KR101255409B1 - 필라멘트 램프 - Google Patents

필라멘트 램프 Download PDF

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아키노부 나카시마
신지 다니구치
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우시오덴키 가부시키가이샤
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Abstract

램프 자체의 치수를 크게 하지 않고, 복수의 독립적인 급전 경로를 갖는 필라멘트 램프를 제공하는 것이다.
이 발광부(10)의 양단에 필라멘트 F의 수에 대응한 금속박(30)이 나열되도록 매설된 시일링부(20)로 구성됨과 더불어, 각 필라멘트 F에는 독립적으로 급전이 가능하다. 그리고, 시일링부(20)는, 단부로부터 돌출되는 외부 리드(40)와, 이 외부 리드(40)를 덮음과 더불어, 선단이 당해 시일링부(20)와 일체적으로 시일링된 유리 파이프(60)를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

필라멘트 램프{FILAMENT LAMP}
이 발명은 필라멘트 램프에 관한 것이다. 특히, 피처리체를 가열하기 위한 필라멘트 램프에 관한 것이다.
태양전지의 제조 공정에는, P형 반도체를 확산시키는 열 확산 공정이나, 전극재가 되는 은 페이스트를 소성시키는 소성 공정이 있다. 양 공정 모두 열 확산로나 소성로를 사용해, 반도체 웨이퍼나 유리 기판을, 예를 들면 800℃∼900℃와 같은 고온까지 가열 처리시킨다.
한편, 이러한 가열 처리 장치에서는, 장소에 따라 온도차를 발생시키지 않기 위해, 피처리체를 균일하게 가열하지 않으면 안 된다. 이 때문에, 광원인 필라멘트 램프도, 발광관의 내부에 복수의 급전 경로를 갖고, 각 경로에 대해, 독립적으로 원하는 급전이 가능한 구조가 제안되어 있다(특허 문헌 1).
또, 이 종류의 필라멘트 램프는, 발광관 내부에 복수의 급전 경로를 갖는 관계상, 램프의 시일링부에도, 당해 급전 경로의 수에 대응한 수의 단자를 준비하지 않으면 안 된다.
그러나, 상기한 태양전지의 제조 공정에서는, 피처리체에 대한 가열 온도가 보다 고온화되고 있고, 램프로의 공급 전력도 보다 고도화되고 있다. 그 한편으로, 램프의 치수 자체는 크게 할 수 없어, 오히려 소형화의 요청이 강하다.
즉, 다수의 독립된 급전 구조의 필라멘트 램프로서, 치수를 대형화시키지 않고, 또한, 고입력화에 대응할 수 있을 만큼의 구조가 요구된다.
[특허 문헌 1] 일본국 특허공개 2006-279008호 공보
램프 자체의 치수를 크게 하지 않고, 고입력화에 대응할 수 있을 만큼의 복수의 독립적인 급전 경로를 갖는 필라멘트 램프를 제공하는 것이다.
이 발명에 따른 필라멘트 램프는, 축 방향으로 분할된 복수의 필라멘트를 갖는 장척형의 발광부와, 이 발광부의 양단에 필라멘트의 수에 대응한 금속박이 나열되도록 매설된 시일링부로 구성됨과 더불어, 각 필라멘트에는 독립적으로 급전이 가능하다. 그리고, 상기 시일링부는, 단부로부터 돌출되는 외부 리드와, 이 외부 리드를 덮음과 더불어, 선단이 당해 시일링부와 일체적으로 시일링된 유리 파이프를 갖는 것을 특징으로 한다.
또, 발광부에는 적어도 3개 이상의 필라멘트를 갖고, 한쪽의 단부에 배치된 필라멘트 F2에 대한 2개의 외부 리드는, 모두, 당해 필라멘트 F2에 가까운 시일링부에 형성되어 있고, 다른 쪽의 단부에 배치된 필라멘트 F3에 대한 2개의 외부 리드는, 모두, 당해 필라멘트 F3에 가까운 시일링부에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 필라멘트 램프의 전체 구성을 나타낸다.
램프 L은 장척형의 발광부(10)와, 그 양단에 형성된 시일링부(20)(20a, 20b)로 구성되고, 전체적으로 관형 형상을 이루고 있다. 발광부(10)의 내부는 기밀 공 간이 형성되어 있고, 발광부(10)의 축 방향으로 신장되는 복수의 필라멘트 F(F1, F2, F3)를 갖고 있으며, 필라멘트 F1, 필라멘트 F2, 필라멘트 F3이, 각각 전기적으로 완전히 분리되어 있다. 구체적으로는, 발광부(10)의 중앙에는, 필라멘트 F1이 배치되어 있고, 발광부(10)의 일단(시일링부(20a)에 가까운 단부)에는 필라멘트 F2가 배치되어 있으며, 발광부(10)의 타단(시일링부(20b)에 가까운 단부)에는 필라멘트 F3이 배치되어 있다. 필라멘트 F1, 필라멘트 F2, 필라멘트 F3은, 발광부(10)의 중심축에 평행하게, 또한 일직선으로 나열되어 배치되어 있다.
시일링부(20)(20a, 20b)에는, 필라멘트 F의 수에 대응한 금속박(30)(31a, 32a, 33a, 31b, 32b, 33b)이 매설된다. 구체적으로는, 시일링부(20a)에는, 필라멘트 F1에 대응한 금속박(31a), 필라멘트 F2에 대응한 금속박(32a), 필라멘트 F2에 대응한 금속박(33a)이 매설되어 있고, 또, 시일링부(20b)에는, 필라멘트 F1에 대응한 금속박(31b), 필라멘트 F3에 대응한 금속박(32b), 필라멘트 F3에 대응한 금속박(33b)이 매설되어 있다.
금속박(30)에는, 램프의 바깥쪽을 향해 신장되는 외부 리드(40)(41a, 42a, 43a, 41b, 42b, 43b)와, 발광부(10)의 내부를 향해 신장되는 내부 리드(50)(51a, 52a, 53a, 51b, 52b, 53b)가 각각 접속되어 있다. 구체적으로는, 금속박(31a)에는 외부 리드(41a)와 내부 리드(51a)가 접속되어 있고, 금속박(32a)에는 외부 리드(42a)와 내부 리드(52a)가 접속되어 있으며, 금속박(33a)에는 외부 리드(43a)와 내부 리드(53a)가 접속되어 있다. 또, 금속박(31b)에는 외부 리드(41b)와 내부 리드(51b)가 접속되어 있고, 금속박(32b)에는 외부 리드(42b)와 내부 리드(52b)가 접 속되어 있으며, 금속박(33b)에는 외부 리드(43b)와 내부 리드(53b)가 접속되어 있다.
따라서, 외부 리드(41a), 금속박(31a), 내부 리드(51a), 필라멘트 F1, 내부 리드(51b), 금속박(31b), 외부 리드(41b)에 의해 1개의 독립된 통전 경로가 형성되어 있고, 외부 리드(41a)와 외부 리드(41b)에 소정의 전력을 공급함으로써 필라멘트 F1이 발광한다. 동일하게, 외부 리드(42a), 금속박(32a), 내부 리드(52a), 필라멘트 F2, 내부 리드(53a), 금속박(33a), 외부 리드(43a)에 의해 1개의 독립된 통전 경로가 형성되어 있고, 외부 리드(42a)와 외부 리드(43b)에 소정의 전력을 공급함으로써 필라멘트 F2가 발광한다. 또한, 외부 리드(42b), 금속박(32b), 내부 리드(52b), 필라멘트 F3, 내부 리드(53b), 금속박(33b), 외부 리드(43b)에 의해 1개의 독립된 통전 경로가 형성되어 있고, 외부 리드(42b)와 외부 리드(43b)에 소정의 전력을 공급함으로써 필라멘트 F3이 발광한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 필라멘트 램프는, 한쪽의 단부에 배치된 필라멘트 F2에 대한 외부 리드(42a)와 외부 리드(43a)는, 모두, 당해 필라멘트 F2에 가까운 시일링부(20a)로부터 돌출되도록 형성되어 있고, 또, 다른 쪽의 단부에 배치된 필라멘트 F3에 대한 2개의 외부 리드(42b)와 외부 리드(43b)는, 모두, 필라멘트 F3에 가까운 시일링부(20b)로부터 돌출되도록 형성되어 있다.
상기 필라멘트 램프에 대해, 일례를 들면, 중앙에 배치된 필라멘트 F1은, 예를 들면 3KW의 급전이 행해지고, 단부에 배치된 필라멘트 F2와 필라멘트 F3에는, 예를 들면 600W의 급전이 행해진다. 또한, 필라멘트 F1, 필라멘트 F2, 필라멘트 F3은 동시에 점등시키는 경우도 있는가 하면, 어느 한 필라멘트는 점등시키지만 다른 필라멘트는 소등시키는 사용법도 존재한다.
필라멘트 F는, 예를 들면, 텅스텐 소선(素線)을 기밀하게 감아 코일 형상으로 한 것이다. 또, 발광부(10)에는 브롬(Br)이나 염소(Cl) 등의 할로겐과 함께, 아르곤(Ar)이나 질소(N2) 등의 불활성 가스가 봉입되어 있다. 또한, 도시는 생략하지만, 필라멘트 F나 내부 리드(50)를 지지하는 앵커를 설치해도 되고, 또, 내부 리드(50)에 대해 절연 부재를 피복시켜도 된다. 본 발명에 따른 필라멘트 램프의 구조에 대해서는, 본 출원인의 선원(先願)인 일본국 특허출원 2008-82458호가 참조된다.
도 2는 시일링부(20b)의 확대도를 나타내고, 도 1과 동일 방향에서 바라본 상태를 나타낸다. 외부 리드(40)에는 각각 유리 파이프(60)(61b, 62b, 63b)가 부착된다. 유리 파이프(60)는, 외부 리드(40)의 외표면과 접촉하지 않고, 또한, 외부 리드(40)를 덮도록 형성되어 있으므로, 서로 이웃하는 외부 리드(40)끼리의 연면(沿面) 거리는 길어진다. 구체적으로 말하면, 외부 리드(41b)와 외부 리드(42b)의 연면 거리는, 도시한 바와 같이, 외부 리드(41b)의 유리 파이프(61b)의 내부에 있어서의 길이방향의 거리 L1(접촉하고 있지 않은 부분의 거리)의 2배와, 외부 리드(42b)의 유리 파이프(62b)의 내부에 있어서의 거리 L2(접촉하고 있지 않은 부분의 거리)의 2배와, 또한, 외부 리드(41b)와 외부 리드(42b)의 각 외부 리드가 신장되는 방향에 직교하는 방향의 이간 거리 W1의 총합과 거의 같아진다. 동일하게, 외부 리드(42b)와 외부 리드(43b)의 연면 거리는, 외부 리드(42b)의 유리 파이 프(62b)의 내부에 있어서의 길이방향의 거리 L2(접촉하고 있지 않은 부분의 거리)의 2배와, 외부 리드(43b)의 유리 파이프(63b)의 내부에 있어서의 거리 L3(접촉하고 있지 않은 부분의 거리)의 2배와, 또한, 외부 리드(42b)와 외부 리드(43b)의 각 외부 리드가 신장되는 방향에 직교하는 방향의 이간 거리 W2의 총합과 거의 같아진다. 따라서, 예를 들면, 상기한 바와 같이 3KW와 같은 고입력의 급전을 행하는 경우라 해도, 외부 리드끼리의 연면 거리가 길어지므로, 연면 방전을 양호하게 방지할 수 있다.
도 3은 시일링부(20)의 부분 확대도를 나타내고, 도 2에 나타낸 A 방향에서 바라본 상태를 나타낸다. 시일링부(20)의 단부로부터 돌출되는 외부 리드(40)에 대응하여 유리 파이프(60)가 설치된다. 또한, 도 3에 있어서는, 지면(紙面)의 상하 방향으로 금속박(30), 외부 리드(40) 및 유리 파이프(60)가 3개 나열되게 된다. 유리 파이프(60)는, 내면에 있어서 외부 리드(40)와 접촉하지 않고 떨어져 있다.
여기에서, 장척형의 발광부를 갖는 이른바 '양단 시일링형 필라멘트 램프'의 경우(예를 들면, 일본국 특허공개 2001-210280호 등), 일반적으로는, 1개의 시일링부로부터는 1개의 외부 리드밖에 돌출되어 있지 않으므로, 서로 이웃하는 외부 리드끼리 연면 방전을 발생한다는 문제는 애초부터 발생할 수 없다. 또, 시일링부를 1개밖에 갖고 있지 않은, 이른바 '일단 시일링형 필라멘트 램프'의 경우(예를 들면, 일본국 공개실용신안공보 평1-161548호의 도 5)는, 1개의 시일링부로부터 2개의 외부 리드가 돌출되어 있지만, 이러한 구조는 애초부터 동일한 급전 경로를 구성하는 외부 리드끼리에 지나지 않고, 또, 전위차도 작으므로 연면 방전이라는 문 제가 발생하고 있지 않았다. 한편, 본원 발명에 따른 필라멘트 램프는, 독립된 급전 경로를 구성하는 단자(외부 리드)가, 1개의 시일링부 중에 적어도 3개 이상 나열되어 형성되는 것이므로, 서로 이웃하는 외부 리드끼리의 연면 방전은 현저한 문제가 된다. 따라서, 본원 발명은, 1개의 시일링부에 적어도 3개 이상의 외부 리드를 형성하고 있고, 또, 복수의 독립된 급전 경로를 구성하는 것에 특히 적용된다.
또한, 본 발명에 따른 필라멘트 램프는, 상기한 바와 같이, 유리 파이프(60)의 시일링부측 선단이, 시일링부(20)를 구성하는 재료와 일체적으로 핀치 시일링(시일링)되어 있으므로, 유리 파이프(60)를 구성하는 석영 유리와, 시일링부(20)를 구성하는 석영 유리가 용융되어 사실상 일체물로 되어 있다. 즉, 시일링부에 오목부를 형성하고, 단지, 파이프형의 유리를 당해 오목부에 끼워 넣는 구조라면, 당해 파이프와 오목부의 사이에 생기는 간극으로부터 연면 방전을 발생할 가능성이 있지만, 본원 발명은 이러한 간극이 전혀 존재하지 않으므로, 간극을 개재한 연면 방전을 완전히 방지할 수 있다.
상기 필라멘트 램프에 대해, 수치예를 들면, 시일링부의 폭 방향의 길이는 13mm∼18mm의 범위로부터 선택되는 수치로서, 예를 들면 18mm이고, 외부 리드끼리의 이간 거리 W는 5mm∼7mm의 범위로부터 선택되는 수치로서, 예를 들면 6mm이다. 또, 외부 리드의 유리 파이프의 내부에 있어서의 길이방향의 거리 L(접촉하고 있지 않은 부분의 거리)은 5mm∼15mm의 범위로부터 선택되는 수치로서, 예를 들면 10mm이고, 유리 파이프의 외경은 φ13mm, 내경은 φ10.5mm이다. 따라서, 연면 거리는, 예를 들면 26mm가 된다.
도 4는 본 발명에 따른 필라멘트 램프의 다른 실시예를 나타낸다. 도 1에 나타낸 필라멘트 램프는 독립 급전 가능한 필라멘트를 3개 갖고 있었던 것에 반해, 도 4에 나타낸 필라멘트 램프는 4개 갖는 점에서 상이하다. 발광부(10)의 중앙에는, 필라멘트 F11과 필라멘트 F12가 배치되어 있고, 발광부(10)의 일단(시일링부(20a)에 가까운 단부)에는 필라멘트 F2가 배치되어 있으며, 발광부(10)의 타단(시일링부(20b)에 가까운 단부)에는 필라멘트 F3이 배치되어 있다. 필라멘트 F11, 필라멘트 F12, 필라멘트 F2, 필라멘트 F3은, 발광부(10)의 중심축에 평행하게 나열되어 배치되어 있다. 이러한 구조의 필라멘트 램프라 해도, 시일링부로부터 돌출되는 외부 리드에는, 도 2 및 도 3에 나타낸 구조의 유리 파이프가 형성되어 있다. 또한, 필라멘트수가 4개인 경우의 램프 구조에 대해서도, 본 출원인의 선원인 일본국 특허출원 2008-82458호의 도 4가 참조된다.
도 5는 본 발명에 따른 필라멘트 램프의 다른 실시예를 나타낸다. 도 1이나 도 4에 나타낸 필라멘트 램프에서는, 한쪽의 시일링부의 근방에 배치된 필라멘트에 대한 외부 리드는, 당해 시일링부로부터 바깥쪽으로 돌출되는 구조였지만, 본 실시예의 구조에서는, 한쪽의 시일링부에 형성된 복수의 외부 리드는, 모두 다른 필라멘트에 대한 것으로 되어 있다. 구체적으로는, 시일링부(20a)에 매설된 3장의 금속박은, 각각 필라멘트 F1, 필라멘트 F2, 필라멘트 F3에 대한 것이고, 또, 시일링부(20b)에 매설된 3장의 금속박도, 각각 필라멘트 F1, 필라멘트 F2, 필라멘트 F3에 대한 것이다. 따라서, 필라멘트에서 보면, 모든 필라멘트는, 한쪽의 단자가 시일링부(20a)로부터 돌출되어 있고, 다른 쪽의 단자가 시일링부(20b)로부터 돌출되는 구조가 된다. 이러한 구조의 필라멘트 램프라 해도, 시일링부로부터 돌출되는 외부 리드에는, 도 2 및 도 3에 나타낸 구조의 유리 파이프가 형성되어 있다. 또한, 이 구조의 경우, 필라멘트는 2개여도 상관없다.
도 6은 본 발명에 따른 필라멘트 램프가 사용되는 가열 처리 장치의 개략 구성을 나타낸다.
처리 장치(챔버)의 내부에는 피처리체가 배치되어 있고, 피처리체의 표면에 대향하여 필라멘트 램프 L1(램프 L11, 램프 L12, 램프 L13, 램프 L14, 램프 L15)이 배치되어 있으며, 또, 피처리체의 이면에 대향하여 필라멘트 램프 L2(램프 L21, 램프 L22, 램프 L23, 램프 L24, 램프 L25)가 배치되어 있다. 처리 장치에는 진공 펌프가 접속되어 있고, 내부 공간을 감압 분위기로 유지하고 있다. 피처리체는 지지체에 의해 유지되어 있다.
이와 같이 감압 분위기 내에 있어서, 램프가 배치되는 경우, 외부 리드에는 절연제 등을 피복할 수는 없으므로, 본 발명에 따른 유리 파이프를 채용하는 것은 특히 유용하다. 또, 일반적으로, 감압 분위기에 있어서는, 파셴의 법칙에 따라, 특정한 압력 분위기에 있어서 연면 방전이 발생하기 쉬운 상태가 된다. 본 발명과 같은 필라멘트 램프의 경우는, 예를 들면 3Pa∼2000Pa 기압에 있어서, 연면 방전이 발생하기 쉽고, 이 때문에 본원 발명에 따른 유리 파이프는 유용하다.
본 발명에 있어서 「필라멘트의 수에 대응한 금속박」이란, 반드시, 필라멘트의 수와 동수의 금속박을 설치한다는 의미는 아니고, 예를 들면, 도 1에 있어서의 필라멘트 F1을 길이방향으로 분할시켜 복수의 필라멘트로 해도 된다.
도 1은 본 발명에 따른 필라멘트 램프의 전체 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 필라멘트 램프의 시일링부의 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 필라멘트 램프의 시일링부의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 필라멘트 램프의 다른 실시예를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 필라멘트 램프의 다른 실시예를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 필라멘트 램프를 사용한 처리 장치를 나타낸다.
[부호의 설명]
10 : 발광부
20, 20a, 20b : 시일링부
3, 31a, 32a, 33a, 31b, 32b, 33b : 금속박
4, 41a, 42a, 43a, 41b, 42b, 43b : 외부 리드
5, 51a, 52a, 53a, 51b, 52b, 53b : 내부 리드
F1, F2, F3 : 필라멘트
6, 61a, 62a, 63a, 61b, 62b, 63b : 유리 파이프

Claims (2)

  1. 축 방향으로 분할된 복수의 필라멘트를 갖는 장척형의 발광부와, 이 발광부의 양단에 필라멘트의 수에 대응한 금속박이 나열되도록 매설된 시일링부로 구성됨과 더불어, 각 필라멘트에 독립적으로 급전이 가능한 필라멘트 램프에 있어서,
    상기 시일링부는,
    단부로부터 돌출되는 외부 리드와,
    이 외부 리드의 외표면과 접촉하지 않고, 또한 이 외부 리드를 덮음과 더불어, 선단이 당해 시일링부와 일체적으로 시일링된 유리 파이프를 갖는 것을 특징으로 하는 필라멘트 램프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광부에는 적어도 3개 이상의 필라멘트를 갖고,
    한쪽의 단부에 배치된 필라멘트 F2에 대한 2개의 외부 리드는, 모두, 당해 필라멘트 F2에 가까운 시일링부에 형성되어 있고,
    다른 쪽의 단부에 배치된 필라멘트 F3에 대한 2개의 외부 리드는, 모두, 당해 필라멘트 F3에 가까운 시일링부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필라멘트 램프.
KR1020090057751A 2008-07-28 2009-06-26 필라멘트 램프 KR101255409B1 (ko)

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