(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
唯一の挟搾部（５）によってハーメチックシールされた石英ガラス球（２）と、挟搾部に固定された口金（１６；３２）と、不活性ガスとハロゲン含有添加物とから成る封入ガスと、２つの端部を持つ発光体（６；２５）と、発光体（６）への電気供給を行うリード系と、固有のヒューズ作用を達成する手段とを備え、リード系は、発光体端部を挟搾部（５；２９）内に埋込まれた密封箔（２０）に接続し長さの一部が挟搾部内に埋込まれたインナリード（１９）を含み、そのインナリード（１９）の少なくとも１つはコイルに巻回されていないワイヤから構成されている電源電圧の交流周波数で点灯する片口金形ハロゲン電球において、固有のヒューズ作用は両インナリード（１９）の少なくとも１つが最大で１３０μｍの直径を持つワイヤから作られることによって達成され、そのワイヤは少なくとも２ｍｍの長さを挟搾部（５；２９）内に埋込まれ、リード間の間隔ｄと印加電圧Ｖとによりリード間にアークが発生した場合にそこに作用する電界強度Ｖ／ｄが１００Ｖ／ｃｍより大きく、発光体（６）と固有のヒューズ作用を達成するインナリード（１９）とが単一ワイヤから作られていることを特徴とするハロゲン電球。
【請求項２】
発光体（６）はＵ、Ｗ又はＶ字状に曲げられ、両リード（１９）はほぼ平行に配置され、少なくとも５ｍｍの間隔でもって挟搾部内に封着されていることを特徴とする請求項１記載のハロゲン電球。
【請求項３】
ランプの全長は７５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のハロゲン電球。
【請求項４】
ランプは反射形ランプであることを特徴とする請求項１記載のハロゲン電球。
【請求項５】
反射形ランプはガラス口金を一体成形された反射器輪郭を有することを特徴とする請求項４記載のハロゲン電球。
【請求項６】
発光体は耐熱性保持手段によって保持されていることを特徴とするを請求項１記載のハロゲン電球。
【請求項７】
インナリードのワイヤの直径は最大で８０μｍであることを特徴とする請求項１記載のハロゲン電球。
【請求項８】
電界強度Ｖ／ｄは２００〜４００Ｖ／ｃｍであることを特徴とする請求項１記載のハロゲン電球。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一の挟搾部によってハーメチックシールされた石英ガラス球と、挟搾部に固定された口金と、不活性ガスとハロゲン含有添加物とから成る封入ガスと、２つの端部を持つ発光体と、発光体への電気供給を行うリード系と、固有のヒューズ作用を達成する手段とを備え、リード系は、発光体端部を挟搾部内に埋込まれた密封箔に接続し長さの一部が挟搾部内に埋込まれたインナリードを含み、そのインナリードの少なくとも１つはコイルに巻回されていないワイヤから構成されている電源電圧の交流周波数で点灯する片口金形ハロゲン電球に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のハロゲン電球は米国特許第４１３２９２２号明細書によって公知である。この電球においては高い点灯電圧（約１１０〜２４０Ｖ）のために場合によっては隣接して位置する両リード間にアーク放電が形成される。それによって、リード及び特に箔は隣接の挟搾部が熱をもはや充分に排出することができなくなる程強く加熱される。最終段階でガラス球が破裂する。従って、電球は補助箔によって挟搾部内へ埋込まれたＵ字状ワイヤ金具の形態の固有のヒューズを含んでいる。
【０００３】
固有ヒューズを備えたハロゲン電球はドイツ連邦共和国実用新案第９１０２５６６号明細書によっても公知である。このハロゲン電球では、リードは単コイルに巻回され挟搾部内に埋込まれた部分から構成されており、その埋込まれた部分の中心範囲はアークが生じた場合の吹消し通路として作用する細長い空所を残している。しかしながら、挟搾工程において空所が確実に生ずるように十分な注意が必要であることは欠点である。
【０００４】
この問題の他の解決法が、すなわち片側又は両側挟搾形ハロゲン電球の挟搾範囲に補助的ないわゆるサーモヒューズを設けることがドイツ連邦共和国特許出願公開第３１１０３９５号公報で提案されている。ここでは主として、挟搾部の範囲に空所を開け、この空所を通してインナリードの長さの一部分を案内することを提案している。リードをガラス内に埋込まないことによって、リードは著しく高速に加熱されて溶断する。しかしながら、空所を開けた挟搾部は非常に複雑なやり方でしか製作することができないので、この方法は非常に費用が掛かる。しかも、空所を開けることは多くのスペースを必要とするので、このような技術は小形ランプには適用できない。片側挟搾形ランプの場合、安定性の理由から両リードの一方しかこのサーモヒューズを備えることができず、それゆえ挟搾部の製作が非常に複雑になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた種類のハロゲン電球において、製作を簡単にしかつ高い点灯信頼性を保証することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明によれば、固有のヒューズ作用が両インナリードの少なくとも１つが最大で１３０μｍの直径を持つワイヤから作られることによって達成され、そのワイヤが少なくとも２ｍｍの長さを挟搾部内に埋込まれ、リード間の間隔ｄと印加電圧Ｖとにより、リード間にアークが発生した場合にそこに作用する電界強度Ｖ／ｄが１００Ｖ／ｃｍより大きく、発光体と固有のヒューズ作用を達成するインナリードとが単一ワイヤから作られていることによって解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の有利な実施態様は次の通りである。
発光体はＵ、Ｗ又はＶ字状に曲げられ、両リードはほぼ平行に配置され、少なくとも５ｍｍの間隔でもって挟搾部内に封着されている（請求項２）。
ランプの全長は７５ｍｍ以下である（請求項３）。
ランプは反射形ランプである（請求項４）。
反射形ランプはガラス口金を一体成形された反射器輪郭を有する（請求項５）。
発光体は耐熱性保持手段によって保持されている（請求項６）。
インナリードのワイヤの直径は最大で８０μｍである（請求項７）。
電界強度Ｖ／ｄは２００〜４００Ｖ／ｃｍである（請求項８）。
【０００８】
【発明の効果】
本発明の特別な効果は、確実に動作するヒューズが特別な補助的措置を講ずることなく得られしかも極めて簡単に製作することができることにある。すなわちインナリードの寸法及び挟搾部の範囲の幾何学的形状を適切に選定すると、アークが万一起こってもこのアークは確実に消弧される。
【０００９】
アークはフィラメント部材間の短絡によって生ずる。この短絡は、電球の点灯時に２つのフィラメント脚部（主にＵ又はＶ字状に曲げられた発光体の場合）が接触することによって又はフィラメントワイヤが破損することによってしばしば惹き起こされる。他の原因は寿命の終了時に極端に薄い個所（ホット・スポット）でフィラメントが焼け切れることであり、このことは主として電源投入時に生じる。フィラメント材料は部分的に燃焼し、最後には挟搾部の角部に沿って両リード間にアークを惹き起こす。その際挟搾部は、電球が破裂する程高い温度になる。
【００１０】
アークの確実な消弧を達成するには、インナリードの少なくとも１つが決して頑丈なワイヤであってはならず、最大で１３０μｍの直径でなければならない。従って、本発明は１００〜１３０μｍの直径がしばしば使用される中電圧ランプに適する。また本発明は８０μｍ以下の太さのワイヤを使用する高電圧ランプに特に好適である。
【００１１】
そのように細く完全に挟搾導入されたワイヤの場合、消弧メカニズムは、ワイヤ材料の一部が挟搾部内で蒸発し、リードの直径を持つ空の毛細管が残されることに基づくことが判明した。放電はとりあえずこの毛細管内で引き続いて生ずる。しかしながら、約２ｍｍの空の毛細管の有効長さから、毛細管の壁との再結合によって放電プラズマの損失が大きくなり、その結果放電は極めて迅速に自然に消弧する。このようなメカニズムは２ｍｓより少ないオーダの時間内で、すなわち電源の通常の交流周波数（５０〜６０Ｈｚ）の半波のごく一部で行われる。さらに、この狭い毛細管は標準的なアークのための５００Ａ以上の通常の高い電流密度に到達しないようにする。すなわち、放電は弱い電流で行われると共に時間及び電流を制限される。放電は遅くとも零点に到達すると消弧する。交流電流の次の半波でアークが再点弧されることは実際上排除される。というのは再点弧には、良く知られているように、最初の点弧の場合よりももっと有利な放電条件が必要とされるからである。
【００１２】
単巻コイルに比較してコイルに巻回されていないワイヤを使用することの特有の利点は、そのワイヤから形成されたリードの質量が挟搾部内に埋込まれる長さが等しい場合著しく小さくなる点である。従って、毛細管内でのワイヤ材料の蒸発は著しく速く真先に行われる。アークは早期に消弧し、固有ヒューズの応動時間は他のヒューズの場合より著しく短い。さらに、アーク内にもたらされるエネルギーは相当小さい。
【００１３】
“コイルに巻回されていないワイヤ”という概念には、以下においては、本来は単コイルに巻回されていたが長く伸ばされ、その結果長く伸ばされた螺旋状ワイヤとなったようなワイヤも含まれると理解すべきである。ピッチは一般にワイヤ直径の１０〜１００倍である。ワイヤはその場合本来の螺旋形状を確かにまだ完全には失っていないが、しかしながらターンは従来技術と反対に挟搾部に細長い空所がもはや生じないように引き伸ばされている。それによって、インナリードの挟搾導入された長さが等しい場合、実際に挿入されたワイヤ長さは全くコイルに巻回されていないワイヤ片（このワイヤ片においては実際に挿入されたワイヤ長さは挟搾導入されたワイヤ長さと同一である）より明らかに長くなる。
【００１４】
ヒューズの確実な応動を保証するために、挟搾部内におけるインナリードの最低長さは２ｍｍである。一般にこの長さは２〜４ｍｍである。
【００１５】
上述の消弧メカニズムは、アークが発生した場合にそこに作用する電界強度Ｖ／ｄが１００Ｖ／ｃｍより大きくなるようにリード間の間隔ｄと印加電圧Ｖとを設定する場合に効果がある。本発明による電球の場合、電界強度は一般に２００〜４００Ｖ／ｃｍである。電界強度が小さいランプの場合、アークは他のメカニズムによって確実に消弧されるので、この種のヒューズは必要とされない。
【００１６】
両リード間の間隔の標準的な値は５〜８ｍｍである。
【００１７】
本発明による電球によれば、差込み形口金又はねじ込み形口金を使用するか否かに関係なく、特に７５ｍｍ以下の極めて小さい全長を達成することができる。６０ｍｍのオーダの特に短い全長は差込み形口金を使用すると達成される。というのは、差込み形口金の場合、ねじ込み形口金におけるねじ山のような、最低長さの減少を制限する要因を考慮する必要がないからである。
【００１８】
本発明によるヒューズの作用は特別に開けられた細長い空所より高速かつ確実である。
【００１９】
インナリードが１５μｍ以上の直径を有すると有利である。発光体及びインナリードはしばしば単一ワイヤから成るユニットとして作ることができる。すなわちインナリードはコイルに巻回されていない発光体端部によって構成される。しかしながら、発光体ワイヤに比較して異なった直径を持つ独立したインナリードを使用することも可能である。
【００２０】
ここで述べたヒューズ装置は、アークの生成後第１半波以内にアークが引き続いて存在するための作動条件が一般に殆どなくなることによって、従来公知のものとは異なるように作用する。一度発生したアークは箔及び挟搾部の加熱が殆ど生じない程迅速に消弧する。温度上昇は５℃以下である。
【００２１】
重要な利点は、通常口金内に組込まれる外部ヒューズを完全に省略することができる点である。これによって、この種の電球の全長を著しく減少させることができる（約２５％）。ヒューズをなくすことによるコストの節約も相当大きくなる。従来のヒューズ構想はまだ充分には完成されていなかったので、それゆえ念のために外部ヒューズは引続き口金内で使用されている。
【００２２】
本発明による片側挟搾形ランプの場合、発光体はＵ、Ｖ又はＷ字状に曲げることができる。第１の実施態様では、両インナリードはコイルに巻回されていない部分として構成される。第２の実施態様では、両リードの１つだけがコイルに巻回されていないワイヤ部分として構成される。特にこの実施態様は軸線上に配置された発光体を有し一般に約１１０Ｖの電源電圧で点灯される片側挟搾形電球に適用することができる。挟搾部に隣接する発光体端部だけをコイルに巻回されていないリードを介して密封箔に接続すると有利である。挟搾部とは反対側の端部へ導かれる他のリードはアンカワイヤとして頑丈なワイヤから構成される。
【００２３】
特に有利な実施態様においては、発光体は非発光部分によってそれぞれ分割された複数の発光部分に分けられる。
【００２４】
石英ガラスとしては、好ましくは少なくとも９４重量％のＳｉＯ2 成分を持つ石英ガラス（例えばビコール（Ｖｙｃｏｒ））が有利である。
【００２５】
本発明による電球の場合、発光体の保持は好ましくはアークの影響を受けない耐熱性保持手段、例えば頑丈なワイヤアンカ又はガラス球の材料から形成されたガラス条片によって行われる。
【００２６】
本発明による電球はコスト的に有利に製造することができる。というのは、部品が少なく、また製造を特に良好に自動化することができるからである。
【００２７】
従って全体として、長寿命（２０００時間）を示しかつ点灯信頼性が改善され、従来では達成されなかったコンパクトな全般照明用のハロゲン電球が提供される。
【００２８】
本発明による電球は電源電圧（約８０Ｖ〜２５０Ｖの範囲）での直接点灯に適する。この電球は適当な口金を備えている。例えば電球はねじ込み形又はピン形又は差込み形口金を備えることができる。標準的な電力は２５〜１５０Ｗである。全般照明のために、片側挟搾形電球を外管で包囲することができる。コンパクトであるので、この電球を反射器（例えばＰＡＲランプ、アルミニウム蒸着反射形ランプ、コールドライト反射形ランプ）内で使用すると有利である。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
図１は７５Ｗの電力を持つ全般照明用のハロゲン電球１を示し、このハロゲン電球は２３０Ｖの電源に直接接続するのに適している。ハロゲン電球１は、外径約１２．５ｍｍ、内径１０．５ｍｍ（公差０．８ｍｍ）及び全長約６０ｍｍ（従来は８６ｍｍ）の石英ガラス製円筒状ガラス球２を有している。このガラス球２の一端部は中央に排気管４を有する丸形頭部３に形成されている。ガラス球２の他端部は差込み形口金１６を固定した挟搾密封部（ピンチシール）５によって閉鎖されている。１．６５ｃｍ3 の容積を持つガラス球２には、８０％のＫｒ及び２０％のＮ2 から成り、０．００５％のＣＢｒＣｌＦ2 から成るハロゲン添加物を添加された不活性ガス混合体が封入されている。電球の最大外径は１８ｍｍである。
【００３１】
連続的に二重コイルに巻回されＵ字状に曲げられたタングステン製発光体６はガラス球の内部のほぼ全長に亘って延在し、その場合軸線に直角に延びる基部７は丸形頭部３の近くに配置され、一方本来の発光フィラメント部８を形成するＵ字状の両脚部は基部７から、挟搾密封部５に向かって僅かに外側へ開くように延びている。発光体６は、約２８０μｍの直径を持つタングステン製支持ワイヤから作られたアンカ９によって保持されている。このアンカ９は電球の軸線を含む一平面内でほぼ曲げられており、軸平行に互いに対向位置してガラス球２の内壁１２に当接する２つの脚部１０、１１間にガラス球２の内径に亘って張られた横方向部１３が延びている。他のアンカ部分は１４ａ〜１４ｆを付されている。
【００３２】
発光フィラメント部８にはその端部が約４ｍｍの長さのコイルに巻回されていない短い部分１９が続いており、この部分１９はインナリードとして機能する。このインナリード１９は３ｍｍの長さが挟搾密封部５内に封着され、そこでモリブデン製密封箔２０に溶接されている。発光体及びリードのワイヤ直径は３６μｍである。
【００３３】
溶接を簡略化するために、約２×２ｍｍの範囲２２は各箔上に溶接補助材（白金ペースト）が塗布されている。リード１９は挟搾密封部５から約１ｍｍだけガラス球２の内部へ突入している。
【００３４】
箔２０の外側端部には接触ピン２１が溶接されており、この接触ピン２１は挟搾密封部５の端部から外部へ突出して差込み形口金１６のアイレット１７に結合されている。
【００３５】
構成が第１の実施例とほぼ一致している第２の実施例（図２）は２５〜６０Ｗの電力を持つ全長７０ｍｍ（従来は約９０ｍｍ）の２３０Ｖランプである。第１の実施例とはリードを含む発光体のみが異なって構成されている。ワイヤの直径は電力に応じて約１５〜４５μｍである。発光体２５はＵ字状に曲げられている。発光体２５の軸線に平行に案内された両脚部は、単コイルに巻回された部分２７によってそれぞれ互いに結合された２つの二重コイルに巻回された発光部２６に分けられている。Ｕ字の結合部２８は同様に単コイルに巻回されている。この結合部２８は軸線に直角に排気管２４の近くに配置されている。その端部は９０°曲げられてそれぞれ発光部２６へ延びている。
【００３６】
結合部２８の高さのところで発光体２５はガラス球の材料から形成された楕円形ガラス条片３０によって固定されている。結合部２８はガラス条片３０内に挟搾導入されている。さらに、発光体２５は単コイルに巻回された部分２７の範囲が円形断面の別のガラス条片３１によってそれぞれ固定されている。
【００３７】
ガラス球の挟搾密封部２９にはねじ込み形口金３２が固定されており、その接触面３３は公知のように、しかしながら中間接続されたヒューズを要することなく、リード線３４を介してガラス球の外側接触ピン３５に接続されている。
【００３８】
本発明による電球（Ａ）、細長い空所を持つ電球（Ｂ１）ならびに頑丈なリード（直径２８０μｍ）を持つ電球（Ｂ２）を比較すると、次の相違が生じる。
【００３９】
アークでの電流強度は本発明（Ａ）によれば従来の６００Ａ（Ｂ２）もしくは７０Ａ（Ｂ１）に比べて６０Ａに制限される。
【００４０】
アークの持続時間は本発明（Ａ）によれば従来の３ｍｓ（Ｂ１）もしくは２５ｍｓ（Ｂ２）に比べて約１ｍｓに減少した。
【００４１】
電力消費は本発明（Ａ）によれば従来の５ｍＷS （Ｂ１）もしくは２７００ｍＷS （Ｂ２）に比べて約１ｍＷS に制限される。
【００４２】
箔の温度上昇は従来の２０Ｋ（Ｂ１）もしくは１０００Ｋ以上（Ｂ２）に比べて５Ｋ（Ａ）しかない。
【００４３】
本発明の有効性は、特に、２２０Ｖ電源で７５Ｗ／１２Ｖの電球を故意に誤動作させた際アークが確実に消弧されかつガラス球の破裂が生じないことによって立証される。
【００４４】
全体として、本発明によれば、中電圧及び高電圧点灯用の片側挟搾形電球において、高い信頼性及び短い応動時間が得られ、しかも簡単かつコスト的に有利な製造が可能になる。
【００４５】
図３は２３０Ｖの点灯電圧及び５０Ｗの電力を持つ反射形ランプ４０を示す。組込み電球４１自体は図２と同じように構成されている。この組込み電球４１は約１３ｍｍの外径を有する。コンパクト性を改善するために、組込み電球４１はガラス球の丸形頭部の範囲に設けられた単一のガラス条片４２しか有していない。このようにして、組込み電球４１は挟搾部から排気管まで計算して僅か３８ｍｍの全長となる。従って、ランプは５０ｍｍの外径を有する非常にコンパクトなガラス製反射器４３内に収納することができる。挟搾部４５の根元に配置された金属薄板製孔明き板４４が固定の改善に役立っている。
【００４６】
反射器４３は頚部４６へ向かって２０ｍｍの外径に先細にされている。その全長は４９ｍｍである。さらに、接近して並置された２つの短い平行な脚部４７を有するフィラメントは反射器の光分布に有利に作用する。両フィラメント脚部の寸法は約０．５×９．５ｍｍである。
【００４７】
固有のヒューズを備えていない従来の反射形ランプの場合、通常では反射器の球形体と口金との間に、ヒューズを収納したセラミックス製中間部品が配置されるのに対して、この実施例ではその中間部品は省略されている。この中間部品は従来は反射器内に接合剤で固着されなければならない。この実施例では中間部品が省略されているので口金の接合剤も完全に省略される。
【００４８】
反射形ランプは全長をより一層短くするために反射器４３の頚部４６に直接一体成形されたガラス口金４８を有している。このガラス口金４８は頚部４６の平坦状端部面４９から主として構成されている。組込み電球４１のアウタリード５０は２つの開口部を通って外部へ案内され、２つの接触ピン形シェル５１内に挿入されて圧着されている。この接触ピン形シェル自体は開口部内へ挿入されてリベット締めされている。このガラス口金の原理はドイツ連邦共和国実用新案第８２３４５０９号明細書に記載されたガラス口金と同じである。
【００４９】
別の実施例では、この反射形ランプはガラス口金の代わりに通常のねじ込み形口金又は差込み形口金を有する。
【００５０】
図３に示された実施例は公知の反射形ランプに比べて特別な利点を有している。というのは、部品の個数（この実施例の場合６個の部品、従来は中間部品を含めて１０個の部品）が減少すると共に、据付け技術が著しく簡単になるからである。従って、本発明によるこの反射形ランプは著しくコスト的に有利でしかも短い時間で製造することができる。
【００５１】
必要な紫外線保護を保証するために、石英ガラスが公知のようにドープされる場合、固有のヒューズに基づいてさらにカバー板を省略することができる。
【００５２】
本発明は図示の実施例に限定されるものではない。特に、１１０Ｖの電源電圧で点灯するハロゲン電球にも好適である。さらに、両フィラメント部はもっと細分化することができる。発光体の耐衝撃性は補助的な措置を講ずることによってより一層改善することができる。封入ガスは公知の成分から構成することができる。例えばハロゲン添加物としてＣＨ2 Ｂｒ2 を使用することができる。ワイヤ製保持アンカの他に、発光体固定のために、ガラス球の材料から形成された石英ガラス製管状ホルダ（ガラス条片）を使用することができる。
【００５３】
他の実施例では、発光体は軸線上に配置され、挟搾部側端部へ導かれるリードはコイルに巻回されていない部分として挟搾部内へ封着される。
【００５４】
本発明によれば、全般照明に特に適するような、電源に直接接続するための２５Ｗ以上の僅かな入力電力を持つ価格的に手頃なハロゲン電球を構成することができる。好ましい電力は最大２５０Ｗである。
【００５５】
本発明が特に小電力（２５〜７５Ｗ）の片側挟搾形ハロゲン電球用に適用されると有利である。というのは、このハロゲン電球の場合特にガラス口金又は差込み形口金を使用して本発明の省スペース効果を最大限に活かせるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高電圧ハロゲン電球の第１の実施例を示す断面図。
【図２】ハロゲン電球の第２の実施例を示す断面図。
【図３】反射形ランプの第３の実施例示す断面図。
【符号の説明】
１  ハロゲン電球
２  ガラス球
３  丸形頭部
４  排気管
５  挟搾密封部
６  発光体
７  基部
８  発光フィラメント部
９  アンカ
１０、１１  脚部
１２  内壁
１３  横方向部
１４ａ〜１４ｆ  アンカ部品
１９  コイルに巻回されていない部分（インナリード）
２０  密封箔
２１  接触ピン
２４  排気管
２５  発光体
２６  二重コイルに巻回された発光部
２７  単コイルに巻回された部分
２８  結合部
２９  挟搾密封部
３０、３１  ガラス条片
３２  ねじ込み形口金
３３  接触面
３５  外部接触ピン
４０  反射形ランプ
４１  組込み電球
４２  ガラス条片
４３  反射器
４４  孔明き板
４５  挟搾密封部
４６  反射器頚部
４７  脚部
４８  ガラス口金
４９  平坦状端部面
５０  アウタリード
５１  接触ピン形シェル
【図１】
0004054086.tif 000002
【図２】
0004054086.tif 000003
【図３】
0004054086.tif 000004