JPH117816A - 光吸収体、反射体および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】膜厚を小さくできるために成膜時間を短縮する
とともに、成膜設備の清掃頻度を少なくして低コストの
光吸収体、これを用いた反射体および照明装置を提供す
る。 【解決手段】主成分がチタンまたはチタン化合物からな
る第１の薄膜と、主成分がクロムまたはクロム化合物か
らなり膜厚が第１の薄膜の約２倍の第２の薄膜をと含む
吸光膜を基体の表面に形成して光吸収体を得る。さら
に、吸光膜の上に多層干渉膜からなる特定波長域光を反
射する光選択反射膜を形成することにより、反射体を得
る。第１の薄膜と第２の薄膜との光学的膜厚を約１：２
にすることにより、その理由は詳でないが、十分な光吸
収作用を維持しながら吸光膜の光学的膜厚を小さくする
ことができ、成膜時間を短縮するとともに、成膜設備の
清掃頻度を少なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光吸収体、これを用
いた反射体および照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイクロイックミラーと称される多層干
渉膜からなり、可視光を反射して熱線を透過する光選択
反射膜を備えた反射体は、光源たとえば電球が可視光と
ともに放射する多量の熱線をなるべく除去して可視光だ
けを反射することができるため、スポットライトなどの
照明器具の反射体として使用すると、理論上約８０％の
熱線を除去することができる。

【０００３】したがって、店舗照明において、商品を熱
線から保護して照明する場合に多用されている。

【０００４】ところで、多層干渉膜からなる光選択反射
膜を備えた反射体には、基体にガラスを用いたものと、
金属を用いたものとがある。

【０００５】金属の基体を用いた反射体は、大きな反射
体や異形の反射体に好適である。

【０００６】しかし、金属の基体を用いる光選択反射膜
を備えた反射体においては、光選択反射膜をいったん透
過した熱線の多くが、基体の表面で反射して再び多層干
渉膜を背面側から透過して被照体側へ照射されるという
問題がある。

【０００７】そこで、基体と多層干渉膜との間に熱線吸
収膜を形成している。熱線吸収膜として、黒色塗装層、
黒色染料層、黒色化陽極酸化膜、またはチタン系の薄膜
およびクロム系の薄膜の複合層などを用いることが知ら
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、熱線の一部
は熱線吸収膜の表面で反射して可視光反射・熱線透過膜
を再び透過して戻るという問題がある。このため、熱線
除去率が低下する。

【０００９】上記の種々の熱線吸収膜のうち、チタン系
の薄膜およびクロム系の薄膜の複合層は、熱線および可
視光にわたる広い波長範囲の光を良好に吸収する性質を
有している光吸収体である。この光吸収体を熱線吸収体
として上記のように用いることにより、熱線吸収膜の表
面における熱線の反射の問題を実用的な範囲で解決する
ことができるようになり、熱線除去率が向上した。

【００１０】しかし、従来のチタン系の薄膜およびクロ
ム系の薄膜の複合層からなる吸光膜は、チタン系の薄膜
とクロム系の薄膜とがほぼ同一の光学的膜厚に形成され
ていた。

【００１１】このため、十分な熱線吸収作用を行わせる
には、その光学的膜厚を大きくする必要があった。

【００１２】このため、成膜に数十分程度の長時間を要
していた。

【００１３】このことは、成膜設備の清掃頻度を高める
ことにもなって、そのためコスト高であった。

【００１４】本発明は、光学的膜厚を小さくできるため
に成膜時間を短縮するとともに、成膜設備の清掃頻度を
低くして、低コストの光吸収体、これを用いた反射体お
よび照明装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の光吸収
体は、基体と；主成分がチタンからなり基体の表面に形
成された第１の薄膜および主成分がクロムからなり第１
の薄膜の上に形成された第１の薄膜の約２倍の光学的膜
厚を有する第２の薄膜を含む吸光膜と；を具備している
ことを特徴としている。

【００１６】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１７】基体について説明する。

【００１８】基体は、金属、合成樹脂、ガラスおよびセ
ラミックスなどの剛性のある材料を用いることができる
が、基体に吸収した熱を放散させるために、なるべく放
熱性の良好なものが効果的である。熱線を放散させるに
は、吸収した熱によって基体が温度上昇するから、輻
射、対流または伝導のいずれか一または複数の態様の組
み合わせによればよい。

【００１９】しかし、基体の形状および構造は自由であ
る。熱線を吸収させたい部材を基体として、本発明の複
合層を形成すれば、熱線を良好に吸収するからである。

【００２０】次に、吸光膜について説明する。

【００２１】第１の薄膜において、主成分がチタンであ
るとは、チタン金属を主成分としていることであり、副
成分については自由であるという意味である。すなわ
ち、薄膜の屈折率の調整、密着性および耐久性の改善な
どのために、アルミナＡｌ₂Ｏ₃、シリカＳｉＯ₂などを
副成分として混合することが許容される。

【００２２】第２の薄膜において、主成分がクロムであ
るとは、クロム金属を主成分としていることであり、副
成分については自由である。副成分につては、第１の薄
膜と同様である。

【００２３】また、第２の薄膜は、その光学的膜厚が第
１の薄膜の光学的膜厚の約２倍であることが重要であ
る。

【００２４】なお、光学的膜厚とは、膜の機械的膜厚に
当該膜の構成材料の屈折率を乗じた値をいう。

【００２５】また、約とは本発明の本質に影響のない範
囲で多少の誤差は許容されるのであって、その意味にお
いて、±１５％までの範囲をいう。

【００２６】さらに、第１の薄膜および第２の薄膜を形
成するの際して、要すれば各膜の複数層を交互に重層し
てもよい。

【００２７】そうして、本発明においては、吸光膜を第
１の薄膜と第２の薄膜との光学的膜厚比率を約１：２に
することにより、その理由は詳でないが、吸光膜全体の
光学的膜厚を小さくしても、熱線および可視光の吸収率
が８０％以上と高くて、したがって熱線反射率を２０％
以内に小さくすることができ、このため成膜時間を短縮
するとともに、成膜設備の清掃頻度を少なくすることが
できる。

【００２８】また、本発明においては、熱線を良好に吸
収することが可能であるから、熱線吸収膜として利用す
ることについては、以上説明したとおりであるが、可視
光に対する吸収率も高いなるので、可視光吸収を主たる
目的とする用途に対しても、その十分期待に応えること
ができる。もちろん、熱線を吸収するとともに、なるべ
く可視光も遮光したい場合には特に効果的であることは
いうまでもない。

【００２９】請求項２の発明の光吸収体は、基体と；主
成分がチタン化合物からなり基体の表面に形成された第
１の薄膜および主成分がクロム化合物からなり第１の薄
膜の上に形成された第１の薄膜の約２倍の光学的膜厚を
有する第２の薄膜を含む吸光膜と；を具備していること
を特徴としている。

【００３０】チタン化合物とは、金属チタンではなく、
チタンの酸化物、窒化物などを意味する。

【００３１】同様に、クロム化合物とは、金属クロムで
はなく、クロムの酸化物を意味する。

【００３２】副成分については、請求項１と同様であ
る。

【００３３】約の意味については、請求項１と同様であ
る。

【００３４】そうして、本発明においても、請求項１と
同様良好な光吸収作用を行う。

【００３５】請求項３の発明の光吸収体は、請求項１ま
たは２記載の光吸収体において、チタン化合物は、酸化
チタンおよびまたは窒化チタンであり；クロム化合物
は、酸化クロムである；ことを特徴としている。

【００３６】本発明は、副成分として実際的な材料を具
体的に示している。

【００３７】請求項４の発明の反射体は、基体と；主成
分がチタンからなり基体の表面に形成された第１の薄膜
および主成分がクロムからなり第１の薄膜の上に形成さ
れた第１の薄膜の約２倍の光学的膜厚を有する第２の薄
膜を含む吸光膜と；多層干渉膜からなり第２の薄膜の上
に形成されて特定波長域光を反射する光選択反射膜と；
を具備していることを特徴としている。

【００３８】本発明は、特定波長域光たとえば可視光を
反射して、その他の波長域の光たとえば熱線を透過し、
基体にその他の波長域の光たとえば熱線を吸収させ、基
体の背面側へ吸収した熱を放散させるようにした反射体
である。

【００３９】吸光膜は、チタンを主成分とする第１の層
およびクロムを主成分とする第２の層によって構成され
ている。

【００４０】光選択反射膜としては、既知の構成のもの
を用いることができる。たとえば、二酸化チタンＴｉＯ
₂と二酸化ケイ素ＳｉＯ₂、またはフッ化マグネシウムＭ
ｇＦ₂と二酸化ケイ素ＳｉＯ₂などの高低屈折率の薄膜を
交互に数ないし数十層重層して形成したものを用いるこ
とができる。

【００４１】そうして、本発明においては、反射体に入
射した光線のうち特定波長域光たとえば可視光は、光選
択膜で反射して所望方向へ照射される。熱線は、光選択
反射膜を透過して吸光膜に入射して吸収され、さらに基
体に伝熱して基体の温度を上昇させるが、基体の熱は主
として背面側から放射および対流によって放散される。

【００４２】本発明において、特定波長域光とは、可視
光に限定されるものではなく、たとえば紫外線であって
もよい。また、可視光または紫外線であっても、さらに
特定の狭い波長域の色光を反射するようにすることもで
きる。

【００４３】請求項５の発明の反射体は、基体と；主成
分がチタン化合物からなり基体の表面に形成された第１
の薄膜および主成分がクロム化合物からなり第１の薄膜
の上に形成された第１の薄膜の約２倍の光学的膜厚を有
する第２の薄膜を含む吸光膜と；多層干渉膜からなり吸
光膜の上に形成された光選択反射膜と；を具備している
ことを特徴としている。

【００４４】本発明においては、吸光膜は、その第１の
層がチタン化合物を主成分とし、第２の層がクロム化合
物を主成分としている以外は基本的に請求項４と同様で
ある。

【００４５】請求項６の発明の反射体は、請求項４また
は５記載の反射体において、基体の表面は、回転２次曲
面形状をなしていることを特徴としている。

【００４６】本発明は、反射体が回転２次曲面形状をな
しているので、主として白熱電球などのほぼ点光源と組
み合わせて用いる照明器具その他の照明装置に好適であ
る。

【００４７】請求項７の発明の反射体は、請求項４ない
し６のいずれか一記載の反射体において、チタン化合物
は、酸化チタンおよびまたは窒化チタンであり；クロム
化合物は、酸化クロムである；ことを特徴としている。

【００４８】本発明は、副成分として実際的な材料を具
体的に示している。

【００４９】請求項８の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体に装着された請求項４ないし７のい
ずれか一記載の反射体と；放射を反射体に入射するよう
に照明装置本体に配設された光源と；を具備しているこ
とを特徴としている。

【００５０】本発明において、照明装置とは、光源の発
光を何らかの目的で利用する装置の全てに適応するもの
である。したがって、スポットライト、ダウンライトな
どの照明器具、光ファイバー照射装置、紫外線照射装
置、表示装置および標識装置などであってもよい。

【００５１】

【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。

【００５２】図１は、本発明の光吸収体の一実施形態を
示す概念的断面図である。

【００５３】図において、１は基体、２は吸光膜であ
る。

【００５４】基体１は、アルミニウム板である。

【００５５】吸光層２は、第１の薄膜２ａおよび第２の
薄膜２ｂからなる。

【００５６】第１の薄膜２ａは、チタンを主成分として
構成されている。

【００５７】第２の薄膜２ｂは、クロムを主成分として
構成されていて、その膜厚は第１の膜厚の約２倍であ
る。

【００５８】図２は、図１に示す本発明の光吸収体の一
実施形態における吸光膜の反射率分布を基体の反射率と
比較しながら示すグラフである。

【００５９】図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸
は反射率（％）を、それぞれ示す。

【００６０】曲線Ａは吸光膜２の第１の薄膜２ａの光学
的膜厚が９１ｎｍ、第２の薄膜２ｂの光学的膜厚が１８
２ｎｍの実施例の反射率分布である。

【００６１】曲線Ｂは、同じく第１の薄膜２ａの光学的
膜厚が９０ｎｍ、第２の薄膜２ｂの光学的膜厚が１８０
ｎｍの実施例の反射率分布である。

【００６２】曲線Ｃは、同じく第１の薄膜２の光学的膜
厚が８９．６ｎｍ、第２の薄膜２ｂの光学的膜厚が１７
９ｎｍの実施例の反射率分布である。

【００６３】曲線Ｄは、基体１のアルミニウムの反射率
分布である。

【００６４】図２から明らかなように、熱線として波長
１２００〜２０００ｎｍの範囲内を除去すべき熱線とし
た場合、曲線Ｃの場合において２００ｎｎ付近で若干２
０％を超えるが、全ての場合に良好な低反射率分布を示
した。反射率が低いということは、熱線の吸収が良好で
あることを示していることになる。

【００６５】これに対して、基体１のアルミニウムのみ
では、９０％以上熱線を反射することが分かる。

【００６６】図３は、本発明の反射体の第１の実施形態
を示す概念的断面図である。

【００６７】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【００６８】本実施形態は、図１の光吸収体の吸光膜２
の構成を変更するとともに、吸光膜２’の上に光選択反
射膜３を形成したものである。

【００６９】吸光膜２’は、第１の薄膜２ａ’が二酸化
チタンＴｉＯ₂を主成分とする材料からなり、また第２
の薄膜２ｂ’が酸化クロムＣｒ₂Ｏ₃を主成分とする材料
からなる。

【００７０】光選択反射膜３は、酸化チタンを主成分と
する薄膜と二酸化ケイ素を主成分とする薄膜とを交互に
約１０層重層してなる。

【００７１】図中、１ａは基体１の頂部に形成された光
源挿通孔である。

【００７２】図４は、本発明の反射体の第２の実施形態
を示す断面図である。

【００７３】図において、図３と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【００７４】本実施形態は、反射体が回転放物面形状を
なしている点において異なる。

【００７５】図５は、本発明の照明装置の一実施形態で
あるスポットライトを示す一部断面正面図である。

【００７６】図において、４はスポットライト本体、５
は反射体、６は光源である。

【００７７】スポットライト本体４は、基台４ａ、ヒン
ジ部４ｂ、アーム４ｃ、ソケット４ｄ、反射体保護カバ
ー４ｅおよび前面透光カバー４ｆからなる。

【００７８】基台４ａは、天井などの被取付面７に取り
付ける機能を備えている。

【００７９】ヒンジ部４ｂは、基台４ａに配設され、ア
ーム４ｃを所望の方向へ向けて設定することができる。

【００８０】ソケット４ｄは、アーム４ｃの先端に固着
されている。

【００８１】反射体保護カバー４ｅは、ソケット４ｄの
周囲に一体に形成され、内部に反射体５を収納してい
る。

【００８２】透光性カバー４ｆは、透明ガラス板からな
り、反射体保護カバー４ｅの開口端に装着されている。

【００８３】光源６は、その口金がソケット４ｄにねじ
込まれることによって装着されて反射体５のほぼ焦点位
置に配設される。

【００８４】

【発明の効果】請求項１ないし３の各発明によれば、チ
タンまたはチタン化合物を主成分とする第１の薄膜に対
して、クロムまたはクロム化合物を主成分とする第２の
薄膜の光学的膜厚を約２倍にすることにより、十分な光
吸収作用を維持しながら吸光膜の光学的膜厚を薄くして
成膜時間を短縮するとともに、成膜設備の清掃頻度を著
しく少なくして、低コストの光吸収体を提供することが
できる。

【００８５】請求項１の発明によれば、加えて第１の薄
膜がチタンを主成分とし、第２の薄膜がクロムを主成分
とする吸光膜を備えた光吸収体を提供することができ
る。

【００８６】請求項２の発明によれば、加えて第１の薄
膜がチタン化合物を主成分とし、第２の薄膜がクロム化
合物を主成分とする吸光膜を備えた光吸収体を提供する
ことができる。

【００８７】請求項３の発明によれば、加えてチタン化
合物およびクロム化合物の種類を具体的に規定した光吸
収体を提供することができる。

【００８８】請求項４ないし７の各発明によれば、吸光
膜がチタンまたはチタン化合物を主成分とする第１の薄
膜に対して、クロムまたはクロム化合物を主成分とする
第２の薄膜の光学的膜厚を約２倍にすることにより、十
分な光吸収作用を維持しながら吸光膜の光学的膜厚を小
さくして成膜時間を短縮するとともに、成膜設備の清掃
頻度を著しく少なくして、低コストの多層干渉膜からな
る光選択反射膜を備えた反射体を提供することができ
る。

【００８９】請求項４の発明によれば、加えて第１の薄
膜がチタンを主成分とし、第２の薄膜がクロムを主成分
とする吸光膜を備えた反射体を提供することができる。

【００９０】請求項５の発明によれば、加えて第１の薄
膜がチタン化合物を主成分とし、第２の薄膜がクロム化
合物を主成分とする吸光膜を備えた反射体を提供するこ
とができる。

【００９１】請求項６の発明によれば、加えてチタン化
合物およびクロム化合物の種類を具体的に規定した反射
体を提供することができる。

【００９２】請求項７の発明によれば、加えて回転２次
曲面形状をなし、点光源を有する照明器具などの照明装
置用として好適な反射体を提供することができる。

【００９３】請求項８の発明によれば、加えて請求項４
ないし６の効果を有する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】本発明の光吸収体の一実施形態を示す概念的断
面図

【図２】図１に示す本発明の光吸収体の一実施形態にお
ける吸光膜の反射率を基体の反射率と比較しながら示す
グラフ

【図３】本発明の反射体の第１の実施形態を示す概念的
断面図

【図４】本発明の反射体の第２の実施形態を示す断面図

【図５】本発明の照明装置の一実施形態におけるスポッ
トライトを示す一部断面正面図

【符号の説明】

１…基体 ２…吸光膜 ２ａ…第１の薄膜 ２ｂ…第２の薄膜 ３…光選択反射膜

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基体と；主成分がチタンからなり基体の表
   面に形成された第１の薄膜および主成分がクロムからな
   り第１の薄膜の上に形成された第１の薄膜の約２倍の光
   学的膜厚を有する第２の薄膜を含む吸光膜と；を具備し
   ていることを特徴とする光吸収体。
2. 【請求項２】基体と；主成分がチタン化合物からなり基
   体の表面に形成された第１の薄膜および主成分がクロム
   化合物からなり第１の薄膜の上に形成された第１の薄膜
   の約２倍の光学的膜厚を有する第２の薄膜を含む吸光膜
   と；を具備していることを特徴とする光吸収体。
3. 【請求項３】チタン化合物は、酸化チタンおよびまたは
   窒化チタンであり；クロム化合物は、酸化クロムであ
   る；ことを特徴とする請求項２記載の光吸収体。
4. 【請求項４】基体と；主成分がチタンからなり基体の表
   面に形成された第１の薄膜および主成分がクロムからな
   り第１の薄膜の上に形成された第１の薄膜の約２倍の光
   学的膜厚を有する第２の薄膜を含む吸光膜と；多層干渉
   膜からなり第２の薄膜の上に形成されて特定波長域光を
   反射する光選択反射膜と；を具備していることを特徴と
   する反射体。
5. 【請求項５】基体と；主成分がチタン化合物からなり基
   体の表面に形成された第１の薄膜および主成分がクロム
   化合物からなり第１の薄膜の上に形成された第１の薄膜
   の約２倍の光学的膜厚を有する第２の薄膜を含む吸光膜
   と；多層干渉膜からなり吸光膜の上に形成された特定波
   長域光を反射する光選択反射膜と；を具備していること
   を特徴とする反射体。
6. 【請求項６】基体の表面は、回転２次曲面形状をなして
   いることを特徴とする請求項４または５記載の反射体。
7. 【請求項７】チタン化合物は、酸化チタンおよびまたは
   窒化チタンであり；クロム化合物は、酸化クロムであ
   る；ことを特徴とする請求項５記載の反射体。
8. 【請求項８】照明装置本体と；照明装置本体に装着され
   た請求項４ないし７のいずれか一記載の反射体と；放射
   を反射体に入射するように照明装置本体に配設された光
   源と；を具備していることを特徴とする照明装置。