JP2012195265A - フラッシュランプ - Google Patents

Abstract

【課題】発光管内で、陽極と、電子放射性物質を含有させた陰極とを対向配置させたフラッシュランプにおいて、陰極内の電子放射性物質の有効利用を図り、電子放射性物質が早期に枯渇することを防止した構造を提供することである。
【解決手段】前記陰極の先端の中央部には、先端に開口する複数の孔が穿設され、該孔間には隔壁が形成されていて、該隔壁が電子放射部を形成し、前記陰極先端の中央部の周縁部には先端環状部が形成され、前記隔壁の先端面が、前記先端環状部の先端面よりも後退していることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明はフラッシュランプに関するものであり、特に、電子放射性物質を含有する陰極構造を改良したフラッシュランプに係わるものである。

従来、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの用途において、薄膜トランジスタ製造時にガラス基板上の非晶質シリコン膜を多結晶化するために、フラッシュランプが用いられている。
例えば、特開２００３−２０９０５４号公報（特許文献１）には、液晶ディスプレイ用として、スイッチング素子に多結晶シリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられており、これを作製する際に例えば非晶質シリコンに光を照射して多結晶化することが記載されており、その光源としてフラッシュランプを利用することが開示されている。
図４に一般的なフラッシュランプの構造が示され、石英ガラスなどよりなる発光管１０内にはキセノンなどの希ガスが封入されるとともに、その内部には陽極１１と、陰極１２とが対向配置されている。通常、前記陰極１２には電子放射性物質（以下、エミッターともいう）が含有されていて、仕事関数を低下させるようにしている。

このようにエミッターを含有させた陰極構造においては、電極表面からエミッターが蒸発したときに、電極内部に含有させてあるエミッターがその表面にまで拡散して出てきて供給されることを期待するものである。しかしながら、電極表面の温度が内部の温度より高温であることもあって、内部からのエミッターの供給が電極表面での蒸発速度に追いつくことができず、結局は電極内部に含有させたエミッターを有効に利用できずに、電極表面でエミッターが枯渇してしまうという問題があった。
エミッターが枯渇すると、放電電圧が上昇してしまい、電極の蒸発による損耗が激しくなり、ひいてはランプ寿命の低下にもつながる。

特開２００３−２０９０５４号公報

この発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、発光管内で、陽極と、電子放射性物質を含有させた陰極とを対向配置させたフラッシュランプにおいて、陰極に含有させた電子放射性物質を有効に利用して、陰極表面で該電子放射性物質が枯渇するとこのないようにした構造を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明に係るフラッシュランプは、前記陰極の先端の中央部には、先端に開口する複数の孔が穿設され、該孔間には隔壁が形成されていて、該隔壁が電子放射部を形成し、前記陰極先端の中央部の周縁部には先端環状部が形成され、前記隔壁の先端面が、前記先端環状部の先端面よりも後退していることを特徴とする。
また、前記孔間に形成される隔壁の厚みが一定であることを特徴とする。
また、前記孔および隔壁はハニカム構造に形成されることを特徴とする。

この発明のフラッシュランプによれば、前記陰極の先端の中央部に複数の孔が穿設され、該孔間には形成される隔壁が電子放射部を形成していることにより、その隔壁によって表面積が大きくなって、当該表面から電子放射性物質が放出されるので、電子放射性物質の有効利用が図られ、その枯渇が防止される。
また、前記陰極先端の中央部の周縁部には先端環状部が形成され、前記隔壁の先端面が前記先端環状部の先端面よりも後退していることにより、電極間のアークは該先端環状部にかぶるように形成されるので、前記隔壁が直接的にアークにかぶることがなく、その先端面がアークによって過剰に加熱されてしまうことがない。それにより、電子放射性物質の過剰な蒸発が抑制されて、陰極先端から長時間にわたり安定的な供給がなされる。
また、前記隔壁の厚みが一定であることにより、隔壁間の温度分布が均一になる。これにより、一部の電子放射性物質のみが蒸発してしまい、部分的に枯渇してしまうということがなくなる。

本発明のフラッシュランプにおける陰極の先端断面図。 図１の側面図。 他の実施例の側面図。 本発明の効果を表すグラフ。 従来のフラッシュランプの断面図。

図１には、本発明のフラッシュランプに用いられる陰極が示されていて、該陰極１はタングステンよりなり、バリウム・アルミネート（Ｂａ・Ａｌ_２Ｏ_３）や、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）などのエミッターが含有されている。
この陰極１の先端の中央部２には複数の孔３、３が軸方向に設けられていて、該孔３は陰極先端に開口して、所定の深さにまで穿たれている。
図２に陰極１の先端面が示され、この実施例では、中央部２の孔３、３はハニカム構造をなし、その孔３間には隔壁４が形成されている。この隔壁４の厚さは一定であることが好ましく、ハニカム構造であれば一定となる。
孔３と隔壁４をハニカム構造とすることによって、隔壁４の表面積が最大化し、利用できるエミッターが増大する。
また、フラッシュランプは閃光放射時に大きな振動が発生するが、このハニカム構造は、隔壁４の厚みが薄くなっても、機械的強度が相対的に高いので、振動にも強く、破損しにくいという利点がある。

そして、陰極１の先端面には、孔３が穿設された中央部２の周縁部には、孔の形成されない先端環状部５が形成されている。
図１に示すように、中央部２の孔３によって形成される隔壁４の先端面４ａは、先端環状部５の先端面５ａよりも軸方向に後退している。

図３に先端中央部２の他の実施例が示されていて、この実施例では、中央部２に形成される孔３の形状が四角形であって、この実施例においても、孔３間の隔壁４はその厚みが一定である。
なお、このような孔３はレーザ加工によって形成される。

上記構成において、陰極１先端からの電子放射性物質（エミッター）の蒸発は隔壁４の表面からなされるので、その表面積が増大して、陰極１内部に含有されるエミッターの有効利用がなされる。
また、図１に示されるように、電極間に形成されるアークＡは、陰極１においては、その先端環状部５にかぶるように形成され、該先端環状部５より後退している隔壁４の先端に直接かぶることがない。
そのため、隔壁４がアークＡによって過剰に加熱されることがなく、隔壁表面からのエミッターの拡散が過剰になることもない。
また、隔壁４の厚さを一定とすることによって、隔壁４間の温度分布が均一化し、エミッターの蒸発が局所的に偏ることがなく、部分的な枯渇状態を招来することがない。

本発明の効果を実証するための実験を行った。
＜ランプ仕様＞
発光長：２５０ｍｍ
発光管内径：１０．３ｍｍ
陰極：材料 エミッターとして酸化ランタンを含有するタングステン
電極径 φ８ｍｍ
長さ ６ｍｍ
＜発光管＞
材料：透光性サファイア
＜発光条件＞
ピーク電流：３．５ｋＡ
照射エネルギー：６００Ｊ

以上の共通仕様のランプにおいて、本発明として陰極先端にハニカム状の孔を空けたものを準備した。
＜本発明＞
先端中央部の径：φ６ｍｍ
ハニカム構造：一辺の長さ ３００μｍ
深さ ６００μｍ
隔壁の厚さ ８０μｍ
＜従来例＞
従来例としては、陰極先端に孔加工をしていないものを準備。

その実験結果が図４に示されている。
従来例（◇）のものでは、１０万回から２０万回にかけて急激に照射強度が低下し、陰極側発光管の内壁に黒色の汚れが急速に発生。この黒色の汚れはエミッターの枯渇による黒化である。
更に、５０万回を超えると発光管全体に黒化が進行し、照射強度が初期値比で８０％となり、１５０万回では６８％にまで低下した。
これに対して、本発明（□）では、１０万回から２０万回においては黒化は見られず、急激な照度低下はなく、更に１５０万回においても顕著な黒化は見られず、その照射強度も９０％以上を維持している。

以上説明したように、本発明のフラッシュランプにおいては、陰極の先端中央部に複数の孔を穿設して隔壁を形成したことにより、隔壁により表面積が増大し、陰極に含有させたエミッターの有効活用が図られるという効果を奏する。
また、隔壁の先端面を中央部の周縁の先端環状部の先端面より後退させたので、アークによって隔壁の先端が過剰に加熱されることがなく、エミッターの過剰な蒸発が防止される。

１ 陰極
２ 先端中央部
３ 孔
４ 隔壁
４ａ 隔壁の先端面
５ 先端環状部
５ａ 先端環状部の先端面
Ａ アーク

Claims (3)

1. 発光管内で、陽極と、電子放射性物質を含有させた陰極とを対向配置させたフラッシュランプにおいて、
   前記陰極の先端の中央部には、先端に開口する複数の孔が穿設され、該孔間には隔壁が形成されていて、該隔壁が電子放射部を形成し、
   前記陰極先端の中央部の周縁部には先端環状部が形成され、
   前記隔壁の先端面が、前記先端環状部の先端面よりも後退していることを特徴とするフラッシュランプ。
2. 前記孔間に形成される隔壁の厚みが一定であ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。
3. 前記孔および隔壁はハニカム構造に形成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。
   
   
   

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