JP4227656B2 - 管球、反射鏡付き管球、および照明装置 - Google Patents
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Description
ハロゲン電球は、気密封止されたバルブ内にフィラメント体が収納されてなる構成を有している。ハロゲン電球を反射鏡と組み合わせて使用する場合には、フィラメント体をできるだけコンパクトにして、その発光領域を可能な限り反射鏡の焦点位置に集中させることによって、集光効率を向上させることができる。この場合に、発光領域を特に反射鏡の光軸方向に縮小することが、集光効率を向上させるためには効果的であることが知られている。
この問題を解決しつつ、フィラメント体のコンパクト化(光軸方向の短縮化)を図れるハロゲン電球として、特許文献2には、複数個の一重コイルが全体的に反射鏡の光軸に対して対称となるように各々の一重コイルを反射鏡の光軸と平行に配したものが開示されている。これにより、当該複数個の一重コイルに相当するものを1個の一重コイルで作製した場合と比較して、光軸方向の長さが短縮されるので、集光効率が向上することとなる。また、各々のコイルは一重なので、上記振動に因る問題も軽減される。
ところで、近年の店舗照明における演出手法の多様化から、反射鏡付きハロゲン電球が多用される傾向にあり、そのため、省エネルギ等の観点からも一層の集光効率の向上が求められている。
これによれば、素線を円筒状に巻回してなる従来の一重コイルと比較して、(扁平な筒の短軸長さと円筒の直径とが等しいとした場合)1ターン当たりの素線長を長くすることができる関係上、タングステン線の素線長が同じであれば、コイル長を短くでき、もって、フィラメント体の光軸方向における一層の短縮化ができて集光効率をより向上することとなる。なお、コイルを扁平にすることにより、反射鏡の光軸と交差する方向の長さは、円筒状に巻回されたコイルよりも長くなるものの、集光効率の向上には、光軸と交差する方向よりも光軸方向に短縮する方の効果が大きいので問題はない。
そこで、本願の発明者らは、複数個のコイルを光軸に対して対称的に配置できると共に、その内の一のコイルを光軸を含む位置に配することができる最小個数として3個の扁平コイルからなるフィラメント体を有するハロゲン電球を創作し、普及している二重巻コイルのフィラメント体を有するハロゲン電球(以下、「普及型管球」と称する。)と同等の集光性を得ることに成功した。
また、2方向(両側)から加熱される扁平コイルを無くすため、2個の扁平コイルでフィラメント体を構成することも考えられるが、その場合、光軸に対する対称性を考慮した場合、光軸上に扁平コイルを配することができなくなって、やはり満足のいく集光性が得られないのではないかといった懸念がある。
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、反射鏡を有する照明器具と、前記反射鏡内に組み込まれている、上記した管球とを有することを特徴とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、照明器具と、前記照明器具に取り付けられている、上記した反射鏡付き管球とを有することを特徴とする。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係る照明装置10の概略構成を示す一部切欠き図である。なお、図1を含む全ての図面において、各部材間の縮尺は統一していない。
照明装置10は、例えば、住宅、店舗、あるいはスタジオ等におけるスポットライト照明として用いられる。照明装置10は、照明器具12と管球の一例として示すハロゲン電球14とを有する。
器具本体16の底部には、ハロゲン電球14の口金30(図2参照)を取り付けるための受け具(図示せず)が設けられている。なお、器具本体16は、円筒状に限らず、種々の公知形状とすることができる。
反射鏡18は、漏斗状をした硬質ガラス製基体20を有する。基体20において回転楕円面または回転放物面等に形成された凹面部分20Aには、反射面を構成する多層干渉膜22が形成されている。多層干渉膜22は、二酸化ケイ素(SiO2)、二酸化チタン(TiO2)、フッ化マグネシウム(MgF)、硫化亜鉛(ZnS)等で形成することができる。また、多層干渉膜22に代えてアルミニウムやクロム等からなる金属膜で反射面を構成することもできる。反射鏡18の開口径(ミラー径)は100mmであり、ビームの開き(ビーム角)が、中角または広角のものが用いられる。ここで、ビームの開きは、中角は20°、広角は35°としており、その許容される範囲はIEC規格で規定されている通り、±25[%]である。なお、反射面には必要に応じてファセットを形成してもよい。
ハロゲン電球14は、前記受け具(不図示)に取り付けられ、反射鏡18内に組み込まれて使用される。組み込まれた(取り付けられた)状態で、ハロゲン電球14の後述するバルブ26の中心軸Bが反射鏡18の光軸Rとが略同軸上に位置することとなる(中心軸Bと光軸Rとが略一致することとなる。)。ハロゲン電球14は、定格電圧が100[V]以上150[V]以下で、かつ定格電力が100[W]以下に設定された電球である。
ハロゲン電球14は、気密封止されたバルブ26と、バルブ26の後述する封止部38側に接着剤28によって固着された、例えばE型の口金30とを有している。
バルブ26は、封止切りの残痕であるチップオフ部32、後述するフィラメント体60等を収納するフィラメント体収納部34、略円筒状をした筒部36、および公知のピンチシール法によって形成された封止部38がこの順に連なった構造をしている。
なお、フィラメント体収納部34の外面には赤外線反射膜が形成されている。もっとも、この赤外線反射膜は必ずしも必要なものではなく、適宜形成されるものである。
ハロゲン物質は、点灯中、ハロゲンサイクルによって、フィラメント体60から蒸発したその構成物質であるタングステンを再びフィラメント体60に戻し、バルブ26の黒化を防止するためのものである。ハロゲン物質の濃度は10[ppm]〜300[ppm]の範囲内にあることが好ましい。また、ハロゲンサイクルを活性化させるためには、バルブ26内面における最冷点温度が200[℃]以上であることが好ましい。さらに、ハロゲンサイクルを適切に機能させるためには、バルブ26内の酸素濃度を100[ppm]以下にすることが好ましい。
特に、封入ガスは、クリプトンを主成分とした、窒素ガスおよびハロゲン物質を含むものとし、バルブ26内での常温時におけるガス圧を2[atm]〜10[atm]の範囲内に設定することが好ましい。当該ガス圧が10[atm]を超えると、万一バルブ26が破損した場合に、飛散する破片で照明器具が破損するおそれがあり、一方、2[atm]未満であると、フィラメント体60の構成物質であるタングステンが蒸発し易く、ランプ寿命が短くなるからである。換言すると、ガス圧の上記範囲は、当該ガス圧が適度に抑制されているため、万一バルブ26が破損したとしても、照明器具が破損するほどの勢いで破片が飛散せず、かつ、当該ガス圧が適度に高いため、フィラメント体60の構成物質であるタングステンが蒸発しにくく、長寿命化を実現でき、さらには、点灯時に隣接する発光部間の任意の場所で点灯時にアーク放電が発生して、断線するのを抑制することができる範囲である。
金属箔40の一端部には外部リード線44の一端部が、金属箔42の一端部には外部リード線46の一端部が、それぞれ接合されて電気的に接続されている。外部リード線44,46は、タングステン製である。外部リード線44,46の他端部は、バルブ26の外部に導出されていて、それぞれ、口金30の端子部48,50に電気的に接続されている。
図3に示すように、フィラメント体60の一部を直接に支持する支持部材としては他に、タングステンからなるサポート線56がある。
内部リード線52,54、サポート線56は、一対の円柱状ステムガラス57,59で挟持されている。これによって、サポート線56が支持されると共に、内部リード線52,54、サポート線56相互間の相対的な位置が保持されることとなる。
内部リード線52,54、サポート線56は、フィラメントコイル62,64の端部部分に挿入されて、フィラメントコイル62,64を支持するための「コ」字状に屈曲した部分(以下、この部分を「コイル支持部」と称する。)を1箇所または2箇所有する。
第2フィラメントコイル64は、サポート線56のコイル支持部56B(図3参照)と内部リード線54のコイル支持部54A(図3参照)とで支持されている。
また、図4から明らかなように、第1フィラメントコイル62と第2フィラメントコイル64の一端部同士は、サポート線56で電気的に接続されている。すなわち、第1フィラメントコイル62と第2フィラメントコイル64は、サポート線56によって直列に接続されている。
すなわち、図5に示すように、円柱状をした芯線(マンドレル)66を複数本(図示例では3本)、平行かつ一列に密着させて並べたものの外周に、タングステン線68を巻回した後、芯線66を抜いて作製する。あるいは、芯線66を化学的に溶解させて除去することとしても構わない。
第1、2フィラメントコイル62,64は略同一形態なので、第1フィラメントコイル62を代表にして説明する。
また、上述したとおり、図6の下部に示すように、第1フィラメントコイル62は、コイル支持部52Aとコイル支持部56A(図3、図4)で支持された両端部部分の非発光部62Bと両コイル支持部52A,56A間部分の発光部62Aとを有している。
そこで、本願発明者らが、検討を重ねた結果、短軸長さ(長軸長さ)、扁平率、および発光部間隔(コイル間隔)を適切な値にすることにより、普及型ハロゲン電球と同等の集光効率と寿命が達成できるハロゲン電球を得ることに成功した。
図8において、No.3〜14が実施例に係るハロゲン電球(以下、「実施例電球」と称する。)である。ここで、No.3〜8は、コイル間隔(発光部間隔)D1=2.5[mm]、短軸長さSX=0.35[mm]とした上で、扁平率を3,4,5,6,8,10と変化させたフィラメント体を有するハロゲン電球である。No.9〜14は、コイル間隔(発光部間隔)D1=2.5[mm]、扁平率=3とした上で、短軸長さSXを、本図に示す範囲で変化させたフィラメント体を有するハロゲン電球である。なお、No.3〜14に係る実施例電球の各フィラメントコイルにおける巻線間隔(ピッチ)は全て同様とした。また、各フィラメントコイルの発光部を形成する部分のタングステン線も略同じ長さとした。したがって、短軸長さと扁平率とが決まれば、発光部全長(有効コイル長)は必然的に決まることとなる。
そして、定格電圧110[V]、定格電力65[W]で点灯させる条件の下、反射鏡付きハロゲン電球から距離1[m]離れた照射面における中心照度[lx]を演算により求めた。そして、上記反射鏡付きハロゲン電球で得られる中心照度を「100」とした場合における相対照度に関し、No.2〜14の電球について調査した。
比較電球(No.2)は、相対照度が155と集光性に優れているものの、寿命が500[h]と、基準電球(No.1)よりも極端に短くなっている。これは、上述したように、第2フィラメントコイル204(第2発光部204A)が、第1および第3のフィラメントコイル202,206(第1および第3発光部202A,206A)から発せられる赤外線で両側から熱せられることによって過熱状態となり、過度にタングステンが蒸発するためであると考えられている。これに対処するには、コイル同士の間隔D2を拡げればよいが、少し拡げただけで、集光性が極端に低下してしまい、満足いく性能が得られなくなってしまうことが確認されている。
また、扁平率が3であれば、短軸長さが少なくとも0.35[mm]あれば、基準電球(No.1)よりも高い集光性が得られることが分かる(実施例電球No.9〜14)。
〔反射鏡:中角、短軸長さ(短内径):0.35[mm]〕
上記と同様の条件の下、短軸長さを0.35[mm]とした場合において、コイル間隔と扁平率との組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。
図10に示す調査結果を、図11においてグラフ化した。
図11は、x軸(横軸)に発光部間隔(コイル間隔)を、y軸(縦軸)に扁平率をとったx−y直交座標系である。図10に示す調査結果は、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
すなわち、図11において、「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点E1(0.2,3)、点E2(0.2,10)、点E3(3.5,10)、点E4(4,8)、点E5(4,6)、点E6(3.5,5)、点E7(3.5,3)、点E8(3,3)、点E9(2.5,2)、点E10(0.5,2)、点E1(0.2,3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
本願発明者らは、さらに短軸長さの範囲を広げて、上記と同様、コイル間隔と扁平率との各組み合わせにおける相対照度に関して調査した。
短軸長さは、上記調査の0.35[mm](図10)に加え、0.25[mm]、0.30[mm]、0.40[mm]、0.45[mm]、0.50[mm]、0.60[mm]とした。
そして、図10(短軸長さ=0.35[mm])および図12〜図17に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出し、図18にまとめた。例えば、コイル間隔=0.2[mm]、扁平率=10の組み合わせの場合、相対照度は、それぞれ、「140」(図10)、「137」(図12)、「134」(図13)、「111」(図14)、「108」(図15)、「103」(図16)、「96」(図17)なので、この内、最も低い相対照度「96」を抜き出し、図18において、コイル間隔=0.2[mm]、扁平率=10に対応する欄に当該「96」を記入した。
図19は、x軸(横軸)に発光部間隔(コイル間隔)を、y軸(縦軸)に短軸長さ[mm]をとったx−y直交座標系である。図11の場合と同様、図19に示す調査結果は、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
本願発明者らは、さらに短軸長さ(短内径)=1.00[mm]の場合についても、上記と同様、コイル間隔と扁平率との各組み合わせにおける相対照度に関して調査した。
調査結果を図20に示す。
そして、図10(短軸長さ=0.35[mm])、図12〜図17に加え、図20に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出し、図21にまとめた。
図22は、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜1.00[mm]の範囲において、相対照度の最も低いデータに基づいているため、当該図22において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「短軸長さ」との組み合わせとした場合には、少なくとも、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜1.00[mm]の範囲において、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
扁平率を3とした場合において、コイル間隔と短軸長さとの組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。
調査結果を図23に示す。図10に示すように、コイル間隔は、0.2[mm]〜4[mm]の範囲で、短軸長さは、0.3[mm]〜1.0[mm]の範囲で変化させ、各々の組み合わせについて相対照度を調査した。
図24は、x軸(横軸)に発光部間隔(コイル間隔)を、y軸(縦軸)に短軸長さ[mm]をとったx−y直交座標系である。図11の場合と同様、図24に示す調査結果は、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
すなわち、図24において、「発光部間隔」と「短軸長さ」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点F1(0.2,0.3)、点F2(0.2,1.0)、点F3(3.5,1.0)、点F4(3.5,0.35)、点F5(3,0.3)、点F1(0.2,0.3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
反射鏡を広角のものに変えた以外は、上記と同様の条件の下、短軸長さを0.35[mm]とした場合において、コイル間隔と扁平率との組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。
調査結果を図25に示す。図25に示すように、コイル間隔は、0.2[mm]〜4.5[mm]の範囲で、扁平率は、2〜10の範囲で変化させ、各々の組み合わせについて相対照度を調査した。
すなわち、図26は、x軸(横軸)に発光部間隔(コイル間隔)を、y軸(縦軸)に扁平率をとったx−y直交座標系であり、図25に示す調査結果を、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
すなわち、図26において、「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点G1(0.5,6)、点G2(0.5,10)、点G3(4.5,10)、点G4(4.5,3)、点G5(1,3)、点G6(1,6)、点G1(0.5,6)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
本願発明者らは、さらに短軸長さの広範囲を広げ、反射鏡が広角の場合について、上記と同様、コイル間隔と扁平率との各組み合わせにおける相対照度に関して調査した。
短軸長さは、上記調査の0.35[mm](図25)に加え、0.25[mm]、0.30[mm]、0.40[mm]、0.45[mm]、0.50[mm]、0.60[mm]とした。
そして、図25(短軸長さ=0.35[mm])および図27〜図32に示す調査結果を通し、コイル間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出し、図33にまとめた。例えば、コイル間隔=0.2[mm]、扁平率=10の組み合わせの場合、相対照度は、それぞれ、「92」(図25)、「92」(図27)、「90」(図28)、「98」(図29)、「103」(図30)、「109」(図31)、「108」(図32)なので、この内、最も低い相対照度「90」を抜き出し、図33において、コイル間隔=0.2[mm]、扁平率=10に対応する欄に当該「90」を記入した。
図34は、x軸(横軸)に発光部間隔(コイル間隔)を、y軸(縦軸)に短軸長さ[mm]をとったx−y直交座標系である。図11の場合と同様、図34に示す調査結果は、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
本願発明者らは、反射鏡が広角の場合に、さらに短軸長さ(短内径)=1.00[mm]の場合についても、上記と同様、コイル間隔と扁平率との各組み合わせにおける相対照度に関して調査した。
調査結果を図35に示す。
図33に示す結果を、図34の場合と同様にして、図37おいてグラフ化した。
図37は、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜1.00[mm]の範囲において、相対照度の最も低いデータに基づいているため、当該図37において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「短軸長さ」との組み合わせとした場合には、少なくとも、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜1.00[mm]の範囲において、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
<実施の形態2>
図7に示した例では、第1および第2フィラメントコイル62,64(発光部62A,64A)は、そのコイル軸心CXをバルブ26の中心軸Bと略平行になるように配したが、これに限らず、図38に示すように、コイル軸心CXを中心軸Bに対して傾けて、両コイル軸心CX間の間隔が、前記反射鏡18(図1)の反射面20Aから遠ざかるほど狭くなるような姿勢で、第1および第2フィラメントコイル62,64(発光部62A,64A)を配することとしても構わない。すなわち、発光部62Aのコイル軸芯CXと発光部64Aのコイル軸芯CXとが所定の角度αを成すように、発光部62Aと発光部64Aとを傾けても構わない。以下、2個の発光部のコイル軸芯同士の成す角度αを発光部の傾斜度合いを示すものとして「発光部傾斜角α」と称することとする。バルブ26の中心軸Bを対称軸として配された両発光部62A,64Aの発光部傾斜角αは、同一の発光部62A,64Aにおいては、図38に示す広い側の発光部間隔D4と狭い側の発光部間隔D3とで定まる。
(変形例)
図38に示す例では、2個のフィラメントコイル(第1および第2フィラメントコイル62,64)でフィラメント体70を構成したが、変形例では、フィラメント体を1個のフィラメントコイルで構成することとした。
フィラメント体80は、単フィラメントコイル82一個で構成されている。
図39に示すように、フィラメント体80の一部を直接に支持する支持部材としては他に、フィラメント体80を、その長手方向ほぼ中央で支持する中間支持部材であるサポート線84がある。サポート線84は、タングステン線からなる。
フィラメント体80は、フィラメント線が、短軸と長軸とを有する扁平な横断面をした筒状に巻かれた単フィラメントコイル82を、その長手方向ほぼ中央部で、短軸方向(短径方向)に略V字状に屈曲させ、当該屈曲部を中間支持部材であるサポート線84で支持し、サポート線84と両内部リード線86,88との間で懸架したものである。本例で示す略V字状は、ステムガラス90(封止部38(図2))側に開いている。ここで、「略V字状」とは、厳密に文字「V」の形状を意味していないことは言うまでもなく、コイルを鋭角に屈曲させた際に必然的に形成されるおおよその形状を意味するものである。したがって、屈曲部も丸みを帯びていることは勿論であり、屈曲部から端部に至る部分も完全に直線である必要はなく、若干湾曲している状態を含むものである。また、鋭角に屈曲させず、積極的に円弧状に屈曲させて、全体的に略U字状とすることも可能である。
拡開部82E1,82E2を設ける目的は、フィラメント体80において、発光領域(発光するフィラメント線部分の長さ)を安定させるためである。内部リード線86,88と接触するフィラメント線部分は、通電状態において発光しない。拡開部82E1,82E2を設けない場合(すなわち、継線部となるべき部分と発光部となるべき部分とが、拡開部を介することなく、連続している場合)、両継線部82B1,82B2間が発光すべきなのであるが、発光部と継線部82B1,82B2との境界が不明確となり、継線部となるべき部分が不用意に発光したり、その逆に、発光すべき部分が発光しなかったりする事態が生じる。そこで、拡開部82E1,82E2を設け、継線部82B1,82B2と発光部との間に存するフィラメント線部分(すなわち、拡開部82E1,82E2に存するフィラメント線部分)は、積極的に発光させないこととすることにより、発光部の基端(フィラメント線の発光端)を明確にすることとしているのである。これにより、発光するフィラメント線部分の長さが安定する関係上、消費電力が安定することとなる。
このため、単フィラメントコイル82の端部から導入された内部リード線86,88は、拡開部82E1,82E2から導出されていて、導出部86A,88Aが、単フィラメントコイル82の対応する端部側に折り曲げられている。
また、屈曲の形態も「く」字状に限定されるものではなく、上述した目的が達成できる(効果が得られる)形態であれば構わない。上記の例では、内部リード線88を3箇所で折曲して「く」字状にしたが、例えば、4箇所で折曲して「コ」字状としても構わない。あるいは、円弧状や蛇行状等としても構わない。
また、導出部88Aを折り曲げることで、継線部82B2が内部リード線88から脱落するのを防止できる。図40において、二点鎖線で示す折り曲げない状態のままであると、ハロゲン電球14に外力が加わって、例えば、フィラメント体80が扁平の長軸方向に振動した場合に導出部88Aから継線部82B2が抜け出してしまう事態が生じるのであるが、上記のように折り曲げることで、フィラメント線が内部リード線88の端部を越えて振動することが無いので、上記のような事態を防止できるのである。
また、フィラメント体80の屈曲部において、サポート線84に支持されて接触している数巻き(数ターン)部は、隣接するターン同士の一部が接触して電気的に短絡状態となるため通電中においても発光しない。発光しない範囲は、屈曲部の態様、屈曲の程度(屈曲角度)、サポート線の形状等に拠るが、少なくとも屈曲部の一部は非発光部82C3となる。すなわち、フィラメント体80では、非発光部82C3を含む屈曲部からフィラメント体80の一端部に至る間に第1発光部82A1が、他端部に至る間に第2発光部82A2が存することとなる。
ここで、図42に示すように、サポート線84に、導電性を有する円筒状部材の一例として示す支持コイル92を加えて中間支持部材を構成することとしても構わない。図42は、図41と同様にして、フィラメント体80等を表した図である。
なお、サポート線84は、内部リード線86,88とは異なり、導電性を有する必要はなく、フィラメント体80を機械的に支持できれば構わないため、絶縁性部材、例えばセラミック材料やガラス材料で形成することも可能である。この場合であっても、フィラメント体80の屈曲部の内側では、隣接する巻き線同士(ターン同士)が接触するほどにコイルピッチが狭くなるので、当該コイルピッチが狭くなり接触する部分で短絡が生じる。その結果、当該短絡部分は、発光しないこととなる。
〔反射鏡:中角、短軸長さ(短内径):0.35[mm]〕
ここでは、図38、図41、図42に示す広い側の発光部間隔D4は、2.5[mm]で固定し、短軸長さを0.35[mm]とした場合において、狭い側の発光部間隔D3[mm]と扁平率との組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。
図43に示す調査結果を、図11と同様にして、図44においてグラフ化した。
すなわち、図44は、x軸(横軸)に狭い側の発光部間隔(狭い側のコイル間隔)を、y軸(縦軸)に扁平率をとったx−y直交座標系であり、図43に示す調査結果を、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
すなわち、図44において、「狭い側の発光部間隔(狭い側のコイル間隔)」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点H1(0.2,3)、点H2(0.2,10)、点H3(1.5,10)、点H4(1.5,2)、点H5(1,2)、点H6(0.5,3)、点H1(0.2,3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
上記の例では、広い側の発光部間隔D4を固定し、狭い側の発光部間隔D3[mm]を変化させているので、発光部傾斜角α(図38、図41、図42)も変化している。
本例では、発光部傾斜角は30°(=α)と固定し、狭い側の発光部間隔D3(図38、図41、図42)と扁平率とを変化させた際の相対照度に関し、短軸長さ(短内径)が、0.25[mm]、0.30[mm]、0.35[mm]、0.40[mm]、0.45[mm]、0.50[mm]、0.60[mm]の各々場合について調査した。
そして、図45〜図51に示す調査結果を通し、発光部間隔と扁平率の対応する組み合わせの各々において、最も相対照度の低い値を抜き出し、図52にまとめた。例えば、発光部間隔=0.2[mm]、扁平率=10の組み合わせの場合、相対照度は、それぞれ、「107」(図45)、「109」(図46)、「111」(図47)、「107」(図48)、「104」(図49)、「99」(図50)、「92」(図51)、なので、この内、最も低い相対照度「92」を抜き出し、図52において、発光部間隔=0.2[mm]、扁平率=10に対応する欄に当該「92」を記入した。
図53は、x軸(横軸)に発光部間隔(コイル間隔)を、y軸(縦軸)に短軸長さ[mm]をとったx−y直交座標系である。図11の場合と同様、図53に示す調査結果は、相対照度が100以上であれば、白抜きの丸「○」で、相対照度が100未満であれば、黒塗りの丸「●」で、各々、前記x−y直交座標系のグラフにプロットした。
すなわち、本条件の下では、図53において、「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点V1(0.2,4)、点V2(0.2,6)、点V3(0.5,6)、点V4(1,8)、点V5(1.5,8)、点V6(2,10)、点V7(2.5,8)、点V8(2.5,6)、点V9(3,5)、点V10(3,4)、点V11(2.5,3)、点V12(0.5,3)、点V1(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
本願発明者らは、さらに短軸長さ(短内径)=1.00[mm]の場合についても、上記と同様、発光部傾斜角αが30°の場合について、コイル間隔と扁平率との各組み合わせにおける相対照度に関して調査した。
調査結果を図54に示す。
図55に示す結果を、図53の場合と同様にして、図56おいてグラフ化した。
図56のグラフから、図53のグラフの場合と同様のことが言える。すなわち、図56において、白抜きの丸「○」が占める領域内における「発光部間隔」と「扁平率」との組み合わせとした場合には、少なくとも、短軸長さ(短内径)=0.25[mm]〜1.00[mm]の範囲で、かつ、発光部傾斜角αが0°<α≦30°の範囲において、前記基準電球と同等かそれ以上の集光性が得られることとなる。
上記の調査は、反射鏡に中角のものを用いた場合であったが、同じ調査を広角の反射鏡を用いた場合について実施した。
調査結果を図57に、当該調査結果をグラフ化したものを図58に示す。
図58から、本例では、「狭い側の発光部間隔(狭い側のコイル間隔)」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点J1(0.5,3)、点J2(0.5,10)、点J3(1.5,10)、点J4(1.5,3)、点J1(0.5,3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
<実施の形態3>
図59に実施の形態3に係るフィラメント体72を示す。
本願発明者らは、実施の形態3についても、短軸長さ[mm]、扁平率、コイル間隔D5[mm]の組み合わせを種々に変化させた際の、相対照度について調査した。
短軸長さを0.35[mm]とした場合において、コイル間隔D5と扁平率との組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。
調査結果を図60に示す。図60に示すように、コイル間隔は、0.2[mm]〜4[mm]の範囲で、扁平率は、2〜10の範囲で変化させ、各々の組み合わせについて相対照度を調査した。
図61から、本例の場合は、「コイル間隔(発光部間隔)」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点K1(0.2,3)、点K2(0.2,10)、点K3(3.5,10)、点K4(3.5,8)、点K5(3,6)、点K6(3,3)、点K1(0.2,3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
反射鏡を広角のものに変えた以外は、上記と同様の条件の下、短軸長さを0.35[mm]とした場合において、コイル間隔D5と扁平率との組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。
調査結果を図62に、当該調査結果に基づき、これまでと同様に作成したグラフを図63に示す。
<実施の形態4>
図64に実施の形態4に係るフィラメント体74を示す。
本願発明者らが、実施の形態4について、短軸長さ[mm]、扁平率、コイル間隔D5[mm]の組み合わせ種々に変化させた際の、相対照度について調査した結果を以下に説明する。
短軸長さを0.35[mm]とした場合において、コイル間隔D6(図64)と扁平率との組み合わせを種々に変化させたときの相対照度に関して調査した。なお、反射鏡は広角のものを用いた。
調査結果を図65に示す。図65に示すように、コイル間隔は、0.2[mm]〜4.5[mm]の範囲で、扁平率は、2〜10の範囲で変化させ、各々の組み合わせについて相対照度を調査した。
図66から、本例の場合は、「コイル間隔(発光部間隔)」と「扁平率」との組み合わせを、(x,y)座標で表される点N1(2.5,6)、点N2(2.5,10)、点N3(4,10)、点N4(4,8)、点N5(3.5,6)、点N1(2.5,6)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)における値に設定すればよいこととなる。
<実施の形態5>
図67は、実施の形態5に係る反射鏡付きハロゲン電球100の概略構成を示す縦断面図である。
反射鏡104は、硬質ガラスまたは石英ガラス等からなり、漏斗状をした基体106を有する。基体106において回転楕円面または回転放物面等に形成された凹面部分106Aには、反射面を構成する多層干渉膜108が形成されている。多層干渉膜108は、二酸化ケイ素(SiO2)、二酸化チタン(TiO2)、フッ化マグネシウム(MgF)、硫化亜鉛(ZnS)等で形成することができる。また、多層干渉膜108に代えてアルミニウムやクロム等からなる金属膜で反射面を構成することもできる。反射鏡104の開口径(ミラー径)は100mmである。なお、反射面には必要に応じてファセットを形成してもよい。
なお、基体106の口金114への取り付けに先立って、バルブ26が、口金114に取り付けられている。言うまでも無く、口金114にバルブ26と基体106(反射鏡104)とが取り付けられた状態で(すなわち、反射鏡104内にハロゲン電球102が組み込まれた状態で)、バルブ26の中心軸と反射鏡104の光軸とが略同軸上に位置する(前記中心軸と前記光軸とが略一致する)こととなる。
(1)上記実施の形態1〜4では、反射鏡を備える照明器具とハロゲン電球とで照明装置を構成したが、これに限らず、反射鏡を有しない照明器具と反射鏡付きハロゲン電球とで照明装置を構成することとしても構わない。具体的には、例えば、図1に示す照明装置における反射鏡18とハロゲン電球14の代わりに、図67に示す反射鏡付きハロゲン電球100を取り付けて、照明装置を構成することとしても構わない。
(2)フィラメントコイルは、上記したトラック形状に限らず、他の扁平形状でも構わない。要は、互いに直交する長軸と短軸を有する扁平な横断面をした筒状に巻回されていれば構わない。また、扁平率も整数に限らず、任意の小数をとり得る。
(i)同図(a)に示すように、コイル軸心CX方向から見て、上記したトラック形状のもの、つまり二つの平行な線分とそれらの各々の両端を略半円で結んだもの。
(iii)同図(c)に示すように、コイル軸心CX方向から見て、略楕円形状のもの
(iv)同図(d)に示すように、コイル軸心CX方向から見て、略長方形のもの。但し、四隅は、加工上、丸みを帯びる。
(3)上記実施の形態では、管球の一例としてハロゲン電球を示したが、本発明は、ハロゲン電球以外の管球にも適用可能である。要は、フィラメント体に電流を流して白熱発光させる光源であれば構わないのである。
12 照明器具
14,102 ハロゲン電球
18,104 反射鏡
26 バルブ
60,70,72,74,80 フィラメント体
62,64 フィラメントコイル
62A,64A,82A1,82A2 発光部
100 反射鏡付きハロゲン電球
Claims (10)
- 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが中角である反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、
気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、
前記フィラメント体は、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸に対して前記反射鏡の光軸と直交する方向に同じ間隔を空け、各々のコイル軸芯が前記光軸と略平行で、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
x−y直交座標系において、前記発光部間の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
前記短径が0.25[mm]以上0.6[mm]以下の場合において、前記間隔と前記扁平率との組み合わせが、
(x,y)座標で表される点(0.2,4)、点(0.2,8)、点(0.5,10)、
点(3.5,10)、点(3.5,5)、点(3,5)、点(3,3)、点(2.5,3)、
点(2,2)、点(1,2)、点(0.5,3)、点(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。 - 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが中角である反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、
気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、
前記フィラメント体は、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸に対して前記反射鏡の光軸と直交する方向に同じ間隔を空け、各々のコイル軸芯が前記光軸と略平行で、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
x−y直交座標系において、前記発光部間の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
前記短径が0.25[mm]以上1.0[mm]以下の場合において、前記間隔と前記扁平率との組み合わせが、
(x,y)座標で表される点(0.2,4)、点(0.2,5)、点(0.5,6)、点
(1,8)、点(2.5,8)、点(3,6)、点(3,3)、点(2,3)、点(2,2)、点(1,2)、点(0.5,3)、点(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。 - 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが広角である反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、
気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、
前記フィラメント体は、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸に対して前記反射鏡の光軸と直交する方向に同じ間隔を空け、各々のコイル軸芯が前記光軸と略平行で、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
x−y直交座標系において、前記発光部間の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
前記短径が0.25[mm]以上0.6[mm]以下の場合において、前記間隔と前記扁平率との組み合わせが、
(x,y)座標で表される点(0.5,8)、点(1,10)、点(4.5,10)、点(4.5,3)、点(1,3)、点(1,6)、点(0.5,8)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。 - 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが広角である反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、
気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、
前記フィラメント体は、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸に対して前記反射鏡の光軸と直交する方向に同じ間隔を空け、各々のコイル軸芯が前記光軸と略平行で、かつ、長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
x−y直交座標系において、前記発光部間の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
前記短径が0.25[mm]以上1.0[mm]以下の場合において、前記間隔と前記扁平率との組み合わせが、
(x,y)座標で表される点(0.5,8)、点(1,10)、点(3.5,10)、点(4,8)、点(4.5,6)、点(4.5,3)、点(1,3)、点(1,6)、点(0.5,8)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。 - 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが中角である反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、
気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、
前記フィラメント体は、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸に対して対称であり、かつ前記反射鏡の光軸方向において、前記反射面から遠ざかるほど当該光軸と直交する方向の間隔が狭くなり、さらに長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
x−y直交座標系において、前記発光部間の前記反射面から遠い側の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
前記両発光部のコイル軸芯同士の成す角度が30°以下であり、かつ、前記短径が0.
25[mm]以上0.6[mm]以下の場合において、前記遠い側の間隔と前記扁平率との組
み合わせが、
(x,y)座標で表される点(0.2,4)、点(0.2,6)、点(0.5,6)、点
(1,8)、点(1.5,8)、点(2,10)、点(2.5,8)、点(2.5,6)、
点(3,5)、点(3,4)、点(2.5,3)、点(0.5,3)、点(0.2,4)を
順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。 - 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが中角である反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、
気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、
前記フィラメント体は、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸に対して対称であり、かつ前記反射鏡の光軸方向において、前記反射面から遠ざかるほど当該光軸と直交する方向の間隔が狭くなり、さらに長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
x−y直交座標系において、前記発光部間の前記反射面から遠い側の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
前記両発光部のコイル軸芯同士の成す角度が30°以下であり、かつ、前記短径が0.
25[mm]以上1.0[mm]以下の場合において、前記遠い側の間隔と前記扁平率との組
み合わせが、
(x,y)座標で表される点(0.2,4)、点(0.2,5)、点(0.5,6)、点
(2.5,6)、点(2.5,3)、点(0.5,3)、点(0.2,4)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。 - 凹面状の反射面を有し、ビームの開きが広角である反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、
気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、
前記フィラメント体は、扁平に巻回されてなる一重のコイル状をした二つの発光部が、前記反射鏡の光軸に対して対称であり、かつ前記反射鏡の光軸方向において、前記反射面から遠ざかるほど当該光軸と直交する方向の間隔が狭くなり、さらに長径方向同士が略平行となる姿勢で対向して配されてなるものであり、
x−y直交座標系において、前記発光部間の前記反射面から遠い側の前記間隔[mm]をx軸上にとり、前記発光部内周の長径を短径で除して得られる扁平率[無次元]をy軸上にとった場合、
前記短径が0.35[mm]で、前記発光部間の前記反射鏡に近い側の前記間隔が2.5[mm]の場合において、前記遠い側の間隔と前記扁平率との組み合わせが、
(x,y)座標で表される点(0.5,3)、点(0.5,10)、点(1.5,10)、点(1.5,3)、点(0.5,3)を順次、線分で結んで囲まれる領域内(前記線分上を含む。)のx座標値とy座標値との組み合わせに設定されていることを特徴とする管球。 - 反射鏡と、
前記反射鏡内に組み込まれている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の管球と、
を有することを特徴とする反射鏡付き管球。 - 反射鏡を有する照明器具と、
前記反射鏡内に組み込まれている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の管球と、
を有することを特徴とする照明装置。 - 照明器具と、
前記照明器具に取り付けられている、請求項8記載の反射鏡付き管球と、
を有することを特徴とする照明装置。
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