JPH027142B2 - - Google Patents
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- JPH027142B2 JPH027142B2 JP54005572A JP557279A JPH027142B2 JP H027142 B2 JPH027142 B2 JP H027142B2 JP 54005572 A JP54005572 A JP 54005572A JP 557279 A JP557279 A JP 557279A JP H027142 B2 JPH027142 B2 JP H027142B2
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- bulb
- efficiency
- interference filter
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、外面に干渉フイルタが付着された円
筒形ガラスバルブの外径とフイラメントの長さと
の比を適当範囲内に収めることにより、効率の向
上が図れるように構成した白熱電球に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is constructed so that efficiency can be improved by keeping the ratio between the outer diameter of a cylindrical glass bulb to which an interference filter is attached to the outer surface and the length of the filament within an appropriate range. It concerns an incandescent light bulb.
白熱電球のフイラメントより放射されるエネル
ギの約70％は赤外線であるところから、従来より
この赤外線を再びフイラメントに戻してフイラメ
ントの温度を上昇せしめて白熱電球の効率を向上
させることはよく知られた事実である。 Approximately 70% of the energy emitted by the filament of an incandescent light bulb is infrared rays, and it is well known that this infrared ray is returned to the filament to raise the temperature of the filament, thereby improving the efficiency of the incandescent light bulb. It is a fact.
したがつて、効率を向上させるにはその赤外線
を可能な限りフイラメントに戻す必要があるが、
そのために使用される赤外線選択反射膜の特性と
しては、白熱電球のフイラメントより放射される
エネルギースペクトルの最大値の波長が約1μで
あることを考慮した場合、可視光（波長範囲は
0.38〜0.76μ）を完全に透過する一方では、波長
が0.76μ以上のものを完全に反射するものが望ま
しいといえる。可視光透過赤外線反射膜としては
誘電体多層干渉フイルタ、透明な反射防止膜（例
えば酸化チタンTiO2）でサンドイツチ状に挟ん
だ銀の薄膜、導電性金属酸化物（例えば錫Snを
ドープした酸化インジウムIn2O3）などがあるが、
その光学的特性や耐熱性、膜の付着方法の容易性
等を考慮すれば、一般的には干渉フイルタが好ま
しいものとなつている。干渉フイルタは例えば高
屈折率層として酸化チタンTiO2、低屈折率層と
して二酸化けい素SiO2を用いれば500℃以上の高
温に耐え、また数層以上にすることにより可視光
の透過率を高くしたままで1μ近傍の波長の赤外
線反射率を上げることができる。このような干渉
フイルタが付着されるバルブの形状としては円筒
形が好ましく、バルブを蒸着装置内で回転させな
がら蒸着することによりバルブ外面に干渉フイル
タを形成し得る。このようにして得た円筒形バル
ブの中心にフイラメントを配置することによつて
やや効率の優れた白熱電球が得られるが、その効
率の程度は一様ではない。というのは、可視光透
過・赤外線反射膜を付着した円筒形バルブの外径
とフイラメントの長さとの大小関係によつては効
率、即ち可視光透過・赤外線反射膜から反射され
てフイラメントに再び戻る赤外線の割合が大きく
変化するからである。 Therefore, in order to improve efficiency, it is necessary to return as much of that infrared radiation as possible to the filament.
Considering that the wavelength of the maximum value of the energy spectrum emitted by the filament of an incandescent light bulb is approximately 1μ, the characteristics of the infrared selective reflection film used for this purpose are that visible light (the wavelength range is
It can be said that it is desirable to have a material that completely transmits wavelengths of 0.38 to 0.76μ) while completely reflecting wavelengths of 0.76μ or more. Visible light transmitting and infrared reflecting films include dielectric multilayer interference filters, thin silver films sandwiched between transparent antireflection films (e.g., titanium oxide, TiO 2 ), and conductive metal oxides (e.g., indium oxide doped with tin and Sn). In 2 O 3 ), etc.
Considering its optical properties, heat resistance, ease of film attachment, etc., interference filters are generally preferred. For example, an interference filter can withstand high temperatures of 500°C or more by using titanium oxide TiO 2 as a high refractive index layer and silicon dioxide SiO 2 as a low refractive index layer, and can have a high transmittance of visible light by using several layers or more. It is possible to increase the infrared reflectance for wavelengths around 1μ while keeping the The shape of the bulb to which such an interference filter is attached is preferably cylindrical, and the interference filter can be formed on the outer surface of the bulb by vapor deposition while rotating the bulb in a vapor deposition apparatus. By placing the filament in the center of the cylindrical bulb thus obtained, a somewhat more efficient incandescent lamp can be obtained, but the degree of efficiency is not uniform. This is because the efficiency depends on the size relationship between the outer diameter of the cylindrical bulb to which the visible light transmitting/infrared reflective film is attached and the length of the filament. This is because the proportion of infrared rays changes greatly.
第１図は光の反射を説明するためのもので、図
示のように例えばフイラメント１よりバルブ管壁
（図示しない）上に形成された可視光透過・赤外
線反射膜３に垂直状態で入射する光Ａは再びフイ
ラメント１に戻るが、ある程度まで垂直状態より
ずれた光Ｂは戻る割合が小さくなり、更に大きく
ずれた光ｃは全く戻らなくなるものである。 FIG. 1 is for explaining the reflection of light. As shown in the figure, for example, light that is perpendicularly incident from a filament 1 onto a visible light transmitting/infrared reflecting film 3 formed on a bulb tube wall (not shown). Light A returns to the filament 1 again, but light B, which has deviated from the vertical state to a certain extent, returns at a smaller rate, and light c, which has deviated even more greatly, does not return at all.
フイラメントに戻る赤外線の割合を増加させる
には、バルブ径が小さいか、フイラメント長が長
い方が幾何学的に戻る場合が多くなり望ましいと
思われる。しかしながら、干渉フイルタを赤外線
反射膜として利用する場合、干渉フイルタは入射
角度により透過・反射特性が変化するので、その
効果も考慮する必要があるが、現在のところ、最
適な構成は得られておらず、効率向上も十分では
ない。 In order to increase the proportion of infrared rays that return to the filament, it would be preferable to have a smaller bulb diameter or a longer filament length, as these will more likely return geometrically. However, when using an interference filter as an infrared reflective film, the transmission and reflection characteristics of the interference filter change depending on the angle of incidence, so it is necessary to take this effect into consideration, but at present, an optimal configuration has not been obtained. However, the improvement in efficiency is not sufficient.
本発明の目的は、干渉フイルタを可視光透過・
赤外線反射膜とした高効率の白熱電球を得ること
にある。 The purpose of the present invention is to transmit visible light through an interference filter.
The object of the present invention is to obtain a highly efficient incandescent light bulb with an infrared reflecting film.
この目的のため、本発明は可視光透過・赤外線
反射膜が付着された円筒形のバルブ外径とフイラ
メントの長さとの比が1.0〜3.8であるようにして
白熱電球を構成することを特徴とするものであ
る。 For this purpose, the present invention is characterized in that an incandescent light bulb is constructed such that the ratio of the outer diameter of the cylindrical bulb to which the visible light transmitting/infrared reflective film is attached and the length of the filament is 1.0 to 3.8. It is something to do.
ここで本発明がなされるに至つた動機を簡単に
説明すれば、これは以下のようである。即ち、本
発明は干渉フイルタにおける反射率はフイラメン
トからの光の入射角によつて異なることに着目し
たものである。例えば垂直状態で入射した光に対
して1μの波長で完全に反射し、0.6μの波長で完全
に透過する理想的な可視光透過・赤外線反射膜と
しての干渉フイルタを想定した場合、1μの波長
が入射角53゜で干渉フイルタに入射すればほぼ透
過するようになるが、このような反射・透過の限
界と赤外反射率とをフイラメントの各部分におけ
る各放射方向への光についてバルブ径とフイラメ
ント長に関連させて求めれば、効率が大の構成の
白熱電球が最大公約数的に求まろうというもので
ある。 The motivation behind the invention can be briefly explained as follows. That is, the present invention focuses on the fact that the reflectance of an interference filter differs depending on the angle of incidence of light from the filament. For example, if we assume an interference filter as an ideal visible light transmitting/infrared reflecting film that completely reflects light incident vertically at a wavelength of 1μ and completely transmits it at a wavelength of 0.6μ, the wavelength of 1μ If it enters the interference filter at an angle of incidence of 53°, it will almost pass through, but the limit of reflection and transmission and the infrared reflectance can be calculated by comparing the bulb diameter and the light in each radiation direction in each part of the filament. If we look at it in relation to the filament length, we can find an incandescent light bulb with a configuration with high efficiency based on the greatest common divisor.
以下、本発明を第２図・第３図により説明す
る。 The present invention will be explained below with reference to FIGS. 2 and 3.
先ず、第２図より説明すれば、これは本発明に
係る白熱電球の構成の概要を示したものである。
この図において、フイラメント１はタングステン
よりなるコイルフイラメント、バルブ２は円筒形
のガラスバルブであつて、その外周面には円筒状
に干渉フイルタ３が付着されている。本例での具
体的な干渉フイルタ３は酸化チタンTiO2と二酸
化けい素SiO2よりなる可視光透過・赤外線反射
膜の７層構造のフイルタであり、可視光の透過率
は0.5μの波長で90％、赤外線の反射率は1.0μの波
長で72％のものである。この干渉フイルタ３を製
造するに当つてはバルブ２を蒸着装置の中で回転
させながらその外表面に酸化チタンTiO2と二酸
化けい素SiO2とを交互に蒸着した。また蒸着膜
厚は同時に別に入れたモニタ用ガラス板に蒸着さ
れる上記酸化チタンTiO2と二酸化けい素SiO2の
量を調整することによつて行なつた。また、具体
的にはフイラメント１としては、定格100V60W
の２重巻きコイルとし、長さは28mmである。バル
ブ２としてはほうけい酸ガラスよりなる外径が７
〜40mmの種々の径のものを用いた。更にまた封入
ガスとしてはアルゴンAr90％、窒素N210％より
なる組成のガスを用い、バルブ２内に約650Torr
の圧力で封入した。尚、フイラメントの位置合せ
はバーナによる加熱によつてフイラメント１がバ
ルブ２の中心に位置するように微調整した。 First, referring to FIG. 2, this shows an outline of the structure of an incandescent light bulb according to the present invention.
In this figure, filament 1 is a coiled filament made of tungsten, bulb 2 is a cylindrical glass bulb, and a cylindrical interference filter 3 is attached to the outer peripheral surface of the filament 1. The specific interference filter 3 in this example is a 7-layer filter with a visible light transmitting/infrared reflecting film made of titanium oxide TiO 2 and silicon dioxide SiO 2 , and the visible light transmittance is at a wavelength of 0.5μ. 90%, and the infrared reflectance is 72% at a wavelength of 1.0μ. In manufacturing this interference filter 3, titanium oxide TiO 2 and silicon dioxide SiO 2 were alternately deposited on the outer surface of the valve 2 while rotating it in a vapor deposition apparatus. The thickness of the deposited film was determined by adjusting the amounts of the titanium oxide TiO 2 and silicon dioxide SiO 2 simultaneously deposited on a separate monitor glass plate. Also, specifically, the filament 1 has a rating of 100V60W.
It is a double-wound coil with a length of 28 mm. The bulb 2 is made of borosilicate glass and has an outer diameter of 7.
Various diameters of ~40 mm were used. Furthermore, a gas with a composition of 90% argon and 10% nitrogen N2 was used as the filler gas, and a pressure of about 650 Torr was used in the valve 2.
It was sealed at a pressure of The filament positioning was finely adjusted by heating with a burner so that the filament 1 was located at the center of the bulb 2.
第３図は上記により製造した白熱電球の効率と
寿命とを測定し、一定寿命（1000時間）に換算し
たときの効率とｌ／Ｄ（ｌ；フイラメント１の長
さ、Ｄ；可視光透過・赤外線反射膜３を付着した
バルブ２の外径）との関係を示したものである。
干渉フイルタが存在しない場合の効率は12.1l
ｍ／Ｗであるが、図示のようにｌ／Ｄの値が0.8
を下廻る場合効率が干渉フイルタが存在しない場
合よりも小さいのは、一つには、フイラメント１
の端の部分近くでは、このフイラメント１より遠
ざかる方向へ放射される光は、大部分封止部ある
いは、バルブトツプ方向へ逃げてしまい再びフイ
ラメント１に戻るものはほとんどないため、赤外
線の帰還が少なくなることおよびフイラメント１
長の長短に関係なく赤外線の戻りは、フイラメン
ト１中央部を中心に戻るが、フイラメント１両端
は内部リード線による熱損失があり冷却されてい
るためフイラメント１が短いと熱平衡の関係から
か、その中央部の温度が局部的に昇温し（通常ホ
ツトスポツトと呼ぶ現象）、この部分が早期断線
してしまうため、寿命換算時の効率が低下してし
まうことによる。 Figure 3 shows the efficiency and life of the incandescent light bulb manufactured as described above, and the efficiency and l/D (l: length of filament 1, D: visible light transmission, This figure shows the relationship with the outer diameter of the bulb 2 to which the infrared reflective film 3 is attached.
Efficiency without interference filter is 12.1l
m/W, but as shown in the figure, the value of l/D is 0.8
One reason why the efficiency is smaller than when there is no interference filter is that the filament 1
Near the end of the filament 1, most of the light emitted in the direction away from the filament 1 escapes toward the sealing part or the valve top, and very little returns to the filament 1, so there is less infrared rays returning. Koto and filament 1
Irrespective of the length, infrared rays return from the center of the filament 1, but both ends of the filament 1 are cooled due to heat loss due to internal lead wires, so if the filament 1 is short, it may be due to thermal equilibrium. This is because the temperature in the central part increases locally (a phenomenon usually called a hot spot), causing early disconnection in this part, resulting in a decrease in efficiency when converted to life.
即ち、フイラメント１の中央部近傍の方向へ放
射された赤外線は反射されてフイラメント１に戻
るが、しかしｌ／Ｄの値が大きくなると温度の高
い部分がフイラメント１全体に拡がることから、
局部的に加熱されることはなく早期に断線するこ
とはない。ほうけい酸のガラスバルブを用いた場
合ｌ／Ｄの値が３以上になると再び効率が低下す
るようになる。このように効率が低下するのは、
バルブ２壁の温度が上昇し過ぎたために発生する
有害ガスにその原因を求め得る。しかし、この有
害ガスの発生という原因はバルブ２を石英ガラス
より構成し、ハロゲンガスを封入することによつ
て解消し得るが、バルブ径を変えずに、フイラメ
ント１の長さを大きくすることは耐振性の問題よ
り複数のアンカーを必要とし、また、封入ガスに
よる伝導損失が増加し、逆に効率の低下をきたす
ようになると思われる。 That is, the infrared rays emitted in the direction near the center of the filament 1 are reflected and return to the filament 1, but as the value of l/D increases, the high temperature area spreads over the entire filament 1.
There is no local heating and early disconnection. When a borosilicate glass bulb is used, when the value of l/D becomes 3 or more, the efficiency begins to decrease again. This decrease in efficiency is due to
The cause can be found in harmful gases generated due to an excessive rise in the temperature of the wall of the valve 2. However, this cause of generation of harmful gas can be solved by making the bulb 2 made of quartz glass and filling it with halogen gas, but it is not possible to increase the length of the filament 1 without changing the bulb diameter. Due to the problem of vibration resistance, multiple anchors are required, and conduction loss due to the enclosed gas increases, conversely leading to a decrease in efficiency.
また、フイラメントから放射される光は、フイ
ラメント中央部を中心に放射しておりフイラメン
ト垂直方向に対して±30〜45゜の範囲が多いが、
フイラメントが長くなると干渉フイルタへの入射
角が大きな光も多くなり、干渉フイルタの特性か
ら斜めに透過する量も多くなる。第３図で、ｌ／
Ｄがある程度大きくなると幾何学的には戻る割合
が大きくなるが、このため、効率はあまり増加し
なくなつておりｌ／Ｄを3.8以上に大きくしても
効果は望めない。 In addition, the light emitted from the filament is mainly emitted from the center of the filament, and is often within the range of ±30 to 45 degrees with respect to the perpendicular direction of the filament.
As the filament becomes longer, more light enters the interference filter at a larger angle of incidence, and due to the characteristics of the interference filter, the amount of light transmitted obliquely also increases. In Figure 3, l/
When D increases to a certain extent, the rate of return increases geometrically, but for this reason, the efficiency does not increase much, and no effect can be expected even if l/D is increased to 3.8 or more.
以上の結果よりして従来品以上の高効率である
ためには製品のばらつき範囲や視感において効果
ありと認められる５％以上の効率向上を考慮する
と本願の場合、従来品の効率12.1ｍ／Ｗに対し
５％以上の向上は効率12.75ｍ／Ｗであり、
ｌ／Ｄの値としては1.0〜3.8が妥当と判断したも
のである。 Based on the above results, in order to have higher efficiency than the conventional product, considering the efficiency improvement of 5% or more which is considered effective in terms of product variation range and visual perception, in the case of this application, the efficiency of the conventional product is 12.1 m / An improvement of more than 5% over W is an efficiency of 12.75m/W,
A value of 1.0 to 3.8 was judged to be appropriate as the l/D value.
以上説明したように本発明は、干渉フイルタの
特性を考慮してバルブ外径とフイラメントの長さ
との間に一定の関係を保つて白熱電球を構成する
ものであるから、フイラメントより放射された赤
外線は高い割合で再びフイラメントに戻り得、こ
れにより白熱電球の効率が高められるという効果
がある。 As explained above, in the present invention, an incandescent lamp is constructed by maintaining a constant relationship between the outer diameter of the bulb and the length of the filament in consideration of the characteristics of the interference filter. can return to the filament in a high proportion, which has the effect of increasing the efficiency of the incandescent lamp.
第１図は、フイラメントより放射された赤外線
の再びフイラメントへ戻る割合が赤外線放射方向
によつて左右されるのを説明するための図、第２
図は本発明に係る白熱電球の一例で概略的構成
図、第３図は一定寿命に換算した場合の白熱電球
の効率が（フイラメントの長さ）／（可視光透
過・赤外線反射膜が付着されたバルブの外径）の
値によつて如何に変化するかを示す図である。
図中、１はフイラメント、２はバルブ、３は干
渉フイルタである。
Figure 1 is a diagram for explaining that the rate of infrared rays emitted from the filament returning to the filament depends on the direction of the infrared radiation.
The figure is a schematic configuration diagram of an example of an incandescent light bulb according to the present invention, and Figure 3 shows the efficiency of an incandescent light bulb converted to a certain lifespan by (filament length)/(visible light transmitting/infrared reflective film is attached). FIG. 4 is a diagram showing how the outer diameter of the valve changes depending on the value of the outer diameter of the valve. In the figure, 1 is a filament, 2 is a valve, and 3 is an interference filter.
Claims (1)
射膜が外面に付着された円筒形ガラスバルブの中
心に線状のフイラメントを配置したものにおい
て、上記フイルタが付着されたガラスバルブの外
径Ｄと上記フイラメントの長さｌとの比（ｌ／
Ｄ）を1.0〜3.8としたことを特徴とする白熱電
球。1 In a cylindrical glass bulb with a visible light transmitting/infrared reflecting film made of an interference filter attached to its outer surface and a linear filament placed at the center, the outer diameter D of the glass bulb to which the filter is attached and the filament are to the length l (l/
An incandescent light bulb characterized in that D) is 1.0 to 3.8.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP557279A JPS5598459A (en) | 1979-01-23 | 1979-01-23 | Incandescent bulb |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP557279A JPS5598459A (en) | 1979-01-23 | 1979-01-23 | Incandescent bulb |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5598459A JPS5598459A (en) | 1980-07-26 |
| JPH027142B2 true JPH027142B2 (en) | 1990-02-15 |
Family
ID=11614924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP557279A Granted JPS5598459A (en) | 1979-01-23 | 1979-01-23 | Incandescent bulb |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5598459A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113547A (en) * | 1984-06-28 | 1986-01-21 | 東芝ライテック株式会社 | Incandescent bulb |
| JPS6168857A (en) * | 1984-09-11 | 1986-04-09 | 東芝ライテック株式会社 | Halogen bulb |
| JPS61184132A (en) * | 1985-02-13 | 1986-08-16 | Toyota Motor Corp | Protecting device for meter displaying element |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS516381A (en) * | 1974-07-05 | 1976-01-19 | Fuji Electric Co Ltd | HAKUNETSUDENKYU |
-
1979
- 1979-01-23 JP JP557279A patent/JPS5598459A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5598459A (en) | 1980-07-26 |
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