JPH0628151B2 - ハロゲン電球 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はハロゲン電球において、圧潰封止部に入射する
赤外線量を減らしてこの封止部に埋設されたモリブデン
導入箔の熱損を防止したのである。

（従来の技術） ハロゲン電球には、管形バルブの端部に圧潰封止してモ
リブデン導入箔を埋設し、この導入箔に電気的に接続し
たタングステンコイルフィラメントをバルブ中央部に封
装し、かつバルブの内外両面のうち少なくとも一方の面
に可視光透過赤外線反射膜（以下赤反膜と略称する。）
を形成し、さらにバルブ内にアルゴンなどの不活性ガス
とともに所要のハロゲンを封入したものがある。

このようなハロゲン電球はフィラメントから発した光の
うち、可視光は赤反膜を透過して外部に放射され、赤外
線は赤反膜で反射しフィラメントに帰還してこれを加熱
し、この結果、発光効率が高く、かつ放射光中の赤外線
が少なく、被照射物が熱損しにくくなる。

（発明が解決しようとする課題） このようなハロゲン電球においてはフィラメントからバ
ルブに向った光のうち赤外線が赤反膜で反射しさらに、
バルブのガラス肉厚内において内部反射を繰返して封止
部に集まり、ここで熱となってモリブデン導入箔を加熱
し、このため、モリブデン導入箔が高温となるため酸化
して気密性を失ない、早期洩漏を生じて短寿命になるこ
とがある。

また、ハロゲン電球においてはバルブでハロゲンサイク
ルを行なわせるため、バルブ温度を高くしてある。この
ためバルブの熱が伝導によって封止部に流入してモリブ
デン導入箔の温度をさらに上昇させるという好ましくな
いことがある。

さらに、圧潰封止部の温度低下をはかりモリブデン導入
箔の酸化を防ぐ手段としては、実公昭44-25266号公報に
示されるような圧潰封止部の表面を粗面とすることが知
られている。このものは、バルブの表面に可視光透過赤
外線反射膜を形成してはいないが、圧潰封止部の圧潰面
を粗面とし表面積を増やすことによって、熱の放散を図
ったものである。本発明者等も圧潰面を粗面とすること
をも試みたが、この構成であると圧潰面表面の温度は低
下するが、その内部のすなわちモリブデン導入箔などの
封着部材における温度低下は圧潰面表面に比べれば少
く、高出力型電球の場合などモリブデン導入箔が酸化す
ることがあった。

本発明の課題はバルブに赤反膜を形成したハロゲン電球
において、封止部に入射する赤外線を減少するとともに
バルブを伝導して流入する熱を減らして、モリブデン導
入箔の過熱を防止することである。

〔発明の構成〕

管形ガラスバルブ内部にこのバルブ軸に沿ってフィラメ
ントを封装し、少なくとも一端部にモリブデン導入箔を
埋設した圧潰封止部を形成するとともにこのバルブの両
端部を除く上記フィラメントと対向するバルブ中央部の
表面に可視光透過赤外線反射膜を形成してなるハロゲン
電球において、上記可視光透過赤外線反射膜形成部と封
止部との間のバルブ外表面に凹凸面を設け、バルブに入
射した赤外線を外界に放射させて封止部に入射しないよ
うにするとともに、凹凸面でバルブを冷却して伝導熱を
減少させたことである。

（作 用） フィラメントから放射された可視光および赤外線のうち
バルブに入射した可視光はバルブに透過して外界に放射
され、また、赤外線の大部分は赤反膜によってフィラメ
ントに戻されバルブに入射したその一部およびバルブを
伝導した熱はバルブの凹凸面から外界に放散される。し
たがって、封止部には可視光や赤外線の入射が減るとと
もに伝導熱の流入も減少し、モリブデン導入箔の温度を
低下させることができる。

（実施例） 本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。図は片
口金形ハロゲン電球の一例を示し、図中、(1)は石英ガ
ラス製管形(Ｔ形)バルブ、(2)はこのバルブ(1)の端部を
圧潰封止してなる封止部、(3),(3)はこの封止部(2)内に
埋設された１対のモリブデン導入箔、(4),(4)はこれら
モリブデン導入箔(3),(3)に接続してバルブ(1)内に導入
された１対の内導線、(5)はこれらの内導線(4),(4)間に
装架されてバルブ(1) のほぼ中心線に位置するタングス
テンコイルフィラメントである。(6) は上記封止部(2)
および(1)頂部の両端部を除く上記フィラメント(5)に対
向したバルブ(1)の中央部の内外両面のうち少なくとも
一方の面たとえば外面に形成された赤反膜である。(7)
はこの赤反膜(6)に小間隔を隔てて封止部(2)の近傍のバ
ルブ(1)の端部外面に形成された凹凸面、(8),(8) はモ
リブデン導入箔(3),(3)に接続して封止部(2)外に延在す
る外導線である。そして、バルブ(1) 内にはアルゴンな
どの不活性ガスとともに所要のハロゲンが封入されてい
る。

上記赤反膜(6)は光干渉膜の一種で、たとえば高屈折率
層と低屈折率層との多重層膜からなる。また、上記凹凸
面(7)はたとえば、バルブ(1)の外面を機械的、化学的な
どの手段で凹凸面に形成したものである。

つぎに、赤反膜(6)の一例と凹凸面(7)の一例との接際部
を拡大して第２図に示す。(1) はガラスバルブ、(6)は
このバルブ(1)の外面に形成された赤反膜(6)で、酸化チ
タン(TiO₂) からなる、厚さ約1100Åの高屈折率層(61)
(左上りハッチング)とシリカ(SiO₂)からなる、厚さ約17
00Åの低屈折率層(62)(右上りハッチング)とを合計15〜
20層交互重層してあり、光の干渉によって可視光を良く
透過し赤外線を良く反射する性質を有する。また、上記
凹凸面(7)はバルブ(1)外面をサンドブラスト加工して深
さ約１μｍの凹孔(71)を形成したものである。

このような赤反膜(6)と凹凸面(7)とを得るには、たとえ
ば、バルブ(1) の封止部近傍までを有機チタン化合物溶
液と有機シリコン化合物溶液とに交互に浸漬して引上げ
１回ごとに焼成すればよい。つぎに、バルブ(1) の外面
をサンドブラスト加工して凹凸面(7)に形成する。この
とき、赤反膜(6)と凹凸面(7) との間に多少の間隔があ
ってもさしつかえない。

つぎに、このハロゲン電球の作用を説明する。電球を点
灯すると、フィラメント(5) から可視光とともに大量の
赤外線を放射する。しかして、フィラメント(5)からバ
ルブ(1)のほぼ径方向に向った光は赤反膜(6)に入射し、
これらの光のうち可視光は赤反膜(6) を透過して外界に
放射され、赤外線は赤反膜(6)で反射してフィラメント
(5)に帰還してこれを加熱し、発光効率を向上させる。
これに対し、上記赤反膜(6) 形成部分に入射した可視光
と赤外線の一部およびフィラメント(5) からバルブ(1)
の端部方向に放射されたバルブ(1)内面から入射した光
は可視光も赤外線もともにガラス肉厚内において内部反
射して端部に向かい凹凸面(7)に至りここから外界に拡
散放射される。したがって、バルブ(1)肉厚内を通り封
止部(2)に入射する可視光や赤外線は格段に少なくなっ
た。

また、バルブ(1) はハロゲンサイクルを行なわせるた
め、管壁負荷を大きくして動作中高温に熱せられるよう
になっている。このバルブ(1) 中央部の高温がバルブ
(1)の側壁を伝導して封止部(2)に向かうが、凹凸面(7)
の表面積が大きいので、その表面から熱を放散するとと
もに凹凸面(7)から赤外線を散乱してこの凹凸面(7) の
温度を下げる。

さらに、本願の電球はフィラメント(5) と対向していな
いバルブ(1)の封止部(2)および頂部の端部部分には赤反
膜(6) を形成していないので、この部分に入射した光や
熱の反射量は極めて少なくバルブ(1)外に放出させるこ
とができ、バルブ(1)の温度上昇を防ぐことができる。
バルブ(1) の中央部から封止部にかけて赤反膜(6) を形
成した電球では、赤反膜(6) によって反射した熱が内導
線(4),(4)にも入射し内導線(4),(4)を加熱し、この内導
線(4),(4)からの熱伝導でさらに封止部(2)の温度上昇を
加速しているということもある。

このように、本発明によれば、ガラス肉厚内を反射およ
び伝導して封止部(2) に向かう赤外線はバルブ(1) の赤
反膜(6)部分と封止部(2)部分との間に表面積が大きくな
るように形成された凹凸面(7) によって外界に散乱放射
されるとともに放熱される。したがって、このバルブ
(1) 表面からの放熱により凹凸面(7)から封止部(2)にか
けてのバルブ(1)温度を低下させることができる。

ちなみに、第２図に示した構成において、バルブ(1)の
外径が14mm、内厚が1mm、封止部(2)を含むバルブ(1)全
長が96mmの石英ガラス製バルブ(1)に100V 500Wのタング
ステンコイルィフィラメント(5)を封装し、かつ封止部
(2)内に幅３mm、厚さ0.031mm、長さ６mmのモリブデン導
入箔(3)を２枚埋設したものにおいて、（Ａ）本発明に
属するバルブ(1)中央部外面に赤反膜(6) を、封止部(2)
近傍のバルブ(1)外面にバンド幅約20mm、深さ約１μｍ
の凹凸面(7) を設けたものと、（Ｂ）従来品に属するバ
ルブ(1)中央部外面に赤反膜(6)を設けかつ封止部(2)近
傍のバルブ面を素ガラスのままにしたもの、および
（Ｃ）他の案である封止部(2) の接際部まで赤反膜(6)
を延在させその代りに封止部(2)の外面をサンドブラス
ト加工して凹凸面(7) にしたものにつき、JIS C-7527号
に準拠して封止部(2)の温度を測定した。この結果を次
表に示す。なお、測定時の外気温度は30℃であった。

この表から明らかなとおり、本発明品が格段に封止部
(2)の温度が低いことは明白である。

なお、上述の実施例において、赤反膜は酸化チタンから
なる高屈折率層とシリカからなる低屈折率層との交互に
重層して形成したが、本発明はこれに限らず、たとえば
酸化タンタル、酸化錫などの他の物質で高屈折率層を形
成し、ふっ化カルシウム、ふっ化アルミウムなど他の物
質で低屈折率層を形成してもよく、さらに光干渉膜に限
らず、他の光学的原理によって上述したが赤反膜と同様
な光学作用をするものでもよい。

なお、前述の実施例において凹凸面と赤反膜との間に小
間隙を設け、封止部との間に間隙を設けなかったが、本
発明はこれに限らず、たとえば凹凸面と赤反膜との間に
間隙がなくてもよく、さらに凹凸面と封止部との間に若
干のバンド状の間隙を設けてもよく、あるいは反対に凹
凸面の一部が封止部外面に延在していてもよく、いずれ
も上述した効果を有する。

また、凹凸面の形成方法は上述のサンドブラスト法に限
らず、グラインダなどによる研削、エッチング法あるい
はバルブ成形時や封止作業時にモールドなどのを用い刻
設するなどの方法でもよく、要は放熱原理として赤外線
放射を主にするか、対流を主にするか勘案して決定すれ
ばよい。

さらに、本発明において、圧潰封止部をバルブの両端部
に設けてそれぞれモリブデン導入箔を埋設したものでも
よく、この場合、両封止部にそれぞれ近接したバルブの
外面に凹凸面を設ければよい。

さらにまた、バルブは石英ガラスに限らず、たとえばア
ルミノシリケートガラス、ほうけい酸ガラスなど他の耐
熱ガラスを用い構成したものでもよい。

〔発明の効果〕

このように、本発明のハロゲン電球はバルブ内にフィラ
メントの封装し、少なくとも一端部にモリブデン導入箔
を埋設した圧潰封止部を形成するとともにこのバルブの
両端部を除く上記フィラメントに対向するバルブ中央部
に赤反膜を形成したハロゲン電球において、バルブの封
止部近傍のガラス外表面に赤外線散乱用の凹凸面を形成
したので、フィラメントからバルブに入射した光のうち
ガラス肉厚内において内部反射を繰り返してこの凹凸面
に達した赤外線は表面積が大きくなったこの面から外界
に散乱反射し放熱されるので、封止部に入射する赤外線
は大幅に減少する。この結果、モリブデン導入箔の温度
を低下させることができ、導入箔の酸化による気密性低
下のおそれがなくなり、早期気密劣化が減少し、寿命が
大幅に延びた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のハロゲン電球の一実施例の断面図、第
２図は同じく要部の模形的拡大断面図である。 (1)……バルブ、(2)……封止部 (3)……モリブデン導入箔、(5)……フィラメント (6)……可視光透過赤外線反射膜（赤反膜） (7)……凹凸面、(71)……凹孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管形ガラスバルブ内部にこのバルブ軸に沿
   ってフィラメントを封装し、少なくとも一端部にモリブ
   デン導入箔を埋設した圧潰封止部を形成するとともにこ
   のバルブの両端部を除く上記フィラメントと対向するバ
   ルブ中央部の表面に可視光透過赤外線反射膜を形成して
   なるハロゲン電球において、上記可視光透過赤外線反射
   膜形成部と封止部との間のバルブ外表面に凹凸面を設け
   たことを特徴とするハロゲン電球。