真空電球とガス入り電球

ハロゲンランプの知識

電球の初期はガラスバルブ内の空間には何も入れない真空電球でした。真空はフィラメントの熱を奪わないので、その点では熱ロスの少ない電球ができます。しかし真空はフィラメントの蒸発に対して全く抑止力がなく、どんどん蒸発させてしまうので、高温にするとすぐにフィラメントが消耗して断線してしまいます。

そのため窒素のようなタングステンと反応しないガスやアルゴンのような不活性ガス(何とも反応しないガス)が封入されるようになりました。この封入圧力は高い方が有利なのですが大きなガラスバルブに高い圧力は封入できません(耐圧力の問題と安全性の問題)。従って通常の電球は点灯中の温度で1気圧(つまり常圧)前後になるようにします。この場合、常温での圧力は減圧です。

フィラメントは初期は炭素(カーボン)が使われました。炭素は融点は約3500℃と非常に高いものの、高温域での蒸気圧が高く、蒸発(昇華)が激しいため、あまり高温では使用できませんでした。フィラメントは高温ほど発光効率が高くなる(5500℃付近で最高効率)ので、より高温で使用できる材料が模索され、タンタル(融点2990℃)を経てタングステン(融点3400℃)のフィラメントが採用され、現在に至っています。これ以上の高融点材料としては炭化タンタル(融点3985℃),炭化ハフニウム(融点4000℃)がありますが、非金属なので加工が困難。円板状の発光体を高周波誘導加熱するタイプの特殊光源として存在した程度で一般照明用に採用されたことはおそらく無く、今後も無いと思います。

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