JPH03219548A - ハロゲン電球 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、フィラメントを収容したバルブ内にハロゲン
を封入したハロゲン電球に関する。

（従来の技術） ハロゲン電球は、石英等のような耐熱性のガラスバルブ
内にタングステンＷからなるフィラメントを封装すると
ともに、このバルブ内に所定のハロゲンを封入して構成
されており、蒸発により管壁に付着したタングステンを
ノ＼ロゲンと反応させてタングステンハライドの形態で
フィラメントに帰還させ、フィラメント上でタングステ
ンハライドを熱分解してタングステンをフィラメントに
沈着させ、このようなハロゲンサイクルを促すことによ
り、バルブの黒化およびフィラメントの消耗を防止し、
高効率、長寿命化を可能にしたランプである。

このようなハロゲン電球では従来より、バルブ内に酸素
が残存することは絶対避けなければならないと考えられ
ていた。すなわち、酸素は水素と結びついてＨ２Ｏを生
成し、この水分がバルブに残留すると反応性の高いハロ
ゲンと反応して、上記タングステンの本来のハロゲンサ
イクルを阻害する不具合がある。このため、Ｈ２Ｏを排
除してバルブ内を高真空に排気する必要があり、この時
酸素も自動的に排気されてしまうものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のようにバルブ内を高真空レベルに
排気するためには、複雑な工程が必要であり、排気時間
も長くなり、作業能率が良くない不具合がある。

一方、上記ハロゲンとしては臭素（Ｂｒ）や塩素（ＣＩ
）などが用いられるが、これらハロゲンは活性度が高い
ので封入作業時の取り扱いを容易化するため化合物の形
態で封入される。ハロゲン化合物としては、ＣＨ３Ｂ　
ｒ、ＣＨ２Ｂ　ｒ３、ＣＨＢ　ｒ　３　、ＣＨＣｌ　３
　、ＣＨ２ＣＩ　２等のような炭素化合物が使用されて
いる。

ところが、このようなハロゲンの炭素化合物は、バルブ
内で炭素Ｃとハロゲンに分解し、この遊離炭素はタング
ステンＷと化合してタングステンカーバイド（ＷＣ）を
生成する。このタングステンカーバイド（ＷＣ）がフィ
ラメントやサポートワイヤの表面を覆うとこれらフィラ
メントやサポートワイヤが脆弱化する。このような脆化
はフィラメントやサポートワイヤの耐振性、耐衝撃性を
大幅に劣化させ、輸送中の振動や衝撃によりフィラメン
トが折損する場合がある。

本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、排
気作業が容易になるとともに、フィラメントやサポート
ワイヤの脆弱化を防止することができるハロゲン電球を
提供しようとするものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、フィラメントを収容したバルブ内部にハロゲ
ンに加えて酸素を封入したことを特徴とする。

（作用） 本発明によれば、バルブ内部に封入された酸素は、遊離
炭素（Ｃ）と結びついて一酸化炭素（ＣＯ）または二酸
化炭素（Ｃｏ２）を作るのでタングステンカーバイド（
ＷＣ）の発生を抑制する。このためフィラメントやサポ
ートワイヤの脆化を軽減する。

また、排気工程時にバルブ内に若干の酸素が残存しても
よいので、高真空レベルに排気する必要がなくなり、排
気が楽になる。

（実施例） 以下本発明について、図面に示す一実施例にもとづき説
明する。

図において１はハロゲン電球のバルブであり、例えば外
径１１ｍｍ、管長５０ｍｍ程度の透明な石英ガラスある
いは硬質ガラスなどのような耐熱性ガラスにより円筒形
に形成されている。このバルブ１の一端には圧潰封止部
２が形成されている。この封止部１にはモリブデンなど
からなる一対の金属箔導体３，３が封着されており、こ
れら金属箔導体３，３は内部導線兼用のサポートワイヤ
４゜４が接続されている。これらサポートワイヤ４゜４
はバルブ１内に導かれ、これらの両端間にタングステン
からなるフィラメント５が架設されている。フィラメン
ト５はコイルにて形成され、このコイル軸がバルブ軸の
上に位置されるよう配置されている。

なお、６はアンカーワイヤであり、フィラメント５の中
間部を支持しており、ビードガラス７に植設されている
。

上記圧潰封止部２には口金８が取り付けられている。口
金８はピン端子タイプであってもよいが、本実施例では
ねじ込みタイプが使用されており、このねじ込み形口金
８は、絶縁ベース８ａと、シェル８ｂおよびアイレット
端子８ｃを備えている。

上記金属箔導体３．３は図示しない外部導入線を介して
上記シェル８ｂおよびアイレット端子８Ｃに接続されて
いる。

バルブ１の内面には多層光干渉膜からなる赤外線反射膜
９が形成されている。この赤外線反射膜９併図示しない
が、高屈折率層と低屈折率層を交互に重層し、例えば合
計９〜１２層の多層膜として構成されたもので、高屈折
率層は酸化チタン（Ｔ　ｉＯ２）　、酸化タンタル（Ｔ
ａ２０５　）　、酸化ジルコニウム（Ｚ　ｒ　Ｏ２）　
、硫化亜鉛（Ｚ　ｎ　Ｓ）などからなり、また低屈折率
層は酸化ケイ素（シリカ−８ｉＯ□）、ふり化マグネシ
ウム（Ｍ　ｇ　Ｆ　２）などにより構成されている。

このような赤外線反射膜９は、ハロゲン電球が点灯され
た場合にフィラメントゝ３′から放出された赤外線を反
射してフィラメントＹに戻し、このたＳ ゞ°°“”７″″゛　°”°′°９ゝ”９“°　′“１
．二み、発光効率を向上させることができるものである
。

上記バルブ１内には所定量のハロゲンと、酸素と、所定
圧のアルゴンガスが封入されている。

ハロゲンは臭素（Ｂｒ）または塩素（Ｃｌ）が用いられ
、本実施例では臭素が炭素化合物の形態で、すなわちＣ
Ｈ３Ｂ　ｒ　％　ＣＨ２Ｂ　ｒ　２、ＣＨＢ　ｒ、等の
形態で封入されている。

ハロゲン炭化物の封入量は、臭素（Ｂｒ）がバルブの内
容積１　ｃｃ当り０．５Ｘ１０−’〜０．９Ｘ１０−７
ｇ原子となるように封入されており、この場合の炭素は
バルブの内容積ＩＯＣ当り２．５Ｘ１０−’〜９ｘｌＯ
−’ｇ原子が封入されている。

また、酸素の封入量は、バルブの内容積ＩＯＣ当り９．
０×１０−”〜９．ｏｘ１ｏ−’ｇ原子となるように封
入されている。

このような構成のハロゲン電球について作用を説明する
。

フィラメント５の発熱により光が放射されるものである
が、この発熱に伴って蒸発飛散されたタングステンＷは
管壁に付着する。このタングステンはハロゲンと反応し
、タングステンハライドの形態で高温のフィラメントに
戻る。フィラメント上ではタングステンハライドが熱分
解され、タングステンをフィラメントに沈着させる。

このようなハロゲンサイクルが行われることにより、バ
ルブの黒化およびフィラメントの浸蝕が防止され、高効
率、長寿命化が実現されるものである。

ところで、ハロゲンとしては炭素化合物の形態でバルブ
１に封入されるので、ランプを点灯するとバルブ内で炭
素Ｃとハロゲンが分解し、遊離炭素はタングステンＷと
化合してタングステンカバイド（ＷＣ）を生成しようと
する。

しかしながら、本発明においてはバルブ１内に酸素を封
入したので、酸素（０）遊離炭素（Ｃ）と化合して一酸
化炭素（Ｃｏ）または二酸化炭素（ＣＯ２）を作る。こ
れら−酸化炭素（Ｃｏ）または二酸化炭素（ＣＯ２）は
化学的に安定した物質であるから分離することが少ない
。

このため遊離炭素がタングステンカーバイド（ＷＣ）を
作ることを防止または抑制し、したがってフィラメント
５やサポートワイヤ４，４の表面をタングステンカーバ
イド（ＷＣ）が覆うのが抑止される。この結果、これら
フィラメント５やサポートワイヤ４，４の脆弱化が防止
され、フィラメントやサポートワイヤの耐振性、耐衝撃
性の低下を防止して、フィラメント５の折損を少なくす
ることができる。

また、バルブ１内に酸素（０）を封入するので、排気工
程で酸素が残存していてもかまわないことになる。この
ため排気工程時に高真空レベルに排気する必要がなくな
り、排気が容品になるとともに、排気装置の簡略化や排
気時間の短縮等が可能になり、製造が容易で製造能率を
高くすることもできる。

なお、本実施例では、消費電力を削減し発光効率を向上
させるため、バルブ１の内面に赤外線反射膜９を形成し
た。赤外線反射膜９は、酸化チタン（Ｔｉ０２）や酸化
ケイ素（シリカ−３ｉＯ２）などからなるので、周囲に
酸素がないと、つまり酸素雰囲気に置かれていないと被
膜が劣化して光干渉機能を損なう傾向がある。

よって、本実施例のように、バルブ１の内面に赤外線反
射膜９を形成した場合、このバルブ１内に酸素を残存さ
せておけば、赤外線反射膜９０機能劣化が少なくなり、
赤外線反射膜９の寿命を長くすることができる。

しかして、バルブ１内に封入される酸素量について検討
する。

本発明者等は種々の研究・実験の結果、封入酸素量は前
記したように９．０Ｘ１０−１’〜９、ｏｘｉｏ−７ｇ
原子／ｃｃが適当であることを確認した。

すなわち、第２図には封入酸素量とフィラメン０ トの脆化の関係についての実験結果を示してあり、横軸
には封入酸素量、縦軸にはフィラメントの脆化をとっで
ある。

フィラメントの脆化は、自然長さＡに対するこのフィラ
メントを引っ張った時に破断する長さＢとの比（Ｂ／Ａ
）で示し、この（Ｂ／Ａ）の値が大きい程弾性がよく、
すなわち脆性は低いと判断される。

各種ランプに使用されているタングステンフィラメント
の（Ｂ／Ａ）値は３程度であり、これを目安として終上
記実施例の場合を調べたところ、酸素封入量は９．０×
１０−”〜９．Ｏ×１０ｇ原子／ｃｃが適当であること
が判明した。

酸素封入量が９．０Ｘ１０−’°ｇ原子／ｃｃ未満であ
ると、ＣＢ／Ａ）値が３に達しなく、すなわち脆性が高
くてフィラメントは折れ易く、酸素を封入する初期の目
的を達成することができない。

また、酸素封入量が９．０×１０−’ｇ原子／ｃｃを超
えると、酸素が余剰となり、この酸素と低温部のタング
ステンが結びついて、Ｗ　Ｏ、Ｗ　Ｏ２、１ ＷＯ９、Ｗ２Ｏ６等のようなタングステン酸化物を生成
し、このためフィラメントやサポートワイヤの異常浸蝕
、つまり細りが発生して短期間のうちに折損する。

このようなことから、酸素の封入量は９，０×ＩＱ−１
０〜９．ＯＸＩ○−７ｇ原子／ｃｃが適当である。

なお、本発明は上記実施例には限らない。

すなわち、上記実施例の場合は片端封止形ハロゲン電球
について説明したが、本発明は両端封止形や細長い直管
形ハロゲン電球などであっても実施可能である。

また、赤外線反射膜はバルブの内面に形成することに限
らず、バルブの外面に形成してもよく、さらに必ずしも
赤外線反射膜を形成したハロゲン電球に限定されるもの
でもない。

そしてまた、ハロゲン炭化物の封入量は上記実施例の場
合、臭素（Ｂｒ）がバルブの内容積１ｃｃ当り０．５Ｘ
１０−’〜０．９Ｘ１Ω−７ｇ原子となるように封入さ
れていたが、この封入量はバルブ２ の内面または外面に上記赤外線反射膜を形成した場合に
特に有効である。すなわち、バルブの内面または外面に
上記赤外線反射膜を形成した場合は、この反射膜て反射
された赤外線（熱線）によりフィラメントやサポートワ
イヤが加熱されるのでタングステンおよび低温部に沈着
したハライドが蒸発し易くなり、ハロゲンが過剰気味に
なって低温部に異常浸蝕が発生する。したがってこのよ
うな不具合を防止するには、ハロゲンの封入量を比較的
少な目に抑えてあり、これが上記０．５Ｘ１０−’〜０
．９Ｘ１０””ｇ原子／ｃｃとなっている。

しかしながら、本発明は赤外線反射膜の存在は問題とし
ないので、ハロゲンの封入量は上記の数値に制限される
ものではない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によると、バルブ内部にハロ
ゲンとともに酸素を封入したので、この酸素が遊離炭素
（Ｃ）と結びついて一酸化炭素（Ｇｏ）または二酸化炭
素（ＣＯ２）を作るようになり、タングステンカーバイ
ド（ＷＣ）の発生を抑制する。このためフィラメントや
サポートワイヤの脆化が軽減され、耐振性、耐衝撃性が
向上し、折損が防止される。また、バルブ内に酸素を封
入することは、排気工程時にバルブ内に若干の酸素が残
存してもよいことになり、高真空レベル１ご排気する必
要がなくなるので排気が容易になり、製造効率が向上す
る。

関係を示す特性図である。

１・・・バルブ、２・・・封止部、４・・・サポートワ
イヤ、５・・・フィラメント、９・・・赤外線反射膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィラメントを収容したバルブ内部にハロゲンお
   よび酸素を封入したことを特徴とするハロゲン電球。
2. （２）酸素は９．０×１０＾−＾１＾０ないし９．０×
   １０＾−＾７ｇ原子／ｃｃ封入したことを特徴とする第
   １の請求項に記載のハロゲン電球。