JP2009032637A - 管球、反射鏡付き管球、および照明装置 - Google Patents

管球、反射鏡付き管球、および照明装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2009032637A
JP2009032637A JP2007252273A JP2007252273A JP2009032637A JP 2009032637 A JP2009032637 A JP 2009032637A JP 2007252273 A JP2007252273 A JP 2007252273A JP 2007252273 A JP2007252273 A JP 2007252273A JP 2009032637 A JP2009032637 A JP 2009032637A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
point
axis
light emitting
coil
reflecting mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007252273A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4227656B2 (ja
Inventor
Hisataka Hashimoto
尚隆 橋本
Shinya Kawagoe
進也 川越
Hiroshi Ikeda
拓 池田
Toshiyasu Kojima
敏靖 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2007252273A priority Critical patent/JP4227656B2/ja
Publication of JP2009032637A publication Critical patent/JP2009032637A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4227656B2 publication Critical patent/JP4227656B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

【課題】普及型管球と少なくとも同等の寿命と集光性とを、2個の扁平コイル(発光部)で構成したフィラメント体の管球で達成する。
【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、フィラメント体60は、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発光部62A,64Aが2個、所定の間隔D1を空けて配されてなるものである。ここで、各発光部内周の短軸長さSXが所定の範囲に、かつ、長軸長さLXを短軸長さSXで除して得られる扁平率が所定の大きさの範囲に定められている。
【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、複数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、当該複数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、これを改善したものとして、特許文献3には、上記複数個の一重コイルの内の1個を、反射鏡の光軸に平行にかつ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。
ところで、近年の店舗照明における演出手法の多様化から、反射鏡付きハロゲン電球が多用される傾向にあり、そのため、省エネルギ等の観点からも一層の集光効率の向上が求められている。
そこで、本願の発明者らは、複数個の一重コイルの内の1個を反射鏡の光軸を含む位置に配すると共に、残りの一重コイルを前記光軸と交差する方向に間隔を置いて配し、かつ、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。
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、もって、フィラメント体の光軸方向における一層の短縮化ができて集光効率をより向上することとなる。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。
また、フィラメント体の短縮化の観点からは、コイルの個数は多いほど良いように思われるが、多くなり過ぎると、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、複数個のコイルを光軸に対して対称的に配置できると共に、その内の一のコイルを光軸を含む位置に配することができる最小個数として3個の扁平コイルからなるフィラメント体を有するハロゲン電球を創作し、普及している二重巻コイルのフィラメント体を有するハロゲン電球(以下、「普及型管球」と称する。)と同等の集光性を得ることに成功した。
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、3個の扁平コイルからなるフィラメント体のハロゲン電球では、普及型管球よりも寿命が短くなってしまうことが判明した。これは、3個の扁平コイルの内の真ん中の扁平コイル(すなわち、光軸を含む位置に在るコイル)が、これ以外の2個の扁平コイルから発せられる赤外線で両側から熱せられることによって過熱状態となり、過度にタングステンが蒸発するためであると考えられた。
これに対処するには、コイル同士の間隔を拡げればよいが、そうすると、集光性が低下してしまい、満足いく性能が得られなくなってしまうおそれがある。
また、2方向(両側)から加熱される扁平コイルを無くすため、2個の扁平コイルでフィラメント体を構成することも考えられるが、その場合、光軸に対する対称性を考慮した場合、光軸上に扁平コイルを配することができなくなって、やはり満足のいく集光性が得られないのではないかといった懸念がある。
本発明は、上記した課題に鑑み、普及型管球と少なくとも同等の寿命と集光性とを、2個の扁平コイル(発光部)で構成したフィラメント体の管球で達成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、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸と直交する方向に間隔を空け、各々のコイル軸芯が前記光軸と略平行で、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、x−y直交座標系において、前記発光部間の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、前記間隔と前記扁平率との組み合わせが、以下の(i)、(ii)、(iii)、(iv)のいずれかの関係に規定されていることを特徴とする。
(i)前記反射鏡のビームの開きが中角であり、前記短径が0.25[mm]以上0.6[mm]以下の場合において、(x,y)座標で表される点P1(0.2,4)、点P2(0.2,8)、点P3(0.5,10)、点P4(3.5,10)、点P5(3.5,5)、点P6(3,5)、点P7(3,3)、点P8(2.5,3)、点P9(2,2)、点P10(1,2)、点P11(0.5,3)、点P1(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されている。
(ii)前記反射鏡のビームの開きが中角であり、前記短径が0.25[mm]以上1.0[mm]以下の場合において、(x,y)座標で表される点Q1(0.2,4)、点Q2(0.2,5)、点Q3(0.5,6)、点Q4(1,8)、点Q5(2.5,8)、点Q6(3,6)、点Q7(3,3)、点Q8(2,3)、点Q9(2,2)、点Q10(1,2)、点Q11(0.5,3)、点Q1(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されている。
(iii)前記反射鏡のビームの開きが広角であり、前記短径が0.25[mm]以上0.6[mm]以下の場合において、(x,y)座標で表される点T1(0.5,8)、点T2(1,10)、点T3(4.5,10)、点T4(4.5,3)、点T5(1,3)、点T6(1,6)、点T1(0.5,8)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されている。
(iv)前記反射鏡のビームの開きが広角であり、前記短径が0.25[mm]以上1.0[mm]以下の場合において、(x,y)座標で表される点U1(0.5,8)、点U2(1,10)、点U3(3.5,10)、点U4(4,8)、点U5(4.5,6)、点U6(4.5,3)、点U7(1,3)、点U8(1,6)、点U1(0.5,8)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されている。
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し、ビームの開きが中角であ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、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸方向において、前記反射面から遠ざかるほど当該光軸と直交する方向の間隔が狭くなり、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、x−y直交座標系において、前記発光部間の前記反射面から遠い側の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、前記両発光部のコイル軸芯同士の成す角度が30°以下の場合において、前記遠い側の間隔と前記扁平率との組み合わせが、以下の(i)、(ii)に記すいずれかの関係に規定されていることを特徴とする。
(i)前記短径が0.25[mm]以上0.6[mm]以下の場合において、(x,y)座標で表される点V1(0.2,4)、点V2(0.2,6)、点V3(0.5,6)、点V4(1,8)、点V5(1.5,8)、点V6(2,10)、点V7(2.5,8)、点V8(2.5,6)、点V9(3,5)、点V10(3,4)、点V11(2.5,3)、点V12(0.5,3)、点V1(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されている。
(ii)前記短径が0.25[mm]以上1.0[mm]以下の場合において、(x,y)座標で表される点W1(0.2,4)、点W2(0.2,5)、点W3(0.5,6)、点W4(2.5,6)、点W5(2.5,3)、点W6(0.5,3)、点W1(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されている。
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し、ビームの開きが広角であ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、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸方向において、前記反射面から遠ざかるほど当該光軸と直交する方向の間隔が狭くなり、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、x−y直交座標系において、前記発光部間の前記反射面から遠い側の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、前記発光部間の前記反射鏡に近い側の前記間隔が2.5[mm]の場合において、前記遠い側の間隔と前記扁平率との組み合わせが、(x,y)座標で表される点J1(0.5,3)、点J2(0.5,10)、点J3(1.5,10)、点J4(1.5,3)、点J1(0.5,3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定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、実用化されている二重巻フィラメントコイルからなるフィラメント体を備える従来の普及型管球と少なくとも同等の集光性が得られる。また、コイル状をした発光部2個でフィラメント体を構成することとしたので、2以上の方向から加熱される発光部が無くなる。すなわち、過熱状態となる発光部が無くなることから、過熱に起因して生じる断線が防止でき、短寿命の問題を解消し得る。加えて、発光部の各々は一重コイル状をしているので、耐衝撃性にも優れる。
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。
<実施の形態1>
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、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、中角または広角のものが用いられる。ここで、ビームの開きは、中角は20°、広角は35°としており、その許容される範囲はIEC規格で規定されている通り、±25[%]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、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、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、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(バルブの中心軸方向)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3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を抜いて作製する。あるいは、芯線66を化学的に溶解させて除去することとしても構わない。
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(長内径)を短軸SXの長さ(短内径)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。
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)とが、各々のコイル軸心CXが中心軸Bに略平行となり、かつ、両コイルの長軸LX同士が略平行となる姿勢で配されてフィラメント体60が構成されている。また、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、所定のコイル間隔(発光部間隔)D1を空けて配されている。さらに、中心軸Bに関する対称性を考慮して、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、中心軸Bから略等距離の位置に配されている。
このように、フィラメント体を構成するフィラメントコイル(発光部)の個数を2個とすることにより、当然のことながら、2以上の方向から加熱される(すなわち、2個以上のフィラメントコイルが発生する赤外線によって加熱される)フィラメントコイル(発光部)が無くなる。すなわち、過熱状態となるフィラメントコイル(発光部)が無くなることから、過熱に起因して生じる断線が防止でき、短寿命の問題を解消し得るものである。
しかしながら、中心軸B(光軸R)に関する対称性を考慮した場合、中心軸B(光軸R)を含む位置にフィラメントコイルを配することができないので、満足できる集光効率が得られないのではないかと懸念された。
そこで、本願発明者らが、検討を重ねた結果、短軸長さ(長軸長さ)、扁平率、および発光部間隔(コイル間隔)を適切な値にすることにより、普及型ハロゲン電球と同等の集光効率と寿命が達成できるハロゲン電球を得ることに成功した。
図8に、そのようなハロゲン電球の仕様の一例を示す。
図8において、No.3〜14が実施例に係るハロゲン電球(以下、「実施例電球」と称する。)である。ここで、No.3〜8は、コイル間隔(発光部間隔)D1=2.5[mm]、短軸長さSX=0.35[mm]とした上で、扁平率を3,4,5,6,8,10と変化させたフィラメント体を有するハロゲン電球である。No.9〜14は、コイル間隔(発光部間隔)D1=2.5[mm]、扁平率=3とした上で、短軸長さSXを、本図に示す範囲で変化させたフィラメント体を有するハロゲン電球である。なお、No.3〜14に係る実施例電球の各フィラメントコイルにおける巻線間隔(ピッチ)は全て同様とした。また、各フィラメントコイルの発光部を形成する部分のタングステン線も略同じ長さとした。したがって、短軸長さと扁平率とが決まれば、発光部全長(有効コイル長)は必然的に決まることとなる。
図8において、No.1は、実用化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JDR110V65WKM/5E11)を構成するハロゲン電球(以下、「基準電球」と称する。)であり、二重コイルのフィラメント体を有するものである。なお、当該反射鏡付きハロゲン電球の反射鏡は、ビーム角(ビームの開き)が中角のものである。
また、No.2は、比較例として示すハロゲン電球(以下、「比較電球」と称する。)であり、図9に示すように、第1〜第3フィラメントコイル202,204,206(第1〜第3発光部202A,204A,206A)からなるフィラメント体200を有するものである。図9は図7に準じて描いた図であり、比較電球は、第2フィラメントコイル204(第2発光部204A)を、その軸心CXがバルブ26の中心軸Bと略一致するように配すると共に、その両側に対照的に第1および第3フィラメントコイル202,206(第1および第3発光部202A,206A)をコイル間隔(発光部間隔)D2を空けて配置したものである。
ここで、集光性の評価は以下のようにして行った。上記反射鏡付きハロゲン電球(品番JDR110V65WKM/5E11)から、付属しているハロゲン電球を取り外し、実施例電球、比較電球を取り付けた状態を条件として設定し、コンピュータを用いたシミュレーションによって、各種の値を演算した。なお、実施例電球の幾種類かは、実際に作成して実験を実施しているが、実験結果とシミュレーション結果とは、略符合している。
そして、定格電圧110[V]、定格電力65[W]で点灯させる条件の下、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中心照度[lx]を演算により求めた。そして、上記反射鏡付きハロゲン電球で得られる中心照度を「100」とした場合における相対照度に関し、No.2〜14の電球について調査した。
図8に示すように、No.1〜14の電球は、全て光束が同じ(1100[lm])なので、相対照度の値が大きい程、集光性に優れていることになる。なお、光束が1100[lm]未満であっても、相対照度が100を超えている場合には、基準電球よりも集光性に優れていると言えることは言うまでもない。
比較電球(No.2)は、相対照度が155と集光性に優れているものの、寿命が500[h]と、基準電球(No.1)よりも極端に短くなっている。これは、上述したように、第2フィラメントコイル204(第2発光部204A)が、第1および第3のフィラメントコイル202,206(第1および第3発光部202A,206A)から発せられる赤外線で両側から熱せられることによって過熱状態となり、過度にタングステンが蒸発するためであると考えられている。これに対処するには、コイル同士の間隔D2を拡げればよいが、少し拡げただけで、集光性が極端に低下してしまい、満足いく性能が得られなくなってしまうことが確認されている。
これに対し、実施例電球(No.3〜14)によれば、基準電球(No.1)と同等かそれ以上の集光性が得られると共に、基準電球(No.1)と同等の寿命を達成している。なお、実施例電球(No.3〜14)は、一重コイルのみでフィラメント体を構成している関係上、二重コイルでフィラメント体を構成している基準電球(No.1)よりも、耐衝撃性が改善されていることは言うまでもない。
図8に示す結果から、この場合に、短軸長さを0.35[mm]とした場合には、少なくとも扁平率が3あれば、基準電球(No.1)よりも高い集光性が得られることが分かる(実施例電球No.3〜8)。
また、扁平率が3であれば、短軸長さが少なくとも0.35[mm]あれば、基準電球(No.1)よりも高い集光性が得られることが分かる(実施例電球No.9〜14)。
さらに、本願発明者らは、短軸長さ、扁平率、コイル間隔を種々に変化させた際の、相対照度について調査した。
〔反射鏡:中角、短軸長さ(短内径):0.35[mm]〕
上記と同様の条件の下、短軸長さを0.35[mm]とした場合において、コイル間隔と扁平率との組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。
調査結果を図10に示す。図10に示すように、コイル間隔は、0.2[mm]〜4.5[mm]の範囲で、扁平率は、2〜10の範囲で変化させ、各々の組み合わせについて相対照度を調査した。
図10に示す調査結果を、図11においてグラフ化した。
図11は、x軸(横軸)に発光部間隔(コイル間隔)を、y軸(縦軸)に扁平率をとったx−y直交座標系である。図10に示す調査結果は、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
したがって、図11において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせとした場合には、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
すなわち、図11において、「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点E1(0.2,3)、点E2(0.2,10)、点E3(3.5,10)、点E4(4,8)、点E5(4,6)、点E6(3.5,5)、点E7(3.5,3)、点E8(3,3)、点E9(2.5,2)、点E10(0.5,2)、点E1(0.2,3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
〔反射鏡:中角、短軸長さ(短内径):0.25[mm]〜0.6[mm]〕
本願発明者らは、さらに短軸長さの範囲を広げて、上記と同様、コイル間隔と扁平率との各組み合わせにおける相対照度に関して調査した。
短軸長さは、上記調査の0.35[mm](図10)に加え、0.25[mm]、0.30[mm]、0.40[mm]、0.45[mm]、0.50[mm]、0.60[mm]とした。
短軸長さ毎の調査結果を、それぞれ、図12〜図17に示す。
そして、図10(短軸長さ=0.35[mm])および図12〜図17に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出し、図18にまとめた。例えば、コイル間隔=0.2[mm]、扁平率=10の組み合わせの場合、相対照度は、それぞれ、「140」(図10)、「137」(図12)、「134」(図13)、「111」(図14)、「108」(図15)、「103」(図16)、「96」(図17)なので、この内、最も低い相対照度「96」を抜き出し、図18において、コイル間隔=0.2[mm]、扁平率=10に対応する欄に当該「96」を記入した。
図18に示す結果を、図19おいてグラフ化した。
図19は、x軸(横軸)に発光部間隔(コイル間隔)を、y軸(縦軸)に短軸長さ[mm]をとったx−y直交座標系である。図11の場合と同様、図19に示す調査結果は、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
図19は、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜0.6[mm]の範囲において、相対照度の最も低いデータに基づいているため、当該図19において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「短軸長さ」との組み合わせとした場合には、少なくとも、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜0.6[mm]の範囲において、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
すなわち、本条件の下では、図19において、「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点P1(0.2,4)、点P2(0.2,8)、点P3(0.5,10)、点P4(3.5,10)、点P5(3.5,5)、点P6(3,5)、点P7(3,3)、点P8(2.5,3)、点P9(2,2)、点P10(1,2)、点P11(0.5,3)、点P1(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
〔反射鏡:中角、短軸長さ(短内径):0.25[mm]〜1.00[mm]〕
本願発明者らは、さらに短軸長さ(短内径)=1.00[mm]の場合についても、上記と同様、コイル間隔と扁平率との各組み合わせにおける相対照度に関して調査した。
調査結果を図20に示す。
そして、図10(短軸長さ=0.35[mm])、図12〜図17に加え、図20に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出し、図21にまとめた。
図18に示す結果を、図19の場合と同様にして、図22おいてグラフ化した。
図22は、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜1.00[mm]の範囲において、相対照度の最も低いデータに基づいているため、当該図22において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「短軸長さ」との組み合わせとした場合には、少なくとも、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜1.00[mm]の範囲において、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
すなわち、本条件の下では、図22において、「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点Q1(0.2,4)、点Q2(0.2,5)、点Q3(0.5,6)、点Q4(1,8)、点Q5(2.5,8)、点Q6(3,6)、点Q7(3,3)、点Q8(2,3)、点Q9(2,2)、点Q10(1,2)、点Q11(0.5,3)、点Q1(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
〔反射鏡:中角、扁平率:3〕
扁平率を3とした場合において、コイル間隔と短軸長さとの組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。
調査結果を図23に示す。図10に示すように、コイル間隔は、0.2[mm]〜4[mm]の範囲で、短軸長さは、0.3[mm]〜1.0[mm]の範囲で変化させ、各々の組み合わせについて相対照度を調査した。
図23に示す調査結果を、図24においてグラフ化した。
図24は、x軸(横軸)に発光部間隔(コイル間隔)を、y軸(縦軸)に短軸長さ[mm]をとったx−y直交座標系である。図11の場合と同様、図24に示す調査結果は、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
したがって、図24において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「短軸長さ」との組み合わせとした場合には、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
すなわち、図24において、「発光部間隔」と「短軸長さ」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点F1(0.2,0.3)、点F2(0.2,1.0)、点F3(3.5,1.0)、点F4(3.5,0.35)、点F5(3,0.3)、点F1(0.2,0.3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
〔反射鏡:広角、短軸長さ(短内径):0.35[mm]〕
反射鏡を広角のものに変えた以外は、上記と同様の条件の下、短軸長さを0.35[mm]とした場合において、コイル間隔と扁平率との組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。
調査結果を図25に示す。図25に示すように、コイル間隔は、0.2[mm]〜4.5[mm]の範囲で、扁平率は、2〜10の範囲で変化させ、各々の組み合わせについて相対照度を調査した。
図25に示す調査結果を、図11と同様にして、図26においてグラフ化した。
すなわち、図26は、x軸(横軸)に発光部間隔(コイル間隔)を、y軸(縦軸)に扁平率をとったx−y直交座標系であり、図25に示す調査結果を、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
したがって、図26において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせとした場合には、前記基準電球(ただし、広角の反射鏡と組み合わせたもの)と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
すなわち、図26において、「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点G1(0.5,6)、点G2(0.5,10)、点G3(4.5,10)、点G4(4.5,3)、点G5(1,3)、点G6(1,6)、点G1(0.5,6)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
〔反射鏡:広角、短軸長さ(短内径):0.25[mm]〜0.6[mm]〕
本願発明者らは、さらに短軸長さの広範囲を広げ、反射鏡が広角の場合について、上記と同様、コイル間隔と扁平率との各組み合わせにおける相対照度に関して調査した。
短軸長さは、上記調査の0.35[mm](図25)に加え、0.25[mm]、0.30[mm]、0.40[mm]、0.45[mm]、0.50[mm]、0.60[mm]とした。
短軸長さ毎の調査結果を、それぞれ、図27〜図32に示す。
そして、図25(短軸長さ=0.35[mm])および図27〜図32に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出し、図33にまとめた。例えば、コイル間隔=0.2[mm]、扁平率=10の組み合わせの場合、相対照度は、それぞれ、「92」(図25)、「92」(図27)、「90」(図28)、「98」(図29)、「103」(図30)、「109」(図31)、「108」(図32)なので、この内、最も低い相対照度「90」を抜き出し、図33において、コイル間隔=0.2[mm]、扁平率=10に対応する欄に当該「90」を記入した。
図33に示す結果を、図34おいてグラフ化した。
図34は、x軸(横軸)に発光部間隔(コイル間隔)を、y軸(縦軸)に短軸長さ[mm]をとったx−y直交座標系である。図11の場合と同様、図34に示す調査結果は、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
図34は、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜0.6[mm]の範囲において、相対照度の最も低いデータに基づいているため、当該図34において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「短軸長さ」との組み合わせとした場合には、少なくとも、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜0.6[mm]の範囲において、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
すなわち、本条件の下では、図34において、「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点T1(0.5,8)、点T2(1,10)、点T3(4.5,10)、点T4(4.5,3)、点T5(1,3)、点T6(1,6)、点T1(0.5,8)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
〔反射鏡:広角、短軸長さ(短内径):0.25[mm]〜1.00[mm]〕
本願発明者らは、反射鏡が広角の場合に、さらに短軸長さ(短内径)=1.00[mm]の場合についても、上記と同様、コイル間隔と扁平率との各組み合わせにおける相対照度に関して調査した。
調査結果を図35に示す。
そして、図25(短軸長さ=0.35[mm])、図27〜図32に加え、図35に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出し、図36にまとめた。
図33に示す結果を、図34の場合と同様にして、図37おいてグラフ化した。
図37は、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜1.00[mm]の範囲において、相対照度の最も低いデータに基づいているため、当該図37において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「短軸長さ」との組み合わせとした場合には、少なくとも、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜1.00[mm]の範囲において、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
すなわち、本条件の下では、図37において、「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点U1(0.5,8)、点U2(1,10)、点U3(3.5,10)、点U4(4,8)、点U5(4.5,6)、点U6(4.5,3)、点U7(1,3)、点U8(1,6)、点U1(0.5,8)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
<実施の形態2>
図7に示した例では、第1および第2フィラメントコイル62,64(発光部62A,64A)は、そのコイル軸心CXをバルブ26の中心軸Bと略平行になるように配したが、これに限らず、図38に示すように、コイル軸心CXを中心軸Bに対して傾けて、両コイル軸心CX間の間隔が、前記反射鏡18(図1)の反射面20Aから遠ざかるほど狭くなるような姿勢で、第1および第2フィラメントコイル62,64(発光部62A,64A)を配することとしても構わない。すなわち、発光部62Aのコイル軸芯CXと発光部64Aのコイル軸芯CXとが所定の角度αを成すように、発光部62Aと発光部64Aとを傾けても構わない。以下、2個の発光部のコイル軸芯同士の成す角度αを発光部の傾斜度合いを示すものとして「発光部傾斜角α」と称することとする。バルブ26の中心軸Bを対称軸軸として配された両発光部62A,64Aの発光部傾斜角αは、同一の発光部62A,64Aにおいては、図38に示す広い側の発光部間隔D4と狭い側の発光部間隔D3とで定まる。
なお、図38に示す実施の形態2に係るフィラメント体70は、フィラメントコイルの配置関係が異なる以外は、図7に示した実施の形態1に係るフィラメント体60と基本的に同じなので、同様の構成部分については、同じ符号を付して、その説明については省略する。また、後で述べる実施の形態3、実施の形態4に係るフィラメント体(図59、図64)も、フィラメントコイルの配置関係が異なる以外は、図7に示したフィラメント体60と基本的に同じなので、同様の構成部分については、同じ符号を付して、その説明については省略することとする。
(変形例)
図38に示す例では、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70を構成したが、変形例では、フィラメント体を1個のフィラメントコイルで構成することとした。
図39に、そのように構成したフィラメント体80の斜視図を示す。
フィラメント体80は、単フィラメントコイル82一個で構成されている。
図39に示すように、フィラメント体80の一部を直接に支持する支持部材としては他に、フィラメント体80を、その長手方向ほぼ中央で支持する中間支持部材であるサポート線84がある。サポート線84は、タングステン線からなる。
バルブ26の封止部38から延出された内部リード線86,88は、サポート線84と共に、相互間の相対的な位置決め等のため、その一部がステムガラス90で挟着されている。ステムガラス90は、円柱形をした一対のガラス部材90A,90Bを平行に溶着させたものである。
フィラメント体80は、フィラメント線が、短軸と長軸とを有する扁平な横断面をした筒状に巻かれた単フィラメントコイル82を、その長手方向ほぼ中央部で、短軸方向(短径方向)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84で支持し、サポート線84と両内部リード線86,88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90(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。
また、単フィラメントコイル82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、その両端部近傍に、上記略一様なピッチよりも拡げられた拡開部82E1,82E2を有する。拡開部82E1,82E2は、1〜2巻(ターン)の範囲で形成される。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。
単フィラメントコイル82において、拡開部82E1,82E2よりも端部側の部分が、それぞれ、内部リード線86,88に接続される(内部リード線86,88で支持される)継線部82B1,82B2となる。
拡開部82E1,82E2を設ける目的は、フィラメント体80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。内部リード線86,88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82E1,82E2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82B1,82B2間が発光すべきなのであるが、発光部と継線部82B1,82B2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82E1,82E2を設け、継線部82B1,82B2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82E1,82E2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。
ここで、上記の目的を確実に達成するためには、継線部82B1,82B2における、単フィラメントコイル82の中央側(拡開部82E1,82E2側)の最終ターン(巻き線部分)を、内部リード線86,88に確実に接触させる必要がある。
このため、単フィラメントコイル82の端部から導入された内部リード線86,88は、拡開部82E1,82E2から導出されていて、導出部86A,88Aが、単フィラメントコイル82の対応する端部側に折り曲げられている。
内部リード線86,88の単フィラメントコイル82内における形態は同様なので、内部リード線88の単フィラメントコイル82内(継線部82B2内)での形態を代表として、図40に示す。図40は、図39に示す矢印Aの向きに継線部82B2を見た図であり、継線部82B2を断面で表し、その内部における内部リード線88部分の形態を分かり易くした図である。なお、継線部82B2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88は、扁平な横断面を有する筒状に巻かれた単フィラメントコイル82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88Bを有する。屈曲部88Bを設けない場合、単フィラメントコイル82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88B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82B1,82B2(図39)同士が異常に接近したり、接触したりして、継線部82B1,82B2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88B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88Bにおいて「く」字状の屈曲角度β1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)形態であれば構わない。上記の例では、内部リード線88を3箇所で折曲して「く」字状にしたが、例えば、4箇所で折曲して「コ」字状としても構わない。あるいは、円弧状や蛇行状等としても構わない。
屈曲部88B両側にストレート部88C,88Dが、継線部82B2の前記長軸方向一端部側内周に沿い、継線部82B2(単フィラメントコイル82)の軸心方向に延びている。ストレート部88Dに続く部分は、拡開部82E2から単フィラメントコイル82外へ導出されていて、当該導出部88Aが、前述したように、単フィラメントコイル82の端部側に折り曲げられている。当該折り曲げは、内部リード線88の、継線部82B2における拡開部82E2側の最終巻き線(最終ターン)82Z1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β2は、45度以下が好ましい。
このように、導出部88Aを折り曲げることにより、内部リード線88を最終巻き線82Z1と確実に接触させることができ、もって、継線部82B2が不用意に発光することを防止できる。
また、導出部88Aを折り曲げることで、継線部82B2が内部リード線88から脱落するのを防止できる。図40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、フィラメント体80が扁平の長軸方向に振動した場合に導出部88Aから継線部82B2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88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41の上部に示すのは、内部リード線86,88、サポート線84に取り付けられた状態、すなわち、図39に示す状態のフィラメント体80を、図39においてバルブの中心軸Bの方向に見た平面図を模式的に表したものであり、図41の下部に示すのは、矢印Cの向きに見た正面図を模式的に表したものである。ここで、図41は、フィラメント体80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86,88の図示は省略し、サポート線84は、フィラメント体80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41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80における発光部(82A1,82A2)を実線で、非発光部(82C1,82C2,82C3)を二点鎖線で表した。
フィラメント体80(単フィラメントコイル82)は、継線部82B1、拡開部82E1および継線部82B2、拡開部82E2で発光しない(非発光部82C1,82C2)ことは、前述した通りである。
また、フィラメント体80の屈曲部において、サポート線84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82C3となる。すなわち、フィラメント体80では、非発光部82C3を含む屈曲部からフィラメント体80の一端部に至る間に第1発光部82A1が、他端部に至る間に第2発光部82A2が存することとなる。
フィラメント体80においても、発光部傾斜角αは発光部82A1と発光部82A2の狭い側の間隔D3と広い側の感覚D4とで調整することができる。狭い側の間隔D3は、限界はあるものの、ある程度の範囲でサポート線84の線径によって調整できる。
ここで、図42に示すように、サポート線84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92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42は、図41と同様にして、フィラメント体80等を表した図である。
サポート線84の線径は、例えば、0.25mmといったように小さい(細い)ため、サポート線84に、単フィラメントコイル82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程度に太い外径を有する支持コイル92をサポート線84に挿通して、支持コイル92に単フィラメントコイル82を直接引っ掛ける(巻き掛ける)ようにするのである。図42に示すフィラメント体80において、発光部82A1と発光部82A2の狭い側の間隔D3は、指示コイル92のコイル外径で調整することができる。
なお、上記の目的のためであれば、支持コイル92に代えて金属性の円筒部材を用いても構わない。
なお、サポート線84は、内部リード線86,88とは異なり、導電性を有する必要はなく、フィラメント体80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、フィラメント体80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。
また、本願発明者らは、変形例を含む実施の形態2においても、扁平率、コイル間隔を種々に変化させた際の、相対照度について調査した。
〔反射鏡:中角、短軸長さ(短内径):0.35[mm]〕
ここでは、図38、図41、図42に示す広い側の発光部間隔D4は、2.5[mm]で固定し、短軸長さを0.35[mm]とした場合において、狭い側の発光部間隔D3[mm]と扁平率との組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。
調査結果を図43に示す。図43に示すように、狭い側の発光部間隔(狭い側のコイル間隔)は、0.2[mm]〜1.5[mm]の範囲で、扁平率は、2〜10の範囲で変化させ、各々の組み合わせについて相対照度を調査した。
図43に示す調査結果を、図11と同様にして、図44においてグラフ化した。
すなわち、図44は、x軸(横軸)に狭い側の発光部間隔(狭い側のコイル間隔)を、y軸(縦軸)に扁平率をとったx−y直交座標系であり、図43に示す調査結果を、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
したがって、図43において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「狭い側の発光部間隔(狭い側のコイル間隔)」と「扁平率」との組み合わせとした場合には、前記基準電球を用いた場合と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
すなわち、図44において、「狭い側の発光部間隔(狭い側のコイル間隔)」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点H1(0.2,3)、点H2(0.2,10)、点H3(1.5,10)、点H4(1.5,2)、点H5(1,2)、点H6(0.5,3)、点H1(0.2,3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
〔反射鏡:中角、短軸長さ(短内径):0.25[mm]〜0.6[mm]〕
上記の例では、広い側の発光部間隔D4を固定し、狭い側の発光部間隔D3[mm]を変化させているので、発光部傾斜角α(図38、図41、図42)も変化している。
本例では、発光部傾斜角は30°(=α)と固定し、狭い側の発光部間隔D3(図38、図41、図42)と扁平率とを変化させた際の相対照度に関し、短軸長さ(短内径)が、0.25[mm]、0.30[mm]、0.35[mm]、0.40[mm]、0.45[mm]、0.50[mm]、0.60[mm]の各々場合について調査した。
短軸長さ毎の調査結果を、それぞれ、図45〜図51に示す。
そして、図45〜図51に示す調査結果を通し、発光部間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出し、図52にまとめた。例えば、発光部間隔=0.2[mm]、扁平率=10の組み合わせの場合、相対照度は、それぞれ、「107」(図45)、「109」(図46)、「111」(図47)、「107」(図48)、「104」(図49)、「99」(図50)、「92」(図51)、なので、この内、最も低い相対照度「92」を抜き出し、図52において、発光部間隔=0.2[mm]、扁平率=10に対応する欄に当該「92」を記入した。
図51に示す結果を、図53おいてグラフ化した。
図53は、x軸(横軸)に発光部間隔(コイル間隔)を、y軸(縦軸)に短軸長さ[mm]をとったx−y直交座標系である。図11の場合と同様、図53に示す調査結果は、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
図53は、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜0.6[mm]の範囲において、相対照度の最も低いデータに基づいているため、当該図53において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「短軸長さ」との組み合わせとした場合には、少なくとも、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜0.6[mm]の範囲において、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
また、各々のデータ(相対照度)は、発光部傾斜角αが30°の場合のものであるが、狭い側の発光部間隔D3(図38、図41、図42)を変えずに、発光部傾斜角αを小さくした場合、第1発光部62Aと第2発光部64A(図38)または第1発光部82A1と第2発光部82A2(図41,図42)は、全体的に光軸Rに近づくことになるので、相対照度も向上することとなる。したがって、図53において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「短軸長さ」との組み合わせとした場合には、少なくとも、発光部傾斜角αが0°<α≦30°の範囲において、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
まとめると、図53において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせとした場合には、少なくとも、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜0.6[mm]の範囲で、かつ、発光部傾斜角αが0°<α≦30°の範囲において、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
すなわち、本条件の下では、図53において、「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点V1(0.2,4)、点V2(0.2,6)、点V3(0.5,6)、点V4(1,8)、点V5(1.5,8)、点V6(2,10)、点V7(2.5,8)、点V8(2.5,6)、点V9(3,5)、点V10(3,4)、点V11(2.5,3)、点V12(0.5,3)、点V1(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
〔反射鏡:中角、短軸長さ(短内径):0.25[mm]〜1.00[mm]〕
本願発明者らは、さらに短軸長さ(短内径)=1.00[mm]の場合についても、上記と同様、発光部傾斜角αが30°の場合について、コイル間隔と扁平率との各組み合わせにおける相対照度に関して調査した。
調査結果を図54に示す。
そして、図45〜図51に加え、図54に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出し、図55にまとめた。
図55に示す結果を、図53の場合と同様にして、図56おいてグラフ化した。
図56のグラフから、図53のグラフの場合と同様のことが言える。すなわち、図56において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせとした場合には、少なくとも、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜1.00[mm]の範囲で、かつ、発光部傾斜角αが0°<α≦30°の範囲において、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
したがって、本条件の下では、図56において、「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点W1(0.2,4)、点W2(0.2,5)、点W3(0.5,6)、点W4(2.5,6)、点W5(2.5,3)、点W6(0.5,3)、点W1(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
〔反射鏡:広角、短軸長さ(短内径):0.35[mm]〕
上記の調査は、反射鏡に中角のものを用いた場合であったが、同じ調査を広角の反射鏡を用いた場合について実施した。
調査結果を図57に、当該調査結果をグラフ化したものを図58に示す。
図58から、本例では、「狭い側の発光部間隔(狭い側のコイル間隔)」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点J1(0.5,3)、点J2(0.5,10)、点J3(1.5,10)、点J4(1.5,3)、点J1(0.5,3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
なお、実施の形態2において、これまで説明したものは、両コイル軸心CX間の間隔が、前記反射鏡18(図1)の反射面20Aから遠ざかるほど狭くなるような姿勢で、第1および第2フィラメントコイル64,66(発光部64A,66A)を配することとしたが(図38)、これとは逆に、両コイル軸心CX間の間隔が、前記反射鏡18(図1)の反射面20Aから遠ざかるほど広くなるような姿勢で、第1および第2フィラメントコイル64,66(発光部64A,66A)を配することとしても構わない。
<実施の形態3>
図59に実施の形態3に係るフィラメント体72を示す。
図7に示したフィラメント体60では、第1および第2フィラメントコイル64,66(発光部64A,66A)は、そのコイル軸心CXをバルブ26の中心軸Bと略平行になるように配しているのに対し、実施の形態3に係るフィラメント体72では、そのコイル軸心CXがバルブ26の中心軸Bと略直交するように配している点が異なる。
本願発明者らは、実施の形態3についても、短軸長さ[mm]、扁平率、コイル間隔D5[mm]の組み合わせを種々に変化させた際の、相対照度について調査した。
〔反射鏡:中角、短軸長さ(短内径):0.35[mm]〕
短軸長さを0.35[mm]とした場合において、コイル間隔D5と扁平率との組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。
調査結果を図60に示す。図60に示すように、コイル間隔は、0.2[mm]〜4[mm]の範囲で、扁平率は、2〜10の範囲で変化させ、各々の組み合わせについて相対照度を調査した。
図60に示す調査結果を、これまでと同様にして、図61においてグラフ化した。
図61から、本例の場合は、「コイル間隔(発光部間隔)」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点K1(0.2,3)、点K2(0.2,10)、点K3(3.5,10)、点K4(3.5,8)、点K5(3,6)、点K6(3,3)、点K1(0.2,3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
〔反射鏡:広角、短軸長さ(短内径):0.35[mm]〕
反射鏡を広角のものに変えた以外は、上記と同様の条件の下、短軸長さを0.35[mm]とした場合において、コイル間隔D5と扁平率との組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。
調査結果を図62に、当該調査結果に基づき、これまでと同様に作成したグラフを図63に示す。
図63から、本例においては、「コイル間隔(発光部間隔)」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点M1(0.5,3)、点M2(0.5,10)、点M3(4.5,10)、点M4(4.5,2)、点M5(3.5,2)、点M6(3,3)、点M1(0.5,3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
<実施の形態4>
図64に実施の形態4に係るフィラメント体74を示す。
図7に示したフィラメント体60では、第1および第2フィラメントコイル64,66(発光部64A,66A)の2個を、バルブ26の中心軸Bと略直交する方向に間隔を空けて並べたのに対し、実施の形態4に係るフィラメント体74では、バルブ26の中心軸Bの方向に間隔を空けて並べている点が異なる。
本願発明者らが、実施の形態4について、短軸長さ[mm]、扁平率、コイル間隔D5[mm]の組み合わせ種々に変化させた際の、相対照度について調査した結果を以下に説明する。
〔反射鏡:広角、短軸長さ(短内径):0.35[mm]〕
短軸長さを0.35[mm]とした場合において、コイル間隔D6(図64)と扁平率との組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。なお、反射鏡は広角のものを用いた。
調査結果を図65に示す。図65に示すように、コイル間隔は、0.2[mm]〜4.5[mm]の範囲で、扁平率は、2〜10の範囲で変化させ、各々の組み合わせについて相対照度を調査した。
図65に示す調査結果を、これまでと同様にして、図66においてグラフ化した。
図66から、本例の場合は、「コイル間隔(発光部間隔)」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点N1(2.5,6)、点N2(2.5,10)、点N3(4,10)、点N4(4,8)、点N5(3.5,6)、点N1(2.5,6)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
<実施の形態5>
図67は、実施の形態5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。
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、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1〜4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67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68を参照しながら説明する。なお、図68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。 上記フィラメント体の平面図(上部)と正面図(下部)を表す模式図である。 フィラメント体が2重コイルからなるハロゲン電球(基準電球)、フィラメント体が1重コイル3個からなるハロゲン電球(比較電球)、およびフィラメント体が1重コイル2個からなるハロゲン電球(実施例電球)の比較一覧を示す図である。 上記比較電球におけるフィラメント体の平面図(上部)と正面図(下部)を表す模式図である。 実施の形態1のフィラメント体の形態を有するハロゲン電球に関し、中角の反射鏡と組み合わせた場合において、短軸長さ=0.35[mm]とし、コイル間隔(発光部間隔)、扁平率の組み合わせを変化させたときの相対照度の調査結果を示す図である。 図10に基づいて作成したグラフである。 図10に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.25[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図10に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.30[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図10に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.40[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図10に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.45[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図10に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.50[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図10に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.60[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図10、図12〜図17に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出して、まとめた図である。 図18に基づいて作成したグラフである。 図10に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=1.00[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図10、図12〜図17、図20に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出して、まとめた図である。 図21に基づいて作成したグラフである。 実施の形態1のフィラメント体の形態を有するハロゲン電球に関し、中角の反射鏡と組み合わせた場合において、短軸長さ、コイル間隔(発光部間隔)、扁平率(一定)の組み合わせを変化させたときの相対照度の調査結果を示す図である。 図23に基づいて作成したグラフである。 実施の形態1のフィラメント体の形態を有するハロゲン電球に関し、広角の反射鏡と組み合わせた場合において、短軸長さ=0.35[mm]とし、コイル間隔(発光部間隔)、扁平率の組み合わせを変化させたときの相対照度の調査結果を示す図である。 図25に基づいて作成したグラフである。 図25に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.25[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図25に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.30[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図25に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.40[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図25に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.45[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図25に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.50[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図25に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.60[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図25、図27〜図32に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出して、まとめた図である。 図33に基づいて作成したグラフである。 図25に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=1.00[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図25、図27〜図32、図35に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出して、まとめた図である。 図36に基づいて作成したグラフである。 実施の形態2に係るフィラメント体の平面図(上部)と正面図(下部)を表す模式図である。 変形例に係るフィラメント体の斜視図である。 図39に示す矢印Aの向きに継線部を見た図であり、継線部を簡易断面で表し、その内部における内部リード線部分の形態を分かり易くした図である。 上記変形例に係るフィラメント体を平面図(上部)と正面図(下部)で表した模式図である。 他の変形例に係るフィラメント体を平面図(上部)と正面図(下部)で表した模式図である。 実施の形態2のフィラメント体の形態を有するハロゲン電球に関し、中角の反射鏡と組み合わせた場合において、短軸長さ(一定)、コイル間隔(発光部間隔)、扁平率の組み合わせを変化させたときの相対照度の調査結果を示す図である。 図43に基づいて作成したグラフである。 実施の形態2のフィラメント体の形態を有するハロゲン電球に関し、中角の反射鏡と組み合わせた場合において、短軸長さ=0.25[mm]、発光部傾斜角α=30°とし、狭い側の発光部間隔、扁平率の組み合わせを変化させたときの相対照度の調査結果を示す図である。 図45に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.30[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図45に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.35[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図45に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.40[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図45に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.45[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図45に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.50[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図45に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=0.60[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図45〜図51に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出して、まとめた図である。 図52に基づいて作成したグラフである。 図45に結果を示したのと同様の調査を短軸長さ=1.00[mm]の場合について実施した結果を示す図である。 図45〜図51、図54に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出して、まとめた図である。 図55に基づいて作成したグラフである。 実施の形態2のフィラメント体の形態を有するハロゲン電球に関し、広角の反射鏡と組み合わせた場合において、短軸長さ(一定)、コイル間隔(発光部間隔)、扁平率の組み合わせを変化させたときの相対照度の調査結果を示す図である。 図57に基づいて作成したグラフである。 実施の形態3に係るフィラメント体の平面図(上部)と正面図(下部)を表す模式図である。 実施の形態3のフィラメント体の形態を有するハロゲン電球に関し、中角の反射鏡と組み合わせた場合において、短軸長さ(一定)、コイル間隔(発光部間隔)、扁平率の組み合わせを変化させたときの相対照度の調査結果を示す図である。 図60に基づいて作成したグラフである。 実施の形態3のフィラメント体の形態を有するハロゲン電球に関し、広角の反射鏡と組み合わせた場合において、短軸長さ(一定)、コイル間隔(発光部間隔)、扁平率の組み合わせを変化させたときの相対照度の調査結果を示す図である。 図62に基づいて作成したグラフである。 実施の形態4に係るフィラメント体の平面図(上部)と正面図(下部)を表す模式図である。 実施の形態4のフィラメント体の形態を有するハロゲン電球に関し、広角の反射鏡と組み合わせた場合において、短軸長さ(一定)、コイル間隔(発光部間隔)、扁平率の組み合わせを変化させたときの相対照度の調査結果を示す図である。 図65に基づいて作成したグラフである。 実施の形態5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
60,70,72,74,80 フィラメント体
62,64 フィラメントコイル
62A,64A,82A1,82A2 発光部
100 反射鏡付きハロゲン電球

Claims (10)

  1. 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが中角であ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、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸と直交する方向に間隔を空け、各々のコイル軸芯が前記光軸と略平行で、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
    x−y直交座標系において、前記発光部間の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
    前記短径が0.25[mm]以上0.6[mm]以下の場合において、前記間隔と前記扁平率との組み合わせが、
    (x,y)座標で表される点(0.2,4)、点(0.2,8)、点(0.5,10)、点(3.5,10)、点(3.5,5)、点(3,5)、点(3,3)、点(2.5,3)、点(2,2)、点(1,2)、点(0.5,3)、点(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。
  2. 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが中角であ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、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸と直交する方向に間隔を空け、各々のコイル軸芯が前記光軸と略平行で、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
    x−y直交座標系において、前記発光部間の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
    前記短径が0.25[mm]以上1.0[mm]以下の場合において、前記間隔と前記扁平率との組み合わせが、
    (x,y)座標で表される点(0.2,4)、点(0.2,5)、点(0.5,6)、点(1,8)、点(2.5,8)、点(3,6)、点(3,3)、点(2,3)、点(2,2)、点(1,2)、点(0.5,3)、点(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。
  3. 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが広角であ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、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸と直交する方向に間隔を空け、各々のコイル軸芯が前記光軸と略平行で、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
    x−y直交座標系において、前記発光部間の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
    前記短径が0.25[mm]以上0.6[mm]以下の場合において、前記間隔と前記扁平率との組み合わせが、
    (x,y)座標で表される点(0.5,8)、点(1,10)、点(4.5,10)、点(4.5,3)、点(1,3)、点(1,6)、点(0.5,8)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。
  4. 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが広角であ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、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸と直交する方向に間隔を空け、各々のコイル軸芯が前記光軸と略平行で、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
    x−y直交座標系において、前記発光部間の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
    前記短径が0.25[mm]以上1.0[mm]以下の場合において、前記間隔と前記扁平率との組み合わせが、
    (x,y)座標で表される点(0.5,8)、点(1,10)、点(3.5,10)、点(4,8)、点(4.5,6)、点(4.5,3)、点(1,3)、点(1,6)、点(0.5,8)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。
  5. 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが中角であ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、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸方向において、前記反射面から遠ざかるほど当該光軸と直交する方向の間隔が狭くなり、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
    x−y直交座標系において、前記発光部間の前記反射面から遠い側の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
    前記両発光部のコイル軸芯同士の成す角度が30°以下であり、かつ、前記短径が0.25[mm]以上0.6[mm]以下の場合において、前記遠い側の間隔と前記扁平率との組み合わせが、
    (x,y)座標で表される点(0.2,4)、点(0.2,6)、点(0.5,6)、点(1,8)、点(1.5,8)、点(2,10)、点(2.5,8)、点(2.5,6)、点(3,5)、点(3,4)、点(2.5,3)、点(0.5,3)、点(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。
  6. 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが中角であ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、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸方向において、前記反射面から遠ざかるほど当該光軸と直交する方向の間隔が狭くなり、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
    x−y直交座標系において、前記発光部間の前記反射面から遠い側の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
    前記両発光部のコイル軸芯同士の成す角度が30°以下であり、かつ、前記短径が0.25[mm]以上1.0[mm]以下の場合において、前記遠い側の間隔と前記扁平率との組み合わせが、
    (x,y)座標で表される点(0.2,4)、点(0.2,5)、点(0.5,6)、点(2.5,6)、点(2.5,3)、点(0.5,3)、点(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。
  7. 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが広角であ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、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸方向において、前記反射面から遠ざかるほど当該光軸と直交する方向の間隔が狭くなり、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
    x−y直交座標系において、前記発光部間の前記反射面から遠い側の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
    前記発光部間の前記反射鏡に近い側の前記間隔が2.5[mm]の場合において、前記遠い側の間隔と前記扁平率との組み合わせが、
    (x,y)座標で表される点(0.5,3)、点(0.5,10)、点(1.5,10)、点(1.5,3)、点(0.5,3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。
  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。
JP2007252273A 2007-07-03 2007-09-27 管球、反射鏡付き管球、および照明装置 Expired - Fee Related JP4227656B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007252273A JP4227656B2 (ja) 2007-07-03 2007-09-27 管球、反射鏡付き管球、および照明装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007174986 2007-07-03
JP2007252273A JP4227656B2 (ja) 2007-07-03 2007-09-27 管球、反射鏡付き管球、および照明装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009032637A true JP2009032637A (ja) 2009-02-12
JP4227656B2 JP4227656B2 (ja) 2009-02-18

Family

ID=40402925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007252273A Expired - Fee Related JP4227656B2 (ja) 2007-07-03 2007-09-27 管球、反射鏡付き管球、および照明装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4227656B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014078401A (ja) * 2012-10-10 2014-05-01 Toshiba Lighting & Technology Corp 管状ヒータおよび加熱モジュール

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014078401A (ja) * 2012-10-10 2014-05-01 Toshiba Lighting & Technology Corp 管状ヒータおよび加熱モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
JP4227656B2 (ja) 2009-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4197035B2 (ja) 管球、反射鏡付き管球および照明装置
JP4204620B2 (ja) 管球、反射鏡付き管球、および照明装置
JP4173524B2 (ja) 管球、反射鏡付き管球、および照明装置
JP4227656B2 (ja) 管球、反射鏡付き管球、および照明装置
JP4536753B2 (ja) 管球および反射鏡付き管球
JP4588051B2 (ja) ハロゲン電球、反射鏡付きハロゲン電球および照明装置
US6690102B2 (en) Electric lamp
JP2006202668A (ja) 蛍光ランプ、蛍光ランプ装置及び照明器具
JP4336385B2 (ja) 管球、反射鏡付き管球、および照明装置
JP2002298637A (ja) 電球、反射鏡付き電球および照明器具
WO2008004540A1 (fr) Ampoule, ampoule avec réflecteur et dispositif d'éclairage
JP2007294394A (ja) 管球、反射鏡付き管球、および照明装置
JP2009009775A (ja) 管球および反射鏡付き管球
JP4553001B2 (ja) 反射鏡付き管球
JP2008016206A (ja) 管球、反射鏡付き管球、および照明装置
JP4735656B2 (ja) 反射鏡付き管球
JP2008140582A (ja) 反射鏡付き管球、および照明装置
JP2009004334A (ja) 管球および反射鏡付き管球
JP2008059893A (ja) 管球、反射鏡付き管球、および照明装置
JP2009026684A (ja) 管球および反射鏡付き管球
JP2006286378A (ja) 蛍光ランプ装置及び照明装置
JP4380677B2 (ja) 管球、反射鏡付き管球および照明装置
JP2009087680A (ja) ハロゲン電球及び反射鏡付きハロゲン電球
US20020067109A1 (en) Garage lamp
JP2007294445A (ja) 管球、反射鏡付き管球および照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081104

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081128

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131205

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees