JP2009009775A - 管球および反射鏡付き管球 - Google Patents
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Abstract
【課題】コイルピッチの均一性を損ねることなく、発光部の振動に起因する問題を解決し得るハロゲン電球を提供すること。
【解決手段】短軸と長軸とを有する扁平な横断面の筒状に巻かれた単コイル状の第1発光部62Aと第2発光部64Aとを、前記長軸同士が略平行となる姿勢で対向させて配した構成を有するフィラメント体60における第1発光部62Aと第2発光部64Aの各々に対し、その一部が前記短軸と前記長軸の両方に直交するコイル軸芯方向の中程において、前記短軸方向相手方発光部との間および前記長軸方向両側の少なくとも三方を囲むように屈曲した屈曲部74,76を有する位置規制部材70,72を設けた。
【選択図】図3
【解決手段】短軸と長軸とを有する扁平な横断面の筒状に巻かれた単コイル状の第1発光部62Aと第2発光部64Aとを、前記長軸同士が略平行となる姿勢で対向させて配した構成を有するフィラメント体60における第1発光部62Aと第2発光部64Aの各々に対し、その一部が前記短軸と前記長軸の両方に直交するコイル軸芯方向の中程において、前記短軸方向相手方発光部との間および前記長軸方向両側の少なくとも三方を囲むように屈曲した屈曲部74,76を有する位置規制部材70,72を設けた。
【選択図】図3
Description
本発明は、管球および反射鏡付き管球に関し、特に、管球におけるフィラメント体のコンパクト化に係わる周辺技術に関する。
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。
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全体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。
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る。
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、短軸と長軸とを有する扁平な横断面を有する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。
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、光軸方向における短縮化のみならず、光軸と直交する方向における短縮化も図るべく、2個の発光部は、できるだけ間隔を詰めて配置することとした。
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、いくら一重コイルが振動しにくい(振幅が小さい)とはいえ、集光効率の観点から発光部の間隔をできる限り狭くしたく、その場合、ハロゲン電球に衝撃力が加わった際、対向する発光部同士が接触してしまう事態が生じる。通電中に当該接触が起きると、過電流が流れて、瞬時にフィラメント線が溶断してしまう場合がある。
また、扁平コイルにした関係上、扁平の長手方向(前記長軸方向)に振動した場合、一の発光部において隣接するターン間での接触が起き易くなる。点灯中のフィラメントコイルは高温になっており、隣接するターン同士が接触すると当該接触部分同士が固着して、局所的な短絡箇所が発生する。この短絡は、コイルに流れる電流を増大させる。そして、繰り返し外力を受ける中で、短絡箇所が増えていくと、やがてフィラメント線が溶断するほどの過電流が流れてしまう。
また、扁平コイルにした関係上、扁平の長手方向(前記長軸方向)に振動した場合、一の発光部において隣接するターン間での接触が起き易くなる。点灯中のフィラメントコイルは高温になっており、隣接するターン同士が接触すると当該接触部分同士が固着して、局所的な短絡箇所が発生する。この短絡は、コイルに流れる電流を増大させる。そして、繰り返し外力を受ける中で、短絡箇所が増えていくと、やがてフィラメント線が溶断するほどの過電流が流れてしまう。
上記の問題を解決するため、二重巻きコイルのハロゲン電球で一般的に用いられているアンカーを用いることも考えられる。すなわち、発光部の中ほどにおいて、タングステン線の一部を金属線で保持してしまうのである。
ところが、保持可能な程度の剛性を有する金属線は、コイルピッチよりも相当に太いので、このような金属線をコイルの巻き線(ターン)間に割り込ませることとなると、隣接するターン同士が短絡してしまい、この部分で発光量が低下してしまう。また、割り込ませたことにより、その両側においてコイルピッチが狭くなる部分が生じ、通電中、この部分が他の部分よりも熱くなる関係上、コイルを構成するタングステンが過度に蒸発してしまう。このことから、コイルピッチは、発光部の全長に渡り出来るだけ均一な状態が好ましい。
ところが、保持可能な程度の剛性を有する金属線は、コイルピッチよりも相当に太いので、このような金属線をコイルの巻き線(ターン)間に割り込ませることとなると、隣接するターン同士が短絡してしまい、この部分で発光量が低下してしまう。また、割り込ませたことにより、その両側においてコイルピッチが狭くなる部分が生じ、通電中、この部分が他の部分よりも熱くなる関係上、コイルを構成するタングステンが過度に蒸発してしまう。このことから、コイルピッチは、発光部の全長に渡り出来るだけ均一な状態が好ましい。
上記した課題に鑑み、本発明は、コイルピッチの均一性を損ねることなく、振動に起因する上記した問題を解決し得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、気密封止されたバルブと、前記バルブ内に在って、短軸と長軸とを有する扁平な横断面の筒状に巻かれた一重コイルからなる第1発光部と第2発光部とを、前記長軸同士が略平行となる姿勢で対向させて配した構成を有するフィラメント体と、前記第1発光部と前記第2発光部の各々を、少なくとも三つの向きを含む三方から囲みその位置を規制するために設けられた位置規制部材とを備え、前記三つの向きは、前記各々の発光部からそれぞれ相手方の発光部へと向かう第1の向き、前記各々の発光部において前記長軸方向に向かう第2の向きおよび第3の向きであることを特徴とする。
ここで言う「位置の規制」とは、フィラメント体に何らかの振動等が加わり揺れた場合、静止した状態を基準としてその揺れの量を一定以下に規制するように、フィラメント体の変動できる領域を制限することを意味する。したがって、例えば外部から管球に衝撃が加わった際、フィラメント体の揺れ自体は起こるが、その揺れ量は規制されている。
また、前記位置規制部材は、前記第1発光部と前記第2発光部の各々を、前記第1の向きとは反対向きの第4の向きを加えた四つの向きを含む四方から囲みその位置を規制するものであることを特徴とする。
また、前記位置規制部材は、前記第1発光部と前記第2発光部の各々を、前記第1の向きとは反対向きの第4の向きを加えた四つの向きを含む四方から囲みその位置を規制するものであることを特徴とする。
さらに、前記位置規制部材には、前記四つの向きのうち、いずれか隣り合う二つの向きの間において、前記発光部がその側面部から前記位置規制部材の外側から内側へ進入することができる開放部が設けられていることを特徴とする。
また、さらに、前記位置規制部材のうち、前記開放部から続く二方から前記各々の発光部を囲む部分において、前記発光部がその側面部から前記位置規制部材の外側から内側へ進入する際に、当該発光部が前記開放部へ円滑に案内されるよう滑らかに曲げられていることを特徴とする。
また、さらに、前記位置規制部材のうち、前記開放部から続く二方から前記各々の発光部を囲む部分において、前記発光部がその側面部から前記位置規制部材の外側から内側へ進入する際に、当該発光部が前記開放部へ円滑に案内されるよう滑らかに曲げられていることを特徴とする。
また、前記位置規制部材は、曲げ加工が施された線材または板材からなることを特徴とする。
また、前記第1発光部と前記第2発光部とは、そのコイル軸芯が前記バルブの中心軸と平行となる状態から、対応する一端部同士が近づく向きに傾けた姿勢で配されていることを特徴とする。
また、前記第1発光部と前記第2発光部とは、そのコイル軸芯が前記バルブの中心軸と平行となる状態から、対応する一端部同士が近づく向きに傾けた姿勢で配されていることを特徴とする。
さらに、前記フィラメント体は、フィラメント線が扁平な横断面の筒状に一重巻きされてなるフィラメントコイルを、その長手方向ほぼ真中で略V字状に屈曲させて構成したものであり、屈曲部から当該フィラメントコイルの一端部に至る間に前記第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。
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。
上記の構成からなる管球によれば、対向して設けられた第1および第2発光部の各々が位置規制部材によって所定の向きを含んで囲まれているので、例えば外部から衝撃が加わった場合でも、発光部同士の接触を防止し、かつ当該発光部の前記長軸方向への許容限度を超える振動(揺れ)を規制し得るため、当該振動に起因する巻き線(ターン)間の接触を防止し得る。しかも、位置規制部材は、静止状態において、発光部を囲むだけで、発光部に直接触れて拘束するものではないので、コイルピッチの均一性を損ねることもない。
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。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係る管球の一例として示すハロゲン電球14を有する照明装置10の概略構成を表した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。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係る管球の一例として示すハロゲン電球14を有する照明装置10の概略構成を表した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。
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、二酸化ケイ素(SiO2)、二酸化チタン(TiO2)、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。また、多層干渉膜22に代えて、アルミニウムやクロム等の金属膜で反射面を構成することもできる。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、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、二酸化ケイ素(SiO2)、二酸化チタン(TiO2)、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。また、多層干渉膜22に代えて、アルミニウムやクロム等の金属膜で反射面を構成することもできる。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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(a)に、フィラメント体60が支持されてなるマウント56の斜視図を、図3(b)に、マウント56における後述するサポート線58の一部の斜視図を示す。
図3(a)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58がある。
内部リード線52,54、サポート線58は、一対の柱状ステムガラス57,59で挟持されている。これによって、サポート線58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3(a)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58がある。
内部リード線52,54、サポート線58は、一対の柱状ステムガラス57,59で挟持されている。これによって、サポート線58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。
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。
また、図3(a)に示すように、第1、第2フィラメントコイル62,64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。)からなる。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(バルブ26の中心軸)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。
また、図3(a)に示すように、第1、第2フィラメントコイル62,64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。)からなる。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(バルブ26の中心軸)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4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、タングステンからなるフィラメント線64を、後述する拡開部を除き全体的に所定の等ピッチ(一様ピッチ)で巻回した後、芯線68を溶解して作製する。なお、フィラメント線の径は、例えば、0.05mmで、前記所定の等ピッチは、例えば、0.079mmに設定される。
すなわち、図4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、タングステンからなるフィラメント線64を、後述する拡開部を除き全体的に所定の等ピッチ(一様ピッチ)で巻回した後、芯線68を溶解して作製する。なお、フィラメント線の径は、例えば、0.05mmで、前記所定の等ピッチは、例えば、0.079mmに設定される。
図5の上部に示すのは、内部リード線54、サポート線58(図3)に取り付ける前の第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5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。
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5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、第1フィラメントコイル62は、全体的には、略一様なピッチで巻かれているのであるが、その中間部62Mの両側に、上記略一様なピッチよりも拡げられた拡開部62E1,62E2を有する。拡開部62E1,62E2は、1〜2巻(ターン)の範囲で形成される。拡開部62E1,62E2は、前述した第1フィラメントコイル62の作製工程において、芯線66にフィラメント線68を巻く際に形成される。なお、「拡開部」は、コイルにおいてピッチがとんでいる(ピッチが大きくなっている)部分であることから「とばし部」と称することもある。
また、第1フィラメントコイル62は、全体的には、略一様なピッチで巻かれているのであるが、その中間部62Mの両側に、上記略一様なピッチよりも拡げられた拡開部62E1,62E2を有する。拡開部62E1,62E2は、1〜2巻(ターン)の範囲で形成される。拡開部62E1,62E2は、前述した第1フィラメントコイル62の作製工程において、芯線66にフィラメント線68を巻く際に形成される。なお、「拡開部」は、コイルにおいてピッチがとんでいる(ピッチが大きくなっている)部分であることから「とばし部」と称することもある。
第1フィラメントコイル62において、拡開部62E1,62E2よりも端部側の部分が、それぞれ、サポート線58、内部リード線54に接続される(サポート線58、内部リード線54で支持される)継線部62B1,62B2となる。
拡開部62E1,62E2を設ける目的は、第1フィラメントコイル62において、発光領域(発光するフィラメント線部分の長さ)を安定させるためである。サポート線58、内部リード線54と接触するフィラメント線部分は、通電状態において発光しない。拡開部62E1,62E2を設けない場合(すなわち、継線部となるべき部分と発光部となるべき部分とが、拡開部を介することなく、連続している場合)、両継線部62B1,62B間が発光すべきなのであるが、発光部と継線部62B1,62B2との境界が不明確となり、継線部となるべき部分が不用意に発光したり、その逆に、発光すべき部分が発光しなかったりする事態が生じる。そこで、拡開部62E1,62E2を設け、継線部62B1,62B2と発光部との間に存するフィラメント線部分(すなわち、拡開部62E1,62E2に存するフィラメント線部分)は、積極的に発光させないこととすることにより、発光部の基端(フィラメント線の発光端)を明確にすることとしているのである。これにより、発光するフィラメント線部分の長さが安定する関係上、消費電力が安定することとなる。
拡開部62E1,62E2を設ける目的は、第1フィラメントコイル62において、発光領域(発光するフィラメント線部分の長さ)を安定させるためである。サポート線58、内部リード線54と接触するフィラメント線部分は、通電状態において発光しない。拡開部62E1,62E2を設けない場合(すなわち、継線部となるべき部分と発光部となるべき部分とが、拡開部を介することなく、連続している場合)、両継線部62B1,62B間が発光すべきなのであるが、発光部と継線部62B1,62B2との境界が不明確となり、継線部となるべき部分が不用意に発光したり、その逆に、発光すべき部分が発光しなかったりする事態が生じる。そこで、拡開部62E1,62E2を設け、継線部62B1,62B2と発光部との間に存するフィラメント線部分(すなわち、拡開部62E1,62E2に存するフィラメント線部分)は、積極的に発光させないこととすることにより、発光部の基端(フィラメント線の発光端)を明確にすることとしているのである。これにより、発光するフィラメント線部分の長さが安定する関係上、消費電力が安定することとなる。
図3に戻り、上述したようにして作製される第1フィラメントコイル62、第2フィラメントコイル64のサポート線58、内部リード線52,54への取付態様について説明する。
サポート線58はその端部部分に、図3(b)に示すように、「コ」字状に屈曲したコイル支持部58A,58Bを有する。
サポート線58はその端部部分に、図3(b)に示すように、「コ」字状に屈曲したコイル支持部58A,58Bを有する。
第1フィラメントコイル62は、その拡開部62E1からサポート線58のコイル支持部58Aを継線部62B1へ挿入することによって、継線部62B1がコイル支持部58Aに取り付けられる。
第2フィラメントコイル64も、同様に、その拡開部64E1からサポート線58のコイル支持部58Bを挿入することによって、継線部64B1がコイル支持部58Bに取り付けられる。
第2フィラメントコイル64も、同様に、その拡開部64E1からサポート線58のコイル支持部58Bを挿入することによって、継線部64B1がコイル支持部58Bに取り付けられる。
第1フィラメントコイル62のもう一方の継線部62B2と第2フィラメントコイル62のもう一方の継線部64B2とは、それぞれ、内部リード線52,54の一端部部分に取り付けられる。
継線部62B2,64B2の一端から導入された内部リード線52,54は、拡開部62E2,64E2から導出されていて、導出部52A,54Aが、継線部62B2,64B2の前記一端側に折り曲げられている。
継線部62B2,64B2の一端から導入された内部リード線52,54は、拡開部62E2,64E2から導出されていて、導出部52A,54Aが、継線部62B2,64B2の前記一端側に折り曲げられている。
内部リード線52,54のフィラメントコイル内における形態は同様なので、内部リード線54の第2フィラメントコイル64内(継線部64B2内)での形態を代表として、図6に示す。
図6は、図3に示す矢印Aの向きに継線部64B2を見た図であり、継線部64B2を断面で表し、その内部おける内部リード線54部分の形態を分かり易くした図である。なお、継線部64B2は、両端以外の同一形状部分を一部省略したものであり、当該同一形状部分については、コイルの内径と外径を一点鎖線で表したものである。
図6は、図3に示す矢印Aの向きに継線部64B2を見た図であり、継線部64B2を断面で表し、その内部おける内部リード線54部分の形態を分かり易くした図である。なお、継線部64B2は、両端以外の同一形状部分を一部省略したものであり、当該同一形状部分については、コイルの内径と外径を一点鎖線で表したものである。
内部リード線54は、扁平な横断面を有する筒状に巻かれた第2フィラメントコイル64内において、前記横断面の長軸方向に「く」字状に屈曲された屈曲部54Bを有する。屈曲部54Bを設けない場合、第2フィラメントコイル64が内部リード線を中心として回転してしまうのであるが、当該屈曲部54Bを設けることにより、当該回転を防止できる。回転を防止するのは、回転してしまうと、継線部62B2,64B2(図3)同士が異常に接近したり、接触したりして、継線部62B2,64B2間での放電や、短絡が生じる恐れがあり、好ましくないからである。屈曲部54Bの高さHは、前記長軸の長さと略等しいことが好ましい。なお、屈曲部54Bにおいて「く」字状の屈曲角度βは特に限定されるものではなく、図示した角度より小さくても大きくても構わない。また、屈曲の形態も「く」字状に限定されるものではなく、上述した目的が達成できる(効果が得られる)形態であれば、円弧状や蛇行状、またコの字状等でも構わない。
図6に示すように、屈曲部54B両側にストレート部54C,54Dが、継線部64B2の前記長軸方向一端部側内周に沿い、継線部64B2(第2フィラメントコイル64)の軸心方向に延びている。ストレート部54Dに続く部分は、拡開部64E2から第2フィラメントコイル64外へ導出されていて、当該導出部54Aが、前述したように、継線部64B2(第2フィラメントコイル64)の一端側に折り曲げられている。当該折り曲げは、内部リード線54の、継線部64B2における拡開部64E2側の最終巻き線(最終ターン)64T1と接触する位置を基点としてなされている。折り曲げ角度αは、45度以下が好ましい。
このように、導出部54Aを折り曲げることにより、内部リード線54を最終巻き線64T1と確実に接触させることができ、もって、継線部64B2が不用意に発光することを防止できる。
また、導出部54Aを折り曲げることで、継線部64B2が内部リード線54から脱落するのを防止できる。図6において、二点鎖線で示す折り曲げない状態のままであると、ハロゲン電球14に外力が加わって、例えば、第2フィラメントコイル64が扁平の長軸方向に振動した場合に導出部54Aから継線部64B2が抜け出してしまう事態が生じるのであるが、上記のように折り曲げることで、フィラメント線が内部リード線54の端部を越えて振動することが無いので、上記のような事態を防止できるのである。
また、導出部54Aを折り曲げることで、継線部64B2が内部リード線54から脱落するのを防止できる。図6において、二点鎖線で示す折り曲げない状態のままであると、ハロゲン電球14に外力が加わって、例えば、第2フィラメントコイル64が扁平の長軸方向に振動した場合に導出部54Aから継線部64B2が抜け出してしまう事態が生じるのであるが、上記のように折り曲げることで、フィラメント線が内部リード線54の端部を越えて振動することが無いので、上記のような事態を防止できるのである。
図3に戻り、上記したようにして、サポート線58、内部リード線52,54に取り付けられた第1フィラメントコイル62、第2フィラメントコイル64に、内部リード線52,54を介して給電すると、それぞれ、第1フィラメントコイル62においては、拡開部62E1と拡開部62E2との間のコイル部分、第2フィラメントコイル62においては、拡開部64E1と拡開部64E2との間のコイル部分が発光する。ここで、第1フィラメントコイル62における当該コイル部分を第1発光部62Aとし、第2フィラメントコイル64における当該コイル部分を第2発光部64Aとする。
ハロゲン電球14(図1、図2)への通電中に、ハロゲン電球14に加わった衝撃によって、発光部が振動すると、種々の問題が生じるのは、前述した通りである。
そこで、実施の形態1では、第1発光部62A、第2発光部64Aの許容限度を超える振動(揺れ)を規制するため、第1発光部62Aに対して第1位置規制部材70を、第2発光部64Aに対して第2位置規制部材72をそれぞれ設けている。第1位置規制部材70、第2位置規制部材72は、タングステンからなる線材であり、その径は、0.18mmである。このように第1位置規制部材70、第2位置規制部材72に線材を用いることにより、後述するように所望の形状に加工しやすいだけでなく、マウント全体を組立てやすく、両発光部62A,64A間のわずかな隙間にでも配置することが可能である。また、この線材に代えて板材を用いても同様の効果を得ることができる。
そこで、実施の形態1では、第1発光部62A、第2発光部64Aの許容限度を超える振動(揺れ)を規制するため、第1発光部62Aに対して第1位置規制部材70を、第2発光部64Aに対して第2位置規制部材72をそれぞれ設けている。第1位置規制部材70、第2位置規制部材72は、タングステンからなる線材であり、その径は、0.18mmである。このように第1位置規制部材70、第2位置規制部材72に線材を用いることにより、後述するように所望の形状に加工しやすいだけでなく、マウント全体を組立てやすく、両発光部62A,64A間のわずかな隙間にでも配置することが可能である。また、この線材に代えて板材を用いても同様の効果を得ることができる。
第1位置規制部材70、第2位置規制部材72は、その一端部部分がステムガラス57,59で挟持されている。当該被挟持部分からおおよそバルブの中心軸Bに沿って延出されていて、延出端部部分が略「コ」字状に屈曲されている。この屈曲されている部分を屈曲部74,76と称することとする。
屈曲部74,76は、第1発光部62A、第2発光部64Aのコイル軸芯方向の中ほどに在って、対応する発光部を三方から囲むような形状に屈曲されてなる。これにより、第1発光部62A、第2発光部64Aが許容限度を超えて振動するのを規制することができる。このことについて、図7(a)を参照しながら、もう少し詳しく説明する。
屈曲部74,76は、第1発光部62A、第2発光部64Aのコイル軸芯方向の中ほどに在って、対応する発光部を三方から囲むような形状に屈曲されてなる。これにより、第1発光部62A、第2発光部64Aが許容限度を超えて振動するのを規制することができる。このことについて、図7(a)を参照しながら、もう少し詳しく説明する。
図7(a)は、図3においてバルブ中心軸Bの方向から見た、屈曲部74,76およびバルブ中心軸B方向、屈曲部74,76の存する位置での第1発光部62A、第2発光部64Aの断面を表した模式図である。
両屈曲部74,76に必要とされる要件は同じなので、ここでは第2位置規制部材72の屈曲部76を代表に説明する。
両屈曲部74,76に必要とされる要件は同じなので、ここでは第2位置規制部材72の屈曲部76を代表に説明する。
第2発光部64Aを囲む屈曲部76は、短軸SX方向相手方の第1発光部62Aへと向かう向き(以下、「W方向」という)、および長軸LX方向のそれぞれ両側へと向かう第2の向き、第3の向き(以下、「N方向」、「S方向」という)の少なくとも三方を囲むように屈曲されている。これにより、例えば外部から衝撃が加わった場合、第2発光部64AがW方向に振動した際の、第1発光部62Aとの接触が防止でき、第2発光部64AがN,S方向に振動した際における、隣接するターン間での接触が防止できる。特に、各々の発光部62A,64Aにおいて、N,S方向に振動の大きさによっては、元の形状に復元できないほど振動して変形してしまい、例えば所望の配光特性が得られなくなるおそれがある。しかし、このような構成により、このような問題も解消できる。
屈曲部76のW,N,S方向各々における第2発光部64Aとの間隔は、第2発光部64Aと接触しない限りにおいて、できるだけ短いことが好ましい。例えば、W方向における間隔は、第2発光部64Aと第1発光部62A間の間隔の半分未満が好ましい。また、N,S方向における間隔は、長軸LX方向の振動において想定される最大振幅の半分(片振幅)未満が好ましい。
(変形例)
(1)上述した例では、図7(a)に示すように屈曲部74,76の形状を略「コ」字状としたが、屈曲部の形状は、これに限らず、例えば、図7(b)に示すように半楕円形に滑らかに曲げた形状(部分78,80)をしていても構わない。図示は省略するが、この他に半円形状等が考えられる。要は、対応する発光部の上記したW,N,S方向の三方を囲むような形状であれば構わないのである。
(変形例)
(1)上述した例では、図7(a)に示すように屈曲部74,76の形状を略「コ」字状としたが、屈曲部の形状は、これに限らず、例えば、図7(b)に示すように半楕円形に滑らかに曲げた形状(部分78,80)をしていても構わない。図示は省略するが、この他に半円形状等が考えられる。要は、対応する発光部の上記したW,N,S方向の三方を囲むような形状であれば構わないのである。
(2)上述した例では、屈曲部74,76は、第1発光部62A、第2発光部64Aのコイル軸芯方向の中ほど、すなわち各々の発光部62A,64Aの中央部に在ったが、これに限らず、それぞれの端部方向へずれた位置に在ってもよい。
(3)上述した例では、図3に示すように、バルブ26(図2)の中心軸Bを挟んでその両側に対向して配置した第1発光部62Aと第2発光部64A間の中心軸Bと直交する方向の間隔がステムガラス57,59から遠ざかる程狭くなるように、第1発光部62Aと第2発光部64Aとを中心軸Bに対して傾けて配置した。すなわち、第1発光部62Aと第2発光部64Aとを、そのコイル軸芯が中心軸Bと平行となる状態から、ステムガラス57,59から遠い方の一端部同士が近づく向きに傾けて配置した。
(3)上述した例では、図3に示すように、バルブ26(図2)の中心軸Bを挟んでその両側に対向して配置した第1発光部62Aと第2発光部64A間の中心軸Bと直交する方向の間隔がステムガラス57,59から遠ざかる程狭くなるように、第1発光部62Aと第2発光部64Aとを中心軸Bに対して傾けて配置した。すなわち、第1発光部62Aと第2発光部64Aとを、そのコイル軸芯が中心軸Bと平行となる状態から、ステムガラス57,59から遠い方の一端部同士が近づく向きに傾けて配置した。
しかしながら、第1発光部62Aと第2発光部64Aの傾ける向きは、この逆でも構わない。すなわち、第1発光部62Aと第2発光部64A間の中心軸Bと直交する方向の間隔がステムガラス57,59から遠ざかる程広くなるように傾けても構わない。
あるいは、第1発光部62Aと第2発光部64Aとは、傾けることなく、両者のコイル軸芯が略平行となるように配置しても構わない。
<実施の形態2>
実施の形態1では、位置規制部材70,72は、それぞれ発光部62A,64の三方を囲む構成としたが、実施の形態2における位置規制部材は、後述する理由により、残りの一方、すなわち第1の向き(W方向)とは反対側の向きを含む四方から発光部を囲む構成としている。
あるいは、第1発光部62Aと第2発光部64Aとは、傾けることなく、両者のコイル軸芯が略平行となるように配置しても構わない。
<実施の形態2>
実施の形態1では、位置規制部材70,72は、それぞれ発光部62A,64の三方を囲む構成としたが、実施の形態2における位置規制部材は、後述する理由により、残りの一方、すなわち第1の向き(W方向)とは反対側の向きを含む四方から発光部を囲む構成としている。
実施の形態2に係るハロゲン電球は、マウントが異なる以外は、実施の形態1のハロゲン電球と基本的に同じ構成である。したがって、以下、異なる部分を中心に説明する。
図8に、実施の形態2に係るハロゲン電球のマウント100の斜視図を示す。図8に示すマウント100おいて、実施の形態1のマウント56(図3)と実質的に同じ構成の部材には、同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
図8に、実施の形態2に係るハロゲン電球のマウント100の斜視図を示す。図8に示すマウント100おいて、実施の形態1のマウント56(図3)と実質的に同じ構成の部材には、同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
実施の形態1では、2個のフィラメントコイル(第1および第2フィラメントコイル62,64)でフィラメント体60を構成したが、実施の形態2では、フィラメント体102を1個のフィラメントコイル104で構成することとした。
フィラメントコイル104は、中間部の長さ等が異なる以外は、実施の形態1の第1および第2フィラメントコイル62,64(図3、図5)と基本的に同様である。すなわち、フィラメントコイル104は、略一様なピッチでフィラメント線が巻かれた中間部の両側に、拡開部104E1,104E2を介して継線部104B1,104B2を有する構成とされている。
フィラメントコイル104は、中間部の長さ等が異なる以外は、実施の形態1の第1および第2フィラメントコイル62,64(図3、図5)と基本的に同様である。すなわち、フィラメントコイル104は、略一様なピッチでフィラメント線が巻かれた中間部の両側に、拡開部104E1,104E2を介して継線部104B1,104B2を有する構成とされている。
フィラメント体102は、フィラメントコイル104を、その長手方向ほぼ中央部で、短軸方向に略V字状に屈曲させ、当該屈曲部を中間支持部材であるサポート線106で支持し、サポート線106と両内部リード線52,54との間で懸架したものである。本例で示す略V字状は、ステムガラス57,59(封止部38(図2))側に開いている。ここで、「略V字状」とは、厳密に文字「V」の形状を意味していないことは言うまでもなく、コイルを鋭角に屈曲させた際に必然的に形成されるおおよその形状を意味するものである。したがって、屈曲部も丸みを帯びていることは勿論であり、屈曲部から端部に至る部分も完全に直線である必要はなく、若干湾曲している状態を含むものである。また、鋭角に屈曲させず、積極的に円弧状に屈曲させて、全体的に略U字状とすることも可能である。
図9の上部に示すのは、内部リード線52,54、サポート線106に取り付けられた状態、すなわち、図8に示す状態のフィラメント体102の平面図を模式的に表したものであり、図9の下部に示すのは、正面図を模式的に表したものである。ここで、図9は、フィラメント体102における通電中の発光箇所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および後述する第1および第2位置規制部材108,110の図示は省略し、サポート線106は、フィラメント体102を直接支持する部分で切断した切断端面で表している。図9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、フィラメント体102における発光部(104A1,104A2)を実線で、非発光部(104C1,104C2,104C3)を二点鎖線で表した。
フィラメント体102(フィラメントコイル104)は、継線部104B1、拡開部104E1および継線部104B2、拡開部104E2で発光しない(非発光部104C1,104C2)ことは、前述した通りである。
また、フィラメント体102の屈曲部において、サポート線106に支持されて接触している数巻き(数ターン)部は、隣接するターン同士の一部が接触して電気的に短絡状態となるため通電中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104C3となる。すなわち、フィラメント体102では、非発光部104C3を含む屈曲部からフィラメント体102の一端部に至る間に第1発光部104A1が、他端部に至る間に第2発光部104A2が存することとなる。
また、フィラメント体102の屈曲部において、サポート線106に支持されて接触している数巻き(数ターン)部は、隣接するターン同士の一部が接触して電気的に短絡状態となるため通電中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104C3となる。すなわち、フィラメント体102では、非発光部104C3を含む屈曲部からフィラメント体102の一端部に至る間に第1発光部104A1が、他端部に至る間に第2発光部104A2が存することとなる。
図8に戻り、第1発光部104A1と第2発光部104A2同士の接触防止、および、各発光部における隣接ターン間の固着防止を目的として、第1発光部104A1に対して第1位置規制部材108が、第2発光部104A2に対して第2位置規制部材110がそれぞれ設けられている。
第1位置規制部材108、第2位置規制部材110は、屈曲部の形態が異なっていること以外は、実施の形態1における第1位置規制部材70、第2位置規制部材72(図3、図7)と同様の構成である。したがって、以下、第1位置規制部材108、第2位置規制部材110に関し、屈曲部112,114を中心に説明する。
第1位置規制部材108、第2位置規制部材110は、屈曲部の形態が異なっていること以外は、実施の形態1における第1位置規制部材70、第2位置規制部材72(図3、図7)と同様の構成である。したがって、以下、第1位置規制部材108、第2位置規制部材110に関し、屈曲部112,114を中心に説明する。
図10(a)は、図8においてバルブ中心軸Bの方向から見た、屈曲部112,114およびバルブ中心軸B方向、屈曲部112,114の存する位置での第1発光部104A1、第2発光部104A2の断面を表した模式図であり、図7と同様に描いた図である。
両屈曲部112,114に必要とされる要件は同じなので、ここでは第2位置規制部材110の屈曲部114を代表に説明する。
両屈曲部112,114に必要とされる要件は同じなので、ここでは第2位置規制部材110の屈曲部114を代表に説明する。
第2発光部104A2を囲む屈曲部114は、短軸SX方向相手方の第1発光部104A1との間W方向、および長軸LX方向両側N,S方向の三方を囲むように屈曲されているのは、実施の形態1の場合と同じである。これにより、第2発光部104A2がW方向に振動した際の、第1発光部104A1との接触が防止でき、第2発光部104A2がN,S方向に振動した際における、隣接するターン間での接触(固着)が防止できるのも実施の形態1の場合と同様である。
屈曲部114は、さらに、短軸SX方向相手方の第1発光部104A1とは反対側のE方向も囲むように屈曲されている。すなわち、W,N,S,E方向の四方を囲むように屈曲されている。
上記E方向も囲むこととしたのは、以下の理由による。ハロゲン電球に加わる衝撃が非常に強い場合、第2発光部104A2は、大きく振動する。この場合、W,N,S方向の三方しか囲まない場合であると、第2発光部104A2がE方向からW,N,S方向の三方の囲みの外へ飛び出してしまい元の位置に戻らない場合がある。すなわち、屈曲部による三方の囲みの外で、当該屈曲部に引っ掛かった状態になってしまう場合がある。このような状態になると、フィラメントコイルが大きく変形し、その結果、隣接するターン同士が接触して短絡したり、第1および第2の発光部104A1.104A2同士が接近して放電したりするおそれがある。そこで、E方向も含めた四方を囲むようにしたのである。
上記E方向も囲むこととしたのは、以下の理由による。ハロゲン電球に加わる衝撃が非常に強い場合、第2発光部104A2は、大きく振動する。この場合、W,N,S方向の三方しか囲まない場合であると、第2発光部104A2がE方向からW,N,S方向の三方の囲みの外へ飛び出してしまい元の位置に戻らない場合がある。すなわち、屈曲部による三方の囲みの外で、当該屈曲部に引っ掛かった状態になってしまう場合がある。このような状態になると、フィラメントコイルが大きく変形し、その結果、隣接するターン同士が接触して短絡したり、第1および第2の発光部104A1.104A2同士が接近して放電したりするおそれがある。そこで、E方向も含めた四方を囲むようにしたのである。
ただし、第2発光部104A2の四方八方を完全に包囲してしまうと、ハロゲン電球の組み立て(フィラメントコイル104の取り付け)の際に、第2発光部102A2を屈曲部114の囲み内へ通してフィラメントコイル104を取り付ける作業が煩雑になる。
そこで、第2位置規制部材110においては、W,N,S,E方向の四方の内のいずれか隣り合う二方間(図示例では、N方向とE方向の間)において、ハロゲン電球の組み立ての際に、第2発光部104A2を側面部から屈曲部114内に容易に進入させるための開放部114Aを設けている。また、第1位置規制部材108においても、同様に、開放部112Aを設けている。
そこで、第2位置規制部材110においては、W,N,S,E方向の四方の内のいずれか隣り合う二方間(図示例では、N方向とE方向の間)において、ハロゲン電球の組み立ての際に、第2発光部104A2を側面部から屈曲部114内に容易に進入させるための開放部114Aを設けている。また、第1位置規制部材108においても、同様に、開放部112Aを設けている。
さらに、開放部114Aから続く二方(図示例では、E方向とS方向)から第2発光部104A2を囲む屈曲部114部分が、第2発光部104A2を屈曲部14内に進入させるに当たって、第2発光部104A2が開放部114Aへ円滑に案内されるように滑らかに曲げられている。この滑らかに曲げた部分を案内部114B(図10(b))と言うこととする。
この点について、ハロゲン電球の組み立て工程の一つである、フィラメントコイル104の内部リード線52,54およびサポート線106への取り付け工程に言及しながら説明する。
図8を参照しながら説明すると。フィラメントコイル104は、その略真中で屈曲させた状態で、先ず、両端部分の継線部104B1,104B2が、それぞれ、内部リード線52,54に取り付けられる。
図8を参照しながら説明すると。フィラメントコイル104は、その略真中で屈曲させた状態で、先ず、両端部分の継線部104B1,104B2が、それぞれ、内部リード線52,54に取り付けられる。
次に、屈曲部部分をサポート線106に引っ掛ける。この途中において、第2発光部104A2は(第1発光部104A1も同様なので、第2発光部104A2のみを用いて説明する。)、図10(c)に示すような動きになる。すなわち、屈曲部114に向かって進行してきた第2発光部104A2(i)は、屈曲部114に当接して後、案内部114Bに沿って(すなわち、案内されて)、開放部114Aへ進行する(ii)。そして、第2発光部104A2の進行方向後端部が、開放部114Aへはまると((iii)〜(iv))、コイルのばね性によって、所定位置(vi)へと、自ら移動する(v)。
ここで、仮に案内部114Bが、図10(d)に二点鎖線で示すように角張っていると、当該角部分114Cの存在によって、第2発光部104A2の円滑な進行(円滑な案内)が妨げられる他、第2発光部104A2が角部分114Cに食い込んで変形してしまう虞がある。
そこで、上記のように滑らかに屈曲した案内部114Bを設けることとしたのである。
そこで、上記のように滑らかに屈曲した案内部114Bを設けることとしたのである。
なお、開放部114Aにおいて図10(b)に示す開放幅Lは、第2発光部104A2を屈曲部114内へ進入させるために、少なくとも第2発光部104A2の短外径Dの長さは必要であり、第2発光部104A2のあらゆる向きの振動を規制するといった観点からは、(短外径D以上で)出来るだけ短いのが好ましい。
(変形例)
(1)上記実施の形態では、サポート線106のみでフィラメントコイル104の略真中を支持する中間支持部材を構成したが、図11に示すように、サポート線106に、導電性を有する円筒状部材の一例として示す支持コイル116を加えて中間支持部材を構成することとしても構わない。図11は、図9と同様にして、フィラメント体102等を表した図である。
(変形例)
(1)上記実施の形態では、サポート線106のみでフィラメントコイル104の略真中を支持する中間支持部材を構成したが、図11に示すように、サポート線106に、導電性を有する円筒状部材の一例として示す支持コイル116を加えて中間支持部材を構成することとしても構わない。図11は、図9と同様にして、フィラメント体102等を表した図である。
サポート線106の外径は、例えば、0.25mmといったように小さいため、サポート線106に、フィラメントコイル104を直接引っ掛けたのでは、当該引っ掛け部分における隣接するターン同士の接触が安定せず、その結果、設計上意図したように非発光部が形成されない場合がある。そこで、隣接するターン同士が安定して接触するような外径(例えば、0.5mm)を有する支持コイル116をサポート線106に挿通して、支持コイル116にフィラメントコイル104を引っ掛ける(巻き掛ける)ようにするのである。
なお、上記の目的のためであれば、支持コイル116に代えて金属性の円筒部材を用いても構わない。
(2)フィラメント体102では、第1発光部104A1と第2発光部104A2間の中心軸Bと直交する方向の間隔が、ステムガラス57,59(封止部38)から遠ざかるほど狭くなる(言い換えれば、ステムガラス57,59(封止部38)に近づくほど広くなる)なるようにしていて、図9に示すように、第1発光部104A1と第2発光部104Aとが「ハ」状をなすようにしているが、これとは反対に、逆「ハ」字状をなすようにしても構わない。
(2)フィラメント体102では、第1発光部104A1と第2発光部104A2間の中心軸Bと直交する方向の間隔が、ステムガラス57,59(封止部38)から遠ざかるほど狭くなる(言い換えれば、ステムガラス57,59(封止部38)に近づくほど広くなる)なるようにしていて、図9に示すように、第1発光部104A1と第2発光部104Aとが「ハ」状をなすようにしているが、これとは反対に、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、変形例に係るフィラメント体118を図12に示す。なお、図12に示すのは、図11と同様、支持コイル116を用いた例である。図12は、フィラメント体118の正面図を模式的に表したものであり、図11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118(図12)は、第1発光部104A1と第2発光部104A2の開く向きが異なる以外は、フィラメント体102(図11)と基本的に同様な構成である。したがって、図12に示すフィラメント体118では、フィラメント体102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118を支持するサポート線120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。
<実施の形態3>
図13は、実施の形態3に係る反射鏡付きハロゲン電球200の概略構成を示す縦断面図である。
<実施の形態3>
図13は、実施の形態3に係る反射鏡付きハロゲン電球200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200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202は、主として口金が異なる以外は、実施の形態2に係るハロゲン電球(マウント以外は、図2に示す実施の形態1のハロゲン電球14と同様)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。なお、実施の形態1のハロゲン電球に限らず、その変形例や、実施の形態1(変形例を含む)のハロゲン電球の構成を用いても構わない。
反射鏡204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206を有する。基体206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206Aには、反射面を構成する多層干渉膜208が形成されている。多層干渉膜208は、二酸化ケイ素(SiO2)、二酸化チタン(TiO2)、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。また、多層干渉膜108に代えてアルミニウムやクロム等からなる金属膜で反射面を構成することもできる。反射鏡204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204は、基体206の開口部(光照射開口部)に設けられた前面ガラス210を有する。前面ガラス210は、基体206に公知の止め金具212によって係止されている。なお、止め金具212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206のネック部206Bは、ハロゲン電球202の口金214の端子部216,218とは反対側に設けられた基体受け部222と嵌合された上、接着剤224で固着されている。なお、基体206の口金214への取り付けに先立って、バルブ26が、口金214に取り付けられている。言うまでも無く、口金214にバルブ26と基体206(反射鏡204)とが取り付けられた状態で(すなわち、反射鏡204内にハロゲン電球202が組み込まれた状態で)、バルブ26の中心軸と反射鏡204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)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。
(1)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14を参照しながら説明する。なお、図14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。
(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。
(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。
(2)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、コイルフィラメント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。
(2)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、コイルフィラメント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、スポット照明用の光源として好適に利用可能である。
14,202 ハロゲン電球
26 バルブ
60 フィラメント体
70,72,108,110 位置規制部材
74,76,78,80,112,114 屈曲部
112A,114A 開放部
200 反射鏡付きハロゲン電球
26 バルブ
60 フィラメント体
70,72,108,110 位置規制部材
74,76,78,80,112,114 屈曲部
112A,114A 開放部
200 反射鏡付きハロゲン電球
Claims (8)
- 気密封止されたバルブと、
前記バルブ内に在って、短軸と長軸とを有する扁平な横断面の筒状に巻かれた一重コイルからなる第1発光部と第2発光部とを、前記長軸同士が略平行となる姿勢で対向させて配した構成を有するフィラメント体と、
前記第1発光部と前記第2発光部の各々を、少なくとも三つの向きを含む三方から囲みその位置を規制するために設けられた位置規制部材とを備え、
前記三つの向きは、前記各々の発光部からそれぞれ相手方の発光部へと向かう第1の向き、前記各々の発光部において前記長軸方向に向かう第2の向きおよび第3の向きであることを特徴とする管球。 - 前記位置規制部材は、前記第1発光部と前記第2発光部の各々を、前記第1の向きとは反対向きの第4の向きを加えた四つの向きを含む四方から囲みその位置を規制するものであることを特徴とする請求項1に記載の管球。
- 前記位置規制部材には、前記四つの向きのうち、いずれか隣り合う二つの向きの間において、前記発光部がその側面部から前記位置規制部材の外側から内側へ進入することができる開放部が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の管球。
- 前記位置規制部材のうち、前記開放部から続く二方から前記各々の発光部を囲む部分において、前記発光部がその側面部から前記位置規制部材の外側から内側へ進入する際に、当該発光部が前記開放部へ円滑に案内されるよう滑らかに曲げられていることを特徴とする請求項3に記載の管球。
- 前記位置規制部材は、曲げ加工が施された線材または板材からなることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の管球。
- 前記第1発光部と前記第2発光部とは、そのコイル軸芯が前記バルブの中心軸と平行となる状態から、対応する一端部同士が近づく向きに傾けた姿勢で配されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の管球。
- 前記フィラメント体は、フィラメント線が扁平な横断面の筒状に一重巻きされてなるフィラメントコイルを、その長手方向ほぼ真中で略V字状に屈曲させて構成したものであり、
屈曲部から当該フィラメントコイルの一端部に至る間に前記第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6記載の管球。 - 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
を有することを特徴とする反射鏡付き管球。
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