(57)【要約】【課題】ＪＩＳ−Ｃ−７５０１：２０００に規定された初光束を得つつ、極めて長寿命な白熱電球およびそれを用いた照明装置を提供する。【解決手段】白熱電球は、定格電力Ｐが１８［Ｗ］〜１９［Ｗ］であって、内部にクリプトンガスを主成分とする混合不活性ガスが封入されているバルブ４と、このバルブ４内に配置されたタングステンからなる二重コイルフィラメント５とを備えている。この二重コイルフィラメントは素線径をＤ［ｍｍ］、発光部１５の素線長をＬ［ｍｍ］としたとき、０.４０≦（Ｄ×Ｌ）／Ｐ≦０.５０なる関係式を満たしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定格電力Ｐが１８［Ｗ］〜１９［Ｗ］である白熱電球であって、
内部にクリプトンガスを主成分とする混合不活性ガスが封入されているバルブと、このバルブ内に配置されたタングステンからなる二重コイルフィラメントとを備え、前記二重コイルフィラメントは素線径をＤ［ｍｍ］、発光部の素線長をＬ［ｍｍ］としたとき、０.４０≦（Ｄ×Ｌ）／Ｐ≦０.５０なる関係式を満たすことを特徴とする白熱電球。
【請求項２】
前記混合不活性ガスは、容量比９０％以上のクリプトンガスと、窒素ガスおよびアルゴンガスのうちの少なくとも一方とを含み、その封入圧が６００［ｍｍＨｇ］〜７４０［ｍｍＨｇ］の範囲内にあることを特徴とする請求項１記載の白熱電球。
【請求項３】
前記二重コイルフィラメントにおいて、素線径Ｄは０.０２４［ｍｍ］〜０.０２６［ｍｍ］の範囲内にあって、前記発光部の素線長Ｌは３１５［ｍｍ］〜３５５［ｍｍ］の範囲内にあることを特徴とする請求項１または請求項２記載の白熱電球。
【請求項４】
前記二重コイルフィラメントにおいて、前記発光部の長さＳｅｇＬ［ｍｍ］が１１.５［ｍｍ］〜１４.５［ｍｍ］の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の白熱電球。
【請求項５】
前記二重コイルフィラメントにおいて、二次コイルの内径をＭＤ2［ｍｍ］、一次コイルの外径をＦＤ1［ｍｍ］としたとき、１.３≦ＭＤ2／ＦＤ1≦１.７なる関係式を満たすことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の白熱電球。
【請求項６】
前記二重コイルフィラメントにおいて、二次コイルの中空部に面する一次コイルの隣接する素線間の隙間Ｐ1が０.００５［ｍｍ］〜０.０１０［ｍｍ］の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の白熱電球。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の白熱電球と、この白熱電球が取り付けられている灯具とを備えていることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白熱電球およびそれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
白熱電球は、例えば家庭用等の一般照明用として広く普及している。
【０００３】
従来の白熱電球は、ソーダガラスからなるバルブと、このバルブ内に配置された二重コイルフィラメントと、バルブのネック部の端部に取り付けられたＥ２６形の口金とを備えている。ガラスバルブ内には、アルゴンガスと窒素ガスとからなる混合不活性ガスが封入されている。
【０００４】
このような白熱電球のうち、定格電力が１８［Ｗ］および１９［Ｗ］のものの場合、その定格寿命は１５００時間と規定されている（例えば非特許文献１参照）。しかし、実際に市販されている定格電力１８［Ｗ］の白熱電球の寿命時間は、この定格寿命を越えており、２０００時間程度ある。
【０００５】
なお、この種の定格電力１８［Ｗ］、１９［Ｗ］の白熱電球は、２０［Ｗ］相当の明るさが得られる省電力タイプである。
【非特許文献１】日本工業規格ＪＩＳ−Ｃ−７５０１：２０００（一般照明用電球）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近時の環境問題、特に廃棄物の削減問題や、高齢化に伴う一般家庭でのメンテナンス（電球の取替え）の困難度合いの増大等を踏まえると、取替え頻度はより少ない方が好ましく、そのため２０００時間という寿命ではまだまだ不十分であり、これをさらに上回る寿命を有することが望まれる。
【０００７】
一般的に、白熱電球は、点灯時間の経過とともに二重コイルフィラメントの構成材料であるタングステンが蒸発して細り、最終的に断線して寿命を終える場合が多い。そこで、寿命時間を延ばすために、例えば二重コイルフィラメントの素線径を大きくし、二重コイルフィラメントの温度を下げることが考えられる。しかし、寿命時間と効率［ｌｍ／Ｗ］とは相反するものであり、前記したように二重コイルフィラメントの素線径を単純に大きくすれば、寿命時間は延びるものの、光束が下がって効率が低下してしまうという問題が起こる。これでは省電力タイプとしての価値を失うばかりだけではなく、ＪＩＳ規格に規定された初光束すら満足することができなくなる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＪＩＳ−Ｃ−７５０１：２０００に規定された初光束を得つつ、極めて長寿命な白熱電球およびそれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の白熱電球は、定格電力Ｐが１８［Ｗ］〜１９［Ｗ］である白熱電球であって、内部にクリプトンガスを主成分とする混合不活性ガスが封入されているバルブと、このバルブ内に配置されたタングステンからなる二重コイルフィラメントとを備え、前記二重コイルフィラメントは素線径をＤ［ｍｍ］、発光部の素線長をＬ［ｍｍ］としたとき、０.４０≦（Ｄ×Ｌ）／Ｐ≦０.５０なる関係式を満たすという構成を有している。
【００１０】
また、本発明の照明装置は、このような白熱電球と、この白熱電球が取り付けられている灯具とを備えた構成を有している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ＪＩＳ−Ｃ−７５０１：２０００に規定された初光束を得ることができるとともに、極めて長寿命な白熱電球およびそれを用いた照明装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の最良な実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１３】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態である白熱電球１は、定格電力Ｐが１８［Ｗ］であり、略円筒状のネック部２の一端部に略球状の本体部３が連なって形成されている例えばソーダガラスからなるバルブ４と、本体部３内の中央部に配置されたタングステンからなる直線状の二重コイルフィラメント５と、バルブ４内におけるネック部２の他端部側に封着されたステム６と、一部分がこのステム６に封止され、かつ一端部がバルブ４内に引き込まれて二重コイルフィラメント５を支持している２本のリード線７，８と、ネック部２の他端部に取り付けられているＥ２６形の口金９とを備えている。
【００１４】
なお、二重コイルフィラメント５の長手方向の中心軸Ｘはバルブ４の長手方向の中心軸Ｙに対して略直交している。
【００１５】
バルブ４は、その内容積が９０［ｃｍ3］〜１０５［ｃｍ3］であり、本体部３の最大外径ｄが５０［ｍｍ］〜５５［ｍｍ］である。ネック部２と本体部３との境界部の外面（図１中、破線Ａで囲まれた部分）には、例えば６［ｍｍ］のＲが形成されている。
【００１６】
なお、バルブ４の形状としては、上記したもの以外にも従来の白熱電球と同じ形状、例えばＰＳ形やＡ形のものも用いることができる。
【００１７】
また、バルブ４内には、クリプトンガスを主成分とする混合不活性ガスが封入されている。特に、この混合不活性ガスとしては、後述する理由により、容量比９０％以上のクリプトンガスと、窒素ガスおよびアルゴンガスのうち少なくとも一方とを含み、その封入圧が６００［ｍｍＨｇ］〜７４０［ｍｍＨｇ］であることが好ましい。
【００１８】
さらに、バルブ４の内面には、シリカ粒子が静電塗装され、白色薄膜１０が形成されている。
【００１９】
二重コイルフィラメント５の両端部（後述する足部１６）には、リード線７，８の一端部が機械的に、かつ電気的に接続されている。リード線７，８の他端部は、バルブ４の外部に導出しており、一方が口金９のアイレット部１１に、他方が口金９のシェル部１２にそれぞれ電気的に接続されている。また、二重コイルフィラメント５の中央部は、この二重コイルフィラメント５がたわんで垂下したり変形したりするのを防止するために、ガラスビード１３を介してステム６に保持された支持線１４が機械的に接続されている。
【００２０】
この二重コイルフィラメント５は、図２および図３に示すように、二重コイルからなる発光部１５と、非発光部であって、この発光部１５の両端部に形成されている一重コイルからなる足部１６とを有している。また、この二重フィラメントコイル５は、素線径をＤ［ｍｍ］、発光部１５の素線長をＬ［ｍｍ］、定格電力をＰ［Ｗ］としたとき、０.４０≦（Ｄ×Ｌ）／Ｐ≦０.５０なる関係式を満たす。
【００２１】
その際、後述する理由により、特に素線径Ｄは０.０２４［ｍｍ］〜０.０２６［ｍｍ］の範囲内にあって、かつ発光部１５の素線長Ｌは３１５［ｍｍ］〜３５５［ｍｍ］の範囲内にあることが好ましい。
【００２２】
また、この二重コイルフィラメント５において、後述する理由により、発光部１５の長さＳｅｇＬ［ｍｍ］が１１.５［ｍｍ］〜１４.５［ｍｍ］の範囲内にあることが好ましい。
【００２３】
また、二次コイルの内径をＭＤ2［ｍｍ］、一次コイルの外径をＦＤ1［ｍｍ］としたとき、１.３≦ＭＤ2／ＦＤ1≦１.７なる関係式を満たしていることが好ましい。このような関係式を満たすことにより、その二重コイルフィラメント５が０.４０≦（Ｄ×Ｌ）／Ｐ≦０.５０なる関係式を満たし、二重コイルフィラメント５の質量および寸法が従来の定格電力１８［Ｗ］の白熱電球（以下、単に「従来の白熱電球」という）に用いられている二重コイルフィラメントのそれら比して増大しているにも関わらず、一次コイルの外径ＦＤ1に対する二次コイルの内径ＭＤ2の比率を従来の白熱電球に用いられている二重コイルフィラメントのそれらに比して減少させることができるので、二重コイルフィラメント５の硬さを増大させることができ、白熱電球の製造工程において、特に発光部１５が垂下したり変形したりするのを確実に抑制することができる。
【００２４】
さらに、この二重コイルフィラメント５において、二次コイルの中空部１７に面する一次コイルの隣接する素線間の隙間Ｐ1が０.００５［ｍｍ］〜０.０１０［ｍｍ］の範囲内にあることが好ましい。このような関係式を満たすことにより、点灯中、振動や衝撃等によって発光部１５の素線同士が接触して短絡し、二重コイルフィラメント５が早期に断線するのを防止することができ、また光束が低下するのを抑制することができる。一方、前記隙間Ｐ1が０．００５［ｍｍ］未満の場合、点灯中、振動や衝撃等によって発光部１５の素線同士が接触して短絡し、二重コイルフィラメント５が早期に断線するおそれがある。また、前記隙間Ｐ1が０．０１０［ｍｍ］を越える場合、光束が低下するおそれがある。
【００２５】
以上のような本発明の第１の実施の形態である白熱電球にかかる構成によれば、二重コイルフィラメント５の素線径Ｄおよび発光部１５の素線長Ｌを従来の白熱電球に用いられている二重コイルフィラメントのそれらに比して増大させることができるので、発光部１５の温度を適度に低下させることができ、点灯中、二重コイルフィラメント５の構成材料であるタングステンの蒸発速度を低減させることができる。また、これに加えてバルブ４内に封入されている混合不活性ガスの主成分をクリプトンガスとしているためにその混合不活性ガスの熱対流性を小さくすることができ、点灯中、二重コイルフィラメント５の構成材料であるタングステンの蒸発速度を一層低減させることができる。これらの結果、二重コイルフィラメント５の構成材料であるタングステンの蒸発に起因する断線によって終える寿命を延ばすことができ、長寿命化を図ることができる。しかも、混合不活性ガスの主成分をクリプトンガスとしているので、その混合不活性ガスの熱伝導性も小さくすることができる。したがって、上述したとおり二重コイルフィラメント５の素線径Ｄおよび発光部１５の素線長Ｌが従来の白熱電球に用いられている二重コイルフィラメントのそれらに比して増大しているにもかかわらず、混合不活性ガスによって二重コイルフィラメント５への保温効果が高くなり、発光部１５の温度を過度に低下させることなく適度に保つことができ、その結果、光束が低下するのを防止することができ、ＪＩＳ規格に規定された初光束を得ることができる。つまり、封入される混合不活性ガスの種類の適切な選択と二重コイルフィラメント５の寸法の最適化との相乗効果によってＪＩＳ規格に規定された所望の初光束を得ることができるとともに、極めて長い寿命を実現することができる。また、このように混合不活性ガスの熱伝導性が小さいために、点灯中、二重コイルフィラメント５の熱がバルブ４へ伝わりにくく、その結果、バルブ４の温度を低下させることができ、バルブ４に対する熱負荷を低減させることができるとともに、安全性を向上させることもできる。
【００２６】
このとき、特に素線径Ｄを０.０２４［ｍｍ］〜０.０２６［ｍｍ］の範囲内に、発光部１５の素線長Ｌを３１５［ｍｍ］〜３５５［ｍｍ］の範囲内にそれぞれ規定することにより、二重コイルフィラメント５の寸法の一層の最適化が図ることができ、より大きな初光束を得ることができるとともに、一層の長寿命化を図ることができる。
【００２７】
また、特に混合不活性ガスとして容量比９０％以上のクリプトンと窒素およびアルゴンのうち少なくとも一方とを含むものを用い、その封入圧を６００［ｍｍＨｇ］〜７４０［ｍｍＨｇ］の範囲内に規定することにより、上記した混合不活性ガスの熱対流性と熱伝導性とを一層小さくすることができ、その結果、より大きな初光束を得ることができ、しかもバルブ４の温度を一層低下させることができるので、バルブ４に対する熱負荷を一層低減させることができるとともに、安全性を一層向上させることができる。
【００２８】
さらに、発光部１５の長さＳｅｇＬ［ｍｍ］を１１.５［ｍｍ］〜１４.５［ｍｍ］の範囲内に規定することにより、光束に寄与する発光部１５の長さＳｅｇＬを最適化することができ、光束を確実に低下させることなく、長寿命化を実現することができる。
【００２９】
次に、本発明の第１の実施の形態である定格電力１８［Ｗ］の白熱電球（以下、「本発明品」という）の作用効果を確認するための実験を行った。
【００３０】
まず、本発明品を５本作製した。そして、作製した各白熱電球に対してＪＩＳ−Ｃ−７５０１：２０００に準拠して初光束［ｌｍ］および寿命［時間］について調べたところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００３１】
ここで、本発明品で用いたバルブ４は、内容積が１００［ｃｍ3］であり、本体部３の最大外径ｄが５５［ｍｍ］、その肉厚が０．３５［ｍｍ］であり、ネック部２の内径が３３［ｍｍ］、その肉厚が０．４５［ｍｍ］〜０．６５［ｍｍ］のソーダガラスからなり、内面に白色薄膜塗装が施されている。また、バルブ４内には、容積比９０％のクリプトンガスと残部が窒素ガスとからなる混合不活性ガスを封入した。さらに、本発明品で用いた二重コイルフィラメント５は、素線径Ｄが０．０２５［ｍｍ］、発光部１５の素線長Ｌが３３５［ｍｍ］、発光部１５の長さＳｅｇＬが１３．０［ｍｍ］、一次コイルの外径ＦＤ1に対する二次コイルの内径ＭＤ2の比（ＭＤ2／ＦＤ1）が１．５（二次コイルの内径ＭＤ2が０．１５［ｍｍ］）である。
【００３２】
また、比較のため、バルブ４内に封入した混合不活性ガスに容積比９０％のアルゴンガスと残部が窒素ガスとからなるものを用いた点と、二重コイルフィラメントに従来の定格電力１８［Ｗ］の白熱電球に用いられていたもの、すなわち素線径Ｄが０．０２３［ｍｍ］、発光部の素線長Ｌが３０７［ｍｍ］、発光部の長さＳｅｇＬが１１．０［ｍｍ］、一次コイルの外径ＦＤ1に対する二次コイルの内径ＭＤ2の比（ＭＤ2／ＦＤ1）が１．６（二次コイルの内径ＭＤ2が０．１５［ｍｍ］）であるものを用いた点とを除いて本発明品と同じ構成を有する定格電力１８［Ｗ］の白熱電球（以下、単に「比較品」という）を５本作製し、作製した各白熱電球に対して本発明品と同様にＪＩＳ−Ｃ−７５０１：２０００に準拠して初光束［ｌｍ］および寿命［時間］について調べたところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００３３】
なお、本発明品および比較品のいずれも定格電圧は１００［Ｖ］である。
【００３４】
また、ＪＩＳ−Ｃ−７５０１：２０００によると定格電力１８［Ｗ］の白熱電球の場合、定格初光束が１７０［ｌｍ］と規定されており、白色薄膜塗装を施した電球では定格初光束の９０％以上でなければならないとされている。
【００３５】
さらに、表１中の「初光束」と「寿命」との値は５本のサンプルの平均値をそれぞれ示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１から明らかなように、本発明品では、初光束が１７０［ｌｍ］であり、ＪＩＳ−Ｃ−７５０１：２０００に規定された定格初光束（１７０［ｌｍ］）の１００％以上が得られ、また寿命が４２５０時間であった。一方、比較品では、初光束が１６５［ｌｍ］であり、ＪＩＳ−Ｃ−７５０１：２０００に規定された定格初光束（１７０［ｌｍ］）の９７％以上が得られ、また寿命が２１６０時間であった。このように本発明品では、初光束がＪＩＳ−Ｃ−７５０１：２０００の規定を満足しているのはもちろんのこと、比較品の初光束に比して３％向上していることがわかった。しかも、本発明品では、その寿命が定格寿命（１５００［時間］）をはるかに上回り、比較品の寿命に比して２倍になっていることがわかった。
【００３８】
ここで、本発明品と比較品において、点灯中のバルブ４の表面温度を測定した。測定方法としては、バルブ４を横向きにした状態で定格電力１８［Ｗ］、定格電圧１００［Ｖ］で裸点灯させたときのバルブ４の表面の最高温度を測定した。サンプル数は各々の１本である。
【００３９】
その結果、本発明品では点灯中、バルブ４の表面の最高温度が１１５［℃］、比較品では点灯中、バルブ４の表面の最高温度が１６２［℃］であった。
【００４０】
以上のとおり本発明品にかかる構成によれば、ＪＩＳ規格に規定された所望の初光束を得ることができるとともに、極めて長い寿命を実現することができ、またバルブ４の温度を低下させることができることが確認された。
【００４１】
もっとも、上記した実験では、混合不活性ガスとしてクリプトンガスを主成分とし、残部に窒素ガスのみを含むものを用いたが、窒素ガスに代えて残部にアルゴンガスのみを、または窒素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いた場合でもそれぞれ上記と同様の結果が得られることが確認された。
【００４２】
また、上記実施の形態では、定格電力１８［Ｗ］の白熱電球を用いた場合について説明たが、これに限らず本発明は例えば定格電力１９［Ｗ］等の定格電力１８［Ｗ］〜１９［Ｗ］の白熱電球にも適用することができる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施の形態である照明装置（図示せず）は、上記した本発明の第１の実施の形態である定格電力１８［Ｗ］の白熱電球が、Ｅ２６形口金用のソケットを有する前面開放形の公知の灯具に組み込まれている。
【００４４】
このような本発明の第２の実施の形態である照明装置にかかる構成によれば、ＪＩＳ規格に規定された所望の初光束を得ることができるとともに、極めて長い寿命を実現することができ、また白熱電球のバルブ４の温度を低下させることができるので、灯具に対する温度許容範囲に対する裕度ができて灯具の小型化を図ることができ、装置全体を小型化することができる。
【００４５】
なお、上記した第２の実施の形態では、定格電力１８［Ｗ］の白熱電球を用いた場合について説明したが、これに限らず定格電力１８［Ｗ］〜１９［Ｗ］の白熱電球のいずれを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００４６】
また、上記した第２の実施の形態では、前面開放形の灯具を用いた場合について説明したが、例えば前面がガラスで覆われた非開放形の灯具等、公知の種々の灯具を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ＪＩＳ−Ｃ−７５０１：２０００に規定された初光束を得つつ、極めて長い寿命を必要とする用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施の形態である白熱電球の一部切欠正面図
【図２】同じく白熱電球に用いられている二重コイルフィラメントの正面図
【図３】同じく白熱電球に用いられている二重コイルフィラメントの要部拡大図
【符号の説明】
【００４９】
１  白熱電球
２  ネック部
３  本体部
４  バルブ
５  二重コイルフィラメント
６  ステム
７，８  リード線
９  口金
１０  白色薄膜
１１  アイレット部
１２  シェル部
１３  ガラスビード
１４  支持線
１５  発光部
１６  足部
１７  中空部
【図１】
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【図２】
2006216292.tif 000005
【図３】
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