(57)【要約】　【課題】　点灯中に管壁黒化が生じるのを抑制することのできるハロゲン電球用フィラメントおよびその製造方法ならびにそれを用いたハロゲン電球を得る。　【解決手段】　両口金型ハロゲン電球は、石英ガラスからなり、外径９ｍｍ、バルブ長１０６ｍｍの直管状バルブ１内に、最大径が１μｍ以下のバブル孔を結晶粒界面に有するフィラメント２が設けられ、このフィラメント２の両端部はそれぞれバルブ１の両端部で封止されている。封止されたバルブ１内にはＣ−Ｈ−Ｂｒ系のハロゲンガスが封入され、フィラメント２はアンカーサポート３で支持されている。また、バルブ１の両端部の封止部４には口金５が設けられている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ｐｐｍ以下のカルシウムを含有し、かつ最大径が１μｍ以下のクレーター状のバブル孔を結晶粒界面に有することを特徴とするハロゲン電球用フィラメント。
【請求項２】
　タングステン金属粉末をプレス成形加工した後、２９００℃を越え３２００℃の範囲で通電焼結を行う工程を経ることによって、１ｐｐｍ以下のカルシウムを含有し、かつ、最大径が１μｍ以下であるクレーター状のバブル孔を結晶粒界面に形成することを特徴とするハロゲン電球用フィラメントの製造方法。
【請求項３】
　１ｐｐｍ以下のカルシウムを含有し、かつ最大径が１μｍ以下のクレーター状のバブル孔を結晶粒界面に有する管球用フィラメントをバルブ内に備えたことを特徴とするハロゲン電球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明はハロゲン電球用フィラメントおよびその製造方法ならびにそれを用いたハロゲン電球に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　通常、管球用フィラメントは、粉末冶金方法により作成される。これは、タングステン鉱石を湿式精錬し、パラタングステン酸アンモニウム結晶を晶出させ、これを約６００〜１０００℃で焙焼し黄色酸化物を得る。ここで少量のアルミニウム、硅素、カリウムからなるドープ剤を酸化物の形で単独または複合で添加、還元しタングステン金属粉末とし、このタングステン金属粉末をプレス成型加工、２８００℃〜２９００℃で通電焼結を行い、ロール圧延または転打加工、さらに、線引加工をし、タングステン線材または棒材とした後、コイル形状としフィラメントを形成していた。
【０００３】
　そしてこのように形成された従来のフィラメントのカルシウムの蒸発によるバブル孔の最大径は２〜５μｍであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　しかしながら、このようなフィラメントを、点灯中に２８００〜３２００℃の高温となる管球、特にハロゲン電球に用いた場合、ランプ点灯中の熱によって管壁黒化を生じるという問題があった。
【０００５】
　本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ハロゲン電球において、点灯中に管壁黒化が生じるのを抑制することのできるハロゲン用フィラメントおよびその製造方法ならびにそれを用いたハロゲン電球を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　上記目的を達成するために、本発明のハロゲン用フィラメントは、１ｐｐｍ以下のカルシウムを含有し、かつ最大径が１μｍ以下のクレーター状のバブル孔を結晶粒界面に有する構成を有する。
【０００７】
　また、本発明のハロゲン電球用フィラメントの製造方法は、タングステン金属粉末をプレス成形加工した後、２９００℃を越え３２００℃の範囲で通電焼結を行う工程を経ることによって、１ｐｐｍ以下のカルシウムを含有し、かつ、最大径が１μｍ以下であるクレーター状のバブル孔を結晶粒界面に形成する構成を有する。
【０００８】
　また、本発明のハロゲン電球は、１ｐｐｍ以下のカルシウムを含有し、かつ最大径が１μｍ以下のクレーター状のバブル孔を結晶粒界面に有するハロゲン電球用フィラメントをバルブ内に備えた構成を有する。
【発明の効果】
【０００９】
　本発明のハロゲン電球用フィラメントは、１ｐｐｍ以下のカルシウムを含有し、かつ最大径が１μｍ以下のクレーター状のバブル孔を結晶粒界面に有する構成を有することにより、フィラメントが高温状態となってもフィラメント自身からカルシウムのガスが発生することを防止することができる。
【００１０】
　また、本発明のハロゲン電球用フィラメントの製造方法は、タングステン金属粉末をプレス成形加工した後、２９００℃を越え３２００℃の範囲で通電焼結を行う工程を経ることによって、１ｐｐｍ以下のカルシウムを含有し、かつ、最大径が１μｍ以下であるクレーター状のバブル孔を結晶粒界面に形成する構成を有することにより、カルシウムのガスの発生を防止することができ、管壁黒化を抑制する高品質な管球用フィラメントを得ることができる。
【００１１】
　また、本発明のハロゲン電球は、１ｐｐｍ以下のカルシウムを含有し、かつ最大径が１μｍ以下のバブル孔を結晶粒界面に有する管球用フィラメントをバルブ内に備えた構成を有することにより、ランプ点灯中に管壁黒化が生じるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
　ハロゲン電球のランプ点灯中に発生する管壁黒化ついて発明者が種々検討したところ、この管壁黒化は、フィラメントに含まれる不純物であるカルシウムの蒸発によって形成されるバブル孔の挙動に依存すること、また、その挙動は２８００℃以上の高温域で起こること、さらに、バブル孔の挙動はフィラメント中に存在するカルシウムの含有量およびカルシウムによるバブル孔の分散状態に関連していることを見出した。
【００１３】
　すなわち、従来のフィラメントの場合、ランプ点灯中の２８００℃付近において、フィラメントの表面にカリウムによるドープ孔が形成される。しかしながら、ランプ製造時において、通電焼結を２８００℃〜２９００℃の範囲で行っているため、十分にカルシウムが昇華しておらず、このため、温度がさらに高くなると残留しているカルシウムが気化しはじめ、カルシウムによるバブル孔を形成しはじめる。
【００１４】
　このように、従来のフィラメントでは、カルシウムの含有量やカルシウムによるバブル孔の分散状態が制御されていないために、バブル孔がランダムに大きく成長をはじめ、さらにこのバブル孔からカルシウムのガスが発生していた。その結果、ランプがハロゲンサイクル不全となり、管壁黒化を引き起こすこととなる。
【実施例１】
【００１５】
　図１は、本発明の一実施例であるハロゲン電球用フィラメントの結晶粒界の破面を示している。これは、直径０．１８ｍｍのフィラメントを約３１００℃で３分間通電加熱したものである。本実施例のフィラメントは、カルシウムを１ｐｐｍ含有しており、かつカルシウムによるバブル孔の最大径は１μｍ以下のクレーター状（円形状）である。また、カルシウムによるバブル孔の最小径は限りなく０に近いものを形成している。
【００１６】
　なお、図２は比較例であるハロゲン電球用フィラメントの結晶粒界の破面を示しており、このフィラメントは直径０．１８ｍｍのフィラメントを約２８００℃で３分間通電加熱したものである。比較例のフィラメントは、カルシウムを２ｐｐｍ含有しており、カルシウムによるバブル孔の最大径は５μｍであった。
【００１７】
　また、図１および図２は走査型電子顕微鏡により撮影したもので、倍率５０００倍である。そして、図１および図２においてクレータ状で示されるものがバブル孔である。カルシウムの含有量は、フレームレス原子吸光分析装置とＩＣＰ発光分光分析装置により測定した。
【００１８】
　つぎに、本発明の一実施例であるハロゲン電球用フィラメントの製造方法について説明する。
【００１９】
　本実施例のハロゲン電球用フィラメントの製造方法は、タングステン鉱石を湿式精錬し、パラタングステン酸アンモニウム結晶を晶出させて、これを約６００〜１０００℃で焙焼し、黄色酸化物（カルシウム含有量２〜５ｐｐｍ）を生成する。これに、１００ｐｐｍ前後のカリウムと３０〜５０ｐｐｍ前後の珪素とアルミニウムとからなるドープ剤を酸化物の形で単独または複合で添加・還元し、フッ酸処理を加えた後に粒径２〜４μｍのタングステン金属粉末を作成した。次に、このタングステン金属粉末をプレス成形加工し、溶断電流の９０％以上（約３１００℃）で通電焼結を行いカルシウムを昇華させ、カルシウムの含有量を１ｐｐｍ以下に低減させたタングステン焼結棒を作成し、その後、転打加工と線引加工とを行い最大径が１μｍ以下のバブル孔を有するハロゲン電球用フィラメントを得たものである。
【００２０】
　また、ドープ剤としてはアルミニウム、硅素、カリウムを用いたが、これは、整列したドープ孔を形成するために有効であって、その効果についてはカリウムの役割が大きい。
【００２１】
　これにより、１ｐｐｍ以下のカルシウムを含有し、かつ結晶粒界面に最大径が１μｍ以下のクレーター状のバブル孔を有する本発明にかかるハロゲン電球用フィラメントを得ることができる。
【００２２】
　なお、比較例として示したハロゲン電球用フィラメントの製造方法は、タングステン鉱石を湿式精錬し、パラタングステン酸アンモニウム結晶を晶出させ、これを約６００〜１０００℃で焙焼し、黄色酸化物（カルシウム含有量２〜５ｐｐｍ）を生成する。ここで少量のアルミニウム、硅素、カリウムからなるドープ剤を酸化物の形で単独または複合で添加、還元し粒径３〜５μｍのタングステン金属粉末とし、このタングステン金属粉末をプレス成型加工、溶断電流の８５％（約２８００〜２９００℃）で通電焼結を行いカルシウムを昇華させ、カルシウムの含有量を２ｐｐｍとしたタングステン焼結棒を作成し、その後、転打加工、線引加工をし、タングステン線材または棒材とした後、コイル形状としフィラメントを得たものである。
【００２３】
　次に、上記した本実施例のフィラメントを用いた本発明の一実施例である両口金型ハロゲン電球、および、上記した比較例のフィラメントを用いた比較品である両口金型ハロゲン電球を次のようにそれぞれ作成した。
【００２４】
　図３に示す本発明の一実施例であるランプ電力１１０Ｖ５００Ｗの両口金型ハロゲン電球は、石英ガラスからなり、外径９ｍｍ、バルブ長１０６ｍｍの直管状バルブ１内に、最大径が１μｍ以下のバブル孔を結晶粒界面に有するフィラメント２が設けられ、このフィラメント２の両端部はそれぞれバルブ１の両端部で封止されている。封止されたバルブ１内にはＣ−Ｈ−Ｂｒ系のハロゲンガスが封入され、フィラメント２はアンカーサポート３で支持されている。また、バルブ１の両端部の封止部４には口金５が設けられている。
【００２５】
　なお、比較品である両口金型ハロゲン電球は、フィラメントとして最大径が５μｍのバブル孔を結晶粒界面に有したものを用いたもので、他の構成は上記本実施例の両口金型ハロゲン電球と同じものである。
【００２６】
　そして、これら両口金型ハロゲン電球の耐管壁黒化性について検討を行った。
【００２７】
　その結果、比較例のハロゲン電球は、連続点灯１〜２時間で管壁黒化を生じたのに対し、本実施例のハロゲン電球では連続点灯３００時間を経過しても管壁黒化は生じなかった。
【００２８】
　比較例のハロゲン電球では、フィラメント中に存在しているカルシウムの分散が悪く、かつ、高温での加熱によりフィラメントからカルシウムのガスを発生させ、ハロゲンサイクル不全を生じさせ管壁黒化を起こしたためと考えられる。
【００２９】
　また、カルシウムの含有量が１ｐｐｍを越え、かつカルシウムによるバブル孔の最大径が１μｍを越えたフィラメントについて検討するために、このフィラメントをハロゲン電球に用いたところ、点灯中の２８００℃以上の熱によって、フィラメントに含有しているカルシウムが蒸発しバブル孔を形成し、ランダムな成長をはじめ、フィラメントからカルシウムによるガスを発生させ、ハロゲンサイクル不全となり管壁黒化を生じることが確認された。したがって、カルシウムは、１ｐｐｍ以下でかつ、カルシウムによるバブル孔の最大径を１μｍ以下とすると、フィラメントからのカルシウムによるガス発生が、より抑制されたものとなる。また、フィラメント製造時において２９００℃を越え３２００℃の範囲で通電焼結を行いフィラメントに含まれるカルシウムを昇華させておくことにより、ランプとして用いる場合に点灯中の温度でカルシウムのガスが発生することを防止でき、かつ管壁黒化を防止することができる。
【００３０】
　このように、本発明にかかる管球用フィラメントは、ハロゲン電球のように高温で用いる場合に優れた特性を示す。また、ハロゲン電球用フィラメント中に含まれるカルシウムを低減化し、カルシウムによるバブル孔を小さくする方法としては、精錬的に脱カルシウムを十分行いうる方法及びドーピングの工程でカルシウムの含有量を低減化する方法等が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例である管球用フィラメントの結晶粒界面の金属組織を示す電子顕微鏡写真
【図２】比較例である管球用フィラメントの結晶粒界面金属組織を示す電子顕微鏡写真
【図３】本発明の一実施例であるハロゲン電球を示す図
【符号の説明】
【００３２】
　１　バルブ
　２　フィラメント
　４　封止部
　５　口金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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