KR20110119667A - 방전관, 방전관의 반사막 형성 방법, 및 발광 장치 - Google Patents

Abstract

유리 벌브(2)와, 유리 벌브(2)의 외주면의 적어도 230°의 범위에 형성된 반사막(13)을 구비함으로써, 방전관(22)의 외주면의 넓은 영역에 있어서 충분한 막두께의 반사막(13)을 얻을 수 있고, 균일한 광강도 분포를 가지는 발광 장치를 얻을 수 있다.

Description

방전관, 방전관의 반사막 형성 방법, 및 발광 장치{ELECTRIC DISCHARGE TUBE, METHOD FOR FORMING REFLECTIVE FILM OF ELECTRIC DISCHARGE TUBE, AND LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은, 사진 촬영용 등의 인공 광원으로서 사용되는 방전관, 방전관의 반사막 형성 방법, 및 발광 장치에 관한 것이다.

근래, 컴팩트 카메라나 카메라 기능이 부착된 휴대 전화기의 소형화가 요구되고, 이것들에 부대하여 인공 광원으로서 사용되는 스트로브 장치에도 소형화가 요구되어 오고 있다.

소형화에 대응하기 위해서는 구조를 간략화할 필요가 있고, 이 스트로브 장치의 발광부의 구조를 간략화하기 위해서, 종래부터 스트로브 유닛에 이용되고 있던 반사우산을 없애고, 방전관의 외주면에 반사막을 설치한 스트로브 장치가 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조).

도 10은, 종래의 스트로브 장치에 이용되는 방전관을 나타내는 단면도이다. 이 스트로브 장치에 있어서는, 방전관(91)의 구성 요소인 원통 형상의 유리 벌브(92)의 외주면에, 광이 투과하는 띠 형상(도 10에서는 지면의 표면으로부터 이면 방향)의 투광부(93)를 남기고 반사막(94)이 설치되어 있다. 반사막(94)은, 알루미늄, 은 등의 금속을 증착함으로써 형성되고, 방전관(91) 내에서 발광한 광을 반사시킨다고 하는 반사우산의 역할을 다한다.

그러나, 방전관(91)의 발광은 방전관(91) 내에서 여기된 가스 전체가 발광하여 일어나기 때문에, 도 10에 나타내는 바와 같이, 점 L에서의 발광이 반사막(94)에서는 반사되지 않고, 화살표 D로 나타내는 바와 같이, 방전관(91)의 후방에 조사되어 로스로 되어 버린다. 이 광량 로스를 저감하여 광을 방전관(91)의 전방으로 반사시키기 위해서는, 방전관(91)에 형성되는 반사막(94)을 외주면에 있어서의 원주 방향 180° 이상의 증착 각도이며, 보다 적정한 범위에 충분한 두께로 형성할 필요가 있다.

또, 종래의 증착 방법에 의해 원통 형상의 방전관(91)의 외주면, 화살표 Y의 방향으로 금속 증착에 의한 반사막을 형성하는 경우, 증착원에 대향하는 외주면(95)은 증착 재료가 부착되기 쉽다. 그러나, 증착원으로부터 그늘이 되는 외주면(96)(관면에 있어서 증착원에 먼 반주면)에서는 증착 재료가 부착되기 어렵고, 반사막(96)이 지나치게 막두께가 얇아져 버린다. 그 때문에, 방전관(91) 내에서 발광한 광을 충분히 반사시킬 수 없게 된다.

따라서, 종래의 방전관을 이용한 스트로브 장치와 같은 발광 장치는, 광량이 부족하기 때문에 균일한 광강도 분포를 얻을 수 없다.

[특허 문헌 1]일본국 특개평7-72535호 공보

본 발명은, 광량의 로스를 저감한 방전관, 외주면의 넓은 영역에 있어서 충분한 막두께를 얻을 수 있는 방전관의 반사막 형성 방법, 및 균일한 광강도 분포를 얻을 수 있는 발광 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 방전관은, 유리 벌브와, 유리 벌브의 외주면의 적어도 230°의 범위에 형성된 반사막을 구비한다. 이러한 구성에 의하면, 방전관 내에서의 발광이 방전관의 후방에 조사되지 않고, 조사 방향으로 반사되므로, 방전관의 광량 로스를 저감할 수 있다.

본 발명의 방전관의 반사막 형성 방법은, 유리 벌브의 외표면에 적어도 2방향으로부터 증착원으로부터의 금속을 증착함으로써 반사막을 형성하는 구성을 가진다. 이러한 구성에 의해, 방전관의 외주면의 넓은 영역에 있어서 충분한 막두께를 얻을 수 있다.

본 발명의 발광 장치는, 상기 방전관을 구비한다. 이러한 구성에 의해, 반사막에 의해 방전관 내에서 발광한 광에 후방으로 조사되는 성분이 생기지 않게 되기 때문에, 균일한 광강도 분포를 얻을 수 있다. 따라서, 소형이고 보다 고효율의 발광 장치를 얻을 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 관련되는 방전관의 반사막 형성 방법에 이용되는 진공 증착 장치의 개략도이다.
도 2는, 그 실시 형태에 관련되는 방전관의 반사막 형성 방법에 이용되는 증착 지그를 나타내는 사시도이다.
도 3A는, 그 실시 형태에 관련되는 방전관의 반사막 형성 방법을 설명하기 위한 방전관의 단면도이다.
도 3B는, 그 실시 형태에 관련되는 방전관의 반사막 형성 방법을 설명하기 위한 방전관의 다른 단면도이다.
도 3C는, 그 실시 형태에 관련되는 방전관의 반사막 형성 방법을 설명하기 위한 방전관의 또 다른 단면도이다.
도 4A는, 그 실시 형태에 관련되는 방전관에 있어서의 반사막의 반사율과 막두께의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4B는, 그 실시 형태에 관련되는 방전관에 있어서의 반사막의 반사율과 막두께의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 5A는, 그 실시 형태에 관련되는 방전관의 치수와 반사막의 증착 각도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5B는, 그 실시 형태에 관련되는 방전관의 치수와 반사막의 증착 각도의 다른 관계를 나타내는 도면이다.
도 6A는, 그 실시 형태에 관련되는 방전관의 광방사 방향과 광량의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 6B는, 그 실시 형태에 관련되는 방전관의 광방사 방향과 광량의 관계를 나타내는 다른 특성도이다.
도 7은, 그 실시 형태에 관련되는 방전관의 발광시의 색온도에 대한 비교를 나타내는 도면이다.
도 8은, 그 실시 형태에 관련되는 스트로브 유닛의 요부 분해도이다.
도 9A는, 그 실시 형태에 관련되는 스트로브 유닛의 예를 나타내는 단면도이다.
도 9B는, 그 실시 형태에 관련되는 스트로브 유닛의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 10은, 종래의 반사막이 성막된 방전관을 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하면서 실시 형태에 기초하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 관련되는 방전관의 반사막 형성 방법에 이용되는 진공 증착 장치의 개략도이다. 도 2는, 그 실시 형태에 관련되는 방전관의 반사막 형성 방법에 이용되는 증착 지그를 나타내는 사시도이다.

우선, 진공 증착에 의한 방전관의 반사막 형성 방법의 개요를 설명한다. 도 1에 있어서, 유리 벌브(2)를 증착 지그(3)에 고정하여 진공 증착 장치(1)의 진공 챔버(4) 내에 설치한다. 유리 벌브(2)의 외주면에, 증착원(6)으로부터 금속을 증착함으로써 반사막을 형성한다. 증착 지그(3)는 생산성의 관점으로부터 복수의 유리 벌브(2)를 세트할 수 있게 되어 있다. 증착 지그(3)는, 진공 챔버(4) 내의 상방의 각도 조절 스테이지(5)에 부착된다. 각도 조절 스테이지(5)는, 화살표 W의 방향으로 증착 지그(3)를 흔들도록 회전 각도를 설정한다.

한편, 진공 챔버(4) 내의 하방에는, 유리 벌브(2)에 증착되어 반사막이 되는 금속재의 증착원(6)이 설치된다. 증착원(6)으로서는, 알루미늄, 은 등의 금속재가 이용된다. 증착의 대상물이 되는 유리 벌브(2)와 증착원(6)을 설치한 후, 진공 챔버(4) 내를 진공 상태로 하고, 증착원(6)을 가열하여 화살표 X의 방향으로 금속재를 증발시킴으로써, 유리 벌브(2)로 반사막의 형성을 행한다.

다음에, 유리 벌브(2)를 증착 지그(3)에 고정하는 방법과, 증착 지그(3)를 진공 챔버(4) 내에 설치하는 방법에 대해서 설명한다. 증착 지그(3)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 베이스판(7) 상에 복수의 마스크용 지그(8)를 설치하도록 되어 있다. 각 마스크용 지그(8)는, 증착의 대상물이 되는 유리 벌브(2)와 서로의 길이 방향을 따르도록 놓여진다. 그리고, 각 마스크용 지그(8)에 유리 벌브(2)가 놓여진 후, 각 유리 벌브(2)에 있어서의 원통 형상의 양단부에 가까운 부분이 누름판(9)에 의해 고정된다. 누름판(9)은, 각 유리 벌브(2)의 양단부에 맞닿도록, 베이스판(7) 상의 부착부(10)에 나사(11)로 고정된다.

베이스판(7) 상에 모든 마스크용 지그(8)와 유리 벌브(2)가 고정된 후, 증착 지그(3)는, 상하 반전된 상태에서(유리 벌브(2)가 마스크용 지그(8)보다도 아래에 위치하는 상태에서), 진공 증착 장치(1)의 진공 챔버(4) 내에 설치된다. 증착 지그(3)는, 상술한 대로, 진공 챔버(4) 내의 각도 조절 스테이지(5)에 부착되지만, 각도 조절 스테이지(5)가 회전하는 방향과, 유리 벌브(2)의 길이 방향이 직교하도록 부착된다. 즉, 각도 조절 스테이지(5)의 회전 각도가 변화함으로써, 증착원(6)으로부터의 유리 벌브(2)의 외주에 대한 각도가, 유리 벌브(2)의 원주 방향으로 변화하게 된다. 따라서, 각도 조절 스테이지(5)를 회전함으로써, 유리 벌브(2)와 증착원(6)의 상대 위치를 변화시켜, 유리 벌브(2)의 외표면에 증착원(6)으로부터 금속재를 증착하여 반사막을 형성할 수 있다.

또한, 마스크용 지그(8)는, 유리 벌브(2)의 외주면에 반사막이 형성되지 않는 부분, 즉, 광이 투과하는 띠 형상의 투광부가 되는 부분을 설치하기 위한 것이다. 또, 누름판(9)은, 마스크용 지그(8)와 유리 벌브(2)를 고정하는 외에 유리 벌브(2)의 양단부에 있어서의 전극(12) 및 양단부의 유리의 부분이 성막되지 않도록 하는 역할도 다하고 있다.

도 3A, 도 3B는, 각도 조절 스테이지(5)의 회전 각도를 변화시킴으로써, 증착원(6)으로부터의 유리 벌브(2)의 외주에 대한 각도를, 유리 벌브(2)의 원주 방향으로 변화시켜, 2회의 증착을 행할 때의, 증착원(6)과 유리 벌브(2)의 상대 위치를 나타내는 방전관의 단면도이다. 도 3C는, 이 2회의 증착을 행함으로써 반사막이 형성된 방전관의 단면도이다. 상술과 같이, 마스크용 지그(8)와 유리 벌브(2)가 고정된 증착 지그(3)를 진공 챔버(4) 내에 설치하고, 진공 챔버(4) 내를 진공 상태로 한 후에, 증착원(6)을 가열하여 금속재를 증발시킴으로써, 유리 벌브(2)로의 반사막(13)의 형성을 행한다.

우선, 제1 단계에서, 각도 조절 스테이지(5)의 회전 각도를 설정하여, 도 3A에 나타내는 바와 같이, 유리 벌브(2)에 대해서 화살표 X1의 방향으로 증착을 행한다. 마스크용 지그(8)에 의해 숨겨져 있는 부분에는 금속재는 부착하지 않기 때문에, 반사막(13)은 성막되지 않는다.

화살표 X1에 평행하며, 유리 벌브(2)의 중심점(O)을 통과하는 선을 축 X1로 하고, 축 X1에 직교하여 중심점(O)을 통과하는 선을 축 Y1으로 한 경우에, 축 X1(0°)으로부터 축 Y1(우 90°)에 걸친 영역 R1, 및 축 Y1(좌 90°)에 걸친 영역 L1은, 증착원(6)에 대향하므로, 금속재가 부착되기 쉽고, 축 X1으로부터 축 Y1에 걸쳐 서서히 얇아지도록 반사막(13)이 형막된다.

증착원(6)에 대향하고 있지 않는 외주 부분(15)(축 X1의 좌우 90° 이상으로 각도가 큰 부분, 즉 축 Y1을 넘은 반주면)은, 증착원(6)으로부터 그늘이 되기 때문에 거의 금속재가 부착되지 않는다. 그 때문에, 반사막(13)을 필요한 막두께로 형성할 수 없다.

다음에, 제2 단계에서, 각도 조절 스테이지(5)의 회전 각도(예를 들면, 90°를 넘는 정도)를 변화시켜, 도 3B에 나타내는 바와 같이, 유리 벌브(2)에 대해서 화살표 X2의 방향으로 증착을 행한다. 도 3B에서는, 제1 단계에서 증착한 반사막(13a)이, 영역 R1으로부터 영역 L1에 걸쳐서 형성되어 있는 것을 나타내고 있다.

　제2 단계에서는, 마스크용 지그(8)에 의해 숨겨져 있는 부분에는 성막되지 않고, 화살표 X2에 평행하며 유리 벌브(2)의 중심점(O)을 통과하는 선을 축 X2로 하고, 축 X2에 직교하여 중심점(O)을 통과하는 선을 축 Y2로 한 경우에, 증착원(6)에 대향한 영역 L2, R2에서는 금속재가 부착되기 쉽다. 따라서, 반사막(13)은, 축 X2로부터 Y2축에 걸쳐 서서히 얇아지도록 성막된다. 이것은, 화살표 X1의 방향의 증착시와 같다.

먼저 증착된 영역 L1은, 증착 지그(3)의 회전에 의해 축 Y2를 넘고, 증착재(6)로부터의 그늘이 되어 버리기 때문에 금속재가 부착되기 어렵다. 그러나, 영역 R1은 영역 L2에 거의 중복하여 위치하므로, 증착원(6)에 대향하고 있고, 재차 금속재가 부착되어 반사막(13)이 형성되고, 중복 영역(16)(도 3C)이 된다.

또, 화살표 X1의 방향의 증착시에 증착원(6)으로부터 그늘로 되어 있던 외주 부분(15)도 증착원(6)에 대향한 영역 R2에 위치하므로, 금속재가 부착하여 반사막(13)이 형성된다.

또한, 스퍼터에 의한 증착은, 사출 영역에 강한 지향성을 가지지 않기 때문에, 본 실시 형태와 같이, 각도 조절 스테이지(5)를 회전하는 것만으로도 증착이 유리 벌브의 주위로 돌아 들어간다. 즉, 각각의 유리 벌브(2)를 회전시켜 증착하지 않아도, 복수의 유리 벌브(2)에 동시에 도 3C에 나타내는 반사막(13)을 형성할 수 있다. 따라서, 장치가 복잡해지지 않고, 코스트를 억제할 수 있다.

상기의 순서를 적어도 2회, 필요한 막두께에 따라 복수회 행함으로써, 유리 벌브(2)의 마스크용 지그(8)에 덮여 있지 않은 외주면 전체에 금속재가 부착된다. 즉, 반사막(13)의 증착 각도가 180°를 넘는 경우라도 광을 투과하지 않는 막두께로 증착막(13)이 형성된, 도 3C에 나타내는 방전관(22)이 완성된다.

이 때에, 증착 영역 R1과 L2는 증착 영역 L1과 R2보다도 증착원(6)에 대향하는 회수가 많아진다. 이로부터, 증착막(13)은, 도 3C에 나타내는 바와 같이, 중복 부분(16)이 가장 두껍게 형성되고, 개구부(18)에 걸쳐 서서히 막두께가 얇아지도록 형성된다.

도 4A, 도 4B는, 방전관(22)에 형성된 반사막(13)의 반사율과, 반사막(13)의 두께의 관계를 나타내는 도면과 특성도이다. 도 4A, 도 4B에서는, 증착원(6)으로서 은을 이용하여 반사막(13)을 형성하고, 발광 파장 400~700㎚역의 분광 반사율을 측정했을 때의 평균치를 나타내고 있다.

상기의 결과에 기초하면, 반사막(13)의 두께는 적어도 50㎚ 이상, 바람직하게는 100㎚ 이상이 되도록 증착한다. 반사막(13)의 두께가 50㎚ 이상이면, 종래의 스트로브 장치에 이용되고 있는 반사우산의 반사율 92%를 거의 달성할 수 있고, 방전관(22) 내에서 발광한 광을 충분히 반사시킬 수 있게 된다.

박리하기 쉬운 반사막(13)의 개구부분은, 반사율이 저하하지 않는 정도로 얇은 50㎚ 이상의 막두께로 형성한다. 한편, 방전관 발광시의 충격이나 열에 의해 금속 입자가 비산할 우려가 있는 방전관 후방 부분의 반사막두께는, 반사광량의 저하를 막기 위해서도 100㎚ 이상의 막두께가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

반사막(13) 전역을 종래의 반사우산보다 높은 반사율로 설정하고 싶은 경우는, 적어도 80㎚ 이상으로 성막을 행하는 것이 바람직하다. 방전관(22) 후방 부분의 반사막두께는 상기의 증착 방법에 따라 100㎚ 이상의 막두께가 된다. 그러나, 막두께 100~200㎚의 반사율은 거의 같아지기 때문에, 반사막(13)의 전역에서 반사율 거의 96% 정도의 높은 반사율로 평균화할 수 있고, 배광 불균일의 억제에 효과적이다.

반사막(13)이 형성되지 않는 영역(마스크용 지그(8)에 덮여 있던 부분)은 방전관(22)에 있어서의 개구부(18)(투광부)가 된다. 방전관(22)이 스트로브 장치로서 짜넣어질 때, 정면에서 본 방전관(22)의 개구부(18)의 원주 방향의 각도(개구각)가 일정치 이하이면, 방전관 내에서 발광한 광에 후방으로 조사되어 버리는 성분이 생긴다. 즉, 스트로브 장치로서 짜넣어진 방전관(22)을 정면에서 볼 때, 반사막(13)의 단부보다도 전방에 개구부(18)가 위치하지 않으면, 방전관 내에서 발광한 광에 후방으로 조사되어 버리는 성분이 생긴다. 따라서, 이 후방으로 조사되어 버리는 성분이, 광량 로스로 되어 버린다. 여기서, 개구각을 2θ, 방전관(22)의 외반경을 Ro, 방전관(22)의 내반경을 Ri로 하면,

cosθ=Ri/Ro

라는 관계가 성립된다. 따라서, 방전관(22)의 외반경(Ro)과 내반경(Ri)의 비에 대응시켜, θ를 일정치 이하로 할 필요가 있다. 일반적으로 제조되어 있는 세경의 섬광 방전관의 치수를 바탕으로, 반사막(13)의 증착 각도의 예를 도 5A에 나타낸다.

도 5A에 있어서, 예를 들면, 외경 1.3㎜, 외반경(Ro)=0.65(㎜), 내반경(Ri)=0.425(㎜)인 경우, 2θ=98.3°가 되므로, 개구각을 이 값 이하로 할 필요가 있다. 즉, 반사막을 형성하는 영역을 360°－98.3°=261.7° 이상으로 하지 않으면 안된다.

실용상 이용되는 여러 가지의 방전관(22)의 외경과 내경의 관계와, 방전관(22)의 제조 오차(부품 공차) 등을 고려하면, 반사막을 형성하는 영역을 적어도 240°로 하는 것이 바람직하다.

또, 마스크용 지그(8)에 의해 숨겨져 있는 부분에는 반사막(13)은 형성되지 않기 때문에, 반사막(13)이 필요하게 되는 적정한 영역에 성막할 수 있다.

최근에는, 소형 카메라의 스트로브 장치나, 대형 스트로브 장치 등, 여러 가지의 크기의 스트로브 장치가 존재하고, 그 때문에 여러 가지의 크기의 방전관(22)이 필요하게 된다. 그 때문에, 유리 벌브(2)의 외형을 가늘게 하여 섬광 방전관을 소형화한 경우와, 유리 벌브(2)의 외형을 크게 하여, 봉입 가스의 용량을 늘리고, 대발광량으로 한 섬광의 경우의, 반사막(13)의 증착 각도의 예를, 도 5B에 나타낸다.

도 5B에 있어서, 예를 들면, 외경 1.1㎜, 외반경 Ro=0.55(㎜), 내반경 Ri=0.25(㎜)인 소형 스트로브용의 방전관의 경우, 2θ=125.9°가 되므로, 개구각을 이 값 이하로 할 필요가 있다. 즉, 반사막을 형성하는 영역을 360°－125.9°=234.1° 정도로 하지 않으면 안 된다.

실용상 이용되는 소형의 방전관(22)의 외경과 내경의 관계와, 방전관(22)의 제조 오차(부품 공차) 등을 고려하면, 반사막을 형성하는 영역을 적어도 230° 정도로 하는 것이 바람직하다.

또, 외경 4.0㎜, 외반경(Ro)=2.0(㎜), 내반경(Ri)=1.65(㎜)인 대형 스트로브용의 방전관의 경우, 2θ=68.8°가 되므로, 개구각을 이 값 이하로 할 필요가 있다. 즉, 반사막을 형성하는 영역을 360°－68.8°=291.2° 정도로 하지 않으면 안된다.

실용상 이용되는 대형의 방전관(22)의 외경과 내경의 관계와, 방전관(22)의 제조 오차(부품 공차) 등을 고려하면, 반사막을 형성하는 영역을 적어도 290° 정도로 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 관련되는 반사막의 형성 방법에 따라, 방전관(22)의 축 둘레에 있어서의 방전관(22)과 증착원(6)의 상대 각도 위치를 변화시켜 적어도 230°의 각도로 성막을 행함으로써, 실용상 이용되는 여러 가지의 크기의 방전관(22)의 광량 로스를 크게 줄이는 것이 가능해진다.

그런데, 방전관(22)을 스트로브 장치에 이용하는 경우, 광선의 로스를 저감 함과 함께, 원하는 조사 범위 내에서 조사 불균일을 저감한 설계가 필요하게 된다. 도 6A는, 본 실시 형태에 관련되는 방전관(22)의 광조사 방향에 대한 광량의 관계를 나타내는 특성도이며, 상하 방향의 광량, 즉 요구되는 각도 내의 에너지량을, 증착막의 복수의 증착 각도마다 나타내고 있다. 도 6B는, 이 실시 형태에 관련되는 방전관(22)의 광조사 방향에 대한 감쇠량의 관계를 나타내는 특성도이며, 상하 방향의 배광, 즉 중심 광량을 기준으로 하여, 요구되는 각도 내의 감쇠율을, 증착막의 복수의 증착 각도마다 나타내고 있다. 또한, 각 도면에서 나타나는 특성 곡선의 숫자(0°, 180°......310°)는, 증착막의 증착 각도를 나타내고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 방전관(22)을 스트로브 장치에 이용하는 경우, 방전관(22)의 광축이 수평 방향이 되도록 이용하고 있다.

도 6A, 도 6B에서는, 스트로브 장치의 요구 사양을, 35㎜ 렌즈 환산으로, 초점 거리 28㎜의 화각으로 설정하고, 사양에 적합하게, 방전관(22)의 상하 방향의 조사 각도를, 광축에 대해서 27°씩, 합계 54° 정도로 설정했다. 그 위에, 외형 1.3㎜, 내경 0.85㎜의 유리 벌브(2)에, 반사막(13)의 증착 각도를 180°~310°(반사막(13)의 개구부 각도 50°~180°)로 성막한 방전관(22), 및 반사막(13)이 없는 방전관(22)을 이용하여 발광시켰다. 방전관(22)으로의 입력 전압은 320V, 메인 콘덴서 용량은 75μF로 했다. 발광에 있어서는, 광학 패널은 이용하지 않고, 방전관(22)만 발광시켰다. 개구가 너무 좁으면 중심에만 집광된다. 또, 유리 벌브를 사용한 발광관의 경우, 단순하게 광원만으로는 배광을 설계할 수 없다. 그 때문에, 반사우산이나 패널과 조합한 쪽이 좋기 때문에, 54°보다도 외측에 광이 새고 있던 쪽이 적당하다. 54°의 영역은 가능한 한 큰 피크를 가지지 않고 평탄한 배광이 바람직하다.

도 6A로부터 알 수 있듯이, 반사막(13)이 증착되어 있지 않은 방전관(22)(증착 각도 0°)은, 방전관(22)을 중심으로 전체 각도에 조사되기 때문에, 조사 범위 외에 조사되는 광선이 많다.

증착 각도 180°~220°의 경우, 상하 각각 27°까지의 범위의 노광량이 약 30lux·sec 정도로 근사하고 있다. 증착 각도 230° 이상이 된 경우에는, 증착 각도가 10° 늘어날(개구부가 10° 좁아질)때마다, 약 2lux·sec 정도 중심부분에서의 광량이 증가하고 있다. 이로 인해, 개구각을 좁게 함으로써, 조사 범위 외에 조사되는 광선 로스를 저감할 수 있다.

한편, 상하 방향에서의 배광 밸런스를 고려하여, 조사 불균일을 억제하기 위해서는, 중심 부분의 광량을 100%로 한 경우에, 상하 각 27° 부근에서의 광량 저하를 25% 정도 이하로 할 필요가 있다. 도 6B에 나타내는 바와 같이, 반사막을 300° 이상의 각도로 증착한 경우, 개구부가 좁기 때문에 중심 부분에만 광선이 조사된다. 따라서, 상하 방향 18° 이상의 부분에서 광량 저하가 25% 이상이 되고, 조사 불균일이 발생해 버린다. 반사막을 290° 이하의 각도로 증착한 경우, 상하 각 27° 부근에서의 광량 저하를 25% 정도 이하로 할 수 있다.

이와 같이, 광량 로스를 저감하기 위해서는 개구부를 좁게 할 필요가 있고, 한편 조사 불균일을 저감하기 위해서는 개구부를 넓게 할 필요가 있다. 이로부터, 광량 로스, 조사 불균일의 저감을 양립시키기 위해서는, 230°~290° 정도의 증착 각도가 최적인 범위가 된다.

이들 증착 각도의 범위 설정은, 사용되는 방전관(22)의 외형, 내경으로부터, 상술의 식을 바탕으로 설정하면 된다.　

본 실시 형태의 경우, 상술의 식에 의해 증착 각도를 약 260°가 되도록 설정하고 있다. 이 때, 도 6A, 도 6B로부터 알 수 있듯이, 노광량은, 상하 방향 각 17° 부근까지 35lux·sec가 되고, 배광에서는 상하 방향 27° 부근에서도 10% 정도의 광량 저하로 억제되어 있다. 즉, 광량 로스의 저감과 조사 불균일의 억제의 양립이 되어 있다.

반사막(13)을 증착한 후에 보호층(도시 생략)을 설치해도 된다. 보호층은, 반사막(13)이 형성된 방전관(22)을 500~700도로 가열한 노에 넣고, 방전관(22)의 외주면에, 예를 들면 주석, 인듐과 같은 금속을 분사하여 형성한다. 주석, 인듐과 같은 금속은 일반적인 섬광 방전관에 있어서, 투명 도전성막(NESA막)으로서 이용되고 있다. 그 때문에, 반사막(13)이 형성된 방전관(22)의 외주면에 형성해도, 방전관(22)의 광을 투과할 수 있다. 또한, 가열한 노 중에서 분사함으로써 투명한 결정체층이 되기 때문에, 반사막(13)의 보호층으로서 최적이다.

특히 반사막(13)에 은을 이용한 경우, 대기 중의 산소나 유황분 등에 의해 흑화가 일어나기 쉽다. 그러나, 보호층을 설치함으로써 반사막(13)의 변질을 방지 함과 함께, 반사막(13)이 개구부(18)로부터 박리되어 버리는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

또, 방전관(22)의 발광이 금속 박막을 투과함으로써, 색온도를 저하시킬 수 있다. 도 7에, 일반적인 방전관과 본 발명에 관련되는 방전관의 발광시의 색온도에 대한 비교를 나타낸다.

도 7은, 외경 1.3㎜ 및 1.8㎜의 2종류의 방전관(22)을 이용하여, 투명 도전성막으로 이루어지는 보호막 및 반사막(13)을, 다음의 4종류의 조합으로 형성하여, 입력 전압 320V, 주콘덴서 75μF의 회로에 접속하여, 발광시의 색온도를 계측한 결과를 나타내고 있다.

(1)보호막 없음·반사막(13) 없음

(2)보호막 있음·반사막(13) 없음

(3)보호막 없음·반사막(13) 있음

(4)보호막 있음·반사막(13) 있음

도 7로부터 알 수 있듯이, 보호막 없음·반사막 없음의 방전관(22)에 비해, 보호막 있음·반사막 있음의 방전관(22)은 약 400~600K 색온도가 저하되어 있다. 보호막 없음·반사막 있음의 방전관(22)과 비교해도 약 200K 색온도가 저하되어 있다.

방전관(22)을 스트로브 장치에 이용한 경우, 방전관(22)의 광에 의해 스트로브 장치의 광학 패널이 백탁할 우려가 있다. 그러나, 본 발명의 보호층을 이용함으로써 방전관(22)의 색온도를 저하시켜, 광학 패널의 백탁 등의 열화를 억제할 수 있다.

다음에, 상기와 같이 하여 반사막이 형성된 방전관(22)을 발광부에 이용한 본 실시의 형태의 스트로브 장치에 대해서 설명한다. 상기의 방전관(22)은 반사막(13)을 형성하는 영역을 적어도 230°로 설정하고 있으므로, 방전관(22) 내에서 발광한 광에 후방에 조사되는 성분이 생기지 않게 되고, 광량 로스가 적은 고효율의 스트로브 장치를 얻을 수 있다.

도 8은, 방전관(22)과 반사 부재(19)가 조합된 스트로브 유닛의 분해도이다. 도 9A는, 반사막(13)을 가지는 방전관(22)을 발광부에 이용한 스트로브 유닛(17)의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 9A에 나타내는 방전관(22)에는 반사 부재(19)가 밀접되고, 또한 투명한 광학 패널(20)이 조합되어 있다.

방전관(22)에는 반사막(13)이 형성되고, 반사막(13)은 방전관(22)의 내경 가장자리부보다도 전방(반사 부재(19) 방향)까지 증착되어 있다. 그 때문에, 광을 조사하는 후방에 반사우산을 설치할 필요는 없다. 그러나, 개구부(18)로부터 조사되고 전방으로 산란하는 광을 모아 발광 효율을 올리기 위해, 반사 부재(19)를 이용하고 있다. 반사 부재(19)는, 방전관(22)에 밀접하는 개구부(19a)가, 반사막(13)의 단부(13b)와 포개지도록 형성되어 있다.

반사막(13)이 증착된 방전관(22)과 반사 부재(19)로 이루어지는 스트로브 유닛(17)은, 이와 같이 후방에 반사우산을 설치하는 구조는 아니며, 반사막(13)에 의해 효율적으로 집광할 수 있기 때문에 광축 방향의 치수를 작게 할 수 있다. 그 때문에, 소형의 스트로브 장치를 얻을 수 있다.

반사 부재(19)가 반사막(13)의 단부(13b)에 포개지는 구성을 채용함으로써, 반사 부재(19)의 개구부(19a)와 방전관(22)의 개구부(18)의 사이에 간극이 생기지 않도록 하고 있다. 반사 부재(19)의 개구부(19a)와 방전관(22)의 개구부(18)의 사이에 간극이 생기면, 이 간극으로부터 방전관(22)의 섬광이 새어 광량 로스가 된다. 본 실시 형태에서는, 이 간극이 없기 때문에 광량 로스를 막을 수 있고, 방전관(22)의 개구부(18)로부터 나온 섬광은 반사 부재(19)에 의해 확실히 집광되고, 광학 패널(20)에 의해 스트로브광의 조사 범위에 배광된다.

도 9B는, 반사 부재(19)를 증착시의 마스크용 지그로서 이용하고, 방전관(22)과 반사 부재(19)를 조합한 상태에서 증착 지그에 고정하여 반사막(13)을 증착한 경우의, 스트로브 유닛(17)의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 9A와는 달리, 반사 부재(19)가 반사막(13)의 단부(13b)와 포개지는 구성은 아니다. 그러나, 반사 부재(19)로 방전관(22)을 마스크하여 증착함으로써, 보다 간단하고 쉽게 적정한 증착 각도로 반사막(13)을 형성할 수 있다.

또, 방전관(22)과 반사 부재(19)의 간극 부분이, 증착된 금속재로 덮이므로, 방전관(22)과 반사 부재(19)의 간극이 생기기 어려워지고, 도 9A의 구성과 같이, 방전관(22)의 섬광이 반사 부재(19)의 개구부(19a)와 방전관(22)의 개구부(18)의 사이에 간극을 만드는 일이 없다. 그 때문에, 광량 로스가 적은 고효율의 스트로브 장치를 간단하고 쉽게 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지 변경을 더할 수 있는 것은 물론이다.

예를 들면, 상기 실시 형태에 있어서는, 방전관(22)의 외주에 대한 증착원(6)으로부터의 각도를 변화시키기 위해서 각도 조절 스테이지(5)를 회전시켰다. 그러나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 방전관(22)을 1개씩 개별적으로 회전시키는 것이어도 된다. 또, 증착원(6)을 이동시켜 방전관(22)의 외주에 대한 각도를 변화시켜도 된다.

또, 상기 실시 형태에 있어서는, 증착 방법으로서 진공 증착법을 채용하고 있었지만, 스퍼터링법이나 이온 플래팅법으로 증착을 행해도 된다.

또, 상기 각 실시 형태에서는 스트로브 장치에 이용하는 방전관에 대해서 설명했다. 그러나, 최근에는, 크세논 램프를 이용하여 피부 질환을 치료하는 광조사 치료 기기나, 같은 크세논 램프를 이용하여 거칠어진 살결을 매끄럽게 하는 광미용 기기, 플래시 램프를 이용한 광탈모 기기 등, 방전관을 이용한 치료기, 미용기 등도 개발되어 있다. 이러한 치료기, 미용기 등에 이용하는 발광 장치도, 방전관이 발광한 광을 피부나 살결의 방향으로 집광할 필요가 있다. 따라서, 상기 실시 형태의 스트로브 장치의 방전관과 같이, 치료 기기나 미용 기기 등의 발광 장치에 있어서도, 반사막이 유리 벌브의 외주면의 적어도 230°의 범위에 형성된 방전관을 이용하여, 피부나 살결에 대한 광량 로스를 저감하고, 치료, 미용의 효과를 높일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 방전관은, 유리 벌브와, 유리 벌브의 외주면의 적어도 230°의 범위에 형성된 반사막을 구비하고 있다. 이러한 구성에 의하면, 방전관 내에서의 발광이 방전관의 후방에 조사되지 않고, 조사 방향으로 반사되므로, 방전관의 광량 로스를 저감할 수 있다.

또, 본 발명의 방전관은, 반사막이, 유리 벌브의 외주면의 230°~290°의 범위에 형성되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 광량 로스, 조사 불균일의 저감을 양립시킬 수 있다.

또, 본 발명의 방전관은, 반사막이, 적어도 50㎚의 두께로 형성된 영역을 가진다. 이러한 구성에 의하면, 반사막이 극단적으로 얇아지지 않도록 증착되기 때문에, 방전관 내의 발광은 반사막을 투과하지 않고 반사되어, 보다 확실히 방전관의 광축 방향으로 집광하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 방전관은, 반사막의 막두께가, 반사막이 형성되어 있지 않은 개구부로부터 후방에 걸쳐 두꺼워지도록 형성되어 있다. 금속 증착막은 막두께가 두꺼워지면 금속 특성(탄성률)이 증가하여 원통형의 방전관으로부터 벗겨지기 쉬워진다. 한편, 방전관의 발광이 반복되면 열이나 충격에 의해 금속 입자가 비산하고, 서서히 얇아져 광을 투과해 버린다. 그 때문에, 반사막으로서 이용하기 위해서는 일정 이상의 막두께가 필요하게 된다. 따라서, 본 발명의 방전관은, 박리하기 쉬운 반사막의 개구부분이 얇게 형성되므로, 반사막의 박리가 생기기 어려워진다. 또, 광을 많이 반사하는 방전관 후방 부분의 반사막두께가 두껍게 형성되므로, 금속 입자가 비산해도 반사율의 저하를 방지할 수 있다.

또, 본 발명의 방전관은, 반사막의 표면에, 보호층이 형성되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 보호막이 반사막의 변질이나 박리를 방지함과 함께, 반사막의 개구부분에 있어서는, 보호막을 투과한 광의 색온도를 저하시키는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 방전관은, 보호층이 금속 박막이다. 이러한 구성에 의하면, 금속 박막이 반사막의 변질이나 박리를 더 방지함과 함께, 반사막의 개구부분에 있어서는, 금속 박막을 투과한 광의 색온도를 더 저하시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 방전관의 반사막 형성 방법은, 유리 벌브의 외표면에 적어도 2방향으로부터 증착원으로부터의 금속을 증착함으로써 반사막을 형성하는 구성을 가진다. 이러한 구성에 의해, 다른 각도로부터 금속재가 부착하도록 증착할 수 있으므로, 예를 들면 적어도 230°와 같은, 방전관의 외주면의 넓은 영역에 있어서 충분한 막두께를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 방전관의 반사막 형성 방법은, 유리 벌브의 외표면에 증착원으로부터 금속을 증착함으로써 반사막을 형성하는 제1 단계와, 제1 단계 후, 유리 벌브와 증착원의 상대 위치를 변화시켜, 유리 벌브의 외표면에 증착원으로부터 금속을 증착함으로써 반사막을 형성하는 제2 단계를 구비하는 구성을 가진다. 이러한 구성에 의해서도, 다른 각도로부터 금속재가 부착하도록 증착할 수 있으므로, 예를 들면 적어도 230°와 같은, 방전관의 외주면의 넓은 영역에 있어서 충분한 막두께를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 방전관의 반사막 형성 방법은, 반사막이, 유리 벌브의 외주면의 적어도 230°의 범위에 형성된 구성을 가진다. 이러한 구성에 의해, 방전관 내에서의 발광이 방전관의 후방에 조사되지 않고, 조사 방향으로 반사되므로, 방전관의 광량 로스를 저감할 수 있다.

또, 본 발명의 방전관의 반사막 형성 방법은, 유리 벌브와 증착원의 상대 위치를, 유리 벌브의 외주 방향으로 변화시켜 증착을 행하는 구성을 가진다. 이러한 구성에 의해, 유리 벌브의 외주면에 증착원으로부터 그늘이 되는 면이 없어짐과 더불어, 전회의 증착시에 증착 범위의 단부였던 부분에 중복하여 금속 입자가 부착된다. 그 때문에, 반사막의 증착 각도가 큰 경우라도 필요한 막두께를 얻는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 방전관의 반사막 형성 방법은, 제2 단계에 있어서의 반사막은, 상기 제1 단계에서 형성된 반사막에 포개어 증착을 행함으로써 형성하는 구성을 가진다. 이러한 구성에 의하면, 반사막의 증착 각도가 큰 경우라도 필요한 막두께를 얻는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 방전관의 반사막 형성 방법은, 유리 벌브의 외표면에 금속을 증착 할 때에, 마스크용 지그를 이용하여 금속이 증착 성막 되지 않는 영역을 설치하는 구성을 가진다. 이러한 구성에 의하면, 마스크용 지그에 의해 숨겨져 있는 부분에는 금속재가 부착되지 않기 때문에, 방전관과 증착원의 대향 위치를 변화시켜도 반사막이 필요해지는 적정한 영역에 금속재가 증착된다.

또, 본 발명의 방전관의 반사막 형성 방법은, 유리 벌브의 전면에 설치되는 반사 부재를, 유리 벌브의 외주면과 밀접시킨 상태에서 마스크용 지그로서 이용하는 구성을 가진다. 이러한 구성에 의하면, 보다 간단하고 쉽게 적정한 증착 각도로 반사막을 성막할 수 있다. 이것과 함께, 방전관과 반사 부재의 간극 부분이 증착된 금속재로 덮이므로, 방전관과 반사 부재의 간극이 없어지고, 광량 로스가 적은 고효율의 스트로브 장치를 간단하고 쉽게 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 발광 장치는, 상기 방전관을 발광부에 이용한 구성을 가진다. 이러한 구성에 의하면, 반사막에 의해 방전관 내에서 발광한 광에 후방으로 조사되는 성분이 생기지 않게 되기 때문에, 소형이고 보다 고효율인 발광 장치를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 발광 장치는, 방전관의 전방에 반사 부재를 설치한 구성을 가진다. 이러한 구성에 의하면, 반사 부재가, 전방에 조사되어 산란한 광을 모아 발광 효율을 올리기 때문에, 보다 효율이 좋은 발광 장치를 얻을 수 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은, 소형이며, 광량 로스가 적은 고효율의 방전관을 얻을 수 있으므로, 스트로브 장치나 치료, 미용을 위한 발광 장치 등에 유용하다.

1:진공 증착 장치 2:유리 벌브
3:증착 지그 4:진공 챔버
5:각도 조절 스테이지 6:증착원
7:베이스판 8:마스크용 지그
9:누름판 10:설치부
11:나사 12:전극
13, 13a:반사막 13b:단부
14, 15:외주면 16:중복 부분
17:스트로브 유닛 18, 19a:개구부
19:반사 부재 20:광학 패널
22:방전관

Claims (15)

1. 유리 벌브와, 상기 유리 벌브의 외주면의 적어도 230°의 범위에 형성된 반사막을 구비한, 방전관.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 반사막이, 상기 유리 벌브의 외주면의 230°~ 290°의 범위에 형성된, 방전관.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 반사막이, 적어도 50㎚의 두께로 형성된 영역을 가지는, 방전관.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 반사막의 막두께가, 상기 반사막이 형성되어 있지 않은 개구부로부터 후방에 걸쳐 두꺼워지도록 형성된, 방전관.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 반사막의 표면에 보호층이 형성된, 방전관.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 보호층이 금속 박막인, 방전관.
7. 유리 벌브의 외표면에 적어도 2방향의 증착원으로부터 금속을 증착함으로써 반사막을 형성하는, 방전관의 반사막 형성 방법.
8. 유리 벌브의 외표면에 증착원으로부터의 금속을 증착함으로써 반사막을 형성하는 제1 단계와, 상기 제1 단계 후, 상기 유리 벌브와 상기 증착원의 상대 위치를 변화시켜, 상기 유리 벌브의 외표면에 상기 증착원으로부터 금속을 증착함으로써 상기 반사막을 형성하는 제2 단계를 구비한, 방전관의 반사막 형성 방법.
9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
   상기 반사막이, 상기 유리 벌브의 외주면의 적어도 230°의 범위에 형성된, 방전관의 반사막 형성 방법.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 유리 벌브와 상기 증착원의 상대 위치를, 상기 유리 벌브의 외주 방향으로 변화시켜 증착을 행하는, 방전관의 반사막 형성 방법.
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 단계에 있어서의 상기 반사막은, 상기 제1 단계에서 형성된 상기 반사막에 포개어 증착을 행함으로써 형성하는, 방전관의 반사막 형성 방법.
12. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 유리 벌브의 외표면에 상기 금속을 증착할 때에, 마스크용 지그를 이용하여 상기 금속이 증착 성막되지 않는 영역을 설치하는, 방전관의 반사막 형성 방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 유리 벌브의 전면에 설치되는 반사 부재를, 상기 유리 벌브의 외주면과 밀접시킨 상태에서 상기 마스크용 지그로서 이용하는, 방전관의 반사막 형성 방법.
14. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 방전관을 발광부에 이용한, 발광 장치.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 방전관의 전방에 반사 부재를 설치한, 발광 장치.

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