特許 7560184 フラッシュランプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】フラッシュランプ

(51)【国際特許分類】

   H01J 61/54 20060101AFI20240925BHJP

   H01J 61/90 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

H01J61/54 F

H01J61/90

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023220778

(22)【出願日】2023-12-27

【審査請求日】2024-06-11

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】524001617

【氏名又は名称】株式会社ミトリカ

(74)【代理人】

【識別番号】100165135

【弁理士】

【氏名又は名称】百武 幸子

(72)【発明者】

【氏名】稲庭 雅裕

(72)【発明者】

【氏名】佐直 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 孝昭

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１７９２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭４９－００１６５５（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】特開平０６－２９０７５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ６１／５４

Ｈ０１Ｊ ６１／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

不活性ガスが封入され密封されたランプハウジングと、
アーク放電を生じさせる陰極及び陽極と、
前記アーク放電に先立って予備放電を行うトリガ電極と、
前記アーク放電始動のためのイオン化を促進する複数のスパーカを備え、
前記複数のスパーカはそれぞれ離間して配置されることを特徴とするフラッシュランプ。

【請求項2】

前記複数のスパーカのうち少なくとも１個は前記陰極の近傍に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプ。

【請求項3】

前記トリガ電極を複数備えたことを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプ。

【請求項4】

前記陰極及び前記陽極と前記トリガ電極と前記複数のスパーカは、前記ランプハウジング内のステム上に配置され、前記陽極と前記トリガ電極と前記複数のスパーカのそれぞれに電気を供給するリードは、前記ステムから電気的に絶縁されて植立されて前記ランプハウジングの外面に導出され、前記ステムは金属製の排気管を備え、前記排気管は前記陰極に接続して給電する端子としたことを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプ。

【請求項5】

前記陰極及び前記陽極と前記トリガ電極と前記複数のスパーカは、前記ランプハウジング内のステム上に配置され、前記陰極と前記トリガ電極と前記複数のスパーカのそれぞれに電気を供給するリードは、前記ステムから電気的に絶縁されて植立されて前記ランプハウジングの外面に導出され、前記ステムは金属製の排気管を備え、前記排気管は前記陽極に接続して給電する端子としたことを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フラッシュランプに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、封入する不活性ガスとして特にキセノンガスを用いたフラッシュランプは、紫外線から赤外線の広帯域にわたる強い発光スペクトルが得られることから、分光分析用の光源として活用されている。その使用用途は、水質検査装置、自動車排ガスモニター、窒素酸化物モニターなどである。発光が充電コンデンサの放電によるアーク放電により得られるため、重水素ランプなどによる光源と比較して高光出力・低発熱・長寿命となり、省エネ・メンテナンスフリーな点が光源として重用される要因である。

【0003】

しかしながら、従来のフラッシュランプでは発光に至らないフラッシュミス現象が発生する、或いは発光毎に発光強度が変動する、又は放電回数の累積により発光強度の絶対値が減少するなどの欠点があり、様々な方法で改良が試みられてきた。一例として、陰極の材料として電子の放出が容易なように仕事関数を下げタングステンを基材にバリウムを多く含む金属材料を使うと、電極の消耗が激しくなり短寿命になり、また、アーク放電に伴うスパッタにより発光光が通過するガラス面板が曇る現象が起きやすく放電回数の累積により発光強度が減少してしまう。

【0004】

この解決策としてバリウム量を減らしてスパッタを減らす試みが考えられるが、陰極と陽極間のアーク放電空間距離が短い場合でも放電回数の累積等により初期の段階でアーク放電が開始せず発光に至らない現象が発生する。このため電極からの放電がし難くなるのを複数のトリガ電極を設けて補う手段がとられる。しかし、この方法でもアーク放電が開始せず発光に至らないフラッシュミス現象が発生する場合があり、一方この現象を回避したとしても、アーク放電の経路が放電毎に若干異なる現象が発生し、フラッシュランプの導出光を狭いスリットを介して用いる光学系では、スリットを通過する光量が見かけ上変動するアパーチャージッタが増えるなどして根本的な解決には至らなかった。

【0005】

特許文献１には、パルス発光毎の放電経路のばらつきを少なくし、光出力安定性が向上される技術が記載されている。不活性ガスが封入されたランプハウジング内にアーク放電を行う陰極および陽極が対向配置され、アーク放電に先立って予備放電を行う複数本の針状のトリガ電極が、陰極および陽極間に配置されている。

【0006】

特許文献２には、フラッシュランプ及び付属スパーカに係わる労働、コスト及び作業のばらつきを低減する技術が記載されている。スパーカは、フラッシュランプの密閉貫通接続ヘッダに直接組み込まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第４５７５０１２号公報

【文献】特許第６０９７４３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１、２のフラッシュランプは光出力安定性を向上させたものであるが、さらに発光毎の発光強度の変動を極力抑え、放電回数の累積により発光強度の絶対値が減少する特性を排除したキセノンフラッシュランプが望まれる。

【0009】

また、陰極と陽極の間のアーク放電距離が長いフラッシュランプであっても、上記の特徴を有するキセノンフラッシュランプが望まれる。さらに、フラッシュランプに植立され導出するリードの本数を減らし、フラッシュランプをプリント基板のパターンに接続する際パッド間の沿面距離を確保し沿面放電をし難くすると共に、陰極の温度上昇を下げることが可能なキセノンフラッシュランプが望まれている。

【0010】

本発明は上記課題に鑑み、安定した光出力が得られ、かつ放電回数の累積により発光強度が減少することを防止できる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】

【0011】

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、不活性ガスが封入され密封されたランプハウジングと、アーク放電を生じさせる陰極及び陽極と、前記アーク放電に先立って予備放電を行うトリガ電極と、前記アーク放電始動のためのイオン化を促進する複数のスパーカと、を備え、前記複数のスパーカはそれぞれ離間して配置されることを特徴とするフラッシュランプである。
請求項１の発明によれば、フラッシュランプは、不活性ガスが封入されたランプハウジング内にアーク放電を生じさせる陰極と陽極とアーク放電に先立って予備放電を行うトリガ電極を配置し、アーク放電始動のためのイオン化を促進するスパーカをそれぞれ離間して複数設けたため、スパーカが発光する際に発生する紫外線によるイオン化領域を広げることができ、陰極、陽極或いはトリガ電極からプラズマ中への電子の放出を容易にすることができる。
請求項２に記載の発明は、前記第複数のスパーカのうち少なくとも１個は前記陰極の近傍に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプである。
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の構成に加えて、アーク放電始動のためのイオン化を促進する複数のスパーカの内、少なくとも１個は近傍に配置したので、発光の起点となる陰極からプラズマ中への電子の放出を容易に更に確実に安定して行われる。
請求項３に記載の発明は、前記トリガ電極を複数個備えたことを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプである。
請求項３の発明によれば、請求項１の発明の構成に加えて、トリガ電極を陰極と陽極間のアーク放電経路の近傍にそれぞれのトリガ電極の先端がほぼ陰極と陽極の対向する端面の小球面状部を結ぶ線上に位置するように複数個配置したので、陰極と陽極間のアーク放電距離が長い場合にも安定した発光を得ることができる。
請求項４に記載の発明は、前記陰極及び前記陽極と前記トリガ電極と前記複数のスパーカは、前記ランプハウジング内のステム上に配置され、前記陽極と前記トリガ電極と前記複数のスパーカのそれぞれに電気を供給するリードは、前記ステムから電気的に絶縁されて植立されて前記ランプハウジングの外面に導出され、前記ステムは金属製の排気管を備え、前記排気管は前記陰極に接続して給電する端子としたことを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプである。
請求項４の発明によれば、金属製の排気管はランプハウジングの内の陰極に接続したので、陰電極用のリードを削除でき、リードの数の減少によりフラッシュランプを小型化することが可能となる。また、プリント基板のパターンに接続する際に夫々のリードを取り付けるパターン同士の沿面距離を拡大できるのでプリント基板の小型化も可能となる。更には、発光に伴う陰極の発熱を金属製の排気管で放熱可能なのでフラッシュランプの温度上昇を下げることが可能となりアーク放電に伴うスパッタ量を減少させることが可能となる。
請求項５に記載の発明は、前記陰極及び前記陽極と前記トリガ電極と前記複数のスパーカは、前記ランプハウジング内のステム上に配置され、前記陰極と前記トリガ電極と前記複数のスパーカのそれぞれに電気を供給するリードは、前記ステムから電気的に絶縁されて植立されて前記ランプハウジングの外面に導出され、前記ステムは金属製の排気管を備え、前記排気管は前記陽極に接続して給電する端子としたことを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプである。
請求項５の発明も請求項４と同様の効果が得られる。

【発明の効果】

【0012】

本発明のフラッシュランプは、安定した光出力が得られ、かつ放電回数の累積により発光強度が減少することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るフラッシュランプの一部切欠き斜視図である。

【図2】図１のフラッシュランプの一部切欠き側面図である。

【図3】図１のフラッシュランプの透過ガラス及びキャップを除いた状態の、陰極、陽極、トリガ、スパーカの配置を示す平面図である。

【図4】図１のフラッシュランプのスパーカの平面断面図である。

【図5】図１のフラッシュランプのスパーカの側面断面図である。

【図6】図３と異なる配置である、陰極、陽極、トリガ電極、スパーカの配置を示す平面図である。

【図7】図３と異なる配置である、陰極、陽極、トリガ電極、スパーカの配置を示す平面図である。

【図8】図３と異なる配置である、陰極、陽極、トリガ電極、スパーカの配置を示す平面図である。

【図9】本発明の第２の実施形態に係る実施形態に係るフラッシュランプの透過ガラス及びキャップを除いた状態の、陰極、陽極、トリガ電極、スパーカの配置を示す平面図である。

【図10】図９と異なる配置である、陰極、陽極、トリガ電極、スパーカの配置を示す平面図である。

【図11】本発明の第３の実施形態に係るフラッシュランプの一部切欠き斜視図である。

【図12】図１１のフラッシュランプの透過ガラス及びキャップを除いた状態の背面図である。

【図13】図１１のフラッシュランプの透過ガラス及びキャップを除いた状態の、陰極、陽極、トリガ電極、スパーカの配置を示す平面図である。

【図14】本発明の第１の実施形態又は第３の実施形態に係るフラッシュランプを点灯させる点灯装置のブロック回路図である。

【図15】本発明の第２の実施形態に係るフラッシュランプを点灯させる点灯装置の部分ブロック回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態（以下実施例と略称する）を、図面に基づいて説明する。以下の図面において、共通する部分には同一の符号を付しており、同一符号の部分に対して重複した説明を省略する。なお、以下の実施例では、複数のスパーカとして、２個のスパーカ（第１のスパーカ６０と第２のスパーカ７０とする）を備える例について説明するが、本発明はこれに限らず、３個以上のスパーカを備えるフラッシュランプに適用できるものである。

【実施例1】

【0015】

本実施例のフラッシュランプ１の構成について図１～図８を参照して説明する。図１に示すように、フラッシュランプ１は、不活性ガスが封入され密封されたランプハウジングと、アーク放電を生じさせる陰極２０及び陽極３０と、アーク放電に先立って予備放電を行うトリガ電極４０と、アーク放電始動のためのイオン化を促進する複数のスパーカ（第１のスパーカ６０と、第２のスパーカ７０）と、から構成される。第１のスパーカ６０と第２のスパーカ７０は、それぞれで放電する際に、スパーカ同志で互いの放電が混合、干渉せずにスパークするように離間して配置される。封入する不活性ガスとして、例えばキセノンガスを使用する。

【0016】

陰極２０及び陽極３０は、その対向する端面がアーク放電を安定した経路で生じさせるため先端が小球面状の略円錐面の形状である。陰極２０及び陽極３０の他端はそれぞれモリブデンなどからなるリード棒２１，３１が圧入され、更にそれぞれの電極はリード２２，３２にスポット溶接などで固着されている。陰極２０及び陽極３０は、電子放出材料として仕事関数が小さなものを使用し、例えば、タングステンを基材として酸化バリウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム等が含有される。

【0017】

図２，３に示すように、陽極３０に電気的に接続されるリード３２は、ガラス質で半球形状に成され沿面距離を長く確保した絶縁体３３を介して、金属製で円盤形状のステム３を貫通するように植立されている。陰極２０も陽極３０と同様に構成することは可能であるが、本実施例では陰極２０に電気的に接続されるリード２２は、金属製のステム３の表面に溶接固着されている。

【0018】

ランプハウジング２は、ステム３と金属製のキャップ４と透過ガラス５から構成される。金属製のステム３の外円周部にはキャップ４の一端が嵌め込まれ、勘合部は溶接封止される。一方、キャップ４の他端はつば部の内側に石英ガラス或いは硼珪酸ガラスなどの材質の透過ガラス５が溶着されており、陰極２０及び陽極３０からのアーク放電光を透過させる。

【0019】

ステム３の中心部には金属製の排気管６が溶接されており、排気管６を通してキセノンガスなどの不活性ガスを注入し、その後排気管６を封止することによりランプハウジング２が密封される。前述のように、本実施例では陰極２０に接続されたリード２２はステム３の表面に溶接固着されているため、ランプハウジング２の外部に導出された排気管６を陰極２０の放熱路として電気的に接続させることができる。すなわち、排気管６を陰極２０に接続して給電する端子とすることができる。本実施例ではこのような構成とする。なお、陰極２０の電気的な接続は本実施例に限定されず、陽極３０と同様に構成することもできる。また、排気管６を陽極３０に接続して給電する端子とすることもできる。その場合、陰極２０に電気的に接続されるリード２２は、ガラス質で半球形状に成され沿面距離を長く確保した絶縁体を介して、金属製で円盤形状のステム３を貫通するように植立される（図示せず）。

【0020】

トリガ電極４０はタングステン材等で構成されている。図３に示すように、トリガ電極４０の先端部は、陰極２０と陽極３０が対向する端面の小球面状部を結ぶ略線上で、やや陰極２０寄りに位置するように配置される。トリガ電極４０にスポット溶接などで固着されたリード４２が陽極３０と同様にガラス質の絶縁体４３を介してステム３を貫通するように植立されておりランプハウジング２の外側に引き出されている。なお、リード２２，３２，４２，６２，７２，ステム３，キャップ４、排気管６は、本実施例では金属製であり、例えばコバール金属が使用される。なお、本実施例ではステム３，キャップ４、排気管６は金属製であるが、材質は金属製に限定されず、ガラス等でもよい。

【0021】

図４及び図５の断面図に示すように、第１のスパーカ６０は、タングステン材などからなるスパーカピン６１の周囲を、十分な耐トラッキング性を有するアルミナなどからなる筒状の絶縁体６４を通し、その周囲を陰極となるニッケル板６５で囲む構造となっている。ニッケル板６５はステム３に溶接固着されている。スパーカピン６１の一端はガラス質の絶縁体６３を介してステム３を貫通するように植立されたリード６２を介してランプハウジング２の外側に引き出されている。スパーカピン６１の他端は図４に示すようにスパーカピン６１、絶縁体６４及びニッケル板６５の端面が略面一に配置されており、スパーカピン６１とニッケル板６５の間で沿面或いは空間放電する。第２のスパーカ７０も第１のスパーカ６０と同様に、ガラス質の絶縁体７３、アルミナなどからなる筒状の絶縁体７４、ニッケル板７５、リード７２及びスパーカピン７１により構成される。

【0022】

図１，３に示すように本実施例では第１のスパーカ６０と第２のスパーカ７０は陰極２０の近傍に配置される。第１のスパーカ６０と第２のスパーカ７０の配置は、図３の配置に限定されず、どちらか一方のみを陰極２０の近傍に配置してもよいし、どちらも陰極２０の近傍に配置しなくてもよい。また、前述のように、第１のスパーカ６０と第２のスパーカ７０は離間して配置される。互いに接近させて配置すると、それぞれの放電が混合、干渉する不具合現象が発生するため、極端な接近は避けることが好ましい。さらに、第１のスパーカ６０及び第２のスパーカ７０を陰極２０又は陽極３０に極端に接近配置した場合も同様な不具合現象が発生するため、空間放電が発生しない距離を置いて配置する。

【0023】

上記のように構成されるフラッシュランプ１では、アーク放電を生じる陰極２０と陽極３０間に並列に接続された主放電用コンデンサ(図１４の１０７)が陰極２０をマイナス電位、陽極３０側をプラス電位として約３００Ｖから１０００Ｖに充電された状態で、陰極２０を基準電位として陰極２０と第１のスパーカ６０のスパーカピン６１、第２のスパーカ７０のスパーカピン７１、トリガ電極４０、陽極３０の間に約４０００Ｖのマイナス電位の急峻なスパイク電圧を印加する。

【0024】

急峻なスパイク電圧が約４０００Ｖに向かって上昇する途中の数百ナノ秒後の５００Ｖから２５００Ｖ程度のスパイク電圧値になると、陰極２０とトリガ電極４０の間で、一方、陰極２０に電気的に接続されているニッケル板６５とスパーカピン６１間で、更にニッケル板７５とスパーカピン７１の間のそれぞれで、それぞれ異なったスパイク電圧値で予備放電が開始され、アーク放電始動のためのイオン化が進行する。その後、約１マイクロ秒後に陰極２０と陽極３０の間の不活性ガスで満たされた空間が破れアーク放電が発生し発光する。

【0025】

本実施例では、アーク放電に先立って予備放電を行う第１スパーカ６０と第２のスパーカ７０を陰極２０の近傍に配置したので、アーク放電始動のためのイオン化がむらなく広範囲に行われる。それに従って、陰極２０から陽極３０に向かってプラズマ雰囲気中への電子の放出が容易になり、例えば、急峻なスパイク電圧を印加してもアーク放電に至らない不具合現象を確実に回避することができる。また、陰極２０または陽極３０が、タングステンの割合が高い導電性材料によって成形されることにより、電子の放出が通常程度であるが、電極の消耗が少ないため、安定した光出力が得られ、かつ放電回数の累積により発光強度が減少することを防止できる。

【0026】

更に、アーク放電に先立って予備放電を行うトリガ電極４０を複数個、使用する従来技術と本発明とを比較すると、従来技術では複数のトリガ電極４０の先端が陰極２０と陽極３０の間のアーク放電経路の近傍に配置されるので、光学系のスリット幅が短い場合アーク放電の経路によってはトリガ電極４０の影がスリットに映り込む欠点がある。一方、本実施例の第１のスパーカ６０及び第２のスパーカ７０の放電はその構造上、第１のスパーカ６０ではリード６２とニッケル板６５の間で、第２のスパーカ７０ではリード７２とニッケル板７５の間で放電するため放電経路は自己完結している。そのため、第１のスパーカ６０及び第２のスパーカ７０の設置場所は自由度が高く、陰極２０と陽極３０間のアーク放電経路上又はその近傍に据えなくてよいので、上記のような欠点を引き起こすことがない。このことはスパーカを３個以上備える場合も同様である。

【0027】

また、本実施例では、ステム３の中心部に溶接された金属製の排気管６をフラッシュランプ１の外部に導出した陰極２０に給電する端子として利用するようにしたから、フラッシュランプ１から導出されるリードの本数を減らすことができ、フラッシュランプ１の投影面積を小さくすることが可能となる。それにより、フラッシュランプ１のリードをプリント基板のパターンに接続する際に夫々のリードを取り付けるパターン同士の沿面距離を拡大できるのでプリント基板のパターン間での沿面放電開始電圧が高くなり、プリント基板表面の絶縁処理を不要あるいは簡易にすることができる。更には、発光に伴う陰極２０の発熱を金属製の排気管で放熱可能なのでフラッシュランプ１の温度上昇を下げることが可能となるためアーク放電に伴うスパッタ量を減少させることができる。このように金属製の排気管６を陰極２０に給電する端子として利用するのは、ランプハウジング２の外径が小さいフラッシュランプに特に有用である。金属製の排気管６をフラッシュランプ１の外部に導出した陽極３０に給電する端子として利用する場合も同様の効果が得られる。また、スパーカが１個の場合においても、金属製の排気管６をフラッシュランプ１の外部に導出した陰極２０又は陽極３０に給電する端子として利用することができ、その場合はさらにフラッシュランプをシンプルかつ小型にすることが可能となる。

【0028】

次に図３に示す配置と異なる配置であるいくつかの実施例を説明する。図６～８は、図３と異なる配置の、陰極２０、陽極３０、トリガ電極４０、第１のスパーカ６０、第２のスパーカ７０を示す平面図である。図６に示す実施例では、第１のスパーカ６０は陰極２０の近傍に、第２のスパーカ７０は陽極３０の近傍に配置され、どちらもトリガ電極４０側に配置されている。この配置によっても先の実施例（図３の配置）と同等の効果が得られる。

【0029】

図７に示す実施例では、第１のスパーカ６０は陰極２０の近傍に、第２のスパーカ７０は陽極３０の近傍に配置され、どちらもトリガ電極４０に対向する側に配置されている。それにより、先の実施例の効果に加え、電極の組立が容易となり、またランプハウジング２内或いはリード３２，４２，６２，７２のそれぞれの間の絶縁が容易になる。

【0030】

図８に示す実施例では、第１のスパーカ６０は陰極２０の近傍に、第２のスパーカ７０は陽極３０の近傍に配置され、第１のスパーカ６０はトリガ電極４０側に、第２のスパーカ７０はトリガ電極４０に対向する側に配置されている。それにより、先の実施例の効果に加え、第１のスパーカ６０と第２のスパーカ７０が離れた位置に設置されているため、それらの組立が容易となり、フラッシュランプ１全体の組立性が向上する。

【実施例2】

【0031】

図９，１０は、第２の実施例であるフラッシュランプ１００の透過ガラス及びキャップを除いた状態の、陰極２０、陽極３０、トリガ電極４０、トリガ電極５０、第１のスパーカ６０、第２のスパーカ７０の配置を示す平面図である。フラッシュランプ１００を構成するランプハウジング２、陰極２０、陽極３０、トリガ電極４０、トリガ電極５０、第１のスパーカ６０、第２のスパーカ７０等の構成は、第１の実施例と同様であるため説明を省略する。第２の実施例と、第１の実施例との違いは、複数のトリガ電極を備える点である。図９，１０の実施例は、陰極２０と陽極３０の先端の間隔（極間）が第１の実施例よりも広いフラッシュランプ１００を例示したものである。このような極間が広いフラッシュランプ１００の場合には、トリガ電極を２本設けることでアーク放電をし易くすることができる。図９，１０の実施例はトリガ電極を２本備えるが、３本以上備える構成としてもよい。本実施例の２本のトリガ電極を、それぞれ第１のトリガ電極４０（図３～８のトリガ電極４０）、第２のトリガ電極５０とする。

【0032】

図９に示す実施例において、第２のトリガ電極５０は、第１のトリガ電極４０と同様の構成、構造であり、その先端は陰極２０と陽極３０の対向する端面の小球面状部を結ぶ略線上に位置するように配置される。第１のトリガ電極４０と同様に、第２のトリガ電極５０にスポット溶接などで固着されたリード５２がガラス質の絶縁体５３を介してステム３を貫通するように植立されランプハウジング２の外側に引き出されている。第１のトリガ電極４０と第２のトリガ電極５０の先端を、陰極２０と陽極３０間のアーク放電経路の近傍に配置することにより、陰極２０と陽極３０間のアーク放電距離が長い場合にも安定した発光を得ることが可能である。図９に示す実施例では、第１のスパーカ６０は陰極２０の近傍に、第２のスパーカ７０は陽極３０の近傍に配置した例を示している。第２の実施例においても、スパーカを２個設けたことによる効果は第１の実施例と同様である。

【0033】

図１０に示す実施例は、第２のトリガ電極５０を新たに設けた図９の実施例と構成は同様であるが、主に第１のトリガ電極４０と第２のトリガ電極５０の配置を工夫し、植立されたリード４２及びリード５２の形状がほぼ直線状のままで第１のトリガ電極４０と第２のトリガ電極５０の先端部が、陰極２０と陽極３０の対向する端面の小球面状部を結ぶ略線上に位置になるように組み立てたものである。図１０に示すように、本実施例では第１のスパーカ６０と第２のスパーカ７０は陰極２０の近傍に、陰極２０を挟んで対向した位置に設けられている。本実施例のフラッシュランプ１００も図９に示す実施例と同様の効果を得ることができ、加えて組み立てが容易である。

【実施例3】

【0034】

図１１は、本発明の第３の実施例に係るフラッシュランプ２００の一部切欠き斜視図である。図１２は、フラッシュランプ２００の透過ガラス及びキャップを除いた状態の背面図であり、図１３は、フラッシュランプ２００の透過ガラス及びキャップを除いた状態の、陰極２０、陽極３０、トリガ電極４０、第１のスパーカ６０、第２のスパーカ７０の配置を示す平面図である。第３の実施例が第１の実施例と異なる点は、ステム３及びキャップ４がコバールなどの金属ではなくガラス材質で形成されている点である。それに伴い、陰極２０に溶着されているリード２２はステム３に植立されて貫通させ、第１のスパーカ６０及び第２のスパーカ７０のそれぞれのニッケル板６５，７５は陰極２０のリード２２に電気的に接続されている。その他の構成は第１の実施例と同様であるため説明を省略する。

【0035】

ステム３とキャップ４をガラス材質とすると、陰極２０と陽極３０のリード棒２１，３１、トリガ電極４０などがステム３あるいはキャップ４に接近してこれらと放電することが避けられるため、フラッシュランプ２００が小径である場合に有効である。

【0036】

第３の実施例においても、スパーカを２個設けたことによる効果は第１の実施例と同様である。なお、排気管６の材質は金属でもガラスでも本発明の効果を達成できる。また、
陰極２０と陽極３０間のアーク放電距離が長い場合においても、実施例２と同様にトリガ電極を２個配置することにより、安定した発光を得ることができる。

【0037】

次に第１～３の実施例のフラッシュランプを点灯させる点灯装置のブロック回路図について図１４と図１５を参照して説明する。図１４は、第１の実施例又は第３の実施例のフラッシュランプを点灯させる点灯装置のブロック回路図である。図１５は、第２の実施例のフラッシュランプを点灯させる点灯装置の部分ブロック回路図である。

【0038】

先ず、図１４のブロック回路図の構成について説明する。Ａ端子は電源入力端子、Ｂ端子は電源端子ＡのＧＮＤ端子で、これらの端子を通して直流電力が供給される。供給電圧の範囲は、ＵＳＢで使用される３．３Ｖ系からＦＡ制御で使用される２４Ｖ系が通常である。Ｃ端子は、フラッシュランプ１を点灯するパルス電圧信号入力端子である。

【0039】

フライバックトランス１０２の１次巻線の一端は端子Ａに接続され、他端はＭＯＳＦＥＴ１１１のドレインに接続され、ＭＯＳＦＥＴ１１１のソースは端子Ｂに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１１１のＯＮ・ＯＦＦスイッチングにより、フライバックトランス１０２の２次巻線から逆阻止ダイオード１０３を介して主放電コンデンサ１０７がこの場合３００Ｖから１０００Ｖの間の所定電圧に充電される。主放電コンデンサ１０７の両端は、フラッシュランプ１の陽極３０と陰極２０が接続されアーク放電回路を形成する。

【0040】

フライバックトランス１０２の２次巻線の中間巻線部からは逆阻止のダイオード１０４
を介してトリガトランス１１０の１次側にパルス発生用のコンデンサ１０９の充電回路が形成され、その途中にはパルス発生用コンデンサ１０９の充電電圧を約１００Ｖから２００Ｖの間の一点で一定にするためのレギュレータ１０６が設けられている。ＩＧＢＴ１０８は、パルス発生用コンデンサの充電電荷をトリガトランス１１０の１次側に放電する。

【0041】

トリガトランス１１０の２次巻線からは約４０００Ｖの高圧パルス電圧が出力され、直流阻止用のコンデンサ８１～８４は、それらの一端はトリガトランス１１０の２次巻線へ接続され、他端は図１４に示すようにそれぞれフラッシュランプ１の陽極３０、トリガ電極４０、第１のスパーカ６０、第２のスパーカ７０に接続されている。コンデンサ８１～８４には、それぞれに高抵抗の放電用の抵抗器９１～９４が並列に接続されている。

【0042】

図１５の部分ブロック回路図において、図１４と同一機能の部分には同一の番号が付してある。図１５の部分ブロック回路図には、第２のトリガ電極５０用に上記と同様の目的で直流阻止用のコンデンサ８５及び高抵抗の放電用の抵抗器９５と９６とが追加されている。

【0043】

コントローラ１０１の入力は、Ｐ端子はＡ端子、Ｇ端子はＢ端子にそれぞれ接続されて給電され、ＩＮ２端子は主放電コンデンサ１０７の充電電圧を参照して入力している。コントローラ１０１の出力は、０１端子はＭＯＳＦＥＴ１１１のゲートに接続され、０２端子はＩＧＢＴ１０８のベースに接続されている。ＩＮ１端子はＣ端子に接続されたフラッシュランプ１を発光させるためのパルス状のトリガ信号を入力する端子であり、コントローラ１０１は、トリガ信号の１発の入力に対応して１回発光するように構成されている。

【0044】

次に、図１４、図１５の動作について説明する。コントローラ１０１はＩＮ１端子からパルス状のトリガ信号を入力する直前までは、ＩＮ２端子から主放電コンデンサ１０７の充電電圧を参照して所定値となる目標充電電圧に一致するように０１端子からパルス幅制御信号をＭＯＳＦＥＴ１１１に出力する。

【0045】

ＭＯＳＦＥＴ１１１のＯＮ制御によりフライバックトランス１０２の１次巻線が励磁され、ＭＯＳＦＥＴ１１１のＯＦＦ制御により１次巻線の励磁が止むと、フライバックトランス１０２に蓄えられた磁気エネルギにより２次巻線からダイオード１０３，１０４を介して主放電コンデンサ１０７，１０９が充電される。

【0046】

主放電コンデンサ１０７及びパルス発生用コンデンサ１０９が所定電圧に充電された状態にあるときＩＮ１端子からトリガ信号が入力されると、コントローラ１０１は０１端子からのパルス幅制御信号出力をこの場合約５００マイクロ秒間停止するので、主放電コンデンサ１０７及びパルス発生用コンデンサ１０９の充電が５００マイクロ秒の間停止する。一方、この動作と並行して同時に０２端子からこの場合約２０マイクロ秒のパルス信号をＩＧＢＴ１０８に出力する。すると、ＩＧＢＴ１０８がＯＮになり、パルス発生用コンデンサ１０９の充電電荷によりトリガトランス１１０の１次巻線が励磁され、その２次巻線からは高圧で急峻な約４０００Ｖのマイナスのスパイク電圧がコンデンサ８１～８４に印加される。図１５では更にコンデンサ８５にも印加される。

【0047】

このスパイク電圧の印加により、陰極２０を基準電位として、一斉に、陰極２０と第１のスパーカ６０のスパーカピン６１の間、第２のスパーカ７０のスパーカピン７１の間、トリガ電極４０の間、陽極３０の間に、図１５では更に第２のトリガ電極５０の間にもスパイク電圧が現れ予備放電が開始されるから、前述の作用機序で陽極３０と陰極２０の間でアーク放電が発生し、フラッシュランプ１が数マイクロ秒の間発光する。

【0048】

５００マイクロ秒が経過する間にフラッシュランプ１の内部の不活性ガスは発光時のイオン状態から元の不活状態に復帰している。この後、コントローラ１０１が０１端子から再びパルス幅制御信号がＭＯＳＦＥＴ１１１に出力するのが再開されると、ＩＮ２端子からの主放電コンデンサ１０７の充電電圧を参照しながら所定値となる目標充電電圧に一致するように０１端子からパルス幅制御信号をＭＯＳＦＥＴ１１１に出力する。すると、主放電コンデンサ１０７及びパルス発生用コンデンサ１０９が所定電圧に数ミリ秒で充電され、次回のフラッシュランプ１の発光動作に備える動作が行われる。

【0049】

この後、ＩＮ１端子からトリガ信号が入力されると、上記と同様の動作順序でフラッシュランプ１が発光し、その後、主放電コンデンサ１０７及びトリガ用コンデンサ１０９が所定電圧に数ミリ秒で充電される動作の繰り返しとなる。

【0050】

以上説明した様に、本発明のフラッシュランプとその回路が構成されているため、本発明のフラッシュランプは、安定した光出力が得られ、かつ放電回数の累積により発光強度が減少することを防止できる。なお、上述した実施例のフラッシュランプは一例であり、発明の範囲を限定することは意図していない。その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0051】

１，１００，２００…フラッシュランプ、２…ランプハウジング、３…ステム、４…キャップ、５…透過ガラス、６…排気管、２０…陰極、２１，３１…リード棒、２２，３２，４２，５２，６２，７２…リード、２３，３３，４３，５３，６３，７３…絶縁体、３０…陽極、４０…（第１の）トリガ電極、５０…第２のトリガ電極、６０…第１のスパーカ、６１，７１…スパーカピン、６４，７４…絶縁体、６５，７５…ニッケル板、７０…第２のスパーカ、８１～８５…コンデンサ、９１～９６…抵抗器、１０１…コントローラ
、１０２…フライバックトランス、１０３～１０５…ダイオード、１０６…レギュレータ、１０７…主放電コンデンサ、１０８…ＩＧＢＴ、１０９…トリガ用コンデンサ、１１０…トリガトランス、１１１…ＭＯＳＦＥＴ、Ａ…電源端子(プラス）、Ｂ…電源端子(マイナス）、Ｃ…パルス電圧信号入力端子。

【要約】

【課題】安定した光出力が得られ、かつ放電回数の累積により発光強度が減少することを防止できるフラッシュランプを提供する。
【解決手段】本発明のフラッシュランプ１は、不活性ガスが封入され密封されたランプハウジング２と、アーク放電を生じさせる陰極２０及び陽極３０と、アーク放電に先立って予備放電を行うトリガ電極４０と、アーク放電始動のためのイオン化を促進する複数のスパーカ６０，７０と、を備え、複数のスパーカ６０，７０はそれぞれ離間して配置される。複数のスパーカの少なくとも１個を陰極２０の近傍に配置することができる。さらに、トリガ電極４０を複数備えることができる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】