TW202439378A

TW202439378A - 準分子燈

Info

Publication number: TW202439378A
Application number: TW112126903A
Authority: TW
Inventors: 小林剛; 芹澤和泉
Original assignee: 日商鷗爾熙製作所股份有限公司
Priority date: 2023-03-23
Filing date: 2023-07-19
Publication date: 2024-10-01

Abstract

[課題] 於雙管型準分子燈中，提供準分子燈，具有提高紫外光放射效率以及穩定支持內側管的放電容器。 [解決手段] 在使外側管20與內側管30熔接以構成放電容器15的準分子燈10中，內徑管30具有小徑部32，用於覆蓋箔狀內側電極40，以及大徑部34，形成有作為與外側管20的熔接部分的凸緣狀擴徑部31，且於放電空間S中一體地連接而形成。

Description

準分子燈

本發明係關於準分子燈，特別是關於放電容器(放電管)的構造。

雙管型的準分子燈，透過沿軸方向延伸的2個同軸圓筒管來構成發光部，對在內側管和外側管之間形成的放電空間，封入放電氣體。而且，對即為介電質的內側管內或設置在管壁的電極(內側電極)、與在外側管表面側的電極(外側電極)之間施加高頻電壓，藉此使其放電發光。

雙管型的準分子燈的製造過程中，形成凸緣狀部分，相對於內側管向直徑方向突出，透過將外側管與內側管的凸緣狀部分熔接，以模製具有圓筒狀放電空間的放電容器(參照專利文獻1)。 [先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 特許第5504095號公報

[發明所欲解決的課題]

舉例而言，為了提高小型準分子燈的點亮啟動性以及紫外光放射效率，對於沿燈軸方向形成的圓筒狀放電空間，要盡可能地確保電場強度高的區域，換言之，需要內側管的外徑與厚度不變大。

然而，在透過內側管與外側管的熔接部分所形成的放電容器的構造中，與內側管的支持部分相對應的凸緣狀部分附近會承受較大的負載，恐會導致燈的損壞。

因此，在雙管型的準分子燈中，需要有提高點亮啟動性或紫外光放射效率，同時穩定支持內側管的放電容器的構造。 [用以解決課題的手段]

本發明的準分子燈，具有沿燈軸方向的內側管，以及與內側管熔接形成放電空間的外側管。內側管、外側管，例如可由石英玻璃等可熔接的材料構成。內側管可配置為覆蓋箔狀電極而作為電極，此外，可配置為以箔電極密封。

本發明中，內側管具有大徑部和小徑部，大徑部設置在與內側管熔接的凸緣狀部分，小徑部形成在比大徑部更靠近放電空間，且其外徑小於大徑部。這是提供提高點亮啟動性或紫外光放射效率，或穩定地支持內側管的構造。小徑部和大徑部，例如可配置為在放電空間內一體連接。

舉例而言，小徑部可配置為密封箔狀電極。在此，「密封」表示內側管緊密地貼合整個箔狀電極，使得箔狀電極與小部之間沒有間隙。可以配置為沿管軸(燈軸)將整個箔狀電極密封。小徑部可以配置成為沿管軸比箔狀電極長。

此外，大徑部可以配置為將與箔狀電極連接的供電棒加以密封。在此，小徑部可以配置為為將箔狀電極與供電棒的連接部分加以密封。

小徑部的厚度(管壁厚度)能配置為小於大徑部的厚度。此外，大徑部可在比凸緣狀部分更靠近放電空間的位置，設置在放電空間中露出的露出部。

小徑部的剖面形狀可適用各種剖面形狀，例如，在覆蓋箔狀電極的部分，可以設定為長橢圓形或長圓形。此外，小徑部的剖面在與大徑部連接的部分，可以設定為圓形。

可以將內徑比內側管的最大直徑小的排氣管，同軸地形成在外側管的一軸方向端部。在此情形下，內側管的一前端部，可以用不閉塞排氣管的內部空間的方式，配置為與排氣管的內面部分地接觸。 [發明的效果]

依據本發明，在雙管型的準分燈中，能夠提供具有提高點亮啟動性或紫外光放射效率的同時、也穩定地支持內側管的放電容器的準分子燈。

以下參照圖式說明本實施例的準分子燈。

圖1為本實施例的準分子燈的示意剖面圖。圖2為準分子燈沿著與圖1的剖面方向垂直的示意剖面圖。準分子燈沿著與圖1的Ⅲ-Ⅲ的示意剖面圖。

準分子燈10，具有由石英玻璃等介電質材料形成的外側管20以及熔接有內側管30的管狀放電容器(放電管)15，以構成雙管型準分子燈。構成放電容器15的外側管20，在此，沿著管徑(燈直徑)方向的剖面形成中空圓形。外側管20內的圓筒狀的放電空間S中，諸如氙氣等的稀有氣體或這些稀有氣體的混合，被密封作為放電氣體。

在此，被內側管30覆蓋的電極(以下稱為內側電極)40，配置為沿著管軸(以下稱為燈軸)C延伸的箔狀電極。內側電極40沒有在放電空間S露出，在其沿燈軸C方向的一端部40T附近連接供電棒(供電線)70。供電棒70連接設置在外部的電源部(未圖示)。內側管30於徑方向突出的凸緣狀部分(以下稱為擴徑部)31與外側管20熔接，藉此構成放電容器15。

與熔接擴徑部31的端部為相對側的外側管20的端部，形成突起狀部分(以下稱為排氣管)22。排氣管22為製造燈的過程中形成的部分，在此，加熱外側管為玻璃管的尖端側使其變形縮小直徑，透過熔接比玻璃管更小型的晶片管，以一體成型排氣管22。

內側電極40、外側電極50，在此，其極性設定為陽極、陰極。而且，高頻(例如，數kHz~數十MHz的範圍)、高電壓(例如，數kV~十多kV的範圍)，透過供電棒70提供給準分子燈10。藉此，在放電空間S中產生介電質阻擋放電，且從主放電空間S，放射既定光譜(例如波長172nm)的準分子光。

本實施例的準分子燈10配置作為小型準分子燈。舉例而言，放電容器的軸方向長度(發光長度)，可以設定為20mm~400mm範圍。此外，外側管20的外徑，可以設定為5mm~30mm範圍，較佳的是8mm~25mm範圍。

考慮到防止準分子光引起的放電管的劣化、以及抑制放電開始電壓的上升，外側管20的管壁厚度可以設定，例如為0.8mm~1.5mm範圍。此外，考慮到長放電距離引起的放電不穩定、以及抑制短放電距離引起的照度不足，外側管20的內徑可以設定，例如為4mm~28mm範圍，較佳的是23mm。

放電距離，亦即內側管30的外表面與外側管20的內徑的距離間隔，考慮到防止放電空間狹窄引起的照度不足、以及放電距離擴大引起的放電不穩定，可以設為2mm~12mm範圍。

箔狀內側電極40，以其寬度方向及厚度方向的中心位置與內側管30的中心位置一致的方式同軸地配置。此外，內側管30為相對於外側管20同軸地配置。因此，內側電極40相對於外側管20同軸地配置，且相對於管軸C對稱地配置。在此，設定內側電極40的寬方向為Y方向，設定與其垂直的方向(厚度方向)為X方向(參照圖3)。

如圖3所示，內側電極40，具有厚度大致上恒定的平坦部42，且從平坦部42的寬度方向兩端直到內側電極40的寬度方向兩端E1、E2止成為尖端變薄的楔形。但是，也可以是刀緣形狀，具有沿電極寬度方向從中央平滑地朝向內側電極的寬度方向兩端E1、E2傾斜的剖面。

本實施例的內側管30，沿管軸(燈軸)C方向具有直徑不同的剖面形狀。具體而言，內側管30，由在放電空間S內覆蓋內側電極40的部分(以下稱為小徑部)32、以及在放電空間S內外覆蓋供電棒70的部分(以下稱為大徑部)34所構成。

在沿著管軸(燈軸)C於包含覆蓋供電棒70的部分所形成的範圍L2中，在大徑部34設置有熔接外側管20的擴徑部31。此外，在大徑部34設置，從擴徑部31進入放電空間S的內側而在放電空間露出的部分(以下稱為露出部)36、以及超出外側管20從放電容器15在放電空間S外側延伸的部分(以下稱為延伸部)37。

在沿著管軸(燈軸)C於包含覆蓋內側電極40的部分所形成的範圍L1中，小徑部32，在直徑方向的剖面形狀大致上為一定，也覆蓋內側電極40與供電棒70的連接部分附近，且延伸到內側電極40的端部40T附近。而且，如圖3所示，沿著管軸C覆蓋小徑部32覆蓋內側電極40的部分的直徑方向剖面形狀並不是圓形，而是成長橢圓形或長圓形。

具體而言，內側管30在電極厚度方向(X方向)上扁平，在中央部附近有沿電極寬度方向(Y方向)延伸的外表面，從內側電極40的寬度方向兩端E1、E2附近的外側，直徑方向剖面的輪廓線成為半橢圓形或半圓形。以下，將沿電極寬度方向(Y方向)的內側管30的直徑(外徑)以符號「W11」表示，將成為管壁厚度的厚度，亦即內側電極40與外表面之間的距離以符號「T11」表示。相同地，將沿電極厚度方向(X方向)的直徑(外徑)以符號「W21」表示，厚度以符「T21」表示。

如此，透過將覆蓋內側電極40的內側管30的小徑部32，在電極寬度方向(Y方向)和電極厚度方向(X方向)上設定為直徑不同的長橢圓形剖面或長圓形面，能夠抑制放電空間中的放電相對於燈圓周方向的偏差。

大徑部34具有圓形剖面，分別沿電極寬度方向(Y方向)與電極厚度方向(X方向)的直徑(外徑)W12、W22相等，此外，分別沿電極寬度方向(Y方向)與電極厚度方向(X方向)的厚度(管壁厚度)，亦即從供電線70到大徑部34表面止的距離T12、T22相等(參照圖1、2)。大徑部32的直徑W12(=W22)，比沿電極寬度方向(Y方向)的小徑部32的直徑W11大(參照圖1)，此外，也比沿電極厚度方向(X方向)的小徑部32的直徑W21大(參照圖2)。

大徑部34的露出部36，與小徑部32連續地相連接，到凸緣狀的擴徑部31為止的沿著管軸C方向的區間中，其外表面露出於放電空間S。此外，露出部36成為朝向燈中央側直徑變小的錐形。在小徑部32與大徑部34的連接部分35附近(參照圖1)，沿電極寬度方向(Y方向)的剖面，為連續的曲線形狀，為平滑且有落差的形狀。大徑部34的直徑W12(=W22)和厚度T12(=T22)在延伸部37中大致上恒定。

排氣管22的內徑大小，設定為內側管30部分地延伸到排氣管22中並且被保持在排氣管22內。具體而言，排氣管22的內徑比內側管30的電極寬度方向的外徑W11小，比電極度厚方向(X方向)的外徑W21大。因此，內側管30的前端部30T在沿著電極寬度方向（Y方向）的部分與排氣管22的內表面接觸，由於透過外側管20被同軸地支持，可確保充分的潛行距離(沿面距離)，能夠防止以內側電極40的管軸C方向的前端為起點而在前端部30T附近的潛行放電(沿面放電)。

依據本實施例，在使外側管20和內側管30熔接而構成放電容器15的準分子燈10中，內側管30具有覆蓋箔狀內側電極40的小徑部32、以及形成有作為與外側管20的熔接部分的凸緣狀擴徑部31的大徑部34，且於放電空間S內一體地連接而形成。

通過依據包含覆蓋內側電極40的區間且沿著管軸C的範圍L1形成的小徑部32，可以設定沿電極寬度方向(Y方向)放電距離D1(圖1)和沿電極厚度方向(X方向)的放電距離D2(圖2)，相對於燈外徑為比較長的距離。此外，沿小徑部32的電極寬度方向(Y方向)、電極厚度方向(X方向)離開內側電極40的厚度(距離)T11、T21，可以設定為與此等相對應的放電距離D1、D2較短的距離。

因此，即使在小型準子燈10中，可以確保圓筒狀放電空間有充分的空間，能夠提高點亮啟動性和紫外光放射效率。

另一方面，大徑部34支持內側管30和供電棒70，且由於透過露出部36，將從與外側管20熔接的擴徑部31直至小徑部32連續地連接的構造，所以即使在構成相對長且小型的準分子燈10的情況下亦能夠形成且有穩定支持構造之雙管結構的放電容器15，且能夠抑制燈的損壞。

內側管30的小徑部32，如上述成為直徑(外徑)和厚度都小的長橢圓形剖面，因此對於大徑部34，在相對於電極厚度方向(X方向)有相對大的彎曲方向上需施加應力。然而，在大徑部34與小徑部32的連接部分(覆蓋內側電極40的一端40T的部分)35附近(參照圖1)，形成圓形剖面。因此，能夠穩定支持內側管30的小徑部32。

如上所述，在小徑部32和大徑部34的連接部分35附近，剖面為連續的曲線形狀，且設置平滑的錐形的落差。而且，朝擴徑部31擴大的錐形的露出部36，被形成直到凸緣狀的擴徑部31。因此，可以確保充分的潛行距離，且能夠防止以內側電極40的管軸C方向的一端40T為起點的潛行放電。

尤其，厚度相對小的小徑部32，為覆蓋內側電極40和供電棒70的連接部分止的結構，因此能夠提高整各放電空間S紫外光放射效率，並且提高點亮啟動性的同時，確實地抑制潛行放電。

如此的準分子燈10，例如可使用以下說明的製造方法來製作。

首先，構成內側管的大徑部，對於與外側管成一體而氣密封裝的圓筒狀玻璃管(以下稱為封裝管)，形成擴徑部。此時，在大徑部設置供電棒能插入的內徑中空部分。此外，構成內側管的小徑部，將與箔電極成一體而密封的圓筒狀玻璃管(以下稱為密封管)與封裝管同軸狀地熔接。此時，在小徑部設置箔電極能插入的內徑中空部分，設定密封管的外徑和厚度比封裝管小，並且增加內徑。此外，也可改用對玻璃管進行切削加工的製程。

透過阻抗熔接(阻焊)將供電棒連接至箔電極而一體連接之後，插入大徑部和小徑部一體形成的內側管。將插入箔電極與供電棒的內側管內抽真空並且密封，從外側加熱內側管，使內側管的小徑部密封箔電極，並且使大徑部密封供電線。此時，進行加熱調整，使得小徑部的剖面形狀成為長橢圓形。

舉例而言，透過旋轉玻璃管且以燃燒器加熱，使玻璃管的內表面在圓周方向均勻收縮(縮徑)至與箔電極的兩端(楔形部)接觸為止，使與箔電極的兩端(楔形部)接觸的部分之間的玻璃管，沿箔電極的厚度方向收縮從而和平坦部一體化，藉此可以使玻璃管為長橢圓剖面或長圓形剖面且熔接至箔電極。此外，也可改用對玻璃管進行塗層的製程。

而且，形成石英玻璃等的外側管，且在其一端設置排氣管，在另一端設置插入口，將密封箔電極與供電棒的內側管插入外側管內，使外側管的插入口與內側管的大徑部的擴徑部熔接。外側管具有內徑，與內側管的擴徑部的外徑相對應。

加熱整個放電容器的同時，透過排氣管進行真空抽取，以去除雜質。而且，在封入放電氣體之後將排氣管封裝，且在外側管的外面配置外側電極。

對於內側管30的小徑部32，剖面無需為長圓形，剖面可以是圓形。此外，內側管30沿管軸(燈軸)C並非整體是相同剖面形狀，可以具有不同尺度或剖面形狀的外觀。舉例而言，朝向內側管30的前端部30T，沿電極寬度方向(Y方向)的外徑W11、或厚度T11，可以是分層地或連續地變小的外觀形狀。對於小徑部32與大徑部34的連接部分35附近，從小徑部32朝向大徑部34側，可以是分層地或連續地變小的外觀形狀。

此外，內側管30的前端部30T可以不接觸外側管20的排氣管(突起狀部分)22的內面，內側管30(小徑部32)的管軸C方向長度L1，可以設定為不會到達排氣管22的長度。如此的構造，內側管30的大徑部34可以穩定地支持小徑部32。

內側電極40能夠配置為箔電極以外的電極，例如可配置為圓形剖面的電極。此外，內側電極可以配置為延伸到放電容器外部，而不連接供電棒。

10:準分子燈 15:放電容器 20:外側管 20H:外側管的內表面 20T:外側管的端部 30:介電質 30F:密封部分 30G:管狀部分 30H:管狀部分的內表面 31:擴徑部 32:小徑部 32E:曲面部 32M:平面狀部 34:大直徑部 40:內側電極 40T:內側電極的端部 50:外側電極 70:供電棒 S1:主放電空間 S2:輔助放電空間 BL:電極配設區間 CL:輔助放電空間形成區間 E1,E2:寬方向端

圖1為本實施例的準分子燈的示意剖面圖。圖2為準分子燈沿著與圖1的剖面方向垂直的示意剖面圖。圖3為準分子燈沿著與圖1的Ⅲ-Ⅲ的示意剖面圖。

10:準分子燈

15:放電容器

20:外側管

22:排氣管

30:內側管

30T:前端部

31:擴徑部(邊緣部分)

32:小徑部

34:大徑部

35:連接部分

36:露出部

37:延伸部

40:內側電極

50:外側電極

70:供電棒(供電線)

S:放電空間

C:管軸(燈軸)

Claims

一種準分子燈，包括：內側管，沿燈軸方向設置；以及外側管，與前述內側管熔接，形成放電空間；其中，前述內側管，具有大徑部，設置有與前述外側管熔接的凸緣狀部分；小徑部，比前述大徑部形成在前述放電空間的更內側，且外徑比前述大徑部小。
如請求項1的準分子燈，其中前述小徑部的厚度，比前述大徑部的厚度小。
如請求項1的準分子燈，其中前述大徑部具有露出部，在前述放電空間中露出，且比前述凸緣狀部分位於前述放電空間的較內側。
如請求項1至3其中任一項的準分子燈，更包括被前述內側管覆蓋的箔狀電極；其中，前述小徑部密封前述箔狀電極。
如請求項4的準分子燈，其中前述小徑部，密封前述箔狀電極和供電棒的連接部分。
如請求項1至3其中任一項的準分子燈，更包括被前述內側管覆蓋的箔狀電極；其中，前述大徑部，密封與前述箔狀電極連接的供電棒。
如請求項1至3其中任一項的準分子燈，其中在覆蓋前述箔狀電極的部分中，前述小徑部的剖面為長橢圓形或長圓形。
如請求項1至3其中任一項的準分子燈，其中在與前述大徑部的連接部分中，前述小徑部的剖面為圓形。
如請求項1至3其中任一項的準分子燈，其中具有比前述內側管的最大直徑小之內徑的排氣管，同軸地形成在前述外側管的一軸方向端部；前述內側管的一前端部，以不會閉塞前述排氣管的內部空間之方式，配置為與前述排氣管的內面部分地接觸。