(57)【要約】本発明によるコンパクト形高電圧白熱電球は、発光体として、二重コイルフィラメント（４ａ〜４ｃ）から成形された二重螺旋体（４）の形をした三重コイルを有する。このようにして、コンパクトな寸法と高い輝度とを有する高電圧白熱電球が実現される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス球（１、１２）と、三重に巻かれた白熱線から成る発光体（４）とを備え、発光体（４）がガラス球（１、１２）の内部に配置され、外部に導かれる２つのリード（９ａ、９ｂ）に電気的に接続され、ガラス球（１、１２）およびリード（９ａ、９ｂ）が電球の長手軸線を規定し、発光体が二重コイルフィラメント（４ａ〜４ｃ）から成形された二重螺旋体（４）であるコンパクト形高電圧白熱電球、特に高電圧ハロゲン電球。
【請求項２】
二重螺旋体（４）がガラス球（１、１２）内において軸線方向に向けられている請求項１記載の白熱電球。
【請求項３】
二重螺旋体のピッチがリードの方向に向かって増大する請求項１又は２記載の白熱電球。
【請求項４】
二重螺旋体の直径がリードの方向に向かって増大する請求項１乃至３の１つに記載の白熱電球。
【請求項５】
ガラス球（１，１２）が回転対称形である請求項１乃至４の１つに記載の白熱電球。
【請求項６】
ガラス球の形状が円筒体（１）として形成されている請求項５記載の白熱電球。
【請求項７】
ガラス球の形状が楕円体（１２）として形成されている請求項５記載の白熱電球。
【請求項８】
ガラス球（１２）が電球頸部の範囲に狭窄部（１４）を有する請求項７記載の白熱電球。
【請求項９】
２つのリード（９ａ、９ｂ）が電球の長手軸線に関してガラス球（１、１２）の一方の側で気密に外部へ導かれている請求項１乃至８の１つに記載の白熱電球。
【請求項１０】
ガラス球（１、１２）の内部にアンカ（１０）が配置され、このアンカに、二重螺旋体のリード（９ａ、９ｂ）とは反対側の端部（４ｃ）が固定されている請求項９記載の白熱電球。
【請求項１１】
ガラス球（１２）の壁面が赤外線反射層（１３）を備えている請求項１乃至１０の１つに記載の白熱電球。
【請求項１２】
光反射器と請求項１乃至１１の１つに記載の白熱電球とを備えた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本発明はコンパクト形高電圧白熱電球に関する。
【０００２】
用語「高電圧白熱電球」は、一般的に、電圧変換器（例えば変圧器、電子式コンバータ）を介することなく電源電圧（例えば１１５Ｖ、２３０Ｖ）で直接点灯できる白熱電球であると理解できる。
【０００３】
この高電圧白熱電球は特に、例えば２３０Ｖの電源電圧で点灯するためのコンパクト形高電圧ハロゲン電球である。ハロゲン電球の場合、ガラス球は通常不活性ガス（例えばＮ２、Ｘｅ、Ａｒ及び／又はＫｒ）を封入され、さらにハロゲン添加物を含んでいる。このハロゲン添加物はタングステン−ハロゲンサイクルを維持し、ガラス球の黒化を防いでいる。
【０００４】
この種の白熱電球は全般照明および例えば投射技術において光反射器と組合わせて特殊照明で使用されている。
【０００５】
低電圧ハロゲン電球の場合のように、高電圧ハロゲン電球においてもますますコンパクトな電球寸法に向かう傾向にある。電球のコンパクト化および特に電球の発光体のコンパクト化は正に投射用途においては非常に重要である。
【０００６】
そのコンパクト化は、高電圧ハロゲン電球の発光体（コイルフィラメント）において一般的に必要な線の大きな長さにより妨げられている。この理由はとりわけ供給電圧Ｕが予め定められている場合にコイルフィラメントの電気抵抗Ｒと所望の入力電力Ｐとの関係にある。つまり、関係式Ｐ＝Ｕ２／Ｒが当てはまる。供給電圧Ｕはこの関係式に二乗で関係するので、低電圧範囲から高電圧範囲に移行する際、電球の同じ入力電力を実現するためには、コイルフィラメントの抵抗は相当大きくならねばならない。コイルフィラメント線の抵抗Ｒはとりわけ線直径および線長さに依存する。すなわち高電圧ハロゲン電球用の線は、線直径および電力（ここでは例えば５０μｍおよび１５０Ｗもしくは１９０μｍおよび１０００Ｗ）に応じて、一般的に１ｍ〜２ｍの長さである。
【０００７】
その結果、比較可能な入力電力、線直径およびコイルフィラメントのピッチの場合、高電圧白熱電球におけるコイルフィラメントは低電圧白熱電球におけるコイルフィラメントよりも通常長くなる。
【０００８】
［従来の技術］
欧州特許出願公開第０７４３６７３号明細書により既に二重コイルフィラメントを有するコンパクト形ハロゲン電球が知られている。二重コイルフィラメントは円筒状ガラス球の内部に配置され、電球の長手軸線に対して直交するように置かれている。点灯電圧に関する具体的なデータはこの公開明細書には記載されていない。いずれにしても、このハロゲン電球は２３０Ｖでの点灯には適していない。
【０００９】
英国特許出願公開第２３０２２０８号明細書は、二重コイルフィラメントとガラス球の壁面上に被着された赤外線反射層とを備えた低電圧から中電圧（例えば６〜３６Ｖ）の範囲用のコンパクト形ハロゲン電球を示している。二重コイルフィラメントはガラス球の円筒部分の軸線に配置されている。
【００１０】
米国特許第４４９９４０１号明細書は西洋なし形ガラス球の内部に電球長手軸線に対して直交するように配置された三重コイルフィラメントを備えた白熱電球を開示している。この白熱電球はエジソンねじ込み口金を有し、とりわけ２３０Ｖでの点灯にも適している。いずれにしても、この白熱電球はフィラメントを電球長手軸線に対して直交配置することによって容積が比較的大きくなり、それゆえ特に投射用途には適していない。
【００１１】
最後に、多数のフィラメントセグメントを備えた高電圧白熱電球も知られている。個々のフィラメントセグメントはガラス球の内部において費用のかかるフィラメント架台に固定されている。さらに、この種の電球を光反射器内で使用した場合に照明品質が悪いという欠点がある。つまり、コイルフィラメントが空間的に大きくセグメント化されているために、不所望な不均一な光度分布が生じる。
【００１２】
［発明の説明］
本発明の課題はコンパクト形高電圧白熱電球を提供することにある。他の観点では、光反射器内で使用した際に高い輝度および効率と、改善された照明品質とが提供されるようにすることである。
【００１３】
この課題は請求項１の特徴事項を有する白熱電球によって解決される。特に有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【００１４】
さらに、本発明による白熱電球と光反射器とを備えた照明装置が請求されている。
【００１５】
本発明によるコンパクト形高電圧白熱電球は発光体として、従来の二重コイルから成形された二重螺旋体の形をした三重コイルを有する。
【００１６】
発光体の形状を説明すると、二重螺旋体は空間的に互いに入り込む２つの二重コイルフィラメント部分から成ると見なすことができる。両二重コイルフィラメント部分は電流の流れが逆向きである同種の螺旋として実現される。これらの両螺旋は、その２つの長手軸線が一致するように、軸線方向に約１／２ピッチだけで互いにずらされて配置される。ピッチはここでは螺旋が１回転する区間と定義される。発光体の一方の端部で２つの二重コイルフィラメント部分が互いへ移行する。発光体の他方の端部で二重コイルフィラメント部分がそれぞれ１つのリードに接続される。電球の点灯中、リードには全電源電圧が印加される。これは例えば２３０Ｖの交流電圧電源においては約３１１Ｖのピーク電圧を意味する。空間的に互いに入り込む２つの二重コイルフィラメント部分の、リードに直ぐに接する始端範囲では、電圧フラッシオーバつまりアーク形成の危険が高い。この危険を少なくとも減らすために、この始端範囲におけるピッチを増大させる、すなわちピッチをリードの方向に向けて増大させると有利である。その場合には確かに所望のように２つの二重螺旋体半部の始端範囲はあまり密接して隣接しなくなるが、発光体の全長が不当に長くなることはない。その代わりに又はそれに補足して、二重螺旋体の直径をリードの方向に向けて増大させると有利である。
【００１７】
いずれにしてもこのようにして、高電圧白熱電球のために必要な長い白熱線は前述した三重コイルの形をした非常にコンパクトな発光体に形成される。この発光体は単一部材から成り、すなわちセグメント化されていない。二重螺旋体形発光体のコンパクト化の他に、この構造体が相対的に閉じられていると有利である。それによって、高電圧白熱電球の場合にも、一方では高い輝度が得られ、他方では光反射器内に組込まれて良好な照明品質が得られる。
【００１８】
特にコンパクトな構成において、ガラス球の主要部品は円形横断面を有する円筒体形状である。その場合、やや長い二重螺旋体は円筒状ガラス球の内部において軸線方向に向けられる。このようにして、ガラス球および発光体は形状的に互いに良好に合わせられ、これにより白熱電球の特にコンパクトな構成が実現される。
【００１９】
さらに、効率をより一層増大させるために、ガラス球の壁面が公知のように付加的に赤外線（ＩＲ）反射層を備えると有利である（例えば既に引用された英国特許出願公開第２３０２２０８号明細書参照）。この層によって、発光体から放射された赤外線放射量の大部分が反射されてガラス球内に戻される。これによって得られた効率向上は、一方では、入力電力が一定である場合、発光体の温度上昇、従って光束増大に利用される。他方では、予め定められた光束が僅かな入力電力で得られ、有利な“エネルギー節約効果”が達成される。他の有利な効果は、赤外線反射層によってガラス球を透過する赤外線放射量が明らかに少なくなり、それによって周囲が従来の白熱電球よりも加熱さないことである。
【００２０】
赤外線反射層を備えた電球の特に効率的な実施態様において、ガラス球の主要部品は楕円体または少なくともほぼ楕円体として形成される。ガラス球のこの形状は赤外線の特に効率的な反射を可能にする。これに似たものは例えば欧州特許出願公開第０７６５５２８号明細書に記載されている。
【００２１】
［図面の説明］
以下において本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
図１ａは、二重螺旋体形発光体と円筒状ガラス球とを備えた高電圧ハロゲン電球の側面図、
図１ｂは、９０°回転させた図１ａの高電圧ハロゲン電球の側面図、
図２ａは、二重螺旋体形発光体と楕円状ガラス球とを備えた高電圧ハロゲン電球の側面図、
図２ｂは、９０°回転させた図２ａの高電圧ハロゲン電球の側面図、
図３は、二重コイルから成る二重螺旋体形発光体の製造の原理図である。
【００２２】
図１ａ、ｂには、２３０Ｖの電源電圧で点灯するための本発明による片側圧潰封止形高電圧ハロゲン電球の側面図およびそれに対して９０°回転させた別の側面図が概略的に示されている。入力電力および効率は１０００Ｗおよび２５ｌｍ／Ｗである。
【００２３】
ハロゲン電球は石英ガラス製円筒状ガラス球１を有し、このガラス球１の一端部は閉鎖されたチップ２を備えた半球に成形されている。ガラス球１の他端部は圧潰封止部３によって封止されている。ガラス球１はハロゲン電球に対して通常用いられているような公知のハロゲン封入物を含んでいる。封入物成分は例えばキセノン（Ｘｅ）および窒素（Ｎ２）ならびに数％のハロゲン（例えばジブロムメタン（ＤＢＭ））である。封入圧は約３バールである。
【００２４】
ガラス球１の内部には単一部材から成る発光体４が軸線上に配置されている。図１ｂの拡大図に示されているように、発光体４はタングステン線から成る公知の二重コイルフィラメント４ａ〜４ｃから構成され、この二重コイルフィラメント４ａ〜４ｃは二重螺旋体に成形されている。二重螺旋体４は空間的に互いに入り込む螺旋状の二重コイルフィラメント部分４ａ、４ｂを有し、これらは湾曲状の二重コイルフィラメント部分４ｃへ継ぎ目なく互いに移行している。二重螺旋体４の螺旋状部分４ａ、４ｂはそれぞれ１回半のターンを有している。二重螺旋体４の外径および長さは約１１ｍｍおよび１６ｍｍである。その結果、二重螺旋体形発光体４は２３０Ｖの電源電圧および１０００Ｗの入力電力での点灯用として非常にコンパクトである。
【００２５】
発光体の一重に巻かれた両端部５ａ、５ｂは石英棒６に固定され、この石英棒６はリードとして使われる２つのワイヤピン７ａ、７ｂによって支持されている。ワイヤピン７ａ、７ｂは圧潰封止部３内で終了し、そこでそれぞれモリブデン箔８ａ、８ｂに接続されている。モリブデン箔８ａ、８ｂは最後にそれぞれ外部に導かれているリードピン９ａ、９ｂに接続されている。
【００２６】
二重螺旋体形発光体４のチップ２側端部すなわち二重コイルフィラメント部分４ｃはワイヤアンカ１０に固定されている。このために、ワイヤアンカ１０はやや長い弓形金具に成形され、湾曲部分１１で終了している。二重螺旋体４の２つの半部を接続する部分４ｃはこの湾曲部分１１に引っ掛けられている。アンカ１０の他端部は石英棒６に固定されている。
【００２７】
それとは異なり、アンカ１０の他端部は圧潰封止部３にまで延ばすこともできる。この場合、アンカ１０は直接圧潰封止部内に固定されるので、上述の石英棒６は省略される。場合によっては、コイルフィラメントの安定性が例えば適度な大きさのワイヤ直径によって充分大きい場合、アンカは完全に省略できる。
【００２８】
三重に巻かれたコンパクトな二重螺旋体形発光体４と、それに合わされて約６０ｍｍの全長および約２０ｍｍの直径を有する片側圧潰封止形円筒状ガラス球１とによって、図１ａ、１ｂのハロゲン電球は高電圧適性と特別なコンパクト性とを備えている。
【００２９】
図２ａ、２ｂには、本発明による片側圧潰封止形高電圧ハロゲン電球（２３０Ｖ）の他の実施例の側面図およびそれに対して９０°回転させた別の側面図が概略的に示されている。図１ａ、１ｂと同じ部分には同一符号が付されている。
【００３０】
図１ａ、１ｂの実施例との相違は、図２ａ、２ｂのハロゲン電球が楕円状ガラス球１２を有し、その外壁面に赤外線反射層１３を備えていることである。赤外線反射層１３は公知の干渉フィルタ（通常、異なった屈折率の誘電体層が交互に積層されている積層体）から構成されている。この場合、赤外線反射層１３はＮｂ２Ｏ３層とＳｉＯ２層とが交互に積層された積層体である。
【００３１】
ガラス球１２は電球頸部の範囲（すなわちガラス球１２から、箔貫通のために比較的幅広く形成された圧潰封止部３に至る移行部の範囲）に狭窄部１４を有している。これによって、ガラス球全体に関して特に大きな有効反射面が得られ、その結果相応に高いランプ効率が得られる。
【００３２】
このようにして、図２ａ、２ｂのハロゲン電球は赤外線反射層テクノロジーおよびコンパクト性と高電圧適性とを備えている。
【００３３】
（図示されていない）照明装置において、図１のハロゲン電球および図２のハロゲン電球は光反射器内に組込むことができる。
【００３４】
図３には、二重コイル４´から成る本発明による二重螺旋体形発光体４の製造原理が示されている。このために、二重コイル４´（詳細には示されていない）の中心部が巻線工具１６の溝１５内に入れられる。巻線工具１６を回すことによって、二重コイル４´から二重螺旋体４が成形される。この二重螺旋体４は引続いて巻線工具１６から取外され、図１ａ、１ｂもしくは図２ａ、２ｂに示された本発明によるハロゲン電球内に組込まれる。巻線工具１６の形状を瓶頸部の形に形成することによって、直径がリードの方向に増大する二重螺旋体を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１ａは二重螺旋体形発光体と円筒形ガラス球とを備えた高電圧ハロゲン電球の側面図、１ｂは９０°回転させた図１ａの高電圧ハロゲン電球の側面図
【図２】２ａは二重螺旋体形発光体と楕円形ガラス球とを備えた高電圧ハロゲン電球の側面図、２ｂは９０°回転させた図２ａの高電圧ハロゲン電球の側面図
【図３】二重コイルから成る二重螺旋体形発光体の製造の原理図
【符号の説明】
１　　　　ガラス球
２　　　　チップ
３　　　　圧潰封止部
４　　　　二重螺旋体、発光体
４ａ、４ｂ、４ｃ　　　　二重コイルフィラメント部分
５ａ、５ｂ　　　　発光体の端部
６　　　　石英棒
７ａ、７ｂ　　　　ワイヤピン
８ａ、８ｂ　　　　モリブデン箔
９ａ、９ｂ　　　　リードピン
１０　　　　アンカ
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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