JP2004165100A

JP2004165100A - Light source device, and method of cooling light source

Info

Publication number: JP2004165100A
Application number: JP2002332449A
Authority: JP
Inventors: Makoto Miyamoto; 誠宮本
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flash lamp of which a positive electrode and a negative electrode are an impregnated electrode formed by impregnating a porous metal having high melting point with a material easily radiating electron, or a sinter type electrode formed by the material same as the above, and to provide a light source device capable of prolonging the life, and a method of cooling the light source. <P>SOLUTION: The light source device comprises a light emitting tube 10c in which a positive electrode 10a and a negative electrode 10b generating arc are enclosed while facing each other, a flash lamp 10 having a positive electrode side metal fitting 10d and a negative electrode side metal fitting 10e arranged at both ends of the light emitting tube 10c, a reflector 11 arranged so as to surround the flash lamp 10, having a reflection surface reducing its diameter as it is headed from a bottom part opening 11a to a summit part opening 11b, and a blower 9 blowing cooling air. The positive electrode 10a and the negative electrode 10b has a tip part made of porous metal having high melting point impregnated with a material easily radiating electron. The negative electrode side metal fitting 10e is arranged at summit part opening 11b side. The positive electrode side metal fitting 10d is arranged at bottom part opening 11a side. The blower 9 is arranged so as to blow the cooling air toward the positive electrode metal fitting 10d side. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源装置及びその冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光源装置として、リフレクタ（集光ミラー）と、リフレクタ内に配置され、アークを発生させる陽極と陰極とが対峙した状態で収容された発光管（バルブ）を有するフラッシュランプと、このフラッシュランプを冷却するために冷却風を発生させる冷却手段を備えたものが知られている。この光源装置においては、冷却手段として、吸込式の冷却ファンを用い、この冷却ファンに接続されている空気吸引口から装置内部の空気を排出することにより、上記冷却風を発生させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２５００７１号公報（第２頁〜第３頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、陽極及び陰極が多孔質の高融点金属に易電子放射物質を含浸させた含浸型電極又は高融点金属に易電子放射物質を含有させて焼結した焼結型電極を有するフラッシュランプにおいて、フラッシュランプの黒化を抑制すると共に、長寿命化を図ることが可能な光源装置及びその冷却方法を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は調査研究の結果、以下のような事実を新たに知見した。
【０００６】
フラッシュランプの陰極と陽極として多孔質の高融点金属に易電子放射物質を含浸させた含浸型電極又は高融点金属に易電子放射物質を含有させて焼結した焼結型電極を用いた場合、発光管の内壁が黒く変色（黒化）したり、フラッシュランプの寿命が所定時間で頭打ちとなってしまったりという問題点を有することが判明した。これは陰極からの電子照射により、陽極において、含浸又は含有されている易電子放射物質がスパッタリングされて、発光管の内壁に付着することによるものと推測される。このスパッタリングは、高温環境下において促進されることから、本発明者等は、フラッシュランプの陽極側を効果的に冷却することができれば、スパッタリングを抑制することが可能であるとの結論に到達した。
【０００７】
かかる研究結果を踏まえ、本発明に係る光源装置は、アーク放電を行うための対向する陽極及び陰極を収容する発光管と、発光管の両端部に設けられた陽極側口金及び陰極側口金とを有するフラッシュランプと、フラッシュランプを囲むように設けられ、底部開口から頂部開口にかけて縮径する反射面を有するリフレクタと、冷却風を送り出す送風手段と、を備え、陽極及び陰極が、多孔質の高融点金属に易電子放射物質を含浸させた含浸型電極又は高融点金属に易電子放射物質を含有させて焼結した焼結型電極であり、陰極側口金は、頂部開口側に配置され、陽極側口金は、底部開口側に配置されており、送風手段は、陽極側口金に向けて冷却風を送り出すように配設されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る光源装置では、冷却風を陽極側口金に向けて送り出すように、送風手段を配置することにより、フラッシュランプの陽極付近の温度を効果的に低下させ、陽極を構成する易電子放射物質のスパッタリングを抑制する。これにより、発光管（フラッシュランプ）内壁の黒化を抑制し、長寿命化を図ることができる。
【０００９】
また、陽極側口金は、底部開口から突出するように配置されていることが好ましい。このように構成することにより、リフレクタの底部開口から、フラッシュランプの陽極側口金が突出することとなるので、陽極側口金に向けて冷却風を送り出すことが容易になり、送風手段の配置の自由度が広がるとともに、効率的にフラッシュランプの陽極付近の温度を低下させることができる。
【００１０】
また、送風手段は、フラッシュランプの中心軸に交差する方向から冷却風を送り出すことが好ましい。このように構成することにより、冷却風と陽極側口金の壁面との接触時間を短くすることができるので、冷却風の昇温が抑制される。よって、陽極側口金は、常に、比較的温度の低い冷却風により冷却されることとなるので、陽極側口金の冷却効率が高まる。
【００１１】
また、送風手段は、装置外部から気体を導入し、導入した気体を冷却風として送り出しており、フラッシュランプを挟んで送風手段と対向し、冷却風が衝突する面を有する風受部材と、冷却風を陽極側口金から陰極側口金に向けて導くように、装置外部に気体を排出する排気手段と、を更に備えることが好ましい。このように構成することにより、装置外部から吸引された気体は、他部材を冷却する前に、まず陽極側口金に向けて送り出されるので、効率的に陽極付近の温度を低下させることができる。また、送風手段により装置内部に送り出される冷却風は、陽極側口金に当たることで陽極側口金を冷却するとともに、風受部材と衝突する。そして、排気手段により、陽極側口金から陰極側口金に向けて吸引され、装置外部へ放出される。このように、装置内部に送り出される冷却風を排気手段により積極的に装置外部に放出することにより、装置内部に冷却風が滞留することが無く、効率的にフラッシュランプの陽極付近の温度を低下させることができる。また、風受部材を設けることで、直接陽極側口金に当たらなかった冷却風も風受部材に衝突して、排気手段により吸引されて陽極側口金から陰極側口金に向かって流通する過程で、陽極側口金を冷却することが可能となる。これにより、効率的にフラッシュランプの陽極付近の温度を低下させることができる。
【００１２】
また、リフレクタの底部開口側に設けられた仕切り部材を更に備えており、送風手段が配置された領域と、排気手段が配置された領域とが、仕切り部材を境界として隣接されていることが好ましい。このように構成することにより、送風手段が配置された領域に送り出された冷却風は、主にリフレクタを介して排気手段が配置された領域へと吸引される。リフレクタはフラッシュランプを囲むように設けられているので、冷却風は、底部開口から頂部開口へと、つまり、陽極側口金側から陰極側口金側へと吸引される。よって、陽極側口金は、比較的低温の冷却風により冷却されることとなるので、効率的にフラッシュランプの陽極付近の温度を低下させることができる。
【００１３】
また、陰極側口金に、冷却用フィンが設けられていることが好ましい。このように構成することにより、陰極側口金をも効率良く冷却することができ、陰極で生じるスパッタリングを抑制することができる。
【００１４】
また、フラッシュランプ及びリフレクタを収容する筐体を更に備え、筐体には、フラッシュランプに電力を供給する電源部が更に収容されていることが好ましい。このように構成することにより、フラッシュランプと電源とを結ぶ電源ケーブルを短縮することができ、電源ケーブルのインダクタンスが小さくなるので、フラッシュランプの発光パルスを短くすることができる。
【００１５】
本発明に係る光源装置の冷却方法は、アーク放電を行うための対向する陽極及び陰極を収容する発光管と、発光管の両端部に設けられた陽極側口金及び陰極側口金とを有するフラッシュランプと、フラッシュランプを囲むように設けられ、底部開口から頂部開口にかけて縮径する反射面を有するリフレクタと、冷却風を送り出す送風手段と、を用い、陽極及び陰極を、多孔質の高融点金属に易電子放射物質を含浸させた含浸型電極又は高融点金属に易電子放射物質を含有させて焼結した焼結型電極とし、陰極側口金を、頂部開口側に配置し、陽極側口金を、底部開口側に配置し、送風手段から陽極側口金に向けて冷却風を送り出すことを特徴としている。
【００１６】
本発明に係る光源装置の冷却方法では、陽極側口金に向けて冷却風を送り出すことで、特に陽極付近の温度を低下させ、陽極を構成する易電子放射物質のスパッタリングを抑制する。これにより、発光管（フラッシュランプ）内壁の黒化を抑制し、長寿命化を図ることができる。
【００１７】
また、フラッシュランプを挟んで送風手段と対向し、冷却風が衝突する面を有する風受部材と、送風手段により装置外部から冷却風として導入した気体を装置外部に排出する排気手段と、を更に用いることにより、冷却風を陽極側口金から陰極側口金に向けて導くことが好ましい。このように構成することにより、送風手段により装置内部に送り出される冷却風は、陽極側口金に当たることで陽極側口金を冷却するとともに、風受部材に衝突する。そして、排気手段の吸引力により、陽極側口金から陰極側口金に向かう方向に吸引され、装置外部へ排出される。このように、装置内部に送り出される冷却風を排気手段により積極的に装置外部に排出することにより、装置内部に冷却風が滞留することが無く、効率的にフラッシュランプの陽極付近の温度を低下させることができる。また、風受部材を設けることで、直接陽極側口金に当たらなかった冷却風も風受部材に衝突して、排気手段により吸引されて陽極側口金から陰極側口金に向かう方向に流通する過程で、陽極側口金を冷却することが可能となる。これにより、効率的にフラッシュランプの陽極付近の温度を低下させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、適宜図面を参照して説明する。尚、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１９】
図１は、本実施形態の光源装置の模式図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ断面構成を示す模式図である。尚、図１中の矢印は、冷却風の流通方向を示すものである。本実施形態は、光源装置を含浸型電極を用いたフラッシュランプに適用した場合を例示する。
【００２０】
光源装置１は、略直方体状の筐体２の内部が、筐体２の側壁２ａに平行に設けられた壁３により電源室４とフラッシュランプハウス５とに画成されている。そして、壁３と側壁２ｂとの間には開口３ａが設けられている。
【００２１】
フラッシュランプハウス５は、筐体２の側壁２ｂに平行に配置された板状の仕切り部材１２により前部室５ａと後部室５ｂとに画成されている。前部室５ａの側壁２ａには、送風ファン９が、仕切り部材１２に隣接して、壁３に対向するように配置されている。
【００２２】
フラッシュランプ１０は、前部室５ａから後部室５ｂに跨るように配置されている。即ち、フラッシュランプ１０の陽極側口金１０ｄは、仕切り部材１２の所定位置に設けられた開口１２ａから前部室５ａに突出している。フラッシュランプ１０の発光管１０ｃ及び陰極側口金１０ｅは、後部室５ｂ側に配置されている。
【００２３】
後部室５ｂには、このフラッシュランプ１０を囲むように椀型のリフレクタ１１が配置されている。このリフレクタ１１において、底部開口１１ａは開口１２ａに対応する位置に配置されている。そして、椀の頂上部に形成された頂部開口１１ｂからフラッシュランプ１０の陰極側口金１０ｅが後部室５ｂに向けて突出しており、この陰極側口金１０ｅには冷却用フィン１３が取り付けられている。ここで、頂部開口１１ｂと陰極側口金１０ｅとの間には、間隙が設けられている。
【００２４】
そして、電源室４には、電源装置６と、主放電コンデンサ７が設けられ、電源室の側壁２ｂには、排気ファン８が設けられており、筐体２内部から気体を吸引し外部に排出する。
【００２５】
以下、光源装置を構成する個々の部材について説明する。送風手段として機能する送風ファン９は、冷却風を直接、陽極側口金１０ｄに向けて送り出すことができるように配置することが好ましい。つまり、図３に示すように、冷却風の送風方向から見た場合に、陽極側口金１０ｄと、送風ファン９のプロペラの回転半径とが重複するように送風ファン９を配置する。
【００２６】
また、送風ファン９は、冷却風を、フラッシュランプ１０の中心軸に対して直角方向から、陽極側口金１０ｄに向けて送り出すことができるように配置する。なぜなら、冷却風は、陽極側口金１０ｄに当たると、陽極側口金１０ｄとの熱交換により昇温し、冷却能力を徐々に失っていくからである。ここで冷却風をフラッシュランプ１０の中心軸に対して直角方向から送り出すと、冷却風と陽極側口金１０ｄの壁面との接触時間（接触経路）を短くすることができるので、冷却風の昇温が抑制される。よって、陽極側口金１０ｄは、常に、比較的低温の冷却風により冷却されることとなるので、陽極側口金１０ｄの冷却効率が高まる。
【００２７】
送風ファン９から送風するべき冷却風の送風量は、陽極側口金１０ｄと送風ファン９との距離、フラッシュランプ１０の出力等により変化するために、一概に決定することは難しいが、少なくとも、フラッシュランプ１０の稼動中における陽極側口金１０ｄの温度を従来よりも低温とできるような量であれば良い。
【００２８】
例えば、１００Ｗの放電管１０を用い、送風ファン９から陽極側口金１０ｄまでの距離を１０ｃｍとした場合、２Ｗの送風量を有する送風ファン９を用いることで、フラッシュランプ稼動中における陽極口金の温度を１００℃以下とすることができる。
【００２９】
フラッシュランプ１０は、図４に示すように、略円柱状の形状を有し、多孔質の高融点金属に易電子放射物質を含浸させた含浸型金属からなる陽極１０ａと陰極１０ｂとが、サファイアガラス等からなる中空状の発光管１０ｃ中に対峙して収納されている。この発光管１０ｃはキセノン等の放電ガスが封入された状態で両端が封止されている。また、発光管１０ｃの陽極１０ａ側の端部には、陽極１０ａに電力を供給するための陽極側口金１０ｄが設けられている。同様に、この発光管１０ｃの陰極１０ｂ側の端部には陰極側口金１０ｅが設けられている。また、発光管１０ｃの外壁部に沿って陽極側口金１０ｄから陰極１０ｂの先端域まで直線状に配置され、陰極１０ｂの先端域で発光管１０ｃに巻きつけるように配置されたトリガ電極１０ｆが設けられている。このトリガ電極１０ｆは、アーク放電に先立ち陰極１０ｂとの間で予備放電を行うためのものである。
【００３０】
フラッシュランプ１０は、リフレクタ１１の光軸とフラッシュランプ１０の中心軸とが一致するように、不図示の治具により筐体２に固定されている。
【００３１】
ここで、陽極１０ａ及び陰極１０ｂを構成する高融点金属としては、発光時の高温で変質、変形せず、且つ、易電子放射物質を含浸させることが可能であるものが好ましい。このような金属としてはタングステン、モリブデン、タンタル、ニオブ等が挙げられるが、特にタングステンが好適である。また、易電子放射物質としては、仕事関数が低く電子の放射が容易であり、高温下でスパッタリングし難い金属であることが好ましい。このような金属としては、バリウム、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属や、ランタン、イットリウム、セリウム等が挙げられ、これらの金属を複数混合して用いても良いし、これらの金属の酸化物を用いてもよい。
【００３２】
リフレクタ１１は、底部開口１１ａから頂部開口１１ｂにかけて次第に縮径する椀型の反射面１１ｃを備えた部材であり、フラッシュランプ１０を囲むように不図示の治具により筐体２に固定されている。
【００３３】
仕切り部材１２は、底部開口１１ａに対応する位置に開口１２ａが形成された板状の部材であり、底部開口１１ａの端部からフラッシュランプハウス５の内壁面付近まで延出している。仕切り部材１２は、底部開口１１ａに対応する位置に開口１２ａが設けられているので、フラッシュランプ１０から発せられた光は、仕切り部材１２に妨げられることなく前方に照射される。
【００３４】
壁３は、フラッシュランプ１０を間に挟んで、送風ファン９と対向した金属等からなる板状部材であり、筐体２を電源室４とフラッシュランプハウス５とに画成している。また、壁３は風受部材として機能する。すなわち、送風ファン９から送り出された冷却風の内で直接陽極側口金１０ｄに当たることがなかった冷却風も、この壁３に衝突することで、流れる方向が変えられるので、陽極側口金１０ｄを冷却しうる。
【００３５】
排気ファン８は、電源室４の側壁２ｂに配置されている。排気ファン８は、開口３ａを介して後部室５ｂから気体（冷却風）を吸引する。それとともに、この排気ファン８は、電源室４から気体を吸引して筐体２外部に排出することで、電源装置６と主放電コンデンサ７とを冷却する。
【００３６】
ここで、排気ファン８の吸引能力は送風ファン９の送風能力以上とする。このようにすることにより、筐体２内部に冷却風が滞留することがないため、効率的に陽極側口金１０ｄを冷却することができる。
【００３７】
冷却用フィン１３は、頂部開口１１ｂより突出して配置された陰極側口金１０ｅに接続されている。冷却用フィン１３は、頂部開口１１ｂを通過してきた冷却風により冷却される。そのため、冷却用フィン１３は、頂部開口１１ｂを介しての冷却風の流通を妨げないような形状であることが好ましい。また、冷却用フィン１３は、熱伝導性の良いアルミニウム等で形成されていることが好ましい。
【００３８】
フラッシュランプ発光時には、陽極１０ａから陰極１０ｂへと非常に大きな電流（〜１０００Ａ）が流れるために、次の瞬間に、陰極１０ｂから陽極１０ａに向かって電流が逆流する現象（オーバーシュート）が発生する。つまり、オーバーシュート時には、陽極１０ａから放射された電子が、陰極１０ｂに衝突し、陰極１０ｂを構成する材料のスパッタリングを引き起こす。
【００３９】
本実施形態においては、冷却用フィン１３を陰極側口金１０ｅに設けているので、陰極１０ｂ付近の温度を低下させることができ、オーバーシュート時に陰極１０ｂで発生するスパッタリングをも抑制することができる。
【００４０】
電源装置６と主放電コンデンサ７とは電源室４に収容されている。本実施形態の光源装置１では、フラッシュランプ１０と、このフラッシュランプ１０に不図示の電源ケーブルを介して電力を供給する電源装置６と主放電コンデンサ７とを同一筐体２内に配置しているので、電源ケーブルの長さを短縮することができ、電源ケーブルのインダクタンスが小さくなるので、フラッシュランプ１０の発光パルスを短くシャープなものとすることができる。
【００４１】
このように本実施形態の光源装置１では、送風ファン９を、冷却風を陽極側口金１０ｄに向けて送り出すように配置するという簡単な構成により、フラッシュランプ１０の陽極１０ａ付近の温度を効果的に低下させ、陽極１０ａを構成する易電子放射物質のスパッタリングを抑制する。これにより、フラッシュランプ１０内壁の黒化を抑制し、長寿命化を図れる。
【００４２】
また、陽極側口金１０ｄを底部開口１１ａから突出させているので、陽極側口金１０ｄに冷却風を送り出し易くなり、陽極１０ａ付近の冷却効率が高くなるとともに、送風ファン９の配置自由度を高めることができる。
【００４３】
また、フラッシュランプ１０の壁面及び陰極側口金１０ｅは、陽極側口金１０ｄを冷却して昇温した冷却風により冷却されることとなるので、フラッシュランプ１０の管壁の温度低下が抑制され、フラッシュランプ１０に封入された放電ガスの温度低下を実用上許容できる範囲とすることができ、フラッシュランプ１０の発光効率の低下が抑制される。
【００４４】
続いて、図１を参照して、本実施形態の光源装置の動作を、冷却風の流れを中心に説明する。
【００４５】
送風ファン９と排気ファン８とを同時に稼動することにより、筐体２内部では、「送風ファン９→前部室５ａ→頂部開口１１ｂ→後部室５ｂ→排気ファン８」という冷却風の流れが形成される。より詳細に言うと、送風ファン９から筐体２内部に導入された冷却風は、前部室５ａ内部に複雑な経路で拡がる。その後、リフレクタ１１の頂部開口１１ｂと陰極側口金１０ｅとの間隙を通過して後部室５ｂに至る。続いて、壁３に設けられた開口３ａを通過して後部室５ｂから電源室４に至り、排気ファン８により外部に排出される。
【００４６】
送風ファン９から筐体２内部に送り出される冷却風（矢印Ａ，Ｂ，Ｃ）の内、矢印Ａに示した冷却風（以下、冷却風Ａと言う）は、陽極側口金１０ｄに直接当たり、陽極側口金１０ｄを冷却する。その後、冷却風Ａは、前部室５ａ中に複雑な経路で拡がるが、最終的には、排気ファン８の吸引力により、陽極側口金１０ｄ、フラッシュランプ１０管壁及び陰極側口金１０ｅを冷却しながら、リフレクタ１１を通過して後部室５ｂへと吸引され（矢印Ｇ，Ｈ）、筐体２の外部に排出される。
【００４７】
矢印Ｂ，Ｃに示した冷却風（以下、冷却風Ｂ、冷却風Ｃと言う）は、陽極側口金１０ｄに当たらずに、風受部材３に衝突し、前部室５ａ中に複雑な経路で拡がるが、最終的には、排気ファン８の吸引力により、陽極側口金１０ｄ、フラッシュランプ１０管壁及び陰極側口金１０ｅを冷却しながら、リフレクタ１１を通過して後部室５ｂへと吸引され（矢印Ｇ，Ｈ）、筐体２の外部に排出される。
【００４８】
このように、本実施形態では、陽極側口金１０ｄに直接冷却風（冷却風Ａ）を送り出すので、フラッシュランプ１０の陽極１０ａ付近の温度が効率的に下がり、陽極１０ａからの易電子放射物質のスパッタリングが抑えられ、フラッシュランプ１０内壁の黒化が抑制されるとともに、フラッシュランプ１０の寿命が延びる。
【００４９】
また、直接陽極側口金１０ｄに当たらなかった冷却風（冷却風Ｂ，Ｃ）も壁３に衝突して、排気ファン８により吸引される過程で、陽極側口金１０ｄを冷却するので、フラッシュランプ１０の陽極１０ａ付近の温度が効率的に下がり、陽極１０ａからの易電子放射物質のスパッタリングが抑えられ、フラッシュランプ１０内壁の黒化が抑制されるとともに、フラッシュランプ１０の寿命が延びる。
【００５０】
また、陽極側口金１０ｄを冷却した冷却風は、陽極側口金１０ｄとの熱交換により昇温し、排気ファン８の吸引力により、リフレクタ１１の頂部開口１１ｂ方向に流通する。この過程で、昇温した冷却風はフラッシュランプ１０の壁面及び陰極側口金１０ｅを冷却する。
【００５１】
このように、本実施形態の冷却方法では、陽極側口金１０ｄを冷却することで、昇温した冷却風が、フラッシュランプ１０及び陰極側口金１０ｅを冷却するので、フラッシュランプ１０が過度に温度低下することがなく、フラッシュランプ１０の発光効率の低下が抑制される。また、陰極側口金１０ｅが冷却されることにより、オーバーシュート時に陰極１０ｂで発生するスパッタリングをも抑制することができる。
【００５２】
尚、本実施形態では、陽極側口金１０ｄを底部開口１１ａから突出するように配置しているが、冷却風を直接陽極側口金１０ｄに向けて送り出すことができれば、陽極側口金１０ｄが底部開口１１ａから突出していなくとも、実用上許容できる範囲で陽極１０ａ付近の冷却効果が得られる。
【００５３】
尚、本実施形態においては、送風ファン９が冷却風をフラッシュランプ１０の中心軸に対して直角に送り出すことができるように配置しているが、冷却風を陽極側口金１０ｄに向けて送り出すことができれば、例えば、図５に模式的に示すように、フラッシュランプ１０の中心軸に対して傾斜した方向から冷却風を送り出す配置であっても構わない。
【００５４】
尚、本実施形態においては、送風ファン９の送風方向が陽極側口金１０ｄを向くように、送風ファン９を配置しているが、例えば、冷却風を送風ファン９に接続したパイプ等により導き、このパイプから冷却風を陽極側口金１０ｄに送り出すように構成してもよい。このようにすることにより、冷却風の送風方向が陽極側口金１０ｄを向くように送風ファン９を配置する必要がなくなるので、送風ファン９の配置の自由度が高まる。
【００５５】
尚、前部室５ａから後部室５ｂへの気体の流通が、リフレクタ１１を介して行われるのであれば、仕切り部材１２とフラッシュランプハウス５の内壁面とが完全に当接している必要は無く、両者の間に若干の間隙が存在しても良い。
【００５６】
本発明の光源装置及びその冷却方法における効果を確認する実験を行った。以下、図１、図６〜図８を参照しながら説明を行う。
【００５７】
（実験１）
図１に示された上記実施形態の光源装置１を用い、フラッシュランプ１０管壁の温度変化を測定した。温度は、陽極１０ａと陰極１０ｂの間のアークセンタに最も近い部分におけるフラッシュランプ１０の管壁の温度を接触式温度計で測定した。光源装置１は、主放電コンデンサとして１２μＦのものを用い、７０Ｗの入力電力で、６０Ｈｚで発光させている。
【００５８】
その結果を図７に示す。実験１においては、フラッシュランプ１０の管壁の温度は、約１００℃で一定であった。
【００５９】
（実験２）
実験１で用いた光源装置１から仕切り部材１２を取り除いた光源装置１ｂを用い（図６（ａ））、フラッシュランプ１０管壁の温度変化を測定した。
【００６０】
その結果を図７に示す。実験２においては、フラッシュランプ１０の管壁の温度は、約１１０℃で一定であった。
【００６１】
（実験３）
実験２で用いた光源装置１ｂにおいて、陽極側口金１０ｄがリフレクタ１１の底部開口１１ａから突出しないように配置し、送風ファン９の冷却風が直接陽極側口金１０ｄに当たらないようにした光源装置１ｃを用いて（図６（ｂ））、フラッシュランプ１０管壁の温度変化を測定した。
【００６２】
その結果を図７に示す。実験３においては、フラッシュランプ１０の管壁の温度は、約１４０℃で一定であった。
【００６３】
尚、実験１〜３の発光照度は誤差の範囲で一致しており、実験１及び実験２ではフラッシュランプ１０が冷却されることによる発光効率の減少は見られなかった。
【００６４】
図７より、冷却風を陽極側口金１０ｄに直接送り出した実験１及び実験２では、実験３よりもフラッシュランプ１０がより良く冷却されていることが明らかとなった。
【００６５】
さらに、実験１と実験２との比較により、リフレクタ１１の底部開口１１ａに仕切り部材１２を設け、冷却風を、頂部開口１１ｂを介して流通させることにより、一層陽極側口金１０ｄの冷却効率が良好となることが明らかとなった。
【００６６】
（実験４）
フラッシュランプ１０への入力電力を１００Ｗとし、主放電コンデンサを２０μＦとし、送風ファン９としてプロペラ面積が５００ｃｍ^２以上、送風能力が１．０ｍ^３／ｍｉｎ以上のものを用いた以外は、実験１と同様にして実験を行った。
【００６７】
その結果を図８に示す。実験４では、フラッシュランプ１０の管壁の温度は、約７５℃で一定となった。
【００６８】
（実験５）
フラッシュランプ１０への入力電力を１００Ｗとし、主放電コンデンサを２０μＦとし、送風ファン９としてプロペラ面積が５００ｃｍ^２以上、送風能力が１．０ｍ^３／ｍｉｎ以上のものを用いた以外は、実験３と同様にして実験を行った。
【００６９】
その結果を図８に示す。実験４では、フラッシュランプ１０の管壁の温度は、約２３０℃で一定となった。
【００７０】
これらの結果より、冷却風を直接陽極側口金１０ｄに送り出した実験４では、フラッシュランプ１０の管壁の温度上昇が大幅に抑制されたことが明らかとなった。
【００７１】
【発明の効果】
本発明では、フラッシュランプの黒化を抑制し、フラッシュランプの寿命を従来以上に延ばすことができる光源装置及びその冷却方法が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の光源装置の模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面構成を示す模式図である。
【図３】送風ファンと陽極側口金との位置関係を示す模式図である。
【図４】フラッシュランプの模式図である。
【図５】送風ファンをフラッシュランプの中心軸に対して傾斜した場合を示す模式図である。
【図６】実験２の光源装置の模式図（ａ）と、実験３の光源装置の模式図（ｂ）である。
【図７】実験１〜３における発光経過時間とフラッシュランプ管壁の温度との関係を表すグラフである。
【図８】実験４，５における発光経過時間とフラッシュランプ管壁の温度との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１・・・光源装置、２・・・筐体、２ａ，２ｂ・・・側壁、３・・・壁、４・・・電源室、５・・・フラッシュランプハウス、５ａ・・・前部室、５ｂ・・・後部室、６・・・電源装置、７・・・主放電コンデンサ、８・・・排気ファン、９・・・送風ファン、１０・・・フラッシュランプ、１０ａ・・・陽極、１０ｂ・・・陰極、１０ｃ・・・発光管、１０ｄ・・・陽極側口金、１０ｅ・・・陰極側口金、１１・・・リフレクタ、１１ａ・・・底部開口、１１ｂ・・・頂部開口、１１ｃ・・・反射面、１２・・・仕切り部材、１２ａ・・・開口、１３・・・冷却用フィン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device and a cooling method thereof.
[0002]
[Prior art]
As this type of light source device, there is provided a flash lamp having a reflector (condensing mirror), an arc tube (bulb) disposed in the reflector and housed in a state where an anode and a cathode for generating an arc face each other. 2. Description of the Related Art There is known a lamp provided with a cooling means for generating cooling air for cooling a lamp. In this light source device, a suction-type cooling fan is used as cooling means, and the cooling air is generated by discharging air inside the device from an air suction port connected to the cooling fan (for example, And Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-250071 (pages 2 to 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a flash lamp having an impregnated electrode in which an anode and a cathode are impregnated with a porous high-melting-point metal and an electron-emitting substance or a sintered electrode in which a high-melting-point metal and an electron-emitting substance are sintered. It is an object of the present invention to provide a light source device capable of suppressing blackening of a flash lamp and extending the life thereof, and a method of cooling the same.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have newly found the following facts as a result of research.
[0006]
When using an impregnated electrode in which a porous high-melting metal is impregnated with an electron-emitting material or a sintered electrode in which a high-melting metal contains an electron-emitting material and sintered as the cathode and anode of the flash lamp, It has been found that the inner wall of the arc tube is discolored (blackened) and that the life of the flash lamp reaches a plateau in a predetermined time. This is presumed to be due to the fact that the electron emitting material impregnated or contained in the anode is sputtered by the electron irradiation from the cathode and adheres to the inner wall of the arc tube. Since this sputtering is promoted in a high-temperature environment, the present inventors have come to the conclusion that if the anode side of the flash lamp can be effectively cooled, the sputtering can be suppressed. .
[0007]
Based on the results of the research, the light source device according to the present invention includes an arc tube containing an anode and a cathode facing each other for performing arc discharge, and an anode-side base and a cathode-side base provided at both ends of the arc tube. A flash lamp, a reflector provided to surround the flash lamp, the reflector having a reflecting surface whose diameter decreases from a bottom opening to a top opening, and blowing means for sending cooling air. An impregnated electrode in which the melting point metal is impregnated with an electron emitting substance or a sintered electrode in which a high melting point metal is impregnated with an electron emitting substance and sintered, the cathode side base is disposed on the top opening side, and the anode is The side base is disposed on the bottom opening side, and the blowing means is provided so as to send cooling air toward the anode side base.
[0008]
In the light source device according to the present invention, by arranging the blowing means so as to send the cooling air toward the anode side base, the temperature near the anode of the flash lamp can be effectively lowered, and the electron emission constituting the anode can be easily reduced. Suppress material sputtering. Thereby, blackening of the inner wall of the arc tube (flash lamp) can be suppressed, and the life can be extended.
[0009]
Further, it is preferable that the anode side base is disposed so as to protrude from the bottom opening. With this configuration, the anode side base of the flash lamp projects from the bottom opening of the reflector, so that it is easy to send the cooling air toward the anode side base, and the arrangement of the blowing means is free. As the temperature increases, the temperature near the anode of the flash lamp can be efficiently reduced.
[0010]
Further, it is preferable that the blower blows the cooling air from a direction intersecting with the center axis of the flash lamp. With this configuration, the contact time between the cooling air and the wall surface of the anode side base can be shortened, so that the temperature rise of the cooling air is suppressed. Therefore, since the anode base is always cooled by the cooling air having a relatively low temperature, the cooling efficiency of the anode base is increased.
[0011]
Further, the blowing means introduces gas from outside the device, sends out the introduced gas as cooling air, and faces the blowing means with a flash lamp interposed therebetween. It is preferable that the apparatus further comprises exhaust means for discharging gas to the outside of the apparatus so as to guide the wind from the anode side base toward the cathode side base. With this configuration, the gas sucked from the outside of the apparatus is first sent out to the anode side base before cooling other members, so that the temperature near the anode can be efficiently reduced. In addition, the cooling air sent into the inside of the device by the blowing means hits the anode side base to cool the anode side base and collides with the wind receiving member. Then, the gas is sucked from the anode side base toward the cathode side base by the exhaust means, and is discharged to the outside of the apparatus. In this way, the cooling air sent into the device is actively discharged to the outside of the device by the exhaust means, so that the cooling air does not stay inside the device and the temperature near the anode of the flash lamp is efficiently reduced. Can be done. Also, by providing the wind receiving member, the cooling air that did not directly hit the anode side die also collides with the wind receiving member, and is sucked by the exhaust means and flows from the anode side die toward the cathode side die, The anode side base can be cooled. Thereby, the temperature near the anode of the flash lamp can be efficiently reduced.
[0012]
Further, it is further provided with a partition member provided on the bottom opening side of the reflector, and it is preferable that a region where the air blowing means is arranged and a region where the exhaust means are arranged are adjacent to each other with the partition member as a boundary. . With this configuration, the cooling air sent to the area where the blower is arranged is sucked mainly through the reflector to the area where the exhauster is arranged. Since the reflector is provided so as to surround the flash lamp, the cooling air is sucked from the bottom opening to the top opening, that is, from the anode base to the cathode base. Therefore, the anode-side base is cooled by the relatively low-temperature cooling air, so that the temperature near the anode of the flash lamp can be efficiently reduced.
[0013]
Further, it is preferable that a cooling fin is provided on the cathode side base. With this configuration, the cathode side die can also be efficiently cooled, and sputtering generated at the cathode can be suppressed.
[0014]
In addition, it is preferable that the apparatus further includes a housing for housing the flash lamp and the reflector, and the housing further includes a power supply unit for supplying power to the flash lamp. With this configuration, the power cable connecting the flash lamp and the power supply can be shortened, and the inductance of the power cable is reduced, so that the light emission pulse of the flash lamp can be shortened.
[0015]
A cooling method for a light source device according to the present invention is directed to a flash lamp having an arc tube for accommodating opposed anodes and cathodes for performing arc discharge, and an anode side cap and a cathode side cap provided at both ends of the arc tube. And a reflector provided so as to surround the flash lamp, having a reflecting surface whose diameter is reduced from the bottom opening to the top opening, and a blowing means for sending cooling air, using the anode and the cathode to a porous high melting point metal. An impregnated electrode impregnated with an electron-emitting material or a sintered electrode containing a high-melting-point metal and containing an electron-emitting material and sintered, a cathode base is disposed on the top opening side, and an anode base is provided. It is arranged on the bottom opening side, and is characterized in that cooling air is sent from the air blowing means toward the anode side base.
[0016]
In the cooling method of the light source device according to the present invention, by sending the cooling air toward the anode-side base, the temperature particularly near the anode is reduced, and the sputtering of the electron-emitting material constituting the anode is suppressed. Thereby, blackening of the inner wall of the arc tube (flash lamp) can be suppressed, and the life can be extended.
[0017]
Further, a wind receiving member facing the air blowing means with the flash lamp interposed therebetween and having a surface against which the cooling air collides, and an exhaust means for discharging gas introduced as cooling air from outside the apparatus by the air blowing means to the outside of the apparatus, It is preferable that the cooling air be guided from the anode side die to the cathode side die by using. With this configuration, the cooling air blown into the inside of the apparatus by the blowing means hits the anode side base to cool the anode side base and collides with the wind receiving member. Then, the air is sucked in a direction from the anode base to the cathode base by the suction force of the exhaust means, and is discharged to the outside of the apparatus. In this way, the cooling air sent into the device is positively discharged to the outside of the device by the exhaust means, so that the cooling air does not stay inside the device and the temperature near the anode of the flash lamp is efficiently reduced. Can be done. In addition, by providing the wind receiving member, the cooling wind that did not directly hit the anode side die also collides with the wind receiving member, is sucked by the exhaust means and flows in the direction from the anode side die toward the cathode side die. Thus, the anode side die can be cooled. Thereby, the temperature near the anode of the flash lamp can be efficiently reduced.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In the description, the same elements or elements having the same functions will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
[0019]
FIG. 1 is a schematic diagram of the light source device of the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional configuration taken along the line II-II of FIG. The arrows in FIG. 1 indicate the direction of flow of the cooling air. This embodiment exemplifies a case in which the light source device is applied to a flash lamp using an impregnated electrode.
[0020]
In the light source device 1, the inside of a substantially rectangular parallelepiped housing 2 is defined by a wall 3 provided in parallel with a side wall 2 a of the housing 2 into a power supply room 4 and a flash lamp house 5. An opening 3a is provided between the wall 3 and the side wall 2b.
[0021]
The flash lamp house 5 is divided into a front chamber 5a and a rear chamber 5b by a plate-like partition member 12 arranged in parallel with the side wall 2b of the housing 2. On the side wall 2a of the front chamber 5a, a blower fan 9 is arranged adjacent to the partition member 12 so as to face the wall 3.
[0022]
The flash lamp 10 is disposed so as to extend from the front room 5a to the rear room 5b. That is, the anode side base 10 d of the flash lamp 10 protrudes from the opening 12 a provided at a predetermined position of the partition member 12 to the front chamber 5 a. The arc tube 10c and the cathode side base 10e of the flash lamp 10 are arranged on the rear chamber 5b side.
[0023]
A bowl-shaped reflector 11 is arranged in the rear chamber 5b so as to surround the flash lamp 10. In this reflector 11, the bottom opening 11a is arranged at a position corresponding to the opening 12a. A cathode side base 10e of the flash lamp 10 protrudes from the top opening 11b formed at the top of the bowl toward the rear chamber 5b, and a cooling fin 13 is attached to the cathode side base 10e. Here, a gap is provided between the top opening 11b and the cathode side base 10e.
[0024]
A power supply unit 6 and a main discharge capacitor 7 are provided in the power supply room 4, and an exhaust fan 8 is provided on a side wall 2 b of the power supply room, and sucks gas from inside the housing 2 and discharges the gas to the outside. I do.
[0025]
Hereinafter, individual members constituting the light source device will be described. It is preferable that the blower fan 9 functioning as a blower is arranged so that the cooling air can be sent directly to the anode side base 10d. That is, as shown in FIG. 3, the blower fan 9 is arranged such that the anode side base 10 d and the rotation radius of the propeller of the blower fan 9 overlap when viewed from the blower direction of the cooling wind.
[0026]
Further, the blower fan 9 is arranged such that the cooling air can be sent out from the direction perpendicular to the central axis of the flash lamp 10 toward the anode side base 10 d. This is because when the cooling air hits the anode side base 10d, the temperature rises due to heat exchange with the anode side base 10d, and the cooling capacity gradually decreases. If the cooling air is sent from the direction perpendicular to the central axis of the flash lamp 10, the contact time (contact path) between the cooling air and the wall surface of the anode side base 10d can be shortened. Is suppressed. Therefore, the anode side base 10d is always cooled by the relatively low-temperature cooling air, so that the cooling efficiency of the anode side base 10d is improved.
[0027]
The amount of cooling air to be blown from the blower fan 9 varies depending on the distance between the anode side base 10 d and the blower fan 9, the output of the flash lamp 10, and the like. Any amount may be used as long as the temperature of the anode side base 10d during operation of the lamp 10 can be made lower than in the past.
[0028]
For example, when a discharge tube 10 of 100 W is used and the distance from the blower fan 9 to the anode side base 10 d is set to 10 cm, the temperature of the anode base during the operation of the flash lamp is determined by using the blower fan 9 having a blown amount of 2 W. Can be set to 100 ° C. or lower.
[0029]
As shown in FIG. 4, the flash lamp 10 has a substantially cylindrical shape, and an anode 10a and a cathode 10b made of an impregnated metal obtained by impregnating a porous refractory metal with an electron-emitting material are made of sapphire. It is housed facing each other in a hollow arc tube 10c made of glass or the like. Both ends of the arc tube 10c are sealed with a discharge gas such as xenon sealed therein. An anode base 10d for supplying power to the anode 10a is provided at an end of the arc tube 10c on the anode 10a side. Similarly, a cathode base 10e is provided at the end of the arc tube 10c on the cathode 10b side. Further, a trigger electrode 10f is disposed linearly along the outer wall of the arc tube 10c from the anode side base 10d to the tip region of the cathode 10b, and is arranged so as to be wound around the arc tube 10c at the tip region of the cathode 10b. Have been. The trigger electrode 10f is for performing a preliminary discharge with the cathode 10b prior to the arc discharge.
[0030]
The flash lamp 10 is fixed to the housing 2 by a jig (not shown) so that the optical axis of the reflector 11 and the central axis of the flash lamp 10 match.
[0031]
Here, it is preferable that the high melting point metal constituting the anode 10a and the cathode 10b does not deteriorate or deform at a high temperature during light emission and can be impregnated with an electron emitting material. Examples of such a metal include tungsten, molybdenum, tantalum, and niobium, and tungsten is particularly preferable. Further, as the electron emitting material, it is preferable to use a metal which has a low work function, easily emits electrons, and is hard to be sputtered at a high temperature. Examples of such a metal include alkaline earth metals such as barium, calcium, and strontium, and lanthanum, yttrium, cerium, and the like. A plurality of these metals may be used as a mixture, or an oxide of these metals may be used. May be used.
[0032]
The reflector 11 is a member having a bowl-shaped reflecting surface 11c whose diameter gradually decreases from the bottom opening 11a to the top opening 11b, and is fixed to the housing 2 by a jig (not shown) so as to surround the flash lamp 10. .
[0033]
The partition member 12 is a plate-like member having an opening 12a formed at a position corresponding to the bottom opening 11a, and extends from an end of the bottom opening 11a to near the inner wall surface of the flash lamp house 5. Since the partition member 12 has the opening 12 a at a position corresponding to the bottom opening 11 a, the light emitted from the flash lamp 10 is emitted forward without being hindered by the partition member 12.
[0034]
The wall 3 is a plate-shaped member made of metal or the like facing the blower fan 9 with the flash lamp 10 interposed therebetween, and defines the housing 2 as a power supply room 4 and a flash lamp house 5. The wall 3 functions as a wind receiving member. In other words, of the cooling air sent from the blower fan 9, the cooling air that did not directly hit the anode side base 10 d collides with the wall 3 to change the flowing direction, so that the anode side base 10 d is cooled. Can.
[0035]
The exhaust fan 8 is arranged on the side wall 2 b of the power supply room 4. The exhaust fan 8 sucks gas (cooling air) from the rear chamber 5b through the opening 3a. At the same time, the exhaust fan 8 sucks the gas from the power supply chamber 4 and discharges the gas to the outside of the housing 2 to cool the power supply device 6 and the main discharge capacitor 7.
[0036]
Here, the suction capacity of the exhaust fan 8 is equal to or higher than the blowing capacity of the blower fan 9. By doing so, since the cooling air does not stay inside the housing 2, the anode side base 10d can be efficiently cooled.
[0037]
The cooling fins 13 are connected to a cathode side base 10e that is arranged to protrude from the top opening 11b. The cooling fins 13 are cooled by the cooling air passing through the top opening 11b. Therefore, it is preferable that the cooling fins 13 have a shape that does not hinder the flow of the cooling air through the top opening 11b. The cooling fins 13 are preferably formed of aluminum or the like having good thermal conductivity.
[0038]
At the time of flash lamp emission, since a very large current (up to 1000 A) flows from the anode 10a to the cathode 10b, a phenomenon (overshoot) in which the current flows backward from the cathode 10b toward the anode 10a occurs at the next moment. . That is, at the time of overshoot, electrons emitted from the anode 10a collide with the cathode 10b, causing sputtering of the material constituting the cathode 10b.
[0039]
In the present embodiment, since the cooling fins 13 are provided on the cathode side base 10e, the temperature in the vicinity of the cathode 10b can be reduced, and the sputtering generated at the cathode 10b during overshoot can be suppressed.
[0040]
The power supply 6 and the main discharge capacitor 7 are housed in the power supply room 4. In the light source device 1 of the present embodiment, a flash lamp 10, a power supply device 6 for supplying power to the flash lamp 10 via a power cable (not shown), and a main discharge capacitor 7 are arranged in the same housing 2. Therefore, the length of the power cable can be shortened, and the inductance of the power cable becomes small, so that the light emission pulse of the flash lamp 10 can be made short and sharp.
[0041]
As described above, in the light source device 1 of the present embodiment, the temperature near the anode 10a of the flash lamp 10 is effectively reduced by the simple configuration in which the blower fan 9 is arranged to send the cooling air toward the anode side base 10d. To suppress the sputtering of the electron-emitting material constituting the anode 10a. As a result, blackening of the inner wall of the flash lamp 10 can be suppressed, and the life can be extended.
[0042]
Also, since the anode side base 10d is projected from the bottom opening 11a, it becomes easy to send cooling air to the anode side base 10d, and the cooling efficiency near the anode 10a is increased, and the degree of freedom of arrangement of the blower fan 9 is increased. Can be.
[0043]
Further, since the wall surface of the flash lamp 10 and the cathode side base 10e are cooled by the cooling air heated by cooling the anode side base 10d, a decrease in the temperature of the tube wall of the flash lamp 10 is suppressed, and The temperature of the discharge gas sealed in the lamp 10 can be reduced in a practically acceptable range, and a decrease in the luminous efficiency of the flash lamp 10 is suppressed.
[0044]
Next, with reference to FIG. 1, the operation of the light source device of the present embodiment will be described focusing on the flow of cooling air.
[0045]
By operating the blower fan 9 and the exhaust fan 8 at the same time, a flow of the cooling air such as “blower fan 9 → front chamber 5 a → top opening 11 b → rear chamber 5 b → exhaust fan 8” is formed inside the housing 2. You. More specifically, the cooling air introduced from the blower fan 9 into the housing 2 spreads inside the front chamber 5a through a complicated path. Thereafter, the light passes through a gap between the top opening 11b of the reflector 11 and the cathode side base 10e and reaches the rear chamber 5b. Subsequently, the air passes through the opening 3 a provided in the wall 3, reaches the power supply chamber 4 from the rear chamber 5 b, and is discharged to the outside by the exhaust fan 8.
[0046]
Of the cooling air (arrows A, B, and C) sent from the blower fan 9 into the housing 2, the cooling air indicated by arrow A (hereinafter referred to as cooling air A) directly hits the anode side base 10 d, The anode side base 10d is cooled. Thereafter, the cooling air A spreads through the front chamber 5a in a complicated path, but finally cools the anode side base 10d, the flash lamp 10 tube wall and the cathode side base 10e by the suction force of the exhaust fan 8. While passing through the reflector 11, it is sucked into the rear chamber 5b (arrows G and H) and is discharged to the outside of the housing 2.
[0047]
The cooling air indicated by arrows B and C (hereinafter referred to as cooling air B and cooling air C) collides with the wind receiving member 3 without hitting the anode side base 10d, and travels through a complicated path in the front chamber 5a. Although it expands, it is finally sucked into the rear chamber 5b through the reflector 11 while cooling the anode side base 10d, the flash lamp 10 tube wall, and the cathode side base 10e by the suction force of the exhaust fan 8 ( Arrows G and H) are discharged outside the housing 2.
[0048]
As described above, in the present embodiment, since the cooling air (cooling air A) is sent directly to the anode side base 10d, the temperature near the anode 10a of the flash lamp 10 is efficiently lowered, and the electron emission material from the anode 10a is reduced. Sputtering is suppressed, blackening of the inner wall of the flash lamp 10 is suppressed, and the life of the flash lamp 10 is extended.
[0049]
In addition, the cooling air (cooling air B, C) that did not directly hit the anode side base 10 d collides with the wall 3 and cools the anode side base 10 d in the process of being sucked by the exhaust fan 8. The temperature in the vicinity of the anode 10a is efficiently lowered, the sputtering of the electron emitting material from the anode 10a is suppressed, the blackening of the inner wall of the flash lamp 10 is suppressed, and the life of the flash lamp 10 is extended.
[0050]
The cooling air that has cooled the anode side base 10 d rises in temperature by heat exchange with the anode side base 10 d, and flows in the direction of the top opening 11 b of the reflector 11 by the suction force of the exhaust fan 8. In this process, the heated cooling air cools the wall surface of the flash lamp 10 and the cathode side base 10e.
[0051]
As described above, in the cooling method of the present embodiment, since the heated cooling air cools the flash lamp 10 and the cathode side base 10e by cooling the anode side base 10d, the temperature of the flash lamp 10 is excessively lowered. Therefore, a decrease in the luminous efficiency of the flash lamp 10 is suppressed. Further, by cooling the cathode side base 10e, it is possible to suppress the sputtering generated at the cathode 10b at the time of overshoot.
[0052]
In the present embodiment, the anode side base 10d is arranged so as to protrude from the bottom opening 11a. However, if cooling air can be sent directly toward the anode side base 10d, the anode side base 10d will be connected to the bottom opening 11a. Even if it does not protrude from the anode, a cooling effect near the anode 10a can be obtained in a practically acceptable range.
[0053]
In the present embodiment, the blower fan 9 is arranged so that the cooling air can be sent out at a right angle to the central axis of the flash lamp 10, but the cooling air is sent out toward the anode side base 10d. For example, as shown schematically in FIG. 5, an arrangement in which cooling air is sent from a direction inclined with respect to the center axis of the flash lamp 10 may be employed.
[0054]
In the present embodiment, the blower fan 9 is arranged such that the blower direction of the blower fan 9 is directed to the anode side base 10d. The cooling air may be sent from this pipe to the anode side base 10d. By doing so, it is not necessary to dispose the blower fan 9 so that the blow direction of the cooling air is directed to the anode side base 10d, so that the degree of freedom of arrangement of the blower fan 9 is increased.
[0055]
In addition, if the gas flows from the front chamber 5a to the rear chamber 5b through the reflector 11, the partition member 12 and the inner wall surface of the flash lamp house 5 do not need to be completely in contact with each other. A slight gap may exist between the two.
[0056]
An experiment was conducted to confirm the effects of the light source device of the present invention and its cooling method. Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 1 and 6 to 8.
[0057]
(Experiment 1)
Using the light source device 1 of the above embodiment shown in FIG. 1, the temperature change of the tube wall of the flash lamp 10 was measured. The temperature was measured by measuring the temperature of the tube wall of the flash lamp 10 at the portion closest to the arc center between the anode 10a and the cathode 10b by using a contact thermometer. The light source device 1 uses a 12-μF main discharge capacitor and emits light at 60 Hz with an input power of 70 W.
[0058]
FIG. 7 shows the result. In Experiment 1, the temperature of the tube wall of the flash lamp 10 was constant at about 100 ° C.
[0059]
(Experiment 2)
Using the light source device 1b from which the partition member 12 was removed from the light source device 1 used in Experiment 1 (FIG. 6A), the temperature change of the tube wall of the flash lamp 10 was measured.
[0060]
FIG. 7 shows the result. In Experiment 2, the temperature of the tube wall of the flash lamp 10 was constant at about 110 ° C.
[0061]
(Experiment 3)
In the light source device 1b used in Experiment 2, the anode side base 10d is arranged so as not to protrude from the bottom opening 11a of the reflector 11, so that the cooling air of the blower fan 9 does not directly hit the anode side base 10d. (FIG. 6B), the temperature change of the tube wall of the flash lamp 10 was measured.
[0062]
FIG. 7 shows the result. In Experiment 3, the temperature of the tube wall of the flash lamp 10 was constant at about 140 ° C.
[0063]
In addition, the emission illuminances of Experiments 1 to 3 match within the range of the error, and in Experiments 1 and 2, no decrease in the luminous efficiency due to the cooling of the flash lamp 10 was observed.
[0064]
From FIG. 7, in Experiments 1 and 2 in which the cooling air was directly sent out to the anode side base 10 d, it became clear that the flash lamp 10 was cooled better than in Experiment 3.
[0065]
Furthermore, by comparing Experiment 1 and Experiment 2, the partition member 12 is provided at the bottom opening 11a of the reflector 11, and the cooling air is circulated through the top opening 11b, so that the cooling efficiency of the anode side base 10d is further improved. It became clear that it becomes.
[0066]
(Experiment 4)
The input power to the flash lamp 10 is 100 W, the main discharge capacitor is 20 μF, and the propeller area of the blower fan 9 is 500 cm. ² As mentioned above, the blowing capacity is 1.0m ³ The experiment was performed in the same manner as in Experiment 1, except that the sample having a speed of / min or more was used.
[0067]
FIG. 8 shows the result. In Experiment 4, the temperature of the tube wall of the flash lamp 10 was constant at about 75 ° C.
[0068]
(Experiment 5)
The input power to the flash lamp 10 is 100 W, the main discharge capacitor is 20 μF, and the propeller area of the blower fan 9 is 500 cm. ² As mentioned above, the blowing capacity is 1.0m ³ The experiment was performed in the same manner as in Experiment 3, except that the sample having a speed of / min or more was used.
[0069]
FIG. 8 shows the result. In Experiment 4, the temperature of the tube wall of the flash lamp 10 was constant at about 230 ° C.
[0070]
From these results, in Experiment 4 in which the cooling air was directly sent to the anode side base 10d, it became clear that the rise in the temperature of the tube wall of the flash lamp 10 was significantly suppressed.
[0071]
【The invention's effect】
According to the present invention, a light source device and a cooling method thereof capable of suppressing blackening of a flash lamp and extending the life of the flash lamp more than before can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a light source device of the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional configuration taken along line II-II of FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a positional relationship between a blower fan and an anode side base.
FIG. 4 is a schematic view of a flash lamp.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a case where a blowing fan is inclined with respect to a center axis of a flash lamp.
6A is a schematic diagram of a light source device of Experiment 2, and FIG. 6B is a schematic diagram of a light source device of Experiment 3. FIG.
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a light emission elapsed time and a temperature of a flash lamp tube wall in Experiments 1 to 3.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the elapsed light emission time and the temperature of the flash lamp tube wall in Experiments 4 and 5.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source device, 2 ... Housing, 2a, 2b ... Side wall, 3 ... Wall, 4 ... Power supply room, 5 ... Flash lamp house, 5a ... Front room, 5b rear chamber, 6 power supply unit, 7 main discharge capacitor, 8 exhaust fan, 9 blower fan, 10 flash lamp, 10a anode, 10b ... Cathode, 10c ... Emission tube, 10d ... Anode side base, 10e ... Cathode side base, 11 ... Reflector, 11a ... Bottom opening, 11b ... Top opening, 11c. ..Reflection surface, 12 ... Partition member, 12a ... Opening, 13 ... Cooling fin

Claims

An arc tube containing an anode and a cathode facing each other for performing arc discharge, and a flash lamp having an anode base and a cathode base provided at both ends of the arc tube,
A reflector provided to surround the flash lamp and having a reflecting surface whose diameter decreases from a bottom opening to a top opening;
Air blowing means for sending out cooling air,
The anode and the cathode are sintered electrodes in which the porous high-melting metal is impregnated with an electron-emitting material or an sintered material in which the high-melting metal contains an electron-emitting material and sintered.
The cathode side base is disposed on the top opening side,
The anode side base is disposed on the bottom opening side,
The light source device, wherein the blower is arranged to send out the cooling air toward the anode base.

The light source device according to claim 1, wherein the anode side base is arranged so as to protrude from the bottom opening.

3. The light source device according to claim 1, wherein the blower blows the cooling air from a direction intersecting a center axis of the flash lamp. 4.

The blowing means introduces a gas from outside the device, and sends out the introduced gas as the cooling air,
A wind receiving member that faces the blowing unit with the flash lamp interposed therebetween and has a surface against which the cooling wind collides;
4. An exhaust device for discharging the gas to the outside of the apparatus so as to guide the cooling air from the anode base to the cathode base. The light source device according to claim 1.

Further comprising a partition member provided on the bottom opening side of the reflector,
5. The light source device according to claim 4, wherein a region where the air blowing unit is disposed and a region where the exhaust unit is disposed are adjacent to each other with the partition member as a boundary.

The light source device according to claim 1, wherein a cooling fin is provided on the cathode side base.

Further comprising a housing that houses the flash lamp and the reflector,
The light source device according to any one of claims 1 to 6, wherein a power supply unit that supplies power to the flash lamp is further housed in the housing.

An arc tube containing an anode and a cathode facing each other for performing arc discharge, and a flash lamp having an anode base and a cathode base provided at both ends of the arc tube,
A reflector provided to surround the flash lamp and having a reflecting surface whose diameter decreases from a bottom opening to a top opening;
Using blowing means for sending out cooling air,
The anode and the cathode, a sintered high-melting metal impregnated electrode impregnated with an electron-emitting substance or a sintered electrode containing a high-melting metal containing an electron-emitting substance and sintered.
The cathode side base is arranged on the top opening side,
The anode side base is disposed on the bottom opening side,
A method for cooling a light source device, comprising: sending out the cooling air from the blowing means toward the anode side base.

A wind receiving member that faces the blowing unit with the flash lamp interposed therebetween and has a surface against which the cooling wind collides;
By further using exhaust means for discharging the gas introduced as the cooling air from the outside of the apparatus by the blowing means to the outside of the apparatus,
The method according to claim 8, wherein the cooling air is guided from the anode base to the cathode base.