JP4380677B2

JP4380677B2 - 管球、反射鏡付き管球および照明装置

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Publication number: JP4380677B2
Application number: JP2006255603A
Authority: JP
Inventors: 尚隆橋本; 進也川越; 拓池田; 敏靖小島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: JP2008077964A

Description

本発明は管球、反射鏡付き管球および照明装置に関する。

反射鏡付き管球、例えば反射鏡付きハロゲン電球は、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、例えばスタジオ照明用として、また商業施設におけるスポットライト等の一般照明用として使用されている。

特に、スタジオ照明用として使用されている反射鏡付きハロゲン電球（以下、「従来の反射鏡付きハロゲン電球」という）では、集光効率を高めて中心光度を増大させるために、直線的に、かつ螺旋状に巻かれた複数のフィラメント（発光部）からなる発光体を用い、これらのフィラメントを反射鏡の光軸に対してそれぞれ平行に、かつ前記光軸の周りにほぼ対称的に正三角形や正方形をなすように配置したものが知られている（例えば特許文献１参照）。

ところで、この発光体は、コンパクトであるほど発光体を点光源に近づけることができ、反射鏡との組み合わせにおいて集光効率を向上させることができる。しかし、一般的に定格電圧［Ｖ］および定格電力［Ｗ］、さらには定格寿命時間が決定されると、発光体を構成しているタングステン線の素線長や素線径がその定格電圧、定格電力および定格寿命時間に応じて実質的に定まってしまうので、例えば単純に素線長を短くして発光体をコンパクト化することは困難である。

なお、ここで言う「集光効率」とは、電力当たりの照度［ｌｘ／Ｗ］を示している。

また、「定格電圧」、「定格電力」、および「定格寿命時間」のそれぞれの関係については次のとおりである。すなわち、定格電圧と定格電力が決定すると、発光体の抵抗値Ｒが決定する。したがって、素線長を短くすると、抵抗値Ｒを維持するために素線径を細くする必要が生じる。ところが、素線径を細くすると点灯中、タングステンの蒸発によってタングステン線が細って断線しやすくなり、寿命時間は短くなる傾向にある。一方、寿命時間を確保するために素線径を太くした場合、抵抗値Ｒを維持するために素線長を長くする必要が生じる。ところが、素線長が長くなりすぎると、バルブの大きさ等に応じて発光体の寸法を一定の範囲内に収める必要があるので、ピッチを狭くしたり、バルブ内に設けられた状態における発光体にかかるテンションを小さくしなくてはならなくなり、発光体の機械的強度が弱くなって断線してしまうおそれがある。したがって、所定の定格電圧、定格電力、および定格寿命時間を満足するためには、実質的に素線長および素線径がほぼ一義的に決定される。

そこで、一定の長さを有する素線を用いて、よりコンパクト（発光部の小容積化）にするべく、フィラメントを扁平状に巻回することが提案されている（例えば特許文献２参照）。
特表平６−５１０８８１号公報国際公開第０３／０７５３１７号パンフレット

本発明者らは、上記した従来の発光体の構造を基に発光体を一層コンパクト化し、集光効率を最大限に高めるために、発光部に直線状の一重巻きコイルを扁平にしたものを二つ用い、それらを電気的に直列接続し、かつそれぞれの長手方向の中心軸が略平行になるように隣接して並べた発光体を検討した。

なお、この発光体は、バルブ内において、個々の発光部の長手方向の中心軸がバルブの長手方向の中心軸に略平行であって、かつバルブの長手方向の中心軸を挟むようにして配置する。

ところで、この種の反射鏡付きハロゲン電球を一般照明用として用いる場合は、集光効率の向上の追及のみならず、長寿命化の要請も強い。スタジオ照明用として使用する場合、その定格寿命は主に２００時間〜５００時間、場合によっては２０００時間であるが、スポットライト等の一般照明用として使用する場合はその定格寿命として２０００時間〜３０００時間、場合によっては３０００時間を越えるものが要求される。

上記したように集光効率を最大限に高めるために二つの発光部を隣接させて、具体的には可能な限り近接させて配置すると、発光部が互いに加熱し合って過度に高温となり、その構成材料であるタングステンの蒸発が加速されて十分な寿命が確保できないおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高い集光効率を実現することができる所定の発光体を用いた場合であっても、長寿命化を図ることができる管球、反射鏡付き管球および照明装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の管球は、バルブと、このバルブの内部に配置された発光体とを備え、前記発光体は、略直線状であって、かつ略扁平状の一重巻きのコイルからなる二つの発光部を有し、前記二つの発光部は、それぞれの長手方向の中心軸が前記バルブの長手方向の中心軸に略平行であって、かつ前記バルブの長手方向の中心軸を挟むようにして互いに隣接しており、前記バルブのうち、前記発光体が位置している部分の最大内径をＲ［ｍｍ］、前記発光体の最大外径をｒ［ｍｍ］とした場合、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たす構成を有している。

本発明の請求項２記載の管球は、照明装置の反射鏡部内に組み込まれる管球であって、前記管球はバルブとこのバルブの内部に配置された発光体とを有しており、前記発光体は、略直線状であって、かつ略扁平状の一重巻きのコイルからなる二つの発光部を有し、前記管球が前記反射鏡部内に組み込まれた際、前記二つの発光部のそれぞれの長手方向の中心軸が前記反射鏡部の光軸に略平行であって、かつ前記光軸を挟むようにして互いに隣接し、前記バルブのうち、前記発光体が位置している部分の最大内径をＲ［ｍｍ］、前記発光体の最大外径をｒ［ｍｍ］とした場合、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たす構成を有している。

本発明の請求項３記載の管球は、本発明の請求項２記載の管球において、前記二つの発光部間の距離Ｄ₁を０．１［ｍｍ］〜２．２［ｍｍ］の範囲内にすることが好ましい。

本発明の請求項４記載の反射鏡付き管球は、凹面状の反射鏡と、この反射鏡内に配置された請求項１記載の管球とを備え、前記管球のバルブの長手方向の中心軸と前記反射鏡の光軸とが略同一軸上に位置している構成を有している。

本発明の請求項５記載の反射鏡付き管球は、凹面状の反射鏡と、この反射鏡内に配置され、かつバルブとこのバルブ内に設けられた発光体とを有している管球とを備え、前記発光体は、直線状であって、かつ扁平状の一重巻きのコイルからなる二つの発光部を有し、前記二つの発光部のそれぞれの長手方向の中心軸が前記反射鏡の光軸に略平行であって、かつ前記光軸を挟むようにして互いに隣接し、前記バルブのうち、前記発光体が位置している部分の最大内径をＲ［ｍｍ］、前記発光体の最大外径をｒ［ｍｍ］とした場合、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たす構成を有している。

本発明の請求項６記載の反射鏡付き管球は、本発明の請求項５記載の反射鏡付き管球において、前記二つの発光部間の距離Ｄ₁を０．１［ｍｍ］〜２．２［ｍｍ］の範囲内にあることが好ましい。

本発明の請求項７記載の照明装置は、請求項１記載の管球が照明器具に取り付けられている構成を有している。

本発明の請求項８記載の照明装置は、内部に反射鏡部を有する照明器具と、前記反射鏡部内に組み込まれた請求項２記載の管球とを備えている。

本発明の請求項９記載の照明装置は、請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の反射鏡付き管球が照明器具に取り付けられている構成を有している。

ここで、本発明で言う「略直線状」とは、発光部の作製プロセスにおいて、発光部を積極的に曲げてはいないという意味であって、製造上の加工ばらつきや加工の精度等によって曲がってしまった場合も含むものとする。もっとも、ここで言う略直線状の一重巻きコイルからなる発光部とは、単に略直線状に真っ直ぐに巻いた一重巻きのコイルを含むことはもちろんのこと、例えばその一重巻きコイルを、その長手方向の中心軸を回転軸としてねじったもの等も含むものとする。

また、本発明で言う「略扁平状」とは、その外形形状が、曲線部が外側に向くように互いに対向する２つの半円部とそれらをつなぐ平行な２つの直線部とからなる略トラック形状や、単に真円を押し潰した形状、略楕円形状、および略扁平楕円形状等も含まれるものである。

また、本発明で言う「発光体の最大外径ｒ」とは、二つの発光部をバルブの長手方向の中心軸（または光軸）に垂直な任意の平面で切った仮想断面において、各々の発光部の任意の点を結んだ線分のうち、最大長さとなるものを示す。

また、本発明で言う発光部が互いに「隣接」しているとは、本発明の目的の一つである高い集光効率を実現するという観点から可能な限り互いに近接している状態であることが好ましい。もちろん、互いに接触してはならないし、通常の点灯状態でも発光部間で放電してしまうほど近接しすぎないようには設定される。

さらに、本発明で言う発光体の「発光部」とは、複数の独立した別個のコイル部材を示すことはもちろんのこと、一つの連続した金属部材の二ヶ所をコイル状にして発光部を形成したもの等も示すものである。つまり、発光体は複数の独立した別個のコイル部材をつなげたものや、一本の金属線を部分的に二ヶ所、コイル状に形成したものなどからなる。

本発明は、高い集光効率を実現することができる所定の発光体を用いた場合であっても、長寿命な管球、反射鏡付き管球および照明装置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、それぞれ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６５［Ｗ］（定格電圧１１０［Ｖ］）のハロゲン電球１は、石英ガラスや硬質ガラス等からなるバルブ２と、このバルブ２の後述する封止部９側に公知の接着剤３によって固着された例えばＥ形の口金４とを備えている。

バルブ２には、封止切りの残痕であるチップオフ部５、略回転楕円体形状のバルブ発光部６、縮径部７、略円筒状の筒部８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９がそれぞれ順次連なるように形成されている。

このバルブ２の外面のうち、チップオフ部５、バルブ発光部６および縮径部７の外面には、可視光透過赤外線反射膜１０が形成されている。また、必要に応じてバルブ２、特にバルブ発光部６の外面に酸化コバルトを含む酸化膜（図示せず）を形成することにより、高色温度の発光色を実現することができる。

なお、ここで言う「略回転楕円体形状」とは、完全な回転楕円体形状の場合はもちろんのこと、ガラスの加工上のばらつきによって完全な回転楕円体形状からずれてしまう場合も含むことを意味している。

バルブ２内には、封入ガス、すなわちハロゲン物質と希ガス、またはハロゲン物質と希ガスと窒素ガスとがそれぞれ所定量封入されているとともに、特にバルブ発光部６の領域内には発光体１１が配置されている。

ハロゲン物質は、ハロゲンサイクルによって、点灯中、発光体１１から蒸発したその構成物質であるタングステンを再び発光体１１に戻し、バルブ２の黒化を防止するためのものであって、その濃度は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２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２内の酸素濃度を１００［ｐｐｍ］以下にすることが好ましい。

希ガスには、クリプトンガスを用いることが好ましい。これにより、集光効率を高めるために後述するように個々の発光部１５，１６を近接配置し、発光体１１をコンパクト化しているにもかかわらず、点灯時に個々の発光部１５，１６間でアーク放電が発生し、それらが断線するのを抑制することができる。

特に、封入ガスは、クリプトンガスを主成分として、窒素ガスおよびハロゲン物質を含み、バルブ２内のガス圧は、常温時において、２［ａｔｍ］〜１０［ａｔｍ］の範囲内にあることが好ましい。この場合において、ガス圧が適正に抑えられているため、万一バルブ２が破損したとしても、その破片の勢いが照明器具に破損をおよぼすほど大きくならず、その一方でガス圧が適切に高いために、発光部１５，１６の構成材料であるタングステンが蒸発しにくく、長寿命化を実現することができ、さらには点灯時に個々の発光部１５，１６間でアーク放電が発生し、それらが断線するのを一層抑制することができる。バルブ２内のガス圧が２［ａｔｍ］未満の場合、発光部１５，１６の構成材料であるタングステンの蒸発を抑えにくく、短寿命になるおそれがある。逆に、ガス圧が１０［ａｔｍ］を超える場合、万一バルブ２が破損したとき、その破片の勢いで照明器具を破損させるおそれがある。

また、封入ガスに窒素ガスを含む場合、その窒素ガスの組成比率は８［％］〜４０［％］の範囲内にあることが好ましい。窒素ガスが適切に含まれているために、点灯時に個々の発光部１５，１６間でアーク放電が発生し、それらが断線するのをより一層抑制することができ、その一方で窒素ガスの組成比率が適切に抑えられているために、点灯中、発光体１１の熱が窒素ガスを介して過度に放熱され、効率が低下するのを防止することができる。窒素ガスの組成比率が８［％］未満の場合、点灯時に個々の発光部１５，１６間でアーク放電が発生し、それらが断線するのをより一層抑制する効果を十分に発揮できない。逆に、窒素ガスの組成比率が４０［％］を超えると、点灯中、発光体１１の熱が窒素ガスを介して過度に放熱され、効率が低下するおそれがある。

発光体１１の両端部には、例えばタングステン製の内部リード線１２の一端部がそれぞれ接続されている。内部リード線１２の他端部は、封止部９に封止されているモリブデン製の金属箔１３を介して外部リード線１４の一端部に接続されている。外部リード線１４の他端部は、バルブ２の外部に導出しており、口金４の端子部分４ａ，４ｂにそれぞれ電気的に接続されている。

ここで、少なくとも一方の外部リード線１４と口金４の端子部分４ａ（端子部分４ｂ）との間には、万一、発光部１５，１６が断線し、その断線箇所でアーク放電が発生し、その衝撃でバルブ２が破損等するのを防止するために、ヒューズ（図示せず）を設けておくことが好ましい。後述するように発光部１５，１６を近接して配置する場合、発光部１５，１６が断線しなくとも個々の発光部１５，１６間でアーク放電が発生するおそれがあるので、両方の外部リード線１４と口金４の端子部分４ａ，４ｂとの間にヒューズをそれぞれ設けることが好ましい。

封止部９には、放熱性を高めて封止部９に封止されている金属箔１３が酸化し、バルブ２の気密性が損なわれるのを防止するために、凹凸が形成されていることが好ましい。

発光体１１は、図２および図３に示すように、二つの発光部１５，１６を有している。これらの発光部１５，１６は、いずれもタングステン製であって、略直線状に伸びた略扁平状の一重巻きコイルからなり、各々が電気的に直列に接続されている。この一重巻きコイルを構成しているタングステン線の線径は０．０１５［ｍｍ］〜０．１００［ｍｍ］、例えば０．０５０［ｍｍ］である。

なお、図２および図３では、発光部１５，１６をそれぞれ模式的に柱体として描いている。

図３は、発光体１１を発光部１５，１６の長手方向から見たときの図であるが、「扁平状」の発光部１５，１６とは、具体的にその外形形状が、例えば曲線部が外側に向くように互いに対向する２つの半円部とそれらをつなぐ平行な２つの直線部とからなる略トラック形状であることを示している。もっともこのような略トラック形状以外に、単に真円を押し潰した形状、略楕円形状、および略扁平楕円形状等であってもよい。それらの形状は、発光部の作製プロセスにおいて、素線を巻き付ける芯線数、芯線の形状、それら芯線の配置等を適宜変更することによって実現することができる。

また、これら二つの発光部１５，１６は、図２および図３に示すように、その長手方向の中心軸ｂ，ｃがバルブ２の長手方向の中心軸Ｘと略平行であり、かつバルブ２の長手方向の中心軸Ｘを挟むように互いに隣接した状態であって、各々の長手方向の中心軸ｂ，ｃとバルブ２の長手方向の中心軸Ｘとは同一平面Ｐ（図３参照）上にある。また、扁平状である発光部１５，１６の長軸は、互いに略並行な位置関係にあり、発光部１５，１６の短軸は、平面Ｐに含まれる同一線上にある。

このような発光体１１は、図３に示すように、各発光部１５，１６が外径（最大外径）ｒ［ｍｍ］を有する一つの円柱体１７内に収まり、この円柱体１７を、仮想的に各発光部１５，１６を一体化した一つのフィラメントとしてみなすことができる。そうした場合において、バルブ２のうち、発光体１１が位置している部分の最大内径をＲ（図１参照）［ｍｍ］、１つのフィラメントとみなした発光体１１の最大外径をｒ［ｍｍ］としたとき、後述する理由により、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たすように設定されている。

その際、個々の発光部１５，１６の外形形状およびその寸法、ならびにコイル長Ｌ_S（図２参照）は、各発光部１５，１６から照射面へ照射される照度が一様になるようにするために、外形形状およびその寸法、ならびにコイル長Ｌ_Sのうちの少なくとも一つを同じものにすることが好ましく、いずれも同じにすることがさらに好ましい。もっとも、その外形形状およびその寸法、ならびにコイル長Ｌ_Sは、発光部１５，１６の製造工程における加工ばらつきによって、個々の発光部１５，１６間でばらつく場合がある。

また、各発光部１５，１６の端のうち、封止部９とは反対側の端は、それぞれ略同一平面内に位置していることが好ましい。これにより、各発光部１５，１６によって照射される照射面への照度を一様にし、均一な配光曲線を得ることができる。

ここで、最大外径ｒは、各発光部１５，１６の外形形状、その寸法、配置方法、および発光部１５，１６間の距離Ｄ₁を適宜変更することによって調整することができる。また一般的に、発光体１１のコイルを構成するタングステン線の長さはハロゲン電球の定格電力に応じて決定される。一例として、定格電力６５［Ｗ］のハロゲン電球に用いられるもののタングステン線の長さは例えば４２０［ｍｍ］〜４８０［ｍｍ］、定格電力２０［Ｗ］のハロゲン電球に用いられるもののタングステン線の長さは例えば２５０［ｍｍ］〜３００［ｍｍ］、定格電力１００Ｗのハロゲン電球に用いられるもののタングステン線の長さは例えば５４０［ｍｍ］〜６２０［ｍｍ］である。また一例として、定格電力６５Ｗのハロゲン電球に用いられるものの場合、図２および図３に示すように、発光体１１が同寸法の一重巻きコイルからなる二つの発光部１５，１６から構成されているとして、コイル長Ｌ_Sは５［ｍｍ］〜７［ｍｍ］の範囲に設定されている。また、コイルのピッチは、０．０２［ｍｍ］〜０．１５［ｍｍ］の範囲に設定されている。

次に、バルブ２のうち、発光体１１が位置している部分の最大内径をＲ（［ｍｍ］、発光体１１の最大外径をｒ［ｍｍ］とした場合、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たすように規定した理由について説明する。

まず、上記した定格電力６５［Ｗ］のハロゲン電球１において、バルブ２のうち、発光体１１が位置している部分の最大内径Ｒを１２［ｍｍ］と一定にし、発光体１１の最大外径ｒ［ｍｍ］を、二つの発光部１５，１６の間の距離Ｄ₁を適宜変えることによって表１に示すとおり種々変化させたものをそれぞれ１０本ずつ作製した。そして、各々作製したものを定格電力で点灯させ、３５００時間点灯経過時までと４０００時間点灯経過時までとに発光体１１が断線したものの本数、および発光体１１が断線しなかったもののうち、４０００時間点灯経過時においてバルブ２の内面に黒化が発生したものの本数についてそれぞれ調べたところ、同じく表１に示すとおりの結果が得られた。

なお、表１中、「断線の有無」欄において、分母が全サンプル数を、分子が全サンプル数のうち発光体１１が断線したものの本数をそれぞれ示している。また、「黒化の有無」欄についても、分母が全サンプル数を、分子が全サンプル数のうちバルブ２の内面に黒化が発生したものの本数をそれぞれ示している。ただし、黒化の判定は、目視においてバルブ２の内面に黒い着色物が付着していることを確認できた場合を「黒化有り」と判定している。この黒い着色物は、発光体１１の構成材料であるタングステンが点灯中に蒸発し、付着したものである。

また、点灯方法としては、５．５時間点灯、０．５時間消灯を１サイクルとしてこれを繰り返した。「点灯経過時間」とはその点灯時間の累積時間である。

また、作製した各サンプルにおいて、発光部１５，１６はいずれも同じ形状、同じ寸法の一重巻きコイルからなり、その素線径が０．０５［ｍｍ］、ピッチｐが０．０５［ｍｍ］〜０．０７［ｍｍ］、コイル長Ｌ_Sが６［ｍｍ］である。また、このコイルは、四つの直径０．３５［ｍｍ］の芯棒を密着して並置したものに巻きつけて形成されている。

表１から明らかなように、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たす場合、例えばｒ／Ｒ＝（０．２５，０．３５，０．５０，０．７５）の場合、いずれのサンプルについても３５００時間点灯経過時までに発光体１１が断線したものはなく、また４０００時間点灯経過時までにバルブ２の内面に黒化が発生したものもなかった。特に、０．３５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たす場合、例えばｒ／Ｒ＝（０．３５，０．５０，０．７５）の場合、いずれのサンプルについても４０００時間点灯経過時までに発光体１１が断線したものはなかった。

一方、０．２５＞ｒ／Ｒなる関係式を満たす場合、例えばｒ／Ｒ＝（０．２０）の場合、１０本中７本のサンプルは４０００時間点灯経過時までに発光体１１が断線してしまったが、断線せずに残った３本のサンプルはいずれもバルブ２の内面に黒化が発生していなかった。また、ｒ／Ｒ＞０．７５なる関係式を満たす場合、例えばｒ／Ｒ＝（０．８０）の場合、１０本中全サンプルにおいて４０００時間点灯経過時までに発光体１１が断線したものはなかったものの、１０本中全てのものにおいてバルブ２の内面に黒化が発生していた。

なお、断線した場所は、いずれのサンプルも発光部１５，１６の中央付近であった。

このような結果となった理由については次のように考えられる。

つまり、０．２５＞ｒ／Ｒなる関係式を満たす場合、バルブ２と発光体１１との間の隙間が大きくなり、点灯中、バルブ２と発光体１１との間で発生する対流層が厚くなる。その結果、点灯中に蒸発した発光体１１の構成材料であるタングステンの移動速度が速くなり、それに応じてタングステンの蒸発量が増加する。したがって、発光体１１を構成するコイルのタングステン線（以下、単に「タングステン線」という）がこのタングステンの蒸発によって細り、断線に至ったと考えられる。一方、ｒ／Ｒ＞０．７５なる関係式を満たす場合、バルブ２と発光体１１との間の隙間は小さくなるものの、バルブ２が発光体１１に近接しすぎて、点灯中、バルブの温度がかなり高温になる。そして、逆に高温となったバルブ２からの輻射熱によって発光体１１の温度が異常に上昇し、発光体１１の構成材料であるタングステンの蒸発が促進されてしまい、蒸発したタングステンがバルブ２の内面に付着してしまったと考えられる。もっとも、後者の場合でもタングステンの蒸発によってタングステン線が細るという現象は見られたものの、断線にまでは至っていない。これは、後者の場合、前者の場合に比して対流層が薄く、タングステンの蒸発速度が遅いためであると考えられる。なお、今回の実験では、バルブ２の破損は見られなかったものの、このようにバルブ２の内面が黒化すると熱を吸収しやすくなるので、バルブ２の温度がさらに高温になり、バルブ２が破損してしまうおそれがある。

これらに対して、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たす場合、バルブ２と発光体１１との間の隙間が適度に小さいので、バルブ２と発光体１１との間で発生する対流層が極めて薄くなり、その結果、点灯中に蒸発したタングステンの移動速度が遅くなり、それに応じてタングステンの蒸発量が著しく低減したためであると考えられる。しかも、バルブ２が発光体１１に近接しすぎていないので、点灯中、バルブ２の温度が過剰に高温となることはなく、それ故、発光体１１の温度も異常に上昇することはなかったためであると考えられる。

したがって、バルブ２のうち、発光体１１が位置している部分の最大内径をＲ［ｍｍ］、発光体１１の最大外径をｒ［ｍｍ］とした場合、バルブ２の内面が黒化するのを防止しつつ、発光体１１の断線を防止し、長寿命化を図るために、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たせばよいことがわかった。特に、一層の長寿命化を図るために、０．３５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たせばよいことがわかった。

以上のとおり本発明の第１の実施の形態にかかるハロゲン電球１の構成によれば、バルブ２と発光体１１との間で発生する対流層を極めて薄くすることができるので、発光体１１の構成材料であるタングステンの蒸発量を著しく低減することができ、その結果、発光体１１を構成するコイルのタングステン線が細って断線するのを防止することができ、長寿命化を図ることができる。しかも、バルブ２と発光体１１との間の隙間が適度に保たれているので、点灯中、バルブ２と発光体１１とが共に異常に高温になるのを抑制することができるので、バルブ２が破損したり、発光体１１の構成材料であるタングステンの過剰な蒸発によってバルブ２の内面が黒化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、バルブ２の形状としてチップオフ部５、略回転楕円体形状のバルブ発光部６、縮径部７、筒部８および封止部９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、これに限らずチップオフ部（場合によっては無い場合もある）、略回転楕円体形状の発光部、縮径部および封止部が順次連なって形成されたバルブや、チップオフ部（場合によっては無い場合もある）、略回転楕円体形状の発光部および封止部が順次連なって形成されたバルブ、またはチップオフ部（場合によっては無い場合もある）、略円筒形状の発光部および封止部が順次連なって形成されたバルブ等の公知の種々の形状の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。もちろん、発光部の形状として上記した略回転楕円体形状に代えて、略球形状のものや略複合楕円体形状のものも用いることができる。

また、上記第１の実施の形態では、二つ発光部１５，１６は、その配置方法として、その長手方向の中心軸ｂ，ｃがバルブ２の長手方向の中心軸Ｘと略平行であり、かつバルブ２の長手方向の中心軸Ｘを挟むように互いに隣接した状態であって、各々の長手方向の中心軸ｂ，ｃとバルブ２の長手方向の中心軸Ｘとは同一平面Ｐ上にあり、さらにはその略扁平形状の長軸が互いに略並行な位置関係にあり、かつその短軸が平面Ｐに含まれる同一線上にある場合について説明した。しかし、本発明は、このような配置方法に特に限定されるものではなく、例えば図４に示すように、その長手方向の中心軸ｂ，ｃがバルブ２の長手方向の中心軸Ｘと略平行であり、かつバルブ２の長手方向の中心軸Ｘを挟むように互いに隣接した状態であって、各々の長手方向の中心軸ｂ，ｃとバルブ２の長手方向の中心軸Ｘとは同一平面Ｐ上にあるものの、その略扁平形状の長軸が平面Ｐに含まれる同一線上にあり、かつその短軸が互いに略並行な位置関係にある場合等でも上記と同様の作用効果を得ることができる。

次に、図５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６５Ｗ（定格電圧１１０Ｖ）のハロゲン電球１８は、主にスポットライト等の一般照明用として使用されている公知の照明装置１９の反射鏡部２０内に組み込まれるものであって、石英ガラスや硬質ガラス等からなるバルブ２１と、このバルブ２１の後述する封止部３１側に公知の接着剤（図示せず）によって固着された例えばＥ形の口金（図示せず）とを備えている。

ハロゲン電球１８のバルブ２１の長手方向の中心軸Ｘと反射鏡部２０の光軸Ｙとは、略同一軸上に位置している。

なお、ここで言う「略同一軸上に位置する」とは、理想的には中心軸Ｘが光軸Ｙ上に完全に位置していることが好ましいが、製造工程における位置合わせ精度のばらつきによって実用上、中心軸Ｘが光軸Ｙに対してもずれる場合があり、その場合も含むことを意味している。

照明装置１９は、前面の開口部２２から光が照射され、かつ内部に前記反射鏡部２０とハロゲン電球１８の口金が取り付けられる受け具（図示せず）とが収納されている円筒状の照明器具２３を有している。

反射鏡部２０には、前面の開口部２４に前面ガラス２５が取り付けられ、かつ内面に回転楕円面または回転放物面等からなる回転体の反射面２６が形成されている。この反射面２６には、必要に応じてファセットが形成されている場合がある。

バルブ２１には、封止切りの残痕であるチップオフ部２７、略回転楕円体形状のバルブ発光部２８、縮径部２９、略円筒状の筒部３０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３１がそれぞれ順次連なるように形成されている。このバルブ２１の外面のうち、バルブ発光部２８および縮径部２９の外面には、可視光透過赤外線反射膜３２が形成されている。また、必要に応じてバルブ２１、特にバルブ発光部２８の外面に酸化コバルトを含む酸化膜（図示せず）を形成することにより、高色温度の発光色を実現することができる。

バルブ２１内には、ハロゲン物質と希ガス、またはハロゲン物資と希ガスと窒素ガスとがそれぞれ所定量封入されているとともに、特にバルブ発光部２８の領域には発光体１１が配置されている。

ハロゲン物質は、上述したとおりハロゲンサイクルによって、点灯中、発光体１１から蒸発したその構成物質であるタングステンを再び発光体１１に戻し、バルブ２１の黒化を防止するためのものであって、その濃度は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２１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２１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、クリプトンガスを主成分として、窒素ガスおよびハロゲン物質を含み、バルブ２内のガス圧は、常温時において、２［ａｔｍ］〜１０［ａｔｍ］の範囲内にあることが好ましい。この場合において、ガス圧が適正に抑えられているため、万一バルブ２が破損したとしても、その破片の勢いが照明器具に破損をおよぼすほど大きくならず、その一方でガス圧が適切に高いために、発光部１５，１６の構成材料であるタングステンが蒸発しにくく、長寿命化を実現することができ、さらには点灯時に個々の発光部１５，１６間でアーク放電が発生し、それらが断線するのを一層抑制することができる。バルブ２内のガス圧が２［ａｔｍ］未満の場合、発光部１５，１６の構成材料であるタングステンの蒸発を抑えにくく、短寿命になるおそれがある。逆に、ガス圧が１０［ａｔｍ］を超える場合、万一バルブ２が破損したとき、その破片の勢いで照明装置１９を破損させるおそれがある。

発光体１１の両端部には、例えばタングステン製の内部リード線３３の一端部がそれぞれ接続されている。内部リード線３３の他端部は、封止部３１に封止されているモリブデン製の金属箔（図示せず）を介して外部リード線（図示せず）の一端部に接続されている。外部リード線の他端部は、バルブ２１の外部に導出しており、口金（図示せず）の端子部分にそれぞれ電気的に接続されている。

ここで、少なくとも一方の外部リード線と口金の端子部分との間には、万一、発光部１５，１６が断線し、その断線箇所でアーク放電が発生し、その衝撃でバルブ２が破損等するのを防止するために、ヒューズ（図示せず）を設けておくことが好ましい。後述するように発光部１５，１６を近接して配置する場合、発光部１５，１６が断線しなくとも個々の発光部１５，１６間でアーク放電が発生するおそれがあるので、両方の外部リード線と口金の端子部分との間にヒューズをそれぞれ設けることが好ましい。

封止部３１には、放熱性を高めて封止部３１に封止されている金属箔が酸化し、バルブ２１の気密性が損なわれるのを防止するために、凹凸が形成されていることが好ましい。

発光体１１は、図６および図７に示すように、二つの発光部１５，１６を有している。これらの発光部１５，１６は、いずれもタングステン製であって、略直線状に伸びた略扁平状の一重巻きコイルからなり、各々が電気的に直列に接続されている。この一重巻きコイルを構成しているタングステン線の線径は０．０１５［ｍｍ］〜０．１００［ｍｍ］、例えば０．０５０［ｍｍ］である。

なお、図６および図７では、発光部１５，１６をそれぞれ模式的に柱体として描いている。

図７は、発光体１１を発光部１５，１６の長手方向から見たときの図であるが、「扁平状」の発光部１５，１６とは、具体的にその外形形状が、例えば曲線部が外側に向くように互いに対向する２つの半円部とそれらをつなぐ平行な２つの直線部とからなる略トラック形状であることを示している。もっともこのような略トラック形状以外に、単に真円を押し潰した形状、略楕円形状、および略扁平楕円形状等であってもよい。それらの形状は、発光部の作製プロセスにおいて、素線を巻き付ける芯線数、芯線の形状、それら芯線の配置等を適宜変更することによって実現することができる。

また、これら二つ発光部１５，１６は、ハロゲン電球１８が照明装置１９の反射鏡部２０内に組み込まれた状態において、図６および図７に示すように、その長手方向の中心軸ｂ，ｃが反射鏡部２０の光軸Ｙと略平行であり、かつ光軸Ｙを挟むように互いに隣接した状態であって、各々の長手方向の中心軸ｂ，ｃと光軸Ｙとは同一平面Ｑ（図７参照）上にある。また、扁平状である発光部１５，１６の長軸は、互いに略並行な位置関係にあり、発光部１５，１６の短軸は、平面Ｑに含まれる同一線上にある。

ここで、発光体１１の中心点Ａは、図６に示すように、光軸Ｙ上に位置し、かつ反射面２６を形成している回転体の焦点Ｆの位置よりも反射鏡部２０における光を照射する開口部２４とは反対側に位置するように配置されている。一例として、焦点Ｆと中心点Ａとの間の距離は２．３５［ｍｍ］に設定される。これにより、反射鏡部２０内における中心光度に寄与する領域、すなわち焦点Ｆを含むその近傍領域（以下、単に「有効領域」という）内での発光体１１の密度を大きくすることができ、中心光度を高めることができる。

このような発光体１１は、図７に示すように、各発光部１５，１６が外径（最大外径）ｒ［ｍｍ］を有する一つの円柱体１７内に収まり、この円柱体１７を、仮想的に各発光部１５，１６を一体化した一つのフィラメントとしてみなすことができる。そうした場合において、バルブ２のうち、発光体１１が位置している部分の最大内径をＲ（図５参照）［ｍｍ］、１つのフィラメントとみなした発光体１１の最大外径をｒ［ｍｍ］としたとき、バルブ２１の内面が黒化するのを防止しつつ、発光体１１の断線を防止し、長寿命化を図るために、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たすように設定されている。特に、一層の長寿命化を図るために、０．３５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たすように設定されていることが好ましい。

つまり、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たす場合、バルブ２１と発光体１１との間の隙間が適度に小さいので、バルブ２１と発光体１１との間で発生する対流層を極めて薄くすることができる。その結果、発光体１１の構成材料であって、点灯中に蒸発したタングステンの移動速度を遅くすることができ、それに応じてタングステンの蒸発量を著しく低減することができるので、発光体１１を構成するコイルのタングステン線がそのタングステンの蒸発によって細り、断線するのを防止することができ、長寿命化を図ることができる。しかも、バルブ２１が発光体１１に近接しすぎていないので、点灯中、バルブ２１の温度の異常な上昇に伴って発光体１１の温度が過度に上昇することはないので、これに起因して発光体１１の構成材料であるタングステンの蒸発量が促進され、蒸発したタングステンがバルブ２１の内面に付着し、黒化するのを防止することができる。一方、０．２５＞ｒ／Ｒなる関係式を満たす場合、バルブ２１と発光体１１との間の隙間が大きくなり、点灯中、バルブ２１と発光体１１との間で発生する対流層が厚くなる。その結果、点灯中に蒸発した発光体１１の構成材料であるタングステンの移動速度が速くなり、それに応じてタングステンの蒸発量が増加し、発光体１１を構成するコイルのタングステン線がこのタングステンの蒸発によって細り、断線に至ってしまう。ｒ／Ｒ＞０．７５なる関係式を満たす場合、バルブ２１と発光体１１との間の隙間は小さくなるものの、バルブ２１が発光体１１に近接しすぎて、点灯中、バルブ２１の温度がかなり高温になる。そして、逆に高温となったバルブ２１からの輻射熱によって発光体１１の温度が過度に上昇し、発光体１１の構成材料であるタングステンの蒸発が促進されてしまい、蒸発したタングステンがバルブ２１の内面に付着して黒化を招いてしまう。場合によっては、バルブ２１の内面の黒化によってバルブ２１の温度がさらに高温となり、バルブ２１が破損してしまうおそれがある。

その際、個々の発光部１５，１６の外形形状およびその寸法、ならびにコイル長Ｌ_S（図６参照）は、各発光部１５，１６から照射面へ照射される照度が一様になるようにするために、外形形状およびその寸法、ならびにコイル長Ｌ_Sのうちの少なくとも一つを同じものにすることが好ましく、いずれも同じにすることがさらに好ましい。もっとも、その外形形状およびその寸法、ならびにコイル長Ｌ_Sは、発光部１５，１６の製造工程における加工ばらつきによって、個々の発光部１５，１６間でばらつく場合がある。

また、各発光部１５，１６の端のうち、封止部３１とは反対側の端は、それぞれ略同一平面内に位置していることが好ましい。これにより、各発光部１５，１６によって照射される照射面への照度を一様にし、均一な配光曲線を得ることができる。

ここで、最大外径ｒは、各発光部１５，１６の外形形状、その寸法、配置方法、および発光部１５，１６間の距離Ｄ₁を適宜変更することによって調整することができる。また一般的に、発光体１１のコイルを構成するタングステン線の長さはハロゲン電球の定格電力に応じて決定される。一例として、定格電力６５［Ｗ］のハロゲン電球に用いられるもののタングステン線の長さは例えば４２０［ｍｍ］〜４８０［ｍｍ］、定格電力２０［Ｗ］のハロゲン電球に用いられるもののタングステン線の長さは例えば２５０［ｍｍ］〜３００［ｍｍ］、定格電力１００［Ｗ］のハロゲン電球に用いられるもののタングステン線の長さは例えば５４０［ｍｍ］〜６２０［ｍｍ］である。また一例として、定格電力６５［Ｗ］のハロゲン電球に用いられるものの場合、図２および図３に示すように、発光体１１が同寸法の一重巻きコイルからなる二つの発光部１５，１６から構成されているとして、コイル長Ｌ_Sは５［ｍｍ］〜７［ｍｍ］の範囲に設定されている。また、コイルのピッチは、０．０２［ｍｍ］〜０．１５［ｍｍ］の範囲に設定されている。

また、発光部１５，１６間の距離Ｄ₁は、０．１［ｍｍ］〜２．２［ｍｍ］の範囲に設定されていることが好ましい。これにより、前記有効領域内における発光体１１の密度をより大きくすることができ、中心光度を極めて高くすることができ、また点灯中、発光部１５，１６間でアーク放電が発生し、そのアーク放電によって発光部１５，１６が断線するのを防止することができる。一方、距離Ｄ₁が０．１［ｍｍ］未満の場合、点灯中、発光部１５，１６間でアーク放電が発生し、そのアーク放電によって発光部１５，１６が断線するおそれがある。また、距離Ｄ₁が２．２［ｍｍ］を超える場合、前記有効領域内における発光体１１の密度が小さくなり、中心光度を極めて十分に高くすることができなくなるおそれがある。

次に、表１に示したｒ／Ｒ＝０．５０のサンプルと同一設計のサンプル（以下、単に「本発明品Ａ」という）を用いて集光効率の改善の確認を行った。

本発明品Ａを公知の反射鏡付きハロゲン電球（松下電器産業株式会社製、品番：ＪＤＲ１１０Ｖ６５ＷＫＮ／５Ｅ１１）の反射鏡（前面ガラス含む）（狭角タイプ）、また別の公知の反射鏡付きハロゲン電球（松下電器産業株式会社製、品番：ＪＤＲ１１０Ｖ６５ＷＫＭ／５Ｅ１１）の反射鏡（前面ガラス含む）（中角タイプ）、さらに別の公知の反射鏡付きハロゲン電球（松下電器産業株式会社製、品番：ＪＤＲ１１０Ｖ６５ＷＫＷ／５Ｅ１１）の反射鏡（前面ガラス含む）（広角タイプ）にそれぞれ組み込んだものを用いて実験を行った。

そして、各々のミラー角の反射鏡付きハロゲン電球を５本ずつ作製し、作製した各々の反射鏡付きハロゲン電球を定格電力、定格電圧で点灯させ、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］を測定した。

また、比較のため、発光体として三重巻きコイルを用いている点を除いて本発明品Ａと同じ構成を有している定格電力６５［Ｗ］（定格電圧１１０［Ｖ］）のハロゲン電球（以下、「比較品Ａ」という）を１５本作製し、これら作製した比較品Ａを５本ずつ、本発明品Ａと同じ公知の反射鏡（前面ガラス含む）にそれぞれ組み込み、中心照度［ｌｘ］を測定した。

なお、用いた三重巻きコイルは、素線であるタングステン線の素線長が４６０［ｍｍ］、素線径が０．０５２［ｍｍ］であり、一次コイルのマンドレル径が０．１２［ｍｍ］、一次コイルのピッチが０．１４［ｍｍ］、二次コイルのマンドレル径が０．２８［ｍｍ］、二次コイルのピッチが０．５５［ｍｍ］、三次コイルのマンドレル径が１．２［ｍｍ］、三次コイルのピッチが１．５［ｍｍ］である。

また、後述する中心照度［ｌｘ］の値は、５本のサンプルの平均値を示す。

また、ここでは「集光効率」を電力当たりの照度［ｌｘ／Ｗ］と定義しているので、本発明品Ａの中心照度と比較品Ａの中心照度との対比が実質的に本発明品Ａの集光効率と比較品Ａの集光効率との対比となる。

実験の結果、本発明品Ａでは中心照度が狭角タイプで９３９０［ｌｘ］、中角タイプで５０９２［ｌｘ］、広角タイプで２０７２［ｌｘ］であったのに対して、比較品Ａでは中心照度が狭角タイプで５５８７［ｌｘ］、中角タイプで３００５［ｌｘ］、広角タイプで１４２１［ｌｘ］であった。

このように本発明品Ａでは、その中心照度が比較品Ａに比して狭角タイプで１．６８倍、中角タイプで１．６９倍、広角タイプで１．４５倍向上していることがわかる。

なお、本発明品Ａのビーム角は、それぞれのビーム角のタイプにおいて比較品Ａとほぼ同じであった。

ここで、本比較においては、本発明品Ａと比較品Ａのハロゲン電球を同一の電力（６５Ｗ）で点灯させたので、上記照度の向上率は、集光効率[ｌｘ／Ｗ]の向上率と一致する。すなわち、本発明品Ａが比較品Ａに対して集光効率の向上を実現したことが確認された。

以上のとおり本発明の第２の実施の形態にかかるハロゲン電球１８の構成によれば、高い集光効率を実現することができるとともに、本発明の第１の実施の形態であるハロゲン電球と同様に、バルブ２１と発光体１１との間で発生する対流層を極めて薄くすることができるので、発光体１１の構成材料であるタングステンの蒸発量を著しく低減することができ、その結果、発光体１１を構成するコイルのタングステン線が細って断線するのを防止することができ、長寿命化を図ることができる。しかも、バルブ２１と発光体１１との間の隙間が適度に保たれているので、点灯中、バルブ２１と発光体１１とが共に異常に高温になるのを抑制することができるので、バルブ２１が破損したり、発光体１１の過剰な蒸発によってバルブ２１の内面が黒化したりするのを防止することができる。

また、特に、発光部１５，１６間の距離Ｄ₁は、０．１［ｍｍ］〜２．２［ｍｍ］の範囲に設定することにより、前記有効領域内における発光体１１の密度をより大きくすることができ、中心光度を極めて高くすることができるとともに、点灯中、発光部１５，１６間でアーク放電が発生し、そのアーク放電によって発光部１５，１６が断線するのを防止することができる。

なお、上記第２の実施の形態では、バルブの形状としてチップオフ部２７、略回転楕円体形状のバルブ発光部２８、縮径部２９、筒部３０および封止部３１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、これに限らずチップオフ部（場合によっては無い場合もある）、略回転楕円体形状の発光部、縮径部および封止部が順次連なって形成されたバルブや、チップオフ部（場合によっては無い場合もある）、略回転楕円体形状の発光部および封止部が順次連なって形成されたバルブ、またはチップオフ部（場合によっては無い場合もある）、略円筒形状の発光部および封止部が順次連なって形成されたバルブ等の公知の種々の形状の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。もちろん、発光部の形状として上記した略回転楕円体形状に代えて、略球形状のものや略複合楕円体形状のものも用いることができる。

また、上記第２の実施の形態では、二つ発光部１５，１６は、その配置方法として、その長手方向の中心軸ｂ，ｃが反射鏡部２０の光軸Ｙと略平行であり、かつ光軸Ｙを挟むように互いに隣接した状態であって、各々の長手方向の中心軸ｂ，ｃと光軸Ｙとは同一平面Ｑ上にあり、さらにはその略扁平形状の長軸が互いに略並行な位置関係にあり、かつその短軸が平面Ｑに含まれる同一線上にある場合について説明した。しかし、本発明は、このような配置方法に特に限定されるものではなく、例えば図８に示すように、その長手方向の中心軸ｂ，ｃが光軸Ｙと略平行であり、かつ光軸Ｙを挟むように互いに隣接した状態であって、各々の長手方向の中心軸ｂ，ｃと光軸Ｙとは同一平面Ｑ上にあるものの、その略扁平形状の長軸が平面Ｑに含まれる同一線上にあり、かつその短軸が互いに略並行な位置関係にある場合等でも上記と同様の作用効果を得ることができる。

次に、図９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６５Ｗ（定格電圧１１０Ｖ）の反射鏡付きハロゲン電球３４は、ミラー径φが３５ｍｍ〜１００ｍｍ、例えば５０ｍｍの凹面状の反射鏡３５と、この反射鏡３５の内部に配置された本発明の第１の実施の形態である定格電力６５Ｗ（定格電圧１１０Ｖ）のハロゲン電球１（ただし、口金４を除く）と、反射鏡３５の端部に取り付けられた例えばＥ形の口金３６とを備えている。

ハロゲン電球１のバルブ２の長手方向の中心軸Ｘは、反射鏡３５の光軸Ｙと略一致している。

反射鏡３５は、硬質ガラスまたは石英ガラス等からなり、一端部に光を照射する開口部３７を、他端部に筒状のネック部３８をそれぞれ有し、内面に回転楕円面または回転放物面等からなる回転体の反射面３９が形成されている。反射面３９には必要に応じてファセットを形成してもよい。

開口部３７には、前面ガラス４０が設けられ、かつ公知の止め金具４１によって固定されている。前面ガラス４０の固定方法としては、止め金具４１に代えて公知の接着剤（図示せず）を用いたり、止め金具４１と接着剤とを併用したりすることもできる。もっとも、前面ガラス４０は必ずしも設ける必要はない。

ネック部３８の外側には、口金３６がこのネック部３８のほぼ全体を覆うように設けられ、接着剤４２を介して固着されている。一方、ネック部３８内には、ハロゲン電球１の封止部９が挿入され、同じく接着剤４２を介して固着されている。

反射面３９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。

以上のとおり本発明の第３の実施の形態にかかる反射鏡付きハロゲン電球３４の構成によれば、高い集光効率を実現することができるとともに、本発明の第１の実施の形態であるハロゲン電球と同様に、バルブ２と発光体１１との間で発生する対流層を極めて薄くすることができるので、発光体１１の構成材料であるタングステンの蒸発量を著しく低減することができ、その結果、発光体１１を構成するコイルのタングステン線が細って断線するのを防止することができ、長寿命化を図ることができる。しかも、バルブ２と発光体１１との間の隙間が適度に保たれているので、点灯中、バルブ２と発光体１１とが共に異常に高温になるのを抑制することができるので、バルブ２が破損したり、発光体１１の過剰な蒸発によってバルブ２の内面が黒化したりするのを防止することができる。

なお、上記第３の実施の形態では、第１の実施の形態のものと同様に、チップオフ部（場合によっては無い場合もある）、略回転楕円体形状の発光部、縮径部および封止部が順次連なって形成されたバルブや、チップオフ部（場合によっては無い場合もある）、略回転楕円体形状の発光部および封止部が順次連なって形成されたバルブ、またはチップオフ部（場合によっては無い場合もある）、略円筒形状の発光部および封止部が順次連なって形成されたバルブ等の公知の種々の形状の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。もちろん、発光部の形状として上記した略回転楕円体形状に代えて、略球形状のものや略複合楕円体形状のものも用いることができる。

また、上記第３の実施の形態でも、第１の実施の形態のものと同様に例えば図４に示すように、その長手方向の中心軸ｂ，ｃが光軸Ｙと略平行であり、かつ光軸Ｙを挟むように互いに隣接した状態であって、各々の長手方向の中心軸ｂ，ｃと光軸Ｙとは同一平面Ｑ上にあるものの、その略扁平形状の長軸が平面Ｑに含まれる同一線上にあり、かつその短軸が互いに略並行な位置関係にある場合等でも上記と同様の作用効果を得ることができる。

次に、図１０に示すように、本発明の第４の実施の形態である定格電力６５Ｗ（定格電圧１１０Ｖ）の反射鏡付きハロゲン電球４３は、ミラー径φが３５ｍｍ〜１００ｍｍ、例えば５０ｍｍの凹面状の反射鏡４４と、この反射鏡４４の内部に配置されたハロゲン電球４５と、反射鏡４４の端部に取り付けられた例えばＥ形の口金４６とを備えている。

ハロゲン電球４５の後述するバルブ４７の長手方向の中心軸Ｘは、反射鏡４４の光軸Ｙと略一致している。

反射鏡４４は、硬質ガラスまたは石英ガラス等からなり、一端部に光を照射する開口部４８を、他端部に筒状のネック部４９をそれぞれ有し、内面に回転楕円面または回転放物面等からなる回転体の反射面５０が形成されている。反射面５０には必要に応じてファセットを形成してもよい。

開口部４８には、前面ガラス５１が設けられ、かつ公知の止め金具（図示せず）、公知の接着剤（図示せず）またはそれらの併用によって固定されている。もっとも、前面ガラス５１は必ずしも設ける必要はない。

ネック部４９の外側には、口金４６がこのネック部４９のほぼ半分を覆うように設けられ、接着剤５２を介して固着されている。一方、ネック部４９内には、ハロゲン電球４５の後述する封止部５３が挿入され、同じく接着剤５２を介して固着されている。

反射面５０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４５は、封止切りの残痕であるチップオフ部５４、略円筒形状のバルブ発光部５５、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５３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バルブ４７を有している。バルブ４７の外面には、必要に応じて可視光透過赤外線反射膜を形成してもよい。また、必要に応じてバルブ４７、特にバルブ発光部５５の外面に酸化コバルトを含む酸化膜（図示せず）を形成することにより、高色温度の発光色を実現することができる。

なお、ここで言う「略円筒形状」とは、完全な円筒形状の場合はもちろんのこと、ガラスの加工上のばらつきによって完全な円筒形状からずれてしまう場合も含むことを意味している。

バルブ４７内には、封入ガス、すなわちハロゲン物質と希ガス、またはハロゲン物質と希ガスと窒素ガスとがそれぞれ所定量封入されているとともに、特にバルブ発光部５５の領域内には発光体１１が配置されている。

ハロゲン物質は、ハロゲンサイクルによって、点灯中、発光体１１から蒸発したその構成物質であるタングステンを再び発光体１１に戻し、バルブ４７の黒化を防止するためのものであって、その濃度は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４７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４７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、クリプトンガスを主成分として、窒素ガスおよびハロゲン物質を含み、バルブ４７内のガス圧は、常温時において、２［ａｔｍ］〜１０［ａｔｍ］の範囲内にあることが好ましい。この場合において、ガス圧が適正に抑えられているため、万一バルブ４７が破損したとしても、その破片の勢いが照明器具に破損をおよぼすほど大きくならず、その一方でガス圧が適切に高いために、発光部１５，１６の構成材料であるタングステンが蒸発しにくく、長寿命化を実現することができ、さらには点灯時に個々の発光部１５，１６間でアーク放電が発生し、それらが断線するのを一層抑制することができる。バルブ４７内のガス圧が２［ａｔｍ］未満の場合、発光部１５，１６の構成材料であるタングステンの蒸発を抑えにくく、短寿命になるおそれがある。逆に、ガス圧が１０［ａｔｍ］を超える場合、万一バルブ４７が破損したとき、その破片の勢いで照明器具を破損させるおそれがある。

発光体１１の両端部には、例えばタングステン製の内部リード線５６の一端部がそれぞれ接続されている。内部リード線５６の他端部は、封止部５３に封止されているモリブデン製の金属箔５７を介して外部リード線５８の一端部に接続されている。外部リード線５８の他端部は、バルブ４７の外部に導出しており、口金４６の端子部分４６ａ，４６ｂにそれぞれ電気的に接続されている。

ここで、少なくとも一方の外部リード線５８と口金４６の端子部分４６ａ（端子部分４６ｂ）との間には、万一、発光部１５，１６が断線し、その断線箇所でアーク放電が発生し、その衝撃でバルブ４７が破損等するのを防止するために、ヒューズ（図示せず）を設けておくことが好ましい。後述するように発光部１５，１６を近接して配置する場合、発光部１５，１６が断線しなくとも個々の発光部１５，１６間でアーク放電が発生するおそれがあるので、両方の外部リード線５８と口金４６の端子部分４６ａ，４６ｂとの間にヒューズをそれぞれ設けることが好ましい。

封止部５３には、放熱性を高めて封止部５３に封止されている金属箔５７が酸化し、バルブ４７の気密性が損なわれるのを防止するために、凹凸が形成されていることが好ましい。

発光体１１の詳細については、図６〜図８に示すものと同じ構成であるので、その説明を省略する。

以上のとおり本発明の第４の実施の形態にかかるハロゲン電球４５の構成によれば、高い集光効率を実現することができるとともに、本発明の第１の実施の形態であるハロゲン電球と同様に、バルブ４７と発光体１１との間で発生する対流層を極めて薄くすることができるので、発光体１１の構成材料であるタングステンの蒸発量を著しく低減することができ、その結果、発光体１１を構成するコイルのタングステン線が細って断線するのを防止することができ、長寿命化を図ることができる。しかも、バルブ４７と発光体１１との間の隙間が適度に保たれているので、点灯中、バルブ４７と発光体１１とが共に異常に高温になるのを抑制することができるので、バルブ４７が破損したり、発光体１１の過剰な蒸発によってバルブ４７の内面が黒化したりするのを防止することができる。

なお、上記第４の実施の形態では、バルブ４７の形状としてチップオフ部５４、略円筒形状のバルブ発光部５５および封止部５３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、これに限らずチップオフ部（場合によっては無い場合もある）、略回転楕円体形状の発光部および封止部が順次連なって形成されたバルブや、チップオフ部（場合によっては無い場合もある）、略回転楕円体形状の発光部、縮径部および封止部が順次連なって形成されたバルブ、チップオフ部（場合によっては無い場合もある）、略回転楕円体形状の発光部、縮径部、筒部および封止部が順次連なって形成されたバルブ等の公知の種々の形状の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。もちろん、発光部の形状として上記した略回転楕円体形状に代えて、略球形状のものや略複合楕円体形状のものも用いることができる。

また、上記第４の実施の形態では、第２の実施の形態のものと同様に、例えば図８に示すように、その長手方向の中心軸ｂ，ｃが光軸Ｙと略平行であり、かつ光軸Ｙを挟むように互いに隣接した状態であって、各々の長手方向の中心軸ｂ，ｃと光軸Ｙとは同一平面Ｑ上にあるものの、その略扁平形状の長軸が平面Ｑに含まれる同一線上にあり、かつその短軸が互いに略並行な位置関係にある場合等でも上記と同様の作用効果を得ることができる。

次に、本発明の第５の実施の形態である照明装置は、例えばスポットライト等の一般照明として使用されるものであって、上記した本発明の第１の実施の形態である定格電力６５Ｗのハロゲン電球１が公知の種々の照明器具（図示せず）に取り付けられた構成を有している。

照明器具には、通常、平面状もしくは曲面状の反射板、または凹面状の反射鏡部が形成されている。ハロゲン電球１から放射された放射光は、反射板または反射鏡部に反射され、照明器具の光照射開口部から照射される。

このような本発明の第５の実施の形態にかかる照明装置の構成によれば、長寿命な照明装置を実現することができる。

次に、本発明の第６の実施の形態である照明装置は、例えばスポットライト等の一般照明として使用されるものであって、上記した本発明の第２の実施の形態である定格電力６５Ｗのハロゲン電球１８が公知の種々の照明器具（図示せず）に取り付けられた構成を有している。

照明器具には、その反射面が回転楕円面または回転放物面等からなる凹面状の反射鏡部が形成されている。もっとも、反射鏡部は、照明器具に固定されて取り替え不可能なものであってもよく、使用用途等に合わせて取り替え可能なものであってもよい。ハロゲン電球１８から放射された放射光は、反射鏡部に反射され、照明器具の光照射開口部から照射される。

このような本発明の第６の実施の形態にかかる照明装置の構成によれば、長寿命な照明装置を実現することができる。

次に、本発明の第７の実施の形態である照明装置は、例えばスポットライト等の一般照明として使用されるものであって、上記した本発明の第３の実施の形態である定格電力６５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球３４が公知の種々の照明器具（図示せず）に取り付けられた構成を有している。

このような本発明の第７の実施の形態にかかる照明装置の構成によれば、長寿命な照明装置を実現することができる。

次に、本発明の第８の実施の形態である照明装置は、例えばスポットライト等の一般照明として使用されるものであって、上記した本発明の第４の実施の形態である定格電力６５Ｗの反射鏡付きハロゲン電球４３が公知の種々の照明器具（図示せず）に取り付けられた構成を有している。

このような本発明の第８の実施の形態にかかる照明装置の構成によれば、長寿命な照明装置を実現することができる。

なお、上記各実施の形態では、定格電力６５Ｗのハロゲン電球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〜１５０Ｗ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。

また、上記各実施の形態では、ハロゲン電球を用いた場合について説明したが、この種の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、長寿命化を図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ハロゲン電球の正面図同じくハロゲン電球に用いられている発光体を模式的に示した正面図同じくハロゲン電球に用いられている発光体を模式的に示した平面断面図同じくハロゲン電球に用いることができる別の発光体を模式的に示した平面図本発明の第２の実施の形態であるハロゲン電球が照明装置の反射鏡部内に組み込まれた状態を示す一部切欠正面図同じくハロゲン電球に用いられている発光体を模式的に示した正面図同じくハロゲン電球に用いられている発光体を模式的に示した平面断面図同じくハロゲン電球に用いることができる別の発光体を模式的に示した平面図本発明の第３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４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

符号の説明

１，１８，４５ハロゲン電球
２，２１，４７バルブ
３，４２，５２接着剤
４，３６，４６口金
４ａ，４ｂ，４６ａ，４６ｂ端子部分
５，２７，５４チップオフ部
６，２８，５５バルブ発光部
７，２９縮径部
８，３０筒部
９，３１，５３封止部
１０，３２可視光透過赤外線反射膜
１１発光体
１２，３３，５６内部リード線
１３，５７金属箔
１４，５８外部リード線
１５，１６発光部
１７円柱体
１９照明装置
２０反射鏡部
２２，２４，３７，４８開口部
２３照明器具
２５，４０，５１前面ガラス
２６，３９，５０反射面
３４，４３反射鏡付きハロゲン電球
３５，４４反射鏡
３８，４９ネック部
４１止め金具

Claims

バルブと、このバルブの内部に配置された発光体とを備え、
前記発光体は、略直線状であって、かつ略扁平状の一重巻きのコイルからなる二つの発光部を有し、
前記二つの発光部は、それぞれの長手方向の中心軸が前記バルブの長手方向の中心軸に略平行であって、かつ前記発光部の長手方向から見たときのそれぞれの短軸が同一直線上にあり、さらに前記バルブの長手方向の中心軸に対して軸対称の状態で互いに隣接しており、
前記バルブのうち、前記発光体が位置している部分の最大内径をＲ［ｍｍ］、前記発光体の最大外径をｒ［ｍｍ］とした場合、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たす、ことを特徴とする管球。
照明装置の反射鏡部内に組み込まれる管球であって、前記管球はバルブとこのバルブの内部に配置された発光体とを有しており、
前記発光体は、略直線状であって、かつ略扁平状の一重巻きのコイルからなる二つの発光部を有し、
前記管球が前記反射鏡部内に組み込まれた際、
前記二つの発光部は、それぞれの長手方向の中心軸が前記反射鏡部の光軸に略平行であって、かつ前記発光部の長手方向から見たときのそれぞれの短軸が同一直線上にあり、さらに前記バルブの長手方向の中心軸に対して軸対称の状態で前記光軸を挟むようにして互いに隣接し、
前記バルブのうち、前記発光体が位置している部分の最大内径をＲ［ｍｍ］、前記発光体の最大外径をｒ［ｍｍ］とした場合、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たす、ことを特徴とする管球。
前記二つの発光部間の距離Ｄ₁は０．１［ｍｍ］〜２．２［ｍｍ］の範囲内にあることを特徴とする請求項２記載の管球。
凹面状の反射鏡と、この反射鏡内に配置された請求項１記載の管球とを備え、前記管球のバルブの長手方向の中心軸と前記反射鏡の光軸とが略同一軸上に位置していることを特徴とする反射鏡付き管球。
凹面状の反射鏡と、この反射鏡内に配置され、かつバルブとこのバルブ内に設けられた発光体とを有している管球とを備え
前記発光体は、略直線状であって、かつ略扁平状の一重巻きのコイルからなる二つの発光部を有し、
前記二つの発光部は、それぞれの長手方向の中心軸が前記反射鏡の光軸に略平行であって、かつ前記発光部の長手方向から見たときのそれぞれの短軸が同一直線上にあり、さらに前記バルブの長手方向の中心軸に対して軸対称の状態で前記光軸を挟むようにして互いに隣接し、
前記バルブのうち、前記発光体が位置している部分の最大内径をＲ［ｍｍ］、前記発光体の最大外径をｒ［ｍｍ］とした場合、０．２５≦ｒ／Ｒ≦０．７５なる関係式を満たす、ことを特徴とする反射鏡付き管球。
請求項１記載の管球が照明器具に取り付けられていることを特徴とする照明装置。
内部に反射鏡部を有する照明器具と、前記反射鏡部内に組み込まれた請求項２記載の管球とを備えていることを特徴とする照明装置。
請求項４または請求項５のいずれか１項に記載の反射鏡付き管球が照明器具に取り付けられていることを特徴とする照明装置。