JP4715900B2 - 管球、およびこれを用いた照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、管球、およびこれを用いた照明装置に関する。

従来から非常灯用の光源として管球、例えばハロゲン電球が用いられている。

この種のハロゲン電球は、その基本構成として、端部に封止部を有するバルブと、このバルブ内に設けられたフィラメントと、封止部に取り付けられた口金とを備えている。フィラメントの両端部には、それを支持しつつ、かつ外部からの電力をフィラメントに供給するための内部リード線の一端部がそれぞれ接続されている。内部リード線の他端部は、封止部に封止された金属箔を介して外部リード線の一端部に電気的に接続されている。外部リード線の他端部は、封止部の端面から外部に導出しており、口金の端子部と電気的に接続されている。

なお、この種の非常灯用ハロゲン電球は１００［Ｖ］で直流点灯される。

ところで、このようなハロゲン電球において、何らかの原因によって点灯中、フィラメントが断線することがある。通常、フィラメントの断線によって不点灯になるが、まれに断線したフィラメント間でアーク放電（以下、「バルブ内アーク放電」という）が発生し、それがしばらく持続することがある。このような持続的なバルブ内アーク放電が発生すると、それがバルブに近接または接触してその時の熱衝撃によってバルブが破損するおそれがある。

そこで、従来より、ヒューズ線を用いることが知られている。すなわち、口金にその内部と外部とをつなぐ貫通孔を形成し、そのヒューズ線をこの貫通孔に挿通させつつ、外部リード線と口金の端子部との間に介在させて各々を電気的に接続するものである。これにより、上記したバルブ内アーク放電の発生時の過電流によってヒューズ線が溶断し、バルブ内アーク放電の持続を阻止することができる。

ところが、ヒューズ線が溶断しているにもかかわらず、その溶断したヒューズ線の残部と外部リード線または口金の端子部との間でアーク放電（以下、「口金内アーク放電」という）が発生する場合が起こり得ることがわかった。その結果、口金の端子部が部分的に溶融し、照明装置のソケット側の端子部と溶着してしまうという問題が起こった。

とりわけ、これらバルブ内アーク放電および口金内アーク放電は、交流点灯の場合に比して極性の変わらない直流点灯の場合の方が持続しやすいため、これらのような問題が顕著に現れる。

従来、このような口金内アーク放電の問題に対しては、ヒューズ線を覆うように口金内を電気絶縁物によって埋める手段が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−１６０３７８号公報

そこで、本発明者は、バルブの封止部に口金を固定させるための接着剤を用いて、実際にヒューズ線を覆うように口金内に接着剤を注入したハロゲン電球を試作、評価した。その結果、現実的には、それでもなお上記した口金内アーク放電が持続し、口金の端子部が溶融することがわかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ヒューズ線が断線しても起り得るアーク放電（口金内アーク放電）の持続を確実に抑えることができ、口金の端子部が溶融するのを防止することができる管球、およびこの管球を用いた照明装置を提供することを目的とする。

本発明に係る管球は、端部に封止部を有するバルブと、このバルブ内に設けられたフィラメントと、このフィラメントと電気的に接続され、かつ一部が前記バルブの封止部から外部に導出した外部リード線と、前記封止部に取り付けられた口金とを備え、前記口金は、その内部と外部とをつなぐ貫通孔が形成された絶縁性の口金本体部と、この口金本体部の外側に設けられた端子部とを有しており、線径が０．１［ｍｍ］以上０．１５［ｍｍ］以下の範囲内にあるヒューズ線が前記貫通孔に挿通されつつ、前記外部リード線と前記端子部との間に介在して各々を電気的に接続しており、前記貫通孔の少なくとも一部には、挿通された前記ヒューズ線を被覆するように電気絶縁物が注入されているという構成を有している。

ここで特に、前記ヒューズ線のうち、前記貫通孔を含む前記口金内に位置する部分全体が前記電気絶縁物によって覆われていることが好ましい。

また、特に、前記ヒューズ線のうち、前記貫通孔から外部に導出している部分が露出しないように前記電気絶縁物によって覆われていることが好ましい。

本発明に係る照明装置は、反射板と、この反射板内に組み込まれた上記した本発明に係る管球とを備えた構成を有している。

本発明は、ヒューズ線が断線しても起り得るアーク放電（口金内アーク放電）の持続を確実に抑えることができ、口金の端子部が溶融するのを防止することができる管球、およびこの管球を用いた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、図面を用いて説明する。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態であるハロゲン電球１は、非常灯として用いられる定格電圧１００［Ｖ］、定格電力４５［Ｗ］の直流点灯用のハロゲン電球である。

このハロゲン電球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の内に設けられたフィラメント３と、後述するバルブ２の封止部７に取り付けられた口金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、略円筒状の発光部６、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７がそれぞれ順次連なるように形成されている。発光部６内には、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。

なお、バルブとしては、図１に示す形状のバルブ２に限らず、例えば略円筒状の発光部６に代えて、略楕円体、略球体、略回転長円体、または略複合楕円体等の形状を有する発光部を用いることができる。また、バルブ２には、必要に応じて公知の赤外線反射可視光透過膜が形成されていてもよい。

フィラメント３は、タングステン製であって、略直線状に延びるように略円形形状に巻かれた二重巻きコイルからなる。

このフィラメント３の両端部には、一端部がそれぞれ電気的にかつ機械的に接続された２本の内部リード線８，９によって支持されている。

内部リード線８，９の他端部は、封止部７に封着された金属箔１０，１１を介して外部リード線１２，１３の一端部に接続されている。

外部リード線１２の他端部は、封止部７の端面から外部（口金４の空洞部）に導出しており、ヒューズ線１４を介して後述する口金４の端子部（シェル部）１８に電気的に接続されている。具体的に、ヒューズ線１４は、その線径が０．１［ｍｍ］以上０．１５［ｍｍ］以下の範囲内の例えばモネル線（ニッケルと銅を主成分とする）であって、後述する口金４の貫通孔２０に挿通されつつ、外部リード線１２と端子部１８との間に介在して各々を電気的に接続している。

なお、図１に示す例では、外部リード線１２とヒューズ線１４とを板状の金属片１５を介して溶接等によって接続しているが、これに限らず外部リード線１２とヒューズ線１４とを直接、溶接等によって接続してもよいし、他の中間部材を介して接続してもよい。また、図１に示す例では、ヒューズ線１４と端子部１８とを直接、半田または銀ろう等を介して接続しているが、他のリード線等の中間部材を介して接続してもよい。

ヒューズ線１４の材料としては、モネル線以外にもジュメット線（例えば鉄とニッケルを主成分とする芯線の周囲に銅層を形成した構造）、ニッケル単体等を用いることができる。

一方、外部リード線１３の他端部も封止部７の端面から外部（口金４の空洞部）に導出しているが、こちらは中間リード線１６を介して後述する口金４の端子部（アイレット部）１９に電気的に接続されている。もっとも、外部リード線１３と端子部１９との間にも必要に応じてヒューズ線を介在させて各々を電気的に接続してもよい。

口金４は、セラミック等の絶縁性の口金本体部１７と、この口金本体部１７の外部に設けられ、照明装置（図示せず）のソケットに挿入されて電気的に接続される端子部１８，１９とを有している。口金本体部１７には、口金４の内部と外部とをつなぐ径が０．２［ｍｍ］〜１．５［ｍｍ］の範囲内の貫通孔２０が形成されている。ただし、この貫通孔２０は、場所によらず一定の径を有する筒状であるとは限らず、横断面の輪郭形状が場所によって種々異なる複雑な形状の場合もある。

ここで、貫通孔２０の少なくとも一部には、そこに挿通されたヒューズ線１４を覆うように電気絶縁物２１が注入されている。その際、貫通孔２０の内面と電気絶縁物２１との間、およびヒューズ線１４と電気絶縁物２１との間に微小空間等の隙間が形成されないように、電気絶縁物２１によって貫通孔２０の少なくとも一部を塞いでいる。これにより、後述するようにアーク放電の持続を確実に防止することができる。

なお、図１に示す例では、電気絶縁物２１を貫通孔２０の空間体積に対してほぼ１００［％］埋まるように注入している。もっとも、貫通孔２０の空間体積に対して例えば５０［％］または２０［％］、さらには貫通孔２０の外部側の開口部分のみを埋めるように注入してもよい。

電気絶縁物２１としては、無機接着剤、またはシリコーン系の有機接着剤等の各種絶縁性の材料を用いることができる。

以上のとおり本発明の第１の実施形態にかかるハロゲン電球１の構成によれば、フィラメント３が断線し、断線したフィラメント間でのアーク放電（バルブ内アーク放電）の発生時の過電流によってヒューズ線１４が溶断し、バルブ内アーク放電の持続を阻止することができ、その熱衝撃によるバルブ２の破損を防止することができるとともに、その溶断したヒューズ線１４の残部と外部リード線１２または口金の端子部１８との間でアーク放電（口金内アーク放電）が発生し、それが持続するのを確実に抑えることができる。

これは、ヒューズ線１４の線径を０．１５［ｍｍ］以下に規定しているために、ヒューズ線１４の溶断後に形成される電気絶縁物２１の空間も０．１５［ｍｍ］以下の微小空間となり、その微小空間であるが故に、溶断後のヒューズ線１４の残留物がその微小空間内に留まり、微小空間を閉塞させることができるからである。

その結果、口金内アーク放電の経路が実質的に絶たれることになり、口金アーク放電の持続を確実に抑えることができる。よって、口金４の端子部１８が溶融するのを防止することができ、照明装置のソケット側の端子部に溶着するのを防止することができる。

なお、ヒューズ線１４の線径を０．１［ｍｍ］以上に規定したのは、ヒューズ線そのものの加工上、それを下回る加工が困難であるためである。

次に、本発明の第１の実施形態であるハロゲン電球１（以下、単に「本発明品」という）の作用効果を確認するための実験を行った。

上記した本発明品のサンプルを２０本作製し、これらを１５０［Ｖ］の直流点灯させた状態で外部から衝撃を加え、フィラメント３を強制的に断線させて、バルブ内アーク放電および口金内アーク放電の両方を含めた「アーク放電持続時間［ｍｓｅｃ］」、「バルブ２が破損した本数」、および「口金４の端子部１８が溶融した本数」についてそれぞれ調べた。その結果を表１に示す。

また、比較のために、本発明品において、貫通孔２０に全く電気絶縁物２１を注入していない点を除いて本発明の第１の実施形態であるハロゲン電球１と同じ構成を備えているハロゲン電球（以下、単に「比較品」という）のサンプルを１０本作製し、本発明品と同じ評価を行い、その結果を表１に示す。

なお、表１において、「アーク放電持続時間」は、全サンプルのうちの最小時間から最大時間までの範囲を示している。

表１から明らかなように、本発明品におけるアーク放電持続時間は２．４［ｍｓｅｃ］〜２．８［ｍｓｅｃ］であったのに対して、比較品におけるアーク放電持続時間は３７［ｍｓｅｃ］〜８８［ｍｓｅｃ］であり、本発明品の場合、比較品の場合に比して１／１０以下に抑えられることがわかった。

また、本発明品および比較品のいずれも、全サンプルにおいてバルブ２の破損は確認されなかった。

さらに、本発明品における口金４の端子部１８の溶融有無については全サンプルにおいて無かったのに対して、比較品における同じく溶融有無については全サンプルにおいて発生した。

したがって、本発明品においては、口金内アーク放電の持続を抑えることができ、口金４の端子部１８が溶融するのを防止することができることが確認された。

次に、図２に示すとおり、本発明の第２の実施形態であるハロゲン電球２１は、ヒューズ線１４のうち、貫通孔２０を含む口金４内に位置する部分全体が電気絶縁物２１によって覆われている点を除いては上記した本発明の第１の実施形態であるハロゲン電球１と同じ構成を備えた、非常灯として用いられる定格電圧１００［Ｖ］、定格電力４５［Ｗ］の直流点灯用のハロゲン電球である。

すなわち、電気絶縁物２１が貫通孔２０全体に充填されているとともに、ヒューズ線１４のうち、口金４内に位置する部分全体を覆うように口金４に注入され、貫通孔２０を含む口金４内においてヒューズ線１４が露出していないことを特徴としている。

なお、図２中、図１と同じ構成のものを同一番号で示している。

かかる構成によれば、フィラメント３が断線し、断線したフィラメント間でのバルブ内アーク放電の発生時の過電流によってヒューズ線１４が溶断し、バルブ内アーク放電の持続を阻止することができ、その熱衝撃によるバルブ２の破損を防止することができるとともに、その溶断したヒューズ線１４の残部と外部リード線１２または口金の端子部１８との間で口金内アーク放電が発生し、それが持続するのをより一層確実に抑えることができる。よって、口金４の端子部１８が溶融するのを防止することができ、照明装置のソケット側の端子部に溶着するのを一層防止することができる。

これは、上記した本発明の第１の実施形態のハロゲン電球１と同様に、ヒューズ線１４の線径を０．１５［ｍｍ］以下に規定しているために、ヒューズ線１４の溶断後に形成される電気絶縁物２１の空間も０．１５［ｍｍ］以下の微小空間となり、その微小空間であるが故に、溶断後のヒューズ線１４の残留物がその微小空間内に留まり、微小空間を閉塞させることができるからであるが、これに加えて、ヒューズ線１４のうち、貫通孔２０を含む口金４内に位置する部分全体が電気絶縁物２１によって覆われているので、溶断したヒューズ線１４の残部と外部リード線１２または口金の端子部１８との間の絶縁距離を延ばすことができたためであると考えられる。

次に、図３に示すとおり、本発明の第３の実施形態であるハロゲン電球３１は、ヒューズ線１４のうち、貫通孔２０から外部に導出している部分が露出しないように電気絶縁物２１によって覆われている点を除いては上記した本発明の第１の実施形態であるハロゲン電球１と同じ構成を備えた、非常灯として用いられる定格電圧１００［Ｖ］、定格電力４５［Ｗ］の直流点灯用のハロゲン電球である。

すなわち、ヒューズ線１４のうち、貫通孔２０から外部に導出している部分全体が電気絶縁物２１によって覆われており、外部からヒューズ線１４が完全に見えない状態になっていることを特徴としている。

なお、図３中、図１と同じ構成のものを同一番号で示している。

かかる構成によれば、フィラメント３が断線し、断線したフィラメント間でのバルブ内アーク放電の発生時の過電流によってヒューズ線１４が溶断し、バルブ内アーク放電の持続を阻止することができ、その熱衝撃によるバルブ２の破損を防止することができるとともに、その溶断したヒューズ線１４の残部と外部リード線１２または口金の端子部１８との間で口金内アーク放電が発生し、それが持続するのを確実に抑えることができる。よって、口金４の端子部１８が溶融するのを防止することができ、照明装置のソケット側の端子部に溶着するのを防止することができる。さらには、ヒューズ線１４のうち、貫通孔２０から外部に導出している部分が露出しないように電気絶縁物２１によって覆われているので、ヒューズ線１４が溶断する際の溶融物が飛散するのを阻止することができ、飛散物によって照明装置のソケット等が汚れたり、電気的接触不良を起こしたりするのを防止することができる。

次に、本発明の第４の実施形態である照明装置（図示せず）は、例えば非常灯用の照明装置として使用されるものであって、公知である灯具の反射板内に上記した本発明の第１の実施形態であるハロゲン電球１が組み込まれている。

かかる構成によれば、ヒューズ線１４が断線しても起り得る口金内アーク放電の持続を確実に抑えることができ、口金４の端子部１８が溶融するのを防止することができ、ソケットと溶着するのを防止することができる。

なお、第４の実施形態では、ハロゲン電球として本発明の第１の実施形態であるハロゲン電球１を用いた場合について説明したが、これに限らず上記した本発明の第２，３の実施形態であるハロゲン電球２１，３１を用いることもできる。

なお、上記した第１〜３の実施形態では、本発明を定格電圧１００［Ｖ］、定格電力４５［Ｗ］のハロゲン電球１，２１，３１に適用した場合について説明したが、これに限らず例えば定格電圧１００［Ｖ］、定格電力７５［Ｗ］のハロゲン電球に適用した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。

また、上記した第１〜３の実施形態では、直流点灯用のハロゲン電球１，２１，３１として説明したが、本発明は交流点灯用のハロゲン電球においても適用することができる。

本発明は、ヒューズ線が断線しても起り得るアーク放電（口金内アーク放電）の持続を確実に抑え、口金の端子部が溶融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。例えば、光源にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いた照明装置である。

本発明の第１の実施形態であるハロゲン電球の一部切欠正面図 本発明の第２の実施形態であるハロゲン電球の一部切欠正面図 本発明の第３の実施形態であるハロゲン電球の一部切欠正面図

符号の説明

１，２１，３１ ハロゲン電球
２ バルブ
３ フィラメント
４ 口金
５ チップオフ部
６ 発光部
７ 封止部
８，９ 内部リード線
１０，１１ 金属箔
１２，１３ 外部リード線
１４ ヒューズ線
１５ 金属片
１６ 中間リード線
１７ 口金本体部
１８，１９ 端子部
２０ 貫通孔
２１ 電気絶縁物

Claims (4)

1. 端部に封止部を有するバルブと、
   このバルブ内に設けられたフィラメントと、
   このフィラメントと電気的に接続され、かつ一部が前記バルブの封止部から外部に導出した外部リード線と、
   前記封止部に取り付けられた口金とを備え、
   前記口金は、その内部と外部とをつなぐ貫通孔が形成された絶縁性の口金本体部と、この口金本体部の外側に設けられた端子部とを有しており、
   線径が０．１［ｍｍ］以上０．１５［ｍｍ］以下の範囲内にあるヒューズ線が前記貫通孔に挿通されつつ、前記外部リード線と前記端子部との間に介在して各々を電気的に接続しており、
   前記貫通孔の少なくとも一部には、挿通された前記ヒューズ線を覆うように電気絶縁物が注入されていることを特徴とする管球。
2. 前記ヒューズ線のうち、前記貫通孔を含む前記口金内に位置する部分全体が前記電気絶縁物によって覆われていることを特徴とする請求項１記載の管球。
3. 前記ヒューズ線のうち、前記貫通孔から外部に導出している部分が露出しないように前記電気絶縁物によって覆われていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の管球。
4. 反射板と、この反射板内に組み込まれた請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の管球とを備えたことを特徴とする照明装置。

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