KR101414319B1 - 플래시 램프 및 플래시 램프 발광 장치 - Google Patents

플래시 램프 및 플래시 램프 발광 장치 Download PDF

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Abstract

(과제) 양단에 제1 전극과 제2 전극이 배치된 장척형의 발광관으로 이루어지는 플래시 램프 및 플래시 램프 발광 장치에 있어서, 플래시 램프를 장척화해도, 펄스폭의 신장을 억제하면서, 충전 전압을 작게 할 수 있는 구조의 플래시 램프 및 플래시 램프 발광 장치를 제공하는 것이다. (해결 수단) 상기 플래시 램프의 발광관의 중간부에는, 제3 전극이 설치됨과 더불어, 이들 인접하는 모든 전극간에서 개별로 또한 동시에 섬광 방전하는 것을 특징으로 한다.

Description

플래시 램프 및 플래시 램프 발광 장치{FLASH LAMP AND FLASH LAMP LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 플래시 램프 및 플래시 램프 발광 장치에 관한 것이며, 특히, 유리 기판 상의 비정질 실리콘막을 다결정화하기 위해서 이용되는 플래시 램프 및 플래시 램프 발광 장치에 관한 것이다.
종래, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 용도에 있어서, 박막 트랜지스터 제조 시에 유리 기판 상의 비정질 실리콘막을 다결정화하기 위해서, 플래시 램프가 이용되고 있다.
예를 들면, 일본국 특허공개 2003-209054호 공보(특허문헌 1)에는, 액정 디스플레이용으로서, 스위칭 소자에 다결정 실리콘 박막 트랜지스터(TFT)가 이용되고 있고, 이를 제작할 때에 예를 들면 비정질 실리콘에 광을 조사하여 다결정화하는 것이 기재되어 있고, 그 광원으로서 플래시 램프를 이용하는 것이 개시되어 있다.
또한, 일본국 특허공개 2009-164080호 공보(특허문헌 2)에는, 플래시 램프의 구체적인 구성과, 이 플래시 램프를 발광시키기 위한 급전 장치가 개시되어 있다.
그런데, 유리 기판 상의 비정질 실리콘을 다결정화할 때, 그 다결정 실리콘의 층이 두꺼우면 유리 기판이 휘어 버린다는 문제가 발생하는 경우가 있다.
이 다결정 실리콘층의 두께는, 플래시 램프의 펄스폭에 따라 결정되고, 예를 들면 펄스폭이 길면 비정질 실리콘의 깊은 곳까지 온도 상승해버려, 그 결과, 두꺼운 다결정 실리콘의 층이 형성되어 버린다. 이 다결정 실리콘의 층이 두꺼워지면 유리 기판이 휘어져 버리므로, 플래시 램프의 펄스폭은 짧은 쪽이 바람직하다.
한편으로, 유리 기판은 해마다 대형화되고 있고, 이에 맞추어 플래시 램프의 장척화가 요망되는데, 플래시 램프를 장척으로 하면, 펄스폭이 신장되어 버려, 그 결과 전술한 바와 같이, 유리 기판에 휘어짐이 발생한다는 문제가 생긴다.
이와 같이, 플래시 램프를 장척화하면 펄스폭이 신장되어 버리는 이유로는, 플래시 램프의 장척화에 따라 필연적으로, 전극간의 발광 길이도 길어져 버리고, 그 결과, 램프 임피던스가 증가하여, 펄스폭이 신장되게 된다.
이러한 펄스폭의 신장을 억제하면서, 필요 에너지를 유지하면서 발광하기 위해서는, 충전 전압을 올리고, 콘덴서 용량을 낮추는 방향을 생각할 수 있는데, 시정수의 제약과 큰 충전 전압이 필요해지고, 이를 실현하고자 하면 매우 대규모의 장치가 되어 버려 현실적이지 않다.
그러나, 특허문헌 2에서도 개시하고 있는 바와 같이, 플래시 램프의 일반적인 구조가 도 16에 나타나 있고, 플래시 램프(100)는, 발광관(101)의 양단에 전극(102, 103)을 가지고, 그 발광관(101)을 따라 트리거 전극(104)이 설치되고, 그 트리거 전극(104)은 트리거 회로(105)에 접속되어 있다.
상기의 구성에 있어서, 그 하나의 구체적 예를 들면, 양 전극(102, 103)의 전극간 거리가 500㎜이며, 필요한 에너지가 1200J이며, 그 펄스폭을 0.1ms 이하로 하고자 하면, 인덕턴스 용량은 L＝10μH로 되고, 콘덴서 용량이 70μF인 경우, 그 충전 전압은 5.9kV로 매우 큰 전압이 필요해진다.
또한, 이러한 사정을 감안하여, 플래시 램프를 장척화하지 않고, 유리 기판의 대형화에 대응하는 것을 생각하면, 도 17에 나타나는 바와 같이, 단척의 플래시 램프를 지그재그 형상으로 배치하는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 유리 기판을 플래시 램프로 조사할 때는, 유리 기판을 스캐닝하면서 조사하는 것이 아니라, 일괄 조사하므로, 유리 기판 상방에 램프가 존재하지 않는 영역(R)이 있으면, 이 영역이 그림자가 되어 버려, 이 그림자의 영역에서는 다결정 실리콘을 형성할 수 없다는 문제가 발생한다.
일본국 특허공개 2003-209054호 공보 일본국 특허공개 2009-164080호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여, 양단에 제1 전극과 제2 전극이 배치된 장척형의 발광관으로 이루어지는 플래시 램프 및 플래시 램프 발광 장치에 있어서, 플래시 램프를 장척화해도, 펄스 폭의 신장을 억제하면서, 충전 전압을 작게 할 수 있는 구조의 플래시 램프 및 플래시 램프 발광 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명에 관련된 플래시 램프는, 양단에 제1 전극과 제2 전극이 배치된 발광관의 중간부에, 제3 전극이 설치됨과 더불어, 이들 인접하는 모든 전극간에서 개별로 또한 동시에 섬광 방전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 적어도 상기 제3 전극은, 상기 발광관으로부터 분기하여 형성되는 지관의 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 전극은, 그 선단이 상기 발광관 내로부터 후퇴한 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 전극은, 상기 발광관의 길이 방향을 따라 복수개 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광관 및 상기 지관은 석영 유리 재료로 구성됨과 더불어, 상기 지관과 상기 발광관을 용착하여 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광관은 투과성 세라믹스 재료로 구성됨과 더불어, 상기 지관과 상기 발광관을 접합하여 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 전극은, 인접하는 전극에 대향하는 방전 단부를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 전극이 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 전극은, 공통되는 전극축의 양단에 설치된 2개의 전극 머리부를 구비하고, 상기 전극축에는, 상기 발광관의 외부에 돌출하는 외부 리드가 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 전극은 1개의 전극 머리부를 구비함과 더불어, 그 전극 머리부의 양단에 방전 단부를 가지고, 당해 전극 머리부에는 상기 발광관의 외부로 돌출하는 외부 리드가 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 양단에 제1 전극과 제2 전극이 배치됨과 더불어, 외부에 트리거 전극을 배치시킨 장척형의 발광관으로 이루어지는 플래시 램프와, 이 플래시 램프를 발광시키는 급전 장치로 이루어지는 플래시 램프 발광 장치에 있어서, 상기 발광관의 중간부에는, 제3 전극이 설치됨과 더불어, 상기 급전 장치는, 상기 트리거 전극을 작동시킴으로써, 인접하는 전극간에서 개별로 또한 동시에 섬광 방전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 전극이 복수 구비되고, 상기 제1 전극과 이에 인접하는 제3 전극간의 발광 강도, 및, 제2 전극과 이에 인접하는 제3 전극간의 발광 강도를, 제3 전극간의 발광 강도보다도 크게 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플래시 램프의 배면에는, 반사경이 설치되고, 상기 제3 전극은, 당해 반사경을 통하여 상기 하우징에 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 전극은 인접하는 전극에 대향하는 방전 단부를 가지고, 상기 제3 전극이 상기 하우징에 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 플래시 램프에 의하면, 양단에 제1 전극과 제2 전극이 배치된 발광관의 중간부에 제3 전극을 설치하고, 모든 인접하는 전극간에서 개별로 또한 동시에 섬광 방전함으로써, 램프의 전체 길이를 장척화해도, 전극간 거리를 작게 하여 펄스폭을 작게 할 수 있어, 충전 전압을 작게 할 수 있다는 효과를 가진다.
또한, 상기 제3 전극을 발광관으로부터 분기된 지관 내에서 후퇴한 위치에 배치함으로써, 그 제3 전극의 하방에 있어서의 아크의 영역을 크게 할 수 있어, 피조사물에 있어서의 조도 균일성을 높일 수 있다.
또한, 상기 제3 전극을 복수개 설치함으로써, 인접하는 전극간의 거리는 더욱 짧아지고, 전극간의 임피던스를 낮출 수 있어, 낮은 충전 전압이어도 펄스폭이 신장하는 억제할 수 있다.
또한, 상기 램프의 양단부에 위치하는 전극간의 발광 강도를, 중간부의 제3 전극간의 발광 강도보다도 크게 함으로써, 피조사물에서의 조도 균일성이 양호해진다.
또한, 상기 제3 전극을 유지하는 전극 유지체에 발광관 내부 공간을 연통하는 관통구멍이 뚫림으로써, 발광관 내에 있어서, 제1 전극과 제3 전극의 전극간, 및, 제2 전극과 제3 전극의 전극간의, 각각 개별 전극간에 있어서의 가스압을 균일하게 할 수 있고, 제1 전극과 제3 전극의 전극간, 및, 제2 전극과 제3 전극의 전극간의 각각의 섬광 방전의 펄스폭을 균일하게 할 수 있다.
또한, 일반적으로, 플래시 램프는, 섬광 방전시에 방전에 의한 진동이 생기는 것이 알려져 있고, 그 진동이 큰 경우, 플래시 램프의 고정이 불안정해져, 피조사물을 향해서 낙하·파손되거나, 플래시 램프와 피조사물의 위치 관계가 바뀌어버려, 원하는 처리를 할 수 없게 되기도 하는데, 본 발명에 관련된 플래시 램프 발광 장치에 있어서는, 제3 전극이 하우징에 고정되어 있으므로, 그 진동을 억제할 수 있어, 이러한 문제를 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 플래시 램프를 구비한 발광 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 플래시 램프 발광 장치의 설명도.
도 3은 본 발명의 제2의 실시예.
도 4는 본 발명의 제3의 실시예.
도 5는 본 발명의 제4의 실시예.
도 6은 본 발명의 제5의 실시예.
도 7은 본 발명의 제6의 실시예.
도 8은 본 발명의 제7의 실시예.
도 9는 본 발명의 다른 전극 구조의 플래시 램프를 구비한 발광 장치의 개략도.
도 10은 본 발명의 플래시 램프의 제3 전극 부분의 확대도.
도 11은 본 발명의 제9의 실시예.
도 12는 본 발명의 제10의 실시예.
도 13은 본 발명의 제11의 실시예.
도 14는 본 발명의 제3 전극을 복수 설치한 예.
도 15는 본 발명의 플래시 램프를 지그재그 배치한 예.
도 16은 종래의 플래시 램프 및 발광 장치.
도 17은 종래의 플래시 램프를 지그재그 배치한 예.
도 1은 본 발명의 플래시 램프를 복수개 배치한 발광 장치의 개략도이고, (A)는 측단면도, (B)는 그 X-X 단면도이다.
플래시 램프(1)는 장척의 발광관(2)의 양단부에 제1 전극(3)과 제2 전극(4)이 배치되어 있고, 발광관(2)의 중간부에는, 이로부터 분기하는 지관(5)이 설치되어 있다. 그 지관(5)은 발광관(2) 내와 연통해 있고, 그 내부에는 제3 전극(6)이 발광관(2)을 향하도록 배치되어 있고, 그 선단은 발광관(2) 내를 향하고 있다.
이러한 플래시 램프(1)가, 도 1(B)에 도시되는 바와 같이, 복수개 병렬 배치되어, 플래시 램프 발광 장치(10)가 구성되어 있다.
플래시 램프(1)의 상방에는, 반사경(7)이 배치되어 있고, 하방의 스테이지(8) 상에 재치된 피조사물(워크)(W)을 향해서 섬광이 조사된다.
도 2는, 플래시 램프(1)와, 트리거 회로(12)와 램프 점등 회로(13)로 이루어지는 급전 장치(11)를 나타낸 설명도이다.
플래시 램프(1)는 도 1의 것과 동일한 구조이다. 또한, 급전 장치(11)에 관해서는, 상기 특허문헌 2의 것과 기본적으로는 동일한 것이며, 여기서는 상세한 설명은 생략하지만, 제1 전극(3)과 제3 전극(5)의 사이에 제1의 콘덴서(14)가 설치되고, 또한, 제2 전극(4)과 제3 전극(5)의 사이에 제2의 콘덴서(15)가 설치되어 있다.
도 2의 실시예에 있어서는, 제1 전극(3)과 제3 전극(6)의 전극간 거리와, 제2 전극(4)과 제3 전극(6)의 전극간 거리가 동일 거리이므로, 상기 제1의 콘덴서(14)와 제2의 콘덴서(15)의 용량도 동일 용량의 것이 채용된다.
또한, 플래시 램프(1)의 발광관(2)을 따라 트리거 전극(16)이 배치되고, 상기 트리거 회로(12)에 접속되어 있다. 또한, 제3 전극(6)에는 인덕턴스(18)가 접속되어 있다.
본 발명에서는, 제1 전극(3)과 제2 전극(4)의 사이에 제3 전극(6)을 배치함으로써, 램프 점등시에 트리거 전극(16)에 트리거 전압이 인가되면, 제1 전극(3)과 제3 전극(6)의 사이와, 제2 전극(4)과 제3 전극(6)의 사이의 양쪽에서 개별로 또한 동시에 섬광 방전을 일으킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는, 제1 전극(3)과 제2 전극(4)의 사이에 제3 전극(6)을 배치함으로써, 전극간에 있어서의 임피던스를 저하시키고, 충전 전압을 높이지 않아도 펄스폭 0.1ms를 실현할 수 있다.
구체적인 수치예를 들어 설명하면, 예를 들면, 도 2에 도시하는 플래시 램프(1)에 있어서는, 각각의 전극간 거리가 250mm이며, 필요한 에너지가 각각 600J(계 1200J)이며, 그 펄스폭을 0.1ms 이하로 하고자 하면, 인덕턴스 용량 L＝10μH로 되고, 콘덴서 용량이 100μF인 경우, 충전 전압은 3.5kV 필요해진다. 도 2의 발광관(2)의 길이를 도 16의 종래예의 것과 동일하게 한 경우, 동일한 펄스폭을 실현하고자 한 경우에, 본 발명에서는 충전 전압을 보다 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 도 17과 같이 지그재그 배치를 할 필요가 없고, 동일한 발광관 내에 제1 전극(3)과 제2 전극(4), 및 이들 사이에 제3 전극을 배치하고 있으므로, 아크(A)가 발광관(2)의 전체 길이에 걸쳐서 형성되고, 램프가 장척화해도 피조사물에 그림자가 생기지 않고, 피조사물의 피조사면을 균일하게 조사할 수 있다.
또한, 제1의 콘덴서(14)의 용량과 제2의 콘덴서(15)의 용량의 비율을, 제1 전극(3)과 제3 전극(6)의 전극간 거리와, 제2 전극(4)과 제3 전극(6)의 전극간 거리의 비율과 동일하게 함으로써, 제1 전극(3)과 제3 전극(6)의 사이에서의 섬광 방전과, 제2 전극(4)과 제3 전극(6)의 사이에서의 섬광 방전의 펄스폭을 동일하게 할 수 있음과 더불어, 동일한 조사 에너지로 할 수 있다. 이에 따라, 피조사물에 있어서의 다결정 실리콘의 층을 균일하게 형성할 수 있다.
도 3에 제2의 실시예가 나타나 있고, 이 실시예에서는, 지관(5) 내의 제3 전극(6)의 선단이 발광관(2)으로부터 후퇴한 위치가 되도록 배치된 것이다.
이러한 배치로 하는 것은, 상술의 도 1 혹은 도 2와 같이, 제3 전극(6)을 발광관(2)에 근접시키고, 그 선단이 그 발광관 내를 향하도록 배치하면, 아크 방전(A)이 제3 전극(6)의 하방에서 작아져버려, 피조사물(워크)(W)에 있어서 조도 균일성이 손상될 우려가 있으므로, 이를 회피하기 위함이다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 제3 전극(6)이 발광관(2)으로부터 후퇴한 위치에 배치됨으로써, 그 제3 전극(6)의 하방에 있어서의 아크(A)의 영역을 크게 하고, 워크(W)에 있어서의 조도 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 4는, 제3의 실시예의 설명도이며, 도 1∼도 3에서는, 제3 전극(6)만이 지관(5) 내에 배치되어 있는데 대하여, 이 실시예에서는, 제1 전극(3) 및 제2 전극(4)을 포함하여 모든 전극이 각각 지관 내에 배치되어 있다.
즉, 발광관(2)의 양단에 지관(5a, 5b)이 각각 설치됨과 더불어, 그 중간부 근방에도 지관(5c)이 설치되어 있고, 제1 전극(3)은 지관(5a) 내에, 제2 전극(4)은 지관(5b) 내에, 그리고 제3 전극(6)이 지관(5c) 내에, 각각 배치되어 있는 것이다.
이렇게 함으로써, 램프의 유효 발광 길이를 크게 취할 수 있게 되고, 바꾸어 말하면, 유효 발광 길이에 대하여 램프 전체 길이를 작게 할 수 있다.
도 5에 본 발명의 제3의 실시예가 나타나 있고, 이 실시예에서는 제3 전극(6)이 복수 설치되어 있다.
즉, 발광관(2)의 길이 방향의 중간부에 복수의 지관(5c, 5d, 5e)이 설치되고, 그 내부에 각각 제3 전극(6c, 6d, 6e)이 배치되어 있는 것이다. 또한, 이 예에서는, 제1 전극(2) 및 제3 전극(3)도, 각각 발광관(2)의 양단의 지관(5a, 5b) 내에 배치되어 있는 것이 나타나 있다.
이와 같이 제3 전극(6)을 복수 설치함으로써, 인접하는 전극간의 거리가 짧아지므로, 인접하는 전극간의 임피던스를 낮출 수 있고, 낮은 충전 전압이라도 펄스폭이 신장하지 않는다.
또한, 이와 같이 복수의 제3 전극을 설치하는 경우에도, 인접하는 전극간에 각각 콘덴서(17, 17)가 설치되어 있고, 인접하는 전극간의 거리를 모두 동일하게 하면, 상기 콘덴서(17)의 용량도 모두 동일하게 채용할 수 있다.
그런데, 도 5와 같이, 제3 전극(6)이 복수 설치된 램프에 의해 조사하면, 피조사물면에서의 조도에 있어서, 램프 중앙부 하방에서의 조도에 비하여 램프 양단 하방에서의 조도가 낮아져, 피조사물 상에서의 조도 분포의 균일성이 나빠져 버리는 경우가 있다.
이는, 피조사물의 중앙부에서는, 램프 중앙부에서의 각 제3 전극(6c, 6d, 6e)간에서의 섬광 방전이 조사되는데 추가하여, 램프 양단의 제1 전극(3)과 제3 전극간(6c), 및, 제2 전극(4)과 제3 전극간(6e)에서의 각 섬광 방전도 조사되는데 대하여, 예를 들면 제1 전극(3) 하방의 피조사물의 일단측에 있어서는, 제1 전극(3)과 제3 전극(6c)간에서의 섬광 방전과, 제3 전극(6c, 6d)간의 섬광 방전이 조사되지만, 제1 전극(3)의 지면 좌측에서는 조사되는 광이 없기 때문에 발생한다.
이 불량을 해소하기 위해서는, 램프의 양단부에서의 발광 강도를 중앙부보다도 크게 해 두면 된다.
이를 위한 구체적 수단에 대해서 예시하면 이하와 같다.
도 6에 있어서, 이 실시예에서는, 제3 전극이 복수, 보다 구체적으로는 3개, 구비되고, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하여, 각 전극간의 거리는 일정하며, 양단부에 위치하는 전극간의 콘덴서 용량을 중간부의 제3 전극간의 콘덴서 용량보다도 크게 한 것이다.
상기 실시예에 있어서, 램프의 양단에 위치하는 제1 전극(3)과, 제2 전극(4), 및 이들 전극(3, 4)과는 간격을 둔 제3 전극(6d)에, 각각 인덕턴스(18, 18, 18)가 접속되어 있다. 그리고, 그 인덕턴스(18)가 접속된 전극(3, 4, 5d)은 양극에, 이들 사이의 제3 전극(6c, 6e)은 음극에 접속된다.
그리고, 램프의 단부에 위치하는 제1 전극(3)과 제3 전극(6c)에 직렬 접속된 콘덴서(17a)의 용량을, 중간의 제3 전극(6c)과 제3 전극(6d)에 직렬 접속된 콘덴서(17c)의 용량보다도 크게 하고, 또한, 마찬가지로 단부에 위치하는 제2 전극(4)과 제3 전극(6e)에 직렬 접속된 콘덴서(17b)의 용량을, 중간부의 제3 전극(6d)과 제3 전극(6e)에 직렬 접속된 콘덴서(17d)의 용량보다도 크게 함으로써, 램프 양단의 발광 강도를 램프 중앙부의 발광 강도에 비하여 크게 할 수 있고, 피조사물의 조사면에 있어서 그 조도 분포의 균일성을 양호하게 할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 양단의 콘덴서(17a)와 콘덴서(17b)의 용량, 및, 중간의 콘덴서(17c)와 콘덴서(17d)의 용량은 각각 동일하게 되어 있다.
상기 실시예의 구체적 예를 들어 설명한다.
각각의 전극간 거리는 동일하며 125㎜이고, 필요한 에너지가 제1 전극(3)과 제3 전극(6c)의 사이가 330J, 제2 전극(4)과 제3 전극(6e)의 사이가 330J, 각 제3 전극(6c, 6d, 6e)간이 각각 300J이며, 그 합계가 1260J이고, 그 펄스폭을 0.1ms 이하로 하고자 하면, 인덕턴스(18)의 용량 L＝10μH로 되고, 제1 전극(3)과 제3 전극(6c)에 직렬 접속된 콘덴서(17a)의 용량을 300μF, 제2 전극(4)과 제3 전극(6e)에 직렬 접속된 콘덴서(17b)의 용량을 300μF, 각 제3 전극(6c, 6d, 6e)간에 직렬 접속된 콘덴서(17c, 17d)의 용량을 270μF로 한 경우, 각 전극간에서의 충전 전압은 1.5KV 필요해진다.
또 다른 방법으로서 도 7에 있어서는, 각 전극간의 콘덴서 용량을 동일하게 하고, 램프 양단의 전극간 거리를 작게 한 것이 나타나 있다.
즉, 제1 전극(3)과 이에 인접하는 제3 전극(6c)간의 거리 L1, 및, 제2 전극(4)과 이에 인접하는 제3 전극(6e)간의 거리 L1을, 제3 전극(6c, 6d, 6e)간의 거리 L2보다도 작게 한다(L1＜L2).
그리고, 각 전극간의 콘덴서(17a, 17b, 17c, 17d)의 용량을 동일하게 한다.
이러한 구성으로 함으로써, 전극간 거리가 짧은 쪽이 발광 강도가 커지므로, 램프 양단의 전극간의 발광 강도를 중앙부의 전극간보다도 크게 할 수 있고, 피조사물면에서의 조도 분포의 균일성을 양호하게 할 수 있다.
또한, 램프 양단의 발광 강도를 크게 하는 수단으로서, 상기 2개의 실시예를 조합한 구성으로 할 수도 있다. 즉, 램프 양단부에서의 전극간 거리를 작게 함과 더불어, 그 사이의 콘덴서 용량을 중앙부의 콘덴서 용량보다도 크게 함으로써 달성할 수 있다.
또한, 제3 전극은 3개에 한정되지 않고, 그 이상이어도 된다.
그런데, 플래시 램프에 있어서는, 그 발광관의 재질로서, 석영 유리(SiO2)나 사파이어(단결정 알루미나 : Al2O3) 등을 이용하는 것이 알려져 있다.
발광관(2) 및 지관(5)을 석영 유리로 제작하는 경우는, 지관(5)을 발광관(2)에 용착함으로써 형성할 수 있다. 그리고, 단부의 봉지도 발광관(2)이나 지관(5)을 가열 용융하여 봉착하면 된다.
또한, 발광관(3)의 재료를 사파이어로 할 경우(제5의 실시예)에는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 지관(5, 5)은 사파이어 제의 발광관(2)에 대하여 봉착 유리(20)에 의해 접합하면 되고, 이들 지관(5, 5) 내에 각각 제3 전극(6, 6)이 배치되어 있다. 또한, 발광관(2)의 양단의 봉지부는, 전극(3, 4)이 봉지된 봉지 부재(21)를, 마찬가지로 봉착 유리(20)에 의해 접합하면 된다.
도 9는, 본 발명의 다른 전극 구조를 가지는 플래시 램프를 배치한 플래시 램프 발광 장치의 개략도이다.
플래시 램프(1)는 장척의 발광관(2)의 양단부에 제1 전극(33)과 제2 전극(34)이 배치되어 있고, 발광관(2)의 내부의 중간부에는, 제3 전극(35)이 설치되어 있다. 이 발광관(2)은, 석영 유리(SiO2) 등의 유리 부재나, 사파이어(단결정 알루미나 : Al2O3) 등 투광성 세라믹스를 이용할 수 있다.
그리고, 이 플래시 램프(1)에 있어서도, 상기 제1 전극(33)과 제3 전극(35)간과, 및, 상기 제2 전극(34)과 제3 전극(35)간에서, 각각 개별로 또한 동시에 섬광 방전하는 것이다.
도 10에 상기 제3 전극(35) 부분의 상세가 나타나 있고, 그 제3 전극(35)은, 공통되는 전극축(36)과, 그 양단에 설치된 전극 머리부(37, 38)로 이루어진다. 이들 전극 머리부(37, 38)는, 각각 제1 전극(33)과 대향하는 방전 단부(40)와, 제2 전극(34)과 대향하는 방전 단부(41)를 가진다.
상기 발광관(2) 내에는, 이에 맞닿는 전극 유지체(42)가 봉지재(43)에 의해 기밀적으로 설치되어 있고, 상기 전극축(36)은 이 전극 유지체(42)를 관통하여 지지되어 있다. 이 전극 유지체(42)에는 관통 구멍(44)이 뚫려 형성되어 있고, 그 양단의 발광 공간을 연통하고 있다.
또한, 당해 전극 유지체(42)는, 예를 들면 알루미나 등의 세라믹스 재료나, 알루미늄 등의 금속 재료가 이용되고, 상기 봉지재(43)는, 전극 유지체(42)가 세라믹스 재료인 경우, 예를 들면 플릿 유리 등의 유리 부재를 이용할 수 있고, 전극 유지체(42)가 금속 재료인 경우, 납재를 이용할 수 있고, 이 납재를 채용할 경우는, 납재와 발광관의 접합 강도를 높이기 위해서, 발광관(2)의 납재가 도포되는 부분을 미리 금속화해 두는 것이 바람직하다.
상기 전극축(36)에는 외부 리드(45)가 접속되고, 그 외부 리드(45)는 전극 유지체(42)를 관통하고, 발광관(2)의 외부로 뻗어나가 있다.
도 9도 참조하여, 이 플래시 램프 발광 장치에서는, 플래시 램프(2)의 상방에 설치된 반사경(50)이, 반사경 지지체(51, 51)에 의해 하우징(52)에 지지되어 있다. 이 반사경(50)의 개구부(52)에는 볼트(53a)와 너트(53b)로 이루어지는 고정 부재(53)가 부착되어 있다.
상기 외부 리드(45)는, 이 고정 부재(53)를 관통하여 신장하고, 선단의 나사부에 너트(54)가 조여지고, 그 너트(54)에 의해 급전선(55)의 선단의 압착 단자(56)가 끼워 지지되어 있고, 상기 외부 리드(45)에는 그 압착 단자(56)를 통하여, 도 9에는 도시하지 않은 급전 장치로부터 급전된다.
도 9를 참조하여, 하우징(52)의 외부에는, 상기 제1 전극(33)과 제3 전극(35)간, 및, 제3 전극(35)과 제2 전극(34)간을 연결하는 배선 중에는, 각각 제1 콘덴서(A)와 제2 콘덴서(B)가 설치되어 있다.
상기 구성에 있어서, 제1∼3 전극은, 도 9에는 도시하지 않지만, 도 2와 마찬가지로, 급전 장치에 접속되고, 예를 들면 제1 전극(33) 및 제2 전극(34)이 고압측, 제3 전극(35)이 저압측으로서 콘덴서(A, B)에 접속되고, 이들 콘덴서(A, B)에 소정의 에너지가 축적된 상태에서, 제1∼3 전극(33, 34, 35)에 걸쳐 설치되는, 도 9에는 도시하지 않지만, 도 2과 동일하게 설치된, 트리거 전극에 의해, 제1 전극(33)과 제3 전극(35)의 전극간, 및, 제2 전극(34)과 제3 전극(35)의 전극간의 각각 개별 전극간에, 동시에 섬광 방전이 발생하고, 피조사물(워크)(W)에 대하여 플래시 램프로부터의 광을 조사할 수 있다.
여기에서, 일반적으로, 플래시 램프는 섬광 방전시에 방전에 의한 진동이 생기는 것이 알려져 있는데, 본 발명에 관련된 램프에 있어서는, 제3 전극(35)이 반사경(50)을 통하여 하우징(52)에 고정되어 있으므로, 그 진동을 억제할 수 있다.
그런데, 상기 발광관(2) 내에는, 크세논 가스 등의 발광 가스가 봉입되어 있는데, 이러한 종류의 플래시 램프에 있어서, 전극간에 있어서의 펄스폭은, 발광 가스의 가스압에 의해 변동된다.
본 발명에 있어서는, 전극 유지체(42)에 관통 구멍(44)이 뚫려 있으므로, 그 전극 유지체(42)의 양측의 방전 공간은 이 관통 구멍(44)에 의해 연통되어, 그 가스압을 균일화할 수 있다. 도 9의 예로 말하면, 제1 전극(33)과 제3 전극(35)간, 및, 제3 전극(35)과 제2 전극(34)간의 방전 공간의 가스압을 균일화할 수 있고, 따라서, 각 전극간의 섬광 방전의 펄스폭을 균일하게 할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에 관련된 플래시 램프 장치에 있어서는, 각 전극에의 급전을 위한 콘덴서가 필요해지는데, 콘덴서와 고압측의 전극의 거리가 떨어지면, 펄스폭이 신장된다는 문제가 있다.
이 때문에, 도 9에 있어서는, 제1 전극(33) 및 제2 전극(34)을 고압측의 전극으로 했을 때, 그 제1 전극(33)과 제3 전극(35)간에서의 섬광 방전을 위한 콘덴서(A)와, 제2 전극(34)과 제3 전극(35)간에서의 섬광 방전을 위한 콘덴서(B)를 설치하고, 각 콘덴서는 저압측의 제3 전극(35)보다도 고압측의 제1 전극(33) 및 제2 전극(34)에 근접시켜 배치된다.
이와 같이, 각 전극간에 대응하는 콘덴서를 개별로 설치하고, 그 전극간에 있어서의 고압측에 콘덴서를 근접시킴으로써, 각 전극간에서의 섬광 방전의 펄스폭이 신장하는 것을 억제할 수 있다.
상기 실시예에 있어서는, 전극 유지체(42)는, 발광관(2)의 내면에 설치되어 있는데, 도 11에 도시하는 것에서는, 발광관(2)의 외면에 있어서 맞닿도록 해도 된다. 즉, 전극 유지체(42)에는, 발광관(2)의 외부에 위치하여 플랜지(42a)가 형성되고, 그 플랜지(42a)가 발광관(2)의 외면에 봉지재(43)에 의해 밀폐 봉지되어 있다. 그 외의 구성에 대해서는 도 10의 구성과 동일하다.
또한, 상기 도 10, 도 11에 있어서의 전극 유지체(42)는, 금속 부재 등 전기 전도성을 가지는 부재로 구성함으로써, 전극축(36)과 외부 리드(45)와 직접 접속하지 않고, 양자를 전기적으로 접속하는 기능을 가지게 할 수도 있다.
상기의 실시예에서는, 모두 전극 유지체(42)에 의해 제3 전극(35)을 지지하는 구성으로 했는데, 도 12에서는, 그 전극 유지체(42)를 설치하지 않고, 외부 리드(45)에 의해 직접 제3 전극(35)을 지지할 수도 있다. 즉, 외부 리드(45)가 발광관(2)을 관통하여, 제3 전극(35)의 전극축(36)에 접속되어, 이를 지지하는 것이다. 이 경우, 상기 외부 리드(45)는, 발광관(2)에 봉지재(43)에 의해 밀폐 봉지된다.
이렇게 함으로써, 전극 유지체를 별도 준비할 필요가 없고, 발광관(2)에는, 외부 리드(45)가 관통하는 1개의 관통 구멍을 형성하는 것만으로 된다.
또한, 제3 전극(35)을 1개의 전극 머리부만으로 구성할 수도 있다.
도 13에 도시되는 바와 같이, 제3 전극(35)은 1개의 전극 머리부로 구성되고, 그 양단이 방전 단부(40, 41)를 구성하고, 각각, 제1 전극(33)과 제2 전극(34)에 대향 배치된다. 이에 의하면, 전극축을 생략했으므로, 그 만큼 전극의 단척화가 도모된다.
또한, 그 외의 구성은 도 12의 구성과 동일하다.
상기 실시예에서는, 제3 전극(35)이 1개인 것을 예시했는데, 도 14에 도시하는 바와 같이, 또한, 발광관(2)이 장척화하는 경우에는, 복수의 제3 전극(35, 35)을 설치할 수도 있다. 그 경우는, 당연히, 섬광 방전은 각 인접하는 전극간에서 이루어지고, 즉, 제1 전극(33)과 이에 인접하는 제3 전극(35)간, 제2 전극(34)과 이에 인접하는 제3 전극(35)간, 및, 인접하는 각 제3 전극간(35)에 있어서 방전이 생성되는 것이다.
또한, 대형 워크에 대하여 플래시 램프를 배치할 경우, 도 15에 도시하는 바와 같이, 복수의 플래시 램프(1, 1)를 지그재그상으로 배치하여 대응할 수 있다. 이 때, 각 인접하는 램프(1)에서는, 제3 전극(35)이 동일한 위치에 옆으로 늘어서지 않도록 비켜 설치하는 것이 적합하다. 이에 따라, 제3 전극(35) 하방에서의 조도 저하가 겹치지 않도록 할 수 있다.
또한, 이 실시예에서는, 발광관(2)의 재료로서 사파이어(단결정 알루미나 : Al2O3) 등의 투광성 세라믹스를 이용한 것을 나타냈는데, 이 경우에는, 양단의 봉지부의 버너 가공이 곤란하므로, 발광관(2)의 단부에 플릿 유리 등의 봉착제(57)를 통한 베이스(58)에 의해 봉지 구조를 형성하면 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련된 플래시 램프 및 플래시 램프 발광 장치에 의하면, 양단에 전극을 구비한 발광관의 중간부에 제3 전극을 설치하고, 모든 인접하는 전극간에서 개별로 또한 동시에 섬광 방전함으로써, 램프의 전체 길이를 장척화해도, 전극간 거리를 작게 하여 펄스폭을 작게 할 수 있어, 충전 전압을 작게 할 수 있다는 효과를 가진다.
이에 따라, 장치 전체의 대형화를 회피할 수 있다.
1 : 플래시 램프 2 : 발광관
3 : 제1 전극 4 : 제2 전극
5 : 지관 5a∼5e : 지관
6 : 제3 전극 6c∼6d : 제3 전극
7 : 반사경 10 : 플래시 램프 발광 장치
11 : 급전 장치 12 : 트리거 회로
13 : 점등 회로 14, 15 : 콘덴서
16 : 트리거 전극 17 : 콘덴서
17a∼17d : 콘덴서 18 : 인덕턴스
20 : 봉착 유리 21 : 봉지 부재
33 : 제1 전극 34 : 제2 전극
35 : 제3 전극 36 : 전극축
37, 38 : 전극 머리부 40, 41 : 방전 단부
42 : 전극 유지체 43 : 봉지재
44 : 관통 구멍 45 : 외부 리드
50 : 반사경 51 : 반사경 지지체
52 : 하우징 53 : 고정 부재
55 : 급전선 56 : 압착 단자
57 : 봉착제 58 : 베이스
A : 아크 W : 피조사물(워크)

Claims (17)

  1. 양단에 제1 전극과 제2 전극이 배치되며,
    발광관의 외부에 트리거 전극이 배치되고,
    상기 트리거 전극에 트리거 전압을 인가하는 트리거 회로를 가지며,
    급전 장치에 의해 발광하는
    장척형의 발광관으로 이루어지는 플래시 램프에 있어서,
    상기 발광관의 중간부에는, 제3 전극이 설치됨과 더불어, 인접하는 모든 전극간에서 개별로 또한 동시에 섬광 방전하는 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    적어도 상기 제3 전극은, 상기 발광관으로부터 분기하여 형성되는 지관의 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제3 전극은, 그 선단이 상기 발광관 내로부터 후퇴한 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 전극은, 상기 발광관의 길이 방향을 따라서 복수개 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 발광관 및 상기 지관은 석영 유리 재료로 구성됨과 더불어, 상기 지관과 상기 발광관을 용착하여 형성한 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 발광관은 투광성 세라믹스 재료로 구성됨과 더불어, 상기 지관과 상기 발광관을 접합하여 형성한 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 전극은, 인접하는 전극에 대향하는 방전 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제3 전극이 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 제3 전극은, 공통되는 전극축의 양단에 설치된 2개의 전극 머리부를 구비하고, 상기 전극축에는, 상기 발광관의 외부로 돌출하는 외부 리드가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  10. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 제3 전극은 1개의 전극 머리부를 구비함과 더불어, 그 전극 머리부의 양단에 방전 단부를 가지고, 상기 전극 머리부에는 상기 발광관의 외부로 돌출하는 외부 리드가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  11. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 제3 전극은, 상기 발광관에 부착된 전극 유지체에 의해 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전극 유지체에는 발광관 내부 공간을 연통하는 관통구멍이 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제3 전극은, 그 제3 전극에 접속된 외부 리드에 의해 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 플래시 램프.
  14. 양단에 제1 전극과 제2 전극이 배치됨과 더불어, 외부에 트리거 전극을 배치시킨 장척형의 발광관으로 이루어지는 플래시 램프와, 그 플래시 램프를 내부에 가지는 하우징과, 이 플래시 램프를 발광시키는 급전 장치로 이루어지는 플래시 램프 발광 장치에 있어서,
    상기 발광관의 중간부에는, 제3 전극이 설치됨과 더불어,
    상기 급전 장치는, 상기 트리거 전극을 작동시킴으로써, 인접하는 전극간에서 개별로 또한 동시에 섬광 방전하는 것을 특징으로 하는 플래시 램프 발광 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제3 전극이 복수 구비되고, 상기 제1 전극과 이에 인접하는 제3 전극간의 발광 강도, 및, 제2 전극과 이에 인접하는 제3 전극간의 발광 강도를, 제3 전극간의 발광 강도보다도 크게 한 것을 특징으로 하는 플래시 램프 발광 장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 제3 전극은 인접하는 전극에 대향하는 방전 단부를 가지고, 상기 제3 전극이 상기 하우징에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 플래시 램프 발광 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 플래시 램프의 배면에는 반사경이 설치되고, 상기 제3 전극은, 상기 반사경을 통하여 상기 하우징에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 플래시 램프 발광 장치.
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