JP2005158568A - ベース付管形電球 - Google Patents

Abstract

【課題】 封止部の温度を低減し、かつ金属端子の位置ずれが起こりにくいベース付管形電球を提供する。
【解決手段】 管状部１ａとその両端に板状の封止部１ｂを有する管形容器１と、この管形容器１の内部に管軸に沿って配設されたフィラメント２と、このフィラメント２に電気的に接続され、前記管形容器１の封止部１ｂから外部に導出したリード線４と、このリード線４に接続された板状の金属端子５と、この金属端子５の端部を係止する溝６ｂを有し、かつ管軸方向に第１の空隙６ａを有する第１の保持部、管軸に対して直角方向に前記管形容器１の封止部１ｂが挿入される横長状の穴を形成する第２の空隙６ｃを有する第２の保持部を形成するベース６とを具備し、このベース６の第１の空隙６ａが外気と管軸方向に連通し、かつ第１の空隙６ａと第２の空隙６ｃが管軸方向に連通し、さらに第２の空隙６ｃが外気と管軸方向に連通していることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、両端にベースが取り付けられたハロゲン電球などの管形の電球に関するものである。

管形電球は、例えば、トナー定着用、塗装の乾燥用またはストーブやこたつなどの暖房器具用のヒータなどに使用されている。

この管形電球の多くは、内部のフィラメントに電力供給するために、外部に伸びたリード線に金属の端子を溶接している。また、この金属の端子には穴が空けられており、ネジなどで装置に固定する役割もしている。しかし、この構造の管形電球は、金属の端子やランプ本体にかかる外力に弱くランプ本体の封止部にクラックが発生しやすかった。

これらの問題に対して効果のある、ランプ本体の両端にベースを取り付けたベース付管形電球がある。その従来技術の例を図１１に示す。管状のバルブ１０１はその両端に圧潰封止部１０１ａを形成し、バルブ１０１とその圧潰封止部１０１ａにかけて、管軸に沿ってフィラメント１０２が延在している。フィラメント１０２の端部は、封着体１０３に接続されている。その封着体１０３の他端には外部導入体１０４が接続され、圧潰封止部１０１ａより外部に導出し、さらに外部導入体１０４には点灯装置（図示なし）に取り付けるための固定孔１０５ａを形成している端子板１０５が接続されている。そして、バルブ１０１の一部および圧潰封止部１０１ａ、端子板１０５を覆うように口金部材１０６が配置され、それらと口金部材１０６との接着には耐熱性接着剤１０７が使用され、圧潰封止部１０１ａに近接する非圧潰のバルブ１０１の外周と圧潰封止部１０１ａの一部および端子板１０５を口金部材１０６と接着している。（たとえば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２８９１５２号公報

管形電球は、点灯により熱が発生し、管全体の温度が上昇する。この際、特にバルブ１０１の封止部１０１ａで発生する熱が問題になってくる。封止部１０１ａに封止されている封着体１０３は、完全に密封されているわけではなく、特に封着体１０３と外部導入体１０４との接続点にかけては微細な隙間があり、大気にさらされた状態になっている。このため、封止部１０１ａの温度が高く（約３５０℃）なると、封着体１０３の酸化が進行し接続点の導通が無くなったり、封着体１０３の体積増加によりバルブ１０１との界面に剥離を生じてスローリークを起こしたり、封止部１０１ａのガラスをクラックさせて寿命に至ることになる。

また、バルブ１０１の封止部１０１ａを口金部材１０６に挿入することで、端子板１０５も小径側の口金部材１０６の内部に配置され、その後、耐熱性接着剤１０７を流し込んで接着している。この小径側の口金部材１０６の穴の形状は、端子板１０５が入り、耐熱性接着剤１０７が流し込める大きさのある長方形形状をしている。しかし、端子板１０５が挿入される穴がこのような形状であると常に所定の位置に、かつ傾いたりしないで固定することは困難であった。端子板１０５の位置がずれたり、傾いた状態で固定してしまうと、当該ランプを点灯装置に取り付ける際に、点灯装置に端子板１０５の固定孔１０５ａの場所が合わなかったり、無理に固定できたとしても力が加わった状態で固定されてしまう。

従って、本発明は、封止部の温度を低減し、かつ金属端子の位置ずれが起こりにくいベース付管形電球を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のベース付管形電球は、管状部とその両端に板状の封止部を有する管形容器と、この管形容器の内部に管軸に沿って配設されたフィラメントと、このフィラメントに電気的に接続され、前記管形容器の封止部から外部に導出したリード線と、このリード線に接続された板状の金属端子と、この金属端子の端部を係止する溝を有し、かつ管軸方向に第１の空隙を有する第１の保持部、管軸に対して直角方向に前記管形容器の封止部が挿入される横長状の穴を形成する第２の空隙を有する第２の保持部を形成するベースとを具備し、このベースの第１の空隙が外気と管軸方向に連通し、かつ第１の空隙と第２の空隙が管軸方向に連通し、さらに第２の空隙が外気と管軸方向に連通していることを特徴とする。

したがって、本発明によれば、管形容器の封止部の温度を下げることができる。また、金属端子の位置ずれを防止することができる。

（第１の実施の形態）
以下に、本発明の第1の実施の形態を図1乃至図７を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態におけるベース付管形電球の全体図、図２は図１に示すベース付管形電球の管軸方向の断面図、図３は図２に示すベース付管形電球を円周周りに９０度回転した管軸方向の断面図である。

第１の実施の形態のベース付管形電球は、管形容器１、フィラメント２、金属箔３、リード線４、金属端子５、ベース６で構成されている。

管形容器１は、石英ガラスからなり、管状部１ａと封止部１ｂで構成される。管状部１ａは、断面が円形で管状の部分であり、その内部にはガスが封入される。封入されるガスは、例えばヨウ素（I2）、臭素（Br2）、塩素（Cl2）などからなるハロゲンガスがあり、その他にも窒素（N2）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）などからなる不活性ガス等を封入することができる。また、真空にするだけでもよく封入する媒体に制限はない。これらは管状部１ａの外側に配設されたチップ１ａ１により、管形容器１の内部に排気、およびガス封入を行うことができる。また、その他にチップ１ａ１を形成せず置換排気法により排気、およびガス封入を行うことができ、この方法でガスを封入してもよい。

封止部１ｂは、管状部の両端に形成された板状の部分である。加工前は管状部１ａと同様で断面が円形の管状であるが、熱加工を行い、平面状の型などで圧力をかけることによって板状に形成される。

フィラメント２は、管形容器１の管状部１ａのほぼ中央部に管軸に沿って配置される発光および発熱をする発熱部２ａと、その両端から封止部１ｂの内部にのびるレグ部２ｂからなる。発熱部２ａは、コイル状に形成されたタングステンからなり、その所々には発熱部２ａを中心に配置するためにタングステンなどからなるサポーター２ｃが複数配置されている。ここで、発熱部２ａは、図１のようなコイル状の部分ととばし巻きの部分を繰り返す構造に限らず、例えば、コイル状の部分のみで構成されるような発熱部でもよい。

レグ部２ｂは、タングステンまたはモリブデンからなるが、一般に発熱部２ａと同じ材料であるタングステンが使用される。このレグ部２ｂは発熱部２ａの一端であるが、その他端は管形容器１の封止部１ｂの内部に延出する。

金属箔３は、管形容器１の封止部１ｂ内に封装され、一端には封止部１ｂの内部に延出したフィラメント２のレグ部２ｂが抵抗溶接などにより接続される。また、その他端にはリード線４が抵抗溶接などにより接続され、そのリード線４の他端は管形容器１の封止部１ｂ内から外部に延出している。ここで、金属箔３に使用される材料は、管形容器１を形成する石英ガラスの熱膨張率に近い材料であれば何を使用してもよいが、現行ではモリブデンからなる。

金属端子５は、管形容器１の封止部１ｂから外部に導出したリード線４に接続され、薄板状に形成されたステンレスやニッケルなどからなる。この金属端子５の板状面は、扁平でもよいが、リード線４と接続しやすいようにその接続部付近が部分的に陥没していてもよい。また、この金属端子５には、点灯回路等が設けられた点灯装置（図示なし）にランプを、ネジなどにより固定するために固定孔５ａが空けられている。これにより、点灯装置にランプを機械的、電気的に接続することができる。ここで、本実施の形態では、金属端子５は面の形状が凸形の形状をしているが、例えば長方形形状や途中で曲がるＬ字形形状でもよく、後述するベース６の溝６ｂに両端部が係合すれば形状に制限はない。

図４は管形容器１の両端に取り付けるベース６の全体斜視図である。ベース６は例えばセラミックからなり、小径と大径の２個の円柱状部で構成され、それらの部分はほぼ第１の保持部と第２の保持部に対応している。このベース６を管形電球１の両端部に取り付けることにより、機械的に弱い部分である封止部１ｂを保護することができる。このベース６の第１の保持部には、その軸方向に沿って第１の空隙６ａが形成されている。また、この第１の空隙６ａには溝６ｂが設けられている。第１の空隙６ａは、図示のように管軸に対して直角方向の断面図の形状がほぼ長方形であり、溝６ｂはこの長方形の対向する短辺に対して直角方向に形成されている。そして、第１の保持部の内部に金属端子５が挿入され、その端部が溝６ｂに係合することで保持されている。第２の保持部は第２の空隙６ｃを形成し、管形容器１の主に封止部１ｂを挿入、保持する。第２の空隙６ｃは軸方向に連続して形成された３個の空隙６ｃ１、６ｃ２および６ｃ３からなる。また、第１の保持部にはリード線４と金属端子５を溶接するための第２の孔６ｄ、第２の保持部には接着剤７を流し込むための第１の孔６ｅがベース６の管軸に対してそれぞれ垂直方向に形成されている。

図５はベース６の側面図であり、図６（ａ）は図５のＡ方向から見た上面図、図６（ｂ）〜（ｆ）は図５の直線Ｂ−Ｂ’〜Ｆ−Ｆ’に沿った切断方向の断面図である。これらの図を参照して、ベース６に管形容器１の封止部１ｂを挿入した内部構造の説明を行う。

図６（ａ）は図５のベース６をＡ方向から見た上面図であり、金属端子５の端部がベース６の溝６ｂに挿入され、係止されている。また、金属端子５に対して直角方向に隙間が形成されおり、その直角方向の空隙には金属端子５に接続されたリード線４が存在している。

図６（ｂ）は図５の直線Ｂ−Ｂ’に沿った切断方向の断面図であり、第１の空隙６ｂを横切って第１の孔６ｄが設けられている。ここで、第１の孔６ｄは、金属端子５の板状面上のリード線４との溶接点を通過するように設けられている。この第１の孔６ｄにより、リード線４と金属端子５をベース６内で溶接することができる。後述するように、溝６ｂは第２の空隙６ｃに連通していないためリード線４と金属端子５を溶接した後、ベース６を取り付けるのは不可能である。しかし、第１の空隙６ａと第１の孔６ｄによりベース６での溶接が可能となった。その溶接方法は、まず、管形容器１と金属端子５をベース６の第２の空隙６ｃ、第１の空隙６ａの中にそれぞれの方向から挿入し、リード線４と金属端子５の溶接位置を合わせる。次に、金属端子５によって２つに分けられた第１の空隙６ａのうち、リード線４が存在している方の第１の孔６ｄから半田ごて（図示なし）を挿入し、他方の孔からは金属端子５を抑える支持棒（図示なし）を挿入することで溶接が可能になる。したがって、第１の孔６ｄは、挿入する半田ごておよび支持棒の大きさ以上であればよい。

図６（ｃ）は図５の直線Ｃ−Ｃ’に沿った切断方向の断面図であり、このＣ−Ｃ’の切断位置周辺で溝６ｂは形成されておらず、第２の空隙６ｃと連通しない。

図６（ｄ）は図５の直線Ｄ−Ｄ’に沿った切断方向の断面図であり、この切断部分には断面が円形の空隙６ｃ１が形成され、この空隙６ｃ１から第２の空隙６ｃとなる。この第２の空隙２ｃには封止部１ｂが挿入されるが、第１の空隙６ａと第２の空隙６ｃは形状、大きさが違うため封止部１ｂが第１の空隙６ａの方向に抜けることはない。すなわち、空隙６ｃ１の直径は第１の空隙６ａの長辺よりも大きく形成されている。また、この空隙６ｃ１は管形容器１の封止部１ｂに封装された金属箔３とリード線４の接続部分の温度を下げるために形成されている。それは、その接続部分周辺の温度が高くなるとクラックやリークの原因になるためである。したがって、この空隙６ｃ１は少なくとも金属箔３とリード線４の接続部分を含むベース６の内側部分に形成されているのが望ましい。また、空隙６ｃ１の代わりに金属箔３とリード線４の接続部分に相当するベース６に孔を設けても同様の効果を持つので構わない。

図６（ｅ）は図５の直線Ｅ−Ｅ’に沿った切断方向の断面図であり、内部に封止部１ｂが挿入される空隙６ｃ２と第２の孔６ｅが形成されている。この空隙６ｃ２はベース６の軸に対して直角方向の断面が長楕円のような形状をしており、この部分で封止部１ｂを保持する。すなわち、この第２の空隙６ｃには断面がほぼ長方形である封止部１ｂの４個の角部がその内壁に接触し、封止部１ｂの４辺とベース６の内壁との間に隙間を形成するように保持している。なお、この空隙６ｃ２の断面形状は、封止部１ｂを固定保持し、かつ封止部１ｂと空隙６ｃ２の間に空隙が管軸方向に形成されるならば、どのような形状でもよい。第２の孔６ｅは、接着剤７を流し込むために形成されており、その形成される位置は封止部１ｂの板状面に対してほぼ直角方向で、かつ金属箔３とフィラメント２のレグ部２ｂおよびリード線４との接続部分を避けた位置になるように設けるのが最適である。第２の孔６ｅに流し込まれる接着剤７は、耐熱性であり、ある程度粘性を有するセメント等が使用される。このような接着剤７を使用することで、封止部１ｂで発生する熱で変質することなく、かつ第２の空隙６ｅの径程度の面積が封止部１ｂの板状面に付着し、固定することができる。ここで、本発明の第２の空隙６ｃはこの空隙６ｃ２を指すため、空隙６ｃ１や後述する空隙６ｃ３は形成しなくても発明の目的である封止部の温度の低減を達成できる。

図６（ｆ）はＦ−Ｆ’方向の断面図であり、管形容器１の管状部１ａの直径よりも少し大きな直径の円形の空隙６ｃ３が形成されている。この空隙６ｃ３を形成する部分の第２の保持部は、少なくとも管状部１ａの一部に掛かり、かつフィラメント２の発熱部２ａを覆わないのが望ましい。この第２の保持部によって、機械的に強度が弱い管状部１ａから封止部１ｂへの変形部分の折れやクラックの発生を防止できる。この効果を得るため、かつ空隙６ｃ３が外気と空隙６ｃ２と管軸方向に連通するために、管状部１ａの外周面と第２の保持部の内面が例えば空隙６ｃ３を形成する第２の保持部部分の一部のみが延出し接する、または円形の第２の保持部部分が近接するように当該第２の保持部を形成すればよい。

ベース６は図６（ｄ）〜（ｆ）からわかるように、第２の空隙６ｃを形成する空隙６ｃ１〜６ｃ３が管形容器１の管状部１ａおよび封止部１ｂを挿入した状態でも管軸方向に空隙が連通している。

本発明のベース付管形電球は以上のような構成であるため次の（１）〜（４）の効果がある。

（１）第１の空隙６ａが外気と管軸方向に連通し、かつ第１の空隙６ａと第２の空隙６ｃが管軸方向に連通し、さらに第２の空隙６ｃが外気と管軸方向に連通している。これにより、ベース６の内部で管軸方向に空気の流路ができるので、ベース６内に発生する熱を外部に効率良く逃すことができ、また管形容器１の封止部１ｂを空冷により冷やすことができる。したがって、封止部１ｂの温度を低減することができる。

（２）ベース６の第１の保持部に第１の孔６ｄが形成されているため、リード線４と金属端子５をベース６の内部で溶接することができる。また、後述する変形例のように、溝６ｂと第２の空隙６ｃが連通しているため、第１の保持部の溝６ｂがリード線４と金属端子５を事前に溶接したあと挿入できる場合は、第１の孔６ｄに接着剤７を流し込むことで固定のための孔として使用することもできる。

（３）ベース６の第２の保持部に第２の孔６ｅが形成されている。その孔に接着剤７を流し込むことによって、さらに固定の強度が強くなる。

（４）管形容器１の管状部１ｂの一部にベース６の第２の保持部が掛かっているため、強度的に弱い管状部１ａと封止部１ｂの付け根に応力がかかることで発生する折れやクラックを防止することができる。

ここで（２）〜（４）の場合において、ベース６内での空隙の連通を断つことはないことを追記しておく。

（第２の実施の形態）
図７は第２の実施の形態におけるベース付管形電球の管軸方向の断面図、図８は図７に示すベース付管形電球を円周周りに９０度回転した管軸方向の断面図である。

この第２の実施の形態の各部について、図１乃至図３の第１の実施の形態のベース付管形電球の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この第２の実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、管形容器１の封止部１ｂの板状面と金属端子５の板状面が直角になるようにベース６の溝６ｂ、第１の空隙６ａおよび第２の空隙６ｃを形成し、保持している点、およびそれに伴い第１の孔６ｄと第２の孔６ｅも直角になるように形成されている点である。

管形容器１の封止部１ｂの板状面と金属端子５の板状面を直角になるようにリード線４で接続することによって、それらを平行になるように接続した場合よりも封止部１ｂのリード線４が外部に導出する部分付近に割れやクラックが発生しにくくなる。詳しく説明すると、これらが発生する原因の多くは、金属端子５の板状面に対して垂直な応力がかかり、この応力を板状の封止部１ｂの厚さ部分のみで受けてしまうため、その応力に耐えられず割れやクラックが発生していた。これに対し、直角になるように接続した場合は、板状の封止部１ｂの厚さに対して直角方向のより厚さがある部分で応力を受けるため、応力による耐性が増す。したがって、封止部１ｂで発生する割れやクラックを低減できる。

また、第１の実施の形態で得られた効果のうち、（１）、（３）、（４）の効果が同様に得られる。（２）の効果については、第２の実施の形態の構造では、リード線４に金属端子５を接続した後でベース６を装着することは不可能であるため、第１の孔６ｄはベース６の内部でリード線４と金属端子５の溶接を行うことができる効果はある。

最後に第１の実施の形態および第２の実施の形態の変形例を記載する。図９は、図２に示すベース付管形電球の管軸方向切断面における溝の変形例である。これらの実施の形態において、溝６ｂは第２の空隙６ｃとつながる構造にはしていない。しかし、この溝６ｂは第２の空隙６ｃの方向に抜けなければ溝６ｂの形状に制限はなく、したがって図９のように溝６ｂが途中からスロープ状に狭まり第２の空隙６ｃに連通していても問題はない。また、第１の実施の形態において第１の孔６ｄにも接着剤７を流し込むなどして固定手段を取るならば、溝６ｂと第２の空隙６ｃとが連通し、かつ第２の空隙６ｃの方向に金属端子５が抜けるような溝６ｂでもよい。

図１０は、図５に示すベース付管形電球のＡ方向から見た図の変形例である。これらの実施の形態において、図５に示すＡ方向から見たベース６は、図６（ａ）のように細長い溝と長方形の第１の空隙６ａとの組み合わせによる構造であった。しかし、図１０（ａ）のように第１の空隙６ａが半円形であっても、図１０（ｂ）のように溝と第１の空隙６ａとの区別がないような形状であってもよい。つまり、溝および第１の空隙６ａは、Ａ方向から見た図において挿入された金属端子５が上下左右に動かず、かつ最低限リード線４を通すことができ、さらに図２に示すように第２の空隙６ｃおよび外気と連通しているならばどのような形状でもよい。

また、本発明は以上の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

第１の実施の形態におけるベース付管形電球の全体図。 図１に示すベース付管形電球の断面図。 図２に示すベース付管形電球を円周周りに９０度回転した管軸方向の断面図。 第１の実施の形態におけるベース付管形電球のベースの全体斜視図。 第１の実施の形態におけるベース付管形電球の切断位置を示す側面図。 図５に示すベース付管形電球の上面図および直線方向の断面図。 第２の実施の形態におけるベース付管形電球の管軸方向の断面図。 図７に示すベース付管形電球を円周周りに９０度回転した管軸方向の断面図。 図２に示すベース付管形電球の管軸方向切断面における溝の変形例。 図５に示すベース付管形電球のＡ方向から見た図の変形例。 従来のベース付管形電球。

符号の説明

１ 管形容器
１ａ 管状部
１ｂ 封止部
２ フィラメント
２ａ 発熱部
２ｂ レグ部
３ 金属箔
４ リード線
５ 金属端子
５ａ 固定孔
６ ベース
６ａ 第１の空隙
６ｂ 溝
６ｃ 第２の空隙
６ｃ１〜６ｃ３ 空隙
６ｄ 第１の孔
６ｅ 第２の孔
７ 接着剤

Claims (5)

1. 管状部とその両端に板状の封止部を有する管形容器と、この管形容器の内部に管軸に沿って配設されたフィラメントと、このフィラメントに電気的に接続され、前記管形容器の封止部から外部に導出したリード線と、このリード線に接続された板状の金属端子と、この金属端子の端部を係止する溝を有し、かつ管軸方向に第１の空隙を有する第１の保持部、管軸に対して直角方向に前記管形容器の封止部が挿入される横長状の穴を形成する第２の空隙を有する第２の保持部を形成するベースとを具備し、このベースの第１の空隙が外気と管軸方向に連通し、かつ第１の空隙と第２の空隙が管軸方向に連通し、さらに第２の空隙が外気と管軸方向に連通していることを特徴とするベース付管形電球。
2. 前記ベースの第１の保持部に第１の孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載のベース付管形電球。
3. 前記ベースの第２の保持部に第２の孔が形成されてことを特徴とする請求項１または請求項２記載のベース付管形電球。
4. 前記ベースの第１の保持部が少なくとも前記管形容器の管状部の一部に掛かっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載のベース付管形電球。
5. 前記金属端子の板状面が前記管状容器の封止部の板状面に対して直角方向に取り付けられたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一に記載のベース付管形電球。

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