特開 2022-182685 エキシマランプ、エキシマランプの点灯方法およびエキシマランプの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022182685

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】エキシマランプ、エキシマランプの点灯方法およびエキシマランプの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 65/00 20060101AFI20221201BHJP

   H01J 61/16 20060101ALI20221201BHJP

   H01J 9/28 20060101ALI20221201BHJP

   H01J 9/26 20060101ALI20221201BHJP

   H01J 61/54 20060101ALN20221201BHJP

【ＦＩ】

H01J65/00 A

H01J61/16 N

H01J9/28 B

H01J9/26 B

H01J61/54 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021090380

(22)【出願日】2021-05-28

(71)【出願人】

【識別番号】000128496

【氏名又は名称】株式会社オーク製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100090169

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】藤森 昭芳

(72)【発明者】

【氏名】金井 信夫

(72)【発明者】

【氏名】福田 剛士

(72)【発明者】

【氏名】両角 洋二

【テーマコード（参考）】

5C015

【Ｆターム（参考）】

5C015PP05

5C015PP06

(57)【要約】

【課題】ランプの点灯始動性を高めながら、効率よく点灯するエキシマランプを提供する。
【解決手段】エキシマランプ１０は、外側管２０と、外側管２０内に同軸配置される内側管５０とを備え、内側管５０は、内側電極３０を被覆する。外側管２０と内側管５０との間には、主放電空間Ｓ１が形成されている。また、内側電極３０と内側管５０との間に、点灯始動補助用の放電空間（以下、補助放電空間という）Ｓ２が形成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ランプ軸方向に沿って配設された箔状電極を覆う誘電体と、
前記誘電体と溶着して主放電空間を形成する放電容器とを備え、
前記主放電空間のランプ軸方向範囲において、前記箔状電極が、前記誘電体の内側に補助放電空間が形成されるように、前記誘電体と部分的に封着していることを特徴とするエキシマランプ。

【請求項2】

前記箔状電極が、少なくとも一方の前記箔状電極の長さ方向端部において、前記誘電体と溶着し、
前記補助放電空間が、ランプ軸方向およびランプ周方向の少なくとも一方向に沿って電界強度が異なるように、前記箔状電極の表面と前記誘電体の内面との間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエキシマランプ。

【請求項3】

前記箔状電極が、前記箔状電極のランプ軸方向およびランプ周方向の少なくとも一方向に沿って、電界強度の低い領域で前記誘電体と封着し、電界強度の高い領域で前記補助放電空間が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ。

【請求項4】

前記箔状電極が、前記箔状電極のランプ軸方向およびランプ周方向の少なくとも一方向に沿って、電界強度の高い領域で前記誘電体と封着し、電界強度の低い領域で前記補助放電空間が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のエキシマランプ。

【請求項5】

前記箔状電極の縁部が、前記補助放電空間において、前記誘電体の内面から離れていることを特徴とする請求項３に記載のエキシマランプ。

【請求項6】

前記箔状電極の縁部が、前記補助放電空間において、前記誘電体と溶着していることを特徴とする請求項４に記載のエキシマランプ。

【請求項7】

前記誘電体の先端部の先端位置が、前記放電容器の先端に設けられた小径部に入り込み、
前記箔状電極のランプ軸に沿った先端位置が、前記小径部より後端側にあることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のエキシマランプ。

【請求項8】

前記補助放電空間が、前記箔状電極の幅方向に沿った前記誘電体と前記箔状電極との距離間隔が、中央部よりも縁部側の方が短くなるように、形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のエキシマランプ。

【請求項9】

前記補助放電空間が、前記箔状電極の長さ方向に沿った前記誘電体と前記箔状電極との距離間隔が、中央部よりも端部側の方が短くなるように、形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載されたエキシマランプ。

【請求項10】

ランプ軸方向に沿って配設された内側電極を覆う内側管と、前記内側管の拡径部と溶着して前記内側管との間に主放電空間を形成した外側管とを備えたエキシマランプにおいて、
前記内側電極の表面と前記内側管の内面との間に補助放電空間を形成し、
前記補助放電空間からランプ軸方向に向けて放射された光の一部を、前記内側管の主放電空間側の先端部および前記拡径部を通じて、前記主放電空間に照射することを特徴とするエキシマランプの点灯方法。

【請求項11】

内側管となるガラス管内に、箔状の内側電極を挿入する工程と、
前記内側管内を、減圧状態にして封止する、または、前記内側管内に希ガスを大気圧以下で封入する工程と、
前記内側管内の管軸方向に沿って少なくとも一部に補助放電空間が形成されるように、前記内側管を加熱、縮径して、前記内側電極と部分的に封着させる工程と
を含むことを特徴とするエキシマランプの製造方法。

【請求項12】

前記内側管の拡径部と一体的に外側管を加熱溶着することで、主放電空間を形成することを特徴とする請求項１１に記載のエキシマランプの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エキシマランプに関し、特に、放電空間の構成に関する。

【背景技術】

【0002】

エキシマランプでは、二重管構造ランプが知られている（特許文献１参照）。そこでは、箔状の内側電極を被覆する誘電体を放電管内に配置し、放電管の外表面に設けられた外側電極と内側電極との間に電圧を印加する。これによって、誘電体と放電管との間に形成された放電空間から紫外線などのエキシマ光が放射される。

【0003】

また、高出力のエキシマランプを確実に点灯するため、放電開始電圧よりも低い電圧で放電する始動補助機能を備えたエキシマランプが知られている（特許文献２参照）。そこでは、二重管構造ランプの内側管内に、始動電圧の低いガスを封入した始動補助用の放電空間が、ランプ軸方向に沿って形成されている。始動補助用の放電空間から放射された紫外光が主放電空間のガスに照射することで、主放電空間での放電が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－３８６５８号公報

【特許文献2】特開２０１７－４７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

紫外線を主放電空間全体に一様照射するため、始動補助用の放電空間を内側管全体に渡って形成すると、通常（定格）点灯状態での入力電圧が、主放電空間と始動補助用の放電空間両方を考慮した電圧値に定められる。そのため、ランプ点灯中に必要となる電圧（電力）が増加し、ランプ耐久性能やランプ寿命などに影響を与える。

【0006】

したがって、ランプの点灯始動性を高めながら、効率よく点灯するエキシマランプを提供することが求められる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のエキシマランプは、ランプ軸方向に沿って配設された箔状電極を覆う誘電体と、前記誘電体と溶着して主放電空間を形成する放電容器とを備える。そして、主放電空間のランプ軸方向範囲において、箔状電極が誘電体と部分的に封着し、誘電体の内側に補助放電空間が形成されるように部分的に封着している。ここで、「封着」とは、箔状電極が封止（密閉）されるように誘電体と溶着することを示す。

【0008】

箔状電極は、少なくとも一方の前記箔状電極の長さ方向端部において、前記誘電体と溶着し、前記補助放電空間が、ランプ軸方向およびランプ周方向の少なくとも一方向に沿って電界強度が異なるように、前記箔状電極の表面と前記誘電体の内面との間に形成することができる。

【0009】

例えば、箔状電極は、箔状電極のランプ軸方向およびランプ周方向の少なくとも一方向に沿って、電界強度の低い領域で前記誘電体と封着し、電界強度の高い領域で前記補助放電空間を形成することが可能である。箔状電極の縁部を、前記補助放電空間において、前記誘電体の内面から離れるようにすればよい。

【0010】

あるいは、箔状電極が、前記箔状電極のランプ軸方向およびランプ周方向の少なくとも一方向に沿って、電界強度の高い領域で前記誘電体と封着し、電界強度の低い領域で前記補助放電空間を形成することが可能である。箔状電極の縁部が、前記補助放電空間において、前記誘電体と溶着するようにすればよい。

【0011】

放電容器の構成としては、誘電体の先端部の先端位置が、前記放電容器の先端に設けられた小径部に入り込み、前記箔状電極のランプ軸に沿った先端位置が、前記小径部より後端側にあるように、構成することができる。ここで、「小径部に入り込む」とは、先端部の先端位置が、容器軸方向に沿って小径部のランプ中央側端部よりも小径部底面側に位置することを示す。

【0012】

補助放電空間は、前記箔状電極の幅方向に沿った前記誘電体と前記箔状電極との距離間隔が、中央部よりも縁部側の方が短くなるように、形成することが可能である。また、補助放電空間が、前記箔状電極の長さ方向に沿った前記誘電体と前記箔状電極との距離間隔が、中央部よりも端部側の方が短くなるように、形成することができる。

【0013】

本発明の一態様であるエキシマランプの点灯方法は、ランプ軸方向に沿って配設された内側電極を覆う内側管と、前記内側管の拡径部と溶着して前記内側管との間に主放電空間を形成した外側管とを備えたエキシマランプにおいて、前記内側電極の表面と前記内側管の内面との間に補助放電空間を形成し、前記補助放電空間からランプ軸方向に向けて放射された光の一部を、前記内側管の各径部と反対側の先端部および前記拡径部を通じて、主放電空間に照射する。

【0014】

本発明の一態様であるエキシマランプの製造方法は、内側管となるガラス管内に、箔状の内側電極を挿入する工程と、前記内側管内を、減圧状態にして封止する、または、前記内側管内に希ガスを大気圧以下で封入する工程と、前記内側管内の管軸方向に沿って少なくとも一部に補助放電空間が形成されるように、前記内側管を加熱、縮径して、前記内側電極と部分的に封着させる工程とを含む。例えば、内側管の拡径部と一体的に外側管を加熱溶着することで、主放電空間を形成する。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、ランプの点灯始動性を高めながら、効率よく点灯するエキシマランプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１の実施形態であるエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。

【図2】第１の実施形態であるエキシマランプの軸方向側から見た概略的断面図である。

【図3】第２の実施形態のエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。

【図4】第２の実施形態のエキシマランプの軸方向側から見た概略的断面図である。

【図5】第３の実施形態のエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。

【図6】第３の実施形態のエキシマランプの軸方向側から見た概略的断面図である。

【図7】第４の実施形態のエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。

【図8】第４の実施形態のエキシマランプの軸方向側から見た概略的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

【0018】

図１は、第１の実施形態であるエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。図２は、第１の実施形態であるエキシマランプの軸方向側から見た概略的断面図である。図２は、図１のラインＢ－Ｂに沿った断面図に相当する。また、図１の断面図は、図２のランプ中心軸を通るラインに沿った断面図に相当する。

【0019】

エキシマランプ１０は、石英ガラスなどの誘電材料から成る断面略円筒状の外側管２０と内側管５０とにより形成された放電容器１０Ｔを備える。管径方向（以下、ランプ径方向ともいう）に沿った幅を有する帯状に延びる箔状電極（以下、内側電極という）３０が、管軸（以下、ランプ軸ともいう）Ｃに沿った柱状の誘電体（以下では、内側管という）５０に被覆されている。内側電極３０は、外側管２０と内側管５０との間に形成された環状の放電空間（以下、主放電空間という）Ｓ１に露出していない。内側管５０は、ここでは断面が略円状に形成されている。なお、内側電極３０を内側管５０に埋設させてもよい。

【0020】

内側管５０は、外側管２０に対して同軸的に配置されている。内側電極３０は、その幅方向と厚さ方向の中心位置をランプ軸Ｃに合わせるように、外側管２０に対して同軸的に配置されている。内側電極３０は、管軸Ｃに関して対称的な配置となっている。外側管２０は、一方の端部２０Ｔ２において内側管５０の拡径部５１と一体的に加熱溶着し、これによって放電空間（主放電空間）Ｓ１が形成されている。

【0021】

主放電空間Ｓ１には、キセノンガスなどの希ガスや希ガスとハロゲンガスとの混合ガスが、放電ガスとして封入されている。放電ガスの封入圧は、例えば５ｋＰａ～１５０ｋＰａに定められている。

【0022】

放電容器１０Ｔは、主放電空間Ｓ１を囲む内径一定部分（以下、筒状部という）２０Ｔ０の両端に、突出する突起状部分（以下、小径部という）２２、５２を設けている。小径部５２は、内側管５０の後端側の一部がランプ軸Ｃに沿って外側管２０の端部２０Ｔ２を超えて延び、外側管２０に覆われていない外径の小さい部分を表し、給電線７０が内部を貫通している。

【0023】

小径部２２は、ランプ製造の過程で形成され、ランプ先端側に向けてランプ軸Ｃに沿って放電容器１０Ｔ（外側管２０）から突出している。ここでは、外側管２０の先端側を加熱変形して縮径し、外側管２０よりも小径のチップ管を溶着させることで、小径部２２を一体的に成形している。ここでは、外側電極４０が配設されたランプ軸方向に沿った範囲（軸方向配設範囲）Ｌよりも外径および内径の小さい小径部２２を、放電容器１０Ｔのランプ軸方向範囲の一部の区間として含める。

【0024】

内側管５０の端部５０Ｔ１は、その先端部分が小径部２２の空間領域に位置し、内側管５０の端部５０Ｔ１は小径部２２と接触する。これによって、内側管５０が外側管２０内で安定して同軸状に保持される。また、内側管５０の端部５０Ｔ１の外面は、先細くなる凸曲面形状であり、小径部２２は、その内面が先細くなる凹曲面状に形成されている。これによって、内側管５０、外側管２０それぞれの加熱成形による寸法誤差に対しても破損さず、内側管５０が安定して同軸状に保持される。このような嵌合状態が形成される一方、内側電極３０の先端部３０Ｔ１のランプ軸Ｃに沿った位置は、小径部２２の内部空間にまで入り込むことなく、小径部２２よりも後端（放電容器中央）側にある。

【0025】

外側管２０の外表面２０Ｓには、電極（以下、外側電極という）４０が配設されている。外側電極４０は、ここでは、導電性の金属からなる線状の電極部を外側管２０の表面に沿って巻き付けて配設した構成であり、管軸Ｃに沿って螺旋状に所定間隔で離間して巻かれて配置されている。

【0026】

外側電極４０の軸方向配設範囲Ｌは、外側管２０の先細くなる両端部２０Ｔ１、２０Ｔ２間の内径一定部分である筒状部２０Ｔ０に定められている。内側電極３０の軸方向長さは、ここでは外側電極４０の軸方向配設範囲Ｌに対応している。内側電極３０の端部に接続される給電線７０は、外部に設置された電源部（図示せず）と接続し、電力が給電線７０を介してエキシマランプ１０に供給される。

【0027】

高周波（例えば、数ｋＨｚ～数十ＭＨｚの範囲）高電圧（例えば、数ｋＶ～十数ｋＶの範囲）が内側電極、外側電極に印加されることにより、エキシマ光が放電空間Ｓ１から放射される。ここでは紫外線（例えば、波長１７２ｎｍ）が放電容器外へ放射される。したがって、エキシマランプ１０は、オゾン発生による除菌、消臭などを行うオゾン発生装置へ適用することが可能であり、また、対象物に紫外線を直接照射する紫外線照射装置にも適用することができる。

【0028】

内側電極３０と内側管５０との間には、点灯始動補助用の放電空間（以下、補助放電空間という）Ｓ２が形成されている。図１に示すように、内側電極３０の軸方向両端部３０Ｔ１、３０Ｔ２は、その全周に渡って内側管５０と溶着する（封着する）。その一方、内側電極３０の両端部３０Ｔ１、３０Ｔ２の間であり、放電容器１０Ｔのランプ軸方向中央を含む中間部分では、内側電極３０の径方向両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４のみ内側管５０と溶着している。これによって、補助放電空間Ｓ２が形成される。

【0029】

ここでは、補助放電空間Ｓ２のランプ軸Ｃに沿った範囲（補助放電空間範囲）Ｍが、外側電極４０の軸方向配設範囲Ｌに対応する内側電極３０の軸方向配設範囲よりも短い一部の区間となるように定められている。

【0030】

補助放電空間Ｓ２は、箔状の内側電極３０の両側面３０Ｓ１、３０Ｓ２（図２参照）とそれぞれ向かい合う内側管５０の内表面に囲まれた２つの放電空間領域Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂによって構成される。放電空間領域Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂの断面形状は、内側電極３０およびランプ軸Ｃに関して対称的である。

【0031】

また、箔状の内側電極３０の両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４は、ナイフエッジ形状であり、内側電極３０は幅方向の中心から縁（端部）に向けて先鋭化し、その厚さは幅方向の中心部の厚さに比べて薄くなり、両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４は尖っている。

【0032】

そのため、放電空間領域Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂのランプ径方向断面形状において、その内側電極３０の厚さ方向に沿った内側管５０の内表面と内側電極３０の表面との離間距離の長さは、内側電極３０の両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４付近における離間距離の長さＴ２よりも、中心部（ランプ中心軸）付近における離間距離の長さＴ１の方が長く、内側電極３０の両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４に向けて尖っている。

【0033】

また、内側管５０が補助放電空間Ｓ２に露出した内表面の両端部（補助放電空間範囲Ｍの両端部）ＳＴ１、ＳＴ２付近では、内側電極３０と内側管５０の距離間隔が徐々に短くなり、空間領域が狭まって、放電空間領域が内側電極３０の両端部３０Ｔ１、３０Ｔ２側に向けて尖っている。そして、内側電極３０の両側面３０Ｓ１、３０Ｓ２、および内側電極３０の縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４との距離間隔が徐々に小さくなりながら、内側管５０が内側電極３０と封着している。

【0034】

すなわち補助放電空間Ｓ２（放電空間領域Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ）は、箔状の内側電極３０の表面に沿った長さ方向（ランプ軸方向）の端部３０Ｔ１、３０Ｔ２および幅方向（ランプ径方向）の縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４に向けて、空間領域が狭まって先鋭化している。

【0035】

内側電極３０の両端部３０Ｔ１、３０Ｔ２は、内側管５０に埋設した状態で接して、補助放電空間Ｓ２には露出していない。また、内側電極３０の両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４は、補助放電空間のランプ軸方向に沿った範囲Ｍに渡って内側管５０に埋設した状態で接して、補助放電空間Ｓ２には露出していない。そのため、補助放電空間Ｓ２を構成する２つの放電空間領域Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂは、内側電極３０によって空間的に遮断されている。

【0036】

上述したように、内側電極３０の縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４は、ナイフエッジ形状であることにより、その付近で電界集中が生じる。同様に、内側電極３０の端部３０Ｔ１、３０Ｔ２でも、その付近で電界集中が生じる。しかし、それぞれが内側管５０に埋設して、補助放電空間Ｓ２には露出していないので、内側電極３０の放電による消耗を抑制することができる。

【0037】

また、補助放電空間Ｓ２は、後述するように、大気圧より低い減圧状態になっている。なお、点灯始動時の電圧を低くする希ガス（大気圧以下）を補助放電空間Ｓ２に封入することも可能である。

【0038】

内側電極３０と外側電極４０との間に高周波高電圧を印加すると、補助放電空間Ｓ２が減圧状態にあるため、主放電空間Ｓ１よりも低い点灯始動電圧によって、放電が補助放電空間Ｓ２において先に生じる。そして、補助放電空間Ｓ２からランプ径方向に向けて放射された光（ここでは紫外線）の一部が、内側管５０を通じて主放電空間Ｓ１に照射される。

【0039】

また、補助放電空間Ｓ２で生じた放電からランプ軸方向に向けて放射された光の一部が、内側管５０の管壁内（管壁の境界面）での反射を繰り返すことによるファイバー効果（通信回路に用いる光ファイバーと同様の原理による効果）により端部５０Ｔ１、５０Ｔ２に向けて伝わる。

【0040】

ここで、内側管５０の端部５０Ｔ１の一部は小径部２２に入り込んで接触し、内側管５０の端部５０Ｔ２側には拡径部５１が形成されているため、ファイバー効果により端部５０Ｔ１、５０Ｔ２に導かれた紫外線が、内側管５０の端部５０Ｔ１と拡径部５１を通じて、外側管２０の両端部２０Ｔ１、２０Ｔ２側から主放電空間Ｓ１に照射される。これにより、主放電空間Ｓ１において放電が生じる。

【0041】

このように内側管５０内に部分的に形成された補助放電空間Ｓ２は、点灯始動性を高める。その一方で、補助放電空間Ｓ２は、放射光が主放電空間Ｓ１届く程度の微小な放電空間領域であれば十分であるため、内側管５０内部の大部分を占有するスペースを確保しておらず、部分的な放電空間領域として形成されている。そのため、主放電が生じてランプ点灯の間、内側電極３０と外側電極４０との間の印加電圧は抑えられ、必要な電力が抑制されることによってランプ耐久性、ランプ寿命を高めることができる

【0042】

放電容器の外周面に沿った照度分布（配光分布）は、放電容器の形状や、その内部で発生させた放電の位置によって異なる。さらに、放電状態は、電極（陽極と陰極）の位置関係や、被覆管や内側管や補助放電空間の形状によって定まる電界強度分布に影響を受ける。しかし、上述したエキシマランプ１０は、従来の２重管構造のエキシマランプの外形や放電状態を変更することがないので、紫外線照射装置やオゾン発生装置において、放電維持電圧や照度分布などのランプ特性や、それに適した電源特性に影響を与えることなく、点灯始動性を高めることができる。

【0043】

点灯始動性は、エキシマランプに電圧を印加して、放電容器内の放電から所望な放射スペクトルが得られる安定点灯状態に至る確実さ（確率［％］）により把握することができる。エキシマランプは、低温状態や暗黒状態や長時間の休止状態後でも、点灯始動性の確実性（１００％の信頼性）が必要とされるが、本実施形態においては、大型の点灯用電源や点灯始動補助用光源を用いることなく、確実に安定点灯状態に至らせることができる、すなわち実質的に１００％の点灯始動の確実性をもたせることができる。

【0044】

補助放電空間Ｓ２の空間的に互いに遮られた２つの放電空間領域Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂは、内側電極３０の縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４や端部３０Ｔ１、３０Ｔ２付近における電界強度の高い領域を内側管５０に埋設することによって、形成されている。そのため、内側電極３０と外側電極４０との間に高周波高電圧を印加すると、ランプ周方向およびランプ軸方向における電界強度が低い領域に放電空間が形成される。

【0045】

しかし、補助放電空間Ｓ２は減圧状態にあるため、より低い点灯始動電圧によって放電が生じやすく、主放電空間Ｓ1の電界強度が高い空間領域において放電が生じ、安定（定格）点灯に移行しやすくなる。このように、電界強度が低い補助放電空間で補助放電を発生させ、電界強度が高い主放電空間での主放電に移行することによって、安定点灯状態になることができる。

【0046】

一方、補助放電空間Ｓ２のランプ径方向断面形状は、ランプ軸Ｃに沿って略一様であり、電界強度はランプ軸Ｃに沿って偏りがない。そのため、放電容器１０Ｔからランプ外へ照射される紫外線は、ランプ軸方向Ｃに沿って一様な照度分布とすることができる。

【0047】

上述したエキシマランプ１０は、例えば、以下の製造工程によって製造可能である。

【0048】

補助放電空間に形成された放電から放射される光に対する透過性を有する誘電体材料により、箔状電極（内側電極）の被覆材となる断面円筒状のガラス管（内側管）を形成する。内側管を形成後、箔状電極に給電線を抵抗溶接などによって接続し、有底筒状のガラス管に箔状電極を挿入する。箔状電極の挿入後、ガラス管内を減圧状態（真空）にして、封止する。このとき、ガラス管内に大気圧以下で希ガスを封入してもよい。

【0049】

ガラス管を回転させながら加熱し、ガラス管が軟化して収縮（縮径）するように変形させる。このとき、ガラス管の内周面と箔状電極の幅方向（管径方向）に沿った縁部のみを密着させることで、箔状電極の縁部をガラス管に埋設させた状態で加熱（収縮）を停止させ、箔状電極の縁部が露出せず、ガラス管と箔状電極とが接していない空間を補助放電空間として形成する。

【0050】

また、補助放電空間を形成するとともに、ガラス管の一端に対して鍔状（いわゆるそろばん珠形状）の拡径部を形成する。なお、ガラス管を回転させず、箔状電極の縁部に対向するガラス管部分だけを軸方向に沿って加熱して密着させるようにしてもよい。箔状電極の長さ方向（管軸方向）に沿った端部は、周方向全体が封着させることで、箔状電極の端部をガラス管に埋設させて、補助放電空間に露出させない。

【0051】

外側管に関しては、主放電空間に形成された放電から放射される紫外線の波長における透過性を有する石英管の一端を縮径するとともに開口した導入管（チップ管）を設ける一方、内側管の拡径部との封止部を開口させた外側管を形成する。

【0052】

そして、内側管を外側管に挿入して同軸配置させ、封止部において加熱溶着させ、放電管を形成する。その後、導入管を通じて真空引きして不純物を除去し、発光管内に放電ガスを封入して、導入管を加熱溶融により気密封止する。そして、外側電極を外側管の外表面に配設する。

【0053】

次に、図３、４を用いて、第２の実施形態であるエキシマランプについて説明する。第２の実施形態では、補助放電空間がランプ中央部分に設けられている。

【0054】

図３は、第２の実施形態であるエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。図４は、第２の実施形態であるエキシマランプの軸方向側から見た概略的断面図である。

【0055】

第２の実施形態では、補助放電空間Ｓ２は、放電容器１０Ｔの中間部の補助放電空間範囲Ｍ、すなわちランプ軸方向中央を含む中間部分に形成されている。そのため、内側電極３０の縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４の一部は、補助放電空間Ｓ２に露出し、その付近で電界強度が高い空間領域が形成される。

【0056】

また、ランプ軸方向中央付近においては、内側電極３０の周方向回り全体が露出し、それを囲むように、補助放電空間Ｓ２が形成されている。その一方、内側電極３０の軸方向両端部３０Ｔ１、３０Ｔ２側では、その全周に渡って内側管５０と封着する。ここでは、補助放電空間Ｓ２のランプ軸Ｃに沿った範囲（補助放電空間範囲）Ｍが、外側電極４０の軸方向配設範囲Ｌに対応する内側電極３０の軸方向配設範囲の一部の区間となるように定められている。また、他の範囲と比較して補助放電空間範囲Ｍでは、内側管５０の外径が大きく、内側管５０の外表面と外側管２０の内表面との距離間隔が小さい。

【0057】

補助放電空間Ｓ２に露出する内側管５０の内表面の両端部ＳＴ１、ＳＴ２付近では、内側電極３０と内側管５０の距離が徐々に短くなり、空間領域が狭まり、放電空間領域が内側管５０の両端５０Ｔ１、５０Ｔ２側に向けて尖っている。そして、内側電極３０の両側面３０Ｓ１、３０Ｓ２、および内側電極３０の縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４との距離間隔が徐々に小さくなりながら、内側管５０が内側電極３０と封着している。内側管５０の外径も同様に徐々に小さくなり、外表面は滑らかな曲面を形成している。

【0058】

したがって、内側管５０が補助放電空間Ｓ２に露出した内表面の両端部ＳＴ１、ＳＴ２付近では、第１の実施形態と同様、内側電極３０によって周方向に対して空間的に遮るように形成された２つの放電空間領域となるが、補助放電空間Ｓ２（補助放電区間Ｍ）の中央部付近では、内側電極３０の周方向全体を囲むように、空間が繋がる放電空間領域が形成されている。

【0059】

図３に示すように、補助放電空間Ｓ２の空間形状は、ランプ（補助放電空間範囲Ｍ）中央部に近いほど径方向断面領域が広く、放電容器１０Ｔの両端の小径部２２、５２側に近づくほど空間領域が狭まっている。したがって、補助放電空間Ｓ２のランプ軸Ｃに沿った中央部分における内側電極３０の両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４と、内側管５０の内周面とのランプ径方向に沿った距離間隔Ｌ１は、内側管５０が補助放電空間Ｓ２に露出した内表面の両端部ＳＴ１、ＳＴ２付近における距離間隔Ｌ２よりも長い。

【0060】

また、図４に示すように、補助放電空間Ｓ２は、内側電極３０の幅方向（ランプ径方向）の中央部ほど径方向断面領域が広くなっている。ランプ径方向に沿った内側管５０の内表面と内側電極３０の表面との離間距離の長さは、内側電極３０の両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４付近における幅方向に沿った離間距離の長さＴ２（図３のＬ１に相当する）よりも、中心部（ランプ中心軸）付近における厚さ方向に沿った離間距離の長さＴ１の方が長い。

【0061】

すなわち、補助放電空間Ｓ２は、箔状の内側電極３０の長さ方向（ランプ軸方向）の端部３０Ｔ１、３０Ｔ２および幅方向（ランプ径方向）の縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４側に向けて、空間領域が狭まっていく構成になっている。

【0062】

内側電極３０の両端部３０Ｔ１、３０Ｔ２の大部分が内側管５０に埋設した状態で接し、内側電極３０の両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４の一部が補助放電空間Ｓ２に露出することで、減圧状態の補助放電空間Ｓ２に電界強度が高い空間領域を形成することにより、主放電空間Ｓ１よりも低い点灯始動電圧で、補助放電空間Ｓ２において先に放電を生じさせることができる。また、ランプ点灯中の必要な電力を抑制し、内側電極３０（特に、縁部）の放電による消耗を抑制することができる。

【0063】

一方、補助放電空間Ｓ２の中央部分は、内側電極３０の両側面３０Ｓ１、３０Ｓ２が露出したランプ軸方向範囲の周方向全体を覆う内側管５０の内表面に囲まれた放電空間領域として構成されるとともに、内側管５０が補助放電空間Ｓ２に露出した内表面の両端部ＳＴ１、ＳＴ２付近においては、第１の実施形態のように内側電極３０を間に挟んで相対する放電空間領域を形成しながら内側管５０と内側電極３０との距離間隔を狭め、周方向全体が最終的に封着する。

【0064】

このような構成によって、放電空間Ｓ１全体に向けて紫外線を放射することが可能であり、放電空間Ｓ１において安定した主放電を実現させることができる。一方、補助放電空間Ｓ２は、電界強度はランプ軸Ｃに沿って略一様となるように、内側電極３０の軸方向配設範囲の一部の区間に定められている。そのため、放電容器１０Ｔからランプ外へ照射される紫外線光は、ランプ軸方向Ｃに関して一様な照度分布とすることができる。

【0065】

また、補助放電空間Ｓ２の空間領域の変化が漸近的、すなわち内側管５０の内面形状の変化が滑らかとなり、曲面部分への応力集中に影響を受けるランプ強度などの安定性が向上する。そのため、放電空間Ｓ１の主放電によって発生する高エネルギーの紫外線により、内側管５０が劣化（脆化）したときでも、補助放電空間Ｓ２を覆う部分を起点とした放電容器１０Ｔの破損を抑止することができる。なお、第１の実施形態のように、内側管５０の内表面と内側電極３０の表面の縁部とは、接触した状態としてもよい。

【0066】

上述したエキシマランプ１０は、第１の実施形態と同様の製造工程によって製造可能である。ただし、第２の実施形態では、上述した補助放電空間Ｓ２を内側管の中央部に形成するように、内側電極を挿入して被覆した内側管を加熱、縮径させ、所定のタイミングで加熱を停止させる。例えば、補助放電空間範囲Ｍに相当するランプ軸方向範囲は加熱しない（加熱を弱める）ことで、ガラス管の軟化による縮径が抑制（停止）されて、補助放電空間が形成される。内側管５０の内表面と内側電極３０の表面（特に、縁部）とは、接触した状態であってもよい。

【0067】

次に、図５、６を用いて、第３の実施形態であるエキシマランプについて説明する。第３の実施形態では、放電容器（内側管）の端部に補助放電空間が形成されている。

【0068】

図５は、第３の実施形態のエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。図６は、第３の実施形態のエキシマランプの軸方向側から見た概略的断面図である。

【0069】

第３の実施形態では、補助放電空間Ｓ２は、放電容器１０Ｔの先端部の補助放電空間範囲Ｍ、すなわちランプ軸Ｃに沿って内側管５０の一方の端部５０Ｔ１付近に形成されている。そのため、内側電極３０の一方（先端側）の端部３０Ｔ１と、両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４の一部（すなわち内側電極３０の両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４が端部３０Ｔ１と交わる角部を含む内側電極部分付近）は、補助放電空間Ｓ２に露出し、その付近で電界強度が高い空間領域が形成される。

【0070】

また、内側電極３０の端面３０Ｅは、補助放電空間Ｓ２における内側管５０の端部５０Ｔ１の内面との距離間隔が最大となる位置に相当し、端部５０Ｔ１付近に外側電極と同電位（アース）の導電性部材が配置されたときでも、電界強度が高い空間領域が内側管５０の端部５０Ｔ１側に形成されないように構成するとこで、外側管２０の端部２０Ｔ１付近での異常放電を抑止する。

【0071】

例えば、ランプ軸Ｃに沿った内側電極３０の端面３０Ｅの先端部（角部）と内側管５０の内面底部との距離間隔が最大の距離間隔となるようにすればよい。その一方、内側電極３０のランプ軸方向中央を含む他方（後端側）の端部３０Ｔ２側では、その全周に渡って内側管５０と封着する。

【0072】

ここでは、補助放電空間Ｓ２のランプ軸Ｃに沿った範囲（補助放電空間範囲）Ｍが、外側電極４０の軸方向配設範囲Ｌに対応する内側電極３０の軸方向配設範囲の一部を含む一方で、ランプ先端側に延伸し、その一部は内側電極３０の端部３０Ｔ１よりも突出した区間となるように定められている。電界強度が高い空間領域が内側管５０の端部５０Ｔ２側に形成されないように構成することで、外側管２０の端部２０Ｔ２付近での異常放電を抑止することができる。また、他の範囲と比較して補助放電空間範囲Ｍでは、内側管５０の外径が大きく、内側管５０の外表面と外側管２０の内表面との距離間隔が小さい。

【0073】

補助放電空間Ｓ２は、外側電極４０と内側電極３０とがランプ径方向に沿って対向している空間領域から対向していない空間領域に渡って、小径部２２に向けて突出するように設けられている。補助放電空間Ｓ２を形成する内側管５０の端部５０Ｔ１の内面が先細くなる凸状の曲面形状を有し、小径部２２の内面と嵌合状態を形成する一方、内側電極３０の先端部３０Ｔ１のランプ軸Ｃに沿った位置は、小径部２２の内部空間にまで入り込むことなく、小径部２２よりも後端(放電容器中央)側にある。

【0074】

図５に示すように、補助放電空間Ｓ２の空間形状は、補助放電空間Ｓ２の中央部ほど径方向断面の空間領域が広く、放電容器１０Ｔの両端の小径部２２、５２側に近づくほど空間領域が狭まっている。そのため、内側電極３０の端面３０Ｅにおける両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４と内側管５０の内面との内側電極３０のランプ径方向に沿った距離間隔Ｌ１は、内側管５０が補助放電空間Ｓ２に露出した内表面の端部ＳＴ２における距離間隔Ｌ２より長い。内側管５０の外径も同様に徐々に小さくなり、外表面は滑らかな曲面を形成している。

【0075】

また、図６に示すように、補助放電空間Ｓ２は、内側電極３０の幅方向（ランプ径方向）の中央部ほど径方向断面領域が広くなっている。したがって、そのランプ径方向に沿った内側管５０の内表面と内側電極３０の表面との離間距離の長さは、内側電極３０の両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４付近における幅方向に沿った離間距離の長さＴ２よりも、内側電極３０の両側面３０Ｓ１、３０Ｓ２の中央部（ランプ中心軸）付近における厚さ方向に沿った離間距離の長さＴ１（図５のＬ１に相当する）の方が長く、内側電極３０の両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４に向けて狭まっている。

【0076】

補助放電空間Ｓ２は、箔状の内側電極３０の表面に沿った長さ方向（ランプ軸方向）の端部３０Ｔ１、３０Ｔ２および幅方向（ランプ径方向）の縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４側に向けて、空間領域が狭まっている。

【0077】

内側電極３０のランプ軸方向中央を含む後端側の端部３０Ｔ２側は、その大部分で内側管５０に埋設した状態で接する。そして、内側電極３０の先端側の端部３０Ｔ１と、両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４の先端側の一部、すなわち、内側電極３０の両縁部３０Ｔ３、３０Ｔ４が端部３０Ｔ１と交わる角部を含む内側電極の先端部分付近は、補助放電空間Ｓ２に露出している。

【0078】

減圧状態とした補助放電空間Ｓ２において、電界強度が高い空間領域をが、放電容器２０Ｔの先端側の端部２０Ｔ１付近に形成されるため、主放電空間Ｓ１よりも先に補助放電空間Ｓ２で放電が生じ、低い点灯始動電圧に設定することが可能となり、端部２０Ｔ１側での異常放電を抑止することができる。

【0079】

また、補助放電空間Ｓ２が外側電極４０の軸方向配設範囲Ｌの境界付近に形成されるため、ランプ点灯中も電力消費が抑制され、内側電極３０（特に先端の角部）の放電による消耗を抑制することができる。なお、第１の実施形態のように、内側管５０の内表面と内側電極３０の表面（特に、縁部）とは、接触した状態としてもよい。

【0080】

一方、上述したように、補助放電空間区間Ｓ２のランプ軸方向中央を含む先端側の端部ＳＴ１の大部分は、内側電極３０の両側面３０Ｓ１、３０Ｓ２が露出したランプ軸方向範囲の周方向全体を覆う内側管５０の内表面に囲まれた放電空間領域として構成されるとともに、補助放電空間区間Ｓ２の後端側の端部ＳＴ２付近において、第１の実施形態のように内側電極３０を間に挟んで相対する放電空間領域を形成しながら内側管５０と内側電極３０との距離間隔を狭め、周方向全体が最終的に封着する。

【0081】

このような構成によって、放電空間Ｓ１全体に向けて紫外線を放射することが可能であり、放電空間Ｓ１において安定した主放電を実現させることができる。一方、補助放電空間Ｓ２は、電界強度はランプ軸Ｃに沿って略一様となるように、内側電極３０の軸方向配設範囲の一部の区間に定められている。そのため、放電容器１０Ｔからランプ外へ照射される紫外線光は、ランプ軸方向Ｃに関して一様な照度分布とすることができる。

【0082】

また、補助放電空間Ｓ２の空間領域の変化が漸近的、すなわち内側管５０の内面形状の変化が滑らかとなり、曲面ランプ強度などの安定性が向上する。そのため、放電空間Ｓ１の主放電によって発生する高エネルギーの紫外線により、内側管５０が劣化（脆化）したときでも、補助放電空間Ｓ２を覆う部分を起点とした放電容器１０Ｔの破損を抑止することができる。

【0083】

このようなエキシマランプ１０は、第１、２の実施形態と同様の製造工程によって製造可能である。ただし、第３の実施形態では、上述した補助放電空間Ｓ２が外側管２０の端部２０Ｔ１付近に形成されるように、内側電極を被覆して被覆する内側管を加熱し、縮径させ、所定のタイミングで加熱を停止させる。例えば、補助放電空間範囲Ｍに相当するランプ軸方向範囲は加熱しない（加熱を弱める）ことで、ガラス管の軟化による縮径が抑制（停止）されて、補助放電空間が形成される。内側管５０の内表面と内側電極３０の表面（特に、縁部）とは、接触した状態であってもよい。

【0084】

第２、３の実施形態では、補助放電空間Ｓ２をランプ軸Ｃ方向に沿って部分的に形成しているが、外側電極４０の軸方向配設範囲Ｌに合わせて、内側電極３０を周方向全体に囲む補助放電空間Ｓ２を形成してもよい。

【0085】

図７、８を用いて、第４の実施形態であるエキシマランプについて説明する。第４の実施形態では、外側電極４０の軸方向配設範囲Ｌに合わせて、内側電極３０を周方向全体に渡って囲む補助放電空間Ｓ２を形成してされている。

【0086】

図７は、第４の実施形態であるエキシマランプの側面側から見た概略的断面図である。図８は、第４の実施形態であるエキシマランプの軸方向側から見た概略的断面図である。

【0087】

第４の実施形態では、補助放電空間Ｓ２のランプ軸方向に沿った補助放電空間範囲Ｍは、外側電極４０の軸方向配設範囲Ｌより若干短い。そのため、第２の実施形態と同様に、内側電極３０の両端部３０Ｔ１、３０Ｔ２付近では、周方向全体が封着されることで、内側管５０に埋設されている。それに対して、内側電極３０のランプ軸方向中央を含む中間部分では、周方向回り全体が露出して、それを囲むように、補助放電空間Ｓ２が形成されている。

【0088】

また、補助放電空間Ｓ２の形成範囲をランプ仕様等に応じて適宜修正することが可能である。例えば、補助放電空間Ｓ２の軸方向範囲Ｍをランプ中央部に対して非対称に定めることも可能である。内側管５０の内表面と内側電極３０の表面（特に、縁部）とは、接触した状態としてもよい。

【0089】

上述したエキシマランプ１０は、第２の実施形態と同様の製造工程によって製造可能である。例えば、内側電極３０の両端部３０Ｔ１、３０Ｔ２付近だけを加熱して、補助放電空間範囲Ｍに相当するランプ軸方向範囲は加熱しない（加熱を弱める）ことで、ガラス管の軟化による縮径が抑制（停止）されて、補助放電空間が形成される。内側管５０の内表面と内側電極３０の表面（特に、縁部）とは、接触した状態としてもよく、内側電極を挿入した後に内側管を加熱して、内側電極が移動しないように構成してもよい。

【0090】

外側電極に関しては、互いに向かい合うように放電管内壁に埋設させる、あるいは一方を埋設させて他方を放電管外表面に配置するように構成してもよい。また、補助放電空間から放射される光については、紫外光に限定されず可視光でもよい。

【符号の説明】

【0091】

１０ エキシマランプ
２０ 外側管
３０ 内側電極
４０ 外側電極
５０ 内側管（誘電体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】