基材１１の巻き線のピッチＰが線半径Ｒの３倍の場合、蒸着源１４の傾き角θは６０度とする。成膜中は、フィラメント１０を自転および公転させることが望ましい。 Cermet film composed of ZrO 2 and Zr can be formed by such method of simultaneously sputtering a ZrO 2 and Zr. As shown in FIGS. 2 and 3, the central axis a of the filament 10 is inclined at an angle θ relative to the vapor deposition source (in this case, the sputtering target) 14. Since the deposited material 13 sputtered from the deposition source 14 has linearity in vacuum, it is incident on the filament 10 at an angle θ and adheres only to the surface of the substrate 11 on the outer peripheral side of the winding structure. For example, when the pitch P of the winding of the substrate 11 is three times the line radius R, the inclination angle θ of the vapor deposition source 14 is 60 degrees. It is desirable to rotate and revolve the filament 10 during film formation.

また、スパッタ法に限らず、イオンプレーティングを用いた場合には低温でも密着性の高い放射制御層１２が得られる。また、分子線エピタキシ一法やパルスレーザ蒸着法などにより放射制御層１２を形成してもよい。   Further, not only the sputtering method, but also ion plating, the radiation control layer 12 having high adhesion can be obtained even at a low temperature. Further, the radiation control layer 12 may be formed by a molecular beam epitaxy method or a pulse laser deposition method.

本実施形態１のフィラメント１０の放射制御層１２が形成されている領域の反射率スペクトル（反射率の波長依存性）を図５（ｂ）に示す。また、図６（ａ）はフィラメントの放射制御層１２が形成されている領域の放射率スペクトル（放射率の波長依存性）である。フィラメント１０の反射率は３．５μｍよりも長波長側ではほとんど１００％であるが、これより短波長側では急激に変化し１〜２μｍでは１０％程度まで低下する。このため、図６（ａ）のように、このフィラメントの放射制御層１２が形成されている領域においては可視光及び近赤外光の放射率が高くなり、可視光および近赤外光の放射強度も強くなる。   FIG. 5B shows the reflectance spectrum (wavelength dependence of reflectance) of the region where the radiation control layer 12 of the filament 10 of Embodiment 1 is formed. FIG. 6A is an emissivity spectrum (wavelength dependence of emissivity) of a region where the filament radiation control layer 12 is formed. The reflectance of the filament 10 is almost 100% on the longer wavelength side than 3.5 μm, but rapidly changes on the shorter wavelength side and decreases to about 10% at 1 to 2 μm. For this reason, as shown in FIG. 6A, in the region where the radiation control layer 12 of this filament is formed, the emissivity of visible light and near-infrared light becomes high, and the emission of visible light and near-infrared light. Strength also increases.

これに対して、放射制御層１２が形成されていない内周１１ａ側の基材１１の放射率スペクトルは図６（ｂ）のとおりであり、可視光及び近赤外光の放射率は、放射制御層１２が配置されている外周側よりも低い。これより、内周１１ａ側からの無駄な可視光及び近赤外光の放射を抑制することができるため、電力を効率良く可視光及び近赤外光に変換して外周側から放射することができるフィラメントを得ることができる。   In contrast, the emissivity spectrum of the base material 11 on the inner circumference 11a side where the radiation control layer 12 is not formed is as shown in FIG. 6B, and the emissivities of visible light and near infrared light are radiated. It is lower than the outer peripheral side where the control layer 12 is disposed. As a result, it is possible to suppress the emission of useless visible light and near infrared light from the inner circumference 11a side, so that power can be efficiently converted into visible light and near infrared light and emitted from the outer circumference side. Can be obtained.

（実施形態２）
実施形態２のフィラメントは、図７（ａ）のように、Ｗ基材１１の上に、放射制御層１２として、厚さ約６５ｎｍのＣｒＯ２とＣｒからなるサーメット膜と、その上に形成された厚さ約４５ｎｍのＣｒ２Ｏ３膜の積層膜を備えている。放射制御層１２の上には、さらに反射防止層１５として、厚さ約７５ｎｍＡｌ２Ｏ３膜が配置されている。 (Embodiment 2)
As shown in FIG. 7A, the filament of the second embodiment is formed on the W base material 11 as a radiation control layer 12 and a cermet film made of CrO 2 and Cr having a thickness of about 65 nm. And a laminated film of a Cr 2 O 3 film having a thickness of about 45 nm. On the radiation control layer 12, an Al 2 O 3 film having a thickness of about 75 nm is further disposed as an antireflection layer 15.

このフィラメント１０の放射制御層１２および反射防止層１５が備えられた領域の反射率スペクトルは、図７（ｂ）に示す通りである。フィラメント１０の放射制御層１２および反射防止層１５が設けられた領域の反射率は、３．５μｍ付近で急激に変化しており、３．５μｍよりも短波長側の反射率は２０％以下であるのに対し、３．５μｍよりも長波長側の反射率は、１００％に近い。このため、本フィラメント１０の放射制御層１２および反射防止層１５が形成れている領域では、３．５μｍよりも長波長の光はほとんど放射されず、可視光および近赤外光が放射制御層１２から放射される。放射制御層１２が形成されていない、巻き線構造の内周側の基材１１の放射率は、図６（ｂ）と同様であるから、フィラメントの内周側からのエネルギー放射は抑制され、放射制御層１２が配置されているフィラメント外周側から可視光および近赤外光が放射される。よって、電力を効率よく可視光および近赤外光に変換して放射することができる。   The reflectance spectrum of the region of the filament 10 where the radiation control layer 12 and the antireflection layer 15 are provided is as shown in FIG. The reflectance of the region of the filament 10 where the radiation control layer 12 and the antireflection layer 15 are provided changes rapidly in the vicinity of 3.5 μm, and the reflectance on the shorter wavelength side than 3.5 μm is 20% or less. On the other hand, the reflectance on the longer wavelength side than 3.5 μm is close to 100%. Therefore, in the region of the filament 10 where the radiation control layer 12 and the antireflection layer 15 are formed, light having a wavelength longer than 3.5 μm is hardly emitted, and visible light and near infrared light are emitted from the radiation control layer. 12 is emitted. Since the emissivity of the base material 11 on the inner peripheral side of the winding structure in which the radiation control layer 12 is not formed is the same as that in FIG. 6B, energy radiation from the inner peripheral side of the filament is suppressed, Visible light and near-infrared light are radiated from the outer peripheral side of the filament on which the radiation control layer 12 is disposed. Therefore, electric power can be efficiently converted into visible light and near infrared light and emitted.

上述してきた本発明のフィラメントは、一般用照明の他、自動車用照明や加熱用赤外光源(プリンタやコピー機などのトナー定着用光源)として用いることができる。   The filaments of the present invention described above can be used as general illumination, automobile illumination, or an infrared light source for heating (a light source for fixing toners such as printers and copiers).

１０…フィラメント、１１…基材、１２…放射制御層、１３…蒸着物、１４…蒸着源、１５…反射防止層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Filament, 11 ... Base material, 12 ... Radiation control layer, 13 ... Deposited material, 14 ... Deposition source, 15 ... Antireflection layer

Claims (15)

金属材料により構成された線状の基材と、前記基材の表面に配置された、少なくとも所定の波長以下の光の放射率が基材よりも高い放射制御層とを有し、
前記線状の基材は、所定の形状に巻き回された巻き線構造であり、
前記放射制御層は、前記巻き線構造の外周側に位置する前記基材の表面にのみ備えられ、前記巻き線構造の内周側に位置する前記基材の表面には配置されていないことを特徴とするフィラメント。 A linear base material made of a metal material, and a radiation control layer that is disposed on the surface of the base material and has an emissivity of light of at least a predetermined wavelength or less higher than that of the base material,
The linear substrate is a wound structure wound in a predetermined shape,
The radiation control layer is provided only on the surface of the base material positioned on the outer peripheral side of the winding structure, and is not disposed on the surface of the base material positioned on the inner peripheral side of the winding structure. Characteristic filament. 請求項１に記載のフィラメントにおいて、前記放射制御層は、前記所定の波長以下の光の反射率が前記所定の波長よりも長波長の光に対する反射率よりも低いことを特徴とするフィラメント。   2. The filament according to claim 1, wherein the radiation control layer has a reflectance of light having a wavelength shorter than or equal to the predetermined wavelength lower than a reflectance of light having a wavelength longer than the predetermined wavelength. 請求項１または２に記載のフィラメントにおいて、前記所定の波長は、１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とするフィラメント。   The filament according to claim 1 or 2, wherein the predetermined wavelength is not less than 1 µm and not more than 5 µm. 請求項３に記載のフィラメントにおいて、前記所定の波長は、３μｍ以上４μｍ以下であることを特徴とするフィラメント。   The filament according to claim 3, wherein the predetermined wavelength is 3 μm or more and 4 μm or less. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のフィラメントにおいて、前記放射制御層は、金属、金属の、酸化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、フッ化物、硫化物、および、リン化物、のうちいずれかで構成された層を含むことを特徴とするフィラメント。   The filament according to any one of claims 1 to 4, wherein the radiation control layer comprises a metal, a metal oxide, a nitride, a boride, a silicide, a fluoride, a sulfide, and a phosphide, A filament comprising a layer composed of any of the above. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のフィラメントにおいて、前記放射制御層は、所定の体積比で金属および／または半導体が分散された誘電体層であることを特徴とするフィラメント。   5. The filament according to claim 1, wherein the radiation control layer is a dielectric layer in which a metal and / or a semiconductor are dispersed at a predetermined volume ratio. 請求項６に記載のフィラメントにおいて、前記放射制御層は、サーメット膜であることを特徴とするフィラメント。   The filament according to claim 6, wherein the radiation control layer is a cermet film. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のフィラメントにおいて、前記放射制御層の上には反射防止層が配置されていることを特徴とするフィラメント。   The filament according to any one of claims 1 to 7, wherein an antireflection layer is disposed on the radiation control layer. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のフィラメントにおいて、前記基材は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｈ、ＴａＣ、ＨｆＣ、ＷＣ、ＺｒＣ、ＺｒＮ、および、ＴｉＮのうちのいずれか、または、いずれかを含有する合金からなることを特徴とするフィラメント。   The filament according to any one of claims 1 to 8, wherein the substrate includes W, Mo, Ta, Au, Cu, Cr, Ni, Fe, Pt, Zr, Ti, Hf, Re, Os, Th. , TaC, HfC, WC, ZrC, ZrN, and TiN, or a filament containing any one of them. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のフィラメントにおいて、前記放射制御層は、前記基材の表面層に形成されたフォトニック結晶構造層であることを特徴とするフィラメント。   The filament according to any one of claims 1 to 4, wherein the radiation control layer is a photonic crystal structure layer formed on a surface layer of the substrate. 透光性気密容器と、当該透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、前記フィラメントに電流を供給するためのリード線とを有する光源装置であって、
前記フィラメントは、請求項１ないし１０のいずれか１項記載のフィラメントであることを特徴とする光源装置。 A light source device having a translucent airtight container, a filament disposed in the translucent airtight container, and a lead wire for supplying a current to the filament,
The said filament is a filament of any one of Claim 1 thru | or 10, The light source device characterized by the above-mentioned. 線状の基材を予め所定の形状の巻き回したフィラメントの中心軸を、蒸着源に対し、所定の角度で相対的に傾斜させて支持する工程と、
前記蒸着源を加熱して、前記フィラメントの外周側の表面に前記蒸着源の蒸発物を付着させて放射制御層を成膜する工程とを有することを特徴とするフィラメントの製造方法。 A step of supporting the linear axis obtained by winding a linear base material in a predetermined shape with a predetermined angle relative to the vapor deposition source, and supporting the center axis of the filament;
And heating the vapor deposition source to deposit an evaporation material of the vapor deposition source on the outer peripheral surface of the filament to form a radiation control layer. 請求項１２に記載のフィラメントの製造方法において、前記所定の角度θは、
θ＝arccos（Ｒ／（Ｐ−Ｒ））
（ただし、Ｐ：フィラメントの巻き回しのピッチ、Ｒ：線状の基材の半径）
を満たすことを特徴とするフィラメントの製造方法。 The filament manufacturing method according to claim 12, wherein the predetermined angle θ is
θ = arccos (R / (PR))
(However, P: Filament winding pitch, R: Linear substrate radius)
A method for producing a filament characterized by satisfying 請求項１２または１３に記載のフィラメントの製造方法において、前記フィラメントを前記中心軸を中心に自転させることを特徴とするフィラメントの製造方法。   14. The method for producing a filament according to claim 12 or 13, wherein the filament is rotated about the central axis. 請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載のフィラメントの製造方法において、前記フィラメントを前記蒸発源を中心に公転させることを特徴とするフィラメントの製造方法。   15. The method for manufacturing a filament according to claim 12, wherein the filament is revolved around the evaporation source.
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