TW202236364A - 閃光燈、閃光燈單元及光源裝置 - Google Patents

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Abstract

提供長時間使用時也可抑制燈管內面的變色的閃光燈及光源裝置。 閃光燈係具備：封入發光氣體之長條的發光管、以成為與發光管的長邊方向軸同軸之方式，設置於發光管的第一端側的第一電極導入部、以對於發光管的長邊方向軸交叉之方式，設置於發光管的第一端之相反側的第二端側的第二電極導入部、設置於第一電極導入部內的第一電極、設置於第二電極導入部內的第二電極、以沿著發光管的外周面，延伸於發光管的長邊方向之方式配置的觸發構件、及設置於發光管之第二端側的前端部的光射出面；於發光管之圓周方向的剖視中，以第二電極的中心軸為基準時之連結第一電極的中心軸與觸發構件的線所成的角度為90°以下。

Description

閃光燈、閃光燈單元及光源裝置
本發明係關於閃光燈、閃光燈單元及光源裝置。
於半導體基板的閃光退火工程中，大多為電容器的充電能量為2000J以上之比較高的輸入下，以10msec以下的短時間使閃光燈(以下，也單稱為燈管)閃光，進行工件加熱之狀況。
對於為了使燈管閃光來說，第一，預先對連接於燈管的電容器施加所定值的電壓，蓄積閃光時的放電所使用的電荷。第二，對於燈管外面施加被稱為觸發電壓的高頻電壓，在發光管內使電極間絕緣崩潰(Dielectric breakdown)，讓電容器的電荷瞬間放電。藉由該瞬間的放電，導致燈管閃光。
觸發電壓係大多作用於利用捲繞於燈管外面等的方法固定之導體。在包含閃光燈的一般的放電燈中，利用於發光管外周捲繞金屬製的引線等的方法，將導體與燈管在接觸狀態下固定(例如專利文獻1)。
另一方面，如上所述，在高能量下進行閃光的燈管中，將引線配置於燈管外面的話，因為燈管閃光時的衝撃而引線的位置偏離，或引線成為高溫而熔毀等地現象，有導致閃光性能惡化之狀況。
又，也會發生引線成分因為閃光時的熱而蒸發，污染燈室或工件，或因為附著於發光管外部而促進石英玻璃的再結晶，導致燈管破裂等的缺陷(參照專利文獻2)。
作為前述問題的對策，提案有使用於由石英玻璃等的介電質所成之密閉容器內密封相當於前述引線的導體者(觸發管)的技術(例如專利文獻2～4)。觸發管係以其容器外面接觸燈管外面之方式固定。在該狀態下對觸發管施加高頻電壓的話，可不發生前述缺陷而與使用引線時同樣地讓燈管閃光。使用本技術的話，閃光所致之加熱時也可防止前述的位置偏離、污染及再結晶。
在專利文獻2～4中，記載觸發管容器內係為真空或封入惰性氣體的狀態為佳，有封入惰性氣體的話在比真空下還低的觸發施加電壓下閃光會產生的記載。
從燈管發出的光線係大多狀況中，成為對稱於燈管的中心軸周圍的配光分布。如圖18所示，根據被照射光線的矽晶圓等(以下稱為工件)中提升照射效率的觀點，大多有挾持燈管90在位於工件W相反側的區域設置反射鏡100，使光線反射至工件W側的情況(參照後述專利文獻2)。
專利文獻2～4所記載的燈管係如圖18所示般，形狀為中心軸對稱，於發光管的兩端配置電極的構造。另一方面，於專利文獻5揭示並不是軸對稱形狀，而是如圖7所示般，一方的電極94對於另一方的電極93成為直接的角度配置的燈管91。依據該構造，可從設置於燈管91的端部的光射出面95有效率地取出光線。此外，在專利文獻5中，提到可利用以光射出面95對向於工件之方式配置複數個該燈管91且同時發生閃光，對工件照射大光量。
又，在專利文獻5中，如圖19所示，提到於發光管92的內周面設置反射膜97，可有效率地使光線反射至光射出面95側。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-10139號公報 [專利文獻2]日本特開2003-203606號公報 [專利文獻3]日本特開2009-170208號公報 [專利文獻4]日本特開2014-2952號公報 [專利文獻5]日本特開2020-155346號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，如專利文獻5般，配置電極93、94的燈管91之狀況中，根據配置於發光管92的周圍之觸發管96的位置、形狀，會發生燈管內面的一部分早期過熱、變色的案例。例如重複數十萬次的點燈時，燈管內面的變色係有最後導致同部分的破損之虞。 又，在專利文獻5中，即使在發光管92的內周面設置反射膜97之狀況中，也有對工件的光照射效率並不足夠的課題。
本發明係有鑑於前述的課題，目的為提供長時間使用時也可抑制燈管內面的變色的閃光燈、閃光燈單元及光源裝置。 [用以解決課題之手段]
本發明的閃光燈，係具備： 長條的發光管，係封入發光氣體； 第一電極導入部，係以成為與前述發光管的長邊方向軸同軸之方式，設置於前述發光管的第一端側； 第二電極導入部，係以對於前述發光管的長邊方向軸交叉之方式，設置於前述發光管的前述第一端之相反側的第二端側； 第一電極，係設置於前述第一電極導入部內； 第二電極，係設置於前述第二電極導入部內； 觸發構件，係以沿著前述發光管的外周面，延伸於前述發光管的長邊方向之方式配置；及 光射出面，係設置於前述發光管之前述第二端側的前端部； 於前述發光管之圓周方向的剖視中，以前述第二電極的中心軸為基準時之連結前述第一電極的中心軸與前述觸發構件的線所成的角度為90°以下。
依據本發明，長時間使用時也可抑制發光管之內面的變色。詳細內容係在「實施方式」的項目中參照實施例於後敘述。
於本發明的閃光燈中，作為前述觸發構件中導電體即前端與前述第二電極的中心軸的距離，係為前述第二電極的外徑以下的構造亦可。
於本發明的閃光燈中，作為前述第二電極的前端，係以從前述發光管的內壁面突出至前述長邊方向軸側之方式配置的構造亦可。
於本發明的閃光燈中，作為前述第二電極的前端的突出長度為5mm以上的構造亦可。
於本發明的閃光燈中，作為前述觸發構件，係具備：至少於一端部形成密封部之管狀的介電質構件、被封入至前述介電質構件的內部的導電性構件、電性連接於前述導電性構件，埋設於前述密封部的金屬箔的構造亦可。
又，本發明的閃光燈，係具備： 長條的發光管，係封入發光氣體； 第一電極導入部，係以成為與前述發光管的長邊方向軸同軸之方式，設置於前述發光管的第一端側； 第二電極導入部，係以對於前述發光管的長邊方向軸交叉之方式，設置於前述發光管的前述第一端之相反側的第二端側； 第一電極，係設置於前述第一電極導入部內； 第二電極，係設置於前述第二電極導入部內； 觸發構件，係以沿著前述發光管的外周面，延伸於前述發光管的長邊方向之方式配置；及 光射出面，係設置於前述發光管之前述第二端側的前端部； 於前述發光管之圓周方向的剖視中，以前述第二電極的中心軸為基準時之連結前述第一電極的中心軸與前述觸發構件的線所成的角度為100°以下； 前述觸發構件中導電體即前端與前述第二電極的中心軸的距離為4.5mm以下； 前述第二電極的前端，係以從前述發光管的內壁面突出至前述長邊方向軸側之方式配置，前述第二電極的前端的突出長度為5～10mm。
又，本發明的閃光燈單元，係具備前述任一項所記載之閃光燈與反射器的閃光燈單元，其中， 前述反射器，係具備： 反射部，係以包圍前述發光管的外周面之方式設置； 第一開口部，係設置於前述發光管的第一端側；及 第二開口部，係設置於前述發光管的第二端側。
依據該構造，以包圍閃光燈的發光管的外周面之方式設置反射器的反射部，故可提升從光射出面射出之光線對工件的照射效率。
於本發明的閃光燈單元中，作為前述第二開口部的開口面積，係大於前述第一開口部的開口面積的構造亦可。
依據該構造，可提升從光射出面射出之光線對工件的照射效率。
於本發明的閃光燈單元中，作為前述第二電極導入部，係從形成於前述反射部的第三開口部往前述反射器的外側突出的構造亦可。又，於本發明的閃光燈單元中，自前述第二電極導入部之前述第三開口部起的突出長度為10mm以上為佳。
依據該構造，設置於第二電極導入部的前端的分級密封玻璃(於後詳細說明)被配置於反射器的外側，故可減低被照射至分級密封玻璃之光線的量，可防止分級密封玻璃的過熱。
於本發明的閃光燈單元中，作為前述閃光燈，係具備支持前述第二電極的電極導線棒，與將前述電極導線棒密封於前述第二電極導入部的分級密封玻璃； 前述分級密封玻璃的外表面，係以熱輻射膜被覆；該熱輻射膜的外表面，係以反射膜被覆； 前述熱輻射膜，係200～1500nm與2500～5000nm的波長範圍之光線的輻射率為0.5以上； 前述反射膜，係反射200～1500nm的波長範圍之光線，且透射2500～5000nm的波長範圍之光線的構造亦可。
依據該構造，可防止分級密封玻璃因為光所致之過熱而破損。
又，於本發明的閃光燈單元中，作為前述閃光燈，係具備支持前述第二電極的電極導線棒，與將前述電極導線棒密封於前述第二電極導入部的分級密封玻璃； 於前述分級密封玻璃的周圍，配置從閃光保護前述分級密封玻璃之筒狀的保護構件的構造亦可。
依據該構造，可防止分級密封玻璃因為光所致之過熱而破損。
於本發明的閃光燈單元中，作為前述反射器，係組合複數構件所構成的構造亦可。又，於本發明的閃光燈單元中，作為前述反射器，係組合一對截半構件所構成的構造亦可。
依據該等構造，即使是閃光燈具有複雜形狀之狀況，也可將反射器從閃光燈的周圍容易裝卸。
於本發明的閃光燈單元中，作為前述反射器的材料，係為鋁或銀的構造亦可。
依據該構造，可有效率地利用紫外～可視域的光線。
又，於本發明的閃光燈單元中，作為前述反射器的材料，係為明亮鋁的構造亦可。
依據該構造，可提升光的利用效率。
於本發明的閃光燈單元中，前述反射器的厚度，係為0.3mm以上2mm以下為佳。
依據該構造，可防止反射器的變形，且反射器的加工也變得容易。
又，本發明的光源裝置，係具備複數個前述任一之閃光燈。又，本發明的光源裝置，係具備複數個前述任一之閃光燈單元。
依據本發明，長時間使用時也可抑制發光管之內面的變色。
針對本發明的閃光燈、閃光燈單元及光源裝置的實施形態，參照圖式進行說明。再者，以下的各圖面是示意圖示者，圖面上的尺寸比與實際的尺寸比不一定一致，於各圖面間尺寸比也不一定一致。
[第一實施形態] 圖1係揭示閃光燈之一例的立體圖。如圖1所示，閃光燈1係具備封入發光氣體之長條的發光管2。形成發光管2的材料係例如石英玻璃。將發光管2延伸的方向稱為長邊方向。發光管2係形成為圓筒狀，將發光管2的中心軸設為長邊方向軸2c。發光管2的尺寸係例如外徑為25mm、內徑為20mm，但是，於本發明中發光管2的尺寸並未被限定。
於以下的說明中，如圖1所示，將發光管2的長邊方向設為X方向，將後述之第二電極導入部22延伸的方向設為Y方向，將與X方向及Y方向正交的方向設為Z方向。然後，在表現方向時區別正負的方向時，如「+X方向」、「-X方向」般，附加正負的符號記載，不區別正負的方向來表現方向時，僅記載為「X方向」。
圖2係閃光燈1之沿著長邊方向的剖面圖。又，圖3A係從Z方向觀察閃光燈1的前視圖，圖3B係從X方向觀察閃光燈1的側視圖。於發光管2的第一端側(+X側)設置第一電極導入部21，於第一電極導入部21的內部設置第一電極23。第一電極導入部21係形成為圓筒狀。第一電極導入部21係以成為與發光管2的長邊方向軸2c同軸之方式配置。第一電極導入部21係連通於發光管2。第一電極導入部21的內徑係小於發光管2的內徑。第一電極23的中心軸係與發光管2的長邊方向軸2c一致。第一電極23的尺寸係例如外徑10mm。第一電極23的材料係例如鑭鎢(Lanthanated-Tungsten)。
於發光管2的第一端相反側的第二端側(-X側)設置第二電極導入部22，於第二電極導入部22的內部設置第二電極24。第二電極導入部22係形成為圓筒狀。第二電極導入部22係以對於發光管2的長邊方向軸2c交叉之方式配置。在本實施形態中，第二電極導入部22係延伸於對於發光管2的長邊方向軸2c正交的方向(Y方向)。但是，第二電極導入部22與發光管2係以以90°以外的角度交叉之方式配置亦可。第二電極導入部22係連通於發光管2。第二電極24的中心軸24c係對於發光管2的長邊方向軸2c正交。第二電極24的尺寸係例如外徑10mm。第二電極24的材料係例如鑭鎢。
在本實施形態中，第一電極23為陰極，第二電極24為陽極。第一電極23與第二電極24之間的距離，具體來說從第一電極23的前端到第二電極24的中心軸24c為止之X方向的距離係例如400mm。
於發光管2之第二端側的前端部，設置有光射出面25。藉由封入於發光管2內的發光氣體所產生之光線係透過光射出面25射出。將複數閃光燈1以各光射出面25成為相同朝向(方向)之方式配置，構成一光源裝置亦可。
封入至發光管2的發光氣體係例如氙氣。封入至發光管2的氙氣的壓力係例如室溫下為60kPa。封入至發光管2的發光氣體為氙氣時，藉由放電生成波長200～1100nm的光。
閃光燈1係具備以沿著發光管2的外周面，延伸於發光管2的長邊方向之方式配置的觸發構件3。
觸發構件3係具備被密封的觸發管31，與封入至觸發管31的內部的導電性構件32。觸發管31係至少於一端部形成密封部31a之管狀的介電質構件。在本實施形態中，觸發管31的材料係例如石英玻璃。又，觸發管31的形狀係為兩端部被密封之圓筒狀的直管。觸發管31的尺寸係例如外徑為4mm、內徑為2mm、全長為430mm，但是，於本發明中觸發管31的尺寸並未被限定。
導電性構件32的材料係例如鎢。又，導電性構件32的形狀係外徑1mm、全長400mm的圓棒。於導電性構件32的一端，電性連接密封用的鉬箔33。鉬箔33係埋設於觸發管31的密封部31a。於鉬箔33的一端，熔接銷34。銷34的材料係例如鉬。銷34的形狀係外徑1mm的圓棒。透過導線電性連接該銷34與觸發電路(後述)，從觸發管31的外部對內部的導電性構件32進行供電。又，於觸發管31的內部，因為改善放電啟動性及防止導電性構件32的氧化的觀點，封入微量的惰性氣體。
發光管2與觸發構件3係使用專用的固定治具(未圖示)固定。固定治具的材質係例如陶瓷。觸發構件3係以接觸發光管2的外表面，發光管2與觸發構件3的中心軸成為大略平行之方式配置。又，為了防止從燈管射出的光線所致之導線的變色，且於照射物不造成導線的影子，觸發構件3係以銷34配置於光射出面25的相反側即第一端側之方式構成。
圖4係對於發光管2的長邊方向沿著垂直方向的剖面圖。如圖4所示，於發光管2之圓周方向的剖視中，以第二電極24的中心軸24c為基準時之連結第一電極23的中心軸(發光管2的長邊方向軸2c)與觸發構件3的線3L所成的角度θ為90°以下。理想為角度θ為80°以下，更理想為70°以下。又，理想為角度θ為30°以上。角度θ超過90°的話，放電路徑變成不穩定，於圖3A所示的區域2d的附近形成放電路徑，有發光管2的內表面中區域2d發生變色之虞。區域2d發生變色時，有於變色的區域2d，容易產生較大的殘留應力，而產生裂痕之狀況。產生於區域2d的殘留應力及裂痕係成為閃光燈1破裂的原因的可能性高。再者，線3L係通過導電性構件32的中心的線。
圖5係圖3A所示之閃光燈1的部分放大圖。觸發構件3之導電性構件32的前端32a，與第二電極24的中心軸24c之在發光管2的長邊方向(X方向)之距離d係第二電極24的外徑24D以下為佳，第二電極24的外徑24D的一半以下更佳。在本實施形態中，距離d為10mm以下。
再者，在圖3及圖5所示的範例中，導電性構件32的前端32a配置於比第二電極24的中心軸24c更靠+X側，但是，並不被限定於此。導電性構件32以前端32a配置於比第二電極24的中心軸24c更靠-X側之方式構成亦可。
又，第二電極24的前端24a係以從發光管2的內壁面2a突出至長邊方向軸2c側之方式配置。將第二電極24的前端24a配置於與發光管2的內壁面2a相同，或比其更靠外側的話，有圖3A及圖5所示之發光管2的內表面中區域2d發生變色之虞。
第二電極24的前端24a之自發光管2的內壁面2a起的突出長度h為5mm以上為佳。藉此，可抑制發光管2之內面的變色。又，第二電極24的前端24a的突出長度h為10mm以下為佳。突出長度h超過10mm的話，對於來自光射出面25的射出光，成為第二電極24的影子的區域會增加，有燈管輸出衰減的可能性。
圖6係揭示閃光燈1的點燈電路的說明圖。於發光管2的兩端的電極連接燈管點燈電路41。觸發構件3係連接於觸發電路42。對於閃光燈1，作為用以瞬間放電的能源，輸入時間寬度短的脈衝電流。脈衝電流的時間寬度與能量可藉由電容器C的容量、線圈L的電感、充電器V的電壓值來調整。
首先，充電器V的電壓被施加於電容器C，於電容器C蓄積能量。接下來，利用從觸發電路42對觸發構件3施加電壓，在發光管2的電極間引起絕緣崩潰，積存於電容器C的能量被瞬間投入至發光管2，而開始放電(閃光點燈)。
[第二實施形態] 針對本發明的閃光燈的第二實施形態，主要說明與第一實施形態不同之處。再者，針對與第一實施形態共通的構成要素，附加相同符號而適當省略說明。
於第二實施形態中，連結第二電極24的中心軸24c、第一電極23的中心軸與觸發構件3的線3L所成的角度θ為100°以下。導電性構件32的前端32a與第二電極24的中心軸24c的距離d為4.5mm以下。第二電極24的前端24a以從發光管2的內壁面2a突出至發光管2的長邊方向軸2c側之方式配置，第二電極24的前端24a的突出長度h為5～10mm。在第二實施形態中，將距離d設為4.5mm以下，且將突出長度h設為5～10mm，故即使角度θ超過90°，也可抑制發光管2之內面的變色。
[實施例] 以下，針對具體揭示本發明之構造與效果的實施例等進行說明。
準備如表1～3般設定圖1～6所示之閃光燈的角度θ、距離d、及突出長度h者，進行壽命評鑑。在表1的壽命評鑑中，以將距離d及突出長度h之值分別變更2型式的合計4種類的條件下固定之後，在各條件下使角度θ在40～120°之間變化。在表2的壽命評鑑中，以將角度θ及距離d之值分別變更2型式的合計4種類的條件下固定之後，在各條件下使突出長度h在0～10mm之間變化。在表3的壽命評鑑中，以將突出長度h及角度θ之值分別變更2型式的合計4種類的條件下固定之後，在各條件下使距離d在-7mm～+7mm之間變化。再者，於表3中，距離d為「-」(負值)係表示導電性構件32的前端32a延伸超過第二電極24的中心軸24c之狀態。
發光管2的尺寸設為外徑25mm、內徑20mm。電極23、24係尺寸為外徑9mm，材質為鑭鎢。於發光管2的內部，封入在室溫下成為60kPa的壓力之量的氙氣。
觸發管31的尺寸設為外徑4mm、內徑2mm、全長430mm。又，導電性構件32的尺寸係外徑1mm、全長400mm，材料為鎢圓棒。
於壽命評鑑的實驗所用之閃光燈的點燈電路，連接電容500μF的電容器與電感50μH的線圈。投入至閃光燈的電力值係調整電容器的充電電壓，設為3000J的一定值。點燈係最多進行2000次，調查發光管的內面所發生之變色區域的面積。評鑑係將變色區域的面積未滿4mm 2之狀況設為「A」或「B」，將4mm 2以上之狀況設為「C」。此係經驗上變色區域的面積成為4mm 2以上的話，因為長時間的使用而容易發生燈管的破裂之故。再者，於變色區域的面積未滿4mm 2之狀況中，將變色無法以肉眼明確辨識之狀況(例如變色區域的面積未滿0.2mm 2之狀況)設為「A」。
Figure 02_image001
Figure 02_image003
Figure 02_image005
作為結果，取得表1所示的結果。作為結果，角度θ為90°以下的話，可抑制可能成為燈管破裂之原因的變色。但是，即使角度100°之狀況中，也如表1所示，根據突出長度h、距離d的組合，也有抑制變色之狀況。再者，角度80°以下的話，幾乎不會發生變色。結果，只要角度θ為90°以下的話，即可抑制變色，尤其，角度θ為80°以下的話，可防止變色本身。
作為結果，取得表2所示的結果。作為結果，只要角度θ為90°以下的話，即使使突出長度h變化時也可抑制變色。但是，即使角度100°之狀況中，也如表2所示，將突出長度h設為5mm以上時，有抑制變色之狀況。
作為結果，取得表3所示的結果。作為結果，只要角度θ為90°以下的話，即使使距離d變化時也可抑制變色。但是，即使角度100°之狀況中，也如表3所示，將距離d設為4.5mm以下時，有抑制變色之狀況。再者，距離d的絕對值越大，導致燈管破裂為止的點燈次數越少，更可見到容易發生燈管的破裂的傾向。又，將距離d設為4.5mm以下(電極的外徑即9mm的一半以下)時，有到導致燈管破裂為止的次數增加的傾向。
以上，已針對本發明的實施形態，依據圖式進行說明，但是，具體構造並不限定於該等實施形態者。本發明的範圍係不僅前述之實施形態的說明，並藉由申請專利範圍所揭示，更包含與申請專利範圍均等的意義及範圍內之所有變更。
可將前述的各實施形態中採用的構造採用於其他任意實施形態。各部的具體構造也不是僅限定於上述之實施形態者，在不脫離本發明的要旨的範圍中可進行各種變形。
於前述第一及第二實施形態的閃光燈1中，觸發構件3係具備：至少於一端部形成密封部31a的觸發管31、被封入至觸發管31的內部的導電性構件32、電性連接於導電性構件32，埋設於密封部31a的鉬箔33的構造，但是，並不被限定於此。觸發構件3係僅以棒狀的導電體構成亦可。
[第三實施形態] 圖8係揭示閃光燈單元之一例的立體圖。閃光燈單元係具備閃光燈1與反射器5(圖8中以點虛線表示)。
如圖8所示，閃光燈1係具備封入發光氣體之長條的發光管2。形成發光管2的材料係例如石英玻璃。將發光管2延伸的方向，亦即發光管2的管軸方向稱為長邊方向。發光管2係形成為圓筒狀，將發光管2的中心軸設為長邊方向軸2c。發光管2的尺寸係例如外徑為25mm、內徑為20mm，但是，於本發明中發光管2的尺寸並未被限定。
於以下的說明中，如圖8所示，將發光管2的長邊方向設為X方向，將後述之第二電極導入部22延伸的方向設為Y方向，將與X方向及Y方向正交的方向設為Z方向。然後，在表現方向時區別正負的方向時，如「+X方向」、「-X方向」般，附加正負的符號記載，不區別正負的方向來表現方向時，僅記載為「X方向」。
圖9係從Z方向觀察閃光燈1的前視圖。於發光管2的第一端側(+X側)設置第一電極導入部21，於第一電極導入部21的內部設置第一電極23。第一電極導入部21係形成為圓筒狀。第一電極導入部21係以成為與發光管2的長邊方向軸2c同軸之方式配置。第一電極導入部21係連通於發光管2。第一電極導入部21的內徑係小於發光管2的內徑。第一電極23的中心軸係與發光管2的長邊方向軸2c一致。第一電極23的尺寸係例如外徑10mm。第一電極23的材料係例如鑭(氧化鑭)鎢。
於發光管2的第一端相反側的第二端側(-X側)設置第二電極導入部22，於第二電極導入部22的內部設置第二電極24。第二電極導入部22係形成為圓筒狀。第二電極導入部22係以對於發光管2的長邊方向軸2c交叉之方式配置。在本實施形態中，第二電極導入部22係延伸於對於發光管2的長邊方向軸2c正交的方向(Y方向)。但是，第二電極導入部22與發光管2係以以90°以外的角度交叉之方式配置亦可。第二電極導入部22係連通於發光管2。第二電極24的中心軸24c係對於發光管2的長邊方向軸2c正交。第二電極24的尺寸係例如外徑10mm。第二電極24的材料係例如鑭鎢。
在本實施形態中，第一電極23為陰極，第二電極24為陽極。第一電極23與第二電極24之間的距離，具體來說從第一電極23的前端到第二電極24的中心軸24c為止之X方向的距離係例如400mm。
於發光管2之第二端側的前端部，設置有光射出面25。藉由封入於發光管2內的發光氣體所產生之光線係透過光射出面25射出。將複數閃光燈1以各光射出面25成為相同朝向(方向)之方式配置，構成一光源裝置亦可。
封入至發光管2的發光氣體係例如氙氣。封入至發光管2的氙氣的壓力係例如室溫下為60kPa。封入至發光管2的發光氣體為氙氣時，藉由放電生成波長200～1100nm的光。
閃光燈1係具備以沿著發光管2的外周面，延伸於發光管2的長邊方向之方式配置的觸發構件3。
觸發構件3係具備被密封的觸發管31，與封入至觸發管31的內部的導電性構件32。觸發管31係至少於一端部形成密封部31a之管狀的介電質構件。在本實施形態中，觸發管31的材料係例如石英玻璃。又，觸發管31的形狀係為兩端部被密封之圓筒狀的直管。觸發管31的尺寸係例如外徑為4mm、內徑為2mm、全長為430mm，但是，於本發明中觸發管31的尺寸並未被限定。
導電性構件32的材料係例如鎢。又，導電性構件32的形狀係外徑1mm、全長400mm的圓棒。於導電性構件32的一端，電性連接密封用的鉬箔33。鉬箔33係埋設於觸發管31的密封部31a。於鉬箔33的一端，熔接銷34。銷34的材料係例如鉬。銷34的形狀係外徑1mm的圓棒。透過導線電性連接該銷34與觸發電路(後述)，從觸發管31的外部對內部的導電性構件32進行供電。又，於觸發管31的內部，因為改善放電啟動性及防止導電性構件32的氧化的觀點，封入微量的惰性氣體。
發光管2與觸發構件3係使用專用的固定治具(未圖示)固定。固定治具的材質係例如陶瓷。觸發構件3係以接觸發光管2的外表面，發光管2與觸發構件3的中心軸成為大略平行之方式配置。又，為了防止從燈管射出的光線所致之導線的變色，且於照射物不造成導線的影子，觸發構件3係以銷34配置於光射出面25的相反側即第一端側之方式構成。
圖10係揭示閃光燈1的點燈電路的說明圖。於發光管2的兩端的電極連接燈管點燈電路41。觸發構件3係連接於觸發電路42。對於閃光燈1，作為用以瞬間放電的能源，輸入時間寬度短的脈衝電流。脈衝電流的時間寬度與能量可藉由電容器C的容量、線圈L的電感、充電器V的電壓值來調整。
首先，充電器V的電壓被施加於電容器C，於電容器C蓄積能量。接下來，利用從觸發電路42對觸發構件3施加電壓，在發光管2的電極間引起絕緣崩潰，積存於電容器C的能量被瞬間投入至發光管2，而開始放電(閃光點燈)。
圖11係閃光燈1及反射器5之沿著X方向的剖面圖。反射器5係具備以包圍發光管2的外周面之方式設置的反射部50、設置於發光管2的第一端側(+X側)的第一開口部51、設置於發光管2的第二端側(-X側)的第二開口部52。又，反射器5係具備支持第二電極24的電極導線棒241可貫通的第三開口部53亦可。
反射器5係具備大略圓錐台形狀的反射部50。反射部50係以發光管2的長邊方向軸2c與反射器5的中心軸成為同軸之方式配置。第一開口部51係反射部50的+X側端，第二開口部52係反射部50的-X側端。第一開口部51係配置於X方向中與第一電極23的前端大略相同的位置。第二開口部52係配置於X方向中比光射出面25更靠-X側。
第二開口部52的開口面積係大於第一開口部51的開口面積為佳。藉此，可讓發光效率更好。
再者，於本實施形態中反射部50之YZ平面的剖面形狀係為圓形，但是，並不被限定於此。配合所希望之工件面的光強度分布及燈管點燈時的配置方法等，反射部50之YZ平面的剖面形狀係例如橢圓形或多角形亦可。又，以相同光學系組合不同剖面形狀的反射部亦可。
反射器5的材料係根據製程中所要求的光特性(例如波長)而適當選擇。例如製程中所需之光線的波長區域為紫外～可視域的話，反射器5的材料係為鋁或銀，理想為明亮鋁(Bright aluminum)。利用以明亮鋁構成反射器5，可讓光線的利用效率變高。又，製程中所需之光線的波長區域為紅外域的話，作為反射器5的材料也可使用金。再者，反射器5係以鋁或銀等的板子構成亦可，將鋁或銀蒸鍍於玻璃基材上而構成亦可。又，反射器5係將介電質多層膜形成於玻璃基材上而構成亦可。
反射器5的厚度係為0.3mm以上2mm以下為佳。本實施形態的反射器5的厚度係為1mm。反射器5的厚度係太薄的話會有變弱而導致變形之虞，太厚的話則難以加工。又，反射器5的厚度太厚的話，在配置複數閃光燈單元而構成一光源裝置時，會難以密集配置閃光燈單元。
圖12係揭示於閃光燈1的周圍保持反射器5之狀態的剖面圖。閃光燈1係藉由將安裝於閃光燈1的第一電極導入部21的套罩61，以設置於點燈治具6的保持座62保持來固定。反射器5係被載置於設置在點燈治具6的底座63，利用藉由支持板64支持來固定。
反射器5係組合複數構件而構成為佳。如圖12所示，因為在閃光燈1具有比較複雜形狀時，使用一體型的反射器的話，燈管安裝時所需的行程變得很大，燈管交換等的維護性惡化之故。本實施形態的反射器5係組合以圖12所示之剖面(以包含第二電極24的中心軸24c的平面切斷的剖面)分割的一對截半構件而構成。但是，反射器5並不被限定於此，組合3個以上的構件而構成亦可。
[第四實施形態] 針對第四實施形態，主要說明與第三實施形態不同之處。再者，針對與第三實施形態共通的構成要素，附加相同符號而適當省略說明。
圖13係第四實施形態的閃光燈1及反射器5之沿著X方向的剖面圖。於第四實施形態中，第二電極導入部22係從形成於反射部50的第三開口部53往反射器5的外側突出。更具體來說，第二電極導入部22係以設置於其前端的分級密封玻璃22a位於反射器5的外側之方式構成。
分級密封玻璃22a係在比石英玻璃更低溫下軟化，以線膨脹係數為石英玻璃與金屬的中間的玻璃形成，接合、密封以鎢等的高熔點金屬作為材料的電極導線棒241與以石英玻璃作為材料的第二電極導入部22。對分級密封玻璃22a照射燈管閃光所致之強光的話，同部位會因為吸收光等而過熱，蓄積熱應變。會有起因於該熱應變而於同部位發生裂痕，封入至燈管內的氣體漏出之狀況。又，最差的狀況，會有以形成於分級密封玻璃22a的裂痕為起點，導致燈管破裂之虞。
利用將分級密封玻璃22a配置於反射器5的外側，可減低被照射至分級密封玻璃22a之光線的量，可防止分級密封玻璃22a的過熱。
自第二電極導入部22之第三開口部53起的突出長度22p為10mm以上為佳。在此，突出長度22p設為從反射器5的內面5a與電極導線棒241相交之點241a到石英玻璃與分級密封玻璃22a的邊界22b為止之Y方向的距離。利用將突出長度22p設為10mm以上，在點燈數千次時也可防止石英玻璃與分級密封玻璃22a的邊界22b之裂痕。
又，突出長度22p為120mm以下為佳。增加突出長度22p的話，電極導線棒241會變長，力學上的動量會變大。又，閃光燈1係在發光時，因為發生於發光管2的周圍的衝擊而振動。在負擔較大負載之狀態下，重複承受振動所致之作用的話，有導致第二電極導入部22的破損之虞。利用將突出長度22p設為120mm以下，可防止第二電極導入部22的破損。
[第五實施形態] 針對第五實施形態，主要說明與第三實施形態不同之處。再者，針對與第三實施形態共通的構成要素，附加相同符號而適當省略說明。
圖14係第五實施形態的閃光燈1及反射器5之沿著X方向的剖面圖。於第五實施形態中，以被膜被覆分級密封玻璃22a的外表面。再者，該被膜也被覆第二電極導入部22的外表面。被膜係由熱輻射膜71與反射膜72所成，分級密封玻璃22a的外表面以熱輻射膜71被覆，熱輻射膜71的外表面以反射膜72被覆。
熱輻射膜71係200～1500nm與2500～5000nm的波長範圍之光線的輻射率為0.5以上，理想為0.9以上。熱輻射膜71係黑色的膜，具體來說是塗佈乾燥耐熱性的黑色塗料者。
反射膜72係反射200～1500nm的波長範圍之光線，且透射2500～5000nm的波長範圍之光線。反射膜72係含有光反射性之金屬粒子的膜，具體來說是於矽氧烷樹脂混合、塗佈乾燥光反射性之金屬粒子即銀的粒子者。該反射膜72係反射從閃光燈1放射之200～1500nm的波長範圍之光線，所以，從閃光燈1放射的光線不會照到分級密封玻璃22a附近的電極導線棒241。
又，於分級密封玻璃22a的外表面僅設置反射膜72時，光線傳達於第二電極導入部22的內部時，會有分級密封玻璃22a附近的電極導線棒241因為光線而過熱之狀況。藉由在分級密封玻璃22a的外表面與反射膜72之間設置熱輻射膜71，以該熱輻射膜71吸收光線，可減低照射至電極導線棒241之光線的量，可抑制電極導線棒241的溫度上升。
[第六實施形態] 針對第六實施形態，主要說明與第三實施形態不同之處。再者，針對與第三實施形態共通的構成要素，附加相同符號而適當省略說明。
圖15係第六實施形態的閃光燈1及反射器5之沿著X方向的剖面圖。於第六實施形態中，於分級密封玻璃22a的周圍，配置從閃光保護分級密封玻璃22a之筒狀的保護構件8。再者，保護構件8係除了分級密封玻璃22a之外，也包圍第二電極導入部22的外表面。保護構件8係組合以圖15所示之剖面(以包含第二電極24的中心軸24c的平面切斷的剖面)分割的一對截半構件而構成。
在此範例中，保護構件8係安裝於形成在反射部50的第三開口部53，但是，並不被限定於此。再者，保護構件8係直接安裝於分級密封玻璃22a及第二電極導入部22的外表面亦可。保護構件8的材料係例如明亮鋁合金。又，保護構件8的材料係例如氮化鋁。
又，在此範例中，保護構件8係作為不同於反射器5的其他構件，安裝於第三開口部53，但是，並不被限定於此。又，保護構件8係與反射器5一體形成亦可。
以上，已針對本發明的實施形態，依據圖式進行說明，但是，具體構造並不限定於該等實施形態者。本發明的範圍係不僅前述之實施形態的說明，並藉由申請專利範圍所揭示，更包含與申請專利範圍均等的意義及範圍內之所有變更。
可將前述的各實施形態中採用的構造採用於其他任意實施形態。各部的具體構造也不是僅限定於上述之實施形態者，在不脫離本發明的要旨的範圍中可進行各種變形。
前述的實施形態的反射器5係具備大略圓錐台形狀的反射部50，但並不被限定於此。反射部50只要作為包圍發光管2的外周面的形態即可，例如圓筒狀亦可。又，前述的實施形態的反射器5係以第二開口部52的開口面積大於第一開口部51的開口面積之方式配置，但是，並不被限定於此，反射器5係以第一開口部51的開口面積大於第二開口部52的開口面積之方式配置亦可。亦即，將圖11等所示的反射器5於X方向翻轉配置亦可。
圖16係其他實施形態的閃光燈單元的剖面圖。在此範例中，反射器5係具備第一反射部50a與第二反射部50b。利用設置第二反射部50b，可將來自閃光燈1的光線聚光，再從光射出面25到工件為止的距離較大時也可提升光照射效率。
於前述第一實施形態的閃光燈1中，觸發構件3係具備：至少於一端部形成密封部31a的觸發管31、被封入至觸發管31的內部的導電性構件32、電性連接於導電性構件32，埋設於密封部31a的鉬箔33的構造，但是，並不被限定於此。觸發構件3係僅以棒狀的導電體構成亦可。
[實施例] 以下，針對具體揭示本發明之構造與效果的實施例等進行說明。
針對本發明的閃光燈單元的光照射效率進行評鑑。將圖8～11所示的閃光燈單元作為實施例1。反射器5係具有圓錐台形狀的反射部50，反射部50的長度為300mm，第一開口部51的開口徑為50mm，第二開口部52的開口徑為100mm。
發光管2的尺寸設為外徑25mm、內徑20mm、長度450mm。電極23、24係尺寸為外徑9mm，材質為鑭鎢。電極23與電極24之間的距離為400mm。於發光管2的內部，封入在室溫下成為60kPa的壓力之量的氙氣。
觸發管31的尺寸設為外徑4mm、內徑2mm、全長430mm。導電性構件32的尺寸係外徑1mm、全長400mm，材質為鎢。
將代替實施例1的反射器5，如圖17所示般具有於發光管2的內周面設置反射膜29之閃光燈的閃光燈單元作為比較例1。反射膜29係作為材料使用氧化矽，將其溶於溶媒，並塗佈於發光管2的內周面並使其乾燥。之後，密封電極23、24以製作燈管。反射膜29係如圖17所示，設置於放電產生的區域。反射膜29的膜厚係為0.03～0.3mm。
將具有不設置反射器5及反射膜29等之反射機構的閃光燈的閃光燈單元作為比較例2。
各閃光燈單元係以發光管2的長邊方向軸2c成為垂直方式固定(參照圖12)，使用連接電容600μF的電容器與電感30μH的線圈的點燈電路，在2000J的輸入下使閃光燈點燈。
光照射效率的評鑑係利用以熱量計測定燈管輸出來進行。熱量計使用OPHIR公司製的L30A-SH-V1。點燈時在與光射出面25相距200mm的位置測量輸出之後，於表4揭示以比較例2之輸出作為基準將該等相對化的結果。
Figure 02_image007
根據表4的結果，可知將於閃光燈1的外部配置反射器5的實施例1相較於在發光管2的內周面設置反射膜的比較例1，光照射效率非常高。
接下來，針對反射器5的形狀與光照射效率的關係進行檢討。
將如表5般改變前述實施例1之反射器5的形狀者作為實施例2～10。實施例1、實施例3、實施例5、實施例7、及實施例9的反射器5係具有圓錐台形狀或圓筒狀的反射部50。又，實施例2、實施例4、實施例6、實施例8、實施例10的反射器5係具有六角錐台形狀或六角筒狀的反射部50。實施例1～10的反射部50的長度都為300mm。此外，實施例2～10的發光管2及觸發構件3的尺寸等設為與實施例1相同。
針對實施例1～10的閃光燈單元，藉由與前述相同的方法，進行光照射效率的評鑑。於表5揭示評鑑結果。再者，於表5中，輸出的相對值也以表4內的比較例2之輸出為基準之值記載。
Figure 02_image009
根據表5的結果，可知利用於閃光燈1的外部配置反射器5，可比於發光管2的內周面設置反射膜的比較例1，更加提升光照射效率。又，實施例1的光照射效率最高。
1:閃光燈 2:發光管 2a:內壁面 2c:長邊方向軸 2d:區域 3:觸發構件 5:反射器 5a:反射器的內面 8:保護構件 21:第一電極導入部 22:第二電極導入部 22a:分級密封玻璃 22p:突出長度 23:第一電極 24:第二電極 24D:第二電極的外徑 24a:第二電極的前端 24c:第二電極的中心軸 25:光射出面 29:反射膜 31:觸發管 31a:密封部 32:導電性構件 32a:導電性構件的前端 33:鉬箔 34:銷 41:燈管點燈電路 42:觸發電路 50:反射部 50a:第一反射部 50b:第二反射部 51:第一開口部 52:第二開口部 53:第三開口部 61:套罩 62:保持座 63:底座 71:熱輻射膜 72:反射膜 90:燈管 91:燈管 92:發光管 93:電極 94:電極 95:光射出面 96:觸發管 97:反射膜 100:反射鏡 241:電極導線棒 θ:以第二電極的中心軸為基準時之連結第一電極的中心軸與觸發構件的線所成之角度 d:從導電性構件的前端到第二電極的中心軸為止的距離 h:第二電極的前端從發光管的內壁面突出的長度(突出長度) C:電容器 L:線圈 V:充電器 W:工件
[圖1]第一實施形態的閃光燈的立體圖。 [圖2]閃光燈之沿著長邊方向的剖面圖。 [圖3A]閃光燈的前視圖。 [圖3B]閃光燈的側視圖。 [圖4]對於閃光燈的長邊方向沿著垂直方向的剖面圖。 [圖5]閃光燈的部分放大圖。 [圖6]揭示閃光燈的點燈電路的說明圖。 [圖7]揭示先前之閃光燈的一例的剖面圖。 [圖8]第三實施形態的閃光燈單元的立體圖。 [圖9]閃光燈的前視圖。 [圖10]揭示閃光燈的點燈電路的說明圖。 [圖11]第三實施形態的閃光燈單元之沿著長邊方向的剖面圖。 [圖12]揭示於閃光燈的周圍保持反射器之狀態的剖面圖。 [圖13]第四實施形態的閃光燈單元之沿著長邊方向的剖面圖。 [圖14]第五實施形態的閃光燈單元之沿著長邊方向的剖面圖。 [圖15]第六實施形態的閃光燈單元之沿著長邊方向的剖面圖。 [圖16]其他實施形態的閃光燈單元之沿著長邊方向的剖面圖。 [圖17]比較例1的閃光燈之沿著長邊方向的剖面圖。 [圖18]揭示先前之閃光燈單元的一例的前視圖及側視圖。 [圖19]揭示先前之閃光燈的一例的剖面圖。
1:閃光燈
2:發光管
2c:長邊方向軸
3:觸發構件
21:第一電極導入部
22:第二電極導入部
25:光射出面

Claims (19)

  1. 一種閃光燈，其特徵為具備： 長條的發光管，係封入發光氣體； 第一電極導入部，係以成為與前述發光管的長邊方向軸同軸之方式，設置於前述發光管的第一端側； 第二電極導入部，係以對於前述發光管的長邊方向軸交叉之方式，設置於前述發光管的前述第一端之相反側的第二端側； 第一電極，係設置於前述第一電極導入部內； 第二電極，係設置於前述第二電極導入部內； 觸發構件，係以沿著前述發光管的外周面，延伸於前述發光管的長邊方向之方式配置；及 光射出面，係設置於前述發光管之前述第二端側的前端部； 於前述發光管之圓周方向的剖視中，以前述第二電極的中心軸為基準時之連結前述第一電極的中心軸與前述觸發構件的線所成的角度為90°以下。
  2. 如請求項1所記載之閃光燈，其中， 前述觸發構件中導電體即前端與前述第二電極的中心軸的距離，係為前述第二電極的外徑以下。
  3. 如請求項1所記載之閃光燈，其中， 前述第二電極的前端，係以從前述發光管的內壁面突出至前述長邊方向軸側之方式配置。
  4. 如請求項3所記載之閃光燈，其中， 前述第二電極的前端的突出長度為5mm以上。
  5. 如請求項1所記載之閃光燈，其中， 前述觸發構件，係具備：至少於一端部形成密封部之管狀的介電質構件、被封入至前述介電質構件的內部的導電性構件、電性連接於前述導電性構件，埋設於前述密封部的金屬箔。
  6. 一種閃光燈，其特徵為具備： 長條的發光管，係封入發光氣體； 第一電極導入部，係以成為與前述發光管的長邊方向軸同軸之方式，設置於前述發光管的第一端側； 第二電極導入部，係以對於前述發光管的長邊方向軸交叉之方式，設置於前述發光管的前述第一端之相反側的第二端側； 第一電極，係設置於前述第一電極導入部內； 第二電極，係設置於前述第二電極導入部內； 觸發構件，係以沿著前述發光管的外周面，延伸於前述發光管的長邊方向之方式配置；及 光射出面，係設置於前述發光管之前述第二端側的前端部； 於前述發光管之圓周方向的剖視中，以前述第二電極的中心軸為基準時之連結前述第一電極的中心軸與前述觸發構件的線所成的角度為100°以下； 前述觸發構件中導電體即前端與前述第二電極的中心軸的距離為4.5mm以下； 前述第二電極的前端，係以從前述發光管的內壁面突出至前述長邊方向軸側之方式配置，前述第二電極的前端的突出長度為5～10mm。
  7. 一種閃光燈單元，係具備請求項1至請求項6中任一項所記載之閃光燈與反射器的閃光燈單元，其特徵為： 前述反射器，係具備： 反射部，係以包圍前述發光管的外周面之方式設置； 第一開口部，係設置於前述發光管的第一端側；及 第二開口部，係設置於前述發光管的第二端側。
  8. 如請求項7所記載之閃光燈單元，其中， 前述第二開口部的開口面積，係大於前述第一開口部的開口面積。
  9. 如請求項7所記載之閃光燈單元，其中， 前述第二電極導入部，係從形成於前述反射部的第三開口部往前述反射器的外側突出。
  10. 如請求項7所記載之閃光燈單元，其中， 自前述第二電極導入部之前述第三開口部起的突出長度為10mm以上。
  11. 如請求項7所記載之閃光燈單元，其中， 前述閃光燈，係具備支持前述第二電極的電極導線棒，與將前述電極導線棒密封於前述第二電極導入部的分級密封玻璃； 前述分級密封玻璃的外表面，係以熱輻射膜被覆；該熱輻射膜的外表面，係以反射膜被覆； 前述熱輻射膜，係200～1500nm與2500～5000nm的波長範圍之光線的輻射率為0.5以上； 前述反射膜，係反射200～1500nm的波長範圍之光線，且透射2500～5000nm的波長範圍之光線。
  12. 如請求項7所記載之閃光燈單元，其中， 前述閃光燈，係具備支持前述第二電極的電極導線棒，與將前述電極導線棒密封於前述第二電極導入部的分級密封玻璃； 於前述分級密封玻璃的周圍，配置從閃光保護前述分級密封玻璃之筒狀的保護構件。
  13. 如請求項7所記載之閃光燈單元，其中， 前述反射器，係組合複數構件所構成。
  14. 如請求項13所記載之閃光燈單元，其中， 前述反射器，係組合一對截半構件所構成。
  15. 如請求項7所記載之閃光燈單元，其中， 前述反射器的材料，係為鋁或銀。
  16. 如請求項7所記載之閃光燈單元，其中， 前述反射器的材料，係為明亮鋁。
  17. 如請求項7所記載之閃光燈單元，其中， 前述反射器的厚度，係為0.3mm以上2mm以下。
  18. 一種光源裝置，其特徵為具備複數個請求項1至6中任一項所記載之閃光燈。
  19. 一種光源裝置，其特徵為具備複數個請求項7所記載之閃光燈單元。
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