WO2005067004A1

WO2005067004A1 - 白熱電球及び白熱電球用フィラメント

Info

Publication number: WO2005067004A1
Application number: PCT/JP2004/019174
Authority: WO
Inventors: Kazuaki Ohkubo; Mitsuhiko Kimoto; Yuriko Kaneko; Mika Sakaue; Makoto Horiuchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2005-07-21
Also published as: US7049735B2; JPWO2005067004A1; JP3863554B2; US20060001344A1

Description

明細書

白熱電球及び白熱電球用フィラメント

技術分野

[0001] 本発明は、白熱電球及び白熱電球用フィラメントに関し、特に帯形状の白熱電球用フィラメントとそれを用いた白熱電球に関する。

背景技術

[0002] 一般に、白熱電球は、導電性材質力なるフィラメントと、フィラメントを取り囲むように設けられたバルブと、バルブの内部に封入された希ガスと、を備えており、演色性に優れる。そして、放電ランプと異なり安定器などの点灯回路を必要とせず、簡単な使用器具を用いて点灯させることができ、また歴史的に長く使用されている関係で広く普及している。

[0003] 通常、フィラメントは導電性のワイヤーからなるコイル状である力特許文献 2には導電性のリボン力もなる帯状のフィラメントが開示されている。図 14は特許文献 2に開示されているフィラメント 50の断面、図 15は特許文献 2に開示されている発光体 50 'の正面、図 16は発光体 50'の断面を示す。図 14に示すように、フィラメント 50は、幅が 250 mである導電性のリボン力も形成された成形体 52からなり、成形体 52は、導電性のリボンの幅の整数倍の間隙 53a— 531を空けて交互に並列に位置する一連のエレメント 52a— 52kにより形成される。なお、間隙 53d及び間隙 53iは、それ以外の間隙 53a— 53c, 53e— 53h, 53j, 53kよりも大きくなるよう形成されている。そして、図 15、 16に示すように、間隙 53d, 53iを横切る接続部分 54a, 54bにおいて、形成体 52を折り返すことにより発光体 50'が形成される。このようにして形成された発光体 50 'は、図 15に示すように、正面力も見ると前のフィラメントの隙間に後ろのフィラメントが重なるように配置され、あた力も隙間は設けられていないかに思われる力図 16 に示すように断面に約 lmmの隙間 55, 55が設けられている。そして、発光体 50'の発光面は表面であり、その表面は平面である一連のエレメント 52a— 52kにより形成されている、と記載されている。

特許文献 1：特開平 3— 102701号公報特許文献 2：特開平 6— 349458号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、一般に、白熱電球が放射する電磁波は、約 90%が赤外線であり、わずか 10%の可視光線を放射するにすぎない。そのため、このような白熱電球のランプ効率は 13 [lmZW]程度と悪ぐランプ効率の向上という課題がある。ここで、ランプ効率は、ランプの消費電力 1Wあたりで発生する光の量 (光束） [lm]を意味し、光束とは、単位時間あたりに伝播される可視光線の量を、標準観測者の視感度に対して生ずる明るさの感覚で評価したものである。従って、ランプ効率がよいと、消費電力 1Wあたりで得られる光の量は増し、省エネにもつながる。

[0005] また、レフ電球、すなわち、バルブの内側の表面の一部に反射膜を設け、フィラメントからランプ後方に放射する可視光線をその反射膜によりランプ前方に反射し、ランプ正面の照度を高め、明るさを必要とする空間に対してランプ効率がよい電球であつても、蛍光ランプに比べればランプ効率が遙かに悪ぐレフ電球についてもさらにランプ効率を上げることが必要である。

[0006] また、特許文献 2に記載されている発光体 50'において、間隙 53a— 531の大きさは、発光体 50'を形成しているリボンの幅（250 m)の整数倍であるため、それぞれ 500 μ mである。また、発光体 50'に設けられている各間隙 55の大きさは lmmである。すなわち、各エレメント間の間隔はそれぞれ大きい。各エレメント間の間隔が大きいと、各エレメント間において希ガスは対流を起こすため、発光体 50'に生じた熱が一部損なわれてしまう。そのため、発光体 50'表面全体の温度は一定に保たれない

[0007] 一般に、フィラメント (特許文献 2では発光体）に生じた熱がフィラメント表面全体を取り囲むことにより、フィラメント表面の温度は一定となり、そのようなフィラメントを備える電球はランプ効率が良い。従って、表面全体の温度を一定に保つことができない発光体 50'を備える電球は、ランプ効率が悪いといえる。よって、特許文献 2に記載されている発光体 50'を備える電球についても、ランプ効率を上げることが必要である [0008] 本発明は、力かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成によりランプ効率がよく面発光可能な白熱電球及びその白熱電球用フィラメントを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明の白熱電球用フィラメントは、同一平面に配置される一本の帯形状のフイラメントであって、間隔をおいて並んで配置される並設部と、前記並設部を電気的直列に接続する接続部とを備え、前記並設部は、並設部の幅を 1としたとき並設部の厚さ力 S 1Z2以上であることを特徴とする。

[0010] ここで、同一平面とは、数学的に厳密な意味での平面を意味するのではなぐフイラメント加工や電球組立などにより多少の歪曲やずれ、ねじれなどが生じている状態も含む実質的な平面ということである。換言すると、フィラメントに電流を流すことにより熱が放射され、その熱がそのフィラメント全体を取り囲むように熱のさやを形成し、それにより商用上使用可能な程度にフィラメントの温度を一定に保つことができる程度に歪曲、ずれ、ねじれなどが生じている状態も含む実質的な同一平面ということである。

[0011] 本発明の白熱電球用フィラメントでは、少なくともいずれか一組の前記並設部の間隔は、並設部の幅を 1としたとき少なくとも 5より小さい間隔であることが好ましぐまた、前記並設部の幅が 100 μ m以上であることが好ましい。

[0012] また、本発明の白熱電球用フィラメントは、表面にマイクロキヤビティを備えていてもよい。

[0013] これにより、放射を抑制する波長を任意に選択することが可能となり、抑制されたェネルギ一は可視光に供することができるため、ランプ効率が高いフィラメントを提供することが可能となる。

[0014] また、本発明の白熱電球用フィラメントの並設部は、第 2の並設部を第 1の並設部が囲むように配置されて、ても良、。

[0015] これにより、フィラメント近傍に熱が有効に蓄えられる、いわゆるシースが効率よく形成され、ランプ効率の向上を図ることが可能となる。

[0016] また、前記白熱電球用フィラメントは、最も外周に配置される並設部とこれと隣り合う並設部との間隔は、最外周の並設部の幅を 1としたとき少なくとも 5より小さい間隔であることとして良い。

[0017] 並設部が並設部を囲んだ状態で配置される場合、その最外周部分の間隔のみ一定の条件を満たしておれば、それより内周に配置される並設部の間隔は任意に設定することが可能となり、フィラメント設計上の自由度を向上させることができる。

[0018] 上述の作用効果は前記白熱電球用フィラメントを備えた白熱電球でも奏することができる。

発明の効果

[0019] 本発明のフィラメント及び当該フィラメントを備えた白熱電球は、高いランプ効率を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]実施形態 1における白熱電球の側面図である。

[図 2]同実施形態のフィラメントの一部拡大平面図である。

[図 3]同実施形態のフィラメントの一部拡大斜視図である。

[図 4]同実施形態のフィラメントの断面図である。

[図 5]フィラメント間隔とランプ効率との関係を示すグラフである。

[図 6]実施形態 2における白熱電球の側面図である。

[図 7]同実施形態のフィラメントの平面図である。

[図 8]フィラメントの変形例を示す平面図である。

[図 9]実施形態 3における白熱電球の側面図である。

[図 10]マイクロキヤビティを備えたフィラメントを模式的に示す平面図である。

[図 11]同フィラメントの模式的斜視図である。

[図 12]図 10の VII-VII線断面の一部を拡大した断面図である。

[図 13]熱解析結果を示すグラフである。

[図 14]従来例におけるフィラメントの断面図である。

[図 15]従来例における発光体の正面図である。

[図 16]従来例における発光体の断面図である。

符号の説明 [0021] 10、 20 白熱電球

11、 21 フィラメント

12、 22 ノレブ

13 口金

14 内部導入線

14a、 14b サポート線

16、 26、 36フィラメン卜間隔

17、 27、 37並設部

18、 28、 38接続部

29 導出部

35 マイクロキヤビティ

発明を実施するための最良の形態

[0022] 本発明の実施の形態を説明する前に、白熱電球が電磁波を放射するメカニズムを説明する。

[0023] 白熱電球は、タングステンなどの導電性材質力なるフィラメントと、フィラメントを取り囲むように設けられたノレブと、バルブの内部に封入された希ガスと、を備えている

[0024] そして、フィラメントに電流を流すと、フィラメントは導電性材質力なるため電流をよく通し、それによりジュール熱が発生してフィラメントの温度はあがる。すると、導電性材質を構成する分子、その分子を構成する原子 (以下、「導電性分子など」という。 ) は激しく熱振動するようになる。そして、フィラメントがある温度に達すると、熱振動により導電性分子などに蓄えられた熱エネルギーが電磁波として放射されることとなる（熱放射)。すなわち、白熱電球が点灯する。従って、フィラメントの温度が高くなればなるほど、導電性分子などは、激しく熱振動し、その結果、多量の熱エネルギーを放射する。放射される熱エネルギー量が多くなるとランプは明るくなり、その結果ランプ効率は上がる。すなわち、フィラメントに流れる電流量を多くすればするほど、白熱電球のランプ効率は良くなる。しかし、フィラメントに多量の電流量を流すことによりフイラメントの温度が非常に高くなると、導電性分子などは気化するため、フィラメントの寿命を縮めることとなる。そのため、希ガスなど、導電性分子などと化学反応をおこさな V、不活性ガスをバルブ内に封入し、フィラメントの気化を抑制して、る。

[0025] さらに、白熱電球のランプ効率を上げるためには、フィラメントから放射された熱（以下、単に「放射された熱」という。）の拡散を防止する必要がある、従来具体的に用いられているのはタングステンワイヤーをコイル状としたフィラメントを用い、コイル状フィラメントの隣り合う卷線同士の間隔 (以下、単に「フィラメント間隔」という。）を小さくすることにより放射された熱の拡散を防止している。すなわち、コイル状フィラメントから放射された熱はフィラメント表面全体を取り囲むように熱のさや (以下、「シース」 t 、う。）を形成し、シースが形成されることによりフィラメントの温度は一定に保たれる。その結果、熱損失を抑えることができるため、白熱電球のランプ効率をあげることができる。

[0026] ところが、フィラメント間隔を小さくしすぎると、対向する位置に配置されたフィラメント間で放電が生じる。放電が生じると、放電をひきおこしたフィラメント、すなわちフィラメント間隔が過小となるように設けられたフィラメントのインピーダンスは低下し、フィラメントには過剰な電流が流れる。その結果、フィラメントは、温度が過度に上昇し、断線してしまう。フィラメントが断線すると、フィラメント全体に電流が流れないため、そのようなフィラメントを備えて、る白熱電球は点灯しな、。

逆に、特許文献 2に記載されている発光体 50'のようにフィラメント間隔 (特許文献 2 では間隙と記載されている）を大きくしすぎると、各フィラメント間で希ガスなどの不活性ガスが対流を起こす。そのため、放射された熱は、希ガスなどの不活性ガスの対流により拡散してしまい、フィラメント全体の温度は下がり、または、一定とならず、白熱電球のランプ効率は悪くなる。

[0027] 以下に本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の一例であり、本発明は以下の実施形態に限定されない。

[0028] 《実施形態 1》

以下、実施形態 1について図面を参照しながら説明する。

[0029] 本実施形態では、白熱電球 10の構造、各フィラメント間隔 16及び各フィラメント間隔 16とバルブ 12に封入されているガスの組成比との関係を説明する。なお、図 1は本実施形態における白色電球 10の模式図であり、バルブ 12を形成しているガラスを透視した図である。また、図 2は本実施形態のフィラメント 11の一部を示す拡大図である。図 3はフィラメント 11の一部を示す斜視図である。

[0030] まず、白熱電球 10の構造を説明する。

図 1に示すように、白熱電球 10は、薄膜からなるフィラメント 11と、フィラメント 11を取り囲むように設けられたバルブ 12と、バルブ 12の内部に封入されて!、る希ガス（不図示）と、バルブ 12に設けられて、る開口部を封じるように設けられて、る口金 13と、フィラメント 11の長尺方向に平行となるように設けられている内部導入線 14と、を備えている。そして、内部導入線 14は、フィラメント 11の端部と口金 13または口金 13が設けられて、な、側のノレブ 12の端部とをつなぐように設けられて、るサポート線 1 4a, 14aと、一端が口金 13に設けられており他端力フィラメント 11の端部と口金 13が設けられて、な、側のノレブ 12の端部とをつなぐように設けられて、るサポート線 1 4bとにより構成されている。

[0031] フィラメント 11は、図 2、 3に示すように、同一平面に並んで配置される帯状の並設部 17と、前記平面に配置され前記並設部 17を電気的直列に接続する接続部 18とで構成されている。図 4に示すように、並設部 17の幅 Wに対し並設部 17の厚さ Hは 1 Z2以上の関係となっている。また、接続部の幅と厚さの関係も同様である。具体的に本実施形態は、並設部 17の幅 Wは 100 /z m 厚み Hは 50 /z mを採用しており、上記関係を満たしている。

[0032] また、フィラメント 11はタングステン力もなる。なお、フィラメントを構成する導電性材質は特に限定されるものではな、が、タングステンなどの高融点の金属材料が好ましぐまた、合金でもカゝまわない。

[0033] また、フィラメント 11は、フィラメント 11が含まれる同一平面内において複数回にわたって蛇行した形状であり、並設部 17…が平行に並んで配置され、この並設部 17を電気的に直列に接続するように接続部 18がー体に形成されて、る。

[0034] また、並設部 17· ··の外縁同士間の間隔、すなわち、フィラメント間隔 16…は、互いに等しぐ並設部 17の幅を 1としたとき 5より小さい幅である。具体的に本実施形態では、フィラメント間隔 16は 100 mを採用しており、並設部 17の幅との関係は 1対 1となっている。

[0035] そして、このように複数の平行に並んで配置される並設部 17…により形成された平面がフィラメント 11の発光面となる。すなわち、フィラメント 11は同一平面上に形成されており、その平面上における各並設部 17及び接続部 18の表面が発光面となる。

[0036] なお、フィラメント 11が含まれる同一平面内において複数回にわたって曲げられて V、るとは、ジグザグまたは蛇行した道路のような形状を示すフィラメント 11全体が実質的に一つの平面内に存在していることを意味する。すなわち、ジグザグまたは蛇行した道路のような形状を示すフィラメント 11にお、て、フィラメント 11の表面における接線方向は、フィラメント 11の表面の至るところにおいて異なるが、その全ての接線は同一平面上に存在し、その平面はフィラメント 11が存在している面であることを意味する。また、同一平面とは、数学的に厳密な意味での同一平面を意味するのではなぐフィラメント 11の加工や電球立などにより多少の歪曲やずれ、ねじれなどが生じている状態も含む実質的な同一平面ということである。換言すると、フィラメント 11に電流を流すことにより熱が放射され、その熱がフィラメント間隔 16, 16· ··も含むそのフイラメント 11全体を取り囲むようにシースを形成し、それにより商用上使用可能な程度にフィラメントの温度を一定に保つことができる程度に歪曲、ずれ、ねじれなどが生じている状態も含む実質的な同一平面ということである。また、フィラメント間隔 16については後述する。

[0037] 本実施形態の場合、フィラメント 11は、タングステン力もなる導電性の短冊形シートに対して一般的に半導体デバイス製造工程で使用されるようなエッチングを行うことにより製造される。すなわち、 1枚の短冊形の導電性のシートを用意し、そのシートに図 2に示すジグザグ形状をパターンユングしてエッチングを行!、、パターンユングされて、な、部分を溶失させ、図 1に示すような形状のフィラメント 11を製造する。

[0038] このように、エッチングを行うことによりフィラメント 11を形成することにより、製造中に外部から力が加わってフィラメント 11が破損したり、また、折り曲げられた部分の強度が低くなつたりすることはない。さらに、機械力卩ェゃ溶断などに比べてフィラメント 11に歪みが入りにくぐ応力による寿命の短縮ィ匕を抑止することができ、また、高い加工精度を確保することが可能となる。 [0039] なお、当該記載はフィラメント 11を機械加工や溶断などで形成することを否定するものではなぐ例えば、プレスカ卩ェなどにより本発明にカゝかるフィラメントを製造しても同様の作用効果を示すことができる。

[0040] バルブ 12はガラスにより形成されており、ガラスの種類としては、ソーダガラス、鋼質ガラス、石英ガラスが挙げられる。

[0041] バルブ 12に封入されているガスは、主成分が希ガスであり、具体的には、アルゴンガス 90%と窒素ガス 10%とにより形成されている。そして、希ガス及び窒素ガスは、白熱電球 10が点灯している時に 1気圧となるように、ノレブ 12に封入されている。このようにしておくと、バルブ 12が誤って破損してしまった時、バルブ 12を形成しているガラスの飛散を防ぐことができる。

[0042] 口金 13は、黄銅またはアルミニウム合金などにより形成され、ソケットと組み合わせられて白熱電球 10を電源に接続する。

[0043] 内部導入線 14すなわちサポート線 14a, 14a及びサポート線 14bは、銅線または鉄線にニッケルをメツキすることにより形成され、フィラメント 11をバルブ 12の内部空間内に固定している。そして、サポート線 14a, 14a及びサポート線 14bは、フィラメント 1 1への電流供給を行っている。具体的には、口金 13を介して接続されている外部電源が供給する電流は、サポート線 14a, 14aを通ってフィラメント 11に到達し、フィラメントに到達した電流は、サポート線 14bを通って外部電源へ戻る。

[0044] 続いて、各フィラメント間隔 16について説明する。

上記の白熱電球の放射メカニズムによると、各フィラメント間隔 16が小さすぎると、並んで配置される並設部 17の間に放電が生じ、それによりフィラメント 11は断線してしまう。従って、本実施形態に力かるフィラメント 11の各フィラメント間隔 16は、点灯時に並設部 17…の外縁同士間で放電が生じる間隔よりも大きい間隔が設定されている。具体的には放電が生じないフィラメント間隔 16は 30 m以上と考えられており、本実施形態ではフィラメント間隔 16は 100 mを採用して、る。

[0045] ここで、点灯時に並設部 17…の外縁同士間で放電が生じる間隔とは、白熱電球 10 が点灯することにより並設部 17間で放電が生じない程度に、並設部 17· · ·同士の間隔、すなわち各フィラメント間隔 16が設けられていることを意味する。従って、この場合、並設部 17…の外縁同士間で放電が生じる虞はなぐよってフィラメント 11が断線することもない。そのため、白熱電球 10は点灯する。

[0046] なお、アルゴンガス 90%と窒素ガス 10%とにより構成されるガスをバルブ 12に上記圧力で封入した条件で、公差や点灯中の変形を考慮した場合、このフィラメント間隔 16は 40 μ m以上を確保することが好ましい。各フィラメント間隔 16が 40 μ m以上であれば、製造公差や熱歪みによる変形を吸収してなおかつ並設部 17の外縁同士間で放電は生じないものとすることができる。よって、放電による損傷や熱の偏りを回避し得てフィラメント 11は断線しな、。

[0047] なお、アルゴンガス 90%と窒素ガス 10%とにより構成されるガスをバルブ 12に封入した場合、各フィラメント間隔 16が 40 m未満、例えば 30 mであっても、理想的には並設部 17…の外縁同士間で放電は生じない。しかし、フィラメント間隔 16を正確に設計値通りとなるようフィラメント 11を製造することは困難である。よって製造されたフィラメント 11において、フィラメント間隔 16はある程度のばらつきを有する。すなわち、フィラメント間隔 16の至るところにおいて、放電が生じない間隔である 30 mの間隔を確保してフィラメント 11を製造することは非常に難しい。そのため、製造時のばらつきによりフィラメント 16を放電が生じない間隔、 30 mよりも短い間隔ができてしまうと、その箇所では放電が生じ、上記の白熱電球の放射メカニズムよりフィラメント 1 1は断線してしまう。その結果、ランプは点灯不可となる。そのようなことがおこらないようにするために、各フィラメント間隔 16を 40 m以上としているのであって、理論的には、各フィラメント間隔 16が 30 /z mであっても、並設部 17· ··の外縁同士間で放電は生じない。

[0048] 続いて、各フィラメント間隔 16とバルブ 12に封入されているガスの組成比との関係を説明する。

[0049] 上記の白熱電球の放射メカニズムより、フィラメント間隔 16が小さすぎると、並設部 1 7…の外縁同士間で放電が生じ、フィラメントのインピーダンスが下がり、過電流が流れ、その結果フィラメントの温度が上昇し、フィラメント 11は断線してしまう。しかし、バルブ 12に封入する窒素ガスの量を多くすることにより、具体的には窒素ガス圧を上げたり窒素ガスの組成比を大きくすることにより、フィラメント間隔 16が小さくても、並設部 17…の外縁同士間における放電を阻止することができる。窒素ガスの絶縁破壊電圧が高いため、並設部 17…の外縁同士間における放電を防止することができるためである。一方、アルゴンガスはフィラメントの気化による短寿命化を防止するためにバルブ 12に封入されるにすぎない。従って、バルブ 12に封入するアルゴンガスの量を多くしてフィラメント間隔 16を小さくすると、上記の白熱電球の放射メカニズムに示すように、並設部 17…の外縁同士間で放電が生じ、それによりフィラメント 11は断線してしまう。このこと、すなわち、フィラメント間隔 16が小さくても窒素ガスの量を多くすることにより並設部 17…の外縁同士間における放電を阻止することができることは、パッシェンの法則、すなわち、絶縁破壊電圧 Vは電極間の距離 dと気体の圧力 pとの積 pdの関数で表されるという法則を反映している。ここで、絶縁破壊電圧 Vはこれ以上の電圧がカゝかると電極間の気体が絶縁破壊してしまう電圧を意味し、アルゴンガスの絶縁破壊電圧 Vに比べ窒素ガスの絶縁破壊電圧 Vは大きな値を示す。また、電極間の距離 dはフィラメント間隔 16を意味する。そして、ノッシェンの法則より、絶縁破壊電圧 Vの値が変わらない範囲内で窒素ガスの圧力 pを大きくすると、電極間の間隔 d 、すなわちフィラメント間隔 16を小さくすることができ、具体的には、 30 /z m未満にすることが可能である。これにより、フィラメント間において放電が生じることなくフィラメントの間隔 16を小さくすることができる。しかし、窒素ガス圧を上げすぎたり窒素ガスの組成比を大きくしすぎたりすることによりバルブ 12内に多量の窒素ガスを封入すると、ランプ効率は悪くなる。よって、バルブ 12に窒素ガスのみを封入することはできず、フイラメント間隔 16を限りなく小さくすることは不可能であり、各種のランプ特性のノランスを考えると、フィラメント間隔 16は、 30 m以上とすることが好ましい。

[0050] 一方、各フィラメント間隔 16が大きすぎると、フィラメント間隔 16を含むフィラメント 11 表面全体を包み込むようにシースは形成されないか形成されてもランプ効率の向上に寄与しない。具体的には並設部 17の幅の 5倍以上であればシースは形成されないか形成されてもランプ効率の向上に寄与しない。また好ましいフィラメント間隔 16は並設部 17の幅の 2倍以下であり、さらに好ましくは 1倍すなわち並設部 17の幅とフィラメント間隔 16とが同等以下であることが好ましい。

[0051] 図 5は、並設部 17の幅を 100 mとしたときのフィラメント間隔 16とランプ効率の関係をシミュレーションした結果を示したグラフである。なお、当該シミュレーションは、フイラメント間隔 16を 100 m、厚さを 50 mとして作成されたフィラメントを用いて実際に実験された実測値に基づいてなされたものである。また、同図のグラフは、フィラメント間隔 16が 100 μ m、厚さ 50 μ mのときのランプ効率を 1として規格化したグラフであり、グラフ中に示した上の線上に付されて、る点（國）はフィラメント 11の厚さが 50 μ mの場合のシミュレーション結果を、下の線上に付されている点（♦)は厚さが 25 μ mの場合のシミュレーション結果を示している。

[0052] 同図から解るように、フィラメント間隔 16が並設部 17の幅の 5倍 (本グラフではフイラメント間隔 16が 500 m)より小さくなると、飛躍的にランプ効率が高くなるのが解る。また、フィラメント 11の厚さがフィラメント 11の幅の 1 Z2であれば前記ランプ効率の飛躍的向上が望める力フィラメント 11の厚さがそれ未満であるとランプ効率の飛躍的向上は望めない。一方、フィラメント 11の特に並設部 17の厚さは上記関係を満たせば特に上限は無いが、加工の容易さや歪みの発生確率を考慮すればフィラメント 11 の幅の 5倍よりも小さければ (すなわち 500 mよりも小さければ)効率が上がり始め、 2倍以下 (すなわち 200 m以下)であれば効率の向上度合がほとんど飽和しているので、当該範囲が好ましい範囲となる。さらに、エッチングによりフィラメント 11を形成するのであれば等倍以下 (すなわち 100 m以下)であれば、効率の向上効果が一定となり好適である。

[0053] 以上から、フィラメント間隔 16の最小は、放電の観点からは 30 μ m以上、加工性の観点からは 40 m以上が好ましい。一方、フィラメント間隔 16の最大は、フィラメント 1 1の幅の 5倍未満、好ましくは 2倍以下、さらに好適には 1倍以下である。

[0054] 本実施形態においては、各フィラメント間隔 16が 100 mに設定されており、上記好適な範囲内に収まっている。従って本実施形態のフィラメント間隔 16では、希ガス及び窒素ガスの対流は、フィラメント 11の近傍で起こしに《なっている。従って、放射された熱が拡散することはなぐフィラメント 11全体は、シースに包み込まれ一定の温度に保たれ、高いランプ効率を得ることができる。

[0055] なお、フィラメント 11の幅は 100 μ m以上であることが好ましい。これはランプ効率からの要請ではなぐフィラメントの機械的強度を確保するためである。すなわち、タングステン製のフィラメントを 100 m未満にすると、通電時の発熱によるフィラメント 1 1の変形が激しくなり、所定のフィラメント間隔 16を維持することが困難になるからである。従って、加工方法やフィラメントの材質などにより、フィラメントの機械的強度 (特に熱による変形）が向上すればフィラメントの幅をさらに小さくすることは可能である。

[0056] 以上より、本実施形態のフィラメント 11を備えた白熱電球 10を点灯しても、各フイラメント間隔 16が点灯時に平行に配置された並設部 17…の外縁同士間で放電が生じる間隔よりも大きいため、並設部 17…の外縁同士間で放電が生じることはなぐよつて、フィラメント 11は断線しない。一方、各フィラメント間隔 16が並設部 17の幅と同じ 100 mであるため、放射された熱はフィラメント間隔に存在する希ガス及び窒素ガスにより拡散してしまうことはない。そのため、白熱電球 10はランプ効率が良い。具体的には、本実施形態におけるフィラメント 11を備えた白熱電球 10のランプ効率の値は、 15—16 [lmZW]でぁり、従来の白熱電球のランプ効率の値（13— 14[lmZW] )よりち大さい。

[0057] なお、ランプ効率を上げるために、封入ガスをクリプトンにしても良、。なお、封入ガスをクリプトンにした電球等の開発や、その他様々な手法や工夫がなされているが、本実施形態のように、ランプ効率が約 2割程度も上昇した電球、または上昇させる方法は未だ開示されて!、な!/、。

[0058] 以下に、本実施形態が奏する効果を示す。

本実施形態におけるフィラメント 11の各フィラメント間隔 16は、点灯時に並設部 17 …の外縁同士間で放電が生じる間隔よりも大きい 100 /z mに設定されている。従って、このフィラメント 11を備える白熱電球 10を点灯しても、並設部 17…の外縁同士間で放電が生じることはない。そのため、放電をひきおこした並設部 17…において、インピーダンスの低下を招来することはなぐよって過剰に電流が流れることはなぐフイラメント 11が断線することはない。すなわち、白熱電球 10は点灯不可とはならない。

[0059] 具体的には、バルブ 12にアルゴンガス 90%と窒素ガス 10%とで構成される気体を封入した場合は、フィラメント間隔の下限は 30 m、加工精度や熱歪みなどを考慮して各フィラメント間隔 16は 40 mであればよい。一方、各フィラメント間隔 16の上限はフィラメント 11の幅が 100 μ mであることから 500 μ mである。従って、フィラメント間隔 16に 100 mを採用する本実施形態において、希ガス及び窒素ガスが対流をおこすことはない。よって、放射された熱が希ガス及び窒素ガスの対流により拡散することはなく、シースはフィラメント 11表面全体を取り囲むように形成されたままである。

[0060] 以上より、本実施形態に力かるフィラメント 11を備えた白熱電球 10では、フィラメント 11は断線することがなぐ且つ放射された熱が拡散することもない。従って、本発明のフィラメント 11を備えた白熱電球 10は完全に面状に発光するにもかかわらずランプ効率力い。

[0061] また、フィラメント 11は、図 1、 2、 3に示すように帯状に形成されており、フィラメント 1 1が含まれる面内において複数回にわたって屈曲しているだけである。そのため、フイラメント 11の構成は簡単である。そのうえ、フィラメント 11を製造する際には、長尺部材を複数回にわたって折り曲げるような機械加工を施すわけではなぐ短冊状のタンダステンシートに対してエッチングを行えばよい。そのため、製造中にフィラメントが破損することはなぐ容易かつ精度良くに製造することができる。

[0062] なお、本実施形態のフィラメントについて、並設部 17…は平行に設けられているとしたが、これに限定されることはない。また、各フィラメント間隔 16は、それぞれ等しいとしたが、これに限定されることはない。並設部 17· ··がフィラメント間隔 16を設けて配置されており、且つ、フィラメント間隔 16が至る所において点灯時に対向するリボンの外縁同士間で放電が生じる間隔 (例えば 30 m)よりも大きくフィラメント 11の幅の 5 倍より小さければよい。具体的には、アルゴンガス 90%と窒素ガス 10%とにより構成されるガスをバルブ 12に封入し、フィラメント 11の幅を 100 mとした場合には、フィラメント間隔 16力 ^30 μ m以上 500 μ m未満、好ましくは 40 μ m以上 300 μ m未満、さらに好ましくは 50 /z m以上 200 /z m未満となるように並設部 17· ··を配置すればよい。

[0063] また、本実施形態では、希ガスとしてアルゴンガスを用いた力これに限定されることはなく、クリプトンガスやキセノンガスを用いてもよい。クリプトンガスやキセノンガスを用いると、アルゴンガスを用いる場合に比べ、フィラメント 11の寿命は延びる。

[0064] 《実施形態 2》

以下、実施形態 2について図面を参照しながら説明する。 [0065] 本実施形態では、主に、白熱電球 20の構造を説明する。なお、図 6は本実施形態における白色電球 20の模式図であり、バルブ 22を形成しているガラスを透視して見た図である。また、図 7は本実施形態にフィラメント 21の拡大図である。

[0066] 本実施形態における白熱電球 20は、上記実施形態 1における白熱電球 10と異なり、フィラメント 21の外形は円形であり、それに伴って、バルブ 22及び内部導入線 24 の形状が異なる。それ以外の点に関しては、上記実施形態 1における白熱電球 10及びフィラメント 11と同一である。そのため、上記実施形態 1と重複する部分については、詳細な説明を省略する。

[0067] 図 6に示すように、白熱電球 20は、薄膜からなるフィラメント 21と、フィラメント 21を取り囲むように設けられたバルブ 22と、バルブ 22の内部に封入されて!、る希ガス及び窒素ガス (不図示）と、バルブ 12に設けられて、る開口部を封じるように設けられている口金 13と、口金 13とフィラメント 21とを連結するように設けられている内部導入線 24と、を備えている。

[0068] フィラメント 21は、図 7に示すように、幅が 100 m厚みが 50 mの導電性の並設部 27と、これを電気的に直列に接続する接続部 28と、これら並設部 27及び接続部 2 8を電気的直列に外部に接続するための導出部 29で構成されている。また、フィラメント 21の材質は実施形態 1と同様タングステンである。

[0069] 並設部 27は、並設部 27が含まれる同一平面内において等間隔の同心円上に並ベて配置されており、最外周の並設部 27がその内側の並設部 27を囲んでいる。また、複数回にわたって曲げられて蛇行するように、接続部 28によって電気的に直列に接続され、導出部 29によりこの端部を同一平面内において並設部 27の円形の囲み力も導出されている。そして、フィラメント 21のうち最外形部分を形成している並設部は、その外周円の半径が lmmの円の中に収まるように形成されている。また、フイラメント間隔 26· · ·は互いに等 U、。以上のように形成されたフィラメント 21が存在する面が発光面となる。

[0070] そして、各フィラメント間隔 26は、上記実施形態 1における各フィラメント間隔 16と同一の 100 mに設定されている。また、接続部 28と導出部 29との間隔も 100 mに設定されている。すなわち、各フィラメント間隔 26は、点灯時に対向する並設部 27— の外縁同士間や接続部 28と導出部 29との間で放電が生じる間隔よりも大きい。そのため、これらフィラメント同士間で放電が生じることはなぐよってフィラメント 21が断線することはない。また、これら間隔は 100 /z mとしているため、並設部 27· ··の外縁同士間の間隙を含めたフィラメント 21全体の周囲にはシースが形成される。以上より、本実施形態における白熱電球 20はランプ効率がよい。

[0071] また、各フィラメント間隔 26とバルブ 22に封入されているガスの組成比との関係は、上記実施形態 1における各フィラメント間隔 16とバルブ 12に封入されているガスの組成比との関係と同一である。すなわち、バルブ 22に封入する窒素ガスの量を増やすと、フィラメント間隔 26が小さくても対向する並設部 27…の外縁同士間における放電を抑制することができ、その結果、フィラメント間隔 26を 40 m未満とすることができる。しかし、各種のランプ特性のバランスを考えると、フィラメント間隔 26は、 40 /z m以上とすることが好ましい。

[0072] 以下に、本実施形態が奏する効果を示す。

本実施形態おける白熱電球 20及びフィラメント 21が奏する効果は、上記実施形態 1における白熱電球 10及びフィラメント 11が奏する効果に付け加え、以下に示す効果を奏する。すなわち、フィラメント 21は等間隔の同心円上に円形領域を取り囲むように配置されるものであるため、上記実施形態 1のフィラメント 11のような長尺なフイラメントに比べ、ノレブ 22に封入されたガスの対流による熱損失がより少なくなる。従つて、白熱電球 20は白熱電球 10よりもランプ効率がよい。また、フィラメント 21の外形が円形であるためこれを取り囲むバルブ 22の形状も従来の白熱電球と同様の半球状とすることができ、局所的に明かりが必要なときには、白熱電球 20を用いることができる。すなわち、白熱電球 20は、スポットライト的に用いることができる、という効果を奏する。また、更に、フィラメント 20の発光部が平面であり一点に集中しているためレンズ光学系等との組み合わせた集光照明にも有効である。

[0073] 上記実施形態 1におけるフィラメント 11と同様、対向する並設部 27…がフィラメント間隔 26を設けて配置されており、且つ、フィラメント間隔 26が至る所において点灯時に対向するリボンの外縁同士間で放電が生じる間隔よりも大きく 500 m未満であればよい。そして、アルゴンガス 90%と窒素ガス 10%とにより構成されるガスをバルブ 2 2に封入した場合には、フィラメント間隔 26が 30 m以上 500 m未満となるように対向する並設部 27· ··を配置すればょ、。

[0074] なお、本実施形態のフィラメントについて、対向する並設部 27…は平行に設けられているとした力これに限定されることはない。また、各フィラメント間隔 26は、それぞれ等しいとした力これに限定されることはない。例えば、図 8に示すように、最外周に位置するフィラメント間隔 26のみ 100 mに設定され、内周に行くほどその間隔を広げたものでもかまわない。このように並設部 27を配置しても有効なシースが形成される。また、フィラメント 11の全体的形状は円形である必要はなぐ三角形や四角形などの多角形や、楕円や長円、星形ゃノ、ート形など任意の形状を採用しうる。

[0075] 《実施形態 3》

本実施形態の白熱電球は、フィラメントにマイクロキヤビティを形成した白熱電球である。なお、本実施形態の説明をする前に、マイクロキヤビティについて説明する。

[0076] 特許文献 1には、白熱電球のランプ効率を上げる手段として、発光面であるフィラメントの表面にマイクロキヤビティ (微小な穴）を形成し、そのマイクロキヤビティによる空洞量子効果を利用することにより、フィラメントから放射される電磁波の波長選択性を高めることができる、すなわち赤外線の放射を阻止することができるという方法が開示されている。この方法では、マイクロキヤビティを、一辺の長さが可視光線の波長程度である正方形を底面とし深さが可視光線の波長よりも長、角柱状の空洞として、る ( 特許文献 1)。例えば、フィラメントの表面に、底面が一辺 350nmの正方形で深さが 3 50nmの 20倍である 7000nm程度のマイクロキヤビティを設けると、 700nm以上の波長を有する電磁波がフィラメントの外部へ放射されることを抑制することができる、というものである。すなわち、フィラメントの表面にマイクロキヤビティを形成すると、そのマイクロキヤビティの底辺の長さの 2倍の長さよりも長い波長を有する電磁波の放射は阻止され、そのマイクロキヤビティの底辺の長さの 2倍の長さよりも短、波長を有する電磁波のみがフィラメント外部へ放射される。従って、マイクロキヤビティの底辺の長さを可視光線の波長の半分程度とすることにより、赤外線の放射を阻止することができ、その結果、ランプ効率はあがる、と記載されている。

[0077] 発光面であるフィラメントの表面に、マイクロキヤビティを形成する方法として、レーザ光を用いる方法と陽極酸ィ匕膜を用いる方法とがある。レーザ光を用いる方法では、まず、複数の孔を持つマスクを用意し、そのマスクをレーザ光で照明する。次に、光学系を用いてそのマスクを透過したレーザ光によるマスク像をフィラメント表面に結像する。すると、レーザ光が照射されたフィラメントは削られる。これにより、フィラメント表面に複数のマイクロキヤビティ (マイクロキヤビティアレイ）が形成される。また、陽極酸化膜を用いる方法では、まず、微細孔を有する陽極酸化膜を用意し、母材金属表面に設ける。次に、この微細孔の内部を埋めるように、レプリカとなる金属層を CVD法などにより母材金属表面に形成する。そして、母材金属および陽極酸化膜を除去する。これにより、陽極酸化膜の微細孔の構造に対応する凹凸形状がレプリカ金属層の表面に転写される。その後、フィラメントを形成する導電性薄膜 (通常、ダンダステン）をこのレプリカ金属層表面に CVD法などにより形成した後、レプリカ金属層を除去する。これにより、フィラメントを形成する導電性薄膜の表面に陽極酸化膜に形成されて V、る微細孔が転写され、フィラメント表面にマイクロキヤビティアレイを形成することができる。

[0078] し力しながら、レーザ光を用いる方法において、マスクに形成されている複数の孔により分割されたレーザ光を用いて複数の孔のパターンをフィラメント表面に精度よく結像させるためには、マイクロキヤビティを形成するフィラメントの表面は平面でなければならない。また、陽極酸ィ匕膜を用いる方法において、レプリカ金属層表面に CV D法などにより導電性薄膜を形成するためには、マイクロキヤビティを形成するフィラメントの表面は平面でなければならない。そのため、フィラメントの発光面が平面でないワイヤー力なるコイル状フィラメントの表面に、マイクロキヤビティを形成することは困難であった。

[0079] これに対して、特許文献 2に記載されている発光体 50'の発光面である表面は一連のエレメント 52a— 52kにより形成されており、一連のエレメント 52a— 52kは平面である。よって、発光体 50'の発光面は平面であり、発光体 50'の発光面に対してマイクロキヤビティを形成することは可能である。ここで、例えば、電圧が 24Vであり、パヮ一が 100Wである電球を製造するためには、一般的なコイル状フィラメントであれば、径が 0. 2mmであり長さが 30cmの大きさを有する物を用い、特許文献 2に開示されているフィラメント 50であれば、幅が 300 μ mであり厚さが 100 μ mであり長さが 30c mの大きさを有する物を用いればよい。従って、特許文献 2に開示されているフィラメント 50はそれほど大きくしなくても、コイル状のフィラメントと同程度のパワーを示す。よって、発光体 50'の発光面にマイクロキヤビティを形成すれば、コイル状フィラメントよりもランプ効率の良い電球を提供できる、と推測される。

[0080] し力しながら、特許文献 2に開示されているフィラメント 50の発光面にマイクロキヤビティを形成するためには、例えば、レーザ光を用いる場合は一辺の長さが 300 /z mであるマスクを用いるため、幅が 300 μ mであり厚さが 100 μ mであり長さが 30cmであるフィラメント 50では、上記の工程を 2000回行う必要がある。従って、非常に手間が力かるとともに時間もかかる。また、陽極酸ィ匕膜を用いる場合、長さが 30cm以上の導電性薄膜をカ卩ェできる CVDチャンバが必要となる。そのため、現状の CVDチャンバを用いて、発光体 50'の発光面にマイクロキヤビティを形成することは困難である。いずれにしろ、発光体 50'の発光面は平面であるにも関わらず、その発光面にマイクロキヤビティ加工を施すことは困難である。そのため、発光体 50'を備えた電球のランプ効率を上げることはできな、。

[0081] さらに、たとえ発光面の大きなフィラメントに対してマイクロキヤビティを形成する技術が考案され、発光体 50'の発光面に対して難なくマイクロキヤビティを形成することができたとしても、発光体 50'における各エレメント間の間隔、間隙 53a— 531及び間隙 55, 55は、背景技術の欄に記載したように 500 mと非常に大きい。そのため、各ェレメント間では希ガスが対流を起こし、それにより発光体 50'上に生じた熱の一部は損なわれてしまう。従って、発光体 50'に形成されるシースは、間隙 53a— 531及び間隙 55, 55において、分断されることとなり、発光体 50'表面全体を覆うようには形成されない。以上より、発光体 50'の表面にマイクロキヤビティを形成しても、そのフィラメントを備える電球はランプ効率が良くない。

[0082] 本実施形態では、表面にマイクロキヤビティが形成されたフィラメント 31、及び、マイクロキヤビティの形成方法について、図面を参照しつつ説明する。なお、図 9は本実施形態における白色電球 30の模式図であり、バルブ 12を形成しているガラスを透視した図である。また、図 10、 11は本実施形態におけるフィラメント 31の拡大図である。なお、理解を容易にするためマイクロキヤビティ 35をフィラメント 31上に図示している力実際のマイクロキヤビディはフィラメント 31に対して非常に小さい。また、図 12は図 10の VII— VII線断面図の一部を拡大した図である。

[0083] なお、マイクロキヤビティは、本発明にカゝかるいずれのフィラメントに対しても形成することができ、その効果を奏することが可能である。例えば、図 7や図 8に示す同心円上に並べられたフィラメントに対しても適用することができる。また、マイクロキヤビティを形成したことにより得られる効果なども同一である。

[0084] 図 9に示す本実施形態における白熱電球 30は、上記実施形態 1における白熱電球 10と異なり、フィラメント 31の表面にマイクロキヤビティ 35が形成されている力マイクロキヤビティ 35は図示出来ないほど小さいので図面上は図 1との相違はない。そのため、上記実施形態 1と重複する部分については、詳細な説明を省略する。

[0085] 白熱電球 30は、薄膜からなるフィラメント 31と、フィラメント 31を取り囲むように設けられたバルブ 12と、バルブ 12の内部に封入されている希ガス及び窒素ガス（不図示 )と、バルブ 12に設けられている開口部を封じるように設けられている口金 13と、フィラメント 11の長尺方向に平行となるように設けられてヽる内部導入線 14と、を備えている。

[0086] フィラメント 31は、図 9に示すように、幅が 100 m厚みが 50 mの帯状であり、タングステンにより形成されている。そして、フィラメント 31は、図 9に示すように、同一平面内において複数回にわたって蛇行した形状であり、並設部 37…が平行に並んで配置され、この並設部 37を電気的に直列に接続するように接続部 38がー体に形成されている。そして、図 12の断面図で示すように、フィラメント 31の表面には、複数のマイクロキヤビティ 35, 35,…が形成されている。ここで、マイクロキヤビティとは微小な穴のことあり、本実施形態の場合は円柱形状穴である。各マイクロキヤビティ 35の深さはその開口直径の 2倍以上であればよい。そして、フィラメント 31の表面にマイク口キヤビティ 35を形成すると、マイクロキヤビティ 35の開口径の 2倍よりも長い波長を有する電磁波の放射は阻止され、マイクロキヤビティ 35の開口径の 2倍よりも短い波長を有する電磁波のみがフィラメント 31外部へ放射される。従って、マイクロキヤビティ 35の開口径を可視光線の波長の半分程度とすることにより、特に開口径を 350nm 以上 400nm以下とすることにより、赤外線の放射を阻止することができ、その結果、ランプ効率は良くなる。なお、マイクロキヤビティは、円柱形状を示した力角柱形状でも良い。この場合、 1辺の長さが 350nm以上 400nm以下であることが好ましい。

[0087] マイクロキヤビティ 35の形成方法は、従来のレーザ光を用いる方法または陽極酸ィ匕膜を採用することができる。なお、レーザ光を用いる方法では、エッチングによりフイラメントを製造しながら、マイクロキヤビティ 35を形成することができるため、フィラメント 3 lbの表面に対して、非常に容易にマイクロキヤビティ 35を形成することができる。なお、マイクロキヤビティ 35をエッチングに形成することも可能であり、フィラメントの形状をエッチングで形成している際にマイクロキヤビティ 35の形成を同時に行うことも可能となる。

[0088] そして、本実施形態においても、バルブ 12に封入する窒素ガスの量を多くすると、フィラメント間隔 36を 40 μ m未満とすることができ力各種のランプ特性のバランスを考えると、フィラメント間隔 36は、 40 m以上とすることが好ましい。このようにフィラメント 31自体の形状は前記フィラメントと変わるところがない。

[0089] 以下に本実施形態が奏する効果を示す。

本実施形態おけるフィラメント 31が奏する効果は、上記実施形態 1が奏する効果に付けカ卩え、以下に示す効果を奏する。すなわち、フィラメント 31の表面にはマイクロキャビティ 35が形成されている。従って、本実施形態における白熱電球 30は、上記実施形態 1における白熱電球 10よりも更にランプ効率がよい、という効果である。

実施例

[0090] 上記実施形態 1の白熱電球 10と同一の構造を示す白熱電球 (以下、「電球 A」という。）と、タングステン線カゝらなる二重コイルフィラメントを備えた 60Wシリカ電球（品番 L100V57W) (以下、「電球 B」という。）と、単なる長方形のタングステンシートをフィラメントとして備えた電球 (以下、「電球 C」という。）と、を準備した。ここで、電球 Aが備えているフィラメントは、厚さ 50 /ζ πι、幅 100 /ζ πι、長さ 20mm、フィラメント間隔は 10 0 mに設定されている。また、電球 Cが備えているフィラメントは、厚さ 50 /ζ πι、幅 10 0 m、長さ 20mmの短冊状のタングステンシートである。また、電球 Cが備えているフィラメントは曲げられておらず直線状である。また、電球 A, B, Cには、各電球を点灯したときに 1気圧となるよう少なくとも希ガスが封入されている。

[0091] 本実施例では、 3つの電球 A, B, Cのランプ効率を比較した結果と、電球 A,じが備えて、る各フィラメントの長尺方向における温度分布を解析した結果と、を示す。

[0092] まず、 3つの電球 A, B, Cについて、フィラメントの分布温度が 2800Kとなるように点灯し、ランプ効率を比較した。表 1にその結果を示す。

[0093] [表 1]

[0094] 表 1より、電球 Aのランプ効率が最もよいことがわかる。

以上より、電球 Aは、ランプ効率の値が現行の電球 (電球 B)のランプ効率の値よりも 1割から 2割大きぐ現行の電球 (電球 B)に比べ商用上の利用性が非常に高いといえる。また、フィラメント表面にマイクロキヤビティを形成しなくてもランプ効率の値が 1 割から 2割大きくなつたため、ランプ効率のよい電球を非常に容易に形成することができるといえる。

[0095] 次に、電球 A, Cに対して熱解析シミュレーション（CD— adapco JAPAN製 Star CD ver3. 150)を行い、電球 A, Cの各フィラメントの長手方向における温度分布を調べた。ここで、電球 Aには、 0. 8A, 1. OA, 1. 2Aの電流を流した。図 13にその結果を示す。なお、図 13の横軸は、フィラメント長尺方向におけるフィラメントの中点からフィラメントと内部導入線との接合点までの距離を示し、縦軸は、各点における温度を示す。また、実線は、それぞれ電球 Aに 0. 8A, 1. OA, 1. 2Aの電流を流した場合の熱解析の結果を示し、破線は、電球 Cの熱解析の結果を示す。

[0096] 図 13より、電球 Aに 0. 8A, 1. OA, 1. 2 Aの電流を流した場合（いずれも実線）は、フィラメントの中点からフィラメントと内部導入線との接合部分にかけて、温度はほとんど一定であることがわかる。なお、各グラフにおいて周期的に温度が低下しているのは、フィラメント間隔に存在する希ガスの温度が示されていると考えられる。これに対して、電球 C (破線）については、フィラメント中点力フィラメントと内部導入線との接合部分にかけて、温度は単調に減少していることがわかる。

[0097] 以上より、電球 Cのフィラメントにより放射された熱は、ノレブに封入された希ガス及び窒素ガスの対流により拡散してしまい、その結果、電球 Cのフィラメント表面全体にはシースが形成されていないといえる。一方、電球 Aのフィラメントにより放射された熱は、バルブに封入された希ガス及び窒素ガスの対流により拡散することはなぐよって、電球 Aのフィラメント表面全体にはシースが形成されているといえる。そのため、ランプ効率は、電球 Aの方が電球 Cよりもよい。従って、電球 Aが備えるフィラメントのように、フィラメント間隔が 100 mとなるように複数回にわたって曲げられたような構造を示すフィラメントでは、表面全体にシースが形成されて、るため温度を一定に保つことができ、その結果、そのようなフィラメントを備える白熱電球すなわち電球 Aはランプ効率が良、電球であると!/、える。

産業上の利用可能性

[0098] 以上のように、本発明に力かる白熱電球は、白熱電球が備えるフィラメントに電流を流すことにより白色光を発する電球、特に照明用電球などとして利用可能である。また、本発明にかかる白熱電球用フィラメントは、電流を流すことにより白色光を発する白熱電球用フィラメント、特に照明用電球などに用いるフィラメントとして利用可能である。また、本発明に力かる白熱電球用フィラメントはマイクロキヤビティなどの表面カロェ用の基板フィラメントとしても利用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 同一平面に配置される一本の帯形状のフィラメントであって、

間隔をお!、て並んで配置される並設部と、

前記並設部を電気的直列に接続する接続部とを備え、

前記並設部は、並設部の幅を 1としたとき並設部の厚さが 1Z2以上であり、少なくともいずれか一組の前記並設部の間隔は、並設部の幅を 1としたとき少なくとも 5より小さい間隔であることを特徴とする白熱電球用フィラメント。

[2] 前記白熱電球用フィラメントはさらに、

少なくともいずれか一組の前記並設部の間隔は、並設部の幅を 1としたとき少なくとも 2以下の間隔であることを特徴とする請求項 1に記載の白熱電球用フィラメント。

[3] 前記白熱電球用フィラメントはさらに、

少なくともいずれか一組の前記並設部の間隔は、並設部の幅を 1としたとき少なくとも 1以下の間隔であることを特徴とする請求項 2に記載の白熱電球用フィラメント。

[4] 前記並設部の幅が 100 m以上であることを特徴とする請求項 1に記載の白熱電球用フィラメント。

[5] 前記フィラメントの表面にマイクロキヤビティを備えることを特徴とする請求項 1に記載の白熱電球用フィラメント。

[6] 前記並設部は、第 2の並設部を第 1の並設部が囲むように配置されていることを特徴とする請求項 1に記載の白熱電球用フィラメント。

[7] 最も外周に配置される並設部とこれと隣り合う並設部との間隔は、最外周の並設部の幅を 1としたとき少なくとも 5より小さい間隔であることを特徴とする請求項 5に記載の白熱電球用フィラメント。

[8] 請求項 1一請求項 7のいずれか 1項に記載の白熱電球用フィラメントを備える白熱電球。