JP3142251U - フラッシュランプ - Google Patents

Abstract

【課題】フラッシュランプの製造時に発光管に付設されていたチップ管をチップオフして形成されたチップ痕の部分が早期に破損してランプ寿命が損なわれることを防止すると同時に、チップ管のチップオフ加工によって発生する水分や不純ガスが発行管内に混入してランプの始動性が悪化したり、ランプ寿命が損なわれることを防止するフラッシュランプを提供する。
【解決手段】発光管２２が、有水石英ガラスで形成され、チップ痕２７が、無水石英ガラスで成るチップ管２６をチップオフして形成されると共に、発光管２２の片端側に配設された電極２３Ｌによって放電発光の直射光が遮られる位置に形成されている。
【選択図】図２

Description

本考案は、瞬間的な閃光を発生するフラッシュランプ（閃光放電灯）に係り、特に、光硬化システムや光殺菌システム等に用いる紫外線照射光源として好適なフラッシュランプに関する。

被処理物に紫外線を照射して硬化させる光硬化システムは、熱重合システムに比べて、被処理物の熱劣化や熱変質等を生ずるおそれがないうえ、加工プロセスの高速化・簡易化を図ることができ、更に、環境保全や省エネルギーにも資するという数々の利点があることから、近年目覚しく普及しており、それに伴なって、光硬化型の印刷インク、接着剤、塗料、半導体用／フラットパネルディスプレイ用フォトレジスト等の多種多彩な光硬化性材料が開発されており、更に、２００６年から揮発性有機化合物（ＶＯＣ)の排出規制が実施されたことで、従来型の樹脂から光硬化性樹脂への移行が進んでいる。

また、食品、飲料、医薬品や、それらの容器、包装資材等に紫外線を照射して殺菌処理する光殺菌システムも、加熱殺菌システムや薬液殺菌システム等に比べて、被処理物の劣化や変質等を生ずるおそれが少なく、省エネルギーや環境保全にも資することから、徐々に普及しつつある。

これら光硬化システムや光殺菌システムの紫外線照射光源として、従前は専ら低圧水銀放電灯が使用されていたが、近時は、小型で、高出力、高照度の紫外線を放射することができると同時に、被処理物に対して必要なタイミングで必要箇所に紫外線を照射することができ、しかも、発光時間が極めて短く、発熱量も少ないために、冷却装置を必要とせず、被処理物に熱的ダメージを与えるおそれもないキセノンフラッシュランプやクリプトンフラッシュランプ等の閃光放電灯が用いられることも多くなっている。

図３は、光殺菌システムの紫外線照射光源として使用されるキセノンフラッシュランプの従来例を示す図であって（特許文献１−図４参照）、該ランプ３１は、円筒状の透明な石英ガラス管で成る発光管３２の内部に放電用ガスとなるキセノンガスが封入され、その発光管３２の両端に一対の電極３３Ｒ、３３Ｌが互いに対向するように配設されている。また、発光管３２の両端は、その両端に対して各電極３３Ｒ、３３Ｌの電極リード棒３４、３４を封着して固定する封着用ガラス３５、３５によって気密封止されている。そして、発光管３２には、その内部を排気して放電用ガスを封入するために付設されていたチップ管３６をチップオフして生じたチップ痕３７が形成されている。
特開２００４−１５２５６６号公報

すなわち、ランプ製造時の発光管３２には、その内部を排気して不純ガス等を取り除き、その内部に必要量の放電用ガスを封入するために使用する石英ガラス製のチップ管３６が付設されており、このチップ管３６を使用後に酸水素バーナで加熱溶融して封止（溶封）し、その余長部分をバーナや炭酸ガスレーザ等で焼き切って発光管３２から切除するチップオフ加工を施すことにより、そのチップオフ加工の痕跡であるチップ痕３７が形成されている。

しかし、発光管３２に形成されたチップ痕３７の部分とその周辺部は、チップオフ加工の際に生じた内部歪が残留しているために、他の部分に比べて耐圧力が弱い。また、石英ガラスは、他種ランプの発光管材料として用いられるホウケイ酸ガラス等に比べて耐紫外線性に優れているが、チップ痕３７の部分は、チップオフ加工の際に酸水素バーナで加熱溶融せられることによって耐紫外線性が低下しており、しかも、電極３３Ｒ、３３Ｌ間に生ずる放電発光の直射光（パルス光）をもろに浴びる位置に形成されているために、紫外線ダメージを受けやすく、ランプの点灯・消灯による温度変化も大きいので、その温度変化によって生ずる膨張・収縮のストレスでチップ痕３７の部分やその周辺部が破損するおそれがあり、特に、１発光あたりの点灯エネルギーが５００Ｊ以上の高出力フラッシュランプを短いインターバルで断続的に点灯させる場合は、チップ痕３７の部分やその周辺部が早期に破損して、ランプ寿命が損なわれるおそれが大であった。また、チップ痕３７とその周辺部は、そこを透過する光を散乱させるので、ランプの集光性、光利用効率が低下するという問題もあった。

また、含水量（ＯＨ基）が少なすぎる石英ガラスは、紫外線ダメージを受けて劣化するおそれがあるため、本願出願人は、発光管３２を有水石英ガラスで作製しており、また、発光管３２に付設するチップ管３６は、発光管３２と同質のガラスで作製するのが通常であるから、これも有水石英ガラスで作製することとしている。

しかしながら、有水石英ガラスで形成されたチップ管３６は、これを酸水素バーナで石英ガラスの軟化点（約１７００℃）以上の高温に加熱してチップオフする溶融加工の際に、石英中の水分が蒸発すると同時に水素ガス等の不純ガスが発生し、それらの一部が発光管３２内に混入して、ランプ３１の始動性を悪化させたり、電極３３Ｒ、３３Ｌを形成する電極物質の蒸発を促進させてランプ寿命を損なうという問題があった。

本考案は、発光管に付設されていたチップ管をチップオフして生じたチップ痕の部分やその周辺部が早期に破損してランプ寿命が損なわれたり、チップ痕とその周辺部がそこを透過する光を散乱させてランプの集光性、光利用効率が低下することを防止すると同時に、チップ管のチップオフ加工により発生する水分や不純ガスが発行管内に混入してランプの始動性が悪化したり、電極物質の蒸発が促進されてランプ寿命が損なわれることを防止することを技術的課題としている。

上記課題を解決するために、本考案は、両端に一対の電極が配設された発光管に、その内部を排気してキセノンガスあるいはクリプトンガス等の放電用ガスを封入するために付設されていたチップ管をチップオフして生じたチップ痕が形成されているフラッシュランプにおいて、発光管が、有水石英ガラスで形成され、前記チップ痕が、無水石英ガラスで成るチップ管をチップオフして形成されると共に、発光管の片端側に配設された電極によって放電発光の直射光が遮られる位置に形成されていることを特徴とする。

本考案によれば、ランプ製造時の発光管に付設されていたチップ管をチップオフして生ずるチップ痕が、発光管の片端側に配設された電極によって放電発光の直射光が遮られる位置に形成されているので、チップ痕とその周辺部が、紫外線ダメージを受けて早期に破損したり、ランプの点灯・消灯による温度変化で生ずる膨張・収縮のストレスによって破損することが防止されると同時に、チップ痕とその周辺部が、放電発光の直射光を散乱させてランプの集光性、光利用効率を低下させることも防止される。

また、チップ痕は、ＯＨ基が極めて少ない無水石英ガラスで成るチップ管をチップオフして形成されるので、そのチップオフ加工によって、ランプの始動性を悪化させる水分や、電極物質の蒸発を促進してランプ寿命を損なうおそれのある水素ガス等の不純ガスが発光管内に混入するおそれもない。

本考案に係るフラッシュランプの最良の実施形態は、両端に一対の電極が配設された発光管に、その内部を排気してキセノンガスやクリプトンガス等の放電用ガスを封入するために付設されていたチップ管をチップオフして生じたチップ痕が形成されているが、当該発光管は、有水石英ガラスで形成されており、また、チップ痕は、無水石英ガラスで成るチップ管をチップオフして形成されると共に、発光管の片端側に配設された電極によって放電発光の直射光が遮られる位置に形成されている。なお、その位置は、必ずしも直射光が完全に遮られる位置でなくともよく、略遮られる位置であれば、チップ痕とその周辺部が受ける紫外線ダメージや膨張・収縮のストレスを大幅に軽減して早期破損を確実に防止することができる。

また、有水石英ガラスには、有水天然石英ガラスと有水合成石英ガラスとがあるが、フラッシュランプの管材としては、天然石英ガラスよりも純度が高く、紫外線透過率やレーザ耐性等に優れた合成石英ガラスが適しているので、発光管は、有水合成石英ガラスで形成するのが好ましい。また、有水合成石英ガラスは、ＯＨ基濃度が１０００ｐｐｍに達するものもあるが、その濃度が高過ぎると、ＯＨ基による紫外線吸収能が過大となって、必要な紫外線放射量が得られなくなるという弊害が生ずるので、発光管は、紫外線ダメージを軽減できる程度の紫外線吸収能を有するＯＨ基濃度約１００〜３００ｐｐｍの有水合成石英ガラスで形成するのが好ましい。

また、無水石英ガラスには、ＯＨ基濃度約５ｐｐｍ以下の無水天然石英ガラスや、ＯＨ基濃度約１ｐｐｍ以下の無水合成石英ガラスなどがあるが、チップ管は、チップオフ加工による水分の蒸発や水素ガスの発生を抑止するためにＯＨ基濃度約１ｐｐｍ以下の無水合成石英ガラスで形成するのが好ましい。

図１は、本考案を図３のフラッシュランプと同型のランプに適用した例を示す図である。本例のフラッシュランプ１は、発光管２が、ＯＨ基濃度約１００〜３００ｐｐｍの有水合成石英ガラスで形成されており、また、チップ痕７が、ＯＨ基濃度約１ｐｐｍ以下の無水合成石英ガラスで成るチップ管６をチップオフして形成されると共に、発光管２の片端側に配設された電極３３Ｌによって放電発光の直射光が遮られる電極３３Ｌの後方位置に形成された構成となっている。なお、他の構成は図３のフラッシュランプ３１と共通するので、その共通部分については同一符号を付して説明は省略する。

図２は、本考案に係るフラッシュランプの他の例を示す図であって、本例のフラッシュランプ２１は、ＯＨ基濃度約１００〜３００ｐｐｍの有水合成石英ガラスで形成された発光管２２の両端に、双方共に長尺のタングステンロッドで形成された一対の電極２３Ｒ、２３Ｌが配設されている。また、発光管２２は、その片端側を陰極となる電極２３Ｒを形成するタングステンロッドの略全長にわたって密着するようにシュリンクさせて電極２３Ｒとの間が気密にシールされると共に、他端側を陽極となる電極２３Ｌの後端側に密着するようにシュリンクさせて電極２３Ｌとの間が気密にシールされ、そのシールされた電極２３Ｒ、２３Ｌ間の放電空間内に放電用ガスとなるキセノンガスあるいはクリプトンガス等の希ガスが封入されている。

なお、各電極２３Ｒ、２３Ｌの電極リード棒２４、２４は、夫々発光管２２の端末側に固定されており、電極２３Ｒを形成するタングステンロッドの先端には、電子放出性物質の燒結体２５が固着され、電極２３Ｌを形成するタングステンロッドの先端は、バルク状に成形加工されている。

そして、発光管２２には、その内部を排気して放電用ガスを封入するために該発光管２２に溶着して付設されていたＯＨ基濃度約１ｐｐｍ以下の無水合成石英ガラスで成るチップ管２６をチップオフして生じたチップ痕２７が電極２３Ｌの後端側をシュリンクシールした箇所に近い位置に形成されている。

このチップ痕２７が形成された位置は、電極２３Ｒ、２３Ｌ間に生ずる放電発光の直射光（パルス光）が長尺のタングステンロッドで成る電極２３Ｌの先端側によって略遮られる位置であるから、チップ痕２７の部分やその周辺部が、紫外線ダメージを受けて早期に破損したり、ランプの点灯・消灯による温度変化で生ずる膨張・収縮のストレスによって破損することが防止されると同時に、チップ痕２７とその周辺部が、放電発光の直射光を散乱させてランプの集光性、光利用効率を低下させることも防止される。

また、チップ痕２７は、含水量（ＯＨ基）が極めて少ない無水合成石英ガラスで成るチップ管２６をチップオフして形成されているので、そのチップ管２６を加熱溶融させてチップオフする際に、ランプ２１の始動性を悪化させる水分や、電極物質の蒸発を促進してランプ寿命を損なう水素ガス等の不純ガスが発光管２２の内部に混入するおそれも解消される。

本考案は、光硬化システムや光殺菌システム等の紫外線照射光源として使用されるフラッシュランプの品質性能の向上に資するものである。

本考案に係るフラッシュランプの一例を示す図 本考案に係るフラッシュランプの他の例を示す図 従来のフラッシュランプを示す図

符号の説明

１…フラッシュランプ
２…発光管
６…チップ管
７…チップ痕
２１…フラッシュランプ
２２…発光管
２３Ｒ…電極
２３Ｌ…電極
２６…チップ管
２７…チップ痕
３３Ｒ…電極
３３Ｌ…電極

Claims (3)

1. 両端に一対の電極が配設された発光管に、その内部を排気して放電用ガスを封入するために付設されていたチップ管をチップオフして生じたチップ痕が形成されているフラッシュランプにおいて、発光管が、有水石英ガラスで形成され、前記チップ痕が、無水石英ガラスで成るチップ管をチップオフして形成されると共に、発光管の片端側に配設された電極によって放電発光の直射光が遮られる位置に形成されていることを特徴とするフラッシュランプ。
2. 前記発光管が、ＯＨ基濃度約１００〜３００ｐｐｍの有水合成石英ガラスで成り、前記チップ管が、ＯＨ基濃度約１ｐｐｍ以下の無水合成石英ガラスで成る請求項１記載のフラッシュランプ。
3. 前記発光管内に、キセノンガスあるいはクリプトンガス等の放電用ガスが封入されている請求項１又は２記載のフラッシュランプ。

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