金属蒸気セラミックショートランプ
【課題】本発明の課題は、毛管または毛管シール部のないセラミック放電ランプを提供し、このランプの動作温度をより高くし、純金属充填物に耐える高温のシール部を可能にすることである。
【解決手段】短い金属シールプラグを有する高輝度アーク放電ランプであって、このシールプラグは、一般的な毛管シールよりも高温で動作し、金属充填物を備えるランプを、毛管シールにおいて一般的なコールドスポット温度によって規定される蒸気圧よりも高い蒸気圧にすることができる。例えばハロゲンなどの腐食性の充填物質は除外される。このランプを始動するために亜鉛を使用することができる。
【解決手段】短い金属シールプラグを有する高輝度アーク放電ランプであって、このシールプラグは、一般的な毛管シールよりも高温で動作し、金属充填物を備えるランプを、毛管シールにおいて一般的なコールドスポット温度によって規定される蒸気圧よりも高い蒸気圧にすることができる。例えばハロゲンなどの腐食性の充填物質は除外される。このランプを始動するために亜鉛を使用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
発明の技術分野
本発明は、電気ランプおよび、とりわけ高輝度アーク放電電気ランプに関する。とりわけ本発明は、純金属充填物を備えるセラミック高輝度アーク放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
37 CFR 1.97 および 1.98 に基づいて開示された情報を含む関連分野の説明
セラミック高輝度アーク放電ランプは、強白色発光の良好な光源であり、プロジェクタおよび他のビーム形成装置には便利である。通常これらにはセラミックの本体が設けられている。この本体は円筒形または胴の膨らんだ形とすることができ、２つの毛管を有することができる。この毛管は軸に沿って長く延長しており、シール導入線を支えている。毛管の長さは、典型的には直径比で１０以上である。この長い毛管は、本体に近い高温の内側端部と、毛管先端部に近い低温の外側端部との間に大きな温度勾配を有する。金属の電極、すなわち一般的にタングステンの電極先端部である延長したロッドアセンブリと、モリブデンまたはサーメットとすることができる延長部分と、通常ニオブであるシール部分は、このニオブのシール部材に沿って、毛管の低温端部の方へとフリットシールされている。毛管は細長いため、必然的に軸方向に長いランプが形成されるが、この長いランプは小型プロジェクタなどといった容積の小さい装置に配置するのが困難である。したがって、毛管または毛管シール部のないセラミック放電ランプが必要とされる。
【０００３】
動作中は、HIDランプのシール温度は、最も弱い部材の融解温度より下に維持しなければならない。一般的に、この最も弱い部材はフリットシール部である。このフリットシール部のフリットは、この長い毛管に隣接するセラミック本体から離して配置することによって、低温に維持される。フリットの最高動作温度が、しばしばランプのコールドスポット温度を規定する。これにより動作中にランプ内で蒸発することができる物質が制限される。したがって、動作温度がより高いランプが必要である。
【０００４】
毛管に沿った熱の流れは、断面積の小さい部材を使用し、対流冷却または別の方法によって細長い毛管を介して熱を失うことにより熱が発散されることによって、熱的に阻止される。フリットを保護するために延長した毛管を介して電極が冷却されることについては、いくつかの問題がある。第1に、この毛管によってランプのサイズが大きくなるため、このランプを小型装置の中に配置することができないことである。第2の問題は、電極が冷却されるときの熱損失が、他ならぬ発光からのエネルギー損失であることである。この熱損失により、点火から完全状態への立ち上がり時間も長くなる。したがって、高温のシール部を備えるランプが必要である。
【０００５】
毛管内で電極アセンブリを取り囲んでいる残空間は、充填物質の蓄積場所として機能する。この蓄積場所は、放電用の充填物質を不均等に保持または供給することがあるか、または反応帯を提供することがある。この反応帯は、放電、電極アセンブリ、または管球容器の壁と相互作用して、望ましくない化合物を発生させる。管理されずにこの残空間に出入りする塩は、時間につれて変化するカラーシフトの原因となることがある。放電ランプのシール領域にある残空間を減らす、または取り除くことによって、このような影響を制限することが必要である。
【０００６】
純金属は一般的に、高輝度放電ランプで通常使用されるヨウ化塩よりも反応性があり、このため通常であれば、フリットシール物質と問題を引き起こすことだろう。本発明の目的は、純金属充填物に耐えるシール部を可能にすることである。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の要約
高輝度アーク放電ランプには、実質的にセラミック物質から形成された管球容器が設けられている。この管球容器は、内部表面を以て密閉容積を規定する壁を有している。この壁には少なくとも１つの通路が形成されており、この通路は、この密閉容積の内側表面から、壁の外側に向かって延長している。このランプは、少なくとも１つの伝導性電極アセンブリを有する。この伝導性電極アセンブリは、密閉容積の中に向かって延長しており、この密閉容積の外側と、シールプラグを介して電気的に接続されている。このシールプラグは金属のシール部を有しており、このシール部は、フリットを使用することなく通路を塞ぐために、通路内で密閉シールされている。このシールプラグは通常動作において、少なくとも８００℃を超える動作温度を有する。化学的充填物は、密閉容積の中に配置されており、８００℃から１０００℃で蒸発する１つ以上の純金属を含んでいる。この化学的充填物は、通常のランプ動作温度において金属のシール部と化学的に反応するいかなる非金属成分も含まない。２０℃で５ｋPaより大きい充填圧力を有する不活性充填ガスが使用される。
【実施例】
【０００８】
発明の詳細な説明
図１は、高輝度放電ランプ１０の概略断面図である。ランプ１０は、セラミック管球容器１２と、この管球容器１２に封入された１つまたは複数の電極アセンブリ３２，３３と、化学的充填物１６と、不活性充填ガスとを含む。
【０００９】
図２は、管球容器１２の概略断面図を示す。このセラミック管球容器１２は、種々異なるセラミックから形成されている。本発明の目的のために、ガラス、ハードガラス、および水晶はセラミックとは見なされず、その一方で、多結晶アルミナ、多結晶ジスプロシウム、イットリア、アルミニウム酸窒化物、アルミニウム窒化物、および類似の固体金属酸化物、および金属窒化物（およびこれらの混合物）は、セラミックと見なされる。有利なセラミックは、多結晶アルミナ（PCA）である。セラミック管球容器１２は、このセラミック管球容器が有する熱膨張率が、シール部３６，３７の熱膨張率と適合するように選択される。有利な管球容器１２は、内部表面２２を以て球状形の密閉容積２０を規定するように形成された壁１８を有する。有利な内部表面２２は角がなく、球状形となる。扁長球、扁円球、楕円体、または同様に内側に丸くなった表面も使用できる。角および割れ目を生じさせるコールドスポットを防ぐため、円筒形の管球容器の場合よりも、角のない面２２の方が有利である。壁１８は、平均厚さ２４を有する。有利な壁厚さ２４は、０．１mm以上、２．０mm以下であり、有利な厚さは約０．９mmである。本出願人は、この壁を０．４mmの厚さで製作したことがあり、より薄い壁を製作することもできるのだが、壁が薄い場合にはランプの寿命はより短くなる。この壁を２．０mmより厚く製作することもできるが、透過率は減少し、より厚い壁での熱量増加が問題となる。有利な密閉容積２０は、内径２６が１．０mmより大きく、４２．０mm以下であり、有利には７．９mmである。
【００１０】
壁１８は、第1通路２８と、類似の第2通路３８とを規定する。第1通路２８および第2通路３８は、ランプから密閉容積２０の外側へ延長している。第1通路２８は内径３０を有しており、この内径３０は、この第1通路がシールプラグ３２と圧縮嵌め合いを形成するように寸法設定されている。このため干渉シールを、シールプラグ３２と管球容器セラミック（PCA）との間の通路２８に沿って形成することができる。有利な通路２８および３８にはそれぞれ、肩部４１および４９が形成されており、シールプラグ３２，３３がそれぞれ軸に沿って挿入される。第1通路２８の低温内径３０は、シール部３６の相応する低温外径４２よりも、３から９％小さい（図３）。このことは、最後の焼結工程間に起こる焼きしまりのあいだに達成される（１８５０℃）。完全に焼結されたPCA部材からなる有利な通路２８は、シール部３６の対応する外径４２よりも７％小さい内径を有する。第2通路３８も同様に形成し、シールすることができる。円筒形の通路２８の長さ４０は、標準壁厚さ２４の０．８倍以上であり、標準壁厚さ２４の２倍以下である。有利には標準壁厚さの１．１１倍である。第2通路３８の軸方向の長さ４３も同様に短い。この比較的短い通路２８，３８は、毛管形状を有しておらず、また毛管シールにおいて典型的である冷却勾配も提供しない。それどころか、通路２８，３８の軸方向の長さ４０，４３は最小限である。ランプ動作中、通路２８，３８は、長さ４０、４３が比較的短く、金属シールプラグ３２，３３と直接熱接触しているから、近似的に同じ温度である。
【００１１】
図３は、シールプラグ３２の概略断面図を示す。通路２８はシールプラグ３２によってシールされており、このシールプラグは、電極３４とシール部３６を有する。有利なシール部３６は、直径４２および高さ４４を備える円筒体である。ある有利な実施形態では、直径４２および高さ４２は近似的に同じであった。内側には、電極シャフト３４を収容するために軸に沿って配向されたブラインドホールが形成されている。この電極シャフト３４は、高輝度放電ランプには一般的なものであり、ワイヤーラップまたはその他いかなる既知の先端部構造をも備えるタングステンシャフトとすることができる。この電極シャフトは軸に沿って延長しており、密閉容積２０内にさらされている。電極シャフト３４は、ブラインドホールに挿入されると、シール部３６と溶接されるか、または同様に接合される。シール部３６の外側に同様の導入線３５を挿入すると便利であり、これによりランプとの電気的または機械的な結合が可能となる。
【００１２】
図４は、第2シール部３７と第2電極シャフト３９とを備える第２シール電極アセンブリ３３を示す。第2シール部３７は、直径４３および高さ４５を備える円筒体とすることができる。ある有利な実施形態では、直径４３および高さ４５は近似的に同じであった。密閉容積２０を充填するために、第2シール部３７には貫通通路が形成されている。化学的充填物および充填ガスが密閉容積２０の中に入れられた後、第2シール部３７は、第2電極３９を挿入することによって閉鎖され、そして第2シール部３７と第2電極は溶接される、または同様に接合される。ここでもまた、有利な電極シャフト３９は、高輝度放電ランプには一般的なものであり、ワイヤーラップまたはその他いかなる既知の先端部構造をも備えるタングステンシャフトとすることができる。電極３９は、溶接中に位置が変わらないようにその場に固定することができる。この溶接は、あらゆる周知の手段、すなわちピンチング手段、シャフトを削って若干変形させ摩擦面干渉を形成する手段、または電極軸に対して垂直に停止ワイヤーを溶接する手段などによる。内側の複数の軸部分は、有利には同様の大きさおよび形であり、同様のワイヤーラップ端部を有する。有利な第2電極３９は、内側の軸を含む２つの部材からなる軸として形成されている。この内側の軸は、シール部の内側面から開始しており、ワイヤーラップ端部を支えている。内側の軸およびワイヤーラップ端部は、シール部通路を通るために充分に小さい一体的な外径を有しているから、この内側の軸およびワイヤーラップ端部を、このシール部通路を通して密閉容積の内部に出るように挿入することができる。
【００１３】
有利なシール部３６，３７は、管球容器の通路２８，３８にそれぞれ適合した外径４２、４３を備えるプラグであり、有利には全て円筒体である。シール部の直径４２、４３は、管球容器通路２８の、完全に焼結された内径３０，３１（低温）の方が若干小さくなるように選択されている。例えばシール部３６，３７の外径４２，４３のそれぞれ０．９１倍から０．９７倍であり、有利にはシール部外径４２，４３の０．９４倍である。有利なシール部３６，３７は、このシール部３６，３７の内側面から外側面まで、以下のような軸寸法４４，４５を有している。すなわちこの軸寸法は、平均壁厚さ２４と等倍から、平均壁厚さ２４の約４倍であり、有利には、平均壁厚さ２４の２倍より大きくはない。薄いシール部３６，３７は、それぞれヒートシンクとして機能するのではなく、より適切には、温度を維持するため、または周囲の管球容器の壁１８の平均動作温度以上に維持するためのものである。シールプラグ３２，３３は、フリットがないから毛管シールではなく、周囲の管球容器と近似的に等温となるように軸方向に薄くなっている。
【００１４】
シール部３６，３７は２つ以上の金属粉を混合して形成することができ、続いて加圧、焼結、熱間等方加圧、または別の方法によって焼きしめられる。例えば、一方の金属粉は、選択したセラミックよりも高い膨張率を有することができ、もう一方の金属粉は、このセラミックよりも低い膨張率を有することができる。有利なセラミックであるアルミナに関しては、モリブデン、タングステン、およびこれらの合金を含むグループから第1金属粉を選択し、クロム、チタン、バナジウム、およびこれらの合金を含むグループから第2金属粉を選択することができる。次にこの２つの金属粉は混合され、選択したセラミック管球容器物質のセラミック熱膨張率に近似した混合熱膨張率が得られる。とりわけ、セラミック熱膨張率と±４％より大きくは異ならない熱膨張率が得られるように、金属粉が混合される。
【００１５】
化学的充填物１６は、密閉容積２０に配置されており、電力を適用して光を放射するために励起することができる。有利な化学的充填物は１つ以上の純金属を含み、この純金属は、シールプラグ３２，３３が耐えることができる動作温度において充分な蒸気圧を有する。シールプラグ３２，３３は相対的に高温であるから、典型的なフリット融解温度以上、セラミック管球容器物質の焼結温度以下で充分に蒸発する純金属を含む充填物を使用することが可能となる。有利な化学的充填物１６は、以下のものを含むグループ、すなわちバリウム、カルシウム、インジウム、リチウム、水銀、カリウム、ナトリウム、タリウムおよび亜鉛を含むグループから選択される純金属単体または純金属の化合物を含む。他の純金属を特別な光源を製造するために用いることができる。例えば周期表からの他の金属は、IA、IIA、VA、VIA、VIIA、VIIIA、IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIBを含む族から、動作温度においてシールプラグと反応しない限り、使用することができる。例えば、マグネシウムは使用できるが、金属硫化物を形成することが予期される硫黄は使用されない。電圧を発生する添加物として水銀を用いると便利であるが、しかし水銀は、いくつかの使用法に対しては許容されないことがある。本発明の高温シール構造において特に有利には、ランプの電圧発生を助けるために、水銀の代わりに純粋な亜鉛を使用することができる。バリウム、カルシウム、セシウム、インジウム、リチウム、カリウム、ナトリウム、およびタリウムのうちの１つ以上と、亜鉛との充填化合物が有利である。化学的充填物１６は、ハロゲンと、ハロゲン化合物と、約１２００℃という通常のランプ動作温度において金属のシール部３６の成分と化学反応しうる別の化合物とを除いて選択される。充填物１６からハロゲンおよび別の反応性化合物を除く一方で、純金属を使用することによって、従来技術のようにPCAが化学的充填物に溶解することが阻止される。結果として、管球容器１２の内部の腐食は減少する。
【００１６】
密閉容積２０は不活性充填ガスも含む。有利な充填ガスは、アルゴン、クリプトン、またはキセノン、またはこれらの混合気である。２０℃でのこの充填ガス圧力は、１０Paから２MPa（２０気圧）の範囲とすることができる。有利な充填ガス圧力は、２０℃で約６０ｋPaである。有利な充填ガスはキセノンであり、キセノンは、１０ｋPa（０．１気気圧）よりも大きい低温充填圧力を有する。
【００１７】
ある実施形態では、セラミック管球容器はPCAからできており、１０００℃で熱膨張率８．３x１０-6／℃を有していた。シールプラグは、７１．０重量パーセントのモリブデンである第1成分からできていた。第2成分は、２９．０重量パーセントのバナジウムからできていた。モリブデン粉（７１．０％）をバナジウム（２９．０％）と混合した。次にこの２つの成分の混合物を、密閉気孔率９５％より高い密度になるまで加圧および焼結し、直径２．０mmの円筒形プラグの形状に機械加工し、軸方向の長さを２０．０ｍｍとした。するとこのプラグは、１０００℃で近似的に熱膨張率８．３x１０-6／℃を有し、これはPCAの熱膨張率と近似的に同じであった。直径０．６８mmおよび長さ２．２mmのタングステンシャフトは、このシールプラグの端部の上に溶接された。胴の膨らんだセラミック管球容器（ほぼ角のない丸い内部表面を有する回転楕円面）は、１０００℃のときの熱膨張率が８．３x１０-6／℃であるPCAからできており、適当な直径が２mmであるモリブデンバナジウムプラグに対して、シールするための焼結直径を備える円筒形通路を備えている。このプラグはこの円筒形通路に挿入され、それからこの２つの部材は互いに焼結される。第2通路も同様に形成されており、同様のプラグと電極によってシールされた。有利なシール工程は、第1シールプラグ（３２）と第2シール部（３７）を、それぞれ管球容器の通路でシールすることである。その後充填物１６が、第2シール部（３７）の中の開放通路を通って投入される。このアセンブリは、レーザー窓を有する圧力容器内に配置され、選択された不活性充填ガス（アルゴン、キセノン等）によって所期の低温充填圧力まで加圧される。電極シャフト（３９）は第2シール部（３７）に挿入される。レーザービームが窓を通して現れ、第2シール部（３７）と第2電極シャフト（３９）とを溶接し、密閉容積をシールする。有利な充填物は、低温圧力約５０ｋＰａにおいては、キセノン充填ガスとともに、ナトリウム、タリウム、インジウム、および水銀である。ある実施形態では、充填物は、およそ６．６４モルパーセントのインジウムと、４９．６４モルパーセントのナトリウムと、３８．０６モルパーセントの水銀と、５．６５モルパーセントのタリウムの化合物を含んだ。このランプは、外部赤道直径が９．７mmであり、外部軸長さは１２．６mmであった。電極端部の長さは、この管球容器の本体から、軸方向に２．０mm（プラグの内部面から電極先端部まで）であり、直径０．２５mmである。このランプは、１０００℃以上の温度で動作した。
【００１８】
図５から図８は、択一的な高輝度アーク放電ランプの断面図を示す。図５は、軸方向に配向されたシールプラグ５０，５２を備える、択一的な高輝度アーク放電ランプの断面図を示す。このシールプラグは、円筒形通路のそれぞれの端部に、階段突縁部５４，５６を有している。このT字形もしくは「シルクハット形」に形成されたプラグは、ランプ管球容器のボディにプラグを組み立て、配置するのに便利である。図６は、図５と同様の構成を備える択一的高輝度アーク放電ランプの断面図を示し、ここでは電極シャフト６２がシールプラグ６４を通って延長している。このシールプラグ６４は、階段突縁部６６から電極シャフト６２に沿って傾斜がつけられており、シール接合部を延長している。図６の円錐形状部分により、図１および図５のような隅肉溶接とは異なり、テーパー溶接にとって、先の細くなった領域を溶接することが容易になる。図７は、シールプラグ７０，７２を備える択一的高輝度放電ランプの断面図を示す。このシールプラグ７０，７２は管球容器の主軸からずれており、電極シャフト７４、７６は、この電極シャフトの先端部は管球容器のほぼ主軸上にあるにもかかわらず、管球容器の主軸に対して傾いている。図７は、２つの通路が正反対に向かい合う必要がないことを示している。それどころか複数の電極は、対極位置だけではなく、管球容器内で同じ緯度に配置することができる。図８は、シールプラグ８０，８２を備える択一的高輝度アーク放電ランプの断面図を示す。ここでは、このシールプラグ８０，８２の軸方向の厚さ８４は、管球容器の厚さ８６よりも薄い。第1電極部分８７，８９を、ブラインドホールによって支えるかわりに、シールプラグ８０のそれぞれの面に直接溶接することができる。図８は、プラグ８０の厚さが直径よりも小さい実施形態を示しており、プラグ８０は「コイン」のようなアスペクト比を有している。これは、モリブデンバナジウム物質のような混合金属物質をさほど使用しないので、経済的に魅力的である。
【００１９】
重要なことは、通常動作中のランプのシール温度を上げて、有利な充填物質の蒸発を可能にすること、およびシール領域内またはシール領域の周囲での、充填物の凝縮または充填物の隔離を防ぐことである。シール温度を上げるために、通路２８，３８とシール部３６，３７との間のシールはそれぞれ、フリットを用いては形成されない。フリットは、多数の混合物を備えた周知のガラス物質であり、セラミック管球容器と金属の電極との間の界面を溶接シールするために使用される。フリットは、典型的には約１６００℃である融点を有する。この融点は、セラミック管球容器の焼結温度よりも低く、金属の電極の軟化点よりも低い。さらにフリットは、比較的低い温度で、例えば７８０℃以下で、ランプの充填物質に化学反応する可能性がある。このような反応を減らし、この機械的なシール機構を維持するために、フリットは通常、フリットの融点以下の温度に保たれている。このことは、毛管シールでは、フリットを毛管の外側（低温）の端部に配置することによって達成される。毛管タイプのランプでは、毛管または近接領域がコールドスポットになるか、もしくはコールドスポットを含む。このコールドスポットの温度は、ランプの凝縮作用を決定する重要な決定要因である。毛管シールで使用されるフリット物質は、約７８０℃しか耐えることができないため、この温度によって、この毛管方式のランプの管球容器において蒸発可能なものが規定される。本発明の構造では、シール部はフリットを有していないため、より高い動作温度に耐えることができる。シールプラグ３２，３３の領域は、残りのランプ本体より高温にはならないとしても、近似的に同じ温度となり、コールドスポット温度は１０００℃以上に押し上げられる。このことは、従来の毛管ランプとは異なっている。なぜなら従来の毛管ランプでは、ホットスポットが一般的にランプ本体に沿っており、毛管領域は、たとえコールドスポットではないとしても、比較的低温となるからである。
【００２０】
本発明の構造の新しく便利な特徴は、シール領域（管球容器の壁１８とシールプラグ３２との接合部の領域）をより高い温度で動作できること、および、化学的充填物を、高温の密閉容積帯に押しやることができることである。この高温のシールプラグによって、充填物は、フリットの一般的な限界温度より高い温度で蒸発する物質を含むことが可能となる。例えば、純金属は、今やより高い温度で蒸発することができ、この純金属自身のそれぞれの光放射を、アークスペクトルに与えることができる。動作中は、シールプラグを取り囲む円筒形領域は、一般的には５０℃から１００℃だけ、ランプ管球容器の赤道領域よりも高温で動作する。４０Wで動作する場合、図１で示すように構成されたランプは、円筒形のシール領域が、１０３９℃の温度で、このシール領域にわたって５℃の差もなく動作することを示した。その一方で、管球容器の赤道領域は９７３℃の温度で動作した。ボディに沿った温度勾配は、管球容器とプラグとの間にある内部接合部から管球容器の赤道まで測定すると、距離５．８mm間で約６６℃、または１mmにつき約１１℃であった。管球容器の壁とランプ内側のシールプラグとの間の溶接接合部の測定温度は、より高いことが予期される。
【００２１】
本発明の構造では、フリットはシール部から取り除かれており、より高い温度の充填物質、およびより腐食性の強い純金属の充填物質を使用することができる。より高い温度で動作すると、より効率的な発光を達成することができる。目下のところ本発明の有利な実施形態であると考えられているものを図示、説明したが、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲を逸脱することなく種々異なる変更及び改良が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、高輝度放電ランプの概略断面図を示す。
【図２】図２は、高輝度放電ランプの管球容器の概略断面図を示す。
【図３】図３は、第1シールプラグの概略断面図を示す。
【図４】図４は、第2シールプラグの概略断面図を示す。
【図５】図５は、別の高輝度放電ランプの概略断面図を示す。
【図６】図６は、別の高輝度放電ランプの概略断面図を示す。
【図７】図７は、別の高輝度放電ランプの概略断面図を示す。
【図８】図８は、別の高輝度放電ランプの概略断面図を示す。
【技術分野】
【０００１】
背景技術
発明の技術分野
本発明は、電気ランプおよび、とりわけ高輝度アーク放電電気ランプに関する。とりわけ本発明は、純金属充填物を備えるセラミック高輝度アーク放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
37 CFR 1.97 および 1.98 に基づいて開示された情報を含む関連分野の説明
セラミック高輝度アーク放電ランプは、強白色発光の良好な光源であり、プロジェクタおよび他のビーム形成装置には便利である。通常これらにはセラミックの本体が設けられている。この本体は円筒形または胴の膨らんだ形とすることができ、２つの毛管を有することができる。この毛管は軸に沿って長く延長しており、シール導入線を支えている。毛管の長さは、典型的には直径比で１０以上である。この長い毛管は、本体に近い高温の内側端部と、毛管先端部に近い低温の外側端部との間に大きな温度勾配を有する。金属の電極、すなわち一般的にタングステンの電極先端部である延長したロッドアセンブリと、モリブデンまたはサーメットとすることができる延長部分と、通常ニオブであるシール部分は、このニオブのシール部材に沿って、毛管の低温端部の方へとフリットシールされている。毛管は細長いため、必然的に軸方向に長いランプが形成されるが、この長いランプは小型プロジェクタなどといった容積の小さい装置に配置するのが困難である。したがって、毛管または毛管シール部のないセラミック放電ランプが必要とされる。
【０００３】
動作中は、HIDランプのシール温度は、最も弱い部材の融解温度より下に維持しなければならない。一般的に、この最も弱い部材はフリットシール部である。このフリットシール部のフリットは、この長い毛管に隣接するセラミック本体から離して配置することによって、低温に維持される。フリットの最高動作温度が、しばしばランプのコールドスポット温度を規定する。これにより動作中にランプ内で蒸発することができる物質が制限される。したがって、動作温度がより高いランプが必要である。
【０００４】
毛管に沿った熱の流れは、断面積の小さい部材を使用し、対流冷却または別の方法によって細長い毛管を介して熱を失うことにより熱が発散されることによって、熱的に阻止される。フリットを保護するために延長した毛管を介して電極が冷却されることについては、いくつかの問題がある。第1に、この毛管によってランプのサイズが大きくなるため、このランプを小型装置の中に配置することができないことである。第2の問題は、電極が冷却されるときの熱損失が、他ならぬ発光からのエネルギー損失であることである。この熱損失により、点火から完全状態への立ち上がり時間も長くなる。したがって、高温のシール部を備えるランプが必要である。
【０００５】
毛管内で電極アセンブリを取り囲んでいる残空間は、充填物質の蓄積場所として機能する。この蓄積場所は、放電用の充填物質を不均等に保持または供給することがあるか、または反応帯を提供することがある。この反応帯は、放電、電極アセンブリ、または管球容器の壁と相互作用して、望ましくない化合物を発生させる。管理されずにこの残空間に出入りする塩は、時間につれて変化するカラーシフトの原因となることがある。放電ランプのシール領域にある残空間を減らす、または取り除くことによって、このような影響を制限することが必要である。
【０００６】
純金属は一般的に、高輝度放電ランプで通常使用されるヨウ化塩よりも反応性があり、このため通常であれば、フリットシール物質と問題を引き起こすことだろう。本発明の目的は、純金属充填物に耐えるシール部を可能にすることである。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の要約
高輝度アーク放電ランプには、実質的にセラミック物質から形成された管球容器が設けられている。この管球容器は、内部表面を以て密閉容積を規定する壁を有している。この壁には少なくとも１つの通路が形成されており、この通路は、この密閉容積の内側表面から、壁の外側に向かって延長している。このランプは、少なくとも１つの伝導性電極アセンブリを有する。この伝導性電極アセンブリは、密閉容積の中に向かって延長しており、この密閉容積の外側と、シールプラグを介して電気的に接続されている。このシールプラグは金属のシール部を有しており、このシール部は、フリットを使用することなく通路を塞ぐために、通路内で密閉シールされている。このシールプラグは通常動作において、少なくとも８００℃を超える動作温度を有する。化学的充填物は、密閉容積の中に配置されており、８００℃から１０００℃で蒸発する１つ以上の純金属を含んでいる。この化学的充填物は、通常のランプ動作温度において金属のシール部と化学的に反応するいかなる非金属成分も含まない。２０℃で５ｋPaより大きい充填圧力を有する不活性充填ガスが使用される。
【実施例】
【０００８】
発明の詳細な説明
図１は、高輝度放電ランプ１０の概略断面図である。ランプ１０は、セラミック管球容器１２と、この管球容器１２に封入された１つまたは複数の電極アセンブリ３２，３３と、化学的充填物１６と、不活性充填ガスとを含む。
【０００９】
図２は、管球容器１２の概略断面図を示す。このセラミック管球容器１２は、種々異なるセラミックから形成されている。本発明の目的のために、ガラス、ハードガラス、および水晶はセラミックとは見なされず、その一方で、多結晶アルミナ、多結晶ジスプロシウム、イットリア、アルミニウム酸窒化物、アルミニウム窒化物、および類似の固体金属酸化物、および金属窒化物（およびこれらの混合物）は、セラミックと見なされる。有利なセラミックは、多結晶アルミナ（PCA）である。セラミック管球容器１２は、このセラミック管球容器が有する熱膨張率が、シール部３６，３７の熱膨張率と適合するように選択される。有利な管球容器１２は、内部表面２２を以て球状形の密閉容積２０を規定するように形成された壁１８を有する。有利な内部表面２２は角がなく、球状形となる。扁長球、扁円球、楕円体、または同様に内側に丸くなった表面も使用できる。角および割れ目を生じさせるコールドスポットを防ぐため、円筒形の管球容器の場合よりも、角のない面２２の方が有利である。壁１８は、平均厚さ２４を有する。有利な壁厚さ２４は、０．１mm以上、２．０mm以下であり、有利な厚さは約０．９mmである。本出願人は、この壁を０．４mmの厚さで製作したことがあり、より薄い壁を製作することもできるのだが、壁が薄い場合にはランプの寿命はより短くなる。この壁を２．０mmより厚く製作することもできるが、透過率は減少し、より厚い壁での熱量増加が問題となる。有利な密閉容積２０は、内径２６が１．０mmより大きく、４２．０mm以下であり、有利には７．９mmである。
【００１０】
壁１８は、第1通路２８と、類似の第2通路３８とを規定する。第1通路２８および第2通路３８は、ランプから密閉容積２０の外側へ延長している。第1通路２８は内径３０を有しており、この内径３０は、この第1通路がシールプラグ３２と圧縮嵌め合いを形成するように寸法設定されている。このため干渉シールを、シールプラグ３２と管球容器セラミック（PCA）との間の通路２８に沿って形成することができる。有利な通路２８および３８にはそれぞれ、肩部４１および４９が形成されており、シールプラグ３２，３３がそれぞれ軸に沿って挿入される。第1通路２８の低温内径３０は、シール部３６の相応する低温外径４２よりも、３から９％小さい（図３）。このことは、最後の焼結工程間に起こる焼きしまりのあいだに達成される（１８５０℃）。完全に焼結されたPCA部材からなる有利な通路２８は、シール部３６の対応する外径４２よりも７％小さい内径を有する。第2通路３８も同様に形成し、シールすることができる。円筒形の通路２８の長さ４０は、標準壁厚さ２４の０．８倍以上であり、標準壁厚さ２４の２倍以下である。有利には標準壁厚さの１．１１倍である。第2通路３８の軸方向の長さ４３も同様に短い。この比較的短い通路２８，３８は、毛管形状を有しておらず、また毛管シールにおいて典型的である冷却勾配も提供しない。それどころか、通路２８，３８の軸方向の長さ４０，４３は最小限である。ランプ動作中、通路２８，３８は、長さ４０、４３が比較的短く、金属シールプラグ３２，３３と直接熱接触しているから、近似的に同じ温度である。
【００１１】
図３は、シールプラグ３２の概略断面図を示す。通路２８はシールプラグ３２によってシールされており、このシールプラグは、電極３４とシール部３６を有する。有利なシール部３６は、直径４２および高さ４４を備える円筒体である。ある有利な実施形態では、直径４２および高さ４２は近似的に同じであった。内側には、電極シャフト３４を収容するために軸に沿って配向されたブラインドホールが形成されている。この電極シャフト３４は、高輝度放電ランプには一般的なものであり、ワイヤーラップまたはその他いかなる既知の先端部構造をも備えるタングステンシャフトとすることができる。この電極シャフトは軸に沿って延長しており、密閉容積２０内にさらされている。電極シャフト３４は、ブラインドホールに挿入されると、シール部３６と溶接されるか、または同様に接合される。シール部３６の外側に同様の導入線３５を挿入すると便利であり、これによりランプとの電気的または機械的な結合が可能となる。
【００１２】
図４は、第2シール部３７と第2電極シャフト３９とを備える第２シール電極アセンブリ３３を示す。第2シール部３７は、直径４３および高さ４５を備える円筒体とすることができる。ある有利な実施形態では、直径４３および高さ４５は近似的に同じであった。密閉容積２０を充填するために、第2シール部３７には貫通通路が形成されている。化学的充填物および充填ガスが密閉容積２０の中に入れられた後、第2シール部３７は、第2電極３９を挿入することによって閉鎖され、そして第2シール部３７と第2電極は溶接される、または同様に接合される。ここでもまた、有利な電極シャフト３９は、高輝度放電ランプには一般的なものであり、ワイヤーラップまたはその他いかなる既知の先端部構造をも備えるタングステンシャフトとすることができる。電極３９は、溶接中に位置が変わらないようにその場に固定することができる。この溶接は、あらゆる周知の手段、すなわちピンチング手段、シャフトを削って若干変形させ摩擦面干渉を形成する手段、または電極軸に対して垂直に停止ワイヤーを溶接する手段などによる。内側の複数の軸部分は、有利には同様の大きさおよび形であり、同様のワイヤーラップ端部を有する。有利な第2電極３９は、内側の軸を含む２つの部材からなる軸として形成されている。この内側の軸は、シール部の内側面から開始しており、ワイヤーラップ端部を支えている。内側の軸およびワイヤーラップ端部は、シール部通路を通るために充分に小さい一体的な外径を有しているから、この内側の軸およびワイヤーラップ端部を、このシール部通路を通して密閉容積の内部に出るように挿入することができる。
【００１３】
有利なシール部３６，３７は、管球容器の通路２８，３８にそれぞれ適合した外径４２、４３を備えるプラグであり、有利には全て円筒体である。シール部の直径４２、４３は、管球容器通路２８の、完全に焼結された内径３０，３１（低温）の方が若干小さくなるように選択されている。例えばシール部３６，３７の外径４２，４３のそれぞれ０．９１倍から０．９７倍であり、有利にはシール部外径４２，４３の０．９４倍である。有利なシール部３６，３７は、このシール部３６，３７の内側面から外側面まで、以下のような軸寸法４４，４５を有している。すなわちこの軸寸法は、平均壁厚さ２４と等倍から、平均壁厚さ２４の約４倍であり、有利には、平均壁厚さ２４の２倍より大きくはない。薄いシール部３６，３７は、それぞれヒートシンクとして機能するのではなく、より適切には、温度を維持するため、または周囲の管球容器の壁１８の平均動作温度以上に維持するためのものである。シールプラグ３２，３３は、フリットがないから毛管シールではなく、周囲の管球容器と近似的に等温となるように軸方向に薄くなっている。
【００１４】
シール部３６，３７は２つ以上の金属粉を混合して形成することができ、続いて加圧、焼結、熱間等方加圧、または別の方法によって焼きしめられる。例えば、一方の金属粉は、選択したセラミックよりも高い膨張率を有することができ、もう一方の金属粉は、このセラミックよりも低い膨張率を有することができる。有利なセラミックであるアルミナに関しては、モリブデン、タングステン、およびこれらの合金を含むグループから第1金属粉を選択し、クロム、チタン、バナジウム、およびこれらの合金を含むグループから第2金属粉を選択することができる。次にこの２つの金属粉は混合され、選択したセラミック管球容器物質のセラミック熱膨張率に近似した混合熱膨張率が得られる。とりわけ、セラミック熱膨張率と±４％より大きくは異ならない熱膨張率が得られるように、金属粉が混合される。
【００１５】
化学的充填物１６は、密閉容積２０に配置されており、電力を適用して光を放射するために励起することができる。有利な化学的充填物は１つ以上の純金属を含み、この純金属は、シールプラグ３２，３３が耐えることができる動作温度において充分な蒸気圧を有する。シールプラグ３２，３３は相対的に高温であるから、典型的なフリット融解温度以上、セラミック管球容器物質の焼結温度以下で充分に蒸発する純金属を含む充填物を使用することが可能となる。有利な化学的充填物１６は、以下のものを含むグループ、すなわちバリウム、カルシウム、インジウム、リチウム、水銀、カリウム、ナトリウム、タリウムおよび亜鉛を含むグループから選択される純金属単体または純金属の化合物を含む。他の純金属を特別な光源を製造するために用いることができる。例えば周期表からの他の金属は、IA、IIA、VA、VIA、VIIA、VIIIA、IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIBを含む族から、動作温度においてシールプラグと反応しない限り、使用することができる。例えば、マグネシウムは使用できるが、金属硫化物を形成することが予期される硫黄は使用されない。電圧を発生する添加物として水銀を用いると便利であるが、しかし水銀は、いくつかの使用法に対しては許容されないことがある。本発明の高温シール構造において特に有利には、ランプの電圧発生を助けるために、水銀の代わりに純粋な亜鉛を使用することができる。バリウム、カルシウム、セシウム、インジウム、リチウム、カリウム、ナトリウム、およびタリウムのうちの１つ以上と、亜鉛との充填化合物が有利である。化学的充填物１６は、ハロゲンと、ハロゲン化合物と、約１２００℃という通常のランプ動作温度において金属のシール部３６の成分と化学反応しうる別の化合物とを除いて選択される。充填物１６からハロゲンおよび別の反応性化合物を除く一方で、純金属を使用することによって、従来技術のようにPCAが化学的充填物に溶解することが阻止される。結果として、管球容器１２の内部の腐食は減少する。
【００１６】
密閉容積２０は不活性充填ガスも含む。有利な充填ガスは、アルゴン、クリプトン、またはキセノン、またはこれらの混合気である。２０℃でのこの充填ガス圧力は、１０Paから２MPa（２０気圧）の範囲とすることができる。有利な充填ガス圧力は、２０℃で約６０ｋPaである。有利な充填ガスはキセノンであり、キセノンは、１０ｋPa（０．１気気圧）よりも大きい低温充填圧力を有する。
【００１７】
ある実施形態では、セラミック管球容器はPCAからできており、１０００℃で熱膨張率８．３x１０-6／℃を有していた。シールプラグは、７１．０重量パーセントのモリブデンである第1成分からできていた。第2成分は、２９．０重量パーセントのバナジウムからできていた。モリブデン粉（７１．０％）をバナジウム（２９．０％）と混合した。次にこの２つの成分の混合物を、密閉気孔率９５％より高い密度になるまで加圧および焼結し、直径２．０mmの円筒形プラグの形状に機械加工し、軸方向の長さを２０．０ｍｍとした。するとこのプラグは、１０００℃で近似的に熱膨張率８．３x１０-6／℃を有し、これはPCAの熱膨張率と近似的に同じであった。直径０．６８mmおよび長さ２．２mmのタングステンシャフトは、このシールプラグの端部の上に溶接された。胴の膨らんだセラミック管球容器（ほぼ角のない丸い内部表面を有する回転楕円面）は、１０００℃のときの熱膨張率が８．３x１０-6／℃であるPCAからできており、適当な直径が２mmであるモリブデンバナジウムプラグに対して、シールするための焼結直径を備える円筒形通路を備えている。このプラグはこの円筒形通路に挿入され、それからこの２つの部材は互いに焼結される。第2通路も同様に形成されており、同様のプラグと電極によってシールされた。有利なシール工程は、第1シールプラグ（３２）と第2シール部（３７）を、それぞれ管球容器の通路でシールすることである。その後充填物１６が、第2シール部（３７）の中の開放通路を通って投入される。このアセンブリは、レーザー窓を有する圧力容器内に配置され、選択された不活性充填ガス（アルゴン、キセノン等）によって所期の低温充填圧力まで加圧される。電極シャフト（３９）は第2シール部（３７）に挿入される。レーザービームが窓を通して現れ、第2シール部（３７）と第2電極シャフト（３９）とを溶接し、密閉容積をシールする。有利な充填物は、低温圧力約５０ｋＰａにおいては、キセノン充填ガスとともに、ナトリウム、タリウム、インジウム、および水銀である。ある実施形態では、充填物は、およそ６．６４モルパーセントのインジウムと、４９．６４モルパーセントのナトリウムと、３８．０６モルパーセントの水銀と、５．６５モルパーセントのタリウムの化合物を含んだ。このランプは、外部赤道直径が９．７mmであり、外部軸長さは１２．６mmであった。電極端部の長さは、この管球容器の本体から、軸方向に２．０mm（プラグの内部面から電極先端部まで）であり、直径０．２５mmである。このランプは、１０００℃以上の温度で動作した。
【００１８】
図５から図８は、択一的な高輝度アーク放電ランプの断面図を示す。図５は、軸方向に配向されたシールプラグ５０，５２を備える、択一的な高輝度アーク放電ランプの断面図を示す。このシールプラグは、円筒形通路のそれぞれの端部に、階段突縁部５４，５６を有している。このT字形もしくは「シルクハット形」に形成されたプラグは、ランプ管球容器のボディにプラグを組み立て、配置するのに便利である。図６は、図５と同様の構成を備える択一的高輝度アーク放電ランプの断面図を示し、ここでは電極シャフト６２がシールプラグ６４を通って延長している。このシールプラグ６４は、階段突縁部６６から電極シャフト６２に沿って傾斜がつけられており、シール接合部を延長している。図６の円錐形状部分により、図１および図５のような隅肉溶接とは異なり、テーパー溶接にとって、先の細くなった領域を溶接することが容易になる。図７は、シールプラグ７０，７２を備える択一的高輝度放電ランプの断面図を示す。このシールプラグ７０，７２は管球容器の主軸からずれており、電極シャフト７４、７６は、この電極シャフトの先端部は管球容器のほぼ主軸上にあるにもかかわらず、管球容器の主軸に対して傾いている。図７は、２つの通路が正反対に向かい合う必要がないことを示している。それどころか複数の電極は、対極位置だけではなく、管球容器内で同じ緯度に配置することができる。図８は、シールプラグ８０，８２を備える択一的高輝度アーク放電ランプの断面図を示す。ここでは、このシールプラグ８０，８２の軸方向の厚さ８４は、管球容器の厚さ８６よりも薄い。第1電極部分８７，８９を、ブラインドホールによって支えるかわりに、シールプラグ８０のそれぞれの面に直接溶接することができる。図８は、プラグ８０の厚さが直径よりも小さい実施形態を示しており、プラグ８０は「コイン」のようなアスペクト比を有している。これは、モリブデンバナジウム物質のような混合金属物質をさほど使用しないので、経済的に魅力的である。
【００１９】
重要なことは、通常動作中のランプのシール温度を上げて、有利な充填物質の蒸発を可能にすること、およびシール領域内またはシール領域の周囲での、充填物の凝縮または充填物の隔離を防ぐことである。シール温度を上げるために、通路２８，３８とシール部３６，３７との間のシールはそれぞれ、フリットを用いては形成されない。フリットは、多数の混合物を備えた周知のガラス物質であり、セラミック管球容器と金属の電極との間の界面を溶接シールするために使用される。フリットは、典型的には約１６００℃である融点を有する。この融点は、セラミック管球容器の焼結温度よりも低く、金属の電極の軟化点よりも低い。さらにフリットは、比較的低い温度で、例えば７８０℃以下で、ランプの充填物質に化学反応する可能性がある。このような反応を減らし、この機械的なシール機構を維持するために、フリットは通常、フリットの融点以下の温度に保たれている。このことは、毛管シールでは、フリットを毛管の外側（低温）の端部に配置することによって達成される。毛管タイプのランプでは、毛管または近接領域がコールドスポットになるか、もしくはコールドスポットを含む。このコールドスポットの温度は、ランプの凝縮作用を決定する重要な決定要因である。毛管シールで使用されるフリット物質は、約７８０℃しか耐えることができないため、この温度によって、この毛管方式のランプの管球容器において蒸発可能なものが規定される。本発明の構造では、シール部はフリットを有していないため、より高い動作温度に耐えることができる。シールプラグ３２，３３の領域は、残りのランプ本体より高温にはならないとしても、近似的に同じ温度となり、コールドスポット温度は１０００℃以上に押し上げられる。このことは、従来の毛管ランプとは異なっている。なぜなら従来の毛管ランプでは、ホットスポットが一般的にランプ本体に沿っており、毛管領域は、たとえコールドスポットではないとしても、比較的低温となるからである。
【００２０】
本発明の構造の新しく便利な特徴は、シール領域（管球容器の壁１８とシールプラグ３２との接合部の領域）をより高い温度で動作できること、および、化学的充填物を、高温の密閉容積帯に押しやることができることである。この高温のシールプラグによって、充填物は、フリットの一般的な限界温度より高い温度で蒸発する物質を含むことが可能となる。例えば、純金属は、今やより高い温度で蒸発することができ、この純金属自身のそれぞれの光放射を、アークスペクトルに与えることができる。動作中は、シールプラグを取り囲む円筒形領域は、一般的には５０℃から１００℃だけ、ランプ管球容器の赤道領域よりも高温で動作する。４０Wで動作する場合、図１で示すように構成されたランプは、円筒形のシール領域が、１０３９℃の温度で、このシール領域にわたって５℃の差もなく動作することを示した。その一方で、管球容器の赤道領域は９７３℃の温度で動作した。ボディに沿った温度勾配は、管球容器とプラグとの間にある内部接合部から管球容器の赤道まで測定すると、距離５．８mm間で約６６℃、または１mmにつき約１１℃であった。管球容器の壁とランプ内側のシールプラグとの間の溶接接合部の測定温度は、より高いことが予期される。
【００２１】
本発明の構造では、フリットはシール部から取り除かれており、より高い温度の充填物質、およびより腐食性の強い純金属の充填物質を使用することができる。より高い温度で動作すると、より効率的な発光を達成することができる。目下のところ本発明の有利な実施形態であると考えられているものを図示、説明したが、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲を逸脱することなく種々異なる変更及び改良が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、高輝度放電ランプの概略断面図を示す。
【図２】図２は、高輝度放電ランプの管球容器の概略断面図を示す。
【図３】図３は、第1シールプラグの概略断面図を示す。
【図４】図４は、第2シールプラグの概略断面図を示す。
【図５】図５は、別の高輝度放電ランプの概略断面図を示す。
【図６】図６は、別の高輝度放電ランプの概略断面図を示す。
【図７】図７は、別の高輝度放電ランプの概略断面図を示す。
【図８】図８は、別の高輝度放電ランプの概略断面図を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高輝度アーク放電ランプにおいて、管球容器と、少なくとも１つの伝導性電極と、化学的充填物と、不活性充填ガスとを備えており、
前記管球容器は、実質的にセラミック物質から形成されており、内部表面を以て密閉容積を規定する壁を有しており、
該壁には少なくとも１つの通路が形成されており、
該通路は、密閉容積の内側表面から前記壁の外側に向かって延長しており、
前記伝導性電極は、前記密閉容積の中に向かって延長しており、該密閉容積の外側と、シールプラグを介して電気的に接続されており、
該シールプラグは金属のシール部を有しており、
該シール部は、フリットを使用することなく前記通路を塞ぐために、前記通路内で溶接シールされており、
前記シールプラグは通常動作において、少なくとも８００℃を超える動作温度を有しており、
前記化学的充填物は、前記密閉容積の中に配置されており、８００℃から１０００℃でのアーク放電作用に耐えるのに適した蒸気圧を有する１つ以上の純金属を含んでおり、
前記化学的充填物は、通常のランプ動作における温度で金属のシール部と化学的に反応するいかなる非金属成分も含まず、
前記不活性充填ガスは、２０℃で５ｋPaより大きい充填圧力を有する、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項２】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記金属のシール部の軸方向の長さは、平均壁厚さの４倍である、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項３】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記シール部は、ランプの通常動作中、ランプの前記管球容器の平均動作温度を超える動作温度を有する、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項４】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記金属のシール部の熱膨張率は、前記管球容器の熱膨張率の±４％以内である、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項５】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記管球容器は、角のない内部表面を有する、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項６】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記化学的充填物は、IA、IIA、VA、VIA、VIIA、VIIIA、IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIBを含む周期表の元素属から選択される純金属を含む、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項７】
高輝度アーク放電ランプにおいて、管球容器と、少なくとも１つの伝導性電極と、化学的充填物と、不活性充填ガスとを備えており、
前記管球容器は、実質的にセラミック物質から形成されており、密閉容積を規定する内部表面を有する壁を有しており、
前記内部表面は角がなく、
前記壁は、平均壁厚さを規定し、
前記壁には少なくとも１つの通路が形成されており、
該通路は、前記密閉容積の内側表面から前記壁の外側に向かって延長しており、
前記通路の軸方向の長さは、前記平均壁厚さの２倍より短く、
前記伝導性電極は、前記密閉容積の中に向かって延びており、該密閉容積の外側と、シールプラグを介して電気的に接続されており、
該シールプラグは金属のシール部を有しており、
該シール部は、フリットを使用することなく前記通路を塞ぐために、前記通路内で溶接シールされており、
前記シールプラグは通常動作において、少なくとも８００℃を超える動作温度を有しており、
前記化学的充填物は、前記密閉容積の中に配置されており、
前記化学的充填物は、通常のランプ動作における温度で金属のシール部と化学的に反応するいかなる非金属成分も含まず、
前記化学的充填物は、アルミニウム、アンチモニン、砒素、バリウム、セシウム、インジウム、リチウム、マグネシウム、水銀、カリウム、ナトリウム、ストロンチウム、テルル、タリウム、亜鉛を含むグループから選択される純金属を含み、
前記不活性充填ガスは、２０℃で５ｋPaより大きい充填圧力を有する、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項８】
請求項７記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記化学的充填物は、バリウム、セシウム、インジウム、リチウム、水銀、カリウム、ナトリウム、タリウム、亜鉛を含むグループから選択される純金属を少なくとも１つ含む、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項９】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記化学的充填物は亜鉛と、バリウム、セシウム、インジウム、リチウム、水銀、カリウム、ナトリウム、タリウム、を含むグループから選択される純金属の少なくとも１つとを含む、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項１０】
請求項７記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記金属のシール部の熱膨張率は、前記管球容器の熱膨張率の±４％以内であるように適合されている、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項１１】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記シール部は、第1金属と第2金属の混合物であり、ランプ動作時において、
第1金属の熱膨張率は、前記管球容器セラミックの熱膨張率より低く、
第2金属の熱膨張率は、前記管球容器セラミックの熱膨張率より高い、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項１２】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記化学的充填物は、いかなるハロゲンまたはハロゲン化合物も含まない、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項１３】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記化学的充填物は、約６．６４モルパーセントのインジウムと、約４９．６４モルパーセントのナトリウムと、約３８．０６モルパーセントの水銀と、約５．６５モルパーセントのタリウムとの混合気を含む、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項１４】
高輝度高圧放電ランプの動作方法において
ａ）フリットのない電極シールを備える高圧セラミック放電ランプの管球容器を準備し、
ただし前記電極シールは、セラミック管球容器と結合した金属のシール部を有しており、
ｂ）前記ランプを、前記金属のシール部が管球容器の平均温度を超える温度を有するように動作させる、
ことを特徴とする高輝度高圧放電ランプの動作方法。
【請求項１】
高輝度アーク放電ランプにおいて、管球容器と、少なくとも１つの伝導性電極と、化学的充填物と、不活性充填ガスとを備えており、
前記管球容器は、実質的にセラミック物質から形成されており、内部表面を以て密閉容積を規定する壁を有しており、
該壁には少なくとも１つの通路が形成されており、
該通路は、密閉容積の内側表面から前記壁の外側に向かって延長しており、
前記伝導性電極は、前記密閉容積の中に向かって延長しており、該密閉容積の外側と、シールプラグを介して電気的に接続されており、
該シールプラグは金属のシール部を有しており、
該シール部は、フリットを使用することなく前記通路を塞ぐために、前記通路内で溶接シールされており、
前記シールプラグは通常動作において、少なくとも８００℃を超える動作温度を有しており、
前記化学的充填物は、前記密閉容積の中に配置されており、８００℃から１０００℃でのアーク放電作用に耐えるのに適した蒸気圧を有する１つ以上の純金属を含んでおり、
前記化学的充填物は、通常のランプ動作における温度で金属のシール部と化学的に反応するいかなる非金属成分も含まず、
前記不活性充填ガスは、２０℃で５ｋPaより大きい充填圧力を有する、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項２】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記金属のシール部の軸方向の長さは、平均壁厚さの４倍である、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項３】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記シール部は、ランプの通常動作中、ランプの前記管球容器の平均動作温度を超える動作温度を有する、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項４】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記金属のシール部の熱膨張率は、前記管球容器の熱膨張率の±４％以内である、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項５】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記管球容器は、角のない内部表面を有する、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項６】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記化学的充填物は、IA、IIA、VA、VIA、VIIA、VIIIA、IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIBを含む周期表の元素属から選択される純金属を含む、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項７】
高輝度アーク放電ランプにおいて、管球容器と、少なくとも１つの伝導性電極と、化学的充填物と、不活性充填ガスとを備えており、
前記管球容器は、実質的にセラミック物質から形成されており、密閉容積を規定する内部表面を有する壁を有しており、
前記内部表面は角がなく、
前記壁は、平均壁厚さを規定し、
前記壁には少なくとも１つの通路が形成されており、
該通路は、前記密閉容積の内側表面から前記壁の外側に向かって延長しており、
前記通路の軸方向の長さは、前記平均壁厚さの２倍より短く、
前記伝導性電極は、前記密閉容積の中に向かって延びており、該密閉容積の外側と、シールプラグを介して電気的に接続されており、
該シールプラグは金属のシール部を有しており、
該シール部は、フリットを使用することなく前記通路を塞ぐために、前記通路内で溶接シールされており、
前記シールプラグは通常動作において、少なくとも８００℃を超える動作温度を有しており、
前記化学的充填物は、前記密閉容積の中に配置されており、
前記化学的充填物は、通常のランプ動作における温度で金属のシール部と化学的に反応するいかなる非金属成分も含まず、
前記化学的充填物は、アルミニウム、アンチモニン、砒素、バリウム、セシウム、インジウム、リチウム、マグネシウム、水銀、カリウム、ナトリウム、ストロンチウム、テルル、タリウム、亜鉛を含むグループから選択される純金属を含み、
前記不活性充填ガスは、２０℃で５ｋPaより大きい充填圧力を有する、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項８】
請求項７記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記化学的充填物は、バリウム、セシウム、インジウム、リチウム、水銀、カリウム、ナトリウム、タリウム、亜鉛を含むグループから選択される純金属を少なくとも１つ含む、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項９】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記化学的充填物は亜鉛と、バリウム、セシウム、インジウム、リチウム、水銀、カリウム、ナトリウム、タリウム、を含むグループから選択される純金属の少なくとも１つとを含む、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項１０】
請求項７記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記金属のシール部の熱膨張率は、前記管球容器の熱膨張率の±４％以内であるように適合されている、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項１１】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記シール部は、第1金属と第2金属の混合物であり、ランプ動作時において、
第1金属の熱膨張率は、前記管球容器セラミックの熱膨張率より低く、
第2金属の熱膨張率は、前記管球容器セラミックの熱膨張率より高い、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項１２】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記化学的充填物は、いかなるハロゲンまたはハロゲン化合物も含まない、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項１３】
請求項１記載の高輝度アーク放電ランプにおいて、
前記化学的充填物は、約６．６４モルパーセントのインジウムと、約４９．６４モルパーセントのナトリウムと、約３８．０６モルパーセントの水銀と、約５．６５モルパーセントのタリウムとの混合気を含む、
ことを特徴とする高輝度アーク放電ランプ。
【請求項１４】
高輝度高圧放電ランプの動作方法において
ａ）フリットのない電極シールを備える高圧セラミック放電ランプの管球容器を準備し、
ただし前記電極シールは、セラミック管球容器と結合した金属のシール部を有しており、
ｂ）前記ランプを、前記金属のシール部が管球容器の平均温度を超える温度を有するように動作させる、
ことを特徴とする高輝度高圧放電ランプの動作方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−５４５８８（Ｐ２００９−５４５８８Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−２１７６１０（Ｐ２００８−２１７６１０）
【出願日】平成２０年８月２７日（２００８．８．２７）
【出願人】（５９６１０４１３１）オスラム シルヴェニア インコーポレイテッド (72)
【氏名又は名称原語表記】ＯＳＲＡＭ ＳＹＬＶＡＮＩＡ Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】１００ Ｅｎｄｉｃｏｔｔ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｄａｎｖｅｒｓ， Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ ０１９２３， ＵＳＡ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１７６１０（Ｐ２００８−２１７６１０）
【出願日】平成２０年８月２７日（２００８．８．２７）
【出願人】（５９６１０４１３１）オスラム シルヴェニア インコーポレイテッド (72)
【氏名又は名称原語表記】ＯＳＲＡＭ ＳＹＬＶＡＮＩＡ Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】１００ Ｅｎｄｉｃｏｔｔ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｄａｎｖｅｒｓ， Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ ０１９２３， ＵＳＡ
【Ｆターム（参考）】
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