TWI874692B - 準分子燈、準分子燈的照明方法以及準分子燈的製造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一種準分子燈,其係在提高燈之照明起動性的狀態,可藉有效之主放電進行燈之照明。準分子燈10係包括外側管20、與在外側管20內被配置成同軸之內側管50,內側管50係被覆內側電極30。在外側管20與內側管50之間,係形成主放電空間S1。又,在內側電極30與內側管50之間,形成照明起動輔助用之放電空間(輔助放電空間)S2。
Description
本發明係有關於一種準分子燈,尤其係有關於一種放電空間的構成。
在準分子燈,係已知雙重管構造燈(參照專利文獻1)。此處,係在放電管內配置被覆箔狀之內側電極的電介質,並對在放電管之外表面所設置的外側電極與內側電極之間施加電壓。藉此,從在電介質與放電管之間所形成的放電空間放射紫外線等的準分子光。
又,已知一種準分子燈,其係為了使高輸出之準分子燈確實地照明,而具有以比放電開始電壓更低的電壓進行放電的起動輔助功能(參照專利文獻2)。此處,係在雙重管構造燈的內側管內,沿著燈軸方向形成已封入起動電壓低的氣體之起動輔助用的放電空間。藉由向主放電空間之氣體照射從起動輔助用之放電空間所放射的紫外光,在主放電空間發生放電。
[先行專利文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]特開2012-38658號公報
[專利文獻2]特開2017-4702號公報
要求提供一種準分子燈,其係在提高燈之照明起動性的狀態,可藉有效之主放電進行燈之照明。
本發明之準分子燈係包括:電介質,係覆蓋沿著燈軸方向所配設的箔狀電極;及放電容器,係與該電介質熔接而形成主放電空間。而且,在主放電空間之燈軸方向範圍,箔狀電極與電介質材料局部地封接,而局部地封接成在電介質之內側形成輔助放電空間。此處,「封接」係表示箔狀電極與電介質熔接成被封閉(密閉)。
在將紫外線均勻地照射於主放電空間整體的準分子燈,係在內側管整體形成起動輔助用之放電空間時,將在平常(額定)照明狀態的輸入電壓決定成考慮到主放電空間與起動輔助用的放電空間之雙方的電壓值。因此,在燈的照明中所需的電壓(電力)增加,而影響燈耐久性能、燈壽命等。在本發明之準分子燈,係在藉主放電之燈的照明中,抑制電力而可高效率地進行照明。
箔狀電極係在至少一方的該箔狀電極之在長度方向的端部,與該電介質熔接;該輔助放電空間以沿著燈軸方向及燈之圓周方向的至少一個方向電場強度相異的方式,可形成於該箔狀電極的表面與該電介質的內面之間。
例如,箔狀電極係沿著箔狀電極之燈軸方向及燈之圓周方向的至少一個方向,在電場強度小之區域與該電介質封接,並在電場強度大的區域可形成該輔助放電空間。將箔狀電極之緣部作成在該輔助放電空間,與該電介質之內面分開即可。
或者,箔狀電極沿著該箔狀電極之燈軸方向及燈之圓周方向的至少一個方向,在電場強度大之區域與該電介質封接,並在電場強度小的區域可
形成該輔助放電空間。該箔狀電極之緣部作成在該輔助放電空間,與該電介質熔接即可。
作為放電容器的構成,係可構成為電介質之頭端部的頭端位置進入在該放電容器之頭端所設置的小徑部;該箔狀電極之沿著燈軸的頭端位置位於比該小徑部靠近後端側。此處,「進入小徑部」係表示頭端部的頭端位置沿著容器軸方向位於比該小徑部之燈中央側的端部更靠近小徑部的底面側。
輔助放電空間係能以沿著該箔狀電極的寬度方向之該電介質與該箔狀電極的距離間隔在緣部側比在中央部更短的方式形成。又,輔助放電空間能以沿著該箔狀電極的長度方向之該電介質與該箔狀電極的距離間隔在端部側比在中央部更短的方式形成。
本發明的一形態之準分子燈的照明方法,該準分子燈包括內側管與外側管,該內側管係覆蓋沿著燈軸方向所配設的內側電極,該外側管係與該內側管之擴徑部熔接,並在與該內側管之間形成主放電空間,該準分子燈的照明方法係:在該內側電極的表面與該內側管的內面之間形成輔助放電空間;使從該輔助放電空間朝向燈軸方向所放射之光的一部分,經由該內側管之在與擴徑部相反側的頭端部及該擴徑部,照射於主放電空間。
本發明的一形態之準分子燈的製造方法係包含:插入步驟,係在成為內側管之玻璃管內,插入箔狀之內側電極;密封或封入步驟,係使該內側管內成為降壓狀態並密封,或在大氣壓以下將稀有氣體封入該內側管內;以及封接步驟,係為了在該內側管內之沿著管軸方向的至少一部分形成輔助放電空間,對該內側管進行加熱、縮徑,並與該內側電極局部地封接。例如,藉由將外側管與該內側管的擴徑部成一體地進行加熱熔接,形成主放電空間。
另一方面,作為在提高燈之照明起動性的狀態,可藉有效之主放電實現燈之照明的準分子燈之其他的形態,可提供以下的準分子燈。即,本發
明之準分子燈係包括:第1電介質,係覆蓋沿著燈軸方向所配設的箔狀電極;第2電介質,係覆蓋第1電介質;以及放電容器,係與第2電介質熔接,而形成主放電空間。而且,在主放電空間之燈軸方向範圍,第1電介質與第2電介質局部地熔接成在第1電介質與第2電介質之間形成輔助放電空間。
在內側管整體已形成起動輔助用之放電空間的準分子燈,係從主放電空間向燈外部照射強度均勻的紫外線。可是,在配備準分子燈之紫外線照射裝置、臭氧產生裝置等,係亦有要求在主放電產生局部性的放電狀態,以抑制紫外線強度(照度)或抑制臭氧產生濃度等的情況。在本發明,係在提高燈之照明起動性的狀態,在主放電空間產生所要的放電狀態。
第1電介質係至少在第1電介質之在長度方向的兩端部,可與第2電介質熔接,輔助放電空間係以沿著燈軸方向及燈之圓周方向的至少一個方向電場強度相異的方式,可形成於第1電介質的外表面與第2電介質的內表面之間。
例如,箔狀電極沿著箔狀電極之燈軸方向及燈之圓周方向的至少一個方向,在電場強度小之區域第1電介質與第2電介質熔接,並在電場強度大的區域可形成輔助放電空間。在此情況,在與覆蓋箔狀電極之緣部的部分對應之第1電介質的外表面與第2電介質的內表面之間形成輔助放電空間即可。
或者,第1電介質沿著箔狀電極之燈軸方向及燈之圓周方向的至少一個方向,在電場強度大之區域與第2電介質熔接,並在電場強度小的區域可形成輔助放電空間。在此情況,輔助放電空間係可形成於與覆蓋箔狀電極之緣部的部分對應之第1電介質的外表面與第2電介質的內表面之間。
可構成為第1電介質及/或第2電介質之頭端部的頭端位置進入在放電容器之頭端所設置的小徑部;箔狀電極之沿著燈軸的頭端位置位於比小徑部靠近後端側。此處,「進入小徑部」係表示頭端部的頭端位置沿著容器軸方向位於比小徑部之燈中央側的端部更靠近小徑部的底面側。
輔助放電空間係能以沿著箔狀電極之寬度方向的第1電介質與第2電介質的距離間隔在緣部側比在中央部更短的方式形成。又,輔助放電空間係能以沿著箔狀電極的長度方向之第1電介質與第2電介質的距離間隔在端部側比在中央部更短的方式形成。
本發明之其他的一形態之準分子燈的照明方法,該準分子燈係係包括:內側管,係由覆蓋沿著燈軸方向所配設之內側電極的第1電介質、與覆蓋第1電介質之第2電介質所構成;及外側管,係與內側管之擴徑部熔接,而形成主放電空間;在主放電空間之燈軸方向的範圍,在第1電介質的外表面與第2電介質的內表面之間形成輔助放電空間;將從輔助放電空間朝向燈軸方向所放射之光的一部分,經由內側管之在主放電空間側的頭端部及擴徑部,照射於主放電空間。
本發明之其他的一形態之準分子燈的製造方法係包含:插入或被覆步驟,係在成為被覆管之玻璃管內插入內側電極,或對內側電極被覆成為被覆管的電介質;插入步驟,係在成為內側管之玻璃管內插入被覆管;密封或封入步驟,係使內側管內成為降壓狀態並密封,或在大氣壓以下將稀有氣體封入內側管內;以及熔接步驟,係為了在被覆管與內側管之間沿著管軸方向形成輔助放電空間,對內側管進行加熱、縮徑,使內側管與被覆管局部地熔接。例如,藉由將外側管與內側管的擴徑部成一體地進行加熱熔接,形成主放電空間。
另一方面,作為在提高燈之照明起動性的狀態,可藉有效之主放電實現燈之照明的準分子燈之其他的一形態,可提供以下的準分子燈。即,本發明之準分子燈係包括:電介質,係覆蓋沿著燈軸方向所配設的箔狀電極;及放電容器,係與電介質熔接而形成主放電空間;電介質具有從放電容器之端部所延伸的延伸部。而且,在延伸部,箔狀電極與電介質局部地封接成在電介質之內側形成輔助放電空間。此處,「封接」係表示箔狀電極與電介質熔接成被
封閉(密閉)。
在內側管整體形成起動輔助用之放電空間的準分子燈,係因為主放電空間與起動輔助用之放電空間被形成同心圓形,所以對放電管尺寸等發生限制。其結果例如可能難以微小之間隙間隔將準分子燈對套管內進行管內配置。在本發明,係在提高燈之照明起動性的狀態,可適應於各種的使用環境。
輔助放電空間係以沿著燈軸方向及燈之圓周方向的至少一個方向電場強度相異的方式,可形成於內側電極的表面與電介質的內面之間。例如,根據箔狀電極之截面形狀、在箔狀電極與電介質之被封接的部分與輔助放電空間之邊界附近的空間區域之變化的方法等,可使電場強度相異。
例如,箔狀電極係對其寬度方向,可形成為在緣部的寬度比在中央部的寬度更窄(刀刃形狀等)。在此情況,箔狀電極之緣部可構成為在輔助放電空間,與電介質之內面分開,並沿著燈之圓周方向可使電場強度相異。或者,箔狀電極之緣部係亦可在輔助放電空間,與電介質封接,亦可在該邊界附近使沿著燈軸方向之電場強度相異。
箔狀電極沿係亦可由單體構成,亦可由複數個箔狀電極構成。例如,箔狀電極係可由第1電極部與第2電極部構成,而該第1電極部係被配設於放電容器之內側,該第2電極部係藉供電線等與第1電極部以電性連接,並被配設於延伸部之內側。
作為放電容器的構成係例如,可構成為電介質之頭端部的頭端位置進入在放電容器之頭端所設置的小徑部,箔狀電極之沿著燈軸的頭端位置位於比小徑部靠近後端側。
輔助放電空間係能以沿著箔狀電極之寬度方向的電介質與箔狀電極的距離間隔在緣部側比在中央部更短的方式形成。又,輔助放電空間能以沿著箔狀電極的長度方向之電介質與箔狀電極的距離間隔在端部側比在中央部更
短的方式形成。
本發明之其他的一形態之準分子燈的照明方法係在從內側管之擴徑部向外側管之外部所延伸的延伸部,在內側電極的表面與內側管的內面之間形成輔助放電空間;將從輔助放電空間朝向燈軸方向所放射之光的一部分,經由內側管之在主放電空間側的頭端部及擴徑部,照射於主放電空間。
本發明之其他的一形態之準分子燈的製造方法係包含:插入步驟,係在成為內側管之玻璃管內,插入箔狀之內側電極;密封或封入步驟,係使內側管內成為降壓狀態並密封,或在大氣壓以下將稀有氣體封入內側管內;局部性熔接步驟,係為了在內側管內之沿著管軸方向的至少一部分形成輔助放電空間,對內側管進行加熱、縮徑,並將內側管與內側電極局部地熔接;以及熔接步驟,係將內側管插入成為放電管之玻璃管內,並將外側管與內側管熔接成內側管的一部分從放電管延伸。
若依據本發明,可提供一種準分子燈,其係在提高燈之照明起動性的狀態,可藉有效之主放電進行燈之照明。
10:準分子燈
20:外側管
30:內側電極
30S1,30S2:側面
30T3,30T4:緣部
40:外側電極
50:內側管(電介質)
S2A,S2B:放電空間區域
S1:主放電空間
S2:輔助放電空間
T1,T2:分開距離的長度
圖1係第1實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。
圖2係第1實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。
圖3係第2實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。
圖4係第2實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。
圖5係第3實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。
圖6係第3實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。
圖7係第4實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。
圖8係第4實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。
圖9係第5實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。
圖10係第5實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。
圖11係第6實施形態的準分子燈之從沿著箔狀電極的寬度方向之側面側所觀察之示意的剖面圖。
圖12係第6實施形態的準分子燈之從沿著箔狀電極的厚度方向之側面側所觀察之示意的剖面圖。
圖13係第6實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。
圖14係第7實施形態的準分子燈之從沿著箔狀電極的寬度方向之側面側所觀察之示意的剖面圖。
圖15係第7實施形態的準分子燈之從沿著箔狀電極的厚度方向之側面側所觀察之示意的剖面圖。
圖16係第7實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。
圖17係第8實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。
圖18係第8實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。
圖19係第8實施形態之變形例的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。
在以下,參照圖面,說明本發明之實施形態。
圖1係第1實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。圖2係第1實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。圖2係相當於沿著圖1之B-B線的剖面圖。圖1之剖面圖係相當於沿著通過圖2之燈中心軸的剖面圖。
準分子燈10係具有由截面大致圓筒形之外側管20與內側管50所形成的放電容器10T,該放電容器10T係由石英玻璃等之電介質材料所構成。延伸成具有沿著管徑方向(以下,亦稱為燈徑方向)的寬度之帶狀的箔狀電極(以下,稱為內側電極)30被沿著管軸(以下,亦稱為燈軸)C之柱狀的電介質(以下,稱為內側管)50被覆。內側電極30係在環狀的放電空間(以下,稱為主放電空間)S1未露出,該放電空間係在外側管20與內側管50之間所形成。內側管50係此處係截面被形成大致圓形。此外,亦可將內側電極30埋設於內側管50。
內側管50係被配置成對外側管20同軸。內側電極30係以將其寬度方向與厚度方向之中心位置對準燈軸C的方式被配置成對外側管20同軸。內側電極30係對管軸C成為對稱性的配置。外側管20係在一方的端部20T2與內側管50之擴徑部51成一體地進行加熱熔接,藉此,形成放電空間(主放電空間)S1。
在主放電空間S1,係封入氙氣等之稀有氣體或稀有氣體與鹵氣的混合氣體,作為放電氣體。放電氣體之封入壓力係被決定成例如5kPa~150kPa。
放電容器10T係在包圍主放電空間S1之內徑固定部分(以下,稱為筒狀部)20T0的兩端,設置突出的突出狀部分(以下,稱為小徑部)22、52。小徑部52係表示外徑小的部分,其係內側管50之後端側的一部分沿著燈軸C延伸成超過外側管20的端部20T2,且未被外側管20覆蓋,供電線70貫穿小徑部52之內部。
小徑部22係在燈之製造的過程所形成,並朝向燈之頭端側沿著燈軸C從放電容器10T(外側管20)突出。此處,係對外側管20的頭端側進行加熱變形而縮徑,並熔接直徑比外側管20更小之梢管,藉此,將小徑部22成一體地成形。此處,包含外徑及內徑比配設外側電極40之沿著燈軸方向的範圍(軸向配設範圍)L更小的小徑部22,作為放電容器10T之在燈軸方向的範圍之一部分的區間。
內側管50的端部50T1係其頭端部分位於小徑部22的空間區域,內
側管50的端部50T1係與小徑部22接觸。藉此,在外側管20內將內側管50穩定地固持成同軸狀。又,內側管50之端部50T1的外面係梢細之凸曲面形狀,小徑部22之內面被形成梢細的凹曲面狀。藉此,對內側管50、外側管20各個之加熱成形所造成的尺寸誤差亦不會發生損壞,而可將內側管50穩定地固持成同軸狀。形成這種嵌合狀態,另一方面,內側電極30的頭端部30T1之沿著燈軸C的位置係不進入至小徑部22之內部空間,而位於比小徑部22更靠近後端(放電容器之中央)側。
在外側管20之外表面20S,係配設電極(以下,稱為外側電極)40。外側電極40係在此處,是將由導電性的金屬所構成之線狀的電極部配設成沿著外側管20之表面纒住的構成,並被配置成沿著管軸C以既定間隔分開地捲繞成螺旋狀。
外側電極40之軸向配設範圍L係被決定成筒狀部20T0,該筒狀部20T0係外側管20之梢細的兩端部20T1、20T2之間的內徑固定部分。內側電極30的軸向長度係此處對應於外側電極40之軸向配設範圍L。在內側電極30之端部所連接的供電線70係與在外部所配置的電源部(未圖示)連接,經由供電線70,向準分子燈10供給電力。
藉由對內側電極、外側電極施加高頻(例如數kHz~數十MHz的範圍)高電壓(例如數kV~十幾kV的範圍),而從放電空間S1放射準分子光。此處係向放電容器外放射紫外線(例如波長172nm)。因此,準分子燈10係可應用於進行藉臭氧產生之殺菌、除臭等的臭氧產生裝置,又,亦可應用於將紫外線直接照射於對象物的紫外線照射裝置。
在內側電極30與內側管50之間,係形成照明起動輔助用之放電空間(以下,稱為輔助放電空間)S2。如圖1所示,內側電極30之在軸向的兩端部30T1、30T2係在其全周與內側管50熔接(封接)。另一方面,在是內側電極30的兩
端部30T1、30T2之間,並包含放電容器10T之在燈軸方向之中央的中間部分,係僅內側電極30之在徑向的兩緣部30T3、30T4與內側管50熔接。藉此,形成輔助放電空間S2。
此處,係輔助放電空間S2之沿著燈軸C的範圍(輔助放電空間範圍)M被決定成成為比內側電極30的軸向配設範圍更短之一部分的區間,該內側電極30的軸向配設範圍係對應於外側電極40的軸向配設範圍L。
輔助放電空間S2係由2個放電空間區域S2A、S2B所構成,該放電空間區域S2A、S2B係被分別與箔狀之內側電極30的兩側面30S1、30S2(參照圖2)相向之內側管50的內表面包圍。放電空間區域S2A、S2B之截面形狀係對內側電極30及燈軸C是對稱。
又,箔狀之內側電極30的兩緣部30T3、30T4係刀刃形狀,內側電極30係從在寬度方向之中心朝向邊緣(端部)變成尖銳,內側電極30之厚度係比在寬度方向之中心部的厚度薄,兩緣部30T3、30T4係尖銳。
因此,在放電空間區域S2A、S2B之在燈徑方向的截面形狀,分開距離的長度係在中心部(燈中心軸)附近之分開距離的長度T1比在內側電極30的兩緣部30T3、30T4附近之分開距離的長度T2更長,該分開距離係沿著該內側電極30的厚度方向之內側管50之內表面與內側電極30之表面的分開距離,放電空間區域S2A、S2B係朝向外側管20的兩緣部30T3、30T4變尖。
又,在內側管50在輔助放電空間S2所露出之內表面的兩端部(輔助放電空間範圍M的兩端部)ST1、ST2附近,係內側電極30與內側管50之距離間隔逐漸地變短而放電空間區域變窄,並朝向內側電極30的兩端部30T1、30T2側變尖。而且,一面與內側電極30之兩側面30S1、30S2及內側電極30之兩緣部30T3、30T4的距離間隔逐漸地變小,一面內側管50與內側電極30封接。
即,輔助放電空間S2(放電空間區域S2A、S2B)係朝向沿著箔狀之
內側電極30的表面之在長度方向(燈軸方向)的端部30T1、30T2及在寬度方向(燈徑方向)的緣部30T3、30T4,空間區域變窄並變成尖銳。
內側電極30的兩端部30T1、30T2係在埋設於內側管50之狀態接觸,並在輔助放電空間S2係未露出。又,內側電極30的兩緣部30T3、30T4係以在輔助放電空間之沿著燈軸方向的範圍M埋設於內側管50之狀態接觸,並在輔助放電空間S2係未露出。因此,構成輔助放電空間S2之2個放電空間區域S2A、S2B係藉內側電極30在空間上被遮斷。
如上述所示,內側電極30的緣部30T3、30T4係藉由是刀刃形狀,在其附近發生電場集中。一樣地,在內側電極30的端部30T1、30T2,亦在其附近發生電場集中。可是,因為內側電極30之緣部30T3、30T4及端部30T1、30T2各自在輔助放電空間S2係未露出,所以可抑制內側電極30之放電所造成的消耗。
又,輔助放電空間S2係如後述所示,成為比大氣壓更低的降壓狀態。此外,亦可將使照明起動時之電壓變低的稀有氣體(大氣壓以下)封入輔助放電空間S2。
對內側電極30與外側電極40之間施加高頻高電壓時,因為輔助放電空間S2位於降壓狀態,所以藉比主放電空間S1更低的照明起動電壓,在輔助放電空間S2先發生放電。然後,從輔助放電空間S2朝向燈徑方向所放射之光(此處係紫外線)的一部分經由內側管50被照射於主放電空間S1。
又,從在輔助放電空間S2所發生之放電朝向燈軸方向放射之光的一部分利用光纖效應(根據與在通訊迴路所使用之光纖相同的原理之效果),朝向端部50T1、50T2被傳達,該光纖效應係重複在內側管50之管壁內(管壁的邊界面)的反射所產生。
此處,內側管50之端部50T1的一部分係進入小徑部22並接觸,在內側管50的端部50T2側,係形成擴徑部51。因此,利用光纖效應被引導至端部
50T1、50T2的紫外線係經由內側管50的端部50T1與擴徑部51,從外側管20的兩端部20T1、20T2側被照射於主放電空間S1。藉此,在主放電空間S1發生放電。
依此方式,在內側管50內局部地形成的輔助放電空間S2,係提高照明起動性。另一方面,輔助放電空間S2係因為只要是放射光到達主放電空間S1之程度之微小的空間就足夠,所以未確保佔有內側管50內部之大部分的空間,而形成為局部性之放電空間區域。因此,在發生主放電而燈的照明之間,內側電極30與外側電極40之間的施加電壓係被抑制,藉由抑制所需之電力,可提高燈耐久性、燈壽命。
沿著放電容器之外周面的照度分布(配光分布)係根據放電容器的形狀、在其內部所產生之放電的位置而異。進而,放電狀態係受到電場強度分布的影響,該電場強度分布係根據電極(陽極與陰極)之位置關係、或者被覆管、內側管、輔助放電空間的形狀而定。可是,上述之準分子燈10係因為不會變更以往之雙重管構造的準分子燈之外形或放電狀態,所以在紫外線照射裝置或臭氧產生裝置,對放電維持電壓或照度分布等的燈特性、所適合之電源特性不會給與影響,而可提高照明起動性。
照明起動性係對準分子燈施加電壓,可藉從放電容器內之放電至得到所要之放射頻譜之穩定照明狀態的確實性(機率[%])掌握。準分子燈係在低温狀態、黑暗狀態、長時間之休止狀態後,亦需要照明起動性的確實性(100%的可靠性),但是在本實施形態,係不使用大型之照明用電源或照明起動輔助用光源,就可確實地到達穩定照明狀態。即,實質上可具有100%之照明起動的確實性。
輔助放電空間S2之在空間上互相被遮斷的2個放電空間區域S2A、S2B係藉由將在內側電極30之緣部30T3、30T4或端部30T1、30T2附近之電場強度大的區域埋設於內側管50所形成。因此,對內側電極30與外側電極40
之間施加高頻高電壓時,在燈之圓周方向及燈軸方向之電場強度小的區域形成放電空間。
可是,因為輔助放電空間S2係處於降壓狀態,所以藉更低的照明起動電壓易發生放電,在主放電空間S1之電場強度大的空間區域發生放電,而易移至穩定(額定)照明。依此方式,在電場強度小之輔助放電空間產生輔助放電,並向在電場強度大之主放電空間的主放電轉移,藉此,可成為穩定照明狀態。
另一方面,輔助放電空間S2之在燈徑方向的截面形狀係沿著燈軸C是大致均勻,而電場強度係沿著燈軸C無偏倚。因此,從放電容器10T向燈外所照射之紫外線係沿著燈軸方向C可作成均勻的照度分布。
上述之準分子燈10係例如,根據以下的製程可製造。
藉對從在輔助放電空間形成之放電所放射的光具有透過性的電介質材料,形成成為箔狀電極(內側電極)的被覆材之截面圓筒形的玻璃管(內側管)。在形成內側管後,藉電阻熔接等將供電線與箔狀電極連接,再將箔狀電極插入有底筒狀的玻璃管。在箔狀電極之插入後,使玻璃管內成為降壓狀態(真空),並密封。在此時,亦可在大氣壓以下將稀有氣體封入玻璃管內。
將玻璃管一面轉動一面加熱,而玻璃管軟化,變形成收縮(縮徑)。在此時,僅使玻璃管之內周面與箔狀電極之沿著寬度方向(管徑方向)的緣部密接。而且,在將箔狀電極之緣部埋設於玻璃管的狀態使加熱(收縮)停止,而形成箔狀電極之緣部不會露出且玻璃管與箔狀電極未接觸的空間,作為輔助放電空間。
又,與形成輔助放電空間,同時對玻璃管之一端形成緣狀(所謂的算珠形狀)的擴徑部。此外,亦可作成在使玻璃管不轉動之狀態,僅將與箔狀電極之緣部相對向的玻璃管部分沿著軸向加熱而密接。箔狀電極之沿著長度方向
(管軸方向)的端部係藉由將圓周方向整體封接,而將箔狀電極之端部埋設於玻璃管,並在輔助放電空間不露出。
關於外側管,係將對從主放電空間所放射之紫外線的波長具有透過性之石英管的一端進行縮徑,並設置開口之導入管(梢管),另一方面,使成為與內側管之擴徑部的密封部分之端部側開口,藉此,形成外側管。
接著,將內側管插入外側管並進行同軸配置,在密封部進行加熱熔接,而形成放電管。然後,經由導入管進行抽真空,除去雜質,在發光管內封入放電氣體,再藉加熱熔化,將導入管進行氣密密封。接著,將外側電極配設於外側管之外表面。
其次,使用圖3、圖4,說明第2實施形態之準分子燈。在第2實施形態,係輔助放電空間被設置於燈中央部分。
圖3係第2實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。圖4係第2實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。
在第2實施形態,輔助放電空間S2係被形成於放電容器10T之中間部的輔助放電空間範圍M,即包含在燈軸方向之中央的中間部分。因此,內側電極30之緣部30T3、30T4的一部分係在輔助放電空間S2露出,並在其附近形成電場強度大的空間區域。
又,在燈軸方向的中央附近,係以內側電極30之圓周方向周圍整體露出,並包圍內側電極30之圓周方向周圍整體的方式形成輔助放電空間S2。另一方面,在內側電極30之在軸向的兩端部30T1、30T2側,係在其全周與內側管50封接。此處,係輔助放電空間S2之沿著燈軸C的範圍(輔助放電空間範圍)M被決定成成為內側電極30的軸向配設範圍之一部分的區間,該內側電極30的軸向配設範圍之一部分的區間係相當於外側電極40的軸向配設範圍L。又,與其他的範圍相比時,在輔助放電空間範圍M,係內側管50的外徑大,並內側管50之外
表面與外側管20之內表面的距離間隔小。
在輔助放電空間S2露出的內側管50之內表面的兩端部ST1、ST2附近,係內側電極30與內側管50之距離間隔逐漸地變短而空間區域變窄,放電空間區域朝向內側管50的兩端50T1、50T2側變尖。而且,一面與內側電極30之兩側面30S1、30S2及內側電極30之緣部30T3、30T4的距離間隔逐漸地變小,一面內側管50與內側電極30封接。內側管50之外徑亦一樣逐漸地變小,外表面係形成圓滑的曲面。
因此,在內側管50在輔助放電空間S2所露出之內表面的兩端部ST1、ST2附近,係與第1實施形態一樣,成為藉內側電極30以對圓周方向在空間上遮斷的方式所形成之2個放電空間區域,但是在輔助放電空間S2(輔助放電空間範圍M)的中央部附近,係以包圍內側電極30之圓周方向整體的方式形成空間所連接的放電空間區域。
如圖3所示,輔助放電空間S2的空間形狀係愈接近燈(輔助放電空間範圍M)的中央部,在徑向的截面區域愈寬,愈接近放電容器10T之兩端的小徑部22、52側,空間區域愈窄。因此,在輔助放電空間S2之沿著燈軸C的中央部分之內側電極30的兩緣部30T3、30T4、與內側管50的內周面之沿著燈徑方向的距離間隔L1係比在內側管50在輔助放電空間S2所露出之內表面的兩端部ST1、ST2附近之內側電極30的兩緣部30T3、30T4、與內側管50的內周面之沿著燈徑方向的距離間隔L2更長。
又,如圖4所示,輔助放電空間S2係愈接近內側電極30之在寬度方向(燈徑方向)的中央部,在徑向的截面區域愈寬。分開距離的長度係在中心部(燈中心軸)附近之沿著厚度方向之分開距離的長度T1比在內側電極30的兩緣部30T3、30T4附近之沿著寬度方向之分開距離的長度T2(相當於圖3之L1)更長,該分開距離係沿著燈徑方向之內側管50之內表面與內側電極30之表面的分開距
離。
即,輔助放電空間S2係成為朝向箔狀之內側電極30之在長度方向(燈軸方向)的端部30T1、30T2及在寬度方向(燈徑方向)的緣部30T3、30T4側,空間區域變窄的構成。
內側電極30之兩端部30T1、30T2的大部分在埋設於內側管50之狀態接觸,並內側電極30之兩緣部30T3、30T4的一部分在輔助放電空間S2露出,藉此,在降壓狀態之輔助放電空間S2形成電場強度大的空間區域。藉此,以比主放電空間S1更低的照明起動電壓,可先產生在輔助放電空間S2之放電。又,抑制燈的照明中所需的電力,而可抑制內側電極30(尤其緣部)之放電所造成的消耗。
另一方面,輔助放電空間S2之中央部分係構成為被內側管50之內表面包圍的放電空間區域,該內側管50之內表面係覆蓋內側電極30之兩側面30S1、30S2所露出之在燈軸方向之範圍的圓周方向整體,而且在內側管50在輔助放電空間S2所露出之內表面的兩端部ST1、ST2附近,係如第1實施例所示,在形成隔著內側電極30相對向之放電空間區域的狀態,使內側管50與內側電極30的距離間隔變窄,圓周方向整體最終封接。
根據這種構成,可朝向放電空間S1整體放射紫外線,而在放電空間S1可實現穩定的主放電。另一方面,輔助放電空間S2係以電場強度係沿著燈軸C成為大致均勻的方式被決定於內側電極30的軸向配設範圍之一部分的區間。因此,從放電容器10T向燈外所照射之紫外線係對燈軸方向C可作成均勻的照度分布。
又,輔助放電空間S2之空間區域的變化成為漸近性,即內側管50之內面形狀的變化成為圓滑,而受到對曲面部分之應力集中的影響之燈強度等的穩定性提高。因此,因藉放電空間S1的主放電所產生之高能量的紫外線,而
內側管50劣化(脆化)時,亦可制止以覆蓋輔助放電空間S2的部分為起點之放電容器10T的損壞。此外,如第1實施形態所示,亦可內側管50之內表面與內側電極30之表面的緣部係採用接觸之狀態。
上述之準分子燈10係根據與第1實施形態一樣之製程可製造。但,在第2實施形態,係為了在內側管之中央部形成上述之輔助放電空間S2,而對插入內側電極並被覆之內側管加熱且進行縮徑,並在既定時序停止加熱。例如,藉由與輔助放電空間範圍M相當之在燈軸方向的範圍係不加熱(使加熱變弱),抑制(停止)玻璃管之軟化所造成的縮徑,而形成輔助放電空間。亦可內側管50之內表面與內側電極30之表面(尤其緣部)係接觸之狀態。
其次,使用圖5、圖6,說明第3實施形態之準分子燈。在第3實施形態,係在放電容器(內側管)的端部形成輔助放電空間。
圖5係第3實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。圖6係第3實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。
在第3實施形態,輔助放電空間S2係被形成於放電容器10T之頭端部的輔助放電空間範圍M,即,沿著燈軸C被形成於內側管50之一方的端部50T1附近。因此,內側電極30之一方(頭端側)的端部30T1、與兩緣部30T3、30T4之一部分(即,包含內側電極30的兩緣部30T3、30T4與端部30T1相交之角部的內側電極部分附近)係在輔助放電空間S2露出,並在其附近形成電場強度大的空間區域。
又,內側電極30的端面30E係相當於與在輔助放電空間S2的內側管50之端部50T1的內面之距離間隔成為最大的位置,在內側管50的端部50T1附近配置與外側電極同電位(接地)的導電性構件時,亦構成為在內側管50的端部50T1側形成電場強度大的空間區域,藉此,制止在外側管20之端部20T1附近的異常放電。
例如,作成沿著燈軸C之內側電極30之端面30E的頭端部(角部)與內側管50之內面底部的距離間隔成為最大的距離間隔即可。另一方面,在內側電極30之包含在燈軸方向的中央之另一方(後端側)的端部30T2側,係在其全周與內側管50封接。
此處,係輔助放電空間S2之沿著燈軸C的範圍(輔助放電空間範圍)M包含與外側電極40的軸向配設範圍L相當之內側電極30之軸向配設範圍的一部分。另一方面,輔助放電空間範圍M係向燈之頭端側延伸,其一部分係被決定成成為比內側電極30之端部30T1更突出的區間。藉由構成成為在內側管50端部50T2側不形成電場強度大的空間區域,可制止在外側管20之端部20T2附近的異常放電。又,與其他的範圍相比,在輔助放電空間範圍M,係內側管50的外徑大,並內側管50之外表面與外側管20之內表面的距離間隔小。
輔助放電空間S2係在從外側電極40與內側電極30沿著燈徑方向相對向的空間區域至未相對向的空間區域,被設置成朝向小徑部22突出。形成輔助放電空間S2之內側管50的端部50T1之內面具有梢細之凸狀的曲面形狀,並與小徑部22之內面形成嵌合狀態,另一方面,內側電極30的頭端部30T1之沿著燈軸C的位置係不進入至小徑部22之內部空間,而位於比小徑部22更靠近後端(放電容器之中央)側。
如圖5所示,輔助放電空間S2的空間形狀係愈接近輔助放電空間S2的中央部,在徑向的截面的放電空間區域愈寬,愈接近放電容器10T之兩端的小徑部22、52側,空間區域愈窄。因此,在內側電極30的端面30E之兩緣部30T3、30T4與內側管50的內面之沿著內側電極30之燈徑方向的距離間隔L1係比在內側管50在輔助放電空間S2所露出之內表面的端部ST2之兩緣部30T3、30T4與內側管50的內面之沿著內側電極30之燈徑方向的距離間隔距離間隔L2長。內側管50的外徑亦一樣逐漸地變小,外表面係形成圓滑的曲面。
又,如圖6所示,輔助放電空間S2係愈接近內側電極30之在寬度方向(燈徑方向)的中央部,在徑向的截面區域愈寬。因此,分開距離的長度係在內側電極30之兩側面30S1、30S2的中央部(燈中心軸)附近之沿著厚度方向之分開距離的長度T1比在內側電極30的兩緣部30T3、30T4附近之沿著寬度方向之分開距離的長度T2更長,該分開距離係沿著該燈徑方向之內側管50之內表面與內側電極30之表面的分開距離。因此,輔助放電空間S2係朝向內側電極30之緣部30T3、30T4側變窄。
即,輔助放電空間S2係朝向沿著箔狀之內側電極30的表面之在長度方向(燈軸方向)的端部30T1、30T2及在寬度方向(燈徑方向)的緣部30T3、30T4側,空間區域變窄。
內側電極30之包含燈軸方向的中央之後端側的端部30T2側係在其大部分在埋設於內側管50之狀態接觸。而且,內側電極30之頭端側的端部30T1、與兩緣部30T3、30T4之頭端側的一部分,即,包含內側電極30之兩緣部30T3、30T4與端部30T1相交的角部之內側電極的頭端部分附近係在輔助放電空間S2露出。
在作成降壓狀態之輔助放電空間S2,因為在放電容器10T之頭端側的端部20T1附近形成電場強度大的空間區域,所以比主放電空間S1更先在輔助放電空間S2發生放電,可設定成低的照明起動電壓,而可制止在端部20T1側的異常放電。
又,因為在外側電極40之軸向配設範圍L的邊界附近形成輔助放電空間S2,所以在燈的照明中亦抑制耗電力,而可抑制內側電極30(尤其頭端的角部)之放電所造成的消耗。此外,如第1實施形態所示,亦可內側管50之內表面與內側電極30之表面(尤其緣部)係採用接觸之狀態。
另一方面,如上述所示,輔助放電空間S2之包含在燈軸方向的中
央之頭端側之端部ST1的大部分係構成為放電空間區域,該放電空間區域係內側電極30的兩側面30S1、30S2露出,在燈軸方向範圍覆蓋內側電極30之圓周方向整體,且被內側管50之內表面包圍。而且,在輔助放電空間S2之後端側的端部ST2附近,係如第1實施形態所示,在形成隔著內側電極30相對向的放電空間區域之狀態使內側管50與內側電極30的距離間隔變窄,圓周方向整體最終封接。
根據這種構成,可朝向放電空間S1整體放射紫外線,而在放電空間S1可實現穩定的主放電。另一方面,輔助放電空間S2係以電場強度沿著燈軸C成為大致均勻的方式被決定於內側電極30的軸向配設範圍之一部分的區間。因此,從放電容器10T向燈外所照射之紫外線係對燈軸方向C可作成均勻的照度分布。
又,輔助放電空間S2之空間區域的變化是漸近性,即內側管50之內面形狀的變化是圓滑,而曲面燈強度等的穩定性提高。因此,因藉放電空間S1的主放電所產生之高能量的紫外線,而內側管50劣化(脆化)時,亦可制止以覆蓋輔助放電空間S2的部分為起點之放電容器10T的損壞。
這種準分子燈10係根據與第1、第2實施形態一樣之製程可製造。但,在第3實施形態,係為了在內側管20之端部20T1附近形成上述之輔助放電空間S2,而對插入內側電極並被覆之內側管進行加熱、縮徑,並在既定時序停止加熱。例如,藉由在相當於輔助放電空間範圍M的燈軸方向範圍不加熱(使加熱變弱),抑制(停止)玻璃管之軟化所造成的縮徑,並形成輔助放電空間。亦可內側管50之內表面與內側電極30之表面(尤其緣部)係接觸之狀態。
在第2、第3實施形態,係沿著燈軸C方向局部地形成輔助放電空間S2,但是亦可配合外側電極40之軸向配設範圍L,形成在圓周方向整體包圍內側電極30的輔助放電空間S2。
使用圖7、圖8,說明第4實施形態之準分子燈。在第4實施形態,
係配合外側電極40之軸向配設範圍L,形成在圓周方向整體包圍內側電極30的輔助放電空間S2。
圖7係第4實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。圖8係第4實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。
在第4實施形態,輔助放電空間S2之沿著燈軸方向的輔助放電空間範圍M係比外側電極40之軸向配設範圍L稍短。因此,與第2實施形態一樣,在內側電極30之兩端部30T1、30T2附近,係圓周方向整體被封接,並被埋設於內側管50。相對地,在內側電極30之包含在燈軸方向之中央的中間部分,係以內側電極30之圓周方向周圍整體露出,並包圍內側電極30之圓周方向周圍整體的方式形成輔助放電空間S2。
輔助放電空間S2的形成範圍係因應於燈之規格等可適當地修正。例如,亦可將輔助放電空間S2之軸向範圍M決定成對燈之中央部不對稱。亦可內側管50之內表面與內側電極30之表面(尤其緣部)係作成接觸之狀態。
上述之準分子燈10係根據與第2實施形態一樣之製程可製造。例如,只對內側電極30之兩端部30T1、30T2附近加熱,而對相當於輔助放電空間範圍M的燈軸方向範圍不加熱(使加熱變弱),藉此,抑制(停止)玻璃管之軟化所造成的縮徑,並形成輔助放電空間。內側管50之內表面與內側電極30之表面(尤其緣部)係亦可採用接觸之狀態。亦可構成為在插入內側電極後對內側管加熱,並內側電極不移動。
關於外側電極,係亦可構成為以彼此相向的方式埋設於放電管內壁,或埋設一方並將另一方配置於放電管之外表面。又,關於從輔助放電空間所放射之光,係不限定為紫外光,亦可是可見光。
其次,使用圖9、圖10,說明第5實施形態之準分子燈。
圖9係第5實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面
圖。圖10係第5實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。圖10係相當於沿著圖9之B-B線的剖面圖。又,圖9之剖面圖係相當於沿著通過圖10之燈的中心軸之線的剖面圖。
準分子燈1000係具有由石英玻璃等之電介質材料所構成之截面大致圓筒形的外側管1020。在外側管1020,係將柱狀(膜狀)之第1電介質(在以下,係稱為被覆管)1050配置成同軸,且將被覆被覆管1050之筒狀的第2電介質(在以下,係稱為內側管)1060配置成同軸。被覆管1050係被覆具有沿著徑方向(以下,亦稱為燈徑方向)C的寬度並延伸成帶狀的箔狀電極(以下,稱為內側電極)1030。被覆被覆管1050之內側管1060係在軸向的一部分與被覆管1050熔接,並沿著燈軸C延伸。
被覆管1050與內側管1060係被配置成對外側管1020同軸,內側電極1030係以將在其寬度方向與厚度方向之中心位置對準燈軸C的方式被配置成對外側管1020同軸。內側電極1030係對燈軸C成為對稱性的配置。外側管1020係在一方的端部1020T2,與內側管1060之擴徑部1061成一體地進行加熱熔接。藉此,形成放電空間(主放電空間)S1。
在主放電空間S1,係封入氙氣等之稀有氣體或稀有氣體與鹵氣的混合氣體,作為放電氣體。放電氣體之封入壓力係被決定成例如5kPa~150kPa。
放電容器1000T係在包圍主放電空間S1之內徑固定部分(以下,稱為筒狀部)1020T0的兩端,設置突起狀部分(以下,稱為小徑部)1022、1062。是內側管1060的後端側之一部分的小徑部1062係未被外側管1020覆蓋,而朝向燈之後端並沿著燈軸C突出的部分,被覆供電線1070之被覆管1050貫穿其內部,被覆管1050的小徑部1052突出。此外,為了被覆管1050在端部側不露出,亦可藉內側管1060的小徑部1062被覆供電線1070。
放電容器1000T的小徑部1022係在燈之製造的過程所形成,並朝向燈
之頭端側,沿著燈軸C從放電容器1000T(外側管1020)突出。此處,係對外側管1020的頭端側進行加熱變形、縮徑,熔接直徑比外側管1020更小之梢管。藉此,將小徑部22成一體地成形,該小徑部1022係放電容器1000T之燈軸方向範圍之一部分的區間,並直徑比配設外側電極1040之沿著燈軸方向的範圍(軸向配設範圍)L更小。此外,亦可在與小徑部係不同的位置設置在燈之製造所使用的梢管。
被覆管1050的端部1050T1係進入小徑部1022,被覆管1050的端部1050T1與小徑部1022接觸。因此,被覆管1050係在外側管1020內穩定地被固持成同軸狀。尤其,在被覆管1050之端部1050T1,係外面被形成梢細之凸狀的曲面,另一方面,放電容器1000T之小徑部1022的內面係形成梢細之凹狀曲面。藉此,對內側管50將被覆管1050穩定地固持成同軸,而對各個之加熱成形所造成的尺寸誤差亦不會損壞。
此外,亦可作成內側管1060之頭端側的端部1060T1進入小徑部1022的構成。在此情況,以從頭端側覆蓋被覆管1050之端部1050T1的方式使有底筒狀之內側管1060成形即可。在已形成這種嵌合狀態的情況,亦內側電極1030的頭端部1030T1之沿著燈軸C的位置係不進入至小徑部1022之內部空間,而位於比小徑部1022更靠近後端(放電容器之中央)側即可。
在外側管1020之外表面1020S,係配設電極(以下,稱為外側電極)1040。外側電極1040係此處,是將由導電性的金屬所構成之線狀的電極部配設成沿著外側管1020之表面纒住的構成,並被配置成沿著燈軸C以既定間隔分開地捲繞成螺旋狀。
外側電極1040之軸向配設範圍L係被決定成筒狀部1020T0,該筒狀部1020T0係外側管1020之梢細的兩端部1020T1、1020T2之間的內徑固定部分。內側電極1030之在軸向的長度係此處對應於外側電極1040之軸向配設範圍L。在內側電極1030之端部所連接的供電線1070係與在外部所配置的電源部(未
圖示)連接,經由供電線1070,向準分子燈1000供給電力。
藉由對內側電極、外側電極施加高頻(例如數kHz~數十MHz的範圍)高電壓(例如數kV~十幾kV的範圍),從放電空間S1放射準分子光。此處係向放電容器外放射紫外線(例如波長172nm)。因此,準分子燈1000係可應用於進行藉臭氧產生之殺菌、除臭等的臭氧產生裝置,又,亦可應用於將紫外線直接照射於對象物的紫外線照射裝置。
在被覆管1050與內側管1060之間,係形成照明起動輔助用之放電空間(以下,稱為輔助放電空間)S2。如圖9、圖10所示,內側電極1030係在燈軸C方向整體且在內側電極1030之周圍整體,與內側管1060封接(密接)。又,被覆管1050之截面形狀是大致橢圓形,另一方面,內側管1060的截面形狀是大致圓形。在內側管1060與外側管1020之間形成環狀的主放電空間S1,且在被覆管1050的外表面與內側管1060的內表面之間形成輔助放電空間S2。
此處的輔助放電空間S2之沿著燈軸方向的輔助放電空間範圍(輔助放電範圍)M係比外側電極1040的軸向配設範圍L稍短。因此,在內側電極1030之兩端部1030T1、1030T2附近,係被覆管1050的外周面與內側管1060的內周面在圓周方向整體被封接。相對地,在內側電極1030之包含在燈軸方向之中央的中間部分,係以內側管1060的外周面整體露出,並包圍內側管1060之方式形成輔助放電空間S2。又,與其他的範圍相比,在輔助放電空間範圍M,係內側管1060的外徑大,內側管1060之外表面與外側管1020之內表面的距離間隔小。
在內側管1060在輔助放電空間S2所露出之內表面的兩端部(輔助放電空間範圍M之兩端部)ST1、ST2,係被覆管1050與內側管1060之距離間隔逐漸地變短,而放電空間區域朝向內側管1060的兩端1060T1、1060T2側,空間區域逐漸地變窄。而且,在內側管1060之內表面與被覆管1050之外表面的距離間隔逐漸地變小之狀態,內側管1060與被覆管1050熔接。內側管1060之外徑亦一
樣逐漸地變小,外表面係形成圓滑的曲面。
如圖9所示,輔助放電空間S2的空間形狀係愈接近燈(輔助放電空間範圍M)之中央部,在徑向的截面區域愈寬,愈接近放電容器1000T之兩端的小徑部1022、1052側,空間區域愈窄。因此,在輔助放電空間S2之沿著燈軸C的中央部分之被覆管1050的外周面與內側管1060的內周面之沿著燈徑方向的距離間隔L1係比在內側管1060在輔助放電空間S2所露出之內表面的兩端部ST1、ST2之被覆管1050的外周面與內側管1060的內周面之沿著燈徑方向的距離間隔L2更長。
又,箔狀之內側電極1030的兩緣部1030T3、1030T4係刀刃形狀,內側電極1030係從在寬度方向之中心朝向邊緣(端部)變成尖銳,端部之厚度係比在寬度方向之中心部的厚度薄,兩緣部1030T3、1030T4係尖銳。被覆此箔狀之內側電極1030的內側管之在徑向的截面係在箔狀之內側電極1030的厚度方向短(短軸方向),而長軸方向沿著寬度方向而定。
因此,如圖9所示,輔助放電空間S2係愈接近內側電極1030之在寬度方向(燈徑方向)的中央部,在徑向的截面區域愈寬。因此,分開距離的長度係在中心部(燈中心軸)附近之沿著厚度方向之分開距離的長度T1比在內側電極1030的兩緣部1030T3、1030T4附近之沿著寬度方向之分開距離的長度T2(相當於圖9之L1)更長,並朝向內側電極1030之兩緣部1030T3、1030T4變窄,該分開距離係沿著燈徑方向之內側管1060之內表面與被覆管1050之外表面的分開距離。
輔助放電空間S2係對箔狀的內側電極1030之沿著表面之在長度方向(燈軸方向)的端部1030T1、1030T2及在寬度方向(燈徑方向)的緣部1030T3、1030T4之任一個,都放電空間區域逐漸地變窄而成為梢細。
依此方式,在本實施形態之準分子燈1000,係具有三重構造之放電容器1000T,該放電容器1000T係在將被覆管1050、內側管1060配置成對外側
管1020同軸之狀態,形成主放電空間S1與輔助放電空間S2。藉此,不必大為變更以往之雙重管構造之準分子燈的外形,可形成輔助放電空間S2。又,藉由作成膜狀的被覆管,可作成與以往之雙重管構造之準分子燈的外形同等。
如上述所示,內側電極1030的緣部1030T3、1030T4係藉由是刀刃形狀,在其附近發生電場集中。另一方面,因為被覆管1050是截面橢圓形狀,所以在輔助放電空間S2,係在放電時電場強度在圓周方向相異,並在內側電極1030之兩緣部1030T3、1030T4的附近形成電場強度大的空間區域。
可是,內側電極1030的緣部1030T3、1030T4埋設於被覆管1050,而在輔助放電空間S2係未露出。因此,可抑制內側電極1030之放電所造成的消耗。又,在製程可調整對內側管1060之內側電極1030的位置,即在徑向的截面長度方向。此外,亦可將被覆管1050的截面形狀作成圓形,亦可將內側管1060的截面形狀作成橢圓形。
輔助放電空間S2係比大氣壓低的降壓狀態,或者,將使照明起動時之電壓變低的稀有氣體(大氣壓以下)封入輔助放電空間S2。對內側電極1030與外側電極1040之間施加高頻高電壓時,因為輔助放電空間S2位於降壓狀態,所以藉比主放電空間S1更低的照明起動電壓,在輔助放電空間S2先發生放電。然後,從輔助放電空間S2朝向燈徑方向所放射之光(此處係紫外線)的一部分經由內側管1060被照射於主放電空間S1。
又,從輔助放電空間S2朝向燈軸方向所放射之光的一部分係利用重複在被覆管1050或內側管1060之管壁內(管壁的邊界面)的反射所產生之光纖效應(根據與在通訊迴路所使用之光纖相同的原理之效應),朝向端部1050T1、1050T2、1060T1、1060T2被傳達。
此處,被覆管1050之端部1050T1(內側管1060之端部1060T1)的一部分係進入小徑部1022並接觸,在內側管1060的端部1060T2(被覆管1050之端部
1050T2)側,係設置擴徑部1061。因此,利用光纖效應所引導的紫外線經由內側管1060的端部1060T1(被覆管1050之端部1050T1)與擴徑部1061,從外側管1020的兩端部1020T1、1020T2側被照射於主放電空間S1。藉此,在主放電空間S1發生放電。
依此方式,在內側管1060內局部地形成的輔助放電空間S2係提高照明起動性。另一方面,輔助放電空間S2係因為藉產生放射光到達主放電空間S1的程度之微小的放電之程度的微小空間區域形成即可,所以未確保佔有內側管1060內部之大部分的空間,而形成為局部性之放電空間區域。因此,在燈的照明之間、內側電極1030與外側電極1040之間的施加電壓係被抑制,藉由抑制所需之電力,可提高燈耐久性、燈壽命。
沿著放電容器之外周面的照度分布(配光分布)係根據放電容器的形狀、或在其內部所產生之放電的位置而異。進而,放電狀態係受到根據電極(陽極與陰極)之位置關係、或者被覆管、內側管、輔助放電空間的形狀而定之電場強度分布的影響。可是,上述之準分子燈1000係因為不必變更以往之雙重管構造的準分子燈之外形或放電狀態,所以在紫外線照射裝置或臭氧產生裝置,對放電維持電壓、照度分布等的燈特性、所適合之電源特性不會給與影響,而可提高照明起動性。
照明起動性係對準分子燈施加電壓,可藉從放電容器內之放電至得到所要之放射頻譜之穩定照明狀態的確實性(機率[%])掌握。準分子燈係在低温狀態、黑暗狀態、長時間之休止狀態後,亦需要照明起動性的確實性(100%的可靠性),但是在本實施形態,係不使用大型之照明用電源或照明起動輔助用光源,就可確實地到達穩定照明狀態。即,實質上可具有100%之照明起動的確實性。
若依據該構成,可朝向放電空間S1整體放射紫外線,在放電空間
S1可實現穩定的主放電。另一方面,輔助放電空間S2係以電場強度沿著燈軸C成為大致均勻的方式被決定於內側電極1030的軸向配設範圍之一部分的區間。因此,從放電容器1000T向燈外所照射之紫外光係對燈軸方向C可作成均勻的照度分布。
又,輔助放電空間S2之空間區域的變化是漸近性,即內側管1060之內面形狀的變化是圓滑,而由對曲面部分(例如,內側管1060在輔助放電空間S2所露出之內表面的兩端部ST1、ST2)的應力集中所引起之燈強度等的穩定性提高。因此,在因藉放電空間S1的主放電所產生之高能量的紫外線,而內側管1060劣化(脆化)時,亦可制止以覆蓋輔助放電空間S2的部分為起點之放電容器1000T的損壞。
第5實施形態之準分子燈1000係例如,可如以下所示製造。
首先,形成成為箔狀之內側電極的被覆材之截面圓筒形的玻璃管(內側管)。在形成內側管後,藉電阻熔接等將供電線與內側電極連接,再將內側電極插入有底筒狀的內側管內。在插入內側電極後,使管內成為降壓狀態(真空),並密封。
將內側管一面轉動一面加熱,而玻璃管軟化,變形成收縮(縮徑)。在此時,內側電極在圓周方向整體及軸向整體與玻璃管密接。又,縮徑成成為截面橢圓形狀。此外,作為被覆管,亦可至少在輔助放電空間範圍M之內側電極的表面塗布電介質。
然後,從電介質材料進行被覆內側電極之被覆管的成形,進而,進行被覆被覆管之玻璃管(內側管)的成形,而該電介質材料係對在輔助放電空間形成的放電所放射之光具有透過性。在進行被覆管、內側管之成形後,將被覆管插入內側管內,並進行加熱、縮徑。
在此時,為了形成輔助放電空間,對內側管沿著燈軸方向進行局
部性熔接的加熱。又,與形成輔助放電空間,同時對內側管之一端形成緣狀(所謂的算珠形狀)的密封部。此外,亦可作成在使內側管不轉動之狀態,僅將內側內周面與箔狀電極之緣部進行加熱、密接。
關於外側管,係將石英管的一端進行縮徑,且設置開口之導入管(梢管),而該石英管係對從在主放電空間所形成的放電放射之紫外線的波長具有透過性,另一方面,形成使與內側管之密封部開口的外側管。接著,將內側管插入外側管並進行同軸配置,在密封部進行加熱熔接,而形成放電管。然後,經由導入管進行抽真空,除去雜質,在發光管內封入放電氣體,再藉加熱熔化,將導入管進行氣密密封。接著,將外側電極配設於外側管之外表面。
其次,使用圖11~圖13,說明第6實施形態之準分子燈。在第6實施形態,藉由以沿著圓周方向覆蓋箔狀電極之側面的方式將被覆管與內側管局部性地熔接,在與箔狀電極之緣部相對向的範圍形成輔助放電空間,而沿著燈軸方向在被覆管與內側管之間形成輔助放電空間。
圖11係第6實施形態的準分子燈之從沿著箔狀電極的寬度方向之側面側所觀察之示意的剖面圖。圖12係第6實施形態的準分子燈之從沿著箔狀電極的厚度方向之側面側所觀察之示意的剖面圖。圖13係相當於沿著圖12之B-B線的剖面圖。又,圖13之剖面圖係相當於沿著通過圖12之燈的中心軸之線的剖面圖。
如圖13所示,被覆管1050’係在與箔狀之內側電極1030封接的狀態,將其在燈徑方向的截面形成圓形。另一方面,內側管1060’係在與被覆管1050’熔接之狀態,將其在燈徑方向的截面形成橢圓形。在在燈徑方向的截面,內側管1060’之沿著短軸方向(內側電極1030之厚度方向)的內面部分1060’K2係與被覆管1050’的外面部分熔接,該被覆管1050’係覆蓋內側電極1030之側面1030S1、1030S2側。
結果,在內側管1060’之沿著長軸方向(內側電極1030之寬度方向)的內面部分1060’K1、與覆蓋內側電極1030之緣部1030T3、1030T4之被覆管1050’的外面部分之間形成輔助放電空間S2,該輔助放電空間S2係由被2個空間遮斷的放電空間區域S2A、S2B所構成。
在內側管1060’內,2個放電空間區域S2A、S2B係藉被覆管1050’在空間上被遮斷。又,在第6實施形態,係與實施形態5相異,將內側管1060’的截面形狀形成橢圓形,另一方面,將被覆管1050’的截面形狀形成圓形。
放電空間區域S2A、S2B係位於在內側電極1030之寬度方向相對向的位置關係,又,對在徑向的截面是對稱。輔助放電空間S2之軸向區間(輔助放電區間)M係沿著燈軸C具有比外側電極1040之軸向配設區間稍短的長度。因此,在內側電極1030的兩端部1030T1、1030T2附近,係被覆管1050’之外周面與內側管1060’之內周面在圓周方向整體被封接。又,與其他的範圍相比,在輔助放電空間範圍M,係內側管1060’的外徑大,並內側管1060’之外表面與外側管1020之內表面的距離間隔小。
相對地,在內側電極1030的兩端部1030T1、1030T2之間,且內側電極1030之包含在燈軸方向之中央的中間部分,係僅內側管1060’的外表面部分沿著圓周方向與被覆管1050’局部地熔接,該內側管1060’的外表面部分係相當於覆蓋內側電極1030之兩側面1030S1、1030S2的部分。藉此,在內側電極1030的兩緣部1030T3、1030T4所朝向之方向的空間部分,形成輔助放電空間S2(S2A、S2B)。
在輔助放電空間S2之兩端部的放電空間區域SAT1、SAT2、SBT1、SBT2,係與第5實施形態一樣,係被覆管1050’與內側管1060’之距離間隔逐漸地變短,而放電空間區域朝向被覆管1050’的兩端1050T1、1050T2側,空間區域變窄。而且,在內側管1060’之內表面與被覆管1050’之外表面的距離間隔逐
漸地變小之狀態,內側管1060’與被覆管1050’封接。內側管1060’之外徑亦一樣逐漸地變小,外表面係形成圓滑的曲面。
如圖12所示,輔助放電空間S2的空間形狀係愈接近燈(輔助放電空間範圍M)之中央部,在徑向的截面區域愈寬,愈接近輔助放電空間S2之兩端部的放電空間區域SAT1、SAT2、SBT1、SBT2,空間區域愈窄。因此,在輔助放電空間S2之沿著燈軸C的中央部分之被覆管1050’的外周面與內側管1060’的內周面之沿著燈徑方向的距離間隔L1係比在輔助放電空間S2的兩端部之放電空間區域SAT1(SBT1)、SAT2(SBT2)之被覆管1050’的外周面與內側管1060’的內周面之沿著燈徑方向的距離間隔L2更長。
因此,在放電空間區域S2A、S2B之在燈徑方向的截面形狀,分開距離的長度係在內側電極1030的厚度方向(側面1030S1、1030S2)側之分開距離的長度T1比沿著內側電極1030的寬度方向(緣部1030T3、1030T4)之分開距離的長度T2更短,並沿著燈之圓周方向成為梢細,該分開距離係沿著燈徑方向之內側管1060’之內表面與被覆管1050’之外表面的分開距離。
藉輔助放電空間S2(放電空間區域S2A、S2B)對燈徑方向及燈之圓周方向之雙方,放電空間區域逐漸地變小而成為梢細的構成,對內側電極1030與外側電極1040之間施加高頻高電壓時,在作成降壓狀態的輔助放電空間S2,在內側電極1030的寬度方向(兩緣部1030T3、1030T4附近)側形成電場強度大的空間區域。結果,以比主放電空間S1更低的照明起動電壓在輔助放電空間S2先發生放電,在主放電空間S1之電場強度大的空間區域在後來發生放電,而易移至穩定(額定)照明。
又,在主放電空間S1的電場強度係在燈之圓周方向相異,而在燈軸方向大致相等。結果,在主放電空間S1亦易發生局部性放電,而以紫外線強度(照度分布)沿著燈之圓周方向具有偏倚,並以對燈軸方向C是均勻的方式放射
紫外線。因此,作成可進行配合紫外線照射裝置、臭氧產生裝置之使用環境的紫外線照射、臭氧產生。
藉由被覆管1050’在圓周方向的一部分與內側管1060’熔接,形成輔助放電空間S2,藉此,輔助放電空間S2之空間區域的變化成為漸近性,即被覆管1050’之內面形狀的變化成為圓滑,而由對曲面部分的應力集中所引起之燈強度等的穩定性提高。因此,因藉放電空間S1的主放電所產生之高能量的紫外線,而被覆管1050’、內側管1060’劣化(脆化)時,亦可制止以覆蓋輔助放電空間S2的部分為起點之放電容器1000T的損壞。
第6實施形態之準分子燈係可如以下所示製造。首先,與第5實施形態一樣,將內側電極插入成為被覆管之玻璃管內,再加熱,對玻璃管進行縮徑。在此時,內側電極在圓周方向整體及軸向整體與玻璃管密接。又,縮徑成成為截面圓形。此外,亦可在內側電極之表面塗布電介質。然後,將被覆內側電極之被覆管插入是玻璃管之內側管內,進行加熱、縮徑。在此時,為了形成2個放電空間區域S1、S2,對被覆管,進行沿著燈軸C方向將內側管之圓周方向的一部分熔接的加熱、縮徑。關於除此以外的構成,係與第1實施形態之步驟一樣。
其次,使用圖14~圖16,說明第7實施形態之準分子燈。在第7實施形態,藉由以沿著圓周方向覆蓋箔狀電極之緣部的方式將被覆管與內側管局部性地熔接,在與箔狀電極之側面相對向的範圍形成輔助放電空間,而沿著燈軸方向在被覆管與內側管之間形成輔助放電空間。
圖14係第7實施形態的準分子燈之從沿著箔狀電極的寬度方向之側面側所觀察之示意的剖面圖。圖15係第7實施形態的準分子燈之從沿著箔狀電極的厚度方向之側面側所觀察之示意的剖面圖。圖16係第7實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。
如圖16所示,在第7實施形態之準分子燈1000,係被覆管1050”之
在燈徑方向的截面被形成橢圓形。另一方面,內側管1060”之在燈徑方向的截面係被形成圓形。而且,在在燈徑方向的截面,覆蓋內側電極1030的緣部1030T3、1030T4之內側管1060”的內面部分係與被覆管1050”之沿著長軸方向(內側電極1030之寬度方向)的外面部分1050”K1熔接。
而,在覆蓋內側電極1030的側面側之內側管1060”的內面部分、與被覆管1050”之沿著短軸方向(內側電極之厚度方向)的外面部分1050”K1之間,形成在空間上被隔開的2個空間區域。輔助放電空間S2係由該2個放電空間區域S2A、S2B所構成。
與第6實施形態一樣,2個放電空間區域S2A、S2B係藉被覆管1050”在空間上被遮斷,但是在第7實施形態,係將內側管1060”的截面形狀形成圓形,另一方面,將被覆管1050”的截面形狀形成橢圓形。放電空間區域S2A、S2B係位於在內側電極1030之厚度方向相對向的位置關係,又,對在徑向的截面是對稱。
在放電空間區域S2A、S2B之在燈徑方向的截面形狀,分開距離的長度係在內側電極1030的厚度方向(側面1030S1、1030S2)側之分開距離的長度T1比沿著內側電極1030的寬度方向(緣部1030T3、1030T4)之分開距離的長度T2更長,並放電空間區域S2A、S2B沿著燈之圓周方向成為梢細,該分開距離係沿著燈徑方向之內側管1060”之內表面與被覆管1050”之外表面的分開距離。
根據這種構成,對內側電極1030與外側電極1040之間施加高頻高電壓時,在是降壓狀態的輔助放電空間S2,以比主放電空間S1更低的照明起動電壓先發生放電。因應之,在主放電空間S1內之電場強度大的空間區域發生放電,而易移至穩定(額定)照明。
依此方式,若依據第7實施形態,與箔狀之內側電極1030的截面長度方向(延伸方向)無關,藉由調整被覆管與內側管的形狀、及沿著圓周方向之熔
接部分,可在所要的位置形成在內側管1060”內之2個放電空間區域S2A、S2B。
上述之準分子燈1000係可根據與實施形態6一樣之製程製造。
輔助放電空間S2之軸向區間M係配合外側電極1040之軸向配設區間L所構成,但是亦可在燈之中央部或端部等,沿著燈軸C方向在被覆管1050與被覆管1050之間局部地形成輔助放電空間S2。
關於外側電極,係亦可構成為以彼此相向的方式埋設於放電管內壁,或埋設一方並將另一方配置於放電管之外表面。又,關於從輔助放電空間所放射之光,係不限定為紫外光,亦可是可見光。
其次,使用圖17、圖18說明第8施形態之準分子燈。
圖17係第8實施形態的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。圖18係第8實施形態的準分子燈之從軸向側所觀察之示意的剖面圖。圖18相當於沿著圖17之B-B線的剖面圖。又,圖17之剖面圖係相當於沿著通過圖18之燈的中心軸之線的剖面圖。
準分子燈2000係具有由截面大致圓筒形之外側管2020與內側管2050所形成的放電容器2000T,該放電容器2000T係由石英玻璃等之電介質材料所構成。延伸成具有沿著管徑方向(以下,亦稱為燈徑方向)的寬度之帶狀的箔狀電極(以下,稱為內側電極)2030被沿著管軸(以下,亦稱為燈軸)C之柱狀的電介質(以下,稱為內側管)2050覆蓋。內側電極2030係在環狀的放電空間(以下,稱為主放電空間)S1未露出。該放電空間係在外側管2020與內側管2050之間所形成,此處係內側管2050之截面被形成大致圓形。
準分子燈2000係具有未被外側管2020覆蓋之部分(以下,稱為延伸部)2052,該延伸部2052係沿著燈軸C延伸成超過放電容器2000T(外側管2020)的端部2020T2,並供電線2070貫穿延伸部2052之端部2050T2的內部。但,亦可藉由熔接與內側管2050係相異之不同的構件,構成延伸部2052。在燈之製造的過
程所形成之小徑部2022係沿著燈軸C,從放電容器2000T(外側管2020)朝向燈之頭端側突出。
小徑部2022之直徑係比放電容器2000T之直徑,即,是燈軸方向範圍之一部分的區間,並配設外側電極2040之沿著燈軸方向的範圍(此處係稱為軸向配設範圍)之直徑更小。此處係將外側管2020的頭端側進行加熱變形而縮徑,熔接直徑比外側管2020更小之梢管,藉此,將小徑部2022對放電容器2000T成一體地成形。此外,亦可在與小徑部係不同的位置設置在燈之製造所使用的梢管。
在本實施形態,內側管2050的端部2050T1係進入小徑部2022,內側管2050的端部2050T1與小徑部2022接觸。因此,內側管2050係在外側管2020內穩定地被固持成同軸狀。又,內側管2050之端部2050T1的外面係具有梢細之凸狀曲面,外側管2020之內面係具有梢細之凹狀曲面。
藉此,可穩定地固持成同軸狀,而對各個之加熱成形所造成的尺寸誤差亦不會產生損壞。形成這種嵌合狀態,另一方面,內側電極2030的頭端部2030T1之沿著燈軸C的位置係不會進入至小徑部2022之內部空間,而位於比小徑部2022更靠近後端(放電容器之中央)側。
在外側管2020之外表面2020S,係配設電極(以下,稱為外側電極)2040。外側電極2040係此處,是將由導電性的金屬所構成之線狀的電極部配設成沿著外側管2020之表面纒住的構成,並被配置成沿著管軸C以既定間隔分開地捲繞成螺旋狀。
外側電極2040之軸向配設範圍L係被決定成是外側管1020之梢細的兩端部2020T1、2020T2之間的內徑固定部分(以下,稱為筒狀部)2020T0的範圍。內側電極2030之在軸向的長度係此處對應於外側電極2040之軸向配設範圍L。在內側電極2030之端部所連接的供電線2070係與在外部所設置的電源部(未圖示)連接,經由供電線2070,向準分子燈2000供給電力。
藉由對內側電極、外側電極施加高頻(例如數kHz~數十MHz的範圍)高電壓(例如數kV~十幾kV的範圍),而從放電空間S1放射準分子光。此處係向放電容器外放射紫外線(例如波長172nm)。因此,準分子燈2000係可應用於進行藉臭氧產生之殺菌、除臭等的臭氧產生裝置,又,亦可應用於將紫外線直接照射於對象物的紫外線照射裝置。
在延伸部2052,係形成照明起動輔助用之放電空間(以下,稱為輔助放電空間)S2。如圖17所示,內側管2050的延伸部2052之沿著燈軸C的一部分在內側電極2030之圓周方向周圍整體未局部地熔接(封接)。另一方面,在內側電極2030之在軸向的兩端部2030T1、2030T2側,係在其全周與內側管2050封接。藉此,形成輔助放電空間S2。
此處,係輔助放電空間S2之沿著燈軸C的範圍(輔助放電空間範圍)M被決定成成為內側電極2030的軸向配設範圍外的區間,該內側電極2030的軸向配設範圍係對應於外側電極2040的軸向配設範圍L。即,在外側電極2040之軸向配設範圍L,係在內側電極2030之兩端部2030T1、2030T2,內側電極2030藉內側管2050對圓周方向周圍整體被封接。相對地,在內側管2050之延伸部2052的中間部分,係以內側電極2030之外周面整體露出,並包圍內側電極2030之外周面整體的方式形成輔助放電空間S2。又,在輔助放電空間範圍M,係與其他的範圍相比,內側管2050的外徑大。
在內側電極2030在輔助放電空間S2所露出之內表面的兩端部(輔助放電空間範圍M的兩端部)ST1、ST2,係內側電極2030與內側管2050之距離間隔逐漸地變短,放電空間區域朝向內側管2050的兩端2050T1、2050T2側,空間區域變窄。而且,在內側管2050之內表面與內側電極2030之外表面的距離間隔逐漸地變小之狀態,內側電極2030與內側管2050封接。內側管2050之外徑亦一樣逐漸地變小,外表面係形成圓滑的曲面。
輔助放電空間S2的空間形狀係愈接近燈(輔助放電空間範圍M)之中央部,在徑向的截面區域愈寬,愈接近放電容器2000T之兩端的小徑部2022、延伸部2052側,空間區域愈窄。因此,在輔助放電空間S2之沿著燈軸C的中央部分之內側電極2030的外周面、與內側管2050的內周面之沿著燈徑方向的距離間隔L1係比在內側管2050在輔助放電空間S2所露出之內表面的兩端部ST1、ST2之內側電極2030的外周面、與內側管2050的內周面之沿著燈徑方向的距離間隔L2更長。
又,箔狀之內側電極2030的兩緣部2030T3、2030T4係刀刃形狀,內側電極2030係從在寬度方向之中心朝向邊緣(端部)變成尖銳,端部之厚度係比寬度方向之中心部的厚度薄,兩緣部2030T3、2030T4係尖銳。
因此,輔助放電空間S2係愈接近內側電極2030之在寬度方向(燈徑方向)的中央部,在徑向的截面區域愈寬(參照圖18)。因此,分開距離的長度係在中心部(燈中心軸)附近之沿著厚度方向之分開距離的長度T1比在內側電極2030的兩緣部2030T3、2030T4附近之沿著寬度方向之分開距離的長度T2(相當於圖17之L1)更長,並朝向內側電極2030的兩緣部2030T3、2030T4變窄,該分開距離係沿著該燈徑方向之內側電極2030之外表面與內側管2050之內表面的分開距離。
即,輔助放電空間S2(放電空間區域S2A、S2B)係朝向箔狀的內側電極2030之沿著表面之在長度方向(燈軸方向)的端部2030T1、2030T2及在寬度方向(燈徑方向)的緣部2030T3、2030T4,空間區域變窄。
輔助放電空間S2係成為比大氣壓低的降壓狀態,或者,將使照明起動時之電壓變低的稀有氣體(大氣壓以下)封入輔助放電空間S2。對內側電極2030與外側電極2040之間施加高頻高電壓時,因為輔助放電空間S2位於降壓狀態,所以藉比主放電空間S1更低的照明起動電壓,在輔助放電空間S2先發生放電。然後,從輔助放電空間S2朝向燈徑方向所放射之光(此處係紫外線)的一部分
經由內側管2050被照射於主放電空間S1。
又,內側電極2030的兩端部2030T1、2030T2之間的大部分係在埋設於內側管2050之狀態接觸,並內側電極2030之兩緣部2030T3、2030T4的一部分在輔助放電空間S2露出,藉此,在降壓狀態之輔助放電空間S2形成電場強度大的空間區域。藉此,以比主放電空間S1更低的照明起動電壓,可在輔助放電空間S2確實地產生放電。又,抑制燈的照明中所需的電力,而可抑制內側電極2030(尤其緣部)之放電所造成的消耗。
從在輔助放電空間S2所產生之放電朝向燈軸方向放射之光的一部分係利用重複在內側管2050之管壁內(管壁的邊界面)的反射之所謂的光纖效應,朝向內側管2050之端部2050T1側傳達。藉光纖效應所傳達之紫外線的一部分係經由內側管2050的擴徑部2051,從外側管2020的端部2020T2側被照射於主放電空間S1。
又,朝向燈軸方向所放射之光的一部分,係因為內側管2050之端部2050T1局部地進入小徑部2022並接觸,所以經由內側管2050的端部2050T1,從外側管2020的端部2020T2側被照射於主放電空間S1。這些藉光纖效應所傳達之紫外線被照射於主放電空間S1,藉此,在主放電空間S1發生放電。依此方式,藉由在內側管2050之延伸部2052的一部分形成輔助放電空間S2,照明起動性能提高。
此處,輔助放電空間S2係作為放射光到達主放電空間S1之程度之微小的空間所形成,未形成為具有如佔有內側管2050之延伸部2052的大部分之空間的放電空間區域。可是,因為在放電容器2000T的外部沿著燈軸方向相鄰的位置形成輔助放電空間S2,所以在燈的照明中(發生主放電之間),內側電極2030與外側電極2040之間的施加電壓係被抑制。藉由抑制所需之電力,可提高燈耐久性、燈壽命。
又,因為輔助放電空間S2被形成為對內側管2050同軸,所以在從輔助放電空間S2朝向主放電空間S1之方向,從內側管2050之端部2050T1、2050T2的兩側照射光。藉此,在主放電空間S1穩定地發生主放電。
沿著放電容器之外周面的照度分布(配光分布)係根據放電容器的形狀、或在其內部所產生之放電的位置而異。進而,放電狀態係受到根據電極(陽極與陰極)之位置關係、或者內側管或輔助放電空間的形狀而定之電場強度分布的影響。可是,上述之準分子燈2000係因為不會變更以往之雙重管構造的準分子燈之外形或放電狀態,所以在紫外線照射裝置或臭氧產生裝置,對放電維持電壓、照度分布等的燈特性、或所適合之電源特性不會給與影響,而可提高照明起動性。
照明起動性係對準分子燈施加電壓,可藉從放電容器內之放電至得到所要之放射頻譜之穩定照明狀態的確實性(機率[%])掌握。準分子燈係在低温狀態、黑暗狀態、長時間之休止狀態後,亦需要照明起動性的確實性(100%的可靠性),但是在本實施形態,係不使用大型之照明用電源或照明起動輔助用光源,就可確實地到達穩定照明狀態。即,實質上可具有100%之照明起動的確實性。
在延伸部2052之輔助放電空間S2的形成空間區域,又,沿著燈軸C之形成區間M係可適當地調整。例如,藉由只將內側電極2030之兩緣部2030T3、2030T4與內側管2050熔接成不露出,可將隔著箔狀之內側電極2030在空間上被隔開的2個放電空間區域S2A、S2B形成為輔助放電空間S2。又,亦可藉由對所決定之輔助放電空間範圍M在內側電極之表面塗布(被覆)電介質,將內側電極2030之兩緣部2030T3、2030T4構成為在輔助放電空間S2不露出。
這種準分子燈2000係例如藉如以下所示之製造方法可製造。
藉對從在輔助放電空間形成之放電所放射的光具有透過性的電介
質材料,形成成為箔狀電極(內側電極)的被覆材之截面圓筒形的玻璃管(內側管)。在形成內側管後,藉電阻熔接等將供電線與箔狀電極連接,再將箔狀電極插入有底筒狀的玻璃管。
在將成為內側電極之箔狀電極插入成為內側管之玻璃管後,使玻璃管內成為降壓狀態(真空),並密封。在此時,亦可在大氣壓以下將稀有氣體封入玻璃管內。然後,將玻璃管一面轉動,一面為了在玻璃管之端部側局部地形成輔助放電空間而加熱,玻璃管軟化,變形成收縮(縮徑),而將玻璃管與內側電極局部地熔接。
在此時,亦可僅使玻璃管之內周面與箔狀電極之沿著寬度方向(管徑方向)的緣部密接,藉此,箔狀電極之緣部不會露出,並將玻璃管與箔狀電極未接觸的空間形成為輔助放電空間。
又,對成為內側管之玻璃管的一端加熱成形成緣狀(所謂的算珠形狀)的擴徑部。此外,亦可作成在使玻璃管不轉動之狀態,僅將與內側內周面及箔狀電極之緣部相對向的玻璃管部分沿著軸向進行加熱、密接。箔狀電極之沿著長度方向(管軸方向)的端部係藉由將圓周方向整體封接,而將箔狀電極之端部埋設於玻璃管,箔狀電極係在輔助放電空間不露出。
關於外側管,係將在對從在主放電空間形成之放電所放射之紫外線的波長具有透過性之石英管的一端進行縮徑,且設置開口之導入管(梢管),另一方面,形成使與內側管之擴徑部的密封部開口的外側管。
接著,將內側管插入外側管並進行同軸配置,對放電管與內側管之擴徑部進行加熱熔接,而形成放電容器。然後,經由導入管進行抽真空,除去雜質,在放電容器內封入放電氣體,藉由對導入管進行加熱熔化,進行氣密密封。然後,將外側電極配設於外側管之外表面。
在本實施形態,內側電極2030是延伸至放電容器2000T內及延伸部
2052的構成,但是亦可在放電容器2000T與延伸部2052,配置相異的內側電極。
圖19係第8實施形態之變形例的準分子燈之從側面側所觀察之示意的剖面圖。此處,係藉內部供電線2071連接2個箔狀之內側電極2030A、2030B。而且,內側電極2030B係被設置於位於外側管2020的外部之內側管2050的延伸部2052內。內側電極2030A、2030B係彼此相向。在徑向之截面的位置(延伸方向)係一致。
與第8實施形態一樣,在內側管2050的延伸部2052形成輔助放電空間S2。在依此方式設置2個內側電極2030A、2030B的情況,亦與第8實施形態一樣,可提高照明起動性。又,藉由使用內部供電線2071,可更抑制燈之照明中的電力。
擴徑部2051係外徑(厚度)比內側管2050之其他的部分更大,而難藉加熱來進行縮徑。因此,藉由在擴徑部2051配設內部供電線2071,可使對在擴徑部2051之對內部供電線2071的加熱縮徑、與對外側管2020之端部2020T2的熔接兩立,而製造成為容易。
又,內側電極2030A、2030B之電場集中的部分,尤其,刀刃形狀之兩緣部2030T3、2030T4與擴徑部2051分開。依此方式,藉由內側電極2030A、2030B與擴徑部2051隔著距離,可確實地防止在外側管之端部2020T2附近的異常放電(沿面放電)。
關於外側管,係亦可構成為以彼此相向之方式埋設於放電管內壁、或者埋設一方並將另一方配置於放電管之外表面。又,關於從輔助放電空間所放射之光,係不限定為紫外光,亦可是可見光。
10:準分子燈
20:外側管
30:內側電極
30S1,30S2:側面
30T3,30T4:緣部
40:外側電極
50:內側管(電介質)
S2A,S2B:放電空間區域
S1:主放電空間
S2:輔助放電空間
T1,T2:分開距離的長度
Claims (12)
- 一種準分子燈,其特徵為:包括:電介質,係覆蓋沿著燈軸方向所配設的箔狀電極;及放電容器,係與該電介質熔接而形成主放電空間;在該主放電空間之該燈軸方向範圍,該箔狀電極為了在該電介質之內側形成輔助放電空間,與該電介質局部地封接。
- 如請求項1之準分子燈,其中該箔狀電極在至少一方的該箔狀電極之在長度方向的端部,與該電介質熔接;該輔助放電空間以沿著該燈軸方向及燈之圓周方向的至少一個方向電場強度相異的方式,被形成於該箔狀電極的表面與該電介質的內面之間。
- 如請求項2之準分子燈,其中該箔狀電極沿著該箔狀電極之該燈軸方向及燈之圓周方向的至少一個方向,在電場強度小之區域與該電介質封接,並在電場強度大的區域形成該輔助放電空間。
- 如請求項2之準分子燈,其中該箔狀電極沿著該箔狀電極之該燈軸方向及燈之圓周方向的至少一個方向,在電場強度大之區域與該電介質封接,並在電場強度小的區域形成該輔助放電空間。
- 如請求項3之準分子燈,其中該箔狀電極之緣部在該輔助放電空間,與該電介質之內面分開。
- 如請求項4之準分子燈,其中該箔狀電極之緣部在該輔助放電空間,與該電介質熔接。
- 如請求項1至6中任一項之準分子燈,其中該電介質之頭端部的頭端位置進入在該放電容器之頭端所設置的小徑部; 該箔狀電極之沿著燈軸的頭端位置位於比該小徑部靠近後端側。
- 如請求項1至6中任一項之準分子燈,其中以沿著該箔狀電極的寬度方向之該電介質與該箔狀電極的距離間隔在緣部側比在中央部更短的方式形成該輔助放電空間。
- 如請求項1至6中任一項之準分子燈,其中以沿著該箔狀電極的長度方向之該電介質與該箔狀電極的距離間隔在端部側比在中央部更短的方式形成該輔助放電空間。
- 一種準分子燈的照明方法,該準分子燈係包括內側管與外側管,該內側管係覆蓋沿著燈軸方向所配設的內側電極,該外側管係與該內側管之擴徑部熔接,並在與該內側管之間形成主放電空間,該準分子燈之照明方法的特徵為:在該內側電極的表面與該內側管的內面之間形成輔助放電空間;使從該輔助放電空間朝向該燈軸方向所放射之光的一部分,經由該內側管之在主放電空間側的頭端部及該擴徑部,照射於該主放電空間。
- 一種準分子燈的製造方法,係為請求項1~9中任一項之準分子燈的製造方法,其特徵為包含:插入步驟,係在成為內側管之玻璃管內,插入箔狀之內側電極;密封或封入步驟,係使該內側管內成為降壓狀態並密封,或在大氣壓以下將稀有氣體封入該內側管內;以及封接步驟,係為了在該內側管內之沿著管軸方向的至少一部分形成輔助放電空間,對該內側管進行加熱、縮徑,並與該內側電極局部地封接。
- 如請求項11之準分子燈的製造方法,其中藉由將外側管與該內側管的擴徑部成一體地進行加熱熔接,形成主放電空間。
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