特許 6223186 光源装置、および、フィラメント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6223186

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】光源装置、および、フィラメント

(51)【国際特許分類】

   H01K 1/08 20060101AFI20171023BHJP

   H01K 1/04 20060101ALI20171023BHJP

   H01K 1/10 20060101ALI20171023BHJP

【ＦＩ】

   H01K1/08

   H01K1/04

   H01K1/10

【請求項の数】9

【全頁数】59

(21)【出願番号】特願2013-547245(P2013-547245)

(86)(22)【出願日】2012年11月30日

(86)【国際出願番号】JP2012081149

(87)【国際公開番号】WO2013081127

(87)【国際公開日】20130606

【審査請求日】2015年10月16日

(31)【優先権主張番号】特願2011-263984(P2011-263984)

(32)【優先日】2011年12月1日

(33)【優先権主張国】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構省エネルギー革新技術開発事業／挑戦研究（事前研究一体型）／メゾスコピック材料を用いた電力光無損失変換技術の研究開発，産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000888

【氏名又は名称】特許業務法人 山王坂特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 貴夫

(72)【発明者】

【氏名】川上 康之

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１２４２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０７２３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５６２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５２００７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２２２１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｋ １／０４

Ｈ０１Ｋ １／０８

Ｈ０１Ｋ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

透光性気密容器と、当該透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、前記フィラメントに電流を供給するためのリード線とを有する光源装置であって、
前記フィラメントは、金属材料により形成された基体と、前記基体の可視光反射率を低下させるために前記基体を被覆する可視光反射率低下膜とを備え、
前記フィラメントの前記基体は、表面が鏡面に研磨加工され、波長４０００ｎｍ以上の赤外光の反射率が９０％以上であることを特徴とする光源装置。

【請求項2】

請求項１に記載の光源装置において、前記フィラメントは、波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対する反射率が５０％以下であることを特徴とする光源装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の光源装置において、前記可視光反射率低下膜は、２０００Ｋ以上の融点を有する誘電体膜であることを特徴とする光源装置。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光源装置において、前記可視光反射率低下膜は、２０００Ｋ以上の融点を有する金属の酸化物膜、窒化物膜、炭化物膜、および、ホウ化物膜のいずれかであることを特徴とする光源装置。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光源装置において、前記可視光反射率低下膜は、ＭｇＯ，ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）、ＧａＮ，３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）、ＨｆＯ_２、Ｌｕ２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、グラファイト、ダイヤモンド、ＣｒＺｒＢ_２、ＭｏＢ、Ｍｏ_２ＢＣ、ＭｏＴｉＢ_４、Ｍｏ_２ＴｉＢ_２、Ｍｏ_２ＺｒＢ_２、ＭｏＺｒ_２Ｂ_４、ＮｂＢ、Ｎｂ_３Ｂ_４、ＮｂＴｉＢ_４、ＮｄＢ_６、ＳｉＢ_３、Ｔａ_３Ｂ_４、ＴｉＷＢ_２、Ｗ_２Ｂ、ＷＢ、ＷＢ_２、ＹＢ_４、ＺｒＢ_１２、Ｃ，Ｂ_４Ｃ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＨｆＣ，ＮｂＣ，ＴｈＣ，ＴｉＣ，ＷＣ，ＡｌＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，ＴｉＮ，ＨｆＮ，ＬａＢ_６，ＺｒＢ_２，ＨｆＢ_２，ＴａＢ_２，ＴｉＢ_２，ＣａＯ，ＣｅＯ_２，およびＴｈＯ_２，のうちのいずれか、または、いずれかを含む材料で形成された膜を含むことを特徴とする光源装置。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光源装置において、前記基体は、Ｔａ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｍｏ，Ｒｅ，Ｗ，Ｒｕ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｒｈ、Ｃ，Ｂ_４Ｃ，ＳｉＣ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＨｆＣ，ＮｂＣ，ＴｈＣ，ＴｉＣ，ＷＣ，ＡｌＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，ＴｉＮ，ＨｆＮ，ＬａＢ_６，ＺｒＢ_２，ＨｆＢ_２，ＴａＢ_２，および、ＴｉＢ_２，のうちのいずれかを含有することを特徴とする光源装置。

【請求項7】

請求項１に記載の光源装置において、前記基体の表面粗さは、中心線平均粗さＲａが１μｍ以下、最大高さＲｍａｘが１０μｍ以下、および、十点平均粗さＲｚが１０μｍ以下、のうちの少なくとも１つを満たすことを特徴とする光源装置。

【請求項8】

金属材料により形成された基体と、前記基体の可視光反射率を低下するために前記基体を被覆する可視光反射率低下膜とを備え、
前記基体は、表面が鏡面に研磨加工され、波長４０００ｎｍ以上の赤外光の反射率が９０％以上であることを特徴とするフィラメント。

【請求項9】

請求項８に記載のフィラメントにおいて、前記基体の表面粗さは、中心線平均粗さＲａが１μｍ以下、最大高さＲｍａｘが１０μｍ以下、および、十点平均粗さＲｚが１０μｍ以下、のうちの少なくとも１つを満たすことを特徴とするフィラメント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エネルギー利用効率を改善した光源用フィラメントに関し、特に、フィラメントを用いた光源装置ならびに熱電子放出源に関する。

【背景技術】

【0002】

タングステンフィラメント等に電流を流すことにより、フィラメントを加熱して発光させる白熱電球が広く用いられている。白熱電球は、太陽光に近い演色性に優れた放射スペクトルが得られ、白熱電球の電力から光への変換効率は８０％以上になるが、放射光の波長成分は、図１に示すように赤外放射光成分が９０％以上である（図１の３０００Ｋの場合）。このため、白熱電球の電力から可視光への変換効率は、凡そ１５ ｌｍ／Ｗと低い値になる。一方、蛍光灯は、電力から可視光への変換効率が約９０ ｌｍ／Ｗであり、白熱電球よりも大きい。このため、白熱電球は、演色性に優れているが、環境負荷が大きいという問題がある。

【0003】

白熱電球を高効率化・高輝度化・長寿命化する試みとして，様々な提案がなされている。例えば、特許文献１および２には、電球内部に不活性ガスやハロゲンガスを封入することにより、蒸発したフィラメント材料をハロゲン化してフィラメントに帰還させ（ハロゲンサイクル）、フィラメント温度をより高くする構成が提案されている。一般的にこれらはハロゲンランプと呼ばれている。これにより、可視光への電力変換効率の上昇およびフィラメント寿命の延長の効果が得られる。この構成では、高効率化並びに長寿命化のために、封入ガスの成分並びに圧力の制御が重要となる。

【0004】

特許文献３−５には、電球ガラスの表面に赤外線反射コートを施し、フィラメントから放射された赤外光を反射して、フィラメントに戻し、吸収させる構成が開示されている。これにより、赤外光をフィラメントの再加熱に利用し、高効率化を図っている。

【0005】

特許文献６−９には、フィラメント自体に微細構造体を作製し，その微細構造体の物理的効果により，赤外放射を抑制し，可視光放射の割合を高めるという構成が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭６０−２５３１４６号公報

【特許文献2】特開昭６２−１０８５４号公報

【特許文献3】特開昭５９−５８７５２号公報

【特許文献4】特表昭６２−５０１１０９号公報

【特許文献5】特開２０００−１２３７９５号公報

【特許文献6】特表２００１−５１９０７９号公報

【特許文献7】特開平６−５２６３号公報

【特許文献8】特開平６−２１６７号公報

【特許文献9】特開２００６−２０５３３２号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】F. Kusunoki et al., Jpn. J. Appl. Phys. 43, 8A, 5253(2004).

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら，特許文献１，２のようにハロゲンサイクルを利用する技術は、寿命延伸効果を図ることはできるが、変換効率を大きく改善することは困難であり、現状，２０ ｌｍ／Ｗ程度の効率である。

【0009】

また，特許文献３−５のように、赤外放射を赤外線反射コートで反射して、フィラメントに再吸収させる技術は、フィラメントによる赤外光の反射率が７０％と高いために再吸収が効率良く起こらない。また，赤外線反射コートで反射された赤外光が、フィラメント以外の他の部分，例えばフィラメント保持部分並びに口金等に吸収され，フィラメントの加熱に利用されない。このため，本技術により、変換効率を大きく改善することは困難である。現状，２０ ｌｍ／Ｗ程度の効率となる。

【0010】

特許文献６−９のように微細構造により赤外放射光の抑制効果を図る技術は、非特許文献１のように赤外放射スペクトルの極一部分の波長に対して放射増強並びに抑制効果を示す報告は存在するものの、広範囲な赤外光全体に亘って赤外放射光の抑制を図ることは非常に困難である。これは、ある波長が抑制されると，別の波長は増強される性質のためである。このため、本技術を利用して大幅な効率改善を図ることは難しいと考えられている。また，微細構造作製に際して，電子ビームリソグラフィー等の高度な微細加工技術を利用するため，これを使用した光源は非常に高価なものとなる。更に，高温耐熱部材であるＷ基体上に微細構造を作り込んでも１０００℃程度の加熱温度で微細構造部分が溶融並びに破壊してしまうと言う問題も存在する。

【0011】

本発明の目的は、電力を可視光に変換する効率が高いフィラメントを備えた光源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために、本発明によれば、透光性気密容器と、透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、フィラメントに電流を供給するためのリード線とを有する光源装置が提供される。フィラメントは、表面の光の反射率を制御する構造を有する。例えば、フィラメントは、高融点金属材料により形成された基体と、基体の可視光反射率を低下させるために基体を被覆する可視光反射率低下膜とを備える。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、赤外波長領域の反射率が高く、可視光波長領域の反射率が低いフィラメントにより、赤外光放射を抑制し、可視光放射を高めることができるため、可視光光束効率の高い光源装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】従来のタングステンフィラメントの放射エネルギーの波長依存性を示すグラフ。

【図2】本発明のフィラメントの反射率と放射率と放射スペクトルとの関係を示すグラフ。

【図3】実施形態１のＴａ基体の研磨加工前の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度（放射スペクトル×視感度曲線）の波長依存性を示すグラフ。

【図4】実施形態１のＴａ基体の研磨加工後の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図5】実施形態１−１のＴａ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図6】実施形態１−１のＴａ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図7】実施形態１−２のＴａ基体に可視光反射率低下膜（ＺｒＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図8】実施形態１−３のＴａ基体に可視光反射率低下膜（Ｙ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図9】実施形態１−４のＴａ基体に可視光反射率低下膜（６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図10】実施形態１−５のＴａ基体に可視光反射率低下膜（ＧａＮ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図11】実施形態１−６のＴａ基体に可視光反射率低下膜（３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図12】実施形態１−７のＴａ基体に可視光反射率低下膜（ＨｆＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図13】実施形態１−８のＴａ基体に可視光反射率低下膜（Ｌｕ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図14】実施形態１−９のＴａ基体に可視光反射率低下膜（Ｙｂ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図15】実施形態１−１０のＴａ基体に可視光反射率低下膜（グラファイト膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図16】実施形態１−１１のＴａ基体に可視光反射率低下膜（ダイヤモンド膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図17】実施形態１−１〜１−１１のフィラメントの最適膜厚と可視光光束効率を表形式で示す説明図。

【図18】実施形態２のＯｓ基体の研磨加工前の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図19】実施形態２のＯｓ基体の研磨加工後の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図20】実施形態２−１のＯｓ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図21】実施形態２−１のＯｓ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図22】実施形態２−２のＯｓ基体に可視光反射率低下膜（ＺｒＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図23】実施形態２−３のＯｓ基体に可視光反射率低下膜（Ｙ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図24】実施形態２−４のＯｓ基体に可視光反射率低下膜（６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図25】実施形態２−５のＯｓ基体に可視光反射率低下膜（ＧａＮ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図26】実施形態２−６のＯｓ基体に可視光反射率低下膜（３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図27】実施形態２−７のＯｓ基体に可視光反射率低下膜（ＨｆＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図28】実施形態２−８のＯｓ基体に可視光反射率低下膜（Ｌｕ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図29】実施形態２−９のＯｓ基体に可視光反射率低下膜（Ｙｂ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図30】実施形態２−１０のＯｓ基体に可視光反射率低下膜（グラファイト膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図31】実施形態２−１１のＯｓ基体に可視光反射率低下膜（ダイヤモンド膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図32】実施形態２−１〜２−１１のフィラメントの最適膜厚と可視光光束効率を表形式で示す説明図。

【図33】実施形態３のＩｒ基体の研磨加工前の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図34】実施形態３のＩｒ基体の研磨加工後の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図35】実施形態３−１のＩｒ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図36】実施形態３−１のＩｒ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図37】実施形態３−２のＩｒ基体に可視光反射率低下膜（ＺｒＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図38】実施形態３−３のＩｒ基体に可視光反射率低下膜（Ｙ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図39】実施形態３−４のＩｒ基体に可視光反射率低下膜（６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図40】実施形態３−５のＩｒ基体に可視光反射率低下膜（ＧａＮ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図41】実施形態３−６のＩｒ基体に可視光反射率低下膜（３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図42】実施形態３−７のＩｒ基体に可視光反射率低下膜（ＨｆＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図43】実施形態３−８のＩｒ基体に可視光反射率低下膜（Ｌｕ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図44】実施形態３−９のＩｒ基体に可視光反射率低下膜（Ｙｂ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図45】実施形態３−１０のＩｒ基体に可視光反射率低下膜（グラファイト膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図46】実施形態３−１１のＩｒ基体に可視光反射率低下膜（ダイヤモンド膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図47】実施形態３−１〜３−１１のフィラメントの最適膜厚と可視光光束効率を表形式で示す説明図。

【図48】実施形態４のＭｏ基体の研磨加工前の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図49】実施形態４のＭｏ基体の研磨加工後の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図50】実施形態４−１のＭｏ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図51】実施形態４−１のＭｏ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図52】実施形態４−２のＭｏ基体に可視光反射率低下膜（ＺｒＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図53】実施形態４−３のＭｏ基体に可視光反射率低下膜（Ｙ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図54】実施形態４−４のＭｏ基体に可視光反射率低下膜（６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図55】実施形態４−５のＭｏ基体に可視光反射率低下膜（ＧａＮ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図56】実施形態４−６のＭｏ基体に可視光反射率低下膜（３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図57】実施形態４−７のＭｏ基体に可視光反射率低下膜（ＨｆＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図58】実施形態４−８のＭｏ基体に可視光反射率低下膜（Ｌｕ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図59】実施形態４−９のＭｏ基体に可視光反射率低下膜（Ｙｂ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図60】実施形態４−１０のＭｏ基体に可視光反射率低下膜（グラファイト膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図61】実施形態４−１１のＭｏ基体に可視光反射率低下膜（ダイヤモンド膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図62】実施形態４−１〜４−１１のフィラメントの最適膜厚と可視光光束効率を表形式で示す説明図。

【図63】実施形態５のＲｅ基体の研磨加工前の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図64】実施形態５のＲｅ基体の研磨加工後の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図65】実施形態５−１のＲｅ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図66】実施形態５−１のＲｅ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図67】実施形態５−２のＲｅ基体に可視光反射率低下膜（ＺｒＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図68】実施形態５−３のＲｅ基体に可視光反射率低下膜（Ｙ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図69】実施形態５−４のＲｅ基体に可視光反射率低下膜（６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図70】実施形態５−５のＲｅ基体に可視光反射率低下膜（ＧａＮ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図71】実施形態５−６のＲｅ基体に可視光反射率低下膜（３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図72】実施形態５−７のＲｅ基体に可視光反射率低下膜（ＨｆＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図73】実施形態５−８のＲｅ基体に可視光反射率低下膜（Ｌｕ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図74】実施形態５−９のＲｅ基体に可視光反射率低下膜（Ｙｂ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図75】実施形態５−１０のＲｅ基体に可視光反射率低下膜（グラファイト膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図76】実施形態５−１１のＲｅ基体に可視光反射率低下膜（ダイヤモンド膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図77】実施形態５−１〜５−１１のフィラメントの最適膜厚と可視光光束効率を表形式で示す説明図。

【図78】実施形態６のＷ基体の研磨加工前の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図79】実施形態６のＷ基体の研磨加工後の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図80】実施形態６−１のＷ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図81】実施形態６−１のＷ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図82】実施形態６−２のＷ基体に可視光反射率低下膜（ＺｒＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図83】実施形態６−３のＷ基体に可視光反射率低下膜（Ｙ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図84】実施形態６−４のＷ基体に可視光反射率低下膜（６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図85】実施形態６−５のＷ基体に可視光反射率低下膜（ＧａＮ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図86】実施形態６−６のＷ基体に可視光反射率低下膜（３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図87】実施形態６−７のＷ基体に可視光反射率低下膜（ＨｆＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図88】実施形態６−８のＷ基体に可視光反射率低下膜（Ｌｕ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図89】実施形態６−９のＷ基体に可視光反射率低下膜（Ｙｂ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図90】実施形態６−１０のＷ基体に可視光反射率低下膜（グラファイト膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図91】実施形態６−１１のＷ基体に可視光反射率低下膜（ダイヤモンド膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図92】実施形態６−１〜６−１１のフィラメントの最適膜厚と可視光光束効率を表形式で示す説明図。

【図93】実施形態７のＲｕ基体の研磨加工前の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図94】実施形態７のＲｕ基体の研磨加工後の反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図95】実施形態７−１のＲｕ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図96】実施形態７−１のＲｕ基体に可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）を備えたフィラメントの反射率と得られる放射スペクトル並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【図97】実施形態７−２のＲｕ基体に可視光反射率低下膜（ＺｒＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図98】実施形態７−３のＲｕ基体に可視光反射率低下膜（Ｙ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図99】実施形態７−４のＲｕ基体に可視光反射率低下膜（６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図100】実施形態７−５のＲｕ基体に可視光反射率低下膜（ＧａＮ膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図101】実施形態７−６のＲｕ基体に可視光反射率低下膜（３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図102】実施形態７−７のＲｕ基体に可視光反射率低下膜（ＨｆＯ_２膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図103】実施形態７−８のＲｕ基体に可視光反射率低下膜（Ｌｕ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図104】実施形態７−９のＲｕ基体に可視光反射率低下膜（Ｙｂ_２Ｏ_３膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図105】実施形態７−１０のＲｕ基体に可視光反射率低下膜（グラファイト膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図106】実施形態７−１１のＲｕ基体に可視光反射率低下膜（ダイヤモンド膜）を備えたフィラメントの光束効率の膜厚依存性を示すグラフ。

【図107】実施形態７−１〜７−１１のフィラメントの最適膜厚と可視光光束効率を表形式で示す説明図。

【図108】実施形態８の白熱電球の切り欠き断面図。

【図109】（ａ）〜（ｃ）可視光領域の反射率を４０％とし、赤外光領域の反射率を変化させた反射率の変化曲線を示すグラフ。

【図110】可視光領域と赤外光領域の反射率の差ΔＲと、可視光光束効率との関係を示すグラフ。

【図111】実施形態１−７のＴａ基体に可視光反射率低下膜（ＨｆＯ_２膜）を備えたフィラメントの反射率、得られる放射スペクトル、並びに分光光度の波長依存性を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の光源装置は、透光性気密容器と、透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、フィラメントに電流を供給するためのリード線とを備えた構成である。本発明では、フィラメントの表面の光の反射率を制御することにより、赤外光放射を抑制し、可視光放射の放射割合を高める。これにより、フィラメントの可視光光束効率を向上させる。

【0016】

フィラメントの表面の光の反射率を制御することで可視光放射の割合を高めることができる原理を、黒体放射におけるキルヒホッフの法則に基づいて、以下説明する。

【0017】

自然対流熱伝達の無い条件下（例えば真空中）における材料（ここではフィラメント）の入力エネルギーに対するエネルギー損失は平衡状態では以下の式（１）で与えられる。
（数１）
P (total)=P(conduction)+P(radiation) ・・・(1)

【0018】

ここで，P(total)は、全入力エネルギー，P(conduction)は、フィラメントに電流を供給するリード線を経て損失されるエネルギー，P(radiation)は、フィラメントが、加熱された温度で外部空間に光を放射して損失するエネルギーである。フィラメントは、その温度が２５００Ｋ以上の高温になると，リード線を経て損失されるエネルギーはわずか５％程度になり，残りの９５％以上のエネルギーは、光放射によって外部にエネルギー損失されるため，入力電力の殆ど全てのエネルギーを光に代えることが出来る。しかしながら，従来の一般的なフィラメントから放射される放射光の内，可視光成分の割合はわずか１０％程度で，大部分が赤外放射光成分であるため，そのままでは効率の良い可視光源とはならない。

【0019】

上記式（１）におけるP
(radiation)の項は一般的に、下記式（２）で記述することができる。

【数2】

式（２）においてε(λ)は、各波長における放射率，αλ^-5/(exp(β/λＴ)−１)の項は、プランクの放射則を示す。α＝３．７４７×１０^８ Ｗμｍ^４／ｍ^２，β＝１．４３８７×１０^４ μｍＫ，である。また，ε(λ)は、キルヒホッフの法則によって反射率Ｒ(λ)と式（３）の関係にある。
（数３）
ε(λ)＝１−Ｒ(λ) ・・・(3)

【0020】

式（２）と式（３）を関連付けて議論すると，仮に反射率が全ての波長に亘って１である材料は，式（３）よりε(λ)＝０となり，ひいては，式（２）における積分値が０となるため放射による損失が起こらなくなる。この物理的意味は，P(total)=P(conduction)となるため，少量の入力エネルギーでも光放射による損失が無く，フィラメントが非常に高い温度まで達することを意味している。一方，反射率が全ての波長に亘って０である材料は、完全黒体とよばれ，式（３）よりε(λ)＝１となる。この結果，式（２）における積分値は最大となり，ひいては，放射による損失量が最大となる。通常の材料は、放射率ε(λ)が０＜ ε(λ)＜１の間に存在し、かつ、その波長依存性は、劇的に変化することは無い（波長λ，温度Ｔに対する緩慢な依存性は存在する）。そのため、赤外から可視光領域における光放射は、図２の二点鎖線で示すスペクトルのように略可視から赤外領域に亘って均一に起こる。なお、図２の二点鎖線は、議論を簡略化するため全波長領域でε(λ)＝１として黒体放射スペクトルをプロットしている。

【0021】

一方、図２に一点鎖線で示すように赤外光領域で略０％の放射率を有し，７００ｎｍ以下の可視光領域で，略１００％の放射率を有する材料を，真空中で加熱した熱放射は、以下の式（４）で表現出来る。

【数4】

【0022】

式（４）において、θ(λ−λ_０） は、長波長から可視光のある波長λ_０までは放射率が０であり，ある波長λ_０よりも短波長の領域では放射率が１である階段関数的振る舞いを示す関数である。得られる放射スペクトルは階段関数的な放射率と黒体放射スペクトルを畳み込んだ形状となり，計算の結果は、図２の破線で示すスペクトルとなる。即ち，式（４）の物理的意味は，フィラメントへの入力エネルギーの小さい低温領域では輻射損失が抑えられており，式（４）のP(radiation)の項が0となるため，エネルギー損失がP(conduction)のみとなり，非常に効率良くフィラメント温度が上昇する。一方、フィラメント温度が高温になり，黒体放射スペクトルのピーク波長がλ_０より短くなるような温度領域になると，フィラメントに入力したエネルギーを図２の破線で示したスペクトルのように可視光放射として損失するようになる。

【0023】

式（４）におけるθ(λ−λ_０）は、上述のように長波長から可視光のある波長λ_０までは放射率が０であり，ある波長λ_０よりも短波長の領域では放射率が１である材料である。このような材料は、式（３）のキルヒホッフの法則により、図２に実線で示したように、波長λ_０以下で反射率が０で、波長λ_０よりも長波長領域で反射率が１となる。このことは、本発明のように、フィラメントの表面の光の反射率を制御することにより、フィラメントが電流供給等により加熱された時の赤外光放射を抑制し、可視光放射の放射割合を高めることができることを示している。すなわち、波長λ_０以下の可視光域の反射率が低反射率であり、波長λ_０よりも長波長の所定の赤外光領域の反射率が高反射率のフィラメントを用いることにより、赤外光放射を抑制し、可視光光束効率を向上させることができる。

【0024】

フィラメントの表面の光反射率を制御する構造としては、フィラメントの発光時の高温（例えば、２０００Ｋ以上）においても光反射率を制御できる構造であればどのようなものでもよく、例えば、フィラメントの表面を鏡面加工する構造や、フィラメントの表面に可視光反射率低下膜を備える構造や、フィラメントの基体を所望の光反射率を有する薄膜で被覆する構造等を用いることができる。

【0025】

本発明の第一の態様としては、フィラメントの表面の反射率が、波長λ_０以下の可視光域で２０％以下であり、波長λ_０よりも長波長の所定の赤外光領域で９０％以上であることが望ましい。波長λ_０以下の可視光域とは、波長７００ｎｍ以下で３８０ｎｍ以上であることが好ましく、波長７５０ｎｍ以下で３８０ｎｍ以上であることがより好ましい。反射率が９０％以上の所定の赤外光領域とは、波長４０００ｎｍ以上の赤外光領域であることが好ましく、波長１０００ｎｍ以上の赤外光領域で反射率が９０％以上である場合には更なる光束効率の向上を期待することが出来るため、より好ましい。なお、可視光域の反射率が２０％以下であれば、可視光域よりも短い波長領域での反射率が２０％を超えていても構わない。また、反射率が２０％以下の可視光域と反射率が９０％以上になる赤外光領域との間には、反射率が２０％以下から９０％以上まで変化する領域が存在するため、この領域の反射率が９０％未満であっても構わない。そのため、波長７５０ｎｍ以上波長４０００ｎｍ以下の波長領域は、反射率が２０％より大きく９０％未満であっても構わない。

【0026】

また、本発明の第二の態様としては、フィラメントの表面の反射率が、波長１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の光に対して８０％以上であって、波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対して５０％以下であることが望ましい。これらの波長並びに数値は，フィラメント加熱温度に対して赤外光放射を抑制し可視光光束効率向上を図る点から勘案することが出来る。また，４００ｎｍ未満の波長の光は，現実的な３０００ Ｋ程度の加熱温度では殆ど出力されないので，４００ｎｍ未満の反射率は任意の値であっても構わない。

【0027】

本発明の第三の態様としては、フィラメントの表面は、波長１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の光に対する反射率の最小値と、波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対する反射率の最大値との差が３０％以上であることが望ましい。

【0028】

上記第二および第三の態様が望ましい理由について説明する。フィラメントの材料である高温耐熱性金属材料の可視光領域の反射率は、紫外光領域にかけて落ち込み、表面粗さに大きく依存せず、波長４００ｎｍ付近で４０％程度をとる。そこで、フィラメントの表面の可視光領域の反射率を４０％とし、赤外光領域の反射率を、適当な処理（フィラメント表面の鏡面研磨や光学薄膜コート（例えば可視光反射率低下膜）等）の反射率を４０％〜１００％まで変化させた反射率の変化曲線を仮想し、それぞれについて可視光光束効率をシミュレーションにより求めた。図１０９（ａ）〜（ｃ）に、赤外光領域の反射率を４０％、８０％、１００％として反射率の変化曲線を示す。なお、ここで赤外光領域とは、人間の目に不可視な近赤外を含め、７００ｎｍ以上２５００ｎｍの波長領域を意味し、代表波長としては１０００ｎｍである。

【0029】

図１１０に上記変化曲線を示すフィラメントについて求めた可視光光束効率のシミュレーション結果を示す。図１１０の縦軸は、可視光光束効率であり、横軸は、可視光領域の反射率と赤外光領域の反射率との差ΔＲである。図１１０から明らかなように、可視光光束効率とΔＲとの関係は、ΔＲが３０％未満の領域では単調増加を示すが、ΔＲが３０％（すなわち、可視光反射率４０％、赤外光反射率７０％）付近を境に、それよりもΔＲが大きい領域でΔＲの変化に対して可視光光束効率が急激に増加することが分かる。この増加率は、ΔＲが４０％（すなわち、可視光反射率４０％、赤外光反射率８０％）以上でさらに大きくなり、ΔＲが５０％（すなわち、可視光反射率４０％、赤外光反射率９０％）以上の領域でさらに顕著な増加率を示す。

【0030】

よって、上述した本発明の第二の態様のように、フィラメントの表面は、波長１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の光に対する反射率が８０％以上で、波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対する反射率が５０％以下であることが望ましいことが導き出される。また、上述した本発明の第三の態様のように、フィラメントの表面は、波長１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の光に対する反射率の最小値と、波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対する反射率の最大値との差が３０％以上であることが望ましいことが導き出される。

【0031】

なお、図１０９（ａ）のΔＲ＝０のフィラメントの色度（ｘ，ｙ）が（０．４７７，０．４１４）であるのに対し、図１０９（ｂ）のΔＲ＝４０％のフィラメントの色度（ｘ，ｙ）は（０．４５６，０．４２４）、図１０９（ｃ）のΔＲ＝６０％のフィラメントの色度（ｘ，ｙ）は（０．４４１，０．４２９）である。このことから、ΔＲ＝３０％以上、または、１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の光に対する反射率が８０％以上で、波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対する反射率が５０％以下のフィラメントの外観は、金色または銅色を呈することがわかる。

【0032】

上記第一〜第三の態様のフィラメントは、一例としては、金属材料により形成された基体と、基体の可視光反射率を低下させるために基体を被覆する可視光反射率低下膜とを備える構成により実現できる。基体は、高融点材料（融点２０００Ｋ以上）であることが望ましい。基体は、表面が鏡面に研磨加工されていてもよい。その場合、基体の表面粗さは、中心線平均粗さＲａが１μｍ以下、最大高さＲｍａｘが１０μｍ以下、および、十点平均粗さＲｚが１０μｍ以下、のうちの少なくとも１つを満たすことが望ましい。

【0033】

可視光反射率低下膜は、可視光に対して透明であるものを用いることができる。また、可視光反射率低下膜は、２０００Ｋ以上の融点を有する誘電体膜を用いることが可能である。具体的には、可視光反射率低下膜として、２０００Ｋ以上の融点を有する金属の酸化物膜、窒化物膜、炭化物膜、および、ホウ化物膜のいずれかを用いることができる。

【0034】

また、第二および第三の態様のフィラメントは、フィラメントの基体として、表面を鏡面研磨されたものを用いることにより、基体を可視光反射率低下膜等の薄膜で被覆しない構成であっても実現することができる。この場合、基体の表面粗さは、中心線平均粗さＲａが１μｍ以下、最大高さＲｍａｘが１０μｍ以下、および、十点平均粗さＲｚが１０μｍ以下、のうちの少なくとも１つを満たすことが望ましい。なお、鏡面研磨された基体の表面に、可視光反射率低下膜等の光学薄膜を配置することももちろん可能である。

【0035】

また、第一〜第三の態様のフィラメントは、基体を、所定の反射率特性を呈する薄膜（すなわち放射制御性を有する薄膜）で被覆することでも実現可能である。放射制御性を有する薄膜の上にさらに可視光反射率低下膜を配置することも可能である。

【0036】

上述の第二の態様のフィラメントは、反射率が波長１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の光に対して８０％以上であって、波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対して５０％以下であるが、波長４０００ｎｍ以上の光に対する反射率が９０％以上であるとさらに好ましい。また、波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光に対する反射率が２０％以下であると、さらに好ましい。

【0037】

また、上述の第三の態様のフィラメントは、波長１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の光に対する反射率の最小値と、波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対する反射率の最大値との差（ΔＲ）が３０％以上であるが、差（ΔＲ）は、４０％以上であると可視光光束効率の増加が顕著になるため好ましく、５０％以上であるとさらに好ましい。

【0038】

基体を構成する高融点材料としては、融点２０００Ｋ以上の金属材料、例えば、Ｔａ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｍｏ，Ｒｅ，Ｗ，Ｒｕ、Ｎｂ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｖ，Ｒｈ，Ｃ，Ｂ_４Ｃ，ＳｉＣ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＨｆＣ，ＮｂＣ，ＴｈＣ，ＴｉＣ，ＷＣ，ＡｌＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，ＴｉＮ，ＨｆＮ，ＬａＢ_６，ＺｒＢ_２，ＨｆＢ_２，ＴａＢ_２，ＴｉＢ_２，のいずれか、または、これらのうちのいずれかを含有する合金を用いることができる。

【0039】

また，基体は、高温加熱時に、結晶粒が成長すると、表面が粗面化し，延いては，赤外の反射率低下並びに基体上に成膜した薄膜の高温加熱時における破壊の原因となり得るで，予め基体を高温加熱して結晶粒成長を完了させ，その結晶粒成長を完了させた基体を鏡面研磨したものを用いることが好ましい。

【0040】

可視光反射率低下膜は、可視光に対して透明であり、可視光反射率低下膜の表面で反射される可視光と、可視光反射率低下膜を透過して基体表面で反射される可視光とを打ち消し合わせることにより、フィラメントの可視光反射率を低下させる。例えば、可視光反射率低下膜は、２０００Ｋ以上の融点を有する誘電体膜により形成する。例えば２０００Ｋ以上の融点を有する金属の酸化物膜、窒化物膜、炭化物膜、および、ホウ化物膜のいずれかを用いる。具体的には、ＭｇＯ，ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）、ＧａＮ，３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）、ＨｆＯ_２、Ｌｕ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、グラファイト、ダイヤモンド、ＣｒＺｒＢ_２、ＭｏＢ、Ｍｏ_２ＢＣ、ＭｏＴｉＢ_４、Ｍｏ_２ＴｉＢ_２、Ｍｏ_２ＺｒＢ_２、ＭｏＺｒ_２Ｂ_４、ＮｂＢ、Ｎｂ_３Ｂ_４、ＮｂＴｉＢ_４、ＮｄＢ_６、ＳｉＢ_３、Ｔａ_３Ｂ_４、ＴｉＷＢ_２、Ｗ_２Ｂ、ＷＢ、ＷＢ_２、ＹＢ_４、ＺｒＢ_１２、Ｃ，Ｂ_４Ｃ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＨｆＣ，ＮｂＣ，ＴｈＣ，ＴｉＣ，ＷＣ，ＡｌＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，ＴｉＮ，ＨｆＮ，ＬａＢ_６，ＺｒＢ_２，ＨｆＢ_２，ＴａＢ_２，ＴｉＢ_２，ＣａＯ，ＣｅＯ_２，およびＴｈＯ_２，のうちのいずれかの単層膜、もしくは、これらの材料の単層膜を複数種類積層した多層膜、またはこれらの複合材料で形成された単層膜並びに多層膜を含む構成を用いることができる。

【0041】

可視光反射率低下膜の膜厚は、その屈折率に応じて計算により、または実験またはシミュレーションにより、適切な値に設計されている。計算により設計する場合には、例えば、可視光に対する光学的光路長（λ／ｎ_０、ただし、ｎ_０は屈折率）が１／４波長程度になるように膜厚を設計する。実験またはシミュレーションにより設計する場合には、例えば、膜厚を種々変えて、フィラメントの反射率の膜厚依存性を求め、可視光全体の波長に対して反射率が最も低くなる膜厚を求める方法を用いる。本発明では、可視光全体の波長域に対して反射率を低下させるように可視光反射率低下膜の膜厚を設計することが望ましいため、後者の方法を好適に用いることができる。

【0042】

基体を放射制御性を有する膜で被覆する場合、放射制御性を有する膜としては、２０００Ｋ以上の融点を有する金属膜，金属の炭化物膜、窒化物膜，ホウ化物膜、酸化物膜、のいずれかを用いることが可能である。例えば、Ｔａ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｍｏ，Ｒｅ，Ｗ，Ｒｕ、Ｎｂ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｖ，Ｒｈ，Ｃ，Ｂ_４Ｃ，ＳｉＣ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＨｆＣ，ＮｂＣ，ＴｈＣ，ＴｉＣ，ＷＣ，ＡｌＮ，ＢＮ，ＺｒＮ，ＴｉＮ，ＨｆＮ，ＬａＢ_６，ＺｒＢ_２，ＨｆＢ_２，ＴａＢ_２，ＴｉＢ_２，ＣａＯ，ＣｅＯ_２，ＭｇＯ，ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、Ｌｕ２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、ＴｈＯ_２，のいずれかの単層膜、もしくは、これらの材料の単層膜を複数種類積層した多層膜、またはこれらの複合材料で形成された単層膜並びに多層膜を含む構成を用いることができる。

【0043】

フィラメントの形状は、高温に加熱できる形状であればどのような形状でもよく、例えばリード線から電流の供給を受けて発熱することができる線状、棒状、薄板状にすることができる。また、電流供給以外の方法により直接加熱される構造であってもよい。

【0044】

なお、発明者らは、上記のような反射率を有する材料（フィラメント）を得られる可能性のある従来の技術を調査したところ、以下の（ａ）〜（ｄ）のような手法が公知であることがわかった。しかしながら、詳細に調査を行ってみると，これらの材料は，1000℃以上の温度には耐えられず、２０００Ｋ以上の温度では、上述の反射特性（波長λ_０＝７００ｎｍ以下の可視光域で反射率２０％以下、赤外光領域で反射率９０％以上）を達成できないことがわかった。ここに、従来の技術を記しておく。
(a)基体上に電気メッキ等の手法を利用してクロム膜，ニッケル膜等を被覆する手法。（例えば，G. Zajac, et al. J. Appl. Phys. 51, 5544(1980).参照）
(b)アルミを陽極酸化して，表面上に多孔質ナノ構造を作製して，孔径，孔深さを制御して反射率を制御する手法。（例えば，A. Anderson, et al. J. Appl. Phys. 51, 754(1980).参照）
(c)誘電体中に金属微粒子を含んだ複合薄膜を形成する方法。複合薄膜の作製方法として，Cu，Cr，Co，Au，等の金属，またはPbS，CdS等の半導体を，酸化物またはフッ化物等の誘電体と同時に，蒸着，スパッター，またはイオン注入する。（例えば，J. C. C. Fan and S. A. Spura, Appl. Phys. Lett. 30, 511(1977). ）
(d) 金属または半導体表面にフォトニック結晶構造を作製し反射率を制御する手法。（例えば，F. Kusunoki et al., Jpn. J. Appl. Phys. 43, 8A, 5253(2004). ）
等が考えられる。

【0045】

以下、本発明の実施形態を具体的に説明する。

【0046】

＜基体の鏡面加工の実施形態＞
まず、上述の本発明の第二および第三の態様のフィラメントの実施形態について説明する。本発明の第二の態様フィラメントの反射特性は、波長１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の光に対する反射率が８０％以上、波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対する反射率が５０％以下である。本発明の第三の態様のフィラメントの反射特性は、波長１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の光に対する反射率の最小値と、波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対する反射率の最大値との差が３０％以上である。

【0047】

本実施形態では、フィラメント（基体）はＴａで構成し、表面を研磨加工することにより、上述の第二および第三の態様の反射率を満たすフィラメントを得る。

【0048】

Ｔａ基体は、材料金属の焼結や線引き等の公知の工程により作製される。基体の形状は、線材、棒材、薄板等所望の形状に形成する。

【0049】

焼結や線引き等の工程により製造されたＴａ基体は、表面が粗面であるため、反射率が小さい。そこで、本実施形態では、基体の表面を研磨加工することにより、赤外波長域以上の反射率を大きくする。

【0050】

具体的には、上記製造工程により製造されたＴａ基体を予め高温加熱して結晶粒成長を完了させ，その結晶粒成長を完了させた基体を鏡面研磨する。研磨加工方法としては、例えば、複数種類のダイヤモンド研磨粒により研磨する方法を用いる。これにより、中心線平均粗さＲａを１μｍ以下、最大高さ（Ｒｍａｘ）が１０μｍ以下、十点平均粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以下の鏡面に加工する。

【0051】

図３には、研磨加工前の粗面のＴａ基体について、図４には、鏡面加工後のＴａ基体について、それぞれシミュレーションにより求めた反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の放射スペクトルを示す。併せて、黒体放射スペクトルと、視感度曲線も示す。いずれも温度は２５００Ｋである。放射スペクトルは、基体の放射率ε（λ）と黒体放射スペクトルとを掛けて求めたものである。視感度内におけるＴａ基体の放射スペクトルは、視感度曲線と基体の放射スペクトルとを掛けて得たものである。

【0052】

図４のように、基体表面を鏡面研磨することにより、波長１〜１０μｍの赤外波長域における基体の反射率が，図３の粗面状態の反射率と比較して１０％以上向上し，８０％以上の反射率になっていることがわかる。また、４００ｎｍ以上波長６００ｎｍ以下で反射率５０％以下となっている。これにより、本発明の第二の態様の波長１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の光に対する反射率が８０％以上であって、波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対する反射率が５０％以下であるフィラメントが得られていることがわかる。また、このフィラメントは、本発明の第三の態様の波長１０００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下の光に対する反射率の最小値と、波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対する反射率の最大値との差が３０％以上という条件も満たしている。

【0053】

このように、第二および第三の態様の反射率特性を満たすフィラメントを鏡面研磨によって実現することができる。このような反射率特性により、このフィラメントは、赤外波長領域の放射率が抑制され、その結果、光束効率（可視光の放射効率）は、２８．２ ｌｍ／Ｗから５２．２ ｌｍ／Ｗとなり、８５％向上することが確認できた。

【0054】

つぎに、本発明の第一の態様の可視光反射率低下膜を備えたフィラメントの実施形態を具体的に説明する。

【0055】

＜実施形態１＞ 基体：Ｔａ
以下の実施形態１−１〜１−１１は、基体をＴａで構成する例である。

【0056】

（実施形態１−１）
実施形態１−１では、基体をＴａで構成し、基体の表面の可視光反射率低下膜として、ＭｇＯ膜を配置したフィラメントについて説明する。

【0057】

Ｔａ基体は、上述の実施形態で説明した鏡面加工された基体であり、その反射率特性は、図４に示した通りである。

【0058】

本実施形態では、鏡面加工したＴａ基体の表面に可視光反射率低下膜を成膜し、可視光反射率を低下させる。本実施形態１−１では、可視光反射率低下膜としてＭｇＯ膜を形成する。

【0059】

具体的には、鏡面研磨されたＴａ基体の表面にＭｇＯ膜を可視光反射率低下膜として所定の膜厚で成膜し、基体表面を被覆する。成膜方法としては、電子ビーム蒸着法，スパッター法，ＣＶＤ法，等種々の方法を用いることが可能である。また、成膜後，基体への密着性を高めるとともに、膜質（結晶性，光学的特性等）を高めるために１５００℃〜２５００℃の温度範囲でアニーリング処理を行うことも可能である。

【0060】

可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）の膜厚には、可視光光束効率を最大にするための最適範囲が存在する。ここでは、膜厚の最適範囲を見つけるため、膜厚を変えて複数のフィラメント試料を作製し、そのフィラメント試料について可視光光束効率をシミュレーションにより求める。可視光光束効率が最大になる膜厚範囲を可視光反射率低下膜の膜厚と定める。

【0061】

具体的には、０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲で、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）の膜厚を変化させ、可視光光束効率を求めたところ、図５に示すように可視光光束効率の膜厚依存性が得られた。図５より、可視光反射率低下膜がＭｇＯ膜の場合、その最適膜厚は５０ｎｍであることが求められた。最適膜厚５０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したフィラメントの可視光の光束効率は、５８．９ ｌｍ／Ｗであった。

【0062】

図６に、５０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したＴａ基体（フィラメント）について、シミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。図６の反射率を、図４のＭｇＯ膜を形成する前の反射率と比較すると、可視光域で反射率が大きく低下し、ＭｇＯ膜の形成前のＴａ基体の状態では４０％前後であった反射率が、ＭｇＯ膜で被覆することにより１５％程度まで低下していることが分かる。その結果、５２．２ ｌｍ／Ｗの可視光光束効率を、５８．９ ｌｍ／Ｗまで、１３％向上させることができている。

【0063】

このように、本実施形態では、Ｔａ基体を、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）で被覆することにより、２５００Ｋで、約６０ ｌｍ／Ｗの効率を有する光源用フィラメント並びに光源装置を提供できる。

【0064】

（実施形態１−２〜１−１１）
実施形態１−２〜１−１１では、基体をＴａで構成し、可視光反射率低下膜を、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）、ＧａＮ，３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）、ＨｆＯ_２、Ｌｕ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、カーボン（グラファイト）、ならびに、ダイヤモンドでそれぞれ形成する。

【0065】

実施形態１−２〜１−１１の基体の作製方法および研磨方法ならびに、可視光反射率低下膜の成膜方法についても、実施形態１−１に記載の方法を用いることができる。また、ＧａＮ，ＳｉＣ等の可視光反射率低下膜については，高品質に滑らかな成長基板上に、所望の厚さに成長させ、ＧａＮ膜やＳｉＣ膜の上に、Ｔａ基体をメタルボンディングした後、成長基板をエッチング等でリフトオフ除去するという方法を採用することも可能となる。成長基板としては、例えば、ＧａＮについてはサファイア、ＳｉＣについてはＳｉを用いることができる。

【0066】

実施形態１−２〜１−１１において、可視光反射率低下膜の膜厚を種々に変化させた場合の、フィラメントの可視光光束効率の変化をシミュレーションにより求めた。その結果を図７〜図１６にそれぞれ示す。

【0067】

図７は、実施形態１−２の、Ｔａ基体に可視光反射率低下膜としてＺｒＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図７のように、膜厚３０ｎｍで最大の可視光光束効率５７．９ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0068】

図８は、実施形態１−３の、Ｔａ基体に可視光反射率低下膜としてＹ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図８のように、膜厚５０ｎｍで最大の可視光光束効率５８．８ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0069】

図９は、実施形態１−４の、Ｔａ基体に可視光反射率低下膜として６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図９のように、膜厚２０ｎｍで最大の可視光光束効率５６．７ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0070】

図１０は、実施形態１−５の、Ｔａ基体に可視光反射率低下膜としてＧａＮ膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１０のように、膜厚２０ｎｍで最大の可視光光束効率５７．２ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0071】

図１１は、実施形態１−６の、Ｔａ基体に可視光反射率低下膜として３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１１のように、膜厚２０ｎｍで最大の可視光光束効率５６．７ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0072】

図１２は、実施形態１−７の、Ｔａ基体に可視光反射率低下膜としてＨｆＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１２のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率５８．９ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0073】

図１１１に、４０ｎｍのＨｆＯ_２膜で被覆したＴａ基体（フィラメント）について、シミュレーションにより求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における放射スペクトルを示す。図１１１の反射率を、図４のＨｆＯ_２膜を形成する前のＴａ基体の反射率と比較すると、可視光域で反射率が大きく低下し、ＨｆＯ_２膜の形成前のＴａ基体の状態では４０％前後であった可視光（波長４００ｎｍ〜６００ｎｍ）の反射率が、ＨｆＯ_２膜で被覆することにより１５％程度まで低下していることが分かる。その結果、５２．２ ｌｍ／Ｗの可視光放射効率を、５８．９ ｌｍ／Ｗまで、１３％向上させることができている。

【0074】

図１３は、実施形態１−８の、Ｔａ基体に可視光反射率低下膜としてＬｕ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１３のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率５８．４ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0075】

図１４は、実施形態１−９の、Ｔａ基体に可視光反射率低下膜としてＹｂ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１４のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率５８．４ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0076】

図１５は、実施形態１−１０の、Ｔａ基体に可視光反射率低下膜としてカーボン（グラファイト）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１５のように、膜厚２０ｎｍで最大の可視光光束効率６０．７ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0077】

図１６は、実施形態１−１１の、Ｔａ基体に可視光反射率低下膜としてダイヤモンド膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１６のように、膜厚２０ｎｍで最大の可視光光束効率６０．７ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0078】

実施形態１−１〜１−１１の結果をまとめると図１７のようになる。図１７には、可視光反射率低下膜の最適膜厚と、その時のフィラメントの可視光光束効率（光束効率）ηの他に、フィラメントの反射率特性として、波長５５０ｎｍ並びに１μｍにおける反射率と、反射率が５０％となる波長（Ｃｕｔｏｆｆ波長）についても示している。

【0079】

図７〜図１７に示される実施形態１−２〜１−１２の可視光反射率低下膜を備えるフィラメントの可視光光束効率は５６．７ ｌｍ／Ｗ以上であり、可視光反射率低下膜を備えない鏡面研磨Ｔａ基体の可視光光束効率５２．２ ｌｍ／Ｗよりも増大している。このように、本実施形態１−２〜１−１２のフィラメントは、実施形態１−１と同様に、可視光反射率低下膜を備えたことにより、可視光光束効率を向上させることができる。

【0080】

＜実施形態２＞ 基体：Ｏｓ
以下の実施形態２−１〜２−１１は、基体をＯｓで構成する例である。

【0081】

（実施形態２−１）
実施形態２−１では、基体をＯｓで構成し、基体の表面の可視光反射率低下膜として、ＭｇＯ膜を配置したフィラメントについて説明する。

【0082】

Ｏｓ基体は、公知の工程により作製される。基体の形状は、線材、棒材、薄板等所望の形状に形成する。実施形態１−１と同様に基体の表面を研磨加工することにより、赤外波長域以上の反射率を大きくする。表面粗さについても実施形態１−１と同様である。

【0083】

図１８には、研磨加工前の粗面のＯｓ基体について、図１９には、鏡面加工後のＯｓ基体について、それぞれシミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。併せて、黒体放射スペクトルと、視感度曲線も示す。いずれも温度は２５００Ｋである。

【0084】

図１９のように、基体表面を鏡面研磨することにより、波長１〜１０μｍの赤外波長域における基体の反射率が，図１８の粗面状態の反射率と比較して１０％以上向上していることがわかる。本反射率が向上するのに応じて、赤外波長領域の放射率が抑制されている。その結果、光束効率（可視光の放射効率）は、１５．３ ｌｍ／Ｗから１８．８ ｌｍ／Ｗとなり、２３％向上している。

【0085】

本発明では、鏡面加工した基体の表面に可視光反射率低下膜を成膜し、可視光反射率を低下させる。本実施形態２−１では、可視光反射率低下膜としてＭｇＯ膜を形成する。ＭｇＯ膜の形成方法については、実施形態１−１で述べた通りである。０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲で、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）の膜厚を変化させ、可視光光束効率を求めたところ、図２０に示すように可視光光束効率の膜厚依存性が得られた。図２０より、ＭｇＯ膜の最適膜厚は７０ｎｍであることが求められた。最適膜厚７０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したフィラメントの可視光の光束効率は、２２．９ ｌｍ／Ｗであった。

【0086】

図２１に、７０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したＯｓ基体（フィラメント）について、シミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。図２１の反射率を、図１９のＭｇＯ膜を形成する前の反射率と比較すると、可視光域で反射率が大きく低下し、ＭｇＯ膜の形成前のＯｓ基体の状態では４０％前後であった反射率が、ＭｇＯ膜で被覆することにより１５％程度まで低下していることが分かる。その結果、１８．８ ｌｍ／Ｗの可視光光束効率を、２２．９ ｌｍ／Ｗまで、２２％向上させることができている。

【0087】

このように、本実施形態では、Ｏｓ基体を、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）で被覆することにより、２５００Ｋで、約２３ ｌｍ／Ｗの効率を有する光源用フィラメント並びに光源装置を提供できる。

【0088】

（実施形態２−２〜２−１１）
実施形態２−２〜２−１１では、基体をＯｓで構成し、可視光反射率低下膜を、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）、ＧａＮ，３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）、ＨｆＯ_２、Ｌｕ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、カーボン（グラファイト）、ならびに、ダイヤモンドでそれぞれ形成する。

【0089】

実施形態２−２〜２−１１の基体の作製方法および研磨方法ならびに、可視光反射率低下膜の成膜方法についても、実施形態２−１に記載の方法を用いることができる。

【0090】

実施形態２−２〜２−１１において、可視光反射率低下膜の膜厚を種々に変化させた場合の、フィラメントの可視光光束効率の変化をシミュレーションにより求めた。その結果を図２２〜図３１にそれぞれ示す。

【0091】

図２２は、実施形態２−２の、Ｏｓ基体に可視光反射率低下膜としてＺｒＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図２２のように、膜厚５０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．７ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0092】

図２３は、実施形態２−３の、Ｏｓ基体に可視光反射率低下膜としてＹ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図２３のように、膜厚７０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．９ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0093】

図２４は、実施形態２−４の、Ｏｓ基体に可視光反射率低下膜として６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図２４のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２１．５ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0094】

図２５は、実施形態２−５の、Ｏｓ基体に可視光反射率低下膜としてＧａＮ膜を用いる場合の可視光光束効率である。図２５のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．２ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0095】

図２６は、実施形態２−６のＯｓ基体に可視光反射率低下膜として３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図２６のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２１．４ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0096】

図２７は、実施形態２−７の、Ｏｓ基体に可視光反射率低下膜としてＨｆＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図２７のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．６ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0097】

図２８は、実施形態２−８の、Ｏｓ基体に可視光反射率低下膜としてＬｕ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図２８のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．９ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0098】

図２９は、実施形態２−９の、Ｏｓ基体に可視光反射率低下膜としてＹｂ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図２９のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．９ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0099】

図３０は、実施形態２−１０の、Ｏｓ基体に可視光反射率低下膜としてカーボン（グラファイト）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図３０のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．３ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0100】

図３１は、実施形態２−１１の、Ｏｓ基体に可視光反射率低下膜としてダイヤモンド膜を用いる場合の可視光光束効率である。図３１のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．３ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0101】

実施形態２−１〜２−１１の結果をまとめると図３２のようになる。図２２〜図３１に示される実施形態２−２〜２−１２の可視光反射率低下膜を備えるフィラメントの可視光光束効率は２１．５ ｌｍ／Ｗ以上であり、可視光反射率低下膜を備えない鏡面研磨Ｏｓ基体の可視光光束効率１８．８ ｌｍ／Ｗよりも増大している。このように、本実施形態２−２〜２−１２のフィラメントは、実施形態２−１と同様に、可視光反射率低下膜を備えたことにより、可視光光束効率を向上させることができる。

【0102】

＜実施形態３＞ 基体：Ｉｒ
以下の実施形態３−１〜３−１１は、基体をＩｒで構成する例である。

【0103】

（実施形態３−１）
実施形態３−１では、基体をＩｒで構成し、基体の表面の可視光反射率低下膜として、ＭｇＯ膜を配置したフィラメントについて説明する。

【0104】

Ｉｒ基体は、公知の工程により作製される。基体の形状は、線材、棒材、薄板等所望の形状に形成する。実施形態１−１と同様に基体の表面を研磨加工することにより、赤外波長域以上の反射率を大きくする。表面粗さについても実施形態１−１と同様である。

【0105】

図３３には、研磨加工前の粗面のＩｒ基体について、図３４には、鏡面加工後のＩｒ基体について、それぞれシミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。併せて、黒体放射スペクトルと、視感度曲線も示す。いずれも温度は２５００Ｋである。

【0106】

図３４のように、基体表面を鏡面研磨することにより、波長１〜１０μｍの赤外波長域における基体の反射率が，図３３の粗面状態の反射率と比較して１０％以上向上していることがわかる。本反射率が向上するのに応じて、赤外波長領域の放射率が抑制されている。その結果、光束効率（可視光の放射効率）は、１３．２ ｌｍ／Ｗから１７．１ ｌｍ／Ｗとなり、３０％向上している。

【0107】

本発明では、鏡面加工した基体の表面に可視光反射率低下膜を成膜し、可視光反射率を低下させる。本実施形態３−１では、可視光反射率低下膜としてＭｇＯ膜を形成する。ＭｇＯ膜の形成方法については、実施形態１−１で述べた通りである。０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲で、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）の膜厚を変化させ、可視光光束効率を求めたところ、図３５に示すように可視光光束効率の膜厚依存性が得られた。図３５より、ＭｇＯ膜の最適膜厚は７０ｎｍであることが求められた。最適膜厚７０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したフィラメントの可視光の放射効率は、２６．１ ｌｍ／Ｗであった。

【0108】

図３６に、７０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したＩｒ基体（フィラメント）について、シミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。図３６の反射率を、図３４のＭｇＯ膜を形成する前の反射率と比較すると、可視光域で反射率が大きく低下し、ＭｇＯ膜の形成前のＩｒ基体の状態では７０％前後であった反射率が、ＭｇＯ膜で被覆することにより３５％程度まで低下していることが分かる。その結果、１７．１ ｌｍ／Ｗの可視光光束効率を、２６．１ ｌｍ／Ｗまで、５３％向上させることができている。

【0109】

このように、本実施形態では、Ｉｒ基体を、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）で被覆することにより、２５００Ｋで、約２６ ｌｍ／Ｗの効率を有する光源用フィラメント並びに光源装置を提供できる。

【0110】

（実施形態３−２〜３−１１）
実施形態３−２〜３−１１では、基体をＩｒで構成し、可視光反射率低下膜を、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）、ＧａＮ，３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）、ＨｆＯ_２、Ｌｕ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、カーボン（グラファイト）、ならびに、ダイヤモンドでそれぞれ形成する。

【0111】

実施形態３−２〜３−１１の基体の作製方法および研磨方法ならびに、可視光反射率低下膜の成膜方法についても、実施形態３−１に記載の方法を用いることができる。

【0112】

実施形態３−２〜３−１１において、可視光反射率低下膜の膜厚を種々に変化させた場合の、フィラメントの可視光光束効率の変化をシミュレーションにより求めた。その結果を図３７〜図４６にそれぞれ示す。

【0113】

図３７は、実施形態３−２の、Ｉｒ基体に可視光反射率低下膜としてＺｒＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図３７のように、膜厚５０ｎｍで最大の可視光光束効率２９．１ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0114】

図３８は、実施形態３−３の、Ｉｒ基体に可視光反射率低下膜としてＹ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図３８のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２６．３ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0115】

図３９は、実施形態３−４の、Ｉｒ基体に可視光反射率低下膜として６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図３９のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２９．５ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0116】

図４０は、実施形態３−５の、Ｉｒ基体に可視光反射率低下膜としてＧａＮ膜を用いる場合の可視光光束効率である。図４０のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率３０．３ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0117】

図４１は、実施形態３−６のＩｒ基体に可視光反射率低下膜として３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図４１のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２９．５ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0118】

図４２は、実施形態３−７の、Ｉｒ基体に可視光反射率低下膜としてＨｆＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図４２のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２７．１ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0119】

図４３は、実施形態３−８の、Ｉｒ基体に可視光反射率低下膜としてＬｕ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図４３のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２７．５ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0120】

図４４は、実施形態３−９の、Ｉｒ基体に可視光反射率低下膜としてＹｂ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図４４のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２７．５ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0121】

図４５は、実施形態３−１０の、Ｉｒ基体に可視光反射率低下膜としてカーボン（グラファイト）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図４５のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率３１．２ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0122】

図４６は、実施形態３−１１の、Ｉｒ基体に可視光反射率低下膜としてダイヤモンド膜を用いる場合の可視光光束効率である。図４６のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率３１．２ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0123】

実施形態３−１〜３−１１の結果をまとめると図４７のようになる。図３７〜図４６に示される実施形態３−２〜３−１２の可視光反射率低下膜を備えるフィラメントの可視光光束効率は２６．１ ｌｍ／Ｗ以上であり、可視光反射率低下膜を備えない鏡面研磨Ｉｒ基体の可視光光束効率１７．１ ｌｍ／Ｗよりも増大している。このように、本実施形態３−２〜３−１２のフィラメントは、実施形態３−１と同様に、可視光反射率低下膜を備えたことにより、可視光光束効率を向上させることができる。

【0124】

＜実施形態４＞ 基体：Ｍｏ
以下の実施形態４−１〜４−１１は、基体をＭｏで構成する例である。

【0125】

（実施形態４−１）
実施形態４−１では、基体をＭｏで構成し、基体の表面の可視光反射率低下膜として、ＭｇＯ膜を配置したフィラメントについて説明する。

【0126】

Ｍｏ基体は、公知の工程により作製される。基体の形状は、線材、棒材、薄板等所望の形状に形成する。実施形態１−１と同様に基体の表面を研磨加工することにより、赤外波長域以上の反射率を大きくする。表面粗さについても実施形態１−１と同様である。

【0127】

図４８には、研磨加工前の粗面のＭｏ基体について、図４９には、鏡面加工後のＭｏ基体について、それぞれシミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。いずれも温度は２５００Ｋである。

【0128】

図４９のように、基体表面を鏡面研磨することにより、波長１〜１０μｍの赤外波長域における基体の反射率が，図４８の粗面状態の反射率と比較して１０％以上向上していることがわかる。本反射率が向上するのに応じて、赤外波長領域の放射率が抑制されている。その結果、光束効率（可視光の放射効率）は、１６．２ ｌｍ／Ｗから２１．８ ｌｍ／Ｗとなり、３５％向上している。

【0129】

本発明では、鏡面加工した基体の表面に可視光反射率低下膜を成膜し、可視光反射率を低下させる。本実施形態４−１では、可視光反射率低下膜としてＭｇＯ膜を形成する。ＭｇＯ膜の形成方法については、実施形態１−１で述べた通りである。０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲で、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）の膜厚を変化させ、可視光光束効率を求めたところ、図５０に示すように可視光光束効率の膜厚依存性が得られた。図５０より、ＭｇＯ膜の最適膜厚は７０ｎｍであることが求められた。最適膜厚７０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したフィラメントの可視光の光束効率は、２８．８ ｌｍ／Ｗであった。

【0130】

図５１に、７０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したＭｏ基体（フィラメント）について、シミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。図５１の反射率を、図４９のＭｇＯ膜を形成する前の反射率と比較すると、可視光域で反射率が大きく低下し、ＭｇＯ膜の形成前のＭｏ基体の状態では５５％前後であった反射率が、ＭｇＯ膜で被覆することにより２５％程度まで低下していることが分かる。その結果、２１．８ ｌｍ／Ｗの可視光光束効率を、２８．８ ｌｍ／Ｗまで、３２％向上させることができている。

【0131】

このように、本実施形態では、Ｍｏ基体を、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）で被覆することにより、２５００Ｋで、約２９ ｌｍ／Ｗの効率を有する光源用フィラメント並びに光源装置を提供できる。

【0132】

（実施形態４−２〜４−１１）
実施形態４−２〜４−１１では、基体をＭｏで構成し、可視光反射率低下膜を、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）、ＧａＮ，３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）、ＨｆＯ_２、Ｌｕ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、カーボン（グラファイト）、ならびに、ダイヤモンドでそれぞれ形成する。

【0133】

実施形態４−２〜４−１１の基体の作製方法および研磨方法ならびに、可視光反射率低下膜の成膜方法についても、実施形態４−１に記載の方法を用いることができる。

【0134】

実施形態４−２〜４−１１において、可視光反射率低下膜の膜厚を種々に変化させた場合の、フィラメントの可視光光束効率の変化をシミュレーションにより求めた。その結果を図５２〜図６１にそれぞれ示す。

【0135】

図５２は、実施形態４−２の、Ｍｏ基体に可視光反射率低下膜としてＺｒＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図５２のように、膜厚５０ｎｍで最大の可視光光束効率３０．２ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0136】

図５３は、実施形態４−３の、Ｍｏ基体に可視光反射率低下膜としてＹ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図５３のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２８．８ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0137】

図５４は、実施形態４−４の、Ｍｏ基体に可視光反射率低下膜として６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図５４のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２９．４ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0138】

図５５は、実施形態４−５の、Ｍｏ基体に可視光反射率低下膜としてＧａＮ膜を用いる場合の可視光光束効率である。図５５のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率３０．５ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0139】

図５６は、実施形態４−６の、Ｍｏ基体に可視光反射率低下膜として３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図５６のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２９．４ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0140】

図５７は、実施形態４−７の、Ｍｏ基体に可視光反射率低下膜としてＨｆＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図５７のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２９．１ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0141】

図５８は、実施形態４−８の、Ｍｏ基体に可視光反射率低下膜としてＬｕ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図５８のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２９．５ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0142】

図５９は、実施形態４−９の、Ｍｏ基体に可視光反射率低下膜としてＹｂ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図５９のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２９．４ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0143】

図６０は、実施形態４−１０の、Ｍｏ基体に可視光反射率低下膜としてカーボン（グラファイト）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図６０のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率３０．７ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0144】

図６１は、実施形態４−１１の、Ｍｏ基体に可視光反射率低下膜としてダイヤモンド膜を用いる場合の可視光光束効率である。図６１のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率３０．７ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0145】

実施形態４−１〜４−１１の結果をまとめると図６２のようになる。図５２〜図６１に示される実施形態４−２〜４−１２の可視光反射率低下膜を備えるフィラメントの可視光光束効率は２８．８ ｌｍ／Ｗ以上であり、可視光反射率低下膜を備えない鏡面研磨Ｍｏ基体の可視光光束効率２１．８ ｌｍ／Ｗよりも増大している。このように、本実施形態４−２〜４−１２のフィラメントは、実施形態４−１と同様に、可視光反射率低下膜を備えたことにより、可視光光束効率を向上させることができる。

【0146】

＜実施形態５＞ 基体：Ｒｅ
以下の実施形態５−１〜５−１１は、基体をＲｅで構成する例である。

【0147】

（実施形態５−１）
実施形態５−１では、基体をＲｅで構成し、基体の表面の可視光反射率低下膜として、ＭｇＯ膜を配置したフィラメントについて説明する。

【0148】

Ｒｅ基体は、公知の工程により作製される。基体の形状は、線材、棒材、薄板等所望の形状に形成する。実施形態１−１と同様に基体の表面を研磨加工することにより、赤外波長域以上の反射率を大きくする。表面粗さについても実施形態１−１と同様である。

【0149】

図６３には、研磨加工前の粗面のＲｅ基体について、図６４には、鏡面加工後のＲｅ基体について、それぞれシミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。いずれも温度は２５００Ｋである。

【0150】

図６４のように、基体表面を鏡面研磨することにより、波長１〜１０μｍの赤外波長域における基体の反射率が，図６３の粗面状態の反射率と比較して１０％以上向上していることがわかる。本反射率が向上するのに応じて、赤外波長領域の放射率が抑制されている。その結果、光束効率（可視光の放射効率）は、１３．３ ｌｍ／Ｗから１５．５ ｌｍ／Ｗとなり、１７％向上している。

【0151】

本発明では、鏡面加工した基体の表面に可視光反射率低下膜を成膜し、可視光反射率を低下させる。本実施形態５−１では、可視光反射率低下膜としてＭｇＯ膜を形成する。ＭｇＯ膜の形成方法については、実施形態１−１で述べた通りである。０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲で、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）の膜厚を変化させ、可視光光束効率を求めたところ、図６５に示すように可視光光束効率の膜厚依存性が得られた。図６５より、ＭｇＯ膜の最適膜厚は７０ｎｍであることが求められた。最適膜厚７０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したフィラメントの可視光の放射効率は、２０．４ ｌｍ／Ｗであった。

【0152】

図６６に、７０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したＲｅ基体（フィラメント）について、シミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。図６６の反射率を、図６４のＭｇＯ膜を形成する前の反射率と比較すると、可視光域で反射率が大きく低下し、ＭｇＯ膜の形成前のＲｅ基体の状態では５０％前後であった反射率が、ＭｇＯ膜で被覆することにより１５％程度まで低下していることが分かる。その結果、１５．５ ｌｍ／Ｗの可視光光束効率を、２０．４ ｌｍ／Ｗまで、３２％向上させることができている。

【0153】

このように、本実施形態では、Ｒｅ基体を、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）で被覆することにより、２５００Ｋで、約２９ ｌｍ／Ｗの効率を有する光源用フィラメント並びに光源装置を提供できる。

【0154】

（実施形態５−２〜５−１１）
実施形態５−２〜５−１１では、基体をＲｅで構成し、可視光反射率低下膜を、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）、ＧａＮ，３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）、ＨｆＯ_２、Ｌｕ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、カーボン（グラファイト）、ならびに、ダイヤモンドでそれぞれ形成する。

【0155】

実施形態５−２〜５−１１の基体の作製方法および研磨方法ならびに、可視光反射率低下膜の成膜方法についても、実施形態５−１に記載の方法を用いることができる。

【0156】

実施形態５−２〜５−１１において、可視光反射率低下膜の膜厚を種々に変化させた場合の、フィラメントの可視光光束効率の変化をシミュレーションにより求めた。その結果を図６７〜図７６にそれぞれ示す。

【0157】

図６７は、実施形態５−２の、Ｒｅ基体に可視光反射率低下膜としてＺｒＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図６７のように、膜厚５０ｎｍで最大の可視光光束効率２０．８ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0158】

図６８は、実施形態５−３の、Ｒｅ基体に可視光反射率低下膜としてＹ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図６８のように、膜厚７０ｎｍで最大の可視光光束効率２０．４ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0159】

図６９は、実施形態５−４の、Ｒｅ基体に可視光反射率低下膜として６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図６９のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率１９．８ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0160】

図７０は、実施形態５−５の、Ｒｅ基体に可視光反射率低下膜としてＧａＮ膜を用いる場合の可視光光束効率である。図７０のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２０．６ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0161】

図７１は、実施形態５−６の、Ｒｅ基体に可視光反射率低下膜として３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図７１のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率１９．８ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0162】

図７２は、実施形態５−７の、Ｒｅ基体に可視光反射率低下膜としてＨｆＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図７２のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２０．４ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0163】

図７３は、実施形態５−８の、Ｒｅ基体に可視光反射率低下膜としてＬｕ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図７３のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２０．６ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0164】

図７４は、実施形態５−９の、Ｒｅ基体に可視光反射率低下膜としてＹｂ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図７４のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２０．６ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0165】

図７５は、実施形態５−１０の、Ｒｅ基体に可視光反射率低下膜としてカーボン（グラファイト）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図７５のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２１．６ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0166】

図７６は、実施形態５−１１の、Ｒｅ基体に可視光反射率低下膜としてダイヤモンド膜を用いる場合の可視光光束効率である。図７６のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２１．２ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0167】

実施形態５−１〜５−１１の結果をまとめると図７７のようになる。図６７〜図７６に示される実施形態５−２〜５−１２の可視光反射率低下膜を備えるフィラメントの可視光光束効率は１９．８ ｌｍ／Ｗ以上であり、可視光反射率低下膜を備えない鏡面研磨Ｒｅ基体の可視光光束効率１５．５ ｌｍ／Ｗよりも増大している。このように、本実施形態５−２〜５−１２のフィラメントは、実施形態５−１と同様に、可視光反射率低下膜を備えたことにより、可視光光束効率を向上させることができる。

【0168】

＜実施形態６＞ 基体：Ｗ
以下の実施形態６−１〜６−１１は、基体をＷで構成する例である。

【0169】

（実施形態６−１）
実施形態６−１では、基体をＷで構成し、基体の表面の可視光反射率低下膜として、ＭｇＯ膜を配置したフィラメントについて説明する。

【0170】

Ｗ基体は、公知の工程により作製される。基体の形状は、線材、棒材、薄板等所望の形状に形成する。実施形態１−１と同様に基体の表面を研磨加工することにより、赤外波長域以上の反射率を大きくする。表面粗さについても実施形態１−１と同様である。

【0171】

図７８には、研磨加工前の粗面のＷ基体について、図７９には、鏡面加工後のＷ基体について、それぞれシミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。いずれも温度は２５００Ｋである。

【0172】

図７９のように、基体表面を鏡面研磨することにより、波長１〜１０μｍの赤外波長域における基体の反射率が，図７８の粗面状態の反射率と比較して１０％以上向上していることがわかる。本反射率が向上するのに応じて、赤外波長領域の放射率が抑制されている。その結果、光束効率（可視光の放射効率）は、１４．１ ｌｍ／Ｗから１６．９ ｌｍ／Ｗとなり、２０％向上している。

【0173】

本発明では、鏡面加工した基体の表面に可視光反射率低下膜を成膜し、可視光反射率を低下させる。本実施形態６−１では、可視光反射率低下膜としてＭｇＯ膜を形成する。ＭｇＯ膜の形成方法については、実施形態１−１で述べた通りである。０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲で、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）の膜厚を変化させ、可視光光束効率を求めたところ、図８０に示すように可視光光束効率の膜厚依存性が得られた。図８０より、ＭｇＯ膜の最適膜厚は７０ｎｍであることが求められた。最適膜厚７０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したフィラメントの可視光の光束効率は、２１．９ ｌｍ／Ｗであった。

【0174】

図８１に、７０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したＷ基体（フィラメント）について、シミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。図８１の反射率を、図７９のＭｇＯ膜を形成する前の反射率と比較すると、可視光域で反射率が大きく低下し、ＭｇＯ膜の形成前のＷ基体の状態では５０％前後であった反射率が、ＭｇＯ膜で被覆することにより１５〜２０％程度まで低下していることが分かる。その結果、１６．９ ｌｍ／Ｗの可視光光束効率を、２１．９ ｌｍ／Ｗまで、３０％向上させることができている。

【0175】

このように、本実施形態では、Ｗ基体を、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）で被覆することにより、２５００Ｋで、約２２ ｌｍ／Ｗの効率を有する光源用フィラメント並びに光源装置を提供できる。

【0176】

（実施形態６−２〜６−１１）
実施形態６−２〜６−１１では、基体をＷで構成し、可視光反射率低下膜を、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）、ＧａＮ，３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）、ＨｆＯ_２、Ｌｕ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、カーボン（グラファイト）、ならびに、ダイヤモンドでそれぞれ形成する。

【0177】

実施形態６−２〜６−１１の基体の作製方法および研磨方法ならびに、可視光反射率低下膜の成膜方法についても、実施形態６−１に記載の方法を用いることができる。

【0178】

実施形態６−２〜６−１１において、可視光反射率低下膜の膜厚を種々に変化させた場合の、フィラメントの可視光光束効率の変化をシミュレーションにより求めた。その結果を図８２〜図９１にそれぞれ示す。

【0179】

図８２は、実施形態６−２の、Ｗ基体に可視光反射率低下膜としてＺｒＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図８２のように、膜厚５０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．５ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0180】

図８３は、実施形態６−３の、Ｗ基体に可視光反射率低下膜としてＹ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図８３のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．３ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0181】

図８４は、実施形態６−４の、Ｗ基体に可視光反射率低下膜として６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図８４のように、膜厚３０ｎｍで最大の可視光光束効率２１．８ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0182】

図８５は、実施形態６−５の、Ｗ基体に可視光反射率低下膜としてＧａＮ膜を用いる場合の可視光光束効率である。図８５のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．５ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0183】

図８６は、実施形態６−６の、Ｗ基体に可視光反射率低下膜として３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図８６のように、膜厚３０ｎｍで最大の可視光光束効率２１．７ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0184】

図８７は、実施形態６−７の、Ｗ基体に可視光反射率低下膜としてＨｆＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図８７のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．０ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0185】

図８８は、実施形態６−８の、Ｗ基体に可視光反射率低下膜としてＬｕ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図８８のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．２ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0186】

図８９は、実施形態６−９の、Ｗ基体に可視光反射率低下膜としてＹｂ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図８９のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．１ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0187】

図９０は、実施形態６−１０の、Ｗ基体に可視光反射率低下膜としてカーボン（グラファイト）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図９０のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２２．７ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0188】

図９１は、実施形態６−１１の、Ｗ基体に可視光反射率低下膜としてダイヤモンド膜を用いる場合の可視光光束効率である。図９１のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２１．２ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0189】

実施形態６−１〜６−１１の結果をまとめると図９２のようになる。図８２〜図９１に示される実施形態６−２〜６−１２の可視光反射率低下膜を備えるフィラメントの可視光光束効率は２１．２ ｌｍ／Ｗ以上であり、可視光反射率低下膜を備えない鏡面研磨Ｗ基体の可視光光束効率１６．９ ｌｍ／Ｗよりも増大している。このように、本実施形態６−２〜６−１２のフィラメントは、実施形態６−１と同様に、可視光反射率低下膜を備えたことにより、可視光光束効率を向上させることができる。

【0190】

＜実施形態７＞ 基体：Ｒｕ
以下の実施形態７−１〜７−１１は、基体をＲｕ構成する例である。

【0191】

（実施形態７−１）
実施形態７−１では、基体をＲｕで構成し、基体の表面の可視光反射率低下膜として、ＭｇＯ膜を配置したフィラメントについて説明する。

【0192】

Ｒｕ基体は、公知の工程により作製される。基体の形状は、線材、棒材、薄板等所望の形状に形成する。実施形態１−１と同様に基体の表面を研磨加工することにより、赤外波長域以上の反射率を大きくする。表面粗さについても実施形態１−１と同様である。

【0193】

図９３には、研磨加工前の粗面のＲｕ基体について、図９４には、鏡面加工後のＲｕ基体について、それぞれシミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。いずれも温度は２５００Ｋである。

【0194】

図９４のように、基体表面を鏡面研磨することにより、波長１〜１０μｍの赤外波長域における基体の反射率が，図９３の粗面状態の反射率と比較して１０％以上向上していることがわかる。本反射率が向上するのに応じて、赤外波長領域の放射率が抑制されている。その結果、光束効率（可視光の放射効率）は、１０．８ ｌｍ／Ｗから１２．２ ｌｍ／Ｗとなり、１３％向上している。

【0195】

本発明では、鏡面加工した基体の表面に可視光反射率低下膜を成膜し、可視光反射率を低下させる。本実施形態７−１では、可視光反射率低下膜としてＭｇＯ膜を形成する。ＭｇＯ膜の形成方法については、実施形態１−１で述べた通りである。０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲で、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）の膜厚を変化させ、可視光光束効率を求めたところ、図９５に示すように可視光光束効率の膜厚依存性が得られた。図９５より、ＭｇＯ膜の最適膜厚は７０ｎｍであることが求められた。最適膜厚７０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したフィラメントの可視光の光束効率は、１８．２ ｌｍ／Ｗであった。

【0196】

図９６に、７０ｎｍのＭｇＯ膜で被覆したＲｕ基体（フィラメント）について、シミュレーション並びに実験により求めた、反射率と、放射スペクトルと、視感度内における基体の分光光度を示す。図９６の反射率を、図９４のＭｇＯ膜を形成する前の反射率と比較すると、可視光域で反射率が大きく低下し、ＭｇＯ膜の形成前のＲｕ基体の状態では６５％前後であった反射率が、ＭｇＯ膜で被覆することにより３５〜４０％程度まで低下していることが分かる。その結果、１２．２ ｌｍ／Ｗの可視光光束効率を、１８．２ ｌｍ／Ｗまで、５８％向上させることができている。

【0197】

このように、本実施形態では、Ｒｕ基体を、可視光反射率低下膜（ＭｇＯ膜）で被覆することにより、２５００Ｋで、約１８ ｌｍ／Ｗの効率を有する光源用フィラメント並びに光源装置を提供できる。

【0198】

（実施形態７−２〜７−１１）
実施形態７−２〜７−１１では、基体をＲｕで構成し、可視光反射率低下膜を、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）、ＧａＮ，３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）、ＨｆＯ_２、Ｌｕ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、カーボン（グラファイト）、ならびに、ダイヤモンドでそれぞれ形成する。

【0199】

実施形態７−２〜７−１１の基体の作製方法および研磨方法ならびに、可視光反射率低下膜の成膜方法についても、実施形態７−１に記載の方法を用いることができる。

【0200】

実施形態７−２〜７−１１において、可視光反射率低下膜の膜厚を種々に変化させた場合の、フィラメントの可視光光束効率の変化をシミュレーションにより求めた。その結果を図９７〜図１０６にそれぞれ示す。

【0201】

図９７は、実施形態７−２の、Ｒｕ基体に可視光反射率低下膜としてＺｒＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図９７のように、膜厚５０ｎｍで最大の可視光光束効率２０．５ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0202】

図９８は、実施形態７−３の、Ｒｕ基体に可視光反射率低下膜としてＹ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図９８のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率１９．４ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0203】

図９９は、実施形態７−４の、Ｒｕ基体に可視光反射率低下膜として６Ｈ−ＳｉＣ（六方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図９９のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２１．３ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0204】

図１００は、実施形態７−５の、Ｒｕ基体に可視光反射率低下膜としてＧａＮ膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１００のように、膜厚５０ｎｍで最大の可視光光束効率２０．６ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0205】

図１０１は、実施形態７−６の、Ｒｕ基体に可視光反射率低下膜として３Ｃ−ＳｉＣ（立方晶のＳｉＣ）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１０１のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２１．１ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0206】

図１０２は、実施形態７−７の、Ｒｕ基体に可視光反射率低下膜としてＨｆＯ_２膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１０２のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率１８．９ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0207】

図１０３は、実施形態７−８の、Ｒｕ基体に可視光反射率低下膜としてＬｕ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１０３のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率１９．３ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0208】

図１０４は、実施形態７−９の、Ｒｕ基体に可視光反射率低下膜としてＹｂ_２Ｏ_３膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１０４のように、膜厚６０ｎｍで最大の可視光光束効率１９．４ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0209】

図１０５は、実施形態７−１０の、Ｒｕ基体に可視光反射率低下膜としてカーボン（グラファイト）膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１０５のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２１．５ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0210】

図１０６は、実施形態７−１１の、Ｒｕ基体に可視光反射率低下膜としてダイヤモンド膜を用いる場合の可視光光束効率である。図１０６のように、膜厚４０ｎｍで最大の可視光光束効率２１．５ ｌｍ／Ｗが達成されることがわかる。

【0211】

実施形態７−１〜７−１１の結果をまとめると図１０７のようになる。図９７〜図１０６に示される実施形態７−２〜７−１２の可視光反射率低下膜を備えるフィラメントの可視光光束効率は１８．２ ｌｍ／Ｗ以上であり、可視光反射率低下膜を備えない鏡面研磨Ｒｕ基体の可視光光束効率１２．２ ｌｍ／Ｗよりも増大している。このように、本実施形態７−２〜７−１２のフィラメントは、実施形態７−１と同様に、可視光反射率低下膜を備えたことにより、可視光光束効率を向上させることができる。

【0212】

＜実施形態８＞
実施形態８として、実施形態１〜７のいずれかのフィラメントを用いた光源装置として、白熱電球について説明する。

【0213】

図１０８に、本実施形態１〜７のフィラメントを用いた白熱電球の切り欠き断面図を示す。白熱電球１は、透光性気密容器２と、透光性気密容器２の内部に配置されたフィラメント３と、フィラメント３の両端に電気的に接続されると共にフィラメント３を支持する一対のリード線４，５とを備えて構成される。透光性気密容器２は、例えばガラスバルブにより構成される。透光性気密容器２の内部は、１０^−１〜１０^−６Ｐａの高真空状態となっている。なお，透光性気密容器２の内部に１０^７〜１０^−１ＰａのＯ_２，Ｈ_２，ハロゲンガス，不活性ガス，並びにこれらの混合ガスを導入することによって，従来のハロゲンランプと同様に，フィラメント上に成膜された可視光反射率低下膜の昇華並びに劣化を抑制し，寿命の延伸効果を期待することが可能となる。

【0214】

透光性気密容器２の封止部には、口金９が接合されている。口金９は、側面電極６と、中心電極７と、側面電極６と中心電極７とを絶縁する絶縁部８とを備える。リード線４の端部は、側面電極６に電気的に接続され、リード線５の端部は、中心電極７に電気的に接続されている。

【0215】

フィラメント３は、実施形態１〜７のいずれかのフィラメントであり、ここでは、線材形状のフィラメントをらせん状に巻き回した構造である。

【0216】

フィラメント３は、実施形態１〜７で述べたように、基体上に可視光反射率低下膜を備えているため、赤外波長領域の反射率が高く、可視光領域の反射率が低い。この構成により、高い可視光光束効率（光束効率）を実現できる。よって、本発明では、フィラメントの表面に可視光反射率低下膜を備えるという簡単な構成で、赤外域の放射を抑制することができ、結果的に入力電力に対する可視光の可視光変換効率を高めることができる。これにより、安価で効率のよい省エネ型照明用電球を提供することができる。

【0217】

なお、上述の実施形態１−７では、機械研磨加工によりフィラメント表面の反射率を向上させたが、機械研磨加工に限らず、フィラメント表面の反射率を向上させることができれば他の方法を用いることももちろん可能である。例えば、湿式や乾式のエッチングや、線引き時や鍛造や圧延時に滑らかな型に接触させる方法等を採用できる。

【0218】

本発明のフィラメントは、白熱電球等の光源装置以外に用いることも可能である。例えば、ヒーター用電線、溶接加工用電線、熱電子放出電子源（Ｘ線管や電子顕微鏡等）等として採用することができる。この場合も、赤外光放射の抑制作用により、少量の入力電力で、効率よく高温にフィラメントを加熱することができるため、エネルギー効率を向上させることができる。

【0219】

また、本実施形態では、赤外光放射を抑制し、可視光光束の放射効率を向上させるフィラメントについて説明したが、抑制される赤外光領域の波長を長波長側にシフトさせることにより、可視光光束のみならず近赤外光の放射効率の高いフィラメントを提供することも可能である。これにより、近赤外光において放射効率の高い光源装置を得ることも可能である。特に，透光性気密容器がシリコン並びに酸素を構成元素とする材料より成り立っている場合，２ μｍ以上の波長の光は全て透光性気密容器材料自体に吸収されてしまうので，２ μｍ以下の波長の近赤外光を出力するようにすることによって，透光性気密容器自体を温めることのない，放射効率の高い光源装置を得ることが可能となる。

【符号の説明】

【0220】

１…白熱電球、２…透光性気密容器、３…フィラメント、４…リード線、５…リード線、６…側面電極、７…中心電極、８…絶縁部、９…口金

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

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【図103】

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【図109】

【図110】

【図111】