專利名稱：放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過電介質(zhì)勢壘放電或者電容耦合型高頻放電進(jìn)行放電發(fā)光的準(zhǔn)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(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在雙重圓筒管型的準(zhǔn)分子燈中，利用軸向長的兩個同軸圓筒管來構(gòu)成發(fā)光部，在發(fā)光管內(nèi)封入高壓氣體，沿著軸向，在內(nèi)側(cè)管內(nèi)表面和外側(cè)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(jìn)行放電發(fā)光。另外，在如外部電極型熒光燈那樣采用單管式構(gòu)造的放電燈中，沿著放電管內(nèi)部的軸向配置被電介質(zhì)所覆蓋的帶狀電極，與配設(shè)在放電管的外表面的外部電極之間進(jìn)行放 電發(fā)光。例如，在專利文獻(xiàn)I中記載了通過施加高頻電壓來進(jìn)行放電發(fā)光的準(zhǔn)分子燈。另夕卜，在引用文獻(xiàn)2中記載了在放電管內(nèi)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(xiàn)1:日本特開平6-275242號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開平11-283579號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題在現(xiàn)有的放電燈中，放電管內(nèi)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(zhì)內(nèi)的電極與位于放電管外的電極之間進(jìn)行放電，需要非常大的電力，從而燈的點(diǎn)亮啟動緩慢。當(dāng)對燈提供較大的電力時，由于覆蓋電極的電介質(zhì)與電極之間的熱膨脹差，電極很容易從電介質(zhì)上脫離，從而有可能由于電極材料露出于放電空間而發(fā)生電極氧化。用于解決問題的手段 本發(fā)明的放電燈是通過電介質(zhì)勢壘放電或者電容耦合型高頻放電等進(jìn)行發(fā)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(shè)在上述放電容器內(nèi)；以及至少I個電介質(zhì)，其覆蓋上述電極。箔電極等帶狀電極埋設(shè)在電介質(zhì)內(nèi)，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(fā)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(fā)生電場集中，電場強(qiáng)度變強(qiáng)。結(jié)果，即使利用較低的輸入電壓,也能夠在電極之間產(chǎn)生放電。可集中幾個電極，并利用I個電介質(zhì)來進(jìn)行覆蓋，另外，也可以分別利用不同的電介質(zhì)進(jìn)行覆蓋。優(yōu)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(diǎn)亮啟動性。
作為電極形狀，可應(yīng)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(yōu)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?qū)⒎烹婇_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(zhì)的邊界部分處很難產(chǎn)生間隙，很難發(fā)生脫離等。關(guān)于電極配置，可在放電管外部配設(shè)一個電極，或者也可以僅在放電管內(nèi)部構(gòu)成電極。例如，在放電管內(nèi)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(tài)配置該多個帶狀電極?；蛘撸稍陉P(guān)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(nèi)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(jìn)行放射，最好是在關(guān)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?qū)崿F(xiàn)整體的放射。例如在將電極配置在放電管外部的燈結(jié)構(gòu)的情況下，為了提高與電極邊緣部的電場強(qiáng)度，最好是在上述放電管內(nèi)同軸地配置帶狀電極，并使電極的寬度方向與放電管內(nèi)部 的徑向一致。由此，電極邊緣部的延長方向的電場強(qiáng)度最大，能夠抑制點(diǎn)亮啟動電壓。電極的材質(zhì)可以由導(dǎo)電性高的金屬或合金形成。希望考慮電流容量或膨脹系數(shù)來設(shè)定電極的厚度，例如將電極的厚度設(shè)定在20 ii m 50 ii m的某一范圍內(nèi)。另外，希望考慮電流容量來設(shè)定電極的寬度，例如優(yōu)選地設(shè)定在1. 2mm 10_的范圍內(nèi)。放電管的壁厚具有防止因準(zhǔn)分子光引起放電管劣化的厚度，另一方面，只要設(shè)定為提高放電開始電壓或點(diǎn)亮維持電壓的厚度以下即可。例如，將放電管的壁厚設(shè)定在0.8mm 1. 5mm的范圍內(nèi)。希望將放電管的內(nèi)徑設(shè)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(dǎo)致放電不穩(wěn)定的范圍內(nèi)，例如將放電管的內(nèi)徑設(shè)定在8mm 20mm的范圍內(nèi)。電介質(zhì)例如可以由截面圓形的柱狀電介質(zhì)構(gòu)成。優(yōu)選的是，由與使用溫度下的電極熱膨脹系數(shù)近似的絕緣材料構(gòu)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(zhì)的厚度優(yōu)選的是0.1mm 2mm的范圍。 根據(jù)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(qū)間變窄而導(dǎo)致照度不足，并且防止放電距離變長從而放電不穩(wěn)定，最好將放電距離設(shè)定在3mm IOmm的范圍內(nèi)。在將帶狀電極的寬度設(shè)為W、將上述放電管的內(nèi)徑設(shè)為d時，優(yōu)選的是，d/w之比滿足“1. 6 ^ d/w ^ 13. 4”。當(dāng)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(dǎo)致照度不足。當(dāng)d/w的值大于13. 4時，由于帶狀電極的寬度小，有可能產(chǎn)生過電流所引起的過熱，或者由于放電距離變長而導(dǎo)致放電不穩(wěn)定。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種提高了點(diǎn)亮啟動性并且可長時間維持照度的放電燈。


圖1是第I實(shí)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(jìn)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(shí)施方式中的放電燈的概略剖視圖。圖6是第3實(shí)施方式的放電燈的概略剖視圖。圖7中對第4實(shí)施方式的放電燈進(jìn)行說明。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是第I實(shí)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(zhǔn)分子燈的放電燈10具備由石英玻璃等介電材料構(gòu)成的截面圓形狀的放電管20，在放電管20內(nèi)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(shè)定為5kPa 150kPa。在放電管20內(nèi)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(zhì)50所覆蓋，從而該箔電極30不暴露于放電空間而被埋設(shè)在電介質(zhì)50內(nèi)。以電介質(zhì)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(tài)，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(zhì)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(guān)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(gòu)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(xì)狀。在圖2中，將箔電極30的寬度方向規(guī)定為Y方向，將與該寬度方向垂直的方向(厚度方向)規(guī)定為X方向。在放電管20的外表面上配設(shè)的外部電極40是網(wǎng)狀地配設(shè)有多個電極部的結(jié)構(gòu)，沿著管軸C以預(yù)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(shè)置在外部的電源部(未圖示)連接，經(jīng)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(guī)定為陽極、陰極。當(dāng)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(chǎn)生電介質(zhì)勢壘放電，放射出預(yù)定光譜(例如，172nm)的準(zhǔn)分子光。將放電管20的軸向長度設(shè)定為IOOmm 250mm。另一方面,為了防止因準(zhǔn)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(shè)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(wěn)定、并防止因放電距離短引起的照度不足，將放電管20的內(nèi)徑設(shè)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(shè)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(shè)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(zhì)50由與電極的熱膨脹系數(shù)盡量近似的介電材料(SiO2等)構(gòu)成?？紤]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(zhì)50的厚度設(shè)定為0.1mm 2mm?？紤]到照度不足的防止以及放電的穩(wěn)定性，而將放電距離即電介質(zhì)50與放電管20的內(nèi)徑之間的距離間隔設(shè)定為3mm 10mm。另外，當(dāng)將箔電極30的寬度設(shè)為W、將放電管內(nèi)徑設(shè)為d時，以滿足以下條件式的方式設(shè)定電極寬度以及放電管內(nèi)徑。1.6^ d/w ^ 13. 4(]_)圖3是對圖2的電極邊緣部附近進(jìn)行放大的剖視圖。但是，電極、電介質(zhì)、放電管的尺寸、相對位置關(guān)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(chǎn)生電場集中。即、電場強(qiáng)度在邊緣30T1附近的區(qū)域(參照虛線E)中達(dá)到最大，該區(qū)域因邊緣30T1尖銳的形狀而變窄。這是因?yàn)?，在邊緣部不尖銳的現(xiàn)有的截面矩形狀中，在邊緣的整個平面部分中產(chǎn)生電場集中即電位梯度變大，但本實(shí)施方式中，邊緣30T1實(shí)質(zhì)上是沿著軸向的線，僅在邊緣處產(chǎn)生電場集中。

另外，箔電極30相對于電介質(zhì)50以及放電管20同軸地進(jìn)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(nèi)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(zhì)覆膜材料的玻璃管60中。在插入電極70之后使管內(nèi)成為真空，然后，從外側(cè)對電介質(zhì)覆膜材料60進(jìn)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(jìn)行涂敷電介質(zhì)的工序。在與電極邊緣部相應(yīng)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(shè)有排氣管、在另一端設(shè)有插入口的石英玻璃等的放電管90 (工序(3))，在放電管90內(nèi)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(jìn)行加熱，一邊通過放電管90的排氣管進(jìn)行抽真空，以去除雜質(zhì)。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(shè)外部電極95(工序(5))。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，在放電管20內(nèi)部沿著管軸C配置了被電介質(zhì)50所覆蓋的箔電極30。并且，在放電管20的外表面上配設(shè)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?yàn)殡姌O邊緣部尖銳，所以電解強(qiáng)度在電極邊緣部處局部地變高，在低電壓下產(chǎn)生點(diǎn)亮開始時的放電。電極邊緣部發(fā)揮放電開始的觸發(fā)作用，即使長時間點(diǎn)亮燈也能夠維持照度。另外，因?yàn)殡姌O邊緣部平滑地進(jìn)行了尖銳化，所以在電極與電介質(zhì)之間很難產(chǎn)生間隙，即便存在點(diǎn)亮?xí)r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(shí)施方式的放電燈。在第2實(shí)施方式中，在放電管內(nèi)部配置了極性相互不同的兩個箔電極。圖5是第2實(shí)施方式中的放電燈的概略剖視圖。放電燈100在放電管120內(nèi)部具有兩個箔電極130A、130B，分別被柱狀電介質(zhì)150AU50B覆蓋。箔電極130AU30B的極性相互不同，這里將箔電極130A設(shè)定為陽極，將箔電極130B設(shè)定為陰極。
另外，箔電極130A、130B被配置在關(guān)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(shí)施方式相同地成為刀刃形狀。通過這樣的電極配置，由此產(chǎn)生相對于放電管20對稱的放電發(fā)光，從整個放電管20放射光。圖6是第3實(shí)施方式的放電燈的概略剖視圖。在第3實(shí)施方式中，在放電管內(nèi)排列有多個箔電極。放電燈200在放電管210內(nèi)沿著X、Y軸二維地排列有9個箔電極埋設(shè)電介質(zhì)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(shè)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(shí)施方式的放電燈。放電燈300在放電管310內(nèi)具有3個箔電極埋設(shè)電介質(zhì)320，被配置成列。在截面為矩形狀的放電管300的兩側(cè)配置有極性不同的外部電極350。通過這樣的電極配置結(jié)構(gòu)，從放電管下方照射光。
電介質(zhì)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(guān)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(chǎn)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(zhì)的中心位置與箔電極的中心位置不重合，由此來設(shè)定產(chǎn)生電場集中的位置。另外，可以相對于放電管的軸向扭轉(zhuǎn)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(zhì)脫離的厚度方向的應(yīng)力。作為放電方式，可取代能夠沿著放電空間的軸穩(wěn)定地產(chǎn)生均勻放電的上述電介質(zhì)勢壘放電準(zhǔn)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(jìn)行應(yīng)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(shí)施例對相當(dāng)于第I實(shí)施方式的實(shí)施例的放電燈進(jìn)行說明。將放電管的軸向長度設(shè)定為300mm，將壁厚設(shè)定為1mm，將內(nèi)徑設(shè)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(zhì)的厚度設(shè)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(zhì)的厚度設(shè)定為1. 5mm,將放電距離設(shè)定為約5mm。將箔電極的厚度設(shè)定為20iim,將寬度設(shè)定為1. 5mm。當(dāng)將放電管的內(nèi)徑設(shè)為d、將箔電極的寬度設(shè)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(jìn)行了點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)。使放射172nm的光譜光的燈的點(diǎn)亮動作持續(xù)了 2500小時，結(jié)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(quán)利要求在內(nèi)的公開內(nèi)容以引用的方式結(jié)合在本說明書中。關(guān)于本發(fā)明，只要不脫離由所附的權(quán)利要求定義的本發(fā)明的意圖以及范圍，就可以進(jìn)行各種變更、置換、代替。而且，本發(fā)明不限定于說明書中記載的特定實(shí)施方式的處理、裝置、制造、構(gòu)成物、手段、方法以及步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識到，根據(jù)本發(fā)明的公開內(nèi)容，可推導(dǎo)出實(shí)質(zhì)上實(shí)現(xiàn)了與這里所記載的實(shí)施方式起到的功能同樣的功能或者實(shí)質(zhì)上起到了同等作用、效果的裝置、手段、方法。因此，所附的權(quán)利要求包含在這樣的裝置、手段、方法的范圍內(nèi)。
權(quán)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(shè)在所述放電容器內(nèi)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(zhì)， 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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電燈，其特征在于， 在所述放電管內(nèi)同軸地配置了所述帶狀電極。
4.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1所述的放電燈，其特征在于， 在所述放電管內(nèi)配置了極性不同的多個帶狀電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電燈，其特征在于， 在所述放電管內(nèi)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(jù)權(quán)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(guān)于放電管軸對稱的位置處。
8.根據(jù)權(quán)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(tài)配置了該多個帶狀電極。
9.根據(jù)權(quán)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(zhì)所覆蓋。
10.根據(jù)權(quán)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(shè)定在20 μ m 50 μ m的范圍內(nèi)，所述帶狀電極的寬度被設(shè)定在1. 2mm IOmm的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)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(shè)定在O. 8mm 1. 5mm的范圍內(nèi)，所述放電管的內(nèi)徑被設(shè)定在8mm 20mm的范圍內(nèi)，所述電介質(zhì)的厚度被設(shè)定在O.1mm 2mm的范圍內(nèi)，放電距離被設(shè)定在3mm IOmm的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)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(shè)為《、將所述放電管的內(nèi)徑設(shè)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(shè)在上述放電容器內(nèi)；以及至少1個電介質(zhì)，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(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者小林剛, 鹽谷幸男, 安田誠 申請人:株式會社Orc制作所