フィラメントランプ
【課題】 複数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、フィラメントの端部から放射される光の強度を落とすことなく、フィラメントの端部が不所望に変形することを防止すること。
【解決手段】 両端に封止部が形成された発光管の内部に、複数のフィラメントがそれぞれ発光管の管軸方向に順次に並んで配設され、各フィラメントの両端に一対の内部リードが連結され、各内部リードが封止部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、前記内部リードは、前記フィラメントに連結される端部に前記発光管の径方向に広がる拡径部が形成され、前記拡径部は、当該拡径部を有する内部リードに連結されたフィラメント以外の他のフィラメントに連結された前記内部リードに、絶縁材を介して当接することを特徴とする。
【解決手段】 両端に封止部が形成された発光管の内部に、複数のフィラメントがそれぞれ発光管の管軸方向に順次に並んで配設され、各フィラメントの両端に一対の内部リードが連結され、各内部リードが封止部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、前記内部リードは、前記フィラメントに連結される端部に前記発光管の径方向に広がる拡径部が形成され、前記拡径部は、当該拡径部を有する内部リードに連結されたフィラメント以外の他のフィラメントに連結された前記内部リードに、絶縁材を介して当接することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はフィラメントランプに関するものであり、特に、被処理体を加熱するために用いられるフィラメントランプに係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
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 Ｔｈｅｒｍａｌ 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）。
【０００３】
本発明者等は、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次のような構成を有するフィラメントランプを提案している（特許文献３参照）。
【０００４】
このフィラメントランプを、図１０を参照して説明すると、両端が端部封止部２ａ、２ｂで気密に封止された直管状の発光管１内には、コイル状のフィラメント４、５、６が発光管１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４、５、６の両端には、それぞれ給電用の内部リード４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂが連結されている。
【０００５】
上記の各フィラメントの内部リードは、それぞれ両端封止部に延びて、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。
即ち、各フィラメント４、５、６の一端側の内部リード４ａ、５ａ、６ａはそれぞれ一端側封止部２ａの金属箔７ａ、８ａ、９ａを介して、一端側の外部リード１０ａ、１１ａ、１２ａに電気的に接続されている。
同様に、他端側の内部リード４ｂ、５ｂ、６ｂはそれぞれ他端側封止部２ｂの金属箔７ｂ、８ｂ、９ｂを介して、他端側の外部リード１０ｂ、１１ｂ、１２ｂに電気的に接続されている。
【０００６】
そして、各フィラメント４、５、６は、これら各外部リード１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを介してそれぞれ別個の給電装置１３、１４、１５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、１６、１７、１８はそれぞれ各フィラメント４、５、６の内部リード４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａに被嵌された絶縁管で、それぞれ他のフィラメント４、５、６に対向する部位に設けられている。
また、１９、２０、２１は、発光管１の内壁と絶縁管１６、１７、１８との間の位置において、発光管１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４、５、６は、それぞれ、例えば２個のアンカーによって発光管１と接触しないよう支持されている。
【０００７】
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照射することができる結果、被処理体を均一に加熱することができ、従って、被処理体における被照射面の全体にわたって、均一な温度分布を実現することができるという利点を有する。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３７８３３号公報
【特許文献２】特開２００２−２０３８０４号公報
【特許文献３】特開２００６−２７９００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のフィラメントランプは、上記したように、各フィラメント４、５、６の一端側の内部リード４ａ、５ａ、６ａは、それぞれ一端側の封止部２ａに配設された金属箔７ａ、８ａ、９ａを介して、一端側の外部リード１０ａ、１１ａ、１２ａに電気的に接続されている。また、各フィラメント４、５、６の他端側の内部リード４ｂ、５ｂ、６ｂは、それぞれ他端側の封止部２ｂに配設された金属箔７ｂ、８ｂ、９ｂを介して、他端側の外部リード１０ｂ、１１ｂ、１２ｂに電気的に接続されている。
このように、例えば、フィラメント４の近傍には、これと並ぶようにして、他のフィラメント５（６）に係る内部リード５ａ（６ａ）が配設されている。これらの内部リード５ａ（６ａ）は、フィラメントランプの点灯時において、図１１（ａ）に示すようにフィラメント４からのエネルギー輻射を受けることで高温となって、図１１（ｂ）に示すように変形することがあった。これは、昇温に伴う熱膨張が部分的に異なったり、リード製作時の加工歪が解放されたりすることによる。このため、変形する方向は、重力方向とは無関係である。そして、内部リード５ａ（６ａ）が変形した場合は、当該内部リードに連結されたフィラメント５（６）の内部リード５ａ（６ａ）に連結された端部側が図１１（ｂ）に示すように変形することにより、フィラメントを５（６）を所望の位置（例えば、発光管１の管軸上）に配置することができないため、被処理体の被照射面におけるランプのフィラメントからの放射照度分布に悪影響を与える惧れがあった。
【００１０】
このように、内部リードが変形することに起因してフィラメントの端部が変形することを防止するため、本出願人は、種々の対策を検討した。例えば、本出願人は、上記した環状のアンカー１９（２０、２１）を、フィラメント５（６）の内部リード５ａ（６ａ）に連結された端部に設けた構成のフィラメントランプを試みに作製した（図示は省略）。
ところが、このような構成のフィラメントランプは、フィラメント５（６）の端部から、内部リード５ａ（６ａ）と環状のアンカーとの双方を介して放熱されることにより、フィラメント５（６）の端部の温度が低下し、フィラメント５（６）の端部から放射される光の強度が著しく低下することが判明した。
以上より、従来は、フィラメントの端部から放射される光の強度を落とすことなく、フィラメントの端部が変形することを防止することはできなかった。
【００１１】
以上から、本発明の目的は、複数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、フィラメントの端部から放射される光の強度を落とすことなく、フィラメントの端部が変形することを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、複数のフィラメントがそれぞれ発光管の管軸方向に順次に並んで配設され、各フィラメントの両端に一対の内部リードが連結され、各内部リードが封止部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、
前記内部リードは、前記フィラメントに連結される端部に前記発光管の径方向に広がる拡径部が形成され、
前記拡径部の近傍には、当該拡径部を有する内部リード以外の他の内部リードが延伸し、
前記拡径部と、当該拡径部の近傍を延伸する前記内部リードとが、絶縁材を介して当接することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明のフィラメントランプは、３つ以上の前記フィラメントが前記発光管の内部に配設され、前記封止部の直近に配置された端部側フィラメントに係る前記一対の内部リードが、共に前記端部側フィラメントの直近の同一封止部で保持され、前記端部側フィラメントの間に配置された中央側フィラメントに係る前記一対の内部リードが、互いに異なる前記封止部で保持されていることを特徴とする。
さらに、本発明のフィラメントランプは、前記絶縁物が前記内部リードの周囲に設けられていることを特徴とする。
さらに、本発明のフィラメントランプは、前記絶縁物が前記拡径部の周囲に設けられていることを特徴とする。
さらに、本発明のフィラメントランプは、前記絶縁物が石英ガラスからなる絶縁管であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明のフィラメントランプの内部リードは、フィラメントに連結される端部に発光管の径方向に広がる拡径部が形成されていることにより、フィラメントランプの点灯時において、当該内部リードの近傍に配設されたフィラメントからの輻射エネルギーを受けて高温になったとしても、不所望に変形することがない。したがって、内部リードに連結されたフィラメントの端部が、当該内部リードが不所望に変形することに起因して変形することが無いため、フィラメントを発光管の所望の位置に配設することができる。しかも、内部リードに形成された拡径部は、当該拡径部を有する内部リードに連結されたフィラメント以外の他のフィラメントに係る内部リードに、絶縁材を介して当接するため、拡径部と他のフィラメントに係る内部リードとが短絡することが無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明のフィラメントランプの全体の構成を示す斜視図、図２はフィラメントランプの平面図である。図３は、内部リードの構成を説明するための斜視図である。図４は、図１のＡ−Ａ´線で径方向に切断した断面図である。
【００１６】
発光管１内には、ハロゲンサイクルを行うためのハロゲンガスと不活性ガスが封入されているとともに、３つの独立したコイル状のフィラメント２４、２５、２４が、発光管１の管軸Ｌ（以下、単に管軸ともいう）方向に順次に並んで配置されている。一端側の封止部２ａに直近する端部側フィラメント２４に連結された一対の内部リード２４ａ、２４ｂは、封止部２ａから延在してそれぞれフィラメント２４の端部に接続されている。これら内部リード２４ａ、２４ｂは共に、同一の封止部２ａにおいて金属箔２７ａ、２７ｂと接続するように保持されている。
他端側の封止部２ｂに直近する端部側フィラメント２４に関しても、上記と同様に、その内部リード２４ａ、２４ｂは、共に同一の封止部２ｂ内で金属箔２９ａ、２９ｂと接続するように保持されている。
一方、管軸方向の中央に位置する中央側フィラメント２５の内部リード２５ａ、２５ｂは、両端の封止部２ａ、２ｂ方向に延在し、互いに異なる封止部２で金属箔２８ａ、２８ｂと接続するように保持されている。
金属箔２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂには、それぞれ外部リード３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂが接続されている。
フィラメント２４、２５、および、内部リード２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂは、例えばタングステンによって構成されている。
【００１７】
また、発光管１の内部の、封止部２ａ、２ｂ近傍には、ガラスブリッジ３５、３５が設けられている。該ガラスブリッジ３５は、一対の円柱状ガラス部材３５ａ，３５ｂからなり、一対の円柱状ガラス部材３５ａと３５ｂの間に内部リードを挟持した状態で、一対のガラス部材３５ａ，３５ｂを固着させることで形成されている。発光管１の一端側に配置されたガラスブリッジ３５には、内部リード２４ａ，２４ｂ，２５ａが挟持され、発光管１の他端側に配置されたガラスブリッジ３５には、内部リード２４ａ，２４ｂ，２５ｂが挟持されている。
【００１８】
図２と図３に示すように、双方の端部側フィラメント２４の、中央側フィラメント２５側の端部に連結された内部リード２４ｂは、各端部側フィラメント２４の端部に連結される直線状の連結部２４１ｂが、発光管１の管軸上に配置された状態で形成されている。連結部２４１ｂは、コイル状のフィラメント２４の端部にかしめられることによって、フィラメント２４に連結されている。この連結部２４１ｂに連続して、発光管１の径方向に伸びる直線状の径方向部２４２ｂが形成されている。この径方向部２４２ｂに連続して、発光管１の内壁に沿って湾曲する拡径部２４３ｂが形成されている。この拡径部２４３ｂに連続して、連結部２４１ｂと同じ方向に延伸して、封止部２ａで保持される内部リード本体部２４４ｂが形成されている。すなわち、内部リード２４ｂは、連結部２４１ｂ、径方向部２４２ｂ、拡径部２４３ｂおよび内部リード本体部２４４ｂを備える。
拡径部２４３ｂと発光管１の内壁面との間には、図４に示すように、拡径部２４３ｂと中央側フィラメント２５に係る内部リード２５ａ（内部リード本体部２５４ａ）とが接触して短絡することを防止するため、絶縁管３３が配設される。したがって、拡径部２４３ｂは、発光管１の内径よりもやや小さい径を有する円の一部により形成される。
図４に示すように、内部リード２４ｂは、発光管１の内壁に沿って湾曲した拡径部２４３ｂが発光管１の内壁に当接することにより、フィラメント２４の変形を防止する。
【００１９】
図２と図３に示すように、中央側フィラメント２５の一端に連結された内部リード２５ａは、中央側フィラメント２５に連結するための直線状の連結部２５１ａが、発光管１の管軸上に配置された状態で形成されている。連結部２５１ａは、コイル状のフィラメント２５の端部に捩じ込まれることによって、フィラメント２５に連結されている。この連結部２５１ａに連続して、発光管１の径方向に伸びる直線状の径方向部２５２ａが形成されている。この径方向部２５２ａに連続して、発光管１の内壁に沿って湾曲する拡径部２５３ａが形成されている。この拡径部２５３ａに連続して、連結部２５１ａと逆方向に延伸して、封止部２ａで保持される内部リード本体部２５４ａが形成されている。すなわち、内部リード２５ａは、連結部２５１ａ、径方向部２５２ａ、拡径部２５３ａ、内部リード本体部２５４ａを備える。
拡径部２５３ａは、内部リード２４ｂの拡径部２４３ｂよりも径の大きい円の一部によって形成されており、後述する絶縁管を介することなく発光管１の内壁に直接的に当接することにより、中央側フィラメント２５の端部が不所望に変形することを防止する。
【００２０】
フィラメント２５の他端に連結された内部リード２５ｂについても、内部リード２５ａと同一の構成とされている。具体的には、図１において、２５２ｂは径方向部、２５３ｂは拡径部であり、図２において、２５１ｂは連結部、２５３ｂは拡径部、２５４ｂは内部リード本体部である。
【００２１】
上記した内部リード２４ｂ、２５ａおよび２５ｂは、例えば、１本の線状部材を曲げ加工することによって形成されることが好ましい。また、連結部２４１ｂ（２５１ａ，２５１ｂ）、径方向部２４２ｂ（２５２ａ、２５２ｂ）、拡径部２４３ｂ（２５３ａ、２５３ｂ）および内部リード本体部２４４ｂ（２５４ａ、２５４ｂ）を適宜の手段によって接合して構成することもできる。
【００２２】
図２と図３に示すように、拡径部２４３ｂを有する内部リード２４ｂに連結されたフィラメント２４の近傍においては、当該フィラメント以外の他のフィラメント２５の一端に連結された内部リード２５ａ（内部リード本体部２５４ａ）が、封止部２ａに向けて延伸している。
この一端側の内部リード本体部２５４ａの周囲は、例えば、石英ガラスからなる絶縁管３３によって被覆されている。拡径部２４３ｂと、その近傍を延伸する内部リード本体部２５４ａとは、絶縁管３３を介して当接している。絶縁管３３を設けることにより、拡径部２４３ｂと、内部リード本体部２５４ａとの絶縁が確保され、両者が接触して短絡することがない。
【００２３】
図３に示すように、絶縁管３３の全長は、径方向部２４３ｂを管軸方向に投影した全長よりやや長い程度とされることが好ましい。
すなわち、絶縁管３３の全長は、拡径部２４３ｂと内部リード本体部２５４ａとが短絡することを十分に防止することができれば良いので、必要以上に長いことは好ましくない。絶縁管３３の全長が長いと、絶縁管の内面に異物が介在しやすくなるばかりか、絶縁管３３がフィラメント２４の直近に配置されることになって、被照射面における放射照度分布に悪影響を与える虞があるからである。
【００２４】
中央側フィラメント２５の一端に連結された内部リード２５ａの内部リード本体部２５４ａには、コイル状の規制部材３４が設けられている。このような規制部材３４を設けることにより、絶縁管３３が管軸方向に移動することを防止することができる。
規制部材３４は、例えばスポット溶接などによって上記線状部２５４ａに固定されている。
【００２５】
中央側フィラメント２５の他端に連結された内部リード２５ｂについても、図１、２に示すように、内部リード本体部２５４ｂの周囲は、内部リード本体部２５４ａと同様にして、石英ガラスからなる絶縁管３３によって被覆されていると共に、コイル状の規制部材３４が設けられている。規制部材３４は、コイル状形状に限らず、絶縁管３３の移動を防止できればよく、線状または板状でもかまわない。
拡径部２４３ｂと、その近傍を延伸する内部リード本体部２５４ｂとは、絶縁管３３を介して当接しており、絶縁管３３により両者の絶縁が確保されている。
【００２６】
このフィラメントランプは、３つの互いに独立したフィラメント２４、２５、２４に、それぞれ独立に給電される構成とされている。
すなわち、図１、２に示すように、発光管１の一端側に配置されたフィラメント２４に係る内部リード２４ａ，２４ｂは、それぞれ、金属箔２７ａ，２７ｂを介して外部リード３０ａ，３０ｂに電気的に接続されている。発光管１の中央側に配置されたフィラメント２５に係る内部リード２５ａ，２５ｂは、それぞれ、封止部２ａに埋設された金属箔２８ａ，封止部２ｂに埋設された金属箔２８ｂを介して外部リード３１ａ，３１ｂに電気的に接続されている。発光管１の他端側に配置されたフィラメント２４に係る内部リード２４ａ，２４ｂは、それぞれ、金属箔２９ａ，２９ｂを介して外部リード３２ａ，３２ｂに電気的に接続されている。
そして、このフィラメントランプは、外部リード３０ａと３０ｂとに対して給電装置３６が接続され、外部リード３１ａと３１ｂとに対して給電装置３７が接続され、外部リード３２ａと３２ｂとに対して給電装置３８が接続されている。つまり、このフィラメントランプは、各フィラメント２４，２５，２４に対して、互いに異なる給電装置３６、３７、３８によって独立に給電される構成とされている。
【００２７】
本発明のフィラメントランプは、発光管１の一端側に配置された端部側フィラメント２４に連結された一対の内部リード２４ａ，２４ｂが同一の封止部２ａで保持されると共に、発光管１の他端側に配置された端部側フィラメント２４に連結された一対の内部リード２４ａ，２４ｂが同一封止部２ｂで保持された構成とされている。このような構成とすることにより、中央側フィラメント２５の近傍に内部リードが延伸しないため、被処理体の直上に位置するフィラメント２５からの照射光は、内部リードによって遮られることがない。したがって、本発明のフィラメントランプは、被処理体の被照射面における放射照度分布を均一にすることができる。
なお、各封止部２ａ，２ｂの近傍に位置する２つのフィラメント２４，２４の近傍を延在する内部リードの本数に関しては、従来技術と同数であって、これらのフィラメントは一般に被処理体を載置する載置台の周辺のガードリング（図示せず）に対応することになり、被処理体の被照射面における放射照度分布が、該内部リードにより受ける影響は少ない。
【００２８】
しかも、端部側フィラメント２４に連結された内部リード２４ｂには、発光管１の径方向に広がる拡径部２４３ｂが形成されているため、次のような効果を期待することができる。
前述したように、発光管１の両端に配置されたフィラメント２４の近傍を延伸する内部リード２４ｂは、フィラメント２４からの輻射エネルギーを受けることによって、内部リード本体部２４４ｂが高温状態になったときに、熱膨張によって変形しようとする力が生じる。同様に、フィラメント２４の近傍を延伸する内部リード２５ａ，２５ｂは、フィラメント２４からの輻射エネルギーを受けることによって、熱膨張によって変形しようとする力が生じる。
然るに、本発明のフィラメントランプは、発光管１の径方向に広がる拡径部２４３ｂが端部側フィラメント２４に係る内部リード２４ｂに形成されているため、内部リード２４ｂが高温状態になって変形しようとしても、拡径部２４３ｂが発光管１の内壁に当接することによって、内部リード２４ｂが不所望に変形することが確実に防止される。同様に、本発明のフィラメントランプは、発光管１の径方向に広がる拡径部２５３ａ，２５３ｂが、中央側フィラメント２５に係る各々の内部リード２５ａ，２５ｂに形成されているため、内部リード２５ａ，２５ｂが不所望に変形することが確実に防止される。
このように、本発明のフィラメントランプは、当該フィラメントランプの点灯時に、各フィラメントに連結された内部リードが不所望に変形することが無いため、各フィラメントの端部が変形することを確実に防止することができる。
しかも、本発明のフィラメントランプにおいては、各フィラメントの端部が拡張部を伴ったリードに接続されているため、フィラメント自体の端部には、これを支えるためのアンカーを設置する必要がない。したがって、アンカーからの熱の逃げが生じないので、低温状態になることもないため、各フィラメントの端部から放射される光の強度が落ちることがない。
したがって、本発明のフィラメントランプは、各フィラメントを発光管１内における所望の位置に確実に配置することができるため、被処理体の被照射面における放射照度分布を均一にすることができる。
【００２９】
次に、図５は、本発明のフィラメントランプの他の実施形態に係る要部を拡大して示す要部拡大図である。同図（ａ）は隣り合う２つの内部リードの斜視図であり、（ｂ）は隣り合う２つの内部リードを上方から見た図である。
同図に示すフィラメントランプは、以下に説明するように、発光管１の両端に位置する端部側フィラメント２４に連結された一対の内部リード２４ａ，２４ｂが互いに逆方向に延伸していることが、図１に示すフィラメントランプと異なっている。
言い換えると、図５のフィラメントランプは、図１０に示す従来のフィラメントランプにおいて、内部リードの形状を改良したものである。図５において、２４は図１０のフィラメントランプのフィラメント４に対応し、２５は図１０のフィラメントランプのフィラメント５に対応する。
【００３０】
図５に示すように、フィラメント２４の両端に連結された一対の内部リード２４ａ，２４ｂは、互いに逆方向に延伸する。具体的には、フィラメント２４の一端に連結された内部リード２４ａが封止部２ａの方向へ延伸し、フィラメント２４の他端に連結された内部リード２４ｂが封止部２ｂの方向へ延伸している。
フィラメント２５の両端に連結された一対の内部リード２５ａ，２５ｂについても、フィラメント２４と同様に、互いに逆方向に延伸する。具体的には、フィラメント２５の一端に連結された内部リード２５ａが封止部２ａの方向へ延伸し、フィラメント２５の他端に連結された内部リード２５ｂが封止部２ｂの方向へ延伸している。
【００３１】
内部リード２４ｂ，２５ａは、図１〜３に示すフィラメントランプの内部リード２４ｂ，２５ａと同様の形状を有する。すなわち、図５において、２４１ｂ，２５１ａが連結部、２４２ｂ，２５２ａが径方向部、２４３ｂ，２５３ａが拡径部、２４４ｂ，２５４ａが内部リード本体部である。拡径部２４３ｂ，２５３ａは、後述するように、絶縁管３３を介して内部リード本体部２５４ａ，２４４ｂに当接するため、発光管１の内径よりも若干小さい径を有する円の一部により形成されている。
【００３２】
内部リード２４ｂの拡径部２４３ｂの近傍には、フィラメント２５に連結された内部リード２５ａの内部リード本体部２５４ａが延伸している。内部リード本体部２５４ａは、絶縁管３３で被覆されていると共に、絶縁管３３が管軸方向に移動することを規制する規制部材３４が固定されている。内部リード本体部２５４ａと拡径部２４３ｂとは、絶縁管３３を介して当接しており、絶縁管３３により絶縁されている。
内部リード２５ａの拡径部２５３ａの近傍についても、フィラメント２４に連結された内部リード２４ｂの内部リード本体部２４４ｂが延伸している。内部リード本体部２４４ｂは、絶縁管３３で被覆されていると共に、絶縁管３３が管軸方向に移動することを規制する規制部材３４が固定されている。内部リード本体部２４４ｂと拡径部２５３ａとは、絶縁管３３を介して当接しており、絶縁管３３により絶縁されている。
【００３３】
このような図５に示すフィラメントランプは、当該フィラメントランプの点灯時に、各フィラメントに連結された内部リードが不所望に変形することが無いため、各フィラメントの端部が変形することを確実に防止することができる。したがって、同図に示すフィラメントランプは、各フィラメントを発光管１内における所望の位置に確実に配置することができるため、被処理体の被照射面における放射照度分布を所望する分布にすることができる。
【００３４】
次に、図６は、本発明のフィラメントランプの他の実施形態に係る要部を拡大して示す要部拡大図である。同図は、図５に示す内部リードを改良したものである。
同図において、２４，２５はフィラメント、２４１ｂ，２５１ａは連結部、２４２ｂ，２５２ａは径方向部、２４３ｂ，２５３ａは拡径部、２４４ｂ，２５４ａは内部リード本体部である。内部リード２４ｂは、直線状の連結部２４１ｂに連続する径方向部２４２ｂがフィラメント２５に対し逆方向へ折返された形状とされている。これにより、当該径方向部２４２ｂに連続する拡径部２４３ｂが、フィラメント２４の周囲を囲む状態で配置されている。２４４ｂは、拡径部２４３ｂに連続する内部リード本体部である。
内部リード２５ａについても、直線状の連結部２５１ａに連続する径方向部２５２ａがフィラメント２４に対し逆方向へ折返された形状とされている。これにより、当該径方向部２５２ａに連続する拡径部２５３ａが、フィラメント２５の周囲を囲む状態で配置されている。２５４ａは、拡径部２５３ａに連続する内部リード本体部である。
なお、図６において、３３は絶縁管、３４は絶縁管３３が管軸方向に移動することを規制する規制部材である。
【００３５】
上記した図６に示す内部リードの形状によれば、以下に図７を用いて説明するような効果を期待することができる。図７（ａ）は、内部リード２４ｂ，２５ａの径方向部２４２ｂ，２５２ａが折返されていない形状とされ、図７（ｂ）は、内部リード２４ｂ，２５ａの径方向部２４２ｂ，２５２ａが折返された形状とされている。
以下では、隣り合う拡径部２４３ｂと２５３ａとの離間距離Ｘが図７の（ａ），（ｂ）共に等しいことを前提とする。離間距離Ｘは、隣り合う拡径部２４３ｂと２５３ａとの間で沿面放電が発生することのないように決められた距離である。
隣り合う拡径部２４３ｂと２５３ａとの離間距離Ｘが図７の（ａ），（ｂ）共に等しい場合、図７（ｂ）に示すものは、図７（ａ）に示すものと比べて、隣り合うフィラメント２４と２５との間の離間距離を小さくすることができる。すなわち、図７（ｂ）における隣り合うフィラメント２４，２５間の離間距離Ｙ２は、図７（ａ）における隣り合うフィラメント２４，２５間の離間距離Ｙ１よりも小さい。
このように、内部リードの形状を図６に示す形状にすることにより、隣り合う拡径部間で不所望な放電を生じることがなく、かつ、隣り合うフィラメント間の離間距離を小さくすることができるため、隣り合うフィラメント間に形成される非発光領域を最小限の長さにすることができる。
【００３６】
次に、図８および図９は、端部側フィラメントと中央側フィラメントとの間の絶縁を確保するための絶縁物に関する種々の形態を示す。上記では、絶縁管を用いることにより、拡径部とその近傍を延伸する他のフィラメントに係る内部リード本体部との絶縁を確保する形態について説明した。図８および図９では、上記の絶縁を確保するために絶縁管以外を用いた形態について説明する。
【００３７】
図８において、２４ｂ，２５ａは内部リード、２４３ｂ，２５３ａは拡径部、２５４ａは内部リード本体部、３４は規制部材である。
図８（ａ）に示す絶縁物は、内部リード２５ａの内部リード本体部２５４ａの全周に対し石英粉末を溶射することによって形成されている。石英粉末は、必ずしも内部リード本体部２５４ａの全周にわたって溶射する必要はない。石英粉末は、内部リード２４ｂの拡径部２４３ｂと、これの近傍を延伸する内部リード本体部２５４ａとの間で絶縁を確保することができる範囲に溶射すれば良い。
図８（ｂ）に示す絶縁物は、傾斜機能材料を内部リード２５ａの内部リード本体部２５４ａの周囲に巻き付けることによって形成されている。
図８（ｃ）に示す絶縁物は、樋状に形成された一対の石英ガラス片によって内部リード２５ａの内部リード本体部２５４ａの周囲を挟んだ状態で、当該一対のガラス片を溶融させることによって形成されている。
図８（ａ）〜（ｃ）に示す絶縁物の管軸方向における全長は、上記した絶縁管３３と同一とすることができる。
なお、図８では、便宜のため、拡径部２４３ｂの近傍を延伸する内部リード本体部２５４ａの周囲に絶縁物を設けることについて説明した。当然のことながら、他の拡径部の近傍を延伸する他の内部リード本体部に対しても、上記したのと同様にして絶縁物を設けることができる。
【００３８】
また、絶縁物は、必ずしも内部リードの内部リード本体部の周囲に設ける必要は無い。図９に示すように、絶縁物を内部リード本体部の近傍に配置される拡径部の周囲に設けることもできる。
図９（ａ）は、石英ビーズまたはセラミックビーズを、内部リード本体部２５４ａの近傍に配置された径方向部２４３ｂの周囲に設けた例である。
図９（ｂ）は、石英粉末を、内部リード本体部２５４ａの近傍に配置された径方向部２４３ｂの周囲に設けた例である。
なお、図９では、便宜のため、絶縁物を拡径部２４３ｂの周囲に設けることについて説明した。当然のことながら、他の内部リード本体部の近傍に配置された他の拡径部に対しても、上記したのと同様にして絶縁物を設けることができる。
【００３９】
なお、便宜のため、上記では、フィラメント数が３つの場合について説明した。本発明は、当然のことながら、フィラメント数が２つ以上のものの全てについて適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のフィラメントランプの構成の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明のフィラメントランプの平面図である。
【図３】図１のフィラメントランプの部分説明図である。
【図４】図１のフィラメントランプのＡ−Ａ´線断面図である。
【図５】本発明のフィラメントランプの他の実施形態に係る部分説明図である。
【図６】本発明のフィラメントランプの他の実施形態に係る部分説明図である。
【図７】図６に示す実施形態の効果を説明するための部分説明図である。
【図８】絶縁物の種々の形態を説明するための部分説明図である。
【図９】絶縁物の種々の形態を説明するための部分説明図である。
【図１０】従来のフィラメントランプの構成の概略を示す斜視図である。
【図１１】従来のフィラメントランプにおいて生じる問題を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 発光管
２ａ、２ｂ 封止部
２４、２４ 端部側フィラメント
２５ 中央側フィラメント
４ａ、５ａ、６ａ、４ｂ、５ｂ、６ｂ、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ 内部リード
２４１ｂ、２５１ａ、２５１ｂ 連結部
２４２ｂ、２５２ａ、２５２ｂ 径方向部
２４３ｂ、２５３ａ、２５３ｂ 拡径部
２４４ｂ、２５４ａ、２５４ｂ 内部リード本体部
２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ 金属箔
３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ 外部リード
３３ 絶縁管
３４ 規制部材
３５ ガラスブリッジ
３６、３７、３８ 給電装置
４、５、６ フィラメント
７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ 金属箔
１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ 外部リード
１６、１７、１８ 絶縁管
１９、２０、２１ アンカー
１３、１４、１５ 給電装置
【技術分野】
【０００１】
この発明はフィラメントランプに関するものであり、特に、被処理体を加熱するために用いられるフィラメントランプに係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
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 Ｔｈｅｒｍａｌ 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）。
【０００３】
本発明者等は、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次のような構成を有するフィラメントランプを提案している（特許文献３参照）。
【０００４】
このフィラメントランプを、図１０を参照して説明すると、両端が端部封止部２ａ、２ｂで気密に封止された直管状の発光管１内には、コイル状のフィラメント４、５、６が発光管１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４、５、６の両端には、それぞれ給電用の内部リード４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂが連結されている。
【０００５】
上記の各フィラメントの内部リードは、それぞれ両端封止部に延びて、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。
即ち、各フィラメント４、５、６の一端側の内部リード４ａ、５ａ、６ａはそれぞれ一端側封止部２ａの金属箔７ａ、８ａ、９ａを介して、一端側の外部リード１０ａ、１１ａ、１２ａに電気的に接続されている。
同様に、他端側の内部リード４ｂ、５ｂ、６ｂはそれぞれ他端側封止部２ｂの金属箔７ｂ、８ｂ、９ｂを介して、他端側の外部リード１０ｂ、１１ｂ、１２ｂに電気的に接続されている。
【０００６】
そして、各フィラメント４、５、６は、これら各外部リード１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂを介してそれぞれ別個の給電装置１３、１４、１５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、１６、１７、１８はそれぞれ各フィラメント４、５、６の内部リード４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａに被嵌された絶縁管で、それぞれ他のフィラメント４、５、６に対向する部位に設けられている。
また、１９、２０、２１は、発光管１の内壁と絶縁管１６、１７、１８との間の位置において、発光管１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４、５、６は、それぞれ、例えば２個のアンカーによって発光管１と接触しないよう支持されている。
【０００７】
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照射することができる結果、被処理体を均一に加熱することができ、従って、被処理体における被照射面の全体にわたって、均一な温度分布を実現することができるという利点を有する。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３７８３３号公報
【特許文献２】特開２００２−２０３８０４号公報
【特許文献３】特開２００６−２７９００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のフィラメントランプは、上記したように、各フィラメント４、５、６の一端側の内部リード４ａ、５ａ、６ａは、それぞれ一端側の封止部２ａに配設された金属箔７ａ、８ａ、９ａを介して、一端側の外部リード１０ａ、１１ａ、１２ａに電気的に接続されている。また、各フィラメント４、５、６の他端側の内部リード４ｂ、５ｂ、６ｂは、それぞれ他端側の封止部２ｂに配設された金属箔７ｂ、８ｂ、９ｂを介して、他端側の外部リード１０ｂ、１１ｂ、１２ｂに電気的に接続されている。
このように、例えば、フィラメント４の近傍には、これと並ぶようにして、他のフィラメント５（６）に係る内部リード５ａ（６ａ）が配設されている。これらの内部リード５ａ（６ａ）は、フィラメントランプの点灯時において、図１１（ａ）に示すようにフィラメント４からのエネルギー輻射を受けることで高温となって、図１１（ｂ）に示すように変形することがあった。これは、昇温に伴う熱膨張が部分的に異なったり、リード製作時の加工歪が解放されたりすることによる。このため、変形する方向は、重力方向とは無関係である。そして、内部リード５ａ（６ａ）が変形した場合は、当該内部リードに連結されたフィラメント５（６）の内部リード５ａ（６ａ）に連結された端部側が図１１（ｂ）に示すように変形することにより、フィラメントを５（６）を所望の位置（例えば、発光管１の管軸上）に配置することができないため、被処理体の被照射面におけるランプのフィラメントからの放射照度分布に悪影響を与える惧れがあった。
【００１０】
このように、内部リードが変形することに起因してフィラメントの端部が変形することを防止するため、本出願人は、種々の対策を検討した。例えば、本出願人は、上記した環状のアンカー１９（２０、２１）を、フィラメント５（６）の内部リード５ａ（６ａ）に連結された端部に設けた構成のフィラメントランプを試みに作製した（図示は省略）。
ところが、このような構成のフィラメントランプは、フィラメント５（６）の端部から、内部リード５ａ（６ａ）と環状のアンカーとの双方を介して放熱されることにより、フィラメント５（６）の端部の温度が低下し、フィラメント５（６）の端部から放射される光の強度が著しく低下することが判明した。
以上より、従来は、フィラメントの端部から放射される光の強度を落とすことなく、フィラメントの端部が変形することを防止することはできなかった。
【００１１】
以上から、本発明の目的は、複数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、フィラメントの端部から放射される光の強度を落とすことなく、フィラメントの端部が変形することを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、複数のフィラメントがそれぞれ発光管の管軸方向に順次に並んで配設され、各フィラメントの両端に一対の内部リードが連結され、各内部リードが封止部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、
前記内部リードは、前記フィラメントに連結される端部に前記発光管の径方向に広がる拡径部が形成され、
前記拡径部の近傍には、当該拡径部を有する内部リード以外の他の内部リードが延伸し、
前記拡径部と、当該拡径部の近傍を延伸する前記内部リードとが、絶縁材を介して当接することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明のフィラメントランプは、３つ以上の前記フィラメントが前記発光管の内部に配設され、前記封止部の直近に配置された端部側フィラメントに係る前記一対の内部リードが、共に前記端部側フィラメントの直近の同一封止部で保持され、前記端部側フィラメントの間に配置された中央側フィラメントに係る前記一対の内部リードが、互いに異なる前記封止部で保持されていることを特徴とする。
さらに、本発明のフィラメントランプは、前記絶縁物が前記内部リードの周囲に設けられていることを特徴とする。
さらに、本発明のフィラメントランプは、前記絶縁物が前記拡径部の周囲に設けられていることを特徴とする。
さらに、本発明のフィラメントランプは、前記絶縁物が石英ガラスからなる絶縁管であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明のフィラメントランプの内部リードは、フィラメントに連結される端部に発光管の径方向に広がる拡径部が形成されていることにより、フィラメントランプの点灯時において、当該内部リードの近傍に配設されたフィラメントからの輻射エネルギーを受けて高温になったとしても、不所望に変形することがない。したがって、内部リードに連結されたフィラメントの端部が、当該内部リードが不所望に変形することに起因して変形することが無いため、フィラメントを発光管の所望の位置に配設することができる。しかも、内部リードに形成された拡径部は、当該拡径部を有する内部リードに連結されたフィラメント以外の他のフィラメントに係る内部リードに、絶縁材を介して当接するため、拡径部と他のフィラメントに係る内部リードとが短絡することが無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明のフィラメントランプの全体の構成を示す斜視図、図２はフィラメントランプの平面図である。図３は、内部リードの構成を説明するための斜視図である。図４は、図１のＡ−Ａ´線で径方向に切断した断面図である。
【００１６】
発光管１内には、ハロゲンサイクルを行うためのハロゲンガスと不活性ガスが封入されているとともに、３つの独立したコイル状のフィラメント２４、２５、２４が、発光管１の管軸Ｌ（以下、単に管軸ともいう）方向に順次に並んで配置されている。一端側の封止部２ａに直近する端部側フィラメント２４に連結された一対の内部リード２４ａ、２４ｂは、封止部２ａから延在してそれぞれフィラメント２４の端部に接続されている。これら内部リード２４ａ、２４ｂは共に、同一の封止部２ａにおいて金属箔２７ａ、２７ｂと接続するように保持されている。
他端側の封止部２ｂに直近する端部側フィラメント２４に関しても、上記と同様に、その内部リード２４ａ、２４ｂは、共に同一の封止部２ｂ内で金属箔２９ａ、２９ｂと接続するように保持されている。
一方、管軸方向の中央に位置する中央側フィラメント２５の内部リード２５ａ、２５ｂは、両端の封止部２ａ、２ｂ方向に延在し、互いに異なる封止部２で金属箔２８ａ、２８ｂと接続するように保持されている。
金属箔２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂには、それぞれ外部リード３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂが接続されている。
フィラメント２４、２５、および、内部リード２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂは、例えばタングステンによって構成されている。
【００１７】
また、発光管１の内部の、封止部２ａ、２ｂ近傍には、ガラスブリッジ３５、３５が設けられている。該ガラスブリッジ３５は、一対の円柱状ガラス部材３５ａ，３５ｂからなり、一対の円柱状ガラス部材３５ａと３５ｂの間に内部リードを挟持した状態で、一対のガラス部材３５ａ，３５ｂを固着させることで形成されている。発光管１の一端側に配置されたガラスブリッジ３５には、内部リード２４ａ，２４ｂ，２５ａが挟持され、発光管１の他端側に配置されたガラスブリッジ３５には、内部リード２４ａ，２４ｂ，２５ｂが挟持されている。
【００１８】
図２と図３に示すように、双方の端部側フィラメント２４の、中央側フィラメント２５側の端部に連結された内部リード２４ｂは、各端部側フィラメント２４の端部に連結される直線状の連結部２４１ｂが、発光管１の管軸上に配置された状態で形成されている。連結部２４１ｂは、コイル状のフィラメント２４の端部にかしめられることによって、フィラメント２４に連結されている。この連結部２４１ｂに連続して、発光管１の径方向に伸びる直線状の径方向部２４２ｂが形成されている。この径方向部２４２ｂに連続して、発光管１の内壁に沿って湾曲する拡径部２４３ｂが形成されている。この拡径部２４３ｂに連続して、連結部２４１ｂと同じ方向に延伸して、封止部２ａで保持される内部リード本体部２４４ｂが形成されている。すなわち、内部リード２４ｂは、連結部２４１ｂ、径方向部２４２ｂ、拡径部２４３ｂおよび内部リード本体部２４４ｂを備える。
拡径部２４３ｂと発光管１の内壁面との間には、図４に示すように、拡径部２４３ｂと中央側フィラメント２５に係る内部リード２５ａ（内部リード本体部２５４ａ）とが接触して短絡することを防止するため、絶縁管３３が配設される。したがって、拡径部２４３ｂは、発光管１の内径よりもやや小さい径を有する円の一部により形成される。
図４に示すように、内部リード２４ｂは、発光管１の内壁に沿って湾曲した拡径部２４３ｂが発光管１の内壁に当接することにより、フィラメント２４の変形を防止する。
【００１９】
図２と図３に示すように、中央側フィラメント２５の一端に連結された内部リード２５ａは、中央側フィラメント２５に連結するための直線状の連結部２５１ａが、発光管１の管軸上に配置された状態で形成されている。連結部２５１ａは、コイル状のフィラメント２５の端部に捩じ込まれることによって、フィラメント２５に連結されている。この連結部２５１ａに連続して、発光管１の径方向に伸びる直線状の径方向部２５２ａが形成されている。この径方向部２５２ａに連続して、発光管１の内壁に沿って湾曲する拡径部２５３ａが形成されている。この拡径部２５３ａに連続して、連結部２５１ａと逆方向に延伸して、封止部２ａで保持される内部リード本体部２５４ａが形成されている。すなわち、内部リード２５ａは、連結部２５１ａ、径方向部２５２ａ、拡径部２５３ａ、内部リード本体部２５４ａを備える。
拡径部２５３ａは、内部リード２４ｂの拡径部２４３ｂよりも径の大きい円の一部によって形成されており、後述する絶縁管を介することなく発光管１の内壁に直接的に当接することにより、中央側フィラメント２５の端部が不所望に変形することを防止する。
【００２０】
フィラメント２５の他端に連結された内部リード２５ｂについても、内部リード２５ａと同一の構成とされている。具体的には、図１において、２５２ｂは径方向部、２５３ｂは拡径部であり、図２において、２５１ｂは連結部、２５３ｂは拡径部、２５４ｂは内部リード本体部である。
【００２１】
上記した内部リード２４ｂ、２５ａおよび２５ｂは、例えば、１本の線状部材を曲げ加工することによって形成されることが好ましい。また、連結部２４１ｂ（２５１ａ，２５１ｂ）、径方向部２４２ｂ（２５２ａ、２５２ｂ）、拡径部２４３ｂ（２５３ａ、２５３ｂ）および内部リード本体部２４４ｂ（２５４ａ、２５４ｂ）を適宜の手段によって接合して構成することもできる。
【００２２】
図２と図３に示すように、拡径部２４３ｂを有する内部リード２４ｂに連結されたフィラメント２４の近傍においては、当該フィラメント以外の他のフィラメント２５の一端に連結された内部リード２５ａ（内部リード本体部２５４ａ）が、封止部２ａに向けて延伸している。
この一端側の内部リード本体部２５４ａの周囲は、例えば、石英ガラスからなる絶縁管３３によって被覆されている。拡径部２４３ｂと、その近傍を延伸する内部リード本体部２５４ａとは、絶縁管３３を介して当接している。絶縁管３３を設けることにより、拡径部２４３ｂと、内部リード本体部２５４ａとの絶縁が確保され、両者が接触して短絡することがない。
【００２３】
図３に示すように、絶縁管３３の全長は、径方向部２４３ｂを管軸方向に投影した全長よりやや長い程度とされることが好ましい。
すなわち、絶縁管３３の全長は、拡径部２４３ｂと内部リード本体部２５４ａとが短絡することを十分に防止することができれば良いので、必要以上に長いことは好ましくない。絶縁管３３の全長が長いと、絶縁管の内面に異物が介在しやすくなるばかりか、絶縁管３３がフィラメント２４の直近に配置されることになって、被照射面における放射照度分布に悪影響を与える虞があるからである。
【００２４】
中央側フィラメント２５の一端に連結された内部リード２５ａの内部リード本体部２５４ａには、コイル状の規制部材３４が設けられている。このような規制部材３４を設けることにより、絶縁管３３が管軸方向に移動することを防止することができる。
規制部材３４は、例えばスポット溶接などによって上記線状部２５４ａに固定されている。
【００２５】
中央側フィラメント２５の他端に連結された内部リード２５ｂについても、図１、２に示すように、内部リード本体部２５４ｂの周囲は、内部リード本体部２５４ａと同様にして、石英ガラスからなる絶縁管３３によって被覆されていると共に、コイル状の規制部材３４が設けられている。規制部材３４は、コイル状形状に限らず、絶縁管３３の移動を防止できればよく、線状または板状でもかまわない。
拡径部２４３ｂと、その近傍を延伸する内部リード本体部２５４ｂとは、絶縁管３３を介して当接しており、絶縁管３３により両者の絶縁が確保されている。
【００２６】
このフィラメントランプは、３つの互いに独立したフィラメント２４、２５、２４に、それぞれ独立に給電される構成とされている。
すなわち、図１、２に示すように、発光管１の一端側に配置されたフィラメント２４に係る内部リード２４ａ，２４ｂは、それぞれ、金属箔２７ａ，２７ｂを介して外部リード３０ａ，３０ｂに電気的に接続されている。発光管１の中央側に配置されたフィラメント２５に係る内部リード２５ａ，２５ｂは、それぞれ、封止部２ａに埋設された金属箔２８ａ，封止部２ｂに埋設された金属箔２８ｂを介して外部リード３１ａ，３１ｂに電気的に接続されている。発光管１の他端側に配置されたフィラメント２４に係る内部リード２４ａ，２４ｂは、それぞれ、金属箔２９ａ，２９ｂを介して外部リード３２ａ，３２ｂに電気的に接続されている。
そして、このフィラメントランプは、外部リード３０ａと３０ｂとに対して給電装置３６が接続され、外部リード３１ａと３１ｂとに対して給電装置３７が接続され、外部リード３２ａと３２ｂとに対して給電装置３８が接続されている。つまり、このフィラメントランプは、各フィラメント２４，２５，２４に対して、互いに異なる給電装置３６、３７、３８によって独立に給電される構成とされている。
【００２７】
本発明のフィラメントランプは、発光管１の一端側に配置された端部側フィラメント２４に連結された一対の内部リード２４ａ，２４ｂが同一の封止部２ａで保持されると共に、発光管１の他端側に配置された端部側フィラメント２４に連結された一対の内部リード２４ａ，２４ｂが同一封止部２ｂで保持された構成とされている。このような構成とすることにより、中央側フィラメント２５の近傍に内部リードが延伸しないため、被処理体の直上に位置するフィラメント２５からの照射光は、内部リードによって遮られることがない。したがって、本発明のフィラメントランプは、被処理体の被照射面における放射照度分布を均一にすることができる。
なお、各封止部２ａ，２ｂの近傍に位置する２つのフィラメント２４，２４の近傍を延在する内部リードの本数に関しては、従来技術と同数であって、これらのフィラメントは一般に被処理体を載置する載置台の周辺のガードリング（図示せず）に対応することになり、被処理体の被照射面における放射照度分布が、該内部リードにより受ける影響は少ない。
【００２８】
しかも、端部側フィラメント２４に連結された内部リード２４ｂには、発光管１の径方向に広がる拡径部２４３ｂが形成されているため、次のような効果を期待することができる。
前述したように、発光管１の両端に配置されたフィラメント２４の近傍を延伸する内部リード２４ｂは、フィラメント２４からの輻射エネルギーを受けることによって、内部リード本体部２４４ｂが高温状態になったときに、熱膨張によって変形しようとする力が生じる。同様に、フィラメント２４の近傍を延伸する内部リード２５ａ，２５ｂは、フィラメント２４からの輻射エネルギーを受けることによって、熱膨張によって変形しようとする力が生じる。
然るに、本発明のフィラメントランプは、発光管１の径方向に広がる拡径部２４３ｂが端部側フィラメント２４に係る内部リード２４ｂに形成されているため、内部リード２４ｂが高温状態になって変形しようとしても、拡径部２４３ｂが発光管１の内壁に当接することによって、内部リード２４ｂが不所望に変形することが確実に防止される。同様に、本発明のフィラメントランプは、発光管１の径方向に広がる拡径部２５３ａ，２５３ｂが、中央側フィラメント２５に係る各々の内部リード２５ａ，２５ｂに形成されているため、内部リード２５ａ，２５ｂが不所望に変形することが確実に防止される。
このように、本発明のフィラメントランプは、当該フィラメントランプの点灯時に、各フィラメントに連結された内部リードが不所望に変形することが無いため、各フィラメントの端部が変形することを確実に防止することができる。
しかも、本発明のフィラメントランプにおいては、各フィラメントの端部が拡張部を伴ったリードに接続されているため、フィラメント自体の端部には、これを支えるためのアンカーを設置する必要がない。したがって、アンカーからの熱の逃げが生じないので、低温状態になることもないため、各フィラメントの端部から放射される光の強度が落ちることがない。
したがって、本発明のフィラメントランプは、各フィラメントを発光管１内における所望の位置に確実に配置することができるため、被処理体の被照射面における放射照度分布を均一にすることができる。
【００２９】
次に、図５は、本発明のフィラメントランプの他の実施形態に係る要部を拡大して示す要部拡大図である。同図（ａ）は隣り合う２つの内部リードの斜視図であり、（ｂ）は隣り合う２つの内部リードを上方から見た図である。
同図に示すフィラメントランプは、以下に説明するように、発光管１の両端に位置する端部側フィラメント２４に連結された一対の内部リード２４ａ，２４ｂが互いに逆方向に延伸していることが、図１に示すフィラメントランプと異なっている。
言い換えると、図５のフィラメントランプは、図１０に示す従来のフィラメントランプにおいて、内部リードの形状を改良したものである。図５において、２４は図１０のフィラメントランプのフィラメント４に対応し、２５は図１０のフィラメントランプのフィラメント５に対応する。
【００３０】
図５に示すように、フィラメント２４の両端に連結された一対の内部リード２４ａ，２４ｂは、互いに逆方向に延伸する。具体的には、フィラメント２４の一端に連結された内部リード２４ａが封止部２ａの方向へ延伸し、フィラメント２４の他端に連結された内部リード２４ｂが封止部２ｂの方向へ延伸している。
フィラメント２５の両端に連結された一対の内部リード２５ａ，２５ｂについても、フィラメント２４と同様に、互いに逆方向に延伸する。具体的には、フィラメント２５の一端に連結された内部リード２５ａが封止部２ａの方向へ延伸し、フィラメント２５の他端に連結された内部リード２５ｂが封止部２ｂの方向へ延伸している。
【００３１】
内部リード２４ｂ，２５ａは、図１〜３に示すフィラメントランプの内部リード２４ｂ，２５ａと同様の形状を有する。すなわち、図５において、２４１ｂ，２５１ａが連結部、２４２ｂ，２５２ａが径方向部、２４３ｂ，２５３ａが拡径部、２４４ｂ，２５４ａが内部リード本体部である。拡径部２４３ｂ，２５３ａは、後述するように、絶縁管３３を介して内部リード本体部２５４ａ，２４４ｂに当接するため、発光管１の内径よりも若干小さい径を有する円の一部により形成されている。
【００３２】
内部リード２４ｂの拡径部２４３ｂの近傍には、フィラメント２５に連結された内部リード２５ａの内部リード本体部２５４ａが延伸している。内部リード本体部２５４ａは、絶縁管３３で被覆されていると共に、絶縁管３３が管軸方向に移動することを規制する規制部材３４が固定されている。内部リード本体部２５４ａと拡径部２４３ｂとは、絶縁管３３を介して当接しており、絶縁管３３により絶縁されている。
内部リード２５ａの拡径部２５３ａの近傍についても、フィラメント２４に連結された内部リード２４ｂの内部リード本体部２４４ｂが延伸している。内部リード本体部２４４ｂは、絶縁管３３で被覆されていると共に、絶縁管３３が管軸方向に移動することを規制する規制部材３４が固定されている。内部リード本体部２４４ｂと拡径部２５３ａとは、絶縁管３３を介して当接しており、絶縁管３３により絶縁されている。
【００３３】
このような図５に示すフィラメントランプは、当該フィラメントランプの点灯時に、各フィラメントに連結された内部リードが不所望に変形することが無いため、各フィラメントの端部が変形することを確実に防止することができる。したがって、同図に示すフィラメントランプは、各フィラメントを発光管１内における所望の位置に確実に配置することができるため、被処理体の被照射面における放射照度分布を所望する分布にすることができる。
【００３４】
次に、図６は、本発明のフィラメントランプの他の実施形態に係る要部を拡大して示す要部拡大図である。同図は、図５に示す内部リードを改良したものである。
同図において、２４，２５はフィラメント、２４１ｂ，２５１ａは連結部、２４２ｂ，２５２ａは径方向部、２４３ｂ，２５３ａは拡径部、２４４ｂ，２５４ａは内部リード本体部である。内部リード２４ｂは、直線状の連結部２４１ｂに連続する径方向部２４２ｂがフィラメント２５に対し逆方向へ折返された形状とされている。これにより、当該径方向部２４２ｂに連続する拡径部２４３ｂが、フィラメント２４の周囲を囲む状態で配置されている。２４４ｂは、拡径部２４３ｂに連続する内部リード本体部である。
内部リード２５ａについても、直線状の連結部２５１ａに連続する径方向部２５２ａがフィラメント２４に対し逆方向へ折返された形状とされている。これにより、当該径方向部２５２ａに連続する拡径部２５３ａが、フィラメント２５の周囲を囲む状態で配置されている。２５４ａは、拡径部２５３ａに連続する内部リード本体部である。
なお、図６において、３３は絶縁管、３４は絶縁管３３が管軸方向に移動することを規制する規制部材である。
【００３５】
上記した図６に示す内部リードの形状によれば、以下に図７を用いて説明するような効果を期待することができる。図７（ａ）は、内部リード２４ｂ，２５ａの径方向部２４２ｂ，２５２ａが折返されていない形状とされ、図７（ｂ）は、内部リード２４ｂ，２５ａの径方向部２４２ｂ，２５２ａが折返された形状とされている。
以下では、隣り合う拡径部２４３ｂと２５３ａとの離間距離Ｘが図７の（ａ），（ｂ）共に等しいことを前提とする。離間距離Ｘは、隣り合う拡径部２４３ｂと２５３ａとの間で沿面放電が発生することのないように決められた距離である。
隣り合う拡径部２４３ｂと２５３ａとの離間距離Ｘが図７の（ａ），（ｂ）共に等しい場合、図７（ｂ）に示すものは、図７（ａ）に示すものと比べて、隣り合うフィラメント２４と２５との間の離間距離を小さくすることができる。すなわち、図７（ｂ）における隣り合うフィラメント２４，２５間の離間距離Ｙ２は、図７（ａ）における隣り合うフィラメント２４，２５間の離間距離Ｙ１よりも小さい。
このように、内部リードの形状を図６に示す形状にすることにより、隣り合う拡径部間で不所望な放電を生じることがなく、かつ、隣り合うフィラメント間の離間距離を小さくすることができるため、隣り合うフィラメント間に形成される非発光領域を最小限の長さにすることができる。
【００３６】
次に、図８および図９は、端部側フィラメントと中央側フィラメントとの間の絶縁を確保するための絶縁物に関する種々の形態を示す。上記では、絶縁管を用いることにより、拡径部とその近傍を延伸する他のフィラメントに係る内部リード本体部との絶縁を確保する形態について説明した。図８および図９では、上記の絶縁を確保するために絶縁管以外を用いた形態について説明する。
【００３７】
図８において、２４ｂ，２５ａは内部リード、２４３ｂ，２５３ａは拡径部、２５４ａは内部リード本体部、３４は規制部材である。
図８（ａ）に示す絶縁物は、内部リード２５ａの内部リード本体部２５４ａの全周に対し石英粉末を溶射することによって形成されている。石英粉末は、必ずしも内部リード本体部２５４ａの全周にわたって溶射する必要はない。石英粉末は、内部リード２４ｂの拡径部２４３ｂと、これの近傍を延伸する内部リード本体部２５４ａとの間で絶縁を確保することができる範囲に溶射すれば良い。
図８（ｂ）に示す絶縁物は、傾斜機能材料を内部リード２５ａの内部リード本体部２５４ａの周囲に巻き付けることによって形成されている。
図８（ｃ）に示す絶縁物は、樋状に形成された一対の石英ガラス片によって内部リード２５ａの内部リード本体部２５４ａの周囲を挟んだ状態で、当該一対のガラス片を溶融させることによって形成されている。
図８（ａ）〜（ｃ）に示す絶縁物の管軸方向における全長は、上記した絶縁管３３と同一とすることができる。
なお、図８では、便宜のため、拡径部２４３ｂの近傍を延伸する内部リード本体部２５４ａの周囲に絶縁物を設けることについて説明した。当然のことながら、他の拡径部の近傍を延伸する他の内部リード本体部に対しても、上記したのと同様にして絶縁物を設けることができる。
【００３８】
また、絶縁物は、必ずしも内部リードの内部リード本体部の周囲に設ける必要は無い。図９に示すように、絶縁物を内部リード本体部の近傍に配置される拡径部の周囲に設けることもできる。
図９（ａ）は、石英ビーズまたはセラミックビーズを、内部リード本体部２５４ａの近傍に配置された径方向部２４３ｂの周囲に設けた例である。
図９（ｂ）は、石英粉末を、内部リード本体部２５４ａの近傍に配置された径方向部２４３ｂの周囲に設けた例である。
なお、図９では、便宜のため、絶縁物を拡径部２４３ｂの周囲に設けることについて説明した。当然のことながら、他の内部リード本体部の近傍に配置された他の拡径部に対しても、上記したのと同様にして絶縁物を設けることができる。
【００３９】
なお、便宜のため、上記では、フィラメント数が３つの場合について説明した。本発明は、当然のことながら、フィラメント数が２つ以上のものの全てについて適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のフィラメントランプの構成の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明のフィラメントランプの平面図である。
【図３】図１のフィラメントランプの部分説明図である。
【図４】図１のフィラメントランプのＡ−Ａ´線断面図である。
【図５】本発明のフィラメントランプの他の実施形態に係る部分説明図である。
【図６】本発明のフィラメントランプの他の実施形態に係る部分説明図である。
【図７】図６に示す実施形態の効果を説明するための部分説明図である。
【図８】絶縁物の種々の形態を説明するための部分説明図である。
【図９】絶縁物の種々の形態を説明するための部分説明図である。
【図１０】従来のフィラメントランプの構成の概略を示す斜視図である。
【図１１】従来のフィラメントランプにおいて生じる問題を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 発光管
２ａ、２ｂ 封止部
２４、２４ 端部側フィラメント
２５ 中央側フィラメント
４ａ、５ａ、６ａ、４ｂ、５ｂ、６ｂ、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ 内部リード
２４１ｂ、２５１ａ、２５１ｂ 連結部
２４２ｂ、２５２ａ、２５２ｂ 径方向部
２４３ｂ、２５３ａ、２５３ｂ 拡径部
２４４ｂ、２５４ａ、２５４ｂ 内部リード本体部
２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ 金属箔
３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ 外部リード
３３ 絶縁管
３４ 規制部材
３５ ガラスブリッジ
３６、３７、３８ 給電装置
４、５、６ フィラメント
７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ 金属箔
１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ 外部リード
１６、１７、１８ 絶縁管
１９、２０、２１ アンカー
１３、１４、１５ 給電装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部に封止部が形成された発光管の内部に、複数のフィラメントがそれぞれ発光管の管軸方向に順次に並んで配設され、各フィラメントの両端に一対の内部リードが連結され、各内部リードが封止部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たフィラメントランプにおいて、
前記内部リードは、前記フィラメントに連結される端部に前記発光管の径方向に広がる拡径部が形成され、
前記拡径部の近傍には、当該拡径部を有する内部リード以外の他の内部リードが延伸し、
前記拡径部と、当該拡径部の近傍を延伸する前記内部リードとが、絶縁材を介して当接することを特徴とするフィラメントランプ。
【請求項２】
３つ以上の前記フィラメントが前記発光管の内部に配設され、
前記各封止部の直近に配置された端部側フィラメントに係る前記一対の内部リードが、共に前記端部側フィラメントの直近の同一封止部で保持され、
前記端部側フィラメントの間に配置された中央側フィラメントに係る前記一対の内部リードが、互いに異なる前記封止部で保持されていることを特徴とする請求項１に記載のフィラメントランプ。
【請求項３】
前記絶縁物が、前記内部リードの周囲に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフィラメントランプ。
【請求項４】
前記絶縁物が、前記拡径部の周囲に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフィラメントランプ。
【請求項５】
前記絶縁物が、石英ガラスからなる絶縁管であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のフィラメントランプ。
【請求項１】
端部に封止部が形成された発光管の内部に、複数のフィラメントがそれぞれ発光管の管軸方向に順次に並んで配設され、各フィラメントの両端に一対の内部リードが連結され、各内部リードが封止部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たフィラメントランプにおいて、
前記内部リードは、前記フィラメントに連結される端部に前記発光管の径方向に広がる拡径部が形成され、
前記拡径部の近傍には、当該拡径部を有する内部リード以外の他の内部リードが延伸し、
前記拡径部と、当該拡径部の近傍を延伸する前記内部リードとが、絶縁材を介して当接することを特徴とするフィラメントランプ。
【請求項２】
３つ以上の前記フィラメントが前記発光管の内部に配設され、
前記各封止部の直近に配置された端部側フィラメントに係る前記一対の内部リードが、共に前記端部側フィラメントの直近の同一封止部で保持され、
前記端部側フィラメントの間に配置された中央側フィラメントに係る前記一対の内部リードが、互いに異なる前記封止部で保持されていることを特徴とする請求項１に記載のフィラメントランプ。
【請求項３】
前記絶縁物が、前記内部リードの周囲に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフィラメントランプ。
【請求項４】
前記絶縁物が、前記拡径部の周囲に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフィラメントランプ。
【請求項５】
前記絶縁物が、石英ガラスからなる絶縁管であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のフィラメントランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−５５９７７（Ｐ２０１０−５５９７７Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２０７５４（Ｐ２００８−２２０７５４）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
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