JPH0636748A

JPH0636748A - ハロゲン電球

Info

Publication number: JPH0636748A
Application number: JP18649792A
Authority: JP
Inventors: Seishin Shimaoka; 清新島岡
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1994-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】青色光による色むらを解消し、黄色光を得
る。【構成】内部にフィラメント２を設けたガラスバルブ
１の外面に多層干渉膜５を形成する。多層干渉膜５はガ
ラスバルブ１の外面上に順次形成された第１膜、第２膜
および第３膜からなる。第１膜はシリカ−酸化鉄からな
る選択吸収膜である。第２膜は、層数が１０または１２
の偶数で、光学膜厚（ｎｄ）が１００〜１１０nmであ
り、奇数層に高屈折率材料、偶数層に低屈折率材料を用
いて交互に積層し、かつ１層目の光学膜厚がｎｄ／２で
ある。第３膜は、層数６〜１０の範囲の偶数で、光学膜
厚はｋ×ｎｄ（ｋ＝２．２〜２．５）であり、奇数層に
高屈折率材料、偶数層に低屈折率材料を用いて交互に積
層し、かつ最終層の光学膜厚がｋ×ｎｄ／２である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車用等のハロゲン電
球に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用のヘッドライトの光源と
して黄色光のものがある。従来、このような光をハロゲ
ン電球で得る場合、黄色の光だけを透過する色ガラスを
ハロゲン電球に配設したものや、特開平２−１３９８４
８号公報に示されているように層数７〜１３の奇数層の
多層干渉膜を利用したものがある。しかしながら、色ガ
ラスを用いたものでは、黄色光以外の光は放出しない
が、明るさが通常の白色のものと比べると約２０％も減
少する。また、多層干渉膜を用いたものでは、明るさは
白色のものより５％しか低下しないが、黄色光以外の光
を放出してしまう。また、特開平３−１１４１３９号公
報、特開平３−１１４１４０号公報に示されているよう
に、選択吸収膜と多層干渉膜を利用して色むらを減少さ
せる方法もあるが、色むらを完全になくすと明るさが減
少してしまう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の多層干渉膜付き
ハロゲン電球は、多層干渉膜によって青色光（波長４０
０〜５００nm）を反射して白色光を黄色に変えている。
しかし、ガラスバルブの両端部付近では、フィラメント
から放出した光は、多層干渉膜に斜めに入射するため、
多層干渉膜によって反射する波長域が変化して、黄色光
以外の光、特に青色光が放出されることがあった。その
ため、ランプから放出される光は、完全には黄色光とな
らず、ハロゲン電球の光に色むらが生じるという問題が
あった。

【０００４】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、明るさの減少を抑制しつつ、色むら
を解消したハロゲン電球を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のハロゲン電球
は、内部にフィラメントを設けたガラスバルブの表面に
順次形成された第１、第２および第３膜からなる多層干
渉膜を備え、前記第１膜はシリカ−酸化鉄からなる選択
吸収膜であり、前記第２膜は層数が１０または１２の偶
数で光学膜厚（ｎｄ）が１００〜１１０nmであり、この
第２膜の奇数層に高屈折率材料、同偶数層に低屈折率材
料を用いて交互に積層し、かつこの第２膜の１層目の光
学膜厚がｎｄ／２であり、さらに前記第３膜は層数６〜
１０の範囲の偶数で、光学膜厚がｋ×ｎｄ（ただし、ｋ
＝２．２〜２．５）であり、この第３膜の奇数層に高屈
折率材料、同偶数層に低屈折率材料を用いて交互に積層
し、かつこの第３膜の最終層の光学膜厚がｋ×ｎｄ／２
になっている。

【０００６】

【作用】選択吸収膜からなる第１膜は、フィラメントか
ら放出する光が入射する角度にかかわらず、青色光を吸
収するので、第２膜の多層干渉膜により反射されなかっ
た青色光も吸収されるようになり、ハロゲン電球の光が
黄色光となり色むらがなくなる。また、選択吸収膜を用
いると、明るさが低下するが、第３膜の多層干渉膜が赤
外線反射を行うので、全体としては明るさが増えること
となる。

【０００７】

【実施例】図２は本発明の一実施例である自動車ヘッド
ライト用ハロゲン電球の正面図である。

【０００８】図２において、石英製ガラスバルブ１内に
その中心軸に一致するようにフィラメント２が設けられ
ている。フィラメント２の一端部はリード線３に接続さ
れ、他端部はリード線４に接続されている。さらに、ガ
ラスバルブ１内には所定のガスが封入され、その端部が
封止されている。ガラスバルブ１の外面には多層干渉膜
５が形成されている。この多層干渉膜５は、図１に示す
ようにガラスバルブ１側から順次形成された第１膜６、
第２膜７および第３膜８からなる。第１膜６はシリカ−
酸化鉄系膜の選択吸収膜からなる。この選択吸収膜は、
近紫外部に大きな吸収がある。この吸収度は、選択吸収
膜を形成する酸化鉄の添加量が増すにつれて大きくな
り、可視部にまで大きく張り出しており、この吸収度を
制御するのは膜厚である。この膜厚を制御することによ
り、近紫外線から可視域の波長５００nmまでを吸収し、
かつ波長５００nm以上の透過率を大きくし光束の減少を
少なくするように設計する。

【０００９】第２膜７は、第１膜６上に酸化チタンから
なる高屈折率層９を形成し、その上に酸化シリコンから
なる低屈折率層１０を形成し、これらを交互に１０層形
成した多層干渉膜である。ただし、光学膜厚（ｎｄ）は
第２膜７の１層目のｎｄが５４nmで、他の層のｎｄは１
０８nmである。

【００１０】第３膜８は、第２膜７上に酸化チタンから
なる高屈折率層１１を形成し、その上に酸化シリコンか
らなる低屈折率層１２を形成し、これらを交互に８層形
成した多層干渉膜である。ただし、ｎｄは２５０nmで、
第３膜の最終層のｎｄは８５nmである。

【００１１】次に、第２膜および第３膜の多層干渉膜の
層数と光学膜厚との関係を図３、図４および図５を用い
て説明する。なお、図３、図４および図５に示す領域は
自動車用ヘッドライトの黄色光の、ＪＩＳ規格（Ｄ５５
００−１９８４）である。また、各図中の数値１００〜
１１１は第２膜の光学膜厚であり、単位はnmである。ｋ
の値は第３膜８により赤外線を反射しフィラメントに戻
し、かつ可視光領域でＪＩＳ規格に適合する黄色光を放
出するように実験より求められた値である。すなわち、
ｋが２．２未満では可視光領域において、５００nm以下
以外の光を反射してしまい、本発明の目的である黄色光
が得られない。一方、ｋが２．５を越えると、ハロゲン
電球から赤外線を放射する領域が、多層干渉膜による赤
外線を反射するピーク領域からずれて、赤外線が十分に
反射されずに、ランプ効率が低下してしまう。したがっ
て、ｋは２．２〜２．５の範囲が好ましい。

【００１２】多層干渉膜は、層数を増やせば増やすほど
反射率が増し青色光をカットし赤外線を反射する割合が
大きくなり、ハロゲン電球の色は濃黄色となり、かつ明
るさも向上する。ただし、層数が増えると、コストアッ
プになったり、多層干渉膜の組み合わせによっては光学
膜厚の範囲が狭くなり製造上問題が生じたりしてくる。

【００１３】図３は第３膜８の層数が６で、かつ第２膜
７の層数を８、１０および１２と変化させ、かつ各層の
光学膜厚を変化させたときの色度変化である。まず、第
２膜に着目して考察すると、８層の場合、ＪＩＳ規格を
満足する光学膜厚は１０４〜１１０nmの範囲である。し
かしながら、製造上光学膜厚の範囲が狭くて困難であ
る。１０層および１２層の場合は、光学膜厚の範囲は１
００〜１１１nmで製造上可能である。ここで、第１膜に
よって明るさは減少しているが、第３膜によって波長１
０００nm付近で赤外線が反射されて、明るさは向上して
おり、総合的には、従来の白色のものと比べると、約１
０％減少した明るさを持っている。図６に光学膜厚１０
８nm、ｋ＝２．３の本発明にかかる多層干渉膜の分光透
過率曲線を示す。なお、図６中の数字は第２膜の層数で
ある。

【００１４】図４は第３膜８の層数が８で、かつ第２膜
７の層数を８、１０および１２と変化させ、かつ各層の
光学膜厚を変化させた時の色度変化である。まず、第２
膜に着目して考察すると、８層の場合、ＪＩＳ規格を満
足する光学膜厚は１０５〜１０９nmの範囲である。しか
しながら、製造上光学膜厚の範囲が狭くて困難である。
１０層および１２層の場合は、光学膜厚の範囲は１００
〜１１１nmで製造上可能である。ここで、第１膜によっ
て明るさは減少しているが、第３膜によって波長１００
０nm付近で赤外線が反射されて、明るさは向上してお
り、総合的には、従来の白色のものと比べると、約７％
減少した明るさを持っている。図７に光学膜厚１０８n
m、ｋ＝２．３の本発明の多層干渉膜の分光透過率曲線
を示す。なお、図中の数字は第２膜の層数である。

【００１５】図５は第３膜８の層数が１０で、かつ第２
膜７の層数を８、１０および１２と変化させ、かつ各層
の光学膜厚を変化させた時の色度変化である。まず、第
２膜に着目して考察すると、８層の場合、ＪＩＳ規格を
満足する光学膜厚は１０６〜１０９nmの範囲である。し
かしながら、製造上光学膜厚の範囲が狭くて困難であ
る。１０層および１２層の場合は、光学膜厚の範囲は１
００〜１１１nmで製造上可能である。ここで、第１膜に
よって明るさは減少しているが、第３膜によって波長１
０００nm付近で赤外線が反射されて、明るさは向上して
おり、総合的には、従来の白色のものと比べると約５％
減少した明るさを持っている。図８に光学膜厚１０８n
m、ｋ＝２．３の本発明にかかる多層干渉膜の分光透過
率曲線を示す。なお、図中の数字は第２膜の層数であ
る。

【００１６】また、第３膜の層数を６層未満にすると、
第１膜によって減少した明るさを第３膜によって赤外線
を反射して明るさは増すが、総合的に従来の白色のもの
と比べると約２０％減少して、従来の白色電球に黄色ガ
ラスをかぶせたものと同様な明るさとなり、新たな効果
は得られない。また、第３膜を１０層より増やすと、膜
形成上剥離を起こす場合があり、製造上問題が生じてく
る。

【００１７】また、第２膜の層数を１０層未満にする
と、ＪＩＳ規格を満足することができなく、１２層より
多くすると、コストアップになり問題となってくる。

【００１８】次に、かかる多層干渉膜５の形成方法につ
いて述べる。第１膜にはテトラエチルシリケートをエタ
ノール系の溶剤に溶かしさらに分解を促進するための希
塩酸を加えて撹拌した均質な溶液を用いる。この溶液に
硝酸鉄を加えて完全に溶解する。前記溶液にガラスバル
ブ１を浸漬し、これを一定速度で引き上げ均一な膜を塗
布し、乾燥・焼成を行う。この第１膜上に第２膜および
第３膜を順次形成する。これらの第２膜および第３膜は
いずれも多層干渉膜からなっており、本発明実施例で
は、高屈折率層としてＴｉＯ₂ 、低屈折率層としてはＳ
ｉＯ₂ を用いた。各層の膜厚は、溶液の濃度と引き上げ
速度によって決定される。第２膜および第３膜が所定の
膜厚になるように各溶液の濃度と引き上げ速度を設定す
る。

【００１９】ＴｉＯ₂ はテトラブチルチタネートをエタ
ノール系の溶剤に溶かした液にガラスバルブ１を浸漬
し、一定速度で引き上げ均一な膜を塗布し、乾燥・焼成
を行う。前記バルブをテトラエチルシリケートをエタノ
ール系の溶剤に溶かした液に浸漬し、高屈折率層の場合
と同じように引き上げ、乾燥・焼成を行う。この工程を
繰り返して所定の膜厚になるように各溶液濃度および引
き上げ速度を設定して多層干渉膜５を形成する。

【００２０】図９は本発明の一実施例のハロゲン電球の
色度点を示す。このハロゲン電球の多層干渉膜は、第１
膜には光学膜厚５４nm、第２膜には、層数１０、光学膜
厚１０８nm、第３膜には、層数８、光学膜厚が２５０n
m、最終層の光学膜厚１２５nmの各構成を有する。多層
干渉膜には透過特性の入射角度依存性がある。図９中の
実線は、従来の多層干渉膜付きハロゲン電球の入射角度
依存性を示すものである。○印はバルブの中心軸に対し
て垂直方向の色度点であり、入射角度が大きくなるに従
い色度はｘが小さくなる方向にシフトする。図９中の破
線は本発明のハロゲン電球の入射角度依存性を示すもの
である。●印はバルブの中心軸に対して垂直方向の色度
点である（図１０参照）。本発明のハロゲン電球は、従
来のものと比べ、色むらが減少した。また、その明るさ
は、従来の多層干渉膜付きのものと同様なものが得ら
れ、従来の黄色ガラスをハロゲン電球にかぶせたものよ
り１０％向上した明るさが得られた。

【００２１】なお、上記実施例では多層干渉膜を構成す
る高屈折率層の材料としてＴｉＯ₂を用いたが、このほ
かに酸化タンタル（ＴａＯ₂ ）、酸化ジルコン（ＺｒＯ
₂ ）等を用いることができ、その屈折率は２．０以上で
ある。また、低屈折率層の材料としてＳｉＯ₂ を用いた
が、このほかに酸化セレン（ＳｅＯ₂ ）等を用いること
ができ、その屈折率は１．６以下である。また、その形
成方法についても真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、
ゾル−ゲル法（ディップ法、スプレー法）等の方法を用
いることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は第１、第
２および第３膜からなる多層干渉膜によって青色光をカ
ットし従来品に生じていた色むらを解消し、かつ第１膜
によって減少した明るさを第３膜によって補い、従来に
比し効率も高いハロゲン電球を提供することができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるハロゲン電球の要部拡
大断面図

【図２】同ハロゲン電球の一部切欠正面図

【図３】多層干渉膜の層数および光学膜厚を変化させた
場合の色度の変化を示す図

【図４】多層干渉膜の層数および光学膜厚を変化させた
場合の色度の変化を示す図

【図５】多層干渉膜の層数および光学膜厚を変化させた
場合の色度の変化を示す図

【図６】多層干渉膜の層数および光学膜厚を変化させた
場合の分光透過率曲線図

【図７】多層干渉膜の層数および光学膜厚を変化させた
場合の分光透過率曲線図

【図８】多層干渉膜の層数および光学膜厚を変化させた
場合の分光透過率曲線図

【図９】本発明のハロゲン電球の色度図

【図１０】図９の説明図

【符号の説明】

１ガラスバルブ２フィラメント３，４リード線５多層干渉膜６第１膜７第２膜８第３膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部にフィラメントを設けたガラスバル
ブの表面に順次形成された第１、第２および第３膜から
なる多層干渉膜を備え、前記第１膜はシリカ−酸化鉄か
らなる選択吸収膜であり、前記第２膜は層数が１０また
は１２の偶数で光学膜厚（ｎｄ）が１００〜１１０nmで
あり、この第２膜の奇数層に高屈折率材料、同偶数層に
低屈折率材料を用いて交互に積層し、かつこの第２膜の
１層目の光学膜厚がｎｄ／２であり、さらに前記第３膜
は層数６〜１０の範囲の偶数で、光学膜厚がｋ×ｎｄ
（ただし、ｋ＝２．２〜２．５）であり、この第３膜の
奇数層に高屈折率材料、同偶数層に低屈折率材料を用い
て交互に積層し、かつこの第３膜の最終層の光学膜厚が
ｋ×ｎｄ／２であることを特徴とするハロゲン電球。