(57)【要約】少なくとも一つの容量性結合構造（１０，１０’）を有するガス放電灯が記載されており、そのランプは、結合構造（１０，１０’）が約５０ＭＨｚより下の周波数で電磁界を発生する、すなわち、少なくとも放電空間の領域にある約１０μｍ未満の厚さの絶縁層（１０２，１０２’）で包囲された金属部（１０１，１０１’）によって結合構造が構成されるという特徴を有する。有効な安定器が利用できるそのような結合構造によって低周波数での動作が可能になることがわかった。他の利点は、このような結合構造では約５０ＭＨｚより下の周波数に対して陰の影響が従来のものに比べて小さいことである。全システムの効率は、これら二つの理由のためにこの種の既知のランプに比べて著しく高い。
2004529476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの容量性結合を有するガス放電灯において、５０ＭＨｚより下の周波数で電磁界を発生する結合構造を設け、その構造を、金属部と、少なくとも放電空間の領域で前記金属部を包囲する約１００μｍ未満の絶縁層とによって構成したことを特徴とするガス放電灯。
【請求項２】
前記金属部を、金属棒又は放電空間に突出する金属ホイルによって構成したことを特徴とする請求項１記載のガス放電灯。
【請求項３】
前記絶縁層を、マグネシウムの酸化物、カリウムの酸化物、ストロンチウムの酸化物、バリウムの酸化物、スカンジウムの酸化物、イットリウムの酸化物、ランタンの酸化物、希土酸化物、チタンの酸化物、ジルコニウムの酸化物、ハフニウムの酸化物、トリウムの酸化物、ニオブの酸化物、タンタルの酸化物、クロムの酸化物、アルミニウムの酸化物、珪素の酸化物、アルミニウムの窒化物又は窒酸化物、ガリウムの窒化物又は窒酸化物、インジウムの窒化物又は窒酸化物、珪素の窒化物又は窒酸化物、絶縁スルホン化物、絶縁セレン化物のうちの少なくとも一つの材料によって構成したことを特徴とする請求項１記載のガス放電灯。
【請求項４】
前記ランプの放電容器の壁部の材料をＡｌ２Ｏ３とし、前記絶縁層の材料を、 Ａｌ２Ｏ３又はＴｉＯ２，Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＨｆＯ２，ＣｅＯ２，ＴｈＯ２，Ｃｒ２Ｏ３若しくは希土類酸化物を含む絶縁材料とし、前記金属部の材料を、ニオブ、プラチナ、タンタル又はレニウムとしたことを特徴とする請求項１記載のガス放電灯。
【請求項５】
前記ランプの放電容器の壁部の材料を石英とし、前記絶縁層の材料を、Ｔａ２Ｏ５，ＳｉＯ２又はＳｉ３Ｎ４とし、前記金属部の材料を、モリブデン又はタングステン薄膜としたことを特徴とする請求項１記載のガス放電灯。
【請求項６】
前記ランプの放電容器の壁部の材料をＡｌＮとし、前記絶縁層の材料を、ＡｌＮ又はＨｆＯ２とＴａ２Ｏ５の混合物とし、前記金属部の材料を、モリブデン又はタングステンとしたことを特徴とする請求項１記載のガス放電灯。
【請求項７】
軸線方向の端部に延長部を有するほぼ管状の放電容器を具え、前記結合構造のうちの一方を前記延長部の各々に配置して、前記構造が、その自由端の領域でのみ前記放電容器が突出するようにしたことを特徴とする請求項１記載のガス放電灯。
【請求項８】
公衆幹線電圧からの約５０ＭＨｚ未満の周波数で前記ランプ用の電源電圧を発生する安定器を有することを特徴とする請求項１記載のガス放電灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つの容量性結合構造を有するガス放電灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス放電灯は、通常、溶融された２個の電極を有する放電容器によって構成される。容器内には放電ガスが存在する。電子の放出によってガス放電を行う種々のモードの動作が知られている。
【０００３】
グロー放出又はイオン衝突（イオンが誘導された２次放出）を通じたいわゆるホット電極における電子の発生以外に、特に、強力な電磁界の電子放出を通じてガス放電が生じる。容量性結合構造は、そのような容量性モードの動作における電極として使用される。これら電極は、一方の側で放電ガスに接触するとともに他方の側で外部電流回路に接触した絶縁材料から形成される。電極に印加される高周波交流電圧によって、放電容器に交流電磁界が発生し、電磁界において、電子が移動し、既知の方法でガス放電が生じる。
【０００４】
そのような放電灯は、国際特許出願番号９４／１０７０１から既知であり、この場合、電極は、放電容器に突出する棒電極として形成され、かかる電極には、ガスに侵食されない絶縁鞘が設けられている。この目的は、一方では、放電スペースの中央にＨＦフィールドを集中して、ガスと放電容器の壁部との間の相互作用をできるだけ小さくすることであり、他方では、放電ガスが電極材料によって汚染される事態を回避し、すなわち、電極が放電ガスによって衝撃を受け又は破壊されるおそれを回避することである。棒電極のキャパシタンスが低いために、ＨＦフィールドの周波数は、この放電灯においてガスの動きを活発にするようできるだけ高くする必要があり、好適には５０ＭＨｚより上に存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、不都合なことには、高周波数で比較的低い効率であり、その結果損失が生じる安定器が、そのようなランプの動作に必要とされている。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、全体に亘る効率が比較的良い冒頭で説明した種類のガス放電灯を提供することである。
【０００７】
さらに、電極が著しい衝撃を受けず、かつ、ランプの寿命がほとんど短縮することなく、高い割合の侵食性化合物又は元素を含む放電ガスを用いて点灯することができるガス放電灯を設けるべきである。
【０００８】
最後に、点灯状態で種々の材料の熱膨張係数差に起因する損傷のおそれを著しく軽減するガス放電灯を設けるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この解決は、請求項１に係る発明、すなわち、少なくとも一つの容量性結合を有するガス放電灯において、５０ＭＨｚより下の周波数で電磁界を発生する結合構造を設け、その構造を、金属部と、少なくとも放電空間の領域で前記金属部を包囲する約１００μｍ未満の絶縁層とによって構成したことを特徴とするガス放電灯によって達成される。
【発明の効果】
【００１０】
この解決の利点は、一方では、例えば２．６５ＭＨｚ以下の周波数でのガス放電灯の点灯が可能となり、したがって、かかる周波数で９０％を超える効率を有する安定器を使用することができ、他方では、結合構造の寸法が非常に小さくなって、光がほとんど遮られないことである。これら二つの特性によって、ランプの全体に亘る効率が著しく向上する。
【００１１】
金属部を包囲する絶縁層により、化学的な侵食性の高い放電ガスを用いてランプを点灯できるので、一般的にそのようなガスで達成できる非常に良好な光度の特性を、ランプの寿命にほとんど影響を及ぼすことなく実現することができる。
【００１２】
従属項は、本発明の他の好適例に関する。
【００１３】
請求項２，７の例は、結合構造の簡単な製造及び装着並びに著しく小さい影の影響の観点から好適である。
【００１４】
請求項３における絶縁層の材料は、温度抵抗及び比較的高い比誘電率の観点から好適である。
【００１５】
請求項４〜６における放電容器の壁部の材料、絶縁層の材料及び金属部の材料は全て、温度全体に亘って平均してほぼ同一の熱膨張係数を有し、その結果、点灯中のランプの各構成要素の熱膨張係数差に起因する損傷は、これら材料の組合せによって大幅に減少する。
【００１６】
最後に、請求項８に規定したような安定器と組み合わせたガス放電灯は、特に経済的に有利である。その理由は、ここで特定された周波数範囲の安定器を非常に廉価に構成できるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に示すガス放電灯は、例えば石英ガラスで構成されたほぼ管状の放電容器１を有し、放電容器１は、放電ガスを有する放電空間２を包囲する。容器１には、互いに逆の軸線方向の端部の各々に容量性結合構造１０，１０’を設け、これによって、安定器３を有するソースから発生した高周波電磁エネルギーが放電ガスに結合されて、ガス放電を行う。
【００１８】
放電ガスは、好適には以下の元素及び化合物並びにその混合物を含む。硫黄、セレン、テルル、チタンのハロゲン化物(halide)、ジルコニウムのハロゲン化物、ハフニウムのハロゲン化物、ニオブ及びタンタルのハロゲン化物又は酸化ハロゲン化物(oxyhalide)、モリブデン及びタングステンのハロゲン化物又は酸化ハロゲン化物、Ｒｅ２Ｏ７、元素アルミニウム、インジウム、水銀及びチタンの成分を有する物質、ハロゲン化合物並びに珪素、ゲルマニウム、セレン及び鉛のカルコゲニドを有する物質。それによって構成された放電ガスの利点は、非常に高い効率及び／又は演色値を有することである。
【００１９】
第１の実施の形態において、図１の結合構造１０，１０’はそれぞれ、少なくとも放電容器の領域すなわち放電ガスに対して露出された領域で肉薄特に１００μｍ未満の厚さの絶縁層１０２，１０２’を被覆した金属棒１０１，１０１’によって形成される。
【００２０】
ガス放電灯の一端の領域のみを図２に示す第２の実施の形態において、容量性でもある結合構造１１は、電磁エネルギー供給用の接続ピン１１２に接続した金属ホイル１１１を具える。金属ホイルの上下において、金属ホイル１１１を十分に包囲する肉薄特に１００μｍ未満の厚さの絶縁層１１３，１１４が存在する。
【００２１】
ここでは、結合構造１０，１０’；１１において、放電ガスに対して、５０ＭＨｚ未満特に２．６５，１３又は２７MHｚの周波数を有する高周波交流電磁界の容量性結合を行う。
【００２２】
そのような低周波数に対して広い表面を有する既知の結合構造（例えば、少なくとも部分的に放電空間を包囲する円筒結合構造）において、著しい影の影響が生じて最大でも全システムで約６０％の効率しか生じず、それに対して、本発明による結合構造は著しく小さく、影の影響がほとんどない。
【００２３】
さらに、絶縁層１０２，１０２’；１１３，１１４は、化学的な侵食性の強い上記種類の放電ガスに対して金属棒１０１，１０１’すなわち金属ホイル１１１を保護し、したがって、侵食によるランプの寿命の短縮がない。
【００２４】
これら結合構造の他の利点は、低周波数で高効率を有する安定器を使用できることである。
【００２５】
さらに、図１，２の放電容器１は、結合構造１０，１０’；１１のうちの一つが存在する軸線方向の端部にほぼ管状の延長部１０３，１０３’；１１５を有する。これらの構造は、ガラスエナメル(glass enamel)１０４，１０４’によって気密に固着すなわち溶融される。したがって、結合構造は、放電容器に対して嵌め込まれ、自由端のみがこの容器に突出する。これは、結合構造の影の影響が著しく小さいという利点を有する。
【００２６】
５０ＭＨｚより下特に２．６５，１３及び２７ＭＨｚの周波数で特に有効な動作を行うことができる材料が、肉薄の絶縁層１０２，１０２’；１１３，１１４に対して用いられる。ここでは、層は、１００μｍ未満の厚さを有する。そのような結合構造によって、（ランプ及び安定器）の全体に亘る非常に高い効率を達成することができる。このことは、２．６５MHｚの周波数に対して特に当てはまり、この場合、９０％を超える効率の安定器を利用できる。
【００２７】
以下の元素及び化合物が絶縁材料として特に有効であることがわかった。マグネシウムの酸化物、カリウムの酸化物、ストロンチウムの酸化物、バリウムの酸化物、スカンジウムの酸化物、イットリウムの酸化物、ランタンの酸化物、希土酸化物、チタンの酸化物、ジルコニウムの酸化物、ハフニウムの酸化物、トリウムの酸化物、ニオブの酸化物、タンタルの酸化物、クロムの酸化物、アルミニウムの酸化物、珪素の酸化物、アルミニウムの窒化物又は窒酸化物(oxynitride)、ガリウムの窒化物又は窒酸化物、インジウムの窒化物又は窒酸化物、珪素の窒化物又は窒酸化物、絶縁スルホン化物(dielectric sulphide)、絶縁セレン化物(dielectric selenide)。ＭｇＴｉＯ３（εｒ＝１２），ＣａＴｉＯ３（εｒ＝１６８），ＳｒＴｉＯ３（εｒ＝３００）のようなこれら材料の組合せも可能である。
【００２８】
表１は、複数の絶縁材料を温度抵抗の目安となる沸点、比誘電率εｒ及び熱膨張率αとともに示す。
表１：
2004529476.tif 000003
【００２９】
材料の選択に際し、当該ランプに対して十分なできるだけ高い比誘電率及び温度抵抗を有するべきである。さらに、金属棒すなわち金属ホイルの熱膨張係数が絶縁材料の熱膨張係数にほぼ一致する必要がある。その理由は、これら熱膨張係数がほぼ一致しない場合には絶縁層にクラックが生じるおそれがあるからである。
【００３０】
さらに、絶縁層１０２，１０２’；１１３，１１４及び金属棒１０１，１０１’すなわち金属ホイル１１１の材料は、温度全体に亘って平均した熱膨張係数が放電容器１の熱膨張係数にほぼ一致するという条件を満足する必要がある。その理由は、条件を満足しない場合、放電容器と絶縁層との間の遷移部にクラックが生じるおそれがあるからである。これに関連して、放電容器に対する適切な壁部材料を、石英並びに密に焼成した(densely sintered)酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３），ＡｌＮ及びＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）以外で見つけた。
【００３１】
表２は、熱膨張係数のあり得る最大の類似性に関連して好適な放電容器１の壁部、絶縁層１０２，１０２’；１１３，１１４及び金属棒１０１，１０１’又は金属ホイル１１１の複数の材料の組合せを示す。
【００３２】
表２
2004529476.tif 000004
【００３３】
上記パーツの熱膨張差に起因する損傷のおそれは、温度変動が非常に大きい場合でもこれら材料の組合せによって大幅に減少する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す。
【図２】本発明の第２の実施の形態の一部を示す。
【国際公開パンフレット】
2004529476.tif 000005
2004529476.tif 000006
2004529476.tif 000007
2004529476.tif 000008
2004529476.tif 000009
2004529476.tif 000010
2004529476.tif 000011
2004529476.tif 000012
2004529476.tif 000013
2004529476.tif 000014
2004529476.tif 000015
【国際調査報告】
2004529476.tif 000016
2004529476.tif 000017