(57)【要約】【課題】小型で照度が高く、且つ、反射効率の高い光源を実現したコイルフィラメント、および反射鏡付管球を提供する。また、小型で発熱効率の高い半導体ヒーターを提供する。【解決手段】扁平コイルから成るコイルフィラメントは、湾曲形状にて形成されるとともに、湾曲形状に沿った湾曲仮想線を想定したときに、扁平コイルの扁平方向と湾曲仮想線とが垂直に交わるように形成されている。また、このコイルフィラメントを用いた反射鏡付管球は、湾曲形状から成る鏡面を有する反射鏡１４と、扁平コイルから成るコイルフィラメントを有する管球１３とを備えており、管球１３が有するコイルフィラメントが、反射鏡１４の湾曲形状とほぼ同一の曲率を有するように湾曲して形成されている。さらに、このコイルフィラメントは、半導体ヒーターに用いることもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平コイルから成るコイルフィラメントであって、
湾曲形状にて形成されるとともに、
前記湾曲形状に沿った湾曲仮想線を想定したときに、扁平コイルの扁平方向と前記湾曲仮想線とが垂直に交わるように形成されていることを特徴とするコイルフィラメント。
【請求項２】
湾曲形状から成る鏡面を有する反射鏡と、
扁平コイルから成るコイルフィラメントを有する管球と、
を備える反射鏡付管球であって、
前記コイルフィラメントが、
湾曲形状にて形成されるとともに、
前記湾曲形状に沿った湾曲仮想線を想定したときに、扁平コイルの扁平方向と前記湾曲仮想線とが垂直に交わるように形成されていることを特徴とする反射鏡付管球。
【請求項３】
請求項２に記載の反射鏡付管球において、
前記コイルフィラメントが、前記反射鏡の湾曲形状と略同一の曲率を有するように湾曲して形成されていることを特徴とする反射鏡付管球。
【請求項４】
請求項３に記載の反射鏡付管球において、
前記コイルフィラメントの湾曲方向が、前記反射鏡の湾曲形状と同一方向にて形成されていることを特徴とする反射鏡付管球。
【請求項５】
請求項３に記載の反射鏡付管球において、
前記コイルフィラメントの湾曲方向が、前記反射鏡の湾曲形状と反対方向にて形成されていることを特徴とする反射鏡付管球。
【請求項６】
基板を収容し、
前記基板を電子線により加熱して基板処理を施す半導体ヒーターであって、
一対の電極端子に接続された扁平コイルから成るコイルフィラメントを備え、
前記コイルフィラメントが、
湾曲形状にて形成されるとともに、
前記湾曲形状に沿った湾曲仮想線を想定したときに、扁平コイルの扁平方向と前記湾曲仮想線とが垂直に交わるように形成されていることを特徴とする半導体ヒーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルフィラメント、反射鏡付管球、および半導体ヒーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、反射鏡内に管球が設置された形式の反射鏡付管球が知られている。この反射鏡付管球は、フィラメントを挟んで光の照射方向とは反対の側に反射鏡が設けられており、反射鏡がこのフィラメントから発せられる光を照射方向に反射させることで、照射方向の照度を向上させることができるようになっている。このような反射鏡付管球において、照度を向上させるには、消費電力量を同一とするならば、可及的にフィラメントを小さくすること、すなわち点光源に近付けるような構成とすることが好適である。そこで、従来技術においては、図８にて示されるような直線状のコイルフィラメント９０を並列に配置した構成や、図９にて示されるようなコイルフィラメント１００を二重コイル等に形成した構成を採用することで、光源としてのコイルフィラメントの小型化が図られていた（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５４０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近時の産業界にあっては、反射鏡付管球のさらなる照度向上が求められており、コイルフィラメントの小型化や反射効率の高い光源の実現が求められている。しかしながら、図８および図９にて例示したような、直線状のコイルフィラメント９０を並列に配置したり、コイルフィラメント１００を二重コイル形状に形成したりするなどといった従来技術に基づく改良には、限界があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、その目的は、小型で照度が高く、且つ、反射効率の高い光源を実現したコイルフィラメント、および反射鏡付管球を提供することにある。また、本発明は、上記コイルフィラメントを利用した半導体ヒーターを提供することを更なる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るコイルフィラメントは、扁平コイルから成るコイルフィラメントであって、湾曲形状にて形成されるとともに、前記湾曲形状に沿った湾曲仮想線を想定したときに、扁平コイルの扁平方向と前記湾曲仮想線とが垂直に交わるように形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る反射鏡付管球は、湾曲形状から成る鏡面を有する反射鏡と、扁平コイルから成るコイルフィラメントを有する管球と、を備える反射鏡付管球であって、前記コイルフィラメントが、湾曲形状にて形成されるとともに、前記湾曲形状に沿った湾曲仮想線を想定したときに、扁平コイルの扁平方向と前記湾曲仮想線とが垂直に交わるように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る反射鏡付管球では、前記コイルフィラメントが、前記反射鏡の湾曲形状と略同一の曲率を有するように湾曲して形成されていることが好適である。
【０００９】
さらに、本発明に係る反射鏡付管球では、前記コイルフィラメントの湾曲方向が、前記反射鏡の湾曲形状と同一方向にて形成されていることとすることができる。
【００１０】
さらに、本発明に係る反射鏡付管球では、前記コイルフィラメントの湾曲方向が、前記反射鏡の湾曲形状と反対方向にて形成されていることとすることができる。
【００１１】
本発明に係る半導体ヒーターは、基板を収容し、前記基板を電子線により加熱して基板処理を施す半導体ヒーターであって、一対の電極端子に接続された扁平コイルから成るコイルフィラメントを備え、前記コイルフィラメントが、湾曲形状にて形成されるとともに、前記湾曲形状に沿った湾曲仮想線を想定したときに、扁平コイルの扁平方向と前記湾曲仮想線とが垂直に交わるように形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型で照度が高く、且つ、反射効率の高い光源を実現したコイルフィラメント、および反射鏡付管球を提供することができる。また、本発明によれば、小型で発熱効率の高い半導体ヒーターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る灯体の一形態を例示する図である。
【図２】図１とは別の形態を有する灯体を示す図である。
【図３Ａ】本実施形態に係る管球の具体的構成を説明するための正面図である。
【図３Ｂ】本実施形態に係る管球の具体的構成を説明するための右側面図である。
【図４】本実施形態に係る管球を有する灯体が採り得る一形態としての反射鏡付電球を示す図である。
【図５】図４にて例示される反射鏡付電球に設置される管球の構成を説明するための図である。
【図６】別形態の反射鏡付電球を示す図である。
【図７】図３Ａおよび図３Ｂにて示した本実施形態に係る管球を半導体ヒーターに適用した形態を例示する図である。
【図８】直線状のコイルフィラメントを並列に配置した構成の従来技術に係るコイルフィラメントを示す正面図である。
【図９】コイルフィラメントを二重コイルとして構成した従来技術に係るコイルフィラメントを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１５】
まず、図１および図２を用いて、本発明の基本構成を説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る灯体の一形態を例示する図であり、図２は、図１とは別の形態を有する灯体を示す図である。
【００１６】
図１に示す本実施形態に係る灯体１０は、灯体本体部１１と、レンズ１２と、管球１３と、反射鏡１４と、フォーカス棒１５とを有しており、レンズスポットとして構成される装置である。
【００１７】
本実施形態に係る灯体１０では、フォーカス棒１５を用いて管球１３を前後に動かすことでレンズ１２側の外方に向けて照射される光のフォーカスを大きくしたり小さくしたりできるようになっており、例えばフォーカス棒１５を押して管球１３がレンズ１２側に近づくとレンズ１２上に映る照射面が大きくなり、フォーカス棒１５を引いて管球１３がレンズ１２から遠ざかるとレンズ１２上に映る照射面を狭くすることができるようになっている。
【００１８】
レンズ１２は、凸レンズやフレネルレンズ等といった公知のレンズを用いることができ、サイズについても用途に応じて任意に選択することができる。
【００１９】
反射鏡１４は、湾曲形状から成る鏡面を有する部材である。この反射鏡１４は、管球１３を挟んで光の照射方向であるレンズ１２設置位置とは反対の側に配置されており、管球１３から発せられる光を反射鏡１４が有する湾曲形状の鏡面によってレンズ１２の方向に反射させることで、照射方向の照度を向上させることができるようになっている。
【００２０】
管球１３は、扁平コイルから成るコイルフィラメントを有する部材である。特に、本実施形態に係る管球１３では、扁平コイルから成るコイルフィラメントの形状に特徴を有しており、扁平コイルから成るコイルフィラメントは湾曲形状にて形成されており、さらにこのコイルフィラメントは、コイルフィラメントの湾曲形状に沿った湾曲仮想線αを想定したときに、扁平コイルの扁平方向と湾曲仮想線αとが垂直に交わるように形成されている（図３Ａおよび図３Ｂ参照。詳細は後述する。）。
【００２１】
またさらに、この扁平コイルから成るコイルフィラメントは、その湾曲形状が反射鏡１４の湾曲形状とほぼ同一の曲率を有するように湾曲して形成されている。以上の特徴から、同じ長さを有する直線状のコイルフィラメントを有する従来の管球と比較した場合、本実施形態に係る管球１３の方が、同一の消費電力量を維持しながらも縦方向の長さを短くすることができるので、点光源に近い構成を採ることができる。その結果、従来技術よりも本実施形態に係る管球１３の方が照度を向上させることが可能となっている。
【００２２】
また、本実施形態に係る管球１３では、扁平コイルから成るコイルフィラメントを湾曲形状としたことから、管球１３の縦方向での長さを短くすることができる。したがって、構成材料を少なくすることによる製造コストの削減効果を得ることも可能となる。
【００２３】
なお、本実施形態に係る管球１３におけるコイルフィラメントの湾曲方向については、図１にて示されるように、コイルフィラメントの湾曲方向が、反射鏡１４の湾曲形状と反対方向になるように構成されてもよいし、図２にて示されるように、コイルフィラメントの湾曲方向が、反射鏡１４の湾曲形状と同一方向となるように構成されてもよい。特に、図２に示したようなコイルフィラメントの湾曲方向が、反射鏡１４の湾曲形状と同一方向となる構成の管球１３’を採用した場合には、コイルフィラメントの湾曲形状の曲率が、反射鏡１４の湾曲形状の曲率とほぼ同一になるように形成されている構成とも相俟って、さらなる反射効率の向上効果を得ることが可能となる。
【００２４】
次に、図３Ａおよび図３Ｂを用いて、図１および図２にて例示された本実施形態に係る管球１３の具体的な構成を説明する。ここで、図３Ａは、本実施形態に係る管球１３の具体的構成を説明するための正面図であり、図３Ｂは、本実施形態に係る管球１３の具体的構成を説明するための右側面図である。
【００２５】
本実施形態に係る管球１３は、その外郭が下端に圧着封止部３１を有し、上端に排気管残部３２を有する封体３０によって形成されている。封体３０の下端に位置する圧着封止部３１には、一対の金属箔３３，３３が埋設されており、これら一対の金属箔３３，３３には、金属箔３３，３３より封体３０の外側に延びる一対の外部リード棒３４，３４と、金属箔３３，３３より封体の内側に延びる一対の内部リード棒３５，３５とがそれぞれ設置されている。
【００２６】
一対の内部リード棒３５，３５の上端側には、ガラス片３６が設置されている。また、このガラス片３６の左端には、上方に延びる支持棒３７が設置されている。支持棒３７の中央部分は、扁平コイルから成る一対のコイルフィラメント４１，４１の上端側を係止するために複雑に折れ曲がった形状をしており、最終的に支持棒３７の上方端は、封体３０上端の排気管残部３２によって形成された凹み形状にて係止されている。これにより、ガラス片３６と支持棒３７の封体３０内での固定が実現されている。
【００２７】
ガラス片３６の上方側に突き抜けて設置される一対の内部リード棒３５，３５の上端側は、それぞれ湾曲状もしくは鍵形状にて形成されており、扁平コイルから成るコイルフィラメント４１の下端側を挿入もしくは巻き回すことで確実に固定することができるようになっている。また、支持棒３７の中央部分に形成された複雑形状についても、一対の内部リード棒３５，３５の上端側と対応する位置に２つの湾曲状もしくは鍵形状が形成されており、扁平コイルから成るコイルフィラメント４１の上端側を挿入もしくは巻き回すことで、コイルフィラメント４１の上端側を確実に固定することができるようになっている。
【００２８】
なお、一対の内部リード棒３５，３５の上端側と支持棒３７の中央部分とにそれぞれ上下端が固定される一対のコイルフィラメント４１，４１については、カシメやスポット溶接などの公知の固定手法を採用して固定することも可能である。
【００２９】
以上のようにして封体３０内に設置される一対のコイルフィラメント４１，４１については、図１および図２を用いて説明したように、湾曲形状にて形成されており、さらにこれら一対のコイルフィラメント４１，４１は、コイルフィラメントの湾曲形状に沿った湾曲仮想線αを想定したときに、扁平コイルの扁平方向と湾曲仮想線αとが垂直に交わる形状となるように、その湾曲形状が形成されている（図３Ａおよび図３Ｂ参照）。またさらに、これら一対のコイルフィラメント４１，４１については、反射鏡１４の湾曲形状とほぼ同一の曲率を有するように湾曲して形成されている。
【００３０】
以上の形態的特徴を有することにより、本実施形態に係るコイルフィラメント４１は、同一の消費電力量を有する同一長さのコイルフィラメントとして比較すると、従来から用いられていた直線状のコイルフィラメントに比してコイルフィラメント４１の上下端の間隔が短くなるので、その結果として封体３０自体の長さを縮小して点光源に近づけることができ、照度の向上効果を得ることが可能となる。また、封体３０長さの縮小化によって管球１３の構成材料を少なくすることができるので、製造コストの削減効果を得ることも可能となる。
【００３１】
以上説明した本実施形態に係る管球１３の形態的特徴については、様々な形態の灯体に対して用いることが可能である。そこで、次に、本実施形態に係る管球１３の適用事例について、図面を用いて説明を行う。
【００３２】
図４は、本実施形態に係る管球を有する灯体が採り得る一形態としての反射鏡付電球５０を示す図であり、また、図５は、図４にて例示される反射鏡付電球５０に設置される管球の構成を説明するための図である。
【００３３】
反射鏡付電球５０は、照射方向に反射鏡５２を有するソケット５１を有して構成されており、ソケット５１の中心部分に管球５３を取り付けることができるようになっている。管球５３の下方には一対の外部リード線５４，５４が突出しており、これら一対の外部リード線５４，５４のそれぞれに接続する構成でコイルフィラメント５６が設置されており、このコイルフィラメント５６は、反射鏡５２の湾曲形状とほぼ同一の曲率を有するように湾曲して形成されている。
【００３４】
以上の構成を有することで、本実施形態に係る反射鏡付電球５０は、小型で照度が高く、且つ、反射効率の高い光源としての機能を発揮できるようになっている。
【００３５】
図６は、図４および図５にて示した反射鏡付電球５０とは別形態の反射鏡付電球６０を示す図である。図６にて例示される反射鏡付電球６０は、球状のバルブ６１を有して構成されており、反射鏡６２は、バルブ６１内の半球面に蒸着されている。この半球面から成る反射鏡６２の曲率に対してほぼ同一の曲率を有する湾曲形状にてコイルフィラメント６３が設置されており、湾曲形状を有するコイルフィラメント６３の両端は、一対のモリブデン箔６６，６６に取り付けられている。さらに、一対のモリブデン箔６６，６６の下方には、一対の外部リード線６７，６７が球状のバルブ６１の外方に向けて突出するように接続されている。
【００３６】
このように、本実施形態に係る管球は、図４および図５にて示したようなソケット型の反射鏡付電球５０や、バルブが球状に形成された反射鏡付電球６０など、あらゆる形態の灯体に対して適用することができる。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
【００３８】
例えば、本発明に係る反射鏡付管球において、反射鏡と管球は、図１，図２，図４および図５にて示したようにそれぞれ別の部材として構成してもよいし、図６にて示したように同一の部材として一体化した構成としてもよい。
【００３９】
また、本発明に係る反射鏡付管球の構成については、図７にて示すような半導体ヒーター８０に対しても適用可能である。ここで、図７は、図３Ａおよび図３Ｂにて示した本実施形態に係る管球１３を半導体ヒーター８０に適用した形態を例示する図である。かかる半導体ヒーター８０の構成を説明すると、半導体ヒーター８０は、下方に開口部８６を有するホルダー８７を有しており、このホルダー８７によって半導体基板８８が被加熱面を下に向けて保持されるように構成されている。また、開口部８６に対向する下方の位置には、不図示の保持固定部材によって固定保持された管球１３が設置されている。なお、管球１３自体の構成については、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明したものと全く同じ形態である。そしてこのとき、管球１３が有する湾曲形状から成るコイルフィラメント４１は、上方向（すなわち、半導体基板８８の被加熱面の方向）に凸部を向けた状態にて設置されている。
【００４０】
以上の構成を有する半導体ヒーター８０では、コイルフィラメント４１が熱電子を照射することで加熱源としての機能を発揮するので、コイルフィラメント４１の上方に設置された被加熱体である半導体基板８８が加熱されることとなる。
【００４１】
以上のように、湾曲形状にてコイルフィラメント４１が形成され、しかもコイルフィラメント４１が凸部を上方に向けて配置されることにより、コイルフィラメント４１はその形状が弛んで撓むことがなく、長期間使用したとしても常時同様の加熱品質を維持することが可能となる。また、コイルフィラメント４１が有する湾曲形状の作用効果によって、小型で発熱効率の高い半導体ヒーター８０が実現している。
【００４２】
なお、図７を用いて例示した本実施形態に係る半導体ヒーター８０では、加熱源となる管球１３を１個設置した場合を例示したが、管球１３の設置個数については複数であってもよく、さらに、その配置関係については、管球１３を半導体基板８８に対して並列するように配置したりするなど、あらゆる形態を採用することが可能である。
【００４３】
その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４４】
１０  灯体、１１  灯体本体部、１２  レンズ、１３，１３’  管球、１４  反射鏡、１５  フォーカス棒、３０  封体、３１  圧着封止部、３２  排気管残部、３３  金属箔、３４  外部リード棒、３５  内部リード棒、３６  ガラス片、３７  支持棒、４１  コイルフィラメント、５０  反射鏡付電球、５１  ソケット、５２  反射鏡、５３  管球、５４  外部リード線、５６  コイルフィラメント、６０  反射鏡付電球、６１  バルブ、６２  反射鏡、６３  コイルフィラメント、６６  モリブデン箔、６７  外部リード線、８０  半導体ヒーター、８６  開口部、８７  ホルダー、８８  半導体基板、９０  直線状のコイルフィラメント、１００  （二重コイル形状の）コイルフィラメント。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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