電球および照明装置

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【発明の名称】	電球および照明装置
【発明者】	【氏名】中島淳一【氏名】百海周【氏名】近野弘幸【氏名】石田康史
【要約】	【課題】電球点灯時、バルブ端部に形成した封止部の温度を低減して、封止部破損による短寿命の発生防止が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】端部に圧潰封止部３を有するガラスバルブ１と、バルブ１内に配設したコイル状フィラメント２Ｆ、バルブ１内に封入したハロゲン化物および不活性ガスと、前面側に凹状の反射面５１を有するとともに背面中央部にハロゲン電球Ｌ１の封止部３が収容される基端部５２を形成した反射鏡５と、反射鏡５の基端部５２表面に形成した放熱被膜４Ａと、反射鏡５の基端部５２内に配置された封止部３を埋没して固定する暗色の接着剤６とを備えている電球Ｒ１およびこの電球Ｒ１を装着した照明装置（照明器具）Ｄである。

【特許請求の範囲】
【請求項１】端部に圧潰封止部を有するガラスバルブと；バルブ内に配設したコイル状フィラメント；バルブ内に封入したハロゲン化物および不活性ガスと；前面側に凹状の反射面を有するとともに背面中央部にハロゲン電球の封止部が収容される基端部を形成した反射鏡と；反射鏡の基端部表面に形成した放熱被膜と；反射鏡の基端部内に配置された封止部を埋没して固定する暗色の接着剤と；を具備していることを特徴とする電球。
【請求項２】電球の封止部から導出した外導線に接続され反射鏡の基端部内の接着剤中に一端部が埋設された端子ピンが、基端部内壁に当接していることを特徴とする請求項１に記載の電球。
【請求項３】端部に圧潰封止部を有するガラスバルブと；バルブ内に配設したコイル状フィラメント；バルブ内に封入したハロゲン化物および不活性ガスと；圧潰封止部が収容される径大部およびこの径大部に連設してフィラメントに電気的接続をする本体部を形成した口金と；口金の径大部の表面に形成した放熱被膜と；口金の受容部内に配置された電球の封止部を埋没して固定する暗色の接着剤と；を具備していることを特徴とする電球。
【請求項４】ガラスバルブの圧潰封止部の表面に放熱被膜が形成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】放熱被膜が、ダイクロイック膜からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の電球。
【請求項６】接着剤が、無機接着剤にカーボンを添加したものからなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の電球。
【請求項７】投光窓を有する灯体と；灯体内に収容され点灯装置に接続された上記請求項１ないし６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。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部にハロゲン化物を封入したバルブの端部に口金や反射鏡の接合をする接着剤を改良した電球およびこの電球を装着した照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハロゲン電球は、ガラスバルブ内にアルゴン等の不活性ガスとともに微量のハロゲン族元素（Ｉ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｆ）が封入され、点灯時にコイル状フィラメントから蒸発したタングステンとハロゲン族元素との間の化学的な循環反応（ハロゲンサイクル）を利用して、蒸発したタングステンをフィラメントに戻すようにした小形で高効率の電球である。
【０００３】このハロゲン電球は上記ハロゲンサイクルを行なわせるためとハロゲンによるエッチングを防ぐため、バルブは耐熱、耐食性の高い石英ガラスや硬質ガラスからなる。そして、ハロゲン電球はバルブ内において、最適なハロゲンサイクルを行なわせるためにバルブの温度を２５０℃以上となるようにしている。これはバルブを細径したりコイル状フィラメントの出力を高めることにより行なわれている。
【０００４】そして、電球点灯時にガラスバルブは、内部でハロゲンを含む不活性ガスの対流によって昇温し高温になると、端部の封止部は輻射熱、伝導熱およびこの封止部内に気密封止して導入導体としたモリブデン箔に流れる電流によって３００～３５０℃の高温になる。この封止部の温度は、照明器具等、特に屋外用や水中用等の水密構造の通気性のない器具の場合は相当の温度になる。
【０００５】そして、ハロゲン電球の点灯時には、バルブ端部の封止部から導出している例えばモリブデン製の外導線は、口金や端子ピン内において外気に晒されている高温雰囲気の状態にある。このため、モリブデン製とはいえ徐々に酸化し、この酸化が封止部内に埋設されている部分にまで進行して、ついには外導線が接続しているモリブデン箔部にまで及ぶ。この外導線は、例えばモリブデン製とはいえ封止部内に埋設されている部分は箔に比べて厚肉であるので、石英ガラスとは厳密には密着していない。
【０００６】そして、電球はモリブデン箔が酸化すると、抵抗値が増えさらにこの部分が温度上昇を来したり応力が加わったりして、ついには封止部が破損して容器の気密が保てなくなり、所定の寿命に至らない短寿命となることがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記電球のバルブ端部の封止部の温度を低減すべく、封止部に関係する接着剤および表層部の構成等を種々検討して改良した結果、本発明を完成するに至った。
【０００８】すなわち、本発明は電球点灯時、バルブ端部に形成した封止部の温度を低減して、封止部破損による短寿命の発生防止が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。
【０００９】
【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、端部に圧潰封止部を有するガラスバルブと、バルブ内に配設したコイル状フィラメント、バルブ内に封入したハロゲン化物および不活性ガスと、前面側に凹状の反射面を有するとともに背面中央部にハロゲン電球の封止部が収容される基端部を形成した反射鏡と、反射鏡の基端部表面に形成した放熱被膜と、反射鏡の基端部内に配置された封止部を埋没して固定する暗色の接着剤とを具備していることを特徴とする。
【００１０】反射鏡付の電球は、点灯時、外導線－金属箔－内導線を経て電流が流れ、フィラメントが加熱されて発光する。一方、ガラスバルブは、内部でハロゲンを含む不活性ガスの対流によって昇温する。そして、バルブ端部の導入導体を埋設した封止部は反射鏡の透孔内において接着剤中に埋め込まれているが、輻射、伝導や通電により封止部に至った熱は接着剤へと伝わっていく。そして、この接着剤は黒色等、暗色化されているので封止部からの熱（赤外線）をよく吸収する。また、この接着剤の熱（赤外線）は、基端部に伝わるが、この基端部の表面に形成された放熱（赤外線）被膜を介して基端部外に放出される結果、封止部の温度は下がる。
【００１１】また、本発明でいう暗色とは灰色や黒色等熱吸収作用を有する色のものであればよい。
【００１２】また、反射面に形成される反射膜は、ダイクロイック膜等の多層光干渉膜からなる選択透過反射面あるいはアルミニウムＡｌ、銀Ａｇ、金ＡｕやクロムＣｒ等の全光反射膜であってもよい。
【００１３】本発明の請求項２に記載の電球は、電球の封止部から導出した外導線に接続され反射鏡の基端部内の接着剤中に一端部が埋設された端子ピンが、基端部内壁に当接していることを特徴とする。
【００１４】反射鏡の基端部の透孔内壁に端子ピンを当接させることにより、金属箔－外導線－端子ピンを伝わってくる熱はセラミックスからなる基端部にも伝わり封止部の温度を下げることに寄与できる。
【００１５】本発明の請求項３に記載の電球は、端部に圧潰封止部を有するガラスバルブと、バルブ内に配設したコイル状フィラメント、バルブ内に封入したハロゲン化物および不活性ガスと、圧潰封止部が収容される径大部およびこの径大部に連設してフィラメントに電気的接続をする本体部を形成した口金と、口金の径大部の表面に形成した放熱被膜と、口金の受容部内に配置された電球の封止部を埋没して固定する黒色の接着剤とを具備していることを特徴とする。
【００１６】上記請求項１に記載の反射鏡の基端部を口金の径大部と言い換えたもので、上記請求項１に記載と同様な作用を奏する。
【００１７】なお、口金を構成する圧潰封止部収容用の径大部はセラミックス製に限らず、金属製であってもよい。また、口金の本体は図示ねじ溝を有するＥ形に限らず、Ｂ形、ＢＡ形、Ｇ形、ＧＸ形やＧＹ形等であってもよい。
【００１８】本発明の請求項４に記載の電球は、ガラスバルブの圧潰封止部の表面に放熱被膜が形成してあることを特徴とする。
【００１９】上記請求項１または３において、バルブ端部の封止部においても放熱被膜を形成しておけば、封止部に至った熱は封止部の表面に形成された放熱（赤外線）被膜を介し接着剤へとよく伝え、上記請求項１または３に記載より封止部温度を下げる優れた作用を奏する。
【００２０】本発明の請求項５に記載の電球は、放熱被膜が、ダイクロイック膜からなることを特徴とする。
【００２１】多層の高低屈折率層を積層（多層光干渉膜）して形成した選択透過反射面からなるダイクロイック膜等が上記請求項１ないし４に記載と同様な作用を奏する。本発明の請求項６に記載の電球は、接着剤が、無機接着剤にカーボンを添加したものからなることを特徴とする。
【００２２】接着剤を灰色ないしは黒色に着色することによって、熱（赤外線）をよく吸収させ、この接着剤６の熱（赤外線）をさらに反射鏡や口金に伝える作用を奏する。
【００２３】耐熱性の接着剤の材料としては酸化アルミニウム等の無機質材料を主成分とし、これに着色材料として熱吸収のよいカーボン等を添加混合すればよい。
【００２４】本発明の請求項７に記載の照明装置は、投光窓を有する灯体と、灯体内に収容され点灯装置に接続された上記請求項１ないし６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。
【００２５】上記請求項１ないし６に記載の作用を奏する電球は、封止部の温度上昇が低下されるので封止部の破損を生じることがなく、電球交換頻度の低い照明装置が得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は小形投光用の定格４５Ｗの反射鏡付電球Ｒ１の一部断面正面図である。
【００２７】図中、Ｌ１はハロゲン電球で、この電球Ｌ１は円筒状をなす石英ガラスやアルミノシリケートガラス等の硬質ガラスからなるバルブ１を有し、バルブ１の一端部にはモリブデン等からなる一対の金属箔２１，２１（一方は図示しない。）を封着した圧潰封止部３が形成してある。この金属箔２１，２１の一端側にはバルブ１内に延出したタングステンＷやモリブデンＭｏからなる内導線２２，２２（一方は図示しない。）が、また、他端側にはバルブ１外に導出したモリブデンＭｏからなる外導線２３，２３（一方は図示しない。）が溶接等の手段で接続してあり、金属箔２１と内導線２２と外導線２３とで導入導体を形成している。
【００２８】また、バルブ１内部の内導線２２，２２間には、タングステンＷ線を巻回したコイル状のフィラメント２Ｆが継線され、バルブ１の中心軸に沿って配設してある。また、バルブ１内には二臭化メチレン（ＣＨ₂Ｂｒ₂）等のハロゲン化物およびアルゴン（Ａｒ）を含む窒素（Ｎ₂）等の不活性ガスが封入してある。
【００２９】また、４Ｂは上記圧潰封止部３の表面に被着形成されたダイクロイック膜等の可視光反射赤外線透過膜からなる放熱（赤外線）被膜で、例えばバルブ１のガラス面に高屈折率層膜を作る金属酸化物たとえば二酸化チタン（ＴｉＯ₂）と低屈折率層膜を作る金属酸化物たとえば二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）とを交互に繰り返えし所定層積層した多層光干渉膜からなる。
【００３０】また、５は前面側に凹状の反射面５１を有する反射鏡で、石英ガラス、硬質ガラス、耐熱性合成樹脂や金属板等、ここでは石英ガラスで形成され、内面に焦点を有する回転放物面、回転楕円面や半球面等から選ばれた反射面５１を備えている。この反射鏡５背面の中央の基端部５２には透孔５３が設けられている。また、この反射鏡５の曲面状の反射面５１には選択透過反射面を形成するダイクロイック膜等の上記と同様な可視光反射赤外線透過膜５Ｒが形成されている。
【００３１】また、この反射鏡５の基端部５２の内外の表面には上記圧潰封止部３に形成したと同じのダイクロイック膜等の可視光反射赤外線透過膜からなる放熱（赤外線）被膜４Ａが被着形成してある。
【００３２】また、上記電球Ｌ１はフィラメント２Ｆを反射鏡５の反射面５１の焦点に位置させるとともに、基端部５２の透孔５３内に圧潰封止部３を収容して、酸化アルミニウムＡｌ₂Ｏ₃を主成分とする無機接着剤に例えばカーボンＣを添加混合した薄黒色の接着剤６を充填して固定されている。なお、このとき外導線２２，２２に接続した端子ピン７１，７１（一方は図示しない。）も一端部側が上記接着剤６中に固定されているとともに他端側は透孔５４外に延出している。
【００３３】このような構成の反射鏡付電球Ｒ１は、端子ピン７１，７１を介し通電すると外導線２３－金属箔２１－内導線２２を経て電流が流れ、フィラメント２Ｆが加熱されて発光する。一方、ガラスバルブ１は、内部でハロゲンを含む不活性ガスの対流によって昇温する。そして、バルブ１端部の封止部３は反射鏡５の透孔５４内において接着剤６中に埋め込まれているが、輻射、伝導や通電により封止部３に至った熱は封止部３の表面に形成された放熱（赤外線）被膜４Ｂを介し接着剤６へと伝わっていく。そして、この接着剤６は黒色化されているので封止部３からの熱（赤外線）をよく吸収する。また、この接着剤６の熱（赤外線）は、基端部５２に伝わるが、この基端部５２の表面に形成された放熱（赤外線）被膜４Ａを介して基端部５２外に放出される。
【００３４】したがって、ハロゲン電球Ｌ１の封止部３は、熱が放熱（赤外線）被膜４Ａ，４Ｂおよび黒色化された接着剤６により反射鏡５の基端部５２から放出される結果、温度上昇が低減して外導線２３および金属箔２１の酸化発生がないか遅延して、封止部３に破損を生じなくなる。
【００３５】図２は図１に示す反射鏡付電球Ｒ１を装着して、標識灯として使用される照明器具（照明装置）Ｄの実施の形態を示す縦断面図である。この図２中、９１は基体、９２はこの基体９１に重合して被せられる蓋体で、両者は雨水等が侵入しない水密構造で灯体９を構成している。また、９３は筐体９１と蓋体９２の間に形成された投光窓で、この投光窓９３には制光体としてプリズムレンズ９４が嵌め込み設けられている。また、灯体９内には点灯装置として上記反射鏡付電球Ｒ１の支持、光軸調整および電気的接続を行う基台９５が設けられ、この基台９５に電球Ｒ１が取り付けられ（この取り付けは電球Ｒ１が直接でなく、電球Ｒ１がさらに灯具等を介していてもよい。）所定の光軸Ａになるよう調整されている。
【００３６】この標識灯Ｄは、飛行場の滑走路９６や一般道路９６に埋設され蓋体９２部を路上に出して、投光窓９３から所定方向に、この場合は光軸Ｂより少々下向きに光を放射する誘導灯や道路中心灯として使用される。そして、この水密構造の器具Ｄ内において、反射鏡付電球Ｒ１は通気箇所における点灯よりも全体的に温度は上昇するが、封止部３の温度上昇は低下して、封止部３に破損を生じなく、所定寿命を全うすることができる。なお、本発明者等の確認では４５Ｗ程度の電球Ｒ１において、直径が約３５ｍｍで縦約３５ｍｍ×横約５０ｍｍ程度の反射鏡５を用いて、封止部３の温度を３５０℃以下にすることができた。
【００３７】したがって、反射鏡付電球Ｒ１が短期間のうちに不点となり、交換を頻繁に行う等のこともなく、標識灯Ｄの保守が容易になる等の利点を有する。
【００３８】また、図３および図４は本発明に係わるハロゲン電球Ｌ２の第２の実施の形態を示し、図３は一部断面正面図、図４は図３中の矢視Ｂ－Ｂ線に沿って切断した部分の横断面図で、図中、図１と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００３９】このハロゲン電球Ｌ２は、バルブ１端部の封止部３に直接に口金７が接着剤６を介し接合されたものである。この場合、口金７はＥ１１やＥＺ１０形等をなし、ステアタイト等のセラミックス製の径大部７２内に受容部７３を有するとともにこの径大部７２に連設してアルミニウム製等のシェル状の電気的接続をなす本体部７４を備えている。
【００４０】また、ガラスバルブ１の外表面部分には、可視光透過赤外線反射膜（以下、赤反膜と称する。）８が形成してある。この赤反膜８は、バルブ１のガラス面に高屈折率層膜を作る金属酸化物たとえば二酸化チタン（ＴｉＯ₂）と低屈折率層膜を作る金属酸化物たとえば二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）とを交互に繰り返えし所定層積層した多層光干渉膜からなる。このバルブ１表面の赤反膜８は、金属酸化物溶液中への浸漬、蒸着やＣＶＤ等の手段により形成することができる。
【００４１】そして、この図２の構成のハロゲン電球Ｌ２は、口金７を介し通電して点灯すると、フィラメント２Ｆが発熱して可視光とともに大量の赤外線を放射し、フィラメント２Ｆから放射した光のうち可視光の殆どはバルブ１および赤反膜８を透過してバルブ１外方へと放射される。また、フィラメント２Ｆから放射した７００～１５００ｎｍの波長域はもとより２０００ｎｍ位までの赤外線を赤反膜８で反射してフィラメント２Ｆに戻し、（この赤外線のフィラメント２Ｆからの放射と赤反膜８での反射は反復行われる。）フィラメント２Ｆを再加熱して発光をより高くし、この結果フィラメント２Ｆからの可視光放射が増して、発光効率を向上できる。
【００４２】そして、封止部３の表面には上記第１の実施の形態と同様に、同質の材料による放熱（赤外線）被膜４Ｂが形成してあり、また、口金７の封止部３が収容される径大部７２（受容部７３）の内外表面にも同質の材料による放熱（赤外線）被膜４Ａが形成してある。また、この受容部７３内には第１の実施の形態と同質の材料の黒色化された接着剤６を充填して封止部３が接合固定されている。
【００４３】そして、このハロゲン電球Ｌ２はソケット（図示しない。）に装着して点灯され、上記第１の実施の形態と同様に輻射、伝導や通電により封止部３に至った熱は封止部３の表面に形成された放熱（赤外線）被膜４Ｂを介し接着剤６へ、また、この接着剤６の熱（赤外線）は、径大部７２に伝わるが、この径大部７２の表面に形成した放熱（赤外線）被膜４Ａにより径大部７２外へと放出される。
【００４４】したがって、ハロゲン電球Ｌ２の封止部３は、熱が放熱（赤外線）被膜４Ａ，４Ｂおよび黒色化された接着剤６により反射鏡５の基端部５２から放出される結果、第１の実施の形態と同様に温度上昇が低減して外導線２３および金属箔２１の酸化発生がないか遅延して、封止部３に破損を生じなくなる。また、この赤反膜８を形成した電球Ｌ２は、赤反膜なしの電球に比べてバルブ１温度が上り、封止部３の負荷も大きくなるが、上記のように封止部３の温度が下がるので封止部３破損の心配はない。
【００４５】また、図５（ａ）図は本発明に係わる反射鏡付電球Ｒ２の第３の実施の形態を示す一部断面正面図で、同（ｂ）図は（ａ）図の一部を切欠した底面図で、図中、図１，３，４と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。
【００４６】図５（ａ）は、図１の電球Ｒ１と略同形態であるが、一対のピン端子７１，７１は、反射鏡５の基端部５２の透孔５３内壁に当接している。このような構成とすることによって、ハロゲン電球Ｌ３の金属箔２１－外導線２３－端子ピン７１を伝わってくる熱はセラミックスからなる基端部５２にも伝わり封止部３の温度を下げることに寄与できる。
【００４７】なお、本発明は上記実施の形態に限定されない。例えば電球の形状は限定されるものではない。また、バルブ端部に形成される封止部は、一端に形成したものに限らずバルブ両端に形成した電球であってもよい。また、反射鏡付電球においては、図５（ａ）に示すように反射鏡の前面にレンズやカバー等の制光体５９を設けたものであってもよい。また、反射鏡付の電球において、反射鏡にＥ形等の口金が設けられているものであっても差支えない。また、図１に示す反射鏡付電球のハロゲン電球のガラスバルブの表面に、図３に示すような可視光透過赤外線反射膜を形成しても差支えなく、また、図３の電球に可視光透過赤外線反射膜が形成していなくてもよい。
【００４８】また、導入導体はモリブデン箔等の金属箔に限らず、線状の封着部材を用いるものであってもよい。
【００４９】さらに、照明装置（照明器具）は、上記実施の形態に示した標識灯に限らず、他の用途や異なる構造のものであってもよい。
【００５０】
【発明の効果】請求項１，２および４の発明によれば、封止部の温度を低下して、封止部の破損を防ぐことのできる反射鏡付の電球を提供することができる。
【００５１】請求項２の発明によれば、端子ピンを介しても伝熱して、封止部の温度を下げることに寄与できる。
【００５２】請求項３の発明によれば、バルブ端部に口金を接合したものにおいて、封止部の温度を低下させ、封止部の破損を防ぐことのできる電球を提供することができる。
【００５３】請求項４の発明によれば、バルブ端部の封止部においても放熱被膜を形成しておけば、上記請求項１ないし３に記載のものより封止部温度が下げられる優れた効果を奏する電球を提供することができる。
【００５４】請求項５および６の発明によれば、上記請求項１ないし４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。
【００５５】請求項７の発明によれば、上記請求項１ないし６に記載の効果を奏する電球を用いたので、封止部の破損を生じることがない、電球交換頻度の低いメンテナンスが容易な照明装置（照明器具）を提供することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００３７５７【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）９月３０日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】大胡典夫（外１名）
【公開番号】	特開平１１－１１１０３７
【公開日】	平成１１年（１９９９）４月２３日
【出願番号】	特願平９－２６５８７０