JP3712080B2 - 電球および照明装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線反射膜を有する電球および照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来この種の電球は、特開平4−47660号公報に開示されている。この電球は、フィラメントと、フィラメントを内部に配設するとともに、フィラメントが存在する部分を回転楕円体に形成し、フィラメントが存在しない部分を回転楕円体に連接した円筒形に形成したガラスバルブと、このバルブの回転楕円体表面に形成された赤外線反射膜とで構成されている。なお、フィラメントは、回転楕円体の2つの焦点間に配設されている。
【0003】
これによると、電球点灯時、フィラメントから放射された赤外線は、赤外線反射膜で反射されて2つの焦点間に配設されたフィラメントに帰還するので、フィラメントを効率よく過熱させることができ、発光効率(lm/W)を向上させることができるというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この電球のガラスバルブにおいて、回転楕円体に形成されかつ赤外線反射膜が形成されている部分は、フィラメントが存在する部分のみであり、したがってこの部分以外に放射された赤外線は、フィラメントに帰還しなくなり発光効率の向上に寄与しないものである。
【0005】
すなわち、ガラスバルブにおいてフィラメントが存在しない部分は、円筒形を有しており、さらに赤外線反射膜を形成してないので赤外線はこの部分を透過して外部に放射されていることになり発光効率の向上が望めない。
【0006】
また、一部が回転楕円体に形成されたガラスバルブに赤外線反射膜を形成してフィラメントから放射された赤外線をフィラメントに効率よく帰還させる場合には、フィラメントが回転楕円体の長軸上に正確に位置決めさせることも発光効率を向上させるという点において大きな課題である。
【0007】
本発明では、発光効率を格段に向上させた電球および照明装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の電球は、多重コイル部、多重コイル部の両端に設けられた中間部および中間部に連接されたレグ部を有するフィラメントと;多重コイル部の中心軸がほぼ長軸上に配設され、かつ多重コイル部を包囲するように形成された略回転楕円体部、略回転楕円体部のバルブ中心軸に沿った断面楕円曲線に沿って連続するように連接された縮径部、一端が縮径部に連接されるとともに縮径部よりも径大に形成された円筒部、円筒部の他端に形成された封止部および略回転楕円体部の他端に連接された細管を有して構成されてなる透光性気密容器と;透光性気密容器の少なくとも略回転楕円体部および縮径部の略回転楕円体部の上記断面楕円曲線に沿って連続する領域の外表面に形成された赤外線反射膜と;一端がフィラメントのレグ部に接続されるとともに、一部を成形して形成される係止部を透光性気密容器の細管内に配設し、他端が透光性気密容器の封止部に配設された第1の内部リード線と;一端がフィラメントのレグ部に接続され、他端が透光性気密容器の封止部に配設された第2の内部リード線と;第1および第2の内部リード線を保持するとともに、透光性気密容器の円筒部内に配設されたガラスビーズと;第1および第2の内部リード線に接続されるとともに、封止部内に配設された金属箔と;透光性気密容器の封止部内で金属箔と電気的に接続され、透光性気密容器の封止部から外に導出された外部リード線と;外部リード線と電気的に接続され、透光性気密容器の封止部側に配設される電気的接続手段と;を具備していることを特徴とする。本発明および以下の関連する各発明において、フィラメントとは、通電されることによって白熱される多重コイル部等を有するものをいう。例えば、図11ないし図13に示す。図11(a)は多重コイル部が二重コイル、中間部およびレグ部が一重コイルに成形されたフィラメントの側面図、(b)は同じく正面図。図12(a)は多重コイル部が二重コイル、レグ部が一重コイルに成形され、中間部がコイルに成形されていないフィラメントの側面図、(b)は同じく正面図。図13(a)は多重コイル部のみを有し、二重コイルに成形されたフィラメントの側面図、(b)は同じく正面図。また、フィラメントの材料は、例えばタングステンが使用される。
【0009】
多重コイル部とは、実質的に白熱し発光に寄与している部分をいい、例えば二重コイルフィラメントの多重コイル部は、二重に巻かれている部分(図11、12および13の1a)をいう。
【0010】
中間部とは、多重コイル部の両端に設けられた部分をいい、例えば多重コイル部側からレグ部側にいくに従って白熱の程度が減少する部分(図11および12の1b)である。したがって、実質的に発光に寄与していない。
【0011】
レグ部とは、中間部に連接される部分であり、例えばリード線等に接続されて発光しない部分(図11および12の1c)をいう。
【0012】
透光性気密容器の材料としては、耐火性を有するものであればよく、石英ガラス、セラミックス等を使用することができる。
【0013】
縮径部とは、その外径が円筒部の外径よりも径小であって円筒部に連接している部分をいい、内径はフィラメントおよび内部リード線との組立体等が挿通できる程度の大きさであればよい。
【0014】
略回転楕円体部とは、短軸および長軸を有する楕円について長軸を軸として回転させて得られる回転楕円体の一部をいう。そして、回転楕円体に近似するものも許容する。
【0015】
赤外線反射膜は、フィラメントから放射された赤外線をフィラメントに帰還させることができるものであればなんでもよく、例えば低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層して構成される光干渉膜がある。光干渉膜は、光の干渉を利用して特定の波長領域の光を通過または反射させる膜をいう。なお、低屈折率層の材料は、例えば酸化ケイ素(SiO2)、ふっ化マグネシウム(MgF2)等、高屈折率層の材料は、例えば酸化チタン(TiO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、硫化亜鉛(ZnS)、酸化錫(SnO2)等がある。
【0016】
内部および外部リード線の材料は、フィラメントに電力を供給できるものであり、電球では耐熱性等からモリブデン線が使用される。
【0017】
本発明および以下の該当する各発明の作用は、電球点灯中、フィラメントから放射された赤外線は、縮径部に連接された略回転楕円体に形成された赤外線反射膜で反射されてフィラメントに帰還する。
【0018】
電気的接続手段は、電源に接続されるものをいいその形状はなんでもよい。
【0019】
係止部は、第1の内部リード線の一部を成形して形成されるものであって、細管内部に当接されるものをいい、その形状は任意である。
【0020】
金属箔は、封止部において気密容器の材料との封着が確実になされるようにするものであり、その材料としてモリブデンが使用される。
【0021】
請求項2の発明の電球は、請求項1記載の電球において、透光性気密容器の略回転楕円体の最大外径をD、円筒部の内径をd1、細管の内径をd2としたとき、d1≦d2、D≧1.5d1を満足していることを特徴とする。
【0022】
本発明では、透光性気密容器の略回転楕円体に対し、円筒部および細管の外径を相対的に細くさせ、略回転楕円体の面積を大きくすることで、赤外線反射膜の面積を大きくしている。
【0023】
請求項3の発明の電球は、請求項1または2記載の電球において、細管の内径をd2、第1の内部リード線の外径をd3としたとき、2.5mm≦d2≦6.0mm、0.2mm≦d3≦0.35mmを満足していることを特徴とする。
【0024】
本発明では、透光性気密容器の略回転楕円体を全体に対して大きく形成し、赤外線反射膜の形成面積を増加させるとともに、フィラメントの多重コイル部を長軸上に位置決めしやすく、しかも排気工程の排気能率を阻害しない。
【0025】
すなわち、細管の内径d2<2.5mmの場合、細管の断面積が小さくなるので細管を利用した排気工程の排気効率が低下する。また、d2>6.0mmの場合、略回転楕円体が全体に対して小さくなり、赤外線反射膜の形成面積が低下する。また、係止部による細管への係止が不安定になる。
【0026】
第1の内部リード線の外径d3<0.2mmの場合には、機械的強度が弱くなりすぎてサポートの機能を十分に有していないとともに所定の電流を流せないことがある。またd3>0.35mmの場合には、これと一体に形成された第1の係止部および第2の係止部の細管内に占める体積が大きくなり細管の排気通路を閉塞するので排気効率が低下する。
【0027】
請求項4の発明の照明装置は、請求項1ないし3いずれか1記載の電球と;電球に光学的に対向して配設された反射体と;を具備していることを特徴とする。
【0028】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の第1の実施の形態を示す電球の側面図。図2は、同じく斜視図。図3は、同じく要部断面図。図4は、同じくフィラメントと内部リード線とを接続する製造方法を示す製造工程図。図5は、同じくフィラメントと内部リード線との接続関係を示す要部拡大図。図において、符号1は、フィラメントであり、多重コイル部1aと多重コイル部1aの両端部に中間部1b,1bを介して形成されたレグ部1c,1cとを有している。フィラメント1の多重コイル部1aは、略回転楕円体部2dの第1の焦点F1および第2の焦点F2にほぼ跨る長さを有し、多重コイル部1aの端部はこれら焦点F1およびF2の上または焦点を含むその近傍に配置されるようになっている。
【0029】
また、符号2は、透光性気密容器例えば石英ガラスで形成されており、多重コイル部1aの中心軸がほぼ長軸上に配設され、かつ多重コイル部1aを包囲するように形成された略回転楕円体部2d、略回転楕円体部2dの一端に連接された縮径部2c、一端が縮径部2cに連接されるとともに縮径部2cよりも径大に形成された円筒部2b、円筒部2bの他端に形成された封止部2aおよび略回転楕円体部2dの他端に連接された細管2eを有してなり、多重コイル部1aの縮径部2c側端部1d近傍から縮径部2cの外表面を見込んだ角度θが170゜以下に構成されてなる。例えばθ=90゜である。
【0030】
さらに、略回転楕円体部2dの表面には赤外線反射膜3が形成されている。赤外線反射膜3は、例えば酸化チタン(TiO2)からなる高屈折率層と、酸化ケイ素(SiO2)からなる低屈折率層とを交互に、例えば合計9〜50層の多層膜として構成したものであり、このような赤外線反射膜3は光干渉作用により赤外線を反射し可視光を透過する。
【0031】
そして、第1の内部リード線4は、フィラメント1の一端であるレグ部1cに接続されるとともに、一部を成形して形成される係止部4a,4bを細管2e内に配設している。また、第2の内部リード線5は、フィラメント1の他端であるレグ部1cに接続されている。これら第1および第2の内部リード線4,5は、ガラスビーズ6に保持され、ガラスビーズ6は、透光性気密容器2の円筒部2b内に配設されている。
【0032】
ここで、図4を参照して、フィラメントと内部リード線とを接続する製造方法を説明する。内部リード線となるタングステンワイヤを図4(A)に示すように成形して、一対の内部リード線の半製品を作る。この半製品は一本のワイヤが連続して形成され、張り出し部4c、ストレート形の第1の係止部4a、リング形の第2の係止部4b、ストレートなフィラメント継線部4d、他のストレートなフィラメント継線部5aを有している。
【0033】
この半製品は、図4(B)に示すように、それぞれの端部がガラスビーズ6により保持される。その後、図4(C)に示すように、フィラメント1の取付け部を切断し、一対の内部リード線4、5が得られる、図4(D)に示すように、フィラメント継線部4d、5a間にフィラメント1を接続すればよい。
【0034】
この方法によると、一対の内部リード線4,5間の位置決めが容易であり、特に、フィラメント1の位置出しの重要なポイントとなるストレートなフィラメント継線部4d,5aを正確に対向させることができる。
【0035】
なお、フィラメント1と内部リード線との接続関係については、図5に示すように、フィラメント1のレグ部1c,1cに挿入される内部リード線4、5の一端を波形部とする。これによると、フィラメント1のレグ部1c,1cの移動が抑制されるようになり、フィラメント1の移動が抑制できて略回転楕円体部2d内に確実に位置決めできる。
【0036】
そして、リング形に形成された第2の係止部4bは、そのリング外径d4としたとき、1.5mm≦d4≦2.5mmにするのがよい。このリング形状の第2の係止部4bは、細管2eの内面に接触しているのがよいが、細管2eに挿入する時の抵抗を小さくするため若干の隙間を存在させていてもよいができるだけ隙間は無い方がよい。
【0037】
図6は、係止部の変形例を示す電球の側面図。図において、第1の内部リード線の係止部4aはU字状であって細管内に当接している。この場合、一対の内部リード線4,5間でフィラメント1を良好に保持することができる。
【0038】
図7は、係止部の他の変形例を示す電球の要部断面図。図において、第1の内部リード線4にはその先端に係止部4aが形成されており、この係止部4aは細管2eに差し込まれている。この係止部4aには、フィラメント1のレグ部1cが巻き付けられて係止されている。この場合には、細管2eはレグ部1cを係止した係止部4aが挿入されたのち、外部から加熱することにより細管を軟化させて径を縮小させている。これにより、細管2eの内面はレグ部1cまたはこれを係止した係止部4aに接触するかするなどにより、レグ部1cおよび係止部4aを支持している。これにより、フィラメント1が略回転楕円体部2d内に正確に配設される。また、レグ部1cおよび係止部4aが細管2eの内面に接触することにより、係止部4aの熱が逃げて内部リード線4の過剰な温度上昇を防止できる。
【0039】
また、第1および第2の内部リード線4,5の他端は、封止部2a内に配設された金属箔7,7例えばモリブデン箔に接続されている。また、バルブ2内には.ハロゲンガスが封入されている。さらに、金属箔7,7には、透光性気密容器2から外に導出される外部リード線8,9が接続されている。
【0040】
そして、透光性気密容器2の封止部2aには、セラミックス製の絶縁ベース10が装着され、この絶縁ベース10は封止部2aに対して接着剤11によって接合されている。この絶縁ベース10には、電気的接続手段12例えば電気的接続部12a、12bを有するねじ込み形口金が装着されており、外部リード線8,9は電気的接続部12a、12bにそれぞれ接続されている。
【0041】
また、本実施の形態において、透光性気密容器2の略回転楕円体部2dの最大外径をD、円筒部の内径をd1、細管の内径をd2としたとき、d1≦d2、D≧1.5d1を満足している。また、細管の内径をd2、第1の内部リードの外径をd3としたとき、2.5mm≦d2≦6.0mm、0.2mm≦d3≦0.35mmを満足している。
【0042】
図8は、本発明の第2の実施の形態を示す電球の側面図。本実施の形態では、透光性気密容器2の円筒部2bおよび縮径部2cの外径をそれぞれ小さくすることにより、縮径部2c側の多重コイル部1a端部1d近傍から縮径部2cの外表面を見込んだ角度をθとしたとき、θ=50゜に構成されている。
【0043】
そしてこの場合、第1の内部リード線と多重コイル部との距離をA、縮径部2cの内径をB、ガラスビーズの長手方向の長さをC、円筒部2bの内径をDとしたとき、A<B<C<Dを満足するようにする。したがって、透光性気密容器2内にフィラメント、内部リード線およびガラスビーズからなる組立体を組み入れる際にガラスビーズ長さCが縮径部2cの内径Dよりも大きいので、透光性気密容器2の略回転楕円体部2d方向に入りすぎないで正確に位置決めすることができるものである。
【0044】
図9は、本発明の第3の実施の形態を示す電球の側面図。本実施の形態では、透光性気密容器2の円筒部2bを大きくすることにより、縮径部2c側の多重コイル部1a端部1d近傍から縮径部2cを臨んだ角度をθとしたとき、θ≦170゜を満足するように例えばθ=100゜に構成されている。
【0045】
図10は、本発明の第4の実施の形態を示す照明装置の一部断面側面図。図において符号13は、反射体であり、電球がこの内部に配設されている。この電球は、本発明の第1の実施の形態で説明した電球から絶縁ベース10を取りの除いたものであり、その他の構成は同じである。
【0046】
まず、反射体13は、前面が拡開された開口部およびこの開口部に対向する方向にネック部を有する基体13aの内面を反射面13bを形成してなる。そして、開口部には前面ガラス14、ネック部にはセラミックス製の絶縁ベース15が装着されている。
【0047】
この絶縁ベース15には、電気的接続部16a、16bを有するねじ込み形口金16が装着されており、電球の外部リード線8,9は電気的接続部16a、16bにそれぞれ接続されている。
【0048】
したがって、このような反射体13に収容された電球が点灯されると、透光性気密容器2および赤外線反射膜3を透過した可視光が反射面13bで反射されて開口部が前面ガラス14を透過して照射する。この場合、赤外線は赤外線反射膜3により透光性気密容器2内に帰還されるから反射体13に達しなくなり反射体13の温度上昇が抑制されるとともに、赤外線を嫌う被照射体に可視光を照射するのに有効である。
【0049】
【発明の効果】
請求項1ないし4の発明では、電球点灯中、フィラメントから放射された赤外線は、縮径部に連接された略回転楕円体部に形成された赤外線反射膜で反射されてフィラメントに効率よく帰還し、発光効率(lm/W)が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の実施の形態を示す電球の側面図。
【図2】図2は、同じく斜視図。
【図3】図3は、同じく要部断面図。
【図4】図4は、同じくフィラメントと内部リード線とを接続する製造方法を示す製造工程図。
【図5】図5は、同じくフィラメントと内部リード線との接続関係を示す要部拡大図。
【図6】図6は、係止部の変形例を示す電球の側面図。
【図7】図7は、係止部の他の変形例を示す電球の要部断面図。
【図8】図8は、本発明の第2の実施の形態を示す電球の側面図。
【図9】図9は、本発明の第3の実施の形態を示す電球の側面図。
【図10】図10は、本発明の第4の実施の形態を示す照明装置の一部断面側面図。
【図11】図11(a)は多重コイル部が二重コイル、中間部およびレグ部が一重コイルに成形されたフィラメントの側面図、(b)は同じく正面図。
【図12】図12(a)は多重コイル部が二重コイル、レグ部が一重コイルに成形され、中間部がコイルに成形されていないフィラメントの側面図、(b)は同じく正面図。
【図13】図13(a)は多重コイル部のみを有し、二重コイルに成形されたフィラメントの側面図、(b)は同じく正面図。
【符号の説明】
1…フィラメント
1a…多重コイル部
1b…中間部
1c…レグ部
1d…端部
2…透光性気密容器
2a…封止部
2b…円筒部
2c…縮径部
2d…略回転楕円体部
2e…細管
3…赤外線反射膜
4…第1の内部リード線
4a,4b…係止部
5…第2の内部リード線
6…ガラスビーズ
7…金属箔
8,9…外部リード線
12…電気的接続手段
Claims (4)
- 多重コイル部、多重コイル部の両端に設けられた中間部および中間部に連接されたレグ部を有するフィラメントと;
多重コイル部の中心軸がほぼ長軸上に配設され、かつ多重コイル部を包囲するように形成された略回転楕円体部、略回転楕円体部のバルブ中心軸に沿った断面楕円曲線に沿って連続するように連接された縮径部、一端が縮径部に連接されるとともに縮径部よりも径大に形成された円筒部、円筒部の他端に形成された封止部および略回転楕円体部の他端に連接された細管を有して構成されてなる透光性気密容器と;
透光性気密容器の少なくとも略回転楕円体部および縮径部の略回転楕円体部の上記断面楕円曲線に沿って連続する領域の外表面に形成された赤外線反射膜と;
一端がフィラメントのレグ部に接続されるとともに、一部を成形して形成される係止部を透光性気密容器の細管内に配設し、他端が透光性気密容器の封止部に配設された第1の内部リード線と;
一端がフィラメントのレグ部に接続され、他端が透光性気密容器の封止部に配設された第2の内部リード線と;
第1および第2の内部リード線を保持するとともに、透光性気密容器の円筒部内に配設されたガラスビーズと;
第1および第2の内部リード線に接続されるとともに、封止部内に配設された金属箔と;
透光性気密容器の封止部内で金属箔と電気的に接続され、透光性気密容器の封止部から外に導出された外部リード線と;
外部リード線と電気的に接続され、透光性気密容器の封止部側に配設される電気的接続手段と;
を具備しており、縮径部の内径はフィラメントとフィラメントに平行な第1の内部リード線部分との間隔よりも大きく、かつガラスビーズの長手方向の寸法よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする電球。 - 透光性気密容器の略回転楕円体部の最大外径をD、円筒部の内径をd1、細管の内径をd2としたとき、d1≦d2、D≧1.5d1を満足していることを特徴とする請求項1記載の電球。
- 細管の内径をd2、第1の内部リードの外径をd3としたとき、2.5mm≦d2≦6.0mm、0.2mm≦d3≦0.35mmを満足していることを特徴とする請求項1または2記載の電球。
- 請求項1ないし3いずれか1記載の電球と;
電球に光学的に対向して配設された反射体と;
を具備していることを特徴とする照明装置。
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