(57)【要約】  一般的な及び職業的な照明というような用途のための長寿命の、効率的な、コンパクトな、及び高い強度の白色光源を提供するものである、ガスの充填物を囲むものであるガス放電容器（２）が、及び、放電容器に配された電極の組み立て体（６−９）を含むものである、ガスの放電を点灯するものである及びそれを維持するものであるための手段が、備え付けられたガス放電ランプ（１）、前記されたガスの充填物が硫黄、セレン、若しくはテルル、又はそれらの化合物の群から選択されたカルコゲンを含むものであること、電極組み立て体の電子放出性の材料（９）がイリジウム又はイリジウムの合金を含むものであること。
2011502328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの充填物を囲むものであるガス放電容器が備え付けられた及びさらに前記放電容器に配された電極組み立て体を含むものであるガス放電ランプにおいて、前記されたガスの充填物は、硫黄、セレン、若しくはテルル、又はそれらの化合物の群より選択されたカルコゲンを含むものであると共に、前記電極組み立て体の電子放出性の材料は、イリジウム又はイリジウムの合金を含む、ガス放電ランプ。
【請求項２】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記イリジウムの合金は、１００％と比べてより少ない及び８０％と比べてより多いイリジウムを備えた組成を有するものである、ルテニウム：イリジウムの合金、オスミウム：イリジウムの合金、ロジウム：イリジウムの合金、パラジウム：イリジウムの合金、又は、白金：イリジウムの合金の群より選択されたものである、ガス放電ランプ。
【請求項３】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記電極組み立て体は、ロッド及び前記されたロッドに付けられたヘッドを含む、ガス放電ランプ。
【請求項４】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記電極組み立て体は、ロッド及び前記されたロッドのまわりに巻かれたコイルを含む、ガス放電ランプ。
【請求項５】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記電子放出性の材料は、固体の本体として形成されたものである、ガス放電ランプ。
【請求項６】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記電子放出性の材料は、コーティングとして形成されたものである、ガス放電ランプ。
【請求項７】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記電極組み立て体は、フィードスルーを含むと共に、前記フィードスルーの材料は、また、イリジウム又はイリジウムの合金の群より選択されたものである、ガス放電ランプ。
【請求項８】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記セレン又はテルルを含むものである化合物は、セレンの四ハロゲン化物、ＳｅＣｌ４、ＳｅＢｒ４、若しくはＳｅＩ４、又は、テルルの四ハロゲン化物、ＴｅＣｌ４、ＴｅＢｒ４、若しくはＴｅＩ４、の群より選択されたものである、ガス放電ランプ。
【請求項９】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記カルコゲン又はそれの化合物の合計のモルの元素の濃度は、１Ｅ−１１（１×１０−１１）ｍｏｌ／ｃｃ及び１Ｅ−０４（１×１０−４）ｍｏｌ／ｃｃの間にあるものである、ガス放電ランプ。
【請求項１０】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記ガスの充填物は、さらに、スズ及びゲルマニウムの群より選択された金属を含む、ガス放電ランプ。
【請求項１１】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記ガスの充填物は、さらに、金属のハロゲン化物を含む、ガス放電ランプ。
【請求項１２】
請求項１１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記金属のハロゲン化物は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、若しくは水銀、又はそれらの混合物のハロゲン化物の群より選択されたものである、ガス放電ランプ。
【請求項１３】
請求項１１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記カルコゲン又はそれの化合物、前記金属、及び前記ハロゲンの合計のモルの元素の濃度は、１Ｅ−１１（１×１０−１１）ｍｏｌ／ｃｃ及び１Ｅ−０４（１×１０−４）ｍｏｌ／ｃｃの間にあるものである、ガス放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術の分野
当該発明は、ガス放電ランプ、特定しては、ガスの充填物を囲むものであるガス放電容器が、並びに、電極組み立て体を含むものであるガスの放電を点灯するものである及びそれを維持するものであるための手段が、備え付けられた、高い圧力のガス放電ランプに関係するが、前記されたガスの充填物は、硫黄、セレン、若しくはテルル、又はそれらの化合物の群より選択されたカルコゲンを含むものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
それらの良好な照明する性質の理由のために、高い圧力のガス放電ランプは、幅広くポピュラーなものになってきたものである。これらのランプは、一般に、放電容器及び二つの電極組み立て体を含むが、各々の電極組み立て体は、放電容器によって囲まれた放電空間の中へと延びるものである電極を含むものである。ランプが、動作する状態にあるものであるとき、アーク放電は、電極の自由端の間に点灯されたものである。
【０００３】
放電容器は、一般に、例については、アルゴンというような、スターターガス、それの主な機能が、温度又は圧力を上昇させることによって光を放出する物質の蒸発を促進すること並びにランプの効力及びバーニング（点灯）電圧を増加させることであるところの、バッファーガスのような水銀のみならず、現実の光を放出する材料を形成するところの、例については、ナトリウムのヨウ化物及び／又はスカンジウムのヨウ化物というような、一つの又はより多い金属のハロゲン化物、というような、放電ガス、を含むものであるガスの充填物を含有する。
【０００４】
しかしながら、水銀は、高度に毒性の及び環境的に危険な物質である。可能性のあるものの場合には必ず、それは、それの使用、生産、及び、処分が環境に対する脅威を表す際に、もはや全く使用されたものではない又は低減された程度までにのみ使用されたものである。環境的な論点に対する人々の承知は、着実に増加するものであるので、市場は、低減された水銀の含有率を備えたランプを求める。これは、新しい生産物についての機会を作り出す。
【０００５】
これらの間で、新しい生産物は、それらのガスの充填物において硫黄又は硫黄を含有する化合物を含むものであるガス放電ランプであるが、それらは、一般に、“硫黄ランプ”として知られたものである。
【０００６】
硫黄ランプは、通例では、全く水銀を含有するものではない。硫黄ランプは、少数のミリグラムの硫黄及び、アルゴンというような、不活性な貴ガスが充填された球面の石英のエンベロープからなる。ガス状の状態まで加熱されたとき、硫黄は、二原子の硫黄の分子、又は二量体、を形成する。二量体は、それらが、より低いエネルギーの状態へ逆戻りに落ちる際に−−分子の放出と呼ばれた工程において、広い連続体のエネルギーを放出する。分子の硫黄は、太陽光に類似の、しかし非常に少量の望ましくない赤外の又は紫外の放射を備えた、均一な可視のスペクトルを生産するものである、電磁的なスペクトルのほとんど全体の可視の部分にわたって放出する。放出された放射の７３％と同じ程度のものは、他のタイプのランプにおけるものと比べてはるかにより多い、可視のスペクトルにあるものである。可視の光の出力は、いずれの他の人工的な光源のものと比べてより良好に太陽光をまねると共に、有害な紫外の放射の欠如は、博物館又は美術館に対して特に有益なものであることができる。
【０００７】
しかしながら、あるものは、ランプの充填物としての硫黄と関連させられたいくつかの困難である。主要な困難の一つは、タングステンというような、共通の電極の材料とのそれの化学的な反応性である。
【０００８】
ＵＳ５４０４０７６（特許文献１）より、電極を包含するところの、光透過性の材料のエンベロープ、その中に元素の硫黄が主な放射する構成成分であるところの前記されたエンベロープにおける充填材、充填材が動作する温度で最も少ないときで約１気圧の圧力を有するものであること、及び、前記された充填材へエネルギーを結合させるものであるための前記された電極へ電圧を適用するものであるための励起の手段を含むものである、アークランプは、知られたものである。電極は、電極の劣化に至ることがあるところの、充填材のガスとの化学的な反応を予防するために、白金というような、特別な材料で作られたもの又はそれでメッキされたものである。
【０００９】
これの開示にもかかわらず、２０４２．１Ｋにおける白金の融点が、硫黄のランプについて有用な電極の材料について過剰に低いものである際に、白金の電極を使用することで硫黄の放電を維持することが可能性のあることではないものであることは、一般に仮定されたことである。その結果として、現行の実施において、電極無しの放電の設計は、これの問題を回避するために選抜されたものである。
【００１０】
アーク放電ランプとは違って、電極無しのランプは、電極に頼るものではないが、しかし、むしろ、強烈なマイクロ波又は無線周波数の放射にランプのガスを露出させることによってバルブ（球状部）に含有させられたガスにおいてプラズマ放電を作り出すことによって光を生産する。
【００１１】
硫黄ランプの励起は、マイクロ波の発生器を要求する。このように、バルブへマイクロ波の放射を結合させるための別個の機構は、要求されたものである。そのような別個の結合させる機構についての必要性は、結合させること及びマイクロ波の発生器の非効率が、対応して、電極無しの硫黄のランプの全体的な効率を制約するという理由で、電極無しの硫黄のランプを伴った問題である。実際において、これのアプローチは、結合させることの非効率という理由のために、４０％と同程度に高い合計の電力の喪失に至ることになる。追加において、結果として生じるものである構造は、ＲＦ構造が、バルブから別個のものであるという理由で、物理的に小型なものではないものである。
【００１２】
硫黄ランプは、また、対流と関係がある必要があるねじれを有する。バルブは、硫黄／Ａｒの混合物を分配させるために連続的に回転させられたものであることを必要とするが、それで、あるものは、また、伴われたモーターである。バルブの回転の欠如において、実質的にバルブの内側を充填物ではないところの、絶縁させられた又はフィラメントの放電は、結果として生じる。
【００１３】
回転の要件は、ある一定の複雑化を導入する。バルブが、モーターによって回転させられたものである必要があるとすれば、これは、破損の可能性を有すると共に、ランプの寿命における限定するものである因子であることがある。さらには、追加的な構成部品は、必要なものであるが、それによって、より多く複雑なものにランプを作るものであると共により多い予備品の部分のストックすることを要求するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５４０４０７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
概要
知られた硫黄の光源と共に起こるところのこれらの及び他の問題を回避するところの改善された光源を提供することは、現行の発明の目的であるものであると共に、それは、これらの目的のために、本発明が向けられたものであるということである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
目的は、ガスの充填物を囲むものであるガス放電容器が備え付けられた、及びさらに、放電容器に配された電極組み立て体を含むものである、ガス放電ランプによって達成されたものであるが、前記されたガスの充填物は、硫黄、セレン、若しくはテルル、又はそれらの化合物の群より選択されたカルコゲンを含むものであると共に、電極の電子放出性の材料は、イリジウム又はイリジウムの合金を含むものである。
【００１７】
指し示された予想に対して反対のことであるが、適切に設計された電極組み立て体におけるイリジウム又はイリジウムの合金を含むものである材料が、カルコゲン放電において極度に満足に動作することは、見出されてきたものである。電子放出性の材料としてイリジウム又はイリジウムの合金を使用することによって、ガスの充填物におけるカルコゲンとの化学的な反応は、回避されたものである。このように、そのようなランプの効率、寿命の見込み、及び維持は、非常に良好なものである。
【００１８】
好ましくは、１００％と比べてより少ない及び８０％と比べてより多いイリジウムを備えた組成を有するものである、イリジウムの合金は、ルテニウム：イリジウムの合金、オスミウム：イリジウムの合金、ロジウム：イリジウムの合金、パラジウム：イリジウムの合金、又は白金：イリジウムの合金の群より選択されたものである。
【００１９】
純粋なイリジウムは、電極を加工することを妨げるところの、特にアニールされた状態において、もろい及び堅い材料である。例．ルテニウム、オスミウム、ロジウム、パラジウム、又は白金とイリジウムの材料で合金をつくることは、電極を加工すること、例．（研削すること、溶接することというような）ワイヤーを引くこと及び電極を整形すること、に、及び、また、動作における電極の機械的な強さに、好都合なものであるところの、得られた材料の靭性を増加させる。そのような材料の融点が、まだ、カルコゲン放電における使用のための電極の材料について十分に高いものであることは、留意されたことであるべきである。
【００２０】
当該発明に従ったランプの好適にされた実施形態において、電極は、ロッド及び前記されたロッドに付けられたヘッドを含む。
【００２１】
代わりに、電極は、ロッド及び前記されたロッドのまわりに巻かれたコイルを含むことがある。電極のこれの構造は、電極における適度な熱の分配を提供する。
【００２２】
電子放出性の材料は、固体の本体として又は代わりにコーティングとして形成されたものであることがある。
【００２３】
好ましくは、電極組み立て体は、また、フィードスルーを含む。従来のランプの構成部品は、典型的には、石英の放電容器用のフィードスルーのためのモリブデン若しくはモリブデンの合金、又は、セラミックの放電容器ためのニオブ若しくはニオブの合金
を含む。しかしながら、そのようなものとしてのこれらのフィードスルーの材料は、カルコゲンランプの雰囲気に対する適度な保護のために十分な腐食抵抗性を提供するものではない。このように、当該発明の実施形態において、ランプの構成部品は、イリジウム又はイリジウムの合金の群より選択された材料で構成されたフィードスルーを含む。
【００２４】
当該発明の実施形態に従ったガスの充填物への関連で、セレン又はテルルを含むものである化合物は、好ましくは、セレンの四ハロゲン化物、ＳｅＣｌ４、ＳｅＢｒ４、ＳｅＩ４、の、又は、テルルの四ハロゲン化物、ＴｅＣｌ４、ＴｅＢｒ４、若しくはＴｅＩ４の、群より選択されたものである。
【００２５】
好ましくは、カルコゲン又はそれの化合物の合計のモルの元素の濃度は、１Ｅ−１１（１×１０−１１）及び１Ｅ−０４（１×１０−４）ｍｏｌ／ｃｃの間にあるものである。
【００２６】
ガスの充填物は、さらに、スズ及びゲルマニウムの群より選択された金属を含むことがある。
【００２７】
ガスの充填物は、追加的に、金属のハロゲン化物を含むことがある。放電ランプの演色評価数（ＣＲＩ）は、充填材の金属のハロゲン化物、特定してはチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、若しくは水銀、又はそれらの混合物のハロゲン化物の群より選択された金属のハロゲン化物、を追加することによって顕著に改善されたものである。そのようなランプの高いエネルギーの効率及び明るさは、しかしまたそれらの高いＣＲＩ（演色評価数）は、照明の質−マイナス損傷させる紫外の光の大いに低減された構成成分、の関連として、太陽光と同等にそれらをおく。
【００２８】
好ましくは、カルコゲン又はそれの化合物、金属、及びハロゲンの合計のモルの元素の濃度は、１Ｅ−１１（１×１０−１１）及び１Ｅ−０４（１×１０−４）ｍｏｌ／ｃｃの間にあるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従ったガス放電ランプの断面図である。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態に従ったガス放電ランプの断面図である。
【図３】図３は、当該発明に従った第一のランプの分子の及び連続体の放出スペクトルのコンピューターシミュレーションを示す。
【図４】図４は、当該発明に従った第一のランプの放出スペクトルの測定結果を示す。
【図５】図５は、当該発明に従った第二のランプの放出スペクトルの測定結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図面の手短な記載
図面において：
図１は、本発明の実施形態に従ったガス放電ランプの断面図である；
図２は、本発明の別の実施形態に従ったガス放電ランプの断面図である；
図３は、当該発明に従った第一のランプの分子の及び連続体の放出スペクトルのコンピューターシミュレーションを示す；
図４は、当該発明に従った第一のランプの放出スペクトルの測定結果を示す；
図５は、当該発明に従った第二のランプの放出スペクトルの測定結果を示す。
【００３１】
発明の詳述された記載
図１は、線図で、当該発明に従ったランプの実施形態の構築を示す。図１に示されたランプは、ＡＣ−ランプであるが、しかし、ＤＣ−ランプは、また、本発明の範囲内に属する。
【００３２】
ランプ１は、対向するシール３を有すると共に放電空間４を囲むところの、光を透過させる放電容器２を有する。放電容器は、好ましくは、石英、又は、イットリウムアルミニウムガーネット、イッテルビウムアルミニウムガーネット、微小な粒状物の多結晶質のアルミナ、多結晶質のアルミナ、サファイア、又はイットリアの多結晶質のセラミックの材料というような、別の適切な材料から作られたものである。
【００３３】
放電容器の形状が、ランプの設計における設計の要素であることがあることは、述べられたことであるべきである。図１に示されたように、ランプの形状は、好ましくは、引き延ばされたものであると共にネック部分としての二つの円柱状の断面、及びそれらの間に配置された、一般に実質的に楕円体に整形された放電容器４を含む。代わりに、当該発明は、異なる形状の、例．中央において実質的に球状の、円柱状の、扁平の回転楕円体の、卵形の、等の部分を有するものである、放電容器と共に利用されたものであることがある。
【００３４】
典型的には、ランプは、各々が電極それ自体及びフィードスルーを含むものである、二つの電極組み立て体を含む。典型的には、各々の電極は、電極のヘッド及び電極のロッドとして形成された、前方の部分及び後方の部分を含む。それを通じて電極が、放電容器によって囲まれた放電空間の中へと延びるところの、フィードスルーは、フィードスルーの部分及び引き込みのワイヤーを含む。ランプが、動作する状態にあるものであるとき、アーク放電は、電極のヘッドの間に点灯されたものである。
【００３５】
電極は、それらが、相互のものから距離ｄに配置されたものであるところの、放電空間４の内部の中へと突出する。
【００３６】
一つの実施形態において、図１に図解されたように、電極は、ロッド及びそれの端に付けられたコイルで構成されたものである。放電空間の外側に延びるものであるロッドの他方の端に配されたものは、フィードスルー及び、動作の間に、電流源に接続されたものであるところの、引き込みのワイヤーである。
【００３７】
図１の実施形態において、各々の電流のフィードスルーは、それぞれのシール３の内側に十分に位置させられたものであるところの、金属の箔６で、及び、放電容器１から突出するところの、引き込みのワイヤー７で、構成されたものである。
【００３８】
フィードスルーは、放電容器のそれぞれのネックの領域に埋め込まれたものである。電極組み立て体が放電空間の中へと突出するところの放電容器の場所の真空気密な閉鎖を保証するために、放電容器のネックの領域は、一緒に局所的に、ガラスの管として初期に形成されたものであったところの、本体の端をつまむことによって形成されたものである。これらの領域３は、それに応じて、“つまみ”と表記されたものである。
【００３９】
放電容器の中へと密閉して電極組み立て体をシールすることの工程は、都合良くは、その中で、放電容器の部分及びシールする部分を有するところの、シリカガラスの管の、例については、内側が、負の圧力へ露出させられたものであるところの収縮シール方法である。これのシリカガラスの管のそれぞれのシールする部分のより外側の周辺は、これの状態において、トーチ又は同様のものの手段によって加熱されたものである。これのシールする部分のエンベロープを含むものであるシリカガラスの直径は、軟化させることによって低減されたものである。これの方式で、密閉してシールされた部分は、形成されたものである。
【００４０】
さもなければ、エンベロープの中へと電極をシールする為には、ガラスは、その中に電極が配されたものであると共に軟らかいときプレス−シールがなされたものであるところの端において温められたものである。
【００４１】
シールがなされたものであるとき、電極組み立て体は、エンベロープの中において硬く配されたものである。類似の電極組み立て体は、シリカガラスの管の他方の端に配されたものであると共に、そしてより上に記載されたというような様式でシールされたものである。
【００４２】
図２は、線図で、当該発明に従った電極で動作させられたものであることができるところの、ガス放電ランプの可能性のある代替の実施形態を示す。
【００４３】
再度、ランプは、その中で、放電ガスとしてカルコゲン又はカルコゲンを含むものである化合物が、有るものであると共にイリジウムを含むものである電極が、放電を点灯するものであるために提供されたものであるところの、石英ガラスの放電容器２を含む。電流は、放電容器２の相互に対向させられた端でそれぞれのつまみ３を通過させられたものであると共にイリジウムを含むものである電極に接続されたものであるところの、電流を供給するものであるフィードスルーの部分を通じて供給されたものである。
【００４４】
ランプ１は、それを通じて接続端子１１が延びるところの一方の端に真空気密のつまみ１０を有するところの、より外側のエンベロープ１２によって取り巻かれたものである。これらのワイヤーは、より外側の電極へ溶接された金属のストラップを介してより外側のエンベロープ１２における従来のねじ込み口金１３へ電極を接続する。追加的に、放電容器２は、ランプの各々の端においてディンプルを取り巻くものであるランプ１の端における金属のバンド部材の手段によってより外側のエンベロープ１２内に支持されたものである。
【００４５】
動作の間における放電容器の最も冷たい領域は、端であると共に、それらが望まれた温度より下に落ちるものではないことの保証となるためには、入射の赤外の放射を反射させるところの、赤外の反射性のコーティングは、端へ及びつまみのシールの隣接の部分へ適用されたものであることがある。追加で、熱の保存の尺度として、より内側の及びより外側のエンベロープの間における空間、エンベロープ間の空間は、排気されたものであることがある。ランプのより大きいサイズにおいて、そのような排気は、必要なものではないものである。
【００４６】
放電空間４における充填材は、一般に、まず第一に、放電ガスを含む。これの物質は、バルブの充填材の主な放射する構成成分として有るものである。
【００４７】
当該発明に従ったランプにおいて、放電ガスは、元素の硫黄、セレン、若しくはテルル、又は適当な硫黄、セレン、若しくはテルルの化合物を包含する。例については、セレンの四ハロゲン化物、ＳｅＣｌ４、ＳｅＢｒ４、ＳｅＩ４、又は、テルルの四ハロゲン化物、ＴｅＣｌ４、ＴｅＢｒ４、若しくはＴｅＩ４は、使用されたものであることがある。
【００４８】
放電ガスに対する追加において、放電プロセスの点灯及びスタートを向上させるところの、ある一定の分量の不活性なガスは、通例では、放電空間４の中へと導入されたものである。例については、小さい量のアルゴン及び／又はキセノンは、これの目的のために使用されたものであることがある。ヘリウム、ネオン、クリプトン、及びキセノン、又はそれらの組み合わせは、また、使用されたものであることがある。
【００４９】
さらにスズ及びゲルマニウムの群より選択された金属を追加することによって、動作する特性は、（再）点灯の挙動、放電の安定性、及びランプの寿命の関連として非常に正の方向に影響されたものである。
【００５０】
演色を改善するかもしれないところの充填材へ構成成分を追加することは、また望ましいことである。
【００５１】
色を改善するものである添加剤無しの硫黄のランプは、黒体の源と対比された、少し緑色を帯びたものである。このように、ランプによって提供された照明は、充填材においてある一定の添加剤を包含することによってスペクトルの様々な領域において増やされたものであることがある。
【００５２】
例については、スペクトルの異なるエリアを強調するために使用されたものであることができるところの、そのような添加剤は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、若しくは水銀、又はそれらの混合物のハロゲン化物の群より選択された、金属のハロゲン化物を包含することがある。
【００５３】
ガスの充填物が、水銀の無いものであることは、追加的に提案されたことである。依然として、ある一定の実施において、いくらかの水銀の追加は、ランプの再点弧の時間を低減することによって動作を改善することがある。当該発明の一つの利点が、それが、水銀を使用すること無しに動作することが可能なものであるところのランプを提供するということである一方で、小さい量の水銀の追加は、放電をスタートするものである及び安定化させるものであるランプを助けることがある。追加的に、水銀の有ることが問題であることが考慮されたものではないものであるところのそれらの用途について、より多い実質的な量の水銀の追加が、顕著に効率を増加させることは、見出されてきたものである。
【００５４】
バルブにおいて使用されたものであるところの固体の形態における主な充填材の構成成分の絶対的な量が、物質、例．硫黄、セレン、テルル、又はそれらの化合物が使用されたものであるところのものに依存することで、及び、放電ランプのタイプ、例．放電ランプ、低い圧力の放電ランプ、又は誘電体バリア放電ランプ、に依存することで、変動することがあることは、さらに理解されたことであるべきである。とにかく、それぞれの元素について計算された、モルの濃度の総和は、常に、立方センチメートル（ｃｃ）当たり１Ｅ−１１（１×１０−１１）及び１Ｅ−０４（１×１０−４）モルの間にあるものであることになる。
【００５５】
類似して、遷移金属及びハロゲン化物がカルコゲンへ追加されたものであるところの実施形態において、元素について計算された、ハロゲン、遷移金属、及びカルコゲンのモルの濃度の総和は、好ましくは、ガス放電容器において１Ｅ−１１（１×１０−１１）及び１Ｅ−０４（１×１０−４）ｍｏｌ（モル）／ｃｃの間にあるものである。
【００５６】
当該発明に従った放電ランプの電極組み立て体の設計は、当技術において一般に使用されたものにかなり類似のものである。典型的には、電極組み立て体は、外部の接触のための引き込みワイヤー７、フィードスルー６、及び電極８、９で構成されたものである。第二の電極組み立て体は、類似して構築されたものである。
【００５７】
電極は、典型的な設計のいずれのものであることがある。当該発明の一つの実施形態に従った、電極は、ヘッドの部分及びロッドの部分のからなる。これらは、異なる材料で作られたものであることがある。代わりに又は追加的に、ヘッド及びロッドの部分は、また、異なる直径を有することがある。
【００５８】
当該発明の一つの実施形態に従った、電極のヘッドは、固体の本体であると共に実質的に円形の断面を有する。電極のヘッド及びロッドの部分は、異なる直径の場合における同じ材料から作られたものであることがある。そして、電極は、一つのピースに製造されたものであることがあるが、異なる直径の部分は、例については、研削すること又はエッチングすることによって、形成されたものである。
【００５９】
当該発明のさらなる実施形態において、電極の設計は、イリジウム又はイリジウムを含むものである材料の螺旋形のコイルによってそれのより内側の端で取り巻かれた、イリジウム又はイリジウム合金でコートされたロッドを含む。
【００６０】
ここにより上に前記されたように、当該発明に従った、電極の電子放出性の材料は、イリジウム又はイリジウム合金を含むものである材料で形成されたものである。
【００６１】
イリジウム、貴金属、は、知られた電極の材料、特定しては耐火性の金属、タングステン及びモリブデン、と比べて、酸化及び他の形態の化学的な攻撃に対してより抵抗性のものである。このように、電極は、硫黄、セレン、テルル、又はそれらの化合物を含むものであるランプの刺激的な雰囲気に露出されたとすれば、簡単に燃え尽きるものではないことになる。
【００６２】
イリジウムの注目に値する性質は、白金と比べて相当により高い、２４４６±３℃におけるそれの融点、４．７１マイクロオーム・ｃｍの０℃におけるそれの電気的な抵抗率、５．５ｅＶにおける熱電子の放出の仕事関数、及び１．４８Ｗ／ｃｍの熱伝導率である。
【００６３】
２４４６℃の溶融する温度は、耐火性のグループの金属のものによってのみ超過させられたものである。このように、それは、電子の熱電子の源としての２０００℃を超過するものである温度での刺激的な雰囲気において保護されてない、使用されたものであることができる。これらの温度でさえも、イリジウムは、硫黄、セレン、若しくはテルル、又はそれらの化合物に対する傑出する抵抗を示す。
【００６４】
標準的な純度のイリジウムが、最も少ないときで９９．８％のイリジウムを含むことは、留意されたものであるためのことである。純粋なイリジウムは、特に、電極を加工することを妨げるところの、アニールされた状態において、機械的に働くことが困難なものであるところの、もろい及び堅い材料である。イリジウムの材料で合金をつくることは、電極を加工すること、例．研削すること及び溶接することというような、ワイヤーを引くこと、電極を整形すること、並びに、組み立てることに、並びに、また動作における電極の機械的な強さに、好都合なものであるところの、得られた合金の靭性を増加させる。
【００６５】
従って、イリジウムは、好ましくは、ルテニウム：イリジウムの合金、オスミウム：イリジウムの合金、ロジウム：イリジウムの合金、パラジウム：イリジウムの合金、又は白金：イリジウムの合金の群より選択された、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、パラジウム、及び／又は、白金より選択されたものであるところの、白金族の別の金属と合金が作られたものである。
【００６６】
好ましくは、合金は、適度の融点を備えた材料を提供するために、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、パラジウム、及び／又は白金より選択されたものであるところの、最も少ないときで重量によって０．０１％の白金族の構成成分、及び、最も少ないときで重量によって８０％のイリジウムを含む。好都合な例は、重量によって５％、１０％、又は１５％の白金族の構成成分を包含する。
【００６７】
ここで開示された合金は、それぞれの性質を決定することにおいて支配的なものであるところの構成成分のみが、指し示されたものであるというように、理解されたものであるべきである。さらなる元素は、例については、これが別個に留意されたものであること無しに、１％と比べてより少ないもの、の小さい濃度において有るものであることがある。
【００６８】
さらには、電極が、例．製造の間における冶金の工程の結果として、導入された、酸素、炭素、及び窒素というような、小さい分量の不可避な不純物又は添加物を含むことがあることは、留意されたことであるべきである。酸素、炭素、及び／又は窒素の分量は、電極における使用のための合金の構成要素の分量の定義において考慮に入れられたものではないものである。
【００６９】
好適化された実施形態において、より内側の電極は、イリジウムの単一のピースから製作されたものであると共に、より内側の電極のヘッド及びロッドを形成するために、アルミニウムの酸化物、ダイアモンド、及び立方体のホウ素の窒化物を包含するものである良好に知られた堅い研磨剤を使用するものである、標準的な研削する技術によって整形されたものである。レーザーアブレーションは、また、電極のヘッドを機械加工するために使用されたものであることがある。
【００７０】
粉末に形成された本体の焼結させることは、別の製作のアプローチであるが、しかし、微細構造の安定性のために十分に高い密度を達成するために、ホットアイソスタティック圧縮成形（ＨＩＰ）、というような、追加的な押し固めるステップを要求することがある。
【００７１】
しかしながら、電子放出性の材料は、固体の本体として必ずしも提供されたものではないものである。それは、代わりに、電極を形成するために基体の上におけるコーティングとして用いられたものであることがある。
【００７２】
基体は、主に電子放出性の材料のための支持を提供するために、有用なものであると共に、従って、導電性の材料であることができるが、しかしまた、非導電性の又は半導電性の材料であることもできる。
【００７３】
にもかかわらず、基体は、その中でそれが使用されたものであるところの環境に抵抗性のものであるところの材料のものであることができる。基体は、例については、電極のロッドについての要件のセットが、負担がより少ないものであると共にそれの動作の温度が、より低いものである際に、イリジウム又はイリジウムの合金でコートされた弁（バルブ）の金属の基体であることがある。電極の材料に適用されたような、用語“弁の金属”は、不動態化する、即ち、ある一定の腐食性の環境において保護のフィルムを形成するところの高い溶融するものである、腐食抵抗性の、電気的に伝導性の金属、例については、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、モリブデン、タングステン、アルミニウム、及びそれらの合金、であるものとして定義されたものである。タングステンは、匹敵する性質を備えた他の材料に対する相対的な、それの電気的な及び化学的な性質、それの入手の可能性、及びそれの費用の理由のために、好適化された基体の材料である。
【００７４】
コーティングは、標準的な技術のいずれによっても調製されたものであることができる。このように、蒸発、化学的な及び／又は物理的な分解、イオンクラスター化、電子ビーム、又はスパッタリングの工程というような、いずれの物理的な又は化学的な方法は、利用されたものであることができる。コーティングは、粉末又は薄いフィルムの形態におけるものであることができる。
【００７５】
コーティングの厚さは、決定的なものではないものであると共に、好適化された厚さが、１０ミクロンと比べてより少ないものであるとはいえ、広く、例については、約１００ミクロンまでの、範囲にわたることがある。他の厚さは、それらが、それらの意図された使用について実用的なものである限り、必ずしも予め除外されたものではないものである。
【００７６】
認められたものであることになるように、望まれた厚さは、若干、電極の調製の工程に、及び、若干、意図された使用に、依存性のものである。このように、電極は、予め決定された形状へと粉末の形態における電子放出性の材料を加圧することによって調製されたものであることができると共に、自己支持するものであるために十分に厚いものであることができる。スパッタリングの工程が、用いられたものであるとすれば、相対的に薄い層は、堆積させられたものであることができると共に、これらは、好ましくは、ここより上に留意されたように、適切な基体によって支持されたものである。このように、本発明の現実の電子放出性の材料が、支持されたもの又は支持されたものではないもののいずれにせよ、イリジウム又はイリジウムの合金であることは、理解されたものであるためのことである。
【００７７】
当該発明に従った放電ランプのある一定の実施形態において、イリジウム又はイリジウムの合金の群よりまたフィードスルーの材料を選択することは、望ましいことである。
【００７８】
電極の材料と同様に、それは、従来のフィードスルーの部分における固体の本体として又はコーティングとして用いられたものであることがある。
【００７９】
ランプの動作上の状態において、アーク放電（光のアーク）は、電極の先端の間で点灯されたものである。当該発明に従ったランプは、電子的な安定器、磁気的な安定器、又は他の便利な安定器と共に動作させられたものであるために意図されたものである。
安定器は、アーク放電のための充填材のガスを破壊すると共にスタートアップの間にグロー放電を維持するために十分な高い開回路の電圧を提供するために十分な電圧及び電流において電力を供給することが可能なものであるのでなければならない。安定器は、また、望まれた電力でランプをランするための定常的な状態の動作の間に固定された又は規制されたｒｍｓ（平方自乗平均）の電流を適用するべきである。波形は、直流（ＤＣ）若しくは交流（ＡＣ）又はそれらの様々な知られたバリエーションであることがある。正確なＡＣの波形の形状は、電極の動作に対して決定的なものであるために信じられたものではないものである；しかしながら、方形波の動作は、特定のものにおいて、アークの取り付け及び維持に対する関連で正弦波の動作を超えたある一定の利点を有することがある。ＤＣの動作は、いくつかの用途においていっそうさらなる利点を有することがある。
【００８０】
発明の具体的な実施形態
例の方式によって、及び、限定ではないものであるが、カルコゲンを含むものであるガスの充填物を備えたガス放電ランプは、後に続くものである明細書との一致において構築されたものであることがある。
【００８１】
１５ｍｍのより外側の直径、１８ｍｍのより外側の長さ、及び２ｍｍの壁の厚さを備えた、図１に示されたような、回転の楕円体の形態における石英の放電容器は、１４かから１６ｍｍまでの保安距離に配された、イリジウムの電極が備え付けられたものである。
【００８２】
イリジウムのロッドの電極は、１０００μｍのものであると共に、従来のモリブデンの箔／石英のフィードスルーへ溶接されたものである。
【００８３】
ガスの充填物として、様々なカルコゲンを含むものである混合物は、使用されたものであることがある。
【００８４】
第一の実施形態に従った、カルコゲンを含むものである混合物は、１．５ｍｇの硫黄、１０．０ｍｇの水銀、及び０．１３ｍｇの水銀（ＩＩ）の塩化物を含む。始動ガスとして、４μｍｏｌのアルゴンは、また包含されたものである。
【００８５】
これの実施形態において、ランプは、おおよそ２．５６Ａのランプ電流に帰着するものである、３６１Ｗの電力において２１８Ｖの動作する電圧が供給されたものである。図面の図４において、これの実施形態に従ったランプのスペクトルの出力は、表されたものである。これのスペクトルは、水銀の放出の線を示すが、しかしまた、Ｓ２のＢ３Σｕ−−Ｘ３Σｇのバンドのシステムの放出として青色のスペクトルの範囲において、及び、ＨｇＣｌのＢ２Σ＋−Ｘ２Σ＋のバンドのシステムの放出として緑色のスペクトルの範囲において、解釈されたものであることができるところの、目立つ可視の連続体も示す（図３を見ること）。特に、〜４００ｎｍより下に、Ｓ２Ｂ−Ｘのシステムのバンドの構造が、吸収において可視のものであるということの事実は、動作するランプのより外側の、より冷たいガスのゾーンが、Ｓ２の分子の高い分圧（＞１バール）を含有することを証明する。これは、イリジウムの電極が、ランプの充填物のガス状の硫黄と反応するものではないことを立証する。
【００８６】
第二の実施形態において、二つの電極のヘッドは、順番に従来のモリブデンの箔／石英のフィードスルーへ溶接されたものであるところの、６００μｍの直径のロッドまで低減するところの、２０００μｍの直径のものである。ランプの充填物は、０．８ｍｇの硫黄及び４μｍｏｌのアルゴンを含有する。ランプは、２７．１２ＭＨｚの周波数における９０Ｗの入力の電力で動作させられてきたものであると共に図５に示されたスペクトルを放出してきたものである。
【００８７】
これの記載のいたるところで、実施形態及びバリエーションは、当該発明の使用及び実施を例証することの目的のために記載されたものである。例証の記載は、当該発明の範囲を限定するものであるというよりもむしろ、当該発明の例を提示するものであるとして理解されたものであるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月11日(2009.11.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの充填物を囲むものであるガス放電容器が備え付けられた及びさらに前記放電容器に配されたイリジウム電極を含むものである電極組み立て体を含むものであるガス放電ランプにおいて、前記されたガスの充填物は、硫黄、セレン、若しくはテルル、又はそれらの化合物の群より選択されたカルコゲンを含むものであると共に、前記イリジウム電極の電子放出性の材料は、イリジウム又はイリジウムの合金である、ガス放電ランプ。
【請求項２】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記イリジウムの合金は、重量で１００％と比べてより少ない及び８０％と比べてより多いイリジウムを備えた組成を有するものである、ルテニウム：イリジウムの合金、オスミウム：イリジウムの合金、ロジウム：イリジウムの合金、パラジウム：イリジウムの合金、又は、白金：イリジウムの合金の群より選択されたものである、ガス放電ランプ。
【請求項３】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記電極組み立て体は、ロッド及び前記されたロッドに付けられたヘッドを含む、ガス放電ランプ。
【請求項４】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記電極組み立て体は、ロッド及び前記されたロッドのまわりに巻かれたコイルを含む、ガス放電ランプ。
【請求項５】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記電子放出性の材料は、固体の本体として形成されたものである、ガス放電ランプ。
【請求項６】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記電子放出性の材料は、コーティングとして形成されたものである、ガス放電ランプ。
【請求項７】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記電極組み立て体は、フィードスルーを含むと共に、前記フィードスルーの材料は、また、イリジウム又はイリジウムの合金の群より選択されたものである、ガス放電ランプ。
【請求項８】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記セレン又はテルルを含むものである化合物は、セレンの四ハロゲン化物、ＳｅＣｌ４、ＳｅＢｒ４、若しくはＳｅＩ４、又は、テルルの四ハロゲン化物、ＴｅＣｌ４、ＴｅＢｒ４、若しくはＴｅＩ４、の群より選択されたものである、ガス放電ランプ。
【請求項９】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記カルコゲン又はそれの化合物の合計のモルの元素の濃度は、１Ｅ−１１（１×１０−１１）ｍｏｌ／ｃｃ及び１Ｅ−０４（１×１０−４）ｍｏｌ／ｃｃの間にあるものである、ガス放電ランプ。
【請求項１０】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記ガスの充填物は、さらに、スズ及びゲルマニウムの群より選択された金属を含む、ガス放電ランプ。
【請求項１１】
請求項１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記ガスの充填物は、さらに、金属のハロゲン化物を含む、ガス放電ランプ。
【請求項１２】
請求項１１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記金属のハロゲン化物は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、若しくは水銀、又はそれらの混合物のハロゲン化物の群より選択されたものである、ガス放電ランプ。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に従ったガス放電ランプにおいて、
前記カルコゲン又はそれの化合物、並びに前記金属のハロゲン化物の前記金属及び前記ハロゲンの合計のモルの元素の濃度は、１Ｅ−１１（１×１０−１１）ｍｏｌ／ｃｃ及び１Ｅ−０４（１×１０−４）ｍｏｌ／ｃｃの間にあるものである、ガス放電ランプ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
これの記載のいたるところで、実施形態及びバリエーションは、当該発明の使用及び実施を例証することの目的のために記載されたものである。例証の記載は、当該発明の範囲を限定するものであるというよりもむしろ、当該発明の例を提示するものであるとして理解されたものであるべきである。
［付記］
付記（１）：ガスの充填物を囲むものであるガス放電容器が備え付けられた及びさらに前記放電容器に配された電極組み立て体を含むものであるガス放電ランプにおいて、前記されたガスの充填物は、硫黄、セレン、若しくはテルル、又はそれらの化合物の群より選択されたカルコゲンを含むものであると共に、前記電極組み立て体の電子放出性の材料は、イリジウム又はイリジウムの合金を含む、ガス放電ランプ。
付記（２）：付記（１）に従ったガス放電ランプにおいて、前記イリジウムの合金は、１００％と比べてより少ない及び８０％と比べてより多いイリジウムを備えた組成を有するものである、ルテニウム：イリジウムの合金、オスミウム：イリジウムの合金、ロジウム：イリジウムの合金、パラジウム：イリジウムの合金、又は、白金：イリジウムの合金の群より選択されたものである、ガス放電ランプ。
付記（３）：付記（１）に従ったガス放電ランプにおいて、前記電極組み立て体は、ロッド及び前記されたロッドに付けられたヘッドを含む、ガス放電ランプ。
付記（４）：付記（１）に従ったガス放電ランプにおいて、前記電極組み立て体は、ロッド及び前記されたロッドのまわりに巻かれたコイルを含む、ガス放電ランプ。
付記（５）：付記（１）に従ったガス放電ランプにおいて、前記電子放出性の材料は、固体の本体として形成されたものである、ガス放電ランプ。
付記（６）：付記（１）に従ったガス放電ランプにおいて、前記電子放出性の材料は、コーティングとして形成されたものである、ガス放電ランプ。
付記（７）：付記（１）に従ったガス放電ランプにおいて、前記電極組み立て体は、フィードスルーを含むと共に、前記フィードスルーの材料は、また、イリジウム又はイリジウムの合金の群より選択されたものである、ガス放電ランプ。
付記（８）：付記（１）に従ったガス放電ランプにおいて、前記セレン又はテルルを含むものである化合物は、セレンの四ハロゲン化物、ＳｅＣｌ４、ＳｅＢｒ４、若しくはＳｅＩ４、又は、テルルの四ハロゲン化物、ＴｅＣｌ４、ＴｅＢｒ４、若しくはＴｅＩ４、の群より選択されたものである、ガス放電ランプ。
付記（９）：付記（１）に従ったガス放電ランプにおいて、前記カルコゲン又はそれの化合物の合計のモルの元素の濃度は、１Ｅ−１１（１×１０−１１）ｍｏｌ／ｃｃ及び１Ｅ−０４（１×１０−４）ｍｏｌ／ｃｃの間にあるものである、ガス放電ランプ。
付記（１０）：付記（１）に従ったガス放電ランプにおいて、前記ガスの充填物は、さらに、スズ及びゲルマニウムの群より選択された金属を含む、ガス放電ランプ。
付記（１１）：付記（１）に従ったガス放電ランプにおいて、前記ガスの充填物は、さらに、金属のハロゲン化物を含む、ガス放電ランプ。
付記（１２）：付記（１１）に従ったガス放電ランプにおいて、前記金属のハロゲン化物は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、若しくは水銀、又はそれらの混合物のハロゲン化物の群より選択されたものである、ガス放電ランプ。
付記（１３）：付記（１１）に従ったガス放電ランプにおいて、前記カルコゲン又はそれの化合物、前記金属、及び前記ハロゲンの合計のモルの元素の濃度は、１Ｅ−１１（１×１０−１１）ｍｏｌ／ｃｃ及び１Ｅ−０４（１×１０−４）ｍｏｌ／ｃｃの間にあるものである、ガス放電ランプ。
【国際調査報告】
2011502328.tif 000008
2011502328.tif 000009
2011502328.tif 000010