ショートアーク型フラッシュランプ
【課題】 高入力点灯が可能であり、しかも確実なトリガ点灯が可能である、コンパクトで新規なシール構造を有するショートアーク型フラッシュランプを提供すること。
【解決手段】
このショートアーク型フラッシュランプは、第１の石英ガラス管および第２の石英ガラス管の一方が他方に挿入されて形成される二重管部分が互いに溶着されてなる発光管を備え、当該発光管の内部には、一対の主電極が互いに対向配置されると共に少なくとも１つの始動用補助電極が前記主電極間に位置されるよう配置されており、各々先端に前記主電極を具える第１の電極棒および第２の電極棒が、前記発光管の両端の各々から管軸方向外方に導出されるよう、前記発光管に対して封着されており、先端に前記始動用補助電極を具える内部リードが、前記発光管の二重管部分において気密に埋設された金属箔を介して外部リードと電気的に接続された構成とされている。
【解決手段】
このショートアーク型フラッシュランプは、第１の石英ガラス管および第２の石英ガラス管の一方が他方に挿入されて形成される二重管部分が互いに溶着されてなる発光管を備え、当該発光管の内部には、一対の主電極が互いに対向配置されると共に少なくとも１つの始動用補助電極が前記主電極間に位置されるよう配置されており、各々先端に前記主電極を具える第１の電極棒および第２の電極棒が、前記発光管の両端の各々から管軸方向外方に導出されるよう、前記発光管に対して封着されており、先端に前記始動用補助電極を具える内部リードが、前記発光管の二重管部分において気密に埋設された金属箔を介して外部リードと電気的に接続された構成とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショートアーク型フラッシュランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ストロボ、高速画像機器、分光分析機器、あるいは発光分析機器などの光源としてフラッシュランプが広く利用されている。
図５は、従来におけるショートアーク型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６０は、ガラス製のバルブ６１内において、一対の陰極６２および陽極６３が互いに対向して配置されると共に、トリガ電極６５およびスパーカ電極６６よりなる始動用補助電極が配設されており、各々これらの電極が先端に連設された電極棒（リードピン）７０がバルブ６１の底部に設けられた、バルブ６１と同一のガラス製のステム６８を貫通して外部に導出された構成とされている。このような構成のフラッシュランプ６０は、例えば特許文献１に開示されている。
電極棒７０としては、バルブ６１およびステム６８を構成する例えば硬質ガラスと略同等の大きさの熱膨張係数を有する金属、例えばコバール金属（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）が用いられている。
しかしながら、このような構成のフラッシュランプ６０においては、ランプ入力を大きくすると、ステム６８と電極棒７０との熱膨張差による応力によって、ステム部分が割れてしまうことがあるため、ランプ入力を例えば２０Ｗ程度の大きさとすることしかできない。
【０００３】
また、このようなフラッシュランプにおいては、ステムを、溶融ガラスではなく、粉末ガラスの焼結体により構成することにより耐応力性を高め、ランプ入力を大きくすることが行われている（例えば特許文献２参照）が、このような構造のものであっても、大きな熱膨張係数を有する硬質ガラスを用いているので、ランプ入力の大きさには制限があり、最大でも６０Ｗ程度とすることしかできない。
【０００４】
一方、産業界からは、より広い範囲を撮影することのできる高入力写真撮影用のショートアーク型フラッシュランプや、より大きなエネルギーを放射することのできる化学反応用のショートアーク型フラッシュランプが要望されており、高入力点灯可能に構成されていることが求められている。
このようなショートアーク型フラッシュランプにおけるバルブを構成する材料としては、熱膨張係数が小さく、比較的種類が多く、また入手が容易であるなどの理由から、石英ガラスを用いることが最も望ましいが、主放電に係る電極（陰極および陽極）の電極棒と始動用補助電極に係る電極棒の複数のものをコンパクトにシールする設計は難しく、このようなショートアーク型フラッシュランプは存在していないのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０４−１０６８３２号公報
【特許文献２】特開平１０−３０２７２９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、高入力点灯が可能であり、しかも確実なトリガ点灯が可能である、コンパクトで新規なシール構造を有するショートアーク型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】
本発明のショートアーク型フラッシュランプは、第１の石英ガラス管および第２の石英ガラス管の一方が他方に挿入されて形成される二重管部分が互いに溶着されてなる発光管を備え、当該発光管の内部には、一対の主電極が互いに対向配置されると共に少なくとも１つの始動用補助電極が前記主電極間に位置されるよう配置されており、
各々先端に前記主電極を具える第１の電極棒および第２の電極棒が、前記発光管の両端の各々から管軸方向外方に導出されるよう、前記発光管に対して封着されており、
先端に前記始動用補助電極を具える内部リードが、前記発光管の二重管部分において気密に埋設された金属箔を介して外部リードと電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のショートアーク型フラッシュランプにおいては、前記発光管内には、前記第１の電極棒および前記第２の電極棒のいずれか一方と、前記始動用補助電極に係る内部リードとを支持する共通のサポータ部材が配置された構成とされていることが好ましい。
【０００９】
また、本発明のショートアーク型フラッシュランプにおいては、前記始動用補助電極を２つ以上具えており、
当該始動用補助電極の各々が前記内部リードを介して接続される前記金属箔の複数が、周方向に異なる位置に配置された構成とされていることが好ましい。
【００１０】
さらにまた、本発明のショートアーク型フラッシュランプにおいては、前記第１の電極棒および前記第２の電極棒は、前記発光管に対して段継ぎガラスによって封着された構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のショートアーク型フラッシュランプによれば、主電極に係る第１の電極棒および第２の電極棒がいわゆるロッドシールにより石英ガラス製の発光管に対して封着されていることにより、高い耐熱衝撃性を有する構成とすることができるので、主電極に対する高入力が可能となる。しかも、始動用補助電極は、主放電点灯させるために弱い放電を発生させることができればよく、当該始動用補助電極に流れる電流は小さいので、始動用補助電極に係る内部リードがいわゆる箔シールにより石英ガラス製の発光管に対して封着された構成を採用することができ、当該箔シール構造を、一方が他方に対して挿入される２つの石英ガラス管の二重管部分に形成することにより、コンパクトで新規なシール構造を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のショートアーク型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。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示すショートアーク型フラッシュランプにおける陰極の構造を示す拡大図である。
【図４】本発明のショートアーク型フラッシュランプの製造方法の一例を示す説明図である。
【図５】従来におけるショートアーク型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、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明のショートアーク型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、図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示すショートアーク型フラッシュランプにおける陰極の構造を示す拡大図である。
このショートアーク型フラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」という。）１０は、発光空間を形成する例えば楕円球形状の膨出部１３および当該膨出部１３の両端に連続して管軸方向外方に伸びる封止管部１４Ａ，１４Ｂを有する第１の石英ガラス管１２と、直管状の第２の石英ガラス管１８とが、第２の石英ガラス管１８の他端側開口部（図１において右端側開口部）が第１の石英ガラス管１２における一方の封止管部１４Ａの一端側開口部（図１において左端側開口部）に挿入され、これにより形成される二重管部分１５が互いに溶着されてなる発光管１１を備えている。そして、発光管１１内には、例えばキセノン（Ｘｅ）やクリプトン（Ｋｒ）などの希ガスが単独で、あるいは、微量のＨ2 ガスまたはＮ2 ガスと希ガスとの混合ガスが封入されている。
【００１４】
また、発光管１１の内部には、一対の主電極である陰極２０および陽極２５が、互いに対向して配置されており、各々先端に陰極２０および陽極２５が連接された第１の電極棒２１および第２の電極棒２６が、発光管１１内をその管軸Ｃに沿って外方に伸びて発光管１１の両端から外部に導出されるよう、発光管１１の両端において、段継ぎガラス１９によって封着（ロッドシール）されている。ここに、陰極２０と陽極２５との電極間距離ｄは、例えば１〜１０ｍｍである。
陰極２０および陽極２５は、例えば酸化バリウム（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タングステン焼結体により構成されている。
第１の電極棒２１および第２の電極棒２６は、例えばタングステンにより構成されている。
【００１５】
この実施の形態に係るフラッシュランプ１０においては、発光管１１の内部に、例えば２つのトリガ電極３０Ａ，３０Ｂ、および、放電を安定して生じさせるためのスパーカ電極４０よりなる始動用補助電極が配置されている。
【００１６】
各々のトリガ電極３０Ａ，３０Ｂは、例えば細い線状に形成されており、先端部が陰極２０の先端と陽極２５の先端を結ぶ中心線上において互いに離間して位置されるよう、配置されている。そして、各々先端にトリガ電極３０Ａ，３０Ｂが接続されたロッド状の内部リード（以下、「内部リード棒」という。）３１Ａ，３１Ｂが、発光管１１内において陰極２０に係る第１の電極棒２１と互いに平行に管軸方向外方に伸び、発光管１１の二重管部分１５における周方向に異なる位置、例えば発光管１１の管軸Ｃを挟んで互いに対向する位置に気密に埋設された金属箔３５Ａ，３５Ｂを介して、外部リード３８Ａ，３８Ｂに電気的に接続されており、これにより、箔シール構造が形成されている。
この実施の形態に係るフラッシュランプ１０におけるトリガ電極３０Ａ，３０Ｂは、先端に向かうに従って陽極２５に接近するよう発光管１１の管軸Ｃに対して傾斜して配置されている。一方のトリガ電極３０Ａの先端と陰極２０の先端との離間距離および他方のトリガ電極３０Ｂの先端と陽極２５の先端との離間距離は、例えば、陰極２０と陽極２５との電極間距離ｄが３．０ｍｍである場合には、０．５〜１．５ｍｍである。
各々のトリガ電極３０Ａ，３０Ｂは、例えばニッケル、タングステンあるいはそれらを含む合金により構成されており、内部リード棒３１Ａ，３１Ｂは、例えばタングステンにより構成されている。
【００１７】
スパーカ電極４０は、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）よりなる円柱状の頭部４１およびこの頭部４１に連続する軸部４２とを有し、頭部４１に接続された例えばニッケルよりなる金属箔４３の一端部が陰極２０に係る第１の電極棒２１の外周面に接続されていると共に、軸部４２に例えばタングステンよりなる内部リード線４４が接続されている。そして、内部リード線４４は、発光管１１の二重管部分１５において、トリガ電極３０Ａ，３０Ｂに係る金属箔３５Ａ，３５Ｂと電気的に絶縁された状態で、気密に埋設された金属箔４５を介して、外部リード線４８に電気的に接続されており、これにより、箔シール構造が形成されている。
【００１８】
また、この実施の形態に係るフラッシュランプ１０においては、例えば石英ガラスよりなり、陰極２０に係る第１の電極棒２１、２つのトリガ電極３０Ａ，３０Ｂに係る内部リード棒３１Ａ，３１Ｂ、および、スパーカ電極４０に係る内部リード線４４を支持する共通のサポータ部材５０が配置されている。このような構成とされていることにより、後述するフラッシュランプ１０の製造過程において、陰極２０、トリガ電極３０Ａ，３０Ｂ、および、スパーカ電極４０を適正な位置に配置することができる。
【００１９】
上記のフラッシュランプ１０の一構成例を示すと、発光管１１を構成する第１の石英ガラス管１２における封止管部１４Ａ，１４Ｂの外径が１０ｍｍ、厚みが１．５ｍｍ、第２の石英ガラス管１８の厚みが１．０ｍｍ、第１の電極棒２１および第２の電極棒２６の外径がφ２．０ｍｍ、長さが５０ｍｍ、金属箔３５Ａ，３５Ｂの厚さが２５μｍ、幅が５ｍｍ、長さが１５ｍｍ、陰極２０と陽極２５との電極間距離ｄが３ｍｍ、トリガ電極３０Ａ，３０Ｂの外径が０．２〜０．５ｍｍ、内部リード棒３１Ａ，３１Ｂの外径がφ１．０ｍｍである。また、フラッシュランプ１０の点灯条件は、ランプ入力（最大）が３００Ｗ、点灯周波数が６０Ｈｚ、パルス幅１５μｓ、１回の発光エネルギーが５０Ｊである。
【００２０】
以下、上記のフラッシュランプ１０の製造方法の一例について説明する。
先ず、図４（Ａ）に示すように、陰極２０を第１の電極棒２１の先端にニッケルなどのロウ材によってロウ接し、第１の電極棒２１の基端部に、当該第１の電極棒２１の構成材料の熱膨張係数と発光管を構成する石英ガラスの熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する中間ガラス材料１９Ａを固着させた（玉巻きした）状態で、直管状の第２の石英ガラス管１８内に挿入して配置し、ガラス旋盤に取付ける。
次いで、図４（Ｂ）に示すように、第２の石英ガラス管１８の一端部を、管軸Ｃを中心に回転させながら、酸水素バーナー５８で加熱することにより、第２の石英ガラス管１８と中間ガラス材料１９Ａとを一体的に融着させて第２の石英ガラス管１８の一端部を気密に封止（ロッドシール）する。このとき、第２の石英ガラス管１８内が正圧状態となるよう第２の石英ガラス管１８の他端開口部より空気を導入し、シール部を膨らませる。
そして、図４（Ｃ）に示すように、第２の石英ガラス管１８の他端部を陰極２０および第１の電極棒２１の先端側部分が露出されるよう切断すると共に、第１の電極棒２１の露出部分に当該第１の電極棒２１の構成材料と略同一の大きさの熱膨張係数を有するガラス材料よりなるサポータ部材５０を固着する。その後、先端にトリガ電極３０Ａ，３０Ｂを接続した内部リード棒３１Ａ，３１Ｂの基端部を金属箔３５Ａ，３５Ｂの一端側に接続すると共に金属箔３５Ａ，３５Ｂの他端側に外部リード３８Ａ，３８Ｂを接続したトリガ電極構造体における内部リード棒３１Ａ，３１Ｂを、サポータ部材５０に支持固定させると共に、スパーカ電極４０における金属箔４３を第１の電極棒２１の外周面にスポット溶接した状態で、内部リード線をサポータ部材５０に支持固定させ、陰極側構造体２０Ａを作製する。
【００２１】
一方、上記と同様に、陽極２５を第２の電極棒２６の先端部にニッケルなどのロウ材によってロウ接し、第２の電極棒２６の基端部に、当該電極棒の構成材料の熱膨張係数と発光管を構成する石英ガラスの熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する中間ガラス材料１９Ａを固着させた（玉巻きした）状態で、排気管１２Ｂを有する直管状の第１の石英ガラス管構成材料１２Ａ内に挿入して配置し、ガラス旋盤に取付ける（図４（Ｄ）参照。）。
そして、図４（Ｄ）に示すように、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａの他端部を、管軸Ｃを中心に回転させながら、酸水素バーナー５８で加熱することにより、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａを縮径して他方の封止管部１３Ｂを形成すると共に、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａにおける他方の封止管部１３Ｂと中間ガラス材料１９Ａとを酸水素バーナー５８で加熱して一体的に融着させて第１の石英ガラス管構成材料１２Ａの他端部を気密に封止（ロッドシール）し、陽極側構造体２５Ａを作製する。
【００２２】
その後、図４（Ｅ）に示すように、陰極側構造体２０Ａを陽極側構造体２５Ａにおける第１の石英ガラス管構成材料１２Ａの一端開口部から挿入して配置すると共に、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａの一端開口部を片側Ｏ−リング５５によりシールし、この状態で、図４（Ｆ）に示すように、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａの排気管１２Ｂより真空に引きながら、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａにおける、陰極側構造体２０Ａにおけるトリガ電極３０Ａ，３０Ｂに係る金属箔３５Ａ，３５Ｂおよびスパーカ電極４０に係る金属箔４５に対応する箇所を、管軸Ｃを中心に回転させながら、その外周面側から酸水素バーナー５８で強熱することにより縮径（シュリンク）して一方の封止管部１３Ａを形成し、これにより、一方の封止管部１３Ａの内周面と第２の石英ガラス管１８の外周面とを溶着してトリガ電極３０Ａ，３０Ｂに係る金属箔３５Ａ，３５Ｂ、およびスパーカ電極４０に係る金属箔４５を気密に封止する。
そして、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａの余分な部分を切断して第１の石英ガラス管１２を形成すると共に、排気管１２Ｂに接続した真空引き装置により排気した後、第１の石英ガラス管１２内に所定のガス（例えばＸｅガス）を所定量封入し、排気管１２Ｂをバーナーで封じ切ることにより発光管１１を形成し、以って、図１に示すフラッシュランプ１０を得ることができる。
【００２３】
上記のフラッシュランプ１０においては、陰極２０および陽極２５の間に所定の電圧が印加されると共に、スパーカ電極４０、トリガ電極３０Ａ，３０Ｂおよび陽極２５にパルス電圧が印加されると、先ず、スパーカ電極４０で予備放電が行われて紫外線が放射され、この紫外線により陰極２０、陽極２５およびトリガ電極３０Ａ，３０Ｂから光電子が放出され、発光管１１内の例えばキセノンガスが電離される。その後、陰極２０とトリガ電極３０Ａ，３０Ｂとの予備放電が生じ、これらの予備放電によって陰極２０と陽極２５との間に予備放電路が形成されて陰極２０から陽極２５に向けて電子が放出され、これにより、陰極２０と陽極２５との間でアーク放電（主放電）が生じ、フラッシュランプ１０が点灯される。
【００２４】
而して、上記のフラッシュランプ１０によれば、陰極２０に係る第１の電極棒２１および陽極２５に係る第２の電極棒２６がいわゆるロッドシールにより石英ガラス製の発光管１１に対して封着されていることにより、高い耐熱衝撃性を有する構成とすることができるので、例えば３００Ｗ程度のランプ入力での高入力点灯が可能となる。しかも、スパーカ電極４０およびトリガ電極３０Ａ，３０Ｂは、主放電（アーク放電）点灯させるために弱い放電を発生させることができればよく、当該スパーカ電極４０およびトリガ電極３０Ａ，３０Ｂに流れる電流は小さいので、スパーカ電極４０に係る内部リード線４４およびトリガ電極３０Ａ，３０Ｂに係る内部リード棒３１Ａ，３１Ｂがいわゆる箔シールにより石英ガラス製の発光管１１に対して封着された構成を採用することができ、当該箔シール構造を、第２の石英ガラス管１８が第１の石英ガラス管１２に対して挿入されて形成される二重管部分１５に形成することにより、コンパクトで新規なシール構造を有するものとなる。
【００２５】
以上のフラッシュランプ１０は、ランプ自体を小型のものとして構成することができるので、適宜のリフレクタと組み合わせて用いる場合に極めて有用である。
【００２６】
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、一方のトリガ電極に係る内部リード棒が発光管における陽極側において外部に導出されるよう、陰極側と同様の箔シール構造が形成された構成とされていてもよい。また、トリガ電極の数は２つに限定されるものではなく、２つ以上のトリガ電極を配置した構成とされる場合には、トリガ電極の配置方法は適宜に設定することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０ ショートアーク型フラッシュランプ
１１ 発光管
１２ 第１の石英ガラス管
１２Ａ 第１の石英ガラス管構成材料
１２Ｂ 排気管
１３ 膨出部
１４Ａ，１４Ｂ 封止管部
１５ 二重管部分
１８ 第２の石英ガラス管
１９ 段継ぎガラス
１９Ａ 中間ガラス材料
２０ 陰極
２０Ａ 陰極側構造体
２１ 第１の電極棒
２５ 陽極
２５Ａ 陽極側構造体
２６ 第２の電極棒
Ｃ 管軸
３０Ａ，３０Ｂ トリガ電極
３１Ａ，３１Ｂ 内部リード（内部リード棒）
３５Ａ，３５Ｂ 金属箔
３８Ａ，３８Ｂ 外部リード
４０ スパーカ電極
４１ 頭部
４２ 軸部
４３ 金属箔
４４ 内部リード線
４５ 金属箔
４８ 外部リード線
５０ サポータ部材
５５ 片側Ｏ−リング
５８ 酸水素バーナー
６０ フラッシュランプ
６１ バルブ
６２ 陰極
６３ 陽極
６５ トリガ電極
６６ スパーカ電極
６８ ステム
７０ 電極棒（リードピン）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショートアーク型フラッシュランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ストロボ、高速画像機器、分光分析機器、あるいは発光分析機器などの光源としてフラッシュランプが広く利用されている。
図５は、従来におけるショートアーク型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６０は、ガラス製のバルブ６１内において、一対の陰極６２および陽極６３が互いに対向して配置されると共に、トリガ電極６５およびスパーカ電極６６よりなる始動用補助電極が配設されており、各々これらの電極が先端に連設された電極棒（リードピン）７０がバルブ６１の底部に設けられた、バルブ６１と同一のガラス製のステム６８を貫通して外部に導出された構成とされている。このような構成のフラッシュランプ６０は、例えば特許文献１に開示されている。
電極棒７０としては、バルブ６１およびステム６８を構成する例えば硬質ガラスと略同等の大きさの熱膨張係数を有する金属、例えばコバール金属（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）が用いられている。
しかしながら、このような構成のフラッシュランプ６０においては、ランプ入力を大きくすると、ステム６８と電極棒７０との熱膨張差による応力によって、ステム部分が割れてしまうことがあるため、ランプ入力を例えば２０Ｗ程度の大きさとすることしかできない。
【０００３】
また、このようなフラッシュランプにおいては、ステムを、溶融ガラスではなく、粉末ガラスの焼結体により構成することにより耐応力性を高め、ランプ入力を大きくすることが行われている（例えば特許文献２参照）が、このような構造のものであっても、大きな熱膨張係数を有する硬質ガラスを用いているので、ランプ入力の大きさには制限があり、最大でも６０Ｗ程度とすることしかできない。
【０００４】
一方、産業界からは、より広い範囲を撮影することのできる高入力写真撮影用のショートアーク型フラッシュランプや、より大きなエネルギーを放射することのできる化学反応用のショートアーク型フラッシュランプが要望されており、高入力点灯可能に構成されていることが求められている。
このようなショートアーク型フラッシュランプにおけるバルブを構成する材料としては、熱膨張係数が小さく、比較的種類が多く、また入手が容易であるなどの理由から、石英ガラスを用いることが最も望ましいが、主放電に係る電極（陰極および陽極）の電極棒と始動用補助電極に係る電極棒の複数のものをコンパクトにシールする設計は難しく、このようなショートアーク型フラッシュランプは存在していないのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０４−１０６８３２号公報
【特許文献２】特開平１０−３０２７２９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、高入力点灯が可能であり、しかも確実なトリガ点灯が可能である、コンパクトで新規なシール構造を有するショートアーク型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】
本発明のショートアーク型フラッシュランプは、第１の石英ガラス管および第２の石英ガラス管の一方が他方に挿入されて形成される二重管部分が互いに溶着されてなる発光管を備え、当該発光管の内部には、一対の主電極が互いに対向配置されると共に少なくとも１つの始動用補助電極が前記主電極間に位置されるよう配置されており、
各々先端に前記主電極を具える第１の電極棒および第２の電極棒が、前記発光管の両端の各々から管軸方向外方に導出されるよう、前記発光管に対して封着されており、
先端に前記始動用補助電極を具える内部リードが、前記発光管の二重管部分において気密に埋設された金属箔を介して外部リードと電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のショートアーク型フラッシュランプにおいては、前記発光管内には、前記第１の電極棒および前記第２の電極棒のいずれか一方と、前記始動用補助電極に係る内部リードとを支持する共通のサポータ部材が配置された構成とされていることが好ましい。
【０００９】
また、本発明のショートアーク型フラッシュランプにおいては、前記始動用補助電極を２つ以上具えており、
当該始動用補助電極の各々が前記内部リードを介して接続される前記金属箔の複数が、周方向に異なる位置に配置された構成とされていることが好ましい。
【００１０】
さらにまた、本発明のショートアーク型フラッシュランプにおいては、前記第１の電極棒および前記第２の電極棒は、前記発光管に対して段継ぎガラスによって封着された構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のショートアーク型フラッシュランプによれば、主電極に係る第１の電極棒および第２の電極棒がいわゆるロッドシールにより石英ガラス製の発光管に対して封着されていることにより、高い耐熱衝撃性を有する構成とすることができるので、主電極に対する高入力が可能となる。しかも、始動用補助電極は、主放電点灯させるために弱い放電を発生させることができればよく、当該始動用補助電極に流れる電流は小さいので、始動用補助電極に係る内部リードがいわゆる箔シールにより石英ガラス製の発光管に対して封着された構成を採用することができ、当該箔シール構造を、一方が他方に対して挿入される２つの石英ガラス管の二重管部分に形成することにより、コンパクトで新規なシール構造を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のショートアーク型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。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示すショートアーク型フラッシュランプにおける陰極の構造を示す拡大図である。
【図４】本発明のショートアーク型フラッシュランプの製造方法の一例を示す説明図である。
【図５】従来におけるショートアーク型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、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明のショートアーク型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、図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示すショートアーク型フラッシュランプにおける陰極の構造を示す拡大図である。
このショートアーク型フラッシュランプ（以下、単に「フラッシュランプ」という。）１０は、発光空間を形成する例えば楕円球形状の膨出部１３および当該膨出部１３の両端に連続して管軸方向外方に伸びる封止管部１４Ａ，１４Ｂを有する第１の石英ガラス管１２と、直管状の第２の石英ガラス管１８とが、第２の石英ガラス管１８の他端側開口部（図１において右端側開口部）が第１の石英ガラス管１２における一方の封止管部１４Ａの一端側開口部（図１において左端側開口部）に挿入され、これにより形成される二重管部分１５が互いに溶着されてなる発光管１１を備えている。そして、発光管１１内には、例えばキセノン（Ｘｅ）やクリプトン（Ｋｒ）などの希ガスが単独で、あるいは、微量のＨ2 ガスまたはＮ2 ガスと希ガスとの混合ガスが封入されている。
【００１４】
また、発光管１１の内部には、一対の主電極である陰極２０および陽極２５が、互いに対向して配置されており、各々先端に陰極２０および陽極２５が連接された第１の電極棒２１および第２の電極棒２６が、発光管１１内をその管軸Ｃに沿って外方に伸びて発光管１１の両端から外部に導出されるよう、発光管１１の両端において、段継ぎガラス１９によって封着（ロッドシール）されている。ここに、陰極２０と陽極２５との電極間距離ｄは、例えば１〜１０ｍｍである。
陰極２０および陽極２５は、例えば酸化バリウム（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タングステン焼結体により構成されている。
第１の電極棒２１および第２の電極棒２６は、例えばタングステンにより構成されている。
【００１５】
この実施の形態に係るフラッシュランプ１０においては、発光管１１の内部に、例えば２つのトリガ電極３０Ａ，３０Ｂ、および、放電を安定して生じさせるためのスパーカ電極４０よりなる始動用補助電極が配置されている。
【００１６】
各々のトリガ電極３０Ａ，３０Ｂは、例えば細い線状に形成されており、先端部が陰極２０の先端と陽極２５の先端を結ぶ中心線上において互いに離間して位置されるよう、配置されている。そして、各々先端にトリガ電極３０Ａ，３０Ｂが接続されたロッド状の内部リード（以下、「内部リード棒」という。）３１Ａ，３１Ｂが、発光管１１内において陰極２０に係る第１の電極棒２１と互いに平行に管軸方向外方に伸び、発光管１１の二重管部分１５における周方向に異なる位置、例えば発光管１１の管軸Ｃを挟んで互いに対向する位置に気密に埋設された金属箔３５Ａ，３５Ｂを介して、外部リード３８Ａ，３８Ｂに電気的に接続されており、これにより、箔シール構造が形成されている。
この実施の形態に係るフラッシュランプ１０におけるトリガ電極３０Ａ，３０Ｂは、先端に向かうに従って陽極２５に接近するよう発光管１１の管軸Ｃに対して傾斜して配置されている。一方のトリガ電極３０Ａの先端と陰極２０の先端との離間距離および他方のトリガ電極３０Ｂの先端と陽極２５の先端との離間距離は、例えば、陰極２０と陽極２５との電極間距離ｄが３．０ｍｍである場合には、０．５〜１．５ｍｍである。
各々のトリガ電極３０Ａ，３０Ｂは、例えばニッケル、タングステンあるいはそれらを含む合金により構成されており、内部リード棒３１Ａ，３１Ｂは、例えばタングステンにより構成されている。
【００１７】
スパーカ電極４０は、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）よりなる円柱状の頭部４１およびこの頭部４１に連続する軸部４２とを有し、頭部４１に接続された例えばニッケルよりなる金属箔４３の一端部が陰極２０に係る第１の電極棒２１の外周面に接続されていると共に、軸部４２に例えばタングステンよりなる内部リード線４４が接続されている。そして、内部リード線４４は、発光管１１の二重管部分１５において、トリガ電極３０Ａ，３０Ｂに係る金属箔３５Ａ，３５Ｂと電気的に絶縁された状態で、気密に埋設された金属箔４５を介して、外部リード線４８に電気的に接続されており、これにより、箔シール構造が形成されている。
【００１８】
また、この実施の形態に係るフラッシュランプ１０においては、例えば石英ガラスよりなり、陰極２０に係る第１の電極棒２１、２つのトリガ電極３０Ａ，３０Ｂに係る内部リード棒３１Ａ，３１Ｂ、および、スパーカ電極４０に係る内部リード線４４を支持する共通のサポータ部材５０が配置されている。このような構成とされていることにより、後述するフラッシュランプ１０の製造過程において、陰極２０、トリガ電極３０Ａ，３０Ｂ、および、スパーカ電極４０を適正な位置に配置することができる。
【００１９】
上記のフラッシュランプ１０の一構成例を示すと、発光管１１を構成する第１の石英ガラス管１２における封止管部１４Ａ，１４Ｂの外径が１０ｍｍ、厚みが１．５ｍｍ、第２の石英ガラス管１８の厚みが１．０ｍｍ、第１の電極棒２１および第２の電極棒２６の外径がφ２．０ｍｍ、長さが５０ｍｍ、金属箔３５Ａ，３５Ｂの厚さが２５μｍ、幅が５ｍｍ、長さが１５ｍｍ、陰極２０と陽極２５との電極間距離ｄが３ｍｍ、トリガ電極３０Ａ，３０Ｂの外径が０．２〜０．５ｍｍ、内部リード棒３１Ａ，３１Ｂの外径がφ１．０ｍｍである。また、フラッシュランプ１０の点灯条件は、ランプ入力（最大）が３００Ｗ、点灯周波数が６０Ｈｚ、パルス幅１５μｓ、１回の発光エネルギーが５０Ｊである。
【００２０】
以下、上記のフラッシュランプ１０の製造方法の一例について説明する。
先ず、図４（Ａ）に示すように、陰極２０を第１の電極棒２１の先端にニッケルなどのロウ材によってロウ接し、第１の電極棒２１の基端部に、当該第１の電極棒２１の構成材料の熱膨張係数と発光管を構成する石英ガラスの熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する中間ガラス材料１９Ａを固着させた（玉巻きした）状態で、直管状の第２の石英ガラス管１８内に挿入して配置し、ガラス旋盤に取付ける。
次いで、図４（Ｂ）に示すように、第２の石英ガラス管１８の一端部を、管軸Ｃを中心に回転させながら、酸水素バーナー５８で加熱することにより、第２の石英ガラス管１８と中間ガラス材料１９Ａとを一体的に融着させて第２の石英ガラス管１８の一端部を気密に封止（ロッドシール）する。このとき、第２の石英ガラス管１８内が正圧状態となるよう第２の石英ガラス管１８の他端開口部より空気を導入し、シール部を膨らませる。
そして、図４（Ｃ）に示すように、第２の石英ガラス管１８の他端部を陰極２０および第１の電極棒２１の先端側部分が露出されるよう切断すると共に、第１の電極棒２１の露出部分に当該第１の電極棒２１の構成材料と略同一の大きさの熱膨張係数を有するガラス材料よりなるサポータ部材５０を固着する。その後、先端にトリガ電極３０Ａ，３０Ｂを接続した内部リード棒３１Ａ，３１Ｂの基端部を金属箔３５Ａ，３５Ｂの一端側に接続すると共に金属箔３５Ａ，３５Ｂの他端側に外部リード３８Ａ，３８Ｂを接続したトリガ電極構造体における内部リード棒３１Ａ，３１Ｂを、サポータ部材５０に支持固定させると共に、スパーカ電極４０における金属箔４３を第１の電極棒２１の外周面にスポット溶接した状態で、内部リード線をサポータ部材５０に支持固定させ、陰極側構造体２０Ａを作製する。
【００２１】
一方、上記と同様に、陽極２５を第２の電極棒２６の先端部にニッケルなどのロウ材によってロウ接し、第２の電極棒２６の基端部に、当該電極棒の構成材料の熱膨張係数と発光管を構成する石英ガラスの熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する中間ガラス材料１９Ａを固着させた（玉巻きした）状態で、排気管１２Ｂを有する直管状の第１の石英ガラス管構成材料１２Ａ内に挿入して配置し、ガラス旋盤に取付ける（図４（Ｄ）参照。）。
そして、図４（Ｄ）に示すように、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａの他端部を、管軸Ｃを中心に回転させながら、酸水素バーナー５８で加熱することにより、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａを縮径して他方の封止管部１３Ｂを形成すると共に、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａにおける他方の封止管部１３Ｂと中間ガラス材料１９Ａとを酸水素バーナー５８で加熱して一体的に融着させて第１の石英ガラス管構成材料１２Ａの他端部を気密に封止（ロッドシール）し、陽極側構造体２５Ａを作製する。
【００２２】
その後、図４（Ｅ）に示すように、陰極側構造体２０Ａを陽極側構造体２５Ａにおける第１の石英ガラス管構成材料１２Ａの一端開口部から挿入して配置すると共に、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａの一端開口部を片側Ｏ−リング５５によりシールし、この状態で、図４（Ｆ）に示すように、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａの排気管１２Ｂより真空に引きながら、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａにおける、陰極側構造体２０Ａにおけるトリガ電極３０Ａ，３０Ｂに係る金属箔３５Ａ，３５Ｂおよびスパーカ電極４０に係る金属箔４５に対応する箇所を、管軸Ｃを中心に回転させながら、その外周面側から酸水素バーナー５８で強熱することにより縮径（シュリンク）して一方の封止管部１３Ａを形成し、これにより、一方の封止管部１３Ａの内周面と第２の石英ガラス管１８の外周面とを溶着してトリガ電極３０Ａ，３０Ｂに係る金属箔３５Ａ，３５Ｂ、およびスパーカ電極４０に係る金属箔４５を気密に封止する。
そして、第１の石英ガラス管構成材料１２Ａの余分な部分を切断して第１の石英ガラス管１２を形成すると共に、排気管１２Ｂに接続した真空引き装置により排気した後、第１の石英ガラス管１２内に所定のガス（例えばＸｅガス）を所定量封入し、排気管１２Ｂをバーナーで封じ切ることにより発光管１１を形成し、以って、図１に示すフラッシュランプ１０を得ることができる。
【００２３】
上記のフラッシュランプ１０においては、陰極２０および陽極２５の間に所定の電圧が印加されると共に、スパーカ電極４０、トリガ電極３０Ａ，３０Ｂおよび陽極２５にパルス電圧が印加されると、先ず、スパーカ電極４０で予備放電が行われて紫外線が放射され、この紫外線により陰極２０、陽極２５およびトリガ電極３０Ａ，３０Ｂから光電子が放出され、発光管１１内の例えばキセノンガスが電離される。その後、陰極２０とトリガ電極３０Ａ，３０Ｂとの予備放電が生じ、これらの予備放電によって陰極２０と陽極２５との間に予備放電路が形成されて陰極２０から陽極２５に向けて電子が放出され、これにより、陰極２０と陽極２５との間でアーク放電（主放電）が生じ、フラッシュランプ１０が点灯される。
【００２４】
而して、上記のフラッシュランプ１０によれば、陰極２０に係る第１の電極棒２１および陽極２５に係る第２の電極棒２６がいわゆるロッドシールにより石英ガラス製の発光管１１に対して封着されていることにより、高い耐熱衝撃性を有する構成とすることができるので、例えば３００Ｗ程度のランプ入力での高入力点灯が可能となる。しかも、スパーカ電極４０およびトリガ電極３０Ａ，３０Ｂは、主放電（アーク放電）点灯させるために弱い放電を発生させることができればよく、当該スパーカ電極４０およびトリガ電極３０Ａ，３０Ｂに流れる電流は小さいので、スパーカ電極４０に係る内部リード線４４およびトリガ電極３０Ａ，３０Ｂに係る内部リード棒３１Ａ，３１Ｂがいわゆる箔シールにより石英ガラス製の発光管１１に対して封着された構成を採用することができ、当該箔シール構造を、第２の石英ガラス管１８が第１の石英ガラス管１２に対して挿入されて形成される二重管部分１５に形成することにより、コンパクトで新規なシール構造を有するものとなる。
【００２５】
以上のフラッシュランプ１０は、ランプ自体を小型のものとして構成することができるので、適宜のリフレクタと組み合わせて用いる場合に極めて有用である。
【００２６】
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、一方のトリガ電極に係る内部リード棒が発光管における陽極側において外部に導出されるよう、陰極側と同様の箔シール構造が形成された構成とされていてもよい。また、トリガ電極の数は２つに限定されるものではなく、２つ以上のトリガ電極を配置した構成とされる場合には、トリガ電極の配置方法は適宜に設定することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０ ショートアーク型フラッシュランプ
１１ 発光管
１２ 第１の石英ガラス管
１２Ａ 第１の石英ガラス管構成材料
１２Ｂ 排気管
１３ 膨出部
１４Ａ，１４Ｂ 封止管部
１５ 二重管部分
１８ 第２の石英ガラス管
１９ 段継ぎガラス
１９Ａ 中間ガラス材料
２０ 陰極
２０Ａ 陰極側構造体
２１ 第１の電極棒
２５ 陽極
２５Ａ 陽極側構造体
２６ 第２の電極棒
Ｃ 管軸
３０Ａ，３０Ｂ トリガ電極
３１Ａ，３１Ｂ 内部リード（内部リード棒）
３５Ａ，３５Ｂ 金属箔
３８Ａ，３８Ｂ 外部リード
４０ スパーカ電極
４１ 頭部
４２ 軸部
４３ 金属箔
４４ 内部リード線
４５ 金属箔
４８ 外部リード線
５０ サポータ部材
５５ 片側Ｏ−リング
５８ 酸水素バーナー
６０ フラッシュランプ
６１ バルブ
６２ 陰極
６３ 陽極
６５ トリガ電極
６６ スパーカ電極
６８ ステム
７０ 電極棒（リードピン）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の石英ガラス管および第２の石英ガラス管の一方が他方に挿入されて形成される二重管部分が互いに溶着されてなる発光管を備え、当該発光管の内部には、一対の主電極が互いに対向配置されると共に少なくとも１つの始動用補助電極が前記主電極間に位置されるよう配置されており、
各々先端に前記主電極を具える第１の電極棒および第２の電極棒が、前記発光管の両端の各々から管軸方向外方に導出されるよう、前記発光管に対して封着されており、
先端に前記始動用補助電極を具える内部リードが、前記発光管の二重管部分において気密に埋設された金属箔を介して外部リードと電気的に接続されていることを特徴とするショートアーク型フラッシュランプ。
【請求項２】
前記発光管内には、前記第１の電極棒および前記第２の電極棒のいずれか一方と、前記始動用補助電極に係る内部リードとを支持する共通のサポータ部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型フラッシュランプ。
【請求項３】
前記始動用補助電極を２つ以上具えており、
当該始動用補助電極の各々が前記内部リードを介して接続される前記金属箔の複数が、周方向に異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のショートアーク型フラッシュランプ。
【請求項４】
前記第１の電極棒および前記第２の電極棒は、前記発光管に対して段継ぎガラスによって封着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のショートアーク型フラッシュランプ。
【請求項１】
第１の石英ガラス管および第２の石英ガラス管の一方が他方に挿入されて形成される二重管部分が互いに溶着されてなる発光管を備え、当該発光管の内部には、一対の主電極が互いに対向配置されると共に少なくとも１つの始動用補助電極が前記主電極間に位置されるよう配置されており、
各々先端に前記主電極を具える第１の電極棒および第２の電極棒が、前記発光管の両端の各々から管軸方向外方に導出されるよう、前記発光管に対して封着されており、
先端に前記始動用補助電極を具える内部リードが、前記発光管の二重管部分において気密に埋設された金属箔を介して外部リードと電気的に接続されていることを特徴とするショートアーク型フラッシュランプ。
【請求項２】
前記発光管内には、前記第１の電極棒および前記第２の電極棒のいずれか一方と、前記始動用補助電極に係る内部リードとを支持する共通のサポータ部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型フラッシュランプ。
【請求項３】
前記始動用補助電極を２つ以上具えており、
当該始動用補助電極の各々が前記内部リードを介して接続される前記金属箔の複数が、周方向に異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のショートアーク型フラッシュランプ。
【請求項４】
前記第１の電極棒および前記第２の電極棒は、前記発光管に対して段継ぎガラスによって封着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のショートアーク型フラッシュランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−９４３６２（Ｐ２０１２−９４３６２Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０２３９（Ｐ２０１０−２４０２３９）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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