JPS6174252A - 封じ込め被膜を含むランプ - 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】 本発明はランプに、関し、より詳しくは大気圧以外の圧
力で動作する光源カプセルを用いたランプに関するもの
である。さらに詳しく述べれば、本発明はランプを封じ
込めることができない危険性を実質的に除去する封じ込
め手段を有するランプに関するものである。

従来の技術 照明産業は米国内の消費者市場で販売されている現在最
も一般的な形式のランプであるエンジン型白熱電球に置
き換わるものを探求している。タングステン−ハロゲン
およびアーク放電ランプは、それらの優れた動作特性の
ために、標準の白熱電球の代りとして多くのランプ＆１
造業者によって注意深く検討されている。しかしながら
、ランプ内に含まれた加工光源カプセルの破砕に帰因す
るガラス破片の散乱を軽微にできる可能性が極めて少な
い点が、消費者市場における実現可能な置き換えランプ
を開発する過程での実質的な障害となっている。か−る
破砕が生ずることは希ではあるが、それにもか＼わらず
それはランプのすぐ近くにいる人あるいは物に対し危険
を与える（飼えば、食物の調理）。光源カプセルの破砕
の際のガラス破片の散乱の問題を実質的に除去できるタ
ングステン−ハロゲン又はアーク放電ランプはこの技術
分計に進歩をもたらすことになる。

内部光源カプセルの破砕に耐えるタングステン−ハロゲ
ンおよびアーク放電ランプの能力を向上するための種々
の方法が従来より提案されてきた。

−例として１９８１年７月２８日付でペチャード等に与
えられた米国待針用４．２８　ｔ　２７４号においては
、発光管の周四にｆ２置された筒体の使用によってガラ
ス破片が外囲器に衝突するのを制限している。また、力
による徳撃により外囲器が破損した際、ガラス片を一緒
に保持するようにランプ外囲器の外表面に被膜を設ける
ことも従来知られている。例えばオーデッ七等は１９７
３年２月６日付発行の米国時計第４７１翫２３２号にお
いて上Ｓ己の目的のだめにランプをシリコーンゴム被膜
で披資するプロセスを凋示している。

したがって、上述した従来の装置躍に関連した種々の欠
点を克扇したランプを提供することができれば、この技
姶分野に重要な進歩をもたらすことは明らかである。

発明の目的 それ故、本発明の主要な目的は上述のような従来装置の
諸欠点を克服することにある。

本発明の他の目的は加圧された光源カプセルのｉＩ！砕
時に僅かな破片の散乱が生じる可能性を実質的に除去す
るランプ用の封じ込め手段を提供することにある。

本発明のさらに他の目的はランプの美的外観を減するこ
とがない封じ込め手段を提供することにある。

本発明の他の目的は封じ込め手段を使用するランプの発
光効率にほとんどあるいは全く損失を生じさせない封じ
込め手段を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は消費者市場における標準の白
熱電球に対する代りのランプを開発する過程における事
実上の障害を克服することにある。

問題点を解決するための手段 本発明の一つの観点によれば、透光性外囲器と、この外
囲器内に設置された加圧された光源カプセルと、このカ
プセルの破砕に帰因するガラス破片をランプ内に閉じ込
めるための封じ込め手段とを含むランプが提供される。

前記封じ込め手段は実質的に外囲器をおおうように配置
されかつ実質的に透光性の何科により作られている。こ
の封じ込め手段ははヌ１９０℃か、またはそれ以上の連
続的動作温度で高度の引張り強さを有している。

実施例 以下本発明の実施例について添付図面を参照して詳細に
説明する。

本願明細書において用いられている「光源カプセル」と
いう用語は、光源カプセルが大気圧以外の圧力下で動作
しかつ光源カプセルの破砕時にわずかな破片の散乱が生
じる可能性が存在するようなランプの外ｇ器内のタング
ステン−ハロゲン白熱カプセル、アーク放電ランプの発
光管、あるいは壬意の発光カプセルを意味するものとす
る。この光源カプセルはシングルエンド形のカプセルで
もダブルエンド形のカプセルでもよい。

同じく本願明＠膓で用いられる「閉じ込める」又は「封
じ込め」という用語は本発明の教示するところに従って
作られたランプの封じ込め手段が内部の光源カプセルの
破砕の結果として穴があかないということを意味する。

光源カプセルの破片はランプ内にとどまり、この封じ込
め手段は破片の散乱を防止するように作用する。

さて、添付図面を参照すると、第１図は本発明の教示に
従って作られたランプ１０を示す。ランプ１０は透光性
外囲器１２、この外囲器１２をほぼおおうように配置さ
れた封じ込め手段１５、およびベース１４を含んでいる
。例えばソーダ石灰ガラスにより作られた外囲器１２は
本体１５および首部１６を有している。ランプ１０はさ
らに外囲器１２内の７レ一ム構体２４上に取付けられた
光源カプセル１８を含んでいる。例えば石英又は硬質ガ
ラスで作られた光源カプセル１８は外被２０およびプレ
ス封止ｍ部２２を有している。外囲１ｉｉｓ１２はリン
グ２８から縁部３０に至る首部１６を有している。さら
に封じ込め手段１３は外囲器１２が壊われたときに袋又
は物入れとして作用することにより重力作用に抗するた
め、ベース１４の一部に重ねられるかあるいは取付けら
れていることが好ましい。

ランプ１０の一実施例においては、外ｆｌＷ１２の本体
１５は最小壁厚Ｘを有している。外被２゜は約α９ミリ
メータより小さい最大壁厚ｙを有している。ランプ１０
においてはｘ　／　ｙの比、以下では「壁厚比」と呼ぶ
がこれは約３に等しいか又はこれより大きい。このよう
な関係が存するとき、カプセル１８は大項明細書におい
ては外囲器１２に関して「薄壁」であると表現され、逆
に外ｄ器１２はカプセル１８に関してｒｉ壁」であると
表現される。壁厚比の上記範囲は、これらの「厚い」お
よび「薄い」という相対的な尺Ｎが約５又はそれ以上の
係数だけ厚さが相違していることを保証するものである
。

上述した壁厚比の範囲の重要性は次の通りである。薄壁
のカプセルが破砕した場合、各破片は比較的薄＜、カプ
セルが薄壁でない場合より小さな貫横を有する。これら
の低質量の破片が外囲器に衝突すると、衝突によるＳ　
Ｈｌエネルギーは、エネルギーが買置に比例するので、
小さくなる。より薄い破片はそれ自体粉々にこわれる傾
向があり、従って衝突エネルギーを無害に消散させる。

薄壁カプセルは同じ動作条件の下でより大きい壁厚を有
するカプセルよりもより多数のより小さな破片に破砕さ
れるということは実験により証明されている。外囲器に
衝突する破片の数が多くなればなるほど、破砕の主エネ
ルギーは外囲器により一層均−に分散される。これらの
要因による究極の結果は、壁厚比が上述の範囲内にある
と外囲器は内部カプセルの破砕を閉じ込める能力を有す
るということである。壁厚比が上述の範囲内にない場合
、には封じ込め手段１３がランプ外囲器の原形を保持す
ることになる。

ランプの他の実施例においては、外囲器１２は首部１６
に対向する凹状頂部２６を有している。

「凹状部」という用語は頂部２６の曲率半径が外匣器１
２の外側に存在するということを意味している。頂部２
６の凹状形状はカプセル１８の破砕による破片およびエ
ネルギを損傷発生の可能性が最も小さいベース２８の方
向に向ける。そのようにする際に頂部２６は多くの破片
を粉砕し、これによって破砕エネルギーをさらに消散さ
せる。頂部２６はまたカプセル１８の上部に存在する外
囲器１２の部分を強化する。外囲器１２のこの部分は２
つの理由から強化が要求される。第１に、頂部２６はカ
プセル１８に最も接近した外囲器部分である。′＄２に
、カブ七／％１１Ｂは頂［２６により近いカプセル１Ｂ
の部分であるカプセル１８の上部が頂部２６と衝突する
ように移動するような破砕を生じる可能性がある。この
形式の破砕はカプセル１８の外被２０がプレス封止端部
２２の近傍で破砕された場合に生ずる。万一そのような
破砕が生じた場合には、カプセル１８内の高圧がカプセ
ル１８のプレス封止端部２２の上方部分を頂部２６の方
向に進ませる可能性がある。外被２０がプレス封止端１
！６２２と後金するカプセル１８の領域は、外被２０の
高い勢作温度とプレス封止端部２２の比較的低い動作温
度とによりこの領域に相当な温度勾配が発生するため、
熱的に誘起される破砕を特に受は易いと確信されている
。

ランプのさらに他の実施例においては、首部１６の鏝小
硫厚２は約２−　Ｓ　ミＩＪメータに等しいかこれより
も大きい。首部１６の余分の厚さは７レ一ム構体２４を
首部１６に弾性力および摩擦力により取付けることを容
易にする。外囲器１２内にカプセル１８を有するフレー
ム構体２４を取付けるだめの手段についての説明は１９
８５年２月２５日に出願されかつ本願出願人に譲渡され
た米国特許出願第４６９．８４１号を参照されたい。

光源カプセル１８は大気圧以外の充填圧、代表的には約
５乃至約２０気圧で動作する。そのような圧力下で、か
つ壁厚比が３より小さい（すなわち、外！！１器が標準
の白熱電球に類似する壁厚を有する）場合、カプセル１
８の破砕は封じ込め手段１３がランプの外側になかった
場合には外囲器を貫通して飛び出すようなカプセルから
の破片の散乱を生じる怖れがある。封じ込め手段１３　
（第１凶参照）はカブ七Ａ１１Ｂの破砕から生ずる破片
を閉じ込めるためランプ１０の外ｇ＠１２をおおうよう
に配置されたｆ＆膜を有する。

封じ込め手段１５、すなわち被膜は相当な象の光を透過
させるようにかなり透光性であることが望ましい。さら
に、被膜１Ｓは高温および紫外線による劣化に耐えるも
のであることが望ましい。

本発明によれば、封じ込め手段の被膜材料はフルオロピ
リマーあるいはシリコーンゴムＭＭであることが望まし
い。被膜１３は封じ込め機能を提供するために如何なる
鵡厚の外［３に対しても極用できる。ここで用いられる
被膜６料はまた、高温において筒反の引張り強さを呈す
る。

第２凶を参照すると、本発明のフルオロピリマーの封じ
込め被膜の一実施例が外囲器１２の一部分をおおう被膜
１３Ａとして示されている。特定の一使用例では、披ル
ｒｑ１ｓｈはベルフルオロアルフキシｈ４　Ｄｉｆｆす
なわち、Ｐ、　Ｆ、　Ａ、テフロン材（「テフロン」は
イー・アイ・デュポン・デ・ニモアス社の商１１　）に
より橢成された。この被膜の可視光巴過率はか＼る被膜
のない６明な外囲器の場合の約９９％であることが見出
された。このペルフルオロアルコキシ樹脂材は約２６０
℃の連続使用温度定格を有し、本質的に紫外線によって
影響されない。フッ素化エチレンプロピレン共重合体（
すなわちＦ、　Ｅ、　Ｐ、樹脂）およびポリクロロトリ
フルオロエチレン（すなわちＰ、　Ｃ，で、　Ｆ、　ｌ
樹脂）のような他の７ｌ％／オロボリマー材料もまた同
様な封じ込め能力を有し、紫外線によって影響されない
。

しかしこれらは使用温度定格において変化する。

これらの材料は約１９０℃の使用温度を有している０ フルオＨ！Ｋ　！Ｊマー封じ込め被膜の他の実施例にお
いては、フルオロピリマー被膜は改善された保護を行な
うためあるいは必要とする被膜Ｈの量を最小にするため
強化材との組み合わせにより適用することができた。か
＼る強化材の一例は７ｌ％Ｉオロボリマー材料中に分散
状態で混合された短ガラス短繊維（長さ約１７６２　Ｃ
ｌ１ｌ　（ｌ　Ｓインチ）より小）を使用することより
なる。この組み合わせはまた、必要な場合に、ガラス繊
維によりランプ１０から放射される光の固有の拡散を行
なうという利点を有する。上述したフルオロぎリマー被
膜の厚さは通常約αＯＯ２５４ｃｍ乃至約α０１５２４
ｃｌｌＩ（約１００１乃至約α００６インチ）の範囲で
ある。

本発明のフルオロゴリマー被膜はまた、ランプ１０が動
作中に水滴の落下により生ずる可能性がある熱衝撃によ
る破砕に対しての抵抗手段を備えたランプ１０を提供す
る。さらに、この被膜はランプの乱暴な取扱いによりあ
るいはランプの動作中、外力によるわずかな衝撃により
ランプが破壊されるのを防止するように外［１１６を補
強するので、根基に強い外Ｈ器を有するランプの製造に
役立つものである。ランプから放射される光を拡散する
ことができる（つや消し又は燻白色ランプの場合のよう
に）あるいは装飾用ランプのための着色が可能な被膜を
形成することによりランプ製造における製造工程数を減
少することができる◇上述したフルオロｉ　ＩＪママ−
膜は静電粉末被覆、流動層波型あるいは湿式吹付は被覆
のような従来の技術によって形成できる。

第３１を参照すると、本発明のシリコーンゴムの封じ込
め被膜の一実施例が、外ｌ！ｌｌｉ器１２の一部分をお
おう被膜１３Ｂとして示されている。シリコーンゴム封
じ込め被膜１５Ｂはランプ１０の外囲器１２をＷｌｋ層
の材料で被覆することにより構成されている。２層又は
それ以上の異なる弾性係数を有する材料がランプ１０の
外囲器１２に適用される。高い弾性係数（１５Ｃ）と低
い弾性係数（１ｓａ）とを有する材料よりつくられた７
％１１３ａおよび１３ｄを組み合せると、この多層構造
が裂傷の伝播を防止するのでランプ１０に対し高度の封
じ込め機能を発揮する。透明なシリコーンゴムの各層は
異なる弾性係数を有するよう形成される。

各層は浸漬９！ＩＭ法によって形成される。各層の厚さ
は約ＩＩＬ００２５４ｃｍ乃至約α００７６２５１１（
約α００１乃至約１００１インチ）の範囲にある。

シリコーンゴム被膜全体の厚さは約１００．０３０８３
乃至約１０１５２４信（約α０２乃至約α００６インチ
）の範囲にある。シリコーンゴムの封じ込め被膜１３Ｂ
はまた、標準の白熱電球の壁厚を有するランプに対して
も封じ込め機能を与える。

具体例 本発明の一実施例によればアルミノケイ酸塩あるいは硬
質ガラス材により作られた約１０気圧のＴ−４サイズの
タングステン−ハロゲンカプセルを含むＡ−１９ガラス
球の外側に約αＯ１２７ｍ（ｃＬｏｏｓインチ）厚のペ
ルフルオロアルコキシ樹脂の被膜を被覆した。この被膜
は故意に破砕し７’ｌ−’ｌ’−４サイズハロゲンカプ
セルのガラス破片を確実に閉じ込めた。この？＆膜の可
視光透過率は透明な外囲器すなわちガラス球を有するラ
ンプの約９９％であることがわかった。ペルフルオロア
ルコキシ樹脂は約２６０℃の連続使用温度定格を有した
。

本発明の他の実施例においては、ランプの外囲器は凹状
頂部を有するソーダ石灰ガラスにより形成された。外囲
器は約１９　ミＩＪメータの最小壁厚を有した。アルミ
ノケイ酸塩ガラスで作られたランプ内のＴ−４サイズの
タングステン−ハロゲンカプセルは１０気圧であり、か
つ約２立方センチメータの体積を有した。外囲器のペル
フルオロアルコキシ樹脂の被膜は約αＯ０２５４ｃｍ　
（約１００１インチ）の厚さであった。この被膜は故意
に破砕したハロゲンカプセルのガラス破片を確実に閉じ
込めた。

本発明のさらに他の実施例によれば、約１０気圧のＴ−
４サイズタングステン−ハロゲンカプセルを含む人−１
９ガラス球が全体が約１０１５２４ノ（１００６インチ
）の厚さのシリコーンゴム材からなる層で被覆された。

この被膜はそれぞれが異なる弾性係数を有する２Ｍのシ
リコーンゴム材料から構成された。１つの層は高い弾性
係数を有し、他の層は低い弾性係数を有した。これらの
層は浸漬被覆法によって形成された。この被膜は故意に
破砕したハロゲンカプセルのガラス破片を確実に閉じ込
めた。

以上のように、ランプ内での光源カプセルの破砕により
生ずるガラス破片をランプ内に封じ込めるための本発明
の改良された封じ込め手段を図示し、説明してきた。こ
の封じ込め手段はランプの外囲器をおおうように施こさ
れたかつ実質的に透光性材料でｉるフルオロメリマー材
あるいはシリコーンゴム材の被膜よりなる。この被膜は
また、高温下で高度の引張り強さを示す。この被膜は高
温（約１９０℃又はそれ以上）に耐えかつ紫外線によっ
て影響されないことが望ましい。　　−以上本発明の好
ましい実鴇例を示したが、特許請求の範囲によって定義
される本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形およ
び変更がなし得ることはこの分骨の技術者には明らかで
あろう。

第１図は本発明の教示に従って作られたランプの一実施
例を示す断面図、第２図は７Ａ／オロボリマーの封じ込
め被膜を有するランプの一部分を示す拡大断面図、第５
ｄはシリコーンゴムの封じ込め被膜を有するランプの一
部分を示す拡大断面図である。

１０：ランプ １２：外囲器 １３：封じ込め手段（被膜） １４：ペース １５：本体 １６：首部 １８：光源カプセル ２０：外被 ２２ニブレス封止端部 ２４：フレーム構体 ２６：凹状頂部 １３Ａ、１！ｉＢ：被膜 １３ｃ：高弾性係数を有する層 １５ｄ：低弾性係数を有する層

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性外囲器と、この外囲器内に取付けられた加
   圧光源カプセルと、このカプセルの破砕により生ずるガ
   ラス破片をランプ内に閉じ込めるための封じ込め手段と
   を備え、この封じ込め手段は前記外囲器を実質的におお
   うように配置され、かつ実質的に透光性の材料により形
   成されており、前記封じ込め手段はほゞ１９０℃に等し
   いかまたはそれ以上の連続使用温度において高度の引張
   り強さを有することを特徴とするランプ。
2. （２）前記封じ込め手段は熱衝撃により生ずるランプの
   破砕を防止するようにも作用する特許請求の範囲第１項
   記載のランプ。
3. （３）前記封じ込め手段は紫外線によつて実質的に影響
   されない特許請求の範囲第２項記載のランプ。
4. （４）前記封じ込め手段はフルオロポリマー材の被膜を
   含んでいる特許請求の範囲第３項記載のランプ。
5. （５）前記封じ込め手段は異なる弾性係数を有する複数
   の層からなるシリコーンゴム材の被膜を含む特許請求の
   範囲第３項記載のランプ。
6. （６）前記フルオロポリマー材はペルフルオロアルコキ
   シ樹脂である特許請求の範囲第４項記載のランプ。
7. （７）前記ペルフルオロアルコキシ樹脂の被膜は約０．
   ００２５４ｃｍ乃至約０．０１２７ｃｍ（約０．００１
   乃至約０．００５インチ）の範囲内の厚さを有する特許
   請求の範囲第６項記載のランプ。
8. （８）前記フルオロポリマー材はフッ素化エチレン−プ
   ロピレン共重合体樹脂である特許請求の範囲第４項記載
   のランプ。
9. （９）前記フルオロポリマー材はポリクロロトリフルオ
   ロエチレン樹脂である特許請求の範囲第４項記載のラン
   プ。
10. （１０）前記封じ込め手段は強化材を含んでおり、この
    強化材は前記フルオロポリマーの被膜中に分散したガラ
    ス短繊維である特許請求の範囲第４項記載のランプ。
11. （１１）前記ガラス短繊維は約０．０７６２ｃｍ（約０
    ．０３０インチ）より短い長さを有する特許請求の範囲
    第１０項記載のランプ。
12. （１２）前記複数の層は少くとも高い弾性係数の１つの
    層と低い弾性係数の１つの層とを含み、前記弾性係数の
    高い層と低い層は互いに隣接している特許請求の範囲第
    ５項記載のランプ。
13. （１３）前記光源カプセルは約５乃至約２０気圧の圧力
    で動作するタングステン−ハロゲンランプカプセルであ
    る特許請求の範囲第１項記載のランプ。