JPH09265962A

JPH09265962A - 管球および照明装置

Info

Publication number: JPH09265962A
Application number: JP7429996A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawakatsu; 晃川勝
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】バルブの所望部分にのみディッピング法によ
り均一厚さの被膜を形成した発光特性と製造が容易な管
球およびこの管球を用いた照明装置を提供することを目
的とする。【解決手段】ガラスバルブ１と、このバルブ１内に封
装された発光源２と、上記バルブ１表面に金属酸化物溶
液をディッピングにより塗布し、膜形成部を紫外線照射
し、紫外線非照射部の膜を剥離した後焼成して形成した
被膜を複数層積層してなる多層膜６とを備えている管球
Ｌおよびこの管球を用いた照明装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はハロゲン電球等の管
球のガラスバルブの表面に、可視光透過赤外線反射膜の
ような多層光干渉膜等を形成した管球およびこの管球を
用いた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】省エネルギー化の一環として管球分野に
おいても種々の工夫がなされており、たとえばハロゲン
電球においてはバルブの表面に多層膜からなる可視光透
過赤外線反射膜を形成することによって、フィラメント
から放射された赤外線をこの反射膜で反射してフィラメ
ントに帰還させ、これによってフィラメントを加熱して
発光効率を高めることが知られている。

【０００３】このような可視光透過赤外線反射膜として
は、酸化チタン（ＴｉＯ₂）などからなる高屈折率層膜
と酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）などからなる低屈折率層膜と
を交互に積層して多層化し、層数や層の厚さを適宜選ぶ
ことにより光の干渉を利用して、所望の波長域の光を選
択的に透過および反射させている。そして、このハロゲ
ン電球においては、膜の層数が多いほど赤外線の反射率
を高くすることができ省電力の効果も大きい。

【０００４】この可視光透過赤外線反射膜の形成方法と
しては、ディッピング法、蒸着法、イオンプレーティン
グ法、スパッタ法などの各種方法が知られている。そし
て、これらの被膜形成方法のうち、バルブを被膜形成用
溶液中に浸漬して引上げ、焼成することによって容易に
被膜が得られ、生産性やコスト等に優れたディッピング
法が多く採用されている。

【０００５】このディッピング法は、バルブのほぼ全体
を可視光透過赤外線反射膜形成用溶液に浸漬して引上げ
るが、バルブ表面の塗布面が一様な曲面を成している場
合であっても、表面張力や溶液の流れ。溜り等で液面か
ら最初に引き上げられる上方部分や最後に引き上げられ
る下方部分において被膜の膜厚が不均一になる。また、
バルブの表面に凹凸があったり、急に膨出や縮径等外形
や外径に変化する部分があると塗布液の流れは一様では
なく、バルブに形成された被膜の膜厚が不均一になる。

【０００６】すなわち、たとえば一端封止形のハロゲン
電球では、管状、球状や長円状をなすバルブの一端部を
溶融して形成した圧潰封止部には略長方体形状の偏平な
部分があったり、他端側には排気管が突出して形成して
ある等、バルブ上下の両端部が不均一な形状をなしてい
て、ディッピング法ではバルブの全体に均一厚さの被膜
を得るのが困難であった。

【０００７】そして、このハロゲン電球のバルブに形成
された可視光透過赤外線反射膜の膜厚が不均一である
と、設計したところの波長光線の反射や透過が行われな
い部分が生じ所定の発光特性が得られないばかりか、照
射面に色むらを生じ均一な配色ができないという問題が
あった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、照射面の色む
らを生じるこのような封止部近傍や排気管等の部分には
蒸着等ではマスキングにより被膜の形成をしないことが
提案されている。

【０００９】しかし、ディッピング法ではバルブの中央
部のみを塗布溶液中に浸漬することは困難であり、蒸着
法等で行われているマスキングによることも考えられる
が５００℃以上での焼成を要するため、工程が複雑でコ
ストアップを招く等難しく無理があった。また、被膜の
非形成部の部分だけに後から剥がれ易いマスキング用の
膜を形成しておき、この被膜の上に可視光透過赤外線反
射膜を塗布した後、下層側のマスキング膜を剥がすと上
面の反射膜も共に剥がせることが考えられるが、高温の
焼成であることと、被膜を重層することは、他種の塗布
材料、塗布装置を必要とし工程が複雑となり作業性が悪
かった。

【００１０】本発明はバルブの所望部分にのみディッピ
ング法により均一厚さの被膜を形成した発光特性と製造
が容易な管球およびこの管球を用いた照明装置を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の管球は、ガラスバルブと、このバルブ内に封装された
発光源と、上記バルブ表面に金属酸化物溶液をディッピ
ングにより塗布し、膜形成部を紫外線照射し、紫外線非
照射部の膜を剥離した後焼成して形成した被膜を複数層
積層してなる多層膜とを備えていることを特徴としてい
る。

【００１２】必然的に外径が急激に変化するバルブの端
部等の膜非形成部には溶液塗布後にマスキングをして、
膜形成部のバルブ中間部等に紫外線照射を行い塗布液膜
を反応させて被膜を形成する。この後、マスキングをし
た紫外線非照射部分の塗布膜を酸や塗布液膜の溶剤等に
浸漬することによって容易に剥がすことができる。そし
て、膜形成部は最後に所定温度で焼成して強固な被膜を
形成することができる。したがって、バルブのほぼ全
体に溶液が塗布されるが、塗布厚さが均一化しない端部
には被膜の非形成部が設けられ、管球の点灯時にはほぼ
均一膜厚の部分からほぼ均一波長の光線が照射される。

【００１３】また、本発明でいう多層光干渉膜の膜厚と
は、バルブ表面に形成される被膜の実際の厚さでもある
いは光学膜厚（実際の膜厚×屈折率）といわれる厚さで
もよい。

【００１４】本発明の請求項２に記載の管球は、多層膜
が、可視光透過赤外線反射膜、可視光反射赤外線透過
膜、光フィルタ膜の一種であることを特徴としている。

【００１５】ほぼ均一膜厚の被膜からほぼ均一波長の光
線を照射することができる。

【００１６】本発明の請求項３に記載の管球は、紫外線
非照射部が、バルブ端部の部分であることを特徴として
いる。

【００１７】必然的に外径が急激に変化するバルブの端
部には被膜が形成してないので、この端部部分から不所
望な波長光線の透過がない。なお、バルブの一端が半球
状など外径が緩やかに変化し一様厚さの被膜が形状され
る場合は、この端部側の被膜は剥離しなくても差支えな
い。

【００１８】本発明の請求項４に記載の管球は、紫外線
非照射部が、バルブ端部の外径が急激に変化する部分で
あることを特徴としている。

【００１９】外径が急激に変化するバルブの端部には被
膜が形成してないので、この端部部分から不所望な波長
光線の透過がない。

【００２０】本発明の請求項５に記載の管球は、紫外線
非照射部が、バルブの端部部分の閉塞部、封止部、排気
管配設部の少なくとも一部を含むことを特徴としてい
る。

【００２１】バルブの端部に設けられたこれらの部分は
外径が急激に変化しており、ここには被膜が形成してな
いので、この端部部分から不所望な波長光線の透過がな
い。本発明の請求項６に記載の管球は、発光源が、フィ
ラメントまたは放電電極をバルブ中心軸に沿って配設し
たものであることを特徴としている。

【００２２】管球は、コイリングしたフィラメントを発
光源としてバルブ中心軸に沿って配設したハロゲン電球
などの白熱電球またはバルブの両端部にフィラメントを
放電電極として対向配設した蛍光ランプ等の低圧放電ラ
ンプあるいはバルブの両端部に冷陰極を放電電極として
対向配設した低圧や高圧の放電ランプ等で、これら発光
源からの放射光を多層膜を介し外部に放出させる。

【００２３】本発明の請求項７に記載の照明装置は、器
具本体と、点灯装置と、この点灯装置に接続された上記
請求項１ないし請求項６のいずれか一に記載の管球とを
備えていることを特徴としている。

【００２４】上記請求項１ないし請求項６のいずれか一
に記載の作用を奏する管球が装着されたことにより、こ
の装置は発光特性に優れ、また、照射面に色むらやグレ
ア等の発生するのを防止できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は自動車用の小型ハロゲン電
球Ｌ１の一部断面正面図、図２は多層光干渉膜の縦断面
を拡大して示す断面図である。

【００２６】これら図において、石英ガラスからなるバ
ルブ１は球形状部１１に円筒形状部１２を連設してな
り、球形状部１１内のほぼ中心にはタングステン線をコ
イリングして形成したフィラメント２が配設されてい
る。このフィラメント２はバルブ１の中心軸に沿って内
部導線３１，３１間に支持され、この内部導線３１，３
１の他端はバルブ１円筒形状部１２の一端部を圧潰して
形成した封止部４内に封止されたモリブデン箔３２，３
２に接続されている。また，各モリブデン箔３２，３２
の他端側には外部導線３３，３３が接続されている。ま
た、５はバルブ１の球形状部１１の頂部に設けられた排
気管、６はバルブ１の外表面に形成されているたとえば
可視光透過赤外線反射膜を構成する多層光干渉膜、７は
多層光干渉膜が形成されていない被膜の非形成部であ
る。なお、密封されたバルブ１内にはハロゲンを含むア
ルゴンなどの不活性ガスが封入してある。

【００２７】さらに、多層光干渉膜６について詳述する
と、多層光干渉膜６はバルブ１の球形状部１１をなす範
囲部分Ａ部位−Ｂ部位間の外面に形成されていて、球形
状部１１から円筒形状部１２にかかる急激に形状が変わ
る部分Ｂ部位およびこのＢ部位から円筒形状部１２の部
分Ｃ部位にかけてと、球形状部１１頂部の急激に外径が
細く変わった排気管５の部分Ｄ部位には多層光干渉膜が
形成されていない。

【００２８】そして、この多層干渉膜６からなる可視光
透過赤外線反射膜は図２にその膜厚を誇張して示すよう
に、バルブ１面上に第一層として金属酸化物（酸化チタ
ン）からなる高屈折率層膜６Ｈ、第二層として金属酸化
物（酸化けい素）からなる低屈折率層膜６Ｌ、以下奇数
層に高屈折率層膜６Ｈ，６Ｈ，…を、偶数層に低屈折率
層膜６Ｌ，６Ｌ，…を交互に２０〜３２層積層して形成
したものである。

【００２９】そして、この多層干渉膜６は図３（ａ）〜
（ｉ）に示すような工程を経て形成される。

【００３０】まず、フィラメント２を封装したバルブ１
内を排気管５を介し排気し、ハロゲンを含むアルゴンな
どの不活性ガスを封入したハロゲン電球Ｌを用意する。
一方、テトライソプロチタネートなどの有機チタン化合
物をアセチルアセトン、ポリエチレングリコールに反応
させたエタノール系の溶剤に溶かしたチタン含有量が約
６重量％のチタン溶液Ｔと、エチルシリケート重合体な
どの有機けい素化合物を有機溶剤に溶かしたけい素含有
量が約６重量％のけい素溶液Ｓを用意する。図中８Ｔ，
８Ｓは溶液Ｔ，Ｓの収容容器である。（図３（ａ））つぎに、ハロゲン電球Ｌの排気管５側を下方にしてバル
ブ１をチタン溶液Ｔ中に球形状部１１から円筒形状部１
２のＢ部位に少しかかる部分位までを浸漬する。（図３
（ｂ））つぎに、ハロゲン電球Ｌのバルブ１をチタン溶液Ｔ中か
ら徐々に引上げ、バルブ１の外面にチタン溶液Ｔの塗布
液膜Ｔ１を形成する。そして、付着した塗布液膜Ｔ１を
乾燥させる。（図３（ｃ））つぎに、バルブ１の上方側の封止部４から円筒形状部１
２の部分（Ｃ部位）までの周面および下方側の排気管５
の先端から根元付近までの周面を合致して覆うことので
きる、円筒形状および皿形状をなすたとえば板体などで
２分割可能なカバー体８２，８２および８３，８３を用
意する。（図３（ｄ））つぎに、上記カバー体８２，８２および８３，８３を矢
印方向（図３（ｄ））に互いに近寄らせ合致させて、バ
ルブ１の上方側の円筒形状部１２および下方側の排気管
５を覆う。そして、露出しているバルブ１の球形状部１
１の外周面に紫外線放射ランプ８４，８４，…から紫外
線を照射する。（図３（ｅ））この紫外線照射によって、外周面（部分Ａ−Ｂ間）のチ
タン溶液Ｔの塗布液膜Ｔ１は反応してチタン被膜Ｔ２と
なる。（図３（ｆ））つぎに、上記カバー体８３，８３で覆われていた紫外線
非照射部の排気管５の先端から根元付近（Ｄ範囲）まで
を硝酸液８５（チタン溶液Ｔの溶剤液でもよい。）中に
浸漬して（図３（ｇ））、この排気管５部分近傍（Ｄ範
囲）に塗布されていたチタン溶液Ｔの塗布液膜Ｔ１を剥
がす。

【００３１】つぎに、バルブ１を反転させて上記カバー
体８２，８２で覆われていた紫外線非照射部の円筒形状
部１２から球形状部１１との境（Ｃ範囲）までを硝酸液
８５（チタン溶液Ｔの溶剤液でもよい。）中に浸漬して
（図３（ｈ））、この円筒形状部１２部分（Ｃ範囲）に
塗布されていたチタン溶液Ｔの塗布液膜Ｔ１を剥がす。
つぎに、バルブ１を加熱炉に入れ５００℃以上の温度
で焼成することによって紫外線照射部のチタン被膜Ｔ２
を酸化チタン膜（高屈折率層膜）６Ｈとする。（図３
（ｉ））そして、つぎにこの第１層目の酸化チタン膜（高屈折率
層膜）６Ｈを形成したバルブ１をけい素溶液Ｓ中に浸漬
して上述したと同様の工程（図３（ａ）〜（ｉ））を経
て第２層目の酸化けい素膜（低屈折率層膜）６Ｌを形成
する。以下、同様の工程（図３（ａ）〜（ｉ））を繰り
返し行い、酸化チタン膜（高屈折率層膜）６Ｈと酸化け
い素膜（低屈折率層膜）６Ｌとを交互に所定層積層し
て、図１に示すハロゲン電球Ｌを得る。

【００３２】このような被膜６Ｈ，６Ｌの形成によれ
ば、バルブ１の円筒形状部１２は中間部までが溶液Ｔ，
Ｓに浸漬されて引上げられるので、その浸漬部近傍は表
面張力により液の上昇があり実際に浸漬した部分より上
方にまで薄い塗布液膜Ｔ１が形成されてしまう。また、
最後に引上げられる排気管５には上方側より流下した溶
液が溜り厚い塗布液膜Ｔ１となる。さらに、球形状部１
１の両端部にある円筒形状部１２および排気管５は球形
状部１１の形状と急激に外形が変わるため塗布液膜Ｔ１
の厚さが一様にできない。

【００３３】しかし、本発明では均一な塗布液膜Ｔ１が
形成された必要部分は紫外線反応による被膜としてお
き、塗布液膜Ｔ１の厚さが一様にできないバルブ１両端
部の塗布液膜Ｔ１形成部を紫外線を当てずに（紫外線非
照射部）反応させないでおいて剥離溶剤液中に浸漬する
ようにしたので、容易に剥離させることができる。

【００３４】このようにして、高屈折率層膜（酸化チタ
ン膜）６Ｈ，…と低屈折率層膜（酸化チタン膜）６Ｌ，
…とを積層して形成した多層光干渉膜６を有するハロゲ
ン電球Ｌは、バルブ１のＡ部位−Ｂ部位の範囲内におい
てはほぼ均一厚さの被膜６が得られる。

【００３５】そして、このハロゲン電球Ｌを照明装置の
器具本体の反射鏡内などに取付け、電源から点灯装置を
介し通電して点灯すれば、所定の波長光線を反射や透過
した放射光が得られ、発光特性が向上できるとともに照
射される光色にむらやグレアが発生することのない配光
が優れた電球Ｌを提供することができる。特に、車両用
前照灯などに使用してグレア発生がないので視認性を向
上できる。

【００３６】また、図４および図５は本発明の他の実施
の形態を示すハロゲン電球Ｌで、上記図１と同一部分に
は同一の符号を付してその説明は省略する。この図４に
示した電球Ｌは、バルブ１の形状が球状をなし、上記実
施の形態と同様に球形状部１１のみに多層光干渉膜６が
形成されていて、球形状部１１に連接する急激にその外
形（外径）が変化する圧潰封止部４の一部と排気管５部
には、ディッピングによって塗布被膜を形成し紫外線処
理した後、剥離処理した被膜のない非形成部（紫外線非
照射部）７が形成してある。

【００３７】また、図５に示した電球Ｌは、円筒形状を
なすバルブ１であつて、この電球Ｌも上述した図１およ
び図４の場合と同様に、多層光干渉膜６が形成されてい
る円筒形状１２に連接する急激にその外形（外径）が変
化する圧潰封止部４の一部と排気管５部には、被膜のな
い非形成部（紫外線非照射部）７が形成してある。

【００３８】そして、これら図４および図５に示す電球
Ｌも、図１に示す実施の形態の電球Ｌと同様な作用効果
を奏する。

【００３９】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ない。たとえば、電球はバルブの一端に封止部を形成し
たハロゲン電球に限らず他の用途の電球でも、あるいは
発光源として対向した放電電極を有する放電ランプであ
ってもよく，また，封止部がバルブの両端部に設けてあ
るものでもよい。また、バルブの一端が半球状など外径
が緩やかに変化していて一様厚さの被膜が形状される場
合は、この端部の被膜は剥離しなくても差支えない。ま
た、封止部は圧潰封止に限らず、バルブを収縮して形成
した封止部でもよく、また、モリブデン箔などの金属箔
に限らず、線状の封着部材を用いるものであってもよ
い。また，バルブ形状や材質も実施の形態のものに限ら
ず、所要の透光性と光屈折率と耐熱性を併有するもので
あればよい。さらに、上記実施例では高屈折率層膜に
二酸化チタン（ＴｉＯ₂）を、低屈折率層膜に二酸化ケ
イ素（ＴｉＯ₂）を用いたが、これに限らず高屈折率層
膜としては五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、二酸化ジル
コン（ＺｒＯ₂）、二酸化亜鉛（ＺｎＯ₂）など、低屈
折率層膜としてはふっ化マグネシウム（ＭｇＦ）などで
あってもよい。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、塗布厚
さが均一化しない部分には被膜が形成してないので、管
球の点灯時にはほぼ均一膜厚の部分から所定の波長光線
を反射や透過して照射し、発光特性を向上できるととも
に照射される光色にむらやグレアが発生することのない
配光が優れた管球を提供することができる。

【００４１】請求項２に記載の発明によれば、ほぼ均一
膜厚の被膜から所定のほぼ均一波長の光線を照射するこ
とができる。

【００４２】請求項３ないし請求項５に記載の発明によ
れば、必然的に外形や外径が急激に変化するバルブの端
部には被膜が形成してないので、この端部部分から不所
望な波長光線の透過がなく、上記請求項１に記載と同様
な効果を有する。

【００４３】請求項６に記載の発明によれば、ハロゲン
電球などの白熱電球や放電ランプ等に適用して、上記請
求項１ないし請求項５に記載と同様な効果を有する。

【００４４】請求項７に記載の発明によれば、照明装置
に上記請求項１ないし請求項６のいずれか一に記載の管
球を備えているので、発光特性および配光特性の優れた
照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すハロゲン電球の一部
断面正面図である。

【図２】多層光干渉膜の縦断面を拡大して示す断面図で
ある。

【図３】（ａ）〜（ｉ）は管球に多層干渉膜を形成する
工程を順を追って示す説明図である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示すハロゲン電球の
正面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態を示すハロゲン電球の
正面図である。

【符号の説明】

Ｌ：管球（電球）１：ガラスバルブ１１：球形状部１２：円筒形状部２：発光源（フィラメント、放電電極）４：封止部５：排気管６：可視光透過赤外線反射膜（多層干渉膜）７：被膜の非形成部（紫外線非照射部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスバルブと；このバルブ内に封装さ
れた発光源と；上記バルブ表面に金属酸化物溶液をディ
ッピングにより塗布し、膜形成部を紫外線照射し、紫外
線非照射部の膜を剥離した後焼成して形成した被膜を複
数層積層してなる多層膜と；を備えていることを特徴と
する管球。
【請求項２】多層膜が、可視光透過赤外線反射膜、可
視光反射赤外線透過膜、光フィルタ膜の一種であること
を特徴とする請求項１に記載の管球。
【請求項３】紫外線非照射部が、バルブ端部であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の管球。
【請求項４】紫外線非照射部が、バルブ端部の外径が
急激に変化する部分であることを特徴とする請求項１に
記載の管球。
【請求項５】紫外線非照射部が、バルブの端部の閉塞
部、封止部、排気管配設部の少なくとも一部を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の管球。
【請求項６】発光源は、フィラメントまたは放電電極
をバルブ中心軸に沿って配設したものであることを特徴
とする請求項１ないし請求項５のいずれか一に記載の管
球。
【請求項７】器具本体と；点灯装置と；この点灯装置
に接続された上記請求項１ないし請求項６のいずれか一
に記載の管球と；を備えていることを特徴とする照明装
置。