JP2007501996A - 電子エミッタ材料としてアルカリ土類カルコゲナイドを有する低圧ガス放電ランプ - Google Patents
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Abstract
バッファガスとしての充填不活性ガスと、インジウムハロゲン化物、タリウムハロゲン化物、ガリウムハロゲン化物および／または銅ハロゲン化物とを有するガス放電管、電極ならびに低圧ガス放電を発生させ持続する手段を備える低圧ガス放電ランプであって、電子エミッタ材料として、１または2以上のアルカリ土類金属カルコゲナイドを有する低圧ガス放電ランプについて示した。
Description
本発明は、充填ガスを有するガス放電管と、電極と、低圧ガス放電を発生させ持続する手段と、を有する低圧ガス放電ランプに関する。
低圧ガス放電ランプにおける光の発生は、電荷キャリア、特に電子およびイオンがランプの電極間の電場によって著しく加速され、ランプに充填されたガス中の気体原子または分子と衝突することによって、これらの気体原子または分子が励起されあるいは電離されるという原理に基づいている。充填ガスの原子または分子が基底状態に戻る際に、おおよその励起エネルギーに相当する部分が、放射線に変換される。
従来の低圧ガス放電ランプは、充填ガス中の水銀と、ガス放電管の内壁にコーティングされた蛍光体とを有する。水銀低圧ガス放電ランプの問題は、水銀蒸気が高エネルギーの、電磁波スペクトルの不可視UV−C領域の放射線を放射することである。この放射線は、まず蛍光体によって、著しく低いエネルギーレベルの可視光線に変換する必要がある。このプロセスでは、エネルギーの差分は、好ましくない熱放射線に変換される。
また、充填ガス中の水銀は、次第に環境的に有害で有毒な物質とみなされるようになっており、環境を脅かす今日のような大量な使用、生産、廃棄は、できる限り避ける必要がある。
充填ガス中の水銀を他の物質と置き換えた場合、低圧ガス放電ランプのスペクトルが影響を受けることは、既に知られている。
例えば、独国特許出願公開第DE10044562号、第DE10044563号、第DE10128915号には、銅化合物、インジウム化合物またはタリウム化合物と、バッファガスとしての不活性ガスとで構成される充填ガスを有する低圧ガス放電ランプが示されている。これらのランプは、電磁スペクトルの可視光領域において、従来の低圧ガス放電ランプよりも高い放射効率を示すという特徴を有する。また視力効率は、添加物と蛍光体の添加によって、およびランプの内圧と作動温度を制御することによって、さらに改善される。
従来の低圧ガス放電ランプでは、通常、放電ランプの内部に電極が設けられる。これらの電極での電子の仕事関数、さらには電流結合損失を低減するため、アルカリ土類酸化物またはアルカリ土類酸化物の混合物が使用される。例えば、米国特許第2,449,113号明細書には、アルカリ土類酸化物を電極内の電子エミッタ材料として使用し得ることが示されている。
また、さらに国際公開第WO99／21213号パンフレットには、低圧ガス放電ランプの電極に、アルカリ土類酸化物の混合物からなる電子エミッタ材料をコーティングすることが示されている。このコーティングによって、そのようなランプでは寿命が延伸化され、仕事関数が抑制される。
しかしながら、充填ガス中に銅化合物、タリウム化合物、ガリウム化合物またはインジウム化合物を有する低圧ガス放電ランプの場合、従来のアルカリ土類酸化物の混合物を電子エミッタ材料として使用することは、適切ではないことが明らかとなっている。これは、これらの化合物が、例えば以下の反応式で示すように、アルカリ土類酸化物と反応するためである：
これまでに、インジウムハロゲン化物が、MgS、CaSおよび／またはSrS等のカルコゲナイド化合物と全く反応しないことは、既に証明されており、インジウムハロゲン化物は、700K未満の温度でのみBaSと反応する。従って、アルカリ土類金属カルコゲナイドと充填ハロゲン化合物との反応性は、アルカリ土類金属酸化物と充填剤との反応性に比べて明らかに低くなる。
またアルカリ土類金属カルコゲナイドの場合、電子の仕事関数Φが、アルカリ土類金属酸化物の値に比べて十分に小さくなることが既に文献から明らかとなっている。例えば、Φ（BaS）＝2.6eVであり、Φ（BaTe）＝2.1乃至3.9eVである。
米国特許第2,449,113号明細書
国際公開第WO99／21213号パンフレット
本発明では、充填気体中にインジウムハロゲン化物、タリウムハロゲン化物、ガリウムハロゲン化物または銅ハロゲン化物を有する低圧ガス放電ランプに、Mg、Ca、Srおよび／またはBa等のアルカリ土類金属のカルコゲナイドの電子エミッタ特性を利用することを課題とする。
本発明により、前述の課題は、バッファガスとしての充填不活性ガスと、インジウムハロゲン化物、タリウムハロゲン化物、ガリウムハロゲン化物および／または銅ハロゲン化物とを有するガス放電管、電極ならびに低圧ガス放電を発生させ持続する手段を備える低圧ガス放電ランプであって、さらに、電子エミッタ材料として、１または2以上のアルカリ土類金属カルコゲナイドを有する低圧ガス放電ランプによって達成される。
本発明による低圧ガス放電ランプは、バッファガスとして、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンで構成される群内の不活性ガスを有する。不活性ガスの寒冷圧力は、1から100mbarの範囲にあることが好ましく、特に1.5から3.0mbarの範囲であることがより好ましい。
本発明によるランプでは、低圧下で分子ガス放電が生じ、このガス放電によって、電磁スペクトルの可視光および近UVA領域の放射線が放射される。UV光を可視光に変換するため、放電管の内部および／または外部に設置された蛍光体が利用される。これらの蛍光体または蛍光体の組み合わせは、必ずしもガス放電管内部に設置する必要はなく、別の方法として、外部に設置しても良い。この場合、発生したUVA領域の放射線は、通常のように、放電管の壁に設置された材料には吸収されない。蛍光体としての使用に適した材料は、発生した放射線を吸収する必要があり、これにより、好適な波長範囲の放射線が放射される。
Claims (5)
- バッファガスとしての充填不活性ガスと、インジウムハロゲン化物、タリウムハロゲン化物、ガリウムハロゲン化物および／または銅ハロゲン化物とを有するガス放電管、電極ならびに低圧ガス放電を発生させ持続する手段を備える低圧ガス放電ランプであって、
電子エミッタ材料として、１または2以上のアルカリ土類金属カルコゲナイドを有することを特徴とする低圧ガス放電ランプ。 - 前記カルコゲナイドは、硫化物、セレン化物および／またはテルル化物で構成される群から選定されることを特徴とする請求項1に記載の低圧ガス放電ランプ。
- バッファガスとして、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンで構成される群から選定される不活性ガスを有することを特徴とする請求項1または2に記載の低圧ガス放電ランプ。
- 前記ガス放電管は、該ガス放電管の内部および／または外部に設置された、蛍光体のコーティングを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の低圧ガス放電ランプ。
- 放電ランプの電極にコーティングされる電子エミッタ材料としての、１または2以上のアルカリ土類金属カルコゲナイドの利用。
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