JP3712080B2

JP3712080B2 - 電球および照明装置

Info

Publication number: JP3712080B2
Application number: JP35037295A
Authority: JP
Inventors: 誠別所; 哲也菅野; 秀人望月
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2015-12-21
Also published as: JPH08293289A

Description

【０００１】
【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

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。