(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス放電ランプ内の陰極と陽極との間に電荷を供給するステップであって、前記電荷は、前記ガス放電ランプ内のガスの少なくとも一部が電離される時、前記陰極と前記陽極との間で電気アークが生成されるように充分な電圧および電流を有するステップと、
前記放電電極に第１の電気パルスを供給するステップと、
前記放電電極に第２の電気パルスを供給するステップであって、前記第２の電気パルスを、前記第１の電気パルスの後で、かつ、３００マイクロ秒以下の範囲内のパルス間隔で生じさせるステップと、を含み、
これら第１の電気パルスと第２の電気パルスとから成る２つの電圧信号が、トリガーとなって前記ガス放電ランプ内の前記ガスを電離させ、それによって前記電気アークを生成させ、前記ガス放電ランプの単一の光放出を生成させる、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記単一の光放出は、少なくとも１ミリ秒間隔で定期的に間隔を置かれる一連の少なくとも３つの放出の１つであり、および、２つの電気パルスが各放出に対して供給される、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ガス放電ランプが、キセノンフラッシュランプである、ことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記ガス放電ランプが、所定の点弧電圧で再点弧時間を有する連続ガス放電ランプであり、そして、前記電気パルスが前記所定の点弧電圧で供給されると、前記第１および第２の電気パルスが、前記ランプに前記再点弧時間未満で再起動させる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第２のパルスが、前記第１のパルスの後で、３１マイクロ秒から１５０マイクロ秒の間に供給される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記第２のパルスが、前記第１のパルスの後で、３１マイクロ秒から１２５マイクロ秒の間に供給される、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
陰極、陽極および前記電極間に放電電極を有するガス放電ランプと、
前記陰極と前記陽極間に電圧を印加する電源と、
前記放電電極に第１の電気パルスおよび第２の電気パルスを供給するためのパルス発生器と、を含み、
前記パルス発生器は、前記第２の電気パルスを、前記第１の電気パルスの供給後、３００マイクロ秒以下の所定の範囲内のパルス間隔で前記放電電極に電圧信号として供給することで、前記ガス放電ランプ内のガスを電離させるものであり、
前記放電電極は、前記パルス発生器から供給された前記第１の電気パルスと前記第２の電気パルスの１組から成るダブルパルスがトリガーとなって、前記ガス放電ランプ内で前記陰極と陽極との間に１つの放電を発生させることを特徴とする装置。
【請求項８】
前記パルス発生器が、
前記第１の電気パルスを供給するための第１の回路と、
前記第２の電気パルスを供給するための第２の回路であって、前記第１の回路内にない少なくともいくつかの回路構成要素を有する第２の回路と、を備える請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記パルス発生器が前記第１の電気パルスおよび前記第２の電気パルスの両方を供給するための共有構成要素を有する回路を備える請求項７または８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記ガス放電ランプが、キセノンフラッシュランプである、ことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記ガス放電ランプが、連続的に動作して、かつ一連のフラッシュを供給するように設計されていないランプである、ことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記電源が、前記陰極と陽極との間の連続放電を生成し、前記連続放電が前記第１および第２の電気パルスの組によって開始される、ことを特徴とする請求項７〜９、または１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記所定の範囲内のパルス間隔が、３１マイクロ秒から３００マイクロ秒の間である、ことを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記所定の範囲内のパルス間隔が、３１マイクロ秒から１５０マイクロ秒の間である、ことを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記所定の範囲内のパルス間隔が、３１マイクロ秒から１２５マイクロ秒の間である、ことを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、キセノンフラッシュランプのようなガス放電ランプの点弧に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス放電ランプは、分光分析、写真撮影および生物学的殺菌を含む種々の用途に使われ
ることができる。一部のガス放電ランプ、例えばキセノンフラッシュランプの放射スペク
トルは紫外線（ＵＶ）波長を含むので、これらのランプは汚染除去のために使われること
ができる。同様に、この種のランプによって放射される紫外線がＵＶフラッシュ硬化また
はフラッシュ衛生化、汚染除去および殺菌のために使われることができる。
【０００３】
ガス放電ランプは透明電球内にキセノンまたはクリプトンのような希ガスを含む。この
ガスは、大気圧の上または下の圧力であることができる。ランプは、陰極および陽極を有
し、そこを通して電流が供給されて電気アークを作り出す。ガスが電極の間に電気エネル
ギーを導通するために、ガスは電離されてその電気抵抗を減少させる。一旦ガスが電離さ
れると、電気エネルギーはガスを通して導通して、ガスの分子を励起する。分子がそれら
の励起していないエネルギー状態に戻る時、それらは光エネルギーを放出する。
【０００４】
いくつかの種類のガス放電ランプは、連続光の放射よりむしろ一連の光パルスがランプ
から放射されるように、パルス制御された形態で動作されることができる。この種のラン
プでは、陰極および陽極両端に供給される電流は、連続方法で供給されるよりむしろ短い
バーストで放出される。これは、光の単一放出または「フラッシュ」に結びつく。
【０００５】
一般的に、ガスを電離するために、高電圧パルスが、電球の外側をくるむワイヤメッシ
ュのような、電球の外側の放電電極に印加される。ワイヤメッシュに電圧が印加されると
電球内部のガスが電離されて、ガスがその時、主電極を通して電気を導通することができ
る。この電離はまた、ランプ電極の一つ以上を通してランプに電圧を直接印加する、注入
トリガー法によって達成されることもできる。
【発明の開示】
【０００６】
放電電極に供給される高電圧パルスは、ガスが電気を導通するのを可能にするのに十分
なガスを常に電離するとは限らない。これは、種々の理由に起因することがありえる。例
えば、主電極が汚れているかまたは古いかもしれず、陰極が適切な割合で電子を放射して
いないかもしれず、または、ランプ内部のガス圧が高いかもしれない。ガスが適切に電離
することに失敗するとランプは放電しない。
【０００７】
実施態様が、ガス放電ランプの放電応答の信頼性を向上するための装置および方法のた
めに開示される。一実施態様において、複数点弧パルスが単一ランプ放電をトリガーする
ために生成される。急速な連続での、複数点弧パルスはガスの電離を改善し、ランプ放電
信頼性の向上に結びつくと信じられる。
【０００８】
一実施態様が、ガス放電ランプから一連の光放出を生成する方法を含む。
すなわち、本発明の装置は、ガス放電ランプ内の陰極と陽極との間に電荷を供給するステップであって、前記電荷は、前記ガス放電ランプ内のガスの少なくとも一部が電離される時、前記陰極と前記陽極との間で電気アークが生成されるように充分な電圧および電流を有するステップと、前記放電電極に第１の電気パルスを供給するステップと、前記放電電極に第２の電気パルスを供給するステップであって、前記第２の電気パルスを、前記第１の電気パルスの後で、かつ、３００マイクロ秒以下の範囲内で生じさせるステップと、を含み、これら第１の電気パルスと第２の電気パルスとから成る２つの電圧信号が、トリガーとなって前記ガス放電ランプ内の前記ガスを電離させ、それによって前記電気アークを生成させ、前記ガス放電ランプの単一の光放出を生成させる、ことを特徴とする方法である。
このガス放電ランプは、ガスを含んで、陰極、陽極および放電電極を有する。この一連の個々の放出は、少なくとも１ミリ秒互いに間隔を置かれる。個々の放出は、放電電極に２つの電気パルスを供給することによって発生する。２つの電気パルスの２番目は、第１のパルスから短時間内に生じる。陰極と陽極との間の電荷は、陰極と陽極との間に電気アークを生成するのに充分な電圧および電流である。
【０００９】
別の一実施態様が、ガス放電ランプ、パルス発生器および電源を有する装置を含む。このガス放電ランプは、陰極、陽極および放電電極を有する。このパルス発生システ
ムは、放電電極に第１の電気パルスおよび第２の電気パルスを供給する。第２のパルスは
、第１のパルスのすぐ後、生じる。電源は、第１および第２の電気パルスの組につき陰極
と陽極との間に１つの放電を発生させる。
【００１０】
更なる一実施態様が、ガス放電ランプ、パルス発生器および電源を有する装置を含む。
すなわち、本発明の装置は、陰極、陽極および前記電極間に放電電極を有するガス放電ランプと、前記陰極と前記陽極間に電圧を印加する電源と、前記放電電極に第１の電気パルスおよび第２の電気パルスを供給するためのパルス発生器と、を含み、前記パルス発生器は、前記第２の電気パルスを、前記第１の電気パルスの供給後、３００マイクロ秒以下の所定の範囲内のパルス間隔で前記放電電極に電圧信号として供給することで、前記ガス放電ランプ内のガスを電離させるものであり、前記放電電極は、前記パルス発生器から供給された前記第１の電気パルスと前記第２の電気パルスの１組から成るダブルパルスがトリガーとなって、前記ガス放電ランプ内で前記陰極と陽極との間に１つの放電を発生させることを特徴とする装置である。
このガス放電ランプは、陰極、陽極および放電電極を有する。このパルス発生器は、放電電極に第１の電気パルスおよび第２の電気パルスを供給する。第２のパルスは、第１のパルスの後で所定の時間内に生じる。電源は、第１および第２の電気パルスの組によって開始される陰極と陽極との間の連続放電を発生させる。
【００１１】
種々の実施態様において、２つのパルス（または電圧信号）間の時間は、３００マイク
ロ秒以下である。他の実施態様では、この時間は１５０マイクロ秒以下である。さらに他
の実施態様では、この時間は１２５マイクロ秒以下である。
【００１２】
このトリガー機構は、信頼性に関連した問題に対処することが公知の他の方法とともに
使われることができる。例えば、放射性ガスが、放電電極によって誘導されるのに必要な
電離の量を減少させるためにランプ内に供給されることができる。この機構は、ランプが
トリガーパルス信号に応答して放電したかどうか監視するフィードバックシステムととも
に使われることができる。トリガーパルス信号が供給されたあと、このフィードバックシ
ステムがランプ放電を検出しない場合、このシステムは別の点弧パルス信号を開始するこ
とができる。
【００１３】
本発明のさまざまな実施態様のより完全な理解のために、参照が添付の図面と共に以下
に記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、ガス放電ランプシステム１０の図である。システム１０はガス放電ランプ１０
０、具体的にはキセノンフラッシュランプを含む。ランプ１００は、ランプ真空管１０４
の対向端部を通して延伸する陰極１０１および陽極１０２を含む。陰極１０１および陽極
１０２によって、電気的接続がランプ真空管１０４内部のガスによってなされることがで
きる。ランプはさらに、放電電極１０３を含み、それは、ランプ真空管１０４の一部を取
り囲むワイヤによって形成される。この放電電極１０３を形成するワイヤは、それがラン
プ真空管１０４の一端から他端まで通過するにつれて、ランプ真空管１０４の一部の外側
をくるむ。他の実施態様では、陰極１０１または陽極１０２は放電電極として役立つこと
ができる。さらに他の実施態様において、放電電極はランプの内側に設置されることがで
きる。
【００１５】
ランプ１００からの放電を生成するために、電位が、主電源１０５によって陰極１０１と陽極１０２との間に印加される。この電位は、一旦ガスが電離されるならば、ランプ真空管１０４内のガスを通して電気アークを作り出すのに十分に高くなければならない。２０ｋＶ−３０ｋＶの範囲内の単一パルスの形態の電圧信号が、ガスを電離するために放電電極１０３に印加される。電離の際に、ガスの導電率が向上し、アークを陰極１０１と陽極１０２との間に形成することができる。
【００１６】
パルス光動作に対して、一連の電圧信号が、パルス発生器１０６によって放電
電極１０３に送られる。これらの信号は、毎秒１０００信号以下の周波数（すなわち１ミ
リ秒以上の周期）で生じることができる。各電圧信号は、アークおよび対応する閃光を作
り出すように設計されている。放電電極１０３に送られる電圧信号は、第１のパルスに接
近して間隔をあけられた第２のパルスを含み、それは、ガスを通してアークを得る可能性
を増大する。これは、ガスランプ放電応答の信頼性を向上させる。本発明の一実施態様に
おいて、この電圧信号（本発明では「電気パルス」と略称する。）は互いに３００マイクロ秒以下の範囲内に生じる２つのパルスを備える。このダブルパルスの組は、単一電球放電に対応する。
【００１７】
図２は、低点弧電圧で間隔を置いているダブルパルスを相関させる試験の結果を示す。
パルス間隔はマイクロ秒で測定され、かつ、ダブルパルスの組の２つのパルスを隔てる時
間の合計である。低点弧電圧は、４００ボルトの刻みで測定される（すなわち、Ｙ軸の４
の値は１６００ボルトの低点弧電圧を表す）。低点弧電圧が、ランプのガス内に存在する
電離のレベルの相対的程度として使われることができる。小さい低点弧電圧は、全ての他
の変数を固定したままで、大きい低点弧電圧より電離の相対的により高いレベルを指示す
る。小さい低点弧電圧を備えたランプは、大きい低点弧電圧を備えたランプより確実に放
電する。
【００１８】
図２に示すように、低点弧電圧の減少およびガス電離の改善（より高いランプ放電信頼
性に結びつく）は、約３００−４００マイクロ秒以下で間隔をあけたパルスによって生じ
る。このパルス間隔によって、ランプがさもなければ必要であったであろうものの約８８
％以下の低点弧電圧で点弧することができる。この試験は、ガス電離の更なる向上が約１
５０マイクロ秒以下のパルス間隔で生じることを示した。このパルス間隔によって、ラン
プがさもなければ必要であったであろうものの約７７％以下の低点弧電圧で点弧すること
ができる。１２５マイクロ秒未満のパルス間隔は、なお更なる改善を有する。このパルス
間隔によって、ランプがさもなければ必要であったであろうものの約７０％以下の低点弧
電圧で点弧することができる。図２内に図示はしていないが、追加的な改善が同様のパル
ス間隔を備えた第３のおよび第４のパルスを加えることによって観測された。
【００１９】
再び図１を参照して、キセノンフラッシュランプ１００の陰極１０１および陽極１０２
は主電源１０５に接続されている。一旦ガスが適切に電離されたならば、主電源１０５は
ランプ内のガスを通して電気アークを発生させるのに十分な電圧および電流を供給する。
例えば、主電源１０５は電荷を蓄積するキャパシタを含むことができる。この種の実施態
様において、キャパシタはランプ１００の陰極１０１および陽極１０２に接続される。ラ
ンプ１００内のガスが適切に電離されない時、電荷はキャパシタ内に含まれたままである
。ランプ１００内のガスが適切に電離される時、電荷は陰極１０１と陽極１０２との間の
ガスを通して導通される。
【００２０】
ガス放電ランプ１００内のガスは、放電電極１０３に接続されるパルス発生器１０６に
よって出力される電圧信号によって電離される。パルス発生器１０６は、放電電極１０３
に電圧信号として、互いに３００マイクロ秒以下の範囲内の２つのパルスを送る。この電
圧信号はランプ１００内のガスを電離し、それによって、アークがランプ１００内のガス
を通して形成することを可能にする。このアークは、ランプ１００からの光放出に結びつ
く。
【００２１】
図３は、図１の放電電極１０３に供給される点弧パルスの組と図１のランプ１００から
の光放出との間の相関関係を例示する。一実施態様において、電圧信号は複数の組の２つ
の点弧パルス３００を有する。２つの点弧パルス３００の個々の組が、対応するランプ放
電３０１をトリガーする。パルス間隔３０２で示すように、各組の第１および第２のパル
スは互いに３００マイクロ秒以下の範囲内で生じる。
【００２２】
パルス発生器１０６の一実施態様において、電圧信号の２つのそれぞれのパルスの各々
を発生させる２つの独立した回路がある。例えば、パルス発生器１０６は放電電極１０３
に並列に接続された２つのキャパシタを有することができる。この２つのキャパシタは、
互いに３００マイクロ秒以下の範囲内でそれらのそれぞれの蓄積電荷を放出するように制
御される（例えばデジタルコントローラによって）。他の実施態様では、２つのパルスを
発生させる回路および／または制御構成要素が共有される。パルス発生器１０６は３００マイクロ秒以下の範囲内で、キャパシタから第１のパルスを放出し、キャパシタを再充電し、かつキャパシタから第２のパルスを放出するように設計されることができる。実施態様は、パルス間隔を制御するためのタイミング回路を含むことができる。インダクタが、また、コンデンサの代わりに使われることができる。
【００２３】
一部の実施態様において、主電源１０５およびパルス発生器１０６の構成要素は共有さ
れることができる。主電源１０５はパルス発生器１０６の構成要素に電力を供給することができる。
【００２４】
トリガー回路の実施態様が、点弧パルスがランプ内のガスを電離する必要がある任意の
種類のランプを含む、種々のガス放電ランプに使われることができる。例えば、実施態様
が水銀ランプ、ハロゲン化金属ランプおよびナトリウムランプとともに使われることがで
きる。実施態様が、パルス制御されたランプ動作を伴う用途に使われることができ、そこ
において一連のダブルパルスが一連の閃光を点弧するのに用いられる。他の実施態様が、
連続ランプ放電を伴う用途に使われることができ、そこにおいて一組のダブルパルスがラ
ンプ放電を始めるのに用いられ、ランプに急速な始動特性を与える。例えば、キセノン短
アークランプ内のガスはランプ陰極と陽極との間にアークを開始するために一組のダブル
パルスによって電離されることができる。一旦アークが確立されると、電離は自動的に継
続する。
【００２５】
同様に、トリガー回路の実施態様は、動作していたが最近停止された連続ガス放電ラン
プを再起動するのに用いられることができる。一般的に、連続ガス放電ランプは「再点弧
時間」が欠点である。再点弧時間は連続ガス放電ランプが消されたあと、その間にランプ
が容易に再起動されることができない時間の合計である。この再開できないことは、少な
くとも部分的にランプ内部の高いガス圧に起因する。本発明の実施態様は、再点弧時間を
減少させるのに用いられることができる。
【００２６】
さらに、ダブルパルスはフラッシュが周期的な一連でなく、しかし、カメラフラッシュ
のように、散発的で、オンデマンドでフラッシュランプを点弧するのに用いられることが
できる。加えて、本発明の実施態様は、下記でリストされるもののような、多種多様な動
作パラメータにわたって動作するランプとともに機能する。
【００２７】
動作パラメータの範囲：
【００２８】
パルス幅：１／３ピークエネルギーで測定して０．１−１，０００マイクロ秒。
【００２９】
パルスあたりエネルギー：１−２，０００ジュール。
【００３０】
電圧信号反復周波数：毎秒単一信号または一（１）ないし千（１，０００）信号。
【００３１】
照射間隔：０．１ないし１０００秒、または単一パルスまたは連続パルシング。
【００３２】
ランプ形状（外形）：線形、螺旋形または渦巻設計。
【００３３】
分光出力：１００−１，０００ナノメートル。
【００３４】
ランプ冷却：環境、強制空気または水。
【００３５】
波長選択（ランプの外部）：広帯域または光学フィルタ選択式。
【００３６】
ランプ収容ウィンドウ：スペクトラルトランスミッション用の石英、ＳＵＰＲＡＳＩＬ
ブランド石英またはサファイヤ。
【００３７】
シーケンス：バーストモード、同期バーストモードまたは連続運転。
【００３８】
認識されるように、実施態様およびそのいくつかの詳細は、全て添付の特許請求の範囲
内に開示される本発明から逸脱することなく、さまざまな点において変更されることがで
きる。例えば、実施態様はキセノンフラッシュランプおよびキセノン短アークランプとと
もに使用するために記載されている。本発明の他の実施態様は、ハロゲン化金属ランプの
ような、高輝度放電ランプを起動するのに適している。更なる点弧パルスが各放電に対し
て供給されることができ、または、放電につき２つおよび２つだけであることができる。
したがって、図面および記述は本質において例証となるとみなされるべきであり、請求の
範囲内に指示される適用の範囲によって拘束するかまたは限定する意味であるとみなされ
るべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施態様に従う装置の図である。
【図２】本発明の一実施態様に従って実践される方法を試験することで得られる低点弧電圧とパルス間隔との間の関係を示すグラフである。
【図３】点弧パルスおよびランプ放電のグラフである。
【図１】
0005258749.tif 000002
【図２】
0005258749.tif 000003
【図３】
0005258749.tif 000004