JP3569615B2 - ハロゲンランプの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は低消費電力、商用電源用の小型ハロゲンランプ用マウント、該マウントを使用したハロゲンランプ及び該ハロゲンランプの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハロゲンランプはその用途を急拡大させており、あらゆる分野に浸透しつつある。その中でも特に家庭用としては、従来は商業電源の１００Ｖ〜２５０Ｖから、例えば１２Ｖのような低電圧にトランスフォーマを使って一旦落として使用しているケースが大変多かったがその場合トランスフォーマのコストと性能の面で大きな問題があった。即ち、
▲１▼ トランスフォーマを使用するとどうしてもトランスフォーマの分だけ初期投資額が大きくなるだけでなくトランスフォーマの寿命にも左右される。
▲２▼ （消費電力＝電圧×電流）の関係から商用電源電圧から１２Ｖに降圧して使用すると、同一消費電力では商用電源電圧で使用する場合と比較して電流値が大きくなり、接触不良によるソケットの焼損やランプ側のピンとの焼き付き、通電によりソケットやピンが損耗してソケットによるピンの締付力が低下してグラつき、使用中にランプがソケットから脱落するという事故などがあった。
【０００３】
そこで、最近の傾向としては店舗の店頭照明を始め家庭における一般照明用のハロゲンランプは、１２Ｖに電圧を落として使用する方式から、商用電源電圧を直接使用する方式に移行しつつある。この場合は特殊なソケットや灯具を使用する事もなく、従来のソケットが設置されている灯具にトランスフォーマなどを必要とせずそのままねじ込んだり差し込んだりして使用する事ができる。
しかしながら、同一消費電力のランプ同士を比較した場合、点灯電圧は例えば１２Ｖや２４Ｖの低電圧型ハロゲンランプに比べて商用電源電圧タイプ（１００〜２５０Ｖ）のハロゲンランプの場合、どうしてもフィラメントの線径が細く且つその長さが大きくならざるを得ず、フィラメントの取り扱いの面で製造上或いは使用上の大きな問題があった。
【０００４】
例えば、▲１▼フィラメントが非常に細いために点灯中に変形してサグを招きやすいという事や、外部からの振動を受けてフィラメントが断線しやすいので、サポートを必要とする事が多い。▲２▼ところが、フィラメントの線径が細いためにサポートの巻き付けが非常に困難であり、甚だしい場合には巻き付け作業中にフィラメントが巻き付け部分から断線してしまうというような製造上の問題点などがあった。▲３▼更に、フィラメントの細さ故に変形や断線などが頻繁に起こり、外囲器への組み込みも容易でなく、手作業による製造は勿論、自動化による大量生産などは思いもよらないという製造上の問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような極く細いフィラメントの通電部材との接合、サポートの取付性、外囲器への組み込み或いは使用中のサグ、耐震性などの諸問題を一挙に解決する事を課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
『請求項１』は本発明に係るハロゲンランプの製造方法の第１実施例で、「線材を屈曲して形成した通電部材(2)の２箇所を凹に曲成して形成され、フィラメント(6)の両端部分をそれぞれ固定する接続部(5)と、
前記通電部材(2)の接続部(5)間の何れかの箇所に設けられ、フィラメント(6)の中間部分を保持する保持部(7)を有するサポート(3)と、
前記接続部(5)にその両端が固定され、且つ、その中間部がサポート(3)の保持部(7)にて保持されているフィラメント(6)とで構成され、
保持部(7)の開口部分(7a)と接続部(5)の開口部(5a)とが略同一側に設けられ、通電部材(2)の一部が前記接続部(5)間を越えてフィラメント(6)の長手方向に突出するように形成されているハロゲンランプ用マウント(M)を、外囲器(1)内に挿入し、然る後、
外囲器(1)を封止して通電部材(2)の一部を外囲器(1)の封止部(10)に固着し、続いて、
外囲器 (1)外にて通電部材(2)の一部を切断してフィラメント(6)の両端に接続された通電部材(2)同士及び通電部材(2)とサポート(3)との間の導通を遮断するようにした事」を特徴とする。
【０００７】
『請求項２』は本発明に係るハロゲンランプの製造方法の第２実施例で、「１本の線材を屈曲して形成され、フィラメント(6)の両端固定用の開口部分(5a)を有する接続部(5)と、フィラメント(6)の中間部保持用のサポート(3)の保持部(7)の開口部(7a)が略同一側に開口するように形成され、且つ、外囲器(1)の封切跡に挿入される係止部(9)とが設けられると共に通電部材(2)の一部が接続部(5)間を越えてフィラメント(6)の長手方向に突出するように形成された通電部材(2)にフィラメント(6)の両端及びその中間部分を固定してハロゲンランプ用マウント(M)を形成し、
前記マウント(M)を外囲器(1)内に挿入し、然る後、
外囲器(1)を封止して通電部材(2)の一部を外囲器(1)の封止部(10)に固着し、続いて、
外囲器 (1) 外にて通電部材(2)の一部を切断してフィラメント(6)の両端に接続された通電部材(2)同士及び通電部材(2)とサポート(3)との間の導通を遮断するようにした事」を特徴とする。
【０００８】
請求項１、２によれば、フィラメント (6) の両端保持用の接続部 (5) と、フィラメント (6) の中間部保持用の保持部 (7) が設けられており、接続部 (5) 及び保持部 (7) の開口部分 (5a)(7a) は略同一方向を向いている。接続部 (5) の開口部分 (5a) と、保持部 (7) の開口部 (7a) が略同一方向を向く場合、１方向（即ち、開口方向）からフィラメント(6)の両端部分(6a)を接続部分(5)内に挿入する事ができる。従って、ハンドリングが非常に簡単になるために極く細いフィラメント(6)でも変形させたり断線させたりすることなく通電部材(2)の接続部(5)に取り付ける事ができる。しかもこのようにハンドリングが簡単であるから極く細いフィラメント(6)にも拘わらず自動組み立ても可能となる。加えて、通電部材(2)の一部(L)が接続部(5)間を越えてフィラメント(6)の長手方向に突出しているので、この延長部分(L)をハンドリングすることで通電部材(2)に組み込まれたフィラメント(6)に手を触れることなく外囲器(1)への装着が可能となり、この部分における自動化もより簡単となる。
【０００９】
『請求項３』は接続部（５）或いは保持部（７）の変形例１で「接続部（５）或いは保持部（７）の凹の少なくとも１箇所が複数にて並設されている」事を特徴とするものであり、このようにすることにより、フィラメント（６）の接続部分及び／又は保持部分は、２点以上の支持となりより安定的に支持される。
【００１０】
『請求項４』は接続部（５）或いは保持部（７）の変形例２で「接続部（５）或いは保持部（７）のフィラメント（６）との接触部分（１８）が面状に形成されている」事を特徴とするもので、このようにすることによりフィラメント（６）との接触部分（１８）が面状に接触することなり、フィラメント（６）を傷付ける事なく強固に接続できることになる。
なお、ここで『面状』とは、平坦面、表面が凹凸或いは波形に形成されている場合、表面に溝が形成されている場合、大きな曲率を有する曲面なども当然含まれ、このようにすることでフィラメント（６）とのより良い接触が図れる。
また、『請求項３』で示したように接続部（５）或いは保持部（７）の複数の凹の接触部分（１８）が面状に形成されている場合も含まれ、その場合にはより安定的で且つ強固な支持が可能となる。
【００１１】
ハロゲンランプ (A)にはシングルエンド型とダブルエンド型とがあり、本明細書全体を通じて前者を(A1)で表し、後者を(A2)で表す。請求項１〜４のいずれかにて形成されたマウント(M)を使用すれば、極く細いフィラメント(6)でも傷付ける事なく極めて容易にハンドリングでき、従来製造不可能であったハロゲンランプ(A)を手作りは勿論、自動的に製造できるようになった。なお、フィラメント(6)の中間部分を保持するサポート(3)に短絡部分(17)があれば、レーザー装置などの外部装置或いは通電による発熱、封止時の熱や加圧力を利用して短絡部分(17)を切除する。
【００１３】
【実施例】
以下、図面に示す実施例に従って本発明を詳細に説明する。本発明は例えば商用電源（１００〜２５０Ｖ）を使用し、低消費電力（１０〜１００Ｗ、特に１０〜４０Ｗ）タイプのシングルエンド型或いはダブルエンド型のハロゲンランプ(A)に関するものであるが、このハロゲンランプ(A)にはシングルエンド型とダブルエンド型とがあり、本明細書全体を通じて前者を(A1)で表し、後者を(A2)で表す。図７〜９がシングルエンド型のものであり、図１０がダブルエンドタイプのものである。これらハロゲンランブ(A)はチップ管を使用した封切跡(8)のあるもの又はチップ管を使用しないチップレスタイプものいずれのものもある。
【００１４】
先ず、マウント（Ｍ）について説明する。マウント（Ｍ）にはハロゲンランプ（Ａ）に合わせてシグルエンド用のものとダブルエンド用のものとがあるが、いずれの場合でも基本的には同じであるので、特に断らない限りは本明細書での説明は両者共通である。さて、通電部材（２）には１本の部材（又は複数の部材を連結棒（１２）で溶接して一体化したもの或いはその一部を圧延して封止用箔状部分（２ｃ’）としたものなど）で構成されているものもあれば、内部リード棒（２ａ）、外部リード棒（２ｂ）及び封止用箔（２ｃ）とで構成されているものもある。
【００１５】
又、図８のように通電部材（２）の途中からサポート（３）を溶接して突設しているもの、或いは１本の部材を適宜屈曲してサポート（３）を形成している場合（図９参照）、など各種のものがある。前記通電部材（２）が１本の線材で構成されている場合或いはそうでない場合（即ち、封止用箔（２ｃ）使用の場合や複数の線材を連結部材（１２）で繋げた場合）でも、モリブデン棒、タンタル棒、チタン棒、ニッケル棒或いはタングステン棒の単体或いはこれらの突き合わせ溶接複合棒材（この場合は、フィラメント（６）の端部が固定される少なくとも接続部（５）はタングステンかモリブデンになっている場合が一般的である）で構成していてもよい。又、後述の連結棒（１２）も同様の材質で形成されてもよい。
【００１６】
いずれにしても重要なことの第１は、通電部材（２）のフィラメント（６）との接続部（５）、又は接続部（５）とサポート（３）の保持部（７）が凹状に屈曲して形成されており、接続部（５）におけるフィラメントを挿入するための開口部分（５ａ）及び保持部（７）におけるフィラメントを挿入するための開口部分（７ａ）が略同一側にある事である。接続部（５）、サポート（３）の屈曲形状は特に限定されるものでなく、フィラメント（６）の端部分（６ａ）が挿入出来、例えばカシメなどによって屈曲部分を変形させて前記端部分（６ａ）が接合出来るような形状であればよく、ここではＵ字状或いはＶ字状に形成されている。
【００１７】
また、第２の重要点は、図２、３に示すように接続部（５）或いは保持部（７）の凹の少なくとも１箇所が複数にて並設されている事である。図２、３の場合は２箇所に並設しているが、勿論これに限られず、３以上であってもよい事は言うまでもない。また、凹の複数形成箇所は、マウント（Ｍ）の接続部（５）、保持部（７）の全てでもよいし、いずれか１つだけでもよい。
なお、凹は通電部材（２）やサポート（３）が棒材で作られる関係から、図２のように棒材の先端を屈曲して形成される。
【００１８】
第３の重要点は、図５、６に示すように接続部（５）或いは保持部（７）のフィラメント（６）との接触部分（１８）が面状に形成されている事である。この場合は、接続部（５）或いは保持部（７）は加圧により、或いは切削により形成される。『面状』に付いての定義は前述の通りである。
図の場合は接続部（５）或いは保持部（７）の全体が平坦に形成されているが、勿論これに限られず、フィラメント（６）が接触する部分だけを面状に形成してもよい。また接触部分（１８）を波形、凹凸その他任意の形状に成形してフィラメント（６）との接触を良好にするようにしてもよい。
【００１９】
更に、前記３点は個々に形成してもよいし、いずれか２つを組み合わせて両者の長所を加重してもよいし、全てを組み合わせてもよい。これにより極く細いフィラメント（６）でも傷付けることなく安定的且つ強固に接続できる。
【００２０】
フィラメント（６）は１００〜２５０Ｖの商用電源電圧が印加され、消費電力は一般的には１０〜１００Ｗ（更に言えば１０〜４０Ｗ）程度のものであり、タングステンワイヤで構成さたダブルコイルが使用される。
素線径は例えば直径０．０１〜０．１ｍｍである。フィラメント長は、使用条件に合わせて短いものから長いものまで各種ある。
フィラメント（６）が短い場合はサポート（３）を使用しない場合もあるが、長い場合には必要箇所にサポート（３）を使用する。図１、４ではサポート（３）を仮想線で示す。
【００２１】
サポート（３）の材質は、タングステン、モリブデン、チタンの他、タンタル或いはレニウムのなど高融点金属単体線材又はレニウム−タングステンなどこれらの合金線材が用いられる。
また、サポート（３）が複数箇所設けられる場合は、図１２に示すように外囲器（１）と同じ融点或いは外囲器（１）より低融点のガラスビーズ或いはガラスチューブなどの溶着部材（１３）を適所に取り付けておき、これを軟化して外囲器（１）の内周に融着させるようにしてもよい。この場合、外囲器（１）が石英ガラスの場合には、前記低融点のガラスとしてアルミノシリケートガラス、ボロンシリケートガラスなどが一般的に使われる。
【００２２】
マウント（Ｍ）の製造方法の一例を図１に従って説明する。線材を所定の形状に屈曲し且つその端部をダブルに屈曲して通電部材（２）を形成する。その接続部（５）の開口部（５ａ）《サポート（３）を有する場合は接続部（５）の開口部（５ａ）及び保持部（７）の開口部（７ａ）》にフィラメント（６）の両端部（６ａ）を挿入する。《サポート（３）を有する場合はフィラメント（６）の両端部（６ａ）及びその中間位置の被サポート位置を接続部（５）の開口部（５ａ）及び保持部（７）の開口部（７ａ）に挿入する。》両開口部（５ａ）は略同一方向にあり、サポート（３）を有する場合は、両開口部（５ａ）及び開口部（７ａ）は略同一方向にあるので、一方向からフィラメント（６）を挿入する事が出来る。従って、フィラメント（６）の素線径がいかに細くとも曲がりや変形或いは断線など生じないものである。
【００２３】
然る後、接続部（５）の開口部（５ａ）をカシメなどで変形させてフィラメント（６）の両端部分（６ａ）や被サポート部分を挟み込んで接合する。サポート（３）を有する場合は、同様に接続部（５）の開口部（５ａ）と保持部（７）の開口部（７ａ）とをカシメなどで変形させてフィラメント（６）の両端部分（６ａ）や中間位置の被サポート部分を挟み込んで接合する。勿論、溶接のような方法で接合する事も可能である。
なお、サポート（３）の保持部（７）は変形させず、単に引っかけておくだけでもよい。このような方法でマウント（Ｍ）は組み立てられるので、人手で組み立てを行う事は勿論、自動化する事も可能である。
また、前記マウント（Ｍ）はシングルエンド用もダブルエンド用も同じである。ここで、接続部（５）や保持部（７）の凹はダブルに形成されているので、図３のようにカシメ固定すると、フィラメント（６）は２箇所で支持されることになり、従来のような１箇所での支持と異なり安定的な支持が可能となる。特に、フィラメント（６）が細い場合には強い力でカシメ固定ができないので、この方法は効果的である。
【００２４】
次に、外囲器（１）であるが、一般的に石英ガラスとハードガラスが使用される。図８では石英ガラスが使用されているので、通電部材（２）は封止用箔（２ｃ）の代用となる封止用箔状部（２ｃ’）が封止部（１０）に埋入される事になる。勿論、内部リード棒（２ａ）、封止用箔（２ｃ）及び外部リード棒（２ｂ）とで構成されたものを使用してもよい。
また、外囲器（１）のフィラメント（６）を収納してる部分、即ち発光部（１ａ）の部分の形状は、図のような円筒状のものに限られず、図示していないがボール状或いはラグビーボール状に膨れているものなど各種のものが使用される事は言うまでもない。
【００２５】
一方、図７他ではハードガラスが使用されているので、通電部材（２）は１本のモリブデン棒或いはモリブデン棒とタングステン棒或いはその他の材料の突き合わせ溶接した複合棒材が使用される事になる。
【００２６】
図４は、複数の棒材を連結棒（１２）で一体化した場合で、その他は図１の場合と同じである。連結棒（１２）は、金属棒でもよいし、接合面を加熱した石英棒（コルツ）を両側から挟み込んで融着したものでもよい。連結棒（１２）を使用した場合は、封止後連結棒（１２）が切断される事になる。
連結棒（１２）の接続位置は、図８のように封止部（１０）の外部となる位置でも良いし、図９のように発光部（１ａ）内となるようにしてもよいし、図示しないが、封止部（１０）内に来るようにしてもよい。図８の場合は封止後の適宜の工程で切除され、図９の場合は、連結棒（１２）が石英のような絶縁体の場合はそのまま残されるが、金属棒の場合は封止後の適宜の工程で切除される。封止部（１０）内に位置する場合は、一般的にニッケル棒が使用され、封止時の熱と加圧力によって溶断されるようにする。
【００２７】
次に、マウント（Ｍ）を使用してハロゲンランプ（Ａ）を組み立てる場合を説明する。まずシングルエンド型ハロゲンランプ（Ａ１）を図７に従って簡単に説明する。
マウント（Ｍ）を外囲器（１）の中に挿入し、フィラメント（６）が発光部（１ａ）の略中心線に一致するように保持する。チップ管（図示せず）にガス供給管（図示せず）を接続して、窒素ガスを供給しつつ外囲器（１）の開口端を加熱封止して封止部（１０）を形成する。続いて、チップ管の接続を排気管に切り替えて発光部（１ａ）内を略真空状態まで減圧し、続いて不活性ガスで発光部（１ａ）をウォッシングその他必要処理を施した後、必要ガスを封入し、チップ管を封切してから、最後に通電部材（２）の封止部（１０）からの露出部（１１）を切断し、フィラメント（６）の端部（６ａ）に接続されている通電部材（２）を切り離す。このようにして図３に示すハロゲンランプ（Ａ１）が形成される。
【００２８】
図８は封止用箔状部（２ｃ’）を使用した例で、封止部（１０）内に封止用箔状部（２ｃ’）が埋設され、且つサポート（３）が設けられた場合でそれ以外は図７の場合と同じである。
図９は１本の通電部材（２）でサポート（３）及び係止部（９）も一連に形成され、封切跡（８）に係止部（９）が挿入された例であり、それ以外は図７の場合と同じである。なお、この場合、封止後の適宜の工程で短絡場所（１７）が切除される。
【００３０】
図１０は、ダブルエンド型ハロゲンランプ(A2)で、この場合も基本的にはシングルエンド型ハロゲンランプ(A1)の製造方法と同じである。図１０は２つのサポート(3)《これ以上でもよく３の場合は仮想線で示す。この場合、中央のサポート(3)を保持するために融着部材(13)が中央のサポート(3)の一部に設けられ、外囲器(1)の内周面に溶着されている》を設けた例である。この場合は、融着部材(13)の外囲器(1)の内周面への溶着後の適時に例えばレーザー光線でサポート(3)の中間部分《短絡部分(17)》が切断され、サポート(3)が各自独立するようになっている。
【００３１】
【発明の効果】
本発明にかかるマウントを使用すれば、いかに細いフィラメントでも変形させたり曲げたりすることなく通電部材やサポートに取り付ける事が出来、且つハロゲンランプの組み立て時においても、フィラメントを触る事なく組み立てが出来る。従って、商用電圧で使用するような小型ハロゲンランプの製造には最も効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマウントの１実施例の組み立て前の斜視図
【図２】図１中Ｘで示す接続部のカシメ固定前の拡大斜視図
【図３】図１の接続部のカシメ固定後の拡大斜視図
【図４】本発明のマウントの他の実施例の組み立て時の斜視図
【図５】図２中Ｙで示す接続部のカシメ固定前の拡大斜視図
【図６】図２の接続部のカシメ固定後の拡大斜視図
【図７】本発明のシングルエント型ハロゲンランプの第１実施例の正断面図
【図８】本発明のシングルエント型ハロゲンランプの第２実施例の正断面図
【図９】本発明のシングルエント型ハロゲンランプの第３実施例の正断面図
【図１０】本発明のダブルエント型ハロゲンランプの第２実施例の正断面図

Claims (4)

1. 線材を屈曲して形成した通電部材の２箇所を凹に曲成して形成され、フィラメントの両端部分をそれぞれ固定する接続部と、
   前記通電部材の接続部間の何れかの箇所に設けられ、フィラメントの中間部分を保持する保持部を有するサポートと、
   前記接続部にその両端が固定され、且つ、その中間部がサポートの保持部にて保持されているフィラメントとで構成され、
   保持部の開口部分と接続部の開口部とが略同一側に設けられ、通電部材の一部が前記接続部間を越えてフィラメントの長手方向に突出するように形成されているハロゲンランプ用マウントを、外囲器内に挿入し、然る後、
   外囲器を封止して通電部材の一部を外囲器の封止部に固着し、続いて、
   外囲器外にて通電部材の一部を切断してフィラメントの両端に接続された通電部材同士及び通電部材とサポートとの間の導通を遮断するようにした事を特徴とするハロゲンランプの製造方法。
2. １本の線材を屈曲して形成され、フィラメントの両端固定用の開口部分を有する接続部と、フィラメントの中間部保持用のサポートの保持部が略同一側に開口するように形成され、且つ、外囲器の封切跡に挿入される係止部とが設けられると共に通電部材の一部が接続部間を越えてフィラメントの長手方向に突出するように形成された通電部材にフィラメントの両端及びその中間部分を固定してハロゲンランプ用マウントを形成し、
   前記マウントを外囲器内に挿入し、然る後、
   外囲器を封止して通電部材の一部を外囲器の封止部に固着し、続いて、
   外囲器外にて通電部材の一部を切断してフィラメントの両端に接続された通電部材同士及び通電部材とサポートとの間の導通を遮断するようにした事を特徴とするハロゲンランプの製造方法。
3. 接続部或いは保持部の凹の少なくとも１箇所が複数にて並設されている事を特徴とする請求項１又は２の何れかに記載のハロゲンランプの製造方法。
4. 接続部或いは保持部のフィラメントとの接触部分が面状に形成されている事を特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のハロゲンランプの製造方法。

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