(57)【要約】【課題】  コイル状フィラメントの形態をさらに多重化してコンパクトな点光源にできるとともに点光源化してもガス損失が少ない、結果として小形化と発光効率や寿命特性の向上がはかれる白熱電球およびこの電球を用いた照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】  最大外径が２５〜４０ｍｍの透光性気密容器１と、透光性気密容器１内に導入された少なくとも一対のリード線４，４と、リード線４，４に端部が継線された、線径０．０４〜０．０６ｍｍのタングステン線を三重に巻回してなるとともに単コイル状部ターンの最小間隔が０．１０〜０．１２ｍｍで、かつ、二重コイル状部ターンの最小間隔が０．４５〜０．５５ｍｍ、かつ、三重コイル状部ターンの最小間隔が１．２〜１．５ｍｍであるコイル状フィラメント５と、透光性気密容器１内に封入された不活性ガスとを具備しており、２０〜１００Ｗの電力で点灯する白熱電球Ｌおよびこの電球Ｌを用いた照明装置である。【選択図】図２
2008218040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大外径が２５〜４０ｍｍの透光性気密容器と；
透光性気密容器内に導入された少なくとも一対のリード線と；
リード線に端部が継線された、線径０．０４〜０．０６ｍｍのタングステン線を三重に巻回してなるとともに単コイル状部ターンの最小間隔が０．１０〜０．１２ｍｍで、かつ、二重コイル状部ターンの最小間隔が０．４５〜０．５５ｍｍ、かつ、三重コイル状部ターンの最小間隔が１．２〜１．５ｍｍであるコイル状フィラメントと；
透光性気密容器内に封入された不活性ガスと；
を具備しており、２０〜１００Ｗの電力で点灯することを特徴とする白熱電球。
【請求項２】
三重コイル状フィラメントの中間部には飛び部が形成され、この飛び部をアンカが係止していることを特徴とする請求項１記載の白熱電球。
【請求項３】
気密容器内に封入された不活性ガスは、キセノンを７０〜９５容積％含む、常温で６４ｋＰａ〜１０１ｋＰａのガスであることを特徴とする請求項１または２記載の白熱電球。
記載の白熱電球。
【請求項４】
基体と；
基体に設けられたソケットと；
ソケットに装着された請求項１ないし３のいずれか一記載の白熱電球と；
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、透光性気密容器内に発光源としてコイル状フィラメントおよび不活性ガスを封装した白熱電球およびこの白熱電球を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプなどに比べ効率は劣るが始動や点灯維持回路装置を必要としない電球は、安価に提供できることから一般家庭などにおいてはもちろん各種分野で照明用や表示用として多用されている。
【０００３】
この白熱電球は、点灯時のフィラメントの温度を上げれば効率が高められる。しかし、フィラメント温度が高温となるとタングステンの蒸発が促進され、この蒸発物が容器を構成するガラスバルブの内面に付着し黒化して効率の低下を招くとともに寿命にも悪影響を及ぼす。そこで、上記タングステンの蒸発を抑制するためバルブ内にアルゴンなどの不活性ガスが封入されている。
【０００４】
この白熱電球の分野においても省資源、省エネルギー化がはかられ、例えば二重コイル状フィラメントのディメンションを見直したり（例えば特許文献１に記載。）、気密容器を形成するバルブ内に封入する不活性ガスをキセノンＸｅガスにして発光効率を高める（例えば特許文献２に記載。）技術が既に知られている。
【特許文献１】特開２００５−１８３２２８１号公報
【特許文献２】特開平４−３１２７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の白熱電球はバルブの最大外径が約３５ｍｍであり、一般の白熱電球よりも小形ではあるが、さらに小形で高効率点灯が可能な新しい白熱電球が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明者等は、既知の二重コイル状フィラメントに代え新規デザインのコイル状フィラメントを用いることなどにより、優れた諸特性が得られる電球を見出した。
【０００７】
本発明は、コイル状フィラメントの形態をさらに多重化してコンパクトな点光源にできるとともに点光源化してもガス損失が少ない、結果として小形化と発光効率や寿命特性の向上がはかれる白熱電球およびこの電球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】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の白熱電球は、最大外径が２５〜４０ｍｍの透光性気密容器と、透光性気密容器内に導入された少なくとも一対のリード線と、リード線に端部が継線された、線径０．０４〜０．０６ｍｍのタングステン線を三重に巻回してなるとともに単コイル状部ターンの最小間隔が０．１０〜０．１２ｍｍで、かつ、二重コイル状部ターンの最小間隔が０．４５〜０．５５ｍｍ、かつ、三重コイル状部ターンの最小間隔が１．２〜１．５ｍｍであるコイル状フィラメントと、透光性気密容器内に封入された不活性ガスとを具備しており、２０〜１００Ｗの電力で点灯することを特徴とする。
【０００９】
本発明の電球は、各コイル状部における最小ピッチ間隔を規制した三重コイル状のフィラメントを用いたもので、最大外径が２５〜４０ｍｍの小形バルブ(透光性気密容器)であっても、発光部を小さくしてフィラメントの温度を高くすることができるとともにコイルターン間に生じるアークの抑制がはかれる作用を有する。
【００１０】
このため透光性気密容器、例えばガラスバルブの内径や内容積を従来よりも小形化ができ、また、バルブの材質を安価な低融点ガラスに移行することがはかれる。
【００１１】
上記三重コイル状フィラメントで問題になるのは、各コイル状部において生じるコイルターン間の間隔であって、線径０．０４〜０．０６ｍｍのタングステン線を巻回してなる
各コイル状部の最小間隔は、単コイル状部では０．１０〜０．１２ｍｍ、二重コイル状部では０．４５〜０．５５ｍｍ、かつ、三重コイル状部では１．２〜１．５ｍｍとすることにより、隣接したコイルターン相互が接近し過ぎて過熱したり、放電が生起するおそれがない。
【００１２】
また、気密容器を形成するバルブの外径は、定格電力によって異なるが（大電力になるほど温度上昇が高くなるので外径や内容積が大きくなる。）、本発明では１００／１１０Ｖ２０〜１００Ｗ級の白熱電球に対応した外径２５〜４０ｍｍに適用できる。なお、上記定格値は中心値を表すものであつて、本発明は定格に対する裕度範囲を含むものである。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の白熱電球は、 三重コイル状フィラメントの中間部には飛び部が形成され、この飛び部をアンカが係止していることを特徴とする。
【００１４】
三重コイル状フィラメントの中間部を延ばし二重コイル状や単コイル状あるいは単線  状などした飛び部を形成しておき、この飛び部にモリブデン線などからなるアンカを巻回したり接触させることにより、フィラメントの支持を行なわせることがでる。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の白熱電球は、気密容器内に封入された不活性ガスが、キセノンを７０〜９５容積％含む、常温で６４ｋ〜１０１ｋＰａのガスであることを特徴とする。
【００１６】
封入ガスはアルゴンＡｒ、ネオンＮｅ、クリプトンＫｒ、キセノンＸｅなどの希ガス、または窒素Ｎ2の少なくとも一種を使用することができるが、断熱効果を高めて発光効率を向上するためにクリプトンＫｒ、キセノンＸｅを用いるのが好ましい。
【００１７】
気密容器（ガラスバルブなど）内に不活性ガス中で分子量が大きいキセノンＸｅと他のガスとの混合割合は、キセノンＸｅを７０〜９５容積％で残部を他のガスとし、常温で６４ｋ〜１０１ｋＰａ封入することにより、熱損失の低下がはかれる。
【００１８】
なお、封入するキセノンＸｅと他ガスとの混合割合および封入圧力は電球の定格電圧や電力などにより異なるが、一般的にはキセノンＸｅの混合割合が７０容積％未満であると断熱効果による発光効率の向上が期待できないなどの問題があり、また、９５容積％を超えると上記フィラメントを用いた場合であってもコイルターン間にアークが発生しやすくなるなどの問題があって、キセノンＸｅの好ましい混合割合は７０〜９５容積％の範囲である。
【００１９】
同じく封入圧力は、６４ｋＰａ未満であるとフィラメントの蒸発が促進されて短寿命になり、また、断熱効果も損われるなどの問題があり、また、９５ｋＰａを超えるとバルブ破裂の可能性が高くなるなどの問題があって、封入圧力は、６４ｋ〜１０１ｋＰａの範囲である。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の照明装置は、基体と、基体に設けられたソケットと、ソケットに装着された請求項１ないし３のいずれか一記載の白熱電球とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
照明装置は上記請求項１ないし３記載と同様の作用を奏する。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の発明によれば、発光部が小さくフィラメントの温度を高くすることができるとともにコイルターン間に生じるアークや気密容器（バルブ）壁の早期黒化の抑制がはかれる。
【００２３】
したがって、光源部が小さくなり、ガラスバルブの外径や内容積を従来より一段縮小できる外形の小形化が容易であったり、（例えばバルブの外径が従来３５ｍｍであったものを３０ｍｍにできるなど。）あるいはバルブの材質を高融点ガラスから安価な低融点ガラスに移行できるなど、また、ガラスバルブの外形を同じとした場合は、一段上の電力のフィラメントを封装することが可能となるなど、気密容器を形成するバルブの小形化および発光特性と寿命特性の向上がはかれるなどの利点を有する白熱電球を提供することができる。
【００２４】
請求項２記載の発明によれば、三重コイルに比べてターンショートの発生を低減できる、単線または単コイル状あるいは二重コイル状としたので、アンカ線によるコイルターン間の短絡による電力損失の低減やフィラメントの早期断線を防止できる長寿命の白熱電球を提供することができる。
【００２５】
請求項３記載の発明によれば、キセノンＸｅの混合割合および封入圧力を上記のように規制することにより熱損失の低下がはかれ、上記請求項１に記載と同様な効果を奏する白熱電球を提供することができる。
【００２６】
請求項４記載の発明によれば、同一定格とした場合に小形、高効率化できる上記請求項１〜３記載の効果を奏する白熱電球を用いているので、照明器具などの小形化が可能であるとともに発光効率や寿命特性の向上した照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図１および図２を参照して説明する。 図１は白熱電球の概略を示す正面図、図２は図１中のコイル状フィラメントを拡大して模式的に示し、（ａ）図は正面図、（ｂ）は横断面図である。
【００２８】
電球Ｌは、透光性気密容器がソーダライムガラスからなるＰＳ形のガラスバルブ１であって、その端部にはマウント構体２のステム３が気密封着されているとともに内部に不活性ガスが封入され、図示しない封着部を覆うようＥ型の口金７を接合して構成されている。
【００２９】
このマウント構体２は、ガラス管製のフレアステム３に一対のリード線４，４および排気管（図示してない。）が気密封止されているとともにリード線４，４の先端部にタングステン線をコイル状に巻回したフィラメント５が継線してある。
【００３０】
上記一対のリード線４，４は、ステム３に気密封止されるジュメット線などからなる封着線(図示しない)と、この封着線の一端側に接続されバルブ１内に配設されるニッケル線などからなる内部リ-ド線４１と、封着線の他端側に接続されバルブ１外に導出されるニッケル線などからなる外部リ-ド線(図示しない)との３部品で構成され、上記両内部リード線４１の先端にコイル状フィラメント５の端部のレグ部５２が溶接あるいは先端部を折り曲げ形成したフック部に挟圧して継線されている。
【００３１】
フィラメント５はタングステン細線を三重コイル状に巻回した発光部５１、この発光部５１の両端部に連続して形成された単または二重コイル状ここでは単コイル状のレグ部５２を有する。
【００３２】
また、このフィラメント５は図２（ｂ）に示す（代表して二重コイル状部を示す。）ように定格によって異なるが線径が０．０４〜０．０６ｍｍのタングステンＷ線を多重巻回したターンの中空部に面する側の最小間隔を単コイル状部Ｃ１では０．１０〜０．１２ｍｍ、二重コイル状部Ｃ２では（Ｐ２）０．４５〜０．５５ｍｍ、三重コイル状部Ｃ３では１．２〜１．５ｍｍとしてある。
【００３３】
そして、このフィラメント５は、レグ部５２が内部リ-ド線４１先端に折り返し形成されたフック部内に挟着あるいは先端近くにおいて溶接などの手段で継線され電気的接続および機械的支持がなされている。
【００３４】
この継線作業は略Ｖ字形をしたフック部内にリード線４軸と直交してフィラメント５のレグ部５２を配設し、フック部をピンチャーなどを用い相対する方向から押圧してレグ部５２を挟着するとともにこの挟着部位置と離れた先端部近くをスポット溶接（抵抗溶接）機の電極ノズルで相対する方向から押圧重合してスポット溶接する二重の固着であってもよい。
【００３５】
ガラスバルブ１内に上記マウント構体２を配設して両者の封着が終わったら、バルブ1内を排気しここではキセノンＸｅ（約８０容積％）と窒素Ｎ2（約２０容積％）の混合ガスを常温で、約９５ｋＰａ封入して排気管を封切し、ガラスバルブ１の封着部を覆うように口金７を接合することにより白熱電球Ｌが得られる。
【００３６】
この電球Ｌは、口金７をソケットに装着して一対のリード線４，４を介しフィラメント５に通電することにより所定の発光がなされる。
【００３７】
そして、この電球Ｌは各コイル状部におけるターン間の最小部位の間隔を規制した三重コイル状のフィラメント５を用い、かつ、不活性ガス中最も分子量が大きいキセノンＸｅガスを封入するようにしたので熱損失の低下がはかれ、フィラメント５の温度を高くすることができる。
【００３８】
したがって、光源部が小さくなり、ガラスバルブ１の内径や内容積を従来より一段縮小できる外形の小形化が容易であったり、あるいはバルブ1の材質を高融点ガラスから安価な低融点ガラスに移行でき、また、ガラスバルブ１の外形を同じとした場合は、一ランク上の電力のフィラメント５を封装することが可能となるなど、気密容器を形成するバルブの小形化および発光特性と寿命特性の向上がはかれるなどの利点を有する白熱電球Ｌを提供することができる。
【００３９】
本発明者等の試作によれば、定格１１０Ｖ６０Ｗ級の電球において従来はＰＳ３５（外径３５ｍｍ）バルブ内に二重コイル状のフィラメントを封装していたのに対し、同定格の三重コイル状のフィラメントを用いた本発明に関わる電球は、ＰＳ３０（外径３０ｍｍ）バルブで同等の諸特性が得られる電球の小形化をはかることができた。
【００４０】
なお、本発明が比較的多く適用される１００〜１１０Ｖ２０〜１００Ｗ形の白熱電球Ｌにおいて、三重コイル状のフィラメント５の多重巻回した各部ターンにおいて最も接近する最小部は中空部に面する内面側であって、この最小間隔は定格によって異なるが線径が０．０４〜０．０６ｍｍのタングステンＷ線を用いた場合、単コイル状部Ｃ１では０．１０〜０．１２ｍｍ、二重コイル状部Ｃ２では（Ｐ２）０．４５〜０．５５ｍｍ、三重コイル状部Ｃ３では１．２〜１．５ｍｍとしてあれば、隣接したコイルターン相互が接近し過ぎて過熱したり、放電が生起するおそれはないが、ターン間隔が大きく広がり過ぎると発光効率の低下を来したりフィラメント寸法が大きくなるので好ましくない。
【００４１】
また、ガラスバルブ１内に封入する不活性ガスは電球の定格電圧・電力により異なるが、キセノンＸｅを７０〜９５容積％とクリプトンＫｒ、アルゴンＡｒなどの不活性ガスまたは窒素Ｎ2を残部として混合したガスが常温で６４ｋ〜１０１ｋＰａ（パスカル）の圧力封入することにより、電球内での不所望なアーク放電の発生やバルブ１壁の黒化を抑制できる。
【００４２】
また、図３は本発明に関わる三重コイル状のフィラメント、図４は図３のフィラメントを用いた白熱電球の他の実施の形態を示し、図中、図１と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００４３】
すなわち三重コイル状のフィラメント５は図３にその概略を模式的に正面図で示すように、発光部５１の中間に単線状（非コイル状）または単コイル状あるいは二重コイル状ここでは単コイル状の飛び部５３が形成してある。この飛び部５３は単線状（非コイル状）または単コイル状あるいは二重コイル状としておくことにより、アンカによるコイル状ターン部間の短絡を防ぎ短寿命の発生を低減することができる。
【００４４】
そして、このフィラメント５を図４に示すように内部リ-ド線４１、４１に継線するとともに中間の飛び部５３に、ステム３に植設したモリブデンＭｏなどの高融点金属線からなるアンカ６を巻き付けあるいは添わせ支持させたＣＣＣ−２Ｖ形の略逆Ｖ字形状の継線をしたマウント構体２としている。
【００４５】
このマウント構体２を封装した白熱電球Ｌは、三重コイル状のフィラメント５の両端を内部リ-ド線４１、４１により支持させるとともにフィラメント５の中間飛び部５３をアンカ６で支持しているので、三重コイル状のフィラメント５のサグ（弛み）や変形の防止および耐振強度を高めることができ、発光特性および寿命特性の向上がはかれる。
【００４６】
上記図１または図４に示される白熱電球Ｌは、図５に示す照明装置（器具）９の光源として用いられる。図５において９１は筐体、９２は筐体内に設けられた基体、９３は基体に設けられたソケットで、このソケット９３に上記白熱電球Ｌの口金８部が取り付けられる。なお、図中、９４は反射鏡、９５はカバーなどの制光体、９６は電源からの給電線である。
【００４７】
照明装置（器具）９に装着された電球Ｌは、給電線９６を介して給電されることにより点灯し、この照明装置（器具）は上記作用効果を奏する電球Ｌにより従来より小形化がはかれるとともに発光特性および寿命特性を向上させることができた。
【００４８】
なお、上記照明装置（器具）において、筐体９１、反射鏡９４や制光体９５などは必須のものではない。
【００４９】
なお、本発明は上記実施の形態に示す白熱電球Ｌおよび照明装置９に限るものではない。例えば透光性気密容器を形成するバルブの形状はＰＳ形に限らず、Ｓ形、Ｇ形やＡ形などであってもよく、また、バルブに散光、着色や反射などの制光手段が形成してあってもよい。
【００５０】
また、マウント構体を形成するステムはフレアステムに限らず、ビードステムやボタンステムなど他のステムを用いるものであってもよいし、外部リード線が強固に支持されて変位しなければ、ステムを用いずガラスバルブと直接封着されていてもよい。
【００５１】
また、リード線は内部リード線、封着線、外部リード線の３部品で構成してあるものに限らず、封着線と外部リード線とが同一線で内部リード線が異質などの２部品からなるものあるいは同一線でリード線が構成されていてもよく、外部リード線はヒューズ作用を有する線材で構成されていてもよい。
【００５２】
また、三重コイル状フィラメントを形成する材料は、タングステンやモリブデンなどの高融点金属からなる材料を用いることができ、その継線形状は、ＣＣＣ−６形（略直線状）やＣＣＣ−２Ｖ形（略Ｖ字状）に適用することができる。また、リード線に継線されるフィラメントのレグ部は、単線（非コイル状）、単コイル状、二重コイル状あるいは三重コイル状であってもよいが、多重コイル状の場合はフック部近傍におけるターンショートに注意を要する。また、レグ部が二重コイルなどの場合には、コイル内にコア（芯線）を挿入して継線することも差し支えない。
【００５３】
さらに、本発明が適用できる電球は、キセノンＸｅやクリプトンＫｒ、アルゴンＡｒなどの不活性ガスを封入した一般のガス入り電球のほか、ハロゲン化物を封入したハロゲン電球などで、用途は照明や表示などの発光用、熱線放射などの発熱用などである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態の白熱電球の概略を示す正面図である。
【図２】図１中のコイル状フィラメントの概略を拡大して模式的に示し、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は横断面図である。
【図３】本発明に関わるコイル状フィラメントの他の実施の形態を模式的に示す正面図である。
【図４】図３のコイル状フィラメントを封装した本発明の他の実施の形態の白熱電球の概略を示す正面図である。
【図５】本発明の白熱電球を装着した照明装置の概略を示す一部切欠正面図である。
【符号の説明】
【００５５】
Ｌ：電球
１：ガラスバルブ（透光性気密容器）
２：マウント構体
３：ステム
４：リード線
５：三重コイル状フィラメント
Ｃ１：単コイル状部
Ｃ２：二重コイル状部
Ｃ３：三重コイル状部
５２：レグ部
５３：飛び部
６：アンカ
【図１】
2008218040.tif 000003
【図２】
2008218040.tif 000004
【図３】
2008218040.tif 000005
【図４】
2008218040.tif 000006
【図５】
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