(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キセノンガス中での放電による発光を利用したキセノンフラッシュランプにおいて、
前記キセノンフラッシュランプは、一定の内径の大径部管体の発光部と、その両端に夫々接合された一定の内径の小径部管体の電極配置部から成る二重管構造を有し、
前記キセノンフラッシュランプの電極間距離Ｌは、550〜850 ｍｍの範囲内にあり、
前記大径管体の発光部の内径ＩＤは、8＜ＩＤ≦20 ｍｍの範囲内にあり、
少なくともカソード電極の先端部と前記小径部管体の先端とがランプ軸線方向に整合しており、
前記カソード電極の先端部を包囲する前記小径部管体の外周にトリガーバンドが配置されている、キセノンフラッシュランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のキセノンフラッシュランプにおいて、更に、
アノード電極の先端部と前記小径部管体の先端とがランプ軸線方向に整合している、キセノンフラッシュランプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のキセノンフラッシュランプにおいて、更に、
前記電極配置部は、電極と前記小径部管体とが加熱され溶着したシュリンク構造となっている、キセノンフラッシュランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キセノンフラッシュランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
キセノンランプは、高輝度放電灯の一種であり、キセノンガス中での放電による発光を利用したランプである。このうち、キセノンフラッシュランプは、光パルスによる光源として利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】2005-19131「閃光放電ランプ、閃光放電ランプ点灯装置および光照射装置」（公開日：2005/01/20）出願人：ハリソン東芝ライティング株式会社
【特許文献２】特開2005-56638「フラッシュランプ」（公開日：2005/03/03）出願人：岩崎電気株式会社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１は、キセノンランプの典型的な発光分布を示す図である。キセノンランプは、紫外線領域（ＵＶ波領域）から赤外線領域（ＩＲ波領域）にかけて連続スペクトルが特徴であり、太陽光と非常に似た発光分布をしている。
【０００５】
本発明者等は、このようなキセノンフラッシュランプにおいて特定の波長領域、ここではＵＶ波領域の発光効率を向上させることを検討課題とした。
【０００６】
従って、本発明は、ＵＶ波領域の発光効率を向上させたキセノンフラッシュランプを提供することを目的とする。
【０００７】
更に、本発明は、ＵＶ波領域の発光効率を向上させたキセノンフラッシュランプにおいて、ランプ始動性が良好で、ランプ点灯初期にランプ管壁に白化現象や黒化現象が発生しない構造のキセノンフラッシュランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るキセノンフラッシュランプは、一面では、大径管体の発光部と、その両端の小径管体の電極配置部から成る二重管構造のキセノンフラッシュランプであって、少なくともカソード電極の先端部と前記小径部管体の先端とがランプ軸線方向に整合している。
【０００９】
上記キセノンフラッシュランプでは、更に、前記カソード電極の先端部を包囲する前記小径部管体の外周にトリガーバンドが配置されていてもよい。
【００１０】
上記キセノンフラッシュランプでは、更に、アノード電極の先端部と前記小径部管体の先端とがランプ軸線方向に整合していてもよい。
【００１１】
上記キセノンフラッシュランプでは、更に、前記電極配置部は、電極と小径部管体とが加熱され溶着したシュリンク構造となっていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＵＶ波領域の発光効率を向上させたキセノンフラッシュランプを提供することができる。
【００１３】
更に、本発明によれば、ＵＶ波領域の発光効率を向上させたキセノンフラッシュランプにおいて、ランプ始動性が良好で、ランプ点灯初期にランプ管壁に白化現象や黒化現象が発生しない構造のキセノンフラッシュランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、キセノンランプの典型的な発光分布を示す図である。
【図２】図２は、従来使用されているキセノンフラッシュランプを説明する図である。
【図３】図３は、表１に示す発光管内径に対する光量（波長254ｎｍ）と電流の特性を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る二重管構造のキセノンフラッシュランプを説明する図である。
【図５Ａ】図５Ａは、二重管構造のキセノンフラッシュランプの小径部管体先端に対して、カソード電極先端部が位置的に小径部管体内にある構造のランプを説明する図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、二重管構造のキセノンフラッシュランプの小径部管体先端に対して、カソード電極先端部が位置的に整合している構造のランプを説明する図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、二重管構造のキセノンフラッシュランプの小径部管体先端に対して、カソード電極先端部が位置的に大径部管体内にある構造のランプを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るキセノンフラッシュランプの実施形態に関して、添付の図面を参照しながら説明する。図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複する説明は省略する。なお、これら実施形態は、本発明を理解するための例示であって、本発明の技術的範囲を何等限定するものでない。
【００１６】
図２は、従来のキセノンフラッシュランプ１００を説明する図である。従来品ランプ１００は、両端の電極配置部２０，４０の管内径と中央の発光部３０が同じ管内径の円筒形である、直管型のランプである。一方の電極配置部２０にはカソード電極５０が、他方の電極配置部４０にはアノード電極６０が形成されている。ランプの始動補助のため、管体の外周部に幾つかの円環状トリガー線８０−２が巻かれ、各円環状トリガー線はトリガー線８０−１により相互に接続されている。
【００１７】
カソード電極５０を内蔵する電極配置部２０、及びアノード電極６０を内蔵する電極配置部４０は、夫々、加熱されシールされた密着構造としてもよい。このような密着構造をシュリンク構造と称している。
【００１８】
点灯条件は、印可電圧3.3ｋＶを用いてコンデンサに充電し、この充電電圧をランプのアノード・カソード間に印加している。
【００１９】
この従来品ランプ１００の寸法仕様は次の通りである。
電極間距離（発光長）：Ｌ＝550〜850ｍｍ
発光管の内径：ＩＤ＝8ｍｍ、  管肉厚：1ｍｍ
電極径：6.4ｍｍ又は7.5ｍｍ
本発明者等は、当初、「強い発光」が得られるキセノンフラッシュランプの開発を目指して、ランプの仕様を種々変更して研究開発を行った。この過程において、図２に示す従来のランプに比較して、ランプ内径を大きくして点灯時における電極間の抵抗値を低くし、電流が一層多く流れるランプの試作検討を行った。
【００２０】
ランプ内径を大きくしたランプの発光スペクトルを測定した結果、従来のランプに比較して、ＵＶ波領域で強い発光が得られることを確認した。ＵＶ波領域で強い発光が得られるキセノンフラッシュランプは、殺菌処理にとって最適なランプである。
【００２１】
図２に示す従来品ランプ１００に対して、発光管内径ＩＤを大きくしたランプを試作して、点灯時におけるランプのＵＶ波領域の光量と電流を測定した。表１は、発光管内径ＩＤを大きくしたランプの発光管内径ＩＤと紫外線光量との関係の実験データである。紫外線光量は、例えば殺菌用途として効果があるとされているＵＶ波領域の波長254ｎｍの光量を測定した。併せて、発光部内径ＩＤに対する電流の変化も示している。図３は、表１の発光管内径に対する光量とピーク電流を図示したものである。
【００２２】
【表１】
0006628208.tif 000002
【００２３】
図３に示すように、発明者等が意図していた通り、発光管内径ＩＤが6〜20ｍｍに増加するにつれて、ピーク電流（図中□で示す。）は、ほぼ比例的に増加していた。このとき、ＵＶ波領域における光量（図中■で示す。）も大きく増加していた。従って、光量（波長254ｎｍ）を増加するには、従来のランプの発光管内径8ｍｍを、更に大きくすればよいことが判明した。
【００２４】
図２に示す従来品ランプ１００の電極径は、7.5 ｍｍと6.4 ｍｍの二種類であった。ここで、発光管内径を大きくする場合、図２に示す従来品ランプ１００のように、放電部と電極配置部を同じ管内径にすることも考えられる。しかし、同じ管内径にした場合、次のような問題が発生した。
(1) 発光管の電極配置部の管内径が大きくなると、始動を補助するトリガーバンド・トリガー線と電極チップとの間隔が大きくなり、十分なトリガー効果が得られず、ランプ始動性が悪化する。
(2) 発光管の電極配置部の管内径が大きくなると、電極と管内周面との隙間が大きくなり、シュリンク構造とする場合、密着作業に時間がかかる。更に、シール自体の精度も悪くなり、製品の歩留まりも悪く、信頼性も低下する。
(3) 発光管の電極配置部の管内径を大きくすることに対応して、これに適合する新たな大径の電極を採用することも考えられる。しかし、大径の電極はコストアップにつながり、また、部品の種類の増加はランプ量産工場としては好ましくない。
【００２５】
そこで、本発明者等は、大径部管体の発光部と小径部管体の電極配置部から成る二重管構造のランプを開発した。即ち、電極配置部に関しては、従来品ランプ１００と同じ構造を採用した。
【００２６】
図４は、本実施形態に係るキセノンフラッシュランプ１０を説明する図である。ランプ１０は、管内径の相対的に大きい発光部３と、発光部の両端に電極部を取り巻く管内径の相対的に小さい電極配置部２，４とを接合して形成されている。電極配置部の一方にはカソード電極５が配置され、他方にはアノード電極６が配置されている。電極配置部は、シュリンク構造であっても、非シュリンク構造であってもよい。ランプの始動補助のため、電極配置部２，４の外周に幾つかの円環状トリガー線８−３が巻かれ、発光部３の外周には円環状トリガー線８−２が巻かれ、これら円環状トリガー線はトリガー線８−１により相互に接続されている。
ランプ１０の点灯条件は、従来品ランプ１００と同じである。
【００２７】
本実施形態に係るランプ１０の寸法仕様は次の通りである。
電極間距離（発光長）：Ｌ＝550ｍｍ
発光管の大径部ＩＤａ＝16ｍｍ、小径部ＩＤｂ＝10ｍｍ、  管肉厚：1ｍｍ
電極径：6.4ｍｍ又は7.5ｍｍ
封入ガス：キセノン58.2Ｐａ（437ｔｏｒｒ相当）
【００２８】
図４に示す二重管構造のキセノンフラッシュランプ１０を多数試作して実験したところ、幾つかのランプで始動不良が発生することが判明した。更に、幾つかのランプの発光管内壁に黒化現象や白化現象が発生することも判明した。
【００２９】
本発明者等は、この原因を解析したところ、小径部管体先端（即ち、小径部管体と大径部管体の境界部）に対する電極先端部の位置によって、黒化現象や白化現象が発生することが判明した。更に、この発光管内壁の黒化現象や白化現象は、アノード電極付近に比較して、カソード電極付近に多く発生していた。
【００３０】
そこで、本発明者等は、小径部管体と大径部管体の境界部に対するカソード電極の先端部の位置を変えたランプを作成して、発光管内壁の黒化現象や白化現象の発生の状況を調査した。
【００３１】
図５Ａは、二重管構造のキセノンフラッシュランプの小径部管体先端に対して、カソード電極先端部が小径部管体内にある構造のランプを説明する図である。図５Ｂは、小径部管体先端に対して、カソード電極先端部が整合している構造のランプを説明する図である。図５Ｃは、小径部管体先端に対して、カソード電極先端部が大径部管体内にある構造のランプを説明する図である。
表２は、図５Ａ〜図５Ｂのランプの始動性及び発光管内壁の外観の結果を示している。
【００３２】
【表２】
0006628208.tif 000003
【００３３】
ここで、始動性評価は、各ランプは、夫々2本作成して試験を行った。試験条件は、ランプに印加するコンデンサ充電電圧2.5ｋＶで実施し、繰り返し始動点灯1,000回で評価した。
【００３４】
発光管内壁の外観評価は、各ランプは、夫々2本作成して試験を行った。試験条件は、ランプに印加するコンデンサ充電電圧3.6ｋＶで実施し（使用したコンデンサ600μF）、30秒に1回の割合で点灯し、10,000ショット行って評価した。
【００３５】
図５Ａに示す、図で見てランプ軸線右方向をプラスとして、小径部管体先端を基準にしてカソード電極先端位置がＳａ＝−5ｍｍのランプでは、始動しないランプが有った。更に、カソード電極付近の発光管内壁に、白化現象１２が発生しているランプが有った。カソード電極５が小径部管体内にある場合、電極から発生するアークが石英製の管体に接触するため、アークの熱によって管体が白化することが分かった。
【００３６】
図５Ｂに示す、小径部管体先端とカソード電極先端位置とが整合しているＳｂ＝0ｍｍのランプでは、始動不良は無かった。更に、カソード電極付近の発光管内壁は変化無く、きれいな状態であった。
【００３７】
図５Ｃに示す、小径部管体先端を基準にしてカソード電極先端位置がＳｃ＝＋5ｍｍのランプでは、始動しないランプが有った。更に、カソード電極付近の発光管内壁に、黒化現象１４が発生しているランプが有った。カソード電極５は、タングステンから成るカソード電極本体部５ａと、本体部先端に接合された電子放出用のエミッタが含浸されたカソード電極チップ部５ｂから形成されている。カソード電極チップ部５ｂは、タングステンと酸化バリウムの化合物から成る。カソード電極先端部が大径部管体内にある構造の場合、アークがカソード電極チップ部５ｂからでなく、カソード電極本体部５ａから発生することがあり、本体部のタングステンを大量に飛散して黒化現象１４の原因となる。
【００３８】
以上の結果より、小径部管体先端とカソード電極先端位置とが整合しているランプ構造が、始動性及び発光管内壁の外観に関して最良であることが判明した。
【００３９】
アノード電極に関して、小径部管体先端とカソード電極先端位置とが整合しているランプの始動性及び発光管内壁の外観を評価したが、始動性及び発光管内壁の外観に問題は無かった。
【００４０】
（本実施形態の利点・効果）
(1)電極配置部を小径部管体としたので、電極先端とトリガーバンドとの間隔を近接状態で維持することが出来、十分なトリガー効果が得られ、良好な始動性を確保できる。
(2) 特に、カソード電極に於いては、カソード電極チップ部５ｂの近傍にトリガーバンドを配置することが出来、常にカソード電極チップ部５ｂからアークが発生する。即ち、カソード電極本体部５ａからのアーク発生を阻止できる。このため、ソード電極本体部５ａからアークが発生し、タングステンを飛散して黒化現象が生じるようなことが無い。
(3)電極配置部をシュリンク構造にすることで、電極温度の上昇を抑えることが出来る。このため、電極材の飛散による黒化現象を抑制することが出来る。
【００４１】
［まとめ］
以上、本発明の本実施形態に係るキセノンフラッシュランプに関して説明したが、本発明は、これらに限定されない。本実施形態に対して当業者が容易に成し得る追加・削除・変更。改良は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定まる。
【符号の説明】
【００４２】
２：電極配置部、  ３：発光部、  ４：電極配置部、  ５：カソード電極、  ５ａ：カソード電極本体部、  ５ｂ：カソード電極チップ部、  ６：アノード電極、  ８−１：トリガー線、  ８-２：大径部管体のトリガー線、  ８-３：小径部管体のトリガーバンド、  １０：キセノンフラッシュランプ，ランプ、  １２：白化現象、  １４：黒化現象、  ２０：電極配置部、  ３０：発光部、  ４０：電極配置部、  ５０：カソード電極、  ６０  アノード電極、  ８０−１：トリガー線、  ８０-２，８０-３：円環状トリガー線、  １００：従来品ランプ
ＩＤ：発光管内径，発光部内径，内径、  Ｌ：発光長、
【図１】
0006628208.tif 000004
【図２】
0006628208.tif 000005
【図３】
0006628208.tif 000006
【図４】
0006628208.tif 000007
【図５Ａ】
0006628208.tif 000008
【図５Ｂ】
0006628208.tif 000009
【図５Ｃ】
0006628208.tif 000010