JPH0117233B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はハロゲン入り白熱電球に係り、特に、
そのマウント部材の構成の変更により、タングス
テンフイラメントの寿命を維持し、その偏差を小
さくしたハロゲン入り白熱電球の改良に関する。

ハロゲン入り白熱電球、すなわち、ガラスバル
ブ内において内部導入線に支持されたタングステ
ンフイラメントを有するマウントを収容し、上記
バルブ内に不活性ガスとハロゲンとを含有する気
体を封入してなるハロゲン入り白熱電球が一般照
明用、航空照明用、複写機用、集魚灯用などに応
く使用されるようになつてきた。この種ハロゲン
入り白熱電球は、バルブ内のタングステンフイラ
メントが通電されて点灯した際に発生するハロゲ
ンサイクルを利用することによつて、小形で高効
率で、しかも長寿命である特長を生かして前記し
たような種々の用途に使用されており、近時低電
力の100V75Wや100V100Wなどの一般照明用に
も使用されるようになつてきた。ところが、ハロ
ゲン入り白熱電球、特に1000時間以上の寿命のも
のにおいて、所期の寿命時間に達することなく、
そのタングステンフイラメントが断線する事故が
発生した。

この原因は、ハロゲン入り白熱電球の製造工程
において、微量の水H₂Oや酸化物などの不純物
がバルブ内に持込まれて、ハロゲン入り白熱電球
が点灯された際にいわゆるウオーター・サイクル
を生じ、タングステンフイラメントをやせさせて
短寿命に到らせたものと思われ、上記事故を発生
したハロゲン入り白熱電球を詳らかに観察する
と、フイラメントを含む比較的低温の部分にいち
じるしいタングステンの針状結晶が成長している
ことが認められた。上記した水や酸化物などの不
純物のハロゲン入り白熱電球への持込みは、従来
の構造のハロゲン入り白熱電球では、製造工程の
管理をきわめて厳重に行なつても、完全に防止す
ることはきわめて困難であり、この問題を解決す
ることができないという欠点があつた。

本発明は上記欠点に鑑みてなされたもので、ハ
ロゲン入り白熱電球のマウント部材を一部変更す
ることによつて長寿命を維持し、寿命時間の偏差
のきわめて少ないハロゲン入り白熱電球を提供す
ることを目的とする。

以下に本発明の詳細を図示の一実施例を参照し
て説明する。第１図は本発明一実施例の一般照明
用ハロゲン入り白熱電球100V100Wの正面図であ
る。ハロゲン入り白熱電球１は、マウント２を収
容し、不活性ガスとハロゲンとを封入された石英
ガラスのバルブ３の一端部に口金４が冠装されて
なる。バルブ３内に収容されたマウント２は、タ
ングステンの内部導入線５，５′にタングステン
フイラメント６を継線し、タングステンフイラメ
ント６の中央部をタングステンのアンカ７で吊持
して、上記内部導入線５，５′およびアンカ７を
粉末石英ガラスを焼結した支持部材８によつて固
着支持することによつて構成される。一方の内部
導入線５′はバルブ３の頂部に延長されて、バル
ブ３が排気され、不活性ガス、たとえばアルゴン
２気圧およびハロゲン、たとえば臭化メチル
CH₂Br₂を0.10×10^-6mol／c.c.封入したのち封切形
成される封緘端９内に嵌合して支持される。内部
導入線５，５′の支持部材８に支持された端部は
さらに延長してバルブ３の底部に到り、モリブデ
ン箔１０，１０′の一端部に導電的に接続され、
上記モリブデン箔１０，１０′の他端部には図示
しない外導線が接続されている。

モリブデン箔１０，１０′はバルブ３の端部に
気密に圧潰封止されて圧潰封止部１１が形成され
ている。

上記外部導入線は延長されて口金４に到り、シ
エル１２およびアイレツト１３に導電的に接続さ
れている。口金４の１４および１５はボーセレン
の絶縁部材である。そうして、図示のハロゲン入
り白熱電球を点灯した際に250ないし1200℃に昇
温するマウント２部材の部分、たとえば内部導入
線５，５′およびアンカ７の表面の一部には、ほ
う素またはタングステンほう化物の拡散層が形成
されているのである。

上記したほう素またはタングステンほう化物の
拡散層を形成させる方法としては、たとえば、タ
ングステンの内部導入線の表面に電着によりほう
素を附着し、その後水素などの還元雰囲気中で
1400℃で熱処理を行なうと、上記内部導入線の表
面から１ミクロン（μ）以下の深さの位置までに
タングステンの層があつて、このタングステンの
層の内部にほう素の拡散層が得られる。

第２図は、上記したほう素の拡散層を有するタ
ングステンの内部導入線の断面のＸ線分析写真図
であつて、第２図の斜線で示す部分が内部導入線
の断面の反射電子像であつて、上記内部導入線の
中心線Ｒ上に沿つてＸ線分析を行なつた結果をイ
およびロ線で示してある。イはタングステンから
放射されるMα特性Ｘ線量で、内部導入線の表面
Ｓから約1μ入つたところまでの層Ｂと、さらに
5μ程度深く入つた層Ａと、それから中心部に入
る中心層Ｃとを比較すると、層Ｂは表面のエツジ
効果で線がやゝ上昇しているが層Ｂおよび層Ｃで
はタングステンはほぼ等量であり、Ａ層において
やや減少している。口線はほう素から放射される
Kα特性Ｘ線量で層ＢおよびＣは殆んど零であり
Ａ層にピークが存在している。この写真図から、
前記した処理を行なつた内部導入線は表面にタン
グステン層が形成され、表面から１ないし5μ入
つた位置にほう素の存在する層が形成されている
ことが判る。そうして、この層の一部はタングス
テンのほう化物であることを確認した。

このような内部導入線を使用して100V100W、
効率20ｍ／Ｗのハロゲン入り電球を22個製作
し、ほう素処理をしない内部導入線を使用した従
来の同種ハロゲン入り電球22個とともに定格電圧
での寿命試験を実施した。その結果を第３図に示
してある。第３図において横軸は寿命時間、縦軸
は個数を示している。第３図から明らかなよう
に、横線棒状グラフ(い)で示す従来品は、平均寿
命が1454.5時間、最長寿命2000時間、最低寿命
500時間で1000時間以下の寿命のものが６個発生
したが、縦線棒状グラフ(ろ)で示す本発明ハロゲ
ン入り電球では平均寿命時間が2000時間、最長寿
命時間2200時間、最低寿命時間1800時間で平均寿
命が長く、しかも偏差のきわめて少ない良好な結
果を示した。従来品の寿命時間が700時間以下の
ものについて観察すると、タングステンフイラメ
ントの低温部にタングステンの針状結晶が成長し
ていたが、本発明のものは、このような現象の発
生は全くなく、ほぼ均一に痩せていつており、酸
素化合物、特に水の影響が本発明によりきわめて
少なくなつていることが明らかである。

また、直径0.3mmのタングステンワイヤにワイ
ヤの表面から0.8μの深さに0.08％濃度のほう素を
拡散させて５mmの長さに切断したものを２本、ほ
う素処理を行なつていない内部導入線に線状や板
状のゲツタを取着するのと同様に溶接して前記ハ
ロゲン入り電球100V100Wを製作して試験を行な
つたところ、前記した本発明の試験結果と同様の
結果が得られた。

なお、ほう素がバルブ内に多く露出している
と、バルブ内に封入されたハロゲンとほう素とが
反応しやすく、したがつてハロゲンの蒸気圧が極
端に低下し、ハロゲンサイクルが行なわれにくく
なるため、バルブ内のタングステンが蒸発してバ
ルブ内壁を黒化させるばかりでなく、ハロゲン入
り白熱電球の寿命を短くするという欠点が発生し
ていたが、本発明はほう素やタングステンほう化
物をマウント部材に拡散保持させているため、ほ
う素が徐々にバルブ内に放出され、しかも、拡散
されたほう素がバルブ内に持込まれた酸素とその
量に対応して反応し、過剰の酸素の蒸気圧を減じ
ることによつてハロゲン入り白熱電球の寿命を延
長し、その偏差を小さくしたものと考えられる。

バルブ内の気体に露出していないほう素または
ほう素化合物の拡散層を形成する場所はハロゲン
入り白熱電球を点灯した際に高温にならない位置
が好ましく、上記場所がたとえば1400℃以上にな
るとほう素の拡散が進行してマウント部材の表面
に露出し、上記した欠点を発生するおそれがあ
る。

本発明者の実験によれば、ハロゲン入り白熱電
球を点灯した際に250ないし1200℃になる位置が
好ましく、250℃より低い温度のところでは、ほ
う素の酸素との反応が発生せず好ましい結果を示
さなかつた。また、内部導入線などのマウントを
構成する金属に拡散層を形成すると金属の強度が
やや低下するおそれがあるので、ほう素の拡散濃
度は0.14％以下で、拡散層の厚さが５ないし10μ
程度が好ましい。

以上詳述したように本発明はバルブ内に内部導
入線に支持されたタングステンフイラメントを有
するマウントを収容するとともに不活性ガスとハ
ロゲンとを含有する気体を封入してなるハロゲン
入り白熱電球において、タングステンフイラメン
トが通電された際に250ないし1200℃に昇温する
タングステンからなる上記マウント部材にほう素
またはタングステンほう化物の拡散層が形成して
あることを特徴とし、ハロゲン入り白熱電球の製
造工程において水や酸化物などの上記白熱電球の
バルブ内への持込みがあつても、上記拡散層から
ほう素またはほう化物が徐々に放出され酸素と反
応して不純ガスの発生を抑え、ハロゲン入り白熱
電球の寿命を短かくしたり、寿命の偏差を大きく
するような従来の欠点をすべて解決し、すぐれた
寿命特性を有し、したがつて事故の発生のない改
善されたハロゲン入り白熱電球を提供できるとい
う格別の効果を有する。

なお、本発明は前記した実施例の一般照明用ハ
ロゲン入り白熱電球に限るものではなく、投光
用、集魚灯用、複写用などのすべてのハロゲン入
り白熱電球において効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の一般照明用ハロゲン
入り白熱電球の正面図、第２図は本発明に係るほ
う素の拡散層を有するタングステンの内部導入線
を切断した断面のＸ線分析写真図、第３図はほう
素処理をした本発明に係る内部導入線を使用した
ハロゲン入り白熱電球とほう素処理をしない内部
導入線を使用したハロゲン入り白熱電球との寿命
特性比較図である。 １……ハロゲン入り白熱電球、２……マウン
ト、３……バルブ、５，５′……内部導入線、６
……タングステンフイラメント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バルブ内に内部導入線に支持されたタングス
   テンフイラメントを有するマウントを収容すると
   ともに不活性ガスとハロゲンとを含有する気体を
   封入してなるものにおいて、上記タングステンフ
   イラメントが通電された際に250ないし1200℃に
   昇温するタングステンからなる上記マウント部材
   の部分にほう素またはタングステンほう化物の拡
   散層を形成していることを特徴とするハロゲン入
   り白熱電球。