JPH03283350A - 白熱電球 - 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、バルブの内外少なくとも一面に可視光を透過
し赤外線を反射する被膜を形成したハロゲン電球などの
ような白熱電球に関する。

（従来の技術） ハロゲン電球は、石英ガラスなどからなるバルブ内にフ
ィラメントを収容し、このフィラメントの白熱により発
光するものであり、この場合のランプ人力に対する可視
光変換効率はフィラメントの加熱に消費されるので極め
て低い。このため、このようなハロゲン電球で代表され
る白熱電球は発光効率の向上が強く望まれている。

白熱電球の高効率化をすすめる手段として、フィラメン
トを収容した石英ガラスからなるバルブの外面または内
面に、可視光を透過し赤外線を反射する被膜を形成する
手段が提案されている。

この赤外線反射膜は、フィラメントから放出される可視
光を透過させるが赤外線はこの赤外線反射膜により反射
させ、この反射された赤外線をフィラメントに戻し、こ
れによりフィラメントを加熱するので、フィラメントの
動作温度を維持するのに必要なエネルギーとしての外部
から導入する電力を軽減することができ、よってランプ
効率が向上するものである。

しかしながら、上記のように赤外線反射膜を形成した白
熱電球であっても、さらに窩効率化が要求されている。

上記のような赤外線反射膜を形成した電球において、さ
らに効率を向上させる手段として、特開昭６０−９０５
０号公報に記載された技術が提案されている。

このものは、バルブ形状をバルブ軸と交差する断面で長
円形状とし、この断面長円形バルブの平面形鋼壁に対向
させて偏平形フィラメントをこのバルブに収容したもの
である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記公報に記載されたランプは、バルブ
軸と交差する断面が長円形であるので赤外線反射膜で反
射された赤外線が効率よくフィラメントに戻らず、赤外
線の帰還効率が低いのでフィラメントの加熱性能が低い
不具合がある。

すなわち、第８図に示す通り、従来の断面長円形バルブ
５０の場合、平面部に対向されたフィラメント５１から
放射された赤外線は、バルブの内面または外面に形成さ
れた赤外線反射膜５２で反射されるが、平面部で反射さ
れた赤外線は直接フィラメント５１に向かわずにバルブ
の他の面で繰り返し反射される。この繰り返しの反射に
より赤外線の一部がバルブ壁から逃げたり、バルブ内の
希ガスを加熱して希ガス温度を高めるなどに／Ｆ′４費
され、フィラメントの加熱に有効に働がないものである
。

このため、赤外線反射膜で反射された赤外線の有効利用
率が低い欠点がある。

ｒ、− 本発明はこのようＶ事情にもとづきなされたもので、そ
の目的とするところは、赤外線反射膜で反射された赤外
線が効果的にフィラメントに戻され、フィラメントの加
熱に有効となり、ランプ効率を向上させることができる
白熱電球を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、バルブのバルブ軸と交差する方向の断面形状
を略楕円形にし、フィラメントは上記楕円の長軸に沿っ
て設けるとともに、このフィラメントの上記長軸方向端
部を上記楕円の第１および第２焦点の近傍に配置したこ
とを特徴たする。

（作用） 本発明によれば、バルブの断面形状を略楕円形にしてフ
ィラメントの端部を上記楕円の第１および第２焦点に近
傍に配置したので、楕円の反射面の場合は第１焦点から
出た光は第２焦点に戻り、また第２焦点から出た光は第
１焦点を通るので、赤外線反射膜で反射された赤外線は
直接フィラメントｌこ戻されるようになり、反射された
赤外線がフィラメントの加熱に有効に作用する。しがち
フィラメントの端部は第１および第２焦点の近傍に位置
しているので、赤外線反射膜で反射された赤外線がこの
２点間に分散し、フィラメントを分散して加熱するよう
になる。

（実施例） 以下本発明について、第１図ないし第５図に示す一実施
例にもとづき説明する。

図面は片封止形のハロゲン電球を示し、図中１は石英ガ
ラスまたは硬質ガラスなどからなるバルブである。

バルブ１は一端に圧潰封止部２を形成してあり、この圧
潰封止部２から他端に向かってバルブ軸００が設定され
る。

このバルブ１は、上記バルブ軸０−０と直交する方向の
断面が、第３図に示すように略楕円形状をなしている。

なお、楕円における長軸方向の外径をａ、短軸方向の外
径をｂとしである。また楕円における第１焦点位置をＦ
ｌ、第２焦点位置をＦ２としである。また、このバルブ
１は上記の断面形状が楕円形のままでバルブ軸Ｏ−０方
向に沿って所定の長さを有し、いわゆる楕円筒形状をな
している。

上記バルブ１の圧潰封止部２にはモリブデンなどからな
る金属箔導体３．３が封着されている。

これら金属箔導体３．３には、内部導入線４．４が接続
されており、これら内部導入線４．４間にはタングステ
ンなど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は単コイル式またｌヨ２重コイル式のいづれ
であってもよいが、本実施例の場合コイル形状は第４図
に示す通り、偏平状に形成されている。

フィラメント５は、その偏平コイルのコイル軸方向両端
部が横方向に開口されているとともに、偏平形の長軸側
が上下方向に沿う形状をなしており、このコイル軸方向
が前記バルブ１の楕円における長軸方向と一致するよう
にしてバルブ１に配置されている。

つまり、フィラメント５の大きな面を有する平面部が楕
円バルブ１の広い偏平な面に向かい、コイル軸が楕円バ
ルブ１の長軸上に設置されている。

この場合、フィラメント５の両端部は第３図に示すよう
に、楕円バルブ１の第１焦点位置Ｆ１および第２焦点位
置Ｆ２を必ず通過して、これら第１および第２の焦点位
置ＦｌおよびＦ２よりも長く伸びている。

なお、上記金属箔導体３．３には外部導入線としての端
子ビン６．６が接続されている。

また、バルブ１内には所定圧の例えばアルゴンガスと、
ハロゲンが封入されている。

そして、バルブ１の外面または内面のいづれか、本実施
例では外面に、可視光透過赤外線反射膜７が形成されて
いる。この可視光透過赤外線反射膜７は、詳図しないが
酸化チタン（Ｔ　１０２　）などからなる高屈折率層と
、酸化ケイ素（Ｓ　ｉＯ２）などからなる低屈折率層と
を交互に重層し、例えば合＝１８〜１２層の多層膜とし
て構成されている。

なお、このような可視光透過赤外線反射膜７を形成する
には以下の方法で実施できる。

すなわち、例えばテトライソプロピルチタネートなどの
有機チタン化合物を有機溶剤に溶解し、チタン含有率が
２〜１０重量％、粘度約２．０Ｃｐｓに調整したチタン
液と、エチルシリケートなどの有機けい素化合物を有機
溶剤に溶解し、けい素含有率が２〜１０重量％、粘度約
１．０ｃｐｓに調整したけい毒液とを用意する。

そして、上記封止済みバルブ１を、恒温恒湿の雰囲気で
上記チタン液に浸漬し、これを所定速度で引き上げて乾
燥後、空気中で約６００℃の温度で５分間焼成して高屈
折率層を形成する。次に、この高屈折率層を形成したバ
ルブ１を恒温恒湿の雰囲気で上記けい毒液に浸漬し、所
定速度で引き上げて乾燥した後、空気中で約６００℃の
温度で５分間焼成して低屈折率層を形成する。このよう
にして、高屈折率層と低屈折率層とを交互に形成して所
望の層数を重層する。

なお、これらの層の厚さは、引き上げ速度を調整するこ
とにより所望の値に管理することができる。

このような構成のハロゲン電球は、端子ビン６．６を通
じてフィラメント５に通電すれば、このフィラメント５
が白熱し、可視光とともに赤外線を放射する。

これらの光のうち、赤外線は赤外線反射膜７で反射され
てバルブ１内に戻され、可視光は赤外線反射膜７を透過
して外部に放射される。

バルブ１内に戻された赤外線はフィラメント５に入射し
、このフィラメント５の発熱に寄与する。

この場合、本実施例では、バルブ１の横断面形状を楕円
形状にしたので、楕円反射面のもつ特性上、第１焦点Ｆ
１から出た光は第２焦点Ｆ２に戻り、また第２焦点Ｆ２
から出た光は第１焦点Ｆ１を通るので、赤外線反射膜７
で反射された赤外線は直接フィラメント５に戻されるよ
うになる。つまり、バルブ１内に戻された赤外線がバル
ブ１内で何度も反射を縁り返すことがなくなり、はぼ直
接にフィラメント５に戻される。このため赤外線の帰還
効率がよくなり、フィラメント５の加熱効率が向上する
。

また、フィラメント５は楕円バルブ１の長軸上に配置さ
れ、フィラメント５は第１焦点位ＷｔＦｌおよび第２焦
点位置Ｆ２を通過して端部がこれらの外に伸びているの
で、赤外線反射膜７で反射された赤外線は第１焦点位置
Ｆ１および第２焦点位置Ｆ２の２点間に分散してフィラ
メント５に入射する。つまり、フィラメント５は全体が
加熱されるようになって温度分布が均等になり晶く、フ
ィラメント５の温度上昇が容易になる。

この点において、例えば断面が真円形状のバルブの場合
も赤外線反射膜７で反射された反射赤外線は直接的にフ
ィラメント５に戻り易いが、バルブ中心に対応するフィ
ラメント５の中心部のみが集中的に加熱されるようにな
り、フィラメント５全体の温度分布が不均衡になって、
局所的に高温になるから断線し易くなり、短寿命となる
。

しかしながら、本実施例では上記したように、フィラメ
ント５の端部が第１焦点位置Ｆｌおよび第２焦点位ｆＦ
２の近傍に位置しているので、フィラメント５は第１焦
点位置Ｆｌおよび第２焦点位ＷＩＦ２の２点間で分散し
て加熱され、温度分布が均等になり、輝度分布も均等に
なって光放射性が良好になり、かつ寿命特性も良くなる
。

このようなことから、本実施例の構成の場合は、赤外線
を再利用することによりランプ効率が向上する。

また、本実施例では、フィラメント５の形状を上下に伸
びる偏平コイル形状にしたので、第２図に示すように、
バルブ軸Ｏ−０方向に沿う反射赤外線のフィラメント加
熱効率も良好になる。

すなわち、バルブ１の側壁は楕円形状のままの同一断面
形状で上下に伸びているので、第２図に示すように、フ
ィラメント５から斜め上および下に放出された赤外線が
赤外線反射膜７で反射された場合は、斜め上および下に
向かって反射される。

今仮に、フィラメントが円筒形である場合は、上記斜め
上および下に向かって反射された赤外線はフィラメント
の上方および下方を通過してしまって、直接フィラメン
ト５に戻らない。

これに対して、本実施例のようにフィラメント５の形状
を上下に伸びる偏平コイル形状にしておけば、斜め上お
よび下に向かって反射された赤外線は少なくとも１部は
フィラメントに帰還する。

したがって、反射された赤外線の再利用効率が良くなる
。

なお、上記実施例のランプについて、横断面形状のみの
効果について調べてみた。

長軸方向の外径ａが１０１Ｉｌｌ、短軸方向の外径すが
８．８ｇｖ、フィラメント５の長さｇが５　Ｉｌ１幅Ｗ
が３１Ｉ１ｍの場合のハロゲン電球のランプ効率は、従
来の断面真円形バルブを用いた場合のランプ効率に対し
て１０７％の向上が認められた。なお、この場合の焦点
距離は５．１−程度である。

短軸方向の外径すと長軸方向の外径ａとの比ｂ　／　ａ
を変えた場合のランプ効率の変化状態を第５図に示す。

この特性図より、０．７≦ｂ　／　ａ≦１．０の関係を
満足すれば、１００９６以上の効率が得られることが判
る。

なお、本発明は上記実施例に制約されるものではない。

すなわち、上記実施例では左右両端が開口された偏平な
形状のフィラメント５を用いたが、フィラメントは第６
図に示す円筒形コイルからなるフィラメント１０であっ
てもよく、また、第４図に示す上下両端が開口された偏
平な形状のフィラメント２０であってもよい。

バルブ１の形状がバルブ軸Ｏ−Ｏ方向に沿って長く伸び
るものは、要するに上下に沿って偏平なフィラメント形
状が有効である。

さらにまた、本発明はハロゲン電球に制約されず、赤外
線反射膜を形成した通常の白熱電球であってもよく、ま
た両端封止形であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、バルブの断面形状
を略楕円形にしてフィラメントの端部がこの楕円の第１
および第２焦点の近傍に配置されるようにしたので、赤
外線反射膜で反射された赤外線は直接フィラメントに戻
されるようになり、反射された赤外線がフィラメントの
加熱に有効に作用する。しかもフィラメントの端部は第
１および第２焦点の近傍に位置しているので、フィラメ
ントにおいては互いに異なる２点間で均等に加熱される
ようになり、フィラメントの加熱が効果的になされる。

このため赤外線の帰還効率が高くなり、ランプ効率が向
上する。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示し、第１図
はハロゲン電球の正面図、第２図および第３図はそれぞ
れ第１図中■−■線および■−■線の断面図、第４図は
フィラメントの斜視図、第５図はランプ効率を示す特性
図、第６図および第７図は異なる形状のフィラメントを
示す斜視図、第８図は従来のバルブ形状を示す横断面図
である。 １・・・バルブ、２・・・圧潰封止部、５・・・フィラ
メント、７・・・赤外線反射膜、Ｆｌ、Ｆ２・・・焦点
位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フィラメントを収容したガラスバルブの内外少なくとも
   一面に可視光を透過し赤外線を反射する被膜を形成した
   白熱電球において、 上記バルブのバルブ軸と交差する方向の断面形状を略楕
   円形にし、上記フィラメントは上記楕円の長軸に沿って
   設けるとともに、このフィラメントの上記長軸方向の端
   部を上記楕円の第１および第２焦点の近傍に配置したこ
   とを特徴とする白熱電球。