(57)【要約】緩衝気体としての充填不活性ガス、およびハロゲン化インジウム、ハロゲン化タリウム、ならびに／またはハロゲン化銅を含む気体放電容器と、電極と、低圧気体放電を発生させ維持する手段とを備え、電子放出物質として、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、およびＭｇＯの混合物を有し、ａ）ＢａＯのモル比が１重量パーセント未満であり、ｂ）ＳｒＯのモル比が１０重量パーセント未満であり、ｃ）ＣａＯとＭｇＯとのモル比の合計が９０重量パーセントよりも大きく、ＣａＯ／ＭｇＯ混合物内におけるＣａＯの割合が、１０重量パーセントと９０重量パーセントとの間である低圧気体放電ランプを開示する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩衝気体としての充填不活性ガス、およびハロゲン化インジウム、ハロゲン化タリウム、ならびに／またはハロゲン化銅を含む気体放電容器と、電極と、低圧気体放電を発生させ維持する手段とを備えた低圧気体放電ランプであって、
電子放出物質として、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、およびＭｇＯの混合物を有し、
ａ）ＢａＯのモル比が１重量パーセント未満であり、
ｂ）ＳｒＯのモル比が１０重量パーセント未満であり、
ｃ）ＣａＯとＭｇＯとのモル比の合計が９０重量パーセントよりも大きく、ＣａＯ／ＭｇＯ混合物内におけるＣａＯの割合が、１０重量パーセントと９０重量パーセントとの間であることを特徴とする低圧気体放電ランプ。
【請求項２】
ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、および／またはキセノンの群から選択された不活性ガスを、前記緩衝気体として含むことを特徴とする請求項１記載の低圧気体放電ランプ。
【請求項３】
前記気体放電容器の内側および／または外側に、蛍光コーティングが施されていることを特徴とする請求項１または２記載の低圧気体放電ランプ。
【請求項４】
請求項１記載の電子放出物質の、放電ランプ内の電極のコーティングへの使用。
【請求項５】
請求項１記載の電子放出物質の、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、またはタングステンの電極のコーティングへの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填気体を含む気体放電容器と、電極と、低圧気体放電を発生させ維持する手段とを備えた低圧気体放電ランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低圧気体放電ランプにおける光の発生は、ランプの電極間の電場によって電荷のキャリア（とりわけ電子であるが、イオンであってもよい）が非常に強く加速されるため、ランプの充填気体内において、充填気体の気体原子または気体分子との衝突によって、それらのキャリアがそれらの原子または分子を励起またはイオン化するという事象に基づいている。充填気体の原子または分子が定常状態に戻ると、励起エネルギーの一部（より大きい場合もあるし、より小さい場合もある）が、放射へと変換される。
【０００３】
従来型の低圧気体放電ランプは、充填気体内に水銀を含んでおり、また、気体放電容器の内側に蛍光コーティングを備えている。水銀低圧気体放電ランプの１つの欠点は、水銀蒸気が、まず、高エネルギーであるが可視でない電磁スペクトルのＵＶ−Ｃ領域において放射を発する点である。この放射は、上記の蛍光材料を用いるだけで、ずっと低いエネルギーを有する可視放射に変換することができる。ここでのエネルギー差は、望ましくない熱放射に変換される。
【０００４】
また、充填気体内の水銀は、環境を汚染する有毒な物質であるという認識がますます高まっている。かかる物質は、その使用、生成、および廃棄に伴う環境危機のため、現代の大量生産において可能な部分では避けられるべきである。
【０００５】
充填気体内の水銀を他の物質に置き換えることにより、低圧気体放電ランプのスペクトルが左右され得ることは、既に知られている。たとえば、ドイツ特許出願ＤＥ１００  ４４  ５６２号、ＤＥ１００  ４４  ５６３号、およびＤＥ１０１  ２８  ９１５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が、緩衝気体としての不活性ガスと共に含まれている充填気体を含む、低圧気体放電ランプが記載されている。これらのランプは、電磁スペクトルの可視領域において、従来型の低圧水銀放電ランプよりも高い放射量を産する点を特徴とする。また、添加物ならびに蛍光材料を添加すること、およびランプ内圧と動作温度とを制御することにより、視認効率をさらに改善することもできる。
【０００６】
従来型の低圧気体放電ランプでは、典型的には、放電ランプ内において内部電極が使用されている。これらの電極上の電子の仕事関数を低減し、それにより電流の結合損失を低減するために、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用いられることもある。たとえば、米国特許第２，４４９，１１３号より、電極中の電子放出物質としてアルカリ土類酸化物を使用してもよいことが知られている。
【０００７】
また、国際特許出願ＷＯ９９／２１２１３号より、低圧気体放電ランプの電極は、アルカリ土類酸化物の混合物を含む電子放出物質でコーティングされてもよいことが知られている。これにより、この種のランプの耐用寿命が延び、仕事関数が低減される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、これまで通例的であったアルカリ土類酸化物の混合物は、銅、タリウム、またはインジウムの化合物を充填気体内に含む低圧気体放電ランプ用の電子放出物質としては、好結果を実証されていなかった。その理由は、たとえば
２ＩｎＢｒ＋ＢａＯ→ＢａＢｒ２＋Ｉｎ２Ｏ
との式により示されるように、かかる化合物がアルカリ土類酸化物と反応するためである。
【０００９】
ランプ内に広がる温度においては、ハロゲン化銅、ハロゲン化タリウム、およびハロゲン化インジウムとも上記の反応が生じ、その結果、光を放射するハロゲン化インジウム、ハロゲン化タリウム、およびハロゲン化銅が放電からなくなり、光の発生を非効率的にしてしまう。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、電子放出物質として使用されるアルカリ土類酸化物の混合物に関してこれまで通例的であった混合比を変更することにより、ハロゲン化インジウム、ハロゲン化タリウム、またはハロゲン化銅を充填気体内に含む低圧気体放電ランプについて、アルカリ土類酸化物の貴重な電子放出特性を保持することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
標準的なＴＬ電極（３種類の電子放出酸化物（ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ）を伴うタングステン・フィラメント）を用いた研究から、臭化インジウム（ＩｎＢｒ）はＢａＯとは強く反応するが、その反応性は、アルカリ土類酸化物の系列内でより軽いアルカリ土類元素の方へ向かうにつれて減少することが実証された。それでも、ＳｒＯは、１４００Ｋの典型的な電極温度において、臭化インジウムと完全に反応する。
【００１２】
驚いたことに、８００Ｋよりも高い温度では、ＣａＯはもはや臭化インジウムと反応せず、室温よりも高い温度では、ＭｇＯはもはやＩｎＢｒと何ら反応を示さない。
【００１３】
これらの発見から、アルカリ土類酸化物の電子放出物質のこれまで通例的であった混合比を適当に変更することにより、ハロゲン化インジウム、ハロゲン化タリウム、またはハロゲン化銅を充填気体内に含む低圧気体放電ランプにおいても、それらのアルカリ土類酸化物の電子放出物質の使用が可能となることが明らかとなった。
【００１４】
したがって、本発明は、緩衝気体としての充填不活性ガス、およびハロゲン化インジウム、ハロゲン化タリウム、ならびに／またはハロゲン化銅を含む気体放電容器と、電極と、低圧気体放電を発生させ維持する手段とを備え、電子放出物質として、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ、およびＭｇＯの混合物を有し、
ａ）ＢａＯのモル比が１重量パーセント未満であり、
ｂ）ＳｒＯのモル比が１０重量パーセント未満であり、
ｃ）ＣａＯとＭｇＯとのモル比の合計が９０重量パーセントよりも大きく、ＣａＯ／ＭｇＯ混合物内におけるＣａＯの割合が、１０重量パーセントと９０重量パーセントとの間である低圧気体放電ランプに関する。
【００１５】
ＭｇＯに対するＣａＯのモル比は、一方ではスパッタ耐性が高くなるように選択するべきであり、このことはＭｇＯの割合を高くする方向に働く。また、ＭｇＯに対するＣａＯのモル比は、他方では仕事関数Φが低くなるように選択するべきであり、このためにはＣａＯの割合が高いことが好適である（Φ（ＣａＯ）＝１．６ｅＶ、Φ（ＭｇＯ）＝３．１ｅＶ）。ＣａＯの割合に対するＭｇＯの割合のバランスの取れた比を採用することにより、高いスパッタ耐性と、電子についての低い仕事関数とを兼ね備えた電極を設計することができる。電極の動作時において、ＣａＯが８００Ｋよりも熱い電極位置に存在することとなるような、電極設計と電子放出物質の位置とを採用すると好都合である。
【００１６】
本発明に係る低圧気体放電ランプは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、およびキセノンの群から選択された不活性ガスを、緩衝気体として含む。不活性ガスの常温圧は、２から１０ｍｂａｒに等しいことが有利であり、３．４ｍｂａｒに等しいことが特に有利である。
【００１７】
本発明に係るランプでは、分子気体放電が低圧で起こり、電磁スペクトルの可視および近ＵＶＡ領域において放射を発する。ＵＶ光を可視光に変換するため、放電容器の内側および／または外側に施される蛍光材料が用いられる。ＵＶＡ領域において発生させられた放射は、放電容器に通常使用されるような種類の壁部材料によっては吸収されないので、これらの蛍光材料、または蛍光材料の組合せは、必ずしも気体放電容器の内側に施されなくてもよく、外側に施されてもよい。蛍光材料として使用され得る材料は、発生させられた放射を吸収し、適当な波長範囲において発光するものでなくてはならない。
【００１８】
上記のアルカリ土類酸化物の混合物は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、またはタングステンの電極をコーティングする電子放出物質としても、有利に用いることができる。電極の金属材料としてチタン、ジルコニウム、またはハフニウムを用いると、電子放出物質としてのカルシウムまたはマグネシウムの編成が向上させられる。
【国際調査報告】
2005538523.tif 000002
2005538523.tif 000003