JPH11312500A

JPH11312500A - 電球および照明装置

Info

Publication number: JPH11312500A
Application number: JP10118771A
Authority: JP
Inventors: Kazue Shikama; 一栄志釜
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】コイル状フィラメントの端部および中間部の
内部リード線およびアンカに支持される部分の構成を変
えることによって、熱損失を低減できる電球およびこの
電球を装着した照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】ガラスバルブ１と、タングステン素線を
コイル状に巻回した発光部６Ｃおよびこの発光部６Ｃに
連設して素線のままの支持部６Ｔ，６Ｌを有するコイル
状フィラメント６と、上記バルブ１内においてコイル状
フィラメント６の支持部７Ｔ，７Ｌを支持する内部リー
ド線４，４およびアンカ線５と、上記バルブ１内に封入
されたクリプトンまたはアルゴンの少なくとも一種を含
む不活性ガスとを備えた電球１０およびこの電球１０を
装着した照明装置９である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイル状フィラメ
ントを発光源とし、バルブ内に不活性ガスを封入した電
球およびこの電球を装着した照明器具などの照明装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電球は、発光源として高融点金属である
タングステン素線を単または二重のコイル状に巻回した
フィラメントが用いられている。そして、このコイル状
に巻回したフィラメントは、バルブ内のステムに植設さ
れた内部リード線の先端部に継線されて電気的な接続と
機械的な支持がなされている。

【０００３】そして、電球の特性としては、フィラメン
トの温度が高いほど発光効率は高まるが、高温度になる
ほどフィラメントの蒸発も促進され、フィラメントが次
第に痩せて細くなる部分が生じ、この部分の抵抗が高ま
り温度がさらに上昇して、遂には断線して寿命に至って
いる。

【０００４】また、電球は点灯電圧や用途等に応じ種々
の消費電力のものがあり、この電圧、消費電力および寿
命等に応じてタングステン素線の線径、長さ、コイリン
グ寸法等が設計され、これらデータに基づいてコイル状
フィラメントを製作している。

【０００５】このコイル状のフィラメントは、所定の電
気特性を得るため細いタングステン素線により形成さ
れ、高い発光効率を得るためコイル状に巻回しているが
そのコイル部の寸法は長くなる。特に単コイルの場合や
電圧が高い場合には、コイル状フィラメントの全長が長
くなる。

【０００６】そして、フィラメントが長くなると、自重
により垂下したり電球に振動や衝撃が加わったとき細径
なタングステン素線が断線したり伸びたりすることがあ
る。また、ガラスバルブの細径なネック部にフィラメン
トを継線したマウントが通過できないということがあ
る。そこで、コイル状フィラメントは中間部で折曲げて
横幅の寸法を短尺化し、その両端は内部リード線で、中
間部はステムにモリブデン線等を植設して形成した後述
するアンカに支持されているとともに、リード線やアン
カによってフィラメントに適当な張りを付与した、通常
Ｃ−２形やＣ−９形（単コイルの場合）あるいはＣＣ−
２形やＣＣ−９形（二重コイルの場合）と称される継線
構造としている。

【０００７】そして、これら継線構造のマウント、たと
えばＣＣ−２形（二重コイル）マウントに用いられるフ
ィラメントは、タングステン素線をほぼ密ピッチで巻回
したコイルをさらに巻回した二重コイル状をなし、二重
コイル状部の両端に単コイル状のレグ部を有する。ま
た、二重コイル状部の中間には二重コイル状部の約１〜
２ターン分の長さを緩やかに（大きいピッチで）巻回し
た通常飛び部と呼ばれている単コイル状の部分が形成し
てある。この飛び部はフィラメントの長さに応じて１な
いし複数箇所に形成されている。また、この飛び部で分
割された二重コイル状部が発光部をなしている。

【０００８】そして、このフィラメントは、単コイル状
のレグ部が内部リード線に挟圧や溶接などの手段で継線
されているとともに中間部の単コイル状の飛び部には先
端部をループ状にしたり鉤状にしたアンカで係止したＣ
Ｃ−２形（逆Ｖ字状）のマウント構造をなしている。上
記内部リード線およびアンカは、コイル状のフィラメン
トが弛まないよう適度の太さの線材からなりフィラメン
トに張り（テンション）を与える状態で支持している。

【０００９】しかし、電気導体からなる内部リード線や
アンカは熱もよく伝え、点灯時にコイル状部の熱を奪熱
や放熱してコイル状部の温度を下げ、発光効率を低下す
る。特に、飛び部においてアンカは単コイルの複数のタ
ーンと接触していて、その接触面積は大きい。また、レ
グ部や飛び部は発光部に比べ低温度であるが、発光部に
比べて可視光より赤外線の放射比率が高いということが
ある。

【００１０】このため、内部リード線やアンカ線は細径
なほど熱容量も小さく、コイル状部の温度低下を来さな
いが、これが細過ぎるとフィラメントの重量やコイル状
部の弾性に負け過度に曲がったり、電球に衝撃を受けた
ときに大きく変形するなど所定の支持ができなくなる。
また、逆に太すぎると、支持は確実となるが熱容量が大
きなってコイル状部の温度低下を来すほか、フィラメン
トを形成するタングステン素線を切断したりする。そこ
で、内部リード線やアンカは、フィラメントに応じて適
度の線径や熱容量のものが選ばれる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】一方、昨今地球環境の
改善が叫ばれ、各分野において省資源、省エネルギー製
品の研究・開発がすすめられている。家庭、商店、事務
所や工場などで照明用などに数多く使用され電球は、各
個の電力消費は少ないが、全国規模となればその総電力
は莫大で、電球や蛍光ランプなどを用いる照明分野にお
ける電力消費量は全電力量の１７〜１８％になるといわ
れている。

【００１２】そして、電球においては、たとえば明るさ
を同じにしてその消費電力を低減させれば、全国的には
相当の省エネルギーがはかれる。この電球の特性は、点
灯電圧を下げれば消費電力も下がるが、明るさも同時に
下がり、寿命が長くなることが知られている。しかし、
これでは省電力化したとはいわれない。従来からも電球
の省電力化はすすめられ、それは、たとえばガラスバル
ブに形成する散光性被膜の材質、膜厚、粒径などを規制
したり、封入する不活性ガスをアルゴンに比べて原子量
が大きく熱伝導率が低いクリプトンやキセノンに変える
ことなどが行われ、一応の成果を得ている。

【００１３】そこで、本発明者は電球の省エネルギー化
をはかる一環としてコイル状フィラメントに着目して究
明した結果、フィラメントの支持部を改善することによ
って、さらにの効率向上が見出だされることが分かっ
た。

【００１４】本発明は、コイル状フィラメントの端部お
よび中間部の内部リード線およびアンカに支持される部
分の構成を変えることによって、熱損失を低減できる電
球およびこの電球を装着した照明装置を提供することを
目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の電球は、ガラスバルブと、タングステン素線をコイル
状に巻回した発光部およびこの発光部に連設して素線の
ままの支持部を有するコイル状フィラメントと、上記バ
ルブ内においてコイル状フィラメントの支持部を支持す
る内部リード線およびアンカ線と、上記バルブ内に封入
されたクリプトンまたはアルゴンの少なくとも一種を含
む不活性ガスとを具備していることを特徴とする。

【００１６】この構成の電球は、通電によりリード線を
介し接続したフィラメントの二重コイル状の発光部は高
温となって発光しバルブ外に光放射をする。このとき、
フィラメント中間の飛び部および両端のレグ部は、支持
部としてアンカ線やリード線に接触していて伝熱により
その温度は下がるが、この部分は素線で、従来の単コイ
ルに比べて両者の接触面積が小さく、特に飛び部は単コ
イルの数ターン部分に接触していたのを点ないしは線接
触とすることができたので、熱損失が小さく温度低下を
従来より抑制できる。

【００１７】また、この両者が接触して温度が低下して
いる部分は、発光部に比べて可視光より赤外線の放射比
率が高いという現象があるが、接触部が小さいのでこの
損失を低減させることができる。

【００１８】また、電球としてはガス入りの各種電球に
適用でき、用とも一般照明用、店舗などのディスプレイ
用、スタンド用、信号灯用などの電球に対応できる。

【００１９】本発明の請求項２に記載の電球は、支持部
がコイル状フィラメントの端部および中間部であること
を特徴とする。

【００２０】コイル状フィラメントの支持を端部のレグ
部および中間部の飛び部とすることによって、上記請求
項１に記載したと同様な作用を奏する。

【００２１】フィラメントの中間に形成する素線とした
支持部（飛び部）の数は、アンカによる熱損失を小さく
するためにはできる限り少ない方が好ましいが、フィラ
メントの全長、重量、バルブのネック径等を勘案して決
めればよい。また、もちろんこの飛び部数によってアン
カ本数も決まる。

【００２２】そして、上記飛び部およびアンカの数が３
か所（本）の場合は継線されたフィラメント形状は略五
角形状に、５本の場合は略七角形状となる。

【００２３】本発明の請求項３に記載の電球は、コイル
状フィラメントが、単コイルまたは二重コイルであるこ
とを特徴とする。

【００２４】二重コイル状フィラメントはもちろん、比
較的全長の長い単コイル状フィラメントにも適用でき
る。そして、上記請求項１および２に記載したと同様な
作用を奏する。

【００２５】本発明の請求項４に記載の電球は、不活性
ガスが、アルゴンまたはクリプトンあるいはキセノンの
少なくとも一種を８５〜９５容積％、残部が窒素で、６
６．５ｋ〜９５．８ｋＰａの圧力で封入してあることを
特徴とする。

【００２６】封入する不活性ガスの原子量により熱伝導
率が変わり、アルゴンＡｒよりはクリプトンＫｒ、クリ
プトンＫｒよりキセノンＸｅの方が熱伝導率が低く発光
効率を高め長寿命化することができるが、ガスの価格も
考慮することを要する。

【００２７】そして、上記アルゴンＡｒ、クリプトンＫ
ｒやキセノンＸｅを混合して封入してもよい。また、こ
れら不活性ガスに窒素Ｎを加えれば、電離電圧を高める
ことが可能で、その添加範囲は窒素Ｎが５〜１５容積％
で、５容積％未満ではバルブ内のリード線間やフィラメ
ントとの間でアークが生起し易く短寿命が発生する。ま
た、１５容積％を越すと、発光効率が低下し、所定の発
光特性が得られない。また、その封入圧力（常温）は、
６６．５ｋＰａ未満であると、発光効率が低下し、所定
の発光特性が得られない。また、９５．８ｋＰａを越す
と、排気管の封切時に溶封部から封入したガスが吹き出
し、封切作業が困難になる不具合を生じる。

【００２８】本発明の請求項５に記載の照明装置は、本
体と、この本体に設けられたソケットと、このソケット
に装着された請求項１ないし４のいずれか一に記載の電
球とを具備していることを特徴とする。

【００２９】上記請求項１ないし請求項４に記載の作用
を奏する電球を装着しているので、発光特性および寿命
特性が優れ、電球交換の手間を低減できる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明電球の実施の形態を
図１および図２を参照して説明する。図１は一般照明用
電球１０を拡大して示す正面図、図２は図１の電球のバ
ルブ内に配設されるコイル状フィラメントの正面図およ
び中間部のアンカに係止される飛び部近傍と端部の内部
リード線に継線されるレグ部近傍とを拡大して示す正面
図である。

【００３１】図中１はＰＳ型のガラスバルブ、２はこの
バルブ１の開口端部に封着されたフレヤステム３を有す
るマウントである。このステム３は、ステム管３Ｔの一
端側に一対のリード線４，４、ケーングラス３Ｃおよび
排気管（図示しない。）を気密に植設した圧潰封止部３
Ｓを形成しているとともにケーングラス３Ｃの先端部に
モリブデン線などの高融点金属線の一端を植設したアン
カ５からなる。

【００３２】また、６は１１０Ｖ６０Ｗ用の二重コイル
状フィラメントで、図２に拡大して示すようにタングス
テン素線を巻回した単コイル６Ｓをさらに巻いた二重コ
イル状の発光部６Ｃを有し、この発光部６Ｃの中間には
二重コイル状部の約１〜２ターン分の長さを素線のまま
とした飛び部６Ｔが形成してある。また、コイル状をな
す発光部６Ｃの両端には同様に素線のままとしたレグ部
６Ｌ，６Ｌが形成してある。

【００３３】そして、この二重コイル状フィラメント６
は、その両端のレグ部６Ｌ，６Ｌが上記リード線４，４
の先端部分を折曲げ形成したフック部４Ｆ，４Ｆに挟圧
あるいは先端部分に溶接等の手段で継線されているとと
もに中間の飛び部６Ｔにアンカ５線の多端側に形成した
ループ部５Ｒが巻き付けられた逆Ｖ字形をなすＣＣ−２
型のマウント２を構成している。すなわちフィラメント
６は素線状のレグ部６Ｌ，６Ｌおよび飛び部６Ｔに支持
部７Ｌ，７Ｌおよび７Ａを形成して支持されている。

【００３４】また、上記バルブ１内にはクリプトンＫｒ
９０容積％の不活性ガスと窒素Ｎ残部との混合ガスが常
温で約８２．６ｋＰａ８の圧力封入されている。また、
図中８はバルブ１端部の封着部に接着剤等を介し接合さ
れた口金で、上記リード線４，４と連接した外部リード
線と接続している。さらに、ガラスバルブ１の表面には
必要に応じ光拡散膜や反射膜、着色膜等が形成してあっ
てもよい。

【００３５】そして、上記構成の電球１０は、図示しな
いソケット等に装着して通電され、リード線４，４を介
し接続したフィラメント６の二重コイル状の発光部６
Ｃ，６Ｃは高温となって発光しバルブ１外に光放射をす
る。このとき、フィラメント６中間の飛び部６Ｔおよび
両端のレグ部６Ｌ，６Ｌは、支持部７Ａ，７Ｌ，７Ｌが
アンカ線５やリード線４，４に接触していて伝熱により
その温度は下がるが、この部分は素線で、従来の単コイ
ルに比べて両者の接触面積が小さく、特に飛び部６Ｔは
単コイルの数ターン部分に接触していたのを点ないしは
線接触とすることができたので温度低下を従来より抑制
することが可能となった。また、この両者が接触して温
度が低下している部分は、発光部に比べて可視光より赤
外線の放射比率が高いという現象があるが、接触部が小
さいのでこの損失を低減できる。

【００３６】したがって、フィラメント６からアンカ５
およびリード線４，４の接触によって奪われる熱量が小
さく、発光効率を向上することができる。

【００３７】また、上記の実施の形態では、発光部６Ｃ
が二重コイル状で飛び部６Ｔおよびレグ部６Ｌが単コイ
ルの二重コイル状フィラメント６について述べたが、本
発明は二重コイル状のフィラメント６に限らず、発光部
が単コイルで飛び部およびレグ部を素線状とした単コイ
ル状フィラメントであっても適用が可能である。

【００３８】そして、上記のマウント２を用いて製作し
た電球１０は、たとえば図３に示す照明装置（照明器
具）９に組込みまれて使用される。図３において９１は
筐体を形成する基体、９２は基体９１に設けられたソケ
ット、９３は基体９１に取付けられたセード、グロー部
や反射体、９４はソケット９２に接続した給電線で、上
記ソケット９２に上記電球１０の口金８が装着されてい
る。

【００３９】このような構成の照明装置（照明器具）９
は、給電線９４を介し通電すると、ソケット９２に装着
した電球１０が点灯する。そして、この電球１０は、上
述したようにコイル状フィラメント６の熱損失が少な
く、良好な発光特性および寿命を得ることができる。

【００４０】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ない。たとえば、ガラスバルブの形状はＰＳ型に限ら
ず、Ａ型、Ｇ型、Ｒ型やＴ型等であってもよい。また、
マウントはフレヤステムを用いたものに限らず、アンカ
が設けられるボタンステムやビードステムを用いたもの
であってもよい。

【００４１】また、本発明はＣＣ−２型、Ｃ−２型、Ｃ
Ｃ−９型やＣ−９型などの各種継線構造の電球に適用が
可能である。また、アンカはループ状に限らず、鉤状で
あってもよい。

【００４２】また、バルブ内に封入する不活性ガスは、
クリプトンＫｒを主体としたものに限らずアルゴンＡｒ
あるいはキセノンＸｅを主体としたり、これらの混合ガ
スであってもよい。もちろん、封入する不活性ガスの原
子量により熱伝導率が変わり、アルゴンＡｒよりはクリ
プトンＫｒ、クリプトンＫｒよりキセノンＸｅの方が熱
伝導率が低く発光効率を高め長寿命化することができる
が、ガスの価格も考慮し選択することを要する。

【００４３】また、、上記不活性ガスに窒素Ｎを加えれ
ば、電離電圧を高めることが可能で、その添加範囲は窒
素Ｎが５〜１５容積％で、５容積％未満ではバルブ内の
リード線間やフィラメントとの間でアークが生起し易く
短寿命が発生する。また、１５容積％を越すと、発光効
率が低下し、所定の発光特性が得られない。

【００４４】また、その封入圧力（常温）は、６６．５
ｋＰａ未満であると、発光効率が低下し、所定の発光特
性が得られない。また、９５．８ｋＰａを越すと、排気
管の封切時に溶封部から封入したガスが吹き出し、封切
作業が困難になる不具合を生じるなどの不具合がある。

【００４５】さらに、本発明の照明装置は、上記実施の
形態に限らず諸種の照明器具や照明装置に適用できるも
のである。

【００４６】

【発明の効果】請求項１および２に記載の発明によれ
ば、フィラメントからアンカおよびリード線の接触によ
って奪われる熱量が小さく、発光効率の向上した電球を
提供することができる。

【００４７】また、フィラメントのアンカで支持されて
いる部位が素線であるので、従来のようにコイル状の飛
び部のターン間をアンカが短絡することがなく、フィラ
メントの温度低下を招かないとともにその分を発光部と
できるので発光効率を向上できる。

【００４８】また、請求項３に記載の発明によれば、二
重コイル状および単コイル状のフィラメントを用いた電
球において、上記請求項１および２に記載したと同様な
効果を奏する電球を提供することができる。

【００４９】また、請求項４に記載の発明によれば、封
入するガスの種類、混合比率および圧力を規制すること
によって諸特性を向上できる。すなわち、アルゴンより
クリプトン、クリプトンよりキセノンの方が高効率化お
よび長寿命化がはかれるがコストなどを勘案して選択す
ることができる。また、窒素の混合比およびその封入圧
を規制することにより、発光効率の向上がはかれバルブ
内でのアークの発生を抑制できるとともにその製造も容
易な電球を提供することができる。

【００５０】さらに、請求項５に記載の発明によれば、
上記請求項１ないし４に記載の効果を奏する電球を装着
しているので、発光特性の向上した照明装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電球の実施の形態を示す正面図であ
る。

【図２】図１の電球のバルブ内に配設されるコイル状フ
ィラメントの正面図および中間部のアンカに係止される
飛び部近傍と端部の内部リード線に継線されるレグ部近
傍とを拡大して示す正面図である。

【図３】本発明に係る照明装置（照明器具）の一部断面
正面図である。

【符号の説明】

１０：電球１：ガラスバルブ２：マウント３：ステム４：リード線５：アンカ６：二重コイル状フィラメント（コイル状フィラメン
ト）６Ｃ：コイル状部６Ｈ：発光部６Ｔ：飛び部６Ｌ：レグ部７Ａ，７Ｌ：支持部９：照明装置（照明器具）９１：基体９２：ソケット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスバルブと；タングステン素線をコ
イル状に巻回した発光部およびこの発光部に連設して素
線のままの支持部を有するコイル状フィラメントと；上
記バルブ内においてコイル状フィラメントの支持部を支
持する内部リード線およびアンカ線と：上記バルブ内に
封入されたクリプトンまたはアルゴンの少なくとも一種
を含む不活性ガスと；を具備していることを特徴とする
電球。
【請求項２】支持部がコイル状フィラメントの端部お
よび中間部であることを特徴とする請求項１に記載の電
球。
【請求項３】コイル状フィラメントが、単コイルまた
は二重コイルであることを特徴とする請求項１または２
に記載の電球。
【請求項４】不活性ガスが、アルゴンまたはクリプト
ンあるいはキセノンの少なくとも一種を８５〜９５容積
％、残部が窒素で、６６．５ｋ〜９５．８ｋＰａの圧力
で封入してあることを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれか一に記載の電球。
【請求項５】本体と；この本体に設けられたソケット
と；このソケットに装着された請求項１ないし４のいず
れか一に記載の電球と；を具備していることを特徴とす
る照明装置。