JP3411577B2 - 効力を改良した無電極ランプ - Google Patents
効力を改良した無電極ランプInfo
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- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
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- H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
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Description
【発明の詳細な説明】
本願は、1993年１月15日付で出願した米国特許出願第
08/136,078号の一部継続出願である。
08/136,078号の一部継続出願である。
本発明は、光を発生するための改良した方法及び改良
したランプに関するものである。
したランプに関するものである。
照明のために使用され且つマイクロ波及びRFを含む電
磁エネルギによって駆動される無電極ランプは公知であ
る。光が硫黄又はセレン又はその化合物で発生される場
合にこの様なランプが充填物を有することが可能である
ことも公知である。この様なランプは1993年６月３日付
で出願した米国特許出願第071,027号及びPCT国際公開番
号WO92/08240において開示されており、それらを引用に
よって本明細書に取込む。
磁エネルギによって駆動される無電極ランプは公知であ
る。光が硫黄又はセレン又はその化合物で発生される場
合にこの様なランプが充填物を有することが可能である
ことも公知である。この様なランプは1993年６月３日付
で出願した米国特許出願第071,027号及びPCT国際公開番
号WO92/08240において開示されており、それらを引用に
よって本明細書に取込む。
公知の如く、ランプ性能の重要な良度指数は効力（ef
ficacy）であり、即ちランプへ入力された電力と比較し
た可視光出力である。なぜならば、これはランプを動作
させるコストを決定するからである。上述したPCT公開
において開示されているランプは高い効力をもったタイ
プのものである。本発明によれば、この様なランプの効
力は、ランプを特定の条件で動作させることによってか
なりの範囲に亘り更に改善させることが可能である。
ficacy）であり、即ちランプへ入力された電力と比較し
た可視光出力である。なぜならば、これはランプを動作
させるコストを決定するからである。上述したPCT公開
において開示されているランプは高い効力をもったタイ
プのものである。本発明によれば、この様なランプの効
力は、ランプを特定の条件で動作させることによってか
なりの範囲に亘り更に改善させることが可能である。
本発明の第一の側面によれば、硫黄、セレン又はテル
ルが主要な発光物質である場合のランプを、ランプ被包
体の表面積に対する体積の比が少なくとも0.45cmである
条件において動作させる。
ルが主要な発光物質である場合のランプを、ランプ被包
体の表面積に対する体積の比が少なくとも0.45cmである
条件において動作させる。
表面積に対する体積の大きな比を与えることは、ラン
プ被包体の壁を介して失われる熱を最小とさせる。入力
される電力は光又は熱の何れかへ変換されるので、表面
積に対する体積の比を増加させることは、発光効率を増
加させる効果を有している。球状の被包体の場合には、
表面積に対する体積の比は、被包体の直径を増加させる
ことによって増加される。
プ被包体の壁を介して失われる熱を最小とさせる。入力
される電力は光又は熱の何れかへ変換されるので、表面
積に対する体積の比を増加させることは、発光効率を増
加させる効果を有している。球状の被包体の場合には、
表面積に対する体積の比は、被包体の直径を増加させる
ことによって増加される。
本発明の第二の側面によれば、硫黄、セレン又はテル
ルが主要な発光物質である場合のランプを、ランプ被包
体の表面積に対する体積の比が少なくとも0.45cmである
条件で動作させ、動作中の硫黄、セレン又はテルルの濃
度が1.75mg/cc未満であり、且つ電力密度が約100ワット
/cc未満であり且つ約５ワット/ccより大きいものであ
る。この条件においての動作は、効力における著しい改
善の予測しなかった結果を発生する。
ルが主要な発光物質である場合のランプを、ランプ被包
体の表面積に対する体積の比が少なくとも0.45cmである
条件で動作させ、動作中の硫黄、セレン又はテルルの濃
度が1.75mg/cc未満であり、且つ電力密度が約100ワット
/cc未満であり且つ約５ワット/ccより大きいものであ
る。この条件においての動作は、効力における著しい改
善の予測しなかった結果を発生する。
本発明は、添付の図面に基づいてよりよく理解され
る。
る。
図１は本発明の一実施例の斜視図である。
図２は図１の実施例の側面図である。
図３は硫黄充填物を使用して発生した光のスペクトル
である。
である。
図４はセレン充填物を使用して発生した光のスペクト
ルである。
ルである。
図５はテルル充填物を使用して発生した光のスペクト
ルである。
ルである。
図１を参照すると、ランプ２が図示されており、それ
はマイクロ波エネルギによって駆動される本発明の一実
施例であり、RFエネルギを使用することも可能である。
はマイクロ波エネルギによって駆動される本発明の一実
施例であり、RFエネルギを使用することも可能である。
ランプ２はマイクロ波空胴４を有しており、それは金
属の円筒部材６と金属のメッシュ８とから構成されてい
る。メッシュ８は、マイクロ波エネルギを内部に閉込め
るが空胴から光が逃げることを許容する。
属の円筒部材６と金属のメッシュ８とから構成されてい
る。メッシュ８は、マイクロ波エネルギを内部に閉込め
るが空胴から光が逃げることを許容する。
バルブ10が空胴内に配置されており、それは、本実施
例においては球状である。図２を参照すると、バルブが
ステム12によって支持されており、該ステムはバルブを
回転させるためにモータ14と接続されている。この回転
はランプの安定な動作を促進する。
例においては球状である。図２を参照すると、バルブが
ステム12によって支持されており、該ステムはバルブを
回転させるためにモータ14と接続されている。この回転
はランプの安定な動作を促進する。
マイクロ波エネルギがマグネトロン16によって発生さ
れ、且つ導波路18がこの様なエネルギを空胴壁における
スロット（不図示）へ導き、そこから、該エネルギは空
胴へ結合され、特にバルブ10内の充填物へ結合される。
れ、且つ導波路18がこの様なエネルギを空胴壁における
スロット（不図示）へ導き、そこから、該エネルギは空
胴へ結合され、特にバルブ10内の充填物へ結合される。
バルブ10はバルブ被包体及び該被包体内の充填物から
構成されている。該充填物は、硫黄、セレン又はテル
ル、又はこれらの物質のうちの一つの化合物を有してい
る。該充填物に使用することの可能な物質の例として
は、InS、As2S3、S2Cl2、CS2、In2S3、SeS、SeO2、SeCl
4、SeTe、SCe2、P2Se5、Se3As2、TeO、TeS、TeCl5、TeB
r5、TeI5などがある。
構成されている。該充填物は、硫黄、セレン又はテル
ル、又はこれらの物質のうちの一つの化合物を有してい
る。該充填物に使用することの可能な物質の例として
は、InS、As2S3、S2Cl2、CS2、In2S3、SeS、SeO2、SeCl
4、SeTe、SCe2、P2Se5、Se3As2、TeO、TeS、TeCl5、TeB
r5、TeI5などがある。
更に、その他の硫黄、セレン及びテルル化合物を使用
することが可能であり、例えば、室温において比較的低
い蒸気圧を有しており、即ちそれらは固体か又は液体の
状態、且つ有用な光出力を維持するのに十分な動作温度
における蒸気圧を有するものを使用することが可能であ
る。
することが可能であり、例えば、室温において比較的低
い蒸気圧を有しており、即ちそれらは固体か又は液体の
状態、且つ有用な光出力を維持するのに十分な動作温度
における蒸気圧を有するものを使用することが可能であ
る。
本発明の一側面によれば、ランプ被包体の表面積に対
する体積の比が少なくとも0.45cmである。上述したよう
に、このことは高い効力（efficacy）を促進する。表面
積に対する体積の好適な比は0.6cmを超えるものであ
る。本明細書において使用されるように、「表面積に対
する体積」という表現における「表面積」とは、バルブ
被包体の外側の表面積のことを意味している（尚、体積
とは内側表面積の内部の体積である）。
する体積の比が少なくとも0.45cmである。上述したよう
に、このことは高い効力（efficacy）を促進する。表面
積に対する体積の好適な比は0.6cmを超えるものであ
る。本明細書において使用されるように、「表面積に対
する体積」という表現における「表面積」とは、バルブ
被包体の外側の表面積のことを意味している（尚、体積
とは内側表面積の内部の体積である）。
更に、動作期間中の硫黄、セレン又はテルルの濃度は
1.75mg/cc未満であり、且つパワー密度は約100ワット/c
c未満であり且つ約５ワット/ccを超えたものである。
1.75mg/cc未満であり、且つパワー密度は約100ワット/c
c未満であり且つ約５ワット/ccを超えたものである。
本発明ランプは20ワット/cc未満のパワー密度におい
て動作するということは注目に値する。「パワー密度」
という用語は、バルブへ入力したパワーをバルブの体積
で割算したものを意味している。本発明のランプにおい
て、ランプ動作温度において且つ選択したパワー密度に
おいて、有用な照明を与えるために被包体内において十
分な濃度の硫黄、セレン及び／又はテルルを発生する充
填物質のうちの一つ又は組合わせを含む任意の充填物を
使用することが可能である。
て動作するということは注目に値する。「パワー密度」
という用語は、バルブへ入力したパワーをバルブの体積
で割算したものを意味している。本発明のランプにおい
て、ランプ動作温度において且つ選択したパワー密度に
おいて、有用な照明を与えるために被包体内において十
分な濃度の硫黄、セレン及び／又はテルルを発生する充
填物質のうちの一つ又は組合わせを含む任意の充填物を
使用することが可能である。
該ランプは、赤外領域において分光エネルギの減少さ
せた量を出力させる場合があり、且つパワー密度におけ
る変動と共にスペクトルのシフトが観察されている。高
いパワー密度においては強制空気冷却が必要とされる場
合がある。
せた量を出力させる場合があり、且つパワー密度におけ
る変動と共にスペクトルのシフトが観察されている。高
いパワー密度においては強制空気冷却が必要とされる場
合がある。
例Ｉ
テストした本発明の特定の実施例においては、外径が
4.7cm（壁の厚さ1.5mm）の球状バルブを使用し、その表
面積に対する体積の比は0.64cmであった。印加したパワ
ーは1100ワットであり、充填物は濃度が1.3mg/ccの硫黄
であり、その場合のパワー密度は19.5ワット/ccであ
り、且つバルブは300RPMで回転させた。図３に示したよ
うなスペクトルを有する可視光が発生された。バルブ周
りの平均効力は165ルーメン／ワット（マイクロ波ワッ
ト）であった。赤外線スペクトルパワーに対して発生さ
れた可視光スペクトルパワーの比は10:1であった。この
一般的なタイプのランプにおいて典型的であるように、
充填物は不活性ガスを有しており、特に150torrのアル
ゴンを有していた。
4.7cm（壁の厚さ1.5mm）の球状バルブを使用し、その表
面積に対する体積の比は0.64cmであった。印加したパワ
ーは1100ワットであり、充填物は濃度が1.3mg/ccの硫黄
であり、その場合のパワー密度は19.5ワット/ccであ
り、且つバルブは300RPMで回転させた。図３に示したよ
うなスペクトルを有する可視光が発生された。バルブ周
りの平均効力は165ルーメン／ワット（マイクロ波ワッ
ト）であった。赤外線スペクトルパワーに対して発生さ
れた可視光スペクトルパワーの比は10:1であった。この
一般的なタイプのランプにおいて典型的であるように、
充填物は不活性ガスを有しており、特に150torrのアル
ゴンを有していた。
比較（例Ｉ）
「硫黄のみ」の充填物を有する上述したPCT公開にお
ける例においては、内径が2.84cm（O.D.30mm）を有して
おり且つ表面積に対する体積の比が0.43cmである球状の
形状の無電極石英バルブを0.062mg−モル/cc（1.98mg/c
c）の硫黄及び60torrのアルゴンで充填した。約280ワッ
ト/ccのパワー密度でマイクロ波エネルギで励起させた
場合に、ランプ周りの効力は140ルーメン／ワットであ
った。
ける例においては、内径が2.84cm（O.D.30mm）を有して
おり且つ表面積に対する体積の比が0.43cmである球状の
形状の無電極石英バルブを0.062mg−モル/cc（1.98mg/c
c）の硫黄及び60torrのアルゴンで充填した。約280ワッ
ト/ccのパワー密度でマイクロ波エネルギで励起させた
場合に、ランプ周りの効力は140ルーメン／ワットであ
った。
例II
直径40mmOD（37mmID）であり表面積に対する体積の比
が0.53cmである球状バルブを34mgのSe及び300torrのキ
セノンガスで充填させ、その結果セレンの濃度は1.28mg
/ccであった。このランプを共振空胴内において1000マ
イクロ波ワットで駆動させた。図４に示したようなスペ
クトルを有する可視光が発生された。バルブ周りの平均
効力は180ルーメン／ワットを超えるものであった。
が0.53cmである球状バルブを34mgのSe及び300torrのキ
セノンガスで充填させ、その結果セレンの濃度は1.28mg
/ccであった。このランプを共振空胴内において1000マ
イクロ波ワットで駆動させた。図４に示したようなスペ
クトルを有する可視光が発生された。バルブ周りの平均
効力は180ルーメン／ワットを超えるものであった。
比較（例II）
上述したPCT公開に開示されるように、12cc（壁厚さ
1.5mm）の体積を有する無電極石英バルブを、54mgのセ
レン及び60torrのアルゴンで充填した。このバルブをマ
イクロ波空胴内に配置させ且つ3500ワットのマイクロ波
エネルギで励起させた。バルブ周りの平均効力は約120
ルーメン／ワットであった。上の例を参照することによ
り理解することが可能であるように、本明細書において
記載する条件で動作させることによってかなりの効力に
おける改善が達成されている。
1.5mm）の体積を有する無電極石英バルブを、54mgのセ
レン及び60torrのアルゴンで充填した。このバルブをマ
イクロ波空胴内に配置させ且つ3500ワットのマイクロ波
エネルギで励起させた。バルブ周りの平均効力は約120
ルーメン／ワットであった。上の例を参照することによ
り理解することが可能であるように、本明細書において
記載する条件で動作させることによってかなりの効力に
おける改善が達成されている。
例III
40mmOD（37mmID）であり表面積に対する体積の比が0.
53cmである球状バルブを20mgのテルル及び100torrのキ
セノンで充填し、その結果テルル濃度は0.75mg/ccであ
った。このランプをマイクロ波空胴内において約1100ワ
ットで駆動させた。図５に示したようなスペクトルを有
する可視光が発生された。バルブ周りの平均効力は少な
くとも105ルーメン／ワットであった。
53cmである球状バルブを20mgのテルル及び100torrのキ
セノンで充填し、その結果テルル濃度は0.75mg/ccであ
った。このランプをマイクロ波空胴内において約1100ワ
ットで駆動させた。図５に示したようなスペクトルを有
する可視光が発生された。バルブ周りの平均効力は少な
くとも105ルーメン／ワットであった。
効力を改善したランプについて説明した。本発明を好
適且つ例示的な実施例について説明したが、本発明の精
神及び範囲内に入る本発明の変形例が当業者に想起され
る場合があり、且つ本発明は本書に添付した請求の範囲
及びその均等物によって制限されるべきであることを理
解すべきである。
適且つ例示的な実施例について説明したが、本発明の精
神及び範囲内に入る本発明の変形例が当業者に想起され
る場合があり、且つ本発明は本書に添付した請求の範囲
及びその均等物によって制限されるべきであることを理
解すべきである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 レビン，レズリー
アメリカ合衆国，メリーランド 20817,
ベセスダ，レイブロック レーン 6505
(72)発明者 ユーリー，マイケル，ジイ
アメリカ合衆国，メリーランド 20817,
ベセスダ，ハルバート ロード 6518
(56)参考文献 国際公開92／008240（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 65/04
H01J 61/18
Claims (11)
- 【請求項１】可視光を与えるランプにおいて、 内部体積と外側表面積との比が少なくとも0.45cmであ
り、ランプの動作温度においての分子放射の形態での主
要な可視光発光源として1.75mg/cc未満の濃度において
硫黄とセレンとテルルとからなるグループから選択した
少なくとも一つの物質を包含する充填物を収容している
ランプ被包体、 前記被包体から可視光を発生させるのに十分な約５ワッ
ト/ccと約100ワット/ccとの間のパワー密度で前記充填
物に対して電磁エネルギを結合させる手段、 を有していることを特徴とするランプ。 - 【請求項２】請求項１において、前記選択した物質が硫
黄であることを特徴とするランプ。 - 【請求項３】請求項２において、前記比が少なくとも0.
6cmであることを特徴とするランプ。 - 【請求項４】請求項１において、前記選択した物質がセ
レンであることを特徴とするランプ。 - 【請求項５】請求項４において、前記比が少なくとも0.
6cmであることを特徴とするランプ。 - 【請求項６】請求項１において、前記選択した物質がテ
ルルであることを特徴とするランプ。 - 【請求項７】請求項６において、前記比が少なくとも0.
6cmであることを特徴とするランプ。 - 【請求項８】請求項１において、前記ランプが主に前記
選択した物質によって射出される主に可視光を与えるこ
とを特徴とするランプ。 - 【請求項９】請求項８において、前記電磁エネルギがマ
イクロ波エネルギであることを特徴とするランプ。 - 【請求項１０】請求項１において、前記電磁エネルギが
マイクロ波エネルギであることを特徴とするランプ。 - 【請求項１１】請求項１において、前記比が少なくとも
0.6cmであることを特徴とするランプ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13607893A | 1993-10-15 | 1993-10-15 | |
| US08/136,078 | 1993-10-15 | ||
| PCT/US1994/011771 WO1995010848A1 (en) | 1993-10-15 | 1994-10-17 | Electrodeless map with improved efficacy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09503884A JPH09503884A (ja) | 1997-04-15 |
| JP3411577B2 true JP3411577B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=22471184
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7512128A Pending JPH09503883A (ja) | 1993-10-15 | 1994-10-17 | テルルランプ |
| JP51212995A Expired - Fee Related JP3411577B2 (ja) | 1993-10-15 | 1994-10-17 | 効力を改良した無電極ランプ |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7512128A Pending JPH09503883A (ja) | 1993-10-15 | 1994-10-17 | テルルランプ |
Country Status (20)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5831386A (ja) |
| EP (2) | EP0724768B1 (ja) |
| JP (2) | JPH09503883A (ja) |
| KR (1) | KR100331917B1 (ja) |
| CN (2) | CN1047260C (ja) |
| AT (1) | ATE210891T1 (ja) |
| AU (2) | AU689194B2 (ja) |
| BR (1) | BR9407816A (ja) |
| CA (1) | CA2173490A1 (ja) |
| CZ (1) | CZ286454B6 (ja) |
| DE (2) | DE69429443T2 (ja) |
| FI (1) | FI961581A (ja) |
| HU (2) | HU217486B (ja) |
| NO (1) | NO961364L (ja) |
| NZ (1) | NZ278181A (ja) |
| PL (1) | PL175753B1 (ja) |
| RU (1) | RU2183881C2 (ja) |
| SK (1) | SK46296A3 (ja) |
| UA (1) | UA37247C2 (ja) |
| WO (2) | WO1995010847A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108831822A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-16 | 台州学院 | 可调微波等离子体照明灯 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU720607B2 (en) | 1996-05-31 | 2000-06-08 | Fusion Lighting, Inc. | Multiple reflection electrodeless lamp with sulfur or selenium fill and method for providing radiation using such a lamp |
| US6291936B1 (en) | 1996-05-31 | 2001-09-18 | Fusion Lighting, Inc. | Discharge lamp with reflective jacket |
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