JP3823915B2 - 電球 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、店舗や展示館等で用いる電球に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような従来の電球、例えばハロゲン電球には、ウォーターサイクルによって寿命が短くなるのを防止するために、内部にゲッタが設けられているものが知られている（特公昭５７−１８６２号公報、特開平８−１２９９９４号公報、特開平８−３２９９０５号公報）。
【０００３】
例えば特開平８−１２９９９４号公報に記載されたものは、図６に示すように、一端に封着部１７が形成された石英ガラス管１８内に、封着部１７から導出された一対の内部導入線１９，２０と、この内部導入線１９，２０間に管軸に沿って張架されたタングステンのフィラメント２１と、フィラメント２１と封着部１７との間に設けられ、かつ一対の内部導入線１９，２０を支持している石英ガラスのステム２２とを備えている。
【０００４】
石英ガラス管１８内には、アルゴンと窒素の混合ガスと臭化水素とがそれぞれ所定量封入されている。
【０００５】
タンタルゲッタ２３は、石英ガラスのステム２２よりフィラメント２１側に、つまり内部導入線２０の上部に支持されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のハロゲン電球では、タンタルゲッタ２３が石英ガラスのステム２２よりフィラメント２１側に設けられているために、酸素との反応によって機械的強度の弱くなった脆いタンタルゲッタ２３から遊離したタンタル酸化物が、石英ガラス管１８内のガスの対流によって浮遊しフィラメント２１の近傍へ運ばれる。その後、浮遊しているタンタル酸化物がフィラメント２１の近傍で熱分解されて、タンタルがフィラメント２１の表面に析出し、その表面上にタンタルとタングステンとの合金（以下、単に合金という）が形成される。この合金の融点（２８５０℃）はタングステンの融点（３４００℃）より低いために、フィラメント２１の一部分に低融点の部分が形成され、その部分が過多に蒸発してフィラメント２１が断線し寿命が短くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、フィラメントコイルの断線を防止して、長寿命な電球を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電球は、一端部に封止部を有するバルブ内に、前記封止部から導出された一対の導入線と、前記導入線間に張架されたフィラメントコイルと、前記フィラメントコイルと前記封止部との間に設けられ、かつ前記導入線を支持しているステムと、前記ステムと前記封止部との間に設けられたゲッタとを備え、前記ゲッタは、その一部が前記ステムに保持されているとともに、前記一対の導入線間の直線上に設けられておらず、前記ゲッタと前記一対の導入線とは平行に並んでいる構成を有している。また、本発明の電球は、一端部に封止部を有するバルブ内に、前記封止部から導出された一対の導入線と、前記導入線間に張架されたフィラメントコイルと、前記フィラメントコイルと前記封止部との間に設けられ、かつ前記導入線を支持しているステムと、前記ステムと前記封止部との間に設けられたゲッタとを備え、前記ゲッタは、その一部が前記ステムに保持されているとともに、前記一対の導入線を結ぶ直線上のうち、前記一対の導入線の間に位置する部分には設けられておらず、前記ゲッタと前記一対の導入線とは平行に並んでいる構成を有している。
【０００９】
これにより、ゲッタから遊離した例えばタンタル酸化物がフィラメントコイル周辺のガスの対流によってフィラメントコイル近傍に運ばれるのをステムによって阻まれるので、フィラメントコイルの表面に、ゲッタの材料であるタンタルとフィラメントコイルの材料であるタングステンとの合金が形成されるのを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
本発明の第１の実施の形態である消費電力１３０Ｗのハロゲン電球は、図１に示すように、全長５５ｍｍの石英ガラスからなるバルブ１を有している。
【００１２】
このバルブ１は、閉塞部２、筒部３、封止部４が順次連設されたものからなる。また、バルブ１内には、不活性ガスおよび微量のハロゲン有機化合物の混合ガスが０．２ＭＰａ封入されている。
【００１３】
筒部３は、外径１１ｍｍの円筒状である。タングステンからなるフィラメントコイル５が、筒部３内の中心軸上に配置されている。また、このフィラメントコイル５は、その両端部が封止部４から導出された一対の導入線７，８の一端部にそれぞれ接続されて張架されている。
【００１４】
導入線７，８は、封止部４とフィラメントコイル５との間に設けられた石英ガラス製のステム６によって互いに離間されて支持されている。また、直径０．２０ｍｍ、全長２ｍｍの棒状のタンタルからなるゲッタ９が、後述するように封止部４とステム６との間の空間にその一部を露出して設けられている。導入線７，８の他端部は、封止部４内に封止されたモリブデンからなる金属箔１０，１１を介して外部リード線１２，１３にそれぞれ接続されている。
【００１５】
ステム６は、図２に示すように、外径２．５ｍｍ、全長７ｍｍである円柱状の２つのむく棒６ａ，６ｂの側面の一部を溶融接合したものである。導入線７，８は、この２つのむく棒６ａ，６ｂの接合面に挟持されている。また、ゲッタ９の一部も２つのむく棒６ａ，６ｂの接合面に挟持されることによってステム６に保持されている。したがって、ゲッタ９は、導入線７，８と平行に並んでおり、かつ導入線７，８間の直線上には設けられていない。
【００１６】
ゲッタ９は、タンタルのみに限らず、タンタルと、ニオブおよびジルコニウムのうち少なくとも一つのとの合金であってもよい。
【００１７】
次に、このようなハロゲン電球（以下、本発明品という）の作用効果について説明する。
【００１８】
本発明品と、後述する従来品との寿命特性について次のとおり調べた。
【００１９】
まず、本発明品と、図６に示したように、ステムから遠い方のフィラメントコイルと導入線との接続部近傍の導入線にタンタル箔からなるゲッタを溶接した点を除いて本発明品と同じ構成であるハロゲン電球（以下、従来品という）とを各２０本ずつ作製した。次に、各作製したものを定格電圧１１０Ｖで点灯させ、寿命特性を調べたところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００２０】
なお、ハロゲン電球点灯後からフィラメントコイルが断線するまでの時間を寿命時間とした。また、平均の寿命時間として、ワイブル平均時間を用いた。さらに、最短寿命時間とは、もっとも早く断線したランプの寿命時間のことである。
【００２１】
なお、これらは、後述する表２および表３についても同様である。
【００２２】
【表１】
【００２３】
表１から明らかなように、本発明品では、ワイブル平均時間が３１２０時間、最短寿命時間が２７００時間であった。一方、従来品では、ワイブル平均時間が２２００時間、最短寿命時間が１４７０時間であった。
【００２４】
このように、本発明品では、従来品に比してワイブル平均時間で４２％、最短寿命時間で８４％向上させることができた。
【００２５】
また、従来品については、１０００時間点灯経過後からフィラメントコイルの表面に付着物が付着しているのが目視された。
【００２６】
そこで、従来品の中で寿命時間が２２００時間以下のものについて、フィラメントコイルの断線した部分近傍の表面を走査型電子顕微鏡で調べたところ、フィラメントコイルの断線した部分近傍の表面にタンタルの結晶が析出しているのがわかった。また、その同所を定性分析したところ、タングステンの表面に厚さ３μｍのタンタルとタングステンとの合金層が形成されていることがわかった。
【００２７】
これに対して、本発明品では、このようなフィラメントコイル５の表面にタンタルの結晶が析出するようなことはなかった。これは、脆化したゲッタ９から遊離したタンタル酸化物がフィラメントコイル５周辺のガスの対流に流れ込むのをステム６によって阻止されているために、遊離したタンタル酸化物がフィラメントコイル５近傍を浮遊するのを防止することができたからと考えられる。したがって、本発明によれば、フィラメントコイル５の表面にタンタルとタングステンとの合金が形成されるのを防止することができる。
【００２８】
以上のように、ゲッタ９が封止部４とステム６との間の空間に露出して設けられることにより、フィラメントコイル５の断線を防止することができるので、長寿命化を図ることができる。
【００２９】
また、ゲッタ９の一部をステム６に保持することにより、容易にゲッタ９をバルブ１内に設けることができるので、製造工程を容易化することができる。
【００３０】
さらに、ゲッタ９が棒状であるので、ゲッタ９をステム６に容易に保持させることができるとともに、ゲッタ９とステム６との接触面積を十分確保することができるので、ゲッタ９をステム６から抜けにくくさせることができる。また、棒状のみならず、板状または箔状のゲッタであっても、その板状または箔状のゲッタをステム６に容易に保持することができるとともに、ステム６との接触面積を棒状のゲッタ９に比してより大きくすることができるので、板状または箔状のゲッタをステム６からより抜けにくくさせることができる。
【００３１】
ところで、ゲッタ９が例えば棒状である場合、酸素との反応によってゲッタ９の機械的強度が低下した状態で、点灯中の蒸発によってゲッタ９が段々と細くなる結果、ゲッタ９が断線してゲッタ機能を維持することができなくなるという問題が起こる。
【００３２】
そこで、定格寿命３０００時間以上ゲッタ機能を維持することができるゲッタ９の直径の大きさを調べた。ただし、ゲッタ９の直径は、製造上、０．０１ｍｍ未満の精度で調整することは困難であるために、０．０１ｍｍ単位で変化させた。
【００３３】
上記本発明品において、ゲッタ９の直径を種々変化させたハロゲン電球を作製し、作製した各ランプの寿命特性を調べたところ、表２に示すとおりの結果が得られた。
【００３４】
【表２】
【００３５】
表２から明らかなように、ゲッタ９の直径が０．２０ｍｍ以上であれば、ワイブル平均寿命時間が定格寿命時間を上回ることがわっかた。一方、例えばゲッタの直径が０．１９ｍｍ以下では、ワイブル平均寿命時間が定格寿命時間を下回ることがわかっかた。
【００３６】
また、ゲッタの直径が０．４０ｍｍを越えると、ゲッタがステム６から抜けやすくなり、実用的ではなかった。
【００３７】
以上のように、棒状のゲッタ９の直径を０．２０ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下にすることにより、酸素との反応によってゲッタ９の機械的強度が低下した状態でも、定格寿命時間以上でゲッタ９が断線するに至らない大きさ、つまり直径を得ることができ、ゲッタ機能を維持することができる。
【００３８】
また、ゲッタ９は、ステム６に保持されているとともに、導入線７，８間の直線上に設けられていないことが好ましい。以下、本発明品と後述する比較品とについて、寿命特性を調べた結果をもとに、その理由について説明する。
【００３９】
本発明品と、ステム６に保持されているとともに、導入線間の直線上に設けられている点を除いて本発明品と同じ構成であるハロゲン電球（以下、比較品という）とを各２０本ずつ作製し、作製したものを定格電圧１１０Ｖで点灯させた場合の寿命特性を調べたところ、表３に示すとおりの結果が得られた。
【００４０】
【表３】
【００４１】
表３から明らかなように、本発明品では、表１に示す結果と同様に、ワイブル平均時間が３１２０時間、最短寿命時間が２７００時間であった。一方、比較品では、ワイブル平均時間が１２６０時間、最短寿命時間が５６０時間であった。
【００４２】
このように、本発明品では、比較品に比してワイブル平均時間で２．５倍、最短寿命時間で４．８倍となった。
【００４３】
比較品がこのような結果となったのは、次のとおりと考えられる。
【００４４】
つまり、比較品では、脆くなったゲッタから遊離したタンタル酸化物がステムの封止部側の表面に付着する。点灯時間の経過とともに、このタンタル酸化物の付着物の付着面積が大きくなり、やがて各導入線に接触する。その結果、付着したタンタル化合物を介して導入線が電気的に導通し、短絡してアークが発生し、導入線が断線してしまったためと考えられる。
【００４５】
これに対し、本発明品では、脆くなったゲッタ９から遊離したタンタル酸化物がステム６の封止部４側の表面に付着しても、ゲッタ９と少なくとも一方の導入線７，８との距離が十分にあいているので、その付着物が導入線７，８が互いに電気的に導通することはなく、そのために導入線７，８の断線が生じなかったと考えられる。
【００４６】
以上のようにゲッタ９が、ステム６に保持されているとともに、導入線７，８間の直線上に設けられていないことにより、より長寿命化を図ることができる。
【００４７】
また、本発明品のように、ゲッタ９と導入線７，８とが平行に並んでおり、かつ導入線７，８間の直線上に設けられていないことがより好ましい。これにより、より一層の長寿命化を図ることができる。
【００４８】
これは、タンタル酸化物の付着物が導入線７側へ進行するのを導入線８によって阻止されるためである。
【００４９】
次に、本発明の第２の実施の形態である消費電力１３０Ｗのハロゲン電球は、図３および図４に示すように、直径０．２ｍｍ、全長２ｍｍの棒状のタンタルの端部を押しつぶして厚さ０．１ｍｍ、最大幅０．３ｍｍの板状にしたゲッタ１４を有している点を除いて本発明の第１の実施の形態である消費電力１３０Ｗのハロゲン電球と同じ構成を有している。
【００５０】
ゲッタ１４は、板状の部分と棒状の部分との間に形成される段差部１５を含む板状の部分全体がステム６のむく棒６ａ，６ｂの接合面に挟持されることにより、ステム６に保持されている。また、ゲッタ１４の棒状の部分は封止部４（図３および図４には図示せず）とステム６との間の空間に露出している。さらに、ゲッタ１４は、導入線７，８と平行に並んでおり、かつ導入線７，８間の直線上には設けられていない。
【００５１】
以上のような本発明の第２の実施の形態にかかるハロゲン電球によれば、フィラメントコイル５が断線するのを防止することができるので、長寿命化を図ることができることに加え、棒状のゲッタ１４の端部を押しつぶして板状とし、その板状の部分と棒状の部分との間に段差部１５が形成され、かつその段差部１５がステム６に保持（挟持）されているので、この段差部１５がステム６に引っかかり、特に、ゲッタ１４がステム６からより一層抜けにくくすることができる。
【００５２】
なお、上記第２の実施の形態では、ゲッタ１４がステム６からより一層抜けにくくするために、ゲッタ１４に段差部１５を設けた場合について説明したが、例えば棒状のゲッタを屈曲させてゲッタに屈曲部を設けたり、また例えば棒状のゲッタの外面に突起部を設けたりし、その屈曲部または突起部の部分をステム６に保持させることによっても、ゲッタ１４がステム６からより一層抜けにくくすることができる。
【００５３】
次に、本発明の参考例としての実施の形態である消費電力１３０Ｗのハロゲン電球は、図５に示すように、タンタルからなるコイル状のゲッタ１６（線径０．２ｍｍ）が導入線８に固定された点を除いて本発明の第１の実施の形態である消費電力１３０Ｗのハロゲン電球と同じ構成を有している。
【００５４】
ゲッタ１６は、コイル状の場合、導入線８に強く巻き付けられることによって、導入線８に固定されている。
【００５５】
上記参考例による構成によれば、ステム６とゲッタ１６とを離間させることができるので、ステム６の表面上にタンタル酸化物が付着するのを防止することができる。その結果、導入線７，８間の短絡をより防止することができるので、長寿命化をより一層向上させることができる。また、ゲッタ１６が脆くなってゲッタ１６を導入線８に固定することができなくなっても、ゲッタ１６が導入線８から脱落するのを防ぐことができるので、ゲッタ機能をより維持することができる。
【００５６】
なお、上記参考例である実施の形態では、コイル状のゲッタ１６を用いた場合について説明したが、パイプ状のゲッタを用いた場合でも上記と同様の効果を得ることができる。ただし、パイプ状のゲッタの場合、このゲッタは、導入線８に挿入された後、かしめられて導入線８に固定される。
【００５７】
なお、上記各実施の形態では、石英ガラスからなるバルブ１を用いた場合について説明したが、硬質ガラス等からなるバルブを用いても上記と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、上記各実施の形態では、バルブ１の筒部３が円筒状である場合について説明したが、これに限らず筒部３に相当する部分の形状が回転楕円体や略球体であっても上記と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また、上記各実施の形態において、バルブ１の表面に赤外線反射膜が形成されていてもよい。
【００６０】
また、上記各実施の形態のハロゲン電球を反射体と一体化した照明装置も上記と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
さらに、上記各実施の形態では、ハロゲン電球の場合について説明したが、クリプトン電球や白熱電球に用いても上記と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、フィラメントコイルが断線するのを防止することができるので、長寿命化を図ることができる電球を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態であるハロゲン電球の正面図
【図２】 同Ａ−Ａ線断面図
【図３】 本発明の第２の実施の形態であるハロゲン電球の要部拡大正面図
【図４】 同じくハロゲン電球の要部拡大側面図
【図５】 本発明の参考例としての実施の形態であるハロゲン電球の要部拡大正面図
【図６】 従来のハロゲン電球の要部正面図
【符号の説明】
１ バルブ
４ 封止部
５ フィラメントコイル
６ ステム
７，８ 導入線
９，１４，１６ ゲッタ
１５ 段差部
【発明の属する技術分野】
本発明は、店舗や展示館等で用いる電球に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような従来の電球、例えばハロゲン電球には、ウォーターサイクルによって寿命が短くなるのを防止するために、内部にゲッタが設けられているものが知られている（特公昭５７−１８６２号公報、特開平８−１２９９９４号公報、特開平８−３２９９０５号公報）。
【０００３】
例えば特開平８−１２９９９４号公報に記載されたものは、図６に示すように、一端に封着部１７が形成された石英ガラス管１８内に、封着部１７から導出された一対の内部導入線１９，２０と、この内部導入線１９，２０間に管軸に沿って張架されたタングステンのフィラメント２１と、フィラメント２１と封着部１７との間に設けられ、かつ一対の内部導入線１９，２０を支持している石英ガラスのステム２２とを備えている。
【０００４】
石英ガラス管１８内には、アルゴンと窒素の混合ガスと臭化水素とがそれぞれ所定量封入されている。
【０００５】
タンタルゲッタ２３は、石英ガラスのステム２２よりフィラメント２１側に、つまり内部導入線２０の上部に支持されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のハロゲン電球では、タンタルゲッタ２３が石英ガラスのステム２２よりフィラメント２１側に設けられているために、酸素との反応によって機械的強度の弱くなった脆いタンタルゲッタ２３から遊離したタンタル酸化物が、石英ガラス管１８内のガスの対流によって浮遊しフィラメント２１の近傍へ運ばれる。その後、浮遊しているタンタル酸化物がフィラメント２１の近傍で熱分解されて、タンタルがフィラメント２１の表面に析出し、その表面上にタンタルとタングステンとの合金（以下、単に合金という）が形成される。この合金の融点（２８５０℃）はタングステンの融点（３４００℃）より低いために、フィラメント２１の一部分に低融点の部分が形成され、その部分が過多に蒸発してフィラメント２１が断線し寿命が短くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、フィラメントコイルの断線を防止して、長寿命な電球を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電球は、一端部に封止部を有するバルブ内に、前記封止部から導出された一対の導入線と、前記導入線間に張架されたフィラメントコイルと、前記フィラメントコイルと前記封止部との間に設けられ、かつ前記導入線を支持しているステムと、前記ステムと前記封止部との間に設けられたゲッタとを備え、前記ゲッタは、その一部が前記ステムに保持されているとともに、前記一対の導入線間の直線上に設けられておらず、前記ゲッタと前記一対の導入線とは平行に並んでいる構成を有している。また、本発明の電球は、一端部に封止部を有するバルブ内に、前記封止部から導出された一対の導入線と、前記導入線間に張架されたフィラメントコイルと、前記フィラメントコイルと前記封止部との間に設けられ、かつ前記導入線を支持しているステムと、前記ステムと前記封止部との間に設けられたゲッタとを備え、前記ゲッタは、その一部が前記ステムに保持されているとともに、前記一対の導入線を結ぶ直線上のうち、前記一対の導入線の間に位置する部分には設けられておらず、前記ゲッタと前記一対の導入線とは平行に並んでいる構成を有している。
【０００９】
これにより、ゲッタから遊離した例えばタンタル酸化物がフィラメントコイル周辺のガスの対流によってフィラメントコイル近傍に運ばれるのをステムによって阻まれるので、フィラメントコイルの表面に、ゲッタの材料であるタンタルとフィラメントコイルの材料であるタングステンとの合金が形成されるのを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
本発明の第１の実施の形態である消費電力１３０Ｗのハロゲン電球は、図１に示すように、全長５５ｍｍの石英ガラスからなるバルブ１を有している。
【００１２】
このバルブ１は、閉塞部２、筒部３、封止部４が順次連設されたものからなる。また、バルブ１内には、不活性ガスおよび微量のハロゲン有機化合物の混合ガスが０．２ＭＰａ封入されている。
【００１３】
筒部３は、外径１１ｍｍの円筒状である。タングステンからなるフィラメントコイル５が、筒部３内の中心軸上に配置されている。また、このフィラメントコイル５は、その両端部が封止部４から導出された一対の導入線７，８の一端部にそれぞれ接続されて張架されている。
【００１４】
導入線７，８は、封止部４とフィラメントコイル５との間に設けられた石英ガラス製のステム６によって互いに離間されて支持されている。また、直径０．２０ｍｍ、全長２ｍｍの棒状のタンタルからなるゲッタ９が、後述するように封止部４とステム６との間の空間にその一部を露出して設けられている。導入線７，８の他端部は、封止部４内に封止されたモリブデンからなる金属箔１０，１１を介して外部リード線１２，１３にそれぞれ接続されている。
【００１５】
ステム６は、図２に示すように、外径２．５ｍｍ、全長７ｍｍである円柱状の２つのむく棒６ａ，６ｂの側面の一部を溶融接合したものである。導入線７，８は、この２つのむく棒６ａ，６ｂの接合面に挟持されている。また、ゲッタ９の一部も２つのむく棒６ａ，６ｂの接合面に挟持されることによってステム６に保持されている。したがって、ゲッタ９は、導入線７，８と平行に並んでおり、かつ導入線７，８間の直線上には設けられていない。
【００１６】
ゲッタ９は、タンタルのみに限らず、タンタルと、ニオブおよびジルコニウムのうち少なくとも一つのとの合金であってもよい。
【００１７】
次に、このようなハロゲン電球（以下、本発明品という）の作用効果について説明する。
【００１８】
本発明品と、後述する従来品との寿命特性について次のとおり調べた。
【００１９】
まず、本発明品と、図６に示したように、ステムから遠い方のフィラメントコイルと導入線との接続部近傍の導入線にタンタル箔からなるゲッタを溶接した点を除いて本発明品と同じ構成であるハロゲン電球（以下、従来品という）とを各２０本ずつ作製した。次に、各作製したものを定格電圧１１０Ｖで点灯させ、寿命特性を調べたところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００２０】
なお、ハロゲン電球点灯後からフィラメントコイルが断線するまでの時間を寿命時間とした。また、平均の寿命時間として、ワイブル平均時間を用いた。さらに、最短寿命時間とは、もっとも早く断線したランプの寿命時間のことである。
【００２１】
なお、これらは、後述する表２および表３についても同様である。
【００２２】
【表１】
表１から明らかなように、本発明品では、ワイブル平均時間が３１２０時間、最短寿命時間が２７００時間であった。一方、従来品では、ワイブル平均時間が２２００時間、最短寿命時間が１４７０時間であった。
【００２４】
このように、本発明品では、従来品に比してワイブル平均時間で４２％、最短寿命時間で８４％向上させることができた。
【００２５】
また、従来品については、１０００時間点灯経過後からフィラメントコイルの表面に付着物が付着しているのが目視された。
【００２６】
そこで、従来品の中で寿命時間が２２００時間以下のものについて、フィラメントコイルの断線した部分近傍の表面を走査型電子顕微鏡で調べたところ、フィラメントコイルの断線した部分近傍の表面にタンタルの結晶が析出しているのがわかった。また、その同所を定性分析したところ、タングステンの表面に厚さ３μｍのタンタルとタングステンとの合金層が形成されていることがわかった。
【００２７】
これに対して、本発明品では、このようなフィラメントコイル５の表面にタンタルの結晶が析出するようなことはなかった。これは、脆化したゲッタ９から遊離したタンタル酸化物がフィラメントコイル５周辺のガスの対流に流れ込むのをステム６によって阻止されているために、遊離したタンタル酸化物がフィラメントコイル５近傍を浮遊するのを防止することができたからと考えられる。したがって、本発明によれば、フィラメントコイル５の表面にタンタルとタングステンとの合金が形成されるのを防止することができる。
【００２８】
以上のように、ゲッタ９が封止部４とステム６との間の空間に露出して設けられることにより、フィラメントコイル５の断線を防止することができるので、長寿命化を図ることができる。
【００２９】
また、ゲッタ９の一部をステム６に保持することにより、容易にゲッタ９をバルブ１内に設けることができるので、製造工程を容易化することができる。
【００３０】
さらに、ゲッタ９が棒状であるので、ゲッタ９をステム６に容易に保持させることができるとともに、ゲッタ９とステム６との接触面積を十分確保することができるので、ゲッタ９をステム６から抜けにくくさせることができる。また、棒状のみならず、板状または箔状のゲッタであっても、その板状または箔状のゲッタをステム６に容易に保持することができるとともに、ステム６との接触面積を棒状のゲッタ９に比してより大きくすることができるので、板状または箔状のゲッタをステム６からより抜けにくくさせることができる。
【００３１】
ところで、ゲッタ９が例えば棒状である場合、酸素との反応によってゲッタ９の機械的強度が低下した状態で、点灯中の蒸発によってゲッタ９が段々と細くなる結果、ゲッタ９が断線してゲッタ機能を維持することができなくなるという問題が起こる。
【００３２】
そこで、定格寿命３０００時間以上ゲッタ機能を維持することができるゲッタ９の直径の大きさを調べた。ただし、ゲッタ９の直径は、製造上、０．０１ｍｍ未満の精度で調整することは困難であるために、０．０１ｍｍ単位で変化させた。
【００３３】
上記本発明品において、ゲッタ９の直径を種々変化させたハロゲン電球を作製し、作製した各ランプの寿命特性を調べたところ、表２に示すとおりの結果が得られた。
【００３４】
【表２】
表２から明らかなように、ゲッタ９の直径が０．２０ｍｍ以上であれば、ワイブル平均寿命時間が定格寿命時間を上回ることがわっかた。一方、例えばゲッタの直径が０．１９ｍｍ以下では、ワイブル平均寿命時間が定格寿命時間を下回ることがわかっかた。
【００３６】
また、ゲッタの直径が０．４０ｍｍを越えると、ゲッタがステム６から抜けやすくなり、実用的ではなかった。
【００３７】
以上のように、棒状のゲッタ９の直径を０．２０ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下にすることにより、酸素との反応によってゲッタ９の機械的強度が低下した状態でも、定格寿命時間以上でゲッタ９が断線するに至らない大きさ、つまり直径を得ることができ、ゲッタ機能を維持することができる。
【００３８】
また、ゲッタ９は、ステム６に保持されているとともに、導入線７，８間の直線上に設けられていないことが好ましい。以下、本発明品と後述する比較品とについて、寿命特性を調べた結果をもとに、その理由について説明する。
【００３９】
本発明品と、ステム６に保持されているとともに、導入線間の直線上に設けられている点を除いて本発明品と同じ構成であるハロゲン電球（以下、比較品という）とを各２０本ずつ作製し、作製したものを定格電圧１１０Ｖで点灯させた場合の寿命特性を調べたところ、表３に示すとおりの結果が得られた。
【００４０】
【表３】
表３から明らかなように、本発明品では、表１に示す結果と同様に、ワイブル平均時間が３１２０時間、最短寿命時間が２７００時間であった。一方、比較品では、ワイブル平均時間が１２６０時間、最短寿命時間が５６０時間であった。
【００４２】
このように、本発明品では、比較品に比してワイブル平均時間で２．５倍、最短寿命時間で４．８倍となった。
【００４３】
比較品がこのような結果となったのは、次のとおりと考えられる。
【００４４】
つまり、比較品では、脆くなったゲッタから遊離したタンタル酸化物がステムの封止部側の表面に付着する。点灯時間の経過とともに、このタンタル酸化物の付着物の付着面積が大きくなり、やがて各導入線に接触する。その結果、付着したタンタル化合物を介して導入線が電気的に導通し、短絡してアークが発生し、導入線が断線してしまったためと考えられる。
【００４５】
これに対し、本発明品では、脆くなったゲッタ９から遊離したタンタル酸化物がステム６の封止部４側の表面に付着しても、ゲッタ９と少なくとも一方の導入線７，８との距離が十分にあいているので、その付着物が導入線７，８が互いに電気的に導通することはなく、そのために導入線７，８の断線が生じなかったと考えられる。
【００４６】
以上のようにゲッタ９が、ステム６に保持されているとともに、導入線７，８間の直線上に設けられていないことにより、より長寿命化を図ることができる。
【００４７】
また、本発明品のように、ゲッタ９と導入線７，８とが平行に並んでおり、かつ導入線７，８間の直線上に設けられていないことがより好ましい。これにより、より一層の長寿命化を図ることができる。
【００４８】
これは、タンタル酸化物の付着物が導入線７側へ進行するのを導入線８によって阻止されるためである。
【００４９】
次に、本発明の第２の実施の形態である消費電力１３０Ｗのハロゲン電球は、図３および図４に示すように、直径０．２ｍｍ、全長２ｍｍの棒状のタンタルの端部を押しつぶして厚さ０．１ｍｍ、最大幅０．３ｍｍの板状にしたゲッタ１４を有している点を除いて本発明の第１の実施の形態である消費電力１３０Ｗのハロゲン電球と同じ構成を有している。
【００５０】
ゲッタ１４は、板状の部分と棒状の部分との間に形成される段差部１５を含む板状の部分全体がステム６のむく棒６ａ，６ｂの接合面に挟持されることにより、ステム６に保持されている。また、ゲッタ１４の棒状の部分は封止部４（図３および図４には図示せず）とステム６との間の空間に露出している。さらに、ゲッタ１４は、導入線７，８と平行に並んでおり、かつ導入線７，８間の直線上には設けられていない。
【００５１】
以上のような本発明の第２の実施の形態にかかるハロゲン電球によれば、フィラメントコイル５が断線するのを防止することができるので、長寿命化を図ることができることに加え、棒状のゲッタ１４の端部を押しつぶして板状とし、その板状の部分と棒状の部分との間に段差部１５が形成され、かつその段差部１５がステム６に保持（挟持）されているので、この段差部１５がステム６に引っかかり、特に、ゲッタ１４がステム６からより一層抜けにくくすることができる。
【００５２】
なお、上記第２の実施の形態では、ゲッタ１４がステム６からより一層抜けにくくするために、ゲッタ１４に段差部１５を設けた場合について説明したが、例えば棒状のゲッタを屈曲させてゲッタに屈曲部を設けたり、また例えば棒状のゲッタの外面に突起部を設けたりし、その屈曲部または突起部の部分をステム６に保持させることによっても、ゲッタ１４がステム６からより一層抜けにくくすることができる。
【００５３】
次に、本発明の参考例としての実施の形態である消費電力１３０Ｗのハロゲン電球は、図５に示すように、タンタルからなるコイル状のゲッタ１６（線径０．２ｍｍ）が導入線８に固定された点を除いて本発明の第１の実施の形態である消費電力１３０Ｗのハロゲン電球と同じ構成を有している。
【００５４】
ゲッタ１６は、コイル状の場合、導入線８に強く巻き付けられることによって、導入線８に固定されている。
【００５５】
上記参考例による構成によれば、ステム６とゲッタ１６とを離間させることができるので、ステム６の表面上にタンタル酸化物が付着するのを防止することができる。その結果、導入線７，８間の短絡をより防止することができるので、長寿命化をより一層向上させることができる。また、ゲッタ１６が脆くなってゲッタ１６を導入線８に固定することができなくなっても、ゲッタ１６が導入線８から脱落するのを防ぐことができるので、ゲッタ機能をより維持することができる。
【００５６】
なお、上記参考例である実施の形態では、コイル状のゲッタ１６を用いた場合について説明したが、パイプ状のゲッタを用いた場合でも上記と同様の効果を得ることができる。ただし、パイプ状のゲッタの場合、このゲッタは、導入線８に挿入された後、かしめられて導入線８に固定される。
【００５７】
なお、上記各実施の形態では、石英ガラスからなるバルブ１を用いた場合について説明したが、硬質ガラス等からなるバルブを用いても上記と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、上記各実施の形態では、バルブ１の筒部３が円筒状である場合について説明したが、これに限らず筒部３に相当する部分の形状が回転楕円体や略球体であっても上記と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また、上記各実施の形態において、バルブ１の表面に赤外線反射膜が形成されていてもよい。
【００６０】
また、上記各実施の形態のハロゲン電球を反射体と一体化した照明装置も上記と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
さらに、上記各実施の形態では、ハロゲン電球の場合について説明したが、クリプトン電球や白熱電球に用いても上記と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、フィラメントコイルが断線するのを防止することができるので、長寿命化を図ることができる電球を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態であるハロゲン電球の正面図
【図２】 同Ａ−Ａ線断面図
【図３】 本発明の第２の実施の形態であるハロゲン電球の要部拡大正面図
【図４】 同じくハロゲン電球の要部拡大側面図
【図５】 本発明の参考例としての実施の形態であるハロゲン電球の要部拡大正面図
【図６】 従来のハロゲン電球の要部正面図
【符号の説明】
１ バルブ
４ 封止部
５ フィラメントコイル
６ ステム
７，８ 導入線
９，１４，１６ ゲッタ
１５ 段差部
Claims (2)
- 一端部に封止部を有するバルブ内に、前記封止部から導出された一対の導入線と、前記導入線間に張架されたフィラメントコイルと、前記フィラメントコイルと前記封止部との間に設けられ、かつ前記導入線を支持しているステムと、前記ステムと前記封止部との間に設けられたゲッタとを備え、前記ゲッタは、その一部が前記ステムに保持されているとともに、前記一対の導入線間の直線上に設けられておらず、前記ゲッタと前記一対の導入線とは平行に並んでいることを特徴とする電球。
- 一端部に封止部を有するバルブ内に、前記封止部から導出された一対の導入線と、前記導入線間に張架されたフィラメントコイルと、前記フィラメントコイルと前記封止部との間に設けられ、かつ前記導入線を支持しているステムと、前記ステムと前記封止部との間に設けられたゲッタとを備え、前記ゲッタは、その一部が前記ステムに保持されているとともに、前記一対の導入線を結ぶ直線上のうち、前記一対の導入線の間に位置する部分には設けられておらず、前記ゲッタと前記一対の導入線とは平行に並んでいることを特徴とする電球。
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