JP2007520031A - 二重フィラメントのランプ - Google Patents

Abstract

本発明は、所定の内径を有するランプ管（１０１）と、前記ランプ管内に配置され、電流供給導体（１０６）に接続された白熱体（１０２）と、を備えるランプに関する。このランプは、さらに、前記白熱体の少なくとも半分の長さだけ前記白熱体の周囲に配置され、前記ランプ管の前記所定の内径と実質的に等しい外径を有するフィラメント（１０３）を備えている。

Description

本発明は、管状のランプに関するものである。

本発明は、例えば、熱による合成樹脂の硬化、紙の乾燥、塗料の焼き固め又は半導体の製造のような工業の目的で設計されたヒーティングシステムに適用される。

２００３年１月２日に発行された米国特許２００３／０００１４７５には、ランプ管内に配置され、電流供給導体が接続された白熱体を有するランプ管を備える管状のランプが開示されている。ランプ管内に、白熱体を軸方向に配置するため、管状ランプは白熱体の長さに沿って、周期的に白熱体の周りに加えられた支持体を有している。これら支持体は、白熱体が比較的、高温で加熱されたときに発生する白熱体の撓みを低減する。白熱体の撓みを低減することは重要である。なぜなら、この白熱体の撓みは、管状ランプの寿命を短命化するからである。しかしながら、本出願人は、米国特許２００３／０００１４７５のような管状ランプにおいて、特に管状ランプが比較的、長時間使用されたときに、白熱体の撓みが依然として発生していることを発見した。さらに、白熱体の周りに１つずつ支持体を加えるため、多くの手順を必要とするので、ランプの製造は長くかつ複雑な工程を必要とする。

この発明の目的は、改善された製品寿命を有し、容易に製造することができるランプを提供することである。

この目的のために、本発明は、所定の内径を有するランプ管と、前記ランプ管内に配置され、電流供給導体に接続された白熱体と、前記白熱体の少なくとも半分の長さだけ前記白熱体の周囲に配置され、前記ランプ管の前記所定の内径と実質的に等しい外径を有するフィラメントと、を有することを特徴とするランプを提案する。

本発明によれば、フィラメントは白熱体の周りに加えられている。これにより、フィラメントはランプ管の壁に接触し、又は、近付く。結果として、白熱体が比較的高温に加熱され、撓みが発生したときに、この撓みは、ランプ管と多くの接触点を有するフィラメントにより吸収される。フィラメントは、白熱体の実質的な部分の周りに配置されているので、白熱体の周りに部分的にだけ支持体が備えつけられた従来技術と比較して、この撓みは低減される。さらに、本発明に従ったランプの製造工程は、簡素化されている。なぜなら、１つの手順のみを必要とされるからである。その工程は、白熱体の周りにフィラメントを配置することからなる。

第１の実施例において、前記白熱体は所定の外径を有し、前記フィラメントは前記白熱体の前記所定の外径よりも大きい又は等しい内径を有する。この第１の実施例によれば、ランプの製造工程は簡素化される。なぜなら、白熱体をフィラメントに簡単に突き通すことができるからである。

第２の実施例において、前記白熱体は所定の外径を有し、前記フィラメントは前記白熱体の前記所定の外径よりも小さい前記内径を有し、前記白熱体は前記フィラメントにねじ込まれている。この実施例によれば、ランプは垂直の位置で使用することができる。

前記ランプ管は、水晶からなるのが好ましい。本発明に従ったランプは、この場合、高温で使用することができる。なぜなら、水晶は比較的に高温に耐えることができるからである。この水晶により、たとえフィラメントがランプ管に接触する場合でも、ランプが破裂するリスクを低減することができる。

本発明のこれら及び他の局面は、以下に述べる実施例により明確になり、説明される。

本発明の第１の実施例に従ったランプが、図１ａ及び１ｂに示されている。図１ｂは、図１ａの面ＢＢにおける拡大断面図である。説明の簡略化の為に、ランプの各要素の寸法は、図１ａ及び図１ｂにおいて、一致していないことがある。このランプは、１つのランプ管１０１、１つの白熱体１０２、１つのフィラメント１０３及び一対の電流供給導体１０６を備えている。ランプは、さらに、一対の蓋１０５、一対の箔１０４、一対の電線１０７及び１つの排気管１０８を備えている。図１ａには、二重端のランプが示されているが、本発明は一重端のランプにも適用可能である。

白熱体１０２は、例えば、タングステンからなる線であり、その先端には箔１０４が接続されている。そして、これら箔は、例えば、モリブデン片からなり、白熱体１０２の先端が溶接されている。電流供給導体１０６も、箔１０４に溶接されている。電流供給導体１０６は、電線１０７に接続されている。この接続は、電流供給導体１０６を、蓋１０５の穴を介して、電線１０７に溶接することで、実現できる。そのような蓋１０５が、ＥＰ０３４５８９０に記載されている。別の例としては、白熱体１０２の先端は、電流供給導体として機能し、電線１０７に直接的に接続される。

ランプ管１０１は、アルゴンのような高圧放電ガスにより満たされている。このランプ管１０１は、ガス状のタングステンの堆積によりランプ管１０１が暗くなるのを防止するために、少量のハロゲン化物質を含んでいる。図１ａのランプは、排気管１０８を有している。排気管１０８はランプ管１０１の製造工程で必要である。実際に、製造工程において、ランプ管をガスで満たすため、通常、ランプ管１０１に穴を形成する。排気管１０８の存在は、製造工程において形成される穴によるものである。

図１ａ及び図１ｂのランプにおいて、フィラメント１０３は、星形のフィラメントである。このようなフィラメントは当業者に知られている。例えば、本出願人は、参考文献１７０１０Ｚという番号で、ハロゲンランプを市場に導入している。このハロゲンランプは、星型のフィラメントを有している。白熱体１０２は、この例では、タングステンのコイル状の線であり、フィラメント１０３内に突き通されている。この目的の為に、フィラメント１０３の内径は、図１ｂに示されているように、白熱体１０２の外径よりも大きくなっている。結果として、このようなランプの製造が容易となる。なぜなら、単一の工程で、白熱体１０２をフィラメント１０３に突き通すことが可能となるからである。

図１ａ及び図１ｂのランプにおいて、フィラメント１０３の外径は、ランプ管１０１の内径と、等しくなっている。従って、フィラメント１０３は、ランプ管１０１との多くの接点を持つこととなる。電流が白熱体１０２を流れると、前記白熱体は加熱され、そして重力によって撓む傾向がある。この撓むことにより生じる白熱体の変位は、フィラメント１０３によって、比較的小さくなる。なぜなら、白熱体はフィラメント１０３の内径内においてだけ、動くことが可能だからである。結果として、この撓みが低減され、ランプの寿命が延びる。

この例では、フィラメント１０３は、前記白熱体１０２の全長に沿って、白熱体の周りに配置されている。フィラメント１０３は、白熱体１０２のより小さい部分に沿って、配置されていてもよいことに留意すべきである。しかしながら、白熱体１０２の周りにフィラメント１０３を配置して、白熱体１０２の撓みを十分に低減するためには、フィラメント１０３の長さは、少なくとも白熱体１０２の半分の長さにすべきであり、好ましくは、白熱体１０２の長さの７５％以上であるべきである。

フィラメント１０３の外径は、厳密にはランプ管１０１の内径と等しくなくともよいことも認識すべきである。フィラメント１０３の外径は、ランプ管１０１の内径より僅かに小さいのが好ましい。そうすることで、フィラメント１０３をランプ管１０１に、より容易に通すことができる。撓みを十分に低減するために、フィラメント１０３の外径は、ランプ管１０１の内径の９０％よりも小さくすべきである。したがって、“実質的に等しい”という表現は、“９０％よりも小さくない”との意味に理解されるべきである。

フィラメント１０３の少なくも一端は、白熱体１０２に取り付けられるのが有効である。これにより、例えば、従来の溶接によって取り付けが可能となる。この取付けは、ランプ内におけるフィラメント１０３と白熱体１０２との間の相対的な移動を低減する。さらに、フィラメント１０３を、ランプが製造される前に白熱体１０２に取り付けることが可能となる。そのように取り付けることで、単一の要素として、フィラメント１０３と白熱体１０２とを供給することが可能となる。この単一の要素は、従来のランプの従来の白熱体に取って代わるものとなる。

図１ａ及び図１ｂのランプの作動時に、電流が白熱体１０２の中を流れる。この白熱体は加熱され、発光する。この発光は白熱体１０２の性質に依存するものである。フィラメント１０３は、白熱体１０２に接触しているとき、電流もフィラメント１０３内を流れる。そして、フィラメント１０３は、加熱され、発光する。結果として、ランプによる発光は、白熱体１０２による発光と、フィラメント１０３による発光と、が合成されたものとなる。白熱体１０２及びフィラメント１０３の材料及び形状を適切に選択することで、ランプの発光における所望のスペクトルを得ることができる。これは、例えば、ＩＲ−Ａ及びＩＲ−Ｂとして知られる短い赤外線及び近赤外線のように二つのタイプの発光が要求される塗料の乾燥に適用すると、有効である。

作動中において、フィラメント１０３も、比較的に高温になる。しかしながら、前記フィラメント１０３の形状を適切に選択することで、前記温度は、ランプ管が耐える限界内に維持され得る。図１ａの例において、白熱体１０２はコイル状の線であり、フィラメント１０３のピッチは、白熱体１０２のピッチの２倍以上であるのが好ましい。こうすることで、フィラメント１０３は、電流が白熱体１０２を良好に流れるような抵抗性を有することとなる。さらに、フィラメント１０３とランプ管１０１とは、点だけで接触している。この点だけの接触は、フィラメント１０３が無い状態で撓みが生じたときに白熱体１０２とランプ管１０１との間で発生する接触よりもランプ管に対する損傷が少なくなる。作動中の第２のフィラメント１０３により到達する温度により、ランプ管は比較的、高温に耐えるのが好ましい。水晶からなるランプ管は、特に、この目的に適している。

本発明に従ったランプは、放射エネルギーの遮断時間をできるだけ小さく抑える目的での適用において、特に有効である。この適用として、例えば、半導体の加熱システムのような場合が該当する。本出願人は、本発明に係るランプの放射エネルギーの遮断時間は、従来技術のランプでの遮断時間よりも１０％以上低くなることを、発見した。これは、フィラメント１０３が白熱体１０２のヒートシンクとして機能するという事実により説明することができる。

本発明の第１の実施例に従った別のランプが、図２ａ及び図２ｂに示されている。この例において、白熱体１０２は炭素棒であり、フィラメント１０３はコイル状の線である。図２ｂに示すように、フィラメント１０３とランプ管１０１との間には僅かな間隔が設けられている。この隙間により、ランプ管１０１内の前記フィラメント１０３の取付けが簡易になる。

図２ａに示すように、フィラメント１０３は前記白熱体１０２の長さの実質的な一部に沿って、白熱体１０２の周りに配置されている。この例において、フィラメント１０３は、白熱体１０２の中心に対して、対称に配置されている。この対称の配置は、本発明に従って、要求されるわけではないが、このような配置が好ましい。実際に、作動中に、最も大きな撓みが生じる白熱体１０２の部分は、白熱体１０２の中心近傍に位置する。

本発明の第２の実施例に従ったランプが、図３ａ及び３ｂに示されている。図３ｂに示すように、白熱体１０２はフィラメント１０３の内径よりも大きい外径を有している。本発明の第２の実施例によれば、白熱体１０２はフィラメント１０３内にねじ込まれている。結果として、フィラメント１０３と白熱体１０２との間の相対的な移動は、強固に制限される。この強固な制限により、このようなランプを垂直の位置で使用することが、特に可能となる。実際に、重力の影響下でさえ、フィラメント１０３は白熱体の周りの位置に止まっている。さらに、フィラメント１０３は、フィラメント１０３がより高い剛性となり、白熱体１０２の圧縮を制限するように、選択されてもよい。これは、ランプが垂直の位置に使用されたときに、重力による白熱体１０２の圧縮を制限する。実際に、比較的、高剛性のフィラメント１０３が選択された場合、重力による白熱体１０２の圧縮は比較的、小さくなる。白熱体１０２は、フィラメント１０３内にねじ込まれているので、この取付けも白熱体１０２の圧縮を制限する。別な例としては、フィラメント１０３はランプ管１０１に形成された小滴によりランプ内の位置に保持されてもよい。この場合、フィラメント１０３の剛性は、要求されない。

後述の請求項におけるいかなる言及の示唆は、請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。動詞“有する”及びその活用形は、いかなる請求項において定義された構成要素に加えて、他のいかなる構成要素の存在をも除外しないことは、明確である。構成要素の前にある単語“ａ”又は“ａｎ”は、多くのそのような構成要素の存在を除外するものではない。

本発明の第１の実施例に従ったランプを示す図である。 本発明の第１の実施例に従ったランプを示す図である。 本発明の第１の実施例に従った他のランプを示す図である。 本発明の第１の実施例に従った他のランプを示す図である。 本発明の第２の実施例に従ったランプを示す図である。 本発明の第２の実施例に従ったランプを示す図である。

Claims (4)

1. 所定の内径を有するランプ管と、
   前記ランプ管内に配置され、電流供給導体に接続された白熱体と、
   前記白熱体の少なくとも半分の長さだけ前記白熱体の周囲に配置され、前記ランプ管の前記所定の内径と実質的に等しい外径を有するフィラメントと、
   を有することを特徴とするランプ。
2. 請求項１記載のランプであって、
   前記白熱体は所定の外径を有し、前記フィラメントは前記白熱体の前記所定の外径よりも大きい又は等しい内径を有することを特徴とするランプ。
3. 請求項１記載のランプであって、
   前記白熱体は所定の外径を有し、前記フィラメントは前記白熱体の前記所定の外径よりも小さい前記内径を有し、前記白熱体は前記フィラメントにねじ込まれていることを特徴とするランプ。
4. 請求項１記載のランプであって、
   前記ランプ管は、水晶からなることを特徴とするランプ。

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