JP2010277882A - 白熱電球 - Google Patents

Abstract

【課題】フィラメントからの光が口金碍子に反射されて生じるハレーションが抑制され、スポットライトの光源とした時漏れ光が少ない白熱電球。
【解決手段】筒状のバルブ11と、バルブ11の一端のシール部を取り囲む筒状の口金碍子40と、バルブ11内において平面状に形成されたフィラメント20とを有し、バルブ11のシール部が下方を向くよう配置したときに、口金碍子40の周壁は、フィラメント20に係る平面Ｆを境界として、正面側の領域部分40ａが背面側の領域部分40ｂより高く、フィラメント20の中心Ｏからフィラメント20に係る平面Ｆに垂直な正面側の方向に光中心距離と同じ距離だけ離れた点Ｓと、フィラメントに係る平面Ｆからそれに垂直な方向に伸びる直線と口金碍子40の正面側の領域部分40ａの上端の外周縁との交点をＰとを通過する基準直線Ａの高さレベルより、背面側の領域部分40ｂの上端が下方に位置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、スタジオや舞台などの照明に用いられるスポットライト等の照明装置の光源として好適な大出力型の白熱電球に関するものである。

例えばスタジオや舞台などを照明する手段として、スポットライトなどの照明装置が利用されており、かかる照明装置の光源としては、大出力型の白熱電球が広く用いられている（特許文献１参照。）。

図１２は、従来の白熱電球を具えたスポットライトの構成の概略を示す説明図である。このスポットライトは、白熱電球５０を有し、この白熱電球５０の後方には、白熱電球５０からの光を反射する半球状の反射鏡６０が配置され、白熱電球５０の前方には、白熱電球５０からの光および反射鏡６０からの反射光を集光するレンズ７０が配置されている。 白熱電球５０は、一端にピンチシール部５２が形成され、他端に排気管残部５３が形成された、石英ガラスよりなる円筒状のバルブ５１を有し、このバルブ５１内には、平面状に形成されたフィラメント５５が配置されている。具体的には、フィラメント５５は、それぞれバルブ５１の管軸に略平行に伸びる、例えばタングステンよりなる複数のコイル状のフィラメントセグメント５６がトビ部（図示省略）によって連結されて構成されており（図１のフィラメント２０参照）、フィラメントセグメント５６の各々は、当該フィラメント５５からの光が効率的に照射されるよう、同一平面上（図１２において紙面に垂直な方向と上下方向とによって形成される平面上）に沿って並ぶよう配置されている。また、バルブ５１におけるピンチシール部５２には、有底筒状の口金碍子５８が設けられている。

このような白熱電球５０を有するスポットライトにおいては、演出等の観点から、例えば人などの照明対象体が位置する照明対象領域のみを照明すること、すなわち、照明対象領域に光が照射され、かつ、照明対象領域以外の領域、例えば照明対象領域の周辺領域には、光が照射されないことが要求される。

特開２００１−３１９６２４号公報

しかしながら、従来の白熱電球５０を有するスポットライトにおいては、白熱電球５０のフィラメント５５から直接放射される光以外の漏れ光が存在するため、照明対象領域の周辺領域にも光が照射されてしまい、照明対象体が位置する領域のみを照明することは困難である。
本発明者らは、このような漏れ光が生ずる原因を検討したところ、フィラメント５５からの光Ｌ１が口金碍子５８の内壁面や上端面に乱反射して生ずる反射光Ｌ２がレンズ７０に入光することにより、ハレーションを引き起こすためであることが判明した。また、一般的な口金碍子は、白色セラミックスによって形成されているため、乱反射して生ずる反射光Ｌ２が強くなり、引き起こされるハレーションが強くなっていることも判明した。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、フィラメントからの光が口金碍子に反射されて生じるハレーションが抑制され、例えばスポットライトの光源として利用したときに漏れ光が少ない白熱電球を提供することにある。

本発明の白熱電球は、一端にシール部が形成された筒状のバルブと、このバルブのシール部を取り囲むよう設けられた筒状の口金碍子と、前記バルブ内において平面状に形成されたフィラメントとを有する白熱電球において、
前記バルブのシール部が下方を向くよう配置したときに、前記口金碍子の周壁は、前記フィラメントに係る平面を境界として、正面側の領域部分が背面側の領域部分より高くなるよう形成されており、
前記フィラメントの中心から当該フィラメントに係る平面に垂直な正面側の方向に光中心距離と同じ距離だけ離れた点をＳとし、前記フィラメントに係る平面からそれに垂直な方向に伸びる直線と前記口金碍子の周壁における正面側の領域部分の上端の外周縁との交点をＰとしたとき、前記バルブの管軸を含む前記フィラメントに係る平面に垂直な断面において、前記口金碍子の周壁における背面側の領域部分の上端が、点Ｓと点Ｐとを通過する基準直線の高さレベルより下方に位置されていることを特徴とする。

本発明の白熱電球においては、前記口金碍子の下端の中心から前記フィラメントに係る平面に垂直な正面側の方向に光中心距離と同じ距離だけ離れた点をＲとしたとき、前記口金碍子の周壁における正面側の領域部分の上端が、点Ｒと前記フィラメントの下端とを通過する他の基準直線の高さレベルより下方に位置されていることが好ましい。

本発明の白熱電球によれば、口金碍子の周壁は、前記フィラメントに係る平面を境界として、正面側の領域部分が背面側の領域部分より高くなるよう形成されており、当該背面側の領域部分の上端が特定の基準直線の高さレベルより下方に位置されることにより、フィラメントからの光が口金碍子の周壁における背面側の領域部分の内壁面に反射されても、この反射光は 口金碍子の周壁における正面側の領域部分によって遮断されるので、フィラメントからの光が口金碍子に反射されて生じるハレーションを抑制することができ、従って、例えばスポットライトの光源として利用したときに漏れ光を少なくすることができる。
また、前記バルブの管軸を含む前記フィラメントに係る平面に垂直な断面において、口金碍子の周壁における正面側の領域部分の上端が、他の特定の基準直線の高さレベルより下方に位置されることにより、フィラメントからの光が口金碍子の周壁における正面側の領域部分の上端面で反射されて生じるハレーションを抑制することができ、従って、例えばスポットライトの光源として利用したときに漏れ光を一層少なくすることができる。

本発明の白熱電球の一例における構成をバルブおよび口金碍子の一部を破断して示す説明用正面図である。 図１の白熱電球を特定の基準直線と共に示す説明側面図である。 図１に示す白熱電球における口金碍子を示す説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図である。 図１の白熱電球を他の特定の基準直線と共に示す説明用側面図である。 本発明の白熱電球を具えたスポットライトの構成の概略を示す説明図である。 口金碍子の変形例を示す説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図である。 口金碍子の他の変形例を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 口金碍子の更に他の変形例を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 フィラメントの変形例を示す説明図である。 実施例１に係るスポットライトの照度分布を示す図である。 比較例１に係るスポットライトの照度分布を示す図である。 従来の白熱電球を具えたスポットライトの構成の概略を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の白熱電球の一例における構成をバルブおよび口金碍子の一部を破断して示す説明用正面図である。
この白熱電球１０は、石英ガラスよりなる円筒状のバルブ１１を有し、このバルブ１１の一端には、ピンチシール部１２が形成され、当該バルブ１１の他端には、排気管残部１３が形成されている。
バルブ１１内における中央位置には、平面状に形成されたフィラメント２０がその中心がバルブ１１の管軸上に位置するよう配置されている。図示の例のフィラメント２０を具体的に説明すると、フィラメント２０は、それぞれバルブ１１の管軸に略平行に伸びる、例えばタングステンよりなる複数（図示の例では６つ）のコイル状のフィラメントセグメント２１を有し、これらのフィラメントセグメント２１が、それぞれの軸が同一平面上に沿って並ぶよう配置され、フィラメントセグメント２１の端部が、隣接するフィラメントセグメント２１の端部にトビ部２２によって互いに一体に連結されて構成され、これにより、フィラメント２０全体が平面状とされている。
フィラメント２０の一端部２３および他端部２４は、一対の内部リード棒２５の先端部に巻回されて接続されている。内部リード棒２５の各々の基端部は、ピンチシール部１２内に互いに離間して埋設された例えばモリブデンよりなる一対の金属箔２６の一端部に接続された状態で、当該ピンチシール部１２に気密に融着されて固定され、金属箔２６の各々の他端部には、ピンチシール部１２から外方に伸びる、例えばタングステンよりなる外部リード棒２７が接続されている。

バルブ１１内におけるピンチシール部１２とフィラメント２０との間には、柱上の第１のガラス片３０が、内部リード棒２５の各々に融着して固定された状態で、バルブ１１の管軸と略垂直な方向に沿って配置されており、この第１のガラス片３０には、フィラメント２０に向かって伸びる複数（図示の例では２つ）のアンカー３１が固定され、当該アンカー３１の先端部がフィラメント２０のトビ部２２に係合されており、これにより、フィラメント２０は、アンカー３１を介して第１のガラス片３０に支持されている。
また、バルブ１１内には、当該バルブ１１の管軸に沿って伸びる棒状のサポータ２８が配置され、このサポータ２８の一端部は、第１のガラス片３０に固定され、当該サポータ２８の他端部は、バルブ１１の排気管残部１３に進入して固定されている。
バルブ１１内における排気管残部１３とフィラメント２０との間には、柱状の第２のガラス片３２が、サポータ２８に融着して固定された状態で、バルブ１１の管軸と略垂直な方向に沿って配置されており、この第２のガラス片３２には、フィラメント２０に向かって伸びる複数（図示の例では３つ）のアンカー３３が固定され、当該アンカー３３の先端部がフィラメント２０のトビ部２２に係合されており、これにより、フィラメント２０は、アンカー３３を介して第２のガラス片３２に支持されている。

バルブ１１のピンチシール部１２には、当該ピンチシール部１２を取り囲むよう、例えばセラミックスよりなる有底円筒状の口金碍子４０が設けられている。図示の例の口金碍子４０の周壁は、底部４１上に形成された胴部４２と、この胴部４２に連続して形成された、その外周の径が先端に向かって小径となるテーパ部４３とよりなるものである。
口金碍子４０の底部４１の外面には、当該底部４１に垂直に伸びるピン状の一対の接続端子４４が設けられており、接続端子４４の各々は、リード線３５を介して外部リード棒２７に電気的に接続されている。

図２に示すように、口金碍子４０の周壁は、白熱電球１０をそのバルブ１１のピンチシール部１２が下方を向くよう配置したときに、フィラメント２０に係る平面Ｆを境界として、正面側（図２において左側）の領域部分４０ａが背面側の領域部分４０ｂより高くなるよう形成されている。そして、フィラメント２０の中心Ｏから当該フィラメント２０に係る平面に垂直な正面側の方向に光中心距離Ｌと同じ距離だけ離れた点をＳとし、フィラメント２０に係る平面Ｆから当該平面Ｆに垂直な方向に伸びる直線と口金碍子４０の周壁における正面側の領域部分４０ａの上端の外周縁との交点をＰとしたとき、バルブ１１の管軸を含むフィラメント２０に係る平面Ｆに垂直な断面（図２において、口金碍子４０の断面と同一の断面）において、口金碍子４０の周壁における背面側の領域部分４０ｂの上端が、点Ｓと点Ｐとを通過する特定の基準直線Ａの高さレベルより下方に位置されている。
ここで、「光中心距離」とは、フィラメント２０の中心から口金碍子の下端すなわち底部の外面までの距離を意味し、例えばスポットライトにおける反射鏡は、一般的に、光中心距離を半径とする半球面に沿って形成される。

図示の例の口金碍子４０は、図３にも示すように、その周壁におけるフィラメント２０に係る平面が位置される箇所に溝部Ｄが形成され、この溝部Ｄより正面側の領域部分４０ａは、その上端が第１のガラス片３０より高い位置まで伸びた状態に形成されており、これにより、第１のガラス片３０の正面側が口金碍子４０の周壁における正面側の領域部分４０ａによって取り囲まれている。一方、口金碍子４０の溝部Ｄより背面側の領域部分４０ｂにおいては、その上端が正面側の領域部分４０ａの上端より低い位置にあり、更に、当該領域部分４０ｂの上端面には、半円形状の切欠きＫが形成されている。

また、この例の白熱電球１０においては、図４に示すように、口金碍子４０の下端すなわち底部４１の外面から、フィラメント２０に係る平面Ｆに垂直な正面側の方向に光中心距離Ｌと同じ距離だけ離れた点をＲとしたとき、口金碍子４０の周壁における正面側の領域部分４０ａの上端が、点Ｒとフィラメント２０の下端とを通過する他の特定の基準直線Ｂの高さレベルより下方に位置されている。

口金碍子４０の周壁における正面側の領域部分４０ａの上端面の幅（周壁の厚み）は、１．５ｍｍ以下であることが好ましく、これにより、フィラメント２０からの光が当該領域部分４０ａの上端面に反射して生ずる反射光を低減することができ、フィラメントからの光が口金碍子の周壁における正面側の領域部分の上端面で反射されて生じるハレーションを抑制することができる。

また、口金碍子４０の周壁における正面側の領域部分４０ａにおいては、その上端面およびそれに続く内周壁面の上端領域が非光反射性のものであることが好ましい。
非光反射性を付与するためには、上記の表面領域に例えば黒色塗装を施せばよい。
また、正面側の領域部分４０ａの内周壁面における非光反射性とされる上端領域は、当該領域部分４０ａの上端から下方に５ｍｍ以上の離れた位置までの領域であることが好ましい。
このような構成を採用することにより、フィラメント２０からの光が口金碍子４０の周壁における正面側の領域部分４０ａの上端面および内周壁面で反射されて生じるハレーションを抑制することができる。

上記の白熱電球１０によれば、口金碍子４０の周壁は、フィラメント２０に係る平面Ｆを境界として、正面側の領域部分４０ａが背面側の領域部分４０ｂより高くなるよう形成されており、当該背面側の領域部分４０ｂの上端が特定の基準直線Ａの高さレベルより下方に位置されることにより、フィラメント２０からの光が口金碍子４０の周壁における背面側の領域部分４０ｂの内周壁面に反射されても、この反射光は 口金碍子４０の周壁における正面側の領域部分４０ｂによって遮断されるので、フィラメント２０からの光が口金碍子４０に反射されて生じるハレーションを抑制することができ、従って、例えばスポットライトの光源として利用したときに漏れ光を少なくすることができる。
また、口金碍子４０の周壁における正面側の領域部分４０ａの上端が、他の特定の基準直線Ｂの高さレベルより下方に位置されることにより、フィラメント２０からの光が口金碍子４０の周壁における正面側の領域部分４０ａの上端面で反射されて生じるハレーションを抑制することができ、従って、例えばスポットライトの光源として利用したときに漏れ光を一層少なくすることができる。

図５は、本発明の白熱電球を具えたスポットライトの構成の概略を示す説明図である。このスポットライトは、例えば図１に示す白熱電球１０を有し、この白熱電球１０の後方には、白熱電球１０からの光を反射する半球状の反射鏡４５が配置されている。この反射鏡４５の反射面は、白熱電球１０の光中心距離Ｌを半径とする球面Ｑに沿って形成されている。また、白熱電球１０の前方には、白熱電球１０からの光および反射鏡４５からの反射光を集光するレンズ４６が、その光軸がフィラメント２０の中心から当該フィラメント２０に係る平面Ｆに垂直な方向に伸びる直線上に位置するよう配置されている。
このようなスポットライトにおいては、白熱電球１０のフィラメント２０から放射された光は、直接または反射鏡４５に反射された後、レンズ４６によって集光され、例えば人などの照明対象体が位置する照明対象領域に照射される。
而して、このようなスポットライトによれば、本発明の白熱電球１０を有するため、フィラメント２０からの光が口金碍子４０に反射されて生じるハレーションが抑制されるので、漏れ光の低減化を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、口金碍子は、図３に示す形状のものに限定されず、図６に示すように、正面側の領域部分４０ａの上端と背面側の領域部分４０ｂの上端との間に段部が形成されることにより、正面側の領域部分４０ａが背面側の領域部分４０ｂより高くなるよう形成されていてもよい。また、口金碍子は、図７に示すように、矩形の有底筒状であって、その正面側の外壁面および背面側の外壁面がテーパ状に形成され、背面側の領域部分４０ｂの上端面がテーパ状とされることにより、正面側の領域部分４０ａが背面側の領域部分４０ｂより高くなるよう形成されていてもよい。更に、口金碍子は、図８に示すように、矩形の有底筒状であって、その正面側の外壁面および背面側の外壁面がテーパ状に形成され、正面側の領域部分４０ａの上端と背面側の領域部分４０ｂの上端との間に段部が形成されることにより、正面側の領域部分４０ａが背面側の領域部分４０ｂより高くなるよう形成されていてもよい。また、口金碍子を形成する筒状体は、円形、矩形のものに限られず、六角形、その他の多角形のものであってもよい。
また、フィラメント２０は、平面状に形成されたものであれば、図１に示す形状のものに限定されず、例えば図９（ａ）に示すように、複数のフィラメントセグメント２１が平行に並ぶよう配置され、かつ、隣接するフィラメントセグメント２１の両端の高さレベルが互いに異なるよう配置されてなるもの、図９（ｂ）に示すように、４つのフィラメントセグメント２１がＭ字型に配置されてなるもの、図９（ｃ）に示すように、単一のフィラメントセグメント２１が波状に湾曲されてなるものであってもよい。

〈実施例１〉
図１〜図４に示す構成に従い、下記の仕様のバルブ、フィラメントおよび口金碍子を用いて、本発明に係る白熱電球を作製した。
バルブは、石英ガラスよりなり、排気管残部を除く全長が１１３ｍｍ、内径が２０ｍｍ、外径が２３ｍｍ、ピンチシール部の長さは２５ｍｍである。
フィラメントは、タングステンよりなり、６つのフィラメントセグメントの長さは、それぞれ１４ｍｍであり、フィラメント形成領域における管軸方向の寸法が１４ｍｍ、管軸方向と垂直な方向の寸法が１２．７ｍｍである。
口金碍子の寸法は、底部の外径が３５ｍｍ、高さ（軸方向の長さ）が５３ｍｍであり、上端から１０ｍｍまでの部分がテーパ部とされている。また、口金碍子の周壁における正面側の領域部分の上端面の幅（周壁の厚み）は、１．０ｍｍである。
作製した白熱電球は、定格電力が１０００Ｗ、全光束が２１６００ｌｍ、色温度が３０２０Ｋのものである。
また、この白熱電球は、その光中心距離が９０ｍｍであり、口金碍子の周壁における背面側の領域部分の上端が、点Ｓと点Ｐとを通過する特定の基準直線の高さレベルより下方に位置され、かつ、口金碍子の周壁における正面側の領域部分の上端が、点Ｒとフィラメントの下端とを通過する他の特定の基準直線の高さレベルより下方に位置されているものである。

次いで、図５に示す構成に従い、上記の白熱電球、口径１８０ｍｍのレンズ、および半径が９０ｍｍの球面反射鏡を用い、スポットライトを作製した。ここで、白熱電球からレンズまでの距離が９０ｍｍ、白熱電球から球面反射鏡までの距離が９０ｍｍとなるよう、レンズ、白熱電球および球面反射鏡を配置した。
そして、上記のスポットライトを点灯し、スポットライトからの光の照射面の照度分布を測定した。結果を図１０に示す。

〈比較例１〉
口金碍子を下記の仕様のものに変更したこと以外は、実施例１と同様の構成の白熱電球およびスポットライトを作製し、このスポットライトからの光の照射面の照度分布を測定した。結果を図１１に示す。

図１０および図１１の結果から明らかなように、比較例１に係るスポットライトにおいては、計測位置Ｇにおいて、光が口金碍子に反射されて生じるハレーションによる漏れ光があるのに対し、実施例１に係るスポットライトによれば、計測位置Ｇにおいて、ハレーションによる漏れ光が低減されていることが確認された。

１０ 白熱電球
１１ バルブ
１２ ピンチシール部
１３ 排気管残部
２０ フィラメント
２１ フィラメントセグメント
２２ トビ部
２３ フィラメントの一端部
２４ フィラメントの他端部
２５ 内部リード棒
２６ 金属箔
２７ 外部リード棒
２８ サポータ
３０ 第１のガラス片
３１ アンカー
３２ 第２のガラス片
３３ アンカー
３５ リード線
４０ 口金碍子
４０ａ 正面側の領域部分
４０ｂ 背面側の領域部分
４１ 底部
４２ 胴部
４３ テーパ部
４４ 接続端子
４５ 反射鏡
４６ レンズ
５０ 白熱電球
５１ バルブ
５２ ピンチシール部
５３ 排気管残部
５５ フィラメント
５６ フィラメントセグメント
５８ 口金碍子
６０ 反射鏡
７０ レンズ
Ａ 特定の基準直線
Ｂ 他の特定の基準直線
Ｄ 溝部
Ｆ フィラメントに係る平面
Ｋ 切欠き
Ｏ フィラメントの中心

Claims (2)

1. 一端にシール部が形成された筒状のバルブと、このバルブのシール部を取り囲むよう設けられた筒状の口金碍子と、前記バルブ内において平面状に形成されたフィラメントとを有する白熱電球において、
   前記バルブのシール部が下方を向くよう配置したときに、前記口金碍子の周壁は、前記フィラメントに係る平面を境界として、正面側の領域部分が背面側の領域部分より高くなるよう形成されており、
   前記フィラメントの中心から当該フィラメントに係る平面に垂直な正面側の方向に光中心距離と同じ距離だけ離れた点をＳとし、前記フィラメントに係る平面からそれに垂直な方向に伸びる直線と前記口金碍子の周壁における正面側の領域部分の上端の外周縁との交点をＰとしたとき、前記バルブの管軸を含む前記フィラメントに係る平面に垂直な断面において、前記口金碍子の周壁における背面側の領域部分の上端が、点Ｓと点Ｐとを通過する基準直線の高さレベルより下方に位置されていることを特徴とする白熱電球。
2. 前記口金碍子の下端の中心から前記フィラメントに係る平面に垂直な正面側の方向に光中心距離と同じ距離だけ離れた点をＲとしたとき、前記口金碍子の周壁における正面側の領域部分の上端が、点Ｒと前記フィラメントの下端とを通過する他の基準直線の高さレベルより下方に位置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。

Images