JPH11339731A

JPH11339731A - 電球、反射形電球および照明器具

Info

Publication number: JPH11339731A
Application number: JP10149360A
Authority: JP
Inventors: Makoto Bessho; 誠別所
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】リード線間に接続した二重コイル状フィラメ
ントの、点灯時の熱損失を低減して発光効率の向上がで
きる電球ならびにこの電球を装着した照明器具を提供す
ることを課題とする。【解決手段】端部に封止部１１が形成された最大径部
ｄｂの内径が１４ｍｍ以下のガラスバルブ１と、このバ
ルブ１内にバルブ軸に沿って配設され、外径ｄｆがガラ
スバルブの最大内径部ｄｂの１／８以上で定格点灯時に
最高部温度が２５００Ｋ以上となる二重コイル状フィラ
メント４と、バルブ１内に封入された不活性ガスおよび
ハロゲンとを備えている電球Ｌ１およびこの電球Ｌ１を
内蔵した反射形電球Ｌ４ならびにこれら電球Ｌ１を装着
した照明器具９である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバルブ内に二重コイ
ル状のフィラメントおよびハロゲン化物を封装した電球
およびこの電球を装着した照明器具に関する。

【０００２】

【従来の技術】電球は、ガラスバルブ内に発光源となる
タングステン素線を巻回したコイル状フィラメントを装
架するとともにアルゴン等の不活性ガスを封入してい
る。

【０００３】そして、これら電球はコイル状フィラメン
トに通電して、このフィラメントを発光させるものであ
るが、実際の光輻射エネルギーは小さく殆どが熱輻射エ
ネルギーおよび不活性ガスやリード線等による熱損失と
なって、エネルギーの大部分が発光には寄与していない
ものであることが知られている。

【０００４】そこで、無駄に放散される熱エネルギーを
利用する手段として、電球のバルブの表面に可視光透過
赤外線反射膜を形成し、フィラメントから放射された赤
外線をこの反射膜で効率よく反射してフィラメントに帰
還させ、これによってフィラメントを加熱して発光効率
を高めることなどのことが行われている。

【０００５】また、電球の一種であるハロゲン電球は、
バルブ内に不活性ガスとともに微量のハロゲン族元素
（Ｉ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｆ）を封入して、コイル状フィラメ
ントから蒸発したタングステンとハロゲン族元素との間
の化学的な循環反応（ハロゲンサイクル）を利用してい
る。すなわち、フィラメントから蒸発したタングステン
を、ハロゲンサイクルを利用して再びフィラメントに戻
しそのやせ細りを防ぎ、汎用の電球に比べ明るさを同じ
とすれば約２倍の寿命を得ることができる、特性の優れ
た電球である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように電球に
おいても、種々の発光効率の向上が図られており、本発
明者はさらにの電球の小形化と発光効率を高めるべく種
々の究明を行った。

【０００７】通常、電球は上述したようにフィラメント
の蒸発を抑制するためバルブ内に封入した不活性ガス
が、点灯時に対流を起してバルブの温度を上昇するとと
もに、フィラメントに熱損失（ガスロス）を生じ発光効
率が低下する。そこで、二重コイル状のフィラメント
は、その表面積を小さく、有効直径を大きくしてガスの
対流による熱損失を少なくしているが、さらに改良が望
まれている。

【０００８】本発明はリード線間に接続した二重コイル
状フィラメントの、点灯時の熱損失を低減して発光効率
の向上ができる電球ならびにこの電球を装着した照明器
具を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の電球は、端部に封止部が形成された最大径部の内径が
１４ｍｍ以下のガラスバルブと、このバルブ内にバルブ
軸に沿って配設され、外径がガラスバルブ内径の１／８
以上で定格点灯時に最高部温度が２５００Ｋ以上となる
二重コイル状フィラメントと、バルブ内に封入された不
活性ガスおよびハロゲンとを具備していることを特徴と
する。

【００１０】電球の点灯時、フィラメントの二重コイル
状の発光部の温度は２８００Ｋ程度になるが、バルブの
内径を１４ｍｍ以下の細径にしてあるので、フィラメン
トの昇温によりバルブ内に生起する熱対流は不活発で抑
制されバルブの温度上昇が抑えられるとともに、フィラ
メントの熱損失が少なく発光効率を向上できる。

【００１１】上記バルブの内径が１４ｍｍを超えると、
内部に封入した不活性ガスの対流が活発となりバルブ温
度が上昇する。そして、このバルブの内径に対してフィ
ラメントのコイル状部の外径を大きくとることによって
適正なハロゲンサイクルを維持することができる。

【００１２】このバルブ内径に対するフィラメントのコ
イル状部の外径が１／８以下であると、両者間の間隔が
大きくなり対流が生じ易くなり、また、逆に大きくなる
と両者間は接近しバルブ壁がフィラメントの熱を直に受
けバルブが高温となるので１／５程度までで、両者の関
係は実用的には１／８〜１／５の範囲が好ましい。

【００１３】また、バルブのガラス材質は石英ガラスに
限らず、所要の透光性と光屈折率と耐熱性を併有するも
のであれば他の硬質のガラス材質であってもよい。

【００１４】本発明の請求項２に記載の電球は、ガラス
バルブが、長円形状または管形状をなしていることを特
徴とする。

【００１５】また、バルブの形状は楕円状等の長円形状
や管形状のうちから選ばれた少なくとも一種を有するも
のに適用して上記請求項１に記載したと同様な作用を奏
する。

【００１６】本発明の請求項３に記載の電球は、ガラス
バルブ内に封入されたハロゲンが、ヨウ素またはその化
合物であることを特徴とする。

【００１７】ハロゲン族として活性度の比較的低いヨウ
素系の材料を封入することによっても、ガス対流が比較
的弱いバルブ内でも適度のハロゲンサイクルが行われ所
定の発光特性および寿命を得ることができる。

【００１８】本発明の請求項４に記載の電球は、ガラス
バルブの表面に可視光透過赤外線反射膜が形成されてい
ることを特徴とする。

【００１９】可視光透過赤外線反射膜を形成することに
よって、赤外線をフィラメントに戻しフィラメントを加
熱しているので、被膜を形成していない電球に比べてフ
ィラメントの温度を高く発光効率を高めることができ
る。

【００２０】また、可視光透過赤外線反射膜の形成はバ
ルブの外表面に限らず、バルブの内表面であってもよ
く、内外表面の少なくとも一方に形成してあればよい。
また、可視光透過赤外線反射膜の材料として、高屈折率
層膜には二酸化チタンＴｉＯ₂、五酸化タンタルＴａ₂
Ｏ₅、二酸化ジルコンＺｒＯ₂、二酸化亜鉛ＺｎＯ
₂等、低屈折率層膜としては二酸化ケイ素ＳｉＯ₂やふ
っ化マグネシウムＭｇＦ等を用いることができる。

【００２１】また、バルブ形状を適宜選ぶことにより、
バルブの表面に形成した可視光透過赤外線反射膜の反射
特性を変化させて赤外線の戻りを調整しコイル状フィラ
メントの温度分布の均一化をはかることができる。この
バルブの形状は、上記請求項１に記載のうちから選ばれ
た少なくとも一種であればよい。また、楕円状や球状部
の間に直管状部を連設する等複数の形状が組合わせられ
たものであってもよく、フィラメントへの赤外線の戻り
を平均的によくするよう設計するのが好ましい。

【００２２】本発明の請求項５に記載の反射形電球は、
基体部に透孔を有する反射鏡と、反射鏡の基体部透孔内
に封止部が固定された請求項１ないし４のいずれか一に
記載の電球とを具備していることを特徴とする。

【００２３】上記請求項１ないし４に記載した作用を奏
する電球と反射鏡とを一体化して小形化した反射形電球
を得ることができる。

【００２４】なお、反射鏡の形成材料は、石英ガラスや
硬質ガラスあるいは金属板等から選ぶことができる。ま
た、反射被膜は、ダイクロイック膜等の可視光反射赤外
線透過膜からなる選択透過反射膜あるいはアルミニウ
ム、銀やクロム等からなる全光反射膜が適用できる。

【００２５】本発明の請求項６に記載の照明器具は、器
具本体と、器具本体に設けられたソケットと、ソケット
に装着された請求項１ないし５のいずれか一に記載の電
球とを具備していることを特徴とする。

【００２６】この照明器具は上記請求項１ないし５に記
載の構成の電球を備えているので、上記請求項１ないし
５に記載と同様な作用を奏することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は小形のハロゲン電球Ｌ１を
示す一部断面正面図である。

【００２８】図中１は、石英ガラスからなる短径側の最
大内径ｂｄが約１２ｍｍ、長径側の内部長さｂａが約１
８ｍｍの楕円形状のバルブ、１１はバルブ１の一端部に
形成した圧潰封止部、１２はバルブ１の他端部に設けら
れた排気管である。また、バルブ１内の空間部は主体部
１Ａと上記圧潰封止部１１側に連続して膨出部１Ｂが形
成されている。

【００２９】なお、上記空間部を構成する主体部１Ａの
長径側の内部長さｂａは、図１において一方は排気管、
他方は膨出部１Ｂに臨む位置で、主体部１Ａを形成する
長円の仮想線上のｃ，ｄ間または排気管１２の付け根ｃ
から主体部１Ａと膨出部１Ｂとの境のくびれた最小径部
ｄとの間を指す。

【００３０】また、２，２は上記圧潰封止部１１内に気
密封止された一対のモリブデンＭｏ箔等からなる金属箔
で、この金属箔２，２にはバルブ１内に延在するリード
部材たとえばモリブデンＭｏやタングステンＷからなる
長短の内部リード線３１，３２およびバルブ１外に延出
した外部リード線（図示しない。）が接続してある。ま
た、４はタングステンＷ線を巻回してなるコイル状のフ
ィラメントで、中央部には二重コイル状とした発光部４
１を、二重コイル状部の両端部からは連設して単コイル
状のレグ部４２，４２を延出し、このレグ部４２，４２
内に上記内部リード線３１，３２を挿入固定することに
より、バルブ１主体部１Ａ内の中心軸に沿って配設支持
されている。また、この内部リード線３１，３２にゲッ
タ（図示しない。）が取着されている。

【００３１】この二重コイル状のフィラメント４は、タ
ングステンＷ線を巻回して形成したもので、発光部４１
の二重コイル状部の長さｆａが約６ｍｍ、外径ｆｄが約
３ｍｍある。

【００３２】また、バルブ１内にはヨウ素Ｉ、臭素Ｂｒ
塩素Ｃｌやフッ素Ｆの少なくとも一種ここではヨウ素Ｉ
またはヨウ素Ｉを含むハロゲン化物が微量と、クリプト
ンＫｒやアルゴンＡｒ等の不活性ガスを主体とした窒素
Ｎを含むガスが１〜１０ｋＰａ封入してある。

【００３３】また、５はバルブ１の外表面に形成された
可視光透過赤外線反射膜（以下、赤反膜と称する。）
で、高屈折率層を形成するたとえば二酸化チタンＴｉＯ
₂膜と、低屈折率層を形成するたとえば二酸化ケイ素Ｓ
ｉＯ₂膜とを交互に積層した多層干渉膜からなる。

【００３４】そして、上記圧潰封止部１１には耐熱性接
着剤（図示しない。）を介しセラミックス製の口金６が
接合され、口金６の端子部６１，６１にバルブ１外に延
出した外部リード線（図示しない。）を接続して、ハロ
ゲン電球Ｌ１が構成されている。

【００３５】このような構成のハロゲン電球Ｌ１を点灯
すると、バルブ１の中心軸上に配設したフィラメント４
の二重コイル状の発光部４１から放射した光のうち可視
光はバルブ１および赤反膜５を透過してバルブ１外方へ
と放射される。また、フィラメント５から放射した赤外
線は赤反膜５で反射されてフィラメント４の発光部４１
に戻りフィラメント４を加熱する。なお、このフィラメ
ント４と赤反膜５との間での赤外線の授受は反復して行
われる。

【００３６】そして、この電球Ｌ１は、定格点灯時、フ
ィラメント４の二重コイル状の発光部４１の温度は２８
００Ｋ程度になるが、バルブ１の内径を約１２ｍｍと細
径にしてあるので、フィラメント４の昇温によりバルブ
１内に生起する熱対流は不活発で抑制されバルブ１の温
度上昇が抑えられるとともに、フィラメント４の熱損失
が少なく発光効率を向上できる。また、ハロゲン化物と
しても活性度の比較的低いヨウ素系の材料を封入してい
るので、適度なハロゲンサイクルが行われる。また、バ
ルブ１内の主体部１Ａに連設して形成した膨出部１Ｂ
は、電球Ｌ１を膨出部１Ｂが上方にあるようベースアッ
プの状態で点灯した場合に、バルブ１内におけるガス対
流を規制し微妙に変化させて、バルブ１の温度上昇を抑
制する作用がある。

【００３７】したがって、この実施の形態によれば、バ
ルブ１を細径化して小形化したにも拘らずバルブ１温度
の抑制ができるとともに発光効率の向上したハロゲン電
球Ｌ１を提供できる。

【００３８】また、図２ないし図４は本発明に係わる電
球の他の実施の形態を示し、図中、図１と同一部分には
同一の符号を付して、その説明は省略する。図２は長軸
側の最大内径ｂｄが約１２ｍｍの楕円形状のバルブ１の
両端に圧潰封止部１１，１１が設けてある両端封止形の
電球Ｌ２、図３は内径ｂｄが約１０ｍｍの円筒管形状の
バルブ１の一端に圧潰封止部１１が設けてある片端封止
形の電球Ｌ３である。また、図４は図１に示す実施の形
態の電球Ｌ１（但し、口金６は付いていない。）を反射
鏡７内に固定した反射形電球Ｌ４である。そして、これ
ら電球Ｌ２〜Ｌ４の他の部分や部材は図１に示す実施の
形態の電球Ｌ１と略同じである。

【００３９】まず、図２に示す電球Ｌ２は、バルブ１の
両端の圧潰封止部１１，１１内にそれぞれ金属箔２，２
が気密封止され、この金属箔２，２に接続した内部リー
ド線３１，３２にフィラメント４のレグ部４２，４２を
挿入固定している。そして、バルブ１内の主体部１Ａの
両側に連続してそれぞれ膨出部１Ｂ，１Ｂが設けられて
いる。

【００４０】そして、この電球Ｌ２はいずれの圧潰封止
部１１，１１が上方になるベースアップの状態で点灯さ
れても、バルブ１内におけるガス対流を変化させて、バ
ルブ１の温度上昇を抑制できる作用がある。

【００４１】また、図３に示す電球Ｌ３は、バルブ１の
内径が小さく点灯時に、バルブ１内に生起する熱対流は
抑制されバルブ１温度の低下ができるとともに、フィラ
メント４の熱損失が少なく発光効率を向上できる上記実
施の形態の電球Ｌ１と略同様な作用効果を示す。

【００４２】また、図４に示す反射形電球Ｌ４は、石英
ガラスや硬質ガラスあるいは金属板ここでは石英ガラス
からなる椀形の反射鏡７の背面に形成した基体部７１の
透孔７２内に、図１に示す楕円形状のバルブ１からなる
ハロゲン電球Ｌ１の圧潰封止部１１を耐熱性の接着剤７
３を介し接合している。また、反射鏡７の内面には反射
膜、ここではダイクロイック膜等からなる可視光反射赤
外線透過膜７４が形成してある。なお、この電球Ｌ１
は、二重コイル状のフィラメント４が、反射鏡７内面の
焦点を通る位置に配設されている。

【００４３】この反射形電球Ｌ４を点灯すると、内部の
ハロゲン電球Ｌ１から放射し反射鏡７の開口部に向かっ
た光線は直射光として、また、反射鏡７の反射膜７４に
入射した光線はこの反射膜７４により反射して開口部に
向かい外方に放射される。そして、上記反射膜７４を可
視光反射赤外線透過膜とした場合には、反射膜７４に入
射した赤外線はこの反射膜７４を透過して反射鏡７の背
面側へ放射され、反射鏡７の開口部からは熱線の少ない
光線を放射させることができる。

【００４４】したがって、この実施の形態の場合は、バ
ルブ１を小形化し可視光透過赤外線反射膜５を形成した
高い発光効率を呈するハロゲン電球Ｌ１を内蔵している
ので、反射鏡７の小形化も可能な赤外（熱）線放射の少
ない発光効率の向上した反射形電球Ｌ４を提供できる。

【００４５】また、図５は本発明の実施の形態を示す照
明器具９である。この図５中、９１は天井面等に取着さ
れる基台、９２は支持ポール、９３はポール９２の先端
に回動自在に取付けられた自在継手、９４はこの自在継
手が設けられた器具本体、９５は器具本体の前方開口部
内に設けられた反射体で、この反射体９５の部分にはソ
ケット（図示しない。）が配設され、このソケット（図
示しない。）にたとえば図１に示すハロゲン電球Ｌ１の
口金６を装着することにより照明器具９が構成されてい
る。

【００４６】この器具９のソケット（図示しない。）へ
装着された電球Ｌ１は、フィラメント４に通電して点灯
される。そして、上述した電球Ｌ１と同様この照明器具
９も小形化が可能で発光効率を向上することができる。
なお、この器具９の反射体９５を外し、ソケットを変え
て上記実施の形態の反射形電球Ｌ４を装着するようにし
てもよい。

【００４７】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ない。たとえば、電球のバルブ内に封入されるハロゲン
族元素はヨウ素Ｉに限らず、臭素Ｂｒ、塩素Ｃｌやフッ
素等やこれらの化合物の少なくとも一種であってもよ
い。また、バルブ内の空間部に形成した膨出部の有無は
問わず、空間部の径、長さや形状によってもガス対流を
抑制することができる。

【００４８】また、バルブの端部に形成される封止部は
圧潰封止に限らず、バルブを収縮して形成した封止部で
もよく、また、モリブデン箔等の金属箔に限らず、線状
の封止部材を用いるものであってもよい。

【００４９】また、ガラスバルブの表面に可視光透過赤
外線反射膜が形成してあっても、形成していなくても差
支えない。

【００５０】さらに、照明器具も、上記実施の形態に示
したものに限らず、他の構造のものであってもよく、反
射形電球の場合は格別な反射体は不要である。

【００５１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、バルブを小形
化して発光効率の向上した電球を提供できる。

【００５２】また、請求項２の発明によれば、細径化が
できるバルブ形状に適用して上記請求項１に記載したと
同様な効果を奏する。

【００５３】また、請求項３の発明によれば、バルブ内
部材にエッチングを少なくして、上記請求項１に記載し
たと同様な効果を奏する。

【００５４】また、請求項４の発明によれば、バルブの
表面に可視光透過赤外線反射膜を形成した電球におい
て、上記請求項１に記載したと同様な効果を奏する。

【００５５】また、請求項５の発明によれば、電球と反
射鏡とを一体化した反射形電球に適用して、小形化と発
光特性の向上した反射形電球を提供できる。

【００５６】また、請求項６の発明によれば、上記請求
項１ないし５に記載の構成の電球を備えているので、上
記請求項１ないし５に記載したと同様な効果を奏する照
明器具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すハロゲン電球の正面
図である。

【図２】本発明の他の実施の形態を示すハロゲン電球の
正面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態を示すハロゲン電球の
正面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示す反射形電球の正
面図である。

【図５】本発明の実施の形態を示す照明器具の斜視図で
ある。

【符号の説明】

Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３：電球Ｌ４：反射形電球１：ガラスバルブ１１：封止部３１，３２：内部リード線４：コイル状フィラメント４１：二重コイル状部（発光部）５：可視光透過赤外線反射膜（赤反膜）７：反射鏡９：照明器具９４：器具本体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端部に封止部が形成された最大径部の内
径が１４ｍｍ以下のガラスバルブと；このバルブ内にバ
ルブ軸に沿って配設され、外径がガラスバルブ内径の１
／８以上で定格点灯時に最高部温度が２５００Ｋ以上と
なる二重コイル状フィラメントと；バルブ内に封入され
た不活性ガスおよびハロゲンと；を具備していることを
特徴とする電球。
【請求項２】ガラスバルブが、長円形状または管形状
をなしていることを特徴とする請求項１に記載の電球。
【請求項３】ガラスバルブ内に封入されたハロゲン
が、ヨウ素またはその化合物であることを特徴とする請
求項１または２に記載の電球。
【請求項４】ガラスバルブの表面に可視光透過赤外線
反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１ない
し３のいずれか一に記載の電球。
【請求項５】基体部に透孔を有する反射鏡と；反射鏡
の基体部透孔内に封止部が固定された請求項１ないし４
のいずれか一に記載の電球と；を具備していることを特
徴とする反射形電球。
【請求項６】器具本体と；器具本体に設けられたソケ
ットと；ソケットに装着された請求項１ないし５のいず
れか一に記載の電球と；を具備していることを特徴とす
る照明器具。