准分子灯及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过电介质势皇放电或电容耦合型高频放电进行放电发光的准分子 灯及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 在准分子灯中，由石英、陶瓷等使准分子光透过的电介质形成具有密闭的放电空 间的发光管，并在该放电空间内封入有氙气等稀有气体或将稀有气体和卤素气体混合而得 到的混合气体作为放电气体。若在被配置于放电空间的内外的内部电极与外部电极之间施 加几 kV的高电压，则在放电空间中产生电介质势皇放电或电容耦合型高频放电（以下称为 电介质势皇放电），且向发光管外部放射准分子光(例如参照专利文献1)。
[0003] 大型的准分子灯在发光管、电极的形状和构造上具有较大的自由度。另一方面，在 本申请人正在开发的小型的准分子灯中，发光管的直径为8~20(mm)左右，且由有底筒状的 内管以及与该内管之间形成密闭的放电空间的外管构成发光管，并在放电空间内封入有放 电气体。而且，通过在被配置于发光管的外管的外周面侧的外侧电极与被插入配置于内管 内的内侧电极之间施加高电压（以下称为施加电压），在放电空间中产生电介质势皇放电。 这样的构造的准分子灯具有如下优点：因为由外管以及有底筒状的内管构成发光管，所以 发光管的制造变得容易，并且，因为内侧电极为被插入于内管内的棒状(柱状），所以电极的 制作以及电极与灯之间的固定变得容易。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开平6-275242号公报 [0007] 专利文献2:日本特开2013-69533号公报
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的问题
[0009] 然而，在准分子灯中，当在电极之间施加了施加电压而在放电空间中产生电介质 势皇放电(准分子灯点亮)时，电极被加热(或过热）。特别是，在如上所述的内侧电极为棒状 (例如圆柱状)的情况下，由于被加热的内侧电极的热膨胀而向内管施加径向的应力，内管 有可能因该应力的影响而发生形变并破损。本申请人申请的专利文献2提出了为了在内侧 电极与内管之间产生电晕放电而在该内侧电极与内管之间确保空间的方案，却完全没有意 识到两者的接触所造成的问题。
[0010] 本发明基于与以上的准分子灯、特别是小型的准分子灯相关的问题意识，目的在 于获得一种小型准分子灯及其制造方法，该小型准分子灯不会由于内侧电极与内管之间的 热膨胀系数之差而引起内管破损，并且能够高效地放射紫外线。
[0011] 用于解决问题的手段
[0012] 本发明为一种准分子灯，该准分子灯具备：由电介质构成的发光管，其具有有底筒 状的内管、以及与该内管之间形成密闭的放电空间的外管，且在上述放电空间内封入有放 电气体;外侧电极，其被配置于所述发光管的外管的外周面侧；以及内侧电极，其被插入配 置于所述内管内，通过在所述外侧电极与内侧电极之间施加放电电压，在所述放电空间中 产生电介质势皇放电或电容耦合型高频放电，该准分子灯的特征在于，在所述内管的内周 面与内侧电极的外周面之间形成有以下截面积的缓冲空间：该截面积使得在所述内侧电极 由于所述电介质势皇放电或电容耦合型高频放电而热膨胀时，抑制该内侧电极向内管施加 应力，且考虑所述放电空间的大小和所述放电电压的大小来确保该放电空间中的电介质势 皇放电或电容耦合型高频放电。
[0013] 本发明的准分子灯在优选的一个实施方式中，所述内管的和底部相反侧的端部、 与被插入于该内管的所述内侧电极之间的间隙被保持部密封，且在所述内管的底部内表面 与所述内侧电极的前端部之间形成有与所述缓冲空间连通的轴端空间。
[0014] 优选为，所述缓冲空间的与发光管轴线垂直的方向的截面积处于下述式的范围 内，
[0015] 0.05XG<H< 0.1932XVXJ
[0016] 其中，H表示缓冲空间的截面积(mm2 )，G表示内侧电极的截面积(mm2 )，V表示施加电 压(kV)，J表示放电空间的截面积(mm2)。
[0017]能够使所述内管的底部与外管彼此接触。
[0018]具体而言，本发明的准分子灯优选适用于所述外管的外径为8mm~20mm且所述外 侧电极与内侧电极之间的施加电压为2kV~8kV的准分子灯中。
[0019] 本发明在准分子灯的制造方法的方式中，特征在于，包括以下步骤:准备至少一端 部敞开的由电介质构成的筒状的外管坯件;准备由电介质构成的有底筒状的内管坯件;将 所述内管坯件以其底部为前方而从所述外管坯件的所述一端敞开部插入;在所述外管坯件 与内管坯件之间形成放电空间，在该放电空间内封入放电气体且密闭该放电空间；以及在 所述内管坯件内插入配置内侧电极，且在所述外管坯件的外周面配置外侧电极，其中所述 内侧电极的外径使得在该内侧电极与该内管坯件的内周面之间形成缓冲空间。
[0020] 在制造方法的优选的一个方式中，还包括以下步骤:将所述内管坯件的和底部相 反侧的端部与内侧电极之间的间隙密封。
[0021] 发明效果
[0022] 根据本发明，在小型准分子灯中，不会由于内侧电极的热膨胀而引起发光管破损， 并且能够保证放电空间中的电介质势皇放电的产生来高效地放射紫外线。
【附图说明】
[0023]图1是示出本发明的准分子灯的第1实施方式的、经过准分子灯的轴线的剖视图。 [0024]图2是沿图1的II-II线的剖视图。
[0025]图3是图1的III部放大剖视图。
[0026]图4是示出本发明的准分子灯的第2实施方式的、与图1对应的剖视图。
[0027]图5是沿图4的V-V线的剖视图。
[0028] 图6的(A)至(D)是示出本发明的准分子灯的制造方法的一个实施方式的剖视图。
[0029] 图7是示出本发明的准分子灯的缓冲空间的截面积、放电空间的截面积、施加电压 以及紫外线放射量之间的关系的实验结果的图。
【具体实施方式】
[0030] 以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。专利文献2所记载的准分子灯是 在内侧电极的周围导入大气、而在该内侧电极与发光管之间产生电晕放电的臭氧生成用的 灯，但本实施方式不生成臭氧，抑制了仅有效利用由电介质势皇放电而产生的紫外线的紫 外线放射用灯的破损。
[0031] 图1至图3示出本发明的小型准分子灯10的第1实施方式。
[0032]小型准分子灯10是具备由石英玻璃、陶瓷等透光性的电介质构成的发光管20、外 侧电极30以及柱状的内侧电极31的放电灯，其被设置于进行紫外线照射等的装置。本实施 方式的发光管20(外管40)的直径为8~20(mm)。
[0033]发光管20在外管40与被配置于外管40内的内管50之间具有密闭空间（以下称为放 电空间）60。在本实施方式中，外管40及内管50均呈一端（图1的右端)被封闭的具有底部42 和底部52的有底筒状管形状(截面为大约U字形状），该底部42与底部52接触。外管40的另一 端部41与内管50的外周部一体地连接(熔融粘接），在外管40与外管50之间构成截面为油炸 圈饼(doughnut)状的放电空间60。在该放电空间60中，封入有Xe等稀有气体或稀有气体和 卤素气体的混合气体作为放电气体。此外，内管50的底部52和外管40的底部42也可以不接 触。
[0034]在图示的例子中，外管40以及内管50如图2那样截面呈同心圆形状，但只要是能够 在两者之间形成密闭的放电空间60的形状，也可以是椭圆形状等非圆形的截面。
[0035] 外侧电极30是沿外管40的外周面而进行配置的，其例如呈带状、膜状或线状等，以 使从放电空间放出的准分子光透过或反射到外部。该外侧电极30与外管40的外周面既可以 紧贴，也可以具有一定的距离。另外，外侧电极30被设置于外管40的外周面的至少一部分即 可。
[0036] 内侧电极31例如呈直径为0.7~4.0(mm)的范围的圆柱状。另一方面，由图3可知， 在内管50的底部52的内侧，内侧电极31被同轴状地配置于内管50内。在图示的实施方式中， 在内管50形成有朝向前端逐渐缩径的锥面50T，圆柱状的内侧电极31的前端外周缘31R与该 锥面50T抵接，从而内侧电极31被同轴状地配置于内