世界最小尺寸閃爍氙燈開拓應(yīng)用新希望 - 全文

　　在世界蕓蕓的閃爍氙燈中如今有一張十分顯眼的面孔，并且因其穩(wěn)定性和長壽命已經(jīng)獲得高度認(rèn)可，那就是世界上最小的電池供電的濱松2W閃爍氙燈模塊L12336系列。

　　這張世界上最小的“面孔”已經(jīng)出現(xiàn)在濱松的閃爍氙燈陣列中，閃爍氙燈是由充滿高壓氙氣的玻璃封裝組成。這是一個具有特殊的立方形外形的2W閃爍氙燈模塊，并能夠在電池電源下工作?，F(xiàn)在讓我們一探這款融合了創(chuàng)新思維和高科技制造含量的產(chǎn)品吧！

　　濱松2W閃爍氙燈模塊L12336系列

　　充分利用同時可分析多種波長的優(yōu)勢

　　閃爍氙燈是在極短時間內(nèi)發(fā)射高強(qiáng)度光的脈沖放電燈。它們作為光源在工廠自動化中被用于血液分析、環(huán)境分析以及產(chǎn)品檢查。濱松公司原有的5、10、20和60W閃爍氙燈，由于穩(wěn)定性高、壽命長，都能提供世界上頂級的性能特性，但是濱松工程師發(fā)現(xiàn)近來LED也是潛在的光源，其具有緊湊、價位低等特性，自然成為市場上的寵兒。

　　因此濱松公司開始了LED光源的研究，濱松2W閃爍氙燈模塊L12336系列的開發(fā)工程師之一山下雄一（濱松電子管部門，第4制造部，負(fù)責(zé)設(shè)計與工程） 在介紹這款產(chǎn)品的時候曾說道：“這項工作使我們充分了解了LED光源的優(yōu)劣。簡單的說，LED是單色光源。如果想要同時分析多個波長，就需要多個LED光源。另一方面，在單個閃光內(nèi)，閃爍燈的輸出可以從紫外光到可見光，這對于同時分析多波長是理想的?！庇谑琼椖抗こ處焸兲岢鲈O(shè)想：如果可以利用這個特殊的特性來創(chuàng)造能與LED競爭的閃爍燈，那么它將開啟更加寬廣的應(yīng)用。懷揣著這種可能性，山下與另一位負(fù)責(zé)生產(chǎn)的濱松工程師齋藤展彰（濱松電子管部門，第4制造部）開始了評估產(chǎn)品外形。

　　濱松2W閃爍氙燈模塊L12336系列

　　研發(fā)工程師齋藤展彰（左）、山下雄一（右）

　　山下認(rèn)為，濱松研制的閃爍氙燈已經(jīng)回應(yīng)了市場需求。但是對這種2W模塊，濱松現(xiàn)在要嘗試一些新的東西，這能夠使其在競爭中前進(jìn)一步，所以這是一件很值得去做的事，雖然市場上已經(jīng)有了2W模塊的產(chǎn)品，但是濱松2W閃爍氙燈模塊L12336系列在尺寸和外形上是完全不同的，開創(chuàng)世界前所未有的閃爍氙燈模塊使用體驗。

　　面積42平方毫米——挑戰(zhàn)世界上最小的尺寸

　　濱松的之前研發(fā)的5W模塊的外形是水平方向較長，并有兩種類型：一種是燈在較長邊，另一種是燈在較短邊。雖然具有兩種類型更符合市場的需求，但是具有相同性能的兩種不同類型可能給一些使用者造成不便。所以，如今濱松2W閃爍氙燈模塊L12336系列則選擇了一種能夠滿足任意客戶需求的外形，即骰子狀的外形，而這種外形幾乎可以在任意的結(jié)構(gòu)中使用。而且，將其制成一個單獨的模塊也能降低生產(chǎn)成本。這可以為使用者帶來方便和實惠的雙重好處。

　　濱松2W閃爍氙燈模塊L12336系列

　　研發(fā)工程師竹內(nèi)望

　　但實現(xiàn)這個外形，并不是一個簡單的事情。對于此，負(fù)責(zé)評估與測試的濱松工程師竹內(nèi)望（濱松電子管部門，第4制造部）曾說：“外形當(dāng)然是個難題，而制造比其他產(chǎn)品更小的尺寸也使我們面臨之前從未處理過的問題。不像濱松5W閃爍氙燈模塊42*42*100毫米的尺寸，濱松2W閃爍模塊L12336系列的目標(biāo)尺寸是42平方毫米和小于一半的體積比?；旧纤械脑筒季侄急仨氁獜牟輬D開始進(jìn)行決定，為了得到正確的組合，努力和嘗試的過程是重復(fù)而又艱難的?！?/p>

　　2w的模塊體積小于之前的5w模塊的1/2

　　濱松2W閃爍氙燈模塊L12336系列和以前的5W型是完全不同的，這不僅僅是縮小和最小化元件尺寸的事，研發(fā)團(tuán)隊使用了以前完全沒使用過的新的電子元件來重新設(shè)計電路。所以，盡管設(shè)備變得更小，但是也采取了措施來提高對整個新標(biāo)準(zhǔn)的可靠性評估。

　　研發(fā)工作啟動的6個月后進(jìn)行了設(shè)計更改

　　在開發(fā)過程中，濱松公司曾得到來自設(shè)備制造商的請求，他們想要能夠進(jìn)行室外現(xiàn)場測量的便攜式或手持式設(shè)備。研發(fā)團(tuán)隊意識到，這個趨勢將會蔓延到全世界的設(shè)備生產(chǎn)商，而他們必須制造擁有世界上最小尺寸的產(chǎn)品，并且該產(chǎn)品應(yīng)使用電池供電已達(dá)到便于攜帶的目的。

　　鑒于研發(fā)思維的變化，在距離研發(fā)工作開始大概半年的時候，整個濱松2W閃爍氙燈模塊研發(fā)團(tuán)隊投入到了更改設(shè)計的工作中。而在研制產(chǎn)品的過程中，電池供電是最難的一個課題，但研發(fā)團(tuán)隊確信，電池供電這個特性是滿足新的需求的要點。

　　提供5V的電池電源要求電源供給的改變，但改變輸入功率會破壞整體平衡，所以這迫使團(tuán)隊不得不重新選擇元件來進(jìn)行再次調(diào)整，以獲得最優(yōu)的性能。而元件之間也是有變化的，所以即使規(guī)格相同，每個產(chǎn)品的性能也有細(xì)微的差異。如果沒有考慮到這些差異，閃爍氙燈模塊將不能提供全部的性能。山下在描述這段經(jīng)歷的時候曾回憶：“當(dāng)我們終于完成了艱難的重新選擇和元件調(diào)整后，然后給竹內(nèi)去評估它。但是第二天他一臉失望地出現(xiàn)告訴我，我們無法得到想要的性能……”，在該階段這種問題一直反復(fù)發(fā)生，山下和竹內(nèi)兩人嚴(yán)肅地竊竊私語，這種嚴(yán)肅的氛圍持續(xù)了很長一段時間。

　　只要客戶想要，那么就永不言棄

　　單位時間內(nèi)閃爍頻率越高，測量和分析時間就可以縮短得越多，這個特性也可為客戶帶來更多的方便，因此發(fā)光重復(fù)規(guī)格高達(dá)1250HZ亦成為濱松2W閃爍氙燈模塊研發(fā)團(tuán)隊的另一個需要攻克的課題。在此之前，濱松所有閃爍燈都沒有達(dá)到1250HZ，并且該模塊還必須使用5V的低電壓，在山下的報告中，經(jīng)常出現(xiàn)：“齋藤先生，我無法給電源充電”的話語，而且報告也有一些其他不樂觀的結(jié)果。

　　給電路充電的研發(fā)工作花費了團(tuán)隊最多的時間。每秒發(fā)光1250次需要大量的電能，但是沒有充足的供電，光每秒只能發(fā)射1000次。為了得到1250HZ的閃爍頻率，研發(fā)團(tuán)隊不斷地評估主要元件和電路系統(tǒng)。在降低電源電壓、電流，選擇保持低電流的元件的同時，還想減小燈模塊的尺寸，所以保持平衡十分必要。

　　研發(fā)過程艱難而又坎坷，但如果說放棄使用電池，可以增大電流，但相應(yīng)的產(chǎn)品的性能就不能為客戶帶去便利，所以在這個問題上團(tuán)隊未有屈服過，“甚至光發(fā)射速率達(dá)到了1250HZ，我們的客戶也很快會要求在室外用電池供電使用這個設(shè)備，所以即使老板讓我放棄，我也一直在努力?！饼S藤在談到這個問題的時候曾說到。

　　來之不易的燈的穩(wěn)定性

　　濱松2W閃爍氙燈模塊L12336系列和普通成人小指的尺寸差不多，包括電極在內(nèi)的每一個部分都非常小，這些連安裝過程都要用新的技術(shù)和技巧。使燈保持穩(wěn)定是其中最難的一個任務(wù)。山下和負(fù)責(zé)裝配燈的人會面，讓其做些小的調(diào)整，而自己繼續(xù)修改零件、安裝并評估模塊，并花費了無數(shù)的時間來重復(fù)這個過程，最后終于得到了一個令人滿意的零件組合方案，通過裝配后，最終實現(xiàn)了想要的規(guī)格，這對于整個團(tuán)隊來說無疑是一個激動人心的時刻。

　　可同時進(jìn)行多波長分析，因為一個閃光輸出包含從紫外線到紅外線。

　　如果時間是微秒級的，脈沖照明型將從直流照明型獲得大約1000倍的光輸出。

　　技術(shù)難題的解決，是通過團(tuán)隊重新探討了機(jī)械與電路設(shè)計，并在之后進(jìn)行了多次檢查電源匹配并對零件布局和方向做精確的調(diào)整來實現(xiàn)的。

　　而工程師山下的經(jīng)驗也起到了重要的作用。在日常生產(chǎn)和進(jìn)行研發(fā)工作的同時，富有經(jīng)驗的山下始終在檢查在各產(chǎn)品中元件體現(xiàn)出的微小差異，當(dāng)團(tuán)隊遇到困難時，這便成為了一個有力的幫助。這和濱松公司提倡將研發(fā)工作和日常生產(chǎn)工作聯(lián)系在一起的理念有很大關(guān)系。

　　廣泛應(yīng)用開拓的新希望

　　濱松2W閃爍氙燈模塊L12336系列的誕生，讓閃爍氙燈模塊有了一個新的高點，并為新型的應(yīng)用提供了無限的可能性。

　　如今，實驗分析儀器已經(jīng)從原來大型的分析中心或者設(shè)備發(fā)展成為緊湊的桌面儀器。鑒于市場趨勢，下一階段手持設(shè)備將越來越多地用于現(xiàn)場分析和測量，而濱松2W閃爍氙燈模塊L12336系列便可以參與到其中。在醫(yī)療診斷領(lǐng)域把L12336結(jié)合在緊湊的設(shè)備中，更益于設(shè)備在病人護(hù)理現(xiàn)場或附近使用，例如閃爍氙燈作為寬光譜光源可以在小型生化分析設(shè)備中使用、作為激發(fā)光光源用在熒光檢測領(lǐng)域，作為診斷設(shè)備中的光源產(chǎn)品，閃爍氙燈會把功耗小、小型化、長壽命、光產(chǎn)額高等優(yōu)勢發(fā)揮的淋漓盡致。

　　在“即時檢測”（即POCT）設(shè)備如火如荼發(fā)展的今天，光源、探測器等元器件的高集成化、微型化已經(jīng)是一個必然的趨勢，而將濱松公司2W閃爍氙燈模塊L12336和濱松研制的世界上最小的光電倍增管“Micro PMT”（μPMT）結(jié)合在一起，以濱松μPMT作為光探測，濱松2W閃爍氙燈模塊作為光源，使醫(yī)學(xué)探測更加快速便捷，而這也有可能對新的醫(yī)學(xué)治療診斷做出真正的貢獻(xiàn)。濱松該兩類產(chǎn)品，均會在2015年3月的第12屆中國檢驗醫(yī)學(xué)展濱松中國展臺（D區(qū)505、506展位）隆重展出，進(jìn)一步向業(yè)內(nèi)人士展示其在檢驗醫(yī)學(xué)上的更多更廣的應(yīng)用可能。除此之外，濱松的高集成化、微型化的世界最小微型光譜儀C12666MA，以及最新多通道MPPC模塊（硅光電倍增管模塊）亦會出現(xiàn)在該展會上，共同印鑒“微”時代的到來。

　　另外，關(guān)于濱松2W閃爍氙燈模塊，濱松工程師竹內(nèi)還曾談到：“當(dāng)我們首次在產(chǎn)品展覽中展示該濱松2W閃爍氙燈模塊時，客戶首先對它用電池驅(qū)動感興趣。在減小設(shè)備尺寸成為主要趨勢時，產(chǎn)品緊湊的設(shè)計成為另一個受到高度評價的特性。我們也聽到了客戶的評價，他們想在測量生物活體中嘗試使用這個閃爍氙燈模塊?！?/p>

　　而在環(huán)境檢測方面，濱松亦在研發(fā)不同的光源來替代在紫外區(qū)域發(fā)射高強(qiáng)度的汞燈，而一個有效的產(chǎn)品就是氙燈。山下也希望，能夠聽到更多來自客戶的對這款濱松2W型號閃爍氙燈模塊L12336系列的建議。