【手続補正書】
【提出日】平成16年9月2日(2004.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】        明細書
【発明の名称】    低圧ガス放電ランプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】  インジウム化合物と干渉ガスを含む封入ガスを含むガス放電容器を具え、更に低圧ガス放電の生成維持手段が設けられていることを特徴とする低圧ガス放電ランプ。
【請求項２】  前記インジウム化合物はインジウムのハロゲン化物、酸化物、カルコゲナイド、水酸化物及び金属有機化合物からなる群から選ばれ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。
【請求項３】  前記インジウム化合物はハロゲン化物からなる群から選ばれ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。
【請求項４】  前記封入ガスは２種類のハロゲン化物の混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。
【請求項５】  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。
【請求項６】  前記封入ガスは、他の添加物として、銅及びアルカリ金属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。
【請求項７】  前記封入ガスは、添加物として、インジウム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。
【請求項８】  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。
【請求項９】  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み、動作温度におけるそのガス圧力が２〜１０mbarの範囲であ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。
【請求項１０】  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み、動作温度におけるそのガス圧力が３．４mbarであ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。
【請求項１１】  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。
【請求項１２】  前記封入ガスは、ハロゲン化インジウムを１．０〜１０．０μbarの範囲内の分圧で、ハロゲン化タリウムを＜１．０μbarの分圧で、及びアルゴンを２〜１０mbarの分圧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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、封入ガスを含むガス放電容器及び低圧ガス放電の生成維持手段を具える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、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し、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する必要がある。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、ＧＢ２０１４６５８Ａ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、インジウム化合物と干渉ガスを含有する封入ガスを含むガス放電容器が設けられ、更に低圧ガス放電の生成維持手段が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、４１０ｎｍ及び４５１ｎｍのインジウムの特性線スペクトルの他に、３２０〜４５０ｎｍの範囲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(点灯)温度のみならずインジウム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ビジュアル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)は特定の可視波長範囲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】
本発明ランプはＵＶ−Ａランプとしてサンベッドに有利に使用し得るとともに、殺菌用ランプ及びラッカー硬化用ランプとして有利に使用することができる。一般照明用には、このランプを適切な蛍光体と組み合せる。ストークスシフトにより生ずる損失は小さいので、１００ルーメン/ワット以上の高い視感度効率を有する可視光が得られる。
【００１１】
本発明の範囲内では、インジウム化合物はインジウムのハロゲン化物、酸化物、カルコゲナイド、水酸化物及び金属有機化合物からなる群から選ばれるものとするのが好ましい。
ハロゲン化インジウムを含む封入ガスが特に好ましい。
封入ガスに２種類のハロゲン化インジウムを含ませると、効率が更に向上する。
【００１２】
封入ガスに、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。
【００１３】
また、封入ガスに、他の添加物として、銅及びアルカリ金属のハロゲン化物から選ばれるハロゲン化物を含ませるのも有利である。
本発明によれば、封入ガスにインジウムのハロゲン化物とタリウムのハロゲン化物を１：１のモル比で含ませると、従来と比較して特に有利な結果が得られる。
【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。動作温度における不活性ガスのガス圧力は２〜１０mbarの範囲内にするのが有利であり、好適値は３．４mbarである。
【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、封入ガスはハロゲン化インジウムを１．０〜３０．０μbarの範囲内の分圧で含み、ハロゲン化タリウムを＜１．０μbarの分圧で含み、アルゴンを２〜１０mbarの範囲内の分圧で含むものとするのが特に好ましい。前記圧力レベルは動作温度に関連する。
【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３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はインジウム(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３２０〜４５０ｎｍのＵＶＡ放射に対し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、１〜１０μg/cm３の量のハロゲン化インジウムと不活性ガスを含む。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】
タリウム、銅及びアルカリ金属のハロゲン化物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。この効率はガス雰囲気内で２種類以上のハロゲン化インジウムを組み合わせることにより向上させることもできる。
【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動作（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、２５℃の外部温度で点灯中に、１７０〜２８５℃の範囲内の内部温度が得られるように選択する。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】
内部温度を増大するために、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】
この場合には、塩化インジウムを含む封入ガスを用いる低圧ガス放電ランプでは、最冷点の温度は１７０〜２１０℃の範囲内、好ましくは２００℃にする必要があることが確かめられた。同様に、臭化インジウムを含む封入ガスの場合には、最冷点の温度は約２１０〜２５０℃の範囲内、好ましくは約２５０℃にする必要がある。
沃化インジウムを含む封入ガスの場合には、最冷点の温度は約２００〜２８５℃の範囲内、好ましくは約２５５℃にする必要がある。
上述した３つの手段の組合わせも有利であることが証明された。
【００２６】
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又は酸化インジウムとの複合材料も好適に使用し得る。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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原子及び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３２０〜４５０ｎｍ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１７０℃から２８５℃範囲の所望の動作温度が得られる。
【００３２】
点灯中、ハロゲン化インジウムを含む封入ガスからの放射は、インジウム元素の４１０ｎｍ及び４５１ｎｍの線スペクトルの他に、３４０〜４２０ｎｍの強く広い連続分子スペクトルを示し、これはハロゲン化インジウムの分子放電によりもたらされる。連続分子スペクトルの最大発光領域はハロゲン化インジウムの分子量が増大するにつれて長波長側にシフトする。
【００３３】
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内部電極を設けた。この放電容器を排気すると同時に、０．３ｍｇのドーズの臭化インジウムを加えた。アルゴンも１．７mbarの冷圧力で導入した。外部交流電流源から発する交流電流を供給し、視感度効率を２２５℃の動作温度で測定した。１００lm/Ｗの視感度効率が測定された。
【００３４】
実施例２：
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銅の外部電極を設けた。この放電容器を排気すると同時に、封入ガスとして臭化インジウム、沃化インジウム及びアルゴンを、動作温度で、５．０〜１５．０μbarの範囲内の臭化インジウムの分圧、０．５〜１．５μbarの範囲内の沃化インジウムの分圧及び５．０μbarのアルゴンの分圧が得られる分量で導入する。
１３．５ＭＨｚの周波数を有する高周波数電界を外部ソースから供給し、２４０℃の動作温度で、８５lm/Ｗの視感度効率が測定された。
【００３５】
実施例３：
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内部電極を設けた。この放電容器を排気すると同時に、封入ガスとして臭化インジウム、沃化タリウム及びアルゴンを、動作温度で、１．０〜１０．０μbarの範囲内の臭化インジウムの分圧、＜１μbarの沃化インジウムの分圧及び５．０μbarのアルゴンの分圧が得られる分量で導入する。
外部交流電流源から発する交流電流を供給し、２１０±１０℃の動作温度で、９０lm/Ｗの視感度効率が測定された。
【図面の簡単な説明】
【図１】
インジウム(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