世界最小尺寸闪烁氙灯开拓应用新希望
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在世界芸芸的闪烁氙灯中如今有一张十分显眼的面孔,并且因其稳定性和长寿命已经获得高度认可,那就是世界上最小的电池供电的滨松2W闪烁氙灯模块L12336系列。
这张世界上最小的“面孔”已经出现在滨松的闪烁氙灯阵列中,闪烁氙灯是由充满高压氙气的玻璃封装组成。这是一个具有特殊的立方形外形的2W闪烁氙灯模块,并能够在电池电源下工作。现在让我们一探这款融合了创新思维和高科技制造含量的产品吧!
滨松2W闪烁氙灯模块L12336系列
充分利用同时可分析多种波长的优势
闪烁氙灯是在极短时间内发射高强度光的脉冲放电灯。它们作为光源在工厂自动化中被用于血液分析、环境分析以及产品检查。滨松公司原有的5、10、20和60W闪烁氙灯,由于稳定性高、寿命长,都能提供世界上顶级的性能特性,但是滨松工程师发现近来LED也是潜在的光源,其具有紧凑、价位低等特性,自然成为市场上的宠儿。
因此滨松公司开始了LED光源的研究,滨松2W闪烁氙灯模块L12336系列的开发工程师之一山下雄一(滨松电子管部门,第4制造部,负责设计与工程) 在介绍这款产品的时候曾说道:“这项工作使我们充分了解了LED光源的优劣。简单的说,LED是单色光源。如果想要同时分析多个波长,就需要多个LED光源。另一方面,在单个闪光内,闪烁灯的输出可以从紫外光到可见光,这对于同时分析多波长是理想的。”于是项目工程师们提出设想:如果可以利用这个特殊的特性来创造能与LED竞争的闪烁灯,那么它将开启更加宽广的应用。怀揣着这种可能性,山下与另一位负责生产的滨松工程师斋藤展彰(滨松电子管部门,第4制造部)开始了评估产品外形。
滨松2W闪烁氙灯模块L12336系列
研发工程师斋藤展彰(左)、山下雄一(右)
山下认为,滨松研制的闪烁氙灯已经回应了市场需求。但是对这种2W模块,滨松现在要尝试一些新的东西,这能够使其在竞争中前进一步,所以这是一件很值得去做的事,虽然市场上已经有了2W模块的产品,但是滨松2W闪烁氙灯模块L12336系列在尺寸和外形上是完全不同的,开创世界前所未有的闪烁氙灯模块使用体验。
面积42平方毫米——挑战世界上最小的尺寸
滨松的之前研发的5W模块的外形是水平方向较长,并有两种类型:一种是灯在较长边,另一种是灯在较短边。虽然具有两种类型更符合市场的需求,但是具有相同性能的两种不同类型可能给一些使用者造成不便。所以,如今滨松2W闪烁氙灯模块L12336系列则选择了一种能够满足任意客户需求的外形,即骰子状的外形,而这种外形几乎可以在任意的结构中使用。而且,将其制成一个单独的模块也能降低生产成本。这可以为使用者带来方便和实惠的双重好处。
滨松2W闪烁氙灯模块L12336系列
研发工程师竹内望
但实现这个外形,并不是一个简单的事情。对于此,负责评估与测试的滨松工程师竹内望(滨松电子管部门,第4制造部)曾说:“外形当然是个难题,而制造比其他产品更小的尺寸也使我们面临之前从未处理过的问题。不像滨松5W闪烁氙灯模块42*42*100毫米的尺寸,滨松2W闪烁模块L12336系列的目标尺寸是42平方毫米和小于一半的体积比。基本上所有的元件和布局都必须要从草图开始进行决定,为了得到正确的组合,努力和尝试的过程是重复而又艰难的。”
2w的模块体积小于之前的5w模块的1/2
滨松2W闪烁氙灯模块L12336系列和以前的5W型是完全不同的,这不仅仅是缩小和最小化元件尺寸的事,研发团队使用了以前完全没使用过的新的电子元件来重新设计电路。所以,尽管设备变得更小,但是也采取了措施来提高对整个新标准的可靠性评估。
研发工作启动的6个月后进行了设计更改
在开发过程中,滨松公司曾得到来自设备制造商的请求,他们想要能够进行室外现场测量的便携式或手持式设备。研发团队意识到,这个趋势将会蔓延到全世界的设备生产商,而他们必须制造拥有世界上最小尺寸的产品,并且该产品应使用电池供电已达到便于携带的目的。
鉴于研发思维的变化,在距离研发工作开始大概半年的时候,整个滨松2W闪烁氙灯模块研发团队投入到了更改设计的工作中。而在研制产品的过程中,电池供电是最难的一个课题,但研发团队确信,电池供电这个特性是满足新的需求的要点。
提供5V的电池电源要求电源供给的改变,但改变输入功率会破坏整体平衡,所以这迫使团队不得不重新选择元件来进行再次调整,以获得最优的性能。而元件之间也是有变化的,所以即使规格相同,每个产品的性能也有细微的差异。如果没有考虑到这些差异,闪烁氙灯模块将不能提供全部的性能。山下在描述这段经历的时候曾回忆:“当我们终于完成了艰难的重新选择和元件调整后,然后给竹内去评估它。但是第二天他一脸失望地出现告诉我,我们无法得到想要的性能……”,在该阶段这种问题一直反复发生,山下和竹内两人严肃地窃窃私语,这种严肃的氛围持续了很长一段时间。
只要客户想要,那么就永不言弃
单位时间内闪烁频率越高,测量和分析时间就可以缩短得越多,这个特性也可为客户带来更多的方便,因此发光重复规格高达1250HZ亦成为滨松2W闪烁氙灯模块研发团队的另一个需要攻克的课题。在此之前,滨松所有闪烁灯都没有达到1250HZ,并且该模块还必须使用5V的低电压,在山下的报告中,经常出现:“斋藤先生,我无法给电源充电”的话语,而且报告也有一些其他不乐观的结果。
给电路充电的研发工作花费了团队最多的时间。每秒发光1250次需要大量的电能,但是没有充足的供电,光每秒只能发射1000次。为了得到1250HZ的闪烁频率,研发团队不断地评估主要元件和电路系统。在降低电源电压、电流,选择保持低电流的元件的同时,还想减小灯模块的尺寸,所以保持平衡十分必要。
研发过程艰难而又坎坷,但如果说放弃使用电池,可以增大电流,但相应的产品的性能就不能为客户带去便利,所以在这个问题上团队未有屈服过,“甚至光发射速率达到了1250HZ,我们的客户也很快会要求在室外用电池供电使用这个设备,所以即使老板让我放弃,我也一直在努力。”斋藤在谈到这个问题的时候曾说到。