JP5258749B2 - マルチストライクガス放電ランプ点弧装置および方法 - Google Patents
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Description
ることができる。一部のガス放電ランプ、例えばキセノンフラッシュランプの放射スペク
トルは紫外線(UV)波長を含むので、これらのランプは汚染除去のために使われること
ができる。同様に、この種のランプによって放射される紫外線がUVフラッシュ硬化また
はフラッシュ衛生化、汚染除去および殺菌のために使われることができる。
ガスは、大気圧の上または下の圧力であることができる。ランプは、陰極および陽極を有
し、そこを通して電流が供給されて電気アークを作り出す。ガスが電極の間に電気エネル
ギーを導通するために、ガスは電離されてその電気抵抗を減少させる。一旦ガスが電離さ
れると、電気エネルギーはガスを通して導通して、ガスの分子を励起する。分子がそれら
の励起していないエネルギー状態に戻る時、それらは光エネルギーを放出する。
から放射されるように、パルス制御された形態で動作されることができる。この種のラン
プでは、陰極および陽極両端に供給される電流は、連続方法で供給されるよりむしろ短い
バーストで放出される。これは、光の単一放出または「フラッシュ」に結びつく。
ュのような、電球の外側の放電電極に印加される。ワイヤメッシュに電圧が印加されると
電球内部のガスが電離されて、ガスがその時、主電極を通して電気を導通することができ
る。この電離はまた、ランプ電極の一つ以上を通してランプに電圧を直接印加する、注入
トリガー法によって達成されることもできる。
なガスを常に電離するとは限らない。これは、種々の理由に起因することがありえる。例
えば、主電極が汚れているかまたは古いかもしれず、陰極が適切な割合で電子を放射して
いないかもしれず、または、ランプ内部のガス圧が高いかもしれない。ガスが適切に電離
することに失敗するとランプは放電しない。
めに開示される。一実施態様において、複数点弧パルスが単一ランプ放電をトリガーする
ために生成される。急速な連続での、複数点弧パルスはガスの電離を改善し、ランプ放電
信頼性の向上に結びつくと信じられる。
すなわち、本発明の装置は、ガス放電ランプ内の陰極と陽極との間に電荷を供給するステップであって、前記電荷は、前記ガス放電ランプ内のガスの少なくとも一部が電離される時、前記陰極と前記陽極との間で電気アークが生成されるように充分な電圧および電流を有するステップと、前記放電電極に第1の電気パルスを供給するステップと、前記放電電極に第2の電気パルスを供給するステップであって、前記第2の電気パルスを、前記第1の電気パルスの後で、かつ、300マイクロ秒以下の範囲内で生じさせるステップと、を含み、これら第1の電気パルスと第2の電気パルスとから成る2つの電圧信号が、トリガーとなって前記ガス放電ランプ内の前記ガスを電離させ、それによって前記電気アークを生成させ、前記ガス放電ランプの単一の光放出を生成させる、ことを特徴とする方法である。
このガス放電ランプは、ガスを含んで、陰極、陽極および放電電極を有する。この一連の個々の放出は、少なくとも1ミリ秒互いに間隔を置かれる。個々の放出は、放電電極に2つの電気パルスを供給することによって発生する。2つの電気パルスの2番目は、第1のパルスから短時間内に生じる。陰極と陽極との間の電荷は、陰極と陽極との間に電気アークを生成するのに充分な電圧および電流である。
ムは、放電電極に第1の電気パルスおよび第2の電気パルスを供給する。第2のパルスは
、第1のパルスのすぐ後、生じる。電源は、第1および第2の電気パルスの組につき陰極
と陽極との間に1つの放電を発生させる。
すなわち、本発明の装置は、陰極、陽極および前記電極間に放電電極を有するガス放電ランプと、前記陰極と前記陽極間に電圧を印加する電源と、前記放電電極に第1の電気パルスおよび第2の電気パルスを供給するためのパルス発生器と、を含み、前記パルス発生器は、前記第2の電気パルスを、前記第1の電気パルスの供給後、300マイクロ秒以下の所定の範囲内のパルス間隔で前記放電電極に電圧信号として供給することで、前記ガス放電ランプ内のガスを電離させるものであり、前記放電電極は、前記パルス発生器から供給された前記第1の電気パルスと前記第2の電気パルスの1組から成るダブルパルスがトリガーとなって、前記ガス放電ランプ内で前記陰極と陽極との間に1つの放電を発生させることを特徴とする装置である。
このガス放電ランプは、陰極、陽極および放電電極を有する。このパルス発生器は、放電電極に第1の電気パルスおよび第2の電気パルスを供給する。第2のパルスは、第1のパルスの後で所定の時間内に生じる。電源は、第1および第2の電気パルスの組によって開始される陰極と陽極との間の連続放電を発生させる。
ロ秒以下である。他の実施態様では、この時間は150マイクロ秒以下である。さらに他
の実施態様では、この時間は125マイクロ秒以下である。
使われることができる。例えば、放射性ガスが、放電電極によって誘導されるのに必要な
電離の量を減少させるためにランプ内に供給されることができる。この機構は、ランプが
トリガーパルス信号に応答して放電したかどうか監視するフィードバックシステムととも
に使われることができる。トリガーパルス信号が供給されたあと、このフィードバックシ
ステムがランプ放電を検出しない場合、このシステムは別の点弧パルス信号を開始するこ
とができる。
に記述される。
0、具体的にはキセノンフラッシュランプを含む。ランプ100は、ランプ真空管104
の対向端部を通して延伸する陰極101および陽極102を含む。陰極101および陽極
102によって、電気的接続がランプ真空管104内部のガスによってなされることがで
きる。ランプはさらに、放電電極103を含み、それは、ランプ真空管104の一部を取
り囲むワイヤによって形成される。この放電電極103を形成するワイヤは、それがラン
プ真空管104の一端から他端まで通過するにつれて、ランプ真空管104の一部の外側
をくるむ。他の実施態様では、陰極101または陽極102は放電電極として役立つこと
ができる。さらに他の実施態様において、放電電極はランプの内側に設置されることがで
きる。
電極103に送られる。これらの信号は、毎秒1000信号以下の周波数(すなわち1ミ
リ秒以上の周期)で生じることができる。各電圧信号は、アークおよび対応する閃光を作
り出すように設計されている。放電電極103に送られる電圧信号は、第1のパルスに接
近して間隔をあけられた第2のパルスを含み、それは、ガスを通してアークを得る可能性
を増大する。これは、ガスランプ放電応答の信頼性を向上させる。本発明の一実施態様に
おいて、この電圧信号(本発明では「電気パルス」と略称する。)は互いに300マイクロ秒以下の範囲内に生じる2つのパルスを備える。このダブルパルスの組は、単一電球放電に対応する。
パルス間隔はマイクロ秒で測定され、かつ、ダブルパルスの組の2つのパルスを隔てる時
間の合計である。低点弧電圧は、400ボルトの刻みで測定される(すなわち、Y軸の4
の値は1600ボルトの低点弧電圧を表す)。低点弧電圧が、ランプのガス内に存在する
電離のレベルの相対的程度として使われることができる。小さい低点弧電圧は、全ての他
の変数を固定したままで、大きい低点弧電圧より電離の相対的により高いレベルを指示す
る。小さい低点弧電圧を備えたランプは、大きい低点弧電圧を備えたランプより確実に放
電する。
性に結びつく)は、約300−400マイクロ秒以下で間隔をあけたパルスによって生じ
る。このパルス間隔によって、ランプがさもなければ必要であったであろうものの約88
%以下の低点弧電圧で点弧することができる。この試験は、ガス電離の更なる向上が約1
50マイクロ秒以下のパルス間隔で生じることを示した。このパルス間隔によって、ラン
プがさもなければ必要であったであろうものの約77%以下の低点弧電圧で点弧すること
ができる。125マイクロ秒未満のパルス間隔は、なお更なる改善を有する。このパルス
間隔によって、ランプがさもなければ必要であったであろうものの約70%以下の低点弧
電圧で点弧することができる。図2内に図示はしていないが、追加的な改善が同様のパル
ス間隔を備えた第3のおよび第4のパルスを加えることによって観測された。
は主電源105に接続されている。一旦ガスが適切に電離されたならば、主電源105は
ランプ内のガスを通して電気アークを発生させるのに十分な電圧および電流を供給する。
例えば、主電源105は電荷を蓄積するキャパシタを含むことができる。この種の実施態
様において、キャパシタはランプ100の陰極101および陽極102に接続される。ラ
ンプ100内のガスが適切に電離されない時、電荷はキャパシタ内に含まれたままである
。ランプ100内のガスが適切に電離される時、電荷は陰極101と陽極102との間の
ガスを通して導通される。
よって出力される電圧信号によって電離される。パルス発生器106は、放電電極103
に電圧信号として、互いに300マイクロ秒以下の範囲内の2つのパルスを送る。この電
圧信号はランプ100内のガスを電離し、それによって、アークがランプ100内のガス
を通して形成することを可能にする。このアークは、ランプ100からの光放出に結びつ
く。
の光放出との間の相関関係を例示する。一実施態様において、電圧信号は複数の組の2つ
の点弧パルス300を有する。2つの点弧パルス300の個々の組が、対応するランプ放
電301をトリガーする。パルス間隔302で示すように、各組の第1および第2のパル
スは互いに300マイクロ秒以下の範囲内で生じる。
を発生させる2つの独立した回路がある。例えば、パルス発生器106は放電電極103
に並列に接続された2つのキャパシタを有することができる。この2つのキャパシタは、
互いに300マイクロ秒以下の範囲内でそれらのそれぞれの蓄積電荷を放出するように制
御される(例えばデジタルコントローラによって)。他の実施態様では、2つのパルスを
発生させる回路および/または制御構成要素が共有される。パルス発生器106は300マイクロ秒以下の範囲内で、キャパシタから第1のパルスを放出し、キャパシタを再充電し、かつキャパシタから第2のパルスを放出するように設計されることができる。実施態様は、パルス間隔を制御するためのタイミング回路を含むことができる。インダクタが、また、コンデンサの代わりに使われることができる。
れることができる。主電源105はパルス発生器106の構成要素に電力を供給することができる。
種類のランプを含む、種々のガス放電ランプに使われることができる。例えば、実施態様
が水銀ランプ、ハロゲン化金属ランプおよびナトリウムランプとともに使われることがで
きる。実施態様が、パルス制御されたランプ動作を伴う用途に使われることができ、そこ
において一連のダブルパルスが一連の閃光を点弧するのに用いられる。他の実施態様が、
連続ランプ放電を伴う用途に使われることができ、そこにおいて一組のダブルパルスがラ
ンプ放電を始めるのに用いられ、ランプに急速な始動特性を与える。例えば、キセノン短
アークランプ内のガスはランプ陰極と陽極との間にアークを開始するために一組のダブル
パルスによって電離されることができる。一旦アークが確立されると、電離は自動的に継
続する。
プを再起動するのに用いられることができる。一般的に、連続ガス放電ランプは「再点弧
時間」が欠点である。再点弧時間は連続ガス放電ランプが消されたあと、その間にランプ
が容易に再起動されることができない時間の合計である。この再開できないことは、少な
くとも部分的にランプ内部の高いガス圧に起因する。本発明の実施態様は、再点弧時間を
減少させるのに用いられることができる。
のように、散発的で、オンデマンドでフラッシュランプを点弧するのに用いられることが
できる。加えて、本発明の実施態様は、下記でリストされるもののような、多種多様な動
作パラメータにわたって動作するランプとともに機能する。
ブランド石英またはサファイヤ。
内に開示される本発明から逸脱することなく、さまざまな点において変更されることがで
きる。例えば、実施態様はキセノンフラッシュランプおよびキセノン短アークランプとと
もに使用するために記載されている。本発明の他の実施態様は、ハロゲン化金属ランプの
ような、高輝度放電ランプを起動するのに適している。更なる点弧パルスが各放電に対し
て供給されることができ、または、放電につき2つおよび2つだけであることができる。
したがって、図面および記述は本質において例証となるとみなされるべきであり、請求の
範囲内に指示される適用の範囲によって拘束するかまたは限定する意味であるとみなされ
るべきでない。
Claims (15)
- ガス放電ランプ内の陰極と陽極との間に電荷を供給するステップであって、前記電荷は、前記ガス放電ランプ内のガスの少なくとも一部が電離される時、前記陰極と前記陽極との間で電気アークが生成されるように充分な電圧および電流を有するステップと、
前記放電電極に第1の電気パルスを供給するステップと、
前記放電電極に第2の電気パルスを供給するステップであって、前記第2の電気パルスを、前記第1の電気パルスの後で、かつ、300マイクロ秒以下の範囲内のパルス間隔で生じさせるステップと、を含み、
これら第1の電気パルスと第2の電気パルスとから成る2つの電圧信号が、トリガーとなって前記ガス放電ランプ内の前記ガスを電離させ、それによって前記電気アークを生成させ、前記ガス放電ランプの単一の光放出を生成させる、ことを特徴とする方法。 - 前記単一の光放出は、少なくとも1ミリ秒間隔で定期的に間隔を置かれる一連の少なくとも3つの放出の1つであり、および、2つの電気パルスが各放出に対して供給される、ことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記ガス放電ランプが、キセノンフラッシュランプである、ことを特徴とする請求項1または2記載の方法。
- 前記ガス放電ランプが、所定の点弧電圧で再点弧時間を有する連続ガス放電ランプであり、そして、前記電気パルスが前記所定の点弧電圧で供給されると、前記第1および第2の電気パルスが、前記ランプに前記再点弧時間未満で再起動させる、ことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記第2のパルスが、前記第1のパルスの後で、31マイクロ秒から150マイクロ秒の間に供給される、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記第2のパルスが、前記第1のパルスの後で、31マイクロ秒から125マイクロ秒の間に供給される、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 陰極、陽極および前記電極間に放電電極を有するガス放電ランプと、
前記陰極と前記陽極間に電圧を印加する電源と、
前記放電電極に第1の電気パルスおよび第2の電気パルスを供給するためのパルス発生器と、を含み、
前記パルス発生器は、前記第2の電気パルスを、前記第1の電気パルスの供給後、300マイクロ秒以下の所定の範囲内のパルス間隔で前記放電電極に電圧信号として供給することで、前記ガス放電ランプ内のガスを電離させるものであり、
前記放電電極は、前記パルス発生器から供給された前記第1の電気パルスと前記第2の電気パルスの1組から成るダブルパルスがトリガーとなって、前記ガス放電ランプ内で前記陰極と陽極との間に1つの放電を発生させることを特徴とする装置。 - 前記パルス発生器が、
前記第1の電気パルスを供給するための第1の回路と、
前記第2の電気パルスを供給するための第2の回路であって、前記第1の回路内にない少なくともいくつかの回路構成要素を有する第2の回路と、を備える請求項7記載の装置。 - 前記パルス発生器が前記第1の電気パルスおよび前記第2の電気パルスの両方を供給するための共有構成要素を有する回路を備える請求項7または8のいずれかに記載の装置。
- 前記ガス放電ランプが、キセノンフラッシュランプである、ことを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の装置。
- 前記ガス放電ランプが、連続的に動作して、かつ一連のフラッシュを供給するように設計されていないランプである、ことを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の装置。
- 前記電源が、前記陰極と陽極との間の連続放電を生成し、前記連続放電が前記第1および第2の電気パルスの組によって開始される、ことを特徴とする請求項7〜9、または11のいずれかに記載の装置。
- 前記所定の範囲内のパルス間隔が、31マイクロ秒から300マイクロ秒の間である、ことを特徴とする請求項7〜12のいずれかに記載の装置。
- 前記所定の範囲内のパルス間隔が、31マイクロ秒から150マイクロ秒の間である、ことを特徴とする請求項7〜12のいずれかに記載の装置。
- 前記所定の範囲内のパルス間隔が、31マイクロ秒から125マイクロ秒の間である、ことを特徴とする請求項7〜12のいずれかに記載の装置。
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