JP2005317504A - 内部ランプ・ステム組立体を有するランプ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ランプ内でステムに取付けられたハロゲン内部ランプを含むランプを提供する。
【解決手段】 本ランプ（１）は、ステム（６）を有するランプ口金（２）を含み、ステム（６）は２本のリード線（２３）を含む。リード線（２３）の自由部分は、ステム（６）から互いにほぼ平行に延びかつ第１の平面を定める。ランプ（１）はさらに、透光性外部エンベロープ（４）とピンチ端部（２０）を有するハロゲン内部ランプ（１０）光源とを含む。ピンチ端部（２０）は第２の平面を定め、またピンチ端部（２０）は、ステム（６）の近傍に設置される。リード線（２３）の自由部分によって定められた第１の平面は、ピンチ端部（２０）によって定められた第２の平面に対してほぼ垂直である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ランプ内でステムに取付けられたハロゲン内部ランプを含むランプに関する。

白熱フィラメントを有する普通の家庭用ランプは、これまで長年にわたって知られている。これらのランプは、ガラスエンベロープ又はジャケット内に封入されたフィラメントを含む。これらのランプは、比較的安価でありかつ信頼性があるが、エネルギー効率が良くない。小型の蛍光ランプはより高い効率を有するが、それらは、より高価であると共に、多くの人々はそのスペクトルをそれほど自然光でないと感じている。従って、従来のガラス球内に内部ランプの形態でそれ自体の外部エンベロープ及びフィラメントを有するより小型のハロゲン光源を組み入れることが提案されてきた。そのような内部ランプは、比較的厚く、従って強固なエンベロープによって囲まれた小さいボリューム内のフィラメントを加熱するのに理想的な状態を維持することがより容易であるので、より効率的なものとすることができる。これらのランプを費用効果がある方法で製造するのが主目的であるので、標準的かつ実証済みのランプ製造技術を最大限可能な範囲まで使用することが求められる。そういう訳で、内部ランプを外部エンベロープ内のガラスステムに取付けることによって、より大型のガラスエンベロープ内に内部ランプを組み入れることを実現することができる。このガラスステムは、従来から多数の機能を果たしている。第一に、ガラスステムは、通常はランプ内のフィラメントに電流を供給する密封リード線を内包する。第２に、ガラスステムはまた、それを通して外部エンベロープが最終的に真空排気される排出チューブを収容する。これらの機能はまた、内部ランプを有するランプにとっても必要とされるので、この機能要素を維持することが望ましい。

例えば、米国特許第６２６２５３４号は、ガラス外部エンベロープを有しかつ光源として内部ランプを含むランプを開示している。さらに、内部ランプを囲む保護シュラウドが設けられている。シュラウド付き内部ランプは、ガラスステム内のリード線に接続される。米国特許第６２６２５３４号の光源は、ピンチ部を通してランプを出る２本の外部リード線を有する比較的短形のタングステンハロゲン白熱灯である。リード線は互いに平行であり、それによってピンチ部の平面を定める。外部リード線は、ガラスステムに直接密封されている。従って、ステム内の平行なリード線によって定められたステムの主平面は、ピンチ部の主平面と平行である。しかしながら、この構成は、シングルエンデッド・ハロゲン内部ランプにのみ適用可能である。ダブルエンデッド・ランプは、製造するのがより容易であり、従ってより好まれる。

別のタイプの市販されている家庭用ランプは、ガラスステム内の２本のリード線によって支持された、内部ハロゲンランプを封入した外部球を含む。内部ハロゲンランプは、２つのピンチ端部を有するダブルエンデッド・ランプである。内部ランプは、リード線の１本に溶接されたクランプによってリード線の１本に取付けられる。クランプは、事実上Ｃ字形状のかつ折曲げた金属装置であり、この金属装置は、Ｃ字の一端部でピンチ部の端縁に固定され、またＣ字の他端部でリード線に溶接される。このようにして、内部ランプの重量は、その大部分がクランプによって支持される。この内部ランプ・ステム組立体の欠点は、クランプの比較的複雑な形状と、ピンチ部がステムから比較的遠く離れていることである。

国際特許出願第ＷＯ０２／３３７３１号は、ステムと該ステムに結合された内部ランプとを有するランプを開示している。内部ランプは、直線状のフィラメントと、その２つの端部において管状の内部ランプジャケットから延びる２本のリード線とを有する直線形ダブルエンデッド・ハロゲンランプである。従って、２つの端部は、公知の方法でピンチ部によって密封され、ピンチ部内に接続フォイルを密封している。内部ランプの両端部にはピンチ部が設けられる。ハロゲン内部ランプのリード線は、外部リード線に溶接され、またこれらの外部リード線はランプのステム内に埋め込まれる。

この後者の構成は、主としてより伝統的な白熱球を製造するのに使用するのと同じ製造設備を使用して、比較的安価な大量生産式のハロゲン光源を標準的な電球内に組み入れることができるという利点を有する。特に、リード線を有するステムを製造するための製造設備と外部エンベロープをステムに取付けるその後の工程とは、同じままにすることができる。唯一の違いは、光源自体、すなわち自立型フィラメントの代わりに内部ランプ（内部バーナとも呼ばれる）を用いることのみである。幾つかの用途では、より短形のダブルエンデッド内部ランプを有するのが望ましいと思われるが、そのことは、一部の他の基準と矛盾する。第１に、適当な光出力を発生するのを可能にするためには、このようなダブルエンデッド・ハロゲンランプは、或る長さに達するフィラメントを有する必要があるが、多数の技術的検討によると、フィラメントの長さはランプの長さによって制限される。一般的には、フィラメントが長ければ長いほど得られる光出力も大きくなる。第２に、ピンチ端部を有するダブルエンデッド内部ランプの大きさに対する実用下限値もある。２つのピンチ部は、両方の端部からおよそ１０〜１５ミリメートルを必要とするので、フィラメントの有効長は、球全体の長さのおよそ半分である。従って、ダブルエンデッド内部ランプは、通常は５０〜５５ミリメートル以上の長さを有し、この長さをさらに短縮することは困難である。例えば、球を１０％短くすることは、多かれ少なかれ一定のピンチ部の長さにより、フィラメント有効長を２０％短縮することを意味することになる。しかしながら、ランプ内により長形の直線形内部ランプを組み入れることにより、多くの問題を生じるおそれがある。具体的には、規格Ｂ−３５型のキャンドルランプのようなより小型のランプ内にダブルエンデッド・ハロゲンランプを組み入れることは問題となる可能性がある。
米国特許第６２６２５３４号 国際特許出願第ＷＯ０２／３３７３１号

従って、ランプの小型の形状因子を保ちながら比較的長形の内部ランプを組み入れた比較的小型のランプに対する要求がある。また、製造が容易でかつ同時にハロゲン内部ランプを組み入れた標準的な家庭用ランプとして販売可能なランプに対する要求がある。さらに、上述の目的に役立つ内部ランプ・ステム構成の改良に対する要求もある。比較的簡単な構造を有しかつ既存の製造設備における極端な変更を何ら必要としない家庭用ランプを提供することが求められている。

本発明の実施形態では、ランプを提供し、本ランプは、ステムを有するランプ口金を含み、ステムは２本のリード線を含む。リード線の自由部分は、ステムから延びかつ第１の平面を定める。ランプはまた、透光性外部エンベロープとハロゲン内部ランプ光源とを含む。内部ランプ光源はピンチ端部を有し、ピンチ端部は第２の平面を定める。ピンチ端部は、ステムの近傍に設置される。リード線によって定められた第１の平面は、ピンチ部によって定められた第２の平面に対して垂直である。

本発明の別の態様の実施形態では、ランプを製造する方法も提供する。本方法は、外部エンベロープによって覆われた内部ランプを有し、２本のリード線を含むステムを有するランプ口金を有し、リード線の自由部分がステムから延びかつ第１の平面を定めるようになったランプを製造するのに適する。本方法は、内部ランプがピンチ端部を含み、ピンチ端部が第２の平面を定めるようなランプに適用可能である。本方法は、内部ランプの内部リード線をステム内のリード線に接続すると同時に、内部ランプを直接的又は間接的にステムに取付ける段階と、その後、外部エンベロープをステムに対して密封する段階とを含む。本方法では、内部ランプをステムに取付ける段階はさらに、第２の平面が第１の平面に対してほぼ垂直になるように内部ランプのピンチ端部を位置決めする段階と、ピンチ端部をリード線の自由部分に取付ける段階とを含む。

開示したランプは、ピンチ端部をステムに非常に近接させることができ、それによって内部ランプ・ステム組立体の全体長さが短縮されることにより、比較的小型の寸法で製造することができる。また、このことにより、ピンチ端部をステム内のリード線に直接的に取付けることが可能になり、その結果、ランプの内部リード線に対して機械的負荷が全く作用せず、それによって内部ランプに比較的細い内部リード線を用いることを可能にする。同時に、ランプのほとんどの構成部品は、比較的簡単な標準的なランプ製造設備で製造でき、さらに内部ランプは簡単かつ安価な構造を有することができる。提案した内部ランプ・ステム構造は、機械的により安定しており、また振動に対する耐性を有する。

ここで図１〜図３を参照すると、標準的な家庭用ランプの形態のランプ１を示し、この図示した実施形態では、この家庭用ランプは、規格Ｂ３５に従ったキャンドルランプである。ランプ１には、ランプ口金２と半透明（透光性）外部エンベロープ４とが設けられる。ランプ口金２は、ステム６及び外部エンベロープ４に結合される。詳細には図示していないが、ステム６及び外部エンベロープ４は、ランプ口金２によって覆われた領域で密封され、外部エンベロープ４によって囲まれた内部ボリューム８を気密密閉する。ハロゲン内部ランプ１０は、ランプ１内の実光源として機能する。このハロゲン内部ランプ１０は、内部ランプジャケット１４内に密閉されたハロゲンガス雰囲気内にフィラメント１２を含む。フィラメント１２は、導電フォイル１７、１８（図４も参照）を介して内部リード線１５、１６に接続される。これらの導電フォイル１７、１８は、密封された貫通導線として機能する。フォイルの材料は、主としてモリブデンである。導電フォイル１７、１８は、内部ランプジャケット１４のピンチ端部１９、２０内に埋め込まれる。フォイルの厚さが小さいために、軟化ガラスは、ピンチ加工時にフォイルの周りに完全に流動することができ、内部ランプジャケット１４の信頼性のある長期にわたる密封が得られる。このピンチ端部の構造自体は、公知である。

内部ランプ１０の内部リード線１５、１６は、以下で説明するような幾何学的構成でステム６内のリード線２３、２４に接続される。接続は、点溶接のような電気的（及び一般的にはさらに機械的）結合である。図１〜図６に示す実施形態では、内部ランプ１０は、ほぼ直線状のジャケット１４を有するハロゲン内部ランプ１０の２つの端部に設置された２つのピンチ端部１９、２０を有する。図２に示す実施形態のような一部の実施形態では、内部リード線１５と関連するリード線２４との間にヒューズ２１が接続され、このケースの場合には、ヒューズ２１は、接続導線２２を介して接続される。

ピンチ加工の結果として、ピンチ端部１９、２０はほぼ平坦であり、それによってそれらの端部は、内部ランプ１０の主軸に平行である明確な主平面を有するようになる。実際には、実施する場合に、導電フォイル１７、１８の周りの適当な密封は、導電フォイル１７、１８の平面が最終ピンチ端部１９、２０の主平面に平行である場合にのみ達成可能であるので、導電フォイル１７、１８の平面はまた、ピンチ端部１９、２０の主平面を決定する。例えば、図２では、ピンチ端部１９、２０の平面は、図面の平面に対して垂直であるが、図３では、ピンチ端部１９、２０の平面は、図面の平面に平行である。図４では、ピンチ端部２０の平面は、Ｘ−Ｙ平面に平行である。

ランプ１のステム６は、２本のリード線２３、２４を含む。公知の方式では、リード線２３、２４は、ステム６内に埋め込まれ、外部から外部エンベロープ４内の内部ボリューム８内への密封貫通リード線を形成する。リード線２３、２４（図５〜図６も参照）の２つの自由部分２３’、２４’は、ステム６から延びる。２つの自由部分２３’、２４’は、ほぼ平行であり、このようにして２つの自由部分２３’、２４’もまた共通の平面を形成し、この共通平面は、リード線２３、２４がステム６の中間平面内に位置決めされるようにされるので、実質的にステム６の主平面と一致する。例えば、ステム６の主平面は、図２の図面の平面に平行であるが、図３では図面の平面に対して垂直である。

完成した内部ランプ・ステム組立体を可能な限り短形にするために、内部ランプ１０のピンチ端部１９、２０の１つ、すなわち図示した実施形態ではピンチ端部２０は、可能な限りステム６に近接させて該ステム６の近傍に設置される。図５及び図６から最も良く分かるように、ピンチ端部２０の平面（平面ＸＹ）は、リード線２３、２４によって定められたステム６の平面（平面ＹＺ）に対して垂直である。このようにして、ピンチ端部２０は、たとえ該ピンチ２０部の幅ｗがリード線２３、２４間の距離ｄよりも大きい場合でも、リード線２３、２４の自由部分２３’、２４’間に挿入することができる。その結果、ピンチ端部２０の下端縁２０’とステム６の上面６’との間の距離は、最小にすることができる。

提案した構成は、内部ランプ１０をリード線２３、２４の１つに直接的に固締することを可能にするので、内部リード線１５、１６は、内部ランプ１０の機械的支持に依存する必要がなく、従って、比較的細い線材で作ることができる。機械的支持要素の目的の場合には、ピンチ端部２０は、ストラップ２６を担持する。ストラップ２６は、適当な厚さを有する金属バンド又はストリップ、例えば幅５ｍｍでおよそ０．３ｍｍの厚さを有する鋼製ストリップ５で作られる。ストラップ２６は、リード線２３、２４の１つの自由部分、この実施形態ではリード線２４の自由部分２４’に公知の方法、例えば点溶接又はスポット溶接によって取付けられる。

図に示すように、自由部分２３’、２４’は異なる長さを有し、リード線２３の自由部分２３’は、リード線２４の自由部分２４’よりも短い。ストラップ２６は、より長い自由部分を有するリード線、ここではリード線２４に取付けられる。自由部分２３’、２４’間の長さの差は、ストラップ２６と対向するリード線との間にアークが生じるのを防止する役割を果たすことができる。

図７は、別の実施形態としてランプ１０１を示す。このケースでは、内部ランプ１１０は、比較的長いフィラメント１１２がジャケット１１４内に封入されたより短形のハロゲンバーナである。ジャケット１１４は、単一のピンチ端部１２０を有する。ピンチ端部１２０は、内部ランプ１１０の両方の内部リード線１１５、１１６を封入し、そのために、ピンチ端部１２０は、図１〜図６に示すピンチ端部２０よりもずっと幅広になっている。しかしながら、このケースにおいても、ピンチ端部１２０の平面は、ステム６の平面に対して垂直であるので、ピンチ端部１２０は、リード線（図７にはリード線２３のみが見える）の自由端部間に挿入することができる。先の実施形態におけるのと同様に、内部ランプ１１０は、ストラップ１２６を用いてより長いリード線（図示せず）に機械的に固締されて、内部ランプ１１０の重量によって作用する機械的負荷から内部リード線１１５、１１６を解放する。

ランプ１、１０１は、外部エンベロープによって覆われた内部ランプを有するランプを製造するための一般的に公知である技術的工程と同様の工程を用いて簡単な方法で製造することができる。２本のリード線を有するステム６の製造は、公知の方法で行われ、リード線の自由部分がステムから延びているステムを製作する。これらの２本の延長自由部分は、ステムの主平面を定める。自由部分は、ほぼ対称形とすることができるが、リード線をステム内に埋め込む前又は後のどちらかで、自由部分は異なる長さに寸法調整されるのが好ましい。一般的に、ステム内のリード線は、自由部分とステム内に埋め込まれた隣接部分とがリード線の残りの部分よりも実質的により大きい直径を有するような強化端子部分を有し、内部ランプの重量を支持する必要があるリード線の所要の機械的剛性を保証する。都合の良いことに、ステムは、異なる長さを有する強化端子部分を有するリード線を用いて正に最初から製作することができる。

その後、内部ランプは、ステムに直接的又は間接的に取付けられる。内部ランプ自体もまた、公知の方法で製作することができる。しかしながら、提案した方法は、明確な平面を備えた少なくとも１つのピンチ端部を有するような内部ランプに適用可能である。このような内部ランプは、石英ジャケットを有しかつＫｒ、Ｘｅ又はＡｒガスを封入した典型的なハロゲンバーナである。図５及び図６を参照して具体的に説明したように、内部ランプのピンチ端部は、その主平面がステムの平面に対して垂直になるように位置決めされる。次に、内部ランプのピンチ端部は、内部ランプの重量がリード線の少なくとも１つによって直接支持されるようにリード線の自由部分に取付けられるのが有利である。このことは、ピンチ端部とリード線との間で機械的結合を行うことによって達成される。上に説明したように、機械的結合は、ピンチ端部の周りにストラップを設けかつストラップをリード線の自由部分に取付けることによって確立される。この機械的結合により、内部ランプの内部リード線は実質的に何らの機械的負荷も受けなくなる。しかしながら、単に内部リード線をステム内のそれぞれのリード線に向かって曲げかつ溶接接合のような適当な接合をそれらの間に確立することによって、内部ランプとステム内のリード線との間の機械的結合を内部ランプの内部リード線だけで形成するような構造もまた、可能である。

ストラップは、内部ランプのピンチ端部の周りに置かれる。ストラップをリード線の１つに機械的に固締する前に、ストラップは、リード線の自由部分間に位置決めされる。その後、ストラップは、より長い自由部分を有するリード線に取付けられる。

ピンチ端部とステムとの間に安定した機械的結合を確立することのほかに、内部ランプの内部リード線もまたステム内のリード線に接続されて、ランプ口金の接点と内部ランプ内のフィラメントの接点との間の電気的接続を保証する。

最後に、公知の方法で、外部エンベロープはステムに対して密封され、内部ボリュームが、排出チューブを通して真空排気されかつ充填される。典型的な実施形態では、外部エンベロープ内のボリュームは、窒素を含有する。最後の段階として、ランプ口金がステムの下部に置かれ、リード線がランプ口金の外部接点に接続される。

本発明は、図示しかつ開示した実施形態に限定されるものではなく、他の要素、改良形態及び変更形態もまた本発明の技術的範囲内に属する。当業者には明らかなように、例えば提案した内部ランプ・ステムの幾何学的形態は、比較的小型の電球に対して適用可能であるだけでなく、例えば内部ランプのフィラメントをステムに可能な限り近接させることが望ましい場合には、大型の電球に対しても適用可能である。外部エンベロープ及び内部ランプはまた、例えば様々な透明度又は半透明度のような多数の異なる形式及び実施形態を有することが可能である。また、内部ランプのピンチ端部は、他の手段によってリード線又はステムに直接固締することが可能である。

一部を破断した外部エンベロープ内の内部ランプを示す、透光性であるが完全には透明ではない外部エンベロープを有するランプの側面図。 外部エンベロープ及び外部エンベロープ内の内部ランプを断面で示した、図１と同様のランプの第１の側面図。 図２に示す方向ＩＩＩ−ＩＩＩから見ると共にここでも外部エンベロープ及び内部ランプを断面で示した、図２のランプの第２の側面図。 内部ランプのピンチ端部及びピンチ端部を囲むストラップの構造を拡大して示した図。 ピンチ・ステム組立体を拡大して斜視図で示した図。 ピンチ・ステム組立体を拡大して斜視図で示した図。 異なる内部ランプを有するランプの別の実施形態を図３と同様の部分断面で示した側面図。

符号の説明

１ ランプ
２ ランプ口金
４ 外部エンベロープ
６ ステム
８ 内部ボリューム
１０ ハロゲン内部ランプ
１２ フィラメント
１４ 内部ランプジャケット
１５、１６ 内部リード線
１７、１８ 導電フォイル
１９、２０ ピンチ端部
２１ ヒューズ
２２ 接続導線
２３、２４ リード線
２３’、２４’ ステム内リード線の自由部分
２６ ストラップ

Claims (10)

1. ステム（６）を有し、前記ステム（６）が、２本のリード線（２３、２４）と、該ステム（６）から互いにほぼ平行に延びかつ第１の平面を定める前記リード線（２３、２４）の自由部分（２３’、２４’）とを含むランプ口金（２）と、
   透光性外部エンベロープ（４）と、
   第２の平面を定めかつ前記ステム（６）の近傍に設置されたピンチ端部（２０、１２０）を有するハロゲン内部ランプ（１０、１１０）光源と、
   を含むランプ（１、１０１）であって、
   前記リード線（２３、２４）の自由部分（２３’、２４’）によって定められた前記第１の平面が、前記ピンチ端部（２０、１２０）によって定められた前記第２の平面に対してほぼ垂直であることを特徴とする、
   ランプ。
2. 第１のリード線（２３、２４）の自由部分（２３’、２４’）が、第２のリード線（２３、２４）の自由部分（２３’、２４’）とは異なる長さを有する、請求項１記載のランプ。
3. 前記ピンチ端部（２０、１２０）が、前記リード線（２４）の１つの自由部分（２４’）に取付けられたストラップ（２６、１２６）を担持している、請求項１記載のランプ。
4. 前記ストラップ（２６、１２６）が、より長い自由部分（２４’）を有する前記リード線（２４）に取付けられている、請求項１記載のランプ。
5. 前記ピンチ端部（２０、１２０）が、前記リード線（２３、２４）の自由部分（２３’、２４’）間に挿入されている、請求項１記載のランプ。
6. 前記内部ランプ（１０、１１０）のピンチ端部（２０、１２０）が、貫通フォイル（１７、１８）を含む、請求項１記載のランプ。
7. 前記ピンチ端部（２０、１２０）の平面が、前記貫通フォイル（１７、１８）の平面と平行である、請求項６記載のランプ。
8. 前記内部ランプ（１０）が、さらに別のピンチ端部（１９）を含む、請求項１記載のランプ。
9. 前記ピンチ端部（１２０）が、２本の内部リード線（１１５、１１６）を封入している、請求項１記載のランプ。
10. 外部エンベロープ（４）によって覆われた内部ランプ（１０、１１０）を有し、２本のリード線（２３、２４）を含むステム（６）を有するランプ口金（２）を含み、前記リード線（２３、２４）の自由部分（２３’、２４’）が前記ステム（６）から延びかつ第１の平面を定め、さらに前記内部ランプ（１０、１１０）が第２の平面を定めるピンチ端部（２０、１２０）を含む、ランプ（１、１０１）を製造する方法であって、
    前記内部ランプ（１０、１１０）の内部リード線（１５、１６、１１５、１１６）を前記ステム（６）内のリード線（２３、２４）に接続すると同時に、前記内部ランプ（１０、１１０）を直接的又は間接的に前記ステム（６）に取付ける段階と、その後、前記外部エンベロープ（４）を前記ステム（６）に対して密封する段階と、
    を含み、前記内部ランプ（１０、１１０）を前記ステム（６）に取付ける段階が、
    前記第２の平面が前記第１の平面に対してほぼ垂直になるように前記内部ランプ（１０、１１０）のピンチ端部（２０、１２０）を位置決めする段階と、
    前記ピンチ端部（２０、１２０）を前記リード線（２３、２４）の自由部分（２３’、２４’）に取付ける段階と、をさらに含む、
    方法。

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