(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の気密容器を構成する、端部に封止部が形成された回転楕円形部を有するバルブと；
このバルブの表面に形成された可視光透過赤外線反射膜と；
上記バルブ内に封入された不活性ガスおよびハロゲン化物と；
上記バルブの封止部に気密封着された導入部材と；
この導入部材に継線して上記バルブの焦点間を結ぶバルブのほぼ中心軸線上に配設された二重コイル状のフィラメントとを備え；
上記バルブの内容積をＶＢｍｍ3 、内径をＤＢｍｍとし、コイル状フィラメントの巻回したタングステン素線部分およびこの線間の空間を含むコイル状部が占める仮想筒状体部の全体積をＶＣｍｍ3 、このコイル状に巻回したタングステン素線部分が占める体積をＶＷｍｍ3 、二重コイルの外径をＤ２ｍｍとしたとき、 ＶＢ／ＶＣ≦４０
（ＶＢ／ＶＣ）／（ＶＣ／ＶＷ）≦２．５
ＤＢ／Ｄ２≦６．５
の関係にあることを特徴とするハロゲン電球。
【請求項２】
上記回転楕円形部を有するバルブの内径ＤＢが、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のハロゲン電球。
【請求項３】
コイル状フィラメントを形成するタングステン素線のＭｇが３．０〜１５の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のハロゲン電球。
【請求項４】
コイル状フィラメントの単コイル部のピッチ間隔Ｐ１とタングステン素線外径ＷＤとの比率（％ピッチ）Ｐ１／ＷＤ×１００％が１１０〜２２０％で、かつ、二重コイル部のピッチ間隔Ｐ２と単コイル外径Ｄ１との比率（％ピッチ）Ｐ２／Ｄ１×１００％が１１０〜２２０％であることを特徴とする請求項１に記載のハロゲン電球。
【請求項５】
コイル状フィラメントの単コイル部の内径ＭＤ１とタングステン素線径ＷＤとの比率（％マンドレル）ＭＤ１／ＷＤ×１００％が２５０〜７００％で、かつ、二重コイル部の内径ＭＤ２と単コイル外径Ｄ１との比率（％マンドレル）ＭＤ２／Ｄ１×１００％が１５０〜２５０％であることを特徴とする請求項１に記載のハロゲン電球。
【請求項６】
基部を有する反射鏡と；
この反射鏡の基部内に配設された請求項１ないし５のいずれか一に記載のハロゲン電球と；
を具備していることを特徴とする反射鏡付き電球。
【請求項７】
器具本体と；
器具本体に配設されたソケットと；
このソケットに装着された請求項１ないし５のいずれか一に記載のハロゲン電球または請求項６に記載の反射鏡付き電球と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可視光透過赤外線反射膜を備え発光効率を向上したハロゲン電球および反射鏡付き電球ならびにこれら電球を装着した照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガス入り電球は気密容器を形成するガラスバルブ内にアルゴンなどの不活性ガスとともに、タングステン素線をコイル状に巻回したフィラメントが光源として封装されている。そして、点灯時に高温となるフィラメントの蒸発を不活性ガスにより抑制させているが、フィラメントが序々に痩せ細り、遂には断線して寿命となる。
【０００３】
また、このガス入り電球の発光特性および寿命を改善するため、バルブ内に不活性ガスとともに微量のハロゲン族元素（Ｉ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｆ）を封入したハロゲン電球がある。
【０００４】
このハロゲン電球は、フィラメントから蒸発したタングステンと、バルブ内に封入したハロゲン族元素との間の化学的な循環反応（ハロゲンサイクル）を利用して、フィラメントに戻しバルブの黒化を防ぎ効率を高めるとともに長寿命化を図ったものである。ハロゲン電球は、ハロゲンサイクルを円滑に行うため、ガラスバルブの温度が２５０℃以上になるよう小形に設計され、また、効率を高めるために封入される不活性ガスの圧力も３．０×１０5 〜７．０×１０5 Ｐａ（パスカル）に高められている。
【０００５】
そして、このハロゲン電球は、通常のガス入り電球に比べて小形で高効率であるところから、ダウンライト用やスポットライト用として、店舗や家庭などで多く用いられるようになってきている。
【０００６】
そして、最近はさらにの高効率化および省エネルギー化の一環として電球分野においても種々の工夫がなされている。このハロゲン電球においては、バルブのほぼ中心軸線上に沿ってコイル状のフィラメントを配設するとともに、バルブの表面に高屈折率層を作る二酸化チタン（ＴｉＯ2 ）などと低屈折率層膜を作る二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）などとを交互に繰り返えし所定層積層した多層光干渉膜からなる可視光透過赤外線反射膜を形成して、フィラメントから放射した可視光はバルブを透過させ、赤外線をこの反射膜で効率よく反射してフィラメントに帰還させ、これによってフィラメントを加熱して発光効率を高めることが行われている。
【０００７】
この可視光透過赤外線反射膜を形成したハロゲン電球においては、この反射膜の効果を向上すべく種々の開発がなされている。たとえば特公平６−２６６１５号公報、特公平６−２８１５２号公報、特開平５−１４４４１９号公報、特開平７−４５２５４号公報や特開平８−４５４８２号公報に記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
また、この可視光透過赤外線反射膜を形成したハロゲン電球において、特開平４−４７６６０号公報に開示されているように回転楕円形状を有するバルブを用い、バルブの２つの焦点間を結ぶ線上にフィラメントを配設して、反射膜で赤外線を効率よく反射してフィラメントに帰還させ、これによってフィラメントを加熱して発光効率を高めることが知られている。
【０００９】
本発明者等は上記可視光透過赤外線反射膜を形成したハロゲン電球について、さらに発光効率の向上した電球が要求されているのに鑑み種々究明した。
【００１０】
本発明は、可視光透過赤外線反射膜を形成したハロゲン電球において、コイル状フィラメントのディメンション（大きさ）とバルブの大きさとの相対的な寸法関係を規制することによりさらに発光効率の向上と小形化がはかれる電球および照明器具を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のハロゲン電球は、透光性の気密容器を構成する、端部に封止部が形成された回転楕円形部を有するバルブと、このバルブの表面に形成された可視光透過赤外線反射膜と、上記バルブ内に封入された不活性ガスおよびハロゲン化物と、上記バルブの封止部に気密封着された導入部材と；
この導入部材に継線して上記バルブの焦点間を結ぶバルブのほぼ中心軸線上に配設された二重コイル状のコイル状フィラメントとを備え；
上記バルブの内容積をＶＢｍｍ3 、内径をＤＢｍｍとし、コイル状フィラメントの巻回したタングステン素線部分およびこの線間の空間を含むコイル状部が占める仮想筒状体部の全体積をＶＣｍｍ3 、この二重コイル状に巻回したタングステン素線部分が占める体積をＶＷｍｍ3 、二重コイルの外径をＤ２ｍｍとしたとき、
ＶＢ／ＶＣ≦４０………（数式５）
（ＶＢ／ＶＣ）／（ＶＣ／ＶＷ）≦２．５………（数式６）
ＤＢ／Ｄ２≦６．５………（数式７）
の関係にあることを特徴とする。
【００１２】
フィラメントから放射されバルブ表面の赤外線反射膜で反射した赤外線が、フィラメント方向に戻り一部は素線に入射し、残りの一部はコイルピッチ間を透過して反対側のバルブ面に向かっていたのを、コイル状部の上記体積比率を規制することにより、ピッチ間を透過する赤外線の量を減らして素線に当たり入射する量を多くなるようにしたもので、フィラメントの赤外線吸収率を高めることができる。
【００１８】
そして、上記数式５のフィラメントを包囲する体積に対するバルブ１の内容積を規制するＶＢ／ＶＣ値が４０を超える場合は、フィラメントの温度分布が高温部と低温部との温度差が顕著になり、温度勾配が原因となる断線やホットスポットの発生による短寿命やバルブの中心軸に対するコイル状フィラメントの軸ずれの影響が大きくなる。また、実験的にも赤外線がフィラメントに帰還するまでのバルブへの反射回数が多くなるなどの理由で好ましくなく、そのほか、コイル状部が占める仮想筒状体部の全体積に対するバルブの大きさを示す指数ＶＢ／ＶＣは小さい方が効率アップすることが確認されている。
【００１９】
また、この下限値は１０程度で、これより小さくなると物理的に電球の製造が困難になるとともにバルブの表面温度が９００℃以上に達し、石英ガラスが結晶化して脆化するなどの理由で好ましくない。
【００２０】
また、上記数式６のタングステン素線の密度比（ＶＣ／ＶＷ）に対する上記（ＶＢ／ＶＣ）の比率（ＶＣ／ＶＷ）／（ＶＢ／ＶＣ）は、コイル状部に対するバルブの大きさを示す指数と、コイルの密巻き度を示す指数との相対関係を表し、この（ＶＣ／ＶＷ）／（ＶＢ／ＶＣ）値が２．５を超える場合は、赤外線のフィラメントへの帰還率が低下し、また、バルブ中心軸に対するコイル状フィラメントの偏心の影響が大きくなる。そのほか、実験結果からみても好ましくない。
【００２１】
また、この下限値は１．０程度で、これより小さくなると、コイル状フィラメントにホットスポットが発生し易くなったり、バルブ表面の温度が異常に上昇し、石英ガラスが結晶化して脆化するなど好ましくない。
【００２２】
また、上記数式７のフィラメントのコイル状部外径に対するバルブ１の内径を規制するＤＢ／Ｄ２は、バルブの内径に対するコイルの外径の比を示し、このＤＢ／Ｄ２値が６．５を超える場合は、バルブの中心軸に対するコイル状フィラメントの偏心ずれの影響が大きくなったり、フィラメントへの赤外線帰還率が低下するなどの理由で好ましくない。また、この下限値は３．０程度で、これより小さいとバルブ表面の温度が異常に上昇し、石英ガラスが結晶化して脆化するなど好ましくない。
また、上記発光をなす仮想筒状体部の全体積ＶＣと、この中におけるタングステン素線部分が占める体積ＶＷとの比率Ｙ（（ＶＷ／ＶＣ）×１００％）が（５／９）Ｍｇ＋２≦Ｙ≦５／９）Ｍｇ＋８．２………（数式１）であるのが望ましい。（なお、（Ｍｇ：タングステン素線重量ｍｇ／２００ｍｍ。）
そして、コイル状部の上記体積比率Ｙが、（数式１）の範囲内にあれば、発光効率が向上でき、下限値を下回ると発光効率の向上は望めず、また、上限値を超えるとターン間ショートの発生などの虞がある。
また、上記（数式１）が適用されるコイル状フィラメントは、単コイルであっても二重コイルなどの多重コイルであってもよい。
また、可視光透過赤外線反射膜の形成はバルブの外表面に限らず、バルブの内表面であってもあるいは内外表面の両面であってもよい。
また、本発明が適用される電球は、投光用ハロゲン電球に限らず、他の用途の電球であってもよく、また、バルブに形成する封止部は片端に限らず、バルブの両端部に設けてあるものでもよい。また、封止部は圧潰封止部に限らず、バルブを収縮して形成した封止部でもよく、また、封着部材はモリブデン箔などの金属箔に限らず、線状の部材を用いるものであってもよい。
【００２３】
本発明の請求項２に記載のハロゲン電球は、回転楕円形部を有するバルブの内径ＤＢが、１０ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２４】
バルブの最大内径ＤＢが１０ｍｍを超えた場合は、電球の小形化が果たせず、電圧１００Ｖ級（９０〜１１０Ｖ）１０〜１５０Ｗ（０．１〜１．５Ａ）程度の電球では、実用的には６〜１２ｍｍ程度で、下限値を下回るとバルブの表面温度が異常上昇することによる石英ガラスの脆化やバルブ内に配設されるステムの製造が難しくなるなどの理由で好ましくない。
【００２５】
本発明の請求項３に記載のハロゲン電球は、コイル状フィラメントを形成するタングステン素線のＭｇが３．０〜１５の範囲内であることを特徴とする。
【００２６】
この発明が適用されるタングステン素線のＭｇ（タングステン素線２００ｍｍ当たりの重量ｍｇ（素線外径ＷＤに換算すると約０．０３２〜０．０７０ｍｍ））で、電圧１００Ｖ級（９０〜１１０Ｖ）の場合、１０〜１５０Ｗ（０．１〜１．５Ａ）程度の電球用フィラメントに適用できる。
【００２７】
そして、Ｍｇ３．０（素線径ＷＤが約０．０３２ｍｍ）未満のものでは、コイルを高い精度で巻回できないとともに強度維持も困難となって使用できない。また、Ｍｇ１５（素線径ＷＤが約０．０７０ｍｍ）を超えたものには、Ｙ値（図４）がＭｇ値と比例しなくなるため適用できない。
【００２８】
本発明の請求項４に記載のハロゲン電球は、コイル状フィラメントの単コイル部のピッチ間隔Ｐ１とタングステン素線径ＷＤとの比率（％ピッチ）Ｐ１／ＷＤ×１００％が１１０〜２２０％で、かつ、二重コイル部のピッチ間隔Ｐ２と単コイル外径Ｄ１との比率（％ピッチ）Ｐ２／Ｄ１×１００％が１１０〜２２０％であることを特徴とする。
【００２９】
コイル状フィラメントの％ピッチＰ１／ＷＤ×１００％およびＰ２／Ｄ１×１００％が上記の下限値未満であると、コイル巻回工程で通常発生するピッチのばらつきによる特性への影響が大きいため適用できない。
【００３０】
また、％ピッチＰ１／ＷＤ×１００％およびＰ２／Ｄ１×１００％が上記の上限値を超えると、コイルによる保温効果が低減するためにランプの効率アップという本発明の主旨からは外れ好ましくない。
【００３１】
本発明の請求項５に記載のハロゲン電球は、コイル状フィラメントの単コイル部の内径ＭＤ１とタングステン素線径ＷＤとの比率（％マンドレル）ＭＤ１／ＷＤ×１００％が２５０〜７００％で、かつ、二重コイル部の内径ＭＤ２と単コイル外径Ｄ１との比率（％マンドレル）ＭＤ２／Ｄ１×１００％が１５０〜２５０％であることを特徴とする。
【００３２】
コイル状フィラメントの％マンドレルＭＤ１／ＷＤ×１００％およびＭＤ２／Ｄ１×１００％が下限値未満であると、１ｓｔおよび２ｎｄコイルの展開長ＣＬが長くなり、適切な発光長におさまりにくくなるために適用できない。
【００３３】
また、コイル状フィラメントの％マンドレルＭＤ１／ＷＤ×１００％およびＭＤ２／Ｄ１×１００％が上限値を超えると、二重コイルとしたときのコイル強度が低下するため適用できない。
【００３７】
本発明の請求項６に記載の反射鏡付き電球は、基部を有する反射鏡と、この反射鏡の基部内に配設された請求項１ないし５のいずれか一に記載のハロゲン電球とを具備していることを特徴とする。
【００３８】
反射鏡の基部内に耐熱性の接着剤を介して電球の封止部を固着して、両者を一体化したものや基部内のソケットに電球を装着した一体的なものであって、反射鏡を用いることにより高い発光効率や配光特性を得ることができる。
【００３９】
本発明の請求項７に記載の照明器具は、器具本体と、器具本体に配設されたソケットと、このソケットに装着された請求項１ないし５のいずれか一記載のハロゲン電球または請求項６記載の反射鏡付き電球とを具備していることを特徴とする。
【００４０】
器具本体のソケットに装着された上記請求項１ないし６に記載の電球は、上記請求項１ないし６に記載したと同様な作用を奏する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は小形投光用の定格１００〜１１０Ｖ６５Ｗのハロゲン電球Ｌ１の正面図、図２はコイル状フィラメントを拡大して示す説明図、図３はバルブの表面に形成した多層光干渉膜からなる可視光透過赤外線反射膜の一部を拡大して示す断面図である。
【００４２】
図中１は石英ガラスからなる回転楕円状部１Ａに円筒状部１Ｂを連接した形状のバルブで、円筒状部１Ｂの端部に形成した圧潰封止部２内には導入導体の一部を構成するモリブデンＭｏ箔などからなる一対の金属箔３１，３１が封着され、回転楕円状部１Ａの他端部には排気管４が接続されている。
【００４３】
このバルブ１は、肉厚が約１ｍｍ、楕円状部の最大内径ＤＢが約８ｍｍ、２焦点間長さが約９ｍｍ、楕円状部の内部長さが約１０ｍｍ、封止部２を含む全長が約４０ｍｍ、内容積が約６．５ｃｃで透光性の気密容器を構成している。
【００４４】
また、バルブ１一端の圧潰封止部２内に埋設して封着されたそれぞれの金属箔３１，３１には、長短の内部リード線３２，３２および外部リード線３３，３３が接続され、この金属箔３１、内部リード線３２および外部リード線３３の３つの部材で導入部材３を構成している。
【００４５】
そして、たとえばモリブデンＭｏ線からなる内部リード線３２，３２間には、二重コイル状のフィラメント５の両端のレグ部５Ｌ，５Ｌが嵌挿、過締めや溶接などの手段で継線され、このフィラメント５はバルブ１の２焦点間を結ぶ中心軸線上にほぼ沿って配設してある。
【００４６】
この二重コイル状のフィラメント５は、タングステンＷ線を巻回した一次コイル（１ｓｔ）５１をさらに二次巻回（２ｎｄ）５２したもので、従来の二重コイル状のフィラメントと外形は両者間に変わりはないが、細部のディメンションが後述するように異なっている。なお、この二重コイル状のフィラメント５の各部を示す符号の内容はつぎの通りである。
【００４７】
Ｍｇ；タングステン素線２００ｍｍ当たりの重量ｍｇ、
ＷＤ；タングステン素線径ｍｍ、
ＯＡＬ；タングステン素線全長ｍｍ、
Ｐ１；１ｓｔコイルのピッチ間隔ｍｍ、
ＭＤ１；１ＳＴコイルの内径ｍｍ、
Ｄ１；１ｓｔコイルの外径ｍｍ、
ＣＬ１；１ｓｔコイルの全長ｍｍ、
ＴＰＣ１；１ｓｔコイルの１０ｍｍ当たりの巻回（ターン）数、
Ｐ２；２ｎｄコイルのピッチ間隔ｍｍ、
ＭＤ２；２ｎｄコイルの内径ｍｍ、
Ｄ２；２ｎｄコイルの外径ｍｍ、
ＣＬ２；２ｎｄコイルの全長ｍｍ、
ＴＰＣ２；２ｎｄコイルの１０ｍｍ当たりの巻回（ターン）数、
Ｌ２；２ｎｄコイルの有効発光長ｍｍ、
％Ｐ（％ピッチ）；Ｐ１／ＷＤ、Ｐ２／Ｄ１、
％Ｍ（％マンドレル）；ＭＤ１／ＷＤ、ＭＤ２／Ｄ１、
ＶＣ；コイル端部の発光にあまり寄与しないレグ部５Ｌを除いた有効発光長部分が占める仮想筒状体部Ｃの体積、
ＶＷ；仮想筒状体部Ｃ内に在るタングステン素線部分が占める体積、
として説明する。（なお、ピッチ間隔Ｐ１、Ｐ２ｍｍは、ＷＤ、ＴＰＣ１およびＤ１、ＴＰＣ２から算出できる。）
この定格１００〜１１０Ｖ６５Ｗの電球Ｌ１に用いたコイル状フィラメント５は、Ｍｇが約９．８０（線径ＷＤは約０．０５７ｍｍ）、ＯＡＬが約５６２ｍｍのタングステン素線を、ピッチ間隔Ｐ１が約０．０９８ｍｍ、内径ＭＤ１が約０．３ｍｍで、％ピッチＰ１／ＷＤが約１７１％、％マンドレルＭＤ１／ＷＤが約５２７％、全長ＣＬ１が約６０ｍｍで１ｓｔコイル５１が巻回され、さらに、ピッチ間隔Ｐ２が約０．５９９ｍｍ、内径ＭＤ２が約０．９ｍｍで、％ピッチＰ２／Ｄ１が約１４５％、％マンドレルがＭＤ２／Ｄ１が約２１７％のレグ部５Ｌを含む全長ＣＬ２が約９ｍｍの２ｎｄコイル５２として巻回した二重コイル状のフィラメント５としてある。
【００４８】
そして、このフィラメント５は同一定格の電球において、電圧および電力を考慮すれば本発明品も従来品も同じＭｇや長さのタングステン素線が用いられコイルの有効発光長部分の体積ＶＷも同一として、仮想筒状体部Ｃの体積ＶＣを従来品より小さくしてある。
【００４９】
すなわち、本発明品は１ｓｔコイル５１や２ｎｄコイル５２のピッチ間隔Ｐ１、Ｐ２やコイル部の内径ＭＤ１、ＭＤ２や外径Ｄ１、Ｄ２などの巻回条件、ここではＣＬ２、Ｄ２、ＭＤ１、Ｐ１、Ｐ２などを調整して、仮想筒状体部Ｃの体積ＶＣを変えてある。
【００５０】
また、バルブ１内には少量のＣＨ2 Ｂｒ2 やＣＨ3 Ｂｒなどのハロゲン化物およびアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）と窒素（Ｎ2 ）とを混合したガスが常温（２５℃）で約１．５×１０5 Ｐａ（パスカル）封入してある。
【００５１】
また、バルブ１の外表面の周囲部分には、可視光透過赤外線反射膜（以下、赤反膜と称する。）６が形成してある。この赤反膜６は、図３にその一部を拡大して示すようにバルブ１のガラス面に高屈折率層膜６Ｈ，…を作る二酸化チタン（ＴｉＯ2 ）と低屈折率層膜６Ｌ，…を作る二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）とを交互に繰り返えし所定層積層した多層光干渉膜からなる。
【００５２】
また、図示していないが、バルブ１の端部の圧潰封止部２を覆うようにステアタイトやコージライトなどのセラミック製の筒状の本体部および金属シェルやアイレット、端子ピンなどの導電部を備えた口金が耐熱性の接着剤を介し接合されているとともに金属シェルおよびアイレット部に外部リード線が電気的に接続されている。
【００５３】
このような構成の電球Ｌ１を点灯すると、フィラメント５は発熱して可視光とともに大量の赤外線を放射し、フィラメント５から放射した光のうち可視光の殆どはバルブ１および赤反膜６を透過してバルブ１外方へと放射される。また、フィラメント５は回転楕円形状をなすバルブ１の２焦点間を結ぶバルブ１のほぼ中心軸線上に沿って配設してあるので、フィラメント５から放射した７８０〜１５００ｎｍの波長域はもとより２０００ｎｍ位までの赤外線を、回転楕円形面に形成してある赤反膜６で反射して効率よくフィラメント５に戻し、（この赤外線のフィラメント５からの放射と赤反膜６での反射は反復行われる。）フィラメント５を再加熱して発光をより高くし、この結果フィラメント５からの可視光放射が増して、発光効率を向上できる。
【００５４】
そして、本発明に係わる電球Ｌ１は、コイル状フィラメント５の両端側の発光にあまり寄与しないレグ部５Ｌ，５Ｌを除く、二重コイル（２ｎｄコイル）５２部分の有効発光長部分である仮想筒状体部体積ＶＣ中に占めるタングステン素線の体積ＶＷの比率Ｙ（ＶＷ／ＶＣ＝１．２９／１８．０×１００％）は約７．１７％で従来品（ＶＷ／ＶＣ＝１．２９／２１．７×１００％＝５．９４％）より約１．２％増やしてある。
【００５５】
要するに、フィラメント５から放射されてバルブ１表面の赤反膜６で反射した赤外線が、フィラメント５方向に戻り一部は素線に入射し、残りの一部はコイルピッチ間を透過して反対側のバルブ１面に向かっていたのを、本発明ではコイルピッチを密にすることによってピッチ間を透過する赤外線の量を減らして素線に当たり入射する量が多くなるようにしたもので、フィラメント５の赤外線吸収率を高めることができた。その結果、本発明の電球Ｌ１は従来品に比べ寿命を同一（３０００時間）とした場合、光束（Ｌｍ）が約５％、効率（Ｌｍ／Ｗ）が約５％向上できることが確認できた。また、バルブ１言い換えると電球Ｌ１の小形化がはかれた。
【００５６】
なお、図１に示すものと略同一の形状を有する回転楕円形状のバルブ１を用いた他の品種の電球について、上記実施の形態と同様に二重コイル（２ｎｄコイル）部分の有効発光長部分である仮想筒状体部体積ＶＣ中に占めるタングステン素線の体積ＶＷの比率Ｙ（（ＶＷ／ＶＣ）×１００％）を変えた結果を下記表１に示す。
【００５７】
【表１】
0003915310.tif 000002
表１に本発明品と従来品とを対比して示したが、二重コイル（２ｎｄコイル）部分の有効発光長部分である仮想筒状体部体積ＶＣ中に占めるタングステン素線の体積ＶＷの比率Ｙ（（ＶＷ／ＶＣ）×１００％）は、単なる平面の比率ではなく断面円形でかつ巻回したものであるため各品種とも揃ったほぼ同一値とはならずフィラメントを構成するタングステン素線のＭｇ（＝線径）によって、その範囲は変わり本発明者らの実験によれば、図４に示す勾配線が描かれる。この図４において、横軸はＭｇ（ｍｇ／２００ｍｍ）を、縦軸は仮想筒状体部体積ＶＣ中に占めるタングステン素線の体積ＶＷの比率Ｙ（（ＶＷ／ＶＣ）×１００％）を対比して示すグラフである。
【００５８】
そして、この勾配線から算出された下記数式（数式１）の範囲内にあれば、他の定格品種の電球でも同様に発光効率の向上できることが確認できた。また、実用的には下限ＹＬは（数式２）以上であればよいが、ばらつきなどを考慮すると下限ＹＳは（数式３）以上が好ましく、また、上限は密ピッチ傾向となりターン間のショートなどを考慮すると上限ＹＵは（数式４）以下がよかった。
【００５９】
（５／９）Ｍｇ＋２≦Ｙ≦（５／９）Ｍｇ＋８．２  ……（数１）
（５／９）Ｍｇ＋２≦ＹＬ  ………（数式２）
（５／９）Ｍｇ＋２．５≦ＹＳ  ……（数式３）
（５／９）Ｍｇ＋８．２≧ＹＵ  ……（数式４）
また、上述したように、回転楕円形状を有するバルブ内の２焦点間を結ぶ線上にフィラメントを配設すれば、バルブ表面に形成した赤反膜により反射された赤外線はフィラメントに効率よく戻り、発光効率を向上することができるが、本発明者等が究明したところによれば、さらにバルブの大きさやフィラメント各部のディメンションを規制することにより発光効率を高められることが分かった。
【００６０】
すなわち、バルブの大小を問わずバルブ内の２焦点間を結ぶ線上にフィラメントを配設すれば、理論上はバルブ表面に形成した赤反膜からフィラメントに戻る赤外線の帰還率はほぼ同じである。しかし、バルブを小形化しこのバルブに似合ったフィラメントとすると、大形のバルブを用いた場合より発光効率が高まった。
【００６１】
これは、バルブを小形化すれば内容積および２焦点間の間隔が小さくなるとともにフィラメントもその長さＣＬ２やピッチＰ２が小さくなり、狭小部分に密ピッチのフィラメントが配置される結果と推測される。
【００６２】
また、二重コイル状に巻回したフィラメント５の仮想筒状体部Ｃの体積ＶＣに対し回転楕円形状をなすバルブ１の内容積ＶＢが大きいことおよびフィラメント５の外径Ｄ２に対しバルブ１の内径ＤＢが大きいことは、フィラメント５とバルブ１との間隔が離れていて、フィラメント５の発光熱がバルブ１に伝り難く温度上昇が抑制され発光特性を高められないことなどのことから、下記条件を規制することによって、さらにの特性の向上と小形化をはかることができた。
【００６３】
すなわち、フィラメント５の仮想筒状体部Ｃの体積ＶＣｍｍ3 に対するバルブ１の大きさを示す内容積ＶＢｍｍ3 （ＶＢ／ＶＣ）、タングステン素線の密度比（ＶＣ／ＶＷ）に対する上記（ＶＢ／ＶＣ）の比率（ＶＣ／ＶＷ）／（ＶＢ／ＶＣ）およびフィラメント５の外径Ｄ２ｍｍに対するバルブ１の内径ＤＢｍｍ（ＤＢ／Ｄ２）を規制した。
【００６４】
ここでフィラメント５は、上記１００Ｖ（９０〜１１０Ｖ）１０〜１５０Ｗ（０．１〜１．５Ａ）程度の電球に用いられる、Ｍｇが３．０〜１５のタングステン素線（素線径に換算すると約０．０３２〜０．０７０ｍｍ）で形成し、このフィラメント５を小形化した回転楕円形状をなすバルブ１内に封装しハロゲン電球を製作した。なお、使用したフィラメント５のディメンションは表１に示すものを用いた。
【００６５】
下記表２に本発明品と従来品とを対比して示す。表１および２中の左端のＮｏ（番号）は共通した同一のものである。
【００６６】
【表２】
0003915310.tif 000003
表２中、ＶＢはバルブの内容積ｍｍ3 、ＤＢはバルブの内径ｍｍを示す。
【００６７】
そして、上記表２の結果から、
ＶＢ／ＶＣ≦４０  ……（数式５）
（ＶＢ／ＶＣ）／（ＶＣ／ＶＷ）≦２．５  ……（数式６）
ＤＢ／Ｄ２≦６．５  ……（数式７）
を満足すれば、さらに発光効率を向上できるとともにバルブの小形化がはかれた。
【００６８】
そして、上記数式５のフィラメント５の体積に対するバルブ１の内容積を規制するＶＢ／ＶＣ値は小さいほどよく４０を超える場合は、フィラメントの温度分布が高温部と低温部との温度差が顕著になり、温度勾配が原因となる断線やホットスポットの発生による短寿命やバルブの中心軸に対するコイル状フィラメントの軸ずれの影響が大きくなる。また、実験的にも赤外線がフィラメントに帰還するまでのバルブへの反射回数が多くなるなどの理由で好ましくなく、そのほか、コイル状部が占める仮想筒状体部の全体積に対するバルブの大きさを示す指数ＶＢ／ＶＣは小さい方が効率アップすることが確認されている。
【００６９】
また、この下限値は１０程度で、これより小さくなると物理的に電球の製造が困難になるとともにバルブの表面温度が９００℃以上に達し、石英ガラスが結晶化して脆化するなどの理由で好ましくない。
【００７０】
また、上記数式６のタングステン素線の密度比（ＶＣ／ＶＷ）に対する上記（ＶＢ／ＶＣ）の比率（ＶＣ／ＶＷ）／（ＶＢ／ＶＣ）は、コイル状部に対するバルブの大きさを示す指数と、コイルの密巻き度を示す指数との相対関係を表し、この（ＶＣ／ＶＷ）／（ＶＢ／ＶＣ）値が２．５を超える場合は、赤外線のフィラメントへの帰還率が低下し、また、バルブ中心軸に対するコイル状フィラメントの偏心の影響が大きくなる。そのほか、実験結果からみても好ましくない。
【００７１】
また、この下限値は１．０程度で、これより小さくなると、コイル状フィラメントにホットスポットが発生し易くなったり、バルブ表面の温度が異常に上昇し、石英ガラスが結晶化して脆化するなど好ましくない。
【００７２】
さらに、上記数式７のフィラメントのコイル状部外径に対するバルブ１の内径を規制するＤＢ／Ｄ２は、バルブの内径に対するコイルの外径の比を示し、このＤＢ／Ｄ２値が６．５を超える場合は、バルブの中心軸に対するコイル状フィラメントの偏心ずれの影響が大きくなったり、フィラメントへの赤外線帰還率が低下するなどの理由で好ましくない。また、この下限値は３．０程度で、これより小さいとバルブ表面の温度が異常に上昇し、石英ガラスが結晶化して脆化するなど好ましくない。
【００７３】
なお、この可視光透過赤外線反射膜付きのハロゲン電球について、たとえばＲ，Ｓ，Ｂｅｒｇｍａｎが‘ＣＯＭＰＡＣＴ  ＱＵＡＲＴＳ  ＨＡＬＯＧＥＮ  ＬＡＭＰＳＷＩＴＨ  ＩＮＦＲＡＲＥＤ  ＦＩＬＴＥＲ’  ＦＩＦＴＨ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ  ＯＮ  ＴＨＥ  ＳＣＩＥＮＣＥ  ＡＮＤ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴ  ＳＯＵＲＣＥ  に、コイル状フィラメントが吸収する赤外エネルギーＦを高めれば、発光効率が向上することが記載されている。すなわち、
Ｆ＝ａ・Ｇ・Ｒ／（１ー（１ーａ）・Ｇ・Ｒ）
Ｆ：フィラメントが吸収する赤外エネルギー
Ｇ：形状係数（ｇａｉｎ  ｆａｃｔｏｒ）
Ｒ：平均赤外線反射率
ａ：フィラメントによる赤外吸収率
したがって、上式によればフィラメントが吸収する赤外エネルギーＦはＧ・Ｒ・ａによって決定される。上記Ｇはバルブとフィラメントの形状によって決定される。また、Ｒはバルブに形成される赤外線反射膜によって決定される。さらに、ａは通常定数として扱われており０．４程度とされる。
【００７４】
そして、本発明もフィラメントによる赤外吸収エネルギーＦを高められるもので、この論理に矛盾するものではない。
【００７５】
また、上記の可視光透過赤外線反射膜（赤反膜）６の形成は、たとえば以下に述べる浸漬法により行うことができる。まず、バルブ１内にフィラメント５を封装して排気し、ハロゲンおよび不活性ガスなどを封入した電球を用意する。また別途に、高屈折率層６Ｈ，…を形成する物質としてはたとえばテトライソプロピルチタネートなどの有機チタン化合物をアセチルアセトン、ポリエチレングリコールに反応させエタノール系の溶剤に溶かしたチタン含有量が２〜１０重量％、粘度約２．０ｃｐｓに調整したチタン溶液と、低屈折率層６Ｌ，…を形成する物質としてたとえばエチルシリケート重合体などの有機けい素化合物を有機溶剤に溶かし、けい素含有量が２〜１０重量％、粘度約１．０ｃｐｓに調整したけい素溶液とを用意する。
【００７６】
まず、上記電球のバルブ１を、恒温恒湿の雰囲気中で排気管４側から上記のチタン溶液中に封止部２側近くまでを浸漬して所定速度で引き上げ、乾燥後空気中約８００℃（７００〜９００℃）で約１０分間焼成して第１層目の酸化チタン（ＴｉＯ2 ）膜からなる高屈折率層６Ｈを形成する。
【００７７】
つぎに、この第１層目の酸化チタン（ＴｉＯ2 ）膜からなる高屈折率層６Ｈを形成したバルブ１を恒温恒湿の雰囲気中で上記のけい素溶液中に浸漬して所定速度で引き上げ、乾燥後空気中約８００℃（７００〜９００℃）で約１０分間焼成して第１層目の酸化けい素（ＳｉＯ2 ）膜からなる低屈折率層６Ｌを形成する。以下、上記と同様にして第３層目以降の高屈折率層６Ｈ、低屈折率層６Ｌを交互に積層して、ここでは全部でたとえば計８層形成して赤反膜６を得ることができる。
【００７８】
また、この可視光透過赤外線反射膜（赤反膜）６の形成は、浸漬法に限らず真空蒸着、ＰＶＤ、ＣＶＤ、イオンプレーティングなどの方法によるものであってもよい。また、被膜形成材料も酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化けい素（ＳｉＯ2 ）に限らない。
【００８２】
また、バルブの形状は回転楕円形状部に、円筒形状、球形状、回転放物面形状や回転長円形体などの形状を少なくとも一部に備えた複合形状を成すものであってもよい。また、焦点を有するバルブの場合は、この焦点を通りフィラメントを配設すれば、効率よく赤外線をフィラメントに帰還させることができる。
【００８３】
また、図５は本発明の第２の実施の形態を示す反射鏡付（ハロゲン）電球ＲＬで、電球Ｌ１は図１ないし図３に記載のものと同じものなので、図１〜図３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。
【００８４】
図５中、８は硬質ガラス、耐熱性合成樹脂や金属体などで形成された回転放物面、回転楕円面などの形状の反射面を有する反射鏡で、内面にはアルミニウム、クローム、銀などからなる光・熱反射膜８１あるいはダイクロイック膜などの可視光反射赤外線透過膜８１が形成され、その中央背面の基部８２には上記電球Ｌ１の圧潰封止部２が収容される透孔（図示しない。）を有している。そして、この透孔内に電球Ｌ１の圧潰封止部２が置かれた状態でシリコン系などの耐熱性接着剤が注入され、反射面８１に対するフィラメント５位置の焦点合わせが終了したらこの接着剤を固化して、両者を一体化している。
【００８５】
そして、この図５の反射鏡付電球ＲＬを点灯すると、ハロゲン電球Ｌ１は上記実施の形態と同様の光放射作用を奏し、反射鏡８と一体化されていることから光放射特性も一段と向上でき、さらに高い発光効率を得ることができる。なお、この反射鏡付電球ＲＬにおいては、反射鏡８の前方開口部を覆うようにレンズなどの制光体８３や保護のためにカバー部材を設けることは構わない。
【００８６】
また、図６は本発明の第３の実施の形態を示す照明器具９である。この図６中、９１は天井面などに取着される基台、９２は支持ポール、９３はポール９２の先端に回動自在に取付けられた自在継手、９４はこの自在継手が設けられた器具本体、９５は器具本体の前方開口部内に設けられた反射体で、この反射体９５の部分にはソケット（図示しない。）が配設され、このソケット（図示しない。）にハロゲン電球Ｌ１の口金を装着することにより照明器具９が構成される。
【００８７】
そして、この図６に示す照明器具９に装着した電球Ｌ１を点灯すると、電球Ｌ１は上記実施の形態と同様の作用を奏し、高い光放射特性が得られる照明器具９を提供することができる。なお、この照明器具９においては、制光や保護のために反射体９５の前方開口部を覆うようにカバー部材を設けることは構わない。また、第２の実施の形態に示す反射鏡付電球ＲＬをソケット（図示しない。）に装着して使用することも構わない。
【００８８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、フィラメントから放射されてバルブ表面の赤反膜で反射した赤外線の、フィラメントへの帰還率を上げ赤外線の吸収率を高めることができた。その結果、従来品に比べ寿命を同一（３０００時間）とした場合、光束（Ｌｍ）が約５％、効率（Ｌｍ／Ｗ）が約５％向上するとともにバルブの小形化がはかれたハロゲン電球を提供できる。
【００８９】
請求項２の発明によれば、バルブを小形化して、ハロゲン電球の小形化がはかれる。
【００９０】
請求項３の発明によれば、１００Ｖ（９０〜１１０Ｖ）級０〜１５０Ｗ程度の比較的低出力のハロゲン電球に適用して電球の小形化がはかれる。
【００９１】
請求項４および５の発明によれば、コイル状フィラメントの％ピッチおよび％マンドレルを数値規制することにより上記請求項１に記載したと同様な効果を奏する。
【００９３】
請求項６の発明によれば、上記請求項１ないし５に記載の効果を奏する電球が設けてあるので、発光特性の向上した反射鏡付き電球を提供できる。
【００９４】
請求項７の発明によれば、上記請求項１ないし６に記載の効果を奏する電球が設けてあるので、発光特性の向上した照明器具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すハロゲン電球の正面図である。
【図２】コイル状フィラメントを拡大して示す説明図である。
【図３】バルブの表面に形成した多層光干渉膜からなる可視光透過赤外線反射膜の一部を拡大して示す断面図である。
【図４】横軸はフィラメントのＭｇ（ｍｇ／２００ｍｍ）を、縦軸は仮想筒状体部体積Ｖ中に占めるタングステン素線の体積Ｖｗの比率Ｙ（（Ｖｗ／Ｖ）×１００％）を対比して示すグラフである。
【図５】  本発明の第２の実施の形態を示す反射鏡付きハロゲン電球の一部断面正面図である。
【図６】  本発明の第３の実施の形態を示す照明器具の斜視図である。
【符号の説明】
Ｌ１：電球（ハロゲン電球）
ＲＬ：反射鏡付電球（反射鏡付ハロゲン電球）
１：バルブ
２：圧潰封止部
３：導入部材
３２：内部リード線
５：コイル状フィラメント
Ｃ：仮想筒状体部
５Ｌ：レグ部
６：可視光透過赤外線反射膜（赤反膜）
８：反射鏡
８１：反射面
８２：基部
９：照明器具
９４：器具本体
【図１】
0003915310.tif 000004
【図２】
0003915310.tif 000005
【図３】
0003915310.tif 000006
【図４】
0003915310.tif 000007
【図５】
0003915310.tif 000008
【図６】
0003915310.tif 000009