专利名称：放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过电介质势垒放电或者电容耦合型高频放电进行放电发光的准分子灯、外部电极型荧光灯等无电极型放电灯，尤其涉及灯的电极结构。
背景技术：
在双重圆筒管型的准分子灯中，利用轴向长的两个同轴圆筒管来构成发光部，在发光管内封入高压气体，沿着轴向，在内侧管内表面和外侧管外表面上相对地配置了一对电极。并且,通过对电极之间施加几kV的高频电压来进行放电发光。另外，在如外部电极型荧光灯那样采用单管式构造的放电灯中，沿着放电管内部的轴向配置被电介质所覆盖的带状电极，与配设在放电管的外表面的外部电极之间进行放 电发光。例如，在专利文献I中记载了通过施加高频电压来进行放电发光的准分子灯。另夕卜，在引用文献2中记载了在放电管内部配置带状电极并在放电管的外表面配置外部电极的放电灯。专利文献1:日本特开平6-275242号公报专利文献2 :日本特开平11-283579号公报
发明内容
发明所要解决的问题在现有的放电灯中，放电管内部的电极是圆柱状或者薄板状，其截面形状为圆形或者矩形状。对于这样的截面形状而言，为了在电介质内的电极与位于放电管外的电极之间进行放电，需要非常大的电力，从而灯的点亮启动缓慢。当对灯提供较大的电力时，由于覆盖电极的电介质与电极之间的热膨胀差，电极很容易从电介质上脱离，从而有可能由于电极材料露出于放电空间而发生电极氧化。用于解决问题的手段 本发明的放电灯是通过电介质势垒放电或者电容耦合型高频放电等进行发光的放电灯，该放电灯具备放电管，其封入有放电气体；至少I个带状电极，其配设在上述放电容器内；以及至少I个电介质，其覆盖上述电极。箔电极等带状电极埋设在电介质内，不露出于放电空间。在放电空间中封入的气体是任意的，可以封入稀有气体单体、氯气等卤素单体或者卤素与稀有气体的混合气体。在本发明中，电极的沿着长度方向的两个边缘中的至少一方的厚度比电极中央部薄。因此，在薄的电极边缘部分处发生电场集中，电场强度变强。结果，即使利用较低的输入电压,也能够在电极之间产生放电。可集中几个电极，并利用I个电介质来进行覆盖，另外，也可以分别利用不同的电介质进行覆盖。优选的是，使带状电极的两个边缘的厚度比电极中央部的厚度薄，在电极两端改善点亮启动性。
作为电极形状，可应用向着边缘尖锐化的各种形状，但作为向着边缘部平滑地变得尖锐的形状优选的是刀刃形状。因此，边缘部分截面在轴向上成为线状，从而能够将放电开始电压电平抑制得更低，另外，由于是刀刃形状，因此在与所覆盖的电介质的边界部分处很难产生间隙，很难发生脱离等。关于电极配置，可在放电管外部配设一个电极，或者也可以仅在放电管内部构成电极。例如，在放电管内配置极性相同的多个带状电极，在放电管外部配置电极。此时，考虑到要从整个放电管均匀地放射光，最好是以多个带状电极的宽度方向彼此平行的状态配置该多个带状电极。或者，可在关于放电管轴对称的位置处配置多个带状电极。另一方面，可在放电管内配置极性不同的多个带状电极。此时，考虑到要从整个放电管尽可能均匀地进行放射，最好是在关于放电管轴对称的位置处配置多个带状电极。另夕卜，通过使多个带状电极的宽度方向成为同一方向即彼此平行，也能够实现整体的放射。例如在将电极配置在放电管外部的灯结构的情况下，为了提高与电极边缘部的电场强度，最好是在上述放电管内同轴地配置带状电极，并使电极的宽度方向与放电管内部 的径向一致。由此，电极边缘部的延长方向的电场强度最大，能够抑制点亮启动电压。电极的材质可以由导电性高的金属或合金形成。希望考虑电流容量或膨胀系数来设定电极的厚度，例如将电极的厚度设定在20 ii m 50 ii m的某一范围内。另外，希望考虑电流容量来设定电极的宽度，例如优选地设定在1. 2mm 10_的范围内。放电管的壁厚具有防止因准分子光引起放电管劣化的厚度，另一方面，只要设定为提高放电开始电压或点亮维持电压的厚度以下即可。例如，将放电管的壁厚设定在0.8mm 1. 5mm的范围内。希望将放电管的内径设定为不因放电距离变短而引起照度不足、另一方面不因放电距离变长而导致放电不稳定的范围内，例如将放电管的内径设定在8mm 20mm的范围内。电介质例如可以由截面圆形的柱状电介质构成。优选的是，由与使用温度下的电极热膨胀系数近似的绝缘材料构成。另外，考虑到维持绝缘性并且防止放电开始电压变高，电介质的厚度优选的是0.1mm 2mm的范围。 根据放电气体的种类和施加电压等来决定电极与极性不同的其它电极之间的放电距离。为了防止放电区间变窄而导致照度不足，并且防止放电距离变长从而放电不稳定，最好将放电距离设定在3mm IOmm的范围内。在将带状电极的宽度设为W、将上述放电管的内径设为d时，优选的是，d/w之比满足“1. 6 ^ d/w ^ 13. 4”。当d/w的值小于1. 6时，箔在放电容器中所占的面积变大，放电距离变短，放电光被带状电极遮挡从而导致照度不足。当d/w的值大于13. 4时，由于带状电极的宽度小，有可能产生过电流所引起的过热，或者由于放电距离变长而导致放电不稳定。发明效果根据本发明，能够提供一种提高了点亮启动性并且可长时间维持照度的放电灯。
图1是第I实施方式的放电灯的概略俯视图。图2是沿着图1的I1-1I的剖视图。图3是对图2的电极边缘部附近进行放大的剖视图。
图4是示出放电灯的制造工序的图。图5是第2实施方式中的放电灯的概略剖视图。图6是第3实施方式的放电灯的概略剖视图。图7中对第4实施方式的放电灯进行说明。
具体实施例方式以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
图1是第I实施方式的放电灯的概略俯视图。图2是沿着图1的I1-1I的剖视图。作为准分子灯的放电灯10具备由石英玻璃等介电材料构成的截面圆形状的放电管20，在放电管20内封入了氙气等稀有气体或者它们的混合气体来作为放电气体。例如将放电气体的封入压力设定为5kPa 150kPa。在放电管20内部配置有沿着管轴C带状延伸的I片箔电极30。箔电极30被截面为大致圆形状的柱状电介质50所覆盖，从而该箔电极30不暴露于放电空间而被埋设在电介质50内。以电介质50的中心位置与箔电极30的宽度方向中心位置重合的状态，同轴地配置该箔电极30。并且,相对于放电管20同轴地配置电介质50。因此,箔电极30配置在与放电管20同轴的位置处，配置在关于管轴C对称的位置处。如后所述，箔电极30的沿着管轴方向的两个边缘即边缘部30K1、30K2构成为刀刃形状。因此，箔电极30的厚度从宽度方向的中心向着边缘变薄，电极截面形状为尖端渐细状。在图2中，将箔电极30的宽度方向规定为Y方向，将与该宽度方向垂直的方向(厚度方向)规定为X方向。在放电管20的外表面上配设的外部电极40是网状地配设有多个电极部的结构，沿着管轴C以预定间隔螺旋状地并排配置。连接在箔电极30的端部的供电线70与设置在外部的电源部(未图示)连接，经由供电线70对放电灯10提供电力。将箔电极30、外部电极40的极性分别规定为阳极、阴极。当对放电灯10提供几kV的电压时，在箔电极30与外部电极40之间产生电介质势垒放电，放射出预定光谱(例如，172nm)的准分子光。将放电管20的轴向长度设定为IOOmm 250mm。另一方面,为了防止因准分子光引起放电管劣化并抑制放电开始电压的上升，将放电管20的壁厚设定为0. 8mm 1.5mm。另外，为了防止因放电距离长引起的放电不稳定、并防止因放电距离短引起的照度不足，将放电管20的内径设定为8mm 20mm。考虑到电流容量、制造难易度以及防止因热膨胀引起的脱离等，将箔电极30的厚度设定为20iim 50iim。另外，考虑到电流容量、制造难易度以及防止因电极面积庞大引起的放电光的切断，将箔的宽度设定为1.2_ 10_。电极材料可使用钥或者包含钥的合
全坐
W. -rf* o电介质50由与电极的热膨胀系数尽量近似的介电材料(SiO2等)构成。考虑到维持绝缘性的极限、防止放电开始电压的上升，而将电介质50的厚度设定为0.1mm 2mm。考虑到照度不足的防止以及放电的稳定性，而将放电距离即电介质50与放电管20的内径之间的距离间隔设定为3mm 10mm。另外，当将箔电极30的宽度设为W、将放电管内径设为d时，以满足以下条件式的方式设定电极宽度以及放电管内径。1.6^ d/w ^ 13. 4(]_)图3是对图2的电极边缘部附近进行放大的剖视图。但是，电极、电介质、放电管的尺寸、相对位置关系的一部分与图1不同。如上所述，箔电极30的边缘部30K1、30K2为刀刃形状。箔电极30从宽度方向的中心向着边缘尖锐化，其厚度比宽度方向的中心部的厚度T薄，边缘30T1变得尖锐。未图示的边缘部30K2也是同样的形状。通过这样的电极形状，在边缘30T1处产生电场集中。即、电场强度在边缘30T1附近的区域(参照虚线E)中达到最大，该区域因边缘30T1尖锐的形状而变窄。这是因为，在边缘部不尖锐的现有的截面矩形状中，在边缘的整个平面部分中产生电场集中即电位梯度变大，但本实施方式中，边缘30T1实质上是沿着轴向的线，仅在边缘处产生电场集中。
另外，箔电极30相对于电介质50以及放电管20同轴地进行配置，其宽度方向沿着径向。因此,箔电极30的边缘部30K1、30K2与放电管20的内表面之间的距离(放电距离)相等。因此，从放电管20整体上平衡良好地放射光。图4是示出放电灯的制造工序的图。在箔电极70上通过电阻焊接等连接供电线80，并插入到作为电介质覆膜材料的玻璃管60中。在插入电极70之后使管内成为真空，然后，从外侧对电介质覆膜材料60进行加热，与箔电极70熔接在一起(工序(I))。此外，也可以取而代之地进行涂敷电介质的工序。在与电极边缘部相应的玻璃管的位置处形成凸缘状的所谓算盘珠形状封闭部85(工序(2))。然后，形成了在一端设有排气管、在另一端设有插入口的石英玻璃等的放电管90 (工序(3))，在放电管90内插入电极70，使得放电管70的插入口与算盘珠形状封闭部85熔接在一起(工序(4))。一边对整体进行加热，一边通过放电管90的排气管进行抽真空，以去除杂质。并且，在封入放电气体之后封闭排气管，在放电管90的外表面上配设外部电极95(工序(5))。这样，根据本实施方式，在放电管20内部沿着管轴C配置了被电介质50所覆盖的箔电极30。并且，在放电管20的外表面上配设有极性不同的外部电极40。此外，箔电极30的边缘部30K1、30K2形成为刀刃状。因为电极边缘部尖锐，所以电解强度在电极边缘部处局部地变高，在低电压下产生点亮开始时的放电。电极边缘部发挥放电开始的触发作用，即使长时间点亮灯也能够维持照度。另外，因为电极边缘部平滑地进行了尖锐化，所以在电极与电介质之间很难产生间隙，即便存在点亮时的热膨胀差，也不会使电极露出到放电空间中，从而避免被氧化。接着，使用图5来说明第2实施方式的放电灯。在第2实施方式中，在放电管内部配置了极性相互不同的两个箔电极。图5是第2实施方式中的放电灯的概略剖视图。放电灯100在放电管120内部具有两个箔电极130A、130B，分别被柱状电介质150AU50B覆盖。箔电极130AU30B的极性相互不同，这里将箔电极130A设定为阳极，将箔电极130B设定为阴极。
另外，箔电极130A、130B被配置在关于管轴C对称的位置处，宽度方向都与Y轴平行。箔电极130AU30B的两个边缘部与第I实施方式相同地成为刀刃形状。通过这样的电极配置，由此产生相对于放电管20对称的放电发光，从整个放电管20放射光。图6是第3实施方式的放电灯的概略剖视图。在第3实施方式中，在放电管内排列有多个箔电极。放电灯200在放电管210内沿着X、Y轴二维地排列有9个箔电极埋设电介质220A 220C。各个箔电极的宽度方向朝向Y轴方向。在放电管210的外表面配设有极性不同的外部电极250。通过这样的电极的对称配置，从整个放电管均匀地放射光。图7用于说明第4实施方式的放电灯。放电灯300在放电管310内具有3个箔电极埋设电介质320，被配置成列。在截面为矩形状的放电管300的两侧配置有极性不同的外部电极350。通过这样的电极配置结构，从放电管下方照射光。
电介质也可以是截面圆形以外的形状，例如只要能够以同轴的配置关系覆盖箔电极即可。电极边缘部不限于刀刃形状，只要是厚度比宽度方向的中央部薄的形状那样产生电场集中的形状即可。另外，也可以仅使一个电极边缘部尖锐化。而且，还可以使电极的形状成为宽度不均匀的锯齿状或者配置为电介质的中心位置与箔电极的中心位置不重合，由此来设定产生电场集中的位置。另外，可以相对于放电管的轴向扭转电极箔的宽度方向，由此形成螺旋状的箔电极，从而分散了致使电极箔与电介质脱离的厚度方向的应力。作为放电方式，可取代能够沿着放电空间的轴稳定地产生均匀放电的上述电介质势垒放电准分子灯，而作为例如扫描仪光源等中使用的外部电极型荧光灯即电压比较低的电容耦合型(静电容量型)高频放电方式的灯，进行应用。在电容耦合型高频放电方式的情况下，通过将LC谐振电路作为电源部的最终部分，能够容易地施加高电压。实施例对相当于第I实施方式的实施例的放电灯进行说明。将放电管的轴向长度设定为300mm，将壁厚设定为1mm，将内径设定为12. 8mm，在与箔电极的宽度平行的方向上，将截面圆形状的电介质的厚度设定为1_，在与箔电极的厚度平行的方向上，将截面圆形状的电介质的厚度设定为1. 5mm,将放电距离设定为约5mm。将箔电极的厚度设定为20iim,将宽度设定为1. 5mm。当将放电管的内径设为d、将箔电极的宽度设为w时,其比d/w为8. 5。封入Xe气体作为放电气体，在施加电压6. 5kV、气压47kPa下进行了点亮实验。使放射172nm的光谱光的灯的点亮动作持续了 2500小时，结果对于照度而言，能够获得90%的维持率。需要说明的是，日本专利申请No. 2010-179652 (2010年8月10日申请)的包含说明书、附图以及权利要求在内的公开内容以引用的方式结合在本说明书中。关于本发明，只要不脱离由所附的权利要求定义的本发明的意图以及范围，就可以进行各种变更、置换、代替。而且，本发明不限定于说明书中记载的特定实施方式的处理、装置、制造、构成物、手段、方法以及步骤。本领域技术人员能够认识到，根据本发明的公开内容，可推导出实质上实现了与这里所记载的实施方式起到的功能同样的功能或者实质上起到了同等作用、效果的装置、手段、方法。因此，所附的权利要求包含在这样的装置、手段、方法的范围内。
权利要求
1.一种放电灯，其特征在于， 该放电灯具备 封入有放电气体的放电管； 配设在所述放电容器内的至少I个带状电极；以及 覆盖所述电极的至少I个电介质， 所述带状电极的沿着长度方向的两个边缘中的至少一个边缘的厚度比电极中央部薄。
2.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于， 所述带状电极的边缘是刀刃形状。
3.根据权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于， 在所述放电管内同轴地配置了所述带状电极。
4.根据权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于， 所述带状电极的两个边缘的厚度比电极中央部的厚度薄。
5.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于， 在所述放电管内配置了极性不同的多个带状电极。
6.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于， 在所述放电管内配置了极性相同的多个带状电极， 在所述放电管外配置了与所述带状电极不同极性的外部电极。
7.根据权利要求5或6所述的放电灯，其特征在于， 所述多个带状电极配置在关于放电管轴对称的位置处。
8.根据权利要求5或6所述的放电灯，其特征在于， 以多个带状电极的宽度方向彼此平行的状态配置了该多个带状电极。
9.根据权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于， 多个电极分别被不同的电介质所覆盖。
10.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于， 所述带状电极的厚度被设定在20 μ m 50 μ m的范围内，所述带状电极的宽度被设定在1. 2mm IOmm的范围内。
11.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于， 所述放电管的壁厚被设定在O. 8mm 1. 5mm的范围内，所述放电管的内径被设定在8mm 20mm的范围内，所述电介质的厚度被设定在O.1mm 2mm的范围内，放电距离被设定在3mm IOmm的范围内。
12.根据权利要求10或11所述的放电灯，其特征在于， 在将所述带状电极的宽度设为《、将所述放电管的内径设为d时，满足下式 · 1.6≤ d/w ≤ 13. 4。
全文摘要
放电灯的特征在于，具备放电管，其封入有放电气体；至少1个带状电极，其配设在上述放电容器内；以及至少1个电介质，其覆盖上述电极，上述带状电极的沿着长度方向的两个边缘中的至少一个边缘的厚度比电极中央部薄。
文档编号H01J65/00GK103026456SQ20118003602
公开日2013年4月3日 申请日期2011年8月5日 优先权日2010年8月10日
发明者小林刚, 盐谷幸男, 安田诚 申请人:株式会社Orc制作所