JP2000323103A

JP2000323103A - 白熱電球

Info

Publication number: JP2000323103A
Application number: JP11132548A
Authority: JP
Inventors: Nagafumi Tsukada; 長文塚田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2000-11-24
Also published as: US6316878B1; AU4430900A; WO2000070653A1

Abstract

(57)【要約】【課題】自動的にフィラメントに流れる電流を制御
し、フィラメントへの突入電流を抑制できる白熱電球を
提供する。【解決手段】フィラメント６０と直列に接続されてバ
ルブ５４内に配された抵抗体１２と、抵抗体１２に並列
に接続されてバルブ５４内に配され、バイメタル素子１
４ａにより接点１４ｂが開閉される感温スイッチ１４と
を具備し、電流が供給され始めると、フィラメント６０
の発熱によりバイメタル素子１４ａが変形し、バイメタ
ル素子１４ａが所定の温度に達したら接点１４ｂが閉状
態となって抵抗体１２を短絡する。この動作においては
当初は抵抗体１２を介して電流がフィラメント６０に供
給されるから、フィラメント６０への突入電流は抑制さ
れる。そして抵抗体１２が短絡された後には白熱電球１
０は明るい状態で点灯し、その後は電流が供給され続け
る限り、バルブ５４内の温度は低下することはないた
め、点灯状態が続く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は白熱電球に関し、特
に自動的にフィラメントに流れる電流を調整する白熱電
球に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な白熱電球５０は図７（ａ），
（ｂ）に示すように、口金５２が取り付けられた硝子製
のバルブ５４内に、一対の導入線５６ａ，５６ｂが硝子
製のピッチ５８に互いに離間して立設され、この導入線
５６ａ，５６ｂの先端間にフィラメント６０がその両端
が支持されて取り付けられている。口金５２は各導入線
５６ａ，５６ｂに電流を供給する端子部として機能す
る。そして、口金５２から各導入線５６ａ，５６ｂを介
してフィラメント６０に電流が供給されると、フィラメ
ント６０が赤熱して発光し、白熱電球５０が点灯するの
である。白熱電球のフィラメント６０は、常温では非常
に抵抗値が小さいため、電流が供給され始めた瞬間には
定格電流値の約１３〜１６倍の電流が流れる。このた
め、過度な電流のオン・オフはフィラメントにかかる負
荷が大きく、白熱電球５０の寿命を縮めることになる。
よって、容易に交換できないような場所に取り付けられ
る等、耐久性が要求される白熱電球の場合には、図示は
しないが、白熱電球のバルブ（ガラス球）内に、フィラ
メントと直列に、温度が低い時にはフィラメントに流れ
る電流を制限できるだけの抵抗値を有しており、その後
電流が供給されて発熱するフィラメントからの熱により
温度が上昇すると抵抗値が減少するサーミスタを設け、
電流を供給した直後のフィラメントへの突入電流を自動
的に抑えるようにした構造のものがある。

【０００３】また、従来から白熱電球（いわゆる豆電球
も含めたフィラメントが発光して点灯する照明器具全般
を言う）は、店舗のショーウィンドウ、クリスマスツリ
ー等の装飾用や、工事現場や交通規制箇所での注意喚起
用に白熱電球を複数つなげて使用され、しかも接続され
た白熱電球をそれぞれ周期的に自動点滅させて、その装
飾効果や注意喚起効果を高めるようにしている。そして
このように周期的に自動点滅させるには図示はしない
が、白熱電球のバルブ内にフィラメントと直列に、バイ
メタル素子によって接点がオン・オフする構成の感温ス
イッチを配置する方法が一般的である。

【０００４】その動作は、最初に、バルブ内の温度が低
い場合にはバイメタル素子により感温スイッチの接点が
閉状態にあり、フィラメントへ電流が供給される。次
に、フィラメントの発熱と共にバイメタル素子の温度も
次第に上昇し、所定の温度以上になったら接点が開状態
となり、フィラメントへの電流供給が中止される。次
に、電流が供給されないとフィラメントは発熱せず、バ
ルブ内の温度と共にバイメタル素子の温度も次第に低下
し、再度接点が閉状態となり、フィラメントへの電流供
給が再開される。以上の動作を繰り返すことによって、
白熱電球は自動的に点滅動作を繰り返すのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成の各白熱電球には次のような課題がある。まず、
電流を供給し始めた直後のフィラメントへの突入電流を
抑制する白熱電球の場合には、サーミスタ自体の単価が
高く、これを使用すると白熱電球自体の製品価格も高価
となってしまうという課題がある。次に、白熱電球を装
飾用や注意喚起用に使用する分野においては、近年で
は、このように単に点滅、すなわちオン・オフを繰り返
す白熱電球が多いなかで、他との差別化を図って装飾効
果や注意喚起効果を一層高めるために、白熱電球の点灯
時の明るさが変化するもの、つまり明暗を繰り返す白熱
電球が望まれているが、上記の白熱電球の構成ではオン
・オフ状態しか取りえず、フィラメントに流れる電流量
を制御できないために自動的に明暗状態を繰り返すよう
にできないという課題がある。

【０００６】従って、本発明は上記課題を解決すべくな
され、その目的とするところは、自動的にフィラメント
に流れる電流を制御し、フィラメントへの突入電流を抑
制したり、また発光時にフィラメントに流れる電流を周
期的に増減して明暗状態を作ることができる白熱電球を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る請求項１の白熱電球は、フィラメント
と直列に接続されてバルブ内に配された抵抗体と、該抵
抗体に並列に接続されて前記バルブ内に配され、バイメ
タル素子により接点が開閉される感温スイッチとを具備
し、電流が供給され始めると、前記フィラメントの発熱
により前記バイメタル素子が変形し、バイメタル素子が
所定の温度に達したら前記接点が閉状態となって前記抵
抗体を短絡することを特徴とする。これによれば、電流
が白熱電球に供給され始めた直後は、バルブ内の温度が
低くバイメタル素子の温度も低いから、感温スイッチの
接点は開状態となっている。よって、フィラメントに直
列に配された抵抗体は短絡されておらず、電流は抵抗体
を介してフィラメントに供給され、フィラメントへの突
入電流は抑制される。この状態では白熱電球はフィラメ
ントへの電流が抑制されているため、暗い状態で点灯し
ている。その後しばらくすると、電流が供給されたフィ
ラメントは次第に発熱し、その熱によりバイメタル素子
が変形して接点が閉状態となる。これにより、抵抗体が
短絡されてフィラメントへの電流は抵抗体からの制限を
受けず、白熱電球は明るい状態で点灯する。そして一旦
明るい状態で点灯した後には外部から電流が供給され続
ける限り、バルブ内の温度は低下することはないため、
点灯状態が続く。

【０００８】また、本発明に係る請求項２の白熱電球
は、フィラメントと直列に接続されてバルブ内に配され
た抵抗体と、該抵抗体に並列に接続されて前記バルブ内
に配され、バイメタル素子により接点が開閉される感温
スイッチとを具備し、電流が供給され始めると、前記フ
ィラメントの発熱により前記バイメタル素子が変形し、
バイメタル素子が所定の温度に達したら前記接点が開状
態となって前記抵抗体によりフィラメントへの電流が減
少し、フィラメントへの電流の減少によるフィラメント
の発熱量の低下に伴ってバイメタル素子が逆方向へ変形
することで接点を再度閉状態とすることを特徴とする。
これによれば、電流が白熱電球に供給され始めてしばら
くの間は、バルブ内の温度も低くバイメタル素子の温度
自体も所定の温度未満であるから、感温スイッチの接点
は閉状態にあり、抵抗体が短絡された状態でフィラメン
トに電流が供給される。よって、白熱電球は明るく点灯
する。続いて電流が供給されたフィラメントの発熱によ
り、バルブ内の温度が次第に上昇するとバイメタル素子
が変形し、バイメタル素子が所定の温度に達したら、接
点が開状態となり、抵抗体によりフィラメントへの電流
が制限され、白熱電球は暗く点灯する。そしてフィラメ
ントの発熱量は電流が減少することによって減り、バル
ブ内の温度も次第に低下し、それに伴ってバイメタル素
子の温度も次第に低下するからしばらくして接点が閉状
態となり、白熱電球は再度明るく点灯する。このように
電流が供給されている間、白熱電球はフィラメントへの
電流が周期的に増減するように自動的に自ら制御を行
い、明状態と暗状態とを繰り返しながら点灯する。

【０００９】また、本発明に係る請求項３の白熱電球
は、フィラメントと直列に接続されてバルブ内に配され
た抵抗体と、該抵抗体に並列に接続されて前記バルブ内
に配され、第１バイメタル素子により第１接点が開閉さ
れる第１感温スイッチと、前記抵抗体に直列に接続され
て前記バルブ内に配され、第２バイメタル素子により第
２接点が開閉される第２感温スイッチとを具備し、電流
が供給され始めると、前記フィラメントの発熱により前
記第１バイメタル素子および第２バイメタル素子が変形
し、最初に前記第１接点が開状態となって前記抵抗体に
よりフィラメントへの電流が減少し、遅れて前記第２接
点が開状態となってフィラメントへの電流供給を中止
し、フィラメントの発熱の中止に伴って第１バイメタル
素子および第２バイメタル素子が逆方向へ変形すること
で、再度、第１接点がまず閉状態となった後に遅れて第
２接点が閉状態となることを特徴とする。

【００１０】これによれば、電流が白熱電球に供給され
始めてしばらくの間は、バルブ内の温度も低く第１、第
２バイメタル素子双方の温度自体も低いため、第１、第
２感温スイッチの各第１、第２接点は閉状態にあり、抵
抗体が短絡された状態でフィラメントに電流が供給され
る。よって、白熱電球は明るく点灯する。続いて電流が
供給されたフィラメントの発熱により、バルブ内の温度
が次第に上昇すると第１、第２バイメタル素子双方が変
形し始めるが、各バイメタル素子の温度特性の差によ
り、まず第１接点が開状態となって抵抗体の短絡を中止
する。抵抗体によってフィラメントへの電流が制限され
るから、白熱電球は暗く点灯する。そして抵抗体の値の
設定いかんによっては、フィラメントの発熱量は電流の
減少により減るが、その減り度合いを小さくしてバルブ
内の温度はその後も次第に上昇するようにできる。そし
てバルブ内の温度がさらに上昇すると遅れて第２接点が
開状態となってフィラメントへの電流供給が中止され
る。よって、白熱電球は消灯する。その後は、白熱電球
は次第に温度が下がり、第１、第２バイメタル素子双方
がいままでとは逆の方向へ変形し始め、まず第１接点が
再度閉状態となった後に遅れて第２接点が再度閉状態と
なる。これにより、各第１接点、第２接点は当初の状態
に戻り、第２接点は閉状態となるからフィラメントへの
電流供給が再開される。このように白熱電球は、電流が
外部から供給されている間、フィラメントへの電流を周
期的に増減、そしてオフと自動的に自ら制御し、明状態
（点灯）→暗状態（点灯）→消灯状態→明状態（点灯）
→・・・、を繰り返す。

【００１１】また、本発明に係る請求項４の白熱電球
は、フィラメントと直列に接続されてバルブ内に配され
た抵抗体と、該抵抗体に並列に接続されて前記バルブ内
に配され、第１バイメタル素子により第１接点が開閉さ
れる第１感温スイッチと、前記抵抗体に直列に接続され
て前記バルブ内に配され、第２バイメタル素子により第
２接点が開閉される第２感温スイッチとを具備し、電流
が供給され始めると、前記フィラメントの発熱により前
記第１バイメタル素子および第２バイメタル素子が変形
し、最初に前記第１接点が閉状態となって前記抵抗体が
短絡されてフィラメントへの電流が増加し、遅れて前記
第２接点が開状態となってフィラメントへの電流供給を
中止し、フィラメントの発熱の中止に伴って第１バイメ
タル素子および第２バイメタル素子が逆方向へ変形する
ことで、再度、まず第１接点が開状態となった後に遅れ
て第２接点が閉状態となることを特徴とする。

【００１２】これによれば、電流が白熱電球に供給され
始めてしばらくの間は、バルブ内の温度も低く第１、第
２バイメタル素子双方の温度自体も低いため、第１感温
スイッチの第１接点は開状態にあり、一方第２感温スイ
ッチの第２接点は閉状態にあり、抵抗体を介してフィラ
メントに電流が供給される。よって、白熱電球は暗く点
灯する。続いて電流が供給されたフィラメントの発熱に
より、バルブ内の温度が次第に上昇すると第１、第２バ
イメタル素子双方が変形し始めるが、各バイメタル素子
の温度特性の差により、まず第１接点が閉状態となって
抵抗体を短絡する。抵抗体によるフィラメントへの電流
の制限が解除されるから、白熱電球は明るく点灯する。
そしてフィラメントの発熱量は増加するのでバルブ内の
温度はさらに上昇する。その後遅れて第２接点が開状態
となってフィラメントへの電流供給が中止される。よっ
て、白熱電球は消灯する。その後は、白熱電球は次第に
温度が下がり、第１、第２バイメタル素子双方がいまま
でとは逆の方向へ変形し始め、まず第１接点が再度開状
態となった後に遅れて第２接点が再度閉状態となる。こ
れにより、各第１接点、第２接点は当初の状態に戻り、
第２接点が閉状態となるからフィラメントへの電流供給
が再開される。このように白熱電球は、電流が外部から
供給されている間、フィラメントへの電流を周期的に増
減、そしてオフと自動的に自ら制御し、暗状態（点灯）
→明状態（点灯）→消灯状態→暗状態（点灯）→・・
・、を繰り返す。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る白熱電球の好
適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。（第１の実施の形態）本実施の形態の白熱電球１０は、
白熱電球１０へ電流を供給し始めた直後のフィラメント
への電流量を制御し、フィラメントに突入電流が流れる
のを抑制するようにしたものである。まず、白熱電球１
０の構造について図１を用いて説明する。なお、白熱電
球としての基本構造は従来例で説明した白熱電球５０と
同じであり、共通する部分については同じ符号を付して
詳細な説明は省略する。白熱電球１０は図１に示すよう
に、口金５２が取り付けられた硝子製のバルブ５４内
に、一対の導入線５６ａ，５６ｂの先端間に支持されて
フィラメント６０が配されている。そして本実施の形態
の白熱電球１０の特徴点は、フィラメント６０と直列に
抵抗体１２が接続され、その抵抗体１２に並列にバイメ
タル素子１４ａにより接点１４ｂが開閉される感温スイ
ッチ１４が設けられている点にある。この抵抗体１２と
感温スイッチ１４とは共にバルブ５４内に配されてい
る。この感温スイッチ１４は、温度が常温程度の場合に
は接点１４ｂが開状態となっており、フィラメント６０
の発熱によってバルブ５４内の温度が上昇した際にはバ
イメタル素子１４ａが変形し、バイメタル素子１４ａの
温度が所定の温度に達したら接点１４ｂが閉状態とな
る。

【００１４】続いて、本実施の形態の白熱電球１０の動
作について説明する。なお、最初に、白熱電球１０には
電流が供給されておらず、バルブ５４内の温度は常温で
あるとする。従って、バルブ５４内の温度が低くバイメ
タル素子１４ａの温度も低いから、感温スイッチ１４は
その接点１４ｂが開状態であり、抵抗体１２は感温スイ
ッチ１４によっては短絡されていない。この状態から白
熱電球１０に電流を供給し始めると、フィラメント６０
には抵抗体１２を介して電流が供給される。このため、
従来の白熱電球５０のように、フィラメント６０の温度
が上がり、その抵抗値がある程度大きくなるまでの間、
フィラメント６０に突入電流が流れるようなことは、抵
抗体１２により抑制されるので、フィラメント６０の劣
化が抑えられ、白熱電球１０自体の耐久性が向上する。
また、この状態では白熱電球１０はフィラメント６０へ
の電流が抵抗体１２により抑制されているため、暗い状
態で点灯している。

【００１５】その後しばらくすると、電流が供給された
フィラメント６０から発せられる熱により、バルブ５４
内の温度が上昇し、それに伴ってバイメタル素子１４ａ
の温度も上昇するから、バイメタル素子１４ａが変形
（湾曲）し始める。そしてバイメタル素子１４ａの温度
が所定の温度に達したら、バイメタル素子１４ａにより
接点１４ｂが閉状態となる。これにより、抵抗体１２が
感温スイッチ１４により短絡されてフィラメントへ供給
される電流は抵抗体１２の制限を受けない状態となる。
そしてこの時までには、フィラメント６０はある程度発
熱しており、その抵抗値は常温時に比べて十分大きくな
っているため、抵抗体１２が短絡されても従来例のよう
にフィラメント６０に大きな電流が流れることはない。
よって、フィラメント６０に過電流による過負荷が加わ
らないため、フィラメント６０の寿命、ひいては白熱電
球１０の寿命が従来例よりも延びる。なお、抵抗体１２
が短絡されるため、この状態では白熱電球１０は従来例
と同じ明るい、通常の状態で点灯している。そして、白
熱電球１０は一旦明るい状態で点灯した後には外部から
電流が供給され続ける限り、バルブ５４内の温度は低下
することはないため、点灯状態が続く。

【００１６】（第２の実施の形態）本実施の形態の白熱
電球１６は、点灯した状態で、その明るさが明暗を繰り
返すように、フィラメントへの電流量を自動的に制御す
るものであり、装飾用や注意喚起用に使用される。ま
ず、白熱電球１６の構造について図２を用いて説明する
が、基本的な構成は第１の実施の形態と同じであり、同
じ構成については同じ符号を付して説明は省略し、相違
する構成についてのみ説明する。第１の実施の形態の白
熱電球１０の感温スイッチ１４が常温時には接点１４ｂ
が開状態となっており、フィラメント６０の発熱による
温度上昇に伴って接点１４ｂが閉状態となるものであっ
たが、本実施の形態の白熱電球１６の感温スイッチ１８
はその逆の動作をする構成となっている。すなわち、感
温スイッチ１８は常温時には接点１８ｂが閉状態となっ
ており、フィラメント６０の発熱による温度上昇に伴っ
てバイメタル素子１８ａが変形して接点１８ｂが開状態
となる。そして、バイメタル素子１８ａの温度特性や抵
抗体１２の抵抗値は、接点１８ｂが開状態となってフィ
ラメント６０への電流が抵抗体１２により制限された際
に、フィラメント６０には電流が供給されているため発
熱を続行するのであるが、その発熱量は大きく低下し、
バルブ５４内の温度が低下して、バイメタル素子１８ａ
が逆方向へ変形し、しばらくして接点１８ｂが閉状態と
なるような発熱量となる構成となっている。

【００１７】次に、動作について説明する。なお、最初
に、白熱電球１６には電流が供給されておらず、バルブ
５４内の温度は常温であるとする。従って、バルブ５４
内の温度が低くバイメタル素子１８ａの温度も低いか
ら、感温スイッチ１８はその接点１８ｂが閉状態であ
り、抵抗体１２は感温スイッチ１８によって短絡されて
いる。この状態から白熱電球１６に電流を供給し始める
と、フィラメント６０には抵抗体１２を介して電流が供
給され、従来の白熱電球５０のように明るい状態で最初
は点灯する（ステップ１００）。

【００１８】その後しばらくすると、フィラメント６０
からの熱により、バルブ５４内の温度が上昇し、それに
伴ってバイメタル素子１８ａの温度も上昇するから、バ
イメタル素子１８ａが変形（湾曲）し始める。そしてバ
イメタル素子１８ａの温度が所定の温度に達したら、バ
イメタル素子１８ａにより接点１８ｂが開状態となる。
これにより、抵抗体１２によってフィラメント６０への
電流が制限され、フィラメント６０の光量や発熱量が低
下する。白熱電球１６は、暗い状態で点灯することにな
る（ステップ１０２）。そして上述したように電流が制
限されたフィラメント６０の発熱量は大きく低下し、バ
ルブ５４内の温度が低下する。これにより、バイメタル
素子１８ａが逆方向へ変形し、しばらくして接点１８ｂ
が再度、閉状態となり、抵抗体１２が感温スイッチ１８
によって短絡されて、電流が供給され始めた時と同じ状
態（ステップ１００）に戻る。白熱電球１６は再度、明
るい状態で点灯して、バルブ５４内の温度が再度上昇を
開始する。

【００１９】このように電流が供給されている間、白熱
電球１６は上述したステップ１００〜ステップ１０２を
繰り返すため、白熱電球１６はフィラメント６０への電
流が周期的に増減するように自動的に自ら制御を行う。
よって白熱電球１６は明状態と暗状態とを繰り返しなが
ら点灯する。

【００２０】（第３の実施の形態）本実施の形態の白熱
電球２０は、明るく点灯する状態と、暗く点灯する状態
と、消灯状態とをこの順番で繰り返すものである。ま
ず、白熱電球２０の構造について図３を用いて説明する
が、上述した第１の実施の形態や第２の実施の形態の白
熱電球１０，１６の構成と同じ構成があれば、同じ符号
を付して詳細な説明は省略し、特徴部分について詳細に
説明する。

【００２１】本実施の形態の構成上の特徴点は、図３に
示すように、第２の実施の形態の白熱電球２０の構成に
加え、抵抗体１２に直列に接続されてバルブ５４内に配
され、バイメタル素子により接点が開閉されるもう一つ
の感温スイッチ２２が設けられている点にある。ここ
で、感温スイッチが２つバルブ５４内に設けられている
ため、各感温スイッチを区別するため、抵抗体１２に並
列に設けられたものを第１感温スイッチ１８とし、その
バイメタル素子を第１バイメタル素子１８ａ、接点を第
１接点１８ｂとし、一方抵抗体１２に直列に設けられた
ものを第２感温スイッチ２２とし、そのバイメタル素子
を第２バイメタル素子２２ａ、接点を第２接点２２ｂと
する。そして、各感温スイッチ１８，２２の温度特性は
互いに相違しており、その概要は、第１感温スイッチ１
８は第２感温スイッチ２２よりも周囲温度の変化に対す
る追従性が良く、バルブ５４内の温度がフィラメント６
０の発熱により次第に上昇していく際には、第２感温ス
イッチ２２よりも先にスイッチが作動（閉状態から開状
態に移行）し、バルブ５４内の温度が次第に低下してい
く際にも、第２感温スイッチ２２よりも先にスイッチが
作動（開状態から閉状態に移行）する。なお、各感温ス
イッチ１８，２２の温度特性を上記のようにするために
は、例えば、バイメタルを構成する金属板の厚みを変え
て比熱は第１バイメタル素子１８ａの方が第２バイメタ
ル素子２２ａより小さくして追従性を良くし、一方カッ
トオフ温度は第１バイメタル素子１８ａの方が低くなる
ように設定すれば良い。そして、２つのバイメタル素子
１８ａ、２２ａの比熱特性は、考えられる使用環境に
て、初期段階より上記動作をするように設定されたもの
とする。

【００２２】次に、動作について図３と図４を用いて説
明する。なお、最初に、白熱電球２０には電流が供給さ
れておらず、バルブ５４内の温度は常温であるとする。
従って、バルブ５４内の温度が低く第１バイメタル素子
１８ａの温度Ｔ１、第２バイメタル素子２２ａの温度Ｔ
２もともに低いから、第１感温スイッチ１８はその第１
接点１８ｂが閉状態であり、抵抗体１２は第１感温スイ
ッチ１８によって短絡されている。また、第２感温スイ
ッチ２２もその第２接点２２ｂが閉状態であり、フィラ
メント６０には電流が供給可能な状態となっている。

【００２３】この状態で白熱電球２０に電流が供給され
始めると、抵抗体１２が第１感温スイッチ１８により短
絡された状態でフィラメント６０に電流が供給される。
よって、白熱電球２０は明るく点灯した状態となる（ス
テップ２００）。次に、しばらくすると、フィラメント
６０の発する熱により、バルブ５４内の温度が上昇し、
各感温スイッチ１８，２２の各バイメタル素子１８ａ，
２２ａの温度も上昇し、上述したように周囲の温度に対
してバイメタル素子の温度の追従性が良い第１感温スイ
ッチ１８が最初に自らのオフ作動温度Ｔ_OFF1に達して作
動し、その第１接点１８ｂが開状態となる。よって、抵
抗体１２の短絡が中止され、以後フィラメント６０に流
れる電流が制限されるため、白熱電球２０は暗く点灯し
た状態となる（ステップ２０２）。

【００２４】本実施の形態では、第２の実施の形態の白
熱電球１６の場合とは逆に、抵抗体１２による電流制限
のために、フィラメント６０での発熱量が低下しても、
フィラメント６０が暗く点灯し続けることによってバル
ブ５４内の温度が次第に上昇するように抵抗体１２の抵
抗値が設定されている。このため、第１感温スイッチ１
８の第１接点１８ｂが開状態となってしばらくしてか
ら、続いて第２感温スイッチ２２が自らのオフ作動温度
Ｔ_OFF2に達して作動し、その第２接点２２ｂが開状態と
なる。よって、以後フィラメント６０への電流供給が中
止され、白熱電球２０は発光を停止し、消灯状態となる
（ステップ２０４）。

【００２５】消灯となった後は次第にバルブ５４内の温
度が下がり、各感温スイッチ１８，２２の各バイメタル
素子１８ａ，２２ａが逆方向へ変形し始めるが、まず周
囲温度に対する追従性が良い第１感温スイッチ１８の第
１バイメタル素子１８ａが早めに温度が低下して変形
し、自らのオン作動温度Ｔ_ON1に達して作動し、第１接
点１８ｂが元の閉状態となる。この状態では第２感温ス
イッチ２２の第２接点２２ｂは未だ開状態であるからフ
ィラメント６０には電流は供給されない。白熱電球２０
は消灯状態のままである。よって、さらにバルブ５４内
の温度が低下し、第２バイメタル素子２２ａの温度も低
下すると、続いて第２感温スイッチ２２が自らのオン作
動温度Ｔ_ON2に達して第２バイメタル素子２２ａが元の
位置に戻り、第２接点２２ｂが閉状態となり、再度、上
述したステップ２００の状態になる。つまり、フィラメ
ント６０に電流が供給され始め、白熱電球２０は明るい
状態で点灯する。そして、このように白熱電球２０は、
電流が外部から供給されている間、ステップ２００〜ス
テップ２０４の状態を繰り返し、フィラメント６０への
電流を周期的に、増加させ、減少させ、そしてオフ
（断）し、と自動的に自ら制御して、明状態（点灯）→
暗状態（点灯）→消灯状態→・・・、を自動的に繰り返
す。

【００２６】（第４の実施の形態）本実施の形態の白熱
電球２４は、暗く点灯する状態と、明るく点灯する状態
と、消灯状態とをこの順番で繰り返すものである。ま
ず、白熱電球２４の構造について図５を用いて説明する
が、上述した第３の実施の形態と構成が似ているため、
第３の実施の形態の構成と同じ構成があれば、同じ符号
を付して詳細な説明は省略し、相違する特徴部分につい
て詳細に説明する。

【００２７】本実施の形態の、第３の実施の形態と相違
する構成上の特徴点は、図５に示すように、第３の実施
の形態の白熱電球２０の第１感温スイッチ１８は、常温
時において第１接点１８ｂが閉状態であり、第１バイメ
タル素子１８ａの温度が上昇し、所定の温度に達する
と、開状態となるものであったが、本実施の形態の白熱
電球２４の抵抗体１２と並列に接続された第１感温スイ
ッチは第１の実施の形態の感温スイッチ１４と同じであ
り、常温時において第１接点１４ｂが開状態であり、温
度が上昇した際には閉状態となるものである。なお、第
１感温スイッチ１４は第２感温スイッチ２２よりも周囲
温度の変化に対する追従性が良い点は同じであり、バル
ブ５４内の温度がフィラメント６０の発熱により次第に
上昇していく際には、第２感温スイッチ２２よりも先に
第１感温スイッチ１４が作動（開状態から閉状態に移
行）し、バルブ５４内の温度が次第に低下していく際に
も、第２感温スイッチ２２よりも先に逆方向へ作動して
第１接点１４ｂが閉状態から開状態となる。

【００２８】次に、動作について図５と図６を用いて説
明する。なお、最初に、白熱電球２４には電流が供給さ
れておらず、バルブ５４内の温度は常温であるとする。
従って、バルブ５４内の温度が低く第１バイメタル素子
１４の温度Ｔ１、第２バイメタル素子２２の温度Ｔ２の
温度もともに低いから、第１感温スイッチ１４はその第
１接点１４ｂが開状態であり、抵抗体１２は第１感温ス
イッチ１４によっては短絡されていない。また、第２感
温スイッチ２２はその第２接点２２ｂが閉状態であり、
フィラメント６０には電流が供給可能な状態となってい
る。

【００２９】この状態で白熱電球２４に電流が供給され
始めると、抵抗体１２を介してフィラメント６０に電流
が供給される。よって、白熱電球２４への電流は抵抗体
１２で制限されているため、白熱電球２４は最初は照度
が暗い状態で点灯する（ステップ３００）。次に、しば
らくすると、フィラメント６０の発する熱により、バル
ブ５４内の温度が上昇し、各感温スイッチ１４，２２の
各バイメタル素子１４ａ，２２ａの温度も上昇する。そ
して、上述したように周囲の温度に対してバイメタル素
子の温度の追従性が良い第１感温スイッチ１４が最初に
オン作動温度Ｔ_ON1に達して作動し、その第１接点１４
ｂが閉状態となる。よって、抵抗体１２が短絡され、フ
ィラメント６０に流れる電流の制限が解除されて、白熱
電球２４は以後、照度が明るい状態で点灯する（ステッ
プ３０２）。

【００３０】その後、電流が増加してバルブ５４内の温
度が急激に上昇し、しばらくしてから第２感温スイッチ
２２の第２バイメタル素子２２ａの温度がオフ作動温度
Ｔ_OF _F2に達して続いて作動し、その第２接点２２ｂが開
状態となる。よって、フィラメント６０への電流供給が
中止され、以後白熱電球２４は発光を停止し、消灯状態
となる（ステップ３０４）。

【００３１】消灯となった後は次第にバルブ５４内の温
度が下がり、各バイメタル素子１４ａ，２２ａが逆方向
へ変形し始めるが、まず温度の追従性が良い第１感温ス
イッチ１４の第１バイメタル素子１４ａの温度が早めに
下降してオフ作動温度Ｔ_OFF1に達し、第１接点１４ｂが
元の開状態となる。よって抵抗体１２の短絡を中止す
る。この状態では第２感温スイッチ２２の第２接点２２
ｂは未だ開状態であるからフィラメント６０には電流は
供給されない。白熱電球２４は消灯状態のままである。
さらにバルブ５４内の温度が低下すると、遅れて第２バ
イメタル素子２２ａの温度がオン作動温度Ｔ_ON2に達し
て、第２感温スイッチ２２の第２バイメタル素子２２ａ
が元の位置に戻って第２接点２２ｂが閉状態となり、再
度、上述したステップ３００の状態になる。つまり、フ
ィラメント６０に電流が供給され始め、白熱電球２４は
暗い状態で点灯する。そして、このように白熱電球２４
は、電流が外部から供給されている間、ステップ３００
〜ステップ３０４の状態を繰り返し、フィラメント６０
への電流を周期的に、減らし、増し、そしてオフし、と
自動的に自ら制御して、暗状態（点灯）→明状態（点
灯）→消灯状態→・・・、を繰り返す。

【００３２】また、上述した各実施の形態での抵抗体１
２は、白熱電球の構造を簡略化するために、一方の導入
線５６ｂの全部または一部を利用して構成するようにし
ても良い。通常の導入線５６に使用する金属材料は赤熱
するフィラメント６０の抵抗値と比べてなるべく抵抗値
の低い金属材料を用い、供給される電力が有効にフィラ
メント６０で消費されるようにしているが、このように
導入線５６で抵抗体１２を構成する際には、抵抗体１２
に形成されたこの一方の導入線５６ｂが赤熱するフィラ
メント６０と直列接続された場合に、接続される前のフ
ィラメント６０の発光量と比べて明らかにフィラメント
６０の発光量が低減したと分かる程度の大きさの抵抗値
となるような金属材料を選び、使用している。例えば、
赤熱状態となったフィラメント６０の抵抗値を１とした
場合に例えば０．５〜２程度となるような抵抗値となる
金属材料を使用している。

【００３３】また、フィラメント６０と直列に配置され
る第２感温スイッチ２２は、他方の導入線５６ａに介挿
して取り付けるようにしても良いし、また各導入線５６
ａ，５６ｂを支持するガラス製のピッチ５８に固定、若
しくは内蔵するようにしても良い。

【００３４】また、上述したフィラメントと直列に接続
されてバルブ５４内に配された抵抗体１２としては、上
述した各実施の形態のように、フィラメント６０とは別
個の発光しない抵抗体を使用する場合もあるが、フィラ
メント６０自体も発光体であるが所定の抵抗を有する抵
抗体であるため、例えば図８に示すようにフィラメント
６０の一部を発光する抵抗体として使用する構成とする
ことも可能である。図８の詳細な構造は、フィラメント
６０の中央部分を支持するサポート部材２６を中間端子
とし、図８中の左側のフィラメント６０ａ（抵抗値Ｒ
１）を通常のフィラメントとして使用し、右側のフィラ
メント６０ｂ（抵抗値Ｒ２）を上述した抵抗体１２とし
て使用する。よって、右側のフィラメント６０ｂに第１
感温スイッチ１４を並列に配置したのと同じ構成とな
る。この場合の動作は、図１に示す第１の実施の形態と
同様であり、説明は省略する。特徴は新たな抵抗体をバ
ルブ５４内に設ける必要がないシンプルな構造のため、
安価にすることができる。また、サポート部材２６によ
るフィラメント６０の保持位置を変えることによって、
各フィラメント６０ａ、フィラメント６０ｂの抵抗値が
変わり発光量（ワット数）を調節できる。

【００３５】また、このように抵抗体としてフィラメン
ト自身の一部を使用し、突入電流を抑制することを目的
とした白熱電球（図８の白熱電球）においては、主フィ
ラメント６０ａの発熱によりバイメタル素子１４ａを作
動させることができるが、抵抗体そのもの（副フィラメ
ント６０ｂ）が発熱や発熱・発光することによって主フ
ィラメント６０ａの低（無）抵抗状態への作動時間の短
縮が図れたり、また副フィラメント６０ｂの一時発光に
よって主フィラメント６０ａの発光量の補佐が行える一
方で、突入電流を抑制する際の発光を高める効果があ
る。そして、人間の目の瞳孔の時間変化に合わせた発光
特性を持つ白熱電球とすることも可能である。また、サ
ポート部材２６によるフィラメント６０の保持位置を調
節することによって、第２の実施の形態の白熱電球と同
じ動作も可能である。

【００３６】また、フィラメントの電流を調整すること
により、フィラメント自身から発する一定の温度変化
（材質によっては周期的な温度変化）が起こる。このよ
うなフィラメントを持つ白熱電球の中に一定の温度変化
の範囲内において変色する特性を持つ可逆性示温塗料類
（例えばサーモカラー：サーモペイントと言う場合もあ
る）などを電球のバルブ外面または内面に塗布し、若し
くはバルブを形成するガラスに混在させることによっ
て、温度変化による白熱電球の発色の色彩の変化を行わ
せる構成とすることも可能である。また、同様に上記塗
料と同じ特性を持つガスをバルブ内に注入することによ
り、光の強弱にプラスして色彩の変化をも演出できる白
熱電球とすることも可能である。また、上述した抵抗体
としては、ニクロム線やマンガン線の他、上記のように
フィラメント自身も含まれるものとする。また、上述し
た各白熱電球において、バイメタル素子のオン・オフ時
に生ずる火花により、感温スイッチの接点が劣化する。
よって、この劣化を抑制する目的で、バルブ内に特殊ガ
ス（例えば窒素ガスなどの不活性ガスの単独若しくは不
活性ガスの混合ガス類など）を注入するようにしても良
いし、接点を白金合金や金などで保護しても良い。

【００３７】以上、本発明の好適な実施の形態について
種々述べてきたが、本発明は上述する実施の形態に限定
されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲で多
くの改変を施し得るのはもちろんである。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係る請求項１の発明によれば、
最初は抵抗体を介してフィラメントに電流が供給される
ため電流値は小さく、その後感温スイッチが抵抗体を短
絡してフィラメントに直接電流が供給されるようになる
ため従来と同様の電流値となるように白熱電球が自らフ
ィラメントへの電流を制御するから、従来のフィラメン
トのみの白熱電球のように電流を供給し始めた際に突入
電流が流れることはなく、白熱電球の耐久性が向上す
る。また、サーミスタを用いた場合に比べて、バイメタ
ル素子を用いた感温スイッチは単価がやすいため、白熱
電球のコストを抑えることができる。

【００３９】また、請求項２の発明によれば、白熱電球
が自ら、フィラメントへの電流を自動的に増減させるよ
うに制御するため、点灯しつつ、その照度が周期的に変
化するようにできる。このため、装飾用白熱電球や注意
喚起用白熱電球として使用した場合に、点滅を周期的に
繰り返す白熱電球しかなかった状況下において、人に違
った視覚上のインパクトを与えることができ、より効果
的な装飾を行ったり、また効果的に注意を喚起できるよ
うにすることが可能となる。また、フィラメントへの電
流は常に流れており、その量が変化するだけであるか
ら、点滅を繰り返す、つまり電流がオン・オフする従来
の白熱電球に比べてフィラメントに加わる負荷も少なく
なり、耐久性も向上する。

【００４０】また、請求項３乃至請求項４の発明によれ
ば、さらに点灯しながら明暗を繰り返すパターンに、消
灯状態が加わり、白熱電球は３種類の状態を繰り返すこ
とができる。よって、単に点滅を繰り返す白熱電球や、
上述した明暗を繰り返す白熱電球に比べて、装飾用や注
意喚起用に使用した際に、より一層変化に富んで、一層
人目を引きやすくなるという著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る白熱電球の第１の実施の形態の構
成を示す説明図である。

【図２】本発明に係る白熱電球の第２の実施の形態の構
成を示す説明図である。

【図３】本発明に係る白熱電球の第３の実施の形態の構
成を示す説明図である。

【図４】図３の白熱電球の動作を説明するためのバイメ
タル素子の温度変化とフィラメントに流れる電流変化を
示すグラフである。

【図５】本発明に係る白熱電球の第４の実施の形態の構
成を示す説明図である。

【図６】図５の白熱電球の動作を説明するためのバイメ
タル素子の温度変化とフィラメントに流れる電流変化を
示すグラフである。

【図７】白熱電球の基本的な構造を示す図であり、
（ａ）はその正面図、（ｂ）はその構成を示す説明図で
ある。

【図８】本発明に係る白熱電球の第１の実施の形態の他
の構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１０白熱電球１２抵抗体１４感温スイッチ１４ａバイメタル素子１４ｂ接点５４バルブ６０フィラメント

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィラメントと直列に接続されてバルブ
内に配された抵抗体と、該抵抗体に並列に接続されて前記バルブ内に配され、バ
イメタル素子により接点が開閉される感温スイッチとを
具備し、電流が供給され始めると、前記フィラメントの発熱によ
り前記バイメタル素子が変形し、バイメタル素子が所定
の温度に達したら前記接点が閉状態となって前記抵抗体
を短絡することを特徴とする白熱電球。
【請求項２】フィラメントと直列に接続されてバルブ
内に配された抵抗体と、該抵抗体に並列に接続されて前記バルブ内に配され、バ
イメタル素子により接点が開閉される感温スイッチとを
具備し、電流が供給され始めると、前記フィラメントの発熱によ
り前記バイメタル素子が変形し、バイメタル素子が所定
の温度に達したら前記接点が開状態となって前記抵抗体
によりフィラメントへの電流が減少し、フィラメントへ
の電流の減少によるフィラメントの発熱量の低下に伴っ
てバイメタル素子が逆方向へ変形することで接点を再度
閉状態とすることを特徴とする白熱電球。
【請求項３】フィラメントと直列に接続されてバルブ
内に配された抵抗体と、該抵抗体に並列に接続されて前記バルブ内に配され、第
１バイメタル素子により第１接点が開閉される第１感温
スイッチと、前記抵抗体に直列に接続されて前記バルブ内に配され、
第２バイメタル素子により第２接点が開閉される第２感
温スイッチとを具備し、電流が供給され始めると、前記フィラメントの発熱によ
り前記第１バイメタル素子および第２バイメタル素子が
変形し、最初に前記第１接点が開状態となって前記抵抗
体によりフィラメントへの電流が減少し、遅れて前記第
２接点が開状態となってフィラメントへの電流供給を中
止し、フィラメントの発熱の中止に伴って第１バイメタ
ル素子および第２バイメタル素子が逆方向へ変形するこ
とで、再度、第１接点がまず閉状態となった後に遅れて
第２接点が閉状態となることを特徴とする白熱電球。
【請求項４】フィラメントと直列に接続されてバルブ
内に配された抵抗体と、該抵抗体に並列に接続されて前記バルブ内に配され、第
１バイメタル素子により第１接点が開閉される第１感温
スイッチと、前記抵抗体に直列に接続されて前記バルブ内に配され、
第２バイメタル素子により第２接点が開閉される第２感
温スイッチとを具備し、電流が供給され始めると、前記フィラメントの発熱によ
り前記第１バイメタル素子および第２バイメタル素子が
変形し、最初に前記第１接点が閉状態となって前記抵抗
体が短絡されてフィラメントへの電流が増加し、遅れて
前記第２接点が開状態となってフィラメントへの電流供
給を中止し、フィラメントの発熱の中止に伴って第１バ
イメタル素子および第２バイメタル素子が逆方向へ変形
することで、再度、まず第１接点が開状態となった後に
遅れて第２接点が閉状態となることを特徴とする白熱電
球。