(57)【要約】【課題】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る白熱電球を提供することである。【解決手段】実施形態に係る白熱電球は、バルブと；それぞれが、ニッケル（Ｎｉ）、炭素（Ｃ）、銅（Ｃｕ）、およびアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む保持部と、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それぞれの端部にそれぞれが保持される一対のレグ部を有するフィラメント部と；前記一対のレグ部と、前記一対の保持部の前記端部と、のそれぞれの間に設けられ、前記保持部の材料と反応し難い材料、または、前記保持部の材料の融点よりも高い融点を有する材料を含むバリア層と；前記バルブの一方の端部を封止し、前記一対の導入部を保持する封止部と；を具備している。【選択図】図１
2015187959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブと；
それぞれが、ニッケル（Ｎｉ）、炭素（Ｃ）、銅（Ｃｕ）、およびアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む保持部と、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それぞれの端部にそれぞれが保持される一対のレグ部を有するフィラメント部と；
前記一対のレグ部と、前記一対の保持部の前記端部と、のそれぞれの間に設けられ、前記保持部の材料と反応し難い材料、または、前記保持部の材料の融点よりも高い融点を有する材料を含むバリア層と；
前記バルブの一方の端部を封止し、前記一対の導入部を保持する封止部と；
を具備した白熱電球。
【請求項２】
前記保持部の材料と反応し難い材料、または、前記保持部の材料の融点よりも高い融点を有する材料は、白金（Ｐｔ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかの元素を含む請求項１記載の白熱電球。
【請求項３】
前記バリア層は、ドライプロセスにより成膜されてなる請求項１または２に記載の白熱電球。
【請求項４】
前記フィラメント部は、前記一対のレグ部の間に設けられたコイル状の本体部を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の白熱電球。
【請求項５】
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１〜４のいずれか１つに記載の白熱電球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、白熱電球に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟質ガラスからなり端部に封止部が設けられたバルブと、一端側がバルブの内部を伸び、他端側が封止部から露出する一対のリード部と、バルブの内部において一対のリード部の端部同士の間に設けられたフィラメント部とを備えた白熱電球がある。  
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、フィラメント部のレグ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、フィラメント部のレグ部が脆くなり、断線が発生するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−４５２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、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る白熱電球を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る白熱電球は、バルブと；それぞれが、ニッケル（Ｎｉ）、炭素（Ｃ）、銅（Ｃｕ）、およびアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む保持部と、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それぞれの端部にそれぞれが保持される一対のレグ部を有するフィラメント部と；前記一対のレグ部と、前記一対の保持部の前記端部と、のそれぞれの間に設けられ、前記保持部の材料と反応し難い材料、または、前記保持部の材料の融点よりも高い融点を有する材料を含むバリア層と；前記バルブの一方の端部を封止し、前記一対の導入部を保持する封止部と；を具備している。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、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る白熱電球を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】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】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】（ａ）、（ｂ）は、図２におけるＡ部の模式拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施形態に係る発明は、バルブと；それぞれが、ニッケル（Ｎｉ）、炭素（Ｃ）、銅（Ｃｕ）、およびアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む保持部と、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それぞれの端部にそれぞれが保持される一対のレグ部を有するフィラメント部と；前記一対のレグ部と、前記一対の保持部の前記端部と、のそれぞれの間に設けられ、前記保持部の材料と反応し難い材料、または、前記保持部の材料の融点よりも高い融点を有する材料を含むバリア層と；前記バルブの一方の端部を封止し、前記一対の導入部を保持する封止部と；を具備した白熱電球である。  
この白熱電球によれば、フィラメント部が発熱した際に、溶融した保持部の材料がレグ部に侵入するのを抑制することができる。  
そのため、レグ部の材料が合金化されることで脆性化するのを抑制することができる。
その結果、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る。
【０００９】
この場合、前記保持部の材料と反応し難い材料、または、前記保持部の材料の融点よりも高い融点を有する材料は、白金（Ｐｔ）およびモリブデン（Ｍｏ）の少なくともいずれかの元素を含むものとすることができる。  
この様にすれば、レグ部の材料が合金化されるのをより確実に抑制することができる。
【００１０】
また、前記バリア層は、ドライプロセスにより成膜されてなるものとすることができる。
この様にすれば、厚みが薄く密着性のよい膜状のバリア層を形成することができる。
そのため、保持部を塑性加工（折り曲げ加工）した際に、割れや剥離が生じるのを抑制することができる。
【００１１】
前記フィラメント部は、前記一対のレグ部の間に設けられたコイル状の本体部を有するものとすることができる。  
この様にすれば、発光効率を向上させることができる。
【００１２】
前記バルブの内部には、不活性ガスが封入されているものとすることができる。  
この様にすれば、白熱電球の長寿命化を図ることができる。
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
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（ａ）、（ｂ）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６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。
【００１４】
図１および図２に示すように、白熱電球１には、バルブ２、封止部３、フィラメント部４、固定部材５、リード部６、およびバリア層７が設けられている。  
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。
【００１５】
バルブ２は、例えば、ソーダライムガラスやアルカリ・アルカリ土類ケイ酸ガラス（鉛フリーガラスなどとも称される）などの軟質ガラスから形成することができる。  
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。
【００１６】
気密容器であるバルブ２の内部は、真空状態、または、不活性ガスが封入される。  
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。
【００１７】
封止部３は、直方体形状を有している。  
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。
【００１８】
フィラメント部４は、本体部４ａと、本体部４ａの両端にそれぞれ設けられたレグ部４ｂを有している。  
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。  
レグ部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とレグ部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、レグ部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。  
また、少なくとも、レグ部４ｂの保持部６ａと接触する部分には、後述するバリア層７を設けることができる。
【００１９】
固定部材５は、バルブ２の内部に設けられている。  
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。
【００２０】
リード部６は、保持部６ａ、および導入部６ｂを有する。  
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。  
図３（ａ）、（ｂ）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のレグ部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。  
保持部６ａは、ニッケル、炭素、銅、アルミニウムなどの少なくとも１種の元素を含む。
【００２１】
導入部６ｂの一端は保持部６ａと接合され、導入部６ｂの他端は封止部３から露出している。導入部６ｂの封止部３から露出している部分は、外部の電源などと接続するための端子となる。  
導入部６ｂは、ジュメット線から形成されている。
【００２２】
ここで、導入部６ｂの材料の熱膨張係数と、封止部３や固定部材５の材料である軟質ガラスの熱膨張係数との差が大きくなると、導入部６ｂと封止部３との封着、および導入部６ｂと固定部材５との封着が不完全となるおそれがある。  
導入部６ｂ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。  
導入部６ｂ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。
【００２３】
ここで、ジュメット線の熱膨張係数は、９．３×１０−６／℃程度であり、軟質ガラスの熱膨張係数との差が小さい。    
そのため、本実施の形態においては、導入部６ｂをジュメット線から形成するようにしている。  
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。
【００２４】
保持部６ａと、導入部６ｂとの接合は、例えば、抵抗溶接法などを用いて行うことができる。  
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。
【００２５】
ここで、白熱電球１を点灯させる際には、リード部６を介して、フィラメント部４に電圧を印加する。  
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のレグ部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。
【００２６】
ジュメット線は、鉄・ニッケル合金を芯金とし，それに銅を被覆した複合線である。またさらに、ジュメット線の表面には、オキシダイズ仕上げや、ボレート仕上げなどを施すことができる。  
そのため、保持部６ａを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のレグ部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。
【００２７】
この場合、保持部６ａをニッケルなど（例えば、ニッケル、炭素、銅、アルミニウムなどの少なくとも１種の元素を含むもの）から形成すれば、熱膨張係数が異なる複数の金属で構成されるジュメット線に比べて、保持部６ａのフィラメント部４のレグ部４ｂを挟み込みようにして保持している部分（折り曲げられた部分）が開く現象を抑制することが出来る。その結果、フィラメント４部の不導通による故障の発生を抑制することができる。
ところが、保持部６ａをニッケルなどから形成すれば、加熱により、ニッケルなどと、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。  
ニッケルなどと、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のレグ部４ｂが脆くなり、断線が発生するおそれがある。
【００２８】
そこで、本実施の形態においては、フィラメント部４のレグ部４ｂと、リード部６の保持部６ａとの間にバリア層７を設けるようにしている。  
バリア層７は、フィラメント部４が発熱した際に、溶融した保持部６ａの材料がレグ部４ｂに侵入するのを抑制する。  
バリア層７は、例えば、箔状を呈するものとすることができる。  
ただし、箔状のバリア層７とすれば、フィラメント部４のレグ部４ｂと、リード部６の保持部６ａとの間にバリア層７を挟み込んだ際に破れが生じ、レグ部４ｂと保持部６ａとが直接接触するおそれがある。
【００２９】
そのため、バリア層７は、レグ部４ｂおよび保持部６ａの少なくともいずれかの表面に設けられた膜状体とすることが好ましい。  
例えば、図３（ａ）に示すように、バリア層７は、レグ部４ｂの表面に設けられた膜状体とすることができる。  
また、図３（ｂ）に示すように、バリア層７は、保持部６ａの表面に設けられた膜状体とすることができる。  
また、図示は省略するが、バリア層７は、レグ部４ｂおよび保持部６ａの表面に設けられた膜状体とすることができる。
【００３０】
バリア層７は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法などのドライプロセスによる成膜により形成することができる。  
ドライプロセスによる成膜によりバリア層７を形成するようにすれば、厚みが薄く密着性のよい膜状のバリア層７を形成することができる。  
そのため、保持部６ａを塑性加工（折り曲げ加工）した際に、割れや剥離が生じるのを抑制することができる。
【００３１】
バリア層７の厚み寸法には特に限定はないが、厚くしすぎると保持部６ａを塑性加工（折り曲げ加工）した際に、割れや剥離が生じるおそれがある。  
一方、バリア層７の厚み寸法を薄くしすぎると、フィラメント部４が発熱した際に、溶融した保持部６ａの材料がレグ部４ｂに侵入するおそれがある。  
そのため、バリア層７の厚み寸法は、例えば、数百ナノメートル程度とすることができる。
【００３２】
バリア層７は、保持部６ａの材料と反応し難い材料、または、保持部６ａの材料の融点よりも高い融点を有する材料を含むものとすることができる。  
バリア層７は、例えば、白金や、モリブデンなどを含むものとすることができる。  
白金およびモリブデンの少なくともいずれかの元素を含む材料からなるバリア層７とすれば、レグ部４ｂの材料が合金化されるのをより確実に抑制することができる。  
この場合、バリア層７は、例えば、純白金や、純モリブデンなどから形成することが好ましい。  
バリア層７を純白金や、純モリブデンなどから形成すれば、溶融した保持部６ａの材料がレグ部４ｂに侵入するのをさらに確実に抑制することができる。
【００３３】
次に、白熱電球１の製造方法について例示をする。  
まず、フィラメント部４のレグ部４ｂおよびリード部６の保持部６ａの少なくともいずれかの表面にバリア層７を形成する。  
バリア層７は、例えば、スパッタリング法や真空蒸着法などのドライプロセスを用いて形成することができる。  
次に、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。
【００３４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  白熱電球、２  バルブ、３  封止部、４  フィラメント部、４ａ  本体部、４ｂ  レグ部、５  固定部材、６  リード部、６ａ  保持部、６ｂ  導入部、６ｃ  接合部、７  バリア層
【図１】
2015187959.tif 000003
【図２】
2015187959.tif 000004
【図３】
2015187959.tif 000005