JP2005530308A - 光源と光源の再生方法 - Google Patents

Abstract

加熱可能なフィラメント（１）または電極を有する光源であって、その場合にフィラメント（１）または電極はバルブ（２）内またはチューブ内に配置されている、前記光源は、光源の寿命の延長に関して、フィラメント（１）または電極に、フィラメント（１）または電極もそれを有している、少なくとも１つの化学的な元素を有する貯蔵部（３）が付設されており、かつその元素がフィラメント（１）または電極へ供給可能であるように、構成され、かつ展開されている。さらに、加熱可能なフィラメント（１）または電極を有する光源の再生方法が記載されており、その場合にフィラメント（１）または電極は、バルブ（２）内またはチューブ内に配置されている。方法においては、まずフィラメント（１）または電極への貯蔵部（３）の対応づけが行われ、その場合に貯蔵部（３）は、フィラメント（１）または電極もそれを有している、少なくとも１つの化学的元素を有する。そして、フィラメント（１）または電極への元素の供給が行われる。

Description

本発明は、光源および加熱可能なフィラメントまたは電極を有する光源を再生する方法に関するものであって、その場合にフィラメントまたは電極はバルブまたはチューブ内に配置されている。

話題としている種類の光源は、実際においてはずっと以前から知られており、様々な実施形態で存在している。その場合に特に電気的な白熱電球、電気的なハロゲン白熱電球および高圧仕様と低圧仕様の電気的な放電ランプ並びに電子的な発光ダイオードが知られている。光源は、灼熱放出、ガスの衝突励起または、特に蛍光管の場合の、発光作用に基づいている。

これら既知のすべての光源において、駆動中に灼熱するフィラメントまたは電極が駆動時間が長くなるにつれて悪く変化する、という欠点がある。変化は、フィラメントまたは電極を取り巻く雰囲気の化学的成分との化学的反応に基づく遷移あるいは汚染のような、化学的変化であることが考えられる。他方で、変化は、フィラメントまたは電極に及ぼされる熱または温度の作用に基づく物理的変化、たとえばフィラメントまたは電極の蒸発あるいは溶融または結晶化作用とそれに続く破断現象が考えられる。これらすべての変化は、老化現象であり、既知の光源またはランプタイプの機能ないし光発生をだんだんと損ない、あるいはさらに阻止してしまう。

従って本発明の課題は、構造的に簡単な手段で光源の寿命を延長することのできる、冒頭で挙げた種類の光源および方法を提供することである。

上述した課題は、本発明によれば、特許請求項１の特徴を有する光源と、特許請求項４２の特徴を有する光源を再生する方法によって、解決される。それによれば、冒頭で挙げた種類の光源は、フィラメントまたは電極に、フィラメントまたは電極が有している少なくとも１つの化学的元素を備えた貯蔵部が対応づけられ、かつその元素がフィラメントまたは電極へ供給可能であるように構成され、かつ展開されている。

発明的なやり方において、駆動期間または老化に基づく変化を経験したフィラメントまたは電極は、所定の範囲で再生できることが、認識された。そのために、フィラメントまたは電極に、駆動または老化のプロセスの間にフィラメントまたは電極からたとえば蒸発された化学的元素が供給される。それによってフィラメントまたは電極の変化プロセスを少なくとも抑圧し、所定の範囲で逆行させることもでき、その場合に駆動または老化に基づいて変化した、フィラメントまたは電極の材料をほぼ再形成することができる。プロセスを実現するために、フィラメントまたは電極に、フィラメントまたは電極もそれを持っている、少なくとも１つの化学的元素を有する貯蔵部が付設されている。もっと正確に言うと、フィラメントまたは電極に、光源の駆動の間に別体の貯蔵部から少なくとも１つの化学的元素が供給されるので、駆動または老化に基づくフィラメントまたは電極の変化を少なくとも抑圧し、著しい範囲で逆行させることもできる。それによってフィラメントまたは電極は、ほぼ再び「充電」される。その場合に、それがフィラメントまたは電極の最初の構成部分であった材料の帰還ではなく、貯蔵部によって準備される付加的な材料であることが、重要である。

本発明に基づく光源によって、光源の寿命の著しい延長が実現されている。寿命は、少なくとも、貯蔵部内で用意される元素がほぼ消費されてしまう時点まで続く。従って本発明に基づく光源によって、構造的に簡単な方法で寿命が延長された光源が実現される。

光源の寿命の延長は、具体的には、光源の通常の駆動状態の間に行われる。この駆動状態の間、光源のフィラメントまたは電極はほぼ再生することができる。従ってそのために光源の駆動を調節する必要はない。

具体的には、元素をフィラメントまたは電極上あるいはその中へ案内することができる。それによってフィラメントまたは電極の特に安全な再生が実現可能である。というのは、再生にとって好ましい反応を、元素とフィラメントまたは電極の材料との間の直接の接触によって促進することができるからである。

特に確実な方法においては、元素は、元素を有するガスまたは蒸気によって供給可能である。その場合にガスまたは蒸気は、元素の移送機能を満たすことができる。

フィラメントまたは電極への元素の供給を促進するために、熱作用の元で供給を行うことができる。それによって移送プロセスが促進される。

それぞれフィラメントまたは電極の組成に応じて、再生プロセスのためにはフィラメントまたは電極の個別の温度が効果的である。実際においては、たとえば炭化タンタルフィラメントの場合には、フィラメントの摂氏約２０００度の温度における元素の供給が効果的であることが、明らかにされている。

元素は、貯蔵部内に固体または液体の形状で、あるいはガス状または蒸気状で存在することができる。その場合にそれぞれの利用場合に合わせられる。さらに、元素は貯蔵部内で担体物質と化学的に結合された形状において、あるいは担体物質なしの化学的に結合されない形状で存在することができる。ここでも、元素の準備の仕方を選択する場合に、それぞれの利用場合に合わせることができる。

特に炭化タンタルフィラメントを使用する場合には、貯蔵部が、元素を含む有機物質を有していると、効果的である。実際において、ここで特に効果的な供給プロセスが示された。

貯蔵部は、化学的元素の確実な準備に関して、元素のための担体を有することができる。この種の担体は、たとえばその使用前に、元素を含む液状の有機物質内へ浸すことができる。それに対して代替的に、担体をその使用前に、元素を含む有機溶剤内、たとえばアセトン内、ホルムアルデヒド内または酢酸内へ浸すことができる。その場合に通常、担体を浸す物質の、予め定めることのできる量が、担体に付着して残る。この量がその後、化学的元素を含む貯蔵部として用いられる。

具体的には、担体はゴムまたはポリマーから形成することができ、その場合にゴム−Ｏ−リングまたはポリマー−Ｏ−リングとして形成することが、特に実際的であることが明らかにされた。というのは、この種のゴム−Ｏ−リングまたはポリマー−Ｏ−リングは簡単な方法でバルブ内またはチューブ内へ挿入することができるからである。

他の好ましい方法においては、担体を多孔質に形成することができるので、担体はほぼ内側の表面を有する。それによって特に大量の液状物質を担体に、ないしは担体内に配置することができる。具体的な形態においては、担体は、たとえばセラミックから、ポリマーから、ポリマー樹脂から、金属泡から、あるいは焼結材料から形成することができる。

フィラメントまたは電極へ元素を特に確実に供給することに関して、貯蔵部はバルブ内またはチューブ内に配置することができる。その場合に貯蔵部をバルブの基部に配置すると、特に効果的であることが明らかにされている。というのは、ここは光源による光放射がほとんど遮蔽または阻止されないからである。

フィラメントまたは電極へ供給するために化学的元素を確実に準備することに関して、光源は貯蔵部のためとそれに伴う元素のための加熱装置を有することができる。特に固体または液体の形状で存在する化学的元素の場合には、たとえば元素を蒸発させ、あるいは気化させるために、貯蔵部のための別体の加熱装置が効果的である。

それぞれ使用場合に応じて、加熱装置は快適な方法で誘導的に作動することができる。加熱装置の特に簡単な形態に関して、加熱装置は電気的な抵抗発熱であることができる。

別体の加熱装置の付加的な設置を回避するために、加熱装置を、貯蔵部に熱伝導するように結合された、光源の構成部分によって形成することができる。その場合には、光源のすでに存在している構成部分の廃熱を貯蔵部の加熱にほぼ利用することができる。

貯蔵部とそれに伴う元素の温度の制御は、フィラメントまたは電極からの貯蔵部の空間的な距離によって行うことができる。特にフィラメントまたは電極の輻射熱によって貯蔵部を加熱する場合に、所望の温度が比較的高い場合には、貯蔵部をフィラメントまたは電極の近傍に配置することができる。同様に所望の温度が比較的低い場合には、貯蔵部をフィラメントまたは電極からより大きい距離に配置することができる。貯蔵部をバルブのネック内に配置する場合には、貯蔵部とそれに伴う元素の温度は、バルブのネック内の貯蔵部の配置と結びついた、バルブのネック長さによって具体的な方法で制御することができる。同様にフィラメントまたは電極をチューブ内に配置する場合には、チューブ内の貯蔵部の配置と結びついた、チューブの長さによって制御することができる。

光源の代替的な形態においては、貯蔵部をフィラメントまたは電極内に配置することができる。その場合には貯蔵部は、内部の貯蔵部であって、それにおいては化学的元素がフィラメントまたは電極内で準備される。その場合には、貯蔵部をフィラメントまたは電極と一体的に形成することができる。

具体的な形態において、貯蔵部は炭素を含むことができ、あるいは炭素から形成することができる。その場合に特に好ましい形態においては、貯蔵部は、炭素プレス成形品上に取り付けられたフィラメントまたは電極を有する炭素プレス成形品である。その場合に化学的元素、たとえば炭素の供給は、光源の駆動の間に光を発生するように加熱されたフィラメントまたは加熱された電極において行うことができる。

その場合には供給は、フィラメントまたは電極の内部の領域からフィラメントまたは電極の外部の領域への拡散プロセスを介して行うことができる。

他の具体的な形態においては、光源は、少なくとも２つの互いに独立して駆動可能または加熱可能なフィラメントまたは電極を有することができる。その場合に複数のフィラメントまたは電極は、同一のバルブ内または同一のチューブ内に配置することができる。

この種の光源を駆動する場合に、光源の駆動中または光源の駆動後に再生するために、高い駆動温度にあるフィラメントから蒸発された元素を低い駆動温度にあるフィラメントへ供給することができる。高い駆動温度にあるフィラメントの寿命が使い尽くされるとすぐに、高い温度において光を発生する駆動を、それに向かって生成されたフィラメントへ切り替えることができる。その場合に使い尽くされたフィラメントは、たとえばより低いプロセス温度において、同様な方法で再生することができる。２つ以上のフィラメントをこのように交互に再生することによって、光源の寿命の著しい延長が可能である。

フィラメントまたは電極を交互に再生する場合には、フィラメントまたは電極の間に熱伝導する接触が存在するようにすることができる。それによって光を発生する場合に１つのフィラメントによって生成された廃熱をエネルギ的に好ましい方法で他のフィラメントへ導くことができる。この種の廃熱は、そのとき駆動されていないフィラメントを再生するために、十分にフィラメントまたは電極を加熱するのに、十分である。

フィラメントまたは電極は、好ましくはサイクリックに、異なる温度に加熱することができる。そのために光源は、１つのフィラメントまたは電極のため、あるいは複数のフィラメントまたは電極のための加熱装置を有することができる。その場合に各フィラメントまたは各電極に、別体の加熱装置を付設することができる。具体的には、加熱装置は、１つのフィラメントまたは複数のフィラメントあるいは１つの電極または複数の電極を加熱するために、交流電圧または脈動される電圧、あるいはクロック制御される電圧を発生させるように形成することができる。それに対して代替的に、１つまたは複数のフィラメントあるいは１つまたは複数の電極の加熱を、誘導的に作動する加熱装置によって行うことができる。前述した形態において、それぞれの利用場合とそれぞれ特に好ましい再生サイクルに合わせられる。

他の具体的な形態においては、バルブ内またはチューブ内のガス雰囲気内に、軽いガスまたは蒸気と重いガスまたは蒸気を有する、少なくとも２成分のガス混合気が存在するようにすることができる。この種のガス混合気は、特に熱いフィラメントとそれに比較して冷たいフィラメントを密接して配置する場合に効果的であって、その場合にここでは周囲のたとえば炭素を含むガスまたは蒸気内に、拡散または対流による移送とは異なり熱拡散により、２つのフィラメント間の高い温度勾配とそれによって効果的な炭素移送を発生させることができる。そのためには、遊離したガス状の炭素または存在している炭素化合物よりも、ずっと軽いガス−たとえば水素またはヘリウム−を有する、フィラメントの回りのプロセス雰囲気内に少なくとも１つの２成分のガス混合気が存在しなければならない。その場合に炭素または炭素化合物のような、より重いプロセスガス成分は、より冷たい領域内に集中し、軽いプロセスガス成分はより熱い領域内に集中する。

再生されるべきフィラメントまたは電極への熱拡散移送は、さらに、フィラメントまたは電極が２つのバルブまたはチューブによって包囲されていることによって、促進される。もっと正確に言うと、フィラメントまたは電極がその中に配置されるバルブまたはチューブが、第２のバルブまたはチューブによって包囲される。その場合に第２のバルブまたは第２のチューブは、外部雰囲気または周囲に対する隔離を形成する。

第１のバルブと第２のバルブの間、あるいは第１のチューブと第２のチューブの間の間隙内に、真空または非常に薄い、熱伝導の弱いガス雰囲気を形成することができる。その場合には駆動の際に、内側のバルブのバルブ表面は外側のバルブの比較して強く加熱される。というのは、外側のバルブは外部の空気雰囲気内で対流冷却され、あるいは強制冷却されており、あるいはそうすることができるからである。従ってフィラメントまたは電極から内側のバルブ表面への熱拡散に基づく温度勾配とそれによってもたらされる元素移送を減少させることができる。逆に、熱いフィラメントまたは熱い電極からそれに比較して冷たいフィラメントまたはそれに比較して冷たい電極への熱拡散に基づく元素移送を改良することができる。上述したことは、第１と第２のチューブを有する形態においても、同様に当てはまる。

光源の特にコンパクトな形態に関して、複数のフィラメントを相互に巻きつくように配置することができる。具体的には、本発明に基づいて形成された光源または白熱電球は、相互に巻きつくように巻かれたフィラメントを有しており、それらフィラメントの一方の端部はそれぞれ異なるウェブに、そして他方の端部は共通のウェブに電気的に接触されている。この仕様においては、光源は全体として３つの電気的接点またはウェブを有することができる。フィラメント当たりそれぞれ２つの別々のウェブを有する電気的な接触も、考えられる。この組立て形状は、原理的に、２つより多いフィラメントによっても形成することができる。

２つのチューブまたはバルブを有するこの構造的な形態によって、第１のバルブまたは第１のチューブの熱い内側表面上への化学的元素−たとえば炭素−の障害となる堆積も、減少させることができる。こうして、内側のバルブまたは内側のチューブができるだけ小さい容積とそれに伴ってできるだけ均質な温度分布を有しており、それによって元素または元素化合物の重畳された対流移送ができるだけ減少されることによって、さらに支援することができる。最終的に第２のバルブまたは第２のチューブは、たとえば内側のバルブまたは内側のチューブが圧力または温度の作用に基づいて破裂した場合に、保護被覆として用いられる。

光源の、実際に特に良好であると証明された形態においては、フィラメントまたは電極は、炭化タンタルを有することができる。元素は、炭素とすることができる。

本発明に基づく光源の、上述した形態に加えて、上述した課題は、特許請求項４２の特徴を有する光源を再生する方法によっても解決される。それによれば、加熱可能なフィラメントまたは電極を有する光源、特に請求項１から４１のいずれか１項に記載の光源を再生する方法が提供され、その場合にフィラメントまたは電極は、バルブ内またはチューブ内に配置されている。本方法によれば、まず、フィラメントまたは電極に貯蔵部を対応づけることが行われ、その場合に貯蔵部は、フィラメントまたは電極もそれを持っている、少なくとも１つの化学的元素を有している。それに続いて、フィラメントまたは電極へ元素を供給することが行われる。

具体的な形態においては、元素はフィラメントまたは電極上あるいはその中へ案内される。

確実な供給に関して、元素は、その元素を有しているガスまたは蒸気によって供給することができる。フィラメントまたは電極への元素の供給は、熱作用の元で行うことができる。元素は、フィラメントまたは電極の摂氏約２０００度の温度において、フィラメントまたは電極へ供給することができる。供給は、拡散、熱拡散または対流によって行うことができる。

貯蔵部に付設された、元素のための担体は、その使用前に元素を含む液状の有機物質内、または元素を含む有機溶剤内、たとえばアセトン内、ホルムアルデヒド内あるいは酢酸内へ浸すことができる。それによって所望の物質を担体に簡単に配置することができる。

貯蔵部とそれに伴う元素の温度は、フィラメントまたは電極からの貯蔵部の空間的な距離によって制御することができる。それに対して代替的に、貯蔵部とそれに伴う元素の温度を、バルブのネック内あるいはチューブ内の貯蔵部の配置に結びついた、バルブのネック長さまたはチューブの長さによって制御することができる。その場合には、フィラメントまたは電極が高い温度で駆動されると、仮定する。その場合には貯蔵部とそれに伴う元素の温度は、大体においてフィラメントまたは電極からの距離が増すにつれて減少する。

フィラメントまたは電極は、フィラメントまたは電極の再生にとって最も好ましい駆動温度を達成するために、好ましくはサイクリックに、異なる温度に加熱することができる。

フィラメントまたは電極は、熱放射を介しておよび／または熱伝導する接触を介して、他のフィラメントまたは他の電極を加熱することができる。それによって、光を発生するために加熱されたフィラメントまたは光を発生するために加熱された電極の廃熱をエネルギ的に好ましい方法で利用することができる。

それぞれ利用場合に応じて、フィラメントまたは電極を、抵抗発熱の原理に従って交流電圧、脈動される電圧またはクロック制御される電圧によって加熱することができる。それに対して代替的に、１つまたは複数のフィラメントあるいは１つまたは複数の電極の加熱を、誘導的に作動する加熱装置によって行うことができる。

特に簡単な再生プロセスにおいては、２つまたはそれより多いフィラメントまたは電極を交互に光を発生するように駆動し、同時に光を発生するように駆動されない少なくとも１つのフィラメントまたは電極に、元素を供給することができる。

光源を再生するための本発明に基づく方法の上述した形態の他の好ましい作用に関しては、繰返しを避けるために、光源に関する並行した特許請求項の該当する説明を参照するように指示する。

特に好ましいやり方で、光源を再生する方法を、請求項１から４１のいずれか１項に記載の光源において適用することができる。

本発明をさらに理解するために、以下、本発明の重要なアスペクトを再度説明する：
光源を再生する場合に、同じ化学的または物理的なプロセスを使用することができるが、それはまたは電極またはフィラメントの老化をもたらす。これを、代理の例で説明し、その場合に光を発生する白熱フィラメントを有する白熱電球を説明する。しかし本発明は、他の電気的に駆動可能な光源内の発熱フィラメントまたは電極に、全く同様に適用することができる。

本発明は、タングステンフィラメントを有する従来のハロゲン白熱電球における既知のタングステンハロゲン循環とは異なっている。既知のハロゲン白熱電球においては、熱いフィラメント表面から蒸発したタングステンは、ランプの駆動の間に化学的なタングステンハロゲン循環によって、再び熱いフィラメント表面へ案内される。しかしこれは、フィラメントの再生ではない。というのは、フィラメントからもたらされる、蒸発したタングステンは、タングステン蒸気濃度を高めるために、フィラメントの表面領域へ再び戻される。その場合にこれは、フィラメントからのタングステンの実効の蒸発率と蒸発速度を減少させる。この化学的循環は、ランプ駆動の間閉成された化学的循環であって、その循環には別体の貯蔵部から再生のための付加的な化学的成分が供給されることはない。蒸発率と蒸発速度は各場合において、そして各時点で、正に留まり、再生に必要な付加的な化学薬品がランプ駆動の化学的プロセス内へ投入されることはない。

ここに説明した発明は、ランプをサイクリックに駆動する場合に、実効的な負の蒸発率、従って駆動サイクル内部でフィラメントまたは電極のある種の「充電」を可能にする。本発明は、ランプの連続的な駆動において、貯蔵部からの付加的な化学的元素の付加と消費によって、フィラメントの老化の著しい減少を可能にする。

白熱フィラメント材料として炭化タンタルまたはタンタル炭素を使用する場合に、炭化タンタルは、摂氏２０００度よりずっと上の高い駆動温度において、たとえば典型的に摂氏３６００度において、フィラメント表面からの炭素の蒸発によってその炭素成分を失うことを、確認することができる。それによって、適切な準備により形成された、炭化タンタルフィラメントの極めて温度に強い相が、余り温度に強くない相に変換され、そのことが適用されている駆動温度において所定の期間の後に、汚れまたは破損によるフィラメントの破壊をもたらす。

しかし炭化タンタルフィラメントの高温に耐える初期相の準備と再生は、より低い典型的に摂氏２０００度の駆動温度において行うことができ、その場合にたとえば炭素を含むガスまたは蒸気の炭素がフィラメント表面へ供給される。タンタルまたはここに存在する炭化タンタル相は、摂氏約２０００度において適切なガス雰囲気条件の元で、再び炭素を吸収して、再び高温に耐える炭化タンタル初期相を形成する。炭素を含むガスまたは蒸気は、それを付加的に放出する貯蔵部からもたらすことができる。炭素を含むガスまたは蒸気の他に、再生のために貯蔵部から他の適切な化学薬品を供給することもできる。

２つ以上のフィラメントの交互の再生については、すでに上で詳細に説明してある。１つのランプフィラメントないしはフィラメントランプのみを交互でなく再生する場合、フィラメントを場合によってはサイクリックに異なる駆動温度にしなければならないか、あるいは再生のプロセスないし再生化学薬品の供給を、等しいままの駆動温度において、散逸のプロセスに同時に重畳させることができる。様々な温度サイクルは、たとえば印加される駆動電圧または脈動あるいはクロック制御される駆動電圧によって、発生させることができる。炭素を含むガスまたは蒸気あるいは再生に必要な他の化学薬品の供給は、簡単な方法で、拡散または熱拡散または対流によって行うことができる。

構造的な実施例においては、例としての白熱電球の１つのフィラメントの代わりに、２つまたはそれより多いフィラメントを互いに極めて密接して配置することができる。面を有するフィラメントは、互いに対して平行な面法線を有するように、そして線形のフィラメントは同軸あるいは互いに対して平行に配置することができる。

その場合に面のフィラメントを平坦な形状、平面的な形状または折り畳んだ形状で形成することに関して、あるいは線形のフィラメントを延した形状で、折り畳んだ形状で、あるいは巻いた形状で形成することに関して、制限は存在しない。さらに、たとえば線形のフィラメントが面のフィラメントで包囲されたり、あるいは被覆されたりする、混合形状も考えられる。その場合に破断された、あるいは格子状のフィラメントも、面のフィラメントと考えられる。フィラメントは、さらに、互いに独立して別々に、あるいは共通に、あるいは互いに依存して、電気的に接触させることができる。同じことが、同様な化学的または物理的なプロセスにおいて再生することのできる、他の光源のヒートコイルまたは電極についても当てはまる。

フィラメントをこのように密接に配置することは、他の隣接しているフィラメントを、電気的に駆動されているフィラメントの輻射熱によって、再生に必要なプロセス温度に加熱する、という課題を満たす。必要なプロセス温度は、もちろん、再生すべきフィラメントを直接電気的に加熱することにより、あるいは再生すべきフィラメントを駆動されている熱いフィラメントと熱伝導するように接触させることによって、あるいは誘導的な電磁加熱によっても、発生させることができる。

ワンフィラメント構造においては、水素またはヘリウムのような軽いガス成分を有するガス混合気が存在する場合に、熱拡散がそれに続いて、炭素または炭素化合物のような重いプロセスガス成分だけを熱いフィラメント領域からランプバルブ壁の冷たい領域へ運び去り、かつ堆積させる、という欠点がある。フィラメントランプの再生のために、プロセス成分の正常な拡散または対流のみを利用することができるが、それは重畳される熱拡散によって阻止される。

再生に必要な化学薬品のための貯蔵部は、フィラメントまたは電極の内部、あるいはフィラメントまたは電極の外部に配置することができる。内部の貯蔵部の例は、たとえば炭化タンタルフィラメントの場合には、炭素プレス成形品であって、それが炭化タンタルによってコーティングされて、それによって炭化タンタルフィラメントを形成する。正常な光源駆動の間に、外側の炭化タンタル表面から炭素が蒸発する。しかしその炭素は、炭素プレス成型品の内側の炭化タンタル表面を介して炭化タンタルによって再び吸収され、それによって炭化タンタルの有害な炭素損失が再び補償される。ここでは、ワンフィラメントランプ内の再生プロセスは、正常な光を発生させるランプフィラメント駆動温度において行うことができる。

外部の貯蔵部の場合には、再生に必要な化学薬品は、固体または液体あるいはガスの形状で担体と共に、あるいは担体なしで、再生すべきフィラメントの外部に設けることができる。外部の貯蔵部は、再生に使用される化学薬品を次々とたとえば連続的に、再生すべきフィラメントを取り巻く雰囲気中へ放出する。外部の貯蔵部の構造的な例は、炭化タンタルフィラメントを有する上述したマルチフィラメントランプにおいて与えられている。まさに光を発生する熱さで駆動されているフィラメントは、たとえば再生化学薬品として炭素を蒸発させ、それがまさに再生駆動にある、より冷たいフィラメントに、たとえば拡散によって供給される。光を発生する熱いフィラメントは、この場合には、再生すべき冷たいフィラメントのための外部の貯蔵部となる。

炭化タンタルランプの場合には、化学薬品は、たとえば油脂、アルコール、エステル、アルデヒド、ケトン、有機酸などのような有機化合物、あるいは純粋炭素または一酸化炭素、二酸化炭素のような無機の炭素化合物などとすることができ、それらはランプ雰囲気内で他の場合によっては複雑化された、あるいは余り複雑化されていない化学的結合のために反応あるいは解離することができる。必要とされる蒸発熱または場合によっては必要とされる解離エネルギは、化学薬品またはその担体あるいはその貯蔵部が、輻射熱または熱伝導によって熱的に直接または間接的に熱リザーバ、たとえば熱いフィラメントに結合され、あるいは直接電気的に、あるいは電磁的に加熱されることによって、化学薬品に供給される。

内部と外部の貯蔵部のための上述した例は、同時に、電気的に直接加熱される貯蔵部の例でもある。構造的には、熱伝導する結合は、たとえば電気的な金属導線、フィラメントまたは電極のウェブあるいはランプバルブ壁または、貯蔵部を設けることのできるランプ基部壁を介して行うことができる。構造的に、化学薬品の供給率は、熱的な結合度ないし熱伝導率と具体的なランプの熱伝導幾何学配置によって、あるいはフィラメントの放射幾何学配置または電気的な加熱電流強さあるいは結合される電磁エネルギによって定められる。

バルブを有する光源の上述した例に関して、それについて記載されている特性は、バルブの代わりにチューブを有する光源についても、そしてフィラメントの代わりに電極を有する光源についても、そしてその逆についても当てはまることを、はっきりと指摘しておく。

本発明の教示を好ましい方法で形成し、かつ展開する種々の可能性がある。それについては、一方で、特許請求項１と４２に従属する請求項を、他方では図面を用いて以下で行う、本発明の３つの好ましい実施例の説明を参照することを指示する。図面による本発明の好ましい実施例の説明と組み合わせて、本教示の一般的に好ましい形態と展開についても説明する。

図１は、本発明に基づく光源の第１の実施例の概略的な側面図を示している。光源は、加熱可能なフィラメント１を有しており、そのフィラメント１はバルブ２内に配置されている。光源の寿命の延長に関して、フィラメント１には、フィラメント１もそれを持っている、少なくとも１つの化学的元素を有する貯蔵部３が付設されている。元素は、貯蔵部３からフィラメント１へ供給可能である。

もっと正確に言うと、元素は直接フィラメント１の表面へ、あるいは特にフィラメント１内へ案内される。貯蔵部３は、ゴム−Ｏ−リングとして形成されている、化学的元素のための担体４を有している。担体４は、その使用前に、元素を含む液状の有機物質内へ浸されて、その後バルブ２内でその基部に配置されている。

光源を駆動し、それに伴って、電気的接点５と６を介してフィラメント１を加熱する間に、フィラメント１は熱を貯蔵部３上へ放射する。それによって貯蔵部３内にある元素４は、拡散または熱拡散によってフィラメント１へ向かって移動するように促される。このようにしてフィラメント１には、フィラメント１が光源の駆動の間にたとえば蒸発によって失った材料が、再び供給される。しかしフィラメント１へ供給される材料は、元のフィラメント材料ではなく、貯蔵部３によってバルブ２内へ投入された、付加的な材料である。光源のこの形態においては、貯蔵部３を加熱するための別体の加熱装置は不要である。

図２は、本発明に基づく光源の他の実施例を概略的に示す側面図である。光源は、２つのフィラメント１を有しており、それらフィラメントは共通のバルブ２内に配置されている。フィラメント１は、炭化タンタルフィラメントであって、それらは駆動の間高い温度に維持されて、その際に炭素を蒸発させる。それが、炭化タンタルフィラメント１の老化をもたらす。

光源は、フィラメント１が交互に駆動されて光を発生するように、駆動可能である。これは、まさに駆動されているフィラメント１から蒸発する炭素を、駆動されていないフィラメント１へ、炭化タンタルを再生し、かつ新しく形成するように供給することができる、という利点を有している。従ってフィラメント１は、交互にそれぞれ他のフィラメント１のための貯蔵部３を形成する。

図２に示す光源は、第２のバルブ７を有しており、その中に第１のバルブ２が完全に収容されている。これは、蒸発されたフィラメント材料のバルブ内面への移送が減少される、という利点を有している。というのは、内側のバルブ２は、この形態においては、バルブ２が唯一のバルブであって、直接冷却する周囲と接触している形態におけるよりも、より高い温度に維持することができるからである。その場合にフィラメント１と、フィラメント１を包囲するバルブ２の内面との間には、唯一のバルブしか持たない形態におけるよりも小さい温度勾配が存在する。バルブ２と７の間の間隙は、周囲に対する熱絶縁を形成する。２つのバルブ２と７を有する形態においては、バルブの内側へのフィラメント材料の堆積を減少させることができる。

図３は、本発明に基づく光源の他の実施例を概略的な側面図で示している。その場合に光源は、フィラメント１を有しており、そのフィラメントはバルブ２内に配置されており、かつ炭素からなる貯蔵部３の回りに形成されている。その場合に貯蔵部３は、炭素プレス成形品であって、フィラメント１は炭素プレス成形品の炭化タンタルコーティングである。

光を発生する駆動において、フィラメント１とそれに伴って間接的に貯蔵部３は、電気的な接点８と９を介して加熱される。その場合にフィラメント１から蒸発する炭素は、貯蔵部３からフィラメント１へ向かう拡散により、貯蔵部３の炭素によって置き換えられる。

本発明に基づく教示の他の好ましい形態と展開に関しては、繰返しを避けるために、一方では明細書の一般的な部分を、そして他方では添付の特許請求項を参照するよう指示する。

最後に特に強調するが、これまで純粋に恣意的に選択された実施例は、単に本発明に基づく教示を論じるために用いられるものであって、本発明の教示はこれらの実施例に限定されるものではない。

本発明に基づく光源の第１の実施例を概略的に示す側面図である。 本発明に基づく光源の第２の実施例を概略的に示す側面図である。 本発明に基づく光源の第３の実施例を概略的に示す側面図である。

Claims (57)

1. 加熱可能なフィラメント（１）または電極を有する光源であって、その場合に前記フィラメント（１）または前記電極は、バルブ（２）内またはチューブ内に配置されている、前記光源において、
   前記フィラメント（１）または前記電極に、前記フィラメント（１）または前記電極もそれを持っている、少なくとも１つの化学的元素を備えた貯蔵部（３）が付設されており、かつ
   前記元素が、前記フィラメント（１）または前記電極へ供給可能であることを特徴とする光源。
2. 前記元素は、前記フィラメント（１）上またはその中あるいは前記電極上またはその中へ案内可能であることを特徴とする請求項１に記載の光源。
3. 前記元素は、前記元素を有するガスまたは蒸気によって供給可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の光源。
4. 前記元素は、前記フィラメント（１）または前記電極へ、熱作用の元で供給可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光源。
5. 前記元素は、前記フィラメント（１）または前記電極へ、前記フィラメント（１）または前記電極の摂氏約２０００度の温度において供給可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光源。
6. 前記元素は、前記貯蔵部（３）内に固体または液体の形状で、あるいはガス状または蒸気状で存在していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光源。
7. 前記元素は、前記貯蔵部（３）内に、担体物質と化学的に結合された形状で、あるいは担体物質なしの化学的に結合されない形状で存在していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光源。
8. 前記貯蔵部（３）は、前記元素を含む有機物質を有していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光源。
9. 前記貯蔵部（３）は、前記元素のための担体（４）を有していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光源。
10. 前記担体（４）は、それが使用される前に、前記元素を含む液状の有機物質内へ浸されていることを特徴とする請求項９に記載の光源。
11. 前記担体（４）は、それが使用される前に、前記元素を含む有機溶剤、アセトン、ホルムアルデヒドまたは酢酸内へ浸されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の光源。
12. 前記担体（４）は、ゴムまたはポリマーから形成されていることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の光源。
13. 前記担体（４）が、ゴム−Ｏ−リングまたはポリマー−Ｏ−リングとして形成されていることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の光源。
14. 前記担体が、多孔質であることを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の光源。
15. 前記担体が、セラミックから形成されていることを特徴とする請求項９から１１または１４のいずれか１項に記載の光源。
16. 前記担体が、ポリマーから、ポリマー樹脂から、金属泡から、あるいは焼結材料から形成されていることを特徴とする請求項９から１１または１４のいずれか１項に記載の光源。
17. 前記貯蔵部（３）が、前記バルブ（２）内またはチューブ内に配置されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の光源。
18. 前記貯蔵部（３）が、前記バルブ（２）の基部に配置されていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の光源。
19. 前記光源が、前記貯蔵部（３）のため、かつそれに伴う前記元素のための加熱装置を有していることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の光源。
20. 前記加熱装置が、誘導的に作動することを特徴とする請求項１９に記載の光源。
21. 前記加熱装置が、電気的な抵抗発熱であることを特徴とする請求項１９に記載の光源。
22. 前記加熱装置が、前記貯蔵部（３）に熱伝導するように結合された、前記光源の構成部分によって形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の光源。
23. 前記貯蔵部（３）とそれに伴う前記元素の温度が、前記フィラメント（１）または電極からの前記貯蔵部（３）の空間的距離によって制御されていることを特徴とする請求項１から２２のいずれか１項に記載の光源。
24. 前記貯蔵部（３）とそれに伴う前記元素の温度が、前記バルブ（２）のネック内あるいはチューブ内の前記貯蔵部（３）の配置と組み合わされた、前記バルブ（２）のネック長さまたはチューブの長さによって制御されていることを特徴とする請求項１から２３のいずれか１項に記載の光源。
25. 前記貯蔵部（３）が、前記フィラメント（１）または前記電極内に配置されていることを特徴とする請求項１から２４のいずれか１項に記載の光源。
26. 前記貯蔵部（３）が、前記フィラメント（１）または前記電極と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１から２５のいずれか１項に記載の光源。
27. 前記貯蔵部（３）が、炭素を含んでおり、あるいは炭素から形成されていることを特徴とする請求項１から２６のいずれか１項に記載の光源。
28. 前記貯蔵部（３）が、炭素プレス成形品上に取り付けられたフィラメント（１）または取り付けられた電極を有する、炭素プレス成形品であることを特徴とする請求項２７に記載の光源。
29. 前記光源が、少なくとも２つの互いに独立して駆動可能または加熱可能なフィラメント（１）または電極を有していることを特徴とする請求項１から２８のいずれか１項に記載の光源。
30. 前記フィラメント（１）または前記電極が、同一のバルブ（２）内または同一のチューブ内に配置されていることを特徴とする請求項２９に記載の光源。
31. 前記フィラメント（１）または前記電極が、熱伝導する接点を有していることを特徴とする請求項２９または３０に記載の光源。
32. 前記フィラメント（１）または前記電極が、好ましくはサイクリックに異なる温度に加熱可能であることを特徴とする請求項１から３１のいずれか１項に記載の光源。
33. 前記光源が、前記１つまたは複数のフィラメント（１）のため、あるいは前記１つまたは複数の電極のための加熱装置を有していることを特徴とする請求項１から３２のいずれか１項に記載の光源。
34. 前記加熱装置は、前記１つまたは複数のフィラメント（１）あるいは前記１つまたは複数の電極を加熱するために、電気的な交流電圧あるいは脈動される電圧あるいはクロック制御される電圧を発生させるように形成されていることを特徴とする請求項３３に記載の光源。
35. 前記１つまたは複数のフィラメント（１）あるいは前記１つまたは複数の電極の加熱が、誘導的に作動する加熱装置によって行われることを特徴とする請求項３３または３４に記載の光源。
36. 前記バルブ（２）内または前記チューブ内のガス雰囲気内に、軽いガスまたは蒸気と重いガスまたは蒸気を有する少なくとも２成分のガス混合気が存在していることを特徴とする請求項１から３５のいずれか１項に記載の光源。
37. 前記バルブ（２）または前記チューブが、第２のバルブ（７）または第２のチューブによって包囲されていることを特徴とする請求項１から３６のいずれか１項に記載の光源。
38. 前記第１のバルブ（２）と前記第２のバルブ（７）の間、あるいは前記第１のチューブと前記第２のチューブの間の間隙内に、真空または極めて薄い、弱く熱伝導するガス雰囲気が形成されていることを特徴とする請求項３７に記載の光源。
39. 前記複数のフィラメント（１）が、相互に巻きつくように配置されていることを特徴とする請求項２９から３７のいずれか１項に記載の光源。
40. 前記フィラメント（１）または前記電極が、炭化タンタルを有していることを特徴とする請求項１から３９のいずれか１項に記載の光源。
41. 前記元素が、炭素であることを特徴とする請求項１から４０のいずれか１項に記載の光源。
42. 加熱可能なフィラメント（１）または電極を有する光源、特に請求項１から４１のいずれか１項に記載の光源を再生する方法であって、その場合に前記フィラメント（１）または前記電極が、バルブ（２）内またはチューブ内に配置されている、前記方法であって、次のステップを有している：
    −貯蔵部（３）を前記フィラメント（１）または前記電極に付設し、その場合に前記貯蔵部（３）は、前記フィラメント（１）または前記電極もそれを有している、少なくとも１つの化学的元素を有しており：
    −前記元素を前記フィラメント（１）または前記電極へ供給する：
    光源を再生する方法。
43. 前記元素が、前記フィラメント（１）上またはその中へ、あるいは前記電極上またはその中へ案内されることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
44. 前記元素が、前記元素を有するガスまたは蒸気によって供給されることを特徴とする請求項４２または４３に記載の方法。
45. 前記元素が、前記フィラメント（１）または前記電極へ、熱作用の元で供給されることを特徴とする請求項４２から４４のいずれか１項に記載の方法。
46. 前記元素は、前記フィラメント（１）または前記電極の摂氏約２０００度の温度において、前記フィラメント（１）または前記電極へ供給されることを特徴とする請求項４２から４５のいずれか１項に記載の方法。
47. 前記供給が拡散、熱拡散または対流によって行われることを特徴とする請求項４２から４６のいずれか１項に記載の方法。
48. 前記貯蔵部（３）に付設された、前記元素のための担体（４）が、その使用前に、前記元素を含む液状の有機物質内へ浸されることを特徴とする請求項４２から４７のいずれか１項に記載の方法。
49. 前記貯蔵部（３）に付設された、前記元素のための担体（４）が、その使用前に、前記元素を含む有機溶剤、アセトン、ホルムアルデヒドまたは酢酸内に浸されることを特徴とする請求項４２から４８のいずれか１項に記載の方法。
50. 前記貯蔵部（３）とそれに伴う前記元素の温度が、前記貯蔵部（３）と前記フィラメント（１）または前記電極との間の空間的な距離によって制御されることを特徴とする請求項４２から４９のいずれか１項に記載の方法。
51. 前記貯蔵部（３）とそれに伴う前記元素の温度が、前記バルブ（２）のネック内またはチューブ内の前記貯蔵部（３）の配置と結びついた、前記バルブ（２）のネック長さまたは前記チューブの長さによって制御されることを特徴とする請求項４２から５０のいずれか１項に記載の方法。
52. 前記フィラメント（１）または前記電極が、好ましくはサイクリックに、異なる温度に加熱されることを特徴とする請求項４２から５１のいずれか１項に記載の方法。
53. フィラメント（１）または電極が、熱放射を介しておよび／または熱伝導する接触を介して、他のフィラメント（１）または他の電極を加熱することを特徴とする請求項４２から５２のいずれか１項に記載の方法。
54. 前記フィラメント（１）または前記電極が、抵抗発熱の原理に従って、交流電圧または脈動される電圧あるいはクロック制御される電圧によって加熱されることを特徴とする請求項４２から５３のいずれか１項に記載の方法。
55. 前記１つまたは複数のフィラメント（１）あるいは前記１つまたは複数の電極の加熱が、誘導的に作動する加熱装置によって行われることを特徴とする請求項４２から５４のいずれか１項に記載の方法。
56. ２つ以上の前記フィラメント（１）または電極が、交互に光を発生するように駆動され、同時に光を発生するように駆動されない少なくとも１つのフィラメント（１）または電極に、前記元素が供給されることを特徴とする請求項４２から５５のいずれか１項に記載の方法。
57. 光源を再生する方法であって、その場合に前記方法が請求項１から４１のいずれか１項に記載の光源において使用される、前記方法。

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