JPH03283352A

JPH03283352A - 白熱電球

Info

Publication number: JPH03283352A
Application number: JP8353890A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawakatsu; 晃川勝
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-13

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）本発明は白熱電球において、バルブに形成した干渉フィ
ルタ膜を改良して不要光をカットして所望の光色を得る
ものである。

（従来の技ｖ＃）従来、白熱電球バルブ外面に酸化チタン（Ｔｊ、０□）
などからなる高屈折率層とシリカ（ＳｉＯ□）などから
なる低屈折率層とを交互積層してなる干渉フィルタ膜を
形成して青色光など不所望光をカットし、ｍ写機の感光
体感度に合せた波長分布の複写機用光源（特願昭６３−
３０４０８号）や黄色などの自動車用フォグランプなど
が提案されている。

（発明が解決しようとする課題）このような白熱電球においては、その原理上干渉フィル
タ膜で反射されてバルブ内にバックした不要な光のうち
一部はバルブ内部でフィラメントやサポートなどで吸収
されるが、残りはバルブの干渉フィルタ膜間で何回か反
射を繰返し、その間に相当の割合いが漏出し、干渉フィ
ルタ膜それ自体のカット率に比べて実際のランプにおけ
るカット率が不充分になる。このため、たとえば赤色光
を完全にカットしようとしても、ある程度たとえば７０
〜８０％程度まではカットできるが、それ以上はカット
できない。

さらに、干渉フィルタ膜は、透過光の入射角が大きくな
るほど、各層をより斜めに透過するので、層内を通過す
る距離が長くなり、実質的に各層の厚さが厚くなったと
同じになり、また透過あるいは反射する波長域が短波長
側に移行し、かつ反射率が低下するため、使用に適した
入射角範囲が狭く、器具との調整が困難である。

そこで、本発明の課題は干渉フィルタ膜を改良して所望
のとおりに特定光色をカットでき、しかも光学特性の入
射角依存性を緩和し、より広い入射角（導出光が法線と
なす導出角でも可）範囲まで使用できるようにした白熱
電球を提供することである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は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
とを交互積層してなる干渉フィルタ膜を設けた白熱電球
において、高屈折率層および低屈折率層のうち少なくと
も一方に有色金属イオンの酸化物を含有させたことによ
り、干渉フィルタ膜のカット率を向上し、さらに入射角
が大きくなって干渉フィルタ膜のカット波長域が短波長
側へずれても有色金属イオンの吸収によって所望波長域
のカット率があまり低下しないようにした。

（作　用）有色金属イオンの酸化物は高屈折率層あるいは低屈折率
層を構成するそれらの金属化合物内において固溶体をな
し、有色金属イオンは独得のイオン色を呈する。そして
、有色金属イオンによる特定波長の吸収率はイオン濃度
に比例し、かつ層の実質的厚さに比例する。しかも、こ
の吸収率は電球内における対向する干渉フィルタ膜間に
おいて互いに反射しあう現象には左右されない。さらに
、干渉フィルタ膜への入射角（導出角）が大きくなって
も、有色金属イオンの吸収波長域が変化しないので、干
渉フィルタ膜の反射波長域のずれによる色ずれを補正し
て所望の波長域の光を所望のようにカットできる。

（実施例）以下、本発明の詳細を実施例によって説明する。第１図
は本発明を適用してなるハロゲン電球の一例を示し、（
１）は先端閉塞した筒形硬質ガラスバルブ、（２）はこ
のバルブ（１）の外面に形成された干渉フィルタ膜、（
３）はバルブ（１）の端部を圧潰封止してなる封止部、
（４）、（４）はこの封止部（３）に基部を封着して先
端部をバルブ（１）内に延在させた１対のタングステン
内導線、（５）はこれら内導線（’Ｉ）、（４）を結束
するブリッジガラス、（６）は内導線（４）、（４）間
に装架されてバルブ（１）の中心線に位置するタングス
テンコイルフィラメント、（７）。

（７）は内導線（４）、（４）に接続されて封止部（３
）外に延在するニッケル外導線である。そして、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。

上記干渉フィルタ膜（２）は第２図に模型的に拡大して
示すように、ガラスバルブ（１）の外面において、ガラ
ス側から酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（ｙａ
ｚｏｓ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ□）などからなる
高屈折率層（２）１）　（左上リハッチング）とシリカ
（Ｓｉｎ２）　、ふっ化マグネシウム（ＭｇＦｚ）など
からなる低屈折率層（２Ｌ）（右上リハッチング）とが
合計９〜１５層交互積層しである。そして、本実施例白
熱電球の特徴は高屈折率層（２Ｈ）が酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ□）で構成され、かつ酸化クロム（Ｃｒ、　０３　）
を１０〜２０重電％含有していることである。

つぎにこの干渉フィルタ膜（２）の作用を説明する。光
がこの干渉フィルタ膜（２）に入射すると、高屈折率層
（２Ｈ）と低屈折率層（２Ｌ）とを交互に透過する。す
ると、光の干渉が生起し、特定波長域の光を透過し、か
つ特定波長域の光を反射して遮断する。そして、干渉フ
ィルタ膜（２）の透過または反射する波長域は両層（２
１１）　、　（２Ｌ）の厚さによって定まる６また、光
が干渉フィルタ膜（２）を透過するときの入射角（導出
角で表現してもよいｅ）が大きいと、光が層（２１１）
　、　（２Ｌ）内を傾斜して透過するため経路が長くな
り１層（２Ｈ）　、　（２Ｌ）が厚くなったと同じ結果
になり、透過または反射する波長域が短波長側ヘシフト
する。

また、高屈折率層（２■）は無色の酸化チタン（ＴｊＯ
□）中に酸化クロム（ｃｒｚｏａ）が固溶体となって存
在し、酸化クロムから生じた３価のクロムイオン（（ｒ
　＋　３　）のため、透過光中の４００〜５０００■の
光を吸収して黄赤色を呈する。そして、この吸収特性中
、吸収波長域は高屈折率層（２１１）の厚さや層の数に
影響されず、また干渉フィルタ膜（２）への入射角にも
影響されないが、吸収率は層（２■）の厚さや層の数あ
るいは入射角によって影響される。

つぎに、上記実施例ハロゲン電球と同様な干渉フィルタ
膜（２）で酸化クロムを含有させないものと、酸化クロ
ムを含有した酸化チタン層（２日）との両者について分
光透過率を測定した。この結果を第３図に示す６図は横
軸に波長をｎｍの単位でとり、縦軸に透過率を％で示し
、実線は上述した酸化クロムを含有する酸化チタン層、
破線は前述した酸化チタンとシリカとの交互層のそれぞ
れの分光透過率曲線を示す。このグラフにおいて１両者
とも４００〜５００ｎｍの範囲にカット波長域を有し、
光の入射角が大きくなると干渉フィルタ膜のカット波長
域が短波長側にずれかつカット率（透過率の逆数）が低
下するのに対し、酸化クロムはカット波長域がそのまま
でカット率が向上する性質を有する。

しかして、上述の実施例ハロゲン電球はバルブの全周面
に干渉フィルタ膜（２）が形成されているので、バルブ
（１）の−側面の干渉フィルタ膜（２）において４００
〜５００ｎｍの波長域の光が反射し、これがバルブ（１
）の他側面の干渉フィルタ膜（２）に入射して再度反射
し、このように何回も反射を繰返す。

そして、この何回も往復する間に４００〜ｂ長域の光が
少しずつ透過して外界に放射されるはずであるが、本実
施例では高屈折率層（２１１）中に３価のクロムイオン
が存在して４００〜５００ｎｍの波長域の光を吸収する
ので、この波長域の光が干渉フィルタ膜（２）で反射す
るとき反射光のかなりの割合いが吸収され、何回も往復
しないうちに消滅する。

したがって、本実施例においてはカット率が格段に向上
する。

また、本実施例ハロゲン電球においては干渉フィルタ膜
（２）がバルブ（１）の全長にわたって形成されている
ので、フィラメント（６）に正対するバルブ（＋）側面
ではフィラメント（６）から入射する光の入射角はほぼ
Ｏｅであるのに対し、頂部方向と封止部（３）方向のバ
ルブ（１）側面にフィラメント（６）から入射する光の
入射角はかなり大きい。しかし。

本実施例においては干渉フィルタ膜（２）は高屈折率層
（２Ｈ）に酸化クロムが含まれ、３価のクロムイオンに
よって４００〜５００ｎｍの波長域の光を吸収するので
、入射角の大きい部位の干渉フィルタ膜（２）を透過し
た光は、干渉フィルタ膜（２）による５００ｎｍ近傍の
光のカットはほとんどなくなるが、その反面、３価のク
ロムイオンのため４００〜５００ｎｍの波長域の光が吸
収されるので５０Ｏｎ＋ｎ近傍の光の漏出は極めて少な
い。特に、入射角が大きいほど反射波長域のずれが大き
くなるが、クロムイオンの吸収も大きくなるので色ずれ
が大きくなることがない。

このため、本実施例においては入射角（導出角）が相当
大きい範囲まで色ずれなく利用でき、電球の器具効率が
向上した。

つぎに、上述の実施例において、干渉フィルタ膜（２）
の高屈折率層（２日）を酸化チタン中に酸化クロム１０
重景％および２０％とし、種々の導出角（バルブから導
出する光が法線となす角度）における放射光の分光光強
度を調査した。また、比較のため同様な構造で、高屈折
率層に酸化クロムを含有しない従来例を試作し、同様に
種々の導出角で分光光強度を測定した。これらの結果を
第４図ないし第６図に示した。すなわち第４図は高屈折
率層中の酸化クロムの含有量ｌＯ重斌％、第５図は同じ
＜２０重景％、第６図は酸化クロムを含有しない従来例
のグラフで、各図とも横軸に波長をｎｍの単位で、縦軸
に光強度を相対値でとり、実線は導出角Ｏ°１点線は同
じ＜１５°、破線は同じ＜３０°、鎖線は同しく４５°
の方向の光強度を示す。これらの図から明らかなとおり
、酸化クロムを含有する場合（第４図、第５図）、導出
光のカットは上述の干渉フィルタ膜の往復反射によるカ
ット率低下とクロムイオンによるカット率向上とが互い
に消し合った結果を示し、これに対しクロムイオンがな
い場合（第６図）はカット率が甚だ低い。さらに、クロ
ムイオンが存在しない場合（第６図）、導出角が大きく
なるに従ってカット波長が急激に短波長側へずれ、さら
に導出角が大きいほどカット率が急激に低下する。これ
に対し、酸化クロムが１０重量％の場合（第４図）、導
出角が大きくなってもカット波長のずれはさほど大きく
なく、カット率の低下も小さい。さらに、酸化クロムが
２０重景％の場合（第５図）は導出角が大きくなっても
波長のずれは甚だ小さく、カット率の低下はさらに小さ
い。

この結果、クロムイオンを含まない従来のもの（第６図
）が導出角が±３０°以上ではイエローの範囲に入らな
いのに対し、本実施例のもの（第４図、第５図）はこれ
よりはるかに広い範囲、たとえば酸化クロム１０重量％
のもので０°±３０°、酸化クロム２０重景％のもので
Ｏ°±４５°以上の範囲まで利用でき、器具効率が大幅
に向上する。

なお、上述の実施例は干渉フィルタ膜の高屈折率層を酸
化チタンで構成し、これに酸化クロム（ＣｒｚＯＷ　を
含有させ、３価のクロムイオン（Ｃｒ＋３）の青色吸収
作用を利用したが１本発明はこれに限らず、たとえば、
高屈折率層は酸化タンタル、酸化ジルコニウムなどでも
よく、また有色金属イオン酸化物としては酸化プラセオ
ジム（ＰｒＧＯ□□）、酸化鉄（Ｆｅ、　０３）　、酸
化セリウム（ＣｅＯ）などを用いてそれぞれのイオンＰ
ｒ’＋またはＰ「２＋、Ｆｅ３＋、Ｃｅ２＋の作用を利
用してもよく、いずれも５００ｎｍ以下の波長域の光を
吸収する効果がある。また、５００〜６００ｎｍの波長
域をカットしたい場合には、干渉フィルタ膜の高屈折率
層と低屈折率層との層の厚さを適正にし、かつ高屈折率
層に酸化コバルト（Ｃｏｄ）、酸化ネオジウム（Ｎｄａ
０３）等を含有させ、Ｃ０２１あるいはＮｄ’“によっ
て５００〜６００ｎｍの光をカットすればよい。さらに
、有色金属イオン酸化物を低屈折率層に含有させてもよ
いが、有色金属イオン酸化物は一般に屈折率が高いので
、多量に含有させると低屈折率層の屈折率を上昇させる
ので、配合量には限界がある。

さらに、本発明を適用すべき白熱電球は普通電球や投光
電球でもよく、またガラスバルブの形状にも限定はなく
、さらに、干渉フィルタ膜のカット波長域にも限定がな
く、要は干渉フィルタ膜の光干渉によるカット波長域と
金属イオンの吸収波長域とが対応していればよい。そし
て、干渉フィルタ膜はバルブの内外両面のうち少なくと
も一方に形成すればよい。

〔発明の効果〕

このように本発明の白熱電球は、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積層してなる干渉フィ
ルタ膜を設けたものにおいて、高屈折率層および低屈折
率層のうち少なくとも一方に有色金属イオンの酸化物を
含有させたので、干渉フィルタ膜で反射した光がバルブ
内を往復しながら順次漏出するために生じたカット率の
低下を有色金属イオンによる特定波長域の光吸収によっ
て補い、この結果、所期のカット率が得られる。また、
干渉フィルタ膜の光干渉によるカット波長域は光の入射
角（導出角で表現してもよい。）が大きくなるに従って
カット波長域が短波長側へずれかつカット率が低下する
が、この現象を有色金属イオンの入射角には影響されな
い特定波長域の光吸収によって補い、この結果、所期の
カット波長において所期のカット率が得られ、カット波
長のずれが減り、この結果、より広い角度範囲の光まで
利用でき、器具効率が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の白熱電球の一実施例の正面図、第２図
は要部である干渉フィルタ膜の模型的拡大断面図、第３
図は上記干渉フィルタ膜における光干渉による分光透過
率曲線と有色金属イオンの光吸収による分光透過率曲線
とを示すグラフ、第４図は本実施例において酸化クロム
１０重斌％含有させたものの各導出角における分光光強
度曲線のグラフ、第５図は同じく酸化クロム２０重量％
含有させたものの各導出角における分光光強度曲線のグ
ラフ、第６図は従来の干渉フィルタ膜に有色金属イオン
酸化物を含有しないものの各導出角における分光光強度
曲線のグラフである。（１）・・・バルブ、（２）・・・干渉フィルタ膜。（２１（）・・・高屈折率層、　（２Ｌ）・・・低屈折
率層。（３）・・・封止部、（４）・・・内導線。（６）・・・フィラメント。

Claims

【特許請求の範囲】

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
積層してなる干渉フィルタ膜を設けた白熱電球において
、上記高屈折率層および上記低屈折率層のうち少なくと
も一方に有色金属イオンの酸化物を含有させたことを特
徴とする白熱電球。