JP2008034355A - 管球、反射鏡付き管球、および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２個のフィラメントコイル（発光部）でフィラメント体を構成するといった簡易な構成をとりつつも、中心部が暗くならないスポットライトの得られる管球を提供すること。
【解決手段】凹面状の反射面を有する反射鏡内に組み込まれて使用される管球の一種であるハロゲン電球であって、気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体６０とを備えるハロゲン電球において、フィラメント体６０を、短軸ＳＸと長軸ＬＸとを有する扁平な横断面の筒状に巻回されてなる一重のコイル状をした第１および第２発光部６２Ａ，６４Ａで構成すると共に、前記バルブの中心軸Ｂからの第１発光部６２Ａの発光中心６２ＣＰの距離と第２発光部６４Ａの発光中心６４ＣＰの距離とが異なるように、第１発光部６２Ａと第２発光部６４Ａを配した。
【選択図】図７

Description

本発明は、管球、反射鏡付き管球、および照明装置に関し、特に、管球におけるフィラメント体の改良技術に関する。

反射鏡付き管球の一種である反射鏡付きハロゲン電球は、凹面状をした反射面を有する反射鏡とハロゲン電球とを組み合わせてなるものであり、例えば、店舗などのスポット照明用として使用されている。
ハロゲン電球は、気密封止されたバルブ内にフィラメント体が収納されてなる構成を有している。ハロゲン電球を反射鏡と組み合わせて使用する場合には、フィラメント体をできるだけコンパクトにして、その発光領域を可能な限り反射鏡の焦点位置に集中させることによって、集光効率を向上させることができる。この場合に、発光領域を特に反射鏡の光軸方向に縮小することが、集光効率を向上させるためには効果的であることが知られている。

しかしながら、一般的に、ハロゲン電球の定格電圧［Ｖ］、定格電力[Ｗ]、および定格寿命（例えば、３０００時間）が決まると、これに応じて、フィラメント体を構成するタングステン線の線径や長さが実質的に定まってしまう。したがって、例えば、単純にタングステン線の長さを短縮することによってフィラメント体のコンパクト化を図ることは困難である。

そこで、定格電圧１００[Ｖ]以上のハロゲン電球において、実用化されているものは、一般的に、フィラメント体のコンパクト化を図るため二重巻きコイルが用いられている。また、特許文献１には、さらなるコンパクト化のため、フィラメント体として、三重巻きコイルを用いたハロゲン電球が開示されている。これによれば、タングステン線の長さが同じであれば、反射鏡の光軸方向におけるコイル全体の長さを短縮でき、もって集光効率が向上することとなるからである。

しかしながら、コイルの重ね巻数を増やせば増やすほど、ハロゲン電球に外力（衝撃力）が加えられた際に生じるコイルの振動の振幅が大きくなり、これが原因で断線し易くなるといった問題が生じる。
この問題を解決しつつ、フィラメント体のコンパクト化（光軸方向の短縮化）を図れるハロゲン電球として、特許文献２には、３個または４個の一重コイルが全体的に反射鏡の光軸に対して対称となるように各々の一重コイルを反射鏡の光軸と平行に配したものが開示されている。これにより、３個または４個の一重コイルに相当するものを１個の一重コイルで作製した場合と比較して、光軸方向の長さが短縮されるので、集光効率が向上することとなる。また、各々のコイルは一重なので、上記振動に因る問題も軽減される。

さらに、特許文献３には、フィラメント体を４〜６個の一重コイルで構成すると共に、その内の１個を、反射鏡の光軸を含む位置に配する構成としたハロゲン電球が開示されている。光軸位置にコイル（すなわち、発光部）が存するのと存しないのとでは得られる照度に大きな差が生じると、一般的に考えられているからである。
しかしながら、３個以上の一重コイルでフィラメント体を構成するのは、コイル間を電気的に接続すると共に各コイルを支持する支持構造体が複雑になり、また、コイルの支持構造体への組み付けが困難になって現実的ではない。

そこで、本願の発明者らは、フィラメント体を２個の一重コイルで構成すると共に、各々の一重コイルを、素線を扁平な筒状に巻回してなるもの（以下、「扁平コイル」と称する。）としたフィラメント体を創作した。すなわち、フィラメント体を、扁平状に一重巻きされた２箇所が通電状態で発光する構成とした。
これによれば、素線を円筒状に巻回してなる従来の一重コイル（以下、「円筒コイル」と称する。）と比較して、（扁平な筒の短軸長さと円筒の直径とが等しいとした場合）１ターン当たりの素線長を長くすることができる関係上、タングステン線の素線長が同じであれば、コイル長を短くできる。その結果、３個以上の円筒コイルでフィラメント体を構成した場合と同等の、光軸方向におけるフィラメント体の短縮化ができることとなる。ここで、通電状態で発光する上記２箇所の各々を「発光部」と称することとする。

また、反射鏡の光軸に関する対称性を考慮して、２つの発光部（扁平コイル）は、前記光軸に対して対称となる位置に配した。
特開２００１−３４５０７７号公報 特表平６−５１０８８１号公報 特開２００２−６３８６９号公報

しかしながら、２つの発光部を有する上記構成のフィラメント体を備えたハロゲン電球を反射鏡に組み込んでスポットライト照明として用いた場合、照射面におけるスポットライトの中心部が暗くなり、その周囲が明るくなるといったいわゆるドーナッツ状のスポット形状になることが判明した。すなわち、配光曲線において、そのピークが２箇所に現れる双峰性が出現することが判明した。また、この傾向は、反射鏡におけるビームの開きが狭角となる程、顕著に現れることが認められた。このようなスポット形状は、対象物を文字通りスポット的に浮かび上がらせるためのスポット照明として、好ましくないことは言うまでもない。

本発明は、上記した課題に鑑み、扁平コイル状をした発光部２つでフィラメント体を構成するといった簡易な構成をとりつつも、配光曲線における双峰性を解消して、中心部が暗くならないスポットライトの得られる管球を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような管球を有する反射鏡付き管球、および照明装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る管球は、凹面状の反射面を有する反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、前記フィラメント体は、扁平状に一重巻きされた２箇所が通電状態で発光する構成とされ、一方の発光箇所を第１発光部、他方の発光箇所を第２発光部とした場合、前記バルブの中心軸からの第１発光部の発光中心の距離と第２発光部の発光中心の距離とが異なるように、第１発光部と第２発光部が配されていることを特徴とする。

また、第１および第２発光部は、各々のコイル軸心が前記中心軸と略平行となる姿勢で配されていることを特徴とする。
また、第１発光部は、そのコイル軸心が前記中心軸と略平行となり、第２発光部は、そのコイル軸心が前記中心軸に対して傾いた姿勢で配されていることを特徴とする。
また、第１発光部と第２発光部とは、そのコイル軸心が前記中心軸と平行となる姿勢から、両発光部の前記反射鏡の光照射開口部側の端部同士が近づく向きに傾けた状態で配されていることを特徴とする。

また、第１発光部と第２発光部とは、そのコイル軸心が前記中心軸と平行となる姿勢から、両発光部の前記反射鏡の光照射開口部とは反対側の端部同士が近づく向きに傾けた状態で配されていることを特徴とする。
また、前記フィラメント体は、フィラメント線が扁平に一重巻きされてなるフィラメントコイルを、その長手方向ほぼ中央部で屈曲させて構成したものであり、屈曲部からフィラメントコイルの一端部に至る間に第１発光部が、他端部に至る間に第２発光部が存することを特徴とする。

さらに、第１発光部および第２発光部の一方が、前記中心軸を含む位置に配されていることを特徴とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る反射鏡付き管球は、反射鏡と、前記反射鏡内に組み込まれている、上記した管球とを有することを特徴とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、反射鏡を有する照明器具と、前記反射鏡内に組み込まれている、上記した管球とを有することを特徴とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、照明器具と、前記照明器具に取り付けられている、上記した反射鏡付き管球とを有することを特徴とする。

上記構成からなる管球によれば、バルブの中心軸に近い方の発光中心に係る発光部の配光曲線の形状に及ぼす影響が前記中心軸から遠い方の発光中心に係る発光部の配光曲線の形状に及ぼす影響よりも支配的になる結果、配光曲線における双峰性が解消されて、中心部が暗くないスポットライトが得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態１に係る照明装置１０の概略構成を示す一部切欠き図である。なお、図１を含む全ての図面において、各部材間の縮尺は統一していない。
照明装置１０は、例えば、住宅、店舗、あるいはスタジオ等におけるスポットライト照明として用いられる。照明装置１０は、照明器具１２と管球の一例として示すハロゲン電球１４とを有する。

照明器具１２は、有底円筒状をした器具本体１６と器具本体１６に収納された反射鏡１８とを有する。
器具本体１６の底部には、ハロゲン電球１４の口金３０（図２参照）を取り付けるための受け具（図示せず）が設けられている。なお、器具本体１６は、円筒状に限らず、種々の公知形状とすることができる。

反射鏡１８は、ハロゲン電球１４を取替え可能とするため、器具本体１６に対し、着脱可能である。
反射鏡１８は、漏斗状をした硬質ガラス製基体２０を有する。基体２０において回転楕円面または回転放物面等に形成された凹面部分２０Ａには、反射面を構成する多層干渉膜２２が形成されている。多層干渉膜２２は、アルミニウムやクロム等の金属膜の他、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等で形成することができる。反射鏡１８の開口径（ミラー径）は１００ｍｍであり、ビームの開き（ビーム角）が、狭角（約１０°）のものである。なお、反射面には必要に応じてファセットを形成してもよい。

反射鏡１８は、基体２０の開口部（光照射開口部）に設けられた前面ガラス２４を有する。本例では、前面ガラス２４は基体２０に固着されており、ハロゲン電球１４の取替えのため、基体２０部分が器具本体１６と着脱自在な構成となっているが、これに限らず、基体を器具本体に固定し、前面ガラスを基体に対し着脱自在な構成としても構わない。
ハロゲン電球１４は、前記受け具（不図示）に取り付けられ、反射鏡１８内に組み込まれて使用される。組み込まれた（取り付けられた）状態で、ハロゲン電球１４の後述するバルブ２６の中心軸Ｂが反射鏡１８の光軸Ｒとが略同軸上に位置することとなる（中心軸Ｂと光軸Ｒとが略一致することとなる）。ハロゲン電球１４は、定格電圧が１００[Ｖ]以上１５０[Ｖ]以下で、かつ定格電力が１００[Ｗ]以下に設定された電球である。

図２に、ハロゲン電球１４の一部切欠き正面図を示す。
ハロゲン電球１４は、気密封止されたバルブ２６と、バルブ２６の後述する封止部３８側に接着剤２８によって固着された、例えばＥ型の口金３０とを有している。
バルブ２６は、封止切りの残痕であるチップオフ部３２、後述するフィラメント体６０等を収納するフィラメント体収納部３４、略円筒状をした筒部３６、および公知のピンチシール法によって形成された封止部３８がこの順に連なった構造をしている。

フィラメント体収納部３４は、図２に示すように、略回転楕円体形状をしている。ここで言う「略回転楕円体形状」とは、完全な回転楕円体形を含むことはもちろんのこと、ガラスの加工上ばらつく程度分、完全な回転楕円体形からずれた形状を含むことを意味している。なお、フィラメント体収納部は、上記した形状に限らず、例えば、略円筒形状や略球形状、あるいは略複合楕円体形状としても構わない。

また、バルブの構造も上記したものに限らず、例えば、チップオフ部（場合によっては無い場合もある）、フィラメント体収納部、封止部がこの順に連なったものとすることができる。
なお、フィラメント体収納部３４の外面には赤外線反射膜が形成されている。もっとも、この赤外線反射膜は必ずしも必要なものではなく、適宜形成されるものである。

バルブ２６内には、ハロゲン物質と希ガスとがそれぞれ所定量封入されている。これに加えて、窒素ガスを封入することとしても構わない。
ハロゲン物質は、点灯中、ハロゲンサイクルによって、フィラメント体６０から蒸発したその構成物質であるタングステンを再びフィラメント体６０に戻し、バルブ２６の黒化を防止するためのものである。ハロゲン物質の濃度は１０［ｐｐｍ］〜３００［ｐｐｍ］の範囲内にあることが好ましい。また、ハロゲンサイクルを活性化させるためには、バルブ２６内面における最冷点温度が２００［℃］以上であることが好ましい。さらに、ハロゲンサイクルを適切に機能させるためには、バルブ２６内の酸素濃度を１００［ｐｐｍ］以下にすることが好ましい。

希ガスには、クリプトンガスを用いることが好ましい。クリプトンガスを用いることにより、集光効率を高める目的でフィラメント体をコンパクト化するため、後述するように発光部同士を近接配置しているにもかかわらず、隣接する発光部間の任意の場所で点灯時にアーク放電が発生して、断線するのを抑制するといった効果が得られる。
特に、封入ガスは、クリプトンを主成分とした、窒素ガスおよびハロゲン物質を含むものとし、バルブ２６内での常温時におけるガス圧を２［ａｔｍ］〜１０［ａｔｍ］の範囲内に設定することが好ましい。当該ガス圧が１０[ａｔｍ]を超えると、万一バルブ２６が破損した場合に、飛散する破片で照明器具が破損するおそれがあり、一方、２[ａｔｍ]未満であると、フィラメント体６０の構成物質であるタングステンが蒸発し易く、ランプ寿命が短くなるからである。換言すると、ガス圧の上記範囲は、当該ガス圧が適度に抑制されているため、万一バルブ２６が破損したとしても、照明器具が破損するほどの勢いで破片が飛散せず、かつ、当該ガス圧が適度に高いため、フィラメント体６０の構成物質であるタングステンが蒸発しにくく、長寿命化を実現でき、さらには、点灯時に隣接する発光部間の任意の場所で点灯時にアーク放電が発生して、断線するのを抑制することができる範囲である。

また、封入ガスに窒素ガスを含ませる場合、窒素ガスの組成比率は８［％］〜４０［％］の範囲内に設定することが好ましい。窒素ガスの組成比率が４０[％]を超えると、点灯中にフィラメント体６０で発生する熱が窒素ガスを介して過度に放出され、効率が低下するおそれがあり、一方、８[％]未満であると、点灯時に隣接する発光部間でアーク放電が起きやすく、断線が発生し易いからである。換言すると、窒素ガスの上記組成比率範囲は、窒素ガスの組成比率が適度に抑制されているため、点灯中にフィラメント体６０で発生する熱が窒素ガスを介して過度に放出されることにより効率が低下するのを防止することができると共に、窒素ガスが適度に含まれているため、点灯時に隣接する発光部管でアーク放電が発生し、断線するのを抑制することができる範囲である。

封止部３８内には、一対の金属箔４０，４２が封着されている。金属箔４０，４２はモリブデン製である。なお、封止部３８に封着されている金属箔４０，４２の過熱による酸化が原因で、バルブ２６の気密性が損なわれるのを防止するため、封止部３８の表面を凹凸にして、当該表面積を増やし、封止部３８での放熱性を向上させることが好ましい。
金属箔４０の一端部には外部リード線４４の一端部が、金属箔４２の一端部には外部リード線４６の一端部が、それぞれ接合されて電気的に接続されている。外部リード線４４，４６は、タングステン製である。外部リード線４４，４６の他端部は、バルブ２６の外部に導出されていて、それぞれ、口金３０の端子部４８，５０に電気的に接続されている。

ここで、２本の外部リード線４４，４６の内、少なくとも一方の外部リード線と口金３０の対応する端子部（４８または５０）との間に、ヒューズ（図示せず）を設けておくことが好ましい。当該ヒューズを設けることにより、万一、発光部で断線が生じ、その断線箇所でアーク放電が発生したとしても、即座にヒューズが溶断されてアーク放電の継続を絶ち、もってアーク放電の衝撃でバルブ２６が破損等するのを防止できる。特に、複数の発光部を近接して配置する場合には、両方の外部リード線４４，４６と口金３０の対応する端子部４８，５０とのそれぞれの間にヒューズを設けることが好ましい。この場合には、発光部での断線に起因するアーク放電が発生しなくても、隣接する発光部間でアーク放電が発生するおそれがあるからである。

金属箔４０の他端部には内部リード線５２の一端部が、金属箔４２の他端部には内部リード線５４の一端部が、それぞれ接合されて電気的に接続されている。内部リード線５２，５４は、タングステン製である。内部リード線５２，５４の一端部は、バルブ２６の封止部３８で支持されている。内部リード線５２，５４は、口金３０を介して供給される外部電力をフィラメント体６０に給電すると共に、フィラメント体６０の一部を直接に支持する支持部材としての役割を果たす。

図３に、フィラメント体６０を支持する支持構造体を示す斜視図を、図４に、当該支持構造体にフィラメント体６０が支持された状態を示す斜視図をそれぞれ示す。
図３に示すように、フィラメント体６０の一部を直接に支持する支持部材としては他に、タングステンからなるサポート線５６がある。
内部リード線５２，５４、サポート線５６は、一対の円柱状ステムガラス５７，５９で挟持されている。これによって、サポート線５６が支持されると共に、内部リード線５２，５４、サポート線５６相互間の相対的な位置が保持されることとなる。

図４に示すように、フィラメント体６０は、第１フィラメントコイル６２および第２フィラメントコイル６４の２個のフィラメントコイルからなる。第１および第２フィラメントコイル６２，６４は、タングステン線を後述するように巻回したものである。
内部リード線５２，５４、サポート線５６は、フィラメントコイル６２，６４の端部部分に挿入されて、フィラメントコイル６２，６４を支持するための「コ」字状に屈曲した部分（以下、この部分を「コイル支持部」と称する。）を１箇所または２箇所有する。

ここで、第１フィラメントコイル６２は、内部リード線５２のコイル支持部５２Ａ（図３参照）とサポート線５６のコイル支持部５６Ａ（図３参照）とで支持されている。
第２フィラメントコイル６４は、サポート線５６のコイル支持部５６Ｂ（図３参照）と内部リード線５４のコイル支持部５４Ａ（図３参照）とで支持されている。
また、図４から明らかなように、第１フィラメントコイル６２と第２フィラメントコイル６４の一端部同士は、サポート線５６で電気的に接続されている。すなわち、第１フィラメントコイル６２と第２フィラメントコイル６４は、導電性を有する接続部材として機能するサポート線５６によって直列に接続されている。

図４に示す状態で、内部リード線５２，５４から給電すると（すなわち、通電状態で）、第１および第２フィラメントコイル６２，６４は、コイル支持部が挿入されている部分では発光せずに（非発光部）、コイル支持部間で発光する。ここで、各フィラメントコイル６２，６４におけるコイル支持部間の部分（すなわち、発光する部分）を、それぞれ第１発光部６２Ａ、第２発光部６４Ａと規定することとする。すなわち、フィラメント体６０は、一重のコイル状をした２個の発光部６２Ａ，６４Ａを有している。

また、図４に示すように、第１、第２フィラメントコイル６２，６４（第１、第２発光部６２Ａ，６４Ａ）は、扁平な筒状に巻回されてなる一重コイル（以下、「扁平コイル」と略称する。）状をしている。このような形状にしたのは、以下の理由による。すなわち、特許文献２や特許文献３に記載されているような、円筒状に巻回されてなる従来の一重コイル（以下、「円筒コイル」と略称する。）と比較して、（扁平な筒の短軸長と円筒の直径が等しいとした場合）１ターン当たりの素線長を長くすることができる関係上、タングステン線の素線長が同じであれば、コイル長を短縮でき、もって、反射鏡の光軸方向（バルブ中心軸）におけるフィラメントコイル（発光部）の縮小化が図れることとなるからである。なお、コイルを扁平にすることにより、反射鏡の光軸と交差する方向の長さは、円筒状に巻回されたコイルよりも長くなるものの、集光効率の向上には、光軸と交差する方向よりも光軸方向に短縮する方の効果が大きいので問題はない。

扁平コイルであるフィラメントコイル６２，６４は、以下のようにして作製される。
すなわち、図５に示すように、円柱状をした芯線（マンドレル）６６を複数本（図示例では４本）、平行かつ一列に密着させて並べたものの外周に、タングステン線６８を巻回した後、芯線６６を溶解して作製する。
図６の上部に示すのは、第１フィラメントコイル６２をそのコイル軸心ＣＸ方向から視た平面図を模式的に表したものであり、図６の下部に示すのは、同正面図を模式的に表したものである。

第１、２フィラメントコイル６２，６４は略同一形態なので、第１フィラメントコイル６２を代表にして説明する。
図６の上部に示すように、第１フィラメントコイル６２は、そのコイル軸心ＣＸ方向から見て、平行に配された２本の線分の対応する端同士を半円で結んでなる、いわゆる（陸上競技の）トラック形状をしている。この形状は、上記した作製方法に由来するものであり、芯線６６の本数が多いほど、より扁平したトラック形状となる。すなわち、芯線６６の本数で、扁平の度合い（扁平率）を調整することができる。

ここで、扁平率は、第１フィラメントコイル６２内周における長軸ＬＸの長さを短軸ＳＸの長さで除して得られる値と規定する。本例では、上記した製作法を採る関係上、扁平率は整数の値となり、一例として、扁平率を４としている。
また、上述したとおり、図６の下部に示すように、第１フィラメントコイル６２は、コイル支持部５２Ａとコイル支持部５６Ａ（図３、図４）で支持された両端部部分の非発光部６２Ｂと両コイル支持部５２Ａ，５６Ａ間部分の発光部６２Ａとを有している。ここで、フィラメントコイルの「発光中心」を定義する。第１フィラメントコイル６２を例にして定義すると、「発光中心６２ＣＰ」は、コイル軸心ＣＸ上に在って、発光部６２Ａの全長Ｌにおける真ん中の位置とする。第１フィラメントコイル６２の仕様の一例をまとめると以下のようになる。

長軸ＬＸ長さ（長内径）：１.４ｍｍ
短軸ＣＸ長さ（短内径）：０.３５ｍｍ
発光部全長Ｌ（有効コイル長さ）：４.５ｍｍ
素線（タングステン線）径：０．０５ｍｍ
なお、発光部全長Ｌは、上記の値に限らず２.５ｍｍ〜６.５ｍｍの範囲で設定可能である。この範囲は、後述する全てのフィラメント体における発光部の全長に適用できるものである。

図７の上部に示すのは、内部リード線５２，５４、サポート線５６に取り付けられた状態の第１、第２フィラメントコイル６２，６４を、バルブ２６の中心軸Ｂ（図１、図２）方向から見た平面図を模式的に表したものであり、図７の下部に示すのは、同正面図を模式的に表したものである。なお、ハロゲン電球１４を反射鏡１８に組み込んだ状態においては、図７は、反射鏡１８の光軸Ｒ(図１)方向から、第１、第２フィラメントコイル６２，６４を見た図とも言える。ここで、図７は、第１、第２フィラメントコイル６２，６４間の配置位置の関係等を説明する目的で用いるため、本図において、内部リード線５２，５４の図示は省略し、サポート線５６は、第１、第２フィラメントコイル６２，６４間の電気的な接続関係を示す目的で、単に線で表した。また、下部の正面図では、第１、第２フィラメントコイル６２，６４の第１、第２発光部６２Ａ，６４Ａを実線で、非発光部６２Ｂ，６４Ｂを二点鎖線でそれぞれ表した。

図７に示すように、第１フィラメントコイル６２（第１発光部６２Ａ）と第２フィラメントコイル６４（第２発光部６４Ａ）とは、（i）各々のコイル軸心ＣＸが中心軸Ｂと略平行となり、（ii）両コイル軸心と中心軸Ｂとが略同一平面上に在り、（iii）両長軸ＬＸ同士が略平行となる姿勢で、間隔Ｄ１を空けて設けられている。ここで、コイル間隔Ｄ１は、一例として０.９ｍｍに設定している。

また、中心軸Ｂからの第１フィラメントコイル６２（第１発光部６２Ａ）の距離Ｄ２と第２フィラメントコイル６４（第２発光部）の距離Ｄ３とを異ならせている。すなわち、中心軸Ｂからの第１発光部６２Ａの発光中心ＣＰの距離と第２発光部６４Ａの発光中心ＣＰの距離とを異ならせている。本例では、Ｄ２＝０.１５ｍｍ、Ｄ３＝０.７５ｍｍに設定している。ここで、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に関し、上記した値に設定されてなるフィラメント体を備えるハロゲン電球を「第１実施例電球」とする。

ここで、コイル間隔Ｄ１を、第１実施例電球と同じく、０.９ｍｍに設定し、Ｄ２とＤ３に関しては、Ｄ２＝Ｄ３＝０.４５ｍｍに設定したフィラメント体を備えるハロゲン電球を「第１比較電球」とする。すなわち、第１比較電球は、中心軸Ｂに対して２個のフィラメントコイル（発光部）が対称に配されてなるフィラメント体を有するものであり、[発明が解決しようとする課題]で言及したような、配光特性に問題が生じる電球である。

第１実施例電球と第１比較電球に関し、これらを反射鏡と組み合わせた場合の配光特性について調査した。調査は以下の条件で行った。市販されている反射鏡付きハロゲン電球（松下電器産業株式会社製、品番ＪＤＲ１１０Ｖ６５ＷＫＮ／５Ｅ１１）に付属しているハロゲン電球を、第１比較電球または第１実施例電球と取り替えた。上記反射鏡付きハロゲン電球はビームの開き（ビーム角）が、狭角（約１０°）のものである。このようにしてできた２つの反射鏡付きハロゲン電球の各々を定格電圧１１０[Ｖ]、定格電力６５[Ｗ]で点灯させた場合の、当該反射鏡付きハロゲン電球から距離１[ｍ]離れた照射面における配光特性（配光曲線）について調査した。なお、第１比較電球、第１実施例電球以外の後述する比較電球、実施例電球の配光特性も、上記と同様にして調査したので、その条件等についてのその都度の説明については省略することとする。

調査結果を図９に示す。図９において、第１比較電球に係るものは破線で、第１実施例電球に係るものは一点鎖線で表した。
第１比較電球について見ると、配光曲線のピークが２箇所に現れる双峰性が認められる。すなわち、既述したように、中央部が暗くその周囲が明るいスポットライトになっている。

これに対し、第１実施例電球では、双峰性が解消されて配光曲線のピークは単一になっている。すなわち、最も明るい部分を中心としたほぼ対称性のある良好な配光特性のスポットライトになっている。これは、中心軸Ｂからの発光中心６２ＣＰ（図７）の距離と発光中心６４ＣＰの距離を異ならせることにより、中心軸Ｂに近い方の発光中心６２ＣＰに係る第１発光部６２Ａの配光曲線の形状に及ぼす影響が中心軸Ｂから遠い方の発光中心６４ＣＰに係る第２発光部６４Ａの配光曲線の形状に及ぼす影響よりも支配的になるためであると考えられる。

図８に示すのは、第１フィラメントコイル６２（第１発光部６２Ａ）をさらに中心軸Ｂに近づけ、第２フィラメントコイル６４（第２発光部６４Ａ）をさらに中心軸Ｂから遠ざけたフィラメント体７０である。フィラメント体７０では、中心軸Ｂを含む位置に第１フィラメントコイル６２（第１発光部６２Ａ）を配することとした。なお、フィラメント体７０でも、コイル間隔Ｄ４は０.９ｍｍとした。フィラメント体７０を備えるハロゲン電球を「第２実施例電球」とし、これに関する配光特性について調査した。

調査結果を図９において実線で示す。
図９に実線で示すように第２実施例電球によれば上記双峰性が解消されると共に、第１実施例電球よりも照度の最高値が大きくなっている。しかしながら、ピークを境にした左右の対称性が若干損なわれている。コイル間隔Ｄ４を２ｍｍに設定したハロゲン電球（以下、「第３実施例電球」と言う。）でも、図１１に実線で表した配光曲線で示す通り、第２実施例電球と同様の配光特性となった。

そこで、配光曲線の非対称性の改善を図るべく、第２フィラメントコイル６４（第２発光部６４Ａ）を、中心軸Ｂに対して傾けてみることとした。そのようにしたフィラメント体７２を図１０に示す。フィラメント体７２は、図８に示す状態から、第１発光部６２Ａと第２発光部６４Ａの一方端部間の間隔は維持したまま（Ｄ４＝Ｄ５＝２ｍｍ）、第２発光部６４Ａの当該端部の角部を中心に角度α＝２０°傾けたものである。フィラメント体７２を備えるハロゲン電球（以下、「第４実施例電球」と言う。）の配光曲線を図１１に一点鎖線で示す。このように、中心軸Ｂから遠い方の第２フィラメントコイル６４（第２発光部６４Ａ）を傾けることにより、配光曲線がピークを境に略左右対称な形となり、配光特性が改善されることがわかる。

第４実施例電球（図１０）では、一方のフィラメントコイルのみを中心軸Ｂに対して傾けることとしたが、両方のフィラメントコイルを中心軸Ｂに対して傾けることとしても構わない。図１２は、そのように構成したフィラメント体７４を示す図である。
フィラメント体７４は、第１発光部６２Ａと第２発光部６４Ａの一方端部間の間隔Ｄ６（＝２ｍｍ）を維持したまま、第１発光部６２Ａと第２発光部６４Ａの当該端部の角部を中心に角度β＝γ＝７°傾けたものである。換言すると、フィラメント体７４は、第１発光部６２Ａと第２発光部６４Ａとを、そのコイル軸心ＣＸが中心軸Ｂと平行となる図７に示すような姿勢から、両発光部６２Ａ，６４Ａの、反射鏡１８の前記光照射開口部側の端部同士が近づく向きに傾けた状態で配したものである。なお、本例では、第１発光部６２Ａ、第２発光部６４Ａ共に同じ角度分（β＝γ＝７°）傾けることとしたが、両者の傾き角β，γは異なっていても構わない。また、傾き角は７°に限らないことは言うまでもない。

また、本例でも、第１発光部６２Ａの発光中心６２ＣＰを第２発光部６４Ａの発光中心６４ＣＰよりも中心軸Ｂに近づけている。因みに、図１２に示す距離Ｄ７は０.４ｍｍで距離Ｄ８は１.６ｍｍである。
ここで、上記のように構成したフィラメント体７４を備えるハロゲン電球を「第５実施例電球」とする。また、図１２において、Ｄ７＝Ｄ８＝１ｍｍとしたフィラメント体、すなわち、中心軸Ｂに関して対称となるように、第１発光部６２Ａと第２発光部６４Ａとを配してなるフィラメント体を備えるハロゲン電球を「第２比較電球」とし、第５実施例電球と第２比較電球の配光曲線を図１３に示す。

図１３において、第２比較電球の配光曲線は破線で、第５実施例電球の配光曲線は実線でそれぞれ示している。図１３から、第１および第２発光部６２Ａ，６４Ａの両方を中心軸Ｂに対して傾けた場合であっても、中心軸Ｂに関して対称的に配置した場合には、配光曲線は双峰性を呈し、両発光中心の光Ｒ軸からの距離を異ならせることによって、双峰性の解消した配光曲線が得られることが分かる。

なお、第５実施例電球に係るフィラメント体７４（図１２）では、第１発光部６２Ａと第２発光部６４Ａとは、直線性を保持したまま傾いているが、「両発光部の、反射鏡の光照射開口部側の端部同士が近づく向きに傾けた状態」には、各発光部が内側に向かって（対向する相手側の発光部に向かって）弓なりに撓んでいる状態も含むものである。
また、上記第５実施例電球に係るフィラメント体７４（図１２）とは反対向きに、両発光部６２Ａ，６４Ａを傾かせることとしても構わない。図１４は、そのように構成したフィラメント体７６を示す図である。すなわち、フィラメント体７６は、第１発光部６２Ａと第２発光部６４Ａとを、そのコイル軸心ＣＸが中心軸Ｂと平行となる図７に示すような姿勢から、両発光部６２Ａ，６４Ａの、反射鏡１８の前記光照射開口部とは反対側の端部同士が近づく向きに傾けた状態で配したものである。
（実施の形態２）
実施の形態１のハロゲン電球では、一端部同士がサポート線で電気的に接続されてなる２個のフィラメントコイルでフィラメント体を構成した。そして、ハロゲン電球への通電状態で、フィラメントコイル各々の一部が発光することとなる関係上、フィラメント体は、発光箇所を２箇所有することとなった。

これに対し、実施の形態２では、フィラメントコイル１個を、その長手方向（コイル軸心方向）ほぼ中央部で屈曲させ、非発光部を含む屈曲部分から当該フィラメントコイルの一端部に至る間に第１発光部が、他端部に至る間に第２発光部が存する構成とした。なお、実施の形態２に係るハロゲン電球は、フィラメント体およびその支持構造が異なる以外は、バルブ内に封入されるハロゲン物質、希ガス等を含め、実施の形態１（各実施例を含む）に係るハロゲン電球と基本的に同様の構成である。したがって、以下、上記異なる部分を中心に説明することとする。また、言うまでもなく、実施の形態２のハロゲン電球を実施の形態１の照明器具１２(図１)に装着して、照明装置を構成することができる。

図１５は、実施の形態２のハロゲン電球における第１実施例に係るフィラメント体２０２およびその支持構造の概略構成を示す斜視図である。
フィラメント体２０２は、フィラメントコイル６２，６４（図４、図６）と同様にして作成された（図５）１個のフィラメントコイル２０４を、その中央部で屈曲させ、屈曲状態で保持したものである。すなわち、フィラメントコイル２０４もフィラメントコイル６２，６４と同様、フィラメント線が、短軸と長軸とを有する扁平な横断面の筒状に巻回されてなる一重のコイルである。フィラメントコイル２０４は、中央部を基点として短軸方向に屈曲されている。

フィラメントコイル２０４の一端部部分は内部リード線２０６のコイル支持部２０６Ａで支持され、他端部部分は内部リード線２０８のコイル支持部２０８Ａで支持されている。なお、符号２１２，２１４で示すのはステムガラスである。
そして、フィラメントコイル２０４の長手方向中央部（屈曲部）が、支持部材であるサポート線２１０で懸架支持されている。フィラメントコイル２０４は、コイル支持部２０６Ａ，２０８Ａで支持されている部分では発光しない（非発光部）のは、実施の形態１の場合と同様である。なお、内部リード線２０６，２０８、サポート線２１０は、タングステン製である。

図１６の上部に示すのは、内部リード線２０６，２０８、サポート線２１０に取り付けられた状態のフィラメントコイル２０４を、バルブ２６の中心軸Ｂ（図１、図２）方向から見た平面図を模式的に表したものであり、図１６の下部に示すのは、同正面図を模式的に表したものであり、図７と同様な態様で描いたものである。なお、図１６の下部に示す図では、サポート線２１０を、フィラメントコイル２０４を直接懸架する部分で切断した切断端面で表している。図１６では、また、上部の平面図および下部の正面図の両方において、フィラメントコイル２０４における発光部（２０４Ａ１，２０４Ａ２）を実線で、非発光部（２０４Ｃ）を二点鎖線で表した。

フィラメントコイル２０４は、上記したように屈曲している関係上、そのコイル軸心も同一平面内で同様に屈曲している。そして、フィラメントコイル２０４は、そのコイル軸心が中心軸Ｂと略同一平面上に在るように配されている。
また、フィラメントコイル２０４の屈曲部において、導電性を有するサポート線２１０に支持されて接触している数巻き（数ターン）部は、電気的に短絡状態となるため通電状態においても発光しない。発光しない範囲は、屈曲部の態様、屈曲の程度（屈曲角度）、サポート線の形状等に拠るが、少なくとも屈曲部の一部は非発光部となる。すなわち、フィラメント体２０４では、非発光部を含む屈曲部からフィラメントコイル２０４の一端部に至る間に第１発光部２０４Ａ１が、他端部に至る間に第２発光部２０４Ａ２が存することとなる。

サポート線２１０は、実施の形態１の場合とは異なり、フィラメントコイル間を電気的に接続する機能は必要なく、フィラメントコイルを機械的に支持できれば構わないため、絶縁性部材、例えばセラミック材料やガラス材料で形成することも可能である。この場合であっても、フィラメントコイル２０４の屈曲部の内側では、隣接する巻き線同士（ターン同士）が接触するほどにコイルピッチが狭くなるので、当該コイルピッチが狭くなり接触する部分で短絡が生じる。その結果、当該短絡部分は、発光しないこととなる。

なお、言うまでもなく、実施の形態２の第１実施例に係るフィラメント体２０２においても、中心軸Ｂからの第１発光部２０４Ａ１の距離Ｄ１０と第２発光部２０４Ａ２の距離Ｄ１１とを異ならせ、すなわち、中心軸Ｂからの第１発光部２０４Ａ１の発光中心２０４ＣＰ１の距離と第２発光部２０４Ａ２の発光中心２０４ＣＰ２の距離とを異ならせることにより、配光曲線における双峰性が解消されて、中心部がその周囲よりも暗くならないスポットライトが得られる。

上記第１実施例に係るフィラメント体２０２では、実施の形態１の第５実施例に係るフィラメント体７４（図１２）と同様、第１発光部２０４Ａ１と第２発光部２０４Ａ２間の中心軸Ｂと直交する方向の間隔が、反射鏡１８の光照射開口部側に近づくほど狭くなる（言い換えれば、反射鏡１８の光照射開口部からに遠ざかるほど広くなる）なるようにしていて、図１６に示すように、第１発光部２０４Ａ１と第２発光部２０４Ａとが「ハ」状をなすようにしているが、これとは反対に、実施の形態１のフィラメント体７６（図１４）と同様、逆「ハ」字状をなすようにしても構わない。

そのように構成した、実施の形態２の第２実施例に係るフィラメント体２２０を図１７に示す。図１７は、フィラメント体２２０の正面図を模式的に表したものであり、図１６の下部の図と同様な態様で描いたものである。フィラメント体２２０（図１７）は、第１発光部２０４Ａ１と第２発光部２０４Ａ２の開く向きが異なる以外は、フィラメント体２０２（図１６）と同様な構成である。したがって、図１７に示すフィラメント体２２０では、フィラメント体２０２と実質的に同様な構成部分に同符号を付して、その説明については省略する。なお、フィラメント体２２０を支持するサポート線２２２や、内部リード線（不図示）は、タングステン線を適宜屈曲加工することにより実現することができる。

また、フィラメント体２０２（図１５、図１６）やフィラメント体２２０（図１７）では、第１発光部２０４Ａ１と第２発光部２０４Ａ２の両方を中心軸Ｂに対して傾ける構成としたが、これに限らず、一方の発光部だけを中心軸Ｂに対して傾け、他方の発光部は中心軸Ｂと略平行になる構成としても構わない。
さらに、フィラメント体２０２（図１５、図１６）やフィラメント体２２０（図１７）では、一方の発光部（第１発光部２０４Ａ１）が中心軸Ｂを含む位置になるよう、両発光部(２０４Ａ１，２０４Ａ２)を配したが、これに限らず、両発光部２０４Ａ１，２０４Ａ２の間に中心軸Ｂが存するような位置関係で当該両発光部を配することとしても構わない。当然のことながら、この場合でも、中心軸Ｂからの第１発光部２０４Ａ１の発光中心２０４ＣＰ１の距離と第２発光部２０４Ａ２の発光中心２０４ＣＰ２の距離とが異なるように、第１発光部２０４Ａ１と第２発光部２０４Ａ２が配される。
（実施の形態３）
図１８は、実施の形態３に係る反射鏡付きハロゲン電球１００の概略構成を示す縦断面図である。

反射鏡付きハロゲン電球１００は、反射鏡一体型のハロゲン電球であるが、これに用いているハロゲン電球１０２は、主として口金が異なる以外は、実施の形態１に係るハロゲン電球１４（図２）と基本的に同じ構成なので、共通部分には、同じ符号を付して、その説明については省略する。また、言うまでもなく、当該反射鏡付きハロゲン電球を構成するハロゲン電球のフィラメント体を実施の形態２に係るものとしても構わない。

反射鏡１０４は、硬質ガラスまたは石英ガラス等からなり、漏斗状をした基体１０６を有する。基体１０６において回転楕円面または回転放物面等に形成された凹面部分１０６Ａには、反射面を構成する多層干渉膜１０８が形成されている。多層干渉膜１０８は、アルミニウムやクロム等の金属膜の他、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等で形成することができる。反射鏡１０４の開口径（ミラー径）は１００ｍｍである。なお、反射面には必要に応じてファセットを形成してもよい。

反射鏡１０４は、基体１０６の開口部（光照射開口部）に設けられた前面ガラス１１０を有する。前面ガラス１１０は、基体１０６に公知の止め金具１１２によって係止されている。なお、止め金具１１２に代えて、接着剤で固着してもよい。あるいは、両方を併用しても構わない。もっとも、前面ガラスは、反射鏡付きハロゲン電球の必須の構成部材ではなく、無くても構わない。

基体１０６のネック部１０６Ｂは、ハロゲン電球１０２の口金１１４の端子部１１６，１１８とは反対側に設けられた基体受け部１２２と嵌合された上、接着剤１２４で固着されている。なお、基体１０６の口金１１４への取り付けに先立って、バルブ２６が、口金１１４に取り付けられている。言うまでも無く、口金１１４にバルブ２６と基体１０６（反射鏡１０４）とが取り付けられた状態で（すなわち、反射鏡１０４内にハロゲン電球１０２が組み込まれた状態で）、バルブ２６の中心軸と反射鏡１０４の光軸とが略同軸上に位置する（前記中心軸と前記光軸とが略一致する）こととなる。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下の形態とすることもできる。
（１）上記実施の形態１では、反射鏡を備える照明器具とハロゲン電球とで照明装置を構成したが、これに限らず、反射鏡を有しない照明器具と反射鏡付きハロゲン電球とで照明装置を構成することとしても構わない。具体的には、例えば、図１に示す照明装置における反射鏡１８とハロゲン電球１４の代わりに、図１８に示す反射鏡付きハロゲン電球１００を取り付けて、照明装置を構成することとしても構わない。
（２）フィラメントコイルは、上記したトラック形状に限らず、他の扁平形状でも構わない。要は、互いに直交する長軸と短軸を有する扁平な横断面をした筒状に巻回されていれば構わない。また、扁平率も整数に限らず、任意の小数をとり得る。

ここで、本発明において「短軸と長軸とを有する扁平な横断面」とは、以下に記すような形状のものを含む。当該形状について図１９を参照しながら説明する。なお、図１９では、短軸に符号「ＳＸ」を、長軸に符号「ＬＸ」を、また、短軸および長軸の両軸と略直交する中心軸（すなわち、コイル軸心）に符号「ＣＸ」をそれぞれ付している。
（i）同図（ａ）に示すように、コイル軸心ＣＸ方向から見て、上記したトラック形状のもの、つまり二つの平行な線分とそれらの各々の両端を略半円で結んだもの。

（ii）同図（ｂ）に示すように、コイル軸心ＣＸ方向から見て、円形を押し潰した形状のもの。
（iii）同図（ｃ）に示すように、コイル軸心ＣＸ方向から見て、略楕円形状のもの
（iv）同図（ｄ）に示すように、コイル軸心ＣＸ方向から見て、略長方形のもの。但し、四隅は、加工上、丸みを帯びる。

（v）その他、コイル軸心ＣＸ方向から見て、上記（i）〜（iv）に類似した形状のもの。例えば上記（i）において、同図（ｅ）に示すように、二つの平行な線分が内方向に湾曲していても上記（i）に類似した形状として含む。また、ここでは、加工ばらつきによる上記（i）〜（iv）の変形形状も含む。
（３）上記実施の形態のコイル（発光部）に関する間隔（Ｄ１，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ９，Ｄ１２）について示した値は一例であり、その他、０.２ｍｍ〜４ｍｍの範囲で設定することができる。
（４）上記実施の形態では、管球の一例としてハロゲン電球を示したが、本発明は、ハロゲン電球以外の管球にも適用可能である。要は、フィラメント体に電流を流して白熱発光させる光源であれば構わないのである。

本発明に係る管球は、例えば、反射鏡に組み込まれて使用される管球として好適に利用可能である。

実施の形態１に係る照明装置の概略構成を示す一部切欠き図である。 上記照明装置を構成するハロゲン電球を示す図である。 上記ハロゲン電球におけるフィラメント体の支持構造を示す斜視図である。 上記支持構造にフィラメント体が支持された状態を示す斜視図である。 上記フィラメント体を構成するフィラメントコイルの製作方法を説明するための図である。 フィラメントコイルの平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。 実施の形態１におけるフィラメント体の一例を平面図（上部）と正面図（下部）で表した模式図である。 実施の形態１におけるフィラメント体の一例を平面図（上部）と正面図（下部）で表した模式図である。 配光曲線を表した図である。 実施の形態１におけるフィラメント体の一例を平面図（上部）と正面図（下部）で表した模式図である。 配光曲線を表した図である。 実施の形態１におけるフィラメント体の一例を平面図（上部）と正面図（下部）で表した模式図である。 配光曲線を表した図である。 実施の形態１におけるフィラメント体の一例を平面図（上部）と正面図（下部）で表した模式図である。 実施の形態２におけるフィラメント体およびその支持構造の一例の概略構造を示す斜視図である。 実施の形態２におけるフィラメント体の一例を平面図（上部）と正面図（下部）で表した模式図である。 実施の形態２におけるフィラメント体の一例を平面図（上部）と正面図（下部）で表した模式図である。 実施の形態３に係る反射鏡付きハロゲン電球の概略構成を示す図である。 扁平な筒（状）の横断面の形状を例示した図である。

符号の説明

１０ 照明装置
１２ 照明器具
１４，１０２ ハロゲン電球
１８，１０４ 反射鏡
２６ バルブ
６０，７０，７２，７４，７６，２０２，２２０ フィラメント体
６２，６４，２０４ フィラメントコイル
６２Ａ，６４Ａ，２０４Ａ１，２０４Ａ２ 発光部
６２ＣＰ，６４ＣＰ，２０４ＣＰ１，２０４ＣＰ２ 発光中心
１００ 反射鏡付きハロゲン電球

Claims (10)

1. 凹面状の反射面を有する反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、
   気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、
   前記フィラメント体は、扁平状に一重巻きされた２箇所が通電状態で発光する構成とされ、一方の発光箇所を第１発光部、他方の発光箇所を第２発光部とした場合、
   前記バルブの中心軸からの第１発光部の発光中心の距離と第２発光部の発光中心の距離とが異なるように、第１発光部と第２発光部が配されていることを特徴とする管球。
2. 第１および第２発光部は、各々のコイル軸心が前記中心軸と略平行となる姿勢で配されていることを特徴とする請求項１記載の管球。
3. 第１発光部は、そのコイル軸心が前記中心軸と略平行となり、第２発光部は、そのコイル軸心が前記中心軸に対して傾いた姿勢で配されていることを特徴とする請求項１記載の管球。
4. 第１発光部と第２発光部とは、そのコイル軸心が前記中心軸と平行となる姿勢から、両発光部の前記反射鏡の光照射開口部側の端部同士が近づく向きに傾けた状態で配されていることを特徴とする請求項１記載の管球。
5. 第１発光部と第２発光部とは、そのコイル軸心が前記中心軸と平行となる姿勢から、両発光部の前記反射鏡の光照射開口部とは反対側の端部同士が近づく向きに傾けた状態で配されていることを特徴とする請求項１記載の管球。
6. 前記フィラメント体は、フィラメント線が扁平に一重巻きされてなるフィラメントコイルを、その長手方向ほぼ中央部で屈曲させて構成したものであり、
   屈曲部からフィラメントコイルの一端部に至る間に第１発光部が、他端部に至る間に第２発光部が存することを特徴とする請求項１記載の管球。
7. 第１発光部および第２発光部の一方が、前記中心軸を含む位置に配されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の管球。
8. 反射鏡と、
   前記反射鏡内に組み込まれている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の管球と、
   を有することを特徴とする反射鏡付き管球。
9. 反射鏡を有する照明器具と、
   前記反射鏡内に組み込まれている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の管球と、
   を有することを特徴とする照明装置。
10. 照明器具と、
    前記照明器具に取り付けられている、請求項８記載の反射鏡付き管球と、
    を有することを特徴とする照明装置。

Images