JP2010040229A - Filament lamp - Google Patents
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Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
Description
本発明は、フィラメントランプに関し、特に、被処理体を加熱処理するために用いられるフィラメントランプに関する。 The present invention relates to a filament lamp, and more particularly to a filament lamp used for heat-treating an object to be processed.
半導体ウェハ製造工程における、例えば成膜、酸化、不純物拡散、窒化、膜安定化、シリサイド化、結晶化、およびイオン注入活性化などの様々なプロセス、並びに、太陽電池の製造工程における様々なプロセスを行う急速熱処理（以下、「ＲＴＰ：Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａ１ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」ともいう。）に用いられる加熱処理装置としては、例えば光透過性材料からなる発光管の内部にフィラメントが配設されてなる白熱ランプなどの光源からの光照射によって、被処理体に接触することなくこれを加熱することのできる光照射式の加熱処理装置が広く利用されている（特許文献１、特許文献２参照）。 Various processes in semiconductor wafer manufacturing processes such as film formation, oxidation, impurity diffusion, nitriding, film stabilization, silicidation, crystallization, and ion implantation activation, and various processes in the manufacturing process of solar cells As a heat treatment apparatus used for rapid heat treatment to be performed (hereinafter also referred to as “RTP: Rapid Therma1 Processing”), for example, a light source such as an incandescent lamp in which a filament is disposed inside an arc tube made of a light-transmitting material. A light irradiation type heat treatment apparatus that can heat a target object without being brought into contact with the object to be processed by light irradiation is widely used (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
本出願人は、このような光照射式の加熱処理装置の光源として用いられるフィラメントランプとして、以下のような構成を有するものを提案している（例えば、特許文献３参照）。 This applicant has proposed what has the following structures as a filament lamp used as a light source of such a light irradiation type heat processing apparatus (for example, refer patent document 3).
このフィラメントランプを、図１を参照して説明する。このフィラメントランプは、両端が封止部１２ａ，１２ｂによって気密に封止された直管状の発光管１１内に、タングステン製のコイル状のフィラメント４２，５２，６２が、発光管１１の管軸方向に伸びるよう順次に並んで配置され、各フィラメント４２，５２，６２の両端には、それぞれ給電用の内部リード４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂが連結されている。 This filament lamp will be described with reference to FIG. In this filament lamp, tungsten-made filaments 42, 52, 62 are arranged in the tube axis direction of the arc tube 11 in a straight tube arc tube 11 hermetically sealed at both ends by sealing portions 12a, 12b. The inner leads 41a, 41b, 51a, 51b, 61a, 61b for power feeding are connected to both ends of the filaments 42, 52, 62, respectively.
各フィラメント４２，５２，６２の内部リード４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂは、それぞれ封止部１２ａまたは封止部１２ｂに延びて個別に金属箔を介して外部リードに電気的に接続されている。
すなわち、各フィラメント４２，５２，６２の一端側の内部リード４１ａ，５１ａ，６１ａは、それぞれ一端側の封止部１２ａに設けられた金属箔１３ａ，１３ｃ，１３ｅを介して一端側の外部リード１８ａ，１８ｃ，１８ｅに電気的に接続されている。
同様に、他端側の内部リード４１ｂ，５１ｂ，６１ｂは、それぞれ他端側の封止部１２ｂに設けられた金属箔１３ｂ，１３ｄ，１３ｆを介して他端側の外部リード１８ｂ，１８ｄ，１８ｆに電気的に接続されている。
The internal leads 41a, 41b, 51a, 51b, 61a, 61b of the filaments 42, 52, 62 extend to the sealing portion 12a or the sealing portion 12b, respectively, and are electrically connected to the external leads individually through a metal foil. Has been.
That is, the internal leads 41a, 51a, 61a on one end side of the filaments 42, 52, 62 are respectively connected to the external leads 18a on one end side through the metal foils 13a, 13c, 13e provided on the sealing portion 12a on one end side. , 18c, 18e are electrically connected.
Similarly, the internal leads 41b, 51b, 61b on the other end side are external leads 18b, 18d, 18f on the other end side through metal foils 13b, 13d, 13f provided on the sealing portion 12b on the other end side, respectively. Is electrically connected.
そして、各フィラメント４２，５２，６２は、これら各外部リード１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆを介してそれぞれ別個の給電装置２１，２２，２３に接続されていることにより、個別に給電可能とされている。
なお、２５ａ〜２５ｄは、それぞれ各フィラメント４２，５２，６２の内部リード４１ｂ，５１ａ，５１ｂ，６１ａに被嵌された絶縁管であり、他のフィラメント４２，５２，６２に対向する部位に設けられている。
また、１７は、発光管１１の内壁と絶縁管２５ａ〜２５ｄとの間の位置において、発光管１１の管軸方向に並設された環状のアンカーであって、各フィラメント４２，５２，６２は、それぞれ、例えば２個のアンカーによって発光管１１と接触しないよう支持されている。
The filaments 42, 52, and 62 are individually connected to power feeding devices 21, 22, and 23 through the external leads 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, and 18f, respectively. It is possible.
Reference numerals 25a to 25d are insulating tubes fitted to the internal leads 41b, 51a, 51b, and 61a of the filaments 42, 52, and 62, respectively, and are provided at portions facing the other filaments 42, 52, and 62. ing.
Reference numeral 17 denotes an annular anchor arranged in parallel in the tube axis direction of the arc tube 11 at a position between the inner wall of the arc tube 11 and the insulating tubes 25a to 25d, and each filament 42, 52, 62 is Each is supported so as not to contact the arc tube 11 by, for example, two anchors.
このような構成のフィラメントランプを用いた光照射式加熱処理装置によれば、複数のフィラメントに対して個別に給電できて各フィラメントの発光等の制御を個別に行うことができる。これにより、例えば熱処理される被処理体上における場所的な温度変化の度合いの分布が被処理体の形状に対して非対称である場合であっても、当該被処理体の特性に応じた所望の放射照度分布で光照射することができる結果、被処理体を全体的に均一に加熱することができる。従って、被処理体における被照射面の全体にわたってある程度高い均一性を有する温度分布を実現することができるという利点を有する。 According to the light irradiation type heat treatment apparatus using the filament lamp having such a configuration, it is possible to individually supply power to a plurality of filaments and to individually control light emission of each filament. Thereby, for example, even when the distribution of the degree of the local temperature change on the object to be heat-treated is asymmetric with respect to the shape of the object to be processed, a desired value corresponding to the characteristics of the object to be processed is obtained. As a result of being able to irradiate light with an irradiance distribution, the object to be processed can be heated uniformly throughout. Therefore, there is an advantage that a temperature distribution having a certain degree of high uniformity can be realized over the entire irradiated surface of the object to be processed.
しかしながら、上記のフィラメントランプにおいては、隣り合うフィラメント間に形成される非発光部の存在によって被照射面における放射照度分布に不均一な微小領域が生じる、という問題がある。特に、フィラメントランプに備えられたフィラメントと被照射面との離間距離が大きい場合には、被照射面における放射照度分布の不均一な微小領域がさらに拡大されることが判明した。
非発光部の存在によって被照射面における放射照度分布に不均一な微小領域が生じる理由は、以下のように考えられる。
However, the above-described filament lamp has a problem in that a non-uniform minute region is generated in the irradiance distribution on the irradiated surface due to the presence of a non-light emitting portion formed between adjacent filaments. In particular, it has been found that when the separation distance between the filament provided in the filament lamp and the surface to be irradiated is large, a minute region having a nonuniform irradiance distribution on the surface to be irradiated is further enlarged.
The reason why a non-uniform minute region is generated in the irradiance distribution on the irradiated surface due to the presence of the non-light emitting portion is considered as follows.
すなわち、まず、上記のフィラメントランプにおいては、個々のフィラメントに対して独立に給電するので、隣り合うフィラメントの端部同士の電位が異なる場合があるために、隣り合うフィラメント間で放電が発生することのない構成とする必要がある。このため、隣り合うフィラメントは、互いに電気的絶縁性が確保されるように数ｍｍ程度の空間を挟んで配置されている。
さらに、各フィラメントの端部に接続される給電用の内部リードは、製作上の理由によりフィラメントを形成する素線の断面積に比べて少なくとも４倍以上もの断面積を有していることから、当該内部リードによって前記フィラメントの端部において発生された熱が奪われる。その結果、その箇所においては所望の高温状態が得られず、低温状態となって他の箇所に比べて放射される光が少なくなる。
このように、隣り合うフィラメント間においては物理的にフィラメントの存在しない空間が必要上形成されており、さらに、各フィラメントの端部に不可避的に光放射強度が低い部分が形成されている。そして、これらによる非発光部、すなわち光放射強度が所望の値よりも低い部分により、放射照度分布に不均一な微小領域が生じるものと考えられる。
That is, in the above filament lamp, since the power is supplied to each filament independently, the potential between the ends of the adjacent filaments may be different, so that discharge occurs between the adjacent filaments. It is necessary to have a configuration without this. For this reason, the adjacent filaments are arranged with a space of about several mm so as to ensure electrical insulation from each other.
Furthermore, the internal lead for power supply connected to the end of each filament has a cross-sectional area at least four times larger than the cross-sectional area of the filament forming the filament for manufacturing reasons. The heat generated at the end of the filament is taken away by the internal lead. As a result, the desired high-temperature state cannot be obtained at that location, and the emitted light is reduced as compared to other locations due to the low-temperature state.
As described above, a space where the filament does not physically exist is formed between the adjacent filaments as necessary, and a portion where the light emission intensity is inevitably low is formed at the end of each filament. And it is thought that the non-light-emitting part by these, ie, the part whose light radiation intensity is lower than a desired value, produces a non-uniform micro area in irradiance distribution.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、複数のコイル状のフィラメントが発光管の内部に配設されたフィラメントランプにおいて、被照射面において均一な放射照度分布を得ることのできるフィラメントランプを提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide uniform radiation on an irradiated surface in a filament lamp in which a plurality of coiled filaments are arranged inside an arc tube. An object of the present invention is to provide a filament lamp capable of obtaining an illuminance distribution.
本発明のフィラメントランプは、両端に封止部が形成された発光管の内部に、複数のコイル状のフィラメントが、各フィラメントが発光管の管軸方向に伸びる状態に順次に並んで配設され、各フィラメントの両端の各々には、電力を供給する内部リードが連結され、各フィラメントにおける内部リードの各々が封止部に配設された複数の金属箔の各々に電気的に接続されて各フィラメントに独立に給電されるフィラメントランプであって、
前記内部リードは、各フィラメントの端部に形成された被連結部が連結される連結部を有し、
前記各フィラメントにおいては、当該各フィラメントの前記被連結部に隣接した領域に密巻き部が形成されると共に、当該密巻き部に隣接し、かつ、被連結部に対して逆側である領域に、当該密巻き部よりも大きいコイルピッチを有する主発光コイル部が形成されていることを特徴とする。
In the filament lamp of the present invention, a plurality of coiled filaments are sequentially arranged in a state where each filament extends in the tube axis direction of the arc tube in the arc tube having sealing portions formed at both ends. In addition, an internal lead for supplying electric power is connected to each of both ends of each filament, and each internal lead in each filament is electrically connected to each of a plurality of metal foils disposed in the sealing portion. A filament lamp that is powered independently of the filament,
The internal lead has a connecting portion to which a connected portion formed at the end of each filament is connected,
In each filament, a densely wound portion is formed in a region adjacent to the connected portion of each filament, and in a region adjacent to the closely wound portion and opposite to the connected portion. A main light emitting coil portion having a coil pitch larger than that of the closely wound portion is formed.
本発明のフィラメントランプにおいては、前記密巻き部は、３コイルターン以上のコイルからなることが好ましい。 In the filament lamp of the present invention, it is preferable that the densely wound portion is composed of a coil having three or more coil turns.
また、本発明のフィラメントランプにおいては、前記フィラメントを支持するリング状のアンカーが、当該フィラメントの主発光コイル部のみに設けられていることが好ましい。 Moreover, in the filament lamp of this invention, it is preferable that the ring-shaped anchor which supports the said filament is provided only in the main light emitting coil part of the said filament.
本発明のフィラメントランプによれば、基本的には、複数のフィラメントに対して個別に給電できて各フィラメントの発光等の制御を個別に行うことができることから、例えば熱処理される被処理体上における場所的な温度変化の度合いの分布が被処理体の形状に対して非対称である場合であっても、当該被処理体の特性に応じた所望の放射照度分布で光を照射することができる。そして、隣り合うフィラメントを両方発光させる場合においても、被照射面における均一な放射照度分布を達成することができ、その結果、被処理体の全体にわたって均一な温度分布を実現することができる。
これは、両フィラメント間に形成される非発光部の両側にコイルピッチの小さい密巻き部が各々形成されているために、当該密巻き部が高温状態とされ、フィラメント間において相互幅射作用が生じる結果、光放射強度の低い非発光部の管軸方向の長さを縮小させることができるためである。
According to the filament lamp of the present invention, basically, it is possible to individually supply power to a plurality of filaments and to individually control light emission and the like of each filament. Even when the distribution of the degree of local temperature change is asymmetric with respect to the shape of the object to be processed, light can be irradiated with a desired irradiance distribution according to the characteristics of the object to be processed. Even when both adjacent filaments emit light, a uniform irradiance distribution on the surface to be irradiated can be achieved, and as a result, a uniform temperature distribution can be realized over the entire object to be processed.
This is because the densely wound portions having a small coil pitch are formed on both sides of the non-light emitting portion formed between both filaments, so that the densely wound portions are brought into a high temperature state, and the mutual width radiation action occurs between the filaments. As a result, the length in the tube axis direction of the non-light emitting portion having a low light emission intensity can be reduced.
図１は、本発明のフィラメントランプの一例における構成の概略を示す説明用模式図、図２は、本発明のフィラメントランプに係る複数のフィラメントの配置パターンおよび構成を簡略化して示す説明用断面図である。
このフィラメントランプ１０は、両端部が溶着されて封止部１２ａ，１２ｂが形成された、例えば石英ガラスなどの光透過性材料からなる直管状の発光管１１を備えてなり、この発光管１１の内部には、複数例えば３つのコイル状のフィラメント４２，５２，６２の各々が、発光管１１の管軸方向に伸びるよう、管軸上に順次に並んだ状態で配設されていると共に、ハロゲンガスが封入されている。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an outline of the configuration of an example of a filament lamp according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view for explaining a simplified arrangement pattern and configuration of a plurality of filaments according to the filament lamp of the present invention. It is.
The filament lamp 10 includes a straight tube arc tube 11 made of a light-transmitting material such as quartz glass, which is sealed at both ends to form sealing portions 12a and 12b. Inside each of the plurality of, for example, three coil-shaped filaments 42, 52, 62 are arranged in order on the tube axis so as to extend in the tube axis direction of the arc tube 11. Gas is sealed.
フィラメント４２には、図２に示されるように、その一端部に給電用の内部リード４１ａが連結されると共に、その他端部に給電用の内部リード４１ｂが連結されている。 As shown in FIG. 2, the filament 42 is connected with an internal lead 41a for power supply at one end thereof, and is connected with an internal lead 41b for power supply at the other end.
フィラメント４２に係る一端側の内部リード４１ａは、図２に示されるように、例えば１本の線条材により形成されたものとすることができ、発光管１１の管軸に平行な状態で封止部１２ａに向かう方向に伸びる直線状の内部リード本体部４３ａと、この内部リード本体部４３ａに連続して、この内部リード本体部４３ａに直交する方向（連結されるフィラメント４２の径方向）に伸びる径方向部４４ａと、この径方向部４４ａに連続して、管軸に平行な状態で封止部１２ａに向かう方向に伸びる直線状の連結部４５ａとにより構成されている。
内部リード４１ａの連結部４５ａは、フィラメント４２のコイル内径に適合する外径を有する。
この内部リード４１ａは、別部材を溶接などで接合して一体化したものであってもよい。
As shown in FIG. 2, the internal lead 41 a on one end side of the filament 42 can be formed of, for example, a single wire, and sealed in a state parallel to the tube axis of the arc tube 11. A linear internal lead main body 43a extending in a direction toward the stopper 12a, and a direction continuous to the internal lead main body 43a and perpendicular to the internal lead main body 43a (the radial direction of the connected filament 42). An extending radial portion 44a and a linear connecting portion 45a extending in a direction toward the sealing portion 12a in a state parallel to the tube axis and continuous to the radial portion 44a.
The connecting portion 45 a of the internal lead 41 a has an outer diameter that matches the coil inner diameter of the filament 42.
The internal lead 41a may be formed by joining different members together by welding or the like.
また、フィラメント４２に係る他端側の内部リード４１ｂについても、内部リード４１ａと同様の構成とされている。具体的には、発光管１１の管軸に平行な状態で封止部１２ｂに向かう方向に伸びる直線状の内部リード本体部４３ｂと、この内部リード本体部４３ｂに連続して、この内部リード本体部４３ｂに直交する方向に伸びる径方向部４４ｂと、この径方向部４４ｂに連続して、管軸に平行な状態で封止部１２ｂに向かう方向に伸びる直線状の連結部４５ｂとにより構成されている。 Also, the internal lead 41b on the other end side of the filament 42 has the same configuration as the internal lead 41a. Specifically, a linear internal lead main body 43b extending in a direction toward the sealing portion 12b in a state parallel to the tube axis of the arc tube 11, and the internal lead main body 43b are connected to the internal lead main body 43b. A radial portion 44b extending in a direction orthogonal to the portion 43b, and a linear connecting portion 45b extending in a direction toward the sealing portion 12b in a state parallel to the pipe axis and continuous with the radial portion 44b. ing.
そして、フィラメント４２は、その一端部に、一端側に係る内部リード４１ａに連結される被連結部４６ａが形成され、当該被連結部４６ａに隣接した領域に密巻き部４８ａが形成されている。また、その他端部に、他端側に係る内部リード４１ｂに連結される被連結部４６ｂが形成され、当該被連結部４６ｂに隣接した領域に密巻き部４８ｂが形成されている。そして、密巻き部４８ａ，４８ｂの両方に隣接してこれらに挟まれた領域に、当該密巻き部４８ａよりも大きいコイルピッチを有する主発光コイル部４９が形成されている。
すなわち、密巻き部４８ａ，４８ｂおよび主発光コイル部４９においては、密巻き部４８ａ（または密巻き部４８ｂ）のコイルピッチをＰ１とし、主発光コイル部４９のコイルピッチをＰ２とした場合に、Ｐ１＜Ｐ２の関係が成立する。
なお、密巻き部４８ａ，４８ｂおよび主発光コイル部４９により、発光部４７が形成される。
The filament 42 has a connected portion 46a connected to the internal lead 41a on one end side at one end thereof, and a tightly wound portion 48a formed in a region adjacent to the connected portion 46a. In addition, a connected portion 46b connected to the internal lead 41b on the other end side is formed at the other end portion, and a densely wound portion 48b is formed in a region adjacent to the connected portion 46b. And the main light emitting coil part 49 which has a coil pitch larger than the said closely wound part 48a is formed in the area | region pinched by adjoining both these closely wound parts 48a and 48b.
That is, in the closely wound portions 48a and 48b and the main light emitting coil portion 49, when the coil pitch of the closely wound portion 48a (or the densely wound portion 48b) is P1, and the coil pitch of the main light emitting coil portion 49 is P2, The relationship P1 <P2 is established.
Note that the light-emitting portion 47 is formed by the closely wound portions 48 a and 48 b and the main light-emitting coil portion 49.
密巻き部４８ａ，４８ｂのコイルピッチは、例えばそれぞれ１１０〜１５０％の範囲であることが好ましく、また、そのコイルターン数は３コイルターン以上であることが好ましく、特に好ましくは１０コイルターン以上である。密巻き部４８ａ，４８ｂのコイルターン数が１０コイルターン以上であることにより、当該密巻き部４８ａ，４８ｂを確実に高温状態にすることができる。
また、主発光コイル部４９のコイルピッチは、密巻き部４８ａ，４８ｂのコイルピッチより大きければ特に限定されないが、例えば１３０〜２００％であることが好ましい。主発光コイル部４９のコイルピッチは全長にわたって一様であることが好ましい。
また、被連結部４６ａ，４６ｂのコイルピッチは、それぞれ密巻き部４８ａ，４８ｂのコイルピッチと比べて大きくても小さくてもよい。
The coil pitch of the closely wound portions 48a and 48b is preferably in the range of 110 to 150%, for example, and the number of coil turns is preferably 3 coil turns or more, particularly preferably 10 coil turns or more. is there. When the number of coil turns of the closely wound portions 48a and 48b is 10 coil turns or more, the closely wound portions 48a and 48b can be reliably brought into a high temperature state.
Further, the coil pitch of the main light emitting coil portion 49 is not particularly limited as long as it is larger than the coil pitch of the closely wound portions 48a and 48b, but it is preferably, for example, 130 to 200%. The coil pitch of the main light emitting coil portion 49 is preferably uniform over the entire length.
The coil pitch of the connected portions 46a and 46b may be larger or smaller than the coil pitch of the closely wound portions 48a and 48b, respectively.
また、フィラメント５２，６２についても、フィラメント４２と同一の構成とされており、図１において、５８ａ，５８ｂ，６８ａ，６８ｂは密巻き部、５９，６９は主発光コイル部であり、図２において、５６ａ，５６ｂは被連結部、５７は発光部である。 Also, the filaments 52 and 62 have the same configuration as the filament 42. In FIG. 1, 58a, 58b, 68a and 68b are densely wound portions, 59 and 69 are main light emitting coil portions, and in FIG. , 56a and 56b are connected parts, and 57 is a light emitting part.
このフィラメント４２においては、図２に示されるように、当該フィラメント４２の被連結部４６ａを内部リード４１ａの連結部４５ａに対して接続することにより、当該連結部４５ａがフィラメント４２の一端部における内部空間内に挿入されてその外周面がフィラメント４２の被連結部４６ａの内面に当接する状態で配置されている。これにより、内部リード４１ａとフィラメント４２との連結が達成されている。
また、他端部に係る内部リード４１ｂについても同様にして、連結部４５ｂがフィラメント４２の被連結部４６ｂの内面に当接する状態で配置されることにより、内部リード４１ｂとフィラメント４２との連結が達成されている。
以上により、フィラメント４２が内部リード４１ａ，４１ｂに固定されている。
このフィラメント４２の内部リード４１ａ，４１ｂへの固定においては、必要に応じて、フィラメント４２の被連結部４６ａと内部リード４１ａの連結部４５ａ、並びにフィラメント４２の被連結部４６ｂと内部リード４１ｂの連結部４５ｂの溶接処理やプレス加工などを行ってもよい。
In this filament 42, as shown in FIG. 2, by connecting the connected portion 46a of the filament 42 to the connecting portion 45a of the internal lead 41a, the connecting portion 45a The outer peripheral surface of the filament 42 is disposed in a state of being in contact with the inner surface of the connected portion 46 a of the filament 42. Thereby, the connection between the internal lead 41a and the filament 42 is achieved.
Similarly, the connection between the internal lead 41b and the filament 42 can be achieved by arranging the connecting portion 45b in contact with the inner surface of the connected portion 46b of the filament 42 for the internal lead 41b related to the other end. Has been achieved.
As described above, the filament 42 is fixed to the internal leads 41a and 41b.
In fixing the filament 42 to the internal leads 41a and 41b, the connected portion 46a of the filament 42 and the connecting portion 45a of the internal lead 41a and the connected portion 46b of the filament 42 and the internal lead 41b are connected as necessary. You may perform the welding process, press work, etc. of the part 45b.
このフィラメントランプ１０においては、フィラメント５２，６２についても、フィラメント４２と同様に、その一端部に給電用の内部リード５１ａ（６１ａ）が連結されると共に、その他端部に給電用の内部リード５１ｂ（６１ｂ）が連結されている。
なお、図２において、５３ａ，５３ｂは内部リード本体部、５４ａ，５４ｂは径方向部、５５ａ，５５ｂは連結部である。
In the filament lamp 10, the filaments 52 and 62 also have a power supply internal lead 51 a (61 a) connected to one end thereof and the power supply internal lead 51 b ( 61b) are connected.
In FIG. 2, 53a and 53b are internal lead main body portions, 54a and 54b are radial portions, and 55a and 55b are connecting portions.
このフィラメントランプ１０は、各フィラメント４２，５２，６２に、それぞれ独立に給電される構成とされている。
具体的には、フィラメント４２，５２，６２に係る内部リード４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂの各々が封止部１２ａまたは封止部１２ｂに配設された複数の金属箔の各々に対して電気的に接続されている。
すなわち、フィラメント４２に係る一端側の内部リード４１ａが発光管１１の管軸に沿って伸び、当該発光管１１の一端側の封止部１２ａに気密に埋設された金属箔１３ａを介して外部リード１８ａに電気的に接続されている。また、他端側の内部リード４１ｂが発光管１１の他端側の封止部１２ｂに気密に埋設された金属箔１３ｂを介して外部リード１８ｂに電気的に接続されている。また、フィラメント５２に係る一端側の内部リード５１ａが発光管１１の管軸に沿って伸び、当該発光管１１の一端側の封止部１２ａに気密に埋設された金属箔１３ｃを介して外部リード１８ｃに電気的に接続されている。また、他端側の内部リード５１ｂが発光管１１の他端側の封止部１２ｂに気密に埋設された金属箔１３ｄを介して外部リード１８ｄに電気的に接続されている。また、フィラメント６２に係る一端側の内部リード６１ａが発光管１１の管軸に沿って伸び、当該発光管１１の一端側の封止部１２ａに気密に埋設された金属箔１３ｅを介して外部リード１８ｅに電気的に接続されている。そして、他端側の内部リード６１ｂが発光管１１の他端側の封止部１２ｂに気密に埋設された金属箔１３ｆを介して外部リード１８ｆに電気的に接続されている。
The filament lamp 10 is configured such that power is supplied to the filaments 42, 52, and 62 independently.
Specifically, each of the internal leads 41a, 41b, 51a, 51b, 61a, and 61b relating to the filaments 42, 52, and 62 is respectively attached to the sealing portion 12a or the plurality of metal foils disposed on the sealing portion 12b. Are electrically connected to each other.
That is, the internal lead 41 a on one end side of the filament 42 extends along the tube axis of the arc tube 11, and the external lead is passed through the metal foil 13 a that is airtightly embedded in the sealing portion 12 a on the one end side of the arc tube 11. 18a is electrically connected. The internal lead 41b on the other end side is electrically connected to the external lead 18b via a metal foil 13b that is airtightly embedded in the sealing portion 12b on the other end side of the arc tube 11. Further, the internal lead 51a on one end side of the filament 52 extends along the tube axis of the arc tube 11, and the external lead is passed through the metal foil 13c embedded in the sealing portion 12a on the one end side of the arc tube 11 in an airtight manner. 18c is electrically connected. The internal lead 51b on the other end side is electrically connected to the external lead 18d via a metal foil 13d that is airtightly embedded in the sealing portion 12b on the other end side of the arc tube 11. Further, the internal lead 61a on one end side of the filament 62 extends along the tube axis of the arc tube 11, and the external lead is passed through the metal foil 13e hermetically embedded in the sealing portion 12a on the one end side of the arc tube 11. 18e is electrically connected. The internal lead 61b on the other end side is electrically connected to the external lead 18f via a metal foil 13f hermetically embedded in the sealing portion 12b on the other end side of the arc tube 11.
このフィラメントランプ１０においては、一のフィラメントに係る内部リードの、他のフィラメントおよびそれに連結された内部リードと対向する箇所に、例えば石英などの絶縁材料からなる絶縁管が設けられている。絶縁管が設けられていることにより、フィラメントに取り付けられた後述するアンカー１７と、内部リードとが接触して電気的に短絡することを確実に防止することができる。
具体的には、図２に示すように、フィラメント４２に係る他端側の内部リード４１ｂには、フィラメント５２およびフィラメント６２と対向する箇所に、絶縁管２５ａが設けられている。また、フィラメント５２に係る一端側の内部リード５１ａには、フィラメント４２と対向する箇所に、絶縁管２５ｂが設けられており、他端側の内部リード５１ｂには、フィラメント６２と対向する箇所に、絶縁管２５ｃが設けられている。さらに、フィラメント６２に係る一端側の内部リード６１ａには、フィラメント４２およびフィラメント５２と対向する箇所に、絶縁管２５ｄが設けられている。
In the filament lamp 10, an insulating tube made of an insulating material such as quartz is provided at a position facing an inner lead of one filament facing another filament and the inner lead connected thereto. By providing the insulating tube, it is possible to reliably prevent an anchor 17 (to be described later) attached to the filament and an internal lead from coming into contact with each other and causing an electrical short circuit.
Specifically, as shown in FIG. 2, the internal lead 41b on the other end side of the filament 42 is provided with an insulating tube 25a at a location facing the filament 52 and the filament 62. The internal lead 51a on one end side of the filament 52 is provided with an insulating tube 25b at a position facing the filament 42, and the internal lead 51b on the other end side is positioned at a position facing the filament 62. An insulating tube 25c is provided. Further, the internal lead 61 a on one end side of the filament 62 is provided with an insulating tube 25 d at a location facing the filament 42 and the filament 52.
また、このフィラメントランプ１０においては、発光管１１の内壁と絶縁管との間の位置において、発光管１１の管軸方向に並設された複数の環状のアンカー１７が設けられており、各フィラメント４２，５２，６２は、それぞれ、例えば２個のアンカーによって発光管１１と接触しないよう支持されている。
アンカー１７は、フィラメントランプ１０を作製するに際して、複数のフィラメントを発光管１１内に容易に挿入して配設することができる程度の弾性を有する。
The filament lamp 10 is provided with a plurality of annular anchors 17 arranged in parallel in the tube axis direction of the arc tube 11 at a position between the inner wall of the arc tube 11 and the insulating tube. Each of 42, 52, and 62 is supported so as not to contact the arc tube 11 by, for example, two anchors.
The anchor 17 has sufficient elasticity to allow a plurality of filaments to be easily inserted into the arc tube 11 when the filament lamp 10 is manufactured.
このアンカー１７は、それぞれ、各フィラメント４２，５２，６２の主発光コイル部に設けられていることが好ましい。特に、主発光コイル部４９，５９，６９の密巻き部４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂ，６８ａ，６８ｂとの境界から、１０コイルターン以上離間した位置に設けられていることが好ましい。このように構成することにより、密巻き部４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂ，６８ａ，６８ｂにおいて発生された熱が当該アンカー１７によって奪われることがなく、当該密巻き部４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂ，６８ａ，６８ｂを十分な高温状態とすることができる。 The anchors 17 are preferably provided in the main light emitting coil portions of the filaments 42, 52 and 62, respectively. In particular, it is preferable that the main light emitting coil portions 49, 59, 69 are provided at positions separated by 10 coil turns or more from the boundaries with the closely wound portions 48a, 48b, 58a, 58b, 68a, 68b. With this configuration, the heat generated in the closely wound portions 48a, 48b, 58a, 58b, 68a, 68b is not taken away by the anchor 17, and the closely wound portions 48a, 48b, 58a, 58b, 68a and 68b can be in a sufficiently high temperature state.
上記構成のフィラメントランプ１０は、第１の給電装置２１、第２の給電装置２２、第３の給電装置２３に接続されている。詳細には、フィラメント４２と電気的に接続された外部リード１８ａおよび外部リード１８ｂの間に第１の給電装置２１が接続され、フィラメント５２と電気的に接続された外部リード１８ｃおよび外部リード１８ｄの間に第２の給電装置２２が接続され、フィラメント６２と電気的に接続された外部リード１８ｅおよび外部リード１８ｆの間に第３の給電装置２３が接続されている。 The filament lamp 10 having the above configuration is connected to the first power supply device 21, the second power supply device 22, and the third power supply device 23. Specifically, the first power feeding device 21 is connected between the external lead 18a and the external lead 18b that are electrically connected to the filament 42, and the external lead 18c and the external lead 18d that are electrically connected to the filament 52 are connected. The second power supply device 22 is connected between them, and the third power supply device 23 is connected between the external lead 18 e and the external lead 18 f electrically connected to the filament 62.
このフィラメントランプ１０は、各フィラメント４２，５２，６２に個別の給電装置２１，２２，２３が接続されているので、各フィラメント４２，５２，６２に個別に電力を給電することにより、各フィラメント４２，５２，６２の点灯制御を個別に行うことができる。 In the filament lamp 10, the individual power supply devices 21, 22, and 23 are connected to the filaments 42, 52, and 62. Therefore, by supplying power to the filaments 42, 52, and 62 individually, , 52, 62 can be individually controlled.
フィラメントランプにおけるフィラメントおよび内部リードの寸法例を挙げると、フィラメントの全長が各８１ｍｍ、外径（２次コイル径）が１．３ｍｍ、コイル素線の断面積が０．０５ｍｍ2 、被連結部の全長が各３ｍｍ、密巻き部の全長が各５ｍｍ、コイルピッチＰ１が１２０％、密巻き部のコイルターン数が１６、主発光コイル部の全長が６５ｍｍ、コイルピッチＰ２が１５０％、発光部の全長が７５ｍｍ、内部リードを構成する線状材の外径が０．８ｍｍ、断面積が０．５ｍｍ2 であり、隣り合うフィラメント間の離間距離が５ｍｍである。 As an example of the dimensions of the filament and the internal lead in the filament lamp, the total length of the filament is 81 mm, the outer diameter (secondary coil diameter) is 1.3 mm, the cross-sectional area of the coil wire is 0.05 mm 2 , The total length is 3 mm, the total length of the closely wound portion is 5 mm, the coil pitch P1 is 120%, the number of coil turns of the closely wound portion is 16, the total length of the main light emitting coil portion is 65 mm, the coil pitch P2 is 150%, The overall length is 75 mm, the outer diameter of the linear material constituting the internal lead is 0.8 mm, the cross-sectional area is 0.5 mm 2 , and the separation distance between adjacent filaments is 5 mm.
以下、本発明のフィラメントランプについて行った実験例について説明する。 Examples of experiments conducted on the filament lamp of the present invention will be described below.
〔実験例１〕
フィラメントランプの寸法を下記（１）〜（３）の通りにし、図１および図２に従ってフィラメントランプ〔Ａ〕を製作し、これを点灯させてフィラメントランプから離間した被照射面における光強度分布を測定した。結果を図３に示す。
（１）フィラメント
・発光部の全長：７５ｍｍ
・外径（２次コイル径）：１．３ｍｍ
・コイル素線の断面積：０．０５ｍｍ2
・被連結部の全長：各３ｍｍ
・密巻き部の全長：各５ｍｍ
・密巻き部のコイルピッチＰ１：１２０％
・密巻き部のコイルターン数：１６
・主発光コイル部の全長：６５ｍｍ
・主発光コイル部のコイルピッチＰ２：１５０％
（２）内部リード
・線状材の外径：０．８ｍｍ
・線状材の断面積が０．５ｍｍ2
（３）フィラメント間の離間距離
・離間距離：各５ｍｍ
[Experimental Example 1]
The dimensions of the filament lamp are as follows (1) to (3), the filament lamp [A] is manufactured according to FIGS. 1 and 2, and the light intensity distribution on the irradiated surface separated from the filament lamp is turned on. It was measured. The results are shown in FIG.
(1) Total length of filament / light emitting part: 75 mm
・ Outer diameter (secondary coil diameter): 1.3mm
・ Cross sectional area of coil wire: 0.05mm 2
・ Total length of connected parts: 3 mm each
・ Total length of tightly wound part: 5mm each
-Coil pitch P1 of close winding part P1: 120%
-Number of coil turns in tightly wound part: 16
-Overall length of main light emitting coil: 65mm
-Coil pitch P2 of the main light emitting coil part: 150%
(2) Outer diameter of internal lead / wire material: 0.8mm
・ The cross-sectional area of the wire is 0.5mm 2
(3) Separation distance and separation distance between filaments: 5 mm each
〔比較実験例１〕
上記の実験例１において、密巻き部を設けず、主発光コイル部の全長を７５ｍｍに変更したことの他は同様にして、比較用のフィラメントランプ〔Ｂ〕を作製し、これを点灯させてフィラメントランプから離間した被照射面における光強度分布を測定した。結果を図３に示す。
[Comparative Experiment Example 1]
In the above experimental example 1, a filament lamp for comparison [B] was produced in the same manner except that the close winding portion was not provided and the total length of the main light emitting coil portion was changed to 75 mm, and this was turned on. The light intensity distribution on the irradiated surface separated from the filament lamp was measured. The results are shown in FIG.
図３（ａ），（ｂ）は、それぞれフィラメントランプ〔Ａ〕およびフィラメントランプ〔Ｂ〕の光強度分布を示すグラフ、図３（ｃ），（ｄ）は、それぞれ図３（ａ），（ｂ）のα部分およびβ部分の拡大図、図３（ｅ），（ｆ）は、それぞれα部分およびβ部分に対応するフィラメントの構造と、当該α部分およびβ部分に係るフィラメントの構造から理論的に導かれる温度分布の模式図である。 3A and 3B are graphs showing the light intensity distributions of the filament lamp [A] and the filament lamp [B], respectively, and FIGS. 3C and 3D are FIGS. 3A and 3D, respectively. FIG. 3 (e) and FIG. 3 (f) are enlarged views of the α portion and β portion of b), respectively, and the theory is based on the structure of the filament corresponding to the α portion and β portion and the structure of the filament related to the α portion and β portion. It is a schematic diagram of the temperature distribution guide | induced.
図３の結果から、本発明に係るフィラメントランプ〔Ａ〕においては、フィラメント（４２，５２）に係る光強度分布について、それぞれ、密巻き部（４８ｂ，５８ａ）に対応する領域１Ａにおいて主発光コイル部（４９，５９）に対応する領域１Ｃよりも高い光強度を示すことが確認された。一方、比較用のフィラメントランプ〔Ｂ〕においては、主発光コイル部よりも高い光強度を示す領域が存在しないことが確認された。
また、光強度分布において、本発明に係るフィラメントランプ〔Ａ〕は、密巻き部に係る領域の光強度のグラフの傾き２Ａが、比較用のフィラメントランプ〔Ｂ〕に係る光強度のグラフの傾き２Ｂよりも急であり、また、密巻き部に係る領域の光強度の最高値３Ａが比較用のフィラメントランプ〔Ｂ〕に係る光強度の最高値３Ｂよりも１０％程度高く、さらに、フィラメント間の領域における光強度の最低値と、前記光強度の最高値との落差４Ａが、比較用のフィラメントランプ〔Ｂ〕に係る落差４Ｂよりも小さいことが確認された。
そして、本発明に係るフィラメントランプ〔Ａ〕の非発光部の長さは、図３中のＬＡおよびＬＢを指標とすることができるところ、以上の結果より、比較用のフィラメントランプ〔Ｂ〕に係る非発光部よりもその長さが小さいことが判明した。
From the result of FIG. 3, in the filament lamp [A] according to the present invention, the main light emitting coil in the region 1A corresponding to the densely wound portions (48b, 58a) in the light intensity distribution related to the filaments (42, 52), respectively. It was confirmed that the light intensity was higher than that of the region 1C corresponding to the portion (49, 59). On the other hand, in the comparative filament lamp [B], it was confirmed that there was no region showing higher light intensity than the main light emitting coil portion.
In addition, in the light intensity distribution, the filament lamp [A] according to the present invention has a slope 2A of the light intensity graph of the region related to the densely wound portion, and the slope of the light intensity graph of the comparative filament lamp [B]. It is steeper than 2B, and the maximum value 3A of the light intensity in the region related to the densely wound portion is about 10% higher than the maximum value 3B of the light intensity related to the comparative filament lamp [B]. It was confirmed that the drop 4A between the minimum value of the light intensity in the region and the maximum value of the light intensity was smaller than the drop 4B according to the comparative filament lamp [B].
The length of the non-light emitting portion of the filament lamp [A] according to the present invention can be determined using LA and LB in FIG. 3 as an index. From the above results, the filament lamp [B] for comparison is used. It has been found that the length is smaller than that of the non-light emitting portion.
以上のようなフィラメントランプ１０によれば、基本的には、複数のフィラメント４２，５２，６２に対して個別に給電できて各フィラメント４２，５２，６２の発光等の制御を個別に行うことができることから、例えば熱処理される被処理体上における場所的な温度変化の度合いの分布が被処理体の形状に対して非対称である場合であっても、当該被処理体の特性に応じた所望の放射照度分布で光を照射することができる。そして、隣り合うフィラメント４２，５２またはフィラメント５２，６２を両方発光させる場合においても、被照射面における均一な放射照度分布を達成することができ、その結果、被処理体の全体にわたって均一な温度分布を実現することができる。
この理由は、以下の通りである。すなわち、フィラメント４２，５２間またはフィラメント５２，６２間に形成される非発光部の両側にコイルピッチの小さい密巻き部４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂ，６８ａ，６８ｂが各々形成されている。このために、当該密巻き部４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂ，６８ａ，６８ｂが高温状態とされ、フィラメント４２，５２間またはフィラメント５２，６２間において相互幅射作用が生じる結果、光放射強度の低い非発光部の管軸方向の長さを縮小させることができるためである。
According to the filament lamp 10 as described above, basically, the plurality of filaments 42, 52, 62 can be individually supplied with power, and the light emission of each filament 42, 52, 62 can be individually controlled. Thus, for example, even if the distribution of the degree of the local temperature change on the object to be heat-treated is asymmetric with respect to the shape of the object to be processed, a desired response according to the characteristics of the object to be processed Light can be irradiated with an irradiance distribution. Even when both the adjacent filaments 42 and 52 or the filaments 52 and 62 emit light, a uniform irradiance distribution on the surface to be irradiated can be achieved, and as a result, a uniform temperature distribution over the entire object to be processed. Can be realized.
The reason for this is as follows. That is, densely wound portions 48a, 48b, 58a, 58b, 68a, 68b having a small coil pitch are formed on both sides of the non-light emitting portion formed between the filaments 42, 52 or between the filaments 52, 62, respectively. For this reason, the densely wound portions 48a, 48b, 58a, 58b, 68a, 68b are brought to a high temperature state, and as a result of the mutual width action between the filaments 42, 52 or between the filaments 52, 62, the light emission intensity is low. This is because the length of the non-light emitting portion in the tube axis direction can be reduced.
以上、本発明のフィラメントランプの実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。 As mentioned above, although embodiment of the filament lamp of this invention was described, it is not limited to the said embodiment, A various change can be added.
例えば、密巻き部は、そのコイルピッチが必ずしも一様である必要はなく、コイルピッチの平均値が主発光コイル部のコイルピッチよりも小さければ、被連結部から主発光コイル部に向かうに従ってコイルピッチが徐々に大きくなるよう構成することもできる。 For example, the closely wound portion does not necessarily have a uniform coil pitch. If the average value of the coil pitch is smaller than the coil pitch of the main light emitting coil portion, the coil is gradually moved from the connected portion toward the main light emitting coil portion. It can also be configured such that the pitch gradually increases.
また例えば、本発明のフィラメントランプにおいては、フィラメントの数は限定されるものではなく、目的に応じて適宜に変更することができる。 Further, for example, in the filament lamp of the present invention, the number of filaments is not limited and can be appropriately changed according to the purpose.
１０ フィラメントランプ
１１ 発光管
１２ａ，１２ｂ 封止部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ 金属箔
１７ アンカー
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ 外部リード
２１，２２，２３ 給電装置
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 絶縁管
４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂ 内部リード
４２，５２，６２ フィラメント
４３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂ 内部リード本体部
４４ａ，４４ｂ，５４ａ，５４ｂ 径方向部
４５ａ，４５ｂ，５５ａ，５５ｂ 連結部
４６ａ，４６ｂ，５６ａ，５６ｂ 被連結部
４７，５７ 発光部
４８ａ，４８ｂ，５８ａ，５８ｂ，６８ａ，６８ｂ 密巻き部
４９，５９，６９ 主発光コイル部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Filament lamp 11 Arc tube 12a, 12b Sealing part 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f Metal foil 17 Anchor 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f External lead 21, 22, 23 Power supply device 25a, 25b , 25c, 25d Insulating tube 41a, 41b, 51a, 51b, 61a, 61b Internal lead 42, 52, 62 Filament 43a, 43b, 53a, 53b Internal lead main body 44a, 44b, 54a, 54b Radial direction part 45a, 45b, 55a, 55b Connecting part 46a, 46b, 56a, 56b Connected part 47, 57 Light emitting part 48a, 48b, 58a, 58b, 68a, 68b Closely wound part 49, 59, 69 Main light emitting coil part
Claims (3)
前記内部リードは、各フィラメントの端部に形成された被連結部が連結される連結部を有し、
前記各フィラメントにおいては、当該各フィラメントの前記被連結部に隣接した領域に密巻き部が形成されると共に、当該密巻き部に隣接し、かつ、被連結部に対して逆側である領域に、当該密巻き部よりも大きいコイルピッチを有する主発光コイル部が形成されていることを特徴とするフィラメントランプ。 A plurality of coiled filaments are sequentially arranged in a state where each filament extends in the tube axis direction of the arc tube, and each end of each filament is arranged inside the arc tube having sealing portions formed at both ends. Are connected to internal leads for supplying electric power, and each of the internal leads in each filament is electrically connected to each of the plurality of metal foils disposed in the sealing portion, and power is supplied to each filament independently. A filament lamp,
The internal lead has a connecting portion to which a connected portion formed at the end of each filament is connected,
In each filament, a densely wound portion is formed in a region adjacent to the connected portion of each filament, and in a region adjacent to the closely wound portion and opposite to the connected portion. A filament lamp having a main light emitting coil portion having a coil pitch larger than that of the closely wound portion.
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