放電燈的制作方法

專利名稱：放電燈的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過電介質勢壘放電或者電容耦合型高頻放電進行放電發光的準分子燈、外部電極型熒光燈等無電極型放電燈，尤其涉及燈的電極結構。
背景技術：
在雙重圓筒管型的準分子燈中，利用軸向長的兩個同軸圓筒管來構成發光部，在發光管內封入高壓氣體，沿著軸向，在內側管內表面和外側管外表面上相對地配置了一對電極。并且,通過對電極之間施加幾kV的高頻電壓來進行放電發光。另外，在如外部電極型熒光燈那樣采用單管式構造的放電燈中，沿著放電管內部的軸向配置被電介質所覆蓋的帶狀電極，與配設在放電管的外表面的外部電極之間進行放 電發光。例如，在專利文獻I中記載了通過施加高頻電壓來進行放電發光的準分子燈。另夕卜，在引用文獻2中記載了在放電管內部配置帶狀電極并在放電管的外表面配置外部電極的放電燈。專利文獻1:日本特開平6-275242號公報專利文獻2 :日本特開平11-283579號公報

發明內容
發明所要解決的問題在現有的放電燈中，放電管內部的電極是圓柱狀或者薄板狀，其截面形狀為圓形或者矩形狀。對于這樣的截面形狀而言，為了在電介質內的電極與位于放電管外的電極之間進行放電，需要非常大的電力，從而燈的點亮啟動緩慢。當對燈提供較大的電力時，由于覆蓋電極的電介質與電極之間的熱膨脹差，電極很容易從電介質上脫離，從而有可能由于電極材料露出于放電空間而發生電極氧化。用于解決問題的手段 本發明的放電燈是通過電介質勢壘放電或者電容耦合型高頻放電等進行發光的放電燈，該放電燈具備放電管，其封入有放電氣體；至少I個帶狀電極，其配設在上述放電容器內；以及至少I個電介質，其覆蓋上述電極。箔電極等帶狀電極埋設在電介質內，不露出于放電空間。在放電空間中封入的氣體是任意的，可以封入稀有氣體單體、氯氣等鹵素單體或者鹵素與稀有氣體的混合氣體。在本發明中，電極的沿著長度方向的兩個邊緣中的至少一方的厚度比電極中央部薄。因此，在薄的電極邊緣部分處發生電場集中，電場強度變強。結果，即使利用較低的輸入電壓,也能夠在電極之間產生放電。可集中幾個電極，并利用I個電介質來進行覆蓋，另外，也可以分別利用不同的電介質進行覆蓋。優選的是，使帶狀電極的兩個邊緣的厚度比電極中央部的厚度薄，在電極兩端改善點亮啟動性。
作為電極形狀，可應用向著邊緣尖銳化的各種形狀，但作為向著邊緣部平滑地變得尖銳的形狀優選的是刀刃形狀。因此，邊緣部分截面在軸向上成為線狀，從而能夠將放電開始電壓電平抑制得更低，另外，由于是刀刃形狀，因此在與所覆蓋的電介質的邊界部分處很難產生間隙，很難發生脫離等。關于電極配置，可在放電管外部配設一個電極，或者也可以僅在放電管內部構成電極。例如，在放電管內配置極性相同的多個帶狀電極，在放電管外部配置電極。此時，考慮到要從整個放電管均勻地放射光，最好是以多個帶狀電極的寬度方向彼此平行的狀態配置該多個帶狀電極。或者，可在關于放電管軸對稱的位置處配置多個帶狀電極。另一方面，可在放電管內配置極性不同的多個帶狀電極。此時，考慮到要從整個放電管盡可能均勻地進行放射，最好是在關于放電管軸對稱的位置處配置多個帶狀電極。另夕卜，通過使多個帶狀電極的寬度方向成為同一方向即彼此平行，也能夠實現整體的放射。例如在將電極配置在放電管外部的燈結構的情況下，為了提高與電極邊緣部的電場強度，最好是在上述放電管內同軸地配置帶狀電極，并使電極的寬度方向與放電管內部 的徑向一致。由此，電極邊緣部的延長方向的電場強度最大，能夠抑制點亮啟動電壓。電極的材質可以由導電性高的金屬或合金形成。希望考慮電流容量或膨脹系數來設定電極的厚度，例如將電極的厚度設定在20 ii m 50 ii m的某一范圍內。另外，希望考慮電流容量來設定電極的寬度，例如優選地設定在1. 2mm 10_的范圍內。放電管的壁厚具有防止因準分子光引起放電管劣化的厚度，另一方面，只要設定為提高放電開始電壓或點亮維持電壓的厚度以下即可。例如，將放電管的壁厚設定在0.8mm 1. 5mm的范圍內。希望將放電管的內徑設定為不因放電距離變短而引起照度不足、另一方面不因放電距離變長而導致放電不穩定的范圍內，例如將放電管的內徑設定在8mm 20mm的范圍內。電介質例如可以由截面圓形的柱狀電介質構成。優選的是，由與使用溫度下的電極熱膨脹系數近似的絕緣材料構成。另外，考慮到維持絕緣性并且防止放電開始電壓變高，電介質的厚度優選的是0.1mm 2mm的范圍。 根據放電氣體的種類和施加電壓等來決定電極與極性不同的其它電極之間的放電距離。為了防止放電區間變窄而導致照度不足，并且防止放電距離變長從而放電不穩定，最好將放電距離設定在3mm IOmm的范圍內。在將帶狀電極的寬度設為W、將上述放電管的內徑設為d時，優選的是，d/w之比滿足“1. 6 ^ d/w ^ 13. 4”。當d/w的值小于1. 6時，箔在放電容器中所占的面積變大，放電距離變短，放電光被帶狀電極遮擋從而導致照度不足。當d/w的值大于13. 4時，由于帶狀電極的寬度小，有可能產生過電流所引起的過熱，或者由于放電距離變長而導致放電不穩定。發明效果根據本發明，能夠提供一種提高了點亮啟動性并且可長時間維持照度的放電燈。


圖1是第I實施方式的放電燈的概略俯視圖。圖2是沿著圖1的I1-1I的剖視圖。圖3是對圖2的電極邊緣部附近進行放大的剖視圖。
圖4是示出放電燈的制造工序的圖。圖5是第2實施方式中的放電燈的概略剖視圖。圖6是第3實施方式的放電燈的概略剖視圖。圖7中對第4實施方式的放電燈進行說明。
具體實施例方式以下，參照附圖來說明本發明的實施方式。
圖1是第I實施方式的放電燈的概略俯視圖。圖2是沿著圖1的I1-1I的剖視圖。作為準分子燈的放電燈10具備由石英玻璃等介電材料構成的截面圓形狀的放電管20，在放電管20內封入了氙氣等稀有氣體或者它們的混合氣體來作為放電氣體。例如將放電氣體的封入壓力設定為5kPa 150kPa。在放電管20內部配置有沿著管軸C帶狀延伸的I片箔電極30。箔電極30被截面為大致圓形狀的柱狀電介質50所覆蓋，從而該箔電極30不暴露于放電空間而被埋設在電介質50內。以電介質50的中心位置與箔電極30的寬度方向中心位置重合的狀態，同軸地配置該箔電極30。并且,相對于放電管20同軸地配置電介質50。因此,箔電極30配置在與放電管20同軸的位置處，配置在關于管軸C對稱的位置處。如后所述，箔電極30的沿著管軸方向的兩個邊緣即邊緣部30K1、30K2構成為刀刃形狀。因此，箔電極30的厚度從寬度方向的中心向著邊緣變薄，電極截面形狀為尖端漸細狀。在圖2中，將箔電極30的寬度方向規定為Y方向，將與該寬度方向垂直的方向(厚度方向)規定為X方向。在放電管20的外表面上配設的外部電極40是網狀地配設有多個電極部的結構，沿著管軸C以預定間隔螺旋狀地并排配置。連接在箔電極30的端部的供電線70與設置在外部的電源部(未圖示)連接，經由供電線70對放電燈10提供電力。將箔電極30、外部電極40的極性分別規定為陽極、陰極。當對放電燈10提供幾kV的電壓時，在箔電極30與外部電極40之間產生電介質勢壘放電，放射出預定光譜(例如，172nm)的準分子光。將放電管20的軸向長度設定為IOOmm 250mm。另一方面,為了防止因準分子光引起放電管劣化并抑制放電開始電壓的上升，將放電管20的壁厚設定為0. 8mm 1.5mm。另外，為了防止因放電距離長引起的放電不穩定、并防止因放電距離短引起的照度不足，將放電管20的內徑設定為8mm 20mm。考慮到電流容量、制造難易度以及防止因熱膨脹引起的脫離等，將箔電極30的厚度設定為20iim 50iim。另外，考慮到電流容量、制造難易度以及防止因電極面積龐大引起的放電光的切斷，將箔的寬度設定為1.2_ 10_。電極材料可使用鑰或者包含鑰的合
全坐
W. -rf* o電介質50由與電極的熱膨脹系數盡量近似的介電材料(SiO2等)構成。考慮到維持絕緣性的極限、防止放電開始電壓的上升，而將電介質50的厚度設定為0.1mm 2mm。考慮到照度不足的防止以及放電的穩定性，而將放電距離即電介質50與放電管20的內徑之間的距離間隔設定為3mm 10mm。另外，當將箔電極30的寬度設為W、將放電管內徑設為d時，以滿足以下條件式的方式設定電極寬度以及放電管內徑。1.6^ d/w ^ 13. 4(]_)圖3是對圖2的電極邊緣部附近進行放大的剖視圖。但是，電極、電介質、放電管的尺寸、相對位置關系的一部分與圖1不同。如上所述，箔電極30的邊緣部30K1、30K2為刀刃形狀。箔電極30從寬度方向的中心向著邊緣尖銳化，其厚度比寬度方向的中心部的厚度T薄，邊緣30T1變得尖銳。未圖示的邊緣部30K2也是同樣的形狀。通過這樣的電極形狀，在邊緣30T1處產生電場集中。即、電場強度在邊緣30T1附近的區域(參照虛線E)中達到最大，該區域因邊緣30T1尖銳的形狀而變窄。這是因為，在邊緣部不尖銳的現有的截面矩形狀中，在邊緣的整個平面部分中產生電場集中即電位梯度變大，但本實施方式中，邊緣30T1實質上是沿著軸向的線，僅在邊緣處產生電場集中。

另外，箔電極30相對于電介質50以及放電管20同軸地進行配置，其寬度方向沿著徑向。因此,箔電極30的邊緣部30K1、30K2與放電管20的內表面之間的距離(放電距離)相等。因此，從放電管20整體上平衡良好地放射光。圖4是示出放電燈的制造工序的圖。在箔電極70上通過電阻焊接等連接供電線80，并插入到作為電介質覆膜材料的玻璃管60中。在插入電極70之后使管內成為真空，然后，從外側對電介質覆膜材料60進行加熱，與箔電極70熔接在一起(工序(I))。此外，也可以取而代之地進行涂敷電介質的工序。在與電極邊緣部相應的玻璃管的位置處形成凸緣狀的所謂算盤珠形狀封閉部85(工序(2))。然后，形成了在一端設有排氣管、在另一端設有插入口的石英玻璃等的放電管90 (工序(3))，在放電管90內插入電極70，使得放電管70的插入口與算盤珠形狀封閉部85熔接在一起(工序(4))。一邊對整體進行加熱，一邊通過放電管90的排氣管進行抽真空，以去除雜質。并且，在封入放電氣體之后封閉排氣管，在放電管90的外表面上配設外部電極95(工序(5))。這樣，根據本實施方式，在放電管20內部沿著管軸C配置了被電介質50所覆蓋的箔電極30。并且，在放電管20的外表面上配設有極性不同的外部電極40。此外，箔電極30的邊緣部30K1、30K2形成為刀刃狀。因為電極邊緣部尖銳，所以電解強度在電極邊緣部處局部地變高，在低電壓下產生點亮開始時的放電。電極邊緣部發揮放電開始的觸發作用，即使長時間點亮燈也能夠維持照度。另外，因為電極邊緣部平滑地進行了尖銳化，所以在電極與電介質之間很難產生間隙，即便存在點亮時的熱膨脹差，也不會使電極露出到放電空間中，從而避免被氧化。接著，使用圖5來說明第2實施方式的放電燈。在第2實施方式中，在放電管內部配置了極性相互不同的兩個箔電極。圖5是第2實施方式中的放電燈的概略剖視圖。放電燈100在放電管120內部具有兩個箔電極130A、130B，分別被柱狀電介質150AU50B覆蓋。箔電極130AU30B的極性相互不同，這里將箔電極130A設定為陽極，將箔電極130B設定為陰極。
另外，箔電極130A、130B被配置在關于管軸C對稱的位置處，寬度方向都與Y軸平行。箔電極130AU30B的兩個邊緣部與第I實施方式相同地成為刀刃形狀。通過這樣的電極配置，由此產生相對于放電管20對稱的放電發光，從整個放電管20放射光。圖6是第3實施方式的放電燈的概略剖視圖。在第3實施方式中，在放電管內排列有多個箔電極。放電燈200在放電管210內沿著X、Y軸二維地排列有9個箔電極埋設電介質220A 220C。各個箔電極的寬度方向朝向Y軸方向。在放電管210的外表面配設有極性不同的外部電極250。通過這樣的電極的對稱配置，從整個放電管均勻地放射光。圖7用于說明第4實施方式的放電燈。放電燈300在放電管310內具有3個箔電極埋設電介質320，被配置成列。在截面為矩形狀的放電管300的兩側配置有極性不同的外部電極350。通過這樣的電極配置結構，從放電管下方照射光。
電介質也可以是截面圓形以外的形狀，例如只要能夠以同軸的配置關系覆蓋箔電極即可。電極邊緣部不限于刀刃形狀，只要是厚度比寬度方向的中央部薄的形狀那樣產生電場集中的形狀即可。另外，也可以僅使一個電極邊緣部尖銳化。而且，還可以使電極的形狀成為寬度不均勻的鋸齒狀或者配置為電介質的中心位置與箔電極的中心位置不重合，由此來設定產生電場集中的位置。另外，可以相對于放電管的軸向扭轉電極箔的寬度方向，由此形成螺旋狀的箔電極，從而分散了致使電極箔與電介質脫離的厚度方向的應力。作為放電方式，可取代能夠沿著放電空間的軸穩定地產生均勻放電的上述電介質勢壘放電準分子燈，而作為例如掃描儀光源等中使用的外部電極型熒光燈即電壓比較低的電容耦合型(靜電容量型)高頻放電方式的燈，進行應用。在電容耦合型高頻放電方式的情況下，通過將LC諧振電路作為電源部的最終部分，能夠容易地施加高電壓。實施例對相當于第I實施方式的實施例的放電燈進行說明。將放電管的軸向長度設定為300mm，將壁厚設定為1mm，將內徑設定為12. 8mm，在與箔電極的寬度平行的方向上，將截面圓形狀的電介質的厚度設定為1_，在與箔電極的厚度平行的方向上，將截面圓形狀的電介質的厚度設定為1. 5mm,將放電距離設定為約5mm。將箔電極的厚度設定為20iim,將寬度設定為1. 5mm。當將放電管的內徑設為d、將箔電極的寬度設為w時,其比d/w為8. 5。封入Xe氣體作為放電氣體，在施加電壓6. 5kV、氣壓47kPa下進行了點亮實驗。使放射172nm的光譜光的燈的點亮動作持續了 2500小時，結果對于照度而言，能夠獲得90%的維持率。需要說明的是，日本專利申請No. 2010-179652 (2010年8月10日申請)的包含說明書、附圖以及權利要求在內的公開內容以引用的方式結合在本說明書中。關于本發明，只要不脫離由所附的權利要求定義的本發明的意圖以及范圍，就可以進行各種變更、置換、代替。而且，本發明不限定于說明書中記載的特定實施方式的處理、裝置、制造、構成物、手段、方法以及步驟。本領域技術人員能夠認識到，根據本發明的公開內容，可推導出實質上實現了與這里所記載的實施方式起到的功能同樣的功能或者實質上起到了同等作用、效果的裝置、手段、方法。因此，所附的權利要求包含在這樣的裝置、手段、方法的范圍內。
權利要求
1.一種放電燈，其特征在于， 該放電燈具備 封入有放電氣體的放電管； 配設在所述放電容器內的至少I個帶狀電極；以及 覆蓋所述電極的至少I個電介質， 所述帶狀電極的沿著長度方向的兩個邊緣中的至少一個邊緣的厚度比電極中央部薄。
2.根據權利要求1所述的放電燈，其特征在于， 所述帶狀電極的邊緣是刀刃形狀。
3.根據權利要求1或2所述的放電燈，其特征在于， 在所述放電管內同軸地配置了所述帶狀電極。
4.根據權利要求1或2所述的放電燈，其特征在于， 所述帶狀電極的兩個邊緣的厚度比電極中央部的厚度薄。
5.根據權利要求1所述的放電燈，其特征在于， 在所述放電管內配置了極性不同的多個帶狀電極。
6.根據權利要求1所述的放電燈，其特征在于， 在所述放電管內配置了極性相同的多個帶狀電極， 在所述放電管外配置了與所述帶狀電極不同極性的外部電極。
7.根據權利要求5或6所述的放電燈，其特征在于， 所述多個帶狀電極配置在關于放電管軸對稱的位置處。
8.根據權利要求5或6所述的放電燈，其特征在于， 以多個帶狀電極的寬度方向彼此平行的狀態配置了該多個帶狀電極。
9.根據權利要求1或2所述的放電燈，其特征在于， 多個電極分別被不同的電介質所覆蓋。
10.根據權利要求1所述的放電燈，其特征在于， 所述帶狀電極的厚度被設定在20 μ m 50 μ m的范圍內，所述帶狀電極的寬度被設定在1. 2mm IOmm的范圍內。
11.根據權利要求1所述的放電燈，其特征在于， 所述放電管的壁厚被設定在O. 8mm 1. 5mm的范圍內，所述放電管的內徑被設定在8mm 20mm的范圍內，所述電介質的厚度被設定在O.1mm 2mm的范圍內，放電距離被設定在3mm IOmm的范圍內。
12.根據權利要求10或11所述的放電燈，其特征在于， 在將所述帶狀電極的寬度設為《、將所述放電管的內徑設為d時，滿足下式 · 1.6≤ d/w ≤ 13. 4。
全文摘要
放電燈的特征在于，具備放電管，其封入有放電氣體；至少1個帶狀電極，其配設在上述放電容器內；以及至少1個電介質，其覆蓋上述電極，上述帶狀電極的沿著長度方向的兩個邊緣中的至少一個邊緣的厚度比電極中央部薄。
文檔編號H01J65/00GK103026456SQ20118003602
公開日2013年4月3日 申請日期2011年8月5日 優先權日2010年8月10日
發明者小林剛, 鹽谷幸男, 安田誠 申請人:株式會社Orc制作所