WO2013094363A1 - 白熱電球、および、フィラメント - Google Patents

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incandescent
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松本　貴裕
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スタンレー電気株式会社
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    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/02—Incandescent bodies
    • H01K1/04—Incandescent bodies characterised by the material thereof
    • H01K1/10—Bodies of metal or carbon combined with other substance

Definitions

  • the present invention relates to a light source filament with improved energy utilization efficiency, and more particularly to an incandescent bulb and a thermionic emission source using the filament.
  • Incandescent light bulbs are widely used that emit light by flowing current through a tungsten filament or the like.
  • An incandescent bulb has a radiation spectrum with excellent color rendering properties close to that of sunlight, and the conversion efficiency from the power of the incandescent bulb to light is 80% or more, but the wavelength component of the emitted light is as shown in FIG.
  • the infrared radiation component is 90% or more (in the case of 3000K in FIG. 1).
  • the conversion efficiency from the electric power of the incandescent bulb to visible light is as low as about 15 lm / W.
  • the fluorescent lamp has a conversion efficiency from electric power to visible light of about 90 lm / W, which is larger than the incandescent bulb. For this reason, incandescent bulbs are excellent in color rendering, but have a problem of a large environmental load.
  • Patent Documents 1 and 2 have a configuration in which an inert gas or a halogen gas is sealed inside a light bulb, whereby the evaporated filament material is halogenated and returned to the filament (halogen cycle) to increase the filament temperature. Proposed. These are generally called halogen lamps. Thereby, the effect of the increase in the power conversion efficiency to visible light and the extension of a filament lifetime is acquired. In this configuration, it is important to control the components of the sealed gas and the pressure in order to increase the efficiency and extend the life.
  • Patent Documents 3-5 disclose a configuration in which an infrared reflecting coating is applied to the surface of a bulb glass so that infrared light emitted from the filament is reflected, returned to the filament, and absorbed. As a result, infrared light is used for reheating the filament to increase efficiency.
  • Patent Documents 6 to 9 propose a configuration in which a fine structure is produced in the filament itself, and the infrared radiation is suppressed and the ratio of visible light radiation is increased by the physical effect of the fine structure.
  • JP-A-60-253146 Japanese Patent Laid-Open No. 62-10854 JP 59-58752 A JP-T 62-501109 JP 2000-123795 A JP 2001-519079 Japanese Patent Laid-Open No. 6-5263 JP-A-6-2167 JP 2006-205332 A
  • Patent Documents 1 and 2 can achieve a life extension effect, but it is difficult to greatly improve the conversion efficiency.
  • the infrared radiation reflected by the infrared reflecting coat and re-absorbed by the filament is highly effective in re-absorption because the reflectance of infrared light by the filament is as high as 70%. It does n’t happen well. Further, the infrared light reflected by the infrared reflective coating is absorbed by other parts other than the filament, such as the filament holding part and the base, and is not used for heating the filament. For this reason, it is difficult to greatly improve the conversion efficiency by this technology.
  • a technique for suppressing infrared radiation with a fine structure as in Patent Documents 6-9 is a report showing a radiation enhancement and suppression effect with respect to the wavelength of the extreme part of the infrared radiation spectrum as in Non-Patent Document 1.
  • a fine structure such as electron beam lithography is used for manufacturing a fine structure, a light source using this is very expensive.
  • the fine structure portion is melted and destroyed at a heating temperature of about 1000 ° C.
  • An object of the present invention is to provide an incandescent bulb having a filament with high efficiency for converting electric power into visible light.
  • an incandescent bulb having a translucent airtight container, a filament disposed in the translucent airtight container, and a lead wire for supplying a current to the filament.
  • the filament includes a base made of a first metal material and a metal film made of a second metal material and covering at least a part of the base. The melting point of the second metal material constituting the metal film is lower than the melting point of the first metal material constituting the substrate.
  • light of a large energy can be emitted by bremsstrahlung of a metal film having a melting point lower than that of the substrate, so that an incandescent bulb with high visible light luminous efficiency can be obtained.
  • the graph which shows the wavelength dependence of the radiation energy of the conventional tungsten filament Explanatory drawing which shows the energy radiated
  • the incandescent bulb of the present invention has a light-transmitting airtight container, a filament disposed in the light-transmitting airtight container, and a lead wire for supplying a current to the filament.
  • the filament includes a base made of the first metal material and a metal film made of the second metal material and covering at least a part of the base.
  • the second metal material constituting the metal film a material having a melting point lower than that of the first metal material constituting the substrate is used.
  • the melting point of the second metal material constituting the metal film is preferably higher than the temperature at which the substrate emits visible light when supplied with current from the lead wire.
  • the melting point of the second metal material constituting the metal film is higher than the lead wire temperature (for example, 2300 K) at which the lead wire that is the first metal material is energized and heated and used as a steady state.
  • the second metal material constituting the metal film is preferably softened at a temperature at which the substrate emits light upon receiving a current supplied from the lead wire.
  • the melting point of the second metal material constituting the metal film is softened at a lead wire temperature (for example, 2300 K) that is used as a steady state by energizing and heating the lead wire that is the first metal material.
  • a lead wire temperature for example, 2300 K
  • the first metal material constituting the substrate for example, a material that reaches a temperature of 2300K or more when the substrate heated by energization by receiving a current from a lead wire can be used.
  • the second metal material constituting the metal film for example, a material having a melting point of 2500 K or more can be used.
  • the present invention utilizes the principle of bremsstrahlung (electron Compton scattering) to improve visible light radiation efficiency.
  • bremsstrahlung electron Compton scattering
  • the momentum change that occurs when electrons are scattered by lattice vibration of atoms due to heat is emitted as light.
  • P the momentum of electrons before being scattered by the lattice vibration of atoms
  • P ′ the momentum of electrons after scattering
  • the lattice vibration becomes larger at a high temperature, so that the momentum P ′ of electrons after scattering also increases and the light radiation energy also increases. That is, as the temperature of the filament is higher, a larger lattice vibration is generated, so that high energy, that is, light having a short wavelength in the visible wavelength region is emitted.
  • the metal film having a low melting point is close to a softened state (molten state or liquid state) at the same temperature as the substrate. Put it in a state. In this state, the atoms of the metal film can move greatly out of the position of the crystal lattice as shown in FIG. The velocity of the atoms that have escaped from the lattice is very slow compared to the velocity of the electrons, but since the mass is 10,000 times or more that of the electrons, the change in momentum given to the electrons becomes very large. Therefore, the radiation emitted from the metal film having a temperature close to the melting point is higher than the radiation emitted from the filament in the solid state. Thereby, light of high energy (visible light component) can be emitted with high efficiency.
  • a softened state molten state or liquid state
  • the atoms of the metal film closer to the melting point than the substrate cause a more erratic movement than the atoms present in the solid crystal position, so the number of electron scattering increases. Thereby, the emitted light quantity increases.
  • the substrate by covering the substrate with a metal film having a melting point lower than that of the substrate, it is possible to provide a filament that emits a lot of high energy (visible light component) light as compared with the case of the substrate alone.
  • the filament base itself is not composed of a low-melting-point metal material, and a metal film having a melting point lower than that of the base is arranged on the base.
  • the filament base itself is composed of a low-melting-point metal material. Then, the softening of the metal material constituting the substrate starts at a temperature 200-300K lower than the melting point, and the filament itself becomes difficult to stand before it reaches a temperature at which a sufficient amount of radiation can be obtained (for example, 2300K). Because it starts.
  • the substrate by coating the substrate with a metal film having a lower melting point, the substrate can be heated to a temperature at which a sufficient amount of light can be obtained, and the lattice vibration of the metal film on the surface is increased to make it visible. A configuration capable of improving the light emission efficiency is realized.
  • HfC melting point 4160K
  • TaC melting point 4150K
  • ZrC melting point 3810K
  • C melting point 3800K
  • W melting point 3680K
  • Re melting point 3453K
  • Os melting point 3327K
  • Ta Melting point 3269K
  • Mo mo
  • Nb melting point 2741K
  • Ir melting point 2683K
  • Ru molybdenum-catalyzed platinum
  • Rh molybdenum
  • Rh melting point 2239K
  • V melting point 2160K
  • Cr melting point 2130K
  • Zr Melting point 2125K
  • an alloy containing at least one of them and a metal material having a melting point of 2500K or more can be used.
  • the metal film is any one of Re, Os, Ta, Mo, Nb, Ir, Ru, Rh, V, Cr, and Zr. Can be configured.
  • the metal film can be made of any of Os, Ta, Mo, Nb, Ir, Ru, Rh, V, Cr, and Zr.
  • the material of the metal film is desirable because the lower the melting point, the more the visible light luminance and the efficiency tend to increase even in a low temperature range, but the substrate was heated to a temperature necessary to obtain a sufficient amount of light as an incandescent bulb. Even in this case, it is desirable that the metal film material does not cause evaporation or sublimation in the atmosphere in the incandescent bulb.
  • both the substrate and the metal film have a melting point of 2500 K or more.
  • the thickness of the metal film is designed so that the required life as a filament can be obtained considering that the metal film and the base material are both metal and the thermal conductivity is almost unchanged.
  • the thickness of the metal film is determined in consideration of the degree of vacuum in the incandescent bulb and the reactivity of the enclosed gas species.
  • any method can be used as long as a metal film that covers at least a part of a substrate can be formed.
  • Vapor phase epitaxy evaporation or sputtering
  • plating including electrolytic deposition
  • a method in which a paste in which metal particles are dispersed in a binder is applied and heated can be used.
  • the shape of the filament may be any shape that rises to a necessary temperature upon receiving electric current.
  • it can be made into a shape such as a wire, a shape in which the wire is wound, and a plate shape.
  • FIG. 4 shows the radiance of a W filament having a thickness of 200 ⁇ m when the power is similarly supplied and heated.
  • the W base filament coated with the Mo film of the present embodiment has a visible light luminance approximately twice that of the thermal radiation generated from the filament of W alone. More specifically, in the case of 500 W input, both the present embodiment and the comparative filament are 2300 K, and the visible light luminous efficiency of the comparative W filament at this temperature is 10 lm / W. The visible light luminous efficiency of the filament of the W base coated with the Mo film of the embodiment was 20 lm / W.
  • FIG. 5 shows a cutaway sectional view of an incandescent bulb using the filament of this embodiment.
  • the incandescent bulb 1 includes a translucent airtight container 2, a filament 3 disposed inside the translucent airtight container 2, and a pair of lead wires that are electrically connected to both ends of the filament 3 and support the filament 3. 4 and 5.
  • the translucent airtight container 2 is constituted by, for example, a glass bulb.
  • the inside of the translucent airtight container 2 is in a high vacuum state of 10 ⁇ 1 to 10 ⁇ 6 Pa.
  • a base 9 is joined to the sealing portion of the translucent airtight container 2.
  • the base 9 includes a side electrode 6, a center electrode 7, and an insulating portion 8 that insulates the side electrode 6 from the center electrode 7.
  • the end portion of the lead wire 4 is electrically connected to the side electrode 6, and the end portion of the lead wire 5 is electrically connected to the center electrode 7.
  • the filament 3 is a filament of the present invention, and here has a structure in which a wire-shaped filament is spirally wound.
  • the filament 3 has a simple structure in which at least a part of the surface of the base is covered with a metal film having a melting point lower than that of the base, but has high visible light radiation efficiency. Therefore, in the present invention, an inexpensive and efficient energy-saving lighting bulb can be provided.
  • the filament of the present invention is used as a filament of an incandescent bulb, but it can also be used other than an incandescent bulb.
  • it can be employed as a heater wire, a welding wire, a thermionic emission electron source (such as an X-ray tube or an electron microscope), and the like.

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Abstract

電力を可視光に変換する効率が高いフィラメントを備えた白熱電球を提供する。透光性気密容器と、当該透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、フィラメントに電流を供給するためのリード線とを有する白熱電球が提供される。フィラメントは、第１の金属材料により構成された基体と、第２の金属材料により構成され、基体の少なくとも一部を被覆する金属膜とを備える。金属膜を構成する第２の金属材料の融点は、基体を構成する第１の金属材料の融点よりも低い。これにより、基体よりも融点が低い金属膜の制動放射により、大きなエネルギー（可視光）の光を放射することができるため、可視光光束効率の高い白熱電球が得られる。

Description

白熱電球、および、フィラメント
　本発明は、エネルギー利用効率を改善した光源用フィラメントに関し、特に、フィラメントを用いた白熱電球ならびに熱電子放出源に関する。
　タングステンフィラメント等に電流を流すことにより、フィラメントを加熱して発光させる白熱電球が広く用いられている。白熱電球は、太陽光に近い演色性に優れた放射スペクトルが得られ、白熱電球の電力から光への変換効率は８０％以上になるが、放射光の波長成分は、図１に示すように赤外放射光成分が９０％以上である（図１の３０００Ｋの場合）。このため、白熱電球の電力から可視光への変換効率は、凡そ１５　ｌｍ／Ｗと低い値になる。一方、蛍光灯は、電力から可視光への変換効率が約９０　ｌｍ／Ｗであり、白熱電球よりも大きい。このため、白熱電球は、演色性に優れているが、環境負荷が大きいという問題がある。
　白熱電球を高効率化・高輝度化・長寿命化する試みとして，様々な提案がなされている。例えば、特許文献１および２には、電球内部に不活性ガスやハロゲンガスを封入することにより、蒸発したフィラメント材料をハロゲン化してフィラメントに帰還させ（ハロゲンサイクル）、フィラメント温度をより高くする構成が提案されている。一般的にこれらはハロゲンランプと呼ばれている。これにより、可視光への電力変換効率の上昇およびフィラメント寿命の延長の効果が得られる。この構成では、高効率化並びに長寿命化のために、封入ガスの成分並びに圧力の制御が重要となる。
　特許文献３－５には、電球ガラスの表面に赤外線反射コートを施し、フィラメントから放射された赤外光を反射して、フィラメントに戻し、吸収させる構成が開示されている。これにより、赤外光をフィラメントの再加熱に利用し、高効率化を図っている。
　特許文献６－９には、フィラメント自体に微細構造体を作製し，その微細構造体の物理的効果により，赤外放射を抑制し，可視光放射の割合を高めるという構成が提案されている。
特開昭６０－２５３１４６号公報 特開昭６２－１０８５４号公報 特開昭５９－５８７５２号公報 特表昭６２－５０１１０９号公報 特開２０００－１２３７９５号公報 特表２００１－５１９０７９号公報 特開平６－５２６３号公報 特開平６－２１６７号公報 特開２００６－２０５３３２号公報
F.　Kusunoki　et　al.,　Jpn.　J.　Appl.　Phys.　43,　8A,　5253(2004).
　しかしながら，特許文献１，２のようにハロゲンサイクルを利用する技術は、寿命延伸効果を図ることはできるが、変換効率を大きく改善することは困難である。
　また，特許文献３－５のように、赤外放射を赤外線反射コートで反射して、フィラメントに再吸収させる技術は、フィラメントによる赤外光の反射率が７０％と高いために再吸収が効率良く起こらない。また，赤外線反射コートで反射された赤外光が、フィラメント以外の他の部分，例えばフィラメント保持部分並びに口金等に吸収され，フィラメントの加熱に利用されない。このため，本技術により、変換効率を大きく改善することは困難である。
　特許文献６－９のように微細構造により赤外放射光の抑制効果を図る技術は、非特許文献１のように赤外放射スペクトルの極一部分の波長に対して放射増強並びに抑制効果を示す報告は存在するものの、広範囲な赤外光全体に亘って赤外放射光の抑制を図ることは非常に困難である。これは、ある波長が抑制されると，別の波長は増強される性質のためである。このため、本技術を利用して大幅な効率改善を図ることは難しいと考えられている。また，微細構造作製に際して，電子ビームリソグラフィー等の高度な微細加工技術を利用するため，これを使用した光源は非常に高価なものとなる。更に，高温耐熱部材であるＷ基体上に微細構造を作り込んでも１０００℃程度の加熱温度で微細構造部分が溶融並びに破壊してしまうと言う問題も存在する。
　本発明の目的は、電力を可視光に変換する効率が高いフィラメントを備えた白熱電球を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、透光性気密容器と、当該透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、フィラメントに電流を供給するためのリード線とを有する白熱電球が提供される。フィラメントは、第１の金属材料により構成された基体と、第２の金属材料により構成され、基体の少なくとも一部を被覆する金属膜とを備える。金属膜を構成する第２の金属材料の融点は、基体を構成する第１の金属材料の融点よりも低い。
　本発明によれば、基体よりも融点が低い金属膜の制動放射により、大きなエネルギー（可視光）の光を放射することができるため、可視光光束効率の高い白熱電球が得られる。
従来のタングステンフィラメントの放射エネルギーの波長依存性を示すグラフ。 （ａ）および（ｂ）制動放射により放射されるエネルギーを示す説明図。 本発明のフィラメントの金属膜による制動放射を示す説明図。 具体的な実施形態のフィラメント（Ｗ基材＋Ｍｏ膜）の入力エネルギーと輝度との関係を示すグラフ。 実施形態の白熱電球の切り欠き断面図。
　本発明の白熱電球は、透光性気密容器と、透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、フィラメントに電流を供給するためのリード線とを有する。本発明では、フィラメントは、第１の金属材料により構成された基体と、第２の金属材料により構成され、基体の少なくとも一部を被覆する金属膜とを備える構成とする。金属膜を構成する第２の金属材料は、融点が基体を構成する第１の金属材料の融点よりも低いものを用いる。これにより、後述する制動放射の原理を利用して、フィラメントの可視光放射効率を向上させることができる。
　金属膜を構成する第２の金属材料の融点は、リード線から電流の供給を受けて基体が可視光を放射する温度よりも、高いことが望ましい。
　すなわち、金属膜を構成する第２の金属材料の融点は、第１の金属材料であるリード線を通電加熱して定常状態として使用するリード線温度（例えば２３００Ｋ）よりも、高いことが望ましい。
　金属膜を構成する第２の金属材料は、リード線から電流の供給を受けて基体が光を放射する温度で、軟化することが好ましい。
　すなわち、金属膜を構成する第２の金属材料の融点は、第１の金属材料であるリード線を通電加熱して定常状態として使用するリード線温度（例えば２３００Ｋ）で、軟化することが望ましい。
　より具体的には，基体を構成する第１の金属材料は、例えば、リード線から電流の供給を受けて通電加熱された基体が到達する温度が２３００Ｋ以上のものを用いることができる。金属膜を構成する第２の金属材料として、例えば融点が、２５００Ｋ以上であるものを用いることができる。
　本発明の原理を図２および図３を用いて説明する。本発明は、制動放射（電子のコンプトン散乱）の原理を利用して、可視光放射効率を向上させる。図２（ａ）に示すように、制動放射においては、電子が、熱による原子の格子振動で散乱される際に生じる運動量変化が光として放射される。原子の格子振動で散乱される前の電子の運動量をＰ、散乱後の電子の運動量をＰ’とした場合、（Ｐ’－Ｐ）のエネルギーが光放射エネルギーとなる。よって、散乱後の電子の運動量が大きいほど、光放射エネルギーも大きくなる。同じ金属材料である場合、図２（ｂ）に示すように高温時の方が、格子振動が大きくなるため、散乱後の電子の運動量Ｐ’も大きくなり、光放射エネルギーも大きくなる。すなわち、フィラメントの温度が高いほど、大きな格子振動が生じるため、高いエネルギー、すなわち波長の短い可視光波長域の光が放射される。
　本発明では、基体よりも低融点の金属材料で構成した金属膜で基体を被覆することにより、基体と同じ温度でありながら、低融点の金属膜を軟化状態（溶融状態または液体状態）に近い状態にする。この状態では金属膜の原子は、図３のように結晶格子の位置からずれて大きく動くことができるようになる。格子から抜け出した原子の速度は、電子の速度と比較すると非常に遅いが、質量が電子の１００００倍以上あるため、電子に与える運動量変化は非常に大きくなる。よって、固体状態のフィラメントから発せられる放射よりも、基体よりも融点に近い温度の金属膜から発せられる放射の方が高いエネルギーになる。これにより、高エネルギー（可視光成分）の光を高効率で放射することができる。
　また，基体よりも融点に近い金属膜の原子は，固体の結晶位置に存在する原子よりも，乱雑な動きをおこなうため，電子の散乱回数が多くなる。これにより、放射される光量が多くなる。
　このように、基体よりも低融点の金属膜で基体を被覆することにより、基体のみの場合と比較して、高エネルギー（可視光成分）の光を多く発するフィラメントを提供できる。
　フィラメントの基体そのものを低融点の金属材料で構成せず、基体上に基体よりも低融点の金属膜を配置する構成としているのは、フィラメントの基体そのものを低融点の金属材料で構成してしまうと、融点より２００－３００Ｋ低い温度で基体を構成する金属材料の軟化が始まり、十分な光量の放射を得ることができる温度（例えば２３００Ｋ）に達する前にフィラメント自体の自立が困難となって破断等が始まるからである。本発明では、基体をそれよりも低融点の金属膜で被覆することにより、十分な光量を得ることができる温度まで加熱することができ、かつ、表面の金属膜の格子振動を大きくし、可視光放射効率を向上させることができる構成を実現する。
　基材としては、例えば、ＨｆＣ（融点４１６０Ｋ），ＴａＣ（融点４１５０Ｋ），ＺｒＣ（融点３８１０Ｋ），Ｃ（融点３８００Ｋ），Ｗ（融点３６８０Ｋ）、Ｒｅ（融点３４５３Ｋ），Ｏｓ（融点３３２７Ｋ），Ｔａ（融点３２６９Ｋ），Ｍｏ（融点２８９０Ｋ），Ｎｂ（融点２７４１Ｋ），Ｉｒ（融点２６８３Ｋ），Ｒｕ（融点２５８３Ｋ），Ｒｈ（融点２２３９Ｋ），Ｖ（融点２１６０Ｋ），Ｃｒ（融点２１３０Ｋ），および、Ｚｒ（融点２１２５Ｋ）、のうちのいずれか、もしくは、これらのうちのいずれか少なくとも１つを含有する合金で、融点が２５００Ｋ以上の金属材料を用いることができる。
　金属膜を構成する材料としては、上記基材を構成する材料として列記した金属のうちのいずれか、もしくは、これらのうちのいずれかを少なくとも１つを含有する合金であって、基材よりも融点が低いものを用いることができる。
　例えば、一般的にフィラメント材料として用いられているＷを基材とした場合、金属膜をＲｅ，Ｏｓ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｖ，Ｃｒ，およびＺｒのうちのいずれかで構成することができる。また、例えば、基材をＲｅで構成した場合、金属膜をＯｓ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｖ，Ｃｒ，およびＺｒのうちのいずれかで構成することができる。
　金属膜の材料は、融点が低いほど、低い温度領域においても可視光輝度並びに効率が増大する傾向を示すため望ましいが、基材を白熱電球として十分な光量を得るために必要な温度まで加熱した場合であっても、金属膜材料が白熱電球内の雰囲気において蒸発や昇華を生じないものであることが望ましい。
　白熱電球として、実用化できる照明光束（光量）を得ようとする場合には，基材を２３００Ｋ以上の高温に加熱することが望ましいため、融点よりも２００－３００Ｋ低い温度で始まる軟化や白熱電球内の雰囲気における蒸発や昇華を考慮すると、基体および金属膜のいずれも、２５００Ｋ以上の融点を有することが好ましい。
　金属膜の厚さは、金属膜と基材がいずれも金属で熱伝導性がほぼ変わらないことを考慮し、フィラメントとして必要な寿命が得られるように設計する。例えば，白熱電球内の真空度や封入ガス種等の反応性を考慮して金属膜の厚みを決定する。
　金属膜の形成方法としては、基材の少なくとも一部を被覆する金属膜が形成できればどのような方法でもよく、気相成長法（蒸着やスパッタ法）、めっき（電解析出法を含む）、金属粒子をバインダーに分散させたペーストを塗布して加熱する方法等を用いることができる。
　また、フィラメントの形状については、電流の供給を受けて必要な温度まで上昇する形状であればよい。例えば、線材、線材を巻き回した形状、ならびに、板状等の形状にすることができる。
　＜具体的な実施形態＞
　Ｗ基材をＭｏの金属膜で被覆したフィラメントの実施形態について説明する。
　太さ２００μｍの線材形状のＷ製の基材を用意し、表面に金属膜としてＭｏ膜を厚さ１－１０μｍ，蒸着法により形成し、フィラメントを製造した。このフィラメントに電力を供給し加熱した場合の放射輝度を実験的に求めたところ、図４に示すような結果が得られた。比較例として、太さ２００μｍのＷのフィラメントについても、同様に電力を供給し加熱した場合の放射輝度を図４に示す。
　図４のように、本実施形態のＭｏ膜で被覆したＷ基体のフィラメントは、Ｗ単体のフィラメントから生じる熱放射の略２倍の可視光輝度が得られることが分かる。より詳しくは、５００Ｗ入力時においては，本実施形態および比較のフィラメントは共に、２３００Ｋとなり、この温度での比較例のＷフィラメントの可視光光束効率は１０　ｌｍ／Ｗであるのに対して，本実施形態のＭｏ膜で被覆したＷ基体のフィラメントの可視光光束効率は、２０　ｌｍ／Ｗであった。
　このことから、本実施形態の低融点金属膜で基体を被覆したフィラメントにより、高輝度・高効率が得られることがわかった。
　＜白熱電球の実施形態＞
　上記実施形態のフィラメントを用いた白熱電球について説明する。
　図５に、本実施形態のフィラメントを用いた白熱電球の切り欠き断面図を示す。白熱電球１は、透光性気密容器２と、透光性気密容器２の内部に配置されたフィラメント３と、フィラメント３の両端に電気的に接続されると共にフィラメント３を支持する一対のリード線４，５とを備えて構成される。透光性気密容器２は、例えばガラスバルブにより構成される。透光性気密容器２の内部は、１０－１～１０－６Ｐａの高真空状態となっている。なお，透光性気密容器２の内部に１０５～１０－１ＰａのＯ２，Ｈ２，ハロゲンガス，不活性ガス，並びにこれらの混合ガスを導入することによって，従来のハロゲンランプと同様に，フィラメント上に成膜された金属膜の昇華並びに劣化を抑制し，寿命の延伸効果を期待することが可能となる。
　透光性気密容器２の封止部には、口金９が接合されている。口金９は、側面電極６と、中心電極７と、側面電極６と中心電極７とを絶縁する絶縁部８とを備える。リード線４の端部は、側面電極６に電気的に接続され、リード線５の端部は、中心電極７に電気的に接続されている。
　フィラメント３は、本発明のフィラメントであり、ここでは、線材形状のフィラメントをらせん状に巻き回した構造である。
　フィラメント３は、上記実施形態で述べたように、基体の表面の少なくとも一部を基体よりも融点の低い金属膜で被覆している簡単な構成でありながら、可視光放射効率が高い。よって、本発明では、安価で効率のよい省エネ型照明用電球を提供することができる。
　本実施形態では、本発明のフィラメントを白熱電球のフィラメントとして用いることを説明したが、白熱電球以外に用いることも可能である。例えば、ヒーター用電線、溶接加工用電線、熱電子放出電子源（Ｘ線管や電子顕微鏡等）等として採用することができる。
１…白熱電球、２…透光性気密容器、３…フィラメント、４…リード線、５…リード線、６…側面電極、７…中心電極、８…絶縁部、９…口金

Claims (8)

  1. 　透光性気密容器と、当該透光性気密容器内に配置されたフィラメントと、前記フィラメントに電流を供給するためのリード線とを有する白熱電球であって、
    　前記フィラメントは、第１の金属材料により構成された基体と、第２の金属材料により構成され、前記基体の少なくとも一部を被覆する金属膜とを備え、
    　前記金属膜を構成する第２の金属材料の融点は、前記基体を構成する第１の金属材料の融点よりも低いことを特徴とする白熱電球。
  2. 　請求項１に記載の白熱電球において、前記金属膜を構成する第２の金属材料の融点は、前記リード線から電流の供給を受けて前記基体が可視光を放射する温度よりも、高いことを特徴とする白熱電球。
  3. 　請求項１または２に記載の白熱電球において、前記金属膜を構成する第２の金属材料は、前記リード線から電流の供給を受けて前記基体が光を放射する温度で、軟化することを特徴とする白熱電球。
  4. 　請求項２または３に記載の白熱電球において、前記リード線から電流の供給を受けて前記基体が光を放射する温度は、２３００Ｋ以上であることを特徴とする白熱電球。
  5. 　請求項１ないし４のいずれか１項に記載の白熱電球において、前記金属膜を構成する第２の金属材料の融点は、２５００Ｋ以上であることを特徴とする白熱電球。
  6. 　請求項１に記載の白熱電球において、前記金属膜を構成する第２の金属材料は、ＴａＣ，ＺｒＣ，Ｃ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｉｒ，および、Ｒｕのうちのいずれかを含有することを特徴とする白熱電球。
  7. 　請求項１に記載の白熱電球において、前記基体を構成する第１の金属材料は、ＨｆＣ，ＴａＣ，ＺｒＣ，Ｃ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｉｒ，および、Ｒｕのうちのいずれかを含有することを特徴とする白熱電球。
  8. 　第１の金属材料により構成された基体と、第２の金属材料により構成され、前記基体の少なくとも一部を被覆する金属膜とを備え、
    　前記金属膜を構成する第２の金属材料の融点は、前記基体を構成する第１の金属材料の融点よりも低いことを特徴とするフィラメント。
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