CN1774789A - 能量转换装置和光源 - Google Patents

Abstract

本发明的能量转换装置备有：将能量转换成电磁波并辐射的灯丝(11)和抑制从灯丝(11)辐射的电磁波之中比规定的波长长的波长的电磁波(例如红外线)的一部分辐射的辐射抑制部。该辐射抑制部具备多根细丝(12a)的束(12)，各细丝(12a)的长轴方向与抑制辐射的电磁波的传送方向匹配。

Description

能量转换装置和光源

技术领域

本发明涉及将能量转换成电磁波辐射的能量转换装置和具备该能量转换装置的光源。

背景技术

在人造光源中，成为达到高发光效率的障碍是将能量转换成可见光时会牺牲可见光、大量辐射出人的眼睛感觉不到的波长长的红外线。

作为照明光源而广泛普及的白炽灯具有作为热辐射体(thermalradiator)功能的灯丝，热辐射体是通过热辐射放出电磁波的辐射源，热辐射(thermal radiation)是通过加热物体的原子或者分子而产生的辐射(电磁波辐射)。热辐射能由物体的温度决定，具有连续的光谱分布。以下，为了简单，将热辐射体称为“辐射体”。

白炽灯具有不要稳定器、小型而轻量、并且在人造光源中显色性最高的特征。因此，白炽灯是世界上利用最多的照明光源。

以往，为了提高白炽灯的辐射效率，尝试找到能够提高辐射体的工作温度、在红外线区域的辐射量小的辐射体。由历史所见，作为其结果，辐射体由碳丝白炽灯转换成现在的钨丝。通过使用由钨丝构成的辐射体，与由其它材料构成的辐射体相比，可以实现高温下的工作，藉此，可以降低红外线区域的辐射量的比率。

但是，即使通过这样的努力，在利用钨丝的现在的白炽灯中，可见波长区域的辐射也不超过全体的10％左右。除此以外的辐射中，主要为红外辐射占70％。另外，因封入气体的热传导或因对流的热损失是20％，发光效率是15lm/W左右。该发光效率属于人造光源中最低的水平。自1930年被制造以来，白炽灯的上述性能始终不能得到飞跃的改善。

另一方面，专利文献1等公开了划时代地抑制来自辐射体的红外辐射、飞跃地提高灯的发光效率的技术。根据该技术，通过在辐射体的表面形成具有作为波导管功能的微细空腔(微空腔)的阵列，可以抑制规定波长以上的辐射(例如红外辐射)，选择地只辐射规定波长的电磁线。根据专利文献1的记述，例如以约150nm的间隔形成宽约350nm、深约7μm左右的空腔，就可以抑制比波长约700nm长的波长的红外辐射。另外，根据专利文献1，由2000K至2100K的工作温度的发光效率可以提高到以往的6倍。

专利文献1：特开平03-102701号公报

但是，专利文献1中所述的微空腔，其底面的一边是毫微米级的孔，在灯丝的表面上难以形成这样小的微空腔阵列。

另外，即使在例如由钨这样的高熔点材料形成的灯丝的表面上可以形成内直径1μm以下的微细的微空腔的阵列，这些微空腔在工作中也会崩溃。根据本发明人的实验，该崩溃在比钨的熔点(3650K)低的1200K下数分钟之内发生。对于在这样低的温度下发生的微空腔的崩溃在专利文献1中没有记载，但是在具有微空腔的灯丝实用化时却成为大的障碍。

发明内容

鉴于这点，本发明的目的在于，提供一种实用上以充分的水平可以延长抑制具有规定波长以上的波长的电磁波辐射的辐射抑制部的寿命的能量转换装置和具备该转换装置的光源。

本发明的能量转换装置，具备：辐射体，其将能量转换成电磁波并辐射；和辐射抑制部，其抑制从上述辐射体辐射的电磁波之中比规定的波长长的波长的电磁波的一部分辐射；上述辐射抑制部具备多根细丝的束，各细丝的长轴方向与抑制辐射的电磁波的传送方向相匹配。

在优选的实施方式中，上述辐射体和上述辐射抑制部的间隔在1μm以下。

在优选的实施方式中，上述能量是热能。

在优选的实施方式中，各细丝与邻接的细丝接触，在上述细丝之间形成的间隙作为微空腔而发挥功能。

在优选的实施方式中，上述辐射体接收焦耳热作为上述能量。

在优选的实施方式中，上述细丝由熔点比2000K更高的高熔点材料形成。

在优选的实施方式中，上述高熔点材料，由钨、钼、铼、钽或者它们的合金形成。

在优选的实施方式中，各细丝是多晶体，其晶粒沿长轴方向取向的。

在优选的实施方式中，上述辐射体由钨或者钨的合金形成。

本发明的光源，具备：上述任一种的能量转换装置；容器，其将上述能量转换装置与大气隔断，至少一部分具有透光性；和将电能供给上述能量转换装置中所包括的上述辐射体的端子；上述辐射抑制部抑制红外线辐射。

在优选的实施方式中，上述细丝的横截面的外形实质上是圆，上述圆的直径是400nm以上、2.5μm以下。

根据本发明的能量转换装置的制造方法，包括：准备将能量转换成电磁波并辐射的辐射体的工序；准备辐射抑制部的工序，上述辐射抑制部抑制从上述辐射体辐射的电磁波中的比规定的波长长的波长的电磁波的一部分的辐射；和使上述辐射抑制部接近并配置在上述辐射体上的工序；其中准备上述辐射抑制部的工序包括：准备多根细丝的工序；和以相邻的细丝相互接触方式束起上述多根细丝的工序。

在优选的实施方式中，准备上述辐射抑制部的工序，包括切断上述束起的多根细丝的工序。

根据本发明，抑制从辐射体辐射的电磁波中的具有规定的波长以上的波长的电磁波的辐射的辐射抑制部，由细丝的束形成。形成这样的细丝的束的各个间隙是微细的，具有作为取决于各尺寸的具有截止波长的微空腔的功能。另外，虽然间隙微细，但细丝在热时也是稳定的，即使在高温下，也显示长的寿命。因此，根据本发明的能量转换装置，即使在高温下，也可以长时间稳定地工作，可以效率良好地将能量转换成规定波长区域的电磁波的辐射，因而可以节能，对地球环境保护作出大的贡献。

附图说明

图1(a)是形成微空腔的阵列的以往的钨丝的俯视图，(b)是其剖面图，(c)是表示微空腔崩溃后的钨丝的剖面图。

图2(a)是表示具备本发明的能量转换装置的辐射抑制装置的一例的部分扩大的立体图，(b)是表示金属细丝123中的晶粒的方向的模式图。

图3是本发明的实施方式1中的白炽灯L1的概略图。

图4是实施方式1中的发光部10的立体图。

图5是模式地表示实施方式1中的间隙13的截面图。

图6(a)和(b)是表示实施方式1中的发光部10的制造方法的工序图，(c)是细丝的束的横截面图。

图7是表示实施方式1中的细丝的变形例的图。

图8是实施方式2中的发光部20的模式图。

图9(a)～(d)是表示实施方式2中的发光部20的另一种制造方法的工序图，(e)是细丝的束的横截面图。

图10(a)～(c)是表示实施方式2中的发光部20的制造方法的工序图，(d)是细丝的束的横截面图。

图11是实施方式3中的发光部30的立体图。

图12是实施方式4中的发光部40的立体图。

图13(a)～(c)是表示实施方式4中的发光部40的制造方法的工序图，(d)是细丝的束的横截面图。

图14是实施方式5中的白炽灯12的立体图。

图中：10、20、30、40-发光部(能量转换装置)，11、21、41-灯丝(电磁波辐射部)，12、22、32、42-细丝的束(辐射抑制部)，12a、12a’-细丝，13-相邻的细丝的间隙，16-设在细丝中的贯通孔，L1、L2-白炽灯泡，110-灯丝，112-微空腔，120-金属细丝的束，123-金属细丝。

具体实施方式

首先，参照图1(a)～(c)，同时由以下说明在用于以往的白炽灯的钨丝的表面上形成具有可见光波长程度大小的空腔阵列的情况下、在远比钨的熔点低的工作温度下空腔崩溃的理由。图1(a)是在表面形成微空腔的阵列的以往的钨丝的俯视图，图1(b)是其剖面图。

在图1(a)和(b)所示的钨丝110的表面上形成有微空腔112的阵列。各微空腔112的内径例如是750nm，其深度例如是7μm。可以认为，这样的微空腔崩溃的主要机理是起因于钨原子的移动(migration)。即，实际的钨的点阵结构的原子排列具有许多紊乱(晶格缺陷)。由于该晶格缺陷，原子或晶粒不连续，显示不规则排列，形成杂乱的结合组织。这样的结合组织的一部分即使在不赋予因活性而大约蒸发飞散的热能的情况下，也会以成为稳定结构的方式使活性迁移(扩散或者移动)。例如，晶界发挥如合页那样的作用，晶粒发生迁移。

这样的现象在存在微细凹凸的金属表面处于高温状态时，由于原子以如液体表面平滑化那样的方式自然地迁移，所以作为其结果，表面微细的凹凸结构崩溃而平坦化。图1(c)表示因在高温下发生原子的移动而在钨丝110的表面上形成的凹凸平坦化的状态。根据发明人的实验可以看出，钨丝110的表面上形成的微空腔112，即使在预想以外低的温度(例如，钨大体不蒸发的温度)下，也容易崩溃，其表面被平滑化。

特别是微空腔112的大小是可见光波长程度(毫微[nm]级)的情况下，容易引起钨表面的平滑化。这可能起因于大小为可见光波长程度的空腔自身具有作为与晶格缺陷相同水平的小的凹凸结构的功能。

由以上的理由，即使在由钨构成的以往的灯丝表面上形成微小的微空腔，也不能确保在通常的工作温度下实用的寿命。

以下，参照图2(a)和(b)说明在本发明中所用的辐射抑制部。图2(a)是表示本发明中的具有作为辐射抑制部功能的细丝123的束120的一例的图。图2(b)模式地表示作为各细丝123的内部存在的金属晶粒的全体的取向方向。

根据本发明人的研究可以判明，在高熔点金属的细丝123的束120中，假设个个细丝123的内部都存在晶格缺陷，在超过2000K的高温状态下细丝123的束120的形状大体上也不会崩溃。可以认为这是由于，构成细丝123的原子或晶粒在高温状态下得到多的热能，即使迁移(migrate)，迁移的全体的方向也沿着细丝123的轴方向(丝的长度方向)。其结果，将形成具有作为微空腔功能的许多空隙那样的多根细丝123束起来的结构，极为热稳定。与此相对，在金属表面形成的微细的凹凸和在金属箔上形成的微细的孔，其尺寸越小，明显对热越弱。

可以认为，根据细丝123的结晶结构可以进一步提高如本发明中所用的细丝123的束120那样的热的稳定性。也就是说，通常利用金属材料的延性按一个轴方向延伸的方式制造细丝123。可以认为，这样进行金属的延伸时，由于晶粒沿图2(b)的箭头方向取向生长，所以可以进一步提高细丝123的热稳定性。

由于本发明利用图2所示的细丝123的束120而提高辐射电磁辐射线的辐射体的在特定波长范围内的辐射效率，所以可以得到即使在高温下实用也可以具有足够长的寿命的高效率的能量转换装置。

以下，参照附图，同时说明本发明的实施方式。另外，本发明并不限于以下说明的实施方式。

(实施方式1)

首先参照图3，同时说明具备作为具有根据本发明的能量转换装置功能的发光部10的光源的实施方式。本实施方式中的光源是白炽灯。

图示的白炽灯L1备有：具有由通电而发热的灯丝11的发光部10、收纳发光部10的大体球状的透光性灯泡B1、支持灯丝11的一对杆S11和借助于一对杆S11用于向灯丝11供电的灯头C1。在灯泡B1的内部封入稀有气体及氮气(未图示)。

如图4详细所示那样，发光部10备有：多根细丝12a的束(以下称为“束12”)和与束12的侧面接触、支持束12的环状或者圆筒状的灯丝11。

灯丝11具有作为将热能转换成电磁波并辐射的辐射体的功能，束12具有抑制从上述辐射体辐射的电磁波中的比规定的波长长的波长的电磁波的一部分辐射的辐射抑制部的功能。各细丝12a的长轴方向与抑制辐射的电磁波的传送方向相匹配。这样的辐射的抑制通过在各细丝12a间形成的间隙作为微空腔发挥功能而实现。抑制哪一种波长区域的电磁波，由束12内的间隙(微空腔)的大小来规定。

借助于一对杆S11将电流供给环状的灯丝11。通过电流流过灯丝11内，产生焦耳热，灯丝的温度例如上升到2000K左右，辐射电磁波。本实施方式的灯丝11由作为高熔点金属之一的钨形成。

电流从灯头C1通过一方的杆S11沿着灯丝11流到另一方的杆S11，通过另一万的杆S11流到灯头C1。

由于在环状的灯丝11的内侧填充多根细丝12a，12a，…，所以由灯丝11辐射的电磁波的一部分被细丝12a吸收。此时，由于细丝12a的温度也上升，所以细丝12a的束12自体也如辐射体那样辐射电磁波。但是，由于束12与灯丝11不同，具有在细丝12a长轴方向上延伸的空腔阵列，所以可以发挥抑制在其方向上的比规定波长的波长长的辐射的功能。具体地说，由束12向上述长轴方向辐射的电磁波将成为从各细丝12a的端部辐射，但红外线的辐射量降低，向可见光线的能量转换效率上升。

由于束12由多个细线12a，12a，…构成，其电阻也比灯丝11的电阻大。因此，可以忽视通过各细丝12a间流动的由杆S11供给灯丝11的电流。

细丝12a由熔点比2000K高的高熔点材料形成，本实施方式中的各细丝12a的横截面的外形是直径在380nm以上、2.5μm以下的圆。

图5是表示束12中代表的4根细丝12a的截面的图。如图5所示，在束12的横截面中邻接的细丝12a，12a，…彼此互相接触着，在邻接的细丝12a，12a，…彼此之间形成有各个间隙13。各间隙13由细丝12a围住周围，由其它的间隙13而电磁分离，因而各间隙13发挥作为微空腔的功能。各个间隙13沿束12的长轴方向(长度方向)延伸，多个间隙13形成着微空腔阵列。

以下，估计由束12的间隙13抑制辐射的电磁波的波长的大小。

传播间隙13而在细丝12a的长轴方向上辐射的电磁波的最大波长(截止波长)，由间隙13的横截面的大小来规定。该最大波长即使作小的估计，也具有与束12的横截面中的间隙13中内接的内接圆17的直径的2倍值相同的程度。相反，对最大波长作大的估计时，具有与束12的横截面中的间隙13外接的外接圆18的直径的2倍值相同的程度。

内接圆17的直径及外接圆18的直径取决于各细丝12a的横截面中的直径(以下简单称为“细丝12a的直径”)D。也就是说，由几何学的计算，内接圆17的直径是0.155D，外接圆18的直径是0.58D。因此，可以认为，由束12的间隙13抑制辐射的电磁波的大小在0.31D以上、1.16D以下的范围内。

这里，假定来自灯丝11的电磁波的全部射入到束12的一端，由间隙13抑制辐射的电磁波的大小是800nm以上。计算此时的发光效率[lm/W]，求出相对于不设束12的情况下的发光效率的效率上升率。灯丝11的工作温度设定为作为实用范围的1600K～2400K，束12的横截面中的间隙13所占的面积(开口率)是由几何学的计算的9％。表1表示了计算结果。

表1

工作温度(K)	效率上升率(％)
				例1	例2	例3
	1600	114.9	249.0				2687.4
1800				114.6	203.9	1431.4
	2000	114.1	177.0				892.3
2200				113.5	159.6	620.3
	2400	112.7	147.6				466.3

例1是将各细丝12a的直径D取为2μm的情况下的计算结果。例2是将各细丝12a的直径D取为2μm并且假定从各细丝12a不辐射比各细丝12a的直径D长的波长的计算结果。也就是说，例2是设为例1中从各细丝12a不辐射2μm以上的波长的电磁波的情况下的计算结果。例3是将各细丝12a的直径D取为1μm并且假定从各细丝12a不辐射比各细丝12a的直径D长的波长的计算结果。也就是说，例3是将例2中的丝的形状取为1μm的情况下的计算结果。

由例1的结果，与开口率是9％无关，工作温度在1600K以上、2400K以下时，可以期待得到13％～15％的效率上升的效果。另外，由例2的结果，假定各细丝12a自身具有由丝的直径D造成的截止时，工作温度在1600K以上、2400K以下时，可以期待得到48％～149％的效率上升的效果。另外，如例3那样将各细丝12a取为1μm时，工作温度在1600K以上、2400K以下时，可以期待得到366％～2587％的效率上升的效果。

如上所述，通过用细丝12a的束12，与其开口率为9％的大小无关，可以实现比以往效率高的白炽灯。

将本发明的能量转换装置作为光源使用的情况下，辐射体的最佳工作温度是2000K以上。根据普朗克辐射定律，热平衡状态时的热辐射光谱取决于温度。例如，辐射体的温度从1200K上升至2000K时，在可见光区域的辐射可以提高3位数以上，但是在红外区域的辐射却没有太变化。由此，为了效率良好地得到可见光辐射，优选将工作温度设定在2000K以上。由于本实施方式中的灯丝11被利用作为照明光源的辐射体，所以工作温度比2000K低时，红色增强而不佳。

能量转换装置用于照明光源的情况下，优选将由细丝的束造成的截止波长设定为作为可见光的最短波长的380nm以上，更优选设定为作为人的最大的相对能见度的550nm以上。从作为照明光源的转换效率的观点出发，将截止波长设定为作为可见光的最长波长的780nm最佳。

优选构成束12的细丝12a，12a，...中邻接的细丝12a相互接触，但是各细丝12a与相邻的细丝12a沿长轴方向也不必完全接触。从制造上的理由出发，也允许邻接的细丝12a不接触，其结果邻接的间隙13会部分地连通。另外，邻接的细丝12a，12a也可以在白炽灯L1的工作前不接触，只要在工作时接触即可。

以下参照图6，同时说明束12的制造方法的一例。

首先，如图6(a)所示，准备多根钨制的实心细丝12a，12a，...，以邻接的细丝12a，12a互相接触的方式束起来，形成束12。优选细丝12a其直径例如是380nm以上、2.5μm以下，通过使钨等的高熔点金属材料沿一个轴方向延伸而制作。

接着，如图6(b)所示，准备筒状的钨制的灯丝11，使筒状灯丝11的中心轴和各细丝12a，12a，...的长度方向一致，在筒状灯丝11的内部填充多根细丝12a，12a，...。藉此，如图6(c)所示，多根细丝12a，12a，...填充在筒状灯丝11的内部，从而制造具备多个间隙13，13，...的发光部10。在图6(c)中，表示6根细丝12a，但是细丝12a的实际的根数不限定于6根。也可以用薄板或者带状的灯丝11将束12的侧面卷起来加工成筒状来代替准备前述的筒状的灯丝11。

另外，在本实施方式中，作为细丝12a使用实心的细丝，但是如图7所示，也可以使用设有贯通孔16的细丝12a’。只要贯通孔16的横截面的直径是作为可见光线的最长波长的780nm的一半、即400nm左右，贯通孔16就可以起与间隙13同样的功能。其结果可以认为，与使用实心的细丝12a的情况下相比，能够进一步抑制发光部10的向外部的红外线的辐射。

在本实施方式中，通过改变各细丝12a的直径D来改变束12的横截面中的间隙13的大小。因此，通过调节细丝12a的直径D，可以控制由束12造成的截止波长。通过改变各细丝12a的直径D，可以使本实施方式中的发光部10适用于白炽灯以外的用途、例如红外线加热器、各种光源、能量转换装置。

灯丝11或各细丝12a也可以由钨和钨合金以外的材料、例如钼、铼、钽或者它们的合金形成。

(实施方式2)

然后，参照图8～图10，同时说明本发明的第2实施方式。

本实施方式的白炽灯的构成要素除了发光部以外与第1实施方式中的白炽灯的构成要素是一样的。因此，以下说明发光部20的结构及制造方法。

如图8所示，发光部20具备由钨形成的板状的灯丝21和由钨形成的多根细丝12a，12a，...的束12，束12的一方的端面与灯丝21的辐射面21a熔合着。

板状的灯丝21的两端部连接在杆S11、S11的各一端部，S11、S11的各另一端部连接在灯头。发光部20被一对杆S11支持在未图示的灯泡空间内。

电流从一方的杆S11与板状的灯丝21的辐射面21a平行地流过灯丝21中再流到另一方的杆S11。藉此，将电能供给灯丝21，灯丝21发热。这样，由灯丝21的辐射面21a辐射含有可见光线的电磁波。

束12配置成使构成束12的细丝12a的长轴相对于辐射面21a实际上垂直。

以下参照图9，同时说明发光部20的制造方法。

首先，如图9(a)所示，准备多根细丝12a，12a，...，使邻接的细丝12a，12a互相接触那样束起来，形成束12。藉此，如图9(e)所示，在束12的横截面上形成多个间隙13，13，...。

然后，如图9(b)所示，使用可以使钨等的金属熔融的加热源27，加热束12的一方的端部。这样，在束12的一方的端部形成如图9(c)所示的熔合部12c，通过形成熔合部12c，各细丝12a互相粘合。

其后，如图9(d)所示，熔合部12c和灯丝21的辐射面21a对接而熔合连接。藉此，可以制造发光部20。

通过加热束12的一方的端面形成的熔合部12c也可以具有作为灯丝的功能。此时，不必再设灯丝21。

也可以在束12的长度方向的多处用线切割等的切割机切断后，用加热源27加热切截面，由此使各细丝12a相互粘合。另一方面，也可以由加热使各细丝12a相互粘合后，用切断机切断粘合的部分。这样，通过增加切断工序，可以自在地改变束12的在长度方向上的长度。

如果用激光粘合、切断由多根细丝构成的束12，由于粘合工序和切断工序可以同时进行，所以与由加热粘合各细丝12a的情况下相比，可以在短时间内制造发光部20。

以下参照图10，同时说明用激光制造发光部20的方法。

首先，如图10(a)所示，准备多根细丝12a，12a，...，使邻接的细丝12a，12a互相接触地束起来，形成束12。接着，如图10(b)所示，在束12的长度方向上照射激光28。藉此，如图10(c)所示，切断束12，同时在切断的束12的端面上形成熔合部12c，藉此，各细丝12a分别互相粘合。而且，如图10(d)所示，使灯丝21的辐射面21a和束12的熔合部12c对接而熔合连接。藉此，可以制造发光部20。

由于在发光部20中灯丝21和束12接触着，所以与在灯丝21上形成微细的微空腔矩阵的情况同样，可以增加可见光线的辐射效率。束12的功能可以吸收红外线、与通过可见光线的薄膜等具有的滤波功能有本质的不同。

(实施方式3)

以下，参照图11，说明本发明的第3实施方式。

本实施方式的白炽灯具备图11所示的发光部30。发光部30与实施方式2中的发光部20的不同点在于，具有在灯丝21的2个辐射面21a、21a上分别设2个束12、12的构成。各束12的一方的端面被分别熔合而设在灯丝21的各辐射面21a上。发光部30可以用与实施方式2中的发光部20的制造方法大体相同的方法制造。

由于发光部30中相对于灯丝21的2个辐射面21a、21a分别熔合束12、12，所以不仅相对于图11的上方向而且相对于下方向都可以抑制红外线的辐射。

(实施方式4)

以下，参照图12、图11，同时说明本发明的第4实施方式。

本实施方式的白炽灯的构成要素除了发光部以外与第1实施方式中的白炽灯的构成要素是一样的。因此，以下说明发光部40的结构及制造方法。

如图12所示，发光部40备有由钨形成的板状的灯丝41和细丝的束12。

板状的钨丝41的两端部分别连接在杆S11、S11的一个端部。杆S11、S11的另一端部连接在未图示的灯头。

在束12的表面上设有筒状的保持部45，将多根细丝12a，12a，...填充在保持部45的内部。保持部45与杆S12、S12的一个端部连接，杆S12、S12的另一端部连接在灯头。

电流从一方的杆S11与板状的灯丝41的辐射面41a平行地流过灯丝41中再流到另一方的杆S11。藉此，将电能供给灯丝41，灯丝41发热。这样，由灯丝41的辐射面41a辐射含有可见光线的电磁波。

束12配置成使构成束12的细丝12a的长轴相对于辐射面41a实际上垂直。支持束12的杆S12、S12中不必流过电流。但是，也可以由高熔点金属材料形成保持部45，通过通电使保持部45发挥作为灯丝的功能。

在本实施方式中，将束12配置在与灯丝41分离的位置上。优选以从灯丝41辐射的电磁波的辐射强度不大幅度降低的方式设定辐射面41a和束12的间隔。只要灯丝41的辐射面41a和与辐射面41a对向的束12的端面的间隔在1μm以下即可。

束12不与灯丝41接触而分离时，与束12与灯丝接触而设置的情况相比，可以使灯丝41在更高的温度下工作。灯丝41的工作温度增高，如维恩位移定律所示那样，从灯丝41辐射的红外线的辐射量减少。也就是说，可以期待发光部40的灯效率比上述实施方式1～3中的发光部10、20、30的灯效率好。

为了制造发光部40，首先，如图13(a)所示，准备多根实心的细丝12a，12a，...，使邻接的细丝12a，12a互相接触地束起来，形成束12。

然后，如图13(b)所示，准备筒45，使筒45的中心轴和各细丝12a的长度方向一致，将束12装入筒45中，使束12固定。藉此，如图13(d)所示，多根细丝12a，12a，...填充在筒45中，形成多个间隙13，13，...。

如图13(c)所示，准备灯丝41，以1μm以下的间隔放置灯丝41的辐射面41a和束12的一方的端面而设置灯丝41。藉此，可以制造图12所示的发光部40。

根据本实施方式，由于束12与灯丝41分离着，可以使灯丝41在更高的温度下工作。其结果，如上所述，灯丝41可以减少辐射的红外线的辐射量。另外，抑制各细丝12a的温度上升的结果可以降低细丝12a熔融的可能性。

因此，本实施方式中的发光部40与其它实施方式相比，即使用熔点更低的材料，也可以降低无间隙13的可能性。

在本实施方式中，用筒状的保持部固定束12，但是对固定束12的保持部45的形状不作限定。保持部45既可以是卷住束12的线和带等，也可以是具有环状形状的构件。

在本实施方式中，制造发光部40时，通过将束12插入筒45的内部固定多根细丝12a，12a，...，但是也可以通过使筒45的中心轴方向和各细丝12a的长度方向一致、将每一根细丝12a填充在筒45的内部来固定多根细丝12a，12a，...。也可以在灯丝41的上下方对称配置2个束12，12。

(实施方式5)

以下，参照图14，同时说明本发明的第5实施方式。

如图14所示，本实施方式中的白炽灯L2备有：发光部10；收纳发光部10的灯泡B2；以密封灯泡B2的开口部的方式而设的端部P2、P2；设在各端部P2上、其一端与发光部10的灯丝11连接的钼箔M2；和与各钼箔M2的另一端连接的杆S21、S21。

灯泡B2大体是圆筒型，发光部10配置成：使发光部10中的各细丝12a的长度方向相对于圆筒的中心轴垂直。

与图3所示的白炽灯L1同样，通过电流流入灯丝11，白炽灯L2辐射含有可见光线的电磁波。具体地说，电流从一方的杆21流过一方的钼箔M2，沿着筒状灯丝11的侧面流过，然后流过另一方的钼箔M2，流到另一方的杆S21。

另外，图14所示的白炽灯L2的发光部，示出与上述实施方式1中的发光部10相同的结构，但是，不限于发光部的形状，也可以用其它实施方式中的发光部20、30、40。

在上述各实施方式中，细丝12a的横截面形状不限于是圆，也可以是椭圆或多边形。但是，需要通过束起多根细丝12a而形成间隙13。另外，各细丝12a的截面尺寸不必相互相等。也可以将具有不同直径的2种细丝的束起来。

实施方式1中的贯通孔16的横截面形状也不限于是圆，也可以是椭圆形或多边形。

发光部的形状不限于上述实施方式中的发光部的形状。既可以以覆盖全部灯丝的辐射面那样设置束，也可以使1个发光部具备多个灯丝。既可以相对于多个灯丝的各个而单独地分配细丝的束，也可以相对于多个灯丝而分配1个束。

另外，白炽灯的灯泡的形状不限于图3所示灯泡B1及图14所示的灯泡B2具有的形状。也可以在灯泡的内面薄薄地涂敷白色硅粉末。

以上作为本发明的能量转换装置的实施方式说明了白炽灯的发光部，但是，本发明的能量转换装置也可以用于照明用光源以外的光源。在本发明中，由于通过改变细丝的直径，可以将束的间隙调节为任意的尺寸，所以可以以希望的水平设定截止波长。因此，本发明的能量转换装置，其抑制辐射的电磁波的波长也是任意的，也可以适用于红外线加热器、各种传感器或测定装置用的光源。

另外，本发明的能量转换装置，也可以适用于将由太阳热等热源得到的能量效率良好地转换成具有规定范围内的波长的电磁波、再将该电磁波转换成其它能量的系统。

本发明的能量转换装置适宜作为代替现在广泛普及的白色光源的光源而利用。

Claims (13)

1.一种能量转换装置，其中，具备：

辐射体，其将能量转换成电磁波并辐射；和

辐射抑制部，其抑制从上述辐射体辐射的电磁波之中比规定的波长长的波长的电磁波的一部分辐射；

上述辐射抑制部具备多根细丝的束，各细丝的长轴方向与抑制辐射的电磁波的传送方向匹配。

2.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中，上述辐射体和上述辐射抑制部的间隔在1μm以下。

3.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中，上述能量是热能。

4.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中，各细丝与邻接的细丝接触，在上述细丝之间形成的间隙作为微空腔而发挥功能。

5.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中，上述辐射体，接收焦耳热作为上述能量。

6.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中，上述细丝由熔点比2000K高的高熔点材料形成。

7.根据权利要求5所述的能量转换装置，其中，上述高熔点材料由钨、钼、铼、钽或者它们的合金形成。

8.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中，各细丝是多晶体，其晶粒沿长轴方向取向。

9.根据权利要求1所述的能量转换装置，其中，上述辐射体由钨或者钨的合金形成。

10.一种光源，其中，具备：

权利要求1～9的任一项所述的能量转换装置；

容器，其将上述能量转换装置与大气隔断、至少一部分具有透光性；和

将电能供给上述能量转换装置中所包括的上述辐射体的端子；

上述辐射抑制部抑制红外线的辐射。

11.根据权利要求10所述的光源，其中，

上述细丝的横截面的外形实质上是圆，

上述圆的直径是400nm以上、2.5μm以下。

12.一种能量转换装置的制造方法，包括：

准备将能量转换成电磁波并辐射的辐射体的工序；

准备辐射抑制部的工序，其中上述辐射抑制部抑制从上述辐射体辐射的电磁波之中比规定的波长长的波长的电磁波的一部分辐射；和

使上述辐射抑制部与上述辐射体接近而配置的工序；其中

准备上述辐射抑制部的工序包括：

准备多根细丝的工序；和

以相邻的细丝相互接触的方式束起上述多根细丝的工序。

13.根据权利要求12所述的制造方法，其中，准备上述辐射抑制部的工序，包括切断上述束起的多根细丝的工序。

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