(57)【要約】電流を流すことによって白熱状態にもたらすことができる白熱照明光源、特にフィラメント用のエミッタ(F)に関する。エミッタは、スペクトルの可視領域で高くてスペクトルの赤外領域で低いスペクトル吸光値αを有する。吸光値αは、α＝１−ρ−τで定義される。ここで、ρはエミッタのスペクトル反射率であり、τはエミッタのスペクトル透過率である。
2006520074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エミッタ(F)の少なくとも一つの表面上において、スペクトルの可視領域に属する波長に対する吸光度を高めるために作用する微細構造(R)が設けられて、
前記微細構造(R)を含む、エミッタ(F)の少なくとも実質的な一部分が、耐火性酸化物(OR)または高融点の酸化物で覆われることを特徴とする、電流を流すことによって白熱状態にもたらすことができる白熱光源用のエミッタ。
【請求項２】
高い動作温度での各材料(W; Au; W, Au)の蒸発の影響から、そして／又は
各材料(W; Au; W, Au)の融解温度を越える動作温度でのエミッタ(F)の使用の結果として、各材料(W; Au; W, Au)の変形または状態変化の場合には、
前記耐火性酸化物(OR)が前記微細構造(R)の形状を保持するように作用することを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項３】
特にターミナル(H)への接続用の各領域を例外として、エミッタ(F)が前記耐火性酸化物(OR)によってほとんど完全に覆われていることを特徴とする、請求項２記載のエミッタ。
【請求項４】
前記微細構造(R)が、導体、半導体または複合材料(W; Au; W; Au)で作られており、微細構造(R)の形状と結合したその光学定数は、古典的な白熱フィラメントよりも高輝度放射効率ができるように構成されており、380nm乃至780nmで動作温度で放射された可視放射の分数と、380nm乃至2300nmで動作温度で放射された放射の分数との間の比率で規定されていることを特徴とする、請求項２記載のエミッタ。
【請求項５】
前記材料(Au)は、その融点がフィラメント自体の動作温度よりも低い、導体、半導体及び複合材料の中から選択されることを特徴とする、請求項２記載のエミッタ。
【請求項６】
タングステンのような、エミッタ(F)の動作温度よりも高温で溶ける導体材料(W)からなる少なくとも第一の層と、その融点がエミッタ(F)の動作温度より低い、導体、半導体及び複合材料の中から選択される材料(Au)からなる第二の層と、によって形成されることを特徴とする、請求項２記載のエミッタ。
【請求項７】
前記微細構造(R)は、金、銀及び銅の中から選択された材料で少なくとも部分的に形成されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエミッタ。
【請求項８】
前記耐火性酸化物(OR)は、セラミックベースの酸化物、トリウム、セリウム、イットリウム、アルミニウムまたは酸化ジルコニウムの中から選択されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のエミッタ。
【請求項９】
前記微細構造(R)は、エミッタ(F)の表面的な微細構造すなわちエミッタ(F)を構成するものと同じ材料によって得られることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項１０】
前記微細構造は、複数の微小突起(R1，R2)と複数の微小空洞(C)との間の少なくとも一つを有する回折格子(R)を備え、微小突起(R1，R2)あるいは微小空洞(C)の寸法(h、D)及び回折格子(R)の間隔(P)は、
少なくとも微細構造(R)を構成する材料(W; Au; W, Au)からの可視電磁放射を高めて、そして／又は、
少なくとも微細構造(R)を構成する材料(W; Au; W, Au)からの赤外線電磁放射を低減して、または／又は、
可視放射率の増加に関してより少ない程度に少なくとも微細構造を構成する材料(W; Au; W, Au)からの赤外線電磁放射を高めるように構成されていることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項１１】
前記回折格子(R)は、
エミッタ(F)の動作温度よりも高温で溶けて、構造化部分を有する第一の導体材料(W)と、
前記第一の材料(W)の構造化部分を少なくとも覆って、エミッタ(F)の動作温度より低温で溶ける導体、半導体または複合材料の中から選択された第二の材料(Au)からなるコーティング層(Au)と、を備えており、
コーティング層(Au)が第一の材料(W)の構造化部分の形状をコピーして前記回折格子(R)をその上に形成するのに十分に薄く、第二の材料(Au)が第一の材料(W)より大きな放射効率を持ち、当該放射効率は、380nm乃至780nmで動作温度で放射された可視放射の分数と、380nm乃至2300nmで動作温度で放射された放射の分数との間の比率で規定されていることを特徴とする、請求項１０記載のエミッタ。
【請求項１２】
前記回折格子(R)は、その融点がフィラメント(F)の動作温度よりも低い第一の導体、半導体または複合材料の層(Au)の表面上に設けられて、
前記層(Au)は、その融点がエミッタ(F)の動作温度よりも高い第二の導体材料(W)の上に置かれ、
第一の材料(Au)が第二の材料(W)よりも高い放射効果を有し、当該放射効率は、380nm乃至780nmで動作温度で放射された可視放射の分数と、380nm乃至2300nmで動作温度で放射された放射の分数との間の比率で規定されていることを特徴とする、請求項１０記載のエミッタ。
【請求項１３】
前記回折格子(R)は、
構造化部分を有する耐火性酸化物(OR)の層と、
前記耐火性酸化物(OR)の層の構造化部分を少なくとも覆って、エミッタ(F)の動作温度よりも低温で溶ける導体、半導体または複合材料の中から選択された材料(Au)からなるコーティング層(Au)と、を備えており、
コーティング層(Au)が、第一の材料(W)の構造化部分の形状をコピーして前記回折格子(R)をその上に形成するのに十分に薄く、コーティング層(Au)が、耐火性酸化物(OR)によって構成されたカプセルに入れる層によって順次覆われていることを特徴とする、請求項１０記載のエミッタ。
【請求項１４】
少なくとも狭い通路または空胴(G)が、エミッタ(F)を構成するとともに前記電極(H)及び前記耐火性酸化物(OR)の中の少なくとも一つに規定された材料上で開いて設けられていて、設けられた空胴(F)は、体積膨張の結果として前記材料の一部分を受け入れて、そして／又は、前記耐火性酸化物(OR)と前記材料との間の層間剥離現象そして／又は前記材料と前記耐火性酸化物(OR)と前記電極(H)とによって構成された複合体の破裂を回避するために作用することを特徴とする、請求項３記載のエミッタ。
【請求項１５】
微小突起(R1，R2)あるいは微小空洞(C)の周期が、可視放射の波長のオーダであることを特徴とする、請求項１０記載のエミッタ。
【請求項１６】
微小突起(R1，R2)あるいは微小空洞(C)の周期が、0.2乃至1ミクロンであることを特徴とする、請求項１０記載のエミッタ。
【請求項１７】
微小突起(R1，R2)あるいは微小空洞(C)の高さまたは深さが、0.2乃至1ミクロンであることを特徴とする、請求項１０記載のエミッタ。
【請求項１８】
前記反射防止の微細構造(R)は、二値すなわち二つのレベルであることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項１９】
前記反射防止の微細構造(R)は、多重レベルすなわち二以上のレベルの突起を有していることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項２０】
前記反射防止の微細構造(R)は、連続的な突起を有していることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項２１】
耐火性酸化物(OR)の融点よりも低温で作動することを特徴とする、請求項１乃至２０のいずれか１項に記載のエミッタ。
【請求項２２】
可視光線の波長下で構造化されたフィラメントまたは平面の板として構成されるとともに、前記反射防止の微細構造(R)が、吸収する材料(k>1)の二次元の回折格子であることを特徴とする、請求項１乃至２１のいずれか１項に記載のエミッタ。
【請求項２３】
a)多孔性アルミナのテンプレートを構築するステップと、
b)アルミナ構造がエミッタ(F)の反射防止の微細構造(R)の少なくとも一部分のための型として役立つように、エミッタ(F)を構成することになっている材料で多孔性アルミナのテンプレートを浸透させるステップと、
場合によっては、
c)  cl）次にアルミナ構造を除去するか又は、
c2）反射防止の微細構造(R)の上にアルミナ構造を維持するとともに、二つの各ターミナル(H)の間に延在することになっているエミッタ(F)の残存部分に耐火性酸化物(CR)を堆積させるステップと、
を備えることを特徴とする、電流を流すことによって白熱状態にもたらすことができるエミッタの構築方法。
【請求項２４】
前記ステップa)が、適切な基板及びその後の陽極処理上で、1ミクロンのオーダの厚さで、アルミニウム・フィルムの堆積を備え、
前記陽極処理は、
アルミナ・フィルムの陽極処理の第一ステップと、
第一の陽極処理ステップの結果として得られた不規則なアルミナ・フィルムを低減するステップと、
前記低減ステップによって除去されない不規則なアルミナの残余部分からのスタートするアルミナ・フィルムの陽極処理の第二ステップと、
を少なくとも備えることを特徴とする、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
エミッタ(F)が作られている材料の糸状又は薄板の要素を得るステップと、
前記要素をエッチングして反射防止の微細構造(R)を形成するステップと、
場合によっては、反射防止の微細構造(R)が耐火性酸化物(OR)で形成されたエミッタ(F)をコーティングするステップと、
を備えることを特徴とする、電流を流すことによって白熱状態にもたらすことができるエミッタを構築する方法。
【請求項２６】
電流を流すことによって白熱状態にもたらすことができる照明エミッタを備え、前記エミッタ(F)が請求項１乃至２２の一つ以上の請求項に記載されたものであることを特徴とする白熱光源。
【請求項２７】
請求項２６に記載された一つ以上の光源(1)を備える、特に自動車用の照明デバイス。
【請求項２８】
請求項１乃至２２の一つ以上の請求項に記載されたエミッタ(F)を各々備える、白熱光のマイクロ光源の平面マトリックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白熱光源用のエミッタに関し、電流を流すことによって白熱状態にもたらすことができる、フィラメント状または板状に特に形づくられた、白熱光源用のエミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
知られているように、従来の白熱灯は、電流を流すことによって白熱になるタングステン(W)のフィラメントを備えている。従来の白熱灯の効率は、プランク（Planck）の法則及び、伝導と対流によるヒート・ロスによって制限されている。プランク（Planck）の法則は、平衡温度Tのランプのタングステン・フィラメントによって放射された発光のスペクトル強度I(λ)について記述する。電磁スペクトルの可視範囲におけるタングステン・フィラメントによって照らされたエネルギーは、λ１＝380nm乃至λ２＝780nmにおける曲線I(λ)の積分に比例し、全エネルギーの5％乃至7％におおよそ等しい。
【０００３】
キルヒホッフ（Kirchoff）の法則によれば、熱平衡状態下では、特定の波長でボディ（body）に吸収された電磁放射は、放射された電磁放射と等しい。この法則の直接的な結果は、表面のスペクトル放射率「ε」がスペクトル吸光度「α」と一致するということである。スペクトル吸光度「α」は、1-ε=τ+ρという関係に由来する（descend）α=1-τ-ρという関係によって、スペクトル反射率「ρ」及びスペクトル透過率「τ」に順次リンクされる。不透明な材料については、τは実質的に皆無である。また、スペクトル反射率ρが1-εに一致する。しかしながら、いかなる材料も、十分に小さな厚さの値に対して、０とは異なるスペクトル透過率τを有していることに注意すること。
【０００４】
τ+ρ=1-εという関係は、不透明体の表面が所定波長で低いスペクトル反射率を持っていれば、対応するスペクトル放射率が非常に高くて、逆に、スペクトル反射率が高ければ、対応する放射率が低いだろうと暗黙に述べている。
【０００５】
放射率、吸光度、透過率及び反射率は、波長だけでなく、温度Tと入射/出射の角度θの関数である。しかし、それらが純粋な熱力学の考察に由来するので、上記関係は、あらゆるT、あらゆる波長及びあらゆる角度に対して正しい。一般に、τ+ρ=l-εは、τ（λ、Ｔ、θ）＋ρ（λ、Ｔ、θ）＝１−ε（λ、Ｔ、θ）のように書き直すことができる。
【０００６】
所定の温度T（その温度で吸光度と放射率の値が減少する（descend））での反射率とスペクトル透過率との曲線は、材料、またはエミッタのあらゆる幾何学（geometry）、及びあらゆる入射角/出射のためのエミッタを構成する材料の光学定数(常に温度Tで)によって演繹的に計算することができる。
【０００７】
材料の光学定数は、屈折率の実数値ｎ及び虚数値κである。ほとんどの既知の材料用のｎ及びκの値は、実験的に測定されており、文献において利用可能である。一般に、白熱光源で興味のある温度で利用可能なｎ及びκの値はない。説明部分や関連する図で表示された反射率及び透過率の計算は、周囲温度で測定された光学定数を指している。しかしながら、上記の考察は一般的な有効性を持っており、高温の場合に容易に転用することができる。
【０００８】
従来の白熱光源では、発光は、その動作温度が約2800Kであるタングステン・フィラメントによって放射される。放射された発光は、黒体の法則に従う。その対応するスペクトルはプランク（Planck）の関係から与えられる。フィラメントは、良好な近似で、灰色体、すなわち、興味のあるスペクトルを通じて一定の放射率を持ったものと考えることができる。定義によれば、黒体は、λ及びθに無関係な放射率ε(λ、Ｔ、θ)を備えた灰色体であり、100%(最大値)と等しい。灰色体の発光スペクトルは、放射率値s(T)に黒体スペクトルI(λ)(Planckの関係から与えられる)を乗じることによって得ることができる。非灰色体については、Planckの曲線PlanckＩ(λ)は、その代りに、スペクトル放射率曲線ε(λ、Ｔ、θ)を乗じる必要がある。
【０００９】
タングステンのスペクトル放射率は、一般に温度の関数である。タングステンの平均放射率がεｍ(T)=-0.0434+1.8524×10-4×T-1.954×10-8×T2に従うことは経験的に実証されている。
【００１０】
低温で、スペクトル放射率曲線は、タングステンの反射率スペクトルを測定して、ε(λ、Ｔ、θ)=1-ρ(λ、Ｔ、θ)の関係を適用して容易に導き出すことができる。白熱温度で、反射率スペクトル及び発光（emission）スペクトルが明らかに混合されているので、この種の測定は実施し難くなる。
【００１１】
2800Kの温度で、タングステンの平均の放射率は約30%である。それは平均反射率約70%に相当する。2800Kで、発光スペクトルにおけるピークは、1ミクロンよりわずかに大きい波長にある。それはほとんどの発光が赤外線の形で放射されることを前提にしている。
【００１２】
特に、2800Kの温度で灰色体に対して、わずか10%未満の発光が可視スペクトル(380乃至780nm)に放射される一方、20%以上が近赤外線(780乃至1100nm)に放射される。
【００１３】
実際、タングステン・フィラメントは、実数の灰色体ではなく、図１に示される反射率とスペクトル放射率の曲線から容易に明白になるように、それが可視スペクトルで多かれ少なかれ一定で、近赤外線で著しく減少する傾向があるスペクトル放射率を持っている。図１のグラフでは、曲線CRW及びCEWは、それぞれ、可視スペクトル及び近赤外線スペクトルでの異なった波長に対して周囲温度でのタングステンの反射率及び放射率を表わす。
【００１４】
このことは、タングステン・フィラメントの効率、すなわち、可視放射と全放射との間の比率が、灰色体よりはるかに大きいことをもたらす。周囲温度でスペクトル放射率を考慮するときに、その利点はさらに重要である。図２は、2800Kでのタングステン・フィラメントによって放射されたスペクトルパワーと、CPで示された2800Kでのプランク（Planck）曲線とを比較している。タングステンについては、チャートは、実験的に測定された値(曲線PM)と、周囲温度でタングステンの光学定数を用いて計算した値(曲線PC)とを示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、従来の技術で得られた白熱灯用のフィラメントより高い効率を持った、電流を流すことによって白熱状態にもたらすことができる、白熱光源用のエミッタを提供することである。
【００１６】
「光源の効率」という用語は、電磁放射の可視の成分(すなわち、380nm乃至780nmの間の成分)と、可視の成分と近赤外線成分(すなわち、780nm乃至2300nmの間の成分)との間の合計との比率を意味している。
【課題を解決するための手段および作用・効果】
【００１７】
この目的は、等しい動作温度Tで、スペクトルの可視領域で放射された発光と、エミッタのスペクトルの赤外領域で放射された発光との比率が、従来の白熱フィラメント用の同じ比率よりも大きいように、スペクトルの可視領域に属するλに対する吸光度α（λ）を最大にするとともに、スペクトルの赤外領域に属するλに対する吸光度α（λ）を最小にするための手段を備える、電流を流すことによって白熱状態にもたらすことができる、白熱光源用のエミッタによって達成される。
【００１８】
前述の手段は、規律正しい一連の微小突起そして／又は微小空洞を備えて、アルミナ、イットリア（yctria）、ジルコニアまたはあらゆる他の酸化物のような耐熱材料の誘電マトリックスの中に永久にカプセルに入れた（encapsulated）、エミッタの少なくとも一つの表面上に形成されたナノ構造体を備える。
【００１９】
エミッタ表面のナノ構造化は、スペクトルの赤外領域での放射率の相対的な増加(または反射率の減少)より大きな程度で、スペクトルの可視領域での放射率の相対的な増加(または反射率の減少)を得ることを目的とする。
【００２０】
その代りに、耐火性酸化物（refractory oxide）の前述のマトリックスは、次の二重の機能を持っている。
i)高い動作温度で、作動状態下でその可使時間を短くするエミッタの「刻み目をつける（notching）」効果及び、ナノ構造体の平坦化効果に責任を負っている、エミッタを構成する材料またはそのナノ構造体の原子的な蒸発を制限すること。そして、前記蒸発(動作温度が高いほどそれは大きい)は、エミッタの表面的な構造を平らにする傾向があり、その時間にわたるパフォーマンス及び効率増加の点からその利点を縮小するだろう。
ii)その融点を越える動作温度の状態下でのその使用により、、それを構成する材料が状態変化を受けても、特に溶けても、エミッタ、またはそのナノ構造体の形態的な構造を維持すること。
【００２１】
融点を越える動作温度でさえ、表面的な構造の存在または欠如で、可視領域において特に高くて赤外線において低いスペクトル放射率がある材料の使用を可能にするので、前述のアイテムii)は特別の重要性を持っている。かかる材料については、良好なスペクトル放射率特性にもかかわらず、発光効率は、低温の使用によって制限されるだろう(よく知られているように、温度が上昇するにしたがって、灰色体によって放射された可視の成分が増加して、太陽の表面温度に相当する約6000KのTで最大ポイントに達する)。
【００２２】
可視領域のエミッタのスペクトルの吸収を増加させ、赤外領域へのスペクトルの吸収を最小にするために、エミッタ材料の選択は、エミッタ上で得られた微細構造の形態と少なくとも同じくらい重要である。
【００２３】
単なる実施例として、近赤外領域でのスペクトル反射率が非常に高くてスペクトルの可視領域で急に降下する(従って青い部分での高吸収による黄色)ので、金のような材料は効率的なエミッタを得るために特に適した室温でのスペクトル放射率を持っている。この点では、曲線CRAuが金箔の反射率を表わす図１を参照すること。それは近赤外領域での曲線CRWのように平面のタングステンより急激に高い。及びタングステンに関する可視領域でのさらなる多くの突然の降下を備えている。前記図１では、曲線CEAuは、同じ金箔の放射率を表わす。2000Kの平面のタングステン・エミッタの効率は、約6%であるが、平面の金エミッタのそれが約8%である(2000Kの表面温度は、金の融点より大きい)。
【００２４】
述べたように、本発明に係る解決策は、エミッタ表面を構造化することから成る(それは並列の面を備えた板状であることが好ましいがワイヤーや円筒の形や他の断面であってもよく)、三次元の微細構造が主としてスペクトルの可視領域で、吸収を選択的に増加させるように可視の波長より下の周期性を持っている。可視領域で放射された発光の一部分を増加させることを、等しい平衡温度で可能にして、可視部より赤外領域でより少ない程度で放射された部分を増加させ、それによって、エミッタの発光効率を高める。一般的に、本発明に係るエミッタの寸法が、完全な厚さ、及び微小突起または微小空洞の深さ/高さの項目では、１０ナノまたは１００ナノのオーダである。微細構造（micro-structure）のサイズ及び周期性は、動作温度及び得られるスペクトル反射率曲線に、用いた材料の実数・虚数の屈折率によって決定される。
【００２５】
スペクトル反射率曲線が、反射防止の回折格子（anti-reflection grating）の構造だけでなく、光の入射角及び分極に依存することが観察されるべきである。本発明に係る反射防止（anti-reflection）の微細構造（micro-structure）は、特定の入射角(典型的に法線の入射)、及び分極状態の関数として最適化することができる。それは、反射率曲線がある特定の入射角のためにだけ実際に最適化されることを意味している。しかしながら、回折格子（grating）は、回折格子の角度の感度を最小にするようなように、微小突起または微小空洞のピッチ、高さ及び形の点から最適化することができる。本発明の特定の好ましい特徴は、添付したクレームで述べられる。それは現在の説明の不可欠な（integral）部分であると理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の追加の対象、特徴及び利点は、非制限的な例として単に提供された、添付図面に関してなされた以下の説明から容易に明白になるであろう。
【００２７】
前に説明したように、本発明の主な態様によれば、可視放射の効率増大は、白熱状態のエミッタ表面を適切に微細構造化することによって得られる。微細構造化は、可視領域での放射効果を増加させるために、近赤外領域での反射率ρをより少ない程度まで小さくして、スペクトルの可視領域での反射率ρを小さくするために働く。
【００２８】
所要の反射防止挙動は、一次元の回折格子、すなわち、フィラメントの表面上の一つの方向に沿った周期的な突起、及び二次元の回折格子、すなわち、フィラメントの表面上で二つの直交方向に沿った周期的な突起(お互いに必ずしも平行でなくてよい)で得ることができる。この目的のために、図３では、参照符号Fは、本発明に係るエミッタの一部分を示す。それは、一つの方向に沿った周期的な微小突起R1によって形成された回折格子Rを表面的に有する。その代りに、図４及び５に示されたケースでは、本発明に係るエミッタの部分Fは、二つの直交方向に沿った周期的な微小突起R2によって形成された回折格子Rを表面的に有する。反射防止構造Rが菱形、六角形あるいは他のタイプの対称のような異なった対称を持つことができることに注意するべきである。
【００２９】
図３乃至５では、参照符号hは、突起R1，R2の深さまたは高さを示す。参照符号Dは、突起の幅を示し、参照符号Pは回折格子Rの間隔を示す。回折格子Rの充填率（filling factor）は、図３の場合、比D/Pで示され、図４の場合、比D２/P２で示され、図５の場合、比率πD２/(4p2)で示される。
【００３０】
その代りに、図６は、本発明に係る、お互いに必ずしも平行ではない、二つの直交方向に沿って周期的な微小空洞Cによってその表面の回折格子Rが形成されているエミッタの一部分Fを示す。実質的には、図６に示された反射防止構造は、図５に示された構造の形に相補的な形をしている。
【００３１】
一般に、本発明に係る反射防止回折格子は、多重レベル（multi-level）か連続的な形状であってもよい。それは、回折を最適化し、さらに効率を高める自由度を増加させることを可能にする。
【００３２】
本発明のさらに重要な態様によれば、回折格子Rは、耐火性酸化物(例えばイットリウム酸化物)の層の中に永久にカプセルに入れられる。酸化物の層の存在は次のような多くの利点を持っている。
【００３３】
エミッタの効率を高めることができる。それ自体が、回折格子Rの反射防止特徴を補完することができる反射防止コーティングの役割をする。
【００３４】
あまり強くない真空状態において、または、原理的には、エミッタFの酸化の現象を遭遇することない空気中でさえ、フィラメントを作動させることができる。
【００３５】
真空及び不活性ガスの雰囲気下で、酸化物コーティングの存在は、エミッタを構成する材料の蒸発速度を小さくし、従って、ソースの平均寿命を延ばし、微細構造Rの形を保持することを可能にする。
【００３６】
それは、前記材料をカプセルに入れてエミッタFの構造の形態が維持されることを保証して、材料自体の融点を越える動作温度(しかし耐火性酸化物の融点よりは低い)でさえ、金のような高性能エミッタの製造にその光学定数がより一層適している材料を使うことができる。
【００３７】
前の説明と、図７及び９(曲線CEWが平面のタングステンのスペクトル放射率を、曲線CEW'が本発明に係るナノ構造化されたタングステンのスペクトル放射率を表している)から、以下のことは容易に明白である。すなわち、エミッタFの反射防止ナノ構造化（nanostructuring）によって、等しい動作温度Tでは、スペクトルの可視領域で放射された発光と、本発明に係るエミッタ用のスペクトルの可視領域及び赤外領域で放射された全発光との間の比率は、従来の白熱フィラメントの場合の同じ比率より大きく、光源効率の点で明らかな利点を備えている。特に、提案したエミッタが動作温度T、波長Xでのスペクトル吸光度α(λ、T)(ここで吸光度は、スペクトル反射率ρ(λ、T)にリンクされる)と、α(λ)=１−ρ(λ、T)-τ(λ、T)の関係を有するスペクトル透過率τ(λ、T)を持つならば、反射防止構造Rは、スペクトルの可視領域に属するλについて吸光度α(λ)を最大にすることを可能にする。ここで、スペクトルの赤外領域に属するλについての吸光度α(λ)は、より少ない程度まで増加する。
【００３８】
したがって、本発明に係る提案した微細構造（microstructure）Rは、放射された可視光線の一部分を増加させるエミッタFのスペクトル放射率と、従って前記エミッタを組込むランプまたは光源の発光効率とを修正する。この図では、微小突起R1，R2または微小空洞Cは、縮小することなく、エミッタFからの可視スペクトルにおける電磁気の放射を最大にすると理解され、実際、恐らく他のスペクトル領域の反射率を増加させるだろう。
【００３９】
上に説明されるように、微細構造Rの動作はキルヒホッフ（Kirchoff）の法則に基づいており、熱平衡状態下では、特定の波長でボディに吸収された電磁放射は、放射された電磁放射と等しい。この法則の直接的な結果は、ボディの表面が所定の波長で低いスペクトル反射率を持っているならば、対応するスペクトル放射率が非常に高いであろうということである。逆に、スペクトル反射率が高ければ、対応する放射率は低いであろう。
【００４０】
角度及び分極状態へのスペクトル反射率の依存性は、上記の考察に基づいたスペクトル放射率の同様の角度依存性に衝撃を与える。このように、特定の波長で、本発明に係る表面的に微細構造化したエミッタによって放射された発光を考えれば、対応する放射極大部分（lobe）は、均等拡散（Lambertian）(非構造化光源の場合のように一定の放射輝度)でないが、微細構造Rによって与えられた回折格子の角度の挙動に従うだろう。さらに、放射された発光は、先行技術に係る白熱光源によって放射された発光と異なり、分極とコヒーレンスの度合い(degree)を持つだろう。
【００４１】
上述の利点は、タングステンより大きな光学定数を持つ材料で構成されたナノ構造化されたエミッタによって大きく（to a greater extent）得ることができる。
【００４２】
例えば、この点に関して、図８及び１０を参照すること。図８では、平面の金のスペクトル放射率(曲線CEAu)が、本発明に係る回折格子Rを持ったナノ構造化された金のスペクトル放射率と比較される。図１０は、本発明に係るナノ構造化された金のエミッタに対して波長の関数としてスペクトル放射率の相対的な増加を示す。
【００４３】
この点に関して、それらの低融点は通常動作温度（可視放射が効率的なところで(>1500K)）での使用を妨げるが、金や銀や銅のようなタングステンより低融点の多くの材料が、タングステンより有利な放射特性を持っていることは、思い出されるべきである。前に述べたように、好ましい黒体放射(すなわち、大きな可視放射を備えた黒体)を得るために、その黒体は、できるだけ高い温度(5000K以上の最高効率)を持っていかなければならない。低融点のエミッタ材料の場合には、材料それ自身が溶けるか、または、放射効果を高めることができる回折格子の形の損失を伴う、白熱状態にもたらす電流がエミッタの完全な破壊まで流れるときに少なくとも変形することができる。
【００４４】
したがって、本発明の好ましい実施態様では、またはナノ構造化した導体材料の柔らかくなること又は液体状態への経過（passage）が、回折格子及びエミッタの破壊を伴わないように、耐火性酸化物は、回折格子を備えたフィラメントをカプセルに入れるために用いられる。エミッタの白熱状態の温度(材料に依存するが1500K-2000K)で変形しない耐火性酸化物は、実際、反射防止回折格子に相補的なマトリックスを構成する。したがって、エミッタを構成する材料が変形するか液化しても、耐火性酸化物はその形を維持することができる。このように、上で説明したように、回折格子のパフォーマンスは保証されるとともに、演繹的に設計された（priori designed）放射の挙動が維持される。
【００４５】
前述の好ましい実施形態によれば、エミッタまたはそれの一部分は、低融点の導体または半導体で作られるが、適切なナノ構造化によってエミッタの効率を高めるのに非常に適した光学定数を持っている。この意味において特別に興味のある導体材料は、例えば金、銀及び銅である。
【００４６】
図７及び8と図９及び１０との間の比較から容易に明白なように、効率増大に対するエミッタの表面的な微細構造の影響は、タングステンより金においてとりわけ重要である。イットリウム酸化物によって適切に構造化されて覆われたタングステン・エミッタの効率は、2000Kで約8%(すなわち20%の相対的な増加)である。その一方、融点を越えてもその構造の形態を維持することができるようにイットリアの中でカプセルに入れられた、構造化した金のエミッタは、平面の金に関してその効率を200%以上増加して25%の効率を達成する。
【００４７】
図１１及び１２は、上述の好ましい実施形態に係る二つのエミッタFの部分模式図である。二つのエミッタFは、それぞれ電極Hの間に延在する。
【００４８】
図１１の場合には、エミッタFが、実質的に円筒状の微小突起または柱R2によって構成されて、図５に示されたタイプの反射防止構造Rを持っている。図１２の場合には、構造Rが図６に示されたタイプのものであり、断面が円形の微小空洞Cによって構成されている。エミッタFは、例えば金からなる二次元回折格子を得るように構造化されており、白熱状態を引き起こす電流がその中を流れる。その代りに、電極Hは、タングステン等の高融点の導体材料、あるいは炭素等の高融点の半導体材料で作られている。
【００４９】
電流の流れたエミッタFの低融点材料は高温に達する。例えば、例示された場合（金が興味のある材料である)では、発光は約1900-2000度ケルビンの動作温度でエミッタによって放射される。前に説明したように、かかる温度で、金の回折格子は液化されるだろう。したがって、好ましい実施形態によれば、耐火性酸化物の層（図１１及び１２おける参照符号OR）が設けられて、耐火性酸化物の層は、その構造化部分Rのその形状に従って、エミッタFを完全に覆う。言いかえれば、耐火性酸化物Rは、（微小突起R2を持った構造の場合には）完全なメス型8または（微小空洞Cを持った構造の場合には）回折格子Rの完全なオス型である。
【００５０】
高い融解温度を備えた酸化物ORは、例えばセラミックベースの酸化物、トリウム、セリウム、イットリウム、アルミニウム、酸化ジルコニウムである。
【００５１】
金属の回折格子Rが変形そして／又は熔融するときに、エミッタを構成する材料が液体状態に達しても、酸化物マトリックスORは、回折格子Rの相形状を保持する。すなわち、その形状を維持することを保証する。
【００５２】
特に好ましい実施形態では、一つ以上の狭い通路または空胴Gが、エミッタFの材料上で開いていて設けられる。例えば、図１１に模式的に示されるように、一つ又は両方の電極に相応して設けられるか、図１２に模式的に示されるように、耐火性酸化物構造内に設けられる。かかる空胴または狭い通路Gは、その体積が高温で拡張することができるエミッタFの材料によって満たされるために設けられる。したがって、前記狭い通路Gは、デバイスの破裂と同様に、酸化物ORとエミッタFの材料との間の層間剥離現象を防ぐ役目をする。
【００５３】
様々に提案した実施形態において、微細構造Rは、エミッタFを構成する材料から直接得ることができる。
【００５４】
第一の可能な方法は、多孔性アルミナ(多孔性の酸化アルミニウム)で作られたテンプレートの構造を提供する。この目的のために、厚さ1ミクロンのオーダのアルミニウム・フィルムは、適切な基板（例えば珪酸ガラスで作られたもの）上にスパッタリングまたは熱蒸着によって被覆される。また、それは続いて陽極処理プロセスにさらされる。
【００５５】
アルミニウム・フィルムを陽極処理する過程は、所望とするアルミナ気孔のサイズ及び距離に依存して、異なった電解液を用いて行なうことができる。
【００５６】
アルミニウム・フィルムの第一の陽極処理によって得られたアルミナの層は、不規則な構造を持っている。非常に規則的な構造を得るために、連続の陽極処理プロセスを実行することが必要になる。そして、
i)アルミニウム・フィルムの第一の陽極処理ステップと、
ii)酸性溶液(Cr03とH3PO4のようなもの)によって導かれた不規則なアルミナ・フィルムのエッチングにより縮小するステップと、
iii)エッチングによって除去されないアルミナの残余部からスタートするアルミニウム・フィルムの第二の陽極処理ステップと、を特に少なくとも実行する。
【００５７】
上記のアイテムii)のようなエッチング・ステップは、第二の陽極処理ステップにおいてアルミナ自体の成長の不規則なアルミナの優先領域の残余部分を画定するのに重要である。
【００５８】
数回エッチングして陽極処理するという連続の操作を導入することによって、非常に均一になるようにまで多孔性アルミナ構造を改善することができる。一旦、規則的なアルミナ・テンプレートが得られれば、アルミナ・テンプレートには、アルミナ構造がエミッタFの構造化した領域のための金型として役立つように、例えばマグネトロンスパッタリング(DC又はRF)によって所要のエミッタ材料を入り込ませる（infiltrate）。
【００５９】
タングステン・エミッタの場合、次に、その融点がアルミナより高く、それは高周波スパッタリングによって被覆させることができる耐火性酸化物と置換されるような方法でアルミナ構造を除去することができる。逆に、低融点材料で作られたエミッタの場合で、フィラメントの動作温度がアルミナの融解温度以下に維持される場合、アルミナ構造(それは透明である)は、回折格子Rの形がエミッタ自体の動作温度で維持されることを保証するために、維持することができる。この場合、多孔性アルミナによって構造化されていなくて保護されていないエミッタFの側では、エミッタ材料の全体的に閉じた容器（container）を提供するために、耐火性酸化物が被覆されている。
【００６０】
他の可能な製造工程がフィラメントから始まり、または選択された材料の平面の薄片（lamina）から始まる。既知のナノオーダのパターン化方法(電子ビーム、またはFIBまたは、単純で進化したフォトリソグラフィー)のいずれか一つを用いて、ある波長で微細構造Rをエッチングする。低融点材料の場合には、このように得られたエミッタが、例えばスパッタリングやCVDや電気めっきによって耐火性酸化物で覆われるだろう。
【００６１】
他の実施形態では、本発明に係るエミッタFは、複数の相互に異なった材料を形成することができる。例えば、図１３に示すように、エミッタのベース材は、Wとして示した高融点の導体(例えばタングステン)とすることができる。微細構造Rが前記材料上に直接に得られる。前記微細構造においては、低融点で、参照符号Auによって示された、金のようなタングステンより有利な光学特性を持っている導体または半導体の薄くて均一なコーティングが設けられている。コーティングAuによって、マイクロな突起Rの形状を維持することができるが、金のより好ましい放射率特性を利用する。耐火性酸化物ORの層は、低融点の層Auの融解温度を越える動作温度の状態下で構造を保持することを可能にする。この実施形態では、その蒸発及び／または酸化を防ぐために、高融点材料Wの層の上に耐火性酸化物ORの層を設けることができる。
【００６２】
さらに好ましい構成において、図１４に示されれるように、微細構造Rは、参照符号Auで示した金のような光学的な観点から見て好ましい、低融点の導体または半導体の層の上に得ることができる。層Auは、参照符号Wで示したタングステンのような高融点の導体材料の層の上に得られた回折格子Rを有する。この実施形態では、耐火性酸化物の第一の層ORは、微細構造がそれ自身形成される低融点の層Auの融解温度を越える動作温度状態で微細構造Rの形を保持することを可能にする。この場合、また、耐火性酸化物ORの第二の層を、その蒸発及び／または酸化を防ぐために、高融点の材料Wの層の上に設けることができる。
【００６３】
図１３の構成、及び図１４の構成において、電流は、高融点の材料W及び低融点の材料Auの両方によって輸送される。
【００６４】
図１５に示すように、さらに好ましい構成では、微細構造Rは、耐火性酸化物ORの層の上に直接に得ることができる。構造Rが形成される層ORの上には、参照符号Auによって示される、金のような低融点の導体または半導体の薄くて均一なコーティングが設けられる。酸化物ORに形成された微細構造Rに得られた層Auは、電流のエミッタまたはキャリアとして直接的に機能する。層Auを覆う耐火性酸化物ORの第二の層は、低融点の層の融解温度を越える動作温度の状態下で構造の形状を保持することを可能にする。
【００６５】
当然に、本発明の原理を変更せずに、構造の細部や実施形態は、本願に記述され図示された単なる実施例に対して、本発明の範囲を逸脱しないで、幅広く変更することができる。
【００６６】
本願に記述されたエミッタFは、多品種の白熱光源を得るために、特に、自動車照明デバイスの製造のために、用いることができる。本発明は、白熱光のマイクロのソースの平面マトリックスを得る目的の用途に適している。後者の各々は、本発明に係るそれぞれのフィラメントまたはエミッタを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】金のスペクトル反射率(曲線CRAu)及び放射率(曲線CEAu)と比較して、可視スペクトル及び近赤外線スペクトルでの異なった波長に対して周囲温度でタングステンの反射率(曲線CRW)及び放射率(曲線CEW)を表わすチャートである。
【図２】2800Kでタングステン・フィラメントによって放射されたスペクトルパワーと、2800Kでのプランク曲線(曲線CP)とを比較するチャートである。タングステンについては、チャートは実験的な測定値(曲線PM)と、周囲温度でタングステンの光学定数を用いて計算した計算値(曲線PC)との両方を示す。
【図３】本発明に係る、一次元の回折格子すなわち一方向に沿った周期的な突起によって表面的に提供されるエミッタの一部分の模式的な斜視図である。
【図４】本発明に係る、二次元の回折格子すなわちエミッタ表面上の二つの直交方向に沿った周期的な突起によって表面的に提供される二つのエミッタの一部分の模式的な斜視図である。
【図５】本発明に係る、二次元の回折格子すなわちエミッタ表面上の二つの直交方向に沿った周期的な突起によって表面的に提供される二つのエミッタの一部分の模式的な斜視図である。
【図６】本発明に係る、菱形の二次元の回折格子すなわちエミッタ表面上の二つの非直交方向に沿った周期的な空洞によって表面的に提供される他のエミッタの一部分の模式的な斜視図である。
【図７】平面のタングステンのスペクトル放射率(曲線CEW)と、図３に示された種類の回折格子でナノオーダで構造化された（nanostructured）タングステンのスペクトル放射率(曲線CEW’)とを比較するチャートである。
【図８】平面の金のスペクトル放射率(曲線CEAu)と、図３に示された種類の回折格子でナノオーダで構造化された（nanostructured）金のスペクトル放射率(曲線CEAu’)とを比較するチャートである。
【図９】図３に示された種類の回折格子を備えたタングステン・エミッタ・ナノ構造体に対する波長の関数としてスペクトル放射率の相対的な増加を示すチャートである。
【図１０】図３に示された種類の回折格子でナノオーダで構造化された（nanostructured）金のエミッタに対する波長の関数としてスペクトル放射率の相対的な増加を示すチャートである。
【図１１】本発明の好ましい実施態様に係る、二次元の回折格子を表面的に備えて、耐火性酸化物の中にカプセルに入れたエミッタの一部分の模式的な断面図である。
【図１２】本発明の好ましい実施態様に係る、二次元の回折格子を表面的に備えて、耐火性酸化物の中にカプセルに入れたエミッタの一部分の模式的な断面図である。
【図１３】本発明に係る、金、銀、銅のような必ずしも高融点ではない材料の薄い層(Au)によって覆われるナノオーダで構造化された（nanostructured）された支持体(W)と、耐火性酸化物(OR)によって構成された少なくとも上部のカプセル層とによって形成されたエミッタの模式図である。
【図１４】本発明に係る、ナノ構造体が、タングステンのような高融点の材料からなる平面の基板(W)の上に堆積される金や銀や銅のような低融点の材料から作られた層(Au)に形成され、少なくとも上方に、耐火性酸化物(OR)の層の中にカプセルに入れたエミッタの模式図である。
【図１５】本発明に係る、ナノ構造体回折格子が耐火性酸化物(OR)上で得られ、回折格子は、金や銀や銅のような低融点材料の層(Au)によって表面的に覆われ、低融点の層が耐火性酸化物のさらなる層によって順次覆われるエミッタの模式図である。
【図１】
2006520074.tif 000003
【図２】
2006520074.tif 000004
【図３】
2006520074.tif 000005
【図４】
2006520074.tif 000006
【図５】
2006520074.tif 000007
【図６】
2006520074.tif 000008
【図７】
2006520074.tif 000009
【図８】
2006520074.tif 000010
【図９】
2006520074.tif 000011
【図１０】
2006520074.tif 000012
【図１１】
2006520074.tif 000013
【図１２】
2006520074.tif 000014
【図１３】
2006520074.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年1月21日(2005.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エミッタ(F)の少なくとも一つの表面上において、スペクトルの可視領域に属する波長に対する吸光度を高めるために作用する微細構造(R)が設けられて、
前記微細構造(R)は、エミッタ(F)の動作温度より低い融点の材料(W; Au; W, Au)で少なくとも部分的に形成されており、
前記微細構造(R)を含む、エミッタ(F)の少なくとも実質的な一部分が、耐火性酸化物(OR)または高融点の酸化物で覆われ、
各材料(W; Au; W, Au)の融解温度を越える動作温度でのエミッタ(F)の使用の結果として、各材料(W; Au; W, Au)の変形または状態変化の場合には、前記酸化物(OR)は、前記微細構造(R)の形状を保持するように作用することを特徴とする、電流を流すことによって白熱状態にもたらすことができる白熱光源用のエミッタ。
【請求項２】
高い動作温度での各材料(W; Au; W, Au)の蒸発の影響から前記微細構造(R)の形状を保持するように、前記耐火性酸化物(OR)が作用することを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項３】
特にターミナル(H)への接続用の各領域を例外として、エミッタ(F)が前記酸化物(OR)によってほとんど完全に覆われていることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項４】
前記微細構造(R)が、導体、半導体または複合材料(W; Au; W; Au)で作られており、微細構造(R)の形状と結合したその光学定数は、古典的な白熱フィラメントよりも高輝度放射効率ができるように構成されており、380nm乃至780nmで動作温度で放射された可視放射の分数と、380nm乃至2300nmで動作温度で放射された放射の分数との間の比率で規定されていることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項５】
前記材料(Au)は、その融点がフィラメント(F)の動作温度よりも低い、導体、半導体及び複合材料の中から選択されることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項６】
タングステンのような、エミッタ(F)の動作温度よりも高温で溶ける導体材料(W)からなる少なくとも第一の層と、その融点がエミッタ(F)の動作温度より低い、導体、半導体及び複合材料の中から選択される材料(Au)からなる第二の層と、によって形成されることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項７】
前記微細構造(R)は、金、銀及び銅の中から選択された材料で少なくとも部分的に形成されることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項８】
前記酸化物(OR)は、セラミックベースの酸化物、トリウム、セリウム、イットリウム、アルミニウムまたは酸化ジルコニウムの中から選択されることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項９】
前記微細構造(R)は、エミッタ(F)の表面的な微細構造すなわちエミッタ(F)を構成するものと同じ材料によって得られることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項１０】
前記微細構造は、複数の微小突起(R1，R2)と複数の微小空洞(C)との少なくとも一つを有する回折格子(R)を備え、微小突起(R1，R2)あるいは微小空洞(C)の寸法(h、D)及び回折格子(R)の間隔(P)は、
少なくとも微細構造(R)を構成する材料(W; Au; W, Au)からの可視電磁放射を高めて、そして／又は、
少なくとも微細構造(R)を構成する材料(W; Au; W, Au)からの赤外線電磁放射を低減して、または／又は、
可視放射率の増加に関してより少ない程度に少なくとも微細構造を構成する材料(W; Au; W, Au)からの赤外線電磁放射を高めるように構成されていることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項１１】
前記回折格子(R)は、
エミッタ(F)の動作温度よりも高温で溶けて、構造化部分を有する第一の導体材料(W)と、
前記第一の材料(W)の構造化部分を少なくとも覆って、エミッタ(F)の動作温度より低温で溶ける導体、半導体または複合材料の中から選択された第二の材料(Au)からなるコーティング層(Au)と、を備えており、
コーティング層(Au)が第一の材料(W)の構造化部分の形状をコピーして前記回折格子(R)をその上に形成するのに十分に薄く、第二の材料(Au)が第一の材料(W)より大きな放射効率を持ち、当該放射効率は、380nm乃至780nmで動作温度で放射された可視放射の分数と、380nm乃至2300nmで動作温度で放射された放射の分数との間の比率で規定されていることを特徴とする、請求項１０記載のエミッタ。
【請求項１２】
前記回折格子(R)は、その融点がフィラメント(F)の動作温度よりも低い第一の導体、半導体または複合材料の層(Au)の表面上に設けられて、
前記層(Au)は、その融点がエミッタ(F)の動作温度よりも高い第二の導体材料(W)の上に置かれ、
第一の材料(Au)が第二の材料(W)よりも高い放射効果を有し、当該放射効率は、380nm乃至780nmで動作温度で放射された可視放射の分数と、380nm乃至2300nmで動作温度で放射された放射の分数との間の比率で規定されていることを特徴とする、請求項１０記載のエミッタ。
【請求項１３】
前記回折格子(R)は、
構造化部分を有する耐火性酸化物(OR)の層と、
前記耐火性酸化物(OR)の層の構造化部分を少なくとも覆って、エミッタ(F)の動作温度よりも低温で溶ける導体、半導体または複合材料の中から選択された材料(Au)からなるコーティング層(Au)と、を備えており、
コーティング層(Au)が、酸化物(OR)の層の構造化部分の形状をコピーして前記回折格子(R)をその上に形成するのに十分に薄く、コーティング層(Au)が、酸化物(OR)によって構成されたカプセルに入れる層によって順次覆われていることを特徴とする、請求項１０記載のエミッタ。
【請求項１４】
エミッタ(F)を構成する材料上で開いているとともに前記電極(H)及び前記酸化物(OR)の中の少なくとも一つに規定された少なくとも狭い通路または空胴(G)が設けられていて、設けられた空胴(F)は、体積膨張の結果として前記材料の部分を受け入れて、そして／又は、前記酸化物(OR)と前記材料との間の層間剥離現象そして／又は前記材料と前記酸化物(OR)と前記電極(H)とによって構成された複合体の破裂を回避するために作用することを特徴とする、請求項３記載のエミッタ。
【請求項１５】
微小突起(R1，R2)あるいは微小空洞(C)の周期が、可視放射の波長のオーダであることを特徴とする、請求項１０記載のエミッタ。
【請求項１６】
微小突起(R1，R2)あるいは微小空洞(C)の周期が、0.2乃至1ミクロンであることを特徴とする、請求項１０記載のエミッタ。
【請求項１７】
微小突起(R1，R2)あるいは微小空洞(C)の高さまたは深さが、0.2乃至1ミクロンであることを特徴とする、請求項１０記載のエミッタ。
【請求項１８】
前記微細構造(R)は、二値すなわち二つのレベルであることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項１９】
前記微細構造(R)は、多重レベルすなわち二以上のレベルの突起を有していることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項２０】
前記微細構造(R)は、連続的な突起を有していることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項２１】
耐火性酸化物(OR)の融点よりも低温で作動することを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項２２】
可視光線の波長下で構造化されたフィラメントまたは平面の板として構成されるとともに、前記微細構造(R)が、吸収する材料(k>1)の二次元の回折格子であることを特徴とする、請求項１記載のエミッタ。
【請求項２３】
a)多孔性アルミナのテンプレートを構築するステップと、
b)アルミナ構造がエミッタ(F)の反射防止の微細構造(R)の少なくとも一部分のための型として役立つように、エミッタ(F)を構成することになっている材料で多孔性アルミナのテンプレートを浸透させて、前記材料がエミッタ(F)を使用することになっている動作温度よりも低い融点を有しているステップと、
c)二つの各ターミナル(H)の間に延在することになっているエミッタ(F)の部分に耐火性酸化物(CR)を堆積させて、材料(Au)の融解温度を越える動作温度でのエミッタ(F)の使用の結果として、各材料(Au)の変形または状態変化の場合には、前記酸化物(OR)は、前記微細構造(R)の形状を保持するように作用するステップと、
を備え、
ステップC)より前に、多孔質アルミナのテンプレートが維持されているか削除されていることを特徴とする、電流を流すことによって白熱状態にもたらすことができるエミッタの構築方法。
【請求項２４】
前記ステップa)が、適切な基板及びその後の陽極処理上で、1ミクロンのオーダの厚さで、アルミニウム・フィルムの堆積を備え、
前記陽極処理は、
アルミナ・フィルムの陽極処理の第一ステップと、
第一の陽極処理ステップの結果として得られた不規則なアルミナ・フィルムを低減するステップと、
前記低減ステップによって除去されない不規則なアルミナの残余部分からのスタートするアルミナ・フィルムの陽極処理の第二ステップと、
を少なくとも備えることを特徴とする、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
エミッタ(F)が作られている材料の糸状又は薄板の要素を得て、前記材料がエミッタ(F)を使用することになっている動作温度よりも低い融点を有しているステップと、
前記要素をエッチングして反射防止の微細構造(R)を形成するステップと、
反射防止の微細構造(R)が耐火性酸化物(OR)で形成されたエミッタ(F)をコーティングして、材料(Au)の融解温度を越える動作温度でのエミッタ(F)の使用の結果として、各材料(Au)の変形または状態変化の場合には、前記酸化物(OR)は、前記微細構造(R)の形状を保持するように作用するステップと、
を備えることを特徴とする、電流を流すことによって白熱状態にもたらすことができるエミッタを構築する方法。
【請求項２６】
電流を流すことによって白熱状態にもたらすことができる照明エミッタを備え、前記エミッタ(F)が請求項１乃至２２の一つ以上の請求項に記載されたものであることを特徴とする白熱光源。
【請求項２７】
請求項２６に記載された一つ以上の光源(1)を備える、特に自動車用の照明デバイス。
【請求項２８】
請求項１乃至２２の一つ以上の請求項に記載されたエミッタ(F)を各々備える、白熱光のマイクロ光源の平面マトリックス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
このことは、タングステン・フィラメントの効率、すなわち、可視放射と全放射との間の比率が、灰色体よりはるかに大きいことをもたらす。周囲温度でスペクトル放射率を考慮するときに、その利点はさらに重要である。図２は、2800Kでのタングステン・フィラメントによって放射されたスペクトルパワーと、CPで示された2800Kでのプランク（Planck）曲線とを比較している。タングステンについては、チャートは、実験的に測定された値(曲線PM)と、周囲温度でタングステンの光学定数を用いて計算した値(曲線PC)とを示している。
米国特許明細書(US-A)第4,196,368号によれば、電球の効率はスペクトルの可視領域の放射率を増加させ、そして／又はスペクトルの可視領域の外側のエネルギーの放射を抑制するように、白熱のフィラメントの表面の微細構造の修正により改善される。同様の解決策もドイツ国特許出願公開明細書(DE-A)第198 45 423号によって開示されている。
効率の改善のために米国特許明細書(US-A)4,196,368号において提案された他の方法は、フィラメント蒸発を抑制するために、薄い耐火性材料でフィラメントを覆うことである。同様に、白熱灯のフィラメントからの材料の蒸発によりランプ・エンベロープを黒くなることを防止するか低減するために、英国特許出願公開明細書(GB-A)第2 032 173号は、耐火性又はセラミックスの材料でフィラメントをコーティングを提案する。
【国際調査報告】
2006520074.tif 000018
2006520074.tif 000019
2006520074.tif 000020