TW202003294A - 紅外線燈 - Google Patents

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山下健一
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Abstract

本發明提供一種紅外線燈，該紅外線燈能夠兼顧高效地發出接近可見光（紅色光）的近紅外線以及使發出的光不包含可見光（紅色光）這兩方面，而且，在點亮開始階段和穩定點亮階段之間發出的光的強度變化較小，能夠發出穩定的強度的光。紅外線燈（100）由發出紅外光的LED（110）和透射來自LED（110）的光的一部分的截止濾光片（120）構成。而且，在點亮開始階段從LED（110）發出的光的峰值波長設定在比截止濾光片（120）的起始波長短的一側。

Description

紅外線燈
本發明係關於一種對由紅外線照相機拍攝的對象物進行照射的紅外線燈。
以往，提出了發出紅外光的紅外線燈（例如，專利文獻1）。
此外，近年來，也開發出來能夠對被紅外光照射的對象物進行拍攝的紅外線照相機，利用紅外光難以被人眼感覺到的特性，例如設置于線路或道路而有助於夜間的鐵路或汽車的通行監視。 ＜現有技術文獻＞ ＜專利文獻＞
專利文獻1：日本特開2005-85755號公報
＜發明所要解決的問題＞
然而，從紅外線燈發出的光的波長具有給定的寬度，在來自被設計為主要發出接近可見光的近紅外光的紅外線燈的光中有時也包含可見光（紅色光）。
如上述那樣發出包含可見光（紅色光）的光的紅外線燈在人觀察時看起來是紅色，所以在如上所述設置于線路或道路的情況下，有可能會導致鐵路的職員或汽車的駕駛員誤認成紅燈。
為了避免如上述那樣看到可見光（紅光）的問題，例如，也可考慮使用發出更長波長的紅外光的紅外線燈，使得即使發出的光的波長具有寬度，也不包含可見光（紅色光）。
但是，在使用LED（發光二極管）做為光源的情況下，通常存在發出的紅外光的波長越長，發光效率越差這樣的問題。另外，在紅外線照相機方面，也存在照射對象物的紅外光的波長越長，越難以拍攝對象物這樣的問題。
另外，通常LED在自身的溫度上升時，輻射的光的強度會降低，因此還存在點亮開始階段的光的強度與穩定點亮階段的光的強度之間的變化較大且不穩定這樣的問題。
本發明是鑒於上述問題而提出的，其目的在於，提供一種紅外線燈，該紅外線燈能夠兼顧高效地發出接近可見光（紅色光）的近紅外線、以及使發出的光不包含可見光（紅色光）這兩方面，而且，在點亮開始階段與穩定點亮階段之間發出的光的強度變化小，能夠發出穩定的強度的光。 ＜用於解決問題的手段＞
根據本發明的一個方式，提供一種紅外線燈，其特徵在於，具備：LED，其發出紅外光；以及截止濾光片(cut filter)，其透射來自所述LED的光的一部分，在點亮開始階段從所述LED發出的光的峰值波長處於比所述截止濾光片的起始波長短的一側。
優選地，在穩定點亮階段從所述LED發出的光的峰值波長處於比所述截止濾光片的所述起始波長長的一側。
優選地，在點亮開始階段從所述LED發出的光的峰值波長為900nm以上且950nm以下，所述截止濾光片的所述起始波長相對於所述峰值波長而長出0nm以上且30nm以下。 ＜發明效果＞
根據本發明，能夠提供一種紅外線燈，其能夠兼顧高效地發出接近可見光（紅色光）的近紅外線、以及使發出的光不包含可見光（紅色光）這兩方面。而且，根據該紅外線燈，在點亮開始階段和穩定點亮階段之間發出的光的強度變化較小，能夠發出穩定的強度的光。
（紅外線燈100的構造） 使用附圖對應用了本發明的紅外線燈100進行說明。圖1為表示本實施方式有關的紅外線燈100的圖。
本實施方式有關的紅外線燈100大致具備LED110、截止濾光片120以及反射器130。另外，反射器130並不是本發明所必須的結構，也可以由LED110和截止濾光片120構成紅外線燈100。
LED110是通過接收來自未圖示的供電裝置的電力而輻射包含紅外光的給定的發光光譜的光的元件。在該發光光譜中，將分光輻射照度成為最大的光的波長稱為從LED110輻射的光的“峰值波長”。另外，LED110的類型既可以是表面貼裝型（SMD），也可以是板上晶片型（COB）。通常，表面貼裝型在如下方面是有利的，即：在晶片的背面具有供電端子，僅通過焊接就可點亮，因而能夠減小晶片。另外，板上晶片型在如下方面是有利的，即：在晶片的表面具有供電端子，因而能夠將晶片直接粘貼於散熱性高的鋁片等，容易提高散熱性能。
通常，從LED110輻射的光由於從該LED110的點亮開始階段起，之後隨著成為穩定點亮階段，LED110自身的溫度上升，因而該“峰值波長”存在向變長的方向偏移的傾向。將這種現象稱為“峰值波長偏移”。例如，在具有圖2所示的發光光譜的LED110的情況下，點亮開始階段的“峰值波長”為948nm，但以後如下向長波長側偏移：在從點亮開始起30秒後，“峰值波長”為966nm，在5分鐘後為970nm，在20分鐘後為977nm，並且在40分鐘後為982nm。
另外，在點亮開始階段，從LED110輻射的光的峰值波長優選為900nm以上且950nm以下。這是因為，在點亮開始階段從LED110輻射的光的峰值波長短於900nm的情況下，根據後述的截止濾光片120的起始波長，在人觀察時有可能從紅外線燈100看到可見光（紅色光），相反地，在該峰值波長長於950nm的情況下，如前文所述，LED110的發光效率變差，並且當前在比950nm長的波長側具有波長的靈敏度的紅外線照相機並不存在。
返回到圖1，截止濾光片120是在表面形成有電介質多層膜等的板狀或膜狀的部件，其使從接收來自LED110的光的入光面122進入的光之中波長比給定波長長的光透射而從出光面124射出，並且截止波長比給定波長短的光。
利用圖3對截止濾光片120的光的截止性能進行說明。通常，截止濾光片120的光的截止性能具有寬度，在圖3所示的例子中，就波長比965nm長的光而言，從入光面122進入的光的100%從出光面124射出。即，波長比965nm長的光未被該截止濾光片120截止。
相反地，就波長比940nm短的光而言，從入光面122進入的光全部被截止。即，波長比940nm短的光在該截止濾光片120中透射率為0%。
並且，對於波長為940nm以上且965nm以下的光，從入光面122進入的光之中的給定比例的光從出光面124射出。例如，在956nm的光的情況下，從入光面122進入的光之中的75%會從出光面124射出。另外，在952nm的光的情況下，從入光面122進入的光之中的50%會從出光面124射出。在本說明書通篇中，將像這樣透射率成為50%的光的波長稱為該截止濾光片120的“起始波長（cut-on wavelength）”。
本實施方式有關的截止濾光片120的“起始波長”設定在比上述的在點亮開始階段從LED110發出的光的峰值波長更長的一側。進一步來說，該“起始波長”設定在比在穩定點亮階段從LED110發出的光的峰值波長短的一側。
另外，截止濾光片120的起始波長優選設定為相對於LED110的峰值波長而言長出0nm以上且30nm以下。這是因為，在截止濾光片120的起始波長比LED110的峰值波長短的情況下，在LED110的點亮開始階段來自LED110的光的大部分已經會透過截止濾光片120，當到達穩定點亮階段時幾乎所有的光都透射過截止濾光片120，因此失去了使用截止濾光片120的意義。另外，也會產生如下這樣的問題：無法縮小點亮開始階段中的來自LED110的光的強度與穩定點亮階段中的來自LED110的光的強度之間的差。
另一方面，當截止濾光片120的起始波長相對於LED110的峰值波長而長出30nm時，即使LED110處於穩定點亮階段，也有大半的光無法透過截止濾光片120，在做為紅外線燈100整體來考慮時效率低下。
返回至圖1，反射器130是形成為碗狀的部件，在其內側底部配設有LED110。另外，在反射器130的內表面形成有反射來自LED110的光的反射面132。本實施方式中的反射面132由旋轉抛物面限定，但是反射面132的形狀並不限定於此，也可以是旋轉橢圓面，還可以是其他形狀。
而且，反射器130具有將來自LED110的光向外部射出的開口134。在本實施方式中，截止濾光片120配設為覆蓋該開口134。
另外，做為反射器130的材質，使用玻璃、鋁或樹脂等，在使用鋁的情況下，例如在反射面132進行金屬蒸鍍（或者，也可以不是金屬蒸鍍而是進行氧化鋁膜處理）。另外，在使用玻璃的情況下，除了鋁等金屬膜之外，還能夠使用基於多層膜塗布的可見光反射膜。
（紅外線燈100的作用） 接著，對使上述的本實施方式有關的紅外線燈100發光時的作用進行說明。當從未圖示的供電裝置向LED110供電時，LED110輻射包含紅外光在內的給定的發光光譜的光。該光的一部分直接進入到配設於反射鏡130的開口134的截止濾光片120的入光面122，其餘部分由反射器130的反射面132反射後，同樣進入到截止濾光片片120的入光面122。
如圖4所示，在點亮開始階段從LED110發出的光的峰值波長處於比截止濾光片120的起始波長短的一側。因此，點亮開始階段的光的大部分不能透過截止濾光片120，從截止濾光片120的出光面124向外部射出的光（紅外光）的量較少。
之後，隨著時間經過，若從點亮開始階段逐漸進入穩定點亮狀態，則從LED110發出的光的峰值波長向較長的一側偏移，從某個時間起，峰值波長處於比截止濾光片120的起始波長長的一側。這樣，當進入穩定點亮狀態時，來自LED110的光的大部分會透射過截止濾光片120，從截止濾光片120的出光面124向外部射出的光（紅外光）的量變得足夠多。
這樣，從截止濾光片120的出光面124向外部射出的光（紅外光）照射給定的對象物X（參照圖5）。然後，通過用紅外線照相機Y拍攝由紅外光照射的對象物X，能夠在幾乎沒有可見光的黑暗中拍攝對象物X。
（紅外線燈100的特徵） 根據上述本實施方式的紅外線燈100，在點亮開始階段從LED110發出的光的峰值波長處於比截止濾光片120的起始波長短的一側，因此，即使在進入到穩定點亮狀態並產生“峰值波長的偏移”之後，也能夠使用峰值波長處於比較短的波長側的LED110。由此，能夠避免點亮中的紅外線燈100看起來呈紅色，並且做為LED110，能夠使用峰值波長處於比較短的波長側（即，接近可見光的近紅外線側）的發光效率良好的LED。另外，做為紅外線照相機Y，也能夠使用在更接近可見光區域的紅外光下能夠發揮最大性能的普通的紅外線照相機。
另外，由於在穩定點亮階段從LED110發出的光的峰值波長處於比截止濾光片120的起始波長長的一側，因而在進入穩定點亮階段後能夠通過截止濾光片120使更多的紅外光照射到對象物X。因此，雖然與點亮開始階段相比自身的溫度上升，所以從LED110輻射的光的強度降低，但是從LED110輻射的光之中通過截止濾光片120的光的比例增加，因此做為結果，在點亮開始階段與穩定點亮階段之間，從紅外線燈100發出的光的強度變化較小，能夠發出穩定的強度的光。
（變形例） 在上述的實施方式中，使用了反射從LED110輻射的光的反射器130，但也可以取代該反射器130，例如，如圖6所示，使用透鏡140。在這種情況下，使由透鏡140進行了一定程度的聚光後的來自LED110的光入射到截止濾光片120的入光面122。
應該認為本發明所揭示的實施方式在所有方面均為例示，而不是制限性的。本發明的範圍並不是由上述的說明來顯示而是由申請專利範圍來顯示的，旨在包含與申請專利範圍均等的含義及範圍內的所有變更。
100‧‧‧紅外線燈 110‧‧‧LED 120‧‧‧截止濾光片 122‧‧‧入光面 124‧‧‧出光面 130‧‧‧反射器 132‧‧‧反射面 134‧‧‧開口 140‧‧‧透鏡 X‧‧‧對象物 Y‧‧‧紅外線照相機
圖1是表示實施方式有關的紅外線燈100的圖。 圖2是表示從點亮開始階段起峰值波長隨著時間經過而偏移的、來自LED110的光的發光光譜的曲線圖。此外，全部示出了沒有截止濾光片120的情況。 圖3是表示截止濾光片120的光的截止性能的曲線圖。 圖4是表示從實施例有關的紅外線燈100發出的光的發光光譜的曲線圖。另外，在該曲線圖中，僅“點亮開始階段”的發光光譜示出了沒有截止濾光片120的情況，而對於其餘的“30秒後”、“5分鐘後”、“20分鐘後”以及“40分鐘後”，示出了通過了截止濾光片120的情況。 圖5是表示實施方式有關的紅外線燈100的使用狀態的圖。 圖6是表示其他實施例有關的紅外線燈100的使用狀態的圖。
100‧‧‧紅外線燈
110‧‧‧LED
120‧‧‧截止濾光片
122‧‧‧入光面
124‧‧‧出光面
130‧‧‧反射器
132‧‧‧反射面
134‧‧‧開口

Claims (3)

  1. 一種紅外線燈，其特徵在於，具備： 發光二極管，其發出紅外光；以及 截止濾光片，其透射來自所述發光二極管的光的一部分， 所述截止濾光片的起始波長處於比在點亮開始階段從所述發光二極管發出的光的峰值波長長的一側。
  2. 請求項1所述的紅外線燈，其中 所述截止濾光片的所述起始波長處於比在穩定點亮階段從所述發光二極管發出的光的峰值波長短的一側。
  3. 請求項1或2所述的紅外線燈，其中 在點亮開始階段從所述發光二極管發出的光的峰值波長為900nm以上且950nm以下， 所述截止濾光片的所述起始波長相對於所述峰值波長而長出0nm以上且30nm以下。
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