WO2017006541A1 - 閃光放電管および閃光放電管を備える発光装置 - Google Patents

閃光放電管および閃光放電管を備える発光装置 Download PDF

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博志 済木
慎二 木原
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a flash discharge tube that emits light by being excited by a trigger circuit, and a light emitting device that includes the flash discharge tube as a light source load.
  • a flash discharge tube configured by sealingly sealing discharge electrodes at both ends of a translucent envelope in a state where xenon gas is sealed inside is well known.
  • the flash discharge tube is applied with a high-frequency signal output from the trigger circuit, a so-called trigger signal, via an envelope.
  • the flash discharge tube instantaneously emits a large amount of light.
  • a light emitting device including the flash discharge tube having the above-described configuration as a light source load is well known.
  • the light-emitting device include a strobe device that is an artificial light source for illuminating a subject at the time of taking a picture, and a light-emitting device for advertising for the purpose of catch-up.
  • a short interval continuous light emitting operation mode in which a flash discharge tube emits light continuously at short intervals.
  • the short interval continuous light emission operation mode is a light emission operation mode in which light emission is repeated at short intervals of 1 second or less, for example.
  • the strobe device is a light emission operation mode for confirming in advance an irradiation state at the time of shooting (for example, a shadow generation state).
  • the advertising light emitting device has a flashing light emitting operation mode for enhancing the catch-up effect. In recent years, it has been desired to emit light with a greater number of continuous light emission operations in the short interval continuous light emission operation mode.
  • the flash discharge tube generates heat with the light emission operation. Therefore, during the continuous light emission operation, heat is accumulated as the number of continuous light emission increases, and the flash discharge tube becomes a high temperature state. This may cause so-called lack of light emission that cannot emit light.
  • the flash discharge tube is forcibly provided with a light emission suspension period where light emission is suspended.
  • the light emitting device or the like controls the light emitting operation in the continuous light emitting operation mode, and prevents the flash discharge tube from becoming high temperature.
  • the trigger signal output may be attenuated as the temperature of the flash discharge tube rises.
  • the output waveform of the trigger signal during the continuous light emission operation is a desired high peak vibration waveform during the initial light emission operation.
  • this is a phenomenon in which an output waveform whose peak is greatly attenuated is observed.
  • the phenomenon of attenuation of the output waveform of the trigger signal means that the ability of the trigger signal to induce and induce electron emission from the cathode and the ability to excite the enclosed xenon gas are reduced.
  • the attenuation phenomenon of the output of the trigger signal is considered to be a factor causing the lack of light emission in combination with the above-described action of increasing the sealed pressure of the xenon gas.
  • the inventor of the present application believes that the cause of the attenuation of the waveform of the trigger signal is due to the composition of the glass constituting the envelope of the flash discharge tube, as shown below.
  • the envelope of the flash discharge tube is generally made of a well-known borosilicate glass, which is a hard glass (tungsten sealing glass) for sealing tungsten having a thermal expansion coefficient similar to that of tungsten. Is done.
  • borosilicate glass has a characteristic that the line resistance value decreases as the temperature rises, for example, because the relative dielectric constant and the dielectric loss factor increase.
  • the energy of the trigger signal is consumed based on the fluctuation state / situation of the electrical characteristics.
  • the volume resistivity of the glass tube itself decreases due to the following factors, and the energy consumption of the trigger signal in the glass tube increases. That is, when viewed from the xenon gas in the glass tube or the emitter impregnated in the cathode, the energy amount of the trigger signal is consumed in the glass tube in a high temperature state. Therefore, the input trigger signal energy is not sufficiently supplied to the xenon gas and the emitter in the glass tube. As a result, the xenon gas is not sufficiently excited, resulting in no light emission. In addition, the lighting voltage of the flash discharge tube increases.
  • the inventor of the present application estimates that the variation in the electrical characteristics of the borosilicate glass accompanying the temperature rise is the main factor in the generation of the trigger signal output attenuation phenomenon.
  • the inventor of the present application presumes that the cause of the fluctuation in the electrical characteristics is due to the behavior of boron contained in the borosilicate glass tube and the alkali component sodium in the glass tube structure. . That is, for example, borosilicate glass containing sodium as an alkali component increases the mobility of sodium ions in the glass tube structure as the temperature rises. On the other hand, sodium ions also function as conductive carriers. Therefore, the dielectric constant increases as the mobility of sodium ions increases. That is, it is estimated that fluctuations such as the relative dielectric constant cause fluctuations in the electrical characteristics. Further, the alkali component volatilizes from the glass tube at a high temperature, and has various adverse effects on light emission. In addition, the said alkali component means alkali metal components, such as sodium and potassium. The same applies to the following.
  • the inventor of the present application confirmed an output attenuation phenomenon when a continuous light emission operation was performed at short intervals in a flash discharge tube employing a quartz tube made of quartz glass as an envelope. At this time, the temperature of the quartz tube rose as in the case of borosilicate glass, but the trigger signal output did not decay.
  • Quartz glass does not contain alkali components typified by sodium. That is, even if the temperature rises, quartz glass does not contain the sodium ion component that functions as a conductive carrier. For this reason, the dielectric constant or the like does not greatly increase or decrease. Thereby, since the glass tube does not consume the energy of the trigger signal, it is presumed that the attenuation phenomenon of the output of the trigger signal does not occur. From the above comparison results, the inventor of the present application estimates that alkali components such as sodium ions in the borosilicate glass are the main factors of the trigger signal output attenuation phenomenon.
  • a flash discharge tube employing the above quartz tube is mainly made of silicon dioxide. Quartz glass has a small coefficient of thermal expansion, high heat resistance, high heat shock resistance, and high mechanical strength.
  • tungsten which is a refractory metal, is usually employed as the electrode pin of the discharge electrode, as in the case of the borosilicate glass tube.
  • the thermal expansion coefficient of the quartz tube is about 0.55 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1
  • the thermal expansion coefficient of tungsten is 4.4 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 to 4.5 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K. -1 . That is, the thermal expansion coefficients of the quartz tube and tungsten are significantly different. For this reason, when the quartz tube and tungsten are directly welded by heating and melting in order to hermetically seal, large distortion occurs in the quartz tube due to the difference in thermal expansion coefficient, and cracks and the like occur.
  • a flash discharge tube including an intermediate glass body whose thermal expansion coefficient sequentially changes in the tube axis direction of the quartz tube has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the intermediate glass body is configured by sequentially arranging a plurality of glass tubes having different thermal expansion coefficients in the tube axis direction.
  • the quartz tube and tungsten having different thermal expansion coefficients can be joined.
  • the flash discharge tube of Patent Document 1 is prepared in advance with a plurality of intermediate glass bodies having different characteristics of thermal expansion coefficients. Then, an end glass tube formed of borosilicate glass that approximates the thermal expansion coefficient of tungsten of the intermediate glass body and tungsten are first welded.
  • an end glass tube mainly composed of silicon dioxide that approximates the thermal expansion coefficient of the quartz tube of the intermediate glass body and the quartz tube are welded.
  • the end glass tube and the quartz tube of the intermediate glass body are heated and hermetically sealed.
  • the quartz tube and tungsten are indirectly hermetically sealed through the intermediate glass body, thereby forming a flash discharge tube in which cracks and the like are hardly generated.
  • a flash discharge tube using an aluminosilicate glass which is a glass for sealing molybdenum, has been conventionally known (for example, see Patent Document 2).
  • the aluminosilicate glass does not contain an alkali component or the like that functions as a conductive carrier when the temperature rises, similarly to the quartz glass tube. Therefore, it is estimated that the dielectric constant and the like do not vary greatly.
  • Patent Document 2 discloses a tubular valve made of borosilicate glass having a thermal expansion coefficient of about 5.0 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 to 5.5 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1, and a thermal expansion coefficient of about Disclosed is a fluorescent lamp having an electrode pin made of Kovar of about 4.0 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 to 5.5 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 . Note that Patent Document 2 has no suggestion about the above-described attenuation phenomenon accompanying the temperature rise in borosilicate glass, and the constituent materials and the like are merely examples.
  • tungsten or molybdenum is disclosed as an example of an electrode pin
  • aluminosilicate glass is disclosed as an example of an envelope.
  • the linear expansion coefficient thermal expansion coefficient
  • lamps and illumination devices using flash discharge tubes are disclosed.
  • a light emitting device having a general flash discharge tube generates heat during the light emission operation of the flash discharge tube, and particularly rises to a high temperature state due to accumulation of heat generation during continuous light emission operation at short intervals.
  • the trigger signal attenuation phenomenon occurs due to the above.
  • a malfunction such as a so-called lack of light emission (non-light emission) occurs in which the flash discharge tube does not emit light.
  • the increase in the number of continuous light emission operations is limited. Specifically, for example, after a predetermined number of continuous light emission operations, the light emission operation is controlled by forcibly setting a light emission suspension period as appropriate.
  • the flash discharge tube disclosed in Patent Document 1 uses a quartz tube made of quartz glass containing no alkali component as an envelope. As a result, the occurrence of a trigger signal output attenuation phenomenon is prevented, and the number of continuous light emission operations can be significantly increased.
  • Patent Document 2 suggests that a well-known aluminosilicate glass is used as an envelope for sealing molybdenum that does not contain an alkali component.
  • the suggestion content is merely an example as described above. That is, Patent Document 2 merely discloses a technique in which a molybdenum electrode is simply employed as an electrode when aluminosilicate glass is employed.
  • the occurrence of the trigger signal output attenuation phenomenon is prevented and the number of continuous light emission operations can be greatly increased.
  • the melting point of molybdenum constituting the electrode pin is about 2600 ° C. Therefore, when it is applied to an electrode of a flash discharge tube using an arc discharge phenomenon in which a large current is instantaneously generated, it is disadvantageous in terms of durability as compared with the case where tungsten having a melting point of about 3400 ° C. is used. .
  • the present invention provides a flash discharge tube excellent in durability and capable of realizing a continuous light emission operation at a stable short time interval and a light emitting device including the flash discharge tube.
  • the flash discharge tube of the present invention includes a translucent envelope, and an anode and a cathode that are hermetically sealed in a state where xenon gas is sealed inside the envelope at both ends of the envelope.
  • a trigger circuit that outputs a trigger signal, and a trigger electrode that is formed on the outer surface of the envelope and to which the trigger signal is applied.
  • the pair of discharge electrodes have tungsten pins provided in the envelope so as to face each other.
  • the envelope is less than the maximum region surrounding the hermetic space formed by hermetically sealing with the pair of discharge electrodes, and more than the minimum region surrounding the arc discharge space formed between the tungsten pins of the pair of discharge electrodes.
  • the central region that is in a high temperature state during the light emission operation is provided as an alkali-free region that is made of alkali-free glass excluding quartz glass and does not contain an alkali component or contains a predetermined amount or less of an alkali component.
  • the trigger electrode is disposed in the alkali-free region.
  • the envelope moves to a high temperature state by continuous light emission operation at short time intervals through the opposing tungsten pins, the deterioration of the tungsten pins can be prevented. Thereby, generation
  • the xenon gas is not sufficiently excited.
  • the anode is easily melted due to the increased collision energy of the electrons.
  • the cathode is volatilized and precipitated from the borosilicate glass by the high temperature caused by the increased electron collision and xenon ions generated by the short-interval continuous light emission, and ion collision occurs due to the decomposed alkali component ions.
  • the corner of the discharge surface of the tungsten pin and the discharge surface of the sintered electrode melt. Furthermore, when the volatiles of the alkali component of borosilicate glass adhere to the electrode, the local part of the tip of the tungsten pin is oxidized and the melting point is lowered. Therefore, the tungsten pin is more easily melted.
  • the light emitting device of the present invention includes the flash discharge tube as a light source load.
  • a flash discharge tube having excellent durability and capable of increasing the number of continuous light emission operations at short time intervals is used as a light source.
  • a light emitting device having excellent durability characteristics against arc discharge phenomena and continuous light emission operation characteristics (repetitive light emission characteristics) at short intervals is provided.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a flash discharge tube according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a schematic diagram illustrating an example of a manufacturing step of the anode of the flash discharge tube according to the embodiment.
  • FIG. 2B is a schematic diagram illustrating an example of a manufacturing step of the anode of the flash discharge tube according to the embodiment.
  • FIG. 3A is a schematic diagram illustrating an example of a manufacturing step of the cathode of the flash discharge tube according to the embodiment.
  • FIG. 3B is a schematic diagram illustrating an example of a manufacturing step of the cathode of the flash discharge tube according to the embodiment.
  • FIG. 4A is a schematic diagram illustrating an example of a manufacturing step of the envelope of the flash discharge tube according to the embodiment.
  • FIG. 4B is a schematic diagram illustrating an example of a manufacturing step of the envelope of the flash discharge tube according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an example of the manufacturing steps of the flash discharge tube according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic temperature distribution diagram in the longitudinal direction when the flash discharge tube according to the embodiment emits light continuously for a short interval.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a strobe device which is an example of a light emitting device using a flash discharge tube according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a flash discharge tube according to an embodiment of the present invention.
  • a flash discharge tube 1 of the present embodiment includes an envelope 2 and an anode A and a cathode C that are disposed at both ends of the envelope 2 and constitute a pair of discharge electrodes.
  • the inside of the envelope 2 is hermetically sealed through a pair of discharge electrodes composed of an anode A and a cathode C in a state in which the xenon gas 3 is sealed.
  • the anode A includes an anode bead 4, a tungsten pin 6 constituting an electrode pin, and an external pin 10.
  • the cathode C includes a cathode bead 5, a tungsten pin 7 constituting an electrode pin, a sintered electrode 11, and an external pin 12.
  • the xenon gas 3 is enclosed in an airtight space X inside the envelope 2 formed by hermetically sealing a pair of discharge electrodes including an anode A and a cathode C.
  • the envelope 2 includes a first envelope portion 8 and a second envelope portion 9.
  • the first envelope portion 8 forms a space including an arc discharge space Y between the tungsten pins 6 and 7 of the pair of discharge electrodes constituting the anode A and the cathode C.
  • the second envelope part 9 is composed of a bonded glass tube connected to at least one end of the first envelope part 8. In the present embodiment, the second envelope section 9 is illustrated only on the cathode C side.
  • the first envelope part 8 is an alkali that does not contain an alkali component except quartz glass, or contains an alkali component of a predetermined amount or less (for example, an alkali metal component is 0.1 wt% or less as an allowable impurity). It is a free glass, for example, composed of an aluminosilicate glass tube. Examples of the aluminosilicate glass tube include Glass 8253 manufactured by SCHOTT. That is, the first envelope part 8 forms an alkali-free region.
  • the bonded glass tube of the second envelope part 9 is composed of a borosilicate glass tube designed to contain an alkaline component so that the softening point (for example, a range of about 700 to 830 ° C.) is lowered.
  • the borosilicate glass tube for example, Glass 8487 manufactured by SCHOTT having a softening point of 775 ° C. is exemplified.
  • the aluminosilicate glass tube itself is a well-known glass tube as described above. That is, the aluminosilicate glass tube contains almost no alkali component.
  • aluminum oxide is 16.5 wt%
  • silicon dioxide is 16.5 wt%
  • alkaline earth metal oxide is 13 wt% calcium oxide
  • barium oxide is 8 wt%.
  • % Sodium oxide which is an alkali oxide, less than 0.02 wt%, and the like. Further, Glass 8253 is set so that the total content of alkali oxides is less than 0.03 wt%.
  • Glass 8253 has a softening point of about 1000 ° C. and a thermal expansion coefficient of 4.7 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 . That is, the softening point of the glass 8253 is higher than about 700 to 830 ° C. of borosilicate glass containing an alkali component.
  • the thermal expansion coefficient of glass 8253 is larger than 3.2 to 4.1 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 of borosilicate glass and 0.55 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 of quartz glass.
  • the anode A includes the tungsten pin 6 to which the anode bead 4 is welded and the external pin 10 welded to the tungsten pin 6.
  • the tungsten pin 6 has an extremely high characteristic with a thermal expansion coefficient of 4.4 to 4.5 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 and a melting point of about 3400 ° C.
  • the anode bead 4 is made of a well-known borosilicate glass such as Glass 8487 manufactured by SCHOTT.
  • the external pin 10 is formed of, for example, pure nickel or a nickel-based metal such as iron nickel or manganese nickel having a melting point of about 1455 ° C., and constitutes a connection terminal with the outside.
  • the external pin 10 is not sealed with the glass of the flash discharge tube and is installed outside the tube, so it is not particularly necessary to match the expansion coefficient on the glass side.
  • the anode bead 4 includes a first anode bead 4a and a second anode bead 4b.
  • the first anode bead 4 a is disposed by being welded directly to the tungsten pin 6.
  • the second anode bead 4b is welded to the outside of the first anode bead 4a.
  • the outer diameter of the end face 4bb (see FIG. 5) of the second anode bead 4b is formed to be substantially equal to the same as the outer diameter of the first envelope portion 8 made of an aluminosilicate glass tube.
  • it is melt-bonded to the thickness (thickness) portion of the end surface 8a (see FIG. 5) of the first envelope portion 8 via the end surface 4bb.
  • the hermetic sealing between the first envelope part 8 and the tungsten pin 6 is indirectly realized.
  • the double structure of the anode bead 4 can improve sealing reliability by first sealing the end surface 8a of the aluminosilicate glass tube and the second anode bead 4b. Furthermore, by providing a first anode bead that fits within the aluminosilicate glass tube, the anode A can be easily aligned with the central axis of the aluminosilicate glass tube. Therefore, the above double structure is used. More specifically, when joining glasses having different thermal expansion coefficients, joining in the tube axis direction can increase the reliability with respect to hermetic sealing. Therefore, the end surface 8a of the first envelope part 8 and the end surface 4bb of the second anode bead 4b are intentionally joined in the tube axis direction.
  • the first anode bead 4a is provided in order to make it easier to install the tungsten pin 6 at the center in the tube axis direction with respect to the circumferential direction of the inner diameter of the glass tube during the sealing process.
  • the anode bead 4 has a double structure.
  • the cathode C is composed of the cathode bead 5, the tungsten pin 7, the sintered electrode 11, and the external pin 12 as described above.
  • the tungsten pin 7 is disposed with the cathode bead 5 being hermetically welded.
  • the sintered electrode 11 is attached to the tip end side (side facing the anode A) of the tungsten pin 7 by, for example, a caulking method.
  • the external pin 12 is welded to the tungsten pin 7 and constitutes a connection terminal with the outside.
  • the cathode bead 5, the tungsten pin 7 and the external pin 12 constituting the cathode C are also made of borosilicate glass, tungsten, and nickel-based metal, respectively, as with the anode A.
  • the side surface portion 5 a of the cathode bead 5 has an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the second envelope portion 9. Then, as will be described later, it is melt-bonded to the inner peripheral surface 9c of the second envelope portion 9 via the side surface portion 5a. Thereby, the hermetic sealing between the second envelope part 9 and the tungsten pin 7 is indirectly realized.
  • the first envelope unit 8 includes a transparent conductive film 13a and a trigger electrode 13.
  • the transparent conductive film 13a is formed along the longitudinal direction of at least the arc discharge space Y, for example, in a region of, for example, about a half circumference on the outer surface excluding the end region of the first envelope portion 8, for example.
  • the trigger electrode 13 includes a trigger band 13b wound around one end of the transparent conductive film 13a (for example, the end on the cathode C side), for example, a metal lead wire fixed with conductive paint.
  • the flash discharge tube 1 of the present embodiment is configured.
  • FIGS. 2A and 2B are schematic views showing an example of manufacturing steps of the anode A.
  • FIG. 3A and 3B are schematic views illustrating an example of manufacturing steps of the cathode C.
  • FIG. 4A and 4B are schematic diagrams illustrating an example of manufacturing steps of the envelope 2.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an example of manufacturing steps for manufacturing the flash discharge tube of the present embodiment using the anode A and the cathode C manufactured in the manufacturing steps of FIGS. 2A to 4B.
  • an external pin 10 made of a nickel-based metal is welded to a tungsten pin 6 having a thermal expansion coefficient of 4.4 to 4.5 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 .
  • an anode bead 4 (a first anode bead 4a and a first anode bead 4a) made of borosilicate glass having a thermal expansion coefficient of 3.2 to 4.1 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 formed in a hollow cylindrical shape on the tungsten pin 6 is formed.
  • the second anode bead 4b) is inserted, for example, by moving downward (in the direction of the arrow). Thereafter, as shown in FIG. 2B, the tungsten pin 6 and the anode bead 4 are heated and melt-bonded by a bead heating burner B1. Thereby, the anode A is formed.
  • the cathode C first has an external pin 12 made of a nickel-based metal on a tungsten pin 7 having a thermal expansion coefficient of 4.4 to 4.5 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1. Weld. As shown in FIG. 3A, for example, it is preferable to provide a stepped portion larger than the inner diameter of the cathode bead 5 on the welding surface of the external pin 10. Thereby, the position of the cathode bead 5 of the cathode C can be determined easily.
  • a cathode bead 5 made of borosilicate glass having a thermal expansion coefficient of 3.2 to 4.1 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 formed in a hollow cylindrical shape is placed on the tungsten pin 7, for example, downward (in the direction of the arrow). ) To insert. After that, as shown in FIG. 3B, the tungsten pin 7 and the cathode bead 5 are heated by a burner B2 for bead heating to be melt-bonded.
  • a sintered electrode 11 obtained by sintering a powder of a high melting point metal such as tantalum, niobium, zirconium, nickel is attached to the vicinity of the tip of the tungsten pin 7 by using, for example, a caulking method. Thereby, the cathode C is formed.
  • the difference in thermal expansion coefficient between the tungsten pins 6 and 7 constituting the anode A and the cathode C, and the anode beads 4 and the cathode beads 5 is small, specifically, 1 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 or less. It is set to be. As a result, the occurrence of inconvenience based on the difference in thermal expansion coefficient during melt bonding by heating is prevented in advance.
  • FIG. 4A it consists of the 1st envelope part 8 which consists of an aluminosilicate glass tube, and the borosilicate glass tube containing an alkaline component, and includes the same inside and outside diameter of the 1st envelope part 8
  • the second envelope part 9 having substantially the same inner and outer diameters is moved, for example, downward (in the direction of the arrow) shown in the figure, so that the end face 8a and the end face 9a are brought into contact with each other.
  • the end face 8a and the end face 9a are brought into contact with each other.
  • it heats and melt-joins by burner B3.
  • the envelope 2 is formed.
  • the thermal expansion coefficient (4.6 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 ) of the aluminosilicate glass tube forming the first envelope part 8 and the borosilicate glass tube forming the second envelope part 9 The difference from the coefficient of thermal expansion (3.2 to 4.1 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 ) is about 1 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ K ⁇ 1 . Therefore, when the outer peripheral surface 9b of the second envelope part 9 is inserted into the inner peripheral surface 8b of the first envelope part 8 and melt-bonded in the radial direction, defects such as cracks occur due to the difference in thermal expansion coefficient between the two. May occur.
  • the pipe shaft is connected via the thickness (thickness) of the end surface 8a of the first envelope portion 8 and the thickness (thickness) of the end surface 9a of the second envelope portion 9. Melt-bond in the direction. Thereby, generation
  • a trigger electrode 13 made of a transparent conductive film 13 a such as tin oxide is formed in a predetermined region of the outer peripheral surface 8 c of the first envelope portion 8 of the envelope 2.
  • the transparent conductive film 13a is formed by a known method such as a vapor deposition method.
  • a trigger voltage for exciting the xenon gas sealed inside is applied to the trigger electrode 13.
  • region of the outer peripheral surface 8c of the 1st envelope part 8 is an area
  • the anode A and the cathode C manufactured by the method shown in FIGS. 2A to 4B are combined with the envelope 2 as follows.
  • the anode A is moved downward as indicated by an arrow A1 in the drawing. Then, the end face 4bb of the second anode bead 4b of the anode bead 4 of the anode A and the end face 8a of the first envelope portion 8 of the envelope 2 are brought into contact with each other. Thereafter, the contact portion is heated by, for example, burner B4. Thereby, the end surface 4bb of the second anode bead 4b and the end surface 8a of the first envelope part 8 are melt-bonded. As a result, the anode A is hermetically sealed to the envelope 2 via the first envelope portion 8.
  • the cathode C is moved upward as indicated by an arrow A2 in the figure. Then, the side surface portion 5 a of the cathode bead 5 of the cathode C is inserted into the inside along the inner peripheral surface 9 c of the second envelope portion 9 of the envelope 2.
  • the second envelope portion 9 is heated by, for example, the burner B5. Thereby, the side surface portion 5a of the cathode bead 5 of the cathode C and the inner peripheral surface 9c of the second envelope portion 9 are melt-bonded. As a result, the cathode C is hermetically sealed to the envelope 2 (second envelope portion 9).
  • a step of setting the external pin 10 of the anode A and the external pin 12 of the cathode C to a desired length and a step of applying preliminary solder to the external pins 10 and 12 are executed.
  • the trigger electrode to which a trigger voltage is applied together with the transparent conductive film 13a is formed at the cathode C side end of the transparent conductive film 13a formed in the first envelope part 8 A step of providing a trigger band 13b is performed as necessary.
  • the flash discharge tube 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 is formed.
  • the flash discharge tube according to the present embodiment is configured without using an intermediate glass body or a stepped glass tube that requires complicated processing steps. Therefore, the manufacturing steps of the flash discharge tube 1 can be simplified. As a result, the flash discharge tube 1 can be provided at low cost.
  • FIG. 6 is a schematic temperature distribution diagram in the longitudinal direction when the flash discharge tube according to the same embodiment emits light continuously for a short interval.
  • the temperature distribution shown in FIG. 6 was measured under a continuous light emission operation condition in which an operation of emitting light at a time of several ms, for example, was performed 250 times at intervals of 0.8 s.
  • FIG. 6 shows a schematic temperature distribution in the tube axis (longitudinal) direction in the case where the flash discharge tube having the above configuration is caused to emit light 250 times at intervals of 0.8 s.
  • FIG. 6 shows that the maximum temperature reached by the flash discharge tube reaches a high temperature exceeding 700 ° C.
  • the temperature distribution in the tube axis direction in the arc discharge space Y where arc discharge occurs between the pair of discharge electrodes is maintained at a uniform distribution at a high temperature of about 700 ° C.
  • the temperature distribution in the vicinity of the so-called sealing portion including the anode bead 4 of the anode A and the cathode bead 5 of the cathode C is lower than the arc discharge space Y but is a high temperature of about 400 ° C. to 550 ° C.
  • the temperature on the anode A side is higher than the temperature in the vicinity of the sealing portion on the cathode C side.
  • the tungsten pin 6 constituting the anode A in the airtight space X in which the xenon gas is sealed is configured to be relatively long. Therefore, it can be seen that there is a temperature drop region near the center of the tungsten pin 6.
  • the temperature drop region occurs due to a spatial distance between the tungsten pin heated by the discharge and the inner diameter of the glass tube. That is, the heat conduction in the temperature lowering region is heating of the tungsten pin by discharge, xenon gas, and heat conduction from the inner surface to the outer surface of the glass tube.
  • the sealing surface of the anode bead 4 and the glass tube serves as heat conduction to the sealing portion of tungsten, the anode bead 4 and the glass tube. Due to this difference, a temperature drop region occurs.
  • a temperature drop region occurs in the region where the trigger band 13b is formed.
  • a trigger wire is wound around the outer surface of the glass tube on which the sintered electrode 11 is installed, and is fixed with silver paint. Therefore, heat is radiated into the air via the trigger wire. As a result, a region having a lower temperature is formed.
  • the alkali of borosilicate glass It is considered that the trigger signal decay phenomenon occurs due to the component. That is, if a trigger signal is supplied to the area
  • a part of the region surrounding the hermetic space X in which the arc discharge space Y and the xenon gas are enclosed in the region that is in a high temperature state is made of an aluminosilicate glass tube.
  • An alkali-free region is formed by one envelope portion 8.
  • the trigger electrode 13 is formed in the first envelope part 8 (alkali-free region).
  • a tungsten pin that is a discharge electrode and an aluminosilicate glass tube that constitutes an envelope are interposed with a bonding glass tube made of borosilicate glass that is a sealing glass having an expansion coefficient that matches that of the tungsten pin.
  • the structure is hermetically sealed.
  • the hermetic sealing method for the anode A and the xenon gas sealing method can be variously changed as follows.
  • the configuration in which the second envelope part 9 is melt-bonded only to one end of the first envelope part 8 has been described as an example, but the present invention is not limited thereto.
  • the second envelope part 9 may be formed at both ends of the first envelope part 8.
  • the anode A may be melt-bonded via the second envelope portion 9.
  • the anode bead 4 of the anode A needs to be formed so that the outer diameter thereof is smaller than the inner diameter of the second envelope portion 9 like the cathode bead 5.
  • the outer peripheral surface of the anode bead 4 is melt-bonded to the inner peripheral surface 9c of the corresponding second envelope part 9.
  • the same effect as described above can be obtained.
  • the envelope 2 is configured by the first envelope portion 8 and the second envelope portion 9 has been described, but is not limited thereto.
  • the envelope 2 may be configured by only the first envelope portion 8.
  • the outer diameters of the anode beads 4 of the anode A and the cathode beads 5 of the cathode C are formed to be smaller than the inner diameter of the first envelope portion 8.
  • the first envelope part 8 is formed in an elongated shape so as to have a dimension that is, for example, twice or more the inner diameter in the tube axis direction. And it is preferable to insert each side part of the anode bead 4 and the cathode bead 5 along the inner peripheral surface of the corresponding 1st envelope part 8, and to melt-join. Thereby, the same effect is acquired.
  • the anode bead 4 has been described as an example of the first anode bead 4a and the second anode bead 4b.
  • the present invention is not limited to this.
  • the anode bead 4 may be formed of only the second anode bead 4b and welded directly to the tungsten pin 6. Thereby, the same effect can be obtained with a simple configuration.
  • the cathode C is hermetically sealed with the burner B5 while the xenon gas 3 is sealed inside the envelope 2, but the present invention is not limited to this.
  • it may be hermetically sealed using a carbon heater.
  • a vacuum vessel provided with a work space capable of filling the envelope 2 sealed with the anode A shown in FIG. 5 except the burner B5, the cathode C, and the carbon heater with xenon gas at a predetermined pressure. Place in. Then, in the vacuum vessel, the xenon gas is filled, and the fusion bonding between the cathode bead 5 of the cathode C and the second envelope part 9 of the envelope 2 is performed by a carbon heater.
  • the exhaust pipe may be hermetically sealed by a known method of chip-off. Good.
  • the envelope 2 is configured by only the first envelope portion 8 without bonding the second envelope portion 9 which is a bonded glass tube.
  • the configuration of the cathode bead 5 including the end outer diameter is the same as the configuration of the anode bead 4. Thereby, like the anode A, it is preferable to melt-bond the cathode bead 5 directly to one end of the first envelope part 8 through the thickness thereof.
  • the trigger electrode 13 is configured by the transparent conductive film 13a and the trigger band 13b has been described.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the trigger electrode 13 may be configured by only a transparent conductive film or a configuration including a trigger band and a metal wire wound around the first envelope portion 8.
  • the alkali-free region is formed in the range of the first envelope portion 8 .
  • the present invention is not limited to this.
  • the entire region that becomes high temperature due to the light emitting operation may be an alkali-free region.
  • the same effect is acquired irrespective of the sealing method.
  • the tungsten pins 6 and 7 and the aluminosilicate glass tube of the first envelope are hermetically sealed with the anode beads 4 and cathode beads 5 of borosilicate glass interposed therebetween.
  • it is desirable to constitute an alkali-free region by avoiding a region that is melt-bonded to borosilicate glass whose electrical characteristics fluctuate due to temperature rise.
  • the airtight space X including the anode bead 4 and the cathode bead 5 and excluding the so-called sealing portion, in which xenon gas is sealed is set as the maximum region.
  • a region surrounding the arc discharge space Y between the tips of the tungsten pins 6 and 7 of the pair of discharge electrodes is set as a minimum region.
  • the alkali-free region is formed in a central region that is at a high temperature and has a range that is not less than the minimum region and less than the maximum region. Therefore, in the present embodiment, the alkali-free region shown in FIG. 1 is formed as a region surrounding the arc discharge space Y between the above-described pair of discharge electrodes and a part of the airtight space X connected to the arc discharge space Y. ing.
  • the flash discharge tube 1 of the present embodiment is formed.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a strobe device S which is an example of a light emitting device including the flash discharge tube 1 according to the embodiment of the present invention.
  • a strobe device S which is an example of the light emitting device of the present embodiment includes a main body 14, a flash discharge tube 1, a reflector 16, an optical member 17, and an optical control unit in the main body 14. 18 and a light emission operation control unit 19 and the like.
  • the flash discharge tube 1 serves as an illumination light source that illuminates the subject 15 and the like.
  • the reflector 16 guides light emitted from the flash discharge tube 1 toward the subject 15.
  • the optical member 17 is disposed between the flash discharge tube 1 and the subject 15 and blocks light in a short wavelength region, for example, light of 400 nm or less.
  • the optical control unit 18 controls an emission direction, an emission angle, and the like of light incident through the optical member 17.
  • the light emission operation control unit 19 controls the light emission operation of the flash discharge tube 1.
  • the strobe device S is controlled by the light emission operation control unit 19 and operates as follows.
  • the flash discharge tube 1 reaches the optical member 17 directly and by being reflected by the reflector 16.
  • the reached light is blocked by the optical member 17 in the short wavelength region. Therefore, for example, light that does not include light with a wavelength of 400 nm or less is emitted from the optical member 17.
  • the emitted light is irradiated to the subject 15 by the optical control unit 18, for example, by controlling the irradiation angle.
  • the strobe device S of the present embodiment includes the flash discharge tube 1 of the present embodiment as a light source.
  • the flash discharge tube 1 is configured by using a tungsten pin as an electrode pin, and using an alkali-free glass other than quartz glass in an appropriate region of the envelope that becomes high temperature in a continuous light emission operation at short intervals. is doing.
  • the flash discharge tube 1 having an inexpensive configuration suppresses the attenuation of the output of the trigger signal, and reduces the occurrence of lack of light emission (non-light emission), for example. That is, the flashlight discharge tube 1 having excellent durability and realizing stable continuous light emission operation at short time intervals at low cost is used.
  • the strobe device S has been described as an example of the light emitting device of the present embodiment. It is not limited to this.
  • the above flash discharge tube may be used as a light source for various light emitting devices such as aircraft obstacle lights installed in high places such as bridges and high-rise buildings, and warning lights mounted on emergency vehicles such as aircraft and police cars. Good.
  • the flash discharge tube of the present invention is hermetically sealed with a light-transmitting envelope and xenon gas sealed inside the envelope at both ends of the envelope.
  • a pair of discharge electrodes including an anode and a cathode provided, a trigger circuit that outputs a trigger signal, and a trigger electrode that is formed on the outer surface of the envelope and to which the trigger signal is applied.
  • the pair of discharge electrodes have tungsten pins provided in the envelope so as to face each other.
  • the envelope is less than the maximum region surrounding the hermetic space formed by hermetically sealing with the pair of discharge electrodes, and more than the minimum region surrounding the arc discharge space formed between the tungsten pins of the pair of discharge electrodes.
  • the central region that is in a high temperature state during the light emission operation is provided as an alkali-free region that is an alkali-free glass excluding quartz glass and does not contain an alkali component or contains a predetermined amount or less of an alkali component. And it is good also as a structure which arrange
  • the envelope moves to a high temperature state by continuous light emission operation at short time intervals through the opposing tungsten pins, the deterioration of the tungsten pins can be prevented. Thereby, generation
  • the envelope of the flash discharge tube of the present invention is an alkali-free glass tube made of alkali-free glass other than a quartz glass tube that forms an arc discharge space that surrounds at least the arc discharge region as an alkali-free region, It has a joining glass tube made of borosilicate glass having a substantially equal inner and outer diameter including the same inner and outer diameter of the alkali-free glass tube and melt-bonded to at least one end face of the alkali-free glass tube.
  • the flash discharge tube has a trigger electrode formed on the outer surface excluding both ends of the alkali-free glass tube, and a discharge electrode including a tungsten pin forming an anode, and has an outer diameter substantially equal to the outer diameter of the alkali-free glass tube.
  • an anode bead made of borosilicate glass which is hermetically welded so as to form an end face portion and is melt-bonded to one end of the alkali-free glass tube via the end face portion.
  • the discharge electrode including the tungsten pin forming the cathode is hermetically welded so as to form a side surface having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the bonded glass tube. It is good also as a structure provided with the cathode bead which consists of borosilicate glass melt-joined through a side part in a glass tube.
  • the anode bead and the bonded glass tube are welded to the thickness portion of the end face of the alkali-free glass tube.
  • it welds not in the radial direction of an alkali free glass tube but in a tube axial direction.
  • it is possible to greatly suppress the occurrence of leaks due to, for example, a peeling phenomenon caused by the difference in thermal expansion coefficient between the members to be welded.
  • the hermetically sealing operation between the cathode and the envelope can be performed through a bonded glass tube made of borosilicate glass similar to the conventional one. For this reason, facilities, work conditions, etc. in the airtight wearing work can be set as before. As a result, a flash discharge tube having high characteristics can be formed without reducing productivity.
  • the alkali-free glass tube may be composed of an aluminosilicate glass tube.
  • the aluminosilicate glass tube has a higher softening point than the borosilicate glass tube, the temperature of the processing operation is high, but it can be processed at a temperature much lower than the processing temperature of the quartz glass tube. Therefore, the workability of the hermetically sealing step of the anode and the cathode can be improved as compared with a flash discharge tube using a quartz glass tube that requires an intermediate glass body or the like.
  • the trigger electrode may be provided on the outer surface of the envelope excluding both ends of the alkali-free region.
  • the trigger electrode may be formed of a transparent conductive film.
  • the light emitting device of the present invention may include the flash discharge tube as a light source load.
  • a flash discharge tube having excellent durability and capable of increasing the number of continuous light emission operations at short time intervals is used as a light source.
  • a light emitting device having excellent durability characteristics against arc discharge phenomena and continuous light emission operation characteristics (repetitive light emission characteristics) at short intervals is provided.
  • the present invention is applicable to fields such as a flash discharge tube and a light emitting device including the flash discharge tube which are inexpensive and require durability characteristics against high emission and repeated emission durability characteristics at short intervals.

Landscapes

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Abstract

本発明の閃光放電管（１）は、一対の放電電極を構成するタングステンピン（６、７）と、外囲器（２）を備える。外囲器（２）は、一対の放電電極を気密封着して形成される気密空間を囲む最大領域未満で、一対の放電電極のタングステンピン（６、７）間で形成されるアーク放電空間を囲む最小領域以上の、発光動作時に高温状態となる中央領域を、石英ガラスを除くアルカリフリーガラスで、アルカリ成分を含まない、あるいは所定量以下のアルカリ成分を含むアルカリフリー領域として、備える。そして、トリガー電極（１３）は、アルカリフリー領域に配置される。これにより、安定した短時間間隔の連続発光動作を実現できる閃光放電管（１）を提供する。

Description

閃光放電管および閃光放電管を備える発光装置
　本発明は、トリガー回路によって励起されて、発光する閃光放電管および閃光放電管を光源負荷として備える発光装置に関する。
　従来から、内部にキセノンガスを封入した状態で、透光性の外囲器の両端に放電電極を気密封着して構成される閃光放電管は、周知である。閃光放電管は、トリガー回路が出力する高周波信号、いわゆるトリガー信号が外囲器を介して印加される。これにより、閃光放電管は、瞬間的に大光量で発光する。
　また、上記構成の閃光放電管を光源負荷として備える発光装置も、周知である。発光装置としては、例えば写真撮影の際の被写体照明用の人工光源であるストロボ装置や、キャッチアップを目的とする広告宣伝用の発光装置などがある。
　上記発光装置の発光動作モードの一つとして、閃光放電管を短時間間隔で連続発光させる短間隔連続発光動作モードが知られている。
　短間隔連続発光動作モードは、例えば１秒以下の短時間間隔で発光を繰り返すような発光動作モードである。具体的には、上記ストロボ装置においては、撮影時の照射状態（例えば、影の発生状況）を事前に確認するための発光動作モードである。また、上記広告宣伝用の発光装置においては、キャッチアップ効果をより高めるための点滅発光動作モードなどである。近年、短間隔連続発光動作モードにおいて、より多くの連続発光動作回数で発光させることが望まれている。
　しかしながら、閃光放電管は、発光動作に伴い発熱する。そのため、連続発光動作時において、連続発光回数の増大に従って発熱が蓄積され、閃光放電管が高温状態となる。これにより、発光できない、いわゆる発光欠けを生じる場合がある。
　上記理由により、むやみに連続発光回数を増大させることは困難である。そこで、一般的には、例えば閃光放電管を所定回数の連続発光動作後に、適宜、発光休止する発光休止期間を強制的に設けている。これにより、上記発光装置などは、連続発光動作モードにおける発光動作を制御し、閃光放電管が高温になることを防いでいる。
　以下に、高温状態において、閃光放電管の発光動作が阻害される要因について考察する。
　まず、閃光放電管の外囲器の内部に封入されるキセノンガスの熱膨張による封入圧力の上昇が、想定される。キセノンガスの封入圧力が上昇すると、外囲器内における電子の移動が制限される。この場合、発光動作であるアーク放電を生じるためには、陽極と陰極との電極間への、より大きなエネルギーの供給や、トリガー電極への、より大きなエネルギーを有するトリガー信号の印加が必要となる。つまり、高温状態での封入圧力の変化は、閃光放電管の発光動作を阻害する方向に作用すると考えられる。
　また、閃光放電管の温度上昇に伴うトリガー信号の出力の減衰現象が、考えられる。
　ここで、出力の減衰現象について、以下に簡単に説明する。
　通常、連続発光動作時のトリガー信号の出力波形は、初期の発光動作時に、所望の高いピークの振動波形が観測される。しかし、連続発光回数が増えて閃光放電管が高温状態となり、例えば発光欠けが生じる回数になると、ピークが大きく減衰した出力波形が観測される現象である。
　つまり、トリガー信号の出力波形の減衰現象は、トリガー信号が陰極からの電子放出を誘引・誘導する能力、および封入されているキセノンガスを励起する能力が低下することを意味する。これは、閃光放電管の発光開始動作を助ける、いわゆるトリガー能力、の低下を意味する。そのため、閃光放電管の連続発光動作を継続した場合、トリガー信号の出力の減衰現象は、前述したキセノンガスの封入圧力の上昇作用などと相俟って、発光欠けを生じる要因になると考えられる。
　そして、本願発明者は、上記トリガー信号の波形が減衰する要因は、以下に示すように、閃光放電管の外囲器を構成するガラスの組成に起因すると考えている。
　つまり、一般的に、閃光放電管の電極ピンには、アーク放電現象で閃光放電管を発光させるために、瞬間的に流れる大電流に耐える高融点金属材料であるタングステンが採用される。そのため、閃光放電管の外囲器は、タングステンの熱膨張係数に近似した、熱膨張係数を有するタングステン封着用の硬質ガラス（タングステン封着ガラス）である周知のホウ珪酸ガラスが、一般的に使用される。
　具体的には、熱膨張係数が４．４×１０－６・Ｋ－１～４．５×１０－６・Ｋ－１のタングステンに対して、同程度の３．２×１０－６・Ｋ－１～４．１×１０－６・Ｋ－１の熱膨張係数を有するホウ珪酸ガラスが、通常採用される。これにより、熱膨張係数の差に起因する、気密封着時の不具合の発生を防止している。
　しかし、ホウ珪酸ガラスは、高温状態になるに従い、電気的特性が変動することが知られている。具体的には、ホウ珪酸ガラスは、温度上昇に伴い、例えば比誘電率や誘電損失率が大きくなるため、線抵抗値が下降する特性を有する。電気的特性の変動が生じると、トリガー電極にトリガー信号を印加する時、トリガー信号のエネルギーが、電気的特性の変動状態・状況に基づいて、消費される。
　上記理由について、以下に、具体的に説明する。
　まず、ガラスが高温状態になる場合、ガラス管自体の体積抵抗率は、下記要因により下降し、ガラス管でのトリガー信号のエネルギーの消費量が増加する。つまり、ガラス管内のキセノンガスや、陰極に含浸したエミッタから見ると、トリガー信号のエネルギー量は、高温状態の硝子管で消費される。そのため、ガラス管内のキセノンガスやエミッタには、入力されたトリガー信号のエネルギーが十分に供給されない。その結果、キセノンガスの励起が不十分となるため、不発光となる。また、閃光放電管の点灯電圧が上昇する。
　そこで、本願発明者は、温度上昇に伴うホウ珪酸ガラスの電気的特性の変動が、トリガー信号の出力の減衰現象の発生の主要因であると推定している。
　さらに、本願発明者は、上記電気的特性の変動を生じる原因が、ホウ珪酸ガラス管が含有するホウ素およびアルカリ成分であるナトリウムのガラス管構造内での振る舞いに起因していると推定している。すなわち、例えばアルカリ成分であるナトリウムを含有するホウ珪酸ガラスは、温度上昇に伴い、ナトリウムのイオンのガラス管構造内での移動度が大きくなる。一方、ナトリウムのイオンは、伝導キャリアとしても機能する。そのため、ナトリウムのイオンの移動度が大きくなると、誘電率も大きくなる。つまり、比誘電率などの変動が、上記電気的特性の変動を生じさせると推定している。また、アルカリ成分は高温時にガラス管から揮発し、発光に対して種々の悪影響を及ぼす。なお、上記アルカリ成分とは、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属成分のことを意味する。以降でも同様である。
　そこで、本願発明者は、比較のために、外囲器として石英ガラスからなる石英管を採用した閃光放電管において、短時間間隔の連続発光動作を行った場合の出力の減衰現象について確認した。このとき、石英管の温度は、ホウ珪酸ガラスと同様に上昇するが、トリガー信号の出力の減衰現象は発生しなかった。
　石英ガラスは、ナトリウムに代表されるアルカリ成分を含有していない。つまり、温度が上昇しても、石英ガラスは伝導キャリアとして機能するナトリウムのイオン成分を含まない。そのため、誘電率などが大きく上昇あるいは下降変動することが無い。これにより、ガラス管は、トリガー信号のエネルギーを消費しないので、トリガー信号の出力の減衰現象が発生しないと、推測される。以上の比較結果からも、本願発明者は、ホウ珪酸ガラス中のナトリウムのイオンなどのアルカリ成分がトリガー信号の出力減衰現象の主要因であると推定している。
　なお、上記石英管（石英ガラス）を採用した閃光放電管は、主に二酸化珪素から形成される。石英ガラスは、小さい熱膨張係数と、高耐熱特性、高耐熱衝撃特性、および大きな機械的強度を備える。石英ガラスからなる閃光放電管も、通常、上記ホウ珪酸ガラス管と同様に、放電電極の電極ピンとして、高融点金属であるタングステンが採用される。
　しかし、石英管の熱膨張係数は約０．５５×１０－６・Ｋ－１で、タングステンの熱膨張係数は４．４×１０－６・Ｋ－１～４．５×１０－６・Ｋ－１である。つまり、石英管とタングステンの熱膨張係数は、著しく異なる。そのため、気密封着するために、石英管とタングステンとを加熱溶融により直接溶着すると、熱膨張係数の差により石英管に大きな歪みが発生し、クラックなどが生じる。
　そこで、従来から、上記クラックなどの発生を防止するために、以下に示す種々の方法が、提案あるいは実用化されている。
　例えば、石英管の管軸方向に熱膨張係数が順次変化する中間ガラス体を備える閃光放電管が、提案されている（例えば、特許文献１参照）。中間ガラス体は、複数の熱膨張係数の異なるガラス管を、管軸方向に順次配置して構成される。これにより、熱膨張係数の異なる石英管とタングステンとの接合を可能にしている。
　具体的には、特許文献１の閃光放電管は、複数の熱膨張係数の異なる特性を有する中間ガラス体を、予め準備する。そして、中間ガラス体のタングステンの熱膨張係数と近似するホウ珪酸ガラスから形成される端部ガラス管と、タングステンとを、まず溶着する。
　つぎに、中間ガラス体の端部ガラス管とタングステンとを加熱して気密封着する。
　同様に、中間ガラス体の石英管の熱膨張係数と近似する二酸化珪素を主成分とする端部ガラス管と、石英管とを、溶着する。
　つぎに、中間ガラス体の端部ガラス管と石英管とを加熱して気密封着する。
　これにより、石英管とタングステンとを、中間ガラス体を介して、間接的に気密封着し、クラックなどが発生しにくい閃光放電管を構成している。
　また、ナトリウムなどのアルカリ成分を含有しないガラスとして、従来から、モリブデン封着用のガラスであるアルミノシリケートガラスを用いる閃光放電管が、知られている（例えば、特許文献２参照）。アルミノシリケートガラスは、石英ガラス管と同様に、温度上昇時において、伝導キャリアとして機能する、アルカリ成分などを含まない。そのため、誘電率などが大きく変動しない、と推定される。
　特許文献２は、熱膨張係数が約５．０×１０－６・Ｋ－１～５．５×１０－６・Ｋ－１程度のホウ珪酸ガラスからなる管形バルブと、熱膨張係数が約４．０×１０－６・Ｋ－１～５．５×１０－６・Ｋ－１程度のコバールからなる電極ピンとを備えた蛍光ランプを開示している。なお、特許文献２には、ホウ珪酸ガラスにおける温度上昇に伴う、前述の減衰現象については、何ら示唆がなく、構成材料などは、単なる例示に留まっている。しかし、電極ピンの例として、例えばタングステンやモリブデンを、外囲器の例として、例えばアルミノシリケートガラスを開示している。このとき、線膨張係数（熱膨張係数）を考慮する必要性が示唆されている。さらに、閃光放電管を用いるランプおよび照明装置も開示している。
　つまり、上述したように、一般的な閃光放電管を備えた発光装置は、閃光放電管の発光動作時の発熱、特に短時間間隔の連続発光動作時における発熱の蓄積による高温状態への温度上昇によって生じるトリガー信号の出力の減衰現象などが発生する。これにより、閃光放電管が発光しない、いわゆる発光欠け（不発光）などの不具合が発生する。
　そのため、連続発光動作回数の増大を制限している。具体的には、例えば所定回数の連続発光動作後に、適宜、発光休止期間を強制的に設定して、発光動作を制御している。
　そこで、特許文献１に開示される閃光放電管は、外囲器としてアルカリ成分を含有しない石英ガラスからなる石英管を用いている。これにより、トリガー信号の出力の減衰現象の発生を防止して、連続発光動作回数の大幅な増大を可能にしている。しかしながら、上記閃光放電管は、電極ピンと、外囲器である石英管との熱膨張係数の差異を考慮して、石英管の両端部に中間ガラス体を構成する必要がある。そのため、中間ガラス体を形成する複雑な加工ステップが必要となる。その結果、閃光放電管や発光装置の大幅なコストアップを招いてしまう。
　また、特許文献２には、外囲器としてアルカリ成分を含有しないモリブデン封着用として、周知のアルミノシリケートガラスの採用が示唆されている。しかし、示唆内容は、上述したように、単なる例示に留まる。つまり、特許文献２は、アルミノシリケートガラス採用時の電極として、単にモリブデン電極を採用するという技術を開示しているだけである。
　そして、アルミノシリケートガラスの採用により、特許文献１の石英管と同様に、トリガー信号の出力の減衰現象の発生を防止して、連続発光動作回数の大幅な増大を可能にしている。しかし、電極ピンを構成するモリブデンの融点は、約２６００℃である。そのため、瞬間的に大電流が発生するアーク放電現象を利用する閃光放電管の電極へ適用する場合、融点が約３４００℃のタングステンを用いる場合に比して、耐久性などの面で不利となる。
日本国特許第５２６２９１１号公報 特開平１１－２３８４８９号公報
　本発明は、安定した短時間間隔の連続発光動作を実現できる耐久性に優れた閃光放電管および閃光放電管を備えた発光装置を提供する。
　つまり、本発明の閃光放電管は、透光性の外囲器と、外囲器の両端に、外囲器の内部にキセノンガスを封入した状態で、気密封着して設けられる陽極と陰極からなる一対の放電電極と、トリガー信号を出力するトリガー回路と、外囲器の外表面に形成され、トリガー信号が印加されるトリガー電極を備える。一対の放電電極は、相対向して外囲器内に設けられるタングステンピンを有する。さらに、外囲器は、一対の放電電極で気密封着して形成される気密空間を囲む最大領域未満で、一対の放電電極のタングステンピン間で形成されるアーク放電空間を囲む最小領域以上の、発光動作時に高温状態となる中央領域を、石英ガラスを除くアルカリフリーガラスで、アルカリ成分を含まない、あるいは所定量以下のアルカリ成分を含むアルカリフリー領域として、備える。そして、トリガー電極は、アルカリフリー領域に配置される。
　この構成によれば、外囲器の中央領域における比誘電率などの電気的特性の大きな変動を抑制できる。これにより、外囲器の中央領域での、トリガー信号のエネルギーの消費を低減できる。その結果、トリガー信号の出力の減衰現象の発生を防止して、短時間間隔の連続発光動作回数を増大できる。
　さらに、相対向するタングステンピンを介して、短時間間隔の連続発光動作によって外囲器が高温状態に移行しても、タングステンピンの劣化を防止できる。これにより、電極劣化に起因する不発光などの発生を、さらに抑制できる。
　つまり、まず、トリガー信号の出力減衰が生じると、キセノンガスの励起が不十分になる。その状態で発光させると、励起不十分な状態で無理やりガラス管内を絶縁破壊し放電させるために、高い電位まで溜め込んだ電子の放出が必要となる。このとき、電子を放出し放電した場合、増加した電子の衝突エネルギーにより、陽極は溶融しやすくなる。一方、陰極は、増加した電子の衝突により生じたキセノンイオンと短間隔連続発光による高温化でホウケイ酸ガラスから揮発析出し、分解したアルカリ成分イオンによるイオン衝突が起こる。そのため、タングステンピンの放電面の先端と焼結電極の放電面の角が溶融すると、推測している。さらに、ホウケイ酸ガラスのアルカリ成分の揮発物が電極に付着すると、タングステンピンの先端部の局部が酸化し融点が下がる。そのため、タングステンピンは、さらに溶けやすくなる。
　そこで、上記構成とすることにより、耐久性に優れ、短時間間隔の連続発光動作回数を増やすことができる閃光放電管を得られる。
　また、本発明の発光装置は、上記閃光放電管を光源負荷として備える。
　この構成によれば、耐久性に優れ、短時間間隔の連続発光動作回数を増やすことができる閃光放電管を光源として用いる。これにより、アーク放電現象に対する耐久特性、短時間間隔の連続発光動作特性（繰り返し発光特性）に優れた発光装置を提供できる。
図１は、本発明の実施の形態にかかる閃光放電管を示す概略図である。 図２Ａは、同実施の形態にかかる閃光放電管の陽極の製造ステップの一例を示す概略図である。 図２Ｂは、同実施の形態にかかる閃光放電管の陽極の製造ステップの一例を示す概略図である。 図３Ａは、同実施の形態にかかる閃光放電管の陰極の製造ステップの一例を示す概略図である。 図３Ｂは、同実施の形態にかかる閃光放電管の陰極の製造ステップの一例を示す概略図である。 図４Ａは、同実施の形態にかかる閃光放電管の外囲器の製造ステップの一例を示す概略図である。 図４Ｂは、同実施の形態にかかる閃光放電管の外囲器の製造ステップの一例を示す概略図である。 図５は、同実施の形態にかかる閃光放電管の製造ステップの一例を示す概略図である。 図６は、同実施の形態にかかる閃光放電管を短間隔連続発光させた場合の長手方向における概略温度分布図である。 図７は、本発明の実施の形態にかかる閃光放電管を用いた発光装置の一例であるストロボ装置を示す概略構成図である。
　以下、本発明の実施の形態にかかる閃光放電管について、図１を参照しながら説明する。
　図１は、本発明の実施の形態にかかる閃光放電管を示す概略図である。
　図１に示すように、本実施の形態の閃光放電管１は、外囲器２と、外囲器２の両端に配置され、一対の放電電極を構成する陽極Ａと陰極Ｃを備える。外囲器２の内部は、キセノンガス３を封入した状態で、陽極Ａと陰極Ｃからなる一対の放電電極を介して気密封着される。
　陽極Ａは、陽極ビード４と、電極ピンを構成するタングステンピン６と、外部ピン１０を備える。陰極Ｃは、陰極ビード５と、電極ピンを構成するタングステンピン７と、焼結電極１１と、外部ピン１２を備える。キセノンガス３は、陽極Ａと陰極Ｃからなる一対の放電電極を気密封着して形成される、外囲器２の内部の気密空間Ｘ内に封入される。
　外囲器２は、第１外囲器部８と、第２外囲器部９とから構成される。第１外囲器部８は、陽極Ａと陰極Ｃとを構成する一対の放電電極のタングステンピン６、７間であるアーク放電空間Ｙを含む空間を形成する。第２外囲器部９は、第１外囲器部８の少なくとも一端に連接される接合ガラス管で構成される。なお、本実施の形態では、陰極Ｃ側にのみ、第２外囲器部９を構成した例で図示している。
　第１外囲器部８は、石英ガラスを除く、アルカリ成分を含まない、あるいは所定量以下（例えば、許容される不純物として、アルカリ金属成分は０．１ｗｔ％以下）のアルカリ成分を含む、アルカリフリーガラスである、例えばアルミノシリケートガラス管で構成される。アルミノシリケートガラス管としては、例えばＳＣＨＯＴＴ社製のＧｌａｓｓ８２５３などが例示される。つまり、第１外囲器部８は、アルカリフリー領域を形成する。
　また、第２外囲器部９の接合ガラス管は、例えば軟化点（例えば、７００から８３０℃程度の範囲）が低くなるように、アルカリ成分を含んで設計されたホウ珪酸ガラス管で構成される。そこで、ホウ珪酸ガラス管としては、軟化点が７７５℃の例えばＳＣＨＯＴＴ社製のＧｌａｓｓ８４８７などが例示される。
　なお、アルミノシリケートガラス管自体は、上述したように、周知のガラス管である。つまり、アルミノシリケートガラス管は、アルカリ成分を殆ど含んでいない。具体的な成分組成は、ＳＣＨＯＴＴ社のＧｌａｓｓ８２５３によれば、酸化アルミニウムを１６．５ｗｔ％、二酸化珪素を１６．５ｗｔ％、アルカリ土類金属の酸化物として、酸化カルシウムを１３ｗｔ％、酸化バリウムを８ｗｔ％、アルカリ酸化物である酸化ナトリウムを０．０２ｗｔ％未満、などを含んで構成されている。さらに、Ｇｌａｓｓ８２５３は、アルカリ酸化物の含有量が、合計でも０．０３ｗｔ％未満となるように設定されている。
　また、ガラス８２５３の特性は、軟化点が約１０００℃、熱膨張係数が４．７×１０－６・Ｋ－１である。つまり、ガラス８２５３の軟化点は、アルカリ成分を含有しているホウ珪酸ガラスの約７００～８３０℃よりも高い。また、ガラス８２５３の熱膨張係数は、ホウ珪酸ガラスの３．２～４．１×１０－６・Ｋ－１および石英ガラスの０．５５×１０－６・Ｋ－１よりも大きい。
　陽極Ａは、上述したように、陽極ビード４が溶着されるタングステンピン６と、タングステンピン６に溶接された外部ピン１０で構成される。なお、タングステンピン６は、熱膨張係数が４．４～４．５×１０－６・Ｋ－１で、融点が約３４００℃と極めて高い特性を有する。陽極ビード４は、周知のホウ珪酸ガラス、例えばＳＣＨＯＴＴ社製のＧｌａｓｓ８４８７などで構成される。外部ピン１０は、融点が１４５５℃程度の、例えば純ニッケル、または鉄ニッケルやマンガンニッケルなどのニッケル系金属で形成され、外部との接続端子を構成する。なお、外部ピン１０は、閃光放電管のガラスと封着せず、管外に設置されるため、特にガラス側の膨張係数と合わせる必要はない。
　さらに、陽極ビード４は、第１陽極ビード４ａと、第２陽極ビード４ｂから構成される。第１陽極ビード４ａは、タングステンピン６に対して、直接溶着されて配置される。第２陽極ビード４ｂは、第１陽極ビード４ａの外側に溶着されて配置される。このとき、第２陽極ビード４ｂの端面４ｂｂ（図５参照）の外径は、アルミノシリケートガラス管からなる第１外囲器部８の外径と同一を含む略等しい値となるように形成される。そして、後述するように、端面４ｂｂを介して、第１外囲器部８の端面８ａ（図５参照）の厚み（肉厚）部分と溶融接合される。これにより、第１外囲器部８とタングステンピン６との気密封着を間接的に実現する。
　つまり、上記陽極ビード４の二重構造は、まず、アルミノシリケートガラス管の端面８ａと第２陽極ビード４ｂを封着することにより、封着の信頼性を高めることができる。さらに、アルミノシリケートガラス管内に嵌まるサイズの第１陽極ビードを設けることにより、陽極Ａをアルミノシリケートガラス管の中心軸に、容易に合わせることができる。そこで、上記の二重構造が用いられる。より具体的には、熱膨張率の異なるガラスを接合する場合、管軸方向での接合が気密封着に対する信頼性を高めることができる。そのため、第１外囲器部８の端面８ａと第２陽極ビード４ｂの端面４ｂｂを管軸方向で意図的に接合している。すなわち、従来のビードの側面とガラス管の内面との異種ガラス接合の場合、タングステンピンからビードを引き剥がす円周方向に歪応力が発生して、タングステンピンとビードを剥離させようとする。そのため、陽極ビード４の端面とアルミノシリケートガラス管の端面を管軸方向で接合する。これにより、タングステンピン６と陽極ビード４の剥離を防ぐことができる。なお、１つのビードで陽極ビードを構成し、その端面とガラス管の端面とを気密封着することも可能である。しかし、本実施の形態では、封着加工時において、ガラス管の内径の円周方向に対して、タングステンピン６を管軸方向の中心に設置し易くするために、第１陽極ビード４ａを設け、二重構造の陽極ビード４構成としている。
　陰極Ｃは、上述したように、陰極ビード５と、タングステンピン７と、焼結電極１１と、外部ピン１２とから構成される。タングステンピン７は、陰極ビード５が気密溶着されて配置される。焼結電極１１は、タングステンピン７の先端側（陽極Ａと対向する側）に、例えばカシメ工法などで取り付けられる。外部ピン１２は、タングステンピン７に溶接され、外部との接続端子を構成する。なお、陰極Ｃを構成する陰極ビード５、タングステンピン７および外部ピン１２も、陽極Ａと同様に、それぞれ、ホウ珪酸ガラス、タングステン、ニッケル系金属で構成される。このとき、陰極ビード５の側面部５ａは、第２外囲器部９の内径と略等しい外径を有する。そして、後述するように、側面部５ａを介して、第２外囲器部９の内周面９ｃに溶融接合される。これにより、第２外囲器部９とタングステンピン７との気密封着を間接的に実現する。
　また、上記第１外囲器部８は、透明導電性被膜１３ａと、トリガー電極１３を備える。透明導電性被膜１３ａは、例えば第１外囲器部８の端部領域を除く外表面の、例えば半周程度の領域に、少なくともアーク放電空間Ｙの長手方向に沿って形成される。トリガー電極１３は、透明導電性被膜１３ａの一方の端部（例えば、陰極Ｃ側の端部）に巻回した、例えば金属導線を導電ペイントで固定されるトリガーバンド１３ｂで構成される。
　以上のように、本実施の形態の閃光放電管１が構成される。
　以下に、本発明の実施の形態にかかる閃光放電管１の製造方法の一例について、図２Ａから図５を参照しながら、説明する。
　図２Ａおよび図２Ｂは、陽極Ａの製造ステップの一例を示す概略図である。図３Ａおよび図３Ｂは、陰極Ｃの製造ステップの一例を示す概略図である。図４Ａおよび図４Ｂは、外囲器２の製造ステップの一例を示す概略図である。図５は、図２Ａから図４Ｂの製造ステップで製造した陽極Ａと陰極Ｃを用いて、本実施の形態の閃光放電管を製造する製造ステップの一例を示す概略図である。
　図２Ａに示すように、陽極Ａは、まず、熱膨張係数が４．４～４．５×１０－６・Ｋ－１のタングステンピン６に、ニッケル系金属からなる外部ピン１０を溶接する。このとき、図２Ａに示すように、例えば外部ピン１０の溶接面に、第２陽極ビード４ｂの内径より大きい段差部を設けることが好ましい。これにより、陽極Ａの陽極ビード４の位置を容易に決めることができる。
　つぎに、タングステンピン６に、中空円筒形状に形成された熱膨張係数が３．２～４．１×１０－６・Ｋ－１のホウ珪酸ガラスからなる陽極ビード４（第１陽極ビード４ａと第２陽極ビード４ｂ）を、例えば下方（矢印方向）に移動させて挿通させる。その後、図２Ｂに示すように、ビード加熱用のバーナーＢ１でタングステンピン６と陽極ビード４を加熱して、溶融接合する。これにより、陽極Ａが形成される。
　同様に、図３Ａに示すように、陰極Ｃは、まず、熱膨張係数が４．４～４．５×１０－６・Ｋ－１のタングステンピン７に、ニッケル系金属からなる外部ピン１２を溶接する。図３Ａに示すように、例えば外部ピン１０の溶接面に、陰極ビード５の内径より大きい段差部を設けることが好ましい。これにより、陰極Ｃの陰極ビード５の位置を容易に決めることができる。
　つぎに、タングステンピン７に、中空円筒形状に形成された熱膨張係数が３．２～４．１×１０－６・Ｋ－１のホウ珪酸ガラスからなる陰極ビード５を、例えば下方（矢印方向）に移動させて挿通させる。その後、図３Ｂに示すように、ビード加熱用のバーナーＢ２でタングステンピン７と陰極ビード５を加熱して、溶融接合する。
　さらに、例えばタンタル、ニオブ、ジルコニウム、ニッケルなどの高融点金属の粉末を焼結した焼結電極１１を、例えばカシメ工法を用いて、タングステンピン７の先端近傍に取り付ける。これにより、陰極Ｃが形成される。
　このとき、陽極Ａおよび陰極Ｃを構成するタングステンピン６、７と、陽極ビード４および陰極ビード５との熱膨張係数の差は小さく、具体的には１×１０－６・Ｋ－１以下になるように設定している。これにより、加熱による溶融接合時における熱膨張係数の差に基づく不都合の発生を未然に防止している。
　つぎに、図４Ａに示すように、アルミノシリケートガラス管からなる第１外囲器部８と、アルカリ成分を含むホウ珪酸ガラス管からなり、第１外囲器部８の内外径と同一を含む略等しい内外径を有する第２外囲器部９とを、例えば図中に示す下方（矢印方向）に移動させて、端面８ａと端面９ａとを当接させる。そして、端面８ａと端面９ａを当接させた状態で、例えば図４Ｂに示すように、バーナーＢ３で、加熱して溶融接合する。これにより、外囲器２が形成される。
　このとき、第１外囲器部８を形成するアルミノシリケートガラス管の熱膨張係数（４．６×１０－６・Ｋ－１）と、第２外囲器部９を形成するホウ珪酸ガラス管の熱膨張係数（３．２～４．１×１０－６・Ｋ－１）との差は、概ね１×１０－６・Ｋ－１前後である。そのため、第１外囲器部８の内周面８ｂに第２外囲器部９の外周面９ｂを挿入して径方向で溶融接合すると、両者の熱膨張係数の差により、クラックなどの不具合を生じる虞がある。
　そこで、本実施の形態では、第１外囲器部８の端面８ａの厚み（肉厚）と、第２外囲器部９の端面９ａの厚み（肉厚）の部分を介して、管軸方向に溶融接合する。これにより、両者の熱膨張係数の差に起因する不具合の発生を、大幅に抑制することができる。
　つぎに、図１に示すように、外囲器２の第１外囲器部８の外周面８ｃの所定領域に、例えば酸化スズなどの透明導電性被膜１３ａからなるトリガー電極１３を形成する。透明導電性被膜１３ａは、例えば蒸着法などの周知の方法で形成される。トリガー電極１３には、内部に封入されるキセノンガスを励起する、トリガー電圧が印加される。なお、第１外囲器部８の外周面８ｃの所定領域とは、具体的には、第２外囲器部９を構成するホウ珪酸ガラスと接する端部領域を除いた領域である。
　つぎに、図５に示すように、図２Ａから図４Ｂに示す方法で製造した陽極Ａおよび陰極Ｃなどを、以下のように外囲器２と組み合わせる。
　具体的には、まず、陽極Ａを、図中の矢印Ａ１で示す下方に移動させる。そして、陽極Ａの陽極ビード４の第２陽極ビード４ｂの端面４ｂｂと、外囲器２の第１外囲器部８の端面８ａとを当接させる。その後、当接箇所を、例えばバーナーＢ４で加熱する。これにより、第２陽極ビード４ｂの端面４ｂｂと第１外囲器部８の端面８ａとを、溶融接合する。その結果、陽極Ａは、第１外囲器部８を介して、外囲器２に気密封着される。
　つぎに、陰極Ｃを、図中の矢印Ａ２で示す上方に移動させる。そして、陰極Ｃの陰極ビード５の側面部５ａを、外囲器２の第２外囲器部９の内周面９ｃに沿って、内部に挿入する。
　つぎに、挿入した状態で、外囲器２の内部に所望量のキセノンガス３（図１参照）を充填させながら、例えばバーナーＢ５で第２外囲器部９を加熱する。これにより、陰極Ｃの陰極ビード５の側面部５ａと、第２外囲器部９の内周面９ｃとが溶融接合される。その結果、陰極Ｃは、外囲器２（第２外囲器部９）に気密封着される。
　つぎに、特に図示していないが、陽極Ａの外部ピン１０および陰極Ｃの外部ピン１２を所望の長さに設定するステップや、外部ピン１０、１２に対して予備半田を施すステップを実行する。
　さらに、図１に示すように、第１外囲器部８に形成される透明導電性被膜１３ａの陰極Ｃ側の端部に、透明導電性被膜１３ａとともにトリガー電圧が印加されるトリガー電極を構成するトリガーバンド１３ｂを設けるステップなどを必要に応じて行う。
　上記ステップにより、図１に示す、本実施の形態の閃光放電管１が形成される。
　以上で述べたように、本実施の形態にかかる閃光放電管は、複雑な加工ステップを必要とする中間ガラス体や段継ぎガラス管などを用いることなく構成される。そのため、閃光放電管１の製造ステップを簡素化できる。その結果、閃光放電管１を安価に提供できる。
　以下に、本実施の形態の閃光放電管１を短時間間隔で連続発光させた場合の温度分布について、図６を用いて説明する。
　図６は、同実施の形態にかかる閃光放電管を短間隔連続発光させた場合の長手方向における概略温度分布図である。
　なお、図６に示す温度分布は、０．８ｓ間隔で、例えば数ｍｓの時間で発光する動作を、２５０回実行させる連続発光動作条件で測定した。
　つまり、図６は、上記構成の閃光放電管を０．８ｓ間隔で２５０回連続発光させた場合における、管軸（長手）方向の概略温度分布を示している。
　図６から、閃光放電管の最高到達温度は、７００℃を超える高温に達することがわかる。
　また、一対の放電電極間で、アーク放電が発生するアーク放電空間Ｙにおける管軸方向の温度分布は、ほぼ約７００℃前後の高温で均一の分布に維持されることがわかる。
　さらに、陽極Ａの陽極ビード４と陰極Ｃの陰極ビード５を含む、いわゆる封着部近傍の温度分布は、アーク放電空間Ｙより低いが、約４００℃～５５０℃の高温であることがわかる。このとき、陽極Ａ側の温度は、陰極Ｃ側の封止部近傍の温度より高温であることがわかる。
　なお、本実施の形態では、キセノンガスが封入される気密空間Ｘ内における陽極Ａを構成するタングステンピン６を、比較的長尺で構成している。そのため、タングステンピン６の中央部付近に、温度下降領域が生じていることがわかる。
　なお、温度下降領域は、放電により加熱されたタングステンピンとガラス管の内径との空間距離があるために発生する。つまり、温度下降領域の熱伝導は、放電によるタングステンピンの加熱、キセノンガス、ガラス管の内面から外面への熱伝導になる。一方、陽極ビード４とガラス管との封着面は、タングステン、陽極ビード４およびガラス管の封着部への熱伝導となる。この差により、温度下降領域が発生する。
　また、陰極Ｃ近傍においても、トリガーバンド１３ｂの形成領域に温度下降領域が発生することもわかる。これは、陰極Ｃ側において、焼結電極１１を設置するガラス管の外面にトリガーワイヤー線などを巻きつけ、銀ペイントで固着している。そのため、トリガーワイヤー線などを介して、空気中に放熱される。これにより、さらに温度の低く領域が形成される。
　そのため、従来の閃光放電管の外囲器の場合、アーク放電が発する４００℃以上の高温状態となる領域を、アルカリ成分を含むホウ珪酸ガラスで形成すると、上述したように、ホウ珪酸ガラスのアルカリ成分によるトリガー信号の減衰現象が起こると考えられる。つまり、ホウ珪酸ガラスで形成した領域に、トリガー信号を供給すると、ホウ珪酸ガラスによるトリガー信号のガラス管によるエネルギーの消費が発生する。そのため、トリガー信号の出力が減衰する。これにより、発光欠け（不発光）を生じる虞がある。
　しかし、本実施の形態の閃光放電管は、高温状態となる領域のうちの、アーク放電空間Ｙおよびキセノンガスが封入される気密空間Ｘを囲む領域の一部を、アルミノシリケートガラス管からなる第１外囲器部８でアルカリフリー領域を形成する。さらに、トリガー電極１３を第１外囲器部８（アルカリフリー領域）に形成する。これにより、第１外囲器部８における、アルカリ成分に起因するトリガー信号のエネルギーの消費が防止される。
　つまり、本実施の形態は、放電電極であるタングステンピンと、外囲器を構成するアルミノシリケートガラス管とを、タングステンピンと膨張係数が合う封着用ガラスであるホウ珪酸ガラスによる接合ガラス管を介在させて気密封着する構成としている。このとき、従来のように、ホウ珪酸ガラスにトリガー電極を形成してトリガー信号が印加すると、高温時において、ホウ珪酸ガラス領域でエネルギーの消費が生じる。そこで、本実施の形態では、トリガー電極をホウ珪酸ガラス領域ではなく、アルカリフリー領域に形成する。つまり、ホウ珪酸ガラス領域にトリガー信号が印加されないように構成する。これにより、トリガー信号の出力の減衰を抑制して、発光欠けなどの不発光を防止している。上記効果は、短間隔連続発光させた結果を示す図６の温度分布により確認できる。これにより、アルカリフリー領域とトリガー電極の領域とを、発光により高温になる領域に一致させる必要があることが確認できる。
　なお、本実施の形態は、上記の実施の形態に限定されない。
　例えば、陽極Ａの気密封着工法やキセノンガスの封入工法などについては、以下のように種々変更することができることはいうまでもない。
　つまり、上記実施の形態では、第１外囲器部８の一端にのみ第２外囲器部９を溶融接合する構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、第１外囲器部８の両端に第２外囲器部９を形成してもよい。そして、陽極Ａを、第２外囲器部９を介して溶融接合してもよい。この場合、陽極Ａの陽極ビード４は、その外径を陰極ビード５と同様に第２外囲器部９の内径未満で形成する必要がある。これにより、陽極ビード４の外周面は、対応する第２外囲器部９の内周面９ｃと溶融接合される。その結果、上記同様の効果が得られる。
　また、上記実施の形態では、外囲器２を、第１外囲器部８および第２外囲器部９で構成する例で説明したが、これに限られない。例えば、外囲器２を第１外囲器部８のみで構成してもよい。この場合、陽極Ａの陽極ビード４および陰極Ｃの陰極ビード５の外径を、第１外囲器部８の内径未満に形成する。さらに、第１外囲器部８を管軸方向に、例えば内径の２倍以上の寸法を有するように長尺化して形成する。そして、陽極ビード４と陰極ビード５のそれぞれの側面部を、対応する第１外囲器部８の内周面に沿って挿入し、溶融接合することが好ましい。これにより、同様の効果が得られる。
　また、上記実施の形態では、陽極ビード４を第１陽極ビード４ａと第２陽極ビード４ｂで構成する例で説明したが、これに限られない。例えば、陽極ビード４を第２陽極ビード４ｂのみで形成し、タングステンピン６と直接溶着してもよい。これにより、簡略な構成で、同様の効果が得られる。
　また、上記実施の形態では、陰極Ｃを外囲器２の内部にキセノンガス３を封入しながら、バーナーＢ５で気密封着する例で説明したが、これに限られない。例えば、カーボンヒーターを用いて気密封着してもよい。この場合、具体的には、バーナーＢ５を除く図５に示す陽極Ａが封着された外囲器２と陰極Ｃおよびカーボンヒーターとを、所定圧力のキセノンガスを充填できる作業空間を備える真空容器内に配置する。そして、真空容器内で、キセノンガスの充填、並びにカーボンヒーターによる陰極Ｃの陰極ビード５と外囲器２の第２外囲器部９間の溶融接合を行う。
　さらに、例えば外囲器２に連接して設けた排気管を介して外囲器２内の排気およびキセノンガス封入を行った後、排気管をチップオフする周知の工法で気密封着してもよい。この場合、外囲器２を、接合ガラス管である第２外囲器部９を接合せずに、第１外囲器部８のみで構成する。さらに、陰極Ｃを、端部外径を含む陰極ビード５の構成を陽極ビード４の構成と同様の構成とする。これにより、陽極Ａと同様に、第１外囲器部８の一端に、その厚みを介して陰極ビード５を直接溶融接合することが好ましい。
　また、本実施の形態では、トリガー電極１３を透明導電性被膜１３ａとトリガーバンド１３ｂとで構成する例で説明したが、これに限られない。例えば、透明導電性被膜のみ、あるいはトリガーバンドと第１外囲器部８に巻回された金属線とからなる構成などでトリガー電極１３を構成してもよい。
　また、本実施の形態では、アルカリフリー領域を第１外囲器部８の範囲に形成する例で説明したが、これに限られない。例えば、発光動作によって高温となる領域の全てをアルカリフリー領域としてもよい。これにより、封着方式によらず、同様の効果が得られる。しかし、本実施の形態のように、タングステンピン６、７と、第１外囲器のアルミノシリケートガラス管とを、ホウ珪酸ガラスの陽極ビード４および陰極ビード５を介在させて気密封着する構成の場合、温度上昇により電気的特性が変動するホウ珪酸ガラスと溶融接合される領域を避けて、アルカリフリー領域を構成することが望ましい。
　具体的には、まず、陽極ビード４、陰極ビード５を含む、いわゆる封着部を除く領域であるキセノンガスが封入される気密空間Ｘを最大領域とする。一方、トリガー信号は放電電極の周囲を含んで印加する必要があることを考慮して、一対の放電電極のタングステンピン６、７の先端間であるアーク放電空間Ｙを囲む領域を最小領域とする。そして、アルカリフリー領域を、高温度になる、最小領域以上で、最大領域未満の範囲とする中央領域に形成する。そこで、本実施の形態では、図１に示すアルカリフリー領域を、上述した一対の放電電極間であるアーク放電空間Ｙと、アーク放電空間Ｙに連なる気密空間Ｘの一部を囲む領域として形成している。
　以上のように、本実施の形態の閃光放電管１が形成される。
　以下に、本発明の実施に形態にかかる発光装置の一例について、図７を参照しながら、説明する。
　図７は、本発明の実施の形態にかかる閃光放電管１を備える発光装置の一例であるストロボ装置Ｓを示す概略構成図である。
　図７に示すように、本実施の形態の発光装置の一例であるストロボ装置Ｓは、本体１４と、本体１４内部に、上述の閃光放電管１、反射傘１６、光学部材１７、光学制御部１８、発光動作制御部１９などを備えて構成される。閃光放電管１は、被写体１５などを照明する照明用光源となる。反射傘１６は、閃光放電管１が発光する光を被写体１５方向に向けて導く。光学部材１７は、閃光放電管１と被写体１５の間に配置され、短波長領域の光、例えば４００ｎｍ以下の光を遮断する。光学制御部１８は、光学部材１７を介して入射する光の射出方向、射出角度などを制御する。発光動作制御部１９は、閃光放電管１の発光動作を制御する。
　ストロボ装置Ｓは、閃光放電管１が発光動作を行う場合、発光動作制御部１９で制御されて、以下のように動作する。
　まず、閃光放電管１から射出される光は、直接、および反射傘１６によって反射されて光学部材１７に到達する。到達した光は、光学部材１７で短波長領域の光が遮断される。そのため、例えば４００ｎｍ以下の波長の光を含まない光として、光学部材１７から出射する。出射した光は、光学制御部１８で、例えば照射角度などが制御されて、被写体１５に照射される。
　このとき、本実施の形態のストロボ装置Ｓは、光源として本実施の形態の閃光放電管１を備えている。具体的には、閃光放電管１は、電極ピンとしてタングステンピンを用い、また短時間間隔の連続発光動作で高温となる外囲器の適切な領域に石英ガラス以外のアルカリフリーガラスを用いて構成している。これにより、安価な構成の閃光放電管１で、トリガー信号の出力の減衰を抑制し、例えば発光欠け（不発光）の発生を低減している。つまり、安定した短時間間隔の連続発光動作を、安価に実現する耐久性に優れた閃光放電管１を用いている。その結果、発光寿命耐久特性、並びに短時間間隔の繰り返し発光耐久特性が大幅に向上したストロボ装置Ｓを実現できる。
　なお、本実施の形態の発光装置として、ストロボ装置Ｓを例に説明したが。これに限定されない。例えば、橋梁・高層ビルなどの高所に設置されている航空機障害灯、航空機やパトカーなどの緊急自動車に搭載される警光灯などの各種発光装置の光源として、上記閃光放電管を用いてもよい。
　以上で説明したように、本発明の閃光放電管は、透光性の外囲器と、外囲器の両端に、外囲器の内部にキセノンガスを封入した状態で、気密封着して設けられる陽極と陰極からなる一対の放電電極と、トリガー信号を出力するトリガー回路と、外囲器の外表面に形成され、トリガー信号が印加されるトリガー電極を備える。一対の放電電極は、相対向して外囲器内に設けられるタングステンピンを有する。さらに、外囲器は、一対の放電電極で気密封着して形成される気密空間を囲む最大領域未満で、一対の放電電極のタングステンピン間で形成されるアーク放電空間を囲む最小領域以上の、発光動作時に高温状態となる中央領域を、石英ガラスを除くアルカリフリーガラスでアルカリ成分を含まない、あるいは所定量以下のアルカリ成分を含むアルカリフリー領域として、備える。そして、トリガー電極を、アルカリフリー領域に配置する構成としてもよい。
　この構成によれば、外囲器の中央領域における比誘電率などの電気的特性の大きな変動を抑制できる。これにより、外囲器の中央領域での、トリガー信号のエネルギーの消費を低減できる。その結果、トリガー信号の出力の減衰現象の発生を防止して、短時間間隔の連続発光動作回数を増大できる。
　さらに、相対向するタングステンピンを介して、短時間間隔の連続発光動作によって外囲器が高温状態に移行しても、タングステンピンの劣化を防止できる。これにより、電極劣化に起因する不発光などの発生を、さらに抑制できる。
　つまり、上記構成によれば、耐久性に優れ、短時間間隔の連続発光動作回数を増やすことができる閃光放電管が得られる。
　また、本発明の閃光放電管の外囲器は、少なくともアーク放電領域を囲んで形成されるアーク放電空間をアルカリフリー領域として形成する石英ガラス管以外のアルカリフリーガラスからなるアルカリフリーガラス管と、アルカリフリーガラス管の内外径と同一を含む略等しい内外径を有し、アルカリフリーガラス管の少なくとも一端の端面に溶融接合されるホウ珪酸ガラスからなる接合ガラス管とを有する。さらに、閃光放電管は、アルカリフリーガラス管の両端部を除く外表面に形成されるトリガー電極と、陽極を形成するタングステンピンを含む放電電極にアルカリフリーガラス管の外径と略等しい外径を有する端面部を形成するように気密溶着され、アルカリフリーガラス管の一端に端面部を介して溶融接合されるホウ珪酸ガラスからなる陽極ビードを備える。そして、陽極の先端部に固着される焼結電極とともに、陰極を形成するタングステンピンを含む放電電極に接合ガラス管の内径と略等しい外径を有する側面部を形成するように気密溶着され、接合ガラス管内に側面部を介して溶融接合されるホウ珪酸ガラスからなる陰極ビードとを備える構成としてもよい。
　この構成によれば、陽極ビードおよび接合ガラス管は、アルカリフリーガラス管の端面の厚み部分と溶着される。これにより、アルカリフリーガラス管の径方向ではなく管軸方向で溶着される。その結果、溶着される部材間の熱膨張係数の差に起因して生じる、例えば剥離現象によるリークなどの発生を大幅に抑制できる。
　さらに、陰極と外囲器との気密封着作業を、従来と同様のホウ珪酸ガラスからなる接合ガラス管を介して実施できる。そのため、気密封着作業における設備・作業条件などを、従前と同様に設定できる。これにより、高い特性を備える閃光放電管を、生産性を低下させることなく形成できる。
　また、本発明の閃光放電管は、アルカリフリーガラス管を、アルミノシリケートガラス管で構成してもよい。
　この構成によれば、アルミノシリケートガラス管はホウ珪酸ガラス管より軟化点が高いために、加工作業の温度が高くなるが、石英ガラス管の加工温度よりははるかに低い温度で加工できる。そのため、陽極および陰極の気密封着ステップの作業性を、中間ガラス体などが必要な石英ガラス管を用いる閃光放電管と比して、向上させることができる。
　また、本発明の閃光放電管は、トリガー電極をアルカリフリー領域の両端部を除く、外囲器の外表面に設けてもよい。
　また、本発明の閃光放電管は、トリガー電極を透明導電性被膜で形成してもよい。
　これらの構成によれば、トリガー電極でのエネルギーの消費を低減しながら、従前と同様のトリガー電圧の印加構成を実現できる。
　また、本発明の発光装置は、上記閃光放電管を光源負荷として備えてもよい。
　この構成によれば、耐久性に優れ、短時間間隔の連続発光動作回数を増やすことができる閃光放電管を光源として用いる。これにより、アーク放電現象に対する耐久特性、短時間間隔の連続発光動作特性（繰り返し発光特性）に優れた発光装置を提供できる。
　本発明は、安価で、高い発光に対する耐久特性、並びに短時間間隔の繰り返し発光耐久特性が要望される閃光放電管や、それを備える発光装置などの分野に適用できる。
　１　　閃光放電管
　２　　外囲器
　３　　キセノンガス
　４　　陽極ビード
　４ａ　　第１陽極ビード
　４ｂ　　第２陽極ビード
　４ｂｂ，８ａ，９ａ　　端面
　５　　陰極ビード
　５ａ　　側面部
　６，７　　タングステンピン
　８　　第１外囲器部
　８ｂ，９ｃ　　内周面
　８ｃ，９ｂ　　外周面
　９　　第２外囲器部
　１０，１２　　外部ピン
　１１　　焼結電極
　１３　　トリガー電極
　１３ａ　　透明導電性被膜
　１３ｂ　　トリガーバンド
　１４　　本体
　１５　　被写体
　１６　　反射傘
　１７　　光学部材
　１８　　光学制御部
　１９　　発光動作制御部

Claims (6)

  1. 透光性の外囲器と、
    前記外囲器の両端に、前記外囲器の内部にキセノンガスを封入した状態で、気密封着してなる陽極と陰極からなる一対の放電電極と、
    トリガー信号を出力するトリガー回路と、
    前記外囲器の外表面に形成され、前記トリガー信号が印加されるトリガー電極と、を備え、
    前記一対の放電電極は、相対向して前記外囲器内に設けられるタングステンピンを、有し、
    前記外囲器は、前記一対の放電電極で気密封着して形成される気密空間を囲む最大領域未満で、前記一対の放電電極の前記タングステンピン間で形成されるアーク放電空間を囲む最小領域以上の、発光動作時に高温状態となる中央領域を、石英ガラスを除くアルカリフリーガラスで、アルカリ成分を含まない、あるいは所定量以下のアルカリ成分を含むアルカリフリー領域として、備え、
    前記トリガー電極は、前記アルカリフリー領域に配置される閃光放電管。
  2. 前記外囲器は、少なくとも前記アーク放電領域を囲んで形成されるアーク放電空間をアルカリフリー領域として形成する石英ガラス以外のアルカリフリーガラスからなるアルカリフリーガラス管と、
    前記アルカリフリーガラス管の内外径と同一を含む略等しい内外径を有し、前記アルカリフリーガラス管の少なくとも一端の端面に溶融接合されるホウ珪酸ガラスからなる接合ガラス管と、
    前記陽極を形成する前記タングステンピンを含む前記放電電極に前記アルカリフリーガラス管の外径と略等しい外径を有する端面部を形成するように気密溶着され、前記アルカリフリーガラス管の一端に前記端面部を介して溶融接合されるホウ珪酸ガラスからなる陽極ビードと、
    前記陽極の先端部に固着される焼結電極と共に前記陰極を形成する前記タングステンピンを含む前記放電電極に前記接合ガラス管の内径と略等しい外径を有する側面部を形成するように気密溶着され、前記接合ガラス管内に前記側面部を介して溶融接合されるホウ珪酸ガラスからなる陰極ビードと、
    を備えて構成される請求項１に記載の閃光放電管。
  3. 前記アルカリフリーガラス管は、アルミノシリケートガラス管である請求項２に記載の閃光放電管。
  4. 前記トリガー電極は、前記アルカリフリー領域の両端部を除く、前記外囲器の外表面に設けられる請求項１に記載の閃光放電管。
  5. 前記トリガー電極は、透明導電性被膜である請求項４に記載の閃光放電管。
  6. 請求項１に記載の閃光放電管を光源負荷として備える発光装置。
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