(57)【要約】本発明は、強化されたフィラメントの機械的安定性を有する白熱電灯を製造する方法を与える。該方法は、直径ｄを有する第１のコイルを５直径Ｍ１を有する第１の心棒の周囲に第１のピッチと第１の巻き数とを有して巻く段階、巻きコイルフィラメントを形成するよう、前出の第１のコイルを直径Ｍ２を有する第２の心棒の周囲に第２のピッチと第２の巻き数を有して巻きつける段階、光透過性のエンベロープ内にフィラメントを電気的及び構造的に取り付ける配置する段階、前出のエンベロープを密閉する段階、及び、前出の巻きコイルを再結晶化するようエンベロープ内で前出の巻きコイルフィラメントをその際結晶化温度を上回って加熱する段階、を有する。一次及び二次巻きつけは、望ましくは、一次及び二次の心棒対ワイヤ比率Ｙ１及びＹ２を有し、Ｙ１＝Ｍ１／ｄ＞３及びＹ２＝Ｍ２／（Ｍ１＋２ｄ）＞３である。本発明に従った方法は、巻きコイルフィラメントの長さの更なる低減を可能にし、故に、水平な燃焼位置において重力によって引き起こされる機械的応力を低減し、故に巻きコイルフィラメントの構造的剛性を強化する。
2007524969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白熱電灯の製造に対する方法であって：
・  直径ｄを有する第１のコイルを直径Ｍ１を有する第１の心棒の周囲に第１のピッチと第１の巻き数とを有して巻く段階と；
・  巻きコイルフィラメントを形成するよう、前記第１のコイルを直径Ｍ２を有する第２の心棒の周囲に第２のピッチと第２の巻き数を有して巻きつける段階と；
・  光透過性のエンベロープ内にフィラメントを電気的及び構造的に取り付ける手段を配置する段階と；
・  前記エンベロープ内に巻きコイルフィラメントを配置し、前記取り付け手段に結合及び支持される段階と；
・  前記エンベロープを密閉する段階と、
を有し、
前記巻きコイルフィラメントを前記巻きコイルの再結晶化に対して前記エンベロープ内でその再結晶化温度を上回って加熱する、ことによって特徴付けられる、
方法。
【請求項２】
前記フィラメントワイヤは直径ｄを有し、一次及び二次巻きつけは、一次及び二次の心棒対ワイヤ比率Ｙ１及びＹ２を有し：
【数１】
2007524969.tif 000016
、及び、
【数２】
2007524969.tif 000017
である、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
更に：
・  前記第１のコイルを、巻いた後に第１のアニール温度でアニールする段階と；
・  前記巻きコイルフィラメントを湿性ガスにおいて清浄する段階と；
・  前記巻きコイルフィラメントを乾性ガス気圧において中の応力を解放するよう加熱処理する段階と；
・  前記第１の心棒を酸に前記巻きコイルフィラメントを挿入することによって除去する段階と、
を有する、
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
Ｙ１＝Ｍ１／ｄ＞４及びＹ２＝Ｍ２／（Ｍ１＋２ｄ）＞４である、
請求項１又は３記載の方法。
【請求項５】
【数３】
2007524969.tif 000018
、及び／又は
【数４】
2007524969.tif 000019
である、
請求項１又は４記載の方法。
【請求項６】
白熱電灯であって：
・  密閉された光透過性のエンベロープと；
・  前記エンベロープ内にフィラメントを電気的及び構造的に取り付ける手段と；
・  直径ｄを有するフィラメントワイヤを有して、前記取り付け手段に結合及び支持される巻きコイルフィラメントと、
を有し、
一次及び二次巻きつけは、一次及び二次の心棒−ワイヤ比率Ｙ１及びＹ２を有し、
Ｙ１＝Ｍ１／ｄ＞４；及び
Ｙ２＝Ｍ２／（Ｍ１＋２ｄ）＞４
であり、Ｍ１は一次心棒の直径であり、Ｍ２は二次心棒の直径である、
白熱電灯。
【請求項７】
【数５】
2007524969.tif 000020
、及び／又は
【数６】
2007524969.tif 000021
である、
請求項６記載の電灯。
【請求項８】
【数７】
2007524969.tif 000022
、及び／又は
【数８】
2007524969.tif 000023
である、
請求項６又は７記載の電灯。
【請求項９】
【数９】
2007524969.tif 000024
、及び／又は
【数１０】
2007524969.tif 000025
である、
請求項６記載の電灯。
【請求項１０】
前記エンベロープは、ハロゲンを有するガスで充填される、
請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の電灯。
【請求項１１】
前記ワイヤは、タングステンワイヤである、
請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の電灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ハロゲンランプ等の白熱灯型の電灯に対する巻きコイルフィラメントに係り、また、その製造の方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
巻きコイルフィラメントを有する白熱電灯は、フィラメント長さを低減するよう幅広く使用される。米国特許第４，６８３，３９７Ａ号明細書（特許文献１）は、白熱電灯を与得、該電灯は、密閉された光透過性のエンベロープ、エンベロープ内にフィラメントを電気的及び構造的に取り付ける手段、及び、該取り付け手段によって結合及び支持された巻きコイルフィラメントを有し、直径ｄを有するフィラメントワイヤを有し、一次及び二次の巻きつけは、一次及び二次の心棒対ワイヤ比率Ｙ１及びＹ２を有する。既知の巻きコイル平面とは、しかしながら、機械的に不安定であり得、結果としてフィラメントは、特定の境界状態を越える際に、追加的な支持手段を必要とする。
【特許文献１】米国特許第４，６８３，３９７Ａ号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、フィラメントの機械的安定性を強化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって、本発明は、白熱電灯を製造する方法を与える。該方法は、
・  直径ｄを有するワイヤの第１のコイルを直径Ｍ１を有する第１の心棒の周囲に第１のピッチ及び第１の巻き数を有して巻く段階、
・  巻きコイルフィラメントを形成するよう、前出の第１のコイルを直径Ｍ２を有する第２の心棒の周囲に第２のピッチ及び第２の巻き数を有して巻きつける段階、
・  光透過性のエンベロープ内にフィラメントを電気的及び構造的に取り付けるよう手段を配置する段階、
・  エンベロープ内に巻きコイルフィラメントを配置し、取り付け手段に結合及び支持される段階、及び、
・  前出のエンベロープを密閉する段階、
を有し、前出の巻きコイルの再結晶化に対して巻きコイルフィラメントをエンベロープ内でその再結晶化温度を上回って加熱する、ことによって特徴付けられる。
【０００５】
本発明に従った方法は、巻きコイルフィラメントの長さの更なる低減を可能にし、故に水平な燃焼位置において重力によって引き起こされる機械的応力を低減し、故に巻きコイルフィラメントの構造的剛性を強化する。減少した長さにより、点源の近似が向上される。これは、光がより容易に方向付けられ得るため、電灯を反射体において使用する際に有利である。作り出された光のビームはよりコンパクトである。即ち、該ビームは、電灯の同等の光生成でより多くの光を有する。明らかに、より小さいフィラメント及び電灯もまた、コストの削減に貢献する。
【０００６】
望ましい一実施例では、フィラメントワイヤは、直径ｄを有し、一次及び二次巻きつけは、一次及び二次の心棒対ワイヤ比率Ｙ１及びＹ２を有する。ここでは、
【０００７】
【数１１】
2007524969.tif 000003
、及び、
【０００８】
【数１２】
2007524969.tif 000004
である。
【０００９】
所定の比率は、低減された長さを有するフィラメントを与えることを示す。所定の値を上回って増加するＹ１及びＹ２は、フィラメントの長さを更に低減し、同時にその構造的剛性を維持する。
【００１０】
更なる望ましい実施例において、当該方法は、
・  第１のコイルを、巻いた後に第１のアニール温度でアニールする段階、
・  巻きコイルフィラメントを湿性ガスで清浄する段階、
・  巻きコイルフィラメントを乾性ガス気圧において中の応力を解放するよう加熱処理する段階、及び、
・  酸に巻きコイルフィラメントを挿入することによって第１及び第２の心棒を除去する段階、
を更に有する。
【００１１】
更なる面によれば、本発明は、白熱電灯を与える。該電灯は、
・  密閉された光透過性エンベロープ、
・  エンベロープ内に電気的及び構造的にフィラメントを取り付ける手段、及び、
・  直径ｄを有するフィラメントワイヤを有し、取り付け手段に結合及び支持される巻きコイルフィラメント、
を有する。一次及び二次巻きつけは、一次及び二次の心棒−ワイヤ比率Ｙ１及びＹ２を有し、
Ｙ１＝Ｍ１／ｄ；及び
Ｙ２＝Ｍ２／（Ｍ１＋２ｄ）＞４
であり、Ｍ１は一次心棒の直径であり、Ｍ２は二次心棒の直径である。
【００１２】
電灯のフィラメントは、低減された長さを有し、製造の方法に対して上述された有利性を与える。
【００１３】
望ましい一実施例では、
【００１４】
【数１３】
2007524969.tif 000005
、及び／又は、
【００１５】
【数１４】
2007524969.tif 000006
である。これらの比率は、最大限の長さの低減を与えると考えられる。
【００１６】
更なる望ましい一実施例では、
【００１７】
【数１５】
2007524969.tif 000007
、及び／又は、
【００１８】
【数１６】
2007524969.tif 000008
である。
【００１９】
また更に望ましい一実施例では、
【００２０】
【数１７】
2007524969.tif 000009
、及び、
【００２１】
【数１８】
2007524969.tif 000010
である。
【００２２】
更に他の面によれば、本発明は、請求項１乃至９のうちいずれかに従った電灯の使用に対する方法を与える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の更なる利点及び特性は、添付の図面を参照して明らかにされる。
【００２４】
本発明に従った白熱電灯は、例えば一般照明用及び反射体における適用に適切であり、例えば石英ガラスの円筒形のバルブ（図１）である光透過性のエンベロープ２を有する。エンベロープ２の内側の空間は、既知の手法においてしばしばハロゲン混和剤を有する不活性ガス混合体で充填される。エンベロープの一端は、中心に排気チップ４を有するドームを有する。エンベロープの他端は、ピンチ６で密閉される。略平行である単一のピンチ６の外面は、中央に且つ電灯の軸に対して左右対称に配置される。
【００２５】
エンベロープ内部には、手段が、構造的及び電気的に巻きコイルフィラメント１２を取り付けるよう配置される。これらの手段は、２つのリード線８，１０を有し、該リード線は、電灯を欧州では２２０Ｖ乃至２４０Ｖ及び米国では１１０Ｖ乃至１３０Ｖである本線の電圧に接続するよう、ピンチ６を介して金属接点ピン１４，１６に延びる。フィラメント１２は、巻きコイル中間区分を有する。その２つの端部は、リード線８，１０に対して接続され、各々単独で巻かれる。当然のことながら、両端電灯を有する本発明に従った巻きコイルフィラメントを使用することは、同等に可能であり、リード線はエンベロープの対向する端部上に配置される。
【００２６】
図２及び図３を参照すると、巻きコイルフィラメント１２は、直径ｄを有するワイヤ２０を直径Ｍ１を有する第１の心棒２２の周囲に巻くことによって製造される。望ましくは、ワイヤ２０はタングステンワイヤであり、第１の心棒はモリブデンで作られる。望ましい一実施例では、第１のコイル２４は、巻つき後に例えば１０分間１５５０℃でアニールされる。電灯に依存して、これらの値は変わり得る。第１のコイルは、第１のピッチ及び第１の巻き数を有して巻きつき、外径Ｄ１を有する。
【００２７】
巻きコイルフィラメント１２を得るよう、第１のコイルは、電灯の所望の特徴に依存して、第２のピッチ及び第２の巻き数を有して第２の第１の心棒又はニードル２６の周囲に巻きつく。外径はＤ２である。
【００２８】
巻きコイルフィラメント１２は、その後、望ましくは２つの加熱処理を受ける。第１は、コイルを清浄するための例えばＮ２及びＨ２を有する湿性ガスにおける加熱処理である。第２は、コイル中の応力を解放するための例えば比較的ほとんど水素を有さない又は有さない乾性ガス気圧における加熱処理である。該加熱処理の後、第１及び場合によっては第２の心棒は、例えばエッチングに使用される混酸である酸に巻きコイルを挿入することによって取り除かれ得る。
【００２９】
これらの加熱処理まで、（タングステン）ワイヤは、再結晶されていない。第１に、巻きコイルフィラメントは、電極８，１０と電気的に接触してエンベロープ２内に配置され、その後エンベロープは既知の手法で密閉される。続いて、巻きコイルフィラメントは、ワイヤを再結晶化させるようその再結晶化温度を上回って加熱される。望ましくは、フィラメントは、電流を受けることによって加熱される。
【００３０】
フィラメントを上述された方法に従ったエンベロープにおけるその配置後に再結晶化することで、フィラメントの長さを低減することができ、故に巻きコイルフィラメントの機械的安定性を強化することができる。該方法はまた、フィラメントをエンベロープ内に配置する前に再結晶化することと比較して、コストを削減する。
【００３１】
上述された作成方法により、心棒対ワイヤの比率を上げることによってフィラメントの長さを低減することが可能である（図４）。第１のコイルは、一次の心棒対ワイヤの比率Ｙ１を有し、第２のコイルは、二次の心棒対ワイヤの比率Ｙ２を有する。ここでは、
Ｙ１＝Ｍ１／ｄ；及び
Ｙ２＝Ｍ２／（Ｍ１＋２ｄ）
である。
【００３２】
２という因子を有するＹ１及びＹ２のいずれをも増加させることによって、巻きコイルフィラメントの長さは、２という因子のオーダにおいて減少され得、同等の光熱出力を与える。例えば、既知の電灯がＹ１＝２，Ｙ２＝２及び長さＬを有するフィラメントを有する場合、本願の方法は、Ｙ１＝Ｙ２＝４及び約０．５Ｌの長さを有するフィラメントを製造するよう使用され得る。フィラメントの長さにおける更なる低減に対して、Ｙ１及びＹ２は、更に増加され得る。最大値は、例えば、
【００３３】
【数１９】
2007524969.tif 000011
、及び／又は、
【００３４】
【数２０】
2007524969.tif 000012
である。実際には、
【００３５】
【数２１】
2007524969.tif 000013
、及び／又は、
【００３６】
【数２２】
2007524969.tif 000014
は、最大値を与える。
【００３７】
本発明の実際のコイル設計の非制限的な例を、以下の表に示す。
【００３８】
【表１】
2007524969.tif 000015
本発明に求められる保護は、上述された望ましい実施例に制限されず、多くの修正が想定され得る。この保護は、添付の請求項によって定義付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に従った白熱電灯の望ましい一実施例の正面図である。
【図２】第１のコイルを形成するよう第１の心棒の周囲で巻かれたフィラメントワイヤを図示する。
【図３】巻きコイルフィラメントを形成するよう第２の心棒又は針の周囲に巻きついた図２中の第１のコイルを図示する。
【図４】図３中の巻きコイルフィラメントの外径の確定に関連する多種のパラメータを図示する。
【図１】
2007524969.tif 000026
【図２】
2007524969.tif 000027
【図３】
2007524969.tif 000028
【図４】
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