JP2013161558A

JP2013161558A - キセノンフラッシュランプ

Info

Publication number: JP2013161558A
Application number: JP2012020603A
Authority: JP
Inventors: Hidemi Orito; 日出海折戸; Kazuaki Sato; 和明佐藤; Daisuke Horii; 大祐堀井; Tomoya Watanabe; 朋也渡邉
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-08-19
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: JP5906563B2

Abstract

【課題】陰極電極周囲の発光管における黒化又は白濁を抑制し、要求された点灯条件の下で２０万回以上繰り返しフラッシュ点灯させる。
【解決手段】キセノンフラッシュランプ１０は、円柱状タングステン基体２４とタングステン基体２４の先端側に同軸状に密着して配置された円柱状焼結チップ３２とを有する陰極電極２２が、石英ガラスからなる発光管１１の端部に設けられる。焼結チップ３２は、高融点金属焼結体の空隙に易電子放射性物質を含浸させ焼き締めて形成され、その直径は基体２４の直径ｄよりも大きいことを特徴とする。基体２４の直径ｄに対する焼結チップ３２の直径Ｄの比（Ｄ／ｄ）が１．１〜２．０であり、基体２４に対する焼結チップ３２の、電極軸方向の長さの比（Ｌ／ｎ）が１．０〜２．５であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、主としてソーラーシミュレータに用いられ、陰極電極に焼結チップが設けられたキセノンフラッシュランプに関するものである。

従来、太陽電池モジュールの製造ラインにおいて、製造された太陽電池モジュールのＩＶ特性はソーラーシミュレータにより高速計測されており、そのソーラーシミュレータでは、疑似太陽光を発するものとしてキセノンフラッシュランプを用いることが知られている。このキセノンフラッシュランプは、図５に示すように、光透過率の高い石英ガラスによって円筒形に成形されキセノンガスが封入された石英ガラス製発光管６の両端に電極２，７が対向して配置されたものとして知られている（例えば、特許文献１参照。）。そして、そのソーラーシミュレータにあっては、そのキセノンフラッシュランプを光源として、製造された太陽電池モジュールに擬似太陽光が照射され、それによりその太陽電池モジュールのＩＶ特性を高速計測するように構成される。

このため、このようなソーラーシミュレータに用いられるキセノンフラッシュランプにあっては、（１）太陽電池モジュールのＩＶ特性の測定所要時間から要求される有効パルス発光幅として１０〜３００ｍｓｅｃが必要であり、その間の照度は定電流制御によって変動幅が１％以内に保たれていること、（２）ＩＶ特性測定時に要求される照度を確保する為に、ランプ電流４０〜７５Ａ、１回の点灯当たり４０００Ｊ程度でフラッシュ点灯できること、（３）ランプ寿命として２０万回以上の繰り返し点灯に耐えること、等が求められている。

ここで、図５に示すように、このような従来のキセノンフラッシュランプ１の一方の電極を構成する陰極電極２にあっては、石英ガラスからなる発光管の端部に封止されたタングステン芯棒３と、その芯棒３に同軸に設けられた円柱状タングステン基体４と、その基体４の先端側に同軸状に密着して配置された円柱状焼結チップ５とを備えるような構造のものが知られている。そして、ソーラーシミュレータに用いられるキセノンフラッシュランプ１の陰極電極２にあっては、例えば、直径ｄが５．０ｍｍ、長さｎが４．０ｍｍの円柱状タングステン基体４が用いられ、そのタングステン基体４の先端側に、直径Ｄが４．８ｍｍ、長さＬが６．０ｍｍの円柱状焼結チップ５が密着配置される。ここで、この焼結チップ５は、タングステン等の高融点金属結晶粒子と易電子放射性物質粒子の混合物を加圧成形後、加熱焼結させることにより高融点金属焼結体が形成され、その焼結体の密度が約１３．２ｇ／ｃｍ³であるようなものが多用されている。

特開２００８−２７００６７号公報

しかし、このキセノンフラッシュランプ１を通常用いられるランプ電流値７５Ａで点灯させると、陰極電極２の焼結チップ５には、ランプ点灯中に電流密度約４．１Ａ／ｍｍ²の電流が流れることになり、この条件でランプ１を断続的にフラッシュ点灯させると、その陰極電極２の温度が上昇し、また放電によるスパッタによってその焼結チップ５が損耗し、焼結チップ５に含まれるタングステン及び易電子放射性物質が、周囲の発光管６の内壁に付着してその発光管６を黒化又は白濁させ、ランプ端部における照度維持率が低下する不具合があった。なお、発光管６の中央部はランプ１を断続的にフラッシュ点灯させてもほとんど黒化などは生じずにその照度維持率はほぼ１００％であり、陽極電極７では、ランプ点灯時は電子を受ける役割をもつことから、その体積を大きくすることでその電極７の損耗及び周囲の発光管６の内壁における黒化及び白濁をある程度抑制することができる。けれども、陰極電極２では、従来から有効な対策がなく、この陰極電極２周囲の黒化及び白濁がランプ１全体としての照度維持率を決定していた。

本発明の目的は、陰極電極周囲の発光管における黒化又は白濁を抑制し、要求された点灯条件の下で２０万回以上繰り返し点灯させることが可能なキセノンフラッシュランプを提供することにある。

本発明は、円柱状タングステン基体と、そのタングステン基体の先端側に同軸状に密着して配置された円柱状焼結チップとを有する陰極電極が、石英ガラスからなる発光管の端部に設けられたキセノンフラッシュランプの改良である。

その特徴ある構成は、焼結チップは、高融点金属からなる多孔質チップの空隙に易電子放射性物質を含浸させ焼き締めて形成され、その直径はタングステン基体の直径よりも大きいところにある。

この場合、基体に対する焼結チップの直径の比が１．１〜２．０であることが好ましく、基体に対する焼結チップの、電極軸方向の長さの比が１．０〜２．５であることが更に好ましい。そして、焼結チップは、直径が５．０〜８．０ｍｍで、高融点金属焼結体の密度が１４．２ｇ／ｃｍ³以上であり、ランプ電流が４０〜７５Ａ、陰極電極先端部の最大電流密度が２．７Ａ／ｍｍ²以下、１回のフラッシュ点灯あたりの発光時間が１０〜３００ｍｓｅｃであることが好ましい。

本発明のフラッシュランプでは、陰極電極先端に使用する焼結チップの直径をタングステン基体の直径よりも大きくしたので、その電流密度は下がり、ランプを断続的にフラッシュ点灯させた場合の電極温度の上昇を抑制することができる。従って、この電極温度の上昇に起因する高融点金属焼結体の酸化と蒸発及び易電子放射性物質の蒸発を防止することができ、スパッタによる陰極電極周囲の発光管内面の黒化及び白濁を抑制することができる。

また同時に、高融点金属からなる多孔質チップの空隙に易電子放射性物質を含浸させ焼き締めて形成された焼結チップを用いることにより、焼結チップにおける高融点金属結焼結体の密度を、理論的な限界値１５．２ｇ／ｃｍ³にできるだけ近づけることができる。これにより焼結チップの損耗を従来より軽減することができる。

よって、本発明のフラッシュランプによれば、放電によるスパッタによって電極が損耗して、陰極周囲の発光管を黒化又は白濁させることが抑制され、点灯間隔１０〜１５ｓｅｃでのフラッシュ放電動作が２０万回以上の繰り返し発光が可能となる。

本発明実施形態のフラッシュランプの一部断面図である。そのフラッシュランプの陰極電極を示す図である。本発明実施例に用いたフラッシュランプの点灯状態を示す図である。その実施例におけるフラッシュランプの点灯回数と照度維持率との関係を示す図である。従来のフラッシュランプを示す図１に対応する断面図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明のキセノンフラッシュランプ１０を示す。このフラッシュランプ１０は、内部にキセノンガスが封入された石英ガラスから成る管型発光管１１と、その発光管１１の両端に対向して配置された一対の電極１２，２２を備える。発光管１１は、紫外線透過率の高い石英ガラスによって内径が１２．５ｍｍの円筒状に成形されたものを例示する。そして、その両端に配置される一対の電極１２，２２は、陽極電極１２と陰極電極２２から成る。陽極電極１２及び陰極電極２２は、石英ガラスからなる発光管１１の端部に封止されたタングステン芯棒１３，２３をそれぞれ備える。

先ず、陰極電極２２について説明すると、図２に示すように、タングステン芯棒２３の先端にはタングステン基体２４が接続される。そのタングステン芯棒２３には、円柱状石英ビーズ２６が設置され、そのタングステン芯棒２３の基端には円柱状石英ビーズ２６を挟むようにタンタル製ワイヤ２７及び金属箔２８の一端が溶接される。ここでタンタル製ワイヤ２７は、円柱状石英ビーズ２６の位置を固定する為に用いられる。そして、金属箔２８の他端にはモリブデン製リード棒２９の一端が溶接される。

図１に戻って、陽極電極１２及び陰極電極２２における金属箔１８，２８は、発光管１１を形成する石英ガラスの熱膨張率に近い金属材料であれば何でもよいが、この条件に適った金属としてモリブデンが使用される。この金属箔１８，２８と、タングステン芯棒１３，２３の基端及びモリブデン製リード棒１９，２９の一端との溶接の際には、白金箔を間に挟んで溶接する。この陽極電極１２及び陰極電極２２における金属箔１８，２８を、芯棒１３，２３の基端における溶接部からリード棒１９，２９の一端までの各領域とともに、発光管１１の両端部においてそれぞれ囲繞してその端部を加熱し、発光管１１の両端をそれらに融着させることにより、これら陽極電極１２及び陰極電極２２は発光管１１の両端に対向して封止される。このとき、タングステン芯棒２３に設置された円柱状石英ビーズ２６（図２）は、発光管１１に融着してその発光管１１と一体となり、陽極電極１２及び陰極電極２２を発光管１１に封止するものとなる。

管型発光管１１の内部には、圧力４〜６ｋＰａのキセノンガスが封入される。管型発光管１１の両端部より外側に導出されたリード棒１９，２９の他端には耐紫外線被覆を有する耐圧シリコン電線２０，３０が接続され、その接続部には、例えばセラミック製の口金２１，３１により覆われる。このため、このセラミック製の口金２１，３１の内部で電気的に接続された耐紫外線被覆を有する電線２０，３０を介して、陽極電極１２及び陰極電極２２は点灯回路（図３）に接続可能に構成される。こうしてキセノンフラッシュランプ１０は作製される。

次に陽極電極１２について説明する。発光管１１の端部に封止された陽極電極１２におけるタングステン芯棒１３には、コイル状に巻回されたタングステンから成る電極本体１４が、その芯棒１３に同軸に設けられる。このコイル状の電極本体１４はランプ点灯時に電子を受ける役割をもつことから、この電極の損耗及び周囲の発光管１１の内壁における黒化及び白濁を抑制するために、その体積を比較的大きく形成される。なお、この電極本体１４は、タングステンから成る円柱体であっても良い。

一方、このキセノンフラッシュランプ１０における陰極電極２２にあっては、石英ガラスからなる発光管１１の端部に封止されたタングステン芯棒２３と円柱状タングステン基体２４は一体的に形成される。また、このタングステン基体２４の先端側には円柱状焼結チップ３２が同軸状に密着して配置される。そして、本発明の特徴ある構成は、高融点金属からなる多孔質チップの空隙に易電子放射性物質を含浸させ焼き締めて形成された焼結チップ３２を用い、その焼結チップ３２の直径Ｄを陰極電極２２におけるタングステン基体２４の直径ｄよりも大きくするところにある。

高融点金属結晶粒子の空隙に、後から易電子放射性物質を含浸させて形成された焼結チップ３２を用いるのは、その高融点金属焼結体の密度を増加させるためである。即ち、高融点金属結晶粒子と易電子放射性物質粒子の混合物を加圧成形し加熱焼結することにより形成された従来の焼結チップ５（図５）にあっては、加圧成形時点において高融点金属結晶粒子の間に予め易電子放射性物質粒子が入り込んでいるために、その高融点金属結晶粒子の密度を増加させることは困難である。けれども、易電子放射性物質粒子が間に入り込んでいない高融点金属結晶粒子を予め加圧成形し加熱焼結した後に、その高融点金属からなる多孔質チップの空隙に易電子放射性物質を含浸させて焼き締めると、予め密度が高められた高融点金属から成る多孔質チップの間に易電子放射性物質粒子が後から入ることになり、その高融点金属焼結体の密度を増加させることが可能になる。

このように、高融点金属焼結体の空隙に易電子放射性物質を含浸させることにより、高融点金属焼結体の密度を高めた焼結チップ３２を得ることができるので、この焼結チップ３２では、その高融点金属焼結体の密度を、理論的な限界値１５．２ｇ／ｃｍ³にできるだけ近づけることが可能となる。従って、このような含浸型焼結チップ３２では、高融点金属焼結体の密度が約１３．２ｇ／ｃｍ³である従来の焼結チップ５（図５）に比較して、例えば高融点金属焼結体の密度が１４．２ｇ／ｃｍ³以上のものを得ることができる。そして、このようにして得られた焼結チップ３２は、タングステン基体２４の先端に、ニッケル箔をロウ材として用いてロウ付けされる。

また、焼結チップ３２の直径Ｄをタングステン基体２４の直径ｄよりも大きくするのは、この陰極電極２２先端における電流密度を下げるためであり、基体２４の直径ｄに対する焼結チップ３２の直径Ｄの比（Ｄ／ｄ）は１．１〜２．０の範囲であることが好ましく、基体２４に対する焼結チップ３２の、電極軸方向の長さの比（Ｌ／ｎ）は１．０〜２．５であることが好ましい。基体２４の直径ｄに対する焼結チップ３２の直径Ｄの比（Ｄ／ｄ）が１．１未満であるか、又は基体２４に対する焼結チップ３２の電極軸方向の長さの比（Ｌ／ｎ）が１．０未満であると、この陰極電極２２先端における電流密度を下げることが困難になり、基体２４の直径ｄに対する焼結チップ３２の直径Ｄの比（Ｄ／ｄ）が２．０を越えるか、又は基体２４に対する焼結チップ３２の電極軸方向の長さの比（Ｌ／ｎ）が２．５を越えると、このフラッシュランプ１０における外形を大きくする不具合がある。そして、基体２４の直径ｄに対する焼結チップ３２の直径Ｄの比（Ｄ／ｄ）は１．１〜１．６の範囲であることが好ましく、１．１〜１．３の範囲であることが更に好ましい。また、基体２４に対する焼結チップ３２の、電極軸方向の長さの比（Ｌ／ｎ）は１．０〜２．０の範囲であることが好ましく、１．０〜１．５の範囲であることが更に好ましい。

ここで、内径が１２．５ｍｍの円筒形に成形された発光管１１を用いるこの実施の形態では、直径ｄが５ｍｍであって長さｎが４ｍｍのタングステン基体２４が用いられ、直径Ｄが６ｍｍであって長さＬが５ｍｍの円柱状で酸化バリウムなどの金属酸化物を易電子放射性物質として１０％含有した焼結チップ３２が、このタングステン基体２４の先端に同軸状に配置されるものを例示する。即ち、この実施の形態におけるキセノンフラッシュランプ１０では、陰極電極２２の先端部として直径Ｄが６．０ｍｍの円柱状焼結チップ３２を用い、焼結チップ３２の直径Ｄに対する基体２４の直径ｄにおける寸法比率を６：５とし、その長さにおける寸法比率を１：１．２５とする場合を例示する。

このように構成されたフラッシュランプ１０では、陰極電極２２の先端に使用する焼結チップ３２の直径Ｄをタングステン基体２４の直径ｄよりも大きくしたので、その電流密度を下げてランプ１０を断続的にフラッシュ点灯した場合の陰極電極２２における温度上昇を抑制することができる。これにより、その焼結チップ３２を構成する高融点金属焼結体の酸化と蒸発、及び易電子放射性物質の蒸発を防止することができ、その酸化及び蒸発に起因する陰極電極２２周囲の発光管１１内面の黒化及び白濁を抑制することができる。

また同時に、高融点金属から成る多孔質チップの空隙に易電子放射性物質を含浸させ焼き締めて形成された焼結チップ３２を用いるので、焼結チップ３２における高融点金属焼結体の密度を高めて理論的な限界値１５．２ｇ／ｃｍ³にできるだけ近づけることができる。そして、焼結チップ３２における高融点金属焼結体の密度を高めて、例えば、その密度を１４．２ｇ／ｃｍ³以上とすることにより、陰極電極２２における焼結チップ３２の損耗を従来よりも軽減することができる。

一方、陽極電極１２にあっては、ランプ点灯時に電子を受ける電極本体１４の体積を比較的大きくしたので、この陽極電極１２の損耗及び周囲の発光管内壁の黒化を抑制することができる。

よって、本発明のフラッシュランプ１０によれば、放電によるスパッタによって電極１２，２２が損耗して、電極周囲の発光管１１を黒化又は白濁させることは抑制され、これにより点灯間隔１０〜１５ｓｅｃでのフラッシュ放電動作が２０万回以上の繰り返し発光が可能となる。

次に、本発明の実施例を比較例とともに説明する。

＜実施例１＞
図１に示すようなキセノンフラッシュランプ１０を製造した。即ち、内径が１２．５ｍｍの円筒形に成形され、内部にキセノンガスが封入された石英ガラスから成る管型発光管１１と、その発光管１１の両端に対向して配置された陽極電極１２と陰極電極２２から成るキセノンフラッシュランプ１０を製造した。陽極電極１２における電極本体１４は、発光管１１の端部に封止されたタングステン芯棒１３にコイル状に巻回されたタングステンから成るものを用いた。陰極電極２２にあっては、円柱状タングステン基体２４の先端側に同軸状に密着して配置された円柱状焼結チップ３２を有するものを用いた。この陽極電極１２及び陰極電極２２における金属箔１８，２８を、芯棒１３，２３の基端における溶接部からリード棒１９，２９の一端までの各領域とともに、石英ガラス製の発光管１１の両端部において囲繞し、その両端部を加熱して封止した。そして、管型発光管１１の内部には、圧力４〜６ｋＰａのキセノンガスを封入した。

陰極電極２２におけるタングステン基体２４は直径ｄが５ｍｍであって長さｎが４ｍｍの円柱状とし、そのタングステン基体２４の先端に、直径Ｄが６ｍｍであって長さＬが５ｍｍの円柱状で酸化バリウムなどの金属酸化物を易電子放射性物質として１０％含有した焼結チップ３２を同軸状に密着して配置した。この焼結チップ３２は、高融点金属から成る多孔質チップの空隙に易電子放射性物質を含浸させ焼き締めて形成し、高融点金属焼結体の密度が１３．２ｇ／ｃｍ³であるものを用いた。即ち、タングステン基体２４の直径ｄに対する焼結チップ３２の直径Ｄの寸法比率（Ｄ／ｄ）を１．２とし、その長さにおける寸法比率（Ｌ／ｎ）を１．２５とする図１に示すキセノンフラッシュランプ１０を得た。このキセノンフラッシュランプ１０を実施例１とした。

＜実施例２＞
高融点金属から成る多孔質チップの空隙に易電子放射性物質を含浸させ焼き締めて形成し、高融点金属焼結体の密度が１４．２ｇ／ｃｍ³である焼結チップ３２を用いたことを除いて、実施例１と同一の材料及び同一の手順により、図１に示すフラッシュランプ１０を得た。このフラッシュランプ１０を実施例２とした。

＜比較例１＞
図５に示すような従来からあるキセノンフラッシュランプ１を製造した。即ち、高融点金属結晶粒子と易電子放射性物質粒子の混合物を加熱焼結することにより形成され、高融点金属焼結体の密度が１３．２ｇ／ｃｍ³であって易電子放射性物質を１０％含有する焼結チップ５を用い、その焼結チップ５の直径Ｄを４．８ｍｍとし、長さＬを６ｍｍの円柱状とした。このような焼結チップ５をタングステン基体４の先端に配置したことを除いて、実施例１と同一の材料及び同一の手順により、フラッシュランプ１を得た。即ち、直径Ｄはタングステン基体４の直径ｄよりも小さな焼結チップ５を用いて、そのタングステン基体４の直径ｄに対する焼結チップ５の直径Ｄの寸法比率（Ｄ／ｄ）を０．９６とし、その長さにおける寸法比率（Ｌ／ｎ）を１．５する図５に示すキセノンフラッシュランプ１を得た。このキセノンフラッシュランプ１を比較例１とした。

＜比較試験及び結果＞
図３に示すように、点灯回路４０を用いて実施例１及び実施例２におけるフラッシュランプ１０，１０並びに比較例１におけるフラッシュランプ１（図５）を、ランプ電流値７５Ａ、１回の点灯における発光時間を０．１３ｓｅｃとして断続的にフラッシュ点灯させた。この点灯を２０万回繰り返し、点灯回数が５万回目、１０万回目及び２０万回目における陰極電極２２周囲における照度を測定した。照度の測定は分光器４１を用いて行い、分光器４１における測定用のスリット４１ａを陰極電極２２における焼結チップ３２の先端に対向させ、そのスリット４１ａから分光器４１内部に入り込む波長が３００ｎｍ〜１１００ｎｍの光を積算してその照度を得た。

その結果、実施例１では、初回の点灯時における照度を１００としたときに、５万回目の点灯時における照度はその９０％であり、１０万回目の点灯時における照度はその８６．４％であり、２０万回目の点灯時における照度はその８５％であった。また、実施例２では、初回の点灯時における照度を１００としたときに、５万回目の点灯時における照度はその９３％であり、１０万回目の点灯時における照度はその９１％であり、２０万回目の点灯時における照度はその９０％であった。更に、比較例１では、初回の点灯時における照度を１００としたときに、５万回目の点灯時における照度はその８５％であり、１０万回目の点灯時における照度はその８１であり、２０万回目の点灯時における照度はその７８％であった。これらの結果を図４に示す。

また、この照度の測定と共に、点灯回数が２０万回目において、実施例１及び実施例２におけるフラッシュランプ１０，１０並びに比較例１におけるフラッシュランプ１（図５）の陰極電極２２，２の周囲を１０〜２０倍の拡大鏡を用いて目視により観察した。この観察は、陰極電極２２，２の周囲の発光管１１における黒化又は白濁の有無及びその範囲の確認、及び焼結チップ３２，５の損耗の有無の確認を目的として行った。

その結果、図５に示す比較例１のフラッシュランプ１では、陰極電極２側の発光管６において黒化、又は白濁の事実が確認され、その範囲は発光管６の内面において陰極電極２側の発光管６の端部から８０ｍｍの範囲まで黒化、又は白濁していた。また、焼結チップ５に比較的多くの損耗が確認された。

一方、図１に示す実施例１及び実施例２のフラッシュランプ１０にあっても、陰極電極２２側発光管１１において黒化、又は白濁の事実が確認された。けれども、その程度は比較例１に比較して軽度のものであった。即ち、黒化、又は白濁の範囲は発光管１１の内面において陰極電極２２側の発光管１１の端部から２０ｍｍの範囲に留まっていた。また、焼結チップ３２にあっては、僅かな損耗が確認されたけれども、その程度は比較例１に比較して軽度のものであった。特に、高融点金属焼結体の密度が１４．２ｇ／ｃｍ³の焼結チップ３２を用いた実施例２では、焼結チップ３２の損耗は極めて僅かであった。

＜評価＞
図５に示す比較例１のフラッシュランプ１では、陰極電極２側の発光管６における黒化、又は白濁の範囲が、発光管６の端部から８０ｍｍの範囲まで及び、焼結チップ５に比較的多くの損耗が確認された。これは、この比較例１では、陰極電極２における焼結チップ５の電流密度が計算上４．１Ａ／ｍｍ²となることから、その陰極電極２周囲の発光管６において陰極電極２の温度が上昇し、放電によるスパッタによって電極２が損耗し、周囲の発光管６を黒化又は白濁させたものと考えられる。

一方、図１に示す実施例１及び実施例２のフラッシュランプ１０における黒化、又は白濁の程度は発光管１１の端部から２０ｍｍの範囲に留まり、焼結チップ３２の損耗の程度は比較例１に比較して軽度のものであった。これは、この実施例１及び実施例２では、陰極電極２２における焼結チップ３２の電流密度が計算上２．７Ａ／ｍｍ²まで低下することから、その陰極電極２２周囲の発光管１１において陰極電極２２温度が上昇することは抑制され、放電によるスパッタによって焼結チップ３２が損耗するような事態を低減させたことによるものと考えられる。

また、図４から明らかなように、焼結チップ３２の直径Ｄをタングステン基体２４の直径ｄよりも大きくした実施例１及び実施例２では、焼結チップ５の直径Ｄがタングステン基体４の直径ｄよりも小さい比較例１に比較して、その照度維持率が上昇していることが判る。これは、ランプ電流７５Ａで点灯する場合、その焼結チップにおける電流密度が、比較例１では４．１Ａ／ｍｍ²であるけれども、実施例１及び実施例２では２．７Ａ／ｍｍ²まで低下させることができ、上述したように点灯中に電極２２に加わる熱負荷を低減することによって、電極２２の損耗を軽減し得たことに起因するものと考えられる。これは、発光管１１内面が、従来のものである比較例１において陰極電極２側の発光管６の端部から８０ｍｍの範囲まで黒化、又は白濁していたけれども、実施例１及び実施例２では、これを２０ｍｍの範囲まで抑制することが出来たことに関連しているものと考えられる。

そして、２０万回点灯後の照度維持率についてみると、直径Ｄが６．０ｍｍの焼結チップ３２を用いる実施例１では、陰極電極２２側の照度維持率が従来品と同一である比較例１に対して約５％改善されている。また、高融点金属焼結体の密度が１４．２ｇ／ｃｍ³である焼結チップ３２を用いた実施例２では、高融点金属焼結体の密度が１３．２ｇ／ｃｍ³である焼結チップ３２を用いた実施例１に対して、更に約５％改善されており、比較例１に対しては約１０％改善されていることになる。このため、実施例２のように、高融点金属焼結体の密度が１４．２ｇ／ｃｍ³以上の焼結チップ３２を用いるようにすることにより、陰極電極２２周囲の発光管１１の黒化又は白濁を更に低減し得ることが判る。これは高融点金属焼結体の密度を増加させることにより、電極の損耗を更に軽減し得たことに起因するものと考えられる。

ここで、本発明のキセノンフラッシュランプを使用するソーラーシミュレータにあっては、ランプ端部から２０ｍｍまでは遮光しているものの、照射面内の局部的な照度の変動に対して、非常にシビア（照度場所ムラ２％以内）であることから、１０％の照度維持率上昇は、実使用時において大きな効果をもたらすものといえる。してみると、本発明によれば放電によるスパッタによって電極２２が損耗して、その周囲の発光管１１を黒化又は白濁させることは抑制されるので、２０万回以上の繰り返しフラッシュ点灯が可能なキセノンフラッシュランプ１０を提供することができるものと考えられる。

１０キセノンフラッシュランプ
１１発光管
２２陰極電極
２４タングステン基体
３２焼結チップ
Ｄ焼結チップの直径
ｄ基体の直径
Ｌ焼結チップの長さ
ｎ基体の長さ

Claims

円柱状タングステン基体(24)と前記タングステン基体(24)の先端側に同軸状に密着して配置された円柱状焼結チップ(32)とを有する陰極電極(22)が、石英ガラスからなる発光管(11)の端部に設けられたキセノンフラッシュランプにおいて、
前記焼結チップ(32)は、高融点金属焼結体の空隙に易電子放射性物質を含浸させ焼き締めて形成され、その直径は前記基体(24)の直径よりも大きいことを特徴とするキセノンフラッシュランプ。
基体(24)に対する焼結チップ(32)の直径の比(D/d)が１．１〜２．０であることを特徴とする請求項１記載のキセノンフラッシュランプ。
基体(24)に対する焼結チップ(32)の、電極軸方向の長さの比(L/n)が１．０〜２．５であることを特徴とする請求項２記載のキセノンフラッシュランプ。
焼結チップ(32)は、直径が５．０〜８．０ｍｍで、高融点金属焼結体の密度が１４．２ｇ／ｃｍ³以上であり、ランプ電流が４０〜７５Ａ、陰極電極２２先端部の最大電流密度が２．７Ａ／ｍｍ²以下、１回の点灯あたりの発光時間が１０〜３００ｍｓｅｃであることを特徴とする請求項２又は３に記載のキセノンフラッシュランプ。