JPH04312759A - 白熱電球用封入組成物とそれを封入する白熱電球 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、白熱電球用封入組成
物とそれを封入する白熱電球に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、白熱電球はフィラメントの温度
を上げると、効率が改善される。しかし、温度が上がる
につれてタングステンの蒸発も促進され、蒸発したタン
グステンはガラス管球壁に付着して黒化を起こし、却っ
て効率が低下し、寿命も縮まり易い。

【０００３】タングステンの蒸発を抑制するために、白
熱電球には窒素ガス等の不活性ガスや、例えばアルゴン
ガス、クリプトンガス、キセノンガスなどの希ガスが封
入される。このとき、封入する不活性ガス乃至希ガスの
分子量が大きいほどガラス管球の熱損失が低下し、フィ
ラメントの温度を高くできることが知られている。

【０００４】キセノンガスは上記不活性ガス乃至希ガス
のうちで最大の分子量を有し、白熱電球に封入して良好
な光特性と長寿命を発揮することが知られている。しか
し、キセノンはイオン化電圧が低く、ガラス管球中の封
入量が増加するとアーク放電が発生してフィラメントが
焼断し易くなるという問題がある。このことから、比較
的高電圧を印加して点燈する白熱電球にキセノンガスを
封入するときには、窒素ガス及び／又はクリプトンガス
などの他の不活性ガス乃至希ガスを併用するとともに、
全封入ガスに占めるキセノンガスの割合を約１０体積％
未満にすることが推奨されてきた。

【０００５】例えば、特開昭５４−２０６８号公報や同
６２−２１１８５３号公報には、ガラス管球内に窒素ガ
ス、クリプトンガス及びキセノンガスを含んでなり、全
封入ガスに占めるキセノンガスの割合を約２乃至１０体
積％とした組成物を封入する白熱電球はアーク開始電圧
が低く、良好な光特性を示すことが開示されている。し
かし、この白熱電球はキセノンガスの封入量が少ないの
で、キセノンガス本来の望ましい性質が充分発揮され難
い。また、両公報には１０体積％を越えるキセノンガス
を封入するとアーク開始電圧が低下し、実用にならない
ことも開示されている。

【０００６】なお、特開昭６０−９５８５０号公報には
ガラス管球にキセノンガスと窒素ガスとからなり、キセ
ノンガスが８０体積％以上を占める組成物を封入してな
る白熱電球が開示されている。この白熱電球は良好な光
特性を示すものの、アーク開始電圧が低く、その用途は
点燈電圧１２ボルト以下、消費電力８ワット以下の小形
白熱電球に限定されることに加え、電界強度を下げてア
ーク放電を抑制するためにフィラメント巻線に特殊なピ
ッチが要求されるという不都合がある。

【０００７】このように、キセノンガスをその本来の望
ましい性質が存分に発揮される程度に封入するものであ
って、比較的高電圧、通常、電灯線電圧以上、詳細には
約９０乃至１５０ボルトの電圧を印加して点燈してもア
ーク放電が発生し難い白熱電球は従来知られていない。

【０００８】

【発明により解決すべき課題】斯かる事情に鑑み、この
発明の目的は、このような高電圧を印加して点燈する白
熱電球に封入してもアーク放電を起こし難く、良好な光
特性と長寿命を発揮する白熱電球封入組成物を提供する
ことにある。

【０００９】この発明の別の目的は、比較的高電圧を印
加して点燈してもアーク放電を起こし難く、良好な光特
性と長寿命を発揮する白熱電球を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
手段について本発明者が鋭意研究したところ、本質的に
キセノンガスと窒素ガスとにより構成し、全封入ガスに
占めるキセノンガスの割合を約２０乃至７５体積％とし
た白熱電球用封入組成物は比較的高電圧、通常、電灯線
電圧以上、詳細には約９０乃至１５０ボルトの電圧を印
加して点燈する白熱電球に封入してもアーク放電を起こ
し難く、良好な光特性と長寿命を発揮することを見出し
た。

【００１１】すなわち、この発明は、本質的に約２０乃
至７５体積％のキセノンガスと約２５乃至８０％の窒素
ガスとからなる白熱電球用封入組成物を要旨とするもの
である。

【００１２】さらに、この発明は、本質的に約２０乃至
７５体積％のキセノンガスと約２５乃至８０％の窒素ガ
スとからなる組成物を封入してなる白熱電球を要旨とす
るものである。

【００１３】

【発明の作用】この発明に於ては、キセノンガスが良好
な光特性と長寿命を発揮し、また、そのキセノンガスと
特定割合で封入した窒素ガスがアーク放電を効果的に抑
制して安定動作を可能にする。

【００１４】次に、図面を参照しながら、この発明によ
る２〜３の実施例について説明する。

【００１５】

【実施例】図１に示すのは定格電圧１００ボルト、定格
電力６０ワットの一般照明用白熱電球である。１はガラ
ス管球（球径５５ミリメートル、全長１０５ミリメート
ル）であり、例えばソーダライムマグネシアガラスや鉛
ガラスなどの軟質ガラスによって形成され、内壁はシリ
カ仕上げされている。ガラス管球１内にはタングステン
線を二重コイル状に形成してなるフィラメント２が封装
されており、その両端はリード線３、３に結線されてい
る。リード線３、３は鉛ガラスやソーダライムマグネシ
アガラスなどによるステム管４内に封着され、その導出
端はアイレット５又は黄銅、アルミ合金などによる口金
６に結線されている。

【００１６】ガラス管球１内にはキセノンガスと窒素ガ
スとを体積比で約２０：８０乃至７５：２５の割合で混
合した白熱電球用封入組成物７が常温で約６００トール
、点燈時に約７６０トールになるように封入されている
。この封入圧は比較的高電圧、通常、電灯線電圧以上、
詳細には約９０乃至１５０ボルトの直流若しくは交流電
圧を印加して点燈する際、アーク放電を起こすことなく
キセノンガス本来の望ましい光特性や長寿命が発揮でき
ればよく、通常、点燈時で約７００乃至８００トールに
なるように封入される。この程度の封入圧は、通常、軟
質ガラス管球で充分耐えられる程度であることから、こ
の発明の白熱電球用封入組成物を使用するときには、光
特性の優れた長寿命の白熱電球が容易且つ廉価に製造で
きる。なお、ガラス管球１の内壁はフロスト仕上げする
こともできるが、シリカ仕上げするときにはより容易に
所期の光特性を達成できる。

【００１７】図２に示すのは、図１に示す白熱電球のガ
ラス管球に代えてミニクリプトン電球用ガラス管球１を
使用する定格電圧１００ボルト、定格電力６０ワットの
一般照明用小形白熱電球である。１はミニクリプトン電
球用ガラス管球（球径３５ミリメートル、全長６７ミリ
メートル）であり、例えば鉛ガラスやソーダライムマグ
ネシアガラスなどの軟質ガラスをフロスト仕上げして形
成したものである。図１の例と同様、ガラス管球１内に
はタングステンからなるフィラメント２が封装されてお
り、そのフィラメント２の両端はリード線３、３に結線
されている。フィラメント２はタングステン線を二重コ
イル状に形成したものであり、その略中央部にアンカ８
に支持されている。リード線３、３はステム管４内に封
着され、その導出端はアイレット５又は黄銅、アルミ合
金などによる口金６に結線されている。ガラス管球１内
にはキセノンガスと窒素ガスとを体積比で２０：８０乃
至７５：２５の割合で混合した白熱電球用封入組成物７
が常温で約６００トール、点燈時に約７６０トールにな
るように封入されている。

【００１８】図１に示す一般照明用白熱電球と同様、本
例も白熱電球を光源とする各種照明装置に極めて有利に
使用することができる。本例は比較的小形のガラス管球
１を使用していることから、限られたスペースで使用す
る照明装置に好適である。

【００１９】次に、図１及び図２に示すキセノンガス封
入白熱電球について行った実験例について説明する。

【００２０】

【実験例１】図１の実施例に於いて、ガラス管球１内に
キセノンガスと窒素ガスとを体積比で１０：９０、２０
：８０、５０：５０、７５：２５又は９０：１０の割合
で封入した５種類のキセノンガス封入白熱電球に直流１
２５ボルトを印加して点燈し、常法により寿命、効率及
び色温度（Ｋ）について試験した。さらに、常法により
これら白熱電球の定格電圧に対するアーク開始電圧（％
ボルト）を測定し、アーク放電の起こり易さの目安にし
た。

【００２１】対照として、キセノンガス（Ｘｅ）に代え
てアルゴンガス（Ａｒ）を９０体積％封入した以外、前
記と同様に作製したアルゴンガス封入白熱電球を用いた
。そして、このアルゴンガス封入白熱電球を１００とし
て、キセノンガス封入白熱電球の寿命並びに効率を表示
した。結果を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１の結果から明らかなように、キセノン
ガスと窒素ガスとを体積比で約２０：８０乃至７５：２
５の割合で封入した白熱電球は、その定格の１２５％に
相当する直流１２５ボルトを印加して点燈したときの寿
命が対照のアルゴンガス封入白熱電球の約３倍以上と著
しく長寿命であることが判明した。アーク開始電圧につ
いて見ても、キセノンガスと窒素ガスとの割合が体積比
で約２０：８０乃至７５：２５の範囲で約１７０％ボル
ト以上と充分高く、実用上問題にならない程度であった
。

【００２４】キセノンガス１０体積％と窒素ガス９０体
積％からなる組成物を封入した白熱電球は約１７０％ボ
ルト以上と実用状充分高いアーク開始電圧を示すものの
、キセノンガス封入によるコストの上昇に比べて寿命並
びに効率の改善が僅少であり、色温度の改善も見られな
かった。キセノンガスを９０体積％配合すると寿命、効
率、色温度にある程度の改善が見られるものの、効果に
比べてコストの上昇が顕著となる上、アーク開始電圧が
低過ぎて実用にならないことが判明した。

【００２５】（実験例２）次に、図２に示す実施例に於
て、ガラス管球１内にキセノンガスと窒素ガスとを体積
比で１０：９０、２０：８０、５０：５０、７５：２５
又は９０：１０の割合で封入した５種類の白熱電球に直
流１１３ボルトを印加して点燈し、実験例１の場合と同
様にして寿命、効率、色温度（Ｋ）及びアーク開始電圧
について試験した。

【００２６】対照としては、クリプトンガス（Ｋｒ）を
９体積％封入した以外は同様に作製したクリプトンガス
封入白熱電球を用いた。そして、このクリプトンガス封
入白熱電球を１００として、キセノンガス封入白熱電球
の寿命並びに効率を表示した。結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】表２の結果から明らかなように、図２に示
す白熱電球も、キセノンガスと窒素ガスとを体積比で約
２０：８０乃至７５：２５の割合で封入し、その定格の
１１３％に相当する直流１１３ボルトを印加して点燈し
たときの寿命が対照のアルゴンガス封入白熱電球の約３
倍以上と著しく長寿命であることが判明した。アーク開
始電圧について見ても、キセノンガスと窒素ガスとの割
合が体積比で約２０：８０乃至７５：２５の範囲で約１
７０％ボルト以上と充分高く、実用上問題にならない程
度であることが判明した。

【００２９】図２に示す白熱電球の場合も、キセノンガ
ス１０体積％と窒素ガス９０体積％からなる組成物を封
入した白熱電球は約１７０％ボルト以上と実用上充分高
いアーク開始電圧を示すものの、キセノンガス封入によ
るコストの上昇に比べて寿命並びに効率の改善が僅少で
あり、色温度の改善も見られなかった。キセノンガスを
９０体積％配合すると寿命、効率、色温度にある程度の
改善が見られるものの、アーク開始電圧が低過ぎて実用
にならないことが判明した。

【００３０】図１と図２に示す白熱電球をそれぞれ比較
すると、全般的に見るとほぼ同じ傾向を示したものの、
寿命と効率に於て図１に示す実施例の方がやや優れてい
るという結果が得られた。これは、ガラス管球中に封入
するキセノンガスの絶対量が白熱電球の寿命や光特性に
影響することを示唆している。

【００３１】

【発明の効果】叙上のように、この発明によるときには
、全封入ガス中にキセノンガスを約２０乃至７５体積％
も封入しながら、比較的高電圧を印加して点燈してもア
ーク放電を起こし難い白熱電球が得られる。

【００３２】この白熱電球は比較的高電圧を印加して点
燈することにより、良好な光特性の光を長時間に亙って
輻射するものであり、白熱電球を光源とする各種照明装
置に有利に使用することができる。

【００３３】さらには、この発明の白熱電球封入用組成
物は比較的少量で所期の性質を発揮するので、軟質ガラ
ス製のガラス管球が安全に使用できることとなり、製造
が容易になるとともに価格も低廉となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による一般照明用電球の一部を切欠し
た側面図である。

【図２】この発明による一般照明用小形電球の一部を切
欠した側面図である。

【符号の説明】

１　　ガラス管球 ２　　フィラメント ３　　リード線 ４　　ステム管 ５　　アイレット ６　　口金 ７　　白熱電球用封入組成物 ８　　アンカ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】　　本質的に約２０乃至７５体積％のキセ
   ノンガスと約２５乃至８０体積％の窒素ガスとからなる
   白熱電球用封入組成物。 【請求項２】　　本質的に約２０乃至７５体積％のキセ
   ノンガスと約２５乃至８０体積％の窒素ガスとからなる
   組成物を封入してなる白熱電球。 【請求項１】　　点燈電圧が約９０乃至１５０ボルトで
   ある請求項２に記載の白熱電球。