JP6222525B2 - 白熱電球、および白熱電球の製造方法 - Google Patents
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Description
ここで、封止部は、軟質ガラスからなるバルブの端部を加熱し、加熱されたバルブの端部を一対のリード部とともに押しつぶすことで形成される。
そのため、一対のリード部は、ガラスの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有するジュメット線から形成されている。
ところが、一対のリード部をジュメット線から形成すると、点灯と消灯を繰り返すうちに、一対のリード部のフィラメント部を保持している部分が開き、不導通による故障が発生するという問題がある。
そのため、フィラメント部側をニッケルから形成し、封止部側をジュメット線から形成した一対のリード部が提案されている。
しかしながら、リード部のフィラメント部を保持している部分は、点灯により加熱されるので、リード部のニッケルと、フィラメント部のタングステンとにより合金が形成されるおそれがある。ニッケルとタングステンとの合金が形成されると、フィラメント部の端部が脆くなり、断線が発生するおそれがある。
また、一対のリード部をモリブデンから形成する技術も提案されている。
しかしながら、単に、一対のリード部をモリブデンから形成すると、リード部にフィラメント部を保持させる際の塑性加工(折り曲げ加工)が困難となる。
そして、前記保持部の断面寸法は、前記導入部の断面寸法よりも短い。
この白熱電球によれば、保持部と導入部の接続強度を向上することができる。また、フィラメント部における断線の発生を抑制することができ、保持部の塑性加工(折り曲げ加工)、ひいては白熱電球の製造が容易となる。
0.2≦D1/D2≦0.9
この様にすれば、保持部と導入部の接続強度を向上することができる。また、フィラメント部における断線の発生を抑制することができ、保持部の塑性加工(折り曲げ加工)、ひいては白熱電球の製造が容易となる。
この様にすれば、保持部が溶断されるのを抑制することができ、保持部の塑性加工(折り曲げ加工)を容易とすることができる。
この様にすれば、接合部の信頼性の向上と、製造コストの低減を図ることができる。
図1は、本実施の形態に係る白熱電球1を正面側から見た場合の模式部分断面図である。
図2は、本実施の形態に係る白熱電球1を側面側から見た場合の模式部分断面図である。
図3は、図2におけるA部の模式拡大図である。
本実施の形態に係る白熱電球1は、二輪車や四輪車(自動車)などの車両に設けられる制動灯、方向指示灯あるいは尾灯などに用いられるものとすることができる。
また、図1および図2に例示をする白熱電球1は、口金を有さないウエッジベース電球である。
ただし、白熱電球1の用途や形態は例示をしたものに限定されるわけではない。
本実施の形態に係る白熱電球1は、バルブ2の内部においてフィラメント部4を保持する一対のリード部が設けられたものに広く適用することができる。
例えば、本実施の形態に係る白熱電球1は、屋内や屋外において用いられる照明装置(灯具)に用いることもできるし、口金が設けられたものとすることもできる。
この場合、本実施の形態に係る白熱電球1は、車両用の照明装置などのように振動が加わる照明装置に用いることが好ましい。
バルブ2は、一端が半球状を呈した筒状体となっている。
バルブ2の形状は、例示をしたものに限定されるわけではなく、例えば、A形、G形、PS形、R形、T形やこれらの複合形、あるいは板状体や皿状体などからなる平板形などとすることもできる。
バルブ2の他端には、封止部3が設けられている。
また、バルブ2は、透光性材料から形成されている。
そのため、バルブ2は、透光性を有する気密容器となっている。
軟質ガラスの物理的特性は、例えば、軟化点が665℃、徐冷点が480℃、歪点が440℃、熱伝導率(100℃)が1.1(W/(m・K))、熱膨張係数(30℃〜380℃)が5×10−6/℃以上(例えば、9.45×10−6/℃)である。
この場合、バルブ2は、透光性を有していればよい。例えば、バルブ2は、無色透明であってもよいし、着色されていてもよい。また、バルブ2の表面や内面には、着色膜、反射膜、散光膜、蛍光体膜などの被膜や、凹凸が設けられていてもよい。バルブ2は、散乱材や蛍光体などを含む材料から形成されていてもよい。
封入される不活性ガスは、例えば、キセノン(Xe)ガス、クリプトン(Kr)ガス、アルゴン(Ar)ガス、または、これらの混合ガスなどとすることができる。
また、封入される不活性ガスは、窒素(N2)ガスなどをさらに含むこともできる。
不活性ガスが封入される場合には、バルブ2の内部の圧力が、0.5MPa〜3.0MPa程度となるようにすることができる。
不活性ガスを封入すれば、輻射のみならず対流による放熱を図ることができる。
そのため、白熱電球1の消費電力が15W(ワット)以上の場合であっても、白熱電球1の温度上昇を抑制することができる。
前述したように、封止部3は、バルブ2の一方の端部を封止している。
例えば、封止部3は、バルブ2の端部を加熱し、加熱されたバルブ2の端部を一対の導入部6bとともに押しつぶすことで形成することができる。
この場合、封止部3も軟質ガラスから形成されることになる。
封止部3には、封止部3の内部を貫通し、バルブ2の内部に通じた排気管3aが設けられている。排気管3aは、バルブ2の内部を排気したり、バルブ2の内部に不活性ガスを封入したりする際に用いられる。排気管3aの外気側の端部は、封止されている。
また、封止部3には、白熱電球1を灯具側に保持させる際に用いる凸状の爪部3bが設けられている。
本体部4aは、コイル状を呈している。
本体部4aは、線材を巻き回すことで形成されている。
端部4bは、直線状を呈し、本体部4aの軸方向に伸びている。
本体部4aと端部4bは、一体に形成することができる。
フィラメント部4(本体部4a、端部4b)は、例えば、タングステン(W)を主成分として含むものとすることができる。
固定部材5は、一対のリード部6の導入部6bを保持する。
固定部材5は、保持部6aと導入部6bの接合部6cと、封止部3との間に設けられている。
固定部材5は、例えば、軟質ガラスから形成することができる。
固定部材5は、例えば、加熱された軟質ガラスからなる部材を一対の導入部6bとともに押しつぶすことで形成することができる。
この場合、バルブ2、封止部3、および固定部材5は、同じ材料から形成することもできる。
保持部6aは線状を呈している。
線状を呈する保持部6aの断面寸法(直径寸法)は、例えば、0.2mm以上、0.5mm以下とすることができる。
保持部6aの断面寸法(直径寸法)に関する詳細は後述する。
図3に示すように、保持部6aの一端は折り曲げられ、フィラメント部4の端部4bを挟み込むようにして保持している。
保持部6aの他端は、導入部6bの一端と接合されている。
後述するように、保持部6aは、モリブデン(Mo)を主成分として含むものとすることができる。
後述するように、導入部6bは、ジュメット線から形成されている。
保持部6aと、導入部6bとの接合部6cは、固定部材5と、フィラメント部4との間に設けられている。
すなわち、固定部材5、および封止部3は、導入部6bと封着されているが、保持部6aとは封着されていない。
フィラメント部4に電圧が印加されると、フィラメント部4に電流が流れ、発熱および発光が生じる。
そのため、フィラメント部4の端部4bを保持している保持部6aが加熱されることになる。
この場合、保持部6aをジュメット線から形成すると、以下の様にして不導通による故障が発生するおそれがある。
そのため、保持部6aをニッケルメッキ処理したジュメット線から形成すると、ジュメット線の鉄・ニッケル合金から成る芯金と、それを被覆する銅層と、銅層の周囲のニッケルメッキの熱膨張係数がそれぞれ異なるため、白熱電球1の点灯に伴う加熱により、保持部6aのフィラメント部4の端部4bを挟み込むようにして保持している部分(折り曲げられた部分)が開き、不導通による故障が発生するおそれがある。
ところが、保持部6aをニッケルから形成すれば、加熱により、ニッケルと、フィラメント部4の材料であるタングステンとの合金が形成されるおそれがある。
ニッケルと、タングステンとの合金が形成されると、フィラメント部4の端部4bが脆くなり、断線が発生するおそれがある。
この場合、ニッケルの融点は1455℃程度、モリブデンの融点は2623℃程度である。
そのため、融点のより高いモリブデンを用いているので、タングステンの合金が形成されるのを抑制することができる。
その結果、フィラメント部4における断線の発生を抑制することができる。
衝撃試験は、SAE規格に基づくものとし、白熱電球1が無点灯(消灯)の時に800Gの衝撃加速度を印加した。
点灯条件は、2分間の点灯、30秒間の無点灯を繰り返すものとした。
試験結果は、「断線した個数/試験数」により評価した。
表1から分かるように、モリブデンを主成分として含む保持部6aとすれば、断線に至るまでの時間を大幅に延ばすことができ、ひいては白熱電球1の寿命を大幅に延ばすことができる。
そのため、図3に示すように、保持部6aの一端を折り曲げる際に、保持部6aが折れやすくなるという問題がある。
表2は、フィラメント部4の端部4bを保持させるために保持部6aの一端を折り曲げる加工を行った際の歩留まり(良品率)を表すものである。
表2から分かるように、保持部6aの断面寸法(直径寸法)を0.5mm以下とすれば、歩留まりを向上させることができる。
この場合、保持部6aの断面寸法(直径寸法)を0.3mm以下とすれば、室温において加工をしても高い歩留まりを得ることができる。
一方、保持部6aの断面寸法(直径寸法)を余り小さくすると、保持部6aが溶断しやすくなる。
例えば、白熱電球1の消費電力が15W(ワット)以上の場合に、保持部6aの断面寸法(直径寸法)を余り小さくすると、保持部6aが溶断しやすくなる。
本発明者の得た知見によれば、保持部6aの断面寸法(直径寸法)は0.1mm以上とすることが好ましい。
この様にすれば、白熱電球1の消費電力が15W(ワット)以上の場合であっても、保持部6aが溶断されるのを抑制することができる。
これに対して、封止部3、および固定部材5の材料である軟質ガラスの熱膨張係数は9.45×10−6/℃程度である。
リード部6と封止部3との封着が不完全となると、封止部3においてリークが発生するおそれがある。
リード部6と固定部材5との封着が不完全となると、白熱電球1を製造する際などにおいて、固定部材5が欠け易くなる。固定部材5が欠けると、バルブ2の内部にガラス片が生じ、ガラス片がフィラメント部4に付着して断線が発生するおそれがある。
そのため、封止部3、および固定部材5と封着される導入部6bをジュメット線から形成すれば、封着が不完全となるのを抑制することができる。
その結果、封止部3においてリークが発生するのを抑制することができる。
また、白熱電球1を製造する際などにおいて、バルブ2の内部にガラス片が生じるのを抑制することができるので、フィラメント部4における断線の発生を抑制することができる。
そのため、ジュメット線の融点は、モリブデンの融点よりも低くなる。
従って、ジュメット線から形成される導入部6bの断面寸法(直径寸法)は、モリブデンを主成分として含む保持部6aの断面寸法(直径寸法)よりも長くすることが好ましい。
言い換えると、モリブデンを主成分として含む保持部6aの断面寸法(直径寸法)は、ジュメット線から形成される導入部6bの断面寸法(直径寸法)よりも短くすることができる。
表3は、保持部6aと導入部6bの断面寸法(直径寸法)をそれぞれ変化させて溶接接合したときの、保持部6aと導入部6bとの接合部6cの接続強度を表すものである。
表3から分かるように、保持部6aの断面寸法(直径寸法)をD1、導入部6bの断面寸法(直径寸法)をD2とした場合、以下の式を満足するようにすると接続強度が高くなり、好ましい。
0.2≦D1/D2≦0.9
更に、以下の式を満足すると、更に接続強度が向上するので、望ましい。
0.4≦D1/D2≦0.7
保持部6aがモリブデンの場合、モリブデンの融点が高いため、溶接性が悪いが、保持部6aの断面寸法(直径寸法)D1に対し、導入部6bの断面寸法(直径寸法)D2を大きくすると、保持部6aと導入部6bとの溶接部6cにおいて、図3に示すように、融点が低いジュメット線で構成される導入部6bが、融点が高いモリブデンで構成される保持部6aの周囲を覆うような形状で溶接されるため、接続強度を向上させることができる。 しかし、導入部6bの断面寸法(直径寸法)D2が大きすぎると、言い換えると、D1/D2が小さすぎると、導入部6bに溶接時の熱を奪われて溶接性が低下し、接続強度が低下する。
まず、一対のリード部6の保持部6aにフィラメント部4を保持させ、加熱された軟質ガラスからなる部材を一対のリード部6の導入部6bとともに押しつぶすことで固定部材5を形成する。
次に、円筒状の軟質ガラス管の内部に、フィラメント部4および固定部材5を挿入する。
この際、導入部6bが軟質ガラス管の外部に導出されるようにする。
また、軟質ガラスからなる排気管3aを、軟質ガラス管の導入部6bが導出される側の開口部分に配置する。
次に、軟質ガラス管の両端部をガスバーナーで加熱し、一対のピンチャにより挟むことで、一端が半球状に封止されたバルブ2を形成する。また、バルブ2の他端に封止部3を形成する。
形成された封止部3からは、外部に向けて一対の導入部6bが伸びている。
次に、排気管3aを介してバルブ2の内部を排気し、必要に応じてバルブ2の内部に不活性ガスを供給する。
次に、排気管3aをバーナーで焼き切り、バルブ2および排気管3aをアニールする。 次に、封止部3から外部に向けて伸びている一対の導入部6bを折り曲げて端子を形成する。
以上のようにして、白熱電球1を製造することができる。
Claims (5)
- バルブと;
それぞれが、モリブデンを主成分として含む保持部と、前記保持部の一方の端部に接合され、ジュメット線からなる導入部と、を有する一対のリード部と;
前記バルブの内部において、一対の前記保持部の前記導入部が接合される側とは反対側の端部同士の間に保持されたフィラメント部と;
前記バルブの一方の端部を封止し、前記一対の前記導入部を保持する封止部と;
を具備し、
前記保持部の断面寸法は、前記導入部の断面寸法よりも短い白熱電球。 - 前記保持部の断面寸法をD1、前記導入部の断面寸法をD2とした場合に、以下の式を満足する請求項1記載の白熱電球。
0.2≦D1/D2≦0.9 - 前記保持部の断面寸法は、0.2mm以上、0.5mm以下である請求項1または2に記載の白熱電球。
- 前記バルブの内部には、不活性ガスが封入されている請求項1〜3のいずれか1つに記載の白熱電球。
- 請求項1〜4のいずれか1つに記載の白熱電球を製造する方法の発明であって、
保持部と、導入部とを、抵抗溶接により接合する白熱電球の製造方法。
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