JPS6334590B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は白熱電球に係り、特に気密容器内に寿
命が長く、耐振性のよいタングステンコイルフイ
ラメントを内蔵する白熱電球の改良に関する。従
来、白熱電球の気密容器内に内蔵されているタン
グステンコイルフイラメントは、タングステンワ
イヤをコイリングしたのち、水素炉または電気炉
による間接加熱、あるいはコイルの状態または白
熱電球完成後の通電による加熱によつて、コイリ
ング時の歪を除去するとともにタングステンワイ
ヤを二次再結晶化して点灯時にタングステンコイ
ルフイラメントの安定した形状が維持されるよう
にしている。 白熱電球のタングステンコイルフイラメントの
焼断は、タングステンワイヤの温度分布が均一で
ないことが原因となつていることがきわめて多い
のであるが、タングステンワイヤの温度分布の不
均一の原因の一つはタングステンワイヤの表面の
結晶方位が異なり、そのためタングステンワイヤ
からの光の放射率が一様でなくなり、温度のむら
が生じることである。これを防止するために、タ
ングステンワイヤの二次再結晶組織を微細にして
温度差を小さくすることが考えられるが、タング
ステンコイルフイラメント全体の再結晶組織を微
細にするとタングステンコイルフイラメントの耐
振強度が低下するという欠点がある。本発明はこ
のような欠点を解決するためになされたもので、
タングステンワイヤの温度分布の不均一をなく
し、しかも耐振強度の大きいタングステンコイル
フイラメントを具備する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添付の図面を参照して説
明する。本発明者らは前記したように、タングス
テンコイルフイラメントの焼断原因の大部を占め
るタングステンワイヤの温度分布の不均一を減少
し、しかも耐振強度を強くするためには、タング
ステンワイヤ表面の二次再結晶組織を微細にし
て、しかもタングステンワイヤ内部の結晶組織を
大きくすればよいと考え、この方法について種々
の試行錯誤の末、下記の方法に到達し試験を行つ
た。 第１図は上記試験に使用したタングステンコイ
ルフイラメントの加熱処理装置の一例の一部切欠
側面図であつて、石英ガラスまたはセラミツク製
の筒体１はその両端部をゴム製の栓２，２で気密
に封塞され、上記栓２，２を導線３，３が気密に
貫通してタングステンコイルフイラメント４を保
持している。気密に保たれた筒体１内は排気管５
を経由して排気され真空に保持される。なお、筒
体１内は不活性ガスまたは水素雰囲気としてもよ
い。筒体１内のタングステンコイルフイラメント
４の位置を包囲して筒体１の外周には高周波加熱
用コイル６が設けられている。（高周波加熱用コ
イルはその一部を切欠して図示し、高周波発振装
置およびこれに給電する導線および電源は図示し
ない。）この装置によつて真空または不活性ガス
または水素雰囲気中において導線３，３に通電
し、タングステンコイルフイラメント４を加熱
し、高周波加熱用コイル６によりタングステンコ
イルフイラメント４に高周波を加えるようにして
ある。 つぎに試験の方法について述べる。 タングステンコイルフイラメントは100V、
750W単コイルフイラメントを使用した。タング
ステンワイヤの直径は0.25mmである。加熱処理は
上記定格のタングステンコイルフイラメントを下
記の３種の加熱方法により熱処理した。 () タングステンコイルフイラメントを通電に
より1600℃に加熱し、これに20MHzの高周波を
急激に加える。 () タングステンコイルフイラメントを通電に
より1600℃に加熱し、これに1MHzの高周波を
急激に加える。 () タングステンコイルフイラメントを通電に
より1600℃に加熱し、高周波を加えない。 上記（）ないし（）ともタングステンコイ
ルフイラメントの温度は最終的にタングステンワ
イヤの二次再結晶温度に相当する約2200℃にまで
達するようにした。 上記の試験により加熱処理したタングステンコ
イルフイラメントの表面を200倍に拡大した図を
第２図に示した。第２図においてａは上記（）
の方法、ｂは同じく（）の方法、ｃは同じく
（）の方法によつて加熱処理したものであつて、
第２図より明らかなように、ａはｂ、ｃに比べて
表面の組織が微細になつている。 上記（）ないし（）の加熱処理を行なつた
タングステンコイルフイラメントによつて、それ
ぞそ10個ずつのハロゲン入り白熱電球100V750W
を製作し、その寿命について試験した。封入ハロ
ゲンは臭素Brで不活性ガスとしてアルゴンA70
％、ちつ素N₂30％の混合ガスを700torr封入し
た。また、上記（）ないし（）の加熱処理を
行なつたタングステンコイルフイラメントの上記
同様のハロゲン電球、それぞれ10個ずつについ
て、高さを５cmずつ高めて電球軸方向に木板上に
落下させタングステンコイルフイラメントが断線
するまでの耐振強度を調整した。下記表１は各10
個の平均値を示す。

【表】 上記結果より、高周波電磁波により加熱処理し
た（）および（）が高周波電磁波による加熱
処理を行なつていない（）に比較して寿命、耐
振強度とも優れていることが判る。 さらにこの高周波電磁波による加熱処理につい
て考察してみる。高周波電磁波の角振動数ω＝
2πf（ｆ：同周波数Ｃ／Ｓ）、電気伝導度σ（・cm
^-1）、電磁波の速度Ｃ（cm／Ｓ）としたとき高周波
電磁波のタングステンワイヤ内への侵入長δ（cm）
はつぎの式で与えられる。 δ＝Ｃ／（2πσω）^1/2（cm） 上式より上記加熱処理（）および（）のと
きの侵入長は下記表２の価になる。

【表】 前記したとおり、試験に使用したタングステン
ワイヤの直経は0.25mmであるからの加熱処理で
は高周波電磁波はタングステンワイヤの全域に侵
入しており、そのためタングステンワイヤの二次
再結晶が微細になり表１に示したように寿命が
1000時間以下で耐振強度が30cmという低い値であ
つたことが判る。 そうして、の加熱処理、すなわち20MHzの高
周波電磁波による加熱処理は高周波電磁波のタン
グステンワイヤへの侵入長が0.09mmであり、中心
部に直径が0.25−0.09×２＝0.07mmの高周波電磁
波が侵入していない部分、すなわち、微細な二次
再結晶組織になつていない部分を有しているか
ら、耐振強度が強く、寿命が長く、しかも表面は
微細な二次再結晶となつているから、タングステ
ンワイヤ表面の温度分布のむらがなくなり、した
がつてタングステンコイルフイラメントの焼断原
因がなくなつたものと考えられる。タングステン
ワイヤの中心部に高周波電磁波の到達しない部分
が僅かでも残つていなければ本発明の効果は十分
達成することができないから、侵入長はタングス
テンワイヤの直径の1/2より小なる値が必要であ
り、この値から前記した式により算出された周波
数の高周波電磁波によつて加熱処理を行なつたタ
ングステンワイヤにより製作されたタングステン
コイルフイラメントを気密容器内に内蔵した白熱
電球が本発明である。 以上詳述したように本発明は電磁波のタングス
テンワイヤへの侵入長がタングステンワイヤの直
径の1/2より小なる値になる周波数の高周波電磁
波により加熱処理されたタングステンワイヤのタ
ングステンコイルフイラメントを気密容器内に内
蔵する白熱電球であつて、従来タングステンコイ
ルフイラメントの焼断原因であつたタングステン
ワイヤ表面の温度分布の不均一を解消し、しかも
耐振強度の強い白熱電球を提供できるというすぐ
れた効果を有している。なお、実施例ではハロゲ
ン電球の試験結果で説明したが、本発明はハロゲ
ン電球に限るものではなく、白熱電球全般に適用
して効果を有するものであり、また、タングステ
ンワイヤの加熱処理はタングステンコイルフイラ
メントの形での加熱処理で説明したが、白熱電球
を構成した後に行なつてもよく、上記加熱処理の
方法は高周波電磁波電流を直接タングステンコイ
ルフイラメントに流しても同様の効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用するタングステンコイル
フイラメントの加熱処理装置の一例の一部切欠側
面図、第２図ａ，ｂ，ｃは３種類の加熱処理法に
よるタングステンコイルフイラメントの表面の拡
大図である。 １……筒体、２……栓、３……導線、４……タ
ングステンコイルフイラメント、６……高周波加
熱用コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気密容器内にタングステンコイルフイラメン
   トを内蔵し、上記タングステンコイルフイラメン
   トを構成するタングステンワイヤは、電磁波のタ
   ングステンワイヤへの侵入長がタングステンワイ
   ヤの直径の1/2より小なる値になる周波数の高周
   波電磁波によつて加熱処理されていることを特徴
   とする白熱電球。