JP2002093367A - 低圧ガス放電ランプ - Google Patents

低圧ガス放電ランプ

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JP2002093367A JP2001271243A JP2001271243A JP2002093367A JP 2002093367 A JP2002093367 A JP 2002093367A JP 2001271243 A JP2001271243 A JP 2001271243A JP 2001271243 A JP2001271243 A JP 2001271243A JP 2002093367 A JP2002093367 A JP 2002093367A
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ぺーター ショール ロベルト
Achim Koerber
クールベル アーヒム
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁スペクトルの可視領域にできるだけ近い
放射を発生する低圧ガス放電ランプを提供することにあ
る。 【解決手段】 本発明の低圧ガス放電ランプは、銅の酸
化物、カルコゲナイド、水酸化物、水素化物及び金属有
機化合物からなる群から選ばれる銅化合物を含むととも
に干渉ガスを含む封入ガスを具えるガス放電容器を具え
る。放電容器には更に電極及び低圧ガス放電の生成維持
手段が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅含有封入ガスを
含むガス放電容器、電極及び低圧ガス放電の生成維持手
段が設けられた低圧ガス放電ランプに関するものであ
る。
【0002】低圧ガス放電ランプの発光原理は、電荷キ
ャリア、特に電子が(場合によりイオンも)ランプの電
極間の電界により強く加速され、ランプの封入ガス内で
ガス原子又は分子と衝突してこれらのガス原子又は分子
を励起又はイオン化せしめることにある。封入ガスの原
子又は分子が基底状態に戻るとき、その励起エネルギー
の一部分が放射に変換される。
【0003】
【従来技術】慣例の低圧ガス放電ランプは封入ガス内に
水銀を含むとともに、ガス放電容器の内部表面に蛍光体
被膜を具える。この水銀低圧ガス放電ランプの欠点は、
水銀蒸気が主として電磁スペクトルの不可視UV−C
(短波長紫外線)領域内の高エネルギー放射を放出するこ
とにある。この一次放射を最初に蛍光体によりもっと低
エネルギーレベルの可視放射に変換しなければならな
い。この変換過程において、このエネルギーの差が不所
望な熱放射に変換される。
【0004】更に、封入ガス内の水銀は益々環境に有害
且つ有毒な物質とみなされ、現在の多量生産品にはその
使用、製造及び廃棄を環境破壊防止のためにできるだけ
避ける必要がある。
【0005】低圧ガス放電ランプのスペクトルは封入ガ
ス内の水銀を他の物質と置換することにより変化させる
ことができることは既に知られている。例えば、GB2
014658Aに、放電容器、電極及びUVエミッタと
して少なくともハロゲン化銅を含む封入ガスを具える低
圧ガス放電ランプが開示されている。このハロゲン化銅
含有低圧ガス放電ランプはUV領域内において324.
75nm及び327.4nmで放射するのみならず可視
領域内においても放射する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は電磁ス
ペクトルの可視領域にできるだけ近い放射を発生する低
圧ガス放電ランプを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による低圧ガス放電ランプは、銅の酸化物、
カルコゲナイド、水酸化物、水素化物及び金属有機化合
物からなる群から選ばれる銅化合物を含むとともに干渉
ガスを含む封入ガスが含むガス放電容器が設けられ、更
に電極及び低圧ガス放電生成維持手段も設けられている
ことを特徴とする。
【0008】本発明のランプでは、分子ガス放電が低い
温度で生起し、この分子ガス放電が電磁スペクトルの可
視及び近UVA(長波長紫外線)領域内の放射を放出す
る。この放射は、325nm、327nm、510n
m、570nm及び578nmの銅の特性線スペクトル
の他に、400〜550nmの電磁スペクトルの青色領
域内の広い連続スペクトルも含む。この放射は分子放電
から発するので、ランプの内部圧力及び動作温度のみな
らず銅化合物の種類や可能な他の添加物によって連続ス
ペクトルの正確な位置を制御することができる。
【0009】蛍光体と組み合わせれば、本発明のランプ
は慣例の低圧水銀放電ランプの視感度効率より遥かに高
い視感度効率を有する。視感度効率(ルーメン/ワットで
表わされる)は特定の可視波長領域内の放射の輝度と該
放射を発生するためのエネルギーとの比である。本発明
ランプの高い視感度効率は、特定量の光が小さい電力消
費で得られることを意味する。その上、水銀の使用が避
けられる。
【0010】銅の酸化物、カルコゲナイド、水酸化物、
水素化物及び金属有機化合物からなる群から選ばれる銅
化合物を含むとともに干渉ガスを含む封入ガスを具える
ランプでは、ガス放電が極めて高い単位面積当たりの放
射強度で生起する。この理由のために、本発明のランプ
は液晶ディスプレイスクリーンのバックライトとして有
利に使用することができる。
【0011】一般照明用には、ランプを適切な蛍光体と
組合せる。ストークスシフトにより生ずる損失は小さい
ので、高い光出力を有する可視光が得られる。
【0012】封入ガスが銅の酸化物、カルコゲナイド、
水酸化物、水素化物及び金属有機化合物から選ばれる銅
化合物とハロゲン化銅の混合物を含む場合には、低い動
作温度で更に向上した効率が達成される。
【0013】封入ガスには、他の添加物として、タリウ
ムのハロゲン化物、酸化物、カルコゲナイド、水酸化
物、水素化物及び金属有機化合物からなる群から選ばれ
るタリウムの化合物を含ませるのも好ましい。その結果
として、広い連続スペクトルを有するガス放電が得られ
る。
【0014】封入ガスは、干渉ガスとして、ヘリウム、
ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノンからなる群
から選ばれる不活性ガスを含むことができる。
【0015】本発明の範囲内では、ガス放電容器はその
外部表面に蛍光体膜を具えるものとするのが好ましい。
本発明の低圧ガス放電ランプにより放出されるUVA放
射は慣例のタイプのガラスにより吸収されないで放電容
器の壁を殆ど無損失で通過する。従って、蛍光膜をガス
放電容器の外部表面に設けることができる。これは製造
プロセスの簡単化をもたらす。
【0016】本発明の範囲内では、封入ガスは銅の酸化
物、カルコゲナイド、水酸化物、水素化物及び金属有機
化合物から選ばれる銅化合物を1〜10μg/cmの範囲
内の濃度で含むとともに、アルゴンを1〜10mbarの範
囲内の分圧で含むものとするのが特に好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明のこれらの特徴及び他の特
徴は以下に記載する図面及び一つの実施例の説明を参照
すると明かになる。図面において、図1は銅(I)化合物
を含む封入ガスを具える低圧ガス放電ランプにおける発
光を図式的に示す。
【0018】図1に示す実施例では、本発明の低圧ガス
放電ランプは放電空間を包囲する管状ランプ容器1から
なる。管の両端に内部電極2が封止され、これらの電極
によりガス放電を点弧させることができる。この低圧ガ
ス放電ランプはランプホルダ及びキャップ3を具える。
ガス放電ランプの点弧及び点灯の制御に使用される電気
安定器がランプホルダ又はランプキャップ3内に既知の
ように組み込まれる。図1に示されない他の実施例で
は、低圧ガス放電ランプを外部安定器により点灯し制御
することもできる。
【0019】本発明の更に他の実施例では、ガス放電容
器を外部バルブで覆われた複数折り曲げ管又はコイル管
とすることもできる。ガス放電容器の壁はUVA放射に
透明なタイプのガラスからなるものとするのが好まし
い。
【0020】封入ガスは、最も簡単な場合には、銅の酸
化物、カルコゲナイド、水酸化物、水素化物及び金属有
機化合物からなる群から選ばれる銅化合物を1〜10μ
g/cm の範囲内の量で含むとともに、封入ガスは不活性
ガスも含む。不活性ガスはガス放電の点弧を容易にする
干渉ガスとして作用する。干渉ガスとしてアルゴンを使
用するのが好ましい。アルゴンをヘリウム、ネオン又は
クリプトンのような他の不活性ガスと全部又は部分的に
置き換えることもできる。
【0021】銅のハロゲン化物と、タリウムのハロゲン
化物、酸化物、カルコゲナイド、水酸化物、水素化物及
び金属有機化合物とからなる群から選ばれる添加物を封
入ガスに加えることにより視感度効率を劇的に向上させ
ることができる。
【0022】この効率は、点灯中のランプの内部圧力を
最適にすることにより更に向上させることができる。干
渉ガスの冷封入圧力は最大で10mbarである。前記圧力
は1.0〜2.5mbarの範囲内にするのが好ましい。
【0023】他の有利な方策に従って、適切な構造的手
段を用いてランプの点灯温度を制御することにより低圧
ガス放電ランプの視感度効率の増大を達成することがで
きることが確かめられた。ランプの直径及び長さを、2
5℃の外部温度での点灯中に、内部温度が350〜45
0℃の範囲内になるように選択する。放電は容器内に温
度勾配をもたらすので、この内部温度はガス放電容器の
最冷点に関連する。
【0024】内部温度を増大させるために、ガス放電容
器を赤外放射反射膜で被覆することもできる。インジウ
ム添加酸化錫からなる赤外放射反射膜を用いるのが好ま
しい。
【0025】本発明による低圧ガス放電ランプの電極に
好適な材料は、ニッケル、ニッケル合金又は高い融点を
有する金属、特にタングステン及びタングステン合金で
ある。タングステンと酸化トリウム、酸化インジウム又
は酸化銅との複合材料も好適に使用し得る。
【0026】図1に示す実施例では、ランプのガス放電
容器の外部表面を蛍光体層4で被覆している。ガス放電
から発するUV放射が蛍光体層の蛍光体を励起して可視
領域内の光5を放射する。
【0027】蛍光体層の化学的組成により光のスペクト
ル又はそのトーンが決まる。蛍光体層の蛍光体として適
切に使用し得る材料は発生された放射を吸収し、該放射
を適切な波長領域、例えば3つの基本色、赤色、青色及
び緑色の波長領域で放出し、高い蛍光出力を達成し得る
もとする必要がある。
【0028】適切な蛍光体及び蛍光体の組合わせは必ず
しもガス放電容器の内部表面に被覆する必要はなく、慣
例のタイプのガラスはUVA放射を吸収しないので、ガ
ス放電容器の外部表面に被覆することもできる。
【0029】本発明の他の実施例では、電極をガス放電
容器の外部表面上に設けてランプを高周波数電界を用い
て容量的に励起する。本発明の更に他の実施例では、ラ
ンプを高周波数磁界を用いて誘導的に励起する。
【0030】ランプが点弧されると、電極により放出さ
れた電子が封入ガスの分子を励起して特性放射からUV
放射を放出するとともに400〜550nmの範囲内の
連続スペクトルを放出する。放電が封入ガスを加熱する
結果として光出力が最適となる所望の蒸気圧及び350
℃から450℃範囲の所望の動作温度が得られる。
【0031】点灯中、銅の酸化物、カルコゲナイド、水
酸化物、水素化物及び金属有機化合物からなる群から選
ばれる銅化合物を含むとともに干渉ガスを含む封入ガス
からの放射は、銅元素の325nm、327nm、51
0nm、570nm及び578nmの線スペクトルの他
に、400〜550nmの強く広い連続分子スペクトル
を示し、これは銅化合物の分子放電によりもたらされ
る。
【0032】実施例1:UVA放射に対し透明なタイプ
のガラスからなる15cmの長さ及び2.5cmの直径
を有する円筒放電容器にタングステンの電極を設けた。
この放電容器を排気すると同時に、酸化銅(I)、臭化銅
(I)及び臭化タリウム(I)をそれぞれ3μg/cmの分
量で加えた。外部交流電流源から発する交流電流を供給
し、420℃の動作温度で、85lm/Wの視感度効率が
測定された。
【図面の簡単な説明】
【図1】 銅(I)化合物を含む封入ガスを具える低圧ガ
ス放電ランプにおける発光を図式的に示す図である。
【符号の説明】
1 ガス放電容器 2 内部電極 3 ランプキャップ 4 蛍光体層 5 可視光
フロントページの続き (71)出願人 590000248 Groenewoudseweg 1, 5621 BA Eindhoven, Th e Netherlands (72)発明者 ロベルト ペーター ショール ドイツ国 52159 ロエトゲン ファウレ ンブルフシュトラーセ 60アー (72)発明者 アーヒム クールベル オランダ国 6462 ベーエヌ ケルクラー デ プリックステーンウェッハ 60アー (72)発明者 ヨハネス バイアー ドイツ国 52164 ヴュエルゼレン デュ ッフェシャイダー ヴェーク 179 Fターム(参考) 5C015 PP01 PP02 PP03 PP04 PP05 QQ50 QQ59

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅の酸化物、カルコゲナイド、水酸化
    物、水素化物及び金属有機化合物からなる群から選ばれ
    る銅化合物を含むとともに干渉ガスを含む封入ガスを含
    むガス放電容器を具え、更に電極及び低圧ガス放電の生
    成維持手段も設けられていることを特徴とする低圧ガス
    放電ランプ。
  2. 【請求項2】 前記封入ガスは、他の添加物として、銅
    のハロゲン化物からなる群から選ばれるハロゲン化物を
    含むことを特徴とする請求項1記載の低圧ガス放電ラン
    プ。
  3. 【請求項3】 前記封入ガスは、他の添加物として、タ
    リウムのハロゲン化物、酸化物、カルコゲナイド、水酸
    化物、水素化物及び金属有機化合物からなる群から選ば
    れるタリウムの化合物を含むことを特徴とする請求項1
    記載の低圧ガス放電ランプ。
  4. 【請求項4】 前記封入ガスは、干渉ガスとして、ヘリ
    ウム、ネオン、アルゴン、クリプトン及びキセノンから
    なる群から選ばれる不活性ガスを含むことを特徴とする
    請求項1記載の低圧ガス放電ランプ。
  5. 【請求項5】 前記ガス放電容器はその外部表面に被覆
    された蛍光体膜を具えることを特徴とする請求項1記載
    の低圧ガス放電ランプ。
  6. 【請求項6】 前記封入ガスは、添加物として、銅のハ
    ロゲン化物とタリウムのハロゲン化物を1:1のモル比
    で含むことを特徴とする請求項1記載の低圧ガス放電ラ
    ンプ。
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