JP4161235B2 - 電球、反射鏡付き電球および照明器具 - Google Patents
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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、反射鏡付き電球および照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の電球は、特開平４−４７６６０号公報（従来例１）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】
また、特開昭５７−３８５５７号（従来例２）の第１図には、回転楕円体ではないが円筒状のバルブの先端部に排気管を形成してこの排気管内部に一端がほぼＵ字状に形成された内部リード線を配設させてなる電球が開示されていが、その作用・効果については、何ら開示されているものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１の電球のバルブにおいて、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。
【０００６】
すなわち、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。
【０００７】
また、一部が回転楕円体に形成された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。
【０００８】
そこで、フィラメントを精度良くバルブ軸上に配置するためには、フィラメントに連なる内部リード線の一端を排気管内部に精度良く挿入する必要がある。そのためには、フィラメントおよびこれに接続される内部リード線で構成されたマウントの組立て精度を向上させることの他に排気管を精度良くバルブに接続形成することが必要である。
【０００９】
そして、例えば排気管をバルブへ接続した直後に、接続部に所定の径のピンを挿入して内径を均一化すれば良い。接続部に於いて、排気管の内径が最もばらつくためである。必要に応じて、ピンを挿入する部分の長さは決めれば良く、また必要に応じて、挿入時にバルブまたは排気管を加熱することができる。一般的には、図７に示すように排気管６２ｅの肉厚がバルブ６２内部に垂下６２ｇする場合が多い。
一方、電球を製造する場合には、マウントはキャリアマシンに一時固定され、マウントに排気管がチャックされたバルブを被せた後に封止が行われる。このことからも、マウントの中心軸とバルブ軸の中心とはほぼ一致しているとともに、挿入部と排気管内壁との抵抗が少ないことが重要である。
【００１０】
したがって、排気管の内径の均一性を確保する要件としては、排気管を内部リード線の一端よりも先においてつなぎ直した、あるいは中心軸を修正したことが必要となる。
本発明では、フィラメントを精度良くバルブ軸上に配設することのできる電球、反射鏡付き電球および照明器具を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、フィラメントと；フィラメントがほぼ長軸上に配設され、かつフィラメントを包囲するように形成された略回転楕円体部、内部の長手方向中間部位に凸状部を有し、略回転楕円体部の一端に連接されて凸状部よりも先端側で封止された排気管、略回転楕円体部の他端に形成された円筒部および円筒部の一端に形成された封止部を有して構成された透光性気密容器と；透光性気密容器の略回転楕円体部の少なくとも主要部に形成された赤外線反射膜と；フィラメントに電気的に接続されるとともに、一端方向に排気管の凸状部の前記略回転楕円体部側に近接して排気管内に配設される係止部を有し、他端が透光性気密容器の封止部に配設された内部リード線と；透光性気密容器の封止部内で内部リード線と電気的に接続され、封止部から外に導出された外部リード線と；を具備していることを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は、フィラメントと；フィラメントがほぼ長軸上に配設され、かつフィラメントを包囲するように形成された略回転楕円体部、この略回転楕円体部の一端側の一部を延長させた部分との継ぎ目によって内部に形成された凸状部を有し一端がこの凸状部よりも先端側で封止られているとともに他端が略回転楕円体部の一端に連接された排気管、略回転楕円体部の他端に形成された円筒部および円筒部の一端に形成された封止部を有して構成された透光性気密容器と；透光性気密容器の略回転楕円体部の少なくとも主要部に形成された赤外線反射膜と；フィラメントに電気的に接続されるとともに、一端方向に封止られた凸状部の前記略回転楕円体部側近傍の排気管内に配設される係止部を有し、他端が透光性気密容器の封止部に配設された内部リード線と；透光性気密容器の封止部内で内部リード線と電気的に接続され、封止部から外に導出された外部リード線と；を具備していることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の電球において、略回転楕円体部および円筒部の間には縮径部が形成され、この縮径部を境界にして、略回転楕円体部の体積は円筒部の体積の約７ないし約９倍であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の電球において、フィラメント端面と内部リード線が溶接により固着されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４記載の電球において、溶接部は、タングステンまたはタングステン合金で形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１ないし５いずれか一記載の電球と；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。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項１ないし５いずれか一記載の電球と；ネック部を有するとともに、反射曲面が電球に光学的に対向して配設された反射体と；ネック部の内面に形成された遮光膜と；を具備していることを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、器具本体と；器具本体に配設された請求項５または７いずれか一記載の電球と；を具備していることを特徴とする。
【００１９】
上記各発明において、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。
【００２０】
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。また、円筒部が縮径部よりも径大となるので、特に量産時に上記組立体の内部リード線同士が電気的に接触するのを抑制することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
係止部は、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、排気管内部に当接されるものをいい、その形状は任意である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
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、同じくバルブの要部縦断面図、図３は、同じく側面図である。
【００２７】
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。
【００２８】
また、符号２は、透光性気密容器例えば石英ガラスバルブで形成されており、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、内部に凸状部２ｆが形成された排気管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。凸状部２ｆは、排気管２ｅの継ぎ目であり、この継ぎ目までは略回転楕円体部の一部を延長させて排気管の２ｅの一部を構成させている。
【００２９】
したがって、略回転楕円体部２ｄの長軸と排気管２ｅの軸がずれないので、内部リード線の一端を挿入してフィラメント１を略回転楕円体部２ｄ内に配置する場合、この略回転楕円体部２ｄの軸上にほぼ位置決めされて配設される。
【００３０】
ここで、縮径部の外表面を見込んだ角度θとは、多重コイル部の縮径部側端部近傍を中心として縮径部の外表面を通る線で囲まれた角度をいう。測定方法としては、電球側面を拡大投影器で拡大して得られる電球の投影面において、縮径部側端部近傍を中心として縮径部の外表面を通る線を左右２本引いたときに得られる角度をいう。θ＞１７０゜の場合には、略回転楕円体部を縮径部等まで形成するできなくなり、多重コイル部を包囲できない。好適な範囲は、発光効率が顕著に向上することと、製造工程において透光性気密容器内にフィラメントと内部リード線との組立体を挿入するしやすさから５０゜≦θ≦９０゜である。
【００３１】
また、図３によると、略回転楕円体部および円筒部の間には縮径部が形成され、この縮径部を境界にして、略回転楕円体部２ｄの体積Ａは、円筒部２ｂの体積Ｂの約７ないし約９倍となるように構成される。また、略回転楕円体部２ｄと円筒部２ｂの接合である縮径部２ｃ内径が８〜９ｍｍであり略回転楕円体部２ｄ最大径が１３〜１５ｍｍでありフィラメント１の発光部長さが８〜１１ｍｍである。
【００３２】
すなわち、円筒部２ｂに対する略回転楕円体部２ｄの体積比率が少ないと、電球点灯時にガラスバルブ２内の封入ガスの対流に支障を来たし、円筒部２ｂにハロゲンガスがコンデンスして内部リード線を過度にエッチングして脆くなる。この結果、適正な寿命を確保できない等の不具合があるが、実験等により、円筒部２ｂ内にハロゲンガスがコンデンスすることが抑制され、電球の寿命を確保することができる。
【００３３】
また、円筒部２ｂに対する略回転楕円体部２ｄの体積比率が大きい場合、すなわち、略回転楕円体部２ｄが大きい場合には、電球全体が大きくなりコンパクト化が図れにくくなることや内部温度が低下する傾向にあるので、ハロゲンサイクルの機能が低下し、黒化等により寿命を確保できにくくなる。また、円筒部２ｂが小さい場合には、フィラメント、内部リード線およびガラスビーズが一体に構成されたフィラメント構造体を透光性気密容器内に挿入して配設できにくくなり、量産化に向きにくくなるものである。
【００３４】
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、例えば酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）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。
【００３５】
さらに詳しくは、赤外線反射膜３は、透光性気密容器２の表面にカット波長λ1で規定された下記７層の第一の積層物、この上にカット波長λ2で規定された下記７層を少なくとも２周期積層した第二の積層物およびこの上に形成された短波長通過積層物からなる第三の積層物で構成されている。
【００３６】
ここで、第一および第二の積層物の各７層は、例えば、光学的膜厚がそれぞれL/a , H/b , L/c , H/d , L/c , H/b , L/a（2≦a≦4、5≦b≦15、5≦c≦15、1≦d≦2.5）で規定される。また、LおよびHはそれぞれ低屈折率材料および高屈折率材料の積層物の波長の1/4に等しい光学的膜厚を表し、その積層物の波長は反射率が最大となる値で定義される。この赤外線反射膜３を使用した場合、定格点灯時のフィラメント色温度は、約2700Ｋ（ケルビン）以上であり、膜特性を維持しつつ、コーティング単価を低減する方法を提供できる。特に色温度が2700Ｋ以上の場合においては、全放射束に占める長波長側の赤外放射束の比率が低下することにより、長波長側の赤外反射特性はそれほど重要ではないことが判明した。
【００３７】
さらに、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を排気管２ｅ内の凸状部２ｆに近接して配設されている。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。なお、フィラメント１と内部リード線とは、フィラメント１のレグ部１ｃ，１ｃ先端と内部リード線４、５の一端を溶接されて固着されており、溶接部１ｄは、タングステンまたはタングステン合金で形成される。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。
【００３８】
また、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、排気管２ｅの内面に接触しているのがよいが、排気管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。
【００３９】
さらにまた、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２ｂの内径をｄ1、排気管２ｅの内径をｄ2としたとき、ｄ1≦ｄ2、Ｄ≧１．５ｄ1を満足している。また、排気管２ｅ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】
次に、本発明に関連する他の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４３】
図４は、上記他の実施の形態を示す電球の側面図である。本実施の形態においては、第１の実施の形態の電球と同じ構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
本実施の形態では、略回転楕円体部２ｄの一端に連接された排気管２ｅにおいて、内部に凸状部２ｆを有していたが、この凸状部２ｆ近傍２ｇで封止られているので、凸状部２ｆが明確に判別できにくいものである。そして、この封止られた凸状部近傍２ｇの排気管２ｅ内には、内部リード線４の係止部４ａが配設されるものである。これによると、凸状部２ｆ近傍２ｇの比較的管内径が狭くなっている部分で排気管を封止するので、封止しやすい。すなわち、排気管を封止切る際に、バーナーの温度を上げすぎると略回転楕円体部２ｄを変形させてしまいがちであるが、排気管内径が凸状部２ｆにより狭くなっている分、略回転楕円体部２ｄが変形する前に排気管を封止切ることができる。
【００４５】
図５は、本発明の第２の実施の形態を示す反射鏡付き電球の一部断面側面図である。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１３ｃ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。さらに、ネック部１３ｃの内面には、遮光膜１３ｄが形成されている。この遮光膜１３ｄは、反射率１０％以上の耐熱性反射膜で形成されている。耐熱材料には、金属あるいはＳｉＯ2またはＡｌ2Ｏ3を主成分としている。この遮光膜１３ｄにより、この部分からの光の漏れを低減できるので、不必要な配光を抑えることができる。
【００４８】
反射体１３と電球との接着に用いる接着剤は、水平断面において反射体とバルブとの間の空間面積の７０％以下に充填されており、反射体による光の利用効率を高めている。そのための手段として、ネック部１３ｃの内径を上記のように規定し、従来再利用することなく吸収していたバルブ端部方向へ放射される可視光の一部を反射性耐熱材料により反射体１３へ帰還させ、照射効率を増大する。
【００４９】
フィラメント長さが長い１００Ｖ程度のハロゲン電球を対象に、光線追跡法によりミラーによる光の利用状況を調査したが、有効に利用されている部分はフィラメント中央部の全長の約1/3程度の部分しか無いことが分かった。その結果、従来バルブ後方に放射され、再利用されること無く他の部材に吸収あるいは後方に透過されていた可視光を有効に、かつ製造工程が煩雑にならない様に反射させることにより、反射体１３より前方に照射される光束を増加できるものである。
【００５０】
また、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。
【００５１】
図６は、本発明の第３の実施の形態を示す照明器具の斜視図。図において、照明器具は、器具本体１７と器具本体１７に配設された反射鏡付き電球１８とで構成されている。これによると、赤外線は赤外線反射膜により透光性気密容器内に帰還されるから反射体に達しなくなり反射体および器具本体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。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１の発明では、透光性気密容器の長軸と排気管の軸とがほぼ一致しているので、内部リード線の係止部が排気管内の凸状部の略回転楕円体部側に近接して配設されることによりフィラメントを精度良く透光性気密容器の軸上に配設することができ、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ことができるので、発光効率が向上する。
【００５３】
請求項２の発明では、略回転楕円体部の一端側の一部を延長させた部分と排気管をつないだときの継ぎ目によって形成された排気管内の凸状部の略回転楕円体部側に内部リード線の係止部が近接して配設されることにより、透光性気密容器の長軸と排気管の軸とを調整しつつフィラメントを精度良く透光性気密容器の軸上に配設することができ、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ことができるので、発光効率が向上する。
【００５４】
請求項３の発明では、請求項１の発明の効果に加えて、円筒部内にハロゲンガスがコンデンスするのを抑制でき、電球の寿命を確保することができる。
【００５５】
請求項４の発明では、請求項１の発明の効果に加えて、フィラメント端面と内部リード線が溶接により固着されるので、透光性気密容器の軸上に配設できやすくなる。
【００５６】
請求項５の発明では、請求項１の発明の効果に加えて、溶接部は、タングステンまたはタングステン合金で形成されているので、強度が向上する。
【００５７】
請求項６の発明では、発光効率が向上した反射鏡付き電球を提供できる。
【００５８】
請求項７の発明では、請求項６の発明の効果に加えて、配光特性に優れた反射鏡付き電球を得ることができる。
【００５９】
請求項８の発明では、発光効率が向上した照明器具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電球の側面図。
【図２】同じくバルブの要部縦断面図。
【図３】同じく側面図。
【図４】本発明に関連する他の実施の形態を示す電球の側面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す反射鏡付き電球の一部断面側面図。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す照明器具の斜視図。
【図７】従来のバルブの要部縦断面図。
【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…排気管
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
【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、反射鏡付き電球および照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の電球は、特開平４−４７６６０号公報（従来例１）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】
また、特開昭５７−３８５５７号（従来例２）の第１図には、回転楕円体ではないが円筒状のバルブの先端部に排気管を形成してこの排気管内部に一端がほぼＵ字状に形成された内部リード線を配設させてなる電球が開示されていが、その作用・効果については、何ら開示されているものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１の電球のバルブにおいて、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。
【０００６】
すなわち、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。
【０００７】
また、一部が回転楕円体に形成された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。
【０００８】
そこで、フィラメントを精度良くバルブ軸上に配置するためには、フィラメントに連なる内部リード線の一端を排気管内部に精度良く挿入する必要がある。そのためには、フィラメントおよびこれに接続される内部リード線で構成されたマウントの組立て精度を向上させることの他に排気管を精度良くバルブに接続形成することが必要である。
【０００９】
そして、例えば排気管をバルブへ接続した直後に、接続部に所定の径のピンを挿入して内径を均一化すれば良い。接続部に於いて、排気管の内径が最もばらつくためである。必要に応じて、ピンを挿入する部分の長さは決めれば良く、また必要に応じて、挿入時にバルブまたは排気管を加熱することができる。一般的には、図７に示すように排気管６２ｅの肉厚がバルブ６２内部に垂下６２ｇする場合が多い。
一方、電球を製造する場合には、マウントはキャリアマシンに一時固定され、マウントに排気管がチャックされたバルブを被せた後に封止が行われる。このことからも、マウントの中心軸とバルブ軸の中心とはほぼ一致しているとともに、挿入部と排気管内壁との抵抗が少ないことが重要である。
【００１０】
したがって、排気管の内径の均一性を確保する要件としては、排気管を内部リード線の一端よりも先においてつなぎ直した、あるいは中心軸を修正したことが必要となる。
本発明では、フィラメントを精度良くバルブ軸上に配設することのできる電球、反射鏡付き電球および照明器具を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、フィラメントと；フィラメントがほぼ長軸上に配設され、かつフィラメントを包囲するように形成された略回転楕円体部、内部の長手方向中間部位に凸状部を有し、略回転楕円体部の一端に連接されて凸状部よりも先端側で封止された排気管、略回転楕円体部の他端に形成された円筒部および円筒部の一端に形成された封止部を有して構成された透光性気密容器と；透光性気密容器の略回転楕円体部の少なくとも主要部に形成された赤外線反射膜と；フィラメントに電気的に接続されるとともに、一端方向に排気管の凸状部の前記略回転楕円体部側に近接して排気管内に配設される係止部を有し、他端が透光性気密容器の封止部に配設された内部リード線と；透光性気密容器の封止部内で内部リード線と電気的に接続され、封止部から外に導出された外部リード線と；を具備していることを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は、フィラメントと；フィラメントがほぼ長軸上に配設され、かつフィラメントを包囲するように形成された略回転楕円体部、この略回転楕円体部の一端側の一部を延長させた部分との継ぎ目によって内部に形成された凸状部を有し一端がこの凸状部よりも先端側で封止られているとともに他端が略回転楕円体部の一端に連接された排気管、略回転楕円体部の他端に形成された円筒部および円筒部の一端に形成された封止部を有して構成された透光性気密容器と；透光性気密容器の略回転楕円体部の少なくとも主要部に形成された赤外線反射膜と；フィラメントに電気的に接続されるとともに、一端方向に封止られた凸状部の前記略回転楕円体部側近傍の排気管内に配設される係止部を有し、他端が透光性気密容器の封止部に配設された内部リード線と；透光性気密容器の封止部内で内部リード線と電気的に接続され、封止部から外に導出された外部リード線と；を具備していることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の電球において、略回転楕円体部および円筒部の間には縮径部が形成され、この縮径部を境界にして、略回転楕円体部の体積は円筒部の体積の約７ないし約９倍であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１または２記載の電球において、フィラメント端面と内部リード線が溶接により固着されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４記載の電球において、溶接部は、タングステンまたはタングステン合金で形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１ないし５いずれか一記載の電球と；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。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項１ないし５いずれか一記載の電球と；ネック部を有するとともに、反射曲面が電球に光学的に対向して配設された反射体と；ネック部の内面に形成された遮光膜と；を具備していることを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、器具本体と；器具本体に配設された請求項５または７いずれか一記載の電球と；を具備していることを特徴とする。
【００１９】
上記各発明において、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。
【００２０】
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。また、円筒部が縮径部よりも径大となるので、特に量産時に上記組立体の内部リード線同士が電気的に接触するのを抑制することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
係止部は、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、排気管内部に当接されるものをいい、その形状は任意である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
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、同じくバルブの要部縦断面図、図３は、同じく側面図である。
【００２７】
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。
【００２８】
また、符号２は、透光性気密容器例えば石英ガラスバルブで形成されており、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、内部に凸状部２ｆが形成された排気管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。凸状部２ｆは、排気管２ｅの継ぎ目であり、この継ぎ目までは略回転楕円体部の一部を延長させて排気管の２ｅの一部を構成させている。
【００２９】
したがって、略回転楕円体部２ｄの長軸と排気管２ｅの軸がずれないので、内部リード線の一端を挿入してフィラメント１を略回転楕円体部２ｄ内に配置する場合、この略回転楕円体部２ｄの軸上にほぼ位置決めされて配設される。
【００３０】
ここで、縮径部の外表面を見込んだ角度θとは、多重コイル部の縮径部側端部近傍を中心として縮径部の外表面を通る線で囲まれた角度をいう。測定方法としては、電球側面を拡大投影器で拡大して得られる電球の投影面において、縮径部側端部近傍を中心として縮径部の外表面を通る線を左右２本引いたときに得られる角度をいう。θ＞１７０゜の場合には、略回転楕円体部を縮径部等まで形成するできなくなり、多重コイル部を包囲できない。好適な範囲は、発光効率が顕著に向上することと、製造工程において透光性気密容器内にフィラメントと内部リード線との組立体を挿入するしやすさから５０゜≦θ≦９０゜である。
【００３１】
また、図３によると、略回転楕円体部および円筒部の間には縮径部が形成され、この縮径部を境界にして、略回転楕円体部２ｄの体積Ａは、円筒部２ｂの体積Ｂの約７ないし約９倍となるように構成される。また、略回転楕円体部２ｄと円筒部２ｂの接合である縮径部２ｃ内径が８〜９ｍｍであり略回転楕円体部２ｄ最大径が１３〜１５ｍｍでありフィラメント１の発光部長さが８〜１１ｍｍである。
【００３２】
すなわち、円筒部２ｂに対する略回転楕円体部２ｄの体積比率が少ないと、電球点灯時にガラスバルブ２内の封入ガスの対流に支障を来たし、円筒部２ｂにハロゲンガスがコンデンスして内部リード線を過度にエッチングして脆くなる。この結果、適正な寿命を確保できない等の不具合があるが、実験等により、円筒部２ｂ内にハロゲンガスがコンデンスすることが抑制され、電球の寿命を確保することができる。
【００３３】
また、円筒部２ｂに対する略回転楕円体部２ｄの体積比率が大きい場合、すなわち、略回転楕円体部２ｄが大きい場合には、電球全体が大きくなりコンパクト化が図れにくくなることや内部温度が低下する傾向にあるので、ハロゲンサイクルの機能が低下し、黒化等により寿命を確保できにくくなる。また、円筒部２ｂが小さい場合には、フィラメント、内部リード線およびガラスビーズが一体に構成されたフィラメント構造体を透光性気密容器内に挿入して配設できにくくなり、量産化に向きにくくなるものである。
【００３４】
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、例えば酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）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。
【００３５】
さらに詳しくは、赤外線反射膜３は、透光性気密容器２の表面にカット波長λ1で規定された下記７層の第一の積層物、この上にカット波長λ2で規定された下記７層を少なくとも２周期積層した第二の積層物およびこの上に形成された短波長通過積層物からなる第三の積層物で構成されている。
【００３６】
ここで、第一および第二の積層物の各７層は、例えば、光学的膜厚がそれぞれL/a , H/b , L/c , H/d , L/c , H/b , L/a（2≦a≦4、5≦b≦15、5≦c≦15、1≦d≦2.5）で規定される。また、LおよびHはそれぞれ低屈折率材料および高屈折率材料の積層物の波長の1/4に等しい光学的膜厚を表し、その積層物の波長は反射率が最大となる値で定義される。この赤外線反射膜３を使用した場合、定格点灯時のフィラメント色温度は、約2700Ｋ（ケルビン）以上であり、膜特性を維持しつつ、コーティング単価を低減する方法を提供できる。特に色温度が2700Ｋ以上の場合においては、全放射束に占める長波長側の赤外放射束の比率が低下することにより、長波長側の赤外反射特性はそれほど重要ではないことが判明した。
【００３７】
さらに、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を排気管２ｅ内の凸状部２ｆに近接して配設されている。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。なお、フィラメント１と内部リード線とは、フィラメント１のレグ部１ｃ，１ｃ先端と内部リード線４、５の一端を溶接されて固着されており、溶接部１ｄは、タングステンまたはタングステン合金で形成される。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。
【００３８】
また、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、排気管２ｅの内面に接触しているのがよいが、排気管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。
【００３９】
さらにまた、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２ｂの内径をｄ1、排気管２ｅの内径をｄ2としたとき、ｄ1≦ｄ2、Ｄ≧１．５ｄ1を満足している。また、排気管２ｅ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】
次に、本発明に関連する他の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４３】
図４は、上記他の実施の形態を示す電球の側面図である。本実施の形態においては、第１の実施の形態の電球と同じ構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
本実施の形態では、略回転楕円体部２ｄの一端に連接された排気管２ｅにおいて、内部に凸状部２ｆを有していたが、この凸状部２ｆ近傍２ｇで封止られているので、凸状部２ｆが明確に判別できにくいものである。そして、この封止られた凸状部近傍２ｇの排気管２ｅ内には、内部リード線４の係止部４ａが配設されるものである。これによると、凸状部２ｆ近傍２ｇの比較的管内径が狭くなっている部分で排気管を封止するので、封止しやすい。すなわち、排気管を封止切る際に、バーナーの温度を上げすぎると略回転楕円体部２ｄを変形させてしまいがちであるが、排気管内径が凸状部２ｆにより狭くなっている分、略回転楕円体部２ｄが変形する前に排気管を封止切ることができる。
【００４５】
図５は、本発明の第２の実施の形態を示す反射鏡付き電球の一部断面側面図である。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１３ｃ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。さらに、ネック部１３ｃの内面には、遮光膜１３ｄが形成されている。この遮光膜１３ｄは、反射率１０％以上の耐熱性反射膜で形成されている。耐熱材料には、金属あるいはＳｉＯ2またはＡｌ2Ｏ3を主成分としている。この遮光膜１３ｄにより、この部分からの光の漏れを低減できるので、不必要な配光を抑えることができる。
【００４８】
反射体１３と電球との接着に用いる接着剤は、水平断面において反射体とバルブとの間の空間面積の７０％以下に充填されており、反射体による光の利用効率を高めている。そのための手段として、ネック部１３ｃの内径を上記のように規定し、従来再利用することなく吸収していたバルブ端部方向へ放射される可視光の一部を反射性耐熱材料により反射体１３へ帰還させ、照射効率を増大する。
【００４９】
フィラメント長さが長い１００Ｖ程度のハロゲン電球を対象に、光線追跡法によりミラーによる光の利用状況を調査したが、有効に利用されている部分はフィラメント中央部の全長の約1/3程度の部分しか無いことが分かった。その結果、従来バルブ後方に放射され、再利用されること無く他の部材に吸収あるいは後方に透過されていた可視光を有効に、かつ製造工程が煩雑にならない様に反射させることにより、反射体１３より前方に照射される光束を増加できるものである。
【００５０】
また、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。
【００５１】
図６は、本発明の第３の実施の形態を示す照明器具の斜視図。図において、照明器具は、器具本体１７と器具本体１７に配設された反射鏡付き電球１８とで構成されている。これによると、赤外線は赤外線反射膜により透光性気密容器内に帰還されるから反射体に達しなくなり反射体および器具本体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。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１の発明では、透光性気密容器の長軸と排気管の軸とがほぼ一致しているので、内部リード線の係止部が排気管内の凸状部の略回転楕円体部側に近接して配設されることによりフィラメントを精度良く透光性気密容器の軸上に配設することができ、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ことができるので、発光効率が向上する。
【００５３】
請求項２の発明では、略回転楕円体部の一端側の一部を延長させた部分と排気管をつないだときの継ぎ目によって形成された排気管内の凸状部の略回転楕円体部側に内部リード線の係止部が近接して配設されることにより、透光性気密容器の長軸と排気管の軸とを調整しつつフィラメントを精度良く透光性気密容器の軸上に配設することができ、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ことができるので、発光効率が向上する。
【００５４】
請求項３の発明では、請求項１の発明の効果に加えて、円筒部内にハロゲンガスがコンデンスするのを抑制でき、電球の寿命を確保することができる。
【００５５】
請求項４の発明では、請求項１の発明の効果に加えて、フィラメント端面と内部リード線が溶接により固着されるので、透光性気密容器の軸上に配設できやすくなる。
【００５６】
請求項５の発明では、請求項１の発明の効果に加えて、溶接部は、タングステンまたはタングステン合金で形成されているので、強度が向上する。
【００５７】
請求項６の発明では、発光効率が向上した反射鏡付き電球を提供できる。
【００５８】
請求項７の発明では、請求項６の発明の効果に加えて、配光特性に優れた反射鏡付き電球を得ることができる。
【００５９】
請求項８の発明では、発光効率が向上した照明器具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電球の側面図。
【図２】同じくバルブの要部縦断面図。
【図３】同じく側面図。
【図４】本発明に関連する他の実施の形態を示す電球の側面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す反射鏡付き電球の一部断面側面図。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す照明器具の斜視図。
【図７】従来のバルブの要部縦断面図。
【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…排気管
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 (8)
- フィラメントと；
フィラメントがほぼ長軸上に配設され、かつフィラメントを包囲するように形成された略回転楕円体部、内部の長手方向中間部位に凸状部を有し、略回転楕円体部の一端に連接されて凸状部よりも先端側で封止された排気管、略回転楕円体部の他端に形成された円筒部および円筒部の一端に形成された封止部を有して構成された透光性気密容器と；
透光性気密容器の略回転楕円体部の少なくとも主要部に形成された赤外線反射膜と；
フィラメントに電気的に接続されるとともに、一端方向に排気管の凸状部の前記略回転楕円体部側に近接して排気管内に配設される係止部を有し、他端が透光性気密容器の封止部に配設された内部リード線と；
透光性気密容器の封止部内で内部リード線と電気的に接続され、封止部から外に導出された外部リード線と；
を具備していることを特徴とする電球。 - フィラメントと；
フィラメントがほぼ長軸上に配設され、かつフィラメントを包囲するように形成された略回転楕円体部、この略回転楕円体部の一端側の一部を延長させた部分との継ぎ目によって内部に形成された凸状部を有し一端がこの凸状部よりも先端側で封止られているとともに他端が略回転楕円体部の一端に連接された排気管、略回転楕円体部の他端に形成された円筒部および円筒部の一端に形成された封止部を有して構成された透光性気密容器と；
透光性気密容器の略回転楕円体部の少なくとも主要部に形成された赤外線反射膜と；
フィラメントに電気的に接続されるとともに、一端方向に封止られた凸状部の前記略回転楕円体部側近傍の排気管内に配設される係止部を有し、他端が透光性気密容器の封止部に配設された内部リード線と；
透光性気密容器の封止部内で内部リード線と電気的に接続され、封止部から外に導出された外部リード線と；
を具備していることを特徴とする電球。 - 略回転楕円体部および円筒部の間には縮径部が形成され、この縮径部を境界にして、略回転楕円体部の体積は円筒部の体積の約７ないし約９倍であることを特徴とする請求項１または２記載の電球。
- フィラメント端面と内部リード線が溶接により固着されていることを特徴とする請求項１または２記載の電球。
- 溶接部は、タングステンまたはタングステン合金で形成されていることを特徴とする請求項４記載の電球。
- 請求項１ないし５いずれか一記載の電球と；
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反射鏡付き電球。 - 請求項１ないし５いずれか一記載の電球と；
ネック部を有するとともに、反射曲面が電球に光学的に対向して配設された反射体と；
ネック部の内面に形成された遮光膜と；
を具備していることを特徴とする反射鏡付き電球。 - 器具本体と；
器具本体に配設された請求項５ないし７いずれか一記載の電球と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
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