JPH10502207A - Ｒｆ駆動硫黄ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 硫黄含有物質を内包するエンベロープからほぼ全体的に可視範囲内であり得る選択されたスペクトルを放射する無水銀の高強度放電ランプ(10)が、開示される。このランプは、エンベロープ(10)の外側表面に外的に接続されて内包された硫黄含有物質を励起する励起信号を発生する信号源(20)を使用する。ランプ(10)の様々な実施形態において、エンベロープ(10)に隣接して励起信号(20)をそこに接続する電極(14及び14')が用いられ、電極(14及び14')の面は、エンベロープ(10)の外側表面の形状に適合するように形成される。球形(10')及び円筒形(10''')の２つの形状が記載される。各エンベロープ(10)は、線条ディスチャージを最低限に抑えるために、外側に取り付けられた延長ステム(12)を含み得て、それによって回転サブシステムがエンベロープ(10)をスピンさせる。さらに別の実施形態では、エンベロープ(10''')はデュアー構造を有していて、２つの電極(32及び34)を有する。１つは、ボディの外側のカーブした側面の近傍に配され、２つめは、エンベロープを通る穴の内側表面に配される。さらに、エンベロープは、選択された不活性ガスのバックフィルを内包し得て、１気圧未満の圧力でそのバックフィルによってランプの励起を促進する。

Description

【発明の詳細な説明】 ＲＦ駆動硫黄ランプ 政府の権利 米国政府は、ローレンスバークレー研究所(Lawrence Berkeley Laboratory)の 使用に関する米国エネルギー省(U.S．Department of Energy)とカリフォルニア 州立大学評議員(Regents of the University of California)との間の契約書第D E-AC03-76SF00098号により、本発明の権利を有する。発明の分野 本発明は、高強度、高効率な照明システムに関し、より具体的には非水銀充填 ランプに関する。発明の背景 現在、演色性が良好なエネルギー効率の良い一般照明は、蛍光体、高圧ナトリ ウム及びハロゲン化金属等のガス放電ランプによって提供される。これらのラン プは、電力レベル及び他の特定の特徴に応じて、60ルーメン/ワット(lpw)から11 0 lpwの範囲のエネルギー効率を実現する。普通の白熱灯は、典型的には15 lpw の範囲、赤外コーティングを施してもせいぜい35 lpwしか実現できず、上記のラ ンプが、より効率的である。現在、上記のガス放電ランプは、効率的な光生成の キー物質として、毒性の物質である元素水銀が、典型的に用いられる。 1992年５月14日付けのPCT Publication第WO 92/08240号「ハイパワーランプ(H IGH POWER LAMP)」、及び1993年10月28日付けのPCT publication第WO 93/21655 号「制御可能な特性を有するランプ(LAMP HAVING CONTROLLABLE CHARACTERISTIC S)」(共に、参照によってここに援用される)が公開され、その中で、演色性に優 れた新しい無水銀ランプが開示されている。その開示されたランプは、元素硫黄 、元素セレン、或いはこれらの元素の化合物 を含む環境に対して無害な硫黄またはセレン含有物質を発光物として使用して、 高電力(KWレンジ)で効率的に可視光を生成することが可能で、マイクロ波波長( ≒2.25GHz)で動作するマグネトロンを電力源としている。発光材料(硫黄)及び不 活性ガス(アルゴン)のバックフィル(backfill)は、回転可能な、小さな透明の石 英球形バルブに内包される。高効率及び高演色性の潜在能力を有する理由は、発 せられる放射が、ほぼ可視波長領域に限られた、本質的に連続した広いバンドス ペクトルだからである。 低電力で作動するものを含む一般照明用硫黄ランプの効率を向上することには 利点が多い。これを実現するためには、従来技術において見られるいくつかの重 大かつ重要な技術的課題を解決する必要がある。これらの課題の中で最も重要な ものは、次のようなものである： １．低電力、即ち20 w/cc以上であって、RF周波数での硫黄ランプの動作; ２．低電力エレクトロニクス電源に関する現在の理解では非常に高効率(≒90 ％)が予測されている、RF周波数(<１Ghz)での硫黄ランプの動作；及び ３．RF電力を効率的に硫黄ランプに送り、150ルーメン/RFワット以上の光源効 率を実現させるような、カップリング機構の開発。 本発明は、このようなランプシステムを提供する。発明の要旨 本発明によれば、硫黄含有物質であるスペクトルエネルギー放出成分からなる 充填材料を内包するエンベロープから、ほぼ全体的に可視領域内のスペクトルエ ネルギー分布を放射する放電ランプが示される。エンベロープは、放射エネルギ ー中の可視部分に対して透明である。このランプシステムは、エンベロープの外 側表面に外的に接続される励起信号を生成する信号源も備えており、スペクトル エネルギー放出成分を励起して放射させる。 本発明の様々な実施形態においては、エアーギャップを介してエンベロープに 隣接する少なくとも２つの電極によって、励起信号がエンベロープ に接続される。 ある実施形態においては、エンベロープの外側表面は所定の形状を有し、各電 極は、このエンベロープの外側表面の形状に適合するように整形された面を有し ている。この実施形態においては、電極は、その面がエンベロープの外側表面か ら所定の距離だけ離れるように配置され、励起エネルギーをエンベロープの内側 に接続することによって効率が最大化される。 エンベロープ形状の１つは球形であり、この場合、電極面は、エンベロープの 外側表面の球面形状と合同な凸状部分球面である。 エンベロープ形状のもう１つは円筒形であり、この場合、電極面は、エンベロ ープの外側表面の円筒形状と適合する凸状部分円筒である。 電極が上記のような形状である実施形態の作動時において、エンベロープ内に 起こり得る線条ディスチャージ(好ましくなく、且つ針状ストリーマを不安定にす る)を最小限に抑えるために、各エンベロープは、その外側に取り付けられた延 長ステムを含み、放電ランプは、エンベロープの延長ステムに接続されてエンベ ロープをこのステムの周囲に回転させる回転サブシステムも含む。 球形の形状を有するエンベロープの場合、ステムの延長軸がエンベロープの球 の長軸に整合するように、延長ステムが取り付けられる。円筒形の形状を有する エンベロープの場合、ステムの延長軸がエンベロープの円柱の中心軸に整合する ように、延長ステムが取り付けられる。 本発明のさらに別の実施形態では、エンベロープがデュアー構造を有する。デ ュアー構造では、エンベロープは、ボディ部及び延長中空ステムを含む。ボディ 部は、円筒形状に整形された外側表面を有し、上面、底面及びカーブした側面を 有する。側面は、上面及び底面のそれぞれの周にほぼ垂直であり、且つそれらの 間に延びている。ボディ部の円柱中心軸で、上面と底面との間に、内側表面を有 する穴が規定される。延長中空ステムは、ステムの長さである軸を有する。ステ ムは、ステムの軸をボディ部の円柱中心軸とボディ部を通って規定される穴とに 整合して、ボディ部の上面に取り付けられる。結果的に得られるこのようなデュ アー構造の内部キャビ ティの形状は、円筒トロイドである。先に広く述べた放電ランプのシステム全体 に使用するために、励起接続器は、２つの電極を含んている。第１の電極は、エ ンベロープのボディ部のカーブした側面の少なくとも一部に取り付けられ、第２ の電極は、エンベロープのボディ部の内側表面の少なくとも一部に取り付けられ る。さらに、第１及び第２の電極が励起信号源に接続され、この型のエンベロー プを有する放電ランプが完成する。 さらに、いずれの形状のエンベロープの内部空間も、選択された１つの或いは 複数の不活性ガスのバックフィルを内包し得て、励起エネルギーがエンベロープ に付与されたときに、スペクトルエネルギー放出成分の励起を促進する。本発明 においては、このバックフィルガスは、１気圧未満の圧力である。使用される不 活性ガスは、アルゴン、クリプトン及びキセノンである。なぜなら、これらのガ スのバックフィル圧力を変化させることにより、エンベロープからの発光のピー ク波長及び強度が選択できるからである。選択された不活性ガスのバックフィル 圧力を増加させれば、エンベロープから放出されるスペクトルエネルギー分布は 、より低い可視波長でピークを示し、選択された不活性ガスのバックフィル圧力 を低減すれば、エンベロープから放出されるスペクトルエネルギー分布はより高 い可視波長でピークを示す。 比較的低パワーの本発明の放電ランプの場合、エンベロープのスペクトルエネ ルギー放出成分充填量は、エンベロープ内部空間容積１ccについて、硫黄含有物 質６mg未満とすることができる。同様に、エンベロープのスペクトルエネルギー 放出成分充填量は、エンベロープ内部空間容積１ccについて、少なくとも硫黄含 有物質２mgとすることができる。 先に広く述べた本発明の別の実施形態では、エンベロープのスペクトルエネル ギー放出成分充填を励起するための励起信号として、RF信号を有し得る。このRF 信号の周波数は、１GHz未満にすることができる。同様に、RF信号の周波数は、 少なくとも10 MHzとすることができる。 エンベロープの外側表面の外側に隣接した電極を含むエンベロープ構成の場合 、電極面の所定の形状によって、電極面とエンベロープの外側表面 との間の距離を最小限にすることができる。この結果、エンベロープの外側表面 と電極面との間のエアーギャップに起因するRFエネルギーの無効接続成分を、最 小限に抑えることができる。 先に広く述べたRF励起放電ランプのある実施形態においては、内部空間容積の １ccについて、100ワット未満のRF電力がエンベロープの内部空間に接続される。 同様に、先に広く述べたRF励起放電ランプの別の実施形態においては、空間容積 の１ccについて、20ワットより大きなRF電力がエンベロープの内部空間に接続さ れる。 添付の図面を参照することによって、本発明がよりよく理解されるであろう。図面の簡単な説明 図１は、本発明のランプのブロック図である。 図２は、本発明のランプの簡略部分切欠図である。 図3aから図3cは、本発明に用いられる３つの異なるバルブ構成の３つの部分切 欠図である。 図4aから図4fは、本発明の開発段階においてテストされたいくつかの球形バル ブ構成及び付随するRF電極の簡略図である。 図５は、シグマｇ及びシグマｕ状態におけるＳ₂のポテンシャルエネルギー曲 線を示し、且つ、これらの状態における硫黄のスペクトル及び放電を示す。 図６は、大気圧より低い環境における硫黄の発光スペクトルの、励起の初期段 階から完全励起段階までのプロット図である。 図７は、温度のみにより生じる硫黄の放出における硫黄放出スペクトル対温度 のグラフである。 図８は、硫黄放出スペクトルのスペクトルシフト対硫黄充填量のグラフである 。 図９は、硫黄放出スペクトルのスペクトルシフトにほぼ対する不活性充填ガス の圧力のグラフである。 図10は、異なる硫黄充填量に対する、一定の不活性ガス充填圧力における硫黄 放出スペクトルのスペクトルシフトのグラフである。好適な実施形態の説明 Ａ． 本発明のランプの概要： 図１は、本発明の硫黄ランプの構成部材を示すブロック図である。図示されて いるのは、ステム12が接着された硫黄含有バルブ10、及びバルブ10の表面から所 定の距離を空けた電極14及び14'である。本発明の実施形態の内の２つにおいて は、バルブ10を、電極14及び14'間で、ステム12を介して回転モータ22によって 所定の速度でスピンさせる。もう１つの実施形態においては、下記のように、異 なる方法でバルブにRF信号が印加される。また、図１に図示されるように、RF電 力/源20は、選択された周波数を、RF電力増幅器18に、そして方向性結合器17に 印加する。次に方向性結合器17は、RF電力/源20にはフィードバックを付え、マ ッチングネットワーク16には、電極14及び14'へのRF信号(開発テスト中には10 MH zから１GHzを用いた)の印加のためのRF電力信号を付える。最後に、電源24と書 かれた、回転モータ22及びRF電源20を作動するローカルなAC或いはDC電力システ ムを表すブロックが描かれている。 次に、図２には、本発明の硫黄ランプの簡略な機械図を示す。ここにも再度、 硫黄含有バルブ10、及び２つの電極14及び14'の間で回転モータ22によって回転 可能に取り付けられたステム12が示されている。本発明のランプのRFネットワー ク部は、ここではモジュール26によって示されていて、その中にマッチングネッ トワーク16を含む。ここで示されるマッチングネットワーク16は、ロゴスキイコ イル31に直列のRFコイル30を含み、ランプベースが対向ソケット(図示せず)を介 して外部の電気ユーティリティに接続されているときに、モジュール26はランプ ベース28から電力を受ける(図２のモジュール26が、図１のブロック16、17、18 、20及び24の部材を含むことに留意されたい)。さらに、ここには図示しないが 、モータ22は、ランプベース28を介して電気ユーティリティから電力を受ける。 商業的用途に おいては、ランプはモジュール化され得て、異なった時点で機能を果たさなくな った部品を個々に交換可能できて、コスト削減の一要因となる。このモジュール は、例えば、図２を参照して、ステム12と電極14及び14'とが取り付けられたバ ルブ10、スピンモータ22、及びRF励起モジュール26を含むハウジングであり得る 。図２では、電極14'は、絶縁物(テフロン等)によってモジュール26の側壁から 絶縁された電極のステムを有するランプ10を含む領域からモジュール26を分断す る壁を、貫通するように描かれている。電極14は、モジュール26の導電性ケース( すなわち、グランド)に接続され、回路が完成する。 本発明の開発段階においては、石英エンベロープを、精密ガラス細工旋盤上で 水素/酸素火炎を用いてブローすることにより、バルブ10を製作した。この開発過 程で、次のことが分かった。硫黄、不活性ガス、及び他のあらゆる材料を充填す る前にバルブエンベロープを真空アニーリングすることにより、ランプ作動中に バルブ壁内への/からの物質の拡散を低減できる。バルブ10が形成されると、石英 ステム12をバルブ10の中央に位置合わせし、バルブ10に接着する。 真空システムの構成は、コンタミナント・フリーな硫黄ランプの製造における 重要な要素である。本発明の開発段階においては、基本的なポンプシステムは、 ランプ充填ポート及びガス充填材送出システムに接続された４インチマニホール ドに接続されたターボポンプを含むものであった。ターボポンプ及び４インチマ ニホールドと平行してRGAが使用され、ランプ充填ポートは物理的に可能な限り ４インチラインの近くに配置し、これにより、迅速なポンプ動作及び可能性のあ るコンタミナントの正確な検出を容易にした。ガス充填材送出システムは、充填 ポートに直接に隣接して配置された。これにより、ソースからバルブへの通路を 最小限にし、システム自身からのコンタミナントの可能性を低減した。充填ガス は、充填中、過剰水蒸気を凍結するために、ドライアイス/アセトンに浸された送 出ライン中のコイルを通された。各ランプ組を充填する前に、RGAを用いて真空シ ステムのバックグラウンドスペクトルを取り、充填前にコンタミナントが存 在しないことを確実にした。 また、開発段階では、あるランプと次のランプとの間の再生産性及び正確な類 似を確実にするために、充填の前に、各バルブ10の真球度及び容積を正確に計測 した。バルブ形成工程でグラファイトモールドが使用され、形成後に、精密なシ リンジを用いてバルブに液体を充填して各バルブ10の容積を計測した。また、壁 厚は、超音波厚さゲージを用いて数ヶ所で計測され、外径は、ノギスを用いて計 測した。開発段階では、壁厚１cc/１mmのランプの外径は14.6 mm ±0.02 mmに保 ったが、生産段階では、いずれの計測も、これ程に厳密に制御する必要はない。 各ランプに充填された硫黄は、化学はかりで計測されて、0.1mgレベル、許容誤差 ±0.05 mgで記録された。 バルブ10に不活性ガスを充填する前に、そのガスを上記のように冷却コイルに 通し、ポンプシステム中に存在するガスのバックグラウンドスペクトルを測定し て、再充填時の清浄度を確保した。この清浄度も、作動時に影響をもたらすが、 後にも述べるように、商用ランプの生産段階においてはそれ程に精密に制御する 必要はない。 本発明の開発段階においては、作動時に、アルミ製の単体ブロック内に搭載さ れた小型DCモータ22によって、硫黄ランプを約200 rpmから6000 rpmの速度で回 転させた。モータは、バルブ10と電極14及び14'との間の機械的許容誤差のため に作動中に必要とされる安定性を確保するだけの十分な質量を有した。図１及び 図２に示すように、モータ22は、２セットの精密ボールベアリングレース内に搭 載された両口コレットで、ランプステム12に接続した。コレットは、ランプ回転 固定具全体に接続された振動減衰器と共にモータシャフトに接続され、次に、バ ルブ10の両電極(14及び14')間での正確な位置決めを可能にするためのすべり張 力ばねを有するRF駆動構造26の内部に搭載された。製造段階においては、同じ結 果を達成する他のモータ設計も用いられ得る。 開発段階でのRF電力送出システムは、RF信号源20(HP 8505Aネットワークアナ ライザ)と、電力増幅器18(ENI A-300)と、電極14及び14'に接続され たキャビティ16の内部のコイル30と、によって構成した。キャビティは、約７× ７×９インチであり、コイル30は円筒周上に形成され、テフロンクロス構造でキ ャビティ16の内部に配置された。コイル30は、電力増幅器18からの入力を、Ｎ型 コネクタを介して、対応する駆動電極14及び14'に接続する、小さな直径の銅チュ ーブから作られた。開発段階で用いられたこの構成においては、両駆動電極は、 RF駆動構造の前端に配されたテフロンシートを通って、接地電極と一直線に配置 された。接地電極は、アルミクロス及び４本のアルミポストを介して、RF駆動構 造の外部に接続した。電極の相対間隔及び位置決めは、駆動及び接地電極を貫通 させ、各電極をそれぞれテフロンクロス及びアルミクロスに固定することによっ て、達成された。これもまた、本発明のRF電力送出システム構成の一例に過ぎな い。多くの他の構成が、商用ランプの一般的な生産段階において用いられ得る。 電極14及び14'は、真鍮或いは白金をメッキした真鍮を含む様々な導電性材料か ら作ることができる。各電極14及び14'の面は、バルブ10の３次元球面カーブを 疑似するように機械加工され、RF電力がバルブ10に均一に供給される。後にも述 べるように、電極14及び14'の面形状は、バルブ10の形状、電極の間から逃げる バルブ10からの光の量、バルブ10の溶融或いは変形を防ぐためのバルブ10と各電 極14及び14'との間の過熱スポットの回避等の、いくつかの異なる要因によって 決まる。 開発段階においては、さらに、小さな球形(直径10 mmから15 mm)のバルブ10が 、効率の良い光の結合及び分配のために非常に望ましい点光源となることが分か った。しかも、バルブ内包物質と石英エンベロープとの間には既知の化学反応が ないことから、非常に高い光束維持率及び100,000時間以上の寿命があるものと思 われる。このような長寿命は、建物の固定エネルギーシステム、街灯システム、 及び高輝度照明が用いられる他のあらゆる状況において、低電力硫黄ランプが欠 かせない構成要素となることを可能にする。これらの特徴は、高エネルギー効率 とともに、本発明のランプが、エネルギーを生産して照明を使用するコミュニテ ィ(例えば、より効率的、低電力、長寿命の街灯システムによる街灯のコスト削 減を望む都市) にとって、重大な関心事になるであろう。 Ｂ． バルブの幾何学的形状： 次に、図3aから図3cに示すのは、バルブ10とステム12とのアセンブリの３つの 可能な構成である。図3aで、バルブ10'は内側・外側共に球形に形成され、ステ ム12は、その中心線が、バルブ10'の中に延長したときにバルブ10'の中心を通る ように、取り付けられている。同様に、図3bでは、バルブ10''は内側・外側共に 円筒形に形成され、ステム12は、その中心線が、バルブ10''の中に延長したとき にバルブ10''の中心線であるように、取り付けられる。図3a及び図3bに示すラン プ構成は、いずれも、回転するように設計されている。 図3cでは、バルブ10'''は回転を必要としないデュアー構造であり、貫通した 中央穴を有する、内側・外側共に環状の円筒−−円筒トロイドである。ステム12' もまた、バルブ10'''を通る中央穴に位置合わせされた中空の管である。この構 成において、一方の電極は、バルブ10'''の円筒外側表面32にめっきされ、第２ の電極34は、バルブ10'''を通る中央穴の内部にめっきされている。この構成に おいて、電極32及び34は、図１及び図２の電極14及び14'のように機能し、電極14 及び14'との接続の代わりに図２に示すようにRF部26に接続される。開発段階に おいては、電界のダイバージェンスを非零にしてランプの回転を不要とすること の効果を調査するために、いくつかのデュアーランプが作られた。開発段階では 、内径５mm及び外径10 mmのデュアー形状バルブ10'''をテストした。 球形バルブ10'は、回転したとき、コリオリの力によって容積混合効果を生み だし、「ストリーマ」形成(即ち、線条ディスチャージ)とバルブ10'の内部のガ ス温度の上昇とを共に低減するのに役立つ。この構成において、ガス温度は、主 に、電極14及び14'によって生み出される場の勾配の関数である。従って、バルブ1 0'或いは10''の表面から間隔を空けた電極が、内部ガス温度に直接に影響を及ぼ す。直径14.6 mm、壁厚１mmのバルブ10'は、内容積が１ccである。異なった壁厚 を有する容積0.6 cc及び2.0 ccの他の バルブ10'についても、テストを行った。 図4aから図4cは、本発明の開発段階においてテストを行った３つの異なる大き さの球形バルブ10'を図示するものであり、図示された各バルブの壁厚は１mmであ る。また、これらの図中には、対応するバルブ10'の直径及び壁厚に対する電極1 4及び14'の最適サイズと信じられる大きさも、示されている。 同様に、図4dから図4fは、本発明の開発段階においてテストを行った３つの異 なる大きさの球形バルブ10'を図示するものであり、図示された各バルブの壁厚は ３mmである。また、これらの図中には、対応するバルブ10'の直径及び壁厚に対 する電極14及び14'の最適サイズと信じられる大きさも、示されている。 円筒形の１及び２ccのバルブ10''は、バルブ10''内の硫黄とガスとの混合効果 を測定するために作られた。円筒形状内には強力なコリオリの力が介在しないた め、浮力効果が混合を支配する。実験結果は、電極14及び14'間の場の勾配が低 ければ、十分であることを示している。ここでまた、円筒形電極が、より均一な 場の勾配を提供し、且つ潜在的に無効成分をより低減することが確認された。 Ｃ． 電極の条件： 電極14及び14'の形状及び配置が、本発明のランプによって発せられる光の効率 にとって非常に重要であり、且つその決定において多大に影響することが分かっ た。バルブ10の形状によって決定された電極の形状には、対称等角のデザインが 用いられた。電極14及び14'の熱的成長、両電極14及び14'間でのバルブ10のセン タリング、及びバルブ10と電極14及び14'との間の間隔も、バルブ10の上での熱 的ホットスポットの可能性に寄与することが確認された。 Ｄ． ランプの冷却： 上記でそれぞれ図3a及び図3bに示す球形バルブ10'及び円筒形バルブ10' 'に対して述べたように、僅かに空間を空けて形成された外部電極14及び14'が、 バルブ充填材を励起するために用いられる。さらに、作動中に、バルブ10は、取 り付けられたステム12によって200 rpmから6000 rpmの範囲で回転し、バルブ内 の充填材を間断なく混合する。従って、内容積１cc及び直径約14.6 mmのバルブ の場合、回転軸から最も遠い面の周は、時速0.55kmから16.5 kmで移動する。 周知のように、バルブ10の回転のみによっても、バルブの対流冷却が得られる 。しかし、バルブ10の表面から僅かに間隔を空けた電極14及び14'の存在によっ て、ここに示す速度で回転するバルブに対して、従来技術からは予想し得なかっ た向上した冷却が得られることが発見された。電極14及び14'の存在によって生 み出されるバルブ10の周囲の空気の流れは、回転による対流冷却効果を、２：１ の範囲のファクタで向上させる。 Ｅ． バルブの物理学： 硫黄の化学−VI族の元素である硫黄は、非常に反応性の高い物質であり、すぐ に酸化物、硫化物及びハロゲン化物を形成し、その活性度のために、バルブ内の 非保護の金属電極を用いて放電を得ることはできない。このため、バルブ内の硫 黄を励起するための低電力の外部手段が考案された。石英が選ばれたのは、シリ コン及び酸素のみから成り、可視光領域では透明で、5.5ミクロンより長い波長に 対しては黒体となり、且つ高い軟化点及びヤング率を有するからである。 硫黄蒸気は、Ｓ₁₆からＳ₂の範囲の多くの多原子体を含んでおり、比較的大き な分子は環状になっている。含有された硫黄の固体の蒸発は、硫黄の融点である 約113℃で始まる。 本発明のような用途において硫黄化合物が硫黄元素と同様の働きをすることは 、当該技術分野において公知である。 電気的状態−UV領域において発光するレーザを作るために、硫黄ダイマーが用 いられてきた。しかし、本システムの場合は、ガスの圧力の広がり 及び短パス長に起因する状態混合により、ゲインは１未満となる。硫黄ダイマー は、２つの共有Ｐ電子に対して使用可能な線形振動状態のみを有する縮退回転シ ステムである。硫黄のシグマｇ状態(図５参照)が、0.080 eVの間隔を有し、<<１ eVでハーモニックとなり、3.1 eVで終わることは、よく知られている。上側の硫 黄のシグマｕ状態(図５参照)は、0.170 eVの間隔を有し、4.4 eVでの電離までに ９個のレベルがある。本発明独自の特徴は、硫黄の基底状態から約２eVの励起シ グマｇ状態までの間隔及び励起シグマｇ状態からシグマｕ状態までの間隔が、お 互いに同様のエネルギー値を有し、予期せず全てが可視光スペクトル内であるこ とてある。約２eVにピークを有するエネルギー分布の励起分子を作ることにより 、上記の望ましい遷移が、非常に効率的に促進される。 動作特性−バルブ10は、元素硫黄の充填、及び通常は希ガスである始動ガスの バックフィルを有する、真空化された石英エンベロープから成る。従って、RFエ ネルギーが電極14及び14'を介して印加されると、希ガスは電離して電子プラズ マとなり、硫黄を加熱及び励起する。希ガスは、励起電極14及び14'に隣接する バルブの内側表面近傍で電離し、励起した希ガスからの電子は、ある速度でバル ブ10の中心に向かって拡散する。この速度は、瞬時電界及び電子の衝突頻度によ って決まり、その衝突頻度は、分子密度及び電子の散乱断面積によって決まる。 さらに、硫黄は、作動条件下においては電離せず、分子振動状態遷移からの可視 放出を有する真の分子エミッタである。さらに、硫黄の分子回転状態は、放出ス ペクトルをスミアーし、結果的に連続スペクトルを形成する。 始動及び加熱−図６は、RF励起に暴露されたときのバルブ10の始動サイクル中 の異なる時間での硫黄放出のスペクトルを示す。これらのタイムスライスは、ラ ンプ始動サイクルに特徴的であるが、その間隔は、RF電力の印加方法によって決 まる。初期の２つのスペクトル(36及び38)は、始動サイクル及びウォームアップ の初期低圧段階のものであり、振幅は小さい。 一番下の曲線(36)は、260ナノメータ(nm)の再結合ピーク及び300から480nmのバ ンド放出という特徴を有する。低硫黄圧力条件下における高い電界勾配によって ホットエレクトロンが生まれるが、ホットエレクトロンの中には、硫黄蒸気を原 子硫黄に電離するのに十分なエネルギーを持つものもある。原子硫黄から二原子 分子への再結合により、この電離エネルギー(4.4 eV)の周波数特性が放出される 。ここでのバンド放出とは、硫黄のシグマｕ状態への電子励起、及びその状態の 基底状態及び低シグマｇ状態への緩和である。硫黄蒸気は、依然として低温であ り、且つ主に基底状態である。 第２のスペクトル(38)は、加熱過程の継続を示すものであり、作動状態への遷 移段階を示している。温度が上昇すると、電子の硫黄との衝突によりより多くの 硫黄が気化する。より高い硫黄圧力が電子エネルギー分布を冷却するので、基底 状態から直接にシグマｕ状態に到達することができない。この場合、先ずシグマ ｇ状態を励起し、それから、シグマｕ状態へと再励起しなければならない。シグ マｕからシグマｇ励起状態への遷移は、励起シグマｇ状態が長寿命(数100ミリ秒 )を有するのと同じ理由で、フランク−コンドンの排除によるシグマｕ状態から の直接基底状態遷移よりも好ましい。対照的に、シグマｕ状態は、ナノ秒レンジ の寿命を有する。 後段のスペクトル40、42及び44は、励起硫黄蒸気のシグマｕ状態への排他的進 展、及び励起シグマｇ状態への進展を示し、その許された遷移は、広いピークを 有するスペクトルを生成する。 図７は、比較のために示されたものである。ここで、バルブ10の内部の硫黄の スペクトル放出は、800℃から1400℃の安定した静温度(RF励起なし)の範囲のみで 供される。1100℃においてスペクトルがは725 nm付近にピークを示し始め、温度 が1400℃に上昇するとピークは675 nmに下降し、全体的なスペクトル反応がより 鋭い形状になることに留意されたい。 電離ガス−上記した硫黄の反応性のために、電離ガスには希ガスを用いなけれ ばならない。特定のガスの選択は、いくつかの効果によって決まる。放電の始動 を容易にするには、低い電離ポテンシャルを有するガス(即ち、 より重いもの)が必要である。ガスは、熱ブランケット及び運動量移動機構とし ても機能し、放電電子温度を低減して且つ硫黄分子を平衡する。キセノンは、電 離ポテンシャル及び熱ブランケットが最も低いが、全体的なエネルギー効率を考 慮すると、クリプトンがより好ましくなり得る。 熱管理−本発明のランプの全体的な効率にとって、バルブ10の熱管理は重要で ある。開発段階においては、低硫黄充填バルブにおいて、バルブ10の最低温度は 350℃から375℃であると思われていた。条件の一つは、黒体及び対流損失を最小 限に抑えることである。これを満たすには、次の３つの方法が可能である。第１ は、熱インピーダンスを増加させる(即ちランプ壁を厚くする)ことによって、空 気界面へのガスの伝導損を低減する方法である。第２は、選択的なコーティング を用いて可視よりも長い波長に対する放射損を抑制し、全ての長波長に対してラ ンプ表面の放出性を変化させる方法である。第３は、電極高電界領域の外側に、 適切なコーティングを用いて、２次的な光学ジャケットを設ける方法である。 壁厚−ランプ壁を厚くすると、トレードオフの問題が生じることがさらに確認 された。バルブの効率を最良化するキーは、熱損失を低減することである。なぜ なら、硫黄を気体ダイマー状態に保つために、バルブ壁は少なくとも450℃に達 しなければならないからである。低電力バルブのための熱管理の方法は、ガラス 壁を厚くすることによって達成される。ランプ壁を厚くすれば、ランプ壁の熱勾 配が大きくなり、それにより、外壁温度が低下する。これは、対流熱損失の低減 を助ける。しかし、ガス温度は、電子エネルギーの関数である。従って、バルブ 内壁に高い電界勾配が存在する場合、ガス圧は高くなるが、ホットエレクトロン が生じて局部的にガスを加熱し、プラズマストリーマを生じ、結果的に効率の損 失となる。壁を厚くすることは、熱管理の効果に加え、電極14及び14'に要求さ れるバルブ10からの有効間隔を増加させ、このことは、より高いRF電界ポテンシ ャルを必要とする。その結果、効率的なRF接続に反して、反応インピーダンス が増加する。このように、壁厚と電極インピーダンスとの間には、プラズマコン ダクタンスに依存するバランスが存在し、ランプ効率とプラズマ安定性との均衡 をとる最良の厚さを決定する必要がある。 ガスの力学−バルブ10の内側表面において、電界強度は、電離領域である導電 性プラズマシースまで増加する。希ガスは電離し、電子は、その高い移動度のた めに拡散し始める。しかし、この高周波電界は高速に切り替わるため、RF波形の 単一の周期において、電子は有意な距離を移動しない。しかし、電子は、硫黄分 子に衝突して励起するのに十分なエネルギーを、電界から得ることができる。シ ース領域及びスピンバルブ10における増加した電子密度は、拡散ポテンシャルを 生み出す。プラズマ本体内の希ガスは、電離を可能にするだけの十分に高い電界 勾配に供されないため、希ガスの再結合は主としてシース領域において起こり、 この領域をテレスコープ型スペクトロメータで走査すると、弱い希ガススペクト ルが生み出される。 ガスの循環−硫黄蒸気に電子を衝突させるとガスが加熱され、バルブ10をスピ ンすると、スピン軸に垂直方向に、バルブ10の壁の内側表面向きの向心力が生じ る。密度勾配のために、高温ガスはスピン軸に向かって「浮遊」反応し、放射に よるガスの冷却に伴って、スピン軸から極部領域に向かって放出される。そこか ら、ガスはバルブ内壁、電離領域へと戻り、このサイクルを繰り返す。コリオリ の力は、ガスをプラズマに混合し、見かけ上は強度が比較的均一となる。放射光 分布の計測によると、重力の関係上、上側の極に比べて下側の極が僅かに明るい 。これは、より重い成分はバルブ10の内部の「底」に沈み、より密なダイマー生 成領域を形成するためである。 がプロセスサニテーション要件を低減することが確認された。不活性ガス へのCO₂の添加は、作動条件下において、CO₂の掃気によるバルブ10の内部に存在 する有機化合物の酸化を可能にし、バルブ10の内部に存在し得る元素カーボンを 低減する。元素カーボンの低減により、ランプの内側表面への元素カーボンのプ レートアウトが低減され、これにより、ランプの放電路へのポテンシャルシャン ト抵抗成分を効果的に排除する。 ピークスペクトル波長対硫黄充填量−図８に示すように、バルブ10'内の他の条 件は変えずに(アルゴン50 Torr)硫黄充填量を増加すると(2.8 mg/ccから4.9 mg/ cc)、スペクトルピーク周波数(放出波長の逆数)及びピーク放出の強度は、共に低 下する。従って、硫黄充填量は、放射(可視)スペクトルにおけるスペクトル最大 値を近紫外線から近赤外線までシフトさせるために使用され得る(実験中には、 スペクトルピークを約400 nmから700 nmの範囲で変化させることが可能であるこ とが分かった)。さらに、硫黄充填量が増加するとスペクトルピークが広がる、 即ち平坦化されること、及び、広域スペクトル最高値が480 nm、バルブ10'内の 硫黄充填量がアルゴン50Torrで2.8 mg/ccの場合に、図８のように充填されたラ ンプにおいて、ピーク放射効率(スペクトルピークにおける最高放出強度)が起こ ることが確認された。従って、本発明の低電力硫黄ランプによって、硫黄充填量 を変化させることにより、発光効率が向上すると共に、光の中の白色の範囲を広 くすることが可能であることが理解される。 ランプ特性−これまでの記述から、本発明の硫黄ランプが、非常に効率的且つ 長寿命の照明源を提供することが理解される。開発段階において行われた様々な テストに基づいて、効率に影響する全ての要因を適切に考慮すると、本発明のラ ンプが、バルブ10への入力電力が20から100ワット/ccの範囲で、入力エネルギー を60％より高い効率で白色光に変換することが確認された。これは、現在利用可 能なランプの中で最高である(低演色性のために一般にほとんどの照明用途に適 さないモノクロームな黄色光を発光する低圧ナトリウムランプを除く)。 本発明のランプの効率に貢献する要因の１つは、エネルギーを電極からバルブ へ送るRF接続の質である。上記のように、エアーギャップを小さくすれば、ラン プシステム内のインピーダンス整合の大きな助けとなる−−インピーダンス整合 が良くなる。 さらに、球形のランプ形状は、簡単な光学によって操作できる非常に強力な点 光源を作る、そのことは、硫黄ランプのスペクトルが柔軟性を有することとあい まって、光合成及び高出力昼光性ランプを得ることを可能とする。 スペクトル特性−同様のテストにおいて、10 Torrの低不活性ガスのバックフィ ルで硫黄充填量を２mg/ccから５mg/ccまで増加すると、スペクトル出力曲線の一 般的な形状は、青(より短波長)から赤(より長波長)までシフトすることが確認さ れた。同じシフトが、200から500 Torrのクリプトンまたはキセノンでバックフィ ルして硫黄充填量を２から４mg/ccまで低減することによるスペクトルピークの 平坦化でも示されて、3.2 mg/ccの硫黄及び500 TorrのKr充填によって白色光が得 られた。本発明の硫黄ランプの最良の動作は、硫黄充填密度に反比例し、且つ不 活性ガス充填圧力に正比例するようであり、硫黄充填量の商用範囲は、約２から ６mg/ccである。 図10は、不活性ガスのバックフィル圧力をクリプトン200 Torrに保った場合に 、様々な硫黄充填量のスペクトル反応への効果を説明するために加えられている 。ここで用いられた硫黄充填量は、2.9 mg/cc、3.8 mg/cc及び5.0 mg/ccである 。図10に示すように、ピークスペクトル反応は、それぞれ480 nm、510 nm及び56 0 nmである。 図９は、不活性ガスバックフィル圧力をクリプトン10 Torrから500 Torrに増 加し、硫黄充填量を、より低圧の不活性ガスバックフィルに対する3.3 mg/ccか ら、より高圧の不活性ガスバックフィルに対する2.7 mg/ccに低下させることの 効果を示す。図９において、最低の硫黄充填量及び最高の不活性ガス充填量、即 ち、硫黄2.7 mg/cc及びクリプトン500 Torrの場合に、最高の性能が見られる。 このように、本発明のランプには、２mg/ccから５mg/ccの間を含む様々な硫黄 充填密度が用いられ得る。さらに、特定のランプ、用途、或いは所望のランプス ペクトル出力に合わせて、特定の密度レベルが最適化され得る。 Ｆ． 用途 一般照明−硫黄ランプのいくつかの実施形態が回転を必要とすることは、これ らのランプが、現在一般照明の目的で用いられている他のランプとは異なる様式 で使用され得ることを示唆する。これより、これらのランプは、例えば硫黄ラン プの近傍点光源放出面に焦点が合うようにミラー型焦点ずれビームエキスパンダ を配置することによって利用され得る単一光源領域照明に、とりわけ寄与するで あろう。この組合せは、中程度の天井の高さに対して、大面積にわたって非常に 均一な照明を生成する。 投影光源−別の用途に関して、本発明の硫黄ランプのような、高い光度を有す る点光源と青色方向に偏向され得る平坦なスペクトルとの組合せは、投影光源用 の理想的なランプである。可視スペクトルを完全に含む単一光源であり、ビーム を３つの色チャネルにダイクロイックに分光し、それらを変調し、それから、静 的な色バランスを有する単一のスイープ可能なビームに再結合することは、低価 格の投影テレビを製造する有効な方法である。 ディスプレイ照明−さらに特定の用途は、硫黄ランプの平坦なスペクトル特性 を利用して、店舗のウインドウ及びフロアのディスプレイの可視特性を向上させ ることである。 図１及び図２に示したような本発明のバルブ10'を用いた実験的動作に関する 上記の記述は、図3b及び図3cの他の２つのバルブ構成や、構成され得る回転式或 いは非回転式の他の構成に、拡張され得ることが理解される。さらに、本発明の バルブ充填材料に関する記述は、元素硫黄だけでなく硫 黄化合物、及び、セレン或いはセレン化合物等の、硫黄に類似する特徴を有する 他の元素及び化合物にも適用され得る。 上記記載は、本発明のいくつかの代替的な実施形態及び実施例を記載し図示す るためのものであるが、本発明の実施形態及び用途を全て説明または想定するの は、不可能である。しかし、提供された開示内容を用いれば、他の様々な実施形 態及び用途に必要とされる変更は、当業者には自明であろう。従って、本発明の 保護範囲は、上記の記載の範囲によって制限されるべきではなく、むしろ、添付 の請求の範囲によって限定されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 グリーン， チャールズ モーライス アメリカ合衆国 カリフォルニア 94618, オークランド，リージェント ストリー ト 6450 (72)発明者 クラウフォード， ダグラス ゴードン アメリカ合衆国 カリフォルニア 94563, オリンダ，ロングリッジ ロード 33 【要約の続き】 のバックフィルを内包し得て、１気圧未満の圧力でその バックフィルによってランプの励起を促進する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光透過性エンベロープであって、該エンベロープは、内部空間及び球形外 側表面を規定し、該内部空間は、硫黄含有物質、セレン含有物質、及び該物質の 組合せの少なくとも１つであるスペクトルエネルギー放出成分の充填材料を内包 する、エンベロープと、 電磁励起信号源と、 該電磁励起信号源に接続され、該エンベロープの該球形外側表面の外側に隣接 して配され、電磁エネルギーを該エンベロープの該内部空間に指向して該スペク トルエネルギー放出成分を励起する、１対の電極であって、該２つの電極の各々 は、該エンベロープの該球形外側表面に適合する凸状部分球面形状の面を有し、 各電極の該面が、該エンベロープの該外側表面から所定の距離に接近して配置さ れている、該１対の電極と、 を備えた、スペクトルエネルギー分布を放射する放電ランプ。 ２．光透過性エンベロープであって、該エンベロープは、内部空間及び円筒形 外側表面を規定し、該内部空間は、硫黄含有物質、セレン含有物質、及び該物質 の組合せの少なくとも１つであるスペクトルエネルギー放出成分の充填材料を内 包する、エンベロープと、 電磁励起信号源と、 該電磁励起信号源に接続され、該エンベロープの該円筒形外側表面の外側に隣 接して配され、電磁エネルギーを該エンベロープの該内部空間に指向して該スペ クトルエネルギー放出成分を励起する、１対の電極であって、該２つの電極の各 々は、該エンベロープの該円筒形外側表面に適合する凸状部分円筒形状の面を有 し、各電極の該面が、該エンベロープの該外側表面から所定の距離に接近して配 置されている、該１対の電極と、 を備えた、スペクトルエネルギー分布を放射する放電ランプ。 ３．前記エンベロープに取り付けられた延長ステムと、 該エンベロープの該延長ステムに接続され、該エンベロープを該ステムの周囲 に回転させる回転サブシステムと、 をさらに備えた、請求項１または２に記載の放電ランプ。 ４．前記エンベロープの前記回転は該接近して配置された電極を用いて該エン ベロープを冷却し、前記接近して配置された電極は、該電極が無い場合に該エン ベロープの回転によって生じるよりも大きな該エンベロープの気流冷却を生じる 、請求項３に記載の放電ランプ。 ５．スペクトルエネルギー分布を放射する放電ランプを冷却する方法であって 、該ランプは光透過性エンベロープを備え、該エンベロープは内部空間と球形ま たは円筒形の外側表面とを規定し、該ランプは電磁励起環境において作動し、該 方法は、 ａ．該エンベロープに延長ステムを取り付ける工程と、 ｂ．１対の電極を、該エンベロープの該球形または円筒形の外側表面から所定 の距離に接近して配置する工程であって、該１対の電極のそれぞれは、該エンベ ロープの該外側形状に適合する凸形状の面を含み、該電磁環境を該エンベロープ に接続する、工程と、 ｃ．該延長ステムを回転させて該エンベロープを回転させ、該接近して配置さ れた電極を用いて該エンベロープを冷却する工程であって、該接近して配置され た電極は、該電極が無い場合に該エンベロープの回転によって生じるよりも大き な該エンベロープの気流冷却を生じる、工程と、 を包含する、方法。 ６．前記エンベロープの前記内部空間は、該エンベロープの該内部空間の容積 １ccにつき６mg未満の硫黄含有物質のスペクトルエネルギー放出成分を内包する 、請求項１または２に記載の放電ランプ。 ７．前記エンベロープは、該エンベロープの前記内部空間の容積１ccにつき少 なくとも２mgの硫黄含有物質のスペクトルエネルギー放出成分を内包する、請求 項１または２に記載の放電ランプ。 ８．前記１対の電極が受ける前記電磁エネルギーは、１GHz未満で且つ少なく とも10 MHzの周波数を有する、請求項１または２に記載の放電ランプ。 ９．前記１対の電極は、前記エンベロープの前記内部空間に、該内部空間の容 積１ccにつき200ワット未満の電磁パワーを接続する、請求項１または２に記載の 放電ランプ。 10．前記エンベロープには１気圧未満の圧力で希ガスがバックフィルされてい る、請求項１または２に記載の放電ランプ。 11．前記希ガスは、アルゴン、クリプトン、及びキセノンの少なくとも１つで ある、請求項10に記載の放電ランプ。 12．前記希ガス及び該希ガスのバックフィル圧力のそれぞれは、前記エンベロ ープから放出される前記スペクトルエネルギー分布のピーク強度及び波長を制御 するように選択される、請求項10に記載の放電ランプ。 13．前記希ガスのバックフィル圧力が増加すると、前記放電ランプの前記スペ クトルエネルギー分布の出力ピークの対応スペクトル波長が減少する、請求項12 に記載の放電ランプ。 14．前記２つの電極面の前記所定の形状は、該電極面と前記エンベロープの前 記外側表面との間の接続距離を最小にし、その結果、該エンベロープの外側表面 と該電極面との間のエアーギャップによる前記電磁エネルギーの無効接続成分を 最小にし、それにより、選択された構成の前記放電ラ ンプのための電磁作動周波数を規定する、請求項１または２に記載の放電ランプ 。 15．前記エンベロープは石英から成る、請求項１または２に記載の放電ランプ 。 16．前記エンベロープは、有機化合物を酸化するCO₂の補助充填も内包し、該 エンベロープ内に存在し得る元素カーボンを低減する、請求項１または２に記載 の放電ランプ。 17．スペクトルエネルギー分配を放射する放電ランプであって、該ランプは、 内部空間を規定する光透過性エンベロープであって、該エンベロープは、 上面と、底面と、該上面及び該底面のそれぞれの周に実質的に垂直に且つ それらの間に延びたカーブした側面と、を有する円筒形の外面を備えたボディ部 であって、該ボディ部の円柱中心軸で該上面と該底面との間に内側表面を有する 穴を規定する、ボディ部と、 延長中空ステムであって、該ステムは、該ステムの長さである軸を有して 該ボディ部の該上面に取り付けられ、該延長中空ステムの軸は、該ボディ部の円 柱中心軸と該ボディ部を通って規定される該穴とに整合される、ステムと、 を備えて、円筒トロイド形状の内部空間を規定する、エンベロープと、 電磁励起信号源と、 該電磁励起信号源に接続される一対の電極であって、該エンベロープの該ボデ ィ部の該カーブした側面の少なくとも一部に隣接する該一対の電極のうちの第１ の電極と、該エンベロープの該ボディ部の該内側表面の少なくとも一部に隣接す る該一対の電極のうちの第２の電極と、を含む、一対の電極と、 を備えた、スペクトルエネルギー分配を放射する放電ランプ。 18．前記エンベロープの前記内部空間内に、硫黄含有物質、セレン含有物質、 及び該物質の組合せのうちの少なくとも１つである、スペクトルエネルギー放出 成分からなる充填材をさらに内包する、請求項17に記載の放電ランプ。 19．前記エンベロープの前記延長ステムに接続され、該エンベロープを該ステ ムの周囲に回転させる回転サブシステムをさらに備えた、請求項17に記載の放電 ランプ。 20．動作時に可視放射を提供するランプバルブであって、該ランプバルブは、 内部空間を規定する光透過性エンベロープであって、該エンベロープは、 上面と、底面と、該上面及び該底面のそれぞれの周に実質的に垂直に且つ それらの間に延びたカーブした側面と、を有する円筒形の外面を備えたボディ部 であって、該ボディ部の円柱中心軸で該上面と該底面との間に内側表面を有する 穴を規定する、ボディ部と、 延長中空ステムであって、該ステムは、該ステムの長さである軸を有して 該ボディ部の該上面に取り付けられ、該延長中空ステムの軸は、該ボディ部の円 柱中心軸と該ボディ部を通って規定される該穴とに整合される、ステムと、 を備えて、円筒トロイド形状の内部空間を規定する、エンベロープと、 硫黄含有物質、セレン含有物質、及び該物質の組合せのうちの少なくとも１つ であるスペクトルエネルギー放出成分からなる、該エンベロープ内部の充填材と 、 を備える、ランプバルブ。 21．前記エンベロープの前記ボディ部の前記カーブした側面の少なくとも一部 に隣接する第１の電極と、 該エンベロープの該ボディ部の前記内面の少なくとも一部に隣接する第 ２の電極と、 をさらに備えた、請求項20に記載のランプバルブ。 22．光透過性エンベロープであって、該エンベロープは、内部空間及び円筒形 外側表面を規定し、該内部空間は、硫黄含有物質、セレン含有物質、及び該物質 の組合せの少なくとも１つであるスペクトルエネルギー放出成分の充填材料を内 包する、エンベロープと、 電磁励起信号源と、 該電磁励起信号源に接続され、該エンベロープの該円筒形外側表面の外側に隣 接して配され、電磁エネルギーを該エンベロープの該内部空間に指向して該スペ クトルエネルギー放出成分を励起する１対の電極であって、該２つの電極の各々 は、該エンベロープの該円筒形外側表面に適合する凸状部分円筒形状の面を有し 、各電極の該面は、該エンベロープの該外側表面から所定の距離に接近して配置 され、該１対の電極が受ける該電磁エネルギーは、１GHz未満で且つ少なくとも1 0 MHzの周波数を有し、該１対の電極は、該エンベロープの内部空間に該内部空間 の容積１ccにつき200ワット未満の電磁パワーを接続する、１対の電極と、 該エンベロープに取り付けられた延長ステムと、 該エンベロープの該延長ステムに接続されて該エンベロープを該ステムの周囲 に回転させる回転サブシステムであって、該エンベロープの該回転は該接近して 配置された電極を用いて該エンベロープを冷却し、該接近して配置された電極は 、該電極が無い場合に該エンベロープの回転によって生じる大きな該エンベロー プの気流冷却を生じる、回転サブシステムと、 を備えた、スペクトルエネルギー分布を放射する放電ランプ。