JP2017157309A - 白熱電球 - Google Patents

Abstract

【課題】白熱電球において、フィラメントとリード線との結合部の断線防止と共に、耐衝撃性の改善を図る。【解決手段】リード線４は、バルブ２内の起立部分１１において上から順番に第１区分１９ａ〜第３区分１９ｃを有する。第３区分１９ｃは、さらに、ピンチシール部３に固着されつつ、貫通している。第１区分１８ａ及び第２区分１９ｂは、それぞれモリブデン及びニッケルを主成分とする材料から成る。第３区分１９ｃはジュメット線２９から成る。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等に搭載される白熱電球に関する。

自動車のヘッドライトとして、軟質ガラス製のバルブと、該バルブを封止する軟質ガラス製の封止部と、バルブ内において封止部から起立して相互に対峙する起立部分を有し、封止部に固着されつつ封止部を貫通し、封止部の外に露出している１対のリード線と、１対のリード線の前記起立部分間に配設され、両端部において各起立部分の先端部に保持されるフィラメントと、フィラメントより封止部側において１対のリード線の起立部分間に配設され、両端部において各起立部分に結合している軟質ガラス製のブリッジとを備える白熱電球が知られている。

リード線としては、一般に、ジュメット線が採用されている。ジュメット線は、鉄とニッケルとの合金から成る芯部に銅が被覆されている構造を有し、熱膨張率が、軟質ガラス製の封止部及びブリッジのそれに近い。したがって、白熱電球の製造時に、ジュメット線が貫通している封止部及びブリッジを溶融し、冷却して、固化した後において、封止部におけるジュメット線の貫通部のシール性及びブリッジにおけるジュメット線の貫通部の結合性を高くすることができる。

フィラメントは、リード線の先端に該先端を下に折り曲げて保持されている。フィラメントは白熱電球の点灯時に高温状態になるので、白熱電球の点灯と消灯との繰り返しにより、フィラメントを保持しているリード線の保持部が、徐々に脆化しつつ、開いていき、フィラメントが該保持部から脱落して、保持部の断線が起こり易くなる。

特許文献１，２は、これに対処するために、リード線をフィラメント側の部分と電極側の部分とに分け、電極側の部分はジュメット線とするものの、フィラメント側の部分は、ジュメット線に代えて、高融点のモリブデンを主成分とする線材にした白熱電球を開示する。

特許文献２は、さらに、フィラメント側の線材を電極側のジュメット線よりも細くして、モリブデン主成分の線材とジュメット線との端部同士を溶接結合する際に、ジュメット線の端部がモリブデン主成分の線材の端部を包み込むように溶融して、結合するようにして、両者の結合強度を高めることを開示する。

特開２０１５−１８５４１９号公報 特開２０１５−１８５４４９号公報

自動車等に搭載される白熱電球は振動や衝撃を受け易い。フィラメントを保持しているリード線の保持部が開いて来ると、白熱電球が振動や衝撃を受けた時に、リード線とフィラメントとが分離し易くなり、断線が生じ易くなる。したがって、白熱電球には耐振動性及び耐衝撃性の強化も求められる。

本発明の目的は、耐振動性及び耐衝撃性を強化して一層の断線防止を図る白熱電球を提供することである。

本発明の白熱電球は、
軟質ガラス製のバルブと、
該バルブを封止する軟質ガラス製の封止部と、
前記バルブ内において前記封止部から起立して相互に対峙する起立部分を有し、前記封止部に固着されつつ前記封止部を貫通し、前記封止部の外に露出している１対のリード線と、
前記１対のリード線の前記起立部分間に配設され、両端部において各起立部分の先端部に保持されるフィラメントと、
前記フィラメントより前記封止部側において１対のリード線の前記起立部分間に配設され、両端部において各起立部分に結合している軟質ガラス製のブリッジとを備え、
各リード線は、前記起立部分の先端側の端を一端、及び前記封止部の外に露出している露出側の端を他端として、一端側から他端側の方に順番にヤング率が低下する第１区分、第２区分及び第３区分に区分され、
前記第３区分は、ジュメット線又はニッケルメッキ膜付きジュメット線から成り、
各リード線は、前記第３区分において前記封止部を貫通していることを特徴とする白熱電球。

本発明によれば、第３区分のジュメット線又はニッケルメッキ膜付きジュメット線よりもヤング率の高い第１区分及び第２区分が起立部分を占める。これにより、起立部分の剛性が高まるので、白熱電球の耐振動性及び耐衝撃性が強化されて、保持部の一層の断線防止を図ることができる。

本発明の白熱電球において、前記第１区分は、モリブデンを主成分とする材料から成ることが好ましい。

この構成によれば、１対のリード線は、モリブデンを主成分とする材料から成る第１区分においてフィラメントを保持しているので、すなわち、第１区分は、非合金で高融点のほぼ単一材料から成るので、フィラメントを保持するリード線の保持部の脆化が抑制され、断線を抑制することができる。

本発明の白熱電球において、前記第２区分は、ニッケルを主成分とする材料から成り、各リード線は、前記第２区分において前記ブリッジを貫通していることが好ましい。

この構成によれば、軟質ガラス製のブリッジ部の熱膨張率との差がモリブデンよりも小さいニッケルを主成分とする第２区分がブリッジ部を貫通することになる。これにより、リード線が貫通するブリッジの部位の欠けが抑制される。

本発明の白熱電球において、前記第２区分は、前記ブリッジの貫通部において径方向にツブシ加工がなされていることが好ましい。

この構成によれば、第２区分は、ブリッジの貫通部の表面積が増大される。この結果、製造時に、ブリッジが溶融して、冷却した後で、ブリッジに対する密着性が向上し、ブリッジと第２区分との結合度が増大して、白熱電球の耐振動性及び耐衝撃性が改善される。

白熱電球の側面図。 バルブに挿入する前の組立品の側面図。 メッキ膜付きジュメット線の横断面図。

図１は白熱電球１の側面図である。この白熱電球１は、例えば、自動車のヘッドライトとして、自動車の前部に配備される。

白熱電球１は、バルブ２、ピンチシール部３、１対のリード線４、ブリッジ５、フィラメント６及び排気管８を備える。バルブ２、ピンチシール部３、ブリッジ５及び排気管８は、融点を低くするために、軟質ガラス製となっている。この実施形態では、バルブ２、ピンチシール部３、ブリッジ５及び排気管８の軟質ガラスは、同一のガラス材料で、すべて無色透明となっている。しかしながら、バルブ２の色については、無色以外のアンバー色等を適宜採用することができる。

排気管８はピンチシール部３の側面に配設されている。ピンチシール部３は、白熱電球１の製造工程において、ピンチシール処理前の状態では、筒状に形成されていて、ピンチシール部３の内面側空間を介してバルブ２内に後述の図２に図示の組立品を挿入自在になっている。排気管８は、ピンチシール部３の側面に形成され、バルブ２の封止処理前では、バルブ２の内外を連通している。閉止部９は、排気管８の端部を構成するが、白熱電球１の製造開始時には形成されておらず、白熱電球１の製造時の排気管８の閉止処理に伴い形成されるものとなっている。

図２は、バルブ２に挿入する前の組立品の側面図である。図２は、リード線４において各部位の両端間の範囲を明確化している。図１及び図２において、１対のリード線４は、バルブ２内において相互に対峙してピンチシール部３から起立する起立部分１１を有している。なお、以降、説明の便宜上、１対のリード線４の起立部分１１が対峙している方向を「対峙方向」（図１及び図２の左右方向）と定義し、起立部分１１が起立している方向を「起立方向」（図１及び図２の上下方向）と定義する。

ブリッジ５は、ピンチシール部３の上端と後述の結合箇所２０ａとのほぼ中点の高さにおいて１対のリード線４の起立部分１１間に配設されるとともに、対峙方向の両端部において両起立部分１１に結合している。この結合は、白熱電球１の製造工程において、当初は環状であったブリッジ５の内周側に１対のリード線４の起立部分１１を挿通し、その後、軟質ガラス製のブリッジ５を溶融、挟圧することによって達成され、溶着による結合となっている。

フィラメント６は、起立方向にブリッジ５より起立部分１１の上端側に配設され、対峙方向に延在し、両端部において、各起立部分１１の先端部１４に保持されている。リード線４がフィラメント６を保持する態様は種々存在する。例えば、フィラメント６の端部をリード線４の先端部１４に巻き回して、フィラメント６をリード線４に保持する態様がある。それ以外にも、起立部分１１の先端部１４の方をフィラメント６の端部に折り曲げる保持態様もある。

各リード線４は、ピンチシール部３に固着されつつ、ピンチシール部３を貫通する。これにより、リード線４において、起立部分１１の先端部１４側の端である一端は、バルブ２内に位置し、他端はバルブ２外である白熱電球１の外に露出する。

各リード線４は、この他端側の露出部分の所定点で折り返された複線部になって、電極端子１６を形成する。各電極端子１６は、ピンチシール部３が図示しないソケットに装着されたときに、該ソケットの給電端子に接触する。電極端子１６の複線部は、ソケットの給電端子との電極端子１６の接触面積増大に寄与する。

リード線４は、一端側から他端側へ順番に、線材の種類の相違により第１区分１９ａ、第２区分１９ｂ及び第３区分１９ｃの３つに区分される。結合箇所２０ａは、起立部分１１においてブリッジ５より上に位置し、第１区分１９ａと第２区分１９ｂとを溶接により結合している箇所である。結合箇所２０ｂは、起立部分１１においてピンチシール部３の上面より上でブリッジ５より下に位置し、第２区分１９ｂと第３区分１９ｃとを溶接により結合している箇所である。

ピンチシール部３は、白熱電球１の製造工程において、溶融されてから、所定のピンチ工具で挟圧され、その後、冷却されて、固化し、封止部を形成する。なお、挟圧方向は、対峙方向及び起立方向の両方向に対して直角の方向とされ、固化後のピンチシール部３の「厚み方向」になる。ピンチシール部３は、固化後、リード線４の起立部分１１の対峙方向に長く、厚み方向に薄い形状になる。

リード線４において、先端部１４は第１区分１９ａに属し、電極端子１６は第３区分１９ｃに属する。第１区分１９ａ及び第２区分１９ｂは、その全部が起立部分１１に属する。第３区分１９ｃは、結合箇所２０ｂとピンチシール部３との間の範囲のみが起立部分１１に属する。

第２区分１９ｂと第３区分１９ｃとは等径である（横断面の直径が等しい）。第１区分１９ａは、第２区分１９ｂより細くされる。径の関係を式で表現すると、第１区分１９ａの径＜第２区分１９ｂの径＝第３区分１９ｃの径となる。

第１区分１９ａは、モリブデンを主成分とする材料から成る。すなわち、第１区分１９ａは、ほぼ単一の材料のモリブデンから成る。第２区分１９ｂは、ニッケルを主成分とする材料から成る。すなわち、第２区分１９ｂは、ほぼ単一の材料のニッケルから成る。

図３はメッキ膜付きジュメット線２６の横断面図である。メッキ膜付きジュメット線２６は、ジュメット線２９と、ジュメット線２９の表面のニッケルメッキ処理により形成されたメッキ膜３１とを有する。ジュメット線２９自体は、鉄とニッケルとの合金の芯部２７と、銅を主成分とし芯部２７の被覆する周部２８とから成る周知の構造となっている。

第３区分１９ｃは、メッキ膜３１を有するメッキ膜付きジュメット線２６と、メッキ膜付きジュメット線２６からメッキ膜３１を取り除いたジュメット線２９だけの線材とのいずれであってよい。図１及び図２の実施形態では、第３区分１９ｃは、メッキ膜３１無しのジュメット線２９だけの線材が採用されているものとする。

図３において、ｄ１は芯部２７の径、ｄ２は周部２８の厚み、ｄ３はメッキ膜３１の厚み、ｄ４はメッキ膜付きジュメット線２６の径をそれぞれ示している。ｄ１〜ｄ４の数値の一例を示すと次のとおりである。ｄ４の数値は設定値であり、ｄ１〜ｄ３の数値は測定値である。単位はｍｍである。ｄ１≒０．３８７、ｄ２≒０．０５５、ｄ３≒０．００１５、ｄ４＝０．５。

図１及び図２の実施形態のように、第３区分１９ｃとしてメッキ膜３１無しのジュメット線２９が採用されている場合、第３区分１９ｃの径は、０．５ｍｍより２×ｄ３だけ減少してしまうが、ｄ１，ｄ２を増大して、ｄ１＋２×ｄ２＝０．５ｍｍの設定値にしたジュメット線２９を第３区分１９ｃとされる。

メッキ膜付きジュメット線２６のメッキ膜３１は、ジュメット線２９の酸化及び腐食を防止するとともに、バルブ２内においてジュメット線２９からの不純ガス放出を防止する機能がある。したがって、ニッケルを主成分とする第２区分１９ｂも、メッキ膜付きジュメット線２６と同様に、バルブ２内で酸化及び腐食したり、バルブ２内へ不純ガスを放出したりすることはない。

前述したように、第２区分１９ｂは第３区分１９ｃと等径に設定されるので、リード線４では、第２区分１９ｂの径は０．５ｍｍに設定される。第１区分１９ａは、第２区分１９ｂより細く設定される。具体例としては、第１区分１９ａの径は０．２５〜０．３５ｍｍに設定される。径の比率で表現すると、第１区分１９ａと第２区分１９ｂとの径の比率（＝第１区分１９ａ径／第２区分１９ｂの径）は、０．４〜０．８の範囲に設定される。

第１区分１９ａを第２区分１９ｂより細くしたことにより、第１区分１９ａと第２区分１９ｂとの結合箇所２０ａの溶接を行う際、モリブデンの第１区分１９ａより融点の低いニッケルの第２区分１９ｂの結合側端部は、第１区分１９ａの結合側端部を包み込む形状となり、その後の冷却により固化する。この結果、結合箇所２０ａの結合強度の増大が図られる。

第２区分１９ｂは、ブリッジ５の貫通部の途中において、ツブシ加工される。第２区分１９ｂのツブシ加工は、リード線４の径方向に行われる。第２区分１９ｂは、ツブシ加工がなされた部位において、径は、潰し方向には薄くなり、潰し方向に対して直角方向には広げられる。この結果、ツブシ加工された部位は、ツブシ加工前よりも表面積が増大する。表面積の増大により、製造時に、ブリッジ５が溶融して、冷却した後において、ブリッジ５に対する第２区分１９ｂの密着性が向上する。これにより、ブリッジ５と第２区分１９ｂとの結合度が増大して、白熱電球１の耐振動性及び耐衝撃性を改善する。

白熱電球１の製造工程を簡単に説明する。ピンチシール部３は、当初、筒状になっていて、筒の内周側空間を介して図２に図示の組立品をバルブ２内へ挿入自在になっている。したがって、図２の組立品を予めバルブ２の外で製造してから、該組立品の電極端子１６の上端より上の部分がピンチシール部３の開口端（下端）からピンチシール部３及びバルブ２の内部に挿入される。

次に、ピンチシール部３を高熱で溶融してから、所定のピンチ工具（図示せず）でピンチシール部３を圧縮し、封止する。この状態では、１対のリード線４は、まだ、共に直線状態を保持しており、固化後のピンチシール部３を貫通し、複線部の電極端子１６をピンチシール部３の下面から下方に突出させている。

次に、各電極端子１６が、上端において折り曲げられて、ピンチシール部３の各側面に折り返されて、図１に図示の状態になる。次に、排気管８を介してバルブ２内の空気が外へ排出される。次に、バルブ２内へ不活性ガス（例：キセノン、クリプトン、アルゴン、又は窒素）が供給される。最後に、排気管８は、閉止部９における溶融により閉止される。こうして、バルブ２内は不活性ガスの封入状態になる。

上記表１は、モリブデン等の材料のヤング率を対比している。表１において、モリブデン及びニッケルのヤング率は、純粋のモリブデン及びニッケルのヤング率のものである。しかしながら、第１区分１９ａ及び第２区分１９ｂは、それぞれモリブデン及びニッケルを主成分としているので、それぞれ表１のモリブデン及びニッケルのヤング率を有すると見なすことができる。

第１区分１９ａ、第２区分１９ｂ及び第３区分１９ｃについての表１に従う材料の選択により、第１区分１９ａのヤング率＞第２区分１９ｂのヤング率＞第３区分１９ｃのヤング率となる。

白熱電球１では、リード線４は、モリブデンを主成分とする第１区分１９ａにおいて、フィラメント６を保持している。モリブデンは、ジュメット線より高融点である。したがって、フィラメント６を保持している箇所としてのリード線４の保持部が、白熱電球１の点灯及び消灯の繰り返しに伴って、脆化することが抑制され、該保持の断線が抑制される。

リード線４は、ジュメット線からなる第３区分１９ｃにおいてピンチシール部３を貫通する。ジュメット線の熱膨張率は軟質ガラスに近い。したがって、ピンチシール部３におけるリード線４の貫通部の封止性は良好となる。

なお、リード線４は、ブリッジ５の存在のために、白熱電球１における振動及び衝撃時には、１対のリード線４の対峙方向にはあまり振れず、リード線４の対峙方向及び起立方向に直角方向のブリッジ５の厚み方向に大きく振れることになる。振れ量は起立部分１１の先端部１４において最大となる。白熱電球１における振動及び衝撃時には、ブリッジ５の質量が起立部分１１に振動力又は衝撃力として作用するので、リード線４の振れ時のリード線４の荷重は、その分、増幅される。

なお、ニッケルの熱膨張率はジュメット線の場合よりも軟質ガラスとの差が増大する。しかしながら、差の増大量は許容範囲内に留まるので、白熱電球１の製造時に、１対のリード線４の起立部分１１をブリッジ５の溶融、冷却後の固化により第２区分１９ｂがブリッジ５で結合するときのブリッジ５の欠けが抑制される。

ニッケルの電気抵抗率は、モリブデン及び銅のそれよりも高いが、許容値内の電気抵抗率であり、リード線４における第２区分１９ｂの存在は、消費電力上の問題にはならない。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、種々の変形例を包含する。

例えば、白熱電球１は、車両に搭載されるが、本発明の白熱電球は、車両以外の船舶や飛行機等の移動体に搭載されたり、移動体以外で振動や衝撃を受ける場所に配備可能である。

実施形態では、第１区分１９ａと第２区分１９ｂは起立部分１１の結合箇所２０ａにおいて結合し、第２区分１９ｂと第３区分１９ｃとは結合箇所２０ｂにおいて結合している。そして、白熱電球１では、起立方向に、結合箇所２０ａはブリッジ５より上で、結合箇所２０ｂはブリッジ５より下に設定されている。本発明では、第２区分がリード線の起立部分に所定長さ確保されれば、ブリッジ５を図１に図示の箇所より高くして、結合箇所２０ａはブリッジ５より下にすることも可能である。

実施形態では、起立部分１１において、第１区分１９ａはモリブデンを主成分とする材料から成り、第２区分１９ｂはニッケルを主成分とする材料から成り、第３区分１９ｃはメッキ膜３１無しのジュメット線２９又はメッキ膜付きジュメット線２６から成っている。これに対し、本発明のリード線は、第１区分１９ａ、第２区分１９ｂ及び第３区分１９ｃは、その順番にヤング率が低下する材料から成るものとすれば、第１区分１９ａ及び第２区分１９ｂの材料については、それぞれモリブデン及びニッケルを主成分とする材料以外の材料から成ってもよい。

なお、第１区分１９ａの材料は、モリブデンを主成分としていれば、モリブデン以外の成分を包含していてもよい。第２区分１９ｂの材料は、ニッケルを主成分としていれば、ニッケル以外の成分を包含していてもよい。

実施形態では、第２区分１９ｂにおけるブリッジ５の貫通部のツブシ加工は、任意の径方向になされている。好ましくは、第２区分１９ｂは、ブリッジ５の厚み方向に一致する径方向になされて、対峙方向に広げられることが好ましい。その場合、製造時のブリッジ５の挟圧方向が第２区分１９ｂの薄い方向に一致することになるので、ブリッジ５に対するツブシ加工部の密着性が増大する。

１・・・白熱電球、２・・・バルブ、３・・・ピンチシール部（封止部）、４・・・リード線、５・・・ブリッジ、６・・・フィラメント、起立部分１１・・・起立部分、１４・・・先端（一端）、１９ａ・・・第１区分、１９ｂ・・・第２区分、１９ｃ・・・第３区分、２９・・・ジュメット線。

Claims (4)

1. 軟質ガラス製のバルブと、
   該バルブを封止する軟質ガラス製の封止部と、
   前記バルブ内において前記封止部から起立して相互に対峙する起立部分を有し、前記封止部に固着されつつ前記封止部を貫通し、前記封止部の外に露出している１対のリード線と、
   前記１対のリード線の前記起立部分間に配設され、両端部において各起立部分の先端部に保持されるフィラメントと、
   前記フィラメントより前記封止部側において１対のリード線の前記起立部分間に配設され、両端部において各起立部分に結合している軟質ガラス製のブリッジとを備え、
   各リード線は、前記起立部分の先端側の端を一端、及び前記封止部の外に露出している露出側の端を他端として、一端側から他端側の方に順番にヤング率が低下する第１区分、第２区分及び第３区分に区分され、
   前記第３区分は、ジュメット線又はニッケルメッキ膜付きジュメット線から成り、
   各リード線は、前記第３区分において前記封止部を貫通していることを特徴とする白熱電球。
2. 請求項１記載の白熱電球において、
   前記第１区分は、モリブデンを主成分とする材料から成ることを特徴とする白熱電球。
3. 請求項１又は２に記載の白熱電球において、
   前記第２区分は、ニッケルを主成分とする材料から成り、
   各リード線は、前記第２区分において前記ブリッジを貫通していることを特徴とする白熱電球。
4. 請求項３に記載の白熱電球において、
   前記第２区分は、前記ブリッジの貫通部において径方向にツブシ加工がなされていることを特徴とする白熱電球。