JPH0367456A - 白熱ランプ用のフィラメント心合わせ支持体 - 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】 発明の分野 本発明は白熱電球においてフィラメントを心合わせする
支持体に関する。更に詳しくは、本発明はランプの電極
が両方向に出ているダブルエンド型のタングステンハロ
ゲンランプにおいてフィラメントを半径方向に心合わせ
する支持体に関し、該支持体は円形リングの形に耐火性
金属ワイヤで形成され、該リングはその中心に向かって
延在するループを該リング両側部にそなえ、前記ワイヤ
の各端は各ループのそれぞれの端から延在し、その一方
の端はフィラメントに取り付けられ、他方の端は内部リ
ード線の一部となっている。

発明の背景 内部にフィラメントを収容し、かつ両端部が密封されて
いる全体的に管状のガラス室のエンベロープを有するダ
ブルエンド型フィラメントランプは、当業者には周知で
ある。このようなランプには、一般に１つ以上のフィラ
メント支持体によって長手方向に沿って支持されている
細長いタングステンフィラメントを収容した石英管で作
られている白熱ランプがあり、その管状部は両端部がモ
リブデン箔密封組立体に対するつまみシールにょって密
封されている。この種の白熱ランプは一般にフィラメン
トを石英管内に正確に心合わせする必要はない。比較的
最近、ダブルエンド型タングステンハロゲンランプが開
発された。このランプはタングステンフィラメントおよ
び１種以上のハロゲンをフィラメント室内に収容し、フ
ィラメント室の表面には可視光放射を透過するが、赤外
線をフィラメントへ反射するコーティングまたはフィル
タを設けて、可視光出力を減らすことなくランンブによ
って使用される電力量を低減するようにしている。この
ようなランプは、コーティングによって赤外線をフィラ
メントへ反射して、フィルタを透過する可視光に変換す
る効率を最大にするために、フィラメント室の光学中心
に沿ってフィラメントを半径方向に正確に心合わせする
ことが必要である。

フィラメントから放出された赤外線をフィラメントへ反
射すると同時にフィラメントから放出された電磁スペク
トルの可視光部分を透過する薄膜光学干渉フィルタ、な
らびにそのランプへのコーティングとしてその応用につ
いては当業者には知られており、例えば米国特許第４．
　０１７．　７５８号、第４．６５２．７８９号、第４
，６６３゜５５７号および第４．７０１，６６３号に記
載されている。例えば、タンタルおよびシリカの交互の
層から形成される光干渉フィルタをガラス質のフィラメ
ント室の外面上に使用して、フィラメントから放出され
た赤外線をフィラメントへ選択的に反射させ、かつ電磁
スペクトルの可視光部分の放射を優先的に透過させ得る
ことは知られている。

これらの種類のフィルタにおいては、赤外線はフィルタ
またはコーティングによってフィラメントへ反射され、
これにより少なくとも一部が電磁スペクトルの可視光部
分に再変換されて放射され、これによりランプの効率を
大幅に向上すると同時に、ランプから放出される熱量を
低減している。

フィラメントから放出される赤外線の少なくとも一部を
フィラメントに反射して可視光に変換するのが望ましい
用途においては、フィラメントを効率的に動作させるた
めにフィラメントをかなり正確にフィラメント室の光学
軸に心合わせ、即ち光学軸に沿って整列させることが重
要である。即ち、フィラメントがコーティングされたフ
ィラメント室の光学中心にない場合には、フィルタによ
り反射された赤外線の大部分はフィラメントから外れて
、室の反対側の壁に当たる。実際には、赤外線を反射す
る全てのコーティングまたはフィルタはそれに当たる赤
外線の一部を透過する。従って、赤外線の一部は反射毎
にフィルタを透過する。この結果、フィラメントに当た
る前に何回も反射される赤外線はそのうちのかなりの部
分が可視光に変換される前にフィルタを通って失われて
しまうことになる。

石英またはアルミノケイ酸塩ガラスのような適当な高温
ガラスから作られたガラス質のエンベロープを有し、そ
のフィラメント室内に１種以上のハロゲン化合物および
リンまたはホスフィンのようなゲッタとともにタングス
テンフィラメントを収容しているシングルエンド型タン
グステンノ＼ロゲン白熱電球もまた、当業者には周知で
ある。このようなランプは例えば米国特許第３，７１２
゜７０１号、第、６２９．９３５号および第４，６２９
．９３６号に開示されている。これらのランプにおいて
は、タングステンフィラメントはランプの一方の端部に
おいて密封されている内部リード線によってガラス質の
エンベロープ内にランプの長平方向に沿って軸方向に取
り付けられている。

これらの種類のランプにおいては、エンベロープすなわ
ちフィラメント室の周りに赤外線反射コーティングを使
用することは通常有効でない。これはエンベロープの光
学中心に沿ってフィラメントを半径方向に心合わせする
ことが難しいからである。更に、シングルエンド型タン
グステンハロゲンランプの構造は、反射された光線が最
小の反射回数でフィラメントに戻ることができるように
ガラス質のエンベロープの両端部を成形することがきわ
めて難しくなっている。これらの理由のために、球状の
フィラメント室を有し、かつその両側に管状部を有して
いるガラス質エンベロープを含んでいるダブルエンド型
タングステンハロゲンランプを構成することに多くの注
意が払われている。

このようなランプは例えば米国特許第４．８１０゜９３
２号に開示されている。しかしながら、タングステンフ
ィラメントをガラス質エンベロープ内に心合わせ、即ち
半径方向に心合わせする必要性がある。

発明の要約 本発明は、ダブルエンド型白熱電球のフィラメント室内
にフィラメントを半径方向に心合わせするとともに、該
フィラメントに電力を接続する支持体に関する。支持体
は少なくとも１ターン（−巻き）を有する円形リングの
形にした耐火性金属ワイヤで構成されていて、前記リン
グの両側に該リングの直径よりも小さい直径のループを
有し、該ループはリングの中心に向かって延在し、脚部
か前記ループの各々の端部から互いに離れる方向に延出
するとともに、前記リングの平面にほぼ直角になってい
る。前記脚部の少なくとも一方は前記リングの中心と同
軸であることが好ましい。脚部の一方はフィラメントの
一端に取り付けられ、他方の脚部は内部リード線の全部
または一部として作用する。ランプはフィラメント室の
表面に赤外線反射コーティングを有するダブルエンド型
タングステンハロゲンランプであることが好ましい。

従って、本発明は、ダブルエンド型タングステンハロゲ
ンランプに関し、このランプはフィラメント室として所
定のほぼ球形または楕円形の中央部を有するガラス質の
光透過性エンベロープを有し、該エンベロープは赤外線
を反射するが可視光を透過するコーティングで被覆され
、前記室はフィラメントおよび１種以上のハロゲン化合
物および不活性ガスを収容しており、前記エンベロープ
はその各端部が管状部に終端し、前記フィラメントは前
記室内に該室の光学中心に沿って半径方向に心合わせさ
れるとともに、その各端部が前記２つの管状部分の各々
の中に配置された支持体に取り付けられて、該支持体に
よって支持され、前記支持体は少なくとも−巻きのリン
グの形に耐火性金属ワイヤで形成され、該リングの両側
には、それぞれループが設けられ、各ループは前記リン
グの直径よりも小さな直径を有するとともに、リングの
中心に向かって延在し、脚部が前記ループの各々の端部
から互いに離れる方向に延在するとともに、リングの平
面にほぼ直角に延在しており、かつリングの中心と同軸
であり、前記脚部の一方はフィラメントのそれぞれの端
部に取り付けられ、他方の脚部は少なくとも内部リード
線の一部となっている。

好適実施態様においては、一方の脚部はプラズマ溶接ま
たはレーザ溶接によってフィラメントに取り付けられ、
他方の脚部はリングの中心とほぼ同軸になっている。本
発明の特に好適な実施態様においては、フィラメントに
溶接される支持体の脚部はＬ字形に形成されている。こ
れによりフィラメントの巻同部（ターン）間を短絡する
ことなくプラズマまたはレーザ溶接によって脚部をフィ
ラメントに溶接することができる。また、特に、両脚部
は少なくとも前記ループから延出する脚部の部分がリン
グの中心とほぼ同軸であることが好ましい。

詳細な説明 次に、第１図を参照すると、支持体１０が示されており
、この支持体１０はリングまたはコイル１２を有する。

該リング１２は本実施例においてはワイヤの１ターンで
形成され、その両側部にはループ１４および１６が形成
されている。このループ１４および１６はリング１２の
直径よりも小さな直径を有するとともに、リングの中心
に向かって延在する。脚部１８および２０がループ１４
および１６のそれぞれの端部からリング１２の平面にほ
ぼ直角な方向に互いに離れるように延在している。脚部
２０はフィラメントに溶接されるＬ字形部分２２で終る
。また、脚部１８はランプの密封用に役立つモリブデン
箔（第２図に示す）に溶接してもよいし、ランプ密封部
を通って延在させてもよい。支持体１０はモリブデン、
タングステン等のような適当な耐火性金属ワイヤで形成
される。モリブデンはその電気的特性および成形性のた
めに特に好ましいものである。支持体１０はループ１４
および１６を除いてワイヤの完全な１ターンよりなるリ
ング１２を有するものとして示されているが、リング１
２は所望により多数回巻いたワイヤの多数のターンで構
成してもよいことを理解されたい。実際には、一般にリ
ング１２を形成するワイヤーのターン数（巻回数）は約
３以下であることが好ましい。同様に、所望によりルー
プ１４および１６は２タ一ン以上で形成することができ
、第１図に示されているように丁度半回拳き（１８０’
）である必要はない。第１図に示すようにリング１２の
平面を垂直にして見た場合、脚部２０は僅かな角度だけ
水平線よりも下方にずれる、すなわち傾斜しており、こ
れにより脚部２０とＬ字形部分２２との間の湾曲部がフ
ィラメント２４のコイルの最上部よりも下側に位置する
ようになり、部分２２のフィラメント２４への溶接を容
易にしている。また、脚部２０の底部は、Ｌ字形部２２
をフィラメントに溶接した後、フィラメントの外径によ
って画成される円筒の内側にあることが好ましい。さら
に、Ｌ字形部分２２は図では垂直でなく、脚部２０とＬ
字形部分２２との交差部によって画成される底部すなわ
ち湾曲部がフィラメントの底部またはターンに接触しな
いように支持体１０のリング１２から離れる向きに傾斜
している。垂直に対して約１５°の角度の傾斜がこの目
的を達成するために充分なものであることが見い出した
。支持体１０はフィラメントをランプ内に正確に心合わ
せするように作用するのみならず、フィラメントに対し
て低インピーダンスの電気的接続を行い、また製造中に
ランプ組立体を不活性ガスで掃気し充填するとき、ラン
プのエンベロープの管状部内に支持体１０が配置されて
いることによりガラス質のエンベロープ内へのガスの流
れを妨げない。米国特許第４，８１０，９３２号には、
本発明を用いるのに有益な第３図および第４図に示す形
式のランプを作る適切な製造方法を開示している。

第２図はランプの密封部に用いられるモリブデン箔内部
リード線組立体の一部として本発明の支持体を使用した
例を示している。第２図に示す支持体１０および１０′
は脚部２０および２０′の１字形部分２２および２２′
がフィラメント２４の端部に隣接して接触し、各り字形
部分２２および２２′の一部は二重コイルタングステン
フィラメント２４の外径の外に幾らか突出している。支
持体の脚部１８および１８′はモリブデン箔２６および
２６′に溶接されて内部リード線組立体を形成し、外側
リード線２８および２８′がモリブデン箔２６および２
６′のそれぞれの反対側の端部に溶接されている。プラ
ズマ溶接またはレーザ溶接を使用して、フィラメント２
４のそれぞれの端部に接触し、かつフィラメントの外径
より突出している１字形部分２２および２２′の部分を
溶解する。支持体のＬ字形部分の長さは、フィラメント
２４の外径より突出している１字形部分２２およびり２
′の部分の金属が、支持体をフィラメントに溶接すると
きに、フィラメントの２つ以上のコイルすなわちターン
を横切って溶解して、これらのコイル状部を短絡し、も
ってフィラメント２４の有効長が短くなることを防止す
るために長すぎてはならない。レーザ溶接またはプラズ
マ溶接を使用することが好ましい。これは機械的取付け
を使用すると、フィラメントコイルを歪ませる力が発生
し、これによって支持体の心合わせ作用の利点が損われ
るからである。特にプラズマ溶接の使用が好ましい。従
って、フィラメントのそれぞれの最も外側のコイルまた
はターンの末端部分が１字形部分２２および２２′に対
して約９０″すなわち４分の１ターンだけずれるように
回転させた位置において１字形部分２２および２２′を
フィラメント２４のそれぞれの端部に接触させることに
よって、支持体１０および１０′の１字形部分２２およ
び２２′をフィラメント２４のそれぞれの端部の最も外
側のコイルすなわちターンに溶接できることがわかった
。ミニチュアサイズのランプの一実施例においては、支
持体１０は直径が０．３ｍｍのモリブデンのワイヤで形
成され、フィラメント２４は外径が約１．４＋ｍの二重
コイルであった。

溶接を完了してフィラメント組立体３０を形成した後、
該フィラメント組立体３０はランプのエンベロープ内に
引き入れられる。このエンベロープは、外径が両端部の
管状部４４および４６の直径よりも大きく、かつ外面上
に、フィラメントから放出される赤外線をフィラメント
へ反射するが可視光を透過するコーティングすなわちフ
ィルタ４８が施されている球状または楕円球状のフィラ
メント室４２を有するガラス質のエンベロープ４０であ
る。フィラメント組立体３ｏが適当な手段によってエン
ベロープ４ｏ内に引き入れられて、フィラメント２４が
室４２内に位置決めされると、フィラメント２４は管状
部４４および４６の穴４５および４７内にそれぞれ位置
決めされた支持体１０および１０’によってそれ自身の
直径の約２０％の範囲内で室４２の光学中心に半径方向
に心合わせされる。支持体１０および１０’の外径は管
状部４４および４６の穴４５および４７内にすべりばめ
するように形成されている。ミニチュアサイズのランプ
に関する１つの例では、１２ｏボルト、６０ワツトのフ
ィラメントが５ｍｍの外径および３ｍｌ１１の内径を有
する石英管で形成された楕円球状の室内に配置される。

ループ１２の最大の直径は管状部の穴４５および４７の
最小許容直径に等しい。

コーティング４８はフィラメントから放出される電磁ス
ペクトルの異なる部分を選択的に反射および透過するよ
うにシリカのような低い屈折率の材料の層とタンタラ、
二酸化チタン、ニオビア等のような高い屈折率の材料の
層を交互に配置して形成することが好ましい。本発明の
好適実施例においては、フィルタは赤外線をフィラメン
トに向けて反射し、かつスペクトルの中の可視光部分を
透過する。このようなフィルタ、およびそのランプのコ
ーティングとしての使用は例えば米国特許第４，２２９
，０６６号および第４，５８７．９２３号に記載されて
おり、ここに参考のために例示した。

第４図は完成したランプ５０を示し、このランプ５０は
フィラメント組立体３０を収容しているエンベロープ４
０を有しており、両方の管状端部４４および４６が箔部
材２６および２６′に対して収縮密封されて密封部を形
成し、それから所望の長さに切断されている。外側リー
ド線２８および２８′が管状部４４および４６の端部を
通って延出し、ランプ組立て後、所望の長さに切断され
る。本技術分野に専門知識を有する者にとっては、支持
体の脚部１８および１８′のすべてまたは一部を、その
部分を含む管状部の圧縮（プレス）、つまみ（ピンチ）
、または収縮によって密封部を形成するために使用し得
ることは明らかであろう。

収縮密封部は特に好ましいものである。これはつまみ密
封に比較してランプのエンベロープの管状部の変形およ
び整列不良が最小になるからである。

収縮密封は本技術分野に専門知識を有する者に知られて
いることであり、その形成方法の例については例えば米
国特許第４，３８９．２０１号および第４．８１０，９
３２号に記載されている。

フィラメント室４２の内部にはアルゴン、キセノンまた
はクリプトンのような不活性ガスが小量（すなわち１０
％未満）の窒素、（臭化メチル、ジブロモメタン、ジク
ロロブロモメタン等のような）１種以上のハロゲン化合
物、およびオプションのリンとともに封入されている。

第５図は、支持体１０および１０′を有するランプ５０
を放物状反射器６２内に組み立てた例を示す。第５図を
参照すると、ランプ組立体６０はランプ５０を有し、こ
のランプ５０は放物状ガラス反射器６２の底部７２の密
封部（図示せず）を通って突出している導電性取付は脚
部６４および６６によって底部７２に取り付けられてい
る。ランプロ金部８０が首部８２において図示しない手
段によってガラス反射器の底部に固定されている。

ねじ付き口金８４はランプ組立体６０を適当なソケット
にねじ込むための標準のねじ付き口金である。プラスチ
ックのレンズまたはカバー８６が反射器６２の他端に接
着剤または他の適当な手段によって取り付けまたは密封
されて、ランプ組立体が完成する。

【図面の簡単な説明】

第１（ａ）図および第１（ｂ）図は本発明の支持体の一
実施例を示す側面図および端面図である。 第２図は支持体の脚部のＬ字形部分をフィラメントに溶
接する前の内部リード線の一部としての本発明の支持体
を示す側面図である。 第３図は本発明の支持体を使用したフィラメント組立体
を有するランプのエンベロープを示す側面図である。 第４図はフィラメントを本発明の支持体によって支持し
てフィラメント室内に心合わせしたダブルエンド型タン
グステンハロゲンランプを示す側面図である。 第５図は本発明による第４図のダブルエンド型タングス
テンハロゲンランプと放物状反射器との組合せを示す一
部破断側面図である。 １０・・・支持体、１２・・・リング、１４．１６・・
・ループ、１８．２０・・・脚部、２２・・・Ｌ字形部
分、２４・・・フィラメント。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ランプ内にフィラメントを半径方向に心合わせする
   とともに該フィラメントに電力を接続する保持体であっ
   て、耐火性金属ワイヤで形成されていて、少なくとも１
   ターンの円形リングと、前記リングの両側にあって前記
   リングの直径よりも小さな直径を有するとともに、該リ
   ングの中心に向かって延在するループと、前記ループの
   各々の端部から互いに離れるように前記リングの平面に
   ほぼ直角に延在している脚部とを有する支持体。 ２、前記脚部の一方がＬ字形部分で終端している請求項
   １記載の支持体。 ３、前記脚部の他方が前記リングの中心と同軸である請
   求項２記載の支持体。 ４、前記Ｌ字形部分を含む前記一方の脚部が、前記リン
   グを垂直にして見た場合に、水平より下方に延在してい
   る請求項３記載の支持体。 ５、前記一方の脚部の前記Ｌ字形部分が、前記リングを
   垂直にして配置した場合に、該リングから離れるように
   垂直面に対してずれた角度で延在している請求項４記載
   の支持体。 ６、前記ループの両方が前記リングの中心と同軸な位置
   で終端している請求項５記載の支持体。 ７、前記脚部の両方が少なくとも前記ループから延出し
   ている部分において前記リングの中心と同軸である請求
   項６記載の支持体。 ８、フィラメントと支持体との組合せであって、前記支
   持体が前記フィラメントに取り付けられており、前記支
   持体は、耐火性金属ワイヤで形成されていて、少なくと
   も１ターンの円形リングと、前記リングの両側にあって
   前記リングの直径よりも小さな直径を有するとともに、
   前記リングの中心に向かって延在しているループと、前
   記ループの各々の端部から互いに離れるように前記リン
   グの平面に対してほぼ直角に延在している脚部とを有し
   、一方の脚部が前記フィラメントに取り付けられている
   、フィラメントと支持体との組合せ。 ９、前記フィラメントがコイル状フィラメントである請
   求項１０記載の組合せ。 １０、前記脚部の一方がＬ字形部分で終端している請求
   項９記載の組合せ。 １１、前記Ｌ字形部分を含む脚部が前記フィラメントに
   取り付けられている請求項１０記載の組合せ。 １２、前記Ｌ字形部分を含む脚部が該Ｌ字形部分におい
   てフィラメントに溶接されている請求項１１記載の組合
   せ。 １３、前記脚部の他方が前記リングの中心と同軸である
   請求項１２記載の組合せ。 １４、前記Ｌ字形部分を含む前記脚部が、前記リングを
   垂直にして見た場合に、水平より下方に延在している請
   求項１３記載の組合せ。 １５、赤外線反射性で可視光透過性のコーティングを施
   され、かつフィラメントおよび１種以上のハロゲン化合
   物および不活性ガスを内部に収容している全体的に球状
   または楕円球状の中央部と、その両側の管状部とを有す
   るガラス質の光透過性エンベロープを含み、前記フィラ
   メントは、その各端部が前記２つの管状部の各々の中に
   設けられている支持体に取り付けられて該支持体によっ
   て支持されていることにより、前記中央部の室の光学中
   心に沿って該室内に半径方向に心合わせされており、前
   記各支持体は、耐火性金属ワイヤで形成されていて、少
   なくとも１ターンのリングと、該リングの両側にあって
   前記リング部の直径よりも小さな直径を有するとともに
   、前記リングの中心に向かって延在するループと、前記
   ループの各々の端部から互いに離れるように前記リング
   の平面にほぼ直角に延在し、かつ前記リングの中心と同
   軸である脚部とを有し、前記各支持体の前記脚部の一方
   が前記フィラメントのそれぞれの対応する端部に溶接さ
   れ、かつ前記脚部の他方が少なくとも内部リード線の一
   部となっている、ダブルエンド型タングステンハロゲン
   ランプ。