JPS6131593B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はバルブ内面に赤外線反射膜を被覆した
白熱電球に関する。

一般に白熱電球のコイルフイラメントから放射
される光の中には多量の赤外線が含まれており、
電球の入力のうち70％近くがこの赤外線に変換さ
れ、このため白熱電球の効率は低いものであつ
た。ところで、最近バルブ内面に赤外線を反射し
可視光は透過する赤外線反射膜を被覆し、フイラ
メントから放射された赤外線を反射してフイラメ
ントに再び戻して吸収させ、自己加熱を起して効
率を向上させる電球が開発されている。このよう
な電球は一般に内面が球形をなすバルブを備え、
このバルブ内面にたとえばTiO₂―MgF₂の組合せ
からなる多層干渉フイルタ層を形成して赤外線反
射膜となし、このバルブの内面の中心部に比較的
小形の直線状のコイルフイラメントを設けてい
る。ところで、このような電球では確かに効率は
向上するものの、その寿命が通常の電球より著し
く減少してしまう不具合があつた。本発明者等は
この原因について種々追求したところ、この短寿
命の原因はフイラメントの温度が不均一になるた
めであることが判明した。すなわち、バルブの中
心にあるフイラメントから放射された赤外線は赤
外線反射膜で反射され、ふたたびバルブの中心に
戻り、バルブの中心部にフイラメントの像ができ
る。そしてこの像が実物のフイラメントに完全に
合致すればよいが、実際にはわずかの製造誤差等
のためにフイラメント像は実物のフイラメントと
部分的にしか合致しなくなる。したがつて、この
像の合致した部分のみが昇温し、フイラメントに
温度の不均一が生じる。そして、フイラメントに
温度の不均一が生じると温度の高い部分の電気抵
抗が増大し、その結果この温度の高い部分の発熱
量が増大してさらに温度が高くなり、このように
して温度の不均一がますます助長されてしまう傾
向がある。したがつて、フイラメント上には局部
的にその設計温度よりはるかに高温の部分が生
じ、この部分のタングステンが激しく蒸発して焼
断してしまうものであつた。

本発明は以上の事情にもとづいてなされたもの
で、その目的とするところは、バルブ内面に赤外
線反射膜を被覆した電球において、バルブ内面の
形状を改良することによりフイラメント上の温度
の不均一を減少し、寿命を向上させようとするも
のである。

以上本発明を図面に示す一実施例にもとづき説
明する。

図中１はガラス製のバルブである。このバルブ
１内にはマウント２に線状に張設された直線状の
コイルフイラメント３が設けられ、またこのバル
ブ１内にはアルゴン等の不活性ガスが封入されて
いる。なお、４は口金である。上記バルブ１の内
面は焦点_１，F₂を有する楕円をその短軸を回転
軸Ａとして回転して得られる回転楕円形に形成さ
れている。このバルブ１の内面には赤外線反射膜
５が被覆されている。赤外線反射膜５はTiO₂―
Ag―TiO₂の組合せからなる多層干渉フイルタ膜
で構成され、可視光は透過するが赤外線は反射す
るようになつている。そして、上記のフイラメン
ト３はその長手方向中心軸が上記回転軸Ａと直交
し、かつこのフイラメント３は上記焦点F₁，F₂
を回転させてなる円形の軌跡を径方向に横切るよ
うに配置されている。また、上記焦点F₁，F₂間
の距離はフイラメント３の長さをＬとすると 0.1≦／Ｌ≦0.2 となるように設定されている。

なお、このバルブ１の外形は略球状をなしてお
り、したがつてバルブ１の最大径部では肉厚が薄
く、頂部および首部付近では厚くなつている。こ
れはこのバルブ１の製造上の理由によるものであ
る。すなわち、通常このガラス種によるバルブ１
は吹型によつて成形するが、その際には膨張の大
きな最大径部は肉厚が薄く、逆に頂部および首部
では肉厚が厚くなる傾向がある。

本実施例では、この傾向を積極的に利用し、吹
込み成形時において、溶融したガラスを型内にた
らす際の型温度、および空気の吹込み方などを調
整することにより、従来の球形の金型を用いて上
述した内面形状を比較的うまく作ることができる
ものである。

以上の如く構成された本発明の一実施例は、フ
イラメント３から放射された赤外線が赤外線反射
膜５に反射されてバルブ１の各々の焦点F₁，F₂
を中心としてその近傍に戻り、フイラメント３に
吸収される。したがつて、その分だけフイラメン
ト３の発熱量が増大することが出来るから可視光
が増える。このことから、同一の明るさを得るな
らば消費電力が節減され、効率が向上する。ま
た、このバルブ１の内面の形状は回転楕円形であ
るから、赤外線反射膜５で反射されてバルブ１の
中心部に形成されるフイラメント３の像は各々焦
点F₁，F₂に分散され、その全体がぼけることに
なる。したがつて、この像が実物のフイラメント
３から多少ずれてもこの像のぼけのためにフイラ
メント３は反射された赤外線をほぼ均一に受け、
温度の不均一を生じることが防止される。

また、上記焦点F₁，F₂の焦点距離ｌとフイラ
メント３の長さＬとの関係はフイラメント３の像
の状態に影響するので、所期の目的を達成するた
めにはこれらの関係は適当に設定しなければなら
ない。そして、本発明者等はｌ／Ｌの値を種々変
えて多数の電球を試作し、それらについて寿命お
よび効率について試験をおこなつたところ第２図
に示す如き結果を得た。すなわちｌ／Ｌが大きく
なるに従つてフイラメント３の像のぼけも大きく
なり、フイラメント３に吸収される赤外線の量が
小さくなつて効率は低下する。そしてｌ／Ｌが
0.2より大きくなると効率の低下が大きくなり、
赤外線反射膜を施していない従来の電球の効率
（約16〜17ln／Ｗ）と大差がなくなり、効率向上
の効果はなくなつてしまう。またｌ／Ｌが小さく
なるに従つてフイラメント３の像のぼけが少なく
なり、効率は向上するが逆にフイラメント３の温
度の不均一が大きくなり、寿命が低下する。そし
てｌ／Ｌが0.02より大であれば、平均寿命は約
1000時間以上となるが、従来の一般電球の平均寿
命が1200〜1300時間程度であり、このレベルの寿
命を得ること、および個々の電球の寿命のばらつ
きを勘案するとｌ／Ｌは0.1以上が好ましく、0.1
以上であれば充分に実用化し得る。

たとえばフイラメントの長さＬがmmでｌ／Ｌ＝
0.1の場合、ｌは1.7mmとなり、像が多少ぼけるこ
とによりフイラメントへのエネルギー集中を充分
に緩和することができ、第２図の試験結果からも
判るように、従来の球面内面のもの（ｌ＝０で平
均寿命約1200時間）に比べて寿命の向上に著しい
効果がある。

なお、本発明は上記の一実施例には限定されな
い。

たとえば、赤外線反射膜は必らずしも上記のも
のに限らず、MgF₂―ZnSの組合せあるいはTiO₂
―MgF₂の組合せの多層干渉フイルタ膜その他の
ものでもよい。

また、バルブの製造も必らずしも上記のものに
制約されず、内面形状に対応した金型を用いて肉
厚が均一になるように吹型成形してもよい。

上述の如く本発明はバルブ内面に赤外線反射膜
を有しフイラメントから放射される赤外線を反射
してふたたびフイラメントに吸収させるものにお
いて、上記バルブの内面を、楕円を回転して得ら
れる回転楕円面形状としたものである。したがつ
て赤外線反射膜に反射されて形成されるフイラメ
ント像がぼけるのでフイラメントとその像が多少
ずれていてもフイラメントの温度が不均一になる
ことが防止され、長寿命のものが得られる。そし
て、この楕円の焦点距離とフイラメントの長さと
の比ｌ／Ｌを0.1〜0.2の範囲に規制したので実用
上充分な寿命と従来一般の電球よりはるかに高い
効率とを合せ持つことができる等その効果は大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図
はｌ／Ｌと寿命および効率との関係を示すグラフ
である。 １…バルブ、３…フイラメント、５…赤外線反
射膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 楕円をその短軸を回転軸として回転して得ら
   れる形状に内面が形成された非球形内面のバルブ
   と、このバルブ内面に被覆され可視光を透過し赤
   外線を反射する赤外線反射膜と、上記回転軸と直
   交しかつ上記楕円の焦点の軌跡を径方向に横切つ
   て配置された直線状フイラメントとを備え、上記
   フイラメントの長さをＬ、上記楕円の焦点距離を
   としたしき、／Ｌが0.1〜0.2の範囲内である
   ことを特徴とする白熱電球。