JPH027142B2 - - Google Patents
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- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filament
- bulb
- efficiency
- interference filter
- infrared
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以下、本発明を第２図・第３図により説明す
る。
る。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- １ 干渉フイルタからなる可視光透過・赤外線反
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。
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 (ja) | 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 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113547A (ja) * | 1984-06-28 | 1986-01-21 | 東芝ライテック株式会社 | 白熱電球 |
| JPS6168857A (ja) * | 1984-09-11 | 1986-04-09 | 東芝ライテック株式会社 | ハロゲン電球 |
| JPS61184132A (ja) * | 1985-02-13 | 1986-08-16 | Toyota Motor Corp | 計器表示素子の保護装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS516381A (ja) * | 1974-07-05 | 1976-01-19 | Fuji Electric Co Ltd | Hakunetsudenkyu |
-
1979
- 1979-01-23 JP JP557279A patent/JPS5598459A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5598459A (en) | 1980-07-26 |
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