管球、反射鏡付き管球、および照明装置
【課題】普及型管球と少なくとも同等の寿命と集光性とを、２個の扁平コイル（発光部）で構成したフィラメント体の管球で達成することで管球、反射鏡付き電球を提供する。
【解決手段】凹面状の反射面を有する反射鏡内に組み込まれて使用される管球の一種であるハロゲン電球であって、気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体６０とを備え、フィラメント体６０は、短軸ＳＸと長軸ＬＸとを有する扁平な横断面の筒状に巻回されてなる一重のコイル状をした発光部６２Ａ，６４Ａが２個、所定の間隔Ｄ１を空けて配されてなるものである。ここで、各発光部内周の短軸長さＳＸが所定の範囲に、かつ、長軸長さＬＸを短軸長さＳＸで除して得られる扁平率が所定の大きさの範囲に定められている。
【解決手段】凹面状の反射面を有する反射鏡内に組み込まれて使用される管球の一種であるハロゲン電球であって、気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体６０とを備え、フィラメント体６０は、短軸ＳＸと長軸ＬＸとを有する扁平な横断面の筒状に巻回されてなる一重のコイル状をした発光部６２Ａ，６４Ａが２個、所定の間隔Ｄ１を空けて配されてなるものである。ここで、各発光部内周の短軸長さＳＸが所定の範囲に、かつ、長軸長さＬＸを短軸長さＳＸで除して得られる扁平率が所定の大きさの範囲に定められている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管球、反射鏡付き管球、および照明装置に関し、特に、管球におけるフィラメント体の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射鏡付き管球の一種である反射鏡付きハロゲン電球は、凹面状をした反射面を有する反射鏡とハロゲン電球とを組み合わせてなるものであり、例えば、店舗などのスポット照明用として使用されている。
ハロゲン電球は、気密封止されたバルブ内にフィラメント体が収納されてなる構成を有している。ハロゲン電球を反射鏡と組み合わせて使用する場合には、フィラメント体をできるだけコンパクトにして、その発光領域を可能な限り反射鏡の焦点位置に集中させることによって、集光効率を向上させることができる。この場合に、発光領域を特に反射鏡の光軸方向に縮小することが、集光効率を向上させるためには効果的であることが知られている。
【０００３】
しかしながら、一般的に、ハロゲン電球の定格電圧［Ｖ］、定格電力[Ｗ]、および定格寿命（例えば、３０００時間）が決まると、これに応じて、フィラメント体を構成するタングステン線の線径や長さが実質的に定まってしまう。したがって、例えば、単純にタングステン線の長さを短縮することによってフィラメント体のコンパクト化を図ることは困難である。
【０００４】
そこで、定格電圧１００[Ｖ]以上のハロゲン電球において、実用化されているものは、一般的に、フィラメント体のコンパクト化を図るため二重巻きコイルが用いられている。また、特許文献１には、さらなるコンパクト化のため、フィラメント体として、三重巻きコイルを用いたハロゲン電球が開示されている。これによれば、タングステン線の長さが同じであれば、反射鏡の光軸方向におけるコイル全体の長さを短縮でき、もって集光効率が向上することとなるからである。
【０００５】
しかしながら、コイルの重ね巻数を増やせば増やすほど、ハロゲン電球に外力（衝撃力）が加えられた際に生じるコイルの振動の振幅が大きくなり、これが原因で断線し易くなるといった問題が生じる。
この問題を解決しつつ、フィラメント体のコンパクト化（光軸方向の短縮化）を図れるハロゲン電球として、特許文献２には、複数個の一重コイルが全体的に反射鏡の光軸に対して対称となるように各々の一重コイルを反射鏡の光軸と平行に配したものが開示されている。これにより、当該複数個の一重コイルに相当するものを１個の一重コイルで作製した場合と比較して、光軸方向の長さが短縮されるので、集光効率が向上することとなる。また、各々のコイルは一重なので、上記振動に因る問題も軽減される。
【０００６】
さらに、これを改善したものとして、特許文献３には、上記複数個の一重コイルの内の１個を、反射鏡の光軸に平行にかつ光軸を含む位置に配する構成としたハロゲン電球が開示されている。光軸位置にコイル（すなわち、発光部）が存するのと存しないのとでは得られる照度に大きな差が生じると、一般的に考えられているからである。
ところで、近年の店舗照明における演出手法の多様化から、反射鏡付きハロゲン電球が多用される傾向にあり、そのため、省エネルギ等の観点からも一層の集光効率の向上が求められている。
【０００７】
そこで、本願の発明者らは、複数個の一重コイルの内の１個を反射鏡の光軸を含む位置に配すると共に、残りの一重コイルを前記光軸と交差する方向に間隔を置いて配し、かつ、各々の一重コイルを、素線を扁平な筒状に巻回してなるもの（以下、「扁平コイル」と称する。）としたフィラメント体を創作した。
これによれば、素線を円筒状に巻回してなる従来の一重コイルと比較して、（扁平な筒の短軸長さと円筒の直径とが等しいとした場合）１ターン当たりの素線長を長くすることができる関係上、タングステン線の素線長が同じであれば、コイル長を短くでき、もって、フィラメント体の光軸方向における一層の短縮化ができて集光効率をより向上することとなる。なお、コイルを扁平にすることにより、反射鏡の光軸と交差する方向の長さは、円筒状に巻回されたコイルよりも長くなるものの、集光効率の向上には、光軸と交差する方向よりも光軸方向に短縮する方の効果が大きいので問題はない。
【０００８】
また、フィラメント体の短縮化の観点からは、コイルの個数は多いほど良いように思われるが、多くなり過ぎると、コイル間を電気的に接続すると共に各コイルを支持する支持構造体が複雑になり、また、コイルの支持構造体への組み付けが困難になって現実的ではない。
そこで、本願の発明者らは、複数個のコイルを光軸に対して対称的に配置できると共に、その内の一のコイルを光軸を含む位置に配することができる最小個数として３個の扁平コイルからなるフィラメント体を有するハロゲン電球を創作し、普及している二重巻コイルのフィラメント体を有するハロゲン電球（以下、「普及型管球」と称する。）と同等の集光性を得ることに成功した。
【特許文献１】特開２００１−３４５０７７号公報
【特許文献２】特表平６−５１０８８１号公報
【特許文献３】特開２００２−６３８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、３個の扁平コイルからなるフィラメント体のハロゲン電球では、普及型管球よりも寿命が短くなってしまうことが判明した。これは、３個の扁平コイルの内の真ん中の扁平コイル（すなわち、光軸を含む位置に在るコイル）が、これ以外の２個の扁平コイルから発せられる赤外線で両側から熱せられることによって過熱状態となり、過度にタングステンが蒸発するためであると考えられた。
【００１０】
これに対処するには、コイル同士の間隔を拡げればよいが、そうすると、集光性が低下してしまい、満足いく性能が得られなくなってしまうおそれがある。
また、２方向（両側）から加熱される扁平コイルを無くすため、２個の扁平コイルでフィラメント体を構成することも考えられるが、その場合、光軸に対する対称性を考慮した場合、光軸上に扁平コイルを配することができなくなって、やはり満足のいく集光性が得られないのではないかといった懸念がある。
【００１１】
本発明は、上記した課題に鑑み、普及型管球と少なくとも同等の寿命と集光性とを、２個の扁平コイル（発光部）で構成したフィラメント体の管球で達成することを目的とする。また、本発明は、そのような管球を有する反射鏡付き管球、および照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明に係る管球は、凹面状の反射面を有する反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、前記フィラメント体は、短軸と長軸とを有する扁平な横断面の筒状に巻回されてなる一重のコイル状をした発光部が２個、所定の間隔を空けて配されてなるものであり、各発光部内周の短軸長さが所定の範囲にあり、かつ、各発光部内周の長軸長さを短軸長さで除して得られる扁平率が所定の大きさの範囲にあることを特徴とする。
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明に係る反射鏡付き管球は、反射鏡と、前記反射鏡内に組み込まれている、上記した管球とを有することを特徴とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、反射鏡を有する照明器具と、前記反射鏡内に組み込まれている、上記した管球とを有することを特徴とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、照明器具と、前記照明器具に取り付けられている、上記した反射鏡付き管球とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成からなる管球によれば、２個の発光部は、所定の間隔を空けて配され、各発光部内周の短軸長さが所定の範囲にあり、かつ、各発光部内周の長軸長さを短軸長さで除して得られる扁平率が所定の大きさの範囲にあるので、普及型管球と少なくとも同等の集光性が得られる。また、コイル状をした発光部２個でフィラメント体を構成することとしたので、２以上の方向から加熱される発光部が無くなる。すなわち、過熱状態となる発光部が無くなることから、過熱に起因して生じる断線が防止でき、短寿命の問題を解消し得る。加えて、発光部の各々は一重コイル状をしているので、耐衝撃性にも優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態１に係る照明装置１０の概略構成を示す一部切欠き図である。なお、図１を含む全ての図面において、各部材間の縮尺は統一していない。
照明装置１０は、例えば、住宅、店舗、あるいはスタジオ等におけるスポットライト照明として用いられる。照明装置１０は、照明器具１２と管球の一例として示すハロゲン電球１４とを有する。
【００１６】
照明器具１２は、有底円筒状をした器具本体１６と器具本体１６に収納された反射鏡１８とを有する。
器具本体１６の底部には、ハロゲン電球１４の口金３０（図２参照）を取り付けるための受け具（図示せず）が設けられている。なお、器具本体１６は、円筒状に限らず、種々の公知形状とすることができる。
【００１７】
反射鏡１８は、ハロゲン電球１４を取替え可能とするため、器具本体１６に対し、着脱可能である。
反射鏡１８は、漏斗状をした硬質ガラス製基体２０を有する。基体２０において回転楕円面または回転放物面等に形成された凹面部分２０Ａには、反射面を構成する多層干渉膜２２が形成されている。多層干渉膜２２は、アルミニウムやクロム等の金属膜の他、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等で形成することができる。反射鏡１８の開口径（ミラー径）は１００ｍｍであり、ビームの開き（ビーム角）が、中角（約２０°）のものである。なお、反射面には必要に応じてファセットを形成してもよい。
【００１８】
反射鏡１８は、基体２０の開口部に設けられた前面ガラス２４を有する。本例では、前面ガラス２４は基体２０に固着されており、ハロゲン電球１４の取替えのため、基体２０部分が器具本体１６と着脱自在な構成となっているが、これに限らず、基体を器具本体に固定し、前面ガラスを基体に対し着脱自在な構成としても構わない。
ハロゲン電球１４は、前記受け具（不図示）に取り付けられ、反射鏡１８内に組み込まれて使用される。組み込まれた（取り付けられた）状態で、ハロゲン電球１４の後述するバルブ２６の中心軸Ｂが反射鏡１８の光軸Ｒとが略同軸上に位置することとなる（中心軸Ｂと光軸Ｒとが略一致することとなる。）。ハロゲン電球１４は、定格電圧が１００[Ｖ]以上１５０[Ｖ]以下で、かつ定格電力が１００[Ｗ]以下に設定された電球である。
【００１９】
図２に、ハロゲン電球１４の一部切欠き正面図を示す。
ハロゲン電球１４は、気密封止されたバルブ２６と、バルブ２６の後述する封止部３８側に接着剤２８によって固着された、例えばＥ型の口金３０とを有している。
バルブ２６は、封止切りの残痕であるチップオフ部３２、後述するフィラメント体６０等を収納するフィラメント体収納部３４、略円筒状をした筒部３６、および公知のピンチシール法によって形成された封止部３８がこの順に連なった構造をしている。
【００２０】
フィラメント体収納部３４は、図２に示すように、略回転楕円体形状をしている。ここで言う「略回転楕円体形状」とは、完全な回転楕円体形を含むことはもちろんのこと、ガラスの加工上ばらつく程度分、完全な回転楕円体形からずれた形状を含むことを意味している。なお、フィラメント体収納部は、上記した形状に限らず、例えば、略円筒形状や略球形状、あるいは略複合楕円体形状としても構わない。
【００２１】
また、バルブの構造も上記したものに限らず、例えば、チップオフ部（場合によっては無い場合もある）、フィラメント体収納部、封止部がこの順に連なったものとすることができる。
なお、フィラメント体収納部３４の外面には赤外線反射膜が形成されている。もっとも、この赤外線反射膜は必ずしも必要なものではなく、適宜形成されるものである。
【００２２】
バルブ２６内には、ハロゲン物質と希ガスとがそれぞれ所定量封入されている。これに加えて、窒素ガスを封入することとしても構わない。
封止部３８内には、一対の金属箔４０，４２が封着されている。金属箔４０，４２はモリブデン製である。
金属箔４０の一端部には外部リード線４４の一端部が、金属箔４２の一端部には外部リード線４６の一端部が、それぞれ接合されて電気的に接続されている。外部リード線４４，４６は、タングステン製である。外部リード線４４，４６の他端部は、バルブ２６の外部に導出されていて、それぞれ、口金３０の端子部４８，５０に電気的に接続されている。
【００２３】
金属箔４０の他端部には内部リード線５２の一端部が、金属箔４２の他端部には内部リード線５４の一端部が、それぞれ接合されて電気的に接続されている。内部リード線５２，５４は、タングステン製である。内部リード線５２，５４の一端部は、バルブ２６の封止部３８で支持されている。内部リード線５２，５４は、口金３０を介して供給される外部電力をフィラメント体６０に給電すると共に、フィラメント体６０の一部を直接に支持する支持部材としての役割を果たす。
【００２４】
図３に、フィラメント体６０を支持する支持構造体を示す斜視図を、図４に、当該支持構造体にフィラメント体６０が支持された状態を示す斜視図をそれぞれ示す。
図３に示すように、フィラメント体６０の一部を直接に支持する支持部材としては他に、タングステンからなるサポート線５６がある。
内部リード線５２，５４、サポート線５６は、一対の円柱状ステムガラス５７，５９で挟持されている。これによって、サポート線５６が支持されると共に、内部リード線５２，５４、サポート線５６相互間の相対的な位置が保持されることとなる。
【００２５】
図４に示すように、フィラメント体６０は、第１フィラメントコイル６２および第２フィラメントコイル６４の２個のフィラメントコイルからなる。第１および第２フィラメントコイル６２，６４、タングステン線を、後述するように巻回したものである。
内部リード線５２，５４、サポート線５６は、フィラメントコイル６２，６４の端部部分に挿入されて、フィラメントコイル６２，６４を支持するための「コ」字状に屈曲した部分（以下、この部分を「コイル支持部」と称する。）を１箇所または２箇所有する。
【００２６】
ここで、第１フィラメントコイル６２は、内部リード線５２のコイル支持部５２Ａ（図３参照）とサポート線５６のコイル支持部５６Ａ（図３参照）とで支持されている。
第２フィラメントコイル６４は、サポート線５６のコイル支持部５６Ｂ（図３参照）と内部リード線５４のコイル支持部５４Ａ（図３参照）とで支持されている。
また、図４から明らかなように、第１フィラメントコイル６２と第２フィラメントコイル６４の一端部同士は、サポート線５６で電気的に接続されている。すなわち、第１フィラメントコイル６２と第２フィラメントコイル６４は、サポート線５６によって直列に接続されている。
【００２７】
図４に示す状態で、内部リード線５２，５４から給電すると、第１および第２フィラメントコイル６２，６４は、コイル支持部が挿入されている部分では発光せずに（非発光部）、コイル支持部間で発光する。ここで、各フィラメントコイル６２，６４におけるコイル支持部間の部分（すなわち、発光する部分）を、それぞれ第１発光部６２Ａ、第２発光部６４Ａと規定することとする。すなわち、フィラメント体６０は、一重のコイル状をした２個の発光部６２Ａ，６４Ａを有している。
【００２８】
また、図４に示すように、第１、第２フィラメントコイル６２，６４（第１、第２発光部６２Ａ，６４Ａ）は、扁平な筒状に巻回されてなる一重コイル（以下、「扁平コイル」と略称する。）状をしている。このような形状にしたのは、以下の理由による。すなわち、特許文献２や特許文献３に記載されているような、円筒状に巻回されてなる従来の一重コイル（以下、「円筒コイル」と略称する。）と比較して、（扁平な筒の短軸長と円筒の直径が等しいとした場合）１ターン当たりの素線長を長くすることができる関係上、タングステン線の素線長が同じであれば、コイル長を短縮でき、もって、反射鏡の光軸方向（バルブの中心軸方向）におけるフィラメントコイル（発光部）の縮小化が図れることとなるからである。なお、コイルを扁平にすることにより、反射鏡の光軸と交差する方向の長さは、円筒状に巻回されたコイルよりも長くなるものの、集光効率の向上には、光軸と交差する方向よりも光軸方向に短縮する方の効果が大きいので問題はない。
【００２９】
扁平コイルであるフィラメントコイル６２，６４は、以下のようにして作製される。
すなわち、図５に示すように、円柱状をした芯線（マンドレル）６６を複数本（図示例では３本）、平行かつ一列に密着させて並べたものの外周に、タングステン線６８を巻回した後、芯線６６を抜いて作製する。
図６の上部に示すのは、第１フィラメントコイル６２をそのコイル軸心ＣＸ方向から視た平面図を模式的に表したものであり、図６の下部に示すのは、同正面図を模式的に表したものである。
【００３０】
第１、２フィラメントコイル６２，６４は略同一形態なので、第１フィラメントコイル６２を代表にして説明する。
図６の上部に示すように、第１フィラメントコイル６２は、そのコイル軸心ＣＸ方向から見て、平行に配された２本の線分の対応する端同士を半円で結んでなる、いわゆる（陸上競技の）トラック形状をしている。この形状は、上記した作製方法に由来するものであり、芯線６６の本数が多いほど、より扁平したトラック形状となる。すなわち、芯線６６の本数で、扁平の度合い（扁平率）を調整することができる。
【００３１】
ここで、扁平率は、第１フィラメントコイル６２内周における長軸ＬＸの長さを短軸ＳＸの長さで除して得られる値と規定する。本例では、上記した製作法を採る関係上、扁平率は整数の値となる。
また、上述したとおり、図６の下部に示すように、第１フィラメントコイル６２は、コイル支持部５２Ａとコイル支持部５６Ａ（図３、図４）で支持された両端部部分の非発光部６２Ｂと両コイル支持部５２Ａ，５６Ａ間部分の発光部６２Ａとを有している。
【００３２】
図７の上部に示すのは、内部リード線５２，５４、サポート線５６に取り付けられた状態の第１、第２フィラメントコイル６２，６４を、バルブ２６の中心軸Ｂ（図１、図２）方向から見た平面図を模式的に表したものであり、図７の下部に示すのは、同正面図を模式的に表したものである。なお、ハロゲン電球１４を反射鏡１８に組み込んだ状態においては、図７は、反射鏡１８の光軸Ｒ(図１)方向から、第１、第２フィラメントコイル６２，６４を見た図とも言える。ここで、図７は、第１、第２フィラメントコイル６２，６４間の配置位置の関係等を説明する目的で用いるため、本図において、内部リード線５２，５４の図示は省略し、サポート線５６は、第１、第２フィラメントコイル６２，６４間の電気的な接続関係を示す目的で、単に線で表した。また、下部の正面図では、第１、第２フィラメントコイル６２，６４の第１、第２発光部６２Ａ，６４Ａを実線で、非発光部６２Ｂ，６４Ｂを二点鎖線でそれぞれ表した。
【００３３】
図７に示すように、第１フィラメントコイル６２（第１発光部６２Ａ）と第２フィラメントコイル６４（第２発光部６４Ａ）とが、各々のコイル軸心ＣＸが中心軸Ｂに略平行となり、かつ、両コイルの長軸ＬＸ同士が略平行となる姿勢で配されてフィラメント体６０が構成されている。また、第１フィラメントコイル６２（第１発光部６２Ａ）と第２フィラメントコイル６４（第２発光部６４Ａ）とは、所定のコイル間隔（発光部間隔）Ｄ１を空けて配されている。さらに、中心軸Ｂに関する対称性を考慮して、第１フィラメントコイル６２（第１発光部６２Ａ）と第２フィラメントコイル６４（第２発光部６４Ａ）とは、中心軸Ｂから略等距離の位置に配されている。
【００３４】
このように、フィラメント体を構成するフィラメントコイル（発光部）の個数を２個とすることにより、当然のことながら、２以上の方向から加熱される（すなわち、２個以上のフィラメントコイルが発生する赤外線によって加熱される）フィラメントコイル（発光部）が無くなる。すなわち、過熱状態となるフィラメントコイル（発光部）が無くなることから、過熱に起因して生じる断線が防止でき、短寿命の問題を解消し得るものである。
【００３５】
しかしながら、中心軸Ｂ（光軸Ｒ）に関する対称性を考慮した場合、中心軸Ｂ（光軸Ｒ）を含む位置にフィラメントコイルを配することができないので、満足できる集光効率が得られないのではないかと懸念された。
そこで、本願発明者らが、検討を重ねた結果、短軸長さ（長軸長さ）、扁平率、および発光部間隔（コイル間隔）を適切な値にすることにより、普及型ハロゲン電球と同等の集光効率と寿命が達成できるハロゲン電球を得ることに成功した。
【００３６】
図８に、そのようなハロゲン電球の仕様の一例を示す。
図８において、Ｎｏ．３〜１４が実施例に係るハロゲン電球（以下、「実施例電球」と称する。）である。ここで、Ｎｏ．３〜８は、コイル間隔（発光部間隔）Ｄ１＝２．５[ｍｍ]、短軸長さＳＸ＝０．３５[ｍｍ]とした上で、扁平率を３，４，５，６，８，１０と変化させたフィラメント体を有するハロゲン電球である。Ｎｏ．９〜１４は、コイル間隔（発光部間隔）Ｄ１＝２．５[ｍｍ]、扁平率＝３とした上で、短軸長さＳＸを、本図に示す範囲で変化させたフィラメント体を有するハロゲン電球である。なお、Ｎｏ．３〜１４に係る実施例電球の各フィラメントコイルにおける巻線間隔（ピッチ）は全て同様とした。また、各フィラメントコイルの発光部を形成する部分のタングステン線も略同じ長さとした。したがって、短軸長さと扁平率とが決まれば、発光部全長（有効コイル長）は必然的に決まることとなる。
【００３７】
図８において、Ｎｏ．１は、実用化されている反射鏡付きハロゲン電球（松下電器産業株式会社製、品番ＪＤＲ１１０Ｖ６５ＷＫＭ／５Ｅ１１）を構成するハロゲン電球（以下、「基準電球」と称する。）であり、二重コイルのフィラメント体を有するものである。
また、Ｎｏ．２は、比較例として示すハロゲン電球（以下、「比較電球」と称する。）であり、図９に示すように、第１〜第３フィラメントコイル２０２，２０４，２０６（第１〜第３発光部２０２Ａ，２０４Ａ，２０６Ａ）からなるフィラメント体２００を有するものである。図９は図７に準じて描いた図であり、比較電球は、第２フィラメントコイル２０４（第２発光部２０４Ａ）を、その軸心ＣＸがバルブ２６の中心軸Ｂと略一致するように配すると共に、その両側に対照的に第１および第３フィラメントコイル２０２，２０６（第１および第３発光部２０２Ａ，２０６Ａ）をコイル間隔（発光部間隔）Ｄ２を空けて配置したものである。
【００３８】
ここで、集光性の評価は以下のようにして行った。上記反射鏡付きハロゲン電球（品番ＪＤＲ１１０Ｖ６５ＷＫＭ／５Ｅ１１）から、付属しているハロゲン電球を取り外し、実施例電球、比較電球を取り付けて試験に用いた。定格電圧１１０[Ｖ]、定格電力６５[Ｗ]で点灯させて、反射鏡付きハロゲン電球から距離１[ｍ]離れた照射面における中心照度[ｌｘ]を測定した。そして、上記反射鏡付きハロゲン電球で得られる中心照度を「１００」とした場合における相対照度に関し、Ｎｏ．２〜１４の電球について調査した。
【００３９】
図８に示すように、Ｎｏ．１〜１４の電球は、全て光束が同じ（１１００[ｌｍ]）なので、相対照度の値が大きい程、集光性に優れていることになる。
比較電球（Ｎｏ．２）は、相対照度が１５５と集光性に優れているものの、寿命が５００[ｈ]と、基準電球（Ｎｏ．１）よりも極端に短くなっている。これは、上述したように、第２フィラメントコイル２０４（第２発光部２０４Ａ）が、第１および第３のフィラメントコイル２０２，２０６（第１および第３発光部２０２Ａ，２０６Ａ）から発せられる赤外線で両側から熱せられることによって過熱状態となり、過度にタングステンが蒸発するためであると考えられている。これに対処するには、コイル同士の間隔Ｄ２を拡げればよいが、少し拡げただけで、集光性が極端に低下してしまい、満足いく性能が得られなくなってしまうことが確認されている。
【００４０】
これに対し、実施例電球（Ｎｏ．３〜１４）によれば、基準電球（Ｎｏ．１）と同等かそれ以上の集光性が得られると共に、基準電球（Ｎｏ．１）と同等の寿命を達成している。なお、実施例電球（Ｎｏ．３〜１４）は、一重コイルのみでフィラメント体を構成している関係上、二重コイルでフィラメント体を構成している基準電球（Ｎｏ．１）よりも、耐衝撃性が改善されていることは言うまでもない。
【００４１】
図９に示す結果から、この場合に、短軸長さを０.３５[ｍｍ]とした場合には、少なくとも扁平率が３あれば、基準電球（Ｎｏ．１）よりも高い集光性が得られることが分かる（実施例電球Ｎｏ．３〜８）。
また、扁平率が３であれば、短軸長さが少なくとも０.３５[ｍｍ]あれば、基準電球（Ｎｏ．１）よりも高い集光性が得られることが分かる（実施例電球Ｎｏ．９〜１４）。
（変形例１）
図７に示した例では、第１および第２フィラメントコイル６４，６６（発光部６４Ａ，６６Ａ）は、そのコイル軸心ＣＸをバルブ２６の中心軸Ｂと略平行になるように配したが、これに限らず、図１０に示すように、コイル軸心ＣＸを中心軸Ｂに対して傾けて、両コイル軸心ＣＸ間の間隔が、前記反射鏡１８（図１）の反射面２０Ａから遠ざかるほど狭くなるような姿勢で、第１および第２フィラメントコイル６４，６６（発光部６４Ａ，６６Ａ）を配することとしても構わない。なお、図１０に示す変形例１に係るフィラメント体７０は、フィラメントコイルの配置関係が異なる以外は、図７に示したフィラメント体６０と基本的に同じなので、同様の構成部分については、同じ符号を付して、その説明については省略する。また、次に述べる変形例２，３に係るフィラメント体も、フィラメントコイルの配置関係が異なる以外は、図７に示したフィラメント体６０と基本的に同じなので、同様の構成部分については、同じ符号を付して、その説明については省略することとする。
【００４２】
また、図１０に示すのとは逆に、両コイル軸心ＣＸ間の間隔が、前記反射鏡１８（図１）の反射面２０Ａから遠ざかるほど広くなるような姿勢で、第１および第２フィラメントコイル６４，６６（発光部６４Ａ，６６Ａ）を配することとしても構わない。
（変形例２）
図１１に変形例２に係るフィラメント体７２を示す。
【００４３】
図７に示したフィラメント体６０では、第１および第２フィラメントコイル６４，６６（発光部６４Ａ，６６Ａ）は、そのコイル軸心ＣＸをバルブ２６の中心軸Ｂと略平行になるように配しているのに対し、変形例２に係るフィラメント体７２では、そのコイル軸心ＣＸがバルブ２６の中心軸Ｂと略直交するように配している点が異なる。
（変形例３）
図１２に変形例３に係るフィラメント体７４を示す。
【００４４】
図７に示したフィラメント体６０では、第１および第２フィラメントコイル６４，６６（発光部６４Ａ，６６Ａ）の２個を、バルブ２６の中心軸Ｂと略直交する方向に間隔を空けて並べたのに対し、変形例３に係るフィラメント体７４では、バルブ２６の中心軸Ｂの方向に間隔を空けて並べている点が異なる。
（実施の形態２）
図１３は、実施の形態２に係る反射鏡付きハロゲン電球１００の概略構成を示す縦断面図である。
【００４５】
反射鏡付きハロゲン電球１００は、反射鏡一体型のハロゲン電球であるが、これに用いているハロゲン電球１０２は、主として口金が異なる以外は、実施の形態１に係るハロゲン電球１４（図２）と基本的に同じ構成なので、共通部分には、同じ符号を付して、その説明については省略する。
反射鏡１０４は、硬質ガラスまたは石英ガラス等からなり、漏斗状をした基体１０６を有する。基体１０６において回転楕円面または回転放物面等に形成された凹面部分１０６Ａには、反射面を構成する多層干渉膜１０８が形成されている。多層干渉膜１０８は、アルミニウムやクロム等の金属膜の他、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等で形成することができる。反射鏡１０４の開口径（ミラー径）は１００ｍｍである。なお、反射面には必要に応じてファセットを形成してもよい。
【００４６】
反射鏡１０４は、基体１０６の開口部に設けられた前面ガラス１１０を有する。前面ガラス１１０は、基体１０６に公知の止め金具１１２によって係止されている。なお、止め金具１１２に代えて、接着剤で固着してもよい。あるいは、両方を併用しても構わない。もっとも、前面ガラスは、反射鏡付きハロゲン電球の必須の構成部材ではなく、無くても構わない。
【００４７】
基体１０６のネック部１０６Ｂは、ハロゲン電球１０２の口金１１４の端子部１１６，１１８とは反対側に設けられた基体受け部１２２と嵌合された上、接着剤１２４で固着されている。
なお、基体１０６の口金１１４への取り付けに先立って、バルブ２６が、口金１１４に取り付けられている。言うまでも無く、口金１１４にバルブ２６と基体１０６（反射鏡１０４）とが取り付けられた状態で（すなわち、反射鏡１０４内にハロゲン電球１０２が組み込まれた状態で）、バルブ２６の中心軸と反射鏡１０４の光軸とが略同軸上に位置する（前記中心軸と前記光軸とが略一致する）こととなる。
【００４８】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下の形態とすることもできる。
（１）上記実施の形態１では、反射鏡を備える照明器具とハロゲン電球とで照明装置を構成したが、これに限らず、反射鏡を有しない照明器具と反射鏡付きハロゲン電球とで照明装置を構成することとしても構わない。具体的には、例えば、図１に示す照明装置における反射鏡１８とハロゲン電球１４の代わりに、図１３に示す反射鏡付きハロゲン電球１００を取り付けて、照明装置を構成することとしても構わない。
（２）フィラメントコイルは、上記したトラック形状に限らず、他の扁平形状でも構わない。要は、互いに直交する長軸と短軸を有する扁平な横断面をした筒状に巻回されていれば構わない。また、扁平率も整数に限らず、任意の小数をとり得る。
【００４９】
ここで、本発明において「短軸と長軸とを有する扁平な横断面」とは、以下に記すような形状のものを含む。当該形状について図１４を参照しながら説明する。なお、図１４では、短軸に符号「ＳＸ」を、長軸に符号「ＬＸ」を、また、短軸および長軸の両軸と略直交する中心軸（すなわち、コイル軸心）に符号「ＣＸ」をそれぞれ付している。
（i）同図（ａ）に示すように、コイル軸心ＣＸ方向から見て、上記したトラック形状のもの、つまり二つの平行な線分とそれらの各々の両端を略半円で結んだもの。
【００５０】
（ii）同図（ｂ）に示すように、コイル軸心ＣＸ方向から見て、円形を押し潰した形状のもの。
（iii）同図（ｃ）に示すように、コイル軸心ＣＸ方向から見て、略楕円形状のもの
（iv）同図（ｄ）に示すように、コイル軸心ＣＸ方向から見て、略長方形のもの。但し、四隅は、加工上、丸みを帯びる。
【００５１】
（v）その他、コイル軸心ＣＸ方向から見て、上記（i）〜（iv）に類似した形状のもの。例えば上記（i）において、同図（ｅ）に示すように、二つの平行な線分が内方向に湾曲していても上記（i）に類似した形状として含む。また、ここでは、加工ばらつきによる上記（i）〜（iv）の変形形状も含む。
（３）上記実施の形態では、管球の一例としてハロゲン電球を示したが、本発明は、ハロゲン電球以外の管球にも適用可能である。要は、フィラメント体に電流を流して白熱発光させる光源であれば構わないのである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る管球は、例えば、反射鏡に組み込まれて使用される管球として好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施の形態１に係る照明装置の概略構成を示す一部切欠き図である。
【図２】上記照明装置を構成するハロゲン電球を示す図である。
【図３】上記ハロゲン電球におけるフィラメント体の支持構造を示す斜視図である。
【図４】上記支持構造にフィラメント体が支持された状態を示す斜視図である。
【図５】上記フィラメント体を構成するフィラメントコイルの製作方法を説明するための図である。
【図６】フィラメントコイルの平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。
【図７】上記フィラメント体の平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。
【図８】フィラメント体が２重コイルからなるハロゲン電球（基準電球）、フィラメント体が１重コイル３個からなるハロゲン電球（比較電球）、およびフィラメント体が１重コイル２個からなるハロゲン電球（実施例電球）の比較一覧を示す図である。
【図９】上記比較電球におけるフィラメント体の平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。
【図１０】上記実施の形態１の変形例１に係るフィラメント体の平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。
【図１１】上記実施の形態１の変形例２に係るフィラメント体の平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。
【図１２】上記実施の形態１の変形例３に係るフィラメント体の平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。
【図１３】実施の形態２に係る反射鏡付きハロゲン電球の概略構成を示す図である。
【図１４】扁平な筒（状）の横断面の形状を例示した図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 照明装置
１２ 照明器具
１４，１０２ ハロゲン電球
１８，１０４ 反射鏡
２６ バルブ
６０，７０，７２，７４ フィラメント体
６２，６４ フィラメントコイル
６２Ａ，６４Ａ 発光部
１００ 反射鏡付きハロゲン電球
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管球、反射鏡付き管球、および照明装置に関し、特に、管球におけるフィラメント体の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射鏡付き管球の一種である反射鏡付きハロゲン電球は、凹面状をした反射面を有する反射鏡とハロゲン電球とを組み合わせてなるものであり、例えば、店舗などのスポット照明用として使用されている。
ハロゲン電球は、気密封止されたバルブ内にフィラメント体が収納されてなる構成を有している。ハロゲン電球を反射鏡と組み合わせて使用する場合には、フィラメント体をできるだけコンパクトにして、その発光領域を可能な限り反射鏡の焦点位置に集中させることによって、集光効率を向上させることができる。この場合に、発光領域を特に反射鏡の光軸方向に縮小することが、集光効率を向上させるためには効果的であることが知られている。
【０００３】
しかしながら、一般的に、ハロゲン電球の定格電圧［Ｖ］、定格電力[Ｗ]、および定格寿命（例えば、３０００時間）が決まると、これに応じて、フィラメント体を構成するタングステン線の線径や長さが実質的に定まってしまう。したがって、例えば、単純にタングステン線の長さを短縮することによってフィラメント体のコンパクト化を図ることは困難である。
【０００４】
そこで、定格電圧１００[Ｖ]以上のハロゲン電球において、実用化されているものは、一般的に、フィラメント体のコンパクト化を図るため二重巻きコイルが用いられている。また、特許文献１には、さらなるコンパクト化のため、フィラメント体として、三重巻きコイルを用いたハロゲン電球が開示されている。これによれば、タングステン線の長さが同じであれば、反射鏡の光軸方向におけるコイル全体の長さを短縮でき、もって集光効率が向上することとなるからである。
【０００５】
しかしながら、コイルの重ね巻数を増やせば増やすほど、ハロゲン電球に外力（衝撃力）が加えられた際に生じるコイルの振動の振幅が大きくなり、これが原因で断線し易くなるといった問題が生じる。
この問題を解決しつつ、フィラメント体のコンパクト化（光軸方向の短縮化）を図れるハロゲン電球として、特許文献２には、複数個の一重コイルが全体的に反射鏡の光軸に対して対称となるように各々の一重コイルを反射鏡の光軸と平行に配したものが開示されている。これにより、当該複数個の一重コイルに相当するものを１個の一重コイルで作製した場合と比較して、光軸方向の長さが短縮されるので、集光効率が向上することとなる。また、各々のコイルは一重なので、上記振動に因る問題も軽減される。
【０００６】
さらに、これを改善したものとして、特許文献３には、上記複数個の一重コイルの内の１個を、反射鏡の光軸に平行にかつ光軸を含む位置に配する構成としたハロゲン電球が開示されている。光軸位置にコイル（すなわち、発光部）が存するのと存しないのとでは得られる照度に大きな差が生じると、一般的に考えられているからである。
ところで、近年の店舗照明における演出手法の多様化から、反射鏡付きハロゲン電球が多用される傾向にあり、そのため、省エネルギ等の観点からも一層の集光効率の向上が求められている。
【０００７】
そこで、本願の発明者らは、複数個の一重コイルの内の１個を反射鏡の光軸を含む位置に配すると共に、残りの一重コイルを前記光軸と交差する方向に間隔を置いて配し、かつ、各々の一重コイルを、素線を扁平な筒状に巻回してなるもの（以下、「扁平コイル」と称する。）としたフィラメント体を創作した。
これによれば、素線を円筒状に巻回してなる従来の一重コイルと比較して、（扁平な筒の短軸長さと円筒の直径とが等しいとした場合）１ターン当たりの素線長を長くすることができる関係上、タングステン線の素線長が同じであれば、コイル長を短くでき、もって、フィラメント体の光軸方向における一層の短縮化ができて集光効率をより向上することとなる。なお、コイルを扁平にすることにより、反射鏡の光軸と交差する方向の長さは、円筒状に巻回されたコイルよりも長くなるものの、集光効率の向上には、光軸と交差する方向よりも光軸方向に短縮する方の効果が大きいので問題はない。
【０００８】
また、フィラメント体の短縮化の観点からは、コイルの個数は多いほど良いように思われるが、多くなり過ぎると、コイル間を電気的に接続すると共に各コイルを支持する支持構造体が複雑になり、また、コイルの支持構造体への組み付けが困難になって現実的ではない。
そこで、本願の発明者らは、複数個のコイルを光軸に対して対称的に配置できると共に、その内の一のコイルを光軸を含む位置に配することができる最小個数として３個の扁平コイルからなるフィラメント体を有するハロゲン電球を創作し、普及している二重巻コイルのフィラメント体を有するハロゲン電球（以下、「普及型管球」と称する。）と同等の集光性を得ることに成功した。
【特許文献１】特開２００１−３４５０７７号公報
【特許文献２】特表平６−５１０８８１号公報
【特許文献３】特開２００２−６３８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、３個の扁平コイルからなるフィラメント体のハロゲン電球では、普及型管球よりも寿命が短くなってしまうことが判明した。これは、３個の扁平コイルの内の真ん中の扁平コイル（すなわち、光軸を含む位置に在るコイル）が、これ以外の２個の扁平コイルから発せられる赤外線で両側から熱せられることによって過熱状態となり、過度にタングステンが蒸発するためであると考えられた。
【００１０】
これに対処するには、コイル同士の間隔を拡げればよいが、そうすると、集光性が低下してしまい、満足いく性能が得られなくなってしまうおそれがある。
また、２方向（両側）から加熱される扁平コイルを無くすため、２個の扁平コイルでフィラメント体を構成することも考えられるが、その場合、光軸に対する対称性を考慮した場合、光軸上に扁平コイルを配することができなくなって、やはり満足のいく集光性が得られないのではないかといった懸念がある。
【００１１】
本発明は、上記した課題に鑑み、普及型管球と少なくとも同等の寿命と集光性とを、２個の扁平コイル（発光部）で構成したフィラメント体の管球で達成することを目的とする。また、本発明は、そのような管球を有する反射鏡付き管球、および照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明に係る管球は、凹面状の反射面を有する反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、前記フィラメント体は、短軸と長軸とを有する扁平な横断面の筒状に巻回されてなる一重のコイル状をした発光部が２個、所定の間隔を空けて配されてなるものであり、各発光部内周の短軸長さが所定の範囲にあり、かつ、各発光部内周の長軸長さを短軸長さで除して得られる扁平率が所定の大きさの範囲にあることを特徴とする。
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明に係る反射鏡付き管球は、反射鏡と、前記反射鏡内に組み込まれている、上記した管球とを有することを特徴とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、反射鏡を有する照明器具と、前記反射鏡内に組み込まれている、上記した管球とを有することを特徴とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、照明器具と、前記照明器具に取り付けられている、上記した反射鏡付き管球とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成からなる管球によれば、２個の発光部は、所定の間隔を空けて配され、各発光部内周の短軸長さが所定の範囲にあり、かつ、各発光部内周の長軸長さを短軸長さで除して得られる扁平率が所定の大きさの範囲にあるので、普及型管球と少なくとも同等の集光性が得られる。また、コイル状をした発光部２個でフィラメント体を構成することとしたので、２以上の方向から加熱される発光部が無くなる。すなわち、過熱状態となる発光部が無くなることから、過熱に起因して生じる断線が防止でき、短寿命の問題を解消し得る。加えて、発光部の各々は一重コイル状をしているので、耐衝撃性にも優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態１に係る照明装置１０の概略構成を示す一部切欠き図である。なお、図１を含む全ての図面において、各部材間の縮尺は統一していない。
照明装置１０は、例えば、住宅、店舗、あるいはスタジオ等におけるスポットライト照明として用いられる。照明装置１０は、照明器具１２と管球の一例として示すハロゲン電球１４とを有する。
【００１６】
照明器具１２は、有底円筒状をした器具本体１６と器具本体１６に収納された反射鏡１８とを有する。
器具本体１６の底部には、ハロゲン電球１４の口金３０（図２参照）を取り付けるための受け具（図示せず）が設けられている。なお、器具本体１６は、円筒状に限らず、種々の公知形状とすることができる。
【００１７】
反射鏡１８は、ハロゲン電球１４を取替え可能とするため、器具本体１６に対し、着脱可能である。
反射鏡１８は、漏斗状をした硬質ガラス製基体２０を有する。基体２０において回転楕円面または回転放物面等に形成された凹面部分２０Ａには、反射面を構成する多層干渉膜２２が形成されている。多層干渉膜２２は、アルミニウムやクロム等の金属膜の他、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等で形成することができる。反射鏡１８の開口径（ミラー径）は１００ｍｍであり、ビームの開き（ビーム角）が、中角（約２０°）のものである。なお、反射面には必要に応じてファセットを形成してもよい。
【００１８】
反射鏡１８は、基体２０の開口部に設けられた前面ガラス２４を有する。本例では、前面ガラス２４は基体２０に固着されており、ハロゲン電球１４の取替えのため、基体２０部分が器具本体１６と着脱自在な構成となっているが、これに限らず、基体を器具本体に固定し、前面ガラスを基体に対し着脱自在な構成としても構わない。
ハロゲン電球１４は、前記受け具（不図示）に取り付けられ、反射鏡１８内に組み込まれて使用される。組み込まれた（取り付けられた）状態で、ハロゲン電球１４の後述するバルブ２６の中心軸Ｂが反射鏡１８の光軸Ｒとが略同軸上に位置することとなる（中心軸Ｂと光軸Ｒとが略一致することとなる。）。ハロゲン電球１４は、定格電圧が１００[Ｖ]以上１５０[Ｖ]以下で、かつ定格電力が１００[Ｗ]以下に設定された電球である。
【００１９】
図２に、ハロゲン電球１４の一部切欠き正面図を示す。
ハロゲン電球１４は、気密封止されたバルブ２６と、バルブ２６の後述する封止部３８側に接着剤２８によって固着された、例えばＥ型の口金３０とを有している。
バルブ２６は、封止切りの残痕であるチップオフ部３２、後述するフィラメント体６０等を収納するフィラメント体収納部３４、略円筒状をした筒部３６、および公知のピンチシール法によって形成された封止部３８がこの順に連なった構造をしている。
【００２０】
フィラメント体収納部３４は、図２に示すように、略回転楕円体形状をしている。ここで言う「略回転楕円体形状」とは、完全な回転楕円体形を含むことはもちろんのこと、ガラスの加工上ばらつく程度分、完全な回転楕円体形からずれた形状を含むことを意味している。なお、フィラメント体収納部は、上記した形状に限らず、例えば、略円筒形状や略球形状、あるいは略複合楕円体形状としても構わない。
【００２１】
また、バルブの構造も上記したものに限らず、例えば、チップオフ部（場合によっては無い場合もある）、フィラメント体収納部、封止部がこの順に連なったものとすることができる。
なお、フィラメント体収納部３４の外面には赤外線反射膜が形成されている。もっとも、この赤外線反射膜は必ずしも必要なものではなく、適宜形成されるものである。
【００２２】
バルブ２６内には、ハロゲン物質と希ガスとがそれぞれ所定量封入されている。これに加えて、窒素ガスを封入することとしても構わない。
封止部３８内には、一対の金属箔４０，４２が封着されている。金属箔４０，４２はモリブデン製である。
金属箔４０の一端部には外部リード線４４の一端部が、金属箔４２の一端部には外部リード線４６の一端部が、それぞれ接合されて電気的に接続されている。外部リード線４４，４６は、タングステン製である。外部リード線４４，４６の他端部は、バルブ２６の外部に導出されていて、それぞれ、口金３０の端子部４８，５０に電気的に接続されている。
【００２３】
金属箔４０の他端部には内部リード線５２の一端部が、金属箔４２の他端部には内部リード線５４の一端部が、それぞれ接合されて電気的に接続されている。内部リード線５２，５４は、タングステン製である。内部リード線５２，５４の一端部は、バルブ２６の封止部３８で支持されている。内部リード線５２，５４は、口金３０を介して供給される外部電力をフィラメント体６０に給電すると共に、フィラメント体６０の一部を直接に支持する支持部材としての役割を果たす。
【００２４】
図３に、フィラメント体６０を支持する支持構造体を示す斜視図を、図４に、当該支持構造体にフィラメント体６０が支持された状態を示す斜視図をそれぞれ示す。
図３に示すように、フィラメント体６０の一部を直接に支持する支持部材としては他に、タングステンからなるサポート線５６がある。
内部リード線５２，５４、サポート線５６は、一対の円柱状ステムガラス５７，５９で挟持されている。これによって、サポート線５６が支持されると共に、内部リード線５２，５４、サポート線５６相互間の相対的な位置が保持されることとなる。
【００２５】
図４に示すように、フィラメント体６０は、第１フィラメントコイル６２および第２フィラメントコイル６４の２個のフィラメントコイルからなる。第１および第２フィラメントコイル６２，６４、タングステン線を、後述するように巻回したものである。
内部リード線５２，５４、サポート線５６は、フィラメントコイル６２，６４の端部部分に挿入されて、フィラメントコイル６２，６４を支持するための「コ」字状に屈曲した部分（以下、この部分を「コイル支持部」と称する。）を１箇所または２箇所有する。
【００２６】
ここで、第１フィラメントコイル６２は、内部リード線５２のコイル支持部５２Ａ（図３参照）とサポート線５６のコイル支持部５６Ａ（図３参照）とで支持されている。
第２フィラメントコイル６４は、サポート線５６のコイル支持部５６Ｂ（図３参照）と内部リード線５４のコイル支持部５４Ａ（図３参照）とで支持されている。
また、図４から明らかなように、第１フィラメントコイル６２と第２フィラメントコイル６４の一端部同士は、サポート線５６で電気的に接続されている。すなわち、第１フィラメントコイル６２と第２フィラメントコイル６４は、サポート線５６によって直列に接続されている。
【００２７】
図４に示す状態で、内部リード線５２，５４から給電すると、第１および第２フィラメントコイル６２，６４は、コイル支持部が挿入されている部分では発光せずに（非発光部）、コイル支持部間で発光する。ここで、各フィラメントコイル６２，６４におけるコイル支持部間の部分（すなわち、発光する部分）を、それぞれ第１発光部６２Ａ、第２発光部６４Ａと規定することとする。すなわち、フィラメント体６０は、一重のコイル状をした２個の発光部６２Ａ，６４Ａを有している。
【００２８】
また、図４に示すように、第１、第２フィラメントコイル６２，６４（第１、第２発光部６２Ａ，６４Ａ）は、扁平な筒状に巻回されてなる一重コイル（以下、「扁平コイル」と略称する。）状をしている。このような形状にしたのは、以下の理由による。すなわち、特許文献２や特許文献３に記載されているような、円筒状に巻回されてなる従来の一重コイル（以下、「円筒コイル」と略称する。）と比較して、（扁平な筒の短軸長と円筒の直径が等しいとした場合）１ターン当たりの素線長を長くすることができる関係上、タングステン線の素線長が同じであれば、コイル長を短縮でき、もって、反射鏡の光軸方向（バルブの中心軸方向）におけるフィラメントコイル（発光部）の縮小化が図れることとなるからである。なお、コイルを扁平にすることにより、反射鏡の光軸と交差する方向の長さは、円筒状に巻回されたコイルよりも長くなるものの、集光効率の向上には、光軸と交差する方向よりも光軸方向に短縮する方の効果が大きいので問題はない。
【００２９】
扁平コイルであるフィラメントコイル６２，６４は、以下のようにして作製される。
すなわち、図５に示すように、円柱状をした芯線（マンドレル）６６を複数本（図示例では３本）、平行かつ一列に密着させて並べたものの外周に、タングステン線６８を巻回した後、芯線６６を抜いて作製する。
図６の上部に示すのは、第１フィラメントコイル６２をそのコイル軸心ＣＸ方向から視た平面図を模式的に表したものであり、図６の下部に示すのは、同正面図を模式的に表したものである。
【００３０】
第１、２フィラメントコイル６２，６４は略同一形態なので、第１フィラメントコイル６２を代表にして説明する。
図６の上部に示すように、第１フィラメントコイル６２は、そのコイル軸心ＣＸ方向から見て、平行に配された２本の線分の対応する端同士を半円で結んでなる、いわゆる（陸上競技の）トラック形状をしている。この形状は、上記した作製方法に由来するものであり、芯線６６の本数が多いほど、より扁平したトラック形状となる。すなわち、芯線６６の本数で、扁平の度合い（扁平率）を調整することができる。
【００３１】
ここで、扁平率は、第１フィラメントコイル６２内周における長軸ＬＸの長さを短軸ＳＸの長さで除して得られる値と規定する。本例では、上記した製作法を採る関係上、扁平率は整数の値となる。
また、上述したとおり、図６の下部に示すように、第１フィラメントコイル６２は、コイル支持部５２Ａとコイル支持部５６Ａ（図３、図４）で支持された両端部部分の非発光部６２Ｂと両コイル支持部５２Ａ，５６Ａ間部分の発光部６２Ａとを有している。
【００３２】
図７の上部に示すのは、内部リード線５２，５４、サポート線５６に取り付けられた状態の第１、第２フィラメントコイル６２，６４を、バルブ２６の中心軸Ｂ（図１、図２）方向から見た平面図を模式的に表したものであり、図７の下部に示すのは、同正面図を模式的に表したものである。なお、ハロゲン電球１４を反射鏡１８に組み込んだ状態においては、図７は、反射鏡１８の光軸Ｒ(図１)方向から、第１、第２フィラメントコイル６２，６４を見た図とも言える。ここで、図７は、第１、第２フィラメントコイル６２，６４間の配置位置の関係等を説明する目的で用いるため、本図において、内部リード線５２，５４の図示は省略し、サポート線５６は、第１、第２フィラメントコイル６２，６４間の電気的な接続関係を示す目的で、単に線で表した。また、下部の正面図では、第１、第２フィラメントコイル６２，６４の第１、第２発光部６２Ａ，６４Ａを実線で、非発光部６２Ｂ，６４Ｂを二点鎖線でそれぞれ表した。
【００３３】
図７に示すように、第１フィラメントコイル６２（第１発光部６２Ａ）と第２フィラメントコイル６４（第２発光部６４Ａ）とが、各々のコイル軸心ＣＸが中心軸Ｂに略平行となり、かつ、両コイルの長軸ＬＸ同士が略平行となる姿勢で配されてフィラメント体６０が構成されている。また、第１フィラメントコイル６２（第１発光部６２Ａ）と第２フィラメントコイル６４（第２発光部６４Ａ）とは、所定のコイル間隔（発光部間隔）Ｄ１を空けて配されている。さらに、中心軸Ｂに関する対称性を考慮して、第１フィラメントコイル６２（第１発光部６２Ａ）と第２フィラメントコイル６４（第２発光部６４Ａ）とは、中心軸Ｂから略等距離の位置に配されている。
【００３４】
このように、フィラメント体を構成するフィラメントコイル（発光部）の個数を２個とすることにより、当然のことながら、２以上の方向から加熱される（すなわち、２個以上のフィラメントコイルが発生する赤外線によって加熱される）フィラメントコイル（発光部）が無くなる。すなわち、過熱状態となるフィラメントコイル（発光部）が無くなることから、過熱に起因して生じる断線が防止でき、短寿命の問題を解消し得るものである。
【００３５】
しかしながら、中心軸Ｂ（光軸Ｒ）に関する対称性を考慮した場合、中心軸Ｂ（光軸Ｒ）を含む位置にフィラメントコイルを配することができないので、満足できる集光効率が得られないのではないかと懸念された。
そこで、本願発明者らが、検討を重ねた結果、短軸長さ（長軸長さ）、扁平率、および発光部間隔（コイル間隔）を適切な値にすることにより、普及型ハロゲン電球と同等の集光効率と寿命が達成できるハロゲン電球を得ることに成功した。
【００３６】
図８に、そのようなハロゲン電球の仕様の一例を示す。
図８において、Ｎｏ．３〜１４が実施例に係るハロゲン電球（以下、「実施例電球」と称する。）である。ここで、Ｎｏ．３〜８は、コイル間隔（発光部間隔）Ｄ１＝２．５[ｍｍ]、短軸長さＳＸ＝０．３５[ｍｍ]とした上で、扁平率を３，４，５，６，８，１０と変化させたフィラメント体を有するハロゲン電球である。Ｎｏ．９〜１４は、コイル間隔（発光部間隔）Ｄ１＝２．５[ｍｍ]、扁平率＝３とした上で、短軸長さＳＸを、本図に示す範囲で変化させたフィラメント体を有するハロゲン電球である。なお、Ｎｏ．３〜１４に係る実施例電球の各フィラメントコイルにおける巻線間隔（ピッチ）は全て同様とした。また、各フィラメントコイルの発光部を形成する部分のタングステン線も略同じ長さとした。したがって、短軸長さと扁平率とが決まれば、発光部全長（有効コイル長）は必然的に決まることとなる。
【００３７】
図８において、Ｎｏ．１は、実用化されている反射鏡付きハロゲン電球（松下電器産業株式会社製、品番ＪＤＲ１１０Ｖ６５ＷＫＭ／５Ｅ１１）を構成するハロゲン電球（以下、「基準電球」と称する。）であり、二重コイルのフィラメント体を有するものである。
また、Ｎｏ．２は、比較例として示すハロゲン電球（以下、「比較電球」と称する。）であり、図９に示すように、第１〜第３フィラメントコイル２０２，２０４，２０６（第１〜第３発光部２０２Ａ，２０４Ａ，２０６Ａ）からなるフィラメント体２００を有するものである。図９は図７に準じて描いた図であり、比較電球は、第２フィラメントコイル２０４（第２発光部２０４Ａ）を、その軸心ＣＸがバルブ２６の中心軸Ｂと略一致するように配すると共に、その両側に対照的に第１および第３フィラメントコイル２０２，２０６（第１および第３発光部２０２Ａ，２０６Ａ）をコイル間隔（発光部間隔）Ｄ２を空けて配置したものである。
【００３８】
ここで、集光性の評価は以下のようにして行った。上記反射鏡付きハロゲン電球（品番ＪＤＲ１１０Ｖ６５ＷＫＭ／５Ｅ１１）から、付属しているハロゲン電球を取り外し、実施例電球、比較電球を取り付けて試験に用いた。定格電圧１１０[Ｖ]、定格電力６５[Ｗ]で点灯させて、反射鏡付きハロゲン電球から距離１[ｍ]離れた照射面における中心照度[ｌｘ]を測定した。そして、上記反射鏡付きハロゲン電球で得られる中心照度を「１００」とした場合における相対照度に関し、Ｎｏ．２〜１４の電球について調査した。
【００３９】
図８に示すように、Ｎｏ．１〜１４の電球は、全て光束が同じ（１１００[ｌｍ]）なので、相対照度の値が大きい程、集光性に優れていることになる。
比較電球（Ｎｏ．２）は、相対照度が１５５と集光性に優れているものの、寿命が５００[ｈ]と、基準電球（Ｎｏ．１）よりも極端に短くなっている。これは、上述したように、第２フィラメントコイル２０４（第２発光部２０４Ａ）が、第１および第３のフィラメントコイル２０２，２０６（第１および第３発光部２０２Ａ，２０６Ａ）から発せられる赤外線で両側から熱せられることによって過熱状態となり、過度にタングステンが蒸発するためであると考えられている。これに対処するには、コイル同士の間隔Ｄ２を拡げればよいが、少し拡げただけで、集光性が極端に低下してしまい、満足いく性能が得られなくなってしまうことが確認されている。
【００４０】
これに対し、実施例電球（Ｎｏ．３〜１４）によれば、基準電球（Ｎｏ．１）と同等かそれ以上の集光性が得られると共に、基準電球（Ｎｏ．１）と同等の寿命を達成している。なお、実施例電球（Ｎｏ．３〜１４）は、一重コイルのみでフィラメント体を構成している関係上、二重コイルでフィラメント体を構成している基準電球（Ｎｏ．１）よりも、耐衝撃性が改善されていることは言うまでもない。
【００４１】
図９に示す結果から、この場合に、短軸長さを０.３５[ｍｍ]とした場合には、少なくとも扁平率が３あれば、基準電球（Ｎｏ．１）よりも高い集光性が得られることが分かる（実施例電球Ｎｏ．３〜８）。
また、扁平率が３であれば、短軸長さが少なくとも０.３５[ｍｍ]あれば、基準電球（Ｎｏ．１）よりも高い集光性が得られることが分かる（実施例電球Ｎｏ．９〜１４）。
（変形例１）
図７に示した例では、第１および第２フィラメントコイル６４，６６（発光部６４Ａ，６６Ａ）は、そのコイル軸心ＣＸをバルブ２６の中心軸Ｂと略平行になるように配したが、これに限らず、図１０に示すように、コイル軸心ＣＸを中心軸Ｂに対して傾けて、両コイル軸心ＣＸ間の間隔が、前記反射鏡１８（図１）の反射面２０Ａから遠ざかるほど狭くなるような姿勢で、第１および第２フィラメントコイル６４，６６（発光部６４Ａ，６６Ａ）を配することとしても構わない。なお、図１０に示す変形例１に係るフィラメント体７０は、フィラメントコイルの配置関係が異なる以外は、図７に示したフィラメント体６０と基本的に同じなので、同様の構成部分については、同じ符号を付して、その説明については省略する。また、次に述べる変形例２，３に係るフィラメント体も、フィラメントコイルの配置関係が異なる以外は、図７に示したフィラメント体６０と基本的に同じなので、同様の構成部分については、同じ符号を付して、その説明については省略することとする。
【００４２】
また、図１０に示すのとは逆に、両コイル軸心ＣＸ間の間隔が、前記反射鏡１８（図１）の反射面２０Ａから遠ざかるほど広くなるような姿勢で、第１および第２フィラメントコイル６４，６６（発光部６４Ａ，６６Ａ）を配することとしても構わない。
（変形例２）
図１１に変形例２に係るフィラメント体７２を示す。
【００４３】
図７に示したフィラメント体６０では、第１および第２フィラメントコイル６４，６６（発光部６４Ａ，６６Ａ）は、そのコイル軸心ＣＸをバルブ２６の中心軸Ｂと略平行になるように配しているのに対し、変形例２に係るフィラメント体７２では、そのコイル軸心ＣＸがバルブ２６の中心軸Ｂと略直交するように配している点が異なる。
（変形例３）
図１２に変形例３に係るフィラメント体７４を示す。
【００４４】
図７に示したフィラメント体６０では、第１および第２フィラメントコイル６４，６６（発光部６４Ａ，６６Ａ）の２個を、バルブ２６の中心軸Ｂと略直交する方向に間隔を空けて並べたのに対し、変形例３に係るフィラメント体７４では、バルブ２６の中心軸Ｂの方向に間隔を空けて並べている点が異なる。
（実施の形態２）
図１３は、実施の形態２に係る反射鏡付きハロゲン電球１００の概略構成を示す縦断面図である。
【００４５】
反射鏡付きハロゲン電球１００は、反射鏡一体型のハロゲン電球であるが、これに用いているハロゲン電球１０２は、主として口金が異なる以外は、実施の形態１に係るハロゲン電球１４（図２）と基本的に同じ構成なので、共通部分には、同じ符号を付して、その説明については省略する。
反射鏡１０４は、硬質ガラスまたは石英ガラス等からなり、漏斗状をした基体１０６を有する。基体１０６において回転楕円面または回転放物面等に形成された凹面部分１０６Ａには、反射面を構成する多層干渉膜１０８が形成されている。多層干渉膜１０８は、アルミニウムやクロム等の金属膜の他、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等で形成することができる。反射鏡１０４の開口径（ミラー径）は１００ｍｍである。なお、反射面には必要に応じてファセットを形成してもよい。
【００４６】
反射鏡１０４は、基体１０６の開口部に設けられた前面ガラス１１０を有する。前面ガラス１１０は、基体１０６に公知の止め金具１１２によって係止されている。なお、止め金具１１２に代えて、接着剤で固着してもよい。あるいは、両方を併用しても構わない。もっとも、前面ガラスは、反射鏡付きハロゲン電球の必須の構成部材ではなく、無くても構わない。
【００４７】
基体１０６のネック部１０６Ｂは、ハロゲン電球１０２の口金１１４の端子部１１６，１１８とは反対側に設けられた基体受け部１２２と嵌合された上、接着剤１２４で固着されている。
なお、基体１０６の口金１１４への取り付けに先立って、バルブ２６が、口金１１４に取り付けられている。言うまでも無く、口金１１４にバルブ２６と基体１０６（反射鏡１０４）とが取り付けられた状態で（すなわち、反射鏡１０４内にハロゲン電球１０２が組み込まれた状態で）、バルブ２６の中心軸と反射鏡１０４の光軸とが略同軸上に位置する（前記中心軸と前記光軸とが略一致する）こととなる。
【００４８】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下の形態とすることもできる。
（１）上記実施の形態１では、反射鏡を備える照明器具とハロゲン電球とで照明装置を構成したが、これに限らず、反射鏡を有しない照明器具と反射鏡付きハロゲン電球とで照明装置を構成することとしても構わない。具体的には、例えば、図１に示す照明装置における反射鏡１８とハロゲン電球１４の代わりに、図１３に示す反射鏡付きハロゲン電球１００を取り付けて、照明装置を構成することとしても構わない。
（２）フィラメントコイルは、上記したトラック形状に限らず、他の扁平形状でも構わない。要は、互いに直交する長軸と短軸を有する扁平な横断面をした筒状に巻回されていれば構わない。また、扁平率も整数に限らず、任意の小数をとり得る。
【００４９】
ここで、本発明において「短軸と長軸とを有する扁平な横断面」とは、以下に記すような形状のものを含む。当該形状について図１４を参照しながら説明する。なお、図１４では、短軸に符号「ＳＸ」を、長軸に符号「ＬＸ」を、また、短軸および長軸の両軸と略直交する中心軸（すなわち、コイル軸心）に符号「ＣＸ」をそれぞれ付している。
（i）同図（ａ）に示すように、コイル軸心ＣＸ方向から見て、上記したトラック形状のもの、つまり二つの平行な線分とそれらの各々の両端を略半円で結んだもの。
【００５０】
（ii）同図（ｂ）に示すように、コイル軸心ＣＸ方向から見て、円形を押し潰した形状のもの。
（iii）同図（ｃ）に示すように、コイル軸心ＣＸ方向から見て、略楕円形状のもの
（iv）同図（ｄ）に示すように、コイル軸心ＣＸ方向から見て、略長方形のもの。但し、四隅は、加工上、丸みを帯びる。
【００５１】
（v）その他、コイル軸心ＣＸ方向から見て、上記（i）〜（iv）に類似した形状のもの。例えば上記（i）において、同図（ｅ）に示すように、二つの平行な線分が内方向に湾曲していても上記（i）に類似した形状として含む。また、ここでは、加工ばらつきによる上記（i）〜（iv）の変形形状も含む。
（３）上記実施の形態では、管球の一例としてハロゲン電球を示したが、本発明は、ハロゲン電球以外の管球にも適用可能である。要は、フィラメント体に電流を流して白熱発光させる光源であれば構わないのである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る管球は、例えば、反射鏡に組み込まれて使用される管球として好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施の形態１に係る照明装置の概略構成を示す一部切欠き図である。
【図２】上記照明装置を構成するハロゲン電球を示す図である。
【図３】上記ハロゲン電球におけるフィラメント体の支持構造を示す斜視図である。
【図４】上記支持構造にフィラメント体が支持された状態を示す斜視図である。
【図５】上記フィラメント体を構成するフィラメントコイルの製作方法を説明するための図である。
【図６】フィラメントコイルの平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。
【図７】上記フィラメント体の平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。
【図８】フィラメント体が２重コイルからなるハロゲン電球（基準電球）、フィラメント体が１重コイル３個からなるハロゲン電球（比較電球）、およびフィラメント体が１重コイル２個からなるハロゲン電球（実施例電球）の比較一覧を示す図である。
【図９】上記比較電球におけるフィラメント体の平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。
【図１０】上記実施の形態１の変形例１に係るフィラメント体の平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。
【図１１】上記実施の形態１の変形例２に係るフィラメント体の平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。
【図１２】上記実施の形態１の変形例３に係るフィラメント体の平面図（上部）と正面図（下部）を表す模式図である。
【図１３】実施の形態２に係る反射鏡付きハロゲン電球の概略構成を示す図である。
【図１４】扁平な筒（状）の横断面の形状を例示した図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 照明装置
１２ 照明器具
１４，１０２ ハロゲン電球
１８，１０４ 反射鏡
２６ バルブ
６０，７０，７２，７４ フィラメント体
６２，６４ フィラメントコイル
６２Ａ，６４Ａ 発光部
１００ 反射鏡付きハロゲン電球
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹面状の反射面を有する反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、
気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、
前記フィラメント体は、短軸と長軸とを有する扁平な横断面の筒状に巻回されてなる一重のコイル状をした発光部が２個、所定の間隔を空けて配されてなるものであり、
各発光部内周の短軸長さが所定の範囲にあり、かつ、各発光部内周の長軸長さを短軸長さで除して得られる扁平率が所定の大きさの範囲にあることを特徴とする管球。
【請求項２】
反射鏡と、
前記反射鏡内に組み込まれている、請求項１記載の管球と、
を有することを特徴とする反射鏡付き管球。
【請求項３】
反射鏡を有する照明器具と、
前記反射鏡内に組み込まれている、請求項１記載の管球と、
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項４】
照明器具と、
前記照明器具に取り付けられている、請求項２記載の反射鏡付き管球と、
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項１】
凹面状の反射面を有する反射鏡内に組み込まれて使用される管球であって、
気密封止されたバルブと当該バルブ内に設けられたフィラメント体とを備え、
前記フィラメント体は、短軸と長軸とを有する扁平な横断面の筒状に巻回されてなる一重のコイル状をした発光部が２個、所定の間隔を空けて配されてなるものであり、
各発光部内周の短軸長さが所定の範囲にあり、かつ、各発光部内周の長軸長さを短軸長さで除して得られる扁平率が所定の大きさの範囲にあることを特徴とする管球。
【請求項２】
反射鏡と、
前記反射鏡内に組み込まれている、請求項１記載の管球と、
を有することを特徴とする反射鏡付き管球。
【請求項３】
反射鏡を有する照明器具と、
前記反射鏡内に組み込まれている、請求項１記載の管球と、
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項４】
照明器具と、
前記照明器具に取り付けられている、請求項２記載の反射鏡付き管球と、
を有することを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１６２０６（Ｐ２００８−１６２０６Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８３０６７（Ｐ２００６−１８３０６７）
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
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