JP2013131467A - Incandescent lamp, and filament - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an incandescent lamp including a filament which converts power into visible light with high efficiency.SOLUTION: The incandescent lamp has a translucent airtight container, a filament arranged in the translucent airtight container, and a lead wire for supplying a current to the filament. The filament includes a substrate composed of a first metal material, and a metal film composed of a second metal material and covering at least a part of the substrate. The second metal material composing a metal film has a melting point lower than that of the first metal material composing the substrate. Since light of large energy (visible light) can be radiated by bremsstrahlung of a metal film having a melting point lower than that of the substrate, an incandescent lamp having a high visible light luminous flux efficiency can be obtained.

Description

本発明は、エネルギー利用効率を改善した光源用フィラメントに関し、特に、フィラメントを用いた白熱電球ならびに熱電子放出源に関する。   The present invention relates to a light source filament with improved energy utilization efficiency, and more particularly to an incandescent lamp and a thermionic emission source using the filament.

タングステンフィラメント等に電流を流すことにより、フィラメントを加熱し、電球とする白熱電球が広く用いられている。白熱電球は、太陽光に近い演色性に優れた放射スペクトルが得られ、白熱電球の電力から光への変換効率は80%以上になるが、放射光の波長成分は、図1に示すように赤外放射光成分が90%以上である(図1の3000Kの場合)。このため、白熱電球の電力から可視光への変換効率は、凡そ15 lm/Wと低い値になる。一方、蛍光灯は、電力から可視光への変換効率が約90 lm/Wであり、白熱電球よりも大きい。このため、白熱電球は、演色性に優れているが、環境負荷が大きいという問題がある。   Incandescent light bulbs are widely used in which a current is passed through a tungsten filament or the like to heat the filament to form a light bulb. An incandescent bulb has a radiation spectrum with excellent color rendering properties close to that of sunlight, and the conversion efficiency from the power of the incandescent bulb to light is 80% or more, but the wavelength component of the emitted light is as shown in FIG. The infrared radiation component is 90% or more (in the case of 3000K in FIG. 1). For this reason, the conversion efficiency from the electric power of the incandescent light bulb to visible light is as low as about 15 lm / W. On the other hand, the fluorescent lamp has a conversion efficiency from electric power to visible light of about 90 lm / W, which is larger than the incandescent lamp. For this reason, incandescent bulbs are excellent in color rendering, but have a problem of a large environmental load.

白熱電球を高効率化・高輝度化・長寿命化する試みとして,様々な提案がなされている。例えば、特許文献1および2には、電球内部に不活性ガスやハロゲンガスを封入することにより、蒸発したフィラメント材料をハロゲン化してフィラメントに帰還させ(ハロゲンサイクル)、フィラメント温度をより高くする構成が提案されている。一般的にこれらはハロゲンランプと呼ばれている。これにより、可視光への電力変換効率の上昇およびフィラメント寿命の延長の効果が得られる。この構成では、高効率化並びに長寿命化のために、封入ガスの成分並びに圧力の制御が重要となる。   Various proposals have been made as attempts to increase the efficiency, brightness, and life of incandescent bulbs. For example, Patent Documents 1 and 2 have a configuration in which an inert gas or a halogen gas is sealed inside a light bulb, whereby the evaporated filament material is halogenated and returned to the filament (halogen cycle) to increase the filament temperature. Proposed. These are generally called halogen lamps. Thereby, the effect of the increase in the power conversion efficiency to visible light and the extension of a filament lifetime is acquired. In this configuration, it is important to control the components of the sealed gas and the pressure in order to increase the efficiency and extend the life.

特許文献3−5には、電球ガラスの表面に赤外線反射コートを施し、フィラメントから放射された赤外光を反射して、フィラメントに戻し、吸収させる構成が開示されている。これにより、赤外光をフィラメントの再加熱に利用し、高効率化を図っている。   Patent Documents 3 to 5 disclose a configuration in which an infrared light reflection coating is applied to the surface of a bulb glass so that infrared light emitted from the filament is reflected, returned to the filament, and absorbed. As a result, infrared light is used for reheating the filament to increase efficiency.

特許文献6−9には、フィラメント自体に微細構造体を作製し,その微細構造体の物理的効果により,赤外放射を抑制し,可視光放射の割合を高めるという構成が提案されている。   Patent Documents 6-9 propose a configuration in which a fine structure is produced in the filament itself, and infrared radiation is suppressed and the proportion of visible light radiation is increased by the physical effect of the fine structure.

特開昭60−253146号公報JP-A-60-253146 特開昭62−10854号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-10854 特開昭59−58752号公報JP 59-58752 A 特表昭62−501109号公報JP-T 62-501109 特開2000−123795号公報JP 2000-123795 A 特表2001−519079号公報JP 2001-519079 特開平6−5263号公報JP-A-6-5263 特開平6−2167号公報JP-A-6-2167 特開2006−205332号公報JP 2006-205332 A

F. Kusunoki et al., Jpn. J. Appl. Phys. 43, 8A, 5253(2004).F. Kusunoki et al., Jpn. J. Appl. Phys. 43, 8A, 5253 (2004).

しかしながら,特許文献1,2のようにハロゲンサイクルを利用する技術は、寿命延伸効果を図ることはできるが、変換効率を大きく改善することは困難である。   However, techniques using a halogen cycle as in Patent Documents 1 and 2 can achieve a life extension effect, but it is difficult to greatly improve the conversion efficiency.

また,特許文献3−5のように、赤外放射を赤外線反射コートで反射して、フィラメントに再吸収させる技術は、フィラメントによる赤外光の反射率が70%と高いために再吸収が効率良く起こらない。また,赤外線反射コートで反射された赤外光が、フィラメント以外の他の部分,例えばフィラメント保持部分並びに口金等に吸収され,フィラメントの加熱に利用されない。このため,本技術により、変換効率を大きく改善することは困難である。   In addition, as in Patent Documents 3-5, the technique of reflecting infrared radiation with an infrared reflecting coat and reabsorbing the filament to the filament has a high reflectivity of 70% for infrared light, so reabsorption is efficient. It does n’t happen well. Further, the infrared light reflected by the infrared reflective coating is absorbed by other parts other than the filament, such as the filament holding part and the base, and is not used for heating the filament. For this reason, it is difficult to greatly improve the conversion efficiency by this technology.

特許文献6−9のように微細構造により赤外放射光の抑制効果を図る技術は、非特許文献1のように赤外放射スペクトルの極一部分の波長に対して放射増強並びに抑制効果を示す報告は存在するものの、広範囲な赤外光全体に亘って赤外放射光の抑制を図ることは非常に困難である。これは、ある波長が抑制されると,別の波長は増強される性質のためである。このため、本技術を利用して大幅な効率改善を図ることは難しいと考えられている。また,微細構造作製に際して,電子ビームリソグラフィー等の高度な微細加工技術を利用するため,これを使用した光源は非常に高価なものとなる。更に,高温耐熱部材であるW基体上に微細構造を作り込んでも1000℃程度の加熱温度で微細構造部分が溶融並びに破壊してしまうと言う問題も存在する。   The technology which aims at the suppression effect of infrared radiation by fine structure like patent documents 6-9 is a report which shows the radiation enhancement and suppression effect with respect to the wavelength of the extreme part of an infrared radiation spectrum like nonpatent literature 1. However, it is very difficult to suppress infrared radiation over a wide range of infrared light. This is because when one wavelength is suppressed, another wavelength is enhanced. For this reason, it is considered difficult to achieve significant efficiency improvements using this technology. In addition, since a fine structure such as electron beam lithography is used for manufacturing a fine structure, a light source using this is very expensive. Further, there is a problem that even if a fine structure is formed on a W substrate which is a high temperature heat-resistant member, the fine structure portion is melted and destroyed at a heating temperature of about 1000 ° C.

本発明の目的は、電力を可視光に変換する効率が高いフィラメントを備えた白熱電球を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an incandescent lamp including a filament with high efficiency for converting electric power into visible light.

上記目的を達成するために、本発明によれば、透光性気密容器と、当該透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、フィラメントに電流を供給するためのリード線とを有する白熱電球が提供される。フィラメントは、第1の金属材料により構成された基体と、第2の金属材料により構成され、基体の少なくとも一部を被覆する金属膜とを備える。金属膜を構成する第2の金属材料の融点は、基体を構成する第1の金属材料の融点よりも低い。   In order to achieve the above object, according to the present invention, an incandescent bulb having a translucent airtight container, a filament disposed in the translucent airtight container, and a lead wire for supplying a current to the filament. Is provided. The filament includes a base made of a first metal material and a metal film made of a second metal material and covering at least a part of the base. The melting point of the second metal material constituting the metal film is lower than the melting point of the first metal material constituting the substrate.

本発明によれば、基体よりも融点が低い金属膜の制動放射により、大きなエネルギー(可視光)の光を放射することができるため、可視光光束効率の高い白熱電球が得られる。   According to the present invention, light of a large energy (visible light) can be emitted by bremsstrahlung of a metal film having a melting point lower than that of the substrate, so that an incandescent bulb with high visible light luminous efficiency can be obtained.

従来のタングステンフィラメントの放射エネルギーの波長依存性を示すグラフ。The graph which shows the wavelength dependence of the radiation energy of the conventional tungsten filament. (a)および(b)制動放射により放射されるエネルギーを示す説明図。Explanatory drawing which shows the energy radiated | emitted by (a) and (b) bremsstrahlung. 本発明のフィラメントの金属膜による制動放射を示す説明図。Explanatory drawing which shows the bremsstrahlung by the metal film of the filament of this invention. 具体的な実施形態のフィラメント(W基材+Mo膜)の入力エネルギーと輝度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the input energy and brightness | luminance of the filament (W base material + Mo film | membrane) of specific embodiment. 実施形態の白熱電球の切り欠き断面図。The cutout sectional view of the incandescent lamp of an embodiment.

本発明の白熱電球は、透光性気密容器と、透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、フィラメントに電流を供給するためのリード線とを有する。本発明では、フィラメントは、第1の金属材料により構成された基体と、第2の金属材料により構成され、基体の少なくとも一部を被覆する金属膜とを備える構成とする。金属膜を構成する第2の金属材料は、融点が基体を構成する第1の金属材料の融点よりも低いものを用いる。これにより、後述する制動放射の原理を利用して、フィラメントの可視光放射効率を向上させることができる。   The incandescent lamp of the present invention has a light-transmitting airtight container, a filament disposed in the light-transmitting airtight container, and a lead wire for supplying a current to the filament. In the present invention, the filament includes a base made of the first metal material and a metal film made of the second metal material and covering at least a part of the base. As the second metal material constituting the metal film, a material having a melting point lower than that of the first metal material constituting the substrate is used. Thereby, the visible light radiation efficiency of a filament can be improved using the principle of bremsstrahlung mentioned below.

金属膜を構成する第2の金属材料の融点は、リード線から電流の供給を受けて基体が可視光を放射する温度よりも、高いことが望ましい。   It is desirable that the melting point of the second metal material constituting the metal film is higher than the temperature at which the substrate emits visible light when current is supplied from the lead wire.

すなわち、金属膜を構成する第2の金属材料の融点は、第1の金属材料であるリード線を通電加熱して定常状態として使用するリード線温度(例えば2300K)よりも、高いことが望ましい。   That is, it is desirable that the melting point of the second metal material constituting the metal film is higher than the lead wire temperature (for example, 2300 K) at which the lead wire, which is the first metal material, is energized and heated and used as a steady state.

金属膜を構成する第2の金属材料は、リード線から電流の供給を受けて基体が光を放射する温度で、軟化することが好ましい。   The second metal material forming the metal film is preferably softened at a temperature at which the substrate emits light upon receiving a current supplied from the lead wire.

すなわち、金属膜を構成する第2の金属材料の融点は、第1の金属材料であるリード線を通電加熱して定常状態として使用するリード線温度(例えば2300K)で、軟化することが望ましい。   That is, it is desirable that the melting point of the second metal material constituting the metal film is softened at a lead wire temperature (for example, 2300 K) that is used as a steady state by energizing and heating the lead wire that is the first metal material.

より具体的には,基体の構成する第1の金属材料は、例えば、リード線から電流の供給を受けて通電加熱された基体が到達する温度が2300K以上のものを用いることができる。金属膜を構成する第2の金属材料として、例えば融点が、2500K以上であるものを用いることができる。   More specifically, as the first metal material constituting the substrate, for example, a material that reaches a temperature of 2300K or more when the substrate heated by energization by receiving a current from a lead wire can be used. As the second metal material constituting the metal film, for example, a material having a melting point of 2500 K or more can be used.

本発明の原理を図2および図3を用いて説明する。本発明は、制動放射(電子のコンプトン散乱)の原理を利用して、可視光放射効率を向上させる。図2(a)に示すように、制動放射においては、電子が、熱による原子の格子振動で散乱される際に生じる運動量変化が光として放射される。原子の格子振動で散乱される前の電子の運動量をP、散乱後の電子の運動量をP’とした場合、(P’−P)のエネルギーが光放射エネルギーとなる。よって、散乱後の電子の運動量が大きいほど、光放射エネルギーも大きくなる。同じ金属材料である場合、図2(b)に示すように高温時の方が、格子振動が大きくなるため、散乱後の電子の運動量P’も大きくなり、光放射エネルギーも大きくなる。すなわち、フィラメントの温度が高いほど、大きな格子振動が生じるため、高いエネルギー、すなわち波長の短い可視光波長域の光が放射される。   The principle of the present invention will be described with reference to FIGS. The present invention utilizes the principle of bremsstrahlung (electron Compton scattering) to improve visible light radiation efficiency. As shown in FIG. 2A, in bremsstrahlung, the momentum change that occurs when electrons are scattered by lattice vibration of atoms due to heat is emitted as light. When the momentum of electrons before being scattered by the lattice vibration of atoms is P, and the momentum of electrons after scattering is P ′, the energy of (P′−P) is the light radiation energy. Thus, the greater the momentum of the scattered electrons, the greater the light radiation energy. In the case of the same metal material, as shown in FIG. 2B, the lattice vibration increases at a high temperature, so that the momentum P ′ of electrons after scattering increases and the light radiation energy also increases. That is, as the temperature of the filament is higher, a larger lattice vibration is generated, so that high energy, that is, light having a short wavelength in the visible wavelength region is emitted.

本発明では、基体よりも低融点の金属材料で構成した金属膜で基体を被覆することにより、基体と同じ温度でありながら、低融点の金属膜を軟化状態(溶融状態または液体状態)に近い状態にする。この状態では金属膜の原子は、図3のように結晶格子の位置からずれて大きく動くことができるようになる。格子から抜け出した原子の速度は、電子の速度と比較すると非常に遅いが、質量が電子の10000倍以上あるため、電子に与える運動量変化は非常に大きくなる。よって、固体状態のフィラメントから発せられる放射よりも、基体よりも融点に近い温度の金属膜から高いエネルギーの光を放出することができるようになる。これにより、高エネルギー(可視光成分)の光を高効率で放射することができる。   In the present invention, by covering the substrate with a metal film made of a metal material having a lower melting point than the substrate, the metal film having a low melting point is close to a softened state (molten state or liquid state) at the same temperature as the substrate. Put it in a state. In this state, the atoms of the metal film can move greatly out of the position of the crystal lattice as shown in FIG. The velocity of the atoms that have escaped from the lattice is very slow compared to the velocity of the electrons, but since the mass is 10,000 times or more that of the electrons, the change in momentum given to the electrons becomes very large. Therefore, higher energy light can be emitted from the metal film having a temperature closer to the melting point than that of the substrate, rather than the radiation emitted from the filament in the solid state. Thereby, light of high energy (visible light component) can be emitted with high efficiency.

また,基体よりも融点に近い金属膜の原子は,固体の結晶位置に存在する原子よりも,乱雑な動きをおこなうため,電子の散乱回数が多くなる。これにより、放射される光量が多くなる。   In addition, the atoms of the metal film closer to the melting point than the substrate cause more erratic movement than the atoms present in the solid crystal position, so that the number of electron scattering increases. Thereby, the emitted light quantity increases.

このように、基体よりも低融点の金属膜で基体を被覆することにより、基体のみの場合と比較して、高エネルギー(可視光成分)の光を多く発するフィラメントを提供できる。   Thus, by covering the substrate with a metal film having a melting point lower than that of the substrate, it is possible to provide a filament that emits a lot of high energy (visible light component) light as compared to the case of the substrate alone.

フィラメントの基体そのものを低融点の金属材料で構成せず、基体上に基体よりも低融点の金属膜を配置する構成としているのは、フィラメントの基体そのものを低融点の金属材料で構成してしまうと、融点より200−300K低い温度で基体を構成する金属材料の軟化が始まり、十分な光量の放射を得ることができる温度(例えば2300K)に達する前にフィラメント自体の自立が困難となり破断等が始まるからである。本発明では、基体をそれよりも低融点の金属膜で被覆することにより、十分な光量を得ることができる温度まで加熱することができ、かつ、表面の金属膜の格子振動を大きくし、可視光放射効率を向上させることができる構成を実現する。   The filament base itself is not composed of a low melting point metal material, and a metal film having a melting point lower than that of the base is arranged on the base. The filament base itself is composed of a low melting point metal material. Then, the softening of the metal material constituting the substrate starts at a temperature 200-300K lower than the melting point, and the filament itself becomes difficult to stand before reaching a temperature at which a sufficient amount of radiation can be obtained (for example, 2300K). Because it begins. In the present invention, by coating the substrate with a metal film having a lower melting point, the substrate can be heated to a temperature at which a sufficient amount of light can be obtained, and the lattice vibration of the metal film on the surface is increased to make it visible. A configuration capable of improving the light emission efficiency is realized.

基材としては、例えば、HfC(融点4160K),TaC(融点4150K),ZrC(融点3810K),C(融点3800K),W(融点3680K)、Re(融点3453K),Os(融点3327K),Ta(融点3269K),Mo(融点2890K),Nb(融点2741K),Ir(融点2683K),Ru(融点2583K),Rh(融点2239K),V(融点2160K),Cr(融点2130K),および、Zr(融点2125K)、のうちのいずれか、もしくは、これらのうちのいずれか少なくとも1つを含有する合金で、融点が2500K以上の金属材料を用いることができる。   Examples of the base material include HfC (melting point 4160K), TaC (melting point 4150K), ZrC (melting point 3810K), C (melting point 3800K), W (melting point 3680K), Re (melting point 3453K), Os (melting point 3327K), Ta. (Melting point 3269K), Mo (melting point 2890K), Nb (melting point 2741K), Ir (melting point 2683K), Ru (melting point 2583K), Rh (melting point 2239K), V (melting point 2160K), Cr (melting point 2130K), and Zr (Melting point 2125K), or an alloy containing at least one of them, and a metal material having a melting point of 2500K or more can be used.

金属膜を構成する材料としては、上記基材を構成する材料として列記した金属のうちのいずれか、もしくは、これらのうちのいずれかを少なくとも1つを含有する合金であって、基材よりも融点が低いものを用いることができる。   As a material constituting the metal film, any of the metals listed as the material constituting the base material, or an alloy containing at least one of these, than the base material Those having a low melting point can be used.

例えば、一般的にフィラメント材料として用いられているWを基材とした場合、金属膜をRe,Os,Ta,Mo,Nb,Ir,Ru,Rh,V,Cr,およびZrのうちのいずれかで構成することができる。また、例えば、基材をReで構成した場合、金属膜をOs,Ta,Mo,Nb,Ir,Ru,Rh,V,Cr,およびZrのうちのいずれかで構成することができる。   For example, when W, which is generally used as a filament material, is used as a base material, the metal film is any one of Re, Os, Ta, Mo, Nb, Ir, Ru, Rh, V, Cr, and Zr. Can be configured. For example, when the substrate is made of Re, the metal film can be made of any of Os, Ta, Mo, Nb, Ir, Ru, Rh, V, Cr, and Zr.

金属膜の材料は、融点が低いほど、低い温度領域においても可視光輝度並びに効率が増大する傾向を示すため望ましいが、基材を白熱電球として十分な光量を得るために必要な温度まで加熱した場合であっても、金属膜材料が白熱電球内の雰囲気において蒸発や昇華を生じないものであることが望ましい。   The material of the metal film is desirable because the lower the melting point, the more the visible light luminance and the efficiency tend to increase even in a low temperature range, but the substrate was heated to a temperature necessary to obtain a sufficient amount of light as an incandescent bulb. Even in this case, it is desirable that the metal film material does not cause evaporation or sublimation in the atmosphere in the incandescent bulb.

白熱電球として、実用化できる照明光束(光量)を得ようとする場合には,基材を2300K以上の高温に加熱することが望ましいため、融点よりも200−300K低い温度で始まる軟化や白熱電球内の雰囲気における蒸発や昇華を考慮すると、基体および金属膜のいずれも、2500K以上の融点を有することが好ましい。   As an incandescent light bulb, in order to obtain an illuminating light beam (light quantity) that can be put into practical use, it is desirable to heat the base material to a high temperature of 2300K or higher. Considering evaporation and sublimation in the inner atmosphere, it is preferable that both the substrate and the metal film have a melting point of 2500 K or more.

金属膜の厚さは、金属膜と基材がいずれも金属で熱伝導性がほぼ変わらないことを考慮し、フィラメントとして必要な寿命が得られるように設計する。例えば,白熱電球内の真空度や封入ガス種等の反応性を考慮して金属膜の厚みを決定する。   The thickness of the metal film is designed so that the required life of the filament can be obtained considering that the metal film and the base material are both metal and the thermal conductivity is not substantially changed. For example, the thickness of the metal film is determined in consideration of the degree of vacuum in the incandescent bulb and the reactivity of the enclosed gas species.

金属膜の形成方法としては、基材の少なくとも一部を被覆する金属膜が形成できればどのような方法でもよく、気相成長法(蒸着やスパッタ法)、めっき(電解析出法を含む)、金属粒子をバインダーに分散させたペーストを塗布して加熱する方法等を用いることができる。   As a method for forming a metal film, any method can be used as long as a metal film that covers at least a part of a substrate can be formed. Vapor phase epitaxy (evaporation or sputtering), plating (including electrolytic deposition), For example, a method in which a paste in which metal particles are dispersed in a binder is applied and heated can be used.

また、フィラメントの形状については、電流の供給を受けて必要な温度まで上昇する形状であればよい。例えば、線材、線材を巻き回した形状、ならびに、板状等の形状にすることができる。   Further, the shape of the filament may be a shape that rises to a necessary temperature when supplied with current. For example, it can be made into a shape such as a wire, a shape in which the wire is wound, and a plate shape.

<具体的な実施形態>
W基材をMoの金属膜で被覆したフィラメントの実施形態について説明する。
<Specific Embodiment>
An embodiment of a filament in which a W base material is coated with a Mo metal film will be described.

太さ200μmの線材形状のW製の基材を用意し、表面に金属膜としてMo膜を厚さ1−10μm,蒸着法により形成し、フィラメントを製造した。このフィラメントに電力を供給し加熱した場合の放射輝度を実験的に求めたところ、図4に示すような結果が得られた。比較例として、太さ200μmのWのフィラメントについても、同様に電力を供給し加熱した場合の放射輝度を図4に示す。   A substrate made of W with a wire shape of 200 μm in thickness was prepared, and a Mo film was formed as a metal film on the surface by a thickness of 1-10 μm by vapor deposition to produce a filament. When the radiance when the filament was supplied with power and heated was experimentally obtained, the result shown in FIG. 4 was obtained. As a comparative example, FIG. 4 shows the radiance of a W filament having a thickness of 200 μm when the power is similarly supplied and heated.

図4のように、本実施形態のMo膜で被覆したW基体のフィラメントは、W単体のフィラメントから生じる熱放射の略2倍の可視光輝度が得られることが分かる。より詳しくは、500W入力時においては,本実施形態および比較のフィラメントは共に、2300Kとなり、この温度での比較例のWフィラメントの可視光光束効率は10 lm/Wであるのに対して,本実施形態のMo膜で被覆したW基体のフィラメントの可視光光束効率は、20 lm/Wであった。   As shown in FIG. 4, it can be seen that the W base filament coated with the Mo film of the present embodiment has a visible light luminance approximately twice that of the thermal radiation generated from the filament of W alone. More specifically, at 500 W input, both the present embodiment and the comparative filament are 2300 K, and the visible light luminous efficiency of the comparative W filament at this temperature is 10 lm / W. The visible light luminous efficiency of the filament of the W base coated with the Mo film of the embodiment was 20 lm / W.

このことから、本実施形態の低融点金属膜で基体を被覆したフィラメントにより、高輝度・高効率が得られることがわかった。   From this, it was found that high luminance and high efficiency can be obtained by the filament having the substrate coated with the low melting point metal film of the present embodiment.

<白熱電球の実施形態>
上記実施形態のフィラメントを用いた白熱電球について説明する。
<Embodiment of incandescent bulb>
The incandescent lamp using the filament of the above embodiment will be described.

図5に、本実施形態のフィラメントを用いた白熱電球の切り欠き断面図を示す。白熱電球1は、透光性気密容器2と、透光性気密容器2の内部に配置されたフィラメント3と、フィラメント3の両端に電気的に接続されると共にフィラメント3を支持する一対のリード線4,5とを備えて構成される。透光性気密容器2は、例えばガラスバルブにより構成される。透光性気密容器2の内部は、10−1〜10−6Paの高真空状態となっている。なお,透光性気密容器2の内部に10〜10−1PaのO,H,ハロゲンガス,不活性ガス,並びにこれらの混合ガスを導入することによって,従来のハロゲンランプと同様に,フィラメント上に成膜された金属膜の昇華並びに劣化を抑制し,寿命の延伸効果を期待することが可能となる。 FIG. 5 shows a cut-away cross-sectional view of an incandescent bulb using the filament of this embodiment. The incandescent lamp 1 includes a translucent airtight container 2, a filament 3 disposed inside the translucent airtight container 2, and a pair of lead wires that are electrically connected to both ends of the filament 3 and support the filament 3. 4 and 5. The translucent airtight container 2 is constituted by a glass bulb, for example. The inside of the translucent airtight container 2 is in a high vacuum state of 10 −1 to 10 −6 Pa. In addition, by introducing 10 5 to 10 −1 Pa of O 2 , H 2 , a halogen gas, an inert gas, and a mixed gas thereof into the inside of the light-transmitting hermetic vessel 2, the same as in the conventional halogen lamp. , It is possible to suppress the sublimation and deterioration of the metal film formed on the filament, and to expect the effect of extending the life.

透光性気密容器2の封止部には、口金9が接合されている。口金9は、側面電極6と、中心電極7と、側面電極6と中心電極7とを絶縁する絶縁部8とを備える。リード線4の端部は、側面電極6に電気的に接続され、リード線5の端部は、中心電極7に電気的に接続されている。   A base 9 is joined to the sealing portion of the translucent airtight container 2. The base 9 includes a side electrode 6, a center electrode 7, and an insulating portion 8 that insulates the side electrode 6 from the center electrode 7. The end portion of the lead wire 4 is electrically connected to the side electrode 6, and the end portion of the lead wire 5 is electrically connected to the center electrode 7.

フィラメント3は、本発明のフィラメントであり、ここでは、線材形状のフィラメントをらせん状に巻き回した構造である。   The filament 3 is a filament of the present invention, and here has a structure in which a wire-shaped filament is spirally wound.

フィラメント3は、上記実施形態で述べたように、基体の表面の少なくとも一部を基体よりも融点の低い金属膜で被覆している簡単な構成でありながら、可視光放射効率が高い。よって、本発明では、安価で効率のよい省エネ型照明用電球を提供することができる。   As described in the above embodiment, the filament 3 has a simple configuration in which at least a part of the surface of the base is covered with a metal film having a melting point lower than that of the base, but has high visible light radiation efficiency. Therefore, in the present invention, an inexpensive and efficient energy-saving lighting bulb can be provided.

本実施形態では、本発明のフィラメントを白熱電球のフィラメントとして用いることを説明したが、白熱電球以外に用いることも可能である。例えば、ヒーター用電線、溶接加工用電線、熱電子放出電子源(X線管や電子顕微鏡等)等として採用することができる。   In this embodiment, it has been described that the filament of the present invention is used as a filament of an incandescent bulb, but it is also possible to use it other than an incandescent bulb. For example, it can be employed as a heater wire, a welding wire, a thermionic emission electron source (such as an X-ray tube or an electron microscope), and the like.

1…白熱電球、2…透光性気密容器、3…フィラメント、4…リード線、5…リード線、6…側面電極、7…中心電極、8…絶縁部、9…口金 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Incandescent light bulb, 2 ... Translucent airtight container, 3 ... Filament, 4 ... Lead wire, 5 ... Lead wire, 6 ... Side electrode, 7 ... Center electrode, 8 ... Insulation part, 9 ... Base

Claims (8)

透光性気密容器と、当該透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、前記フィラメントに電流を供給するためのリード線とを有する白熱電球であって、
前記フィラメントは、第1の金属材料により構成された基体と、第2の金属材料により構成され、前記基体の少なくとも一部を被覆する金属膜とを備え、
前記金属膜を構成する第2の金属材料の融点は、前記基体を構成する第1の金属材料の融点よりも低いことを特徴とする白熱電球。
An incandescent bulb having a translucent airtight container, a filament disposed in the translucent airtight container, and a lead wire for supplying a current to the filament,
The filament includes a base made of a first metal material and a metal film made of a second metal material and covering at least a part of the base.
An incandescent lamp characterized in that the melting point of the second metal material constituting the metal film is lower than the melting point of the first metal material constituting the substrate.
請求項1に記載の白熱電球において、前記金属膜を構成する第2の金属材料の融点は、前記リード線から電流の供給を受けて前記基体が可視光を放射する温度よりも、高いことを特徴とする白熱電球。   2. The incandescent lamp according to claim 1, wherein a melting point of the second metal material constituting the metal film is higher than a temperature at which the substrate emits visible light upon receiving a current supplied from the lead wire. An incandescent light bulb. 請求項1または2に記載の白熱電球において、前記金属膜を構成する第2の金属材料は、前記リード線から電流の供給を受けて前記基体が光を放射する温度で、軟化することを特徴とする白熱電球。   3. The incandescent lamp according to claim 1, wherein the second metal material constituting the metal film is softened at a temperature at which the base body emits light upon receiving a current supplied from the lead wire. Incandescent light bulb. 請求項2または3に記載の白熱電球において、前記リード線から電流の供給を受けて前記基体が光を放射する温度は、2300K以上であることを特徴とする白熱電球。   The incandescent lamp according to claim 2 or 3, wherein a temperature at which the base body emits light upon receiving a current from the lead wire is 2300K or more. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の白熱電球において、前記金属膜を構成する第2の金属材料の融点は、2500K以上であることを特徴とする白熱電球。   The incandescent lamp according to any one of claims 1 to 4, wherein the melting point of the second metal material constituting the metal film is 2500K or more. 請求項1に記載の白熱電球において、前記金属膜を構成する第2の金属材料は、TaC,ZrC,C,W,Re,Os,Ta,Mo,Nb,Ir,および、Ruのうちのいずれかを含有することを特徴とする白熱電球。   The incandescent lamp according to claim 1, wherein the second metal material constituting the metal film is any one of TaC, ZrC, C, W, Re, Os, Ta, Mo, Nb, Ir, and Ru. An incandescent bulb characterized by containing the above. 請求項1に記載の白熱電球において、前記基体を構成する第1の金属材料は、HfC,TaC,ZrC,C,W,Re,Os,Ta,Mo,Nb,Ir,および、Ruのうちのいずれかを含有することを特徴とする白熱電球。   The incandescent lamp according to claim 1, wherein the first metal material constituting the substrate is selected from the group consisting of HfC, TaC, ZrC, C, W, Re, Os, Ta, Mo, Nb, Ir, and Ru. An incandescent bulb characterized by containing either. 第1の金属材料により構成された基体と、第2の金属材料により構成され、前記基体の少なくとも一部を被覆する金属膜とを備え、
前記金属膜を構成する第2の金属材料の融点は、前記基体を構成する第1の金属材料の融点よりも低いことを特徴とするフィラメント。
A base composed of a first metal material; and a metal film composed of a second metal material and covering at least a part of the base;
The filament characterized in that the melting point of the second metal material constituting the metal film is lower than the melting point of the first metal material constituting the substrate.
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