(57)【要約】【課題】  高い光の利用効率が得られ、放電容器の強度が高い放電灯を構成することができる放電灯用電極およびフラッシュランプの提供。【解決手段】  放電灯用電極は、金属管と、当該金属管の内部に挿入された金属棒とが、絶縁層を介して気密に封止されてなり、前記金属棒および前記金属管の一方が放電電極とされると共に、前記金属棒および前記金属管の他方が始動用補助電極とされることを特徴とする。フラッシュランプは、放電容器と、当該放電容器の内部に互いに対向配置された一対の電極とを備え、前記一対の電極の少なくとも一方が、上記の放電灯用電極であり、当該放電灯用電極を構成する金属管が、前記放電容器に気密に封止されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管と、当該金属管の内部に挿入された金属棒とが、絶縁層を介して気密に封止されてなり、
前記金属棒および前記金属管の一方が放電電極とされると共に、
前記金属棒および前記金属管の他方が始動用補助電極とされることを特徴とする放電灯用電極。
【請求項２】
前記金属管が始動用補助電極とされ、
前記金属管の先端が、前記金属棒の先端に近接して位置する状態に伸びる突出部からなることを特徴とする請求項１に記載の放電灯用電極。
【請求項３】
放電容器と、当該放電容器の内部に互いに対向配置された一対の電極とを備え、
前記一対の電極の少なくとも一方が、請求項１または請求項２に記載の放電灯用電極であり、
当該放電灯用電極を構成する金属管が、前記放電容器に気密に封止されていることを特徴とするフラッシュランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯用電極およびこれを備えたフラッシュランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電灯は、主放電を行う主電極（陽極および陰極）の間に、イグナイタによりパルス的に高電圧を印加し、絶縁破壊を生じさせることによって放電灯を始動させている。この始動を確実に行うために、主電極とは別に、始動用補助電極（以下、「トリガープローブ」ともいう。）が設けられた放電灯がある。例としては、分析機器、半導体の検査などの光源として使用されるフラッシュランプが挙げられる。
【０００３】
図１０は、従来のフラッシュランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
このフラッシュランプは、楕円球形状の膨出部７３および当該膨出部７３の両端に連続して管軸方向外方に伸びる封止管部７４Ａ，７４Ｂを有し、内部に放電ガスが封入された発光管（放電容器）７１を有する。発光管７１内には、当該発光管７１の管軸Ｃに沿って、陰極７０および陽極７５が、１〜１０ｍｍの電極間距離ｄを介して互いに対向して配置されている。さらに、細線状のトリガープローブ８１，８２が、それぞれの先端８１ａ，８２ａが陰極７０の先端と陽極７５の先端を結ぶ直線からなる放電路上において互いに離間して位置されるよう、当該放電路の外側から放電路に向かって伸びる状態に、配置されており、始動時に高電圧を印加することにより、フラッシュランプの始動を補助している。
このフラッシュランプにおいては、発光管７１は、膨出部７３および封止管部７４Ａ，７４Ｂを有する第１の石英ガラス管７７に、直管状の第２の石英ガラス管７８が挿入されて金属箔８５，８６を挟んで溶着されることによって封止されている。
なお、図１０において、７０Ａ，７５Ａは陰極７０および陽極７５を支持する電極棒である。また、８３，８４はトリガープローブ８１，８２を支持すると共に金属箔８５，８６を介して外部リード８７，８８と電気的に接続された内部リード棒である。
【０００４】
しかしながら、このフラッシュランプは、十分な光の利用効率が得られるとは言えない。
すなわち、このフラッシュランプにおいては、トリガープローブ８１，８２が放電路の外側から放電路に向かって伸びる状態に配置されるために、トリガープローブ８１，８２の配置空間を確保しなければならない。従って、フラッシュランプ自体を大型化しなければならず、これに伴って、発光管７１の封止管部７４Ａ，７４Ｂの直径も自ずと太いものとしなければならない。例えば、特許文献１に開示されたフラッシュランプの発光管７１の封止管部７４Ａ，７４Ｂの直径はφ１３ｍｍ程度である。そして、これらのフラッシュランプが、放物面鏡からなる反射鏡と組み合わせて使用される場合に、封止管部の直径が大きいことによって、放物面鏡としてホール径の大きなものを使用しなければならず、その結果、光の利用効率が低下してしまう、という問題がある。また、輝点の近傍にトリガープローブ８１，８２やこれを支持するロッド状の内部リード棒８３，８４が存在することとなるため、輝点から出射される光が大きく遮られる結果、光の利用効率がさらに低下してしまう。
さらに、トリガープローブ８１，８２のための封止構造を個別に形成しなければならず、これにより、放電容器７１が強度の低いものとなってしまうので、高い封入圧や高いランプ入力が得られるフラッシュランプを実現することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０９４３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、高い光の利用効率が得られ、放電容器の強度が高い放電灯を構成することができる放電灯用電極およびこれを備えた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】
【０００７】
本発明の放電灯用電極は、金属管と、当該金属管の内部に挿入された金属棒とが、絶縁層を介して気密に封止されてなり、
前記金属棒および前記金属管の一方が放電電極とされると共に、
前記金属棒および前記金属管の他方が始動用補助電極とされることを特徴とする。
【０００８】
本発明の放電灯用電極においては、前記金属管が始動用補助電極とされる場合に、
前記金属管の先端が、前記金属棒の先端に近接して位置する状態に伸びる突出部からなることが好ましい。
【０００９】
本発明のフラッシュランプは、放電容器と、当該放電容器の内部に互いに対向配置された一対の電極とを備え、
前記一対の電極の少なくとも一方が、上記の放電灯用電極であり、
当該放電灯用電極を構成する金属管が、前記放電容器に気密に封止されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の放電灯用電極によれば、基本的に、放電灯においてトリガープローブの機能が発揮されながら、放電灯を形成するときに放電容器においてトリガープローブのための封止構造を個別に形成する必要がなく、従って、放電容器が高い強度を有する放電灯を構成することができる。
また、トリガープローブおよびこれを支持するための部材などによって、放電灯の輝点から射出される光が遮られることが防止されるので、放電灯に高い光の利用効率が得られる。
【００１１】
本発明のフラッシュランプによれば、上記の放電灯用電極が備えられているために、放電容器の細径化を図ることができ、従って、これを備える反射鏡内蔵型の放電灯の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の放電灯用電極の一例における構成の概略を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の放電灯用電極の作製方法の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の放電灯用電極の別の一例における構成の概略を示す断面図である。
【図４】本発明の放電灯用電極の別の一例における構成の概略を示す断面図である。
【図５】本発明の放電灯用電極の別の一例における構成の概略を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図６】本発明の放電灯用電極の別の一例における構成の概略を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図７】本発明の放電灯用電極の別の一例における構成の概略を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】本発明のフラッシュランプの一例における構成の概略を示す断面図である。
【図９】図８のフラッシュランプの点灯用回路の具体例を示す説明図である。
【図１０】従来のフラッシュランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の放電灯用電極およびこれを備えたフラッシュランプの実施の形態について説明する。
【００１４】
〔放電灯用電極〕
図１は、本発明の放電灯用電極の一例における構成の概略を示す正面図および断面図である。
この放電灯用電極１０は、金属管１２と、当該金属管１２の内部に挿入されたロッド状の金属棒１５とが、管状の絶縁層１８を介して気密に封止されてなるものである。金属棒１５、絶縁層１８および金属管１２は、すべて同軸状に配置されていることが好ましい。
この放電灯用電極１０は、金属棒１５および金属管１２の一方がフラッシュランプなどの放電灯の放電電極として使用されるものである。このとき、金属棒１５および金属管１２の他方が始動用補助電極として使用される。
以下において、金属棒１５が始動用補助電極（トリガープローブ）、金属管１２が放電電極として使用される場合について、説明する。
【００１５】
トリガープローブは、先端（図１（ｂ）において左端）が先鋭な形状を有するものである。
トリガープローブは、その先端が放電電極の先端を含む面（電極面）上に位置することは必須ではなく、始動時の予備放電が得ることができる程度に放電電極の近傍に位置すればよい。例えば、トリガープローブの先端は、当該電極面よりも前方（図１（ｂ）において左方）に突出して位置させることができる。
トリガープローブは、高融点金属によって構成され、例えばタングステンからなることが好ましい。
【００１６】
放電電極は、金属管１２の先端によって形成されており、図１の放電灯用電極１０においては、金属管１２は、管軸方向に伸びる金属基体管１２Ａと、当該金属基体管１２Ａの先端領域の外周面を覆う状態に形成された円管状の電極部１２Ｂとにより形成されている。
金属基体管１２Ａは、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などの耐熱性金属からなるものとすることができ、ＷまたはＭｏからなるものであることが好ましい。金属基体管１２ＡがＭｏよりなるものである場合は、絶縁層１８が例えば管状の部材よりなる場合に封着材を使用せずに当該絶縁層１８と金属基体管１２Ａとを封着することができる。
放電電極として動作する金属管１２の電極部１２Ｂは、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの易電子放射性物質が含浸された耐熱性金属からなるものとすることができる。
【００１７】
絶縁層１８は、例えばセラミックなどの絶縁管からなるものとすることができる。絶縁管を構成するセラミックとしては、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 などの電気絶縁性の高い耐熱セラミックスを使用することができ、高温時の安定性や熱膨張率適合性の観点から、Ａｌ2 Ｏ3 を用いることが好ましい。
絶縁層１８は、その先端が電極面上に位置することは必須ではなく、例えば当該電極面よりも後方（図１（ｂ）において右方）に位置するよう配置されていてもよい。
【００１８】
絶縁層１８を構成する絶縁管と金属棒１５または金属管１２との間は、放電灯用電極１０を放電灯の電極として用いた場合に放電空間が気密とされるよう、封止されている。具体的には、絶縁管および金属棒１５、絶縁管および金属基体管１２Ａのそれぞれの端部を、低融点ガラスを用いて光加熱によって封着する方法、活性金属法やメタライズによるロウ付けする方法などの方法によって、封止することができる。
【００１９】
〔放電灯用電極の作製方法〕
図２は、本発明の放電灯用電極の作製方法の一例を示す概略図である。
この例においては、放電灯用電極１０が、放電電極を構成する金属管１２の電極部１２Ｂが、タングステン、または、易電子放射性物質が混入されたタングステンによって構成されるものである場合の作製方法について説明する。
まず、タングステン製の棒１２ｘを所定の長さに切断し（図２（ａ））、この中心部に金属基体管１２Ａとなるモリブデン管を挿管することができる径の貫通孔１２ｈを形成して電極部１２Ｂを形成する（図２（ｂ））。次いで、当該電極部１２Ｂの貫通孔１２ｈに金属基体管１２Ａとなるモリブデン管を挿通し、ニッケルによって電極部１２Ｂと金属基体管１２Ａとなるモリブデン管とを接合する（図２（ｃ））。さらに、金属基体管１２Ａの管内に、絶縁層１８となるＡｌ2 Ｏ3 よりなるセラミック管を挿通すると共に、当該絶縁層１８となるセラミック管の管内にタングステン製のトリガープローブ（金属棒１５）を挿通する。そして、絶縁層１８となるセラミック管と金属基体管１２Ａとの間を全面で封着すると共に、絶縁層１８となるセラミック管と金属棒１５とを端部において封着し、これにより、放電灯用電極１０を作製することができる。
【００２０】
また、放電電極を構成する金属管１２の電極部１２Ｂがバリウム系酸化物を含浸させた材料によって構成されるものである場合は、当該金属管１２は、以下のように作製することができる。
すなわち、有機バインダー樹脂を含有するタングステン粉末と、金属基体管１２Ａとなるモリブデン管とをプレス型にセットし、圧力をかけて、タングステン粉末を電極部１２Ｂの形状にプレス成型し、これを水素炉中で加熱、焼成、脱脂処理した後、真空炉で加熱、焼成する。さらに、タングステン粉末によって成型された電極部１２Ｂとなる部材に、バリウム系酸化物を溶融含浸させることによって、金属管１２を作製することができる。
【００２１】
以上、本発明の放電灯用電極の実施形態について説明したが、本発明は上記の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。
例えば、図３に示されるように、金属管１２Ｓが、金属基体管およびこれの先端領域の外周面を覆う電極部が、互いに別部材として構成されずに、一体的に形成されたものであってもよい。
また例えば、図４に示されるように、金属管１２Ｔが、電極部１２ＴＢが円管状の胴部１２ＴＢ１と円錐台形状のテーパー部１２ＴＢ２とを有する形状のものであってもよい。このようなテーパー部１２ＴＢ２を有する電極部１２ＴＢによれば、光の放射効率を向上させることができる。
また例えば、金属管は、電極部の貫通孔の中途あるいは下端面と接合してもよい。
【００２２】
また例えば、放電灯用電極において、金属棒がトリガープローブとして用いられ、金属管が放電電極として用いられることに限定されず、金属棒が放電電極として用いられ、金属管がトリガープローブとして用いられてもよい。金属棒が放電電極として用いられる放電灯用電極によれば、これが使用された放電灯において輝点を固定的に安定化させることができる。
この場合、トリガープローブとして用いられる金属管は、その先端部が、金属棒の先端に近接して位置する状態に伸びる突出部からなるものとされる。
【００２３】
具体的には、図５に示されるように、突出部１７ａは、金属管１２の先端部（図５において左端部）の外周面にその基端部が接合され、先端部が金属棒１５の先端に近接するよう伸びる金属ワイヤよりなるものとすることができる。この金属ワイヤよりなる突出部１７ａは、複数設けられていてもよい。
また、図６に示されるように、突出部１７ｂは、金属管１２と一体的に形成されたものであって、金属管１２における電極面の一部から金属棒１５の先端に近接するよう伸びる円錘状のものであってもよい。
また、図７に示されるように、突出部１７ｃは、金属管１２と一体的に形成されたものであって、金属管１２における電極面の全面から金属棒１５の先端に近接するよう伸びる略リング状のものであってもよい。
【００２４】
さらに例えば、絶縁層１８は、管状の絶縁管を用いて形成することに限定されず、金属棒１５および金属管１２の間を、フリットガラスなどを用いて封着すると同時に当該フリットガラスによる絶縁層を形成してもよい。
また、蒸着法や湿式法などにより、金属棒１５の周囲に一体的に絶縁性の厚膜を被覆することによって、絶縁層を形成してもよい。
【００２５】
上記の放電灯用電極１０によれば、フラッシュランプ２０の電極として用いられたときにトリガープローブの機能が発揮されながら、放電容器２１においてトリガープローブのための封止構造を個別に形成する必要がなく、従って、放電容器２１が高い強度を有するフラッシュランプ２０を構成することができる。
また、トリガープローブおよびこれを支持するための部材などによって、フラッシュランプ２０の輝点から射出される光が遮られることが防止されるので、当該フラッシュランプ２０に高い光の利用効率が得られる。
【００２６】
〔フラッシュランプ〕
図８は、本発明のフラッシュランプの一例における構成の概略を示す説明用断面図である。
このフラッシュランプ２０は、円筒状であって、両端が封止されて内部に放電空間を区画する直管型の放電容器２１を備えてなり、この放電容器２１の一端から管軸方向内方に突出して上記の放電灯用電極１０が伸びて陰極として用いられている。また、放電容器２１の他端から管軸方向内方に突出して伸びた電極棒２２の先端に陽極２４が連接されており、当該放電容器２１内において放電灯用電極１０および陽極２４が互いに離間して対向する状態とされている。ここに、放電灯用電極１０と陽極２４との電極間距離は、例えば１〜５ｍｍである。
【００２７】
放電灯用電極１０は、放電容器２１内をその管軸Ｃに沿って外方に伸びて放電容器２１の一端から外部に導出されるよう、放電容器２１の一端において当該放電灯用電極１０の金属管１２が封着されて保持されている。
放電電極を構成する金属管１２の金属基体管１２ＡがＭｏよりなるものである場合は、金属基体管１２Ａの放電容器２１に封着すべき領域に封着材を巻回して溶着させることによって、当該放電容器２１と金属管１２とを封着することができる。放電電極を構成する金属管１２の金属基体管１２ＡがＷよりなるものである場合は、「Ｎｏ．１ガラス」（ゼネラルエレクトリック社製）を用いて段継シールによって封着することができる。
【００２８】
また、電極棒１２は、放電容器２１内をその管軸Ｃに沿って外方に伸びて放電容器２１の他端から外部に導出されるよう、放電容器２１の他端において封着されて保持されている。
【００２９】
放電容器２１内には、例えばキセノン（Ｘｅ）やクリプトン（Ｋｒ）、アルゴン（Ａｒ）などの希ガスを１種単独で、あるいは２種以上を混合したガスに、微量のＨ2 ガス、Ｎ2 ガス、Ｏ2 ガスなどの希ガス以外のガスが混合されて封入されている。
不活性ガスの封入圧は、１３ｋＰａ〜２ＭＰａ（１００Ｔｏｒｒ〜２０気圧）であることが好ましく、始動性の観点から、５３ｋＰａ〜０．５ＭＰａ（４００Ｔｏｒｒ〜５気圧）であることがより好ましい。
【００３０】
放電容器２１を構成する材料としては、例えば石英ガラス、モリブデンガラス、多結晶アルミナ、サファイアなどの透光性を有する材料を用いることができる。また、放電容器２１は、全長、外径および内径が特に限定されるものではなく、フラッシュランプ２０の用途に応じて、種々の形状のものとすることができるが、通常、全長は２０〜１００ｍｍ、外径は３〜１０ｍｍ、内径は２〜８ｍｍとされる。
【００３１】
陽極２４は、例えばランタン（Ｌａ）が添加されたタングステン焼結体により構成されている。
【００３２】
上記のフラッシュランプ２０の一構成例を示すと、放電容器２１の外径が８ｍｍ、内径が６ｍｍ、放電灯用電極１０（陰極）を構成する金属管１２の電極部１２Ｂの外径が４ｍｍ、長さが４ｍｍ、金属管１２の金属基体管１２Ａの外径が２ｍｍ、内径が１．４ｍｍ、絶縁層１５を構成する絶縁管の外径が１．２ｍｍ、内径が０．８ｍｍ、金属棒１５（トリガープローブ）の外径が０．５ｍｍ、放電灯用電極１０と陽極２４との電極間距離が１．５ｍｍである。
【００３３】
図９は、図８のフラッシュランプの点灯用回路の具体例を示す説明図である。この点灯用回路においては、直流電源３０に接続されたコンデンサ３３の高電圧側に陽極２４に係る電極棒２２が電気的に接続され、当該コンデンサ３３の低電圧側に放電灯用電極１０の金属管１２が接続されることにより、フラッシュランプ２０が接続されている。
一方、トリガー回路３５の高圧出力が、トリガープローブである金属棒１５に接続されている。このトリガー回路３５とトリガープローブとの間には、コンデンサなどの素子が挿入されていてもよい。
コンデンサ３３とフラッシュランプ２０との間、および、トリガー回路３５とトリガープローブである金属棒１５との間には、インピーダンス成分３６，３８が挿入されていてもよい。また、コンデンサ３３とフラッシュランプ２０との間のインピーダンス成分３６と直列に、または、インピーダンス成分３６の代わりに、ダイオードなどの整流素子が挿入されていてもよい。
【００３４】
以上のような構成を有するフラッシュランプ２０においては、まず、直流電源３０からの電圧によりコンデンサ３３が充電される。このコンデンサ３３が所定の電圧まで充電された状態において、トリガー回路３５により、金属管１２とトリガープローブである金属棒１５との間に、２〜２０ｋＶのパルス状のトリガー電圧が印加される。これにより、放電容器２１内の金属基体管１２Ａまたは電極部１２Ｂと、トリガープローブである金属棒１５との間に予備放電が発生する。次いで、放電灯用電極１０（陰極）と陽極２４との間に絶縁破壊が生じ、コンデンサ３３に蓄えられた電荷が電極間を通過して放電されることにより、封入された発光ガスが発光する。
【００３５】
以上のフラッシュランプ２０は、例えばセラミック反射鏡内蔵型フラッシュランプに組み込まれるフラッシュランプとして好適に用いることができる。
セラミック反射鏡内蔵型フラッシュランプは、具体的には、上記のフラッシュランプ２０を、例えば回転楕円面状の光反射面を有する凹面反射鏡に、当該フラッシュランプ２０の輝点が当該凹面反射鏡の第１焦点に位置するよう配置されることによって、形成することができる。
【００３６】
上記のフラッシュランプ２０によれば、上記の放電灯用電極１０が備えられているために、放電容器２１の細径化を図ることができ、従って、これを備える反射鏡内蔵型フラッシュランプなどの光源装置の小型化を図ることができる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の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。
例えば、陰極のみが放電灯用電極１０によって構成されることに限定されず、陰極および陽極の両方が放電灯用電極１０によって構成されていてもよい。また、陽極のみが放電灯用電極１０によって構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０  放電灯用電極
１２，１２Ｓ，１２Ｔ  金属管
１２Ａ  金属基体管
１２Ｂ  電極部
１２ｈ  貫通孔
１２ｘ  棒
１２ＴＢ  電極部
１２ＴＢ１  胴部
１２ＴＢ２  テーパー部
１５  金属棒
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ  突出部
１８  絶縁層
２０  フラッシュランプ
２１  放電容器
２２  電極棒
２４  陽極
３０  直流電源
３３  コンデンサ
３５  トリガー回路
３６，３８  インピーダンス成分
７０  陰極
７０Ａ  電極棒
７１  発光管（放電容器）
７３  膨出部
７４Ａ，７４Ｂ  封止管部
７５  陽極
７５Ａ  電極棒
７７  第１の石英ガラス管
７８  第２の石英ガラス管
８１，８２  トリガープローブ
８１ａ，８２ａ  先端
８３，８４  内部リード棒
８５，８６  金属箔
８７，８８  外部リード
【図１】
2016035863.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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