JP2009081047A - 白熱電球および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】フィラメント断線時アウターリード線部における放電の生起を確実に防ぐことができるとともにこの放電防止手段を容易に、かつ、経済的に設けることのできる白熱電球およびこの白熱電球を用いた照明器具を提供することを目的とする。
【解決手段】端部に封止部１１が設けられたガラスバルブ１と、このバルブ１の内部に封装され一対のインナーリード線３ａ，３ｂに継線したコイル状フィラメント４および不活性ガスと、上記インナーリード線３ａ，３ｂに電気的に接続され封止部１１外に延出した少なくとも一方の線がヒューズ作用を有するアウターリード線５ａ，５ｂと、開口部６１を有しこの開口部６１から挿入された上記バルブ１の封止部１１が接着剤７を介し接合されアウターリード線５ａ，５ｂを内包する口金６と、アウターリード線５ａ，５ｂを覆うように口金６内に充填された電気絶縁性の発泡剤８とを備えた白熱電球Ｌ１およびこの白熱電球Ｌ１を用いた照明器具９である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コイル状フィラメントの断線時にアークが継続するのを防止した白熱電球およびこの白熱電球を用いた照明器具に関する。

白熱電球は、ガラスバルブ内に発光源として高融点金属のタングステン線をコイル状に巻回したフィラメントが設けられている。

そして、白熱電球は所定の寿命に達したり、強い衝撃を受けた場合にコイル状フィラメントが断線して点灯しなくなる。この断線が通電時の場合、断線した個所がフィラメントの中間部やフィラメント端部とインナーリード線との間などの電圧が印加されている断線端部間において瞬時に放電などが起って過電流が流れ、通常はヒューズを兼ねるアウターリード線が溶融飛散してフィラメントへの通電が停止し電球は不点となる。

しかし、この通電時にフィラメントの断線が起きた際、極めて稀ではあるがアウターリード線を兼ねる溶融したヒューズ線材の金属蒸気が、内容積が小さくほぼ密閉状態にある口金内において充満して、反対の電位がかかる他方のアウターリード線と短絡現象を起すことがある。

この短絡はヒューズ線材を用いていない他方のアウターリード線をも溶融して放電をさらに大きくしたり継続させたりして、口金の金属シェル部を溶融してシェルに穴をあけたり、甚だしいときには口金が装着されたソケットの受け金具まで溶融して電球の交換ができず照明器具のソケットまで交換を要することがあった。また、ガラスステム管を用いている電球では、アウターリード線を封着しているステム管に溶融したリード線材が飛び散り熱的衝撃によりステム管を破壊してしまうなどのこともあった。

さらに、上記現象は電球を交流ではなく一定方向に電流が流れる直流で点灯するときに発生が顕著であり、非常用の照明装置などバッテリーを電源とする場合に早期に電池容量の低下を招いたり電源装置を損傷するなどの問題がある。

そして、このアウターリード線間の短絡を防止する手段として、アウターリード線間の間隔を拡げることやアウターリード線を絶縁チューブで被覆するなどのことが考えられる。

しかし、前者のアウターリード線間の間隔を拡げることは、電球の大形化を来たし、また、後者の絶縁を施すことは、細径であるとともにヒューズ線など柔らかいものであるため被覆に非常に手間を要し生産性がよいものではなかった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、フィラメント断線時アウターリード線部における放電の生起を確実に防ぐことができるとともにこの放電防止手段を容易に、かつ、経済的に設けることのできる白熱電球およびこの白熱電球を用いた照明器具を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の白熱電球は、端部に封止部が設けられたガラスバルブと、このバルブの内部に封装され一対のインナーリード線に継線したコイル状フィラメントおよび不活性ガスと、上記インナーリード線に電気的に接続され封止部外に延出した少なくとも一方の線がヒューズ作用を有するアウターリード線と、開口部を有しこの開口部から挿入された上記バルブの封止部が接着剤を介し接合されアウターリード線を内包する口金と、アウターリード線を覆うように口金内に充填された電気絶縁性の発泡剤とを具備していることを特徴とする。

本発明によれば、点灯中に寿命に達したコイル状のフィラメントが断線し、同時にアウターリード線のヒューズ線が溶断してその金属蒸気が口金内に飛散しても、ヒューズ線などの一対のアウターリード線の露出した外面部分を含む口金内には電気絶縁性の発泡剤が充填されているので、口金内の異電位間におけるアーク放電などによる短絡の発生を確実に抑制できる。

本発明の請求項２に記載の白熱電球は、口金内の開口部側には接着剤が、空間部内には発泡剤がそれぞれ充填されていることを特徴とする。

口金内に配設されたバルブの封止部、接着剤部およびアウターリード線を除くほぼ全域の空間部内には発泡剤が充填されていて、溶断した金属蒸気の口金内での拡散を阻止できる。また、バルブと口金との接合は接合専用の接着剤で行い、発泡剤は接着とは全く別の材料を用いているので、口金の接合強度の低下はない。

本発明の請求項３に記載の白熱電球は、口金がセラミックからなり、口金内部に連通する透孔が形成されていることを特徴とする。

バルブと口金との接合が終わった後、透孔を通じて粉末状の未発泡の発泡剤を口金内部に注入して作業を行うことが可能な、形成作業を容易にすることができる。

本発明の請求項４に記載の照明器具は、器具本体と、この器具本体に設けられたソケットと、このソケットに装着された請求項１ないし３のいずれか一記載の白熱電球とを具備していることを特徴とする。

ソケットに口金が装着された白熱電球が点灯中に寿命に達してコイル状のフィラメントが断線し、同時にアウターリード線のヒューズ線が溶断しても、口金内にはアーク放電などによる短絡が発生せず、口金やソケットなどを損傷から防ぐことができる。

本発明の請求項５に記載の照明器具は、白熱電球を装着したソケットが、直流電源に接続されていることを特徴とする。

本発明は直流点灯される非常灯用装置などにおいて好適する。すなわち、バッテリーなどの直流電源装置が用いられる器具において、寿命末期に電球の口金内にて起る異常放電（高電流）が持続されると、バッテリーなどの電源装置に早期に容量低下や故障を招き、また、他の照明器具や電気機器などと共用している場合は、他機器への影響も生じていたがこれを解消することができる。

請求項１記載の発明によれば、ヒューズ線などのアウターリード線の露出した外面部分を含む口金内には電気絶縁性の発泡剤が充填されているので、口金内の異電位間におけるアーク放電などによる短絡の発生を確実に抑制して、口金シェル部の破損などの不具合の発生防止がはかれる、製造が容易で安全性の向上した白熱電球を提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、口金内のほぼ全域の空間部内には発泡剤が充填されていて、溶断した金属蒸気の口金内での拡散を阻止できる。また、バルブと口金との接合は接合専用の接着剤で行い、発泡剤は接着とは全く別の材料を用いているので、口金の接合強度の低下はない。

請求項３記載の発明によれば、バルブと口金との接合が終わった後、透孔を通じて粉末状の未発泡の発泡剤を口金内に注入する、製造が容易で安全性の向上した白熱電球を提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、上記請求項１ないし３に記載の効果を奏する白熱電球を備えているので、口金やソケット受金などの損傷が防げる照明器具を提供することができる。

請求項５記載の発明によれば、バッテリーなどの直流電源装置が用いられる器具において、バッテリーなどの電源装置に早期に容量低下や故障を招いたり、他の照明器具や電気機器などと共用している場合に他機器への影響を低減がはかれる照明器具を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す白熱電球の一部を切欠して示す正面断面図である。

図においてＬ１はハロゲン電球で、図中、１は石英ガラス管からなる透光性のバルブ、このバルブ１の一方の端部には横断面が略長方形状の圧潰封止部１１が形成されこの封止部１１内には一対のモリブデン箔からなる封止部材２ａ，２ｂが気密封止されている。なお、１２はバルブ１の他方の端部に形成された排気管部である。

このバルブ１内には封止部材２ａ、２ｂに一端側を接続したモリブデン線からなるインナーリード線３ａ，３ｂが延在していて、他端側の先端部にタングステン線をコイル状（ここでは二重コイル状）に巻回したフィラメント４端部の足部が溶接、フックや巻き付け継線などの手段で接続されている。なお、図中３１は両インナーリード線３ａ，３ｂを支持するガラスなどの電気絶縁性の材料で形成したビード、３２はこのビード３１に一端を植設し他端側で上記フィラメント４の中間部を支承するモリブデン線などで形成したアンカである。

また、このバルブ１内にはアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスと微量のハロゲン（Ｉ、Ｂｒ、Ｃｌなど）有機化合物との混合ガスが所定圧封入されている。

また、上記封止部材２ａ，２ｂの他端側にはモリブデン線などからなる一対のアウターリード線５ａ，５ｂが接続されバルブ１外へと導出している。この一対のアウターリード線５ａ，５ｂの一方のリード線５ａはモリブデン線からなる第１のアウター部材５１とコンスタンタンやモネルメタルなどからなるヒューズ作用を呈する第２のアウター部材（ヒューズ線）５２とを直列して溶接したものからなる。また、他方のリード線５ｂはモリブデン線からなる第１のアウター部材５３とニッケル線などからなる第２のアウター部材５４とを直列して溶接したものからなる。

６はバルブ１の端部に接合された例えばＥ１１形の有底筒状の口金であって、アルミナなどの耐熱性のセラミックスで形成した筒状の筐体６ａ、この筐体６ａに固定された導電性の金属で成形したシェル６ｂおよびこのシェル６ｂの底部端子を形成するアイレット６ｃからなる。

そして、この口金６は、筐体６ａの開口部６１にシリコン系などの耐熱性の接着剤７を介して上記バルブ１端部の封止部１１に接合させているとともに、一方のアウターリード線５ａの第２のアウター部材５２を筐体６ａに形成した透孔６２を通しシェル６ｂの壁面に、また、他方のリード線５ｂは第２のアウター部材５４をアイレット６ｃにそれぞれ溶接やろう付けなどの手段で接合して電気的接続をしている。

また、８は口金６の筐体６ａ内およびシェル６ｂ内の封止部１１、接着剤７、アウターリード線５ａ，５ｂの存在部分を除く空間部に充填されたジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）からなる電気絶縁性の発泡剤である。

つぎに、このハロゲン電球Ｌ１の組立て手順（製造方法）について説明する。なお、この組立て手順の一部が前後することは構わない。まず、バルブ１の封止および排気作業が終了した、内部に一対のインナーリード線３ａ，３ｂに継線したコイル状フィラメント４および不活性ガスを封装するとともに端部に形成された封止部１１から少なくとも一方がヒューズ線からなる一対のアウターリード線５ａ，５ｂを延出した封止済み電球を用意する。

この電球のバルブ１の封止部１１を口金６の筐体６ａの開口部６１内に挿入配置させるとともに一方のアウターリード線５ａの第２のアウター部材５２を筐体６ａに形成した透孔６２を通し、また、他方のリード線５ｂは第２のアウター部材５４をアイレット６ｃに通す。（なお、このとき完成電球の規格（電球全長やフィラメント位置など）に適合するよう封止済み電球と口金６との相対位置を合わせておく。）
ついで、封止部１１と口金６筐体６ａの開口部６１との間の間隙（空間部）内にシリコン系などの耐熱性の接着剤７を充填し、口金６を周囲から加熱して（約２００℃−約１０分）接着剤７を固化して両者を接合する。

つぎに、口金６筐体６ａの透孔６２を通した第２のアウター部材５２の先端部をシェル６ｂの外壁面に、また、アイレット６ｃを通した第２のアウター部材５４をアイレット６ｃにそれぞれ溶接やろう付けなどの手段で電気的な接続をする。

つぎに、平均粒径が約７０μ程度の粉末状のジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）を、口金６筐体６ａの透孔６２を通し筐体６ａおよびシェル６ｂが形成する空間内容積の約１／６〜１／８の容量を注入する。この注入量は未発泡の発泡剤の膨脹量を予め計測しておき透孔６２などから膨出しないよう調整しておく。

この後、口金６を周囲から加熱して（約２００℃−約１分）ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）を発泡させることにより筐体６ａおよびシェル６ｂが形成する封止部１１、接着剤７およびアウターリード線５ａ，５ｂを除く空間部内のほぼ全域に発泡剤８を充満させてハロゲン電球Ｌ１が完成される。

そして、上記のように形成されたハロゲン電球Ｌ１は、Ｅ形の口金６に対応するソケットに装着して点灯され、点灯経過とともにコイル状フィラメント４が損耗などして断線したとき、通常は同時にアウターリード線５ａ，５ｂを兼ねるヒューズ線５２が同時に溶断して不点となる。

しかし、上述したように、万一、ヒューズ線５２が溶断してその金属蒸気が飛散する現象が生じようとしても、本発明によれば、口金６内に内包されたヒューズ線５２などの一対のアウターリード線５ａ，５ｂの露出した外面部分を含む口金６筐体６ａ内には電気絶縁性の発泡剤８が充填されているので、口金６内の異電位間におけるアーク放電などによる短絡の発生を確実に抑制できる。

また、本発明によればセラミックからなる口金６の筐体６ａに形成した透孔６２から粉末状の発泡前の発泡剤を所定量注入して作業を行うことができるので、形成作業が容易で生産性を向上できる。この透孔６２はアウターリード線５ａと兼用のもので説明したが、それぞれ専用の透孔であってもよい。

したがって、本発明によれば電球Ｌ１の寿命末期におけるフィラメント４断線時において、口金６内に内包されたリード線５ａ,５ｂ間などにおいて発生する異常放電などを確実に抑制して口金６シェル６ｂ部の破損などの不具合の発生防止がはかれる、製造が容易で安全性の向上したハロゲン電球Ｌ１を提供することができる。

そして、上記実施の形態に示すハロゲン電球Ｌ１は、例えば図２に示すダウンライトなどの照明器具９の光源として用いられる。この図２は照明器具９の説明図で、図において９１は器具本体、９２はこの本体９１内に設けられたＥ形などの口金６に対応するソケット、９３は反射体で、上記ソケット９２にハロゲン電球Ｌ１の口金６が装着される。

このように本発明に関わるハロゲン電球Ｌ１は、高い発光特性が得られるとともに口金６内におけるアーク放電などによる短絡の発生を抑制できるので、器具９のソケット９２を損傷する虞がない安全性の高い照明器具９を提供することができる。

また、本発明は直流点灯される非常灯用装置などにおいて好適する。すなわち、バッテリーなどの直流電源装置が用いられる器具において、寿命末期に電球Ｌ１の口金６内にて起る異常放電（高電流）が持続されると、バッテリーなどの電源装置に早期に容量低下や故障を招き、また、他の照明器具や電気機器などと共用している場合は、他機器への影響も生じていたがこれを解消して、高い安全性を有する器具などを提供することができる。

図３は本発明の白熱電球の他の実施の形態を示す。図３は白熱電球Ｌ２の一部を切欠して示す一部断面正面図であって、図中、図１と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

この白熱電球Ｌ２は、非常灯用などに用いられるもので、軟質ガラスからなるＳ形バルブ１端部に一対のインナーリード線３ａ、３ｂを封着したステム管４５が封着され、このインナーリード線３ａ、３ｂにコイル状のフィラメント４が継線されている。また、バルブ１内にはアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスが封装され、バルブ１端部の封止部１１を覆い、また、アウターリード線５ｃを内包するようにしてＥ形の口金６が接着剤７を介し接合されている。

また、口金６は金属製のシェル６ｂおよびアイレット６ｃからなるＥ形をなし、このシェル６ｂ内およびステム管４５内には、上述した材料からなる発泡剤８が充満されている。

この電球Ｌ２の場合の、発泡剤８の充填は粉末状の未発泡の発泡剤をプレスなどでリング状に押し固め成形し、この部材を口金６付け時に口金６内の封止部１１やステム７と対応する位置に配設しておき、開口部６１内に付着した接着剤７を加熱固化する際に同時に加熱して発泡充満させてある。

この白熱電球Ｌ２の場合も、寿命末期におけるフィラメント４の断線時において、アウターリード線５ａ、５ｂの溶断時に、万一、アーク放電が生起しかかっても、上記実施の形態と同様に発泡剤８が消弧作用をして電球Ｌ２の安全を確保する効果を奏することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に示す白熱電球Ｌ１、Ｌ２に限るものではない。例えばガラスバルブは硬質、軟質の材料からなるものに限らず、セラミックスからなる材料で形成されたバルブも含むもので、要するに本発明は可視光や紫外線を透過する材料で形成されたバルブを包含するもので、その形状も問わない。

また、バルブ端部に形成される封止部は、圧潰封止部、フレアステムを用いた焼き落としや衝合封止などであってもよい。

また、本発明でいう有底筒状の口金は、アルミナなどの耐熱性のセラミックスで形成した筒状の筐体、この筐体に固定された導電性金属からなるシェルおよびこのシェルの底部端子を形成するアイレットの三者の部品からなるもの、導電性金属で成形したシェルおよびアイレットの二者の部品からなるものなどその構成部品点数は問わないし、シェルが筐体を兼ねるものであってもよく、この場合は、シェルに発泡剤注入用の透孔が設けられていてもよい。また、口金の形式はＥ形（捻じ込み形）、Ｂａ形やＰ形など（差し込み形）に適用できる。

また、発泡剤としては、上記のジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）に限らず、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＺＤＮ）やＰ−トルエンスルフォニルヒドラジッド（ＴＳＨ）などであってもよい。

また、本発明で適用できるアウターリード線の構成は実施の形態に示すものに限らず、金属箔やジュメット線などからなる封止部材に直接ヒューズ部材を接続するなど、一部材で形成しても、二部材で形成してもあるいは中間にヒューズ部材を接続するなど封止部材や端子部との良好な接続を考慮した三部材などからなるものであってもよい。

また、口金内で生じるアーク放電は比較的低電圧では起りにくく、本発明は定格電圧が２４Ｖ以上の電球に適用して効果がみられ、また、交流点灯に比べアーク放電が生起し易い直流点灯に適用して高い効果が得られた。

さらに、本発明が適用できる器具本体は天井直付形、天井吊下形または壁面取付形などの各種であって、本体に制光体としてグローブ、セード、反射かさなどが取付けられるものであっても、電球が露出するものであってもよく、器具は交流点灯用であっても直流点灯用であっても差し支えない。

本発明の実施の形態を示す白熱電球の一部を切欠して示す一部断面正面図である。 照明器具の説明図である。 本発明の他の実施の形態の白熱電球の一部を切欠して示す一部断面正面図である。

符号の説明

Ｌ１、Ｌ２：白熱電球、 ６ａ:筐体、
１：ガラスバルブ、 ６１：開口部、
３ａ，３ｂ：インナーリード線、 ６２：透孔、
４：コイル状フィラメント、 ７：接着剤、
５ａ，５ｂ，５ｃ：アウターリード線、 ９：照明器具、
５２：ヒューズ線、 ９１：器具本体、
６：口金、 ９２：ソケット、

Claims (5)

1. 端部に封止部が設けられたガラスバルブと；
   このバルブの内部に封装され一対のインナーリード線に継線したコイル状フィラメントおよび不活性ガスと；
   上記インナーリード線に電気的に接続され封止部外に延出した少なくとも一方の線がヒューズ作用を有するアウターリード線と；
   開口部を有しこの開口部から挿入された上記バルブの封止部が接着剤を介し接合されアウターリード線を内包する口金と；
   アウターリード線を覆うように口金内に充填された電気絶縁性の発泡剤と；
   を具備していることを特徴とする白熱電球。
2. 口金内の開口部側には接着剤が、空間部内には発泡剤がそれぞれ充填されていることを特徴とする請求項１に記載の白熱電球。
3. 口金はセラミックからなり、口金内部に連通する透孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の白熱電球。
4. 器具本体と；
   この器具本体に設けられたソケットと；
   このソケットに装着された請求項１ないし３のいずれか一記載の白熱電球と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。
5. 白熱電球を装着したソケットは、直流電源に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の照明器具。

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