JP4270097B2 - 管球 - Google Patents

Description

本発明は管球に関する。

管球、例えば反射鏡付きハロゲン電球は、端部に口金が取り付けられた凹面状の反射鏡内にハロゲン電球が組み込まれた構成を有し、例えば店舗等のスポットライト用として使用されている。

ハロゲン電球は、一例として、チップオフ部、略回転楕円体状の発光部、縮径部、筒部および封止部がそれぞれ順次連なって形成されたガラスバルブと、フィラメント、内部リード線、モリブデン製の金属箔および外部リード線がそれぞれ順次接続されたフィラメント構造体とを有している。発光部内には、フィラメントが配置されているとともにハロゲン物質が封入されている。封止部には、内部リード線の一部、金属箔、および外部リード線の一部がそれぞれ封止されている。ただし、封止部において気密性を確保しているのは金属箔であって、封止部におけるガラスバルブと外部リード線との間には微小な隙間が存在している。

反射鏡の端部には、その封止部の一部が挿入される挿入孔が形成されている。

口金は、その内部空間が挿入孔と連通している。

このハロゲン電球は、その封止部が反射鏡の挿入孔を通って口金内に挿入された後、挿入孔および口金の内部空間にそれぞれ設けられ、かつ加熱によって硬化された接着性組成物を介して反射鏡および口金にそれぞれ固着されている。つまり、この接着性組成物はハロゲン電球を反射鏡および口金に固着させるための接着機能を有している。

ところで、モリブデン製の金属箔は３５０℃を越えると、ガラスバルブと外部リード線との間の微小な隙間から侵入してくる空気（酸素）と反応して酸化し、その体積が膨張する。この体積の膨張は、封止部において応力を発生させ、微小なクラックを引き起こす。その結果、金属箔による気密性を維持することができなくなり、リークしてしまうおそれがあった。また、場合によってはその応力によって封止部が破裂するように破損してしまうこともあった。

そこで、従来から金属箔が酸化しないように封止部の熱を接着性組成物を介して反射鏡や口金へ逃がし、この反射鏡付きハロゲン電球が照明器具に組み込まれた状態においても金属箔の温度が３５０℃以下になるように設計されている。すなわち、この接着性組成物は前記接着機能に加えて、封止部の熱を放熱させて金属箔の温度上昇を抑えるための放熱機能も有している。

通常、この種の管球を照明器具に組み込んで点灯させた際、金属箔の温度は裸点灯させた場合に比してさらに上昇することが予測される。そこで、一般的に、公知の種々の照明器具に組み込んでも金属箔の温度が３５０℃以下になるようにするためには、実用的に考えるとその裕度を見越して裸点灯の状態で点灯中の金属箔の温度が２９５℃以下であることが望ましい。

このような接着機能と放熱機能とを兼ね備えた接着性組成物としては、耐火物粉末としての窒化アルミニウム粉末と無機バインダーとしての燐酸アルミニウムとをそれぞれ含むもの（例えば特許文献１等参照）や、耐火物粉末としての炭化珪素粉末と無機バインダーとしてコロイダルシリカとをそれぞれ含むもの（例えば特許文献２等参照）等が知られている。
特開平１１−１１６８９９号公報 特開２００１−３１６６３８号公報

ところで、近時、市場からこの種の反射鏡付きハロゲン電球に対して高出力化の要望がある。しかも、既存の照明器具をそのまま使用できることが前提である。この要望を実現するためには、反射鏡はその形状や寸法において既存のものと同じものを使用しつつ、ハロゲン電球を高ワット化することが有望であると考えられる。

そこで、本発明者らは、まず従来の定格電力６５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球に用いられている定格電力６５Ｗのハロゲン電球を新たに設計した定格電力７５Ｗのハロゲン電球に置き換えたものを試作し、それを既存の照明器具に組み込んで評価を行った。その結果、試作品の何本かが上記したような金属箔の酸化に起因して封止部にリークが発生したり封止部が破損したりした。本発明者らはこの試作品を裸点灯させて金属箔の温度を測定したところ、裸点灯の状態で既に金属箔の温度は基準値（２９５℃）を上回る３００℃を越えていることがわかった。その原因については次のように考えられる。

すなわち、定格電力７５Ｗのハロゲン電球が点灯中に発生させる熱量は定格電力６５Ｗのハロゲン電球が点灯中に発生させる熱量に比して多いにもかかわらず、定格電力７５Ｗのハロゲン電球をもともと定格電力６５Ｗのハロゲン電球用の反射鏡に組み込んだために、反射鏡の内部に熱がこもって封止部が過熱され、接着性組成物を介した封止部の熱の放熱が追いつけなくなって金属箔の温度が上昇したと考えられる。

もっとも、このような考察からすれば単に放熱性の高い接着性組成物を使用すればよいということになる。しかしながら、この種の反射鏡付きハロゲン電球に使用される接着性組成物に対しては十分な接着力を有するといった基本的な特性が当然に求められるものであり、実際問題として基本的な特性を維持しつつ、高い放熱性を有する接着性組成物を見出すことは非常に困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、十分な接着力を確保しつつ、金属箔の温度上昇を低減することができ、金属箔が酸化して封止部にリークが発生したり封止部が破損したりするのを防止することができる管球を提供することを目的とする。

本発明は、フィラメント、内部リード線、モリブデン製の金属箔および外部リード線がそれぞれ順次接続されたフィラメント構造体と、内部に前記フィラメントが配置された発光部と前記金属箔が封止された封止部とがそれぞれ形成されているガラスバルブとを有している電球と、この電球が内部に配置され、前記封止部の少なくとも一部が挿入されている挿入孔を有する凹面状の反射鏡と、内部空間が前記挿入孔と連通するように前記反射鏡に取り付けられた口金とを備え、前記電球は、前記挿入孔および前記内部空間のうちの少なくとも一方に設けられ、かつ加熱によって硬化された接着性組成物を介して前記反射鏡および前記口金のうちの少なくとも一方に固着されており、前記接着性組成物は、加熱硬化前において、アルミナ粉末およびシリカ粉末を兼ね備え、かつ前記アルミナ粉末および前記シリカ粉末の合計量１００重量部あたりＳｉＯ₂換算で５重量部〜１０重量部の珪酸リチウム、０．２重量部〜１重量部のシランカップリング剤、をそれぞれ含み、さらに水で希釈されたものである、という構成を有している。

また、本発明は、フィラメント、内部リード線、モリブデン製の金属箔および外部リード線がそれぞれ順次接続されたフィラメント構造体と、内部に前記フィラメントが配置された発光部と前記金属箔が封止された封止部とがそれぞれ形成されているガラスバルブとを有している電球と、この電球が内部に配置され、前記封止部の少なくとも一部が挿入されている挿入孔を有する凹面状の反射鏡とを備え、前記電球は、前記挿入孔に設けられ、かつ加熱によって硬化された接着性組成物を介して前記反射鏡に固着されており、前記接着性組成物は、加熱硬化前において、アルミナ粉末およびシリカ粉末を兼ね備え、かつ前記アルミナ粉末および前記シリカ粉末の合計量１００重量部あたりＳｉＯ₂換算で５重量部〜１０重量部の珪酸リチウム、０．２重量部〜１重量部のシランカップリング剤、をそれぞれ含み、さらに水で希釈されたものである、という構成を有している。

さらに、本発明は、フィラメント、内部リード線、モリブデン製の金属箔および外部リード線がそれぞれ順次接続されたフィラメント構造体と、内部に前記フィラメントが配置された発光部と前記金属箔が封止された封止部とがそれぞれ形成されているガラスバルブとを有している電球と、内部空間に前記封止部の少なくとも一部が挿入されている口金本体部を有する口金とを備え、前記電球は、前記内部空間に設けられ、かつ加熱によって硬化された接着性組成物を介して前記口金に固着されており、前記接着性組成物は、加熱硬化前において、アルミナ粉末およびシリカ粉末を兼ね備え、かつ前記アルミナ粉末および前記シリカ粉末の合計量１００重量部あたりＳｉＯ₂換算で５重量部〜１０重量部の珪酸リチウム、０．２重量部〜１重量部のシランカップリング剤、をそれぞれ含み、さらに水で希釈されたものである、という構成を有している。

本発明は、十分な接着力を確保しつつ、金属箔の温度上昇を低減することができ、金属箔が酸化して封止部にリークが発生したり封止部が破損したりするのを防止することができる管球を提供することができるものである。

以下、本発明の最良な実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態である定格電力７５Ｗ（定格電圧１１０Ｖ）の反射鏡付きハロゲン電球１は、全長Ｌ₁が７５ｍｍ、最大幅Ｔ₁が７０ｍｍであり、凹面状の反射鏡２と、この反射鏡２の内部に配置されたハロゲン電球３と、反射鏡２の端部に取り付けられた口金４とを備えている。

反射鏡２の長手方向の中心軸Ｘは、ハロゲン電球３の長手方向の中心軸Ｙと略一致している。

ここで使用している反射鏡２および口金４は、もともと一般に市販されている定格電力６５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球（例えば松下電器産業株式会社製のＪＤＲ１１０Ｖ６５ＷＫＭ／７Ｅ１１）に使用されているものと同一形状、同一寸法である。また、反射鏡２は、硬質ガラスからなり、一端部に開口部５を、他端部に略円筒状のネック部６をそれぞれ有し、内面に回転放物面等からなる反射面７が形成されている。反射鏡２の材質としては、硬質ガラス以外にも石英ガラス等を使用することができる。

開口部５には、前面ガラス８が設けられ、リング状の止め具９によって固定されている。前面ガラス８は止め具９を用いずに公知の接着剤（図示せず）のみによっても開口部５に固定することができる。もちろん、このとき前記止め具９を併用してもよい。

ネック部６内のうち、反射面７とは反対側の端部には、内部にハロゲン電球３の一部が挿入され、かつ後述する接着性組成物１０が設けられた直径Ｒ₁（図３参照）は１０ｍｍ〜１４ｍｍ、例えば１１ｍｍ、深さｄ₁（図３参照）は１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ、例えば１．５ｍｍの挿入孔１１が形成されている。また、ネック部６の外側の側面の形状は開口部５とは反対側にいくほど径小となるテーパ状になっているが、その平均外径Ｒ₂（図３参照）は、１７ｍｍ〜１９ｍｍ、例えば１８ｍｍである。

反射面７には、アルミニウムやクロム等の金属膜の他、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）等からなる多層干渉膜が形成されている。

ハロゲン電球３は、図２に示すように、封止切りの残痕であるチップオフ部１２、略回転楕円体状の発光部１３、縮径部１４、略円筒状の筒部１５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１６がそれぞれ順次連なって形成された石英ガラスや硬質ガラス等からなるガラスバルブ１７と、フィラメント１８、内部リード線１９，２０、金属箔２１，２２および外部リード線２３，２４がそれぞれ順次接続されたフィラメント構造体２５とを有している。ガラスバルブ１７の外面のうち、チップオフ部１２、発光部１３および縮径部１４に位置する部分には、可視光透過赤外線反射膜２６が形成されている。

発光部１３内には、フィラメント１８が発光部１３の形状である回転楕円体の２焦点間に位置するように配置されている。また、発光部１３内には、ハロゲン物質と希ガスとがそれぞれ所定量封入されている。縮径部１４は、その外径を筒部１５の外径よりも小さくして発光部１３の回転楕円体部分の面積を増やし、赤外線の反射効率を向上させる機能を有している。

フィラメント１８は、タングステン製の二重巻きコイルや三重巻きコイル等からなる。もっとも、定格電圧が１２Ｖのタイプでは一重巻きコイルも用いられている。フィラメント１８の両端部には、内部リード線１９，２０の一端部がそれぞれ電気的に、かつ機械的に接続されており、このフィラメント１８を保持している。内部リード線１９，２０の他端部は、それぞれ封止部１６へ向かって延び、金属箔２１，２２を介して外部リード線２３，２４に電気的に接続されている。したがって、封止部１６には、この金属箔２１，２２とともに、内部リード線１９，２０の他端部および外部リード線２３，２４の一端部がそれぞれ封止されている。しかし、封止部１６における気密性は金属箔２１，２２によって確保されている。

この封止部１６の長さａは１２ｍｍ〜１３ｍｍ、例えば１２．５ｍｍ、同じく最大幅ｂは１１ｍｍ〜１２ｍｍ、例えば１１．５ｍｍ、同じく最大厚みｃ（図３参照）は３ｍｍ〜４ｍｍ、例えば３．５ｍｍである。

内部リード線１９，２０は、タングステン等からなる一本の金属線を用いたが、これ以外にも例えば異なる材質の複数の金属線を接続して一体化したものを用いてもよい。

金属箔２１，２２は、モリブデンからなり、その長さｄが６ｍｍ〜８ｍｍ、例えば７ｍｍ、同じく最大幅ｅが１．５ｍｍ〜２．５ｍｍ、例えば２．０ｍｍ、同じく厚みｆ（図３参照）は２０μｍ〜２５μｍ、例えば２２μｍである。

外部リード線２３，２４の他端部は、図１に示すように、封止部１６から外部に導出しており、一方の外部リード線２３は電力供給線２７を介して後述する口金４の第一端子部２８に、他方の外部リード線２４は別の電力供給線２９を介して後述する口金４の第二端子部３０にそれぞれ電気的に接続されている。外部リード線２３，２４の直径Ｒ₃（図２参照）は０．５ｍｍ〜０．６ｍｍ、例えば０．５５ｍｍである。

口金４は、内部に挿入孔１１と連通している空間（以下、単に「内部空間３１」という）が形成されている略円筒状の口金本体部３２と、この口金本体部３２の反射鏡２とは反対側の端部に形成された端子部３３とを有している。内部空間３１は、図３に示すように、ネック部６のほぼ全体を覆い、かつ接着性組成物１０が充填されている平均直径Ｒ₄が１９ｍｍ〜２０ｍｍ、例えば１９．５ｍｍ、高さｈ₁が１０ｍｍ〜１２ｍｍ、例えば１１ｍｍの第一の領域３１ａと、封止部１６の半分程度が挿入され、かつ接着性組成物１０が充填されている第二の領域３１ｂとにそれぞれわけられる。第一の領域３１ａは、平均直径Ｒ₄が１９ｍｍ〜２０ｍｍ、例えば１９．５ｍｍ、高さｈ₁が１０ｍｍ〜１２ｍｍ、例えば１１ｍｍの円柱状の空間である。第二の領域３１ｂは高さｈ₂が８ｍｍ〜１０ｍｍ、例えば９ｍｍであって、縦幅と横幅とが封止部１６の寸法よりもわずかに大きい程度の直方体状の空間である。端子部３３は、基体部分がセラミックからなり、図１に示すように、先端部に形成され、かつ電力供給線２７をこの基体部分に銀ろうによって直接接着されている第一端子部２８と、側面に形成された金属製で、かつ螺旋状の第二端子部３０とを有し、照明器具の受け具（図示せず）に取り付けられる。

このように反射鏡付きハロゲン電球１は、反射鏡２、ハロゲン電球３および口金４の各部材が反射鏡２の挿入孔１１の一部およびこれに連通している内部空間３１にそれぞれ設けられ、かつ加熱によって硬化された接着性組成物１０によって一体化された構成を有している。接着性組成物１０は、具体的に挿入孔１１のうち、ネック部６の端から１８ｍｍの領域における封止部１６と挿入孔１１の内面との間の隙間、ネック部６の外面と口金本体部３２のうちの第一の領域３１ａに相当する部分の内面との間の隙間、および封止部１６と口金本体部３２のうちの第二の領域３１ｂに相当する部分の内面との間の隙間にそれぞれ充填されている。

なお、ここで言う「充填」とは、その隙間を完全に埋めている場合はもちろんのこと、わずかな隙間が残っている場合も含むものとする。

接着性組成物１０の全注入量は例えば０．５ｇ〜１０ｇである。また、接着性組成物１０と各部材との接触面積は従来の定格電力６５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球と同じ程度である。

このような反射鏡付きハロゲン電球１の製造方法の一例を簡単に説明する。

まず、口金４の内部空間３１に接着性組成物１０を注入しておく。その後、この口金４に反射鏡２およびハロゲン電球３を組み込み、接着性組成物１０を加熱によって硬化させ、反射鏡２、ハロゲン電球３および口金４の各部材をそれぞれ一体化させる。

ここで、使用した接着性組成物１０は、加熱硬化前において、アルミナ粉末およびシリカ粉末を兼ね備え、かつアルミナ粉末およびシリカ粉末の合計量１００重量部あたりＳｉＯ₂換算で５重量部〜１０重量部の珪酸リチウム、０．２重量部〜１重量部のシランカップリング剤、をそれぞれ含むものである。

アルミナ粉末としては、α−アルミナ粉末が用いられている。シリカ粉末としては、石英粒子が用いられている。アルミナ粉末およびシリカ粉末の粒子径は、それぞれ十分な接着力を得るために０．１μｍ以上が好ましく、製造工程において口金４の内部空間３１に注入しやすくするために１００μｍ以下であることが好ましい。特に、口金４の内部空間３１に注入しやすく、硬化後において優れた接着力および熱伝導性を得るために、アルミナ粉末の中心粒子径を６０μｍ〜７０μｍの範囲に、シリカ粉末の中心粒子径を３μｍ〜５μｍの範囲に、かつシリカ粉末の含有量がアルミナ粉末およびシリカ粉末の合計量を基準として３０重量％〜７０重量％となるように規定することが好ましい。

珪酸リチウムの含有量はＳｉＯ₂換算である。珪酸リチウムの含有量（ＳｉＯ₂換算）が、アルミナ粉末およびシリカ粉末の合計量１００重量部あたり５重量部未満では十分な接着力を得られることができなくなるおそれがあり、１０重量部を超えると粘度が低くなって、口金４の内部空間３１に注入した後、必要量の接着性組成物１０を保持することが困難となるおそれがある。

シランカップリング剤は、加水分解により分子中に２個以上のシラノール基を生ずる化合物であり、例えばγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエチルエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。シランカップリング剤は、その一部または全部が加水分解されていてもよい。

加熱硬化前の接着性組成物１０は、水で希釈された状態で用いられる。水の使用量は、接着性組成物１０を硬化させた後の固形分に対して０．２重量倍〜０．４重量倍程度であることが好ましい。水の使用量が０．２重量倍未満であると、粘度が高くなって口金４の内部空間３１に注入しにくくなるおそれがあり、０．４重量倍を超えると、注入した後に流れ出して、必要量を保持しにくくなるおそれがある。

このような接着性組成物１０は、例えばアルミナ粉末、シリカ粉末、珪酸リチウムおよびシランカップリング剤を混合する方法により容易に製造することができる。珪酸リチウムは通常、水溶液として市販されているので、この珪酸リチウム水溶液にアルミナ粉末、シリカ粉末およびシランカップリング剤を加えて混合してもよい。

次に、本発明の第１の実施の形態である定格電力７５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球１の作用効果を確認するための実験を行った。

まず、上記した定格電力７５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球１において、接着性組成物１０のみを表１に示すとおりのものにそれぞれ変えた管球を５本ずつ作製した。作製方法として、予め内部空間３１に接着性組成物１０を注入した口金４に、反射鏡２およびハロゲン電球３を組み込み、この状態で予め１５０℃に加熱された炉（図示せず）内に１時間程度入れて同温度で接着性組成物１０を熱硬化させて作製した。

そして、作製した各管球を照明器具には組み込まずに周囲温度２５℃の雰囲気中で裸点灯させて、点灯中の金属箔２１，２２の温度を測定したところ、同じく表１に示すとおりの結果が得られた。

なお、表１中、「組成」欄における記号「−」は、その組成物が含まれていないことを示す。また、「評価」欄における記号「−」は、その評価を行っていないことを示す。

ここで、「実施例１」では、アルミナ粉末〔太平洋ランダム株式会社製、「５０Ａ」、粒子径範囲１μｍ〜１５０μｍ、中心粒子径（Ｄ５０）６５μｍ〕７３５ｇ、シリカ粉末〔龍森株式会社製、「クリスタライトＶＸ−Ｓ２」、粒子径範囲０．３μｍ〜３０μｍ、中心粒子径（Ｄ５０）５μｍ〕９７３ｇ、珪酸リチウム液〔日産化学株式会社製、「リチウムシリケートＬ−４５」、ＳｉＯ₂換算含有量２０重量％、Ｌｉ含有量がＳｉＯ₂に対して４．５モル倍の水溶液〕７９３ｇ（ＳｉＯ₂換算１５９ｇ）、シランカップリング剤〔東レダウコーニングシリコーン株式会社製、「ＳＨ６０４０」、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン〕８ｇを混合し、３０分かけて撹拌して得た接着性組成物１０を用いた。

「実施例２」では、アルミナ粉末〔５０Ａ〕の使用量を１２２５ｇ、シリカ粉末〔クリスタライトＶＸ−Ｓ２〕の使用量を６９２ｇ、珪酸リチウム液〔リチウムシリケートＬ−４５〕の使用量を６６７ｇ（ＳｉＯ₂換算１３３ｇ）とし、シランカップリング剤〔ＳＨ６０４０〕の使用量を７ｇとした以外は実施例１と同様に操作して得た接着性組成物１０を用いた。

「比較例１」では、ムライト粉末〔村田窯業株式会社製〕１７００ｇ、珪酸リチウム液〔リチウムシリケートＬ−４５〕６２０ｇ（ＳｉＯ₂換算１２４ｇ）およびシランカップリング剤〔ＳＨ６０４０〕６ｇを混合し、３０分かけて撹拌して得た接着性組成物を用いた。

「比較例２」では、アルミナ粉末〔５０Ａ〕９１０ｇ、ジルコニア粉末〔日本ガイシ株式会社製〕１４００ｇ、珪酸リチウム液〔リチウムシリケートＬ−４５〕５５３ｇ（ＳｉＯ₂換算１１１ｇ）およびシランカップリング剤〔ＳＨ６０４０〕６ｇを混合し、３０分かけて撹拌して得た接着性組成物を用いた。

「比較例３」では、アルミナ粉末〔住友化学工業株式会社製、「ＡＭ−２１Ａ」、粒子径範囲０．５μｍ〜４０μｍ、中心粒子径（Ｄ５０）７μｍ〕１７９０ｇ、珪酸リチウム液〔リチウムシリケートＬ−４５〕５５３ｇ（ＳｉＯ₂換算１１１ｇ）およびシランカップリング剤〔ＳＨ６０４０〕６ｇを混合し、３０分かけて撹拌して得た接着性組成物を用いた。

「比較例４」では、シリカ粉末〔クリスタライトＶＸ−Ｓ２〕１６８０ｇ、珪酸リチウム液〔リチウムシリケートＬ−４５〕６００ｇ（ＳｉＯ₂換算１２０ｇ）およびシランカップリング剤〔ＳＨ６０４０〕６ｇを混合し、３０分かけて撹拌して得た接着性組成物を用いた。

また、各実施例および各比較例で用いた粉末および得られた接着性組成物の評価方法は以下のとおりである。

（１）粒子径分布および中心粒子径
レーザー回折式粒度分布測定装置〔株式会社島津製作所製、「ＳＡＬＤ２１００」〕を用いて粒度分布を測定し、重量累積粒度分布の累積５０％粒子径(Ｄ５０)を求め、中心粒子径とした。

（２）粘度
粘度計〔リオン株式会社製、「ビスコテスターＶＴ−０４」〕を用い、同装置に付属のＮｏ．２号ローターを用いて２５℃にて１分後の粘度を測定した。

（３）発泡性および熱伝導率
内寸法１００ｍｍ×５０ｍｍ×１５ｍｍの成形型に接着性組成物を入れ、１５０℃まで１０℃／分で昇温し、この昇温過程での発泡の有無を目視で観察した。１５０℃に昇温後、同温度で１時間保持することにより硬化させて、１００ｍｍ×５０ｍｍ×１５ｍｍの直方体状の硬化物を得て、この硬化物３個について熱伝導率計〔京都電子工業株式会社製、「ＱＴＭ−２００」〕にて熱伝導率を測定し、その平均値を求めた。

（４）金属箔の温度評価
作製した定格電力７５Ｗの管球をそれぞれ消費電力８１Ｗ〔定格の１０８％〕で点灯させて、ＪＩＳ Ｃ７５０１に準拠して封止部１６に小さな穴を開け、そこに熱電対（Ｋ熱電対）を差し込んで封止部１６に封止されているモリブデン製の金属箔２１，２２の温度を直接測定し、各サンプルの平均値と３σを求めた。ここで、評価基準としては平均値に３σを加算した値（以下、表１を含めて「金属箔の温度」という）が２９５℃以下の場合を「良好」、２９５℃を越える場合を「不良」とした。この「２９５℃」という値は、公知の種々の照明器具に組み込んでも金属箔２１，２２の温度は３５０℃以下になるようにするためにその裕度を見越した値である。したがって、裸点灯の状態で金属箔２１，２２の温度が２９５℃以下であれば、これを公知の種々の照明器具に組み込んだとしても、点灯中の金属箔２１，２２の温度は３５０℃以下になるとしている。

（５）接着力
内径１２ｍｍのガラス管内に、外径９ｍｍのガラス製の丸棒を入れ、管と丸棒との間に接着性組成物１．５ｇを均一に充填し、１５０℃にて１時間保持して硬化させた。その後、精密万能試験機〔株式会社島津製作所製、「オートグラフＡＧＳ１０００Ｂ型」〕にて丸棒をガラス管から押し抜くに要する力を測定して、接着力とした。

（６）自動充填性
ステンレス製ニードルバルブ〔岩下エンジニアリング株式会社製、「ＡＶ−５０１」〕およびニードルノズル〔ＪＩＳ規格に規定の１３Ｇ型のニードル（内径１．５ｍｍ、外径２．０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、ステンレス製、電解研磨注射針）〕を備え、コントローラー〔岩下エンジニアリング株式会社製、「ＡＤ−３０００」〕により吐出時間および吐出サイクルを調整可能に構成した定量供給装置を用いて、ニードルノズルから、吐出時間１．２秒、吐出間隔７秒で繰り返し連続して２０００ショット、接着性組成物を吐出し、その間の１回あたりの吐出量を測定して評価した。

表１から明らかなように、実施例１および実施例２のいずれも、点灯中の金属箔２１，２２の温度は２９５℃以下となり上記評価基準を満足した。一方、比較例１、比較例２、比較例３および比較例４はいずれも点灯中の金属箔２１，２２の温度が２９５℃を越えてしまい上記評価基準を満足しなかった。

ここで、実施例１に関しては、接着力、吐出量、および発泡の有無についてそれぞれ評価したところ、同じく表１に示すとおりの結果が得られた。

すなわち、表１に示すように、実施例１では接着力が３０ｋｇｆあった。通常、接着力が３０ｋｇｆあれば、照明器具への管球の取り外しの際でも口金４から反射鏡２が外れてしまうといった不具合等が発生するのを防止することができると考えられており、実施例１は実用上十分な接着力があると言える。また、実施例１では吐出量が０．４±０．１ｇの範囲で一定であった。このように吐出量が一定の範囲内にあることにより、製造工程における接着性組成物１０を口金４の内部空間３１に注入する際、その注入量を個々の口金４に対して安定化させることができ、その注入量のばらつきによって反射鏡付きハロゲン電球１の各部材の固着が不十分なものが発生したり、場合によっては接着性組成物１０の注入装置（図示せず）が詰まってしまったりするといった不具合等が発生するのを防止することができる。さらに、実施例１では発泡が無かった。このように発泡が無いことにより、発泡が発生した場合のように接着力が低下したり、発泡によってハロゲン電球３が反射鏡２の長手方向の中心軸Ｘに対して大きく傾いて固着されたりするのを防止することができる。

以上のとおり本発明の第１の実施の形態である定格電力７５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球１にかかる構成によれば、十分な接着力があり、しかも製造工程における接着性組成物１０の注入量が安定しており、また接着性組成物１０の熱硬化時に発泡が無く、さらには定格電力７５Ｗのハロゲン電球３を定格電力６５Ｗのハロゲン電球用の反射鏡２に組み込んでいるにもかかわらず、金属箔２１，２２の温度を低減することができ、その結果、金属箔２１，２２が酸化して封止部１６にリークが発生したり封止部１６が破損したりするのを防止することができる。

なお、上記第１の実施の形態では、反射鏡２とハロゲン電球３、反射鏡２と口金４、およびハロゲン電球３と口金４のそれぞれが接着性組成物１０を介して固着されている場合について説明したが、反射鏡２とハロゲン電球３とは接着性組成物１０を介して固着されておらず、反射鏡２と口金４、およびハロゲン電球３と口金４のそれぞれのみが接着性組成物１０を介して固着されている場合や、ハロゲン電球３と口金４とは接着性組成物１０を介して固着されておらず、反射鏡２とハロゲン電球３、および反射鏡２と口金４のそれぞれのみが接着性組成物１０を介して固着されている場合であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。ただし、その際、各部材間の接着強度を確保するべく接着性組成物１０の接着面積を増やすために、各部材の形状や寸法を適宜変更する必要がでる場合もあり得る。

次に、図４に示すように、本発明の第２の実施の形態である定格電力７５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球３４は、全長Ｌ₁が５０ｍｍ、最大幅Ｔ₁が７０ｍｍであり、凹面状の反射鏡３５とこの反射鏡３５の内部に配置されたハロゲン電球３とを備え、口金４を有しておらず、反射鏡３５のネック部３６内にはハロゲン電球３の一部が挿入され、かつ接着性組成物１０が設けられた直径Ｒ₁は１０ｍｍ〜１４ｍｍ、例えば１２ｍｍ、深さｄ₁は１３ｍｍ〜１７ｍｍ、例えば１５ｍｍの挿入孔３７が形成されている点を除いて本発明の第１の実施の形態である定格電力７５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球１と同じ構成を有している。

この反射鏡付きハロゲン電球３４では、接着性組成物１０が挿入孔３７のうち、ネック部３６の端から０．５ｍｍの領域における封止部１６と挿入孔３７の内面との間の隙間のみに充填されている。

また、このハロゲン電球３では外部リード線２３，２４がピン状の端子として照明器具の受け具（図示せず）に直接嵌め込まれる。

接着性組成物１０の全注入量は例えば０．５ｇ〜１０ｇである。また、接着性組成物１０と挿入孔３７の内面との接触面積はこの種の従来の定格電力６５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球と同じ程度である。

以上のとおり本発明の第２の実施の形態である定格電力７５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球３４にかかる構成によれば、上記した本発明の第１の実施の形態である定格電力７５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球１にかかる構成と同様に、十分な接着力があり、しかも製造工程における接着性組成物１０の注入量が安定しており、また接着性組成物１０の熱硬化時に発泡が無く、さらには定格電力７５Ｗのハロゲン電球３を定格電力６５Ｗのハロゲン電球用の反射鏡３５に組み込んでいるにもかかわらず、金属箔２１，２２の温度を低減することができ、その結果、金属箔２１，２２が酸化して封止部１６にリークが発生したり封止部１６が破損したりするのを防止することができる。

次に、図５および図６に示すように、本発明の第３の実施の形態である定格電力７５Ｗの口金付きハロゲン電球３８は、全長Ｌ₁が６７ｍｍ、最大幅Ｔ₁が１６ｍｍであり、反射鏡２，３５を有しておらず、ハロゲン電球３と、内部空間３９にこのハロゲン電球３の封止部１６の一部が挿入されている後述する口金本体部４１を有する口金４０とを備え、ハロゲン電球３が内部空間３９に設けられ、かつ加熱によって硬化された接着性組成物１０を介して口金４０に固着されている点を除いて本発明の第１の実施の形態である定格電力７５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球１と同じ構成を有している。

この口金４０は、公知の口金付きハロゲン電球に使用されているものと同一形状、同一寸法のものを用いており、その詳細な寸法等の説明は省略する。

この種の口金付きハロゲン電球３８は、主に反射鏡付き照明器具（図示せず）に組み込まれて使用される。

接着性組成物１０は、内部空間３９に充填されつつ、さらに後述する口金本体部４１の端面から凸状にもりあげるように設けられている。したがって、封止部１６の全表面積のうちの２０％〜１００％程度が接着性組成物１０に埋もれている。

口金４０は、内部空間３９を有する口金本体部４１と、ハロゲン電球３の外部リード線２３と電力供給線２７を介して電気的に接続されている第一端子部４２と残る外部リード線２４と別の電力供給線２９を介して電気的に接続されている第二端子部４３とを有する端子部４４とを備えている。

以上のとおり本発明の第３の実施の形態である定格電力７５Ｗの口金付きハロゲン電球３８にかかる構成によれば、上記した本発明の第１の実施の形態である定格電力７５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球１にかかる構成と同様に、十分な接着力があり、しかも製造工程における接着性組成物１０の注入量が安定しており、また接着性組成物１０の熱硬化時に発泡が無く、さらには定格電力６５Ｗのハロゲン電球用の照明器具に組み込んでも金属箔２１，２２の温度を低減することができ、その結果、金属箔２１，２２が酸化して封止部１６にリークが発生したり封止部１６が破損したりするのを防止することができる。

なお、上記第１および第２の実施の形態では、その形状および寸法において従来から定格電力６５Ｗのハロゲン電球用に使用されている反射鏡２，３５を用いた場合について説明したが、対象となるハロゲン電球が実用的な範囲内で内部に配置可能である種々の反射鏡を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記第１および第３の実施の形態では、その口金４，４０の形状、寸法について上記で示した例に限らず、実用的な範囲内で公知の種々の口金を使用した場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記各実施の形態では、定格電力７５Ｗのハロゲン電球３を用いた場合について説明したが、これに限らず、例えば定格電力２０Ｗ〜１００Ｗのハロゲン電球を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。もっとも、その際はそのハロゲン電球に見合った反射鏡が使用される。

また、上記各実施の形態では、ハロゲン電球３におけるガラスバルブ１７の形状としてチップオフ部１２、略回転楕円体状の発光部１３、縮径部１４、略円筒状の筒部１５および封止部１６がそれぞれ順次連なって形成されたものを用いた場合について説明したが、これに限らず縮径部が無く、発光部が直管状に形成された、すなわちチップオフ部、直管状の発光部、円筒部（この場合、発光部と円筒部の境界は実質的に無い）、封止部がそれぞれ順次連なって形成されたものや、定格電力が１２Ｖタイプのもので主流である、すなわちチップオフ部（場合によっては無いときもある）、略球状または略回転楕円体状の発光部、封止部がそれぞれ順次連なって形成されたもの等の公知の種々の形状のガラスバルブを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができるものである。

また、上記各実施の形態では、ハロゲン電球３を用いた場合について説明したが、ハロゲン電球に代えて公知の種々の白熱電球を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができるものである。

本発明は、十分な接着力を確保しつつ、金属箔の温度上昇を低減することができ、金属箔が酸化して封止部にリークが発生したり封止部が破損したりするのを防止することが必要な用途にも適用することができる。

本発明の第１の実施の形態である反射鏡付きハロゲン電球の一部切欠正面図 同じく反射鏡付きハロゲン電球に用いられているハロゲン電球の正面図 同じく反射鏡付きハロゲン電球の一部切欠側面図 本発明の第２の実施の形態である反射鏡付きハロゲン電球の一部切欠正面図 本発明の第３の実施の形態である口金付きハロゲン電球の一部切欠正面図 同じく口金付きハロゲン電球の一部切欠側面図

符号の説明

１，３４ 反射鏡付きハロゲン電球
２，３５ 反射鏡
３ ハロゲン電球
４，４０ 口金
５ 開口部
６，３６ ネック部
７ 反射面
８ 前面ガラス
９ 止め具
１０ 接着性組成物
１１，３７ 挿入孔
１２ チップオフ部
１３ 発光部
１４ 縮径部
１５ 筒部
１６ 封止部
１７ ガラスバルブ
１８ フィラメント
１９，２０ 内部リード線
２１，２２ 金属箔
２３，２４ 外部リード線
２５ フィラメント構造体
２６ 可視光透過赤外線反射膜
２７，２９ 電力供給線
２８，４２ 第一端子部
３０，４３ 第二端子部
３１，３９ 内部空間
３１ａ 第一の領域
３１ｂ 第二の領域
３２，４１ 口金本体部
３３，４４ 端子部
３８ 口金付きハロゲン電球

Claims (3)

1. フィラメント、内部リード線、モリブデン製の金属箔および外部リード線がそれぞれ順次接続されたフィラメント構造体と、内部に前記フィラメントが配置された発光部と前記金属箔が封止された封止部とがそれぞれ形成されているガラスバルブとを有している電球と、
   この電球が内部に配置され、前記封止部の少なくとも一部が挿入されている挿入孔を有する凹面状の反射鏡と、
   内部空間が前記挿入孔と連通するように前記反射鏡に取り付けられた口金とを備え、
   前記電球は、前記挿入孔および前記内部空間のうちの少なくとも一方に設けられ、かつ加熱によって硬化された接着性組成物を介して前記反射鏡および前記口金のうちの少なくとも一方に固着されており、
   加熱硬化前の前記接着性組成物は、アルミナ粉末およびシリカ粉末を兼ね備え、
   かつ前記アルミナ粉末および前記シリカ粉末の合計量１００重量部あたり、ＳｉＯ₂換算で５重量部〜１０重量部の珪酸リチウム、０．２重量部〜１重量部のシランカップリング剤、をそれぞれ含み、さらに水で希釈されたものであり、
   前記アルミナ粉末の中心粒子径が６０μｍ〜７０μｍ、前記シリカ粉末の中心粒子径が３μｍ〜５μｍであり、かつ前記シリカ粉末の含有量が前記アルミナ粉末および前記シリカ粉末の合計量を基準として３０重量％〜７０重量％であることを特徴とする管球。
2. フィラメント、内部リード線、モリブデン製の金属箔および外部リード線がそれぞれ順次接続されたフィラメント構造体と、内部に前記フィラメントが配置された発光部と前記金属箔が封止された封止部とがそれぞれ形成されているガラスバルブとを有している電球と、
   この電球が内部に配置され、前記封止部の少なくとも一部が挿入されている挿入孔を有する凹面状の反射鏡とを備え、
   前記電球は、前記挿入孔に設けられ、かつ加熱によって硬化された接着性組成物を介して前記反射鏡に固着されており、
   加熱硬化前の前記接着性組成物は、アルミナ粉末およびシリカ粉末を兼ね備え、
   かつ前記アルミナ粉末および前記シリカ粉末の合計量１００重量部あたりＳｉＯ₂換算で５重量部〜１０重量部の珪酸リチウム、０．２重量部〜１重量部のシランカップリング剤、をそれぞれ含み、さらに水で希釈されたものであり、
   前記アルミナ粉末の中心粒子径が６０μｍ〜７０μｍ、前記シリカ粉末の中心粒子径が３μｍ〜５μｍであり、かつ前記シリカ粉末の含有量が前記アルミナ粉末および前記シリカ粉末の合計量を基準として３０重量％〜７０重量％であることを特徴とする管球。
3. フィラメント、内部リード線、モリブデン製の金属箔および外部リード線がそれぞれ順次接続されたフィラメント構造体と、内部に前記フィラメントが配置された発光部と前記金属箔が封止された封止部とがそれぞれ形成されているガラスバルブとを有している電球と、
   内部空間に前記封止部の少なくとも一部が挿入されている口金本体部を有する口金とを備え、
   前記電球は、前記内部空間に設けられ、かつ加熱によって硬化された接着性組成物を介して前記口金に固着されており、
   加熱硬化前の前記接着性組成物は、アルミナ粉末およびシリカ粉末を兼ね備え、
   かつ前記アルミナ粉末および前記シリカ粉末の合計量１００重量部あたりＳｉＯ₂換算で５重量部〜１０重量部の珪酸リチウム、０．２重量部〜１重量部のシランカップリング剤、をそれぞれ含み、さらに水で希釈されたものであり、
   前記アルミナ粉末の中心粒子径が６０μｍ〜７０μｍ、前記シリカ粉末の中心粒子径が３μｍ〜５μｍであり、かつ前記シリカ粉末の含有量が前記アルミナ粉末および前記シリカ粉末の合計量を基準として３０重量％〜７０重量％であることを特徴とする管球。

Images