(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a) 内部空間を取り囲んでいる光透過材からなるエンベロープと、
(b) 前記内部空間内に設けられ、電流が流されると光を発生する光発生手段と、
(c) 前記内部空間内に突出し、前記光発生手段に電流を供給する導電性リード線構造と、
(d) 前記リード線構造を取り囲み、該リード線構造に対して密閉されたガラス質材料の本体部であって、該本体部は圧縮成形して焼結されたガラス質材料の粒子から形成され、前記エンベロープに挿入され、前記内部空間と連通している前記エンベロープの開口部を通って延出する本体部と、
(e) 前記リード線構造と前記本体部との間に配設され、(e1)多孔性金属構造にガラス質材料を浸透させる又は、(e2-1)ガラス質材料と金属材料との混合物を浸漬する、(e2-2)ブラシ塗り、若しくは(e2-3)浴中への引き通し、のいずれかにより積層して形成することにより作成された、ガラス質材料と金属を組み合わせた材料により形成されたスリーブと、
(f) 前記本体部の挿入後に前記エンベロープと前記本体部とを熔着密閉する密閉部と
を有するランプ。
【請求項２】
ガラス質材料の前記本体部は前記内部空間に面する内端部を有し、該内端部は凹形立体形状を有している請求項１に記載のランプ。
【請求項３】
前記導電性リード線構造の金属とほぼ同じ熱膨張係数を有する金属がガラス質材料の前記本体部内に入れられ、前記金属の濃度が前記界面領域におけるよりも前記導電性リード線構造付近の領域において高くなるように前記金属が前記本体部内に分布されている請求項１又は２に記載のランプ。
【請求項４】
前記スリーブは複数の層を有し、これらの層の１つの材料はガラス質材料と金属を組み合わせたものであり、金属の濃度はガラス質材料の前記本体部に隣接する層におけるよりも前記リード線構造に隣接する層において高くなっている請求項１又は２に記載のランプ。
【請求項５】
前記スリーブは前記リード線構造の周りに多孔性金属構造を設け、該多孔性金属構造にガラス質材料を浸透させることによって形成される請求項１又は２に記載のランプ。
【請求項６】
(a) 前記光発生手段はアークを発生することにより光を発生する一対の間隔をあけて設けられた電極先端を有し、
(b) 前記電極先端の一方を前記導電性リード線構造上に支持する手段を有する請求項１乃至５のいずれかに記載のランプ。
【請求項７】
(a) 前記光発生手段は前記導電性リード線構造を通る電流によって励起されて光を発生するフィラメントを有し、該フィラメントは２つの端部を有し、
(b) 前記フィラメントの端部の一方を前記導電性リード線構造の内端部に接続する手段を有する請求項１乃至５のいずれかに記載のランプ。
【請求項８】
(a) 前記光発生手段は一対の間隔をあけて設けられた電極先端であって、光を発生させるに際し、該一対の電極先端の間には電流が流れる一対の電極先端を備え、
(b) 前記導電性リード線構造上は、前記一対の電極先端に夫々接続するリード部材を備え、
(c) 前記本体部は、前記リード部材を取り囲み、密閉している
請求項１乃至５のいずれかに記載のランプ。
【請求項９】
前記本体部内に入れられる前記導電性リード線構造の金属とほぼ同じ熱膨張係数を有する金属は、モリブデンまたはタングステンである請求項１記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、（ｉ）光を発生する内部空間を囲んでいるガラス質の光透過材からなるエンベロープ、（ｉｉ）前記内部空間内に突出している導電性金属のリード線構造、および（ｉｉｉ）前記エンベロープ上に前記リード線構造を支持し、該リード線構造とエンベロープとの間に密閉部（すなわちシール）を形成する手段を有するランプに関する。また、本発明は、このようなランプを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述したタイプのあるランプにおいては、光発生手段がランプのエンベロープ内の所定の位置に正確に設置されることが重要である。例えば、メタルハライド放電ランプにおいては、間隔をあけて設けられている電極の先端間に発生するアークによって光が発生するが、適切なエンベロープまたはアーク管温度分布および所望の光学特性、寿命およびルーメン出力を達成するために、電極の先端は互いにおよびエンベロープに対して正確に配置しなければならない。電極の先端は、エンベロープの開口部を通って延在しているリード線上に電極を支持することによって位置ぎめされ、密閉部はエンベロープでリード線を支持し、かつこの領域における漏洩を防止するために、エンベロープとリード線との間に形成される。この密閉部はピンチシールすなわちはさみつぶし密閉型またはシュリンクシールすなわち収縮密閉型のものである。
【０００３】
電極先端の正確な位置決めを達成する１つの障害は、リード線および電極の先端を所望の正確な位置から変位させるようなエンベロープの密閉領域の歪みを発生することなく密閉部を形成することが困難であることにある。本発明は、例えば放電ランプの場合には電極先端であるような光発生手段の正確な位置決めを達成するリード線用密閉および支持構造を提供することに関する。
【０００４】
電極先端を正確に位置決めすることが必要であることに加えて、色分解、寿命および品質の要求条件を満足するために、光透過エンベロープの内部の形状寸法（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を精密な設計許容差に抑える必要がある。エンベロープの密閉領域の歪みを発生することなくリード線の周りに密閉部を形成する上述した困難さは、エンベロープに必要な正確な内部の形状寸法を達成する障害になっている。本発明は、エンベロープの所望の正確な内部の形状寸法の達成を容易にするリード線用の密閉および支持構造を提供することに関する。
【０００５】
また、本発明は、光発生手段の正確な位置決めおよびエンベロープの内部の形状寸法の正確な制御を行うことができる密閉および支持構造を構成する方法を提供することに関する。
また、本発明は、フィラメントチャンバ内に１つ以上のハロゲンおよびタングステンフィラメントを有する例えばダブルエンド型ハロゲンランプのようなフィラメント型ランプに適用することができる。このフィラメントチャンバの表面には可視光線を透過するが、赤外線をフィラメントへ反射するコーティング、すなわちフィルタが設けられている。このようなランプは、コーティングによってフィラメントに反射された赤外線を、コーティングを透過する可視光線に最大限に変換することを達成するために、フィラメントチャンバの光軸に沿ってフィラメントを半径方向に正確にそろえることを必要とする。この種のランプは米国特許第４，９４２，３３１号に開示されている。
【０００６】
【発明の概要】
本発明のランプは、（ａ）光が発生する内部空間を囲んでいるガラス質の光透過材からなる管状エンベロープ、および（ｂ）前記内部空間内に突出している導電性リード線構造を有する。一緒に圧密化され焼結されたガラス質材料の粒子から形成されるガラス質材料の本体部が前記リード線構造を取り囲んで密閉している。この本体部は前記内部空間に連通しているエンベロープの開口部を通って延在している。気密密閉部が前記エンベロープと前記本体部との間の界面領域において該エンベロープと本体部との間に形成されている。
【０００７】
本発明を実施したダブルエンド型放電ランプにおいては、導電性リード線構造の内側端部が放電ランプの電極先端を支持している。本発明を実施したダブルエンド型フィラメントランプでは、導電性リード線構造はランプのフィラメントの一端に適切に取り付けられた内端部を備えている。
本発明の一形態においては、前記導電性リード線構造の金属とほぼ同じ熱膨張係数を有する金属がガラス質材料からなる本体部内に入れられて、該本体部内に分布されている。この形態の一実施例では、前記金属の濃度は前記界面領域におけるよりも導電性リード線構造の領域において高くなっている。
【０００８】
本ランプの他の特徴は、焼結された本体部が前記内部空間に面し、かつ前記内部空間の境界を形成しているエンベロープの取り囲み部分と円滑に合体する凹面形状を有する内端部を有していることである。
本発明の方法を実施する一形態においては、リード線構造とガラス質の本体部をサブアセンブリとして構成し、リード線構造の周りにガラス質材料からなる粒子を圧縮成形して、リード線構造を取り囲んでいる成形体（ｃｏｍｐａｃｔ  ）を形成し、それからこの成形体を焼結する。それから、この結果のサブアセンブリをエンベロープの開口部に挿入し、次にエンベロープと本体部との間に密閉部を形成される。
【０００９】
本方法を実施する一つの特定の形態では、上記の成形体内に導電種（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｓｐｅｃｉｅｓ）を入れる。これは、成形体を形成する前に、金属粒子をガラス質材料の粒子と混ぜるかまたは成形体に溶解金属または金属溶液を浸透させることにより行われる。この導電種は、導電性リード線構造と該導電性リード線構造に直接隣接するガラス質の本体部の領域の熱膨張係数を整合するために使用される。
【００１０】
本発明の方法を実施する他の形態では、本構造の成形体内にガラス質粒子を圧縮成形することにより内部に中心通路を有する本体部を形成する。それから、この成形体に導電種を浸透し、次に中心通路にリード線構造を挿入する。これに続いて、このアセンブリを不活性雰囲気内で高温で焼結し、それから冷却することにより、導電種の浸透したガラス質材料をリード線構造の周りに収縮させて密閉部を形成する。
【００１１】
本発明をより良く理解するために、添付図面に関連する次の詳細な説明を参照されたい。
【００１２】
【実施例の説明】
次に、図１を参照すると、ここに示されているランプ１０は、融解石英のようなガラス質の光透過材からなる管状エンベロープ１２を有する。エンベロープ１２は球根状中心部１４および該球根状中心部から反対方向の軸方向に突出している２本の管状脚部１６および１８を有する。球根状中心部１４内には内部空間２０がある。この内部空間２０において、ランプが動作している間、間隔をあけて配設されている一対の電極先端２４および２６の間に形成されるアークによって光が発生する。ランプは中心縦軸２７を有し、この中心縦軸上に電極先端２４および２６、ならびに前記脚部１６および１８および球根状部分１４の中心軸が配置されている。
【００１３】
電極先端２４および２６の各々は、中心軸２７に沿い管状脚部１６および１８の一方を通って延在して、内部空間２０内に突出しているリード線構造３０上に支持されている。図１および２に示す本発明の形態においては、リード線構造３０は好ましくはタングステンまたはモリブデンまたはこれらの合金からなる内側ロッド３２、好ましくはモリブデンからなる箔エメレント３３、および好ましくはタングステンまたはモリブデンまたはこれらの合金からなる外側ロッド３４を有する。内側ロッドおよび外側ロッドの隣接端部は通常の方法で箔エメレントに接合されている。
【００１４】
エンベロープ１２の各脚部の内部にそれぞれリード線構造３０を支持するために、関連する脚部のほぼ円筒形の穴内に（以下に説明するように）嵌合したほぼ円筒形の外形を有する焼結ガラス質材料からなる本体部３８が設けられている。図２は、この本体部３８およびリード線構造３０を拡大して、かつランプエンベロープ１２から分離したサブアセンブリ３９として示している。このサブアセンブリはランプエンベロープと別に製造され、その後このサブアセンブリを関連する脚部１６または１８の外側端部から挿入することによりランプエンベロープ内に組み入れられる。一実施例においては、脚部１６を本体部３８に密閉する前に、狭い通路４３を形成するすきまばめがこれらの部品間に存在する。
【００１５】
本発明の一形態では、本体部３８を、リード線構造３０の周りに形成するため、最初にリード線構造３０を取り囲むようにほぼ円筒形の空洞部を有するモールド内にリード線構造３０を置き、それから適当な接合剤で薄く被覆されたガラス質材料の粒子を空洞部内に充填する。（代わりとして、接合剤の乾燥した粒子とガラス質の粒子との混合物が使用される。）それから、粒子充填物は乾燥プレスを使用することにより、または均衡プレス装置を使用することによってモールド内で圧縮される。好ましいことに、モールドは、図１および図２に示すように、充填物が圧縮処理の間押し付けられ、凹面形状の構造を本体部３８の端部４０に与える凸状端壁を有している。上述した圧縮動作の間、ロッド３２および３４は、圧縮動作の間にずれないように、適当な固定部材（図示せず）によって図２に示す固定位置に保持されている。
【００１６】
それから、サブアセンブリ３９は、モールドから外され、不活性空気を含有する炉内に置かれ、そこで適当な高温に加熱され、その温度に維持されて、ガラス質粒子を一緒に焼結する。この焼結処理によって本体部３８は、相互に連結する多数の孔を有しない、すなわちランプ内に配置したときに本体部を通して漏洩を生じさせるような孔が存在しない、気密な堅いかたまりに変換される。焼結処理の後、良好な密閉部が箔エメレント３３と取り囲んでいる焼結ガラス質本体部３８との間に設けられる。
【００１７】
サブアセンブリ３９に対応する多数のサブアセンブリがほぼ同時に製造され、図１のランプに対応するランプの組み立てに利用される。これらのサブアセンブリ３９の１つが図１の位置に達するまで中空の脚部１６の外側端部を通って該脚部内に挿入され、また他のサブアセンブリが図１の位置に達するまで中空脚部１８の外側から該脚部内に挿入される。それから、好ましくは、脚部の環状局部領域４１をその軟化点まで加熱して、脚部とサブアセンブリとの間に密閉部を形成するように本体部３８の周りに該局部領域を崩壊させることにより、密閉部が脚部の一方（例えば、１８）と関連する本体部３８の外周部との間に形成される。この加熱は、例えば脚部１８を取り囲み、本体部３８を加熱して２つの部分１８と３８との接合を容易にするリング形バーナ（図示せず）によって通常の方法で行われる。
【００１８】
第１の密閉部が上述したように形成された後、内部空間２０は他方の本体部３８と取り囲んでいる脚部１６の孔との間の狭い通路を介して内部の空気が抜かれ、それから適当なガス充填物がこの通路を介して入れられ、次に脚部１６と本体部３８との間に通常の方法で密閉部が形成される。第１の密閉部を形成するのに使用されるものと同じ技術を使用して、この第２の密閉部が形成される。
【００１９】
内部空間２０の空気抜きおよび次の充填処理を容易にするために、本体部３８はその全体の長さに沿って外面上に１つ以上の非円形または平たくされた領域（図示せず）を有し、この外面と脚部１６の孔との間に空気抜きおよび充填処理の間ガスを流れさせるための１つ以上の通路が形成される。代わりとして、球根状中心部を通って延在している管状部を設けて、空気抜きおよび充填処理用の通路を形成し、充填が完了した場合には、この管状部を密閉する。
【００２０】
上述したように、本体部３８はガラス質材料で形成され、このガラス質材料はエンベロープ１２の取り囲んでいる脚部（１６または１８）の材料とほぼ同じ熱膨張係数を有するように選択される。例えば、本体部３８は融解シリカの粉末から形成され、脚部１６または１８は融解石英で形成される。これらの材料はほぼ同じ熱膨張係数を有している。これらの整合した係数によって２つの部材の不均一な歪みがほぼ最小の状態で高品質の密閉部が形成できる。脚部１６または１８と焼結本体部３８との間に密閉部を形成するのに使用される密閉部形成処理によって本体部３８に不均一な歪みがほとんど生じないので、密閉形成処理の間および該処理の後も、電極先端は内部空間２０内の所望の所定位置に存在している。そして、電極先端の互いに対するおよび取り囲んでいるエンベロープに対する位置決めは正確に制御され得る。
【００２１】
上述したように、色分解、寿命および品質の要求条件を満足するために、光発生空間２０を取り囲んでいる囲み構造部の内部の形状寸法が精密な設計許容差に維持されることは重要である。本設計は、この構造の形状が脚部１６および１８とガラス質の本体部３８との間に密閉部を形成するために使用される上述した密閉処理によって実質的に影響されないという点において特に有効である。従来のランプでは、電極先端の背後の囲み構造の領域はエンベロープとリード線との間の密閉処理によって一般に歪められる領域である。しかしながら、本焼結本体部３８は内部表面４０に位置するこれらの領域において本来の形状を維持し、密閉処理によってこれらの領域において歪められない。図２に示す表面４０の凹面構造はこの領域におけるエンベロープ用の所望の形状であり、この凹面形状が完成したランプにおいて維持される。凹面形状の前側表面を有する本体部３８の前側部分は本明細書では碗形部とも呼ぶ。後側領域は５２で示されている。
【００２２】
本体部３８を形成するために使用される圧縮成形および焼結処理は、精密な設計許容差に維持することができる正確な寸法の部品を製造するのに適しているので本用途では特に有益である。
ランプは、サブアセンブリ（３９）を管状エンベロープ１２の各端にそれぞれ挿入したモジュールアセンブリであることに注意されたい。サブアセンブリおよび管状エンベロープは高速処理装置によるランプの製造中に容易に取り扱うことができる頑強な部品である。これらの特徴は部品の総数を低減し、製造設備および処理を簡単化する。
【００２３】
図３〜図５は本発明の変更した実施例を示している。完成したランプが図３に示され、製造処理の１ステップが図４に示され、挿入部材、すなわちサブアセンブリ３９の１つが図５に拡大斜視図で示されている。図１の実施例における部品に対応する本実施例の部品には同じ符号が付されている。図３〜図５の実施例において、サブアセンブリ３９の各々は、主に本体部３８の前側部分５０（すなわち、碗形部）の形状が図２のサブアセンブリ３９と異なっている。図５において、本体部３８の前側部分（すなわち、碗形部）は後側部分５２に対して直径が大きく形成され、完成したランプにおいてランプ１２の球根状部分の一部を形成する。また、この前側部分５０は図１−図２の実施例の場合よりも前側表面４０の凹面形状が更に顕著になっている。図３−図５の実施例においては、前側表面４０は放物面形状であり、関連する電極先端（２４または２６）を取り囲んでいる。図３−図５のガラス質の本体部３８は図１−図２の粒子と同じ組成のガラス質粒子を一緒に焼結して形成され、図１−図２で説明したと同じ方法で完成した本体部（３８）に処理される。
【００２４】
図３のランプは、図４に示すように、図５のサブアセンブリ３９を２つ石英管１２内に挿入することにより組み立てられる。それから、この石英管は碗形部５０の１つの外周部に対して密閉され、続いて内部空間２０は他方の碗形部５０を取り囲んでいる狭い通路４３から空気を抜かれる。それから、適当な充填物が通路４３から内部空間２０内に入れられ、続いて密閉部が他方の碗形部５０の外周部と管１２との間に形成される。それから、石英管１２の両端部分はエンベロープを所望の完成した形状にするために除去される。
【００２５】
図４の碗形部５０を外側管１２に対して密閉するために使用される密閉処理は、認められる程に碗形部５０を歪めず、また電極先端２４および２６のアライメント、すなわち光発生空間２０を取り囲んでいる構造の正確な所望の内部形成寸法に有害なほど影響を与えない。
図３−図５のランプの重要な利点は、エンベロープ部分１２が均一な直径の簡単な管構造を有していることである。この部材を図１の１４で示すような球根形状に形成するには高価で時間のかかる処理を必要としない。
【００２６】
図６は、図１および図２の箔密閉部の代わりにグレイディッド型（ｇｒａｄｅｄ）密閉部を使用したことを除いて、図１および図２の実施例に類似した本発明の他の実施例を示している。図６の焼結本体部３８は焼結ガラス質粒子と導電性金属を組み合わせたもので形成されている。一形態では、この本体部３８はガラス質粒子とモリブデンまたはタングステン粒子の混合物から形成されている。この混合物はモールド内で最大密度に圧縮成形され、それから高温で終結される。金属粒子の濃度は本体部の外周部に隣接した部分よりもリード線構造３０に隣接した部分の方がかなり高く、本体部３８の内周部から徐々に外周部のほぼゼロまで低減することが好ましい。最終の焼結本体部では、金属は本質的に同じように分布される。
【００２７】
リード線構造３０に隣接した高い金属濃度により本体部３８の内周部とリード線構造３０との間の熱膨張係数はぴったりと合い、これらの部品間に更に信頼性の高い密閉が得られる。本体部３８の外周部に隣接した部分では、金属が実質的にないことにより、碗形部５０の外周部と石英管１２の熱膨張係数がぴったりと合い、この領域に信頼性の高い密閉が得られる。
【００２８】
図６のサブアセンブリは、図２のサブアセンブリ３９が図１のエンベロープ１２の脚部１６内に挿入されるのと同様に石英またはガラスのエンベロープの一方の脚部内に挿入され、それから密閉部が図１および図２で説明したのとほぼ同様に本体部３８の外周部の周りに形成される。図６の前側部分、すなわち碗形部５０は密閉処理にも関わらず形状および位置がほぼ不変である凹面形状の前面４０を有している。
【００２９】
図６の本体部３８を形成する他の方法は、まず本体部３８の形状および大きさを実質的に有する例えばバイコール（Ｖｙｃｏｒ  ）焼結石英のようなガラス質材料からなる多孔性母体を設けることである。それから、この多孔性母体に、適当な処理によって導電性金属に実質的に変形させる金属塩溶液を浸透させる。この母体はリード線３０がない状態で作成されるが、続いてリード線を受け入れる中心通路が形成される。母体への浸透は、リード線を入れる前に前記中心通路を通して金属塩溶液を供給することにより行われる。その後、リード線３０が入れられ、浸透を行った母体をリード線の周りに収縮ばめする。
【００３０】
図７および図８は、図６に類似しているが、グレイディッド型密閉部の変形を使用している本発明の他の実施例を示している。図７の実施例の製造では、リード線３０（アセンブリ３９から分離された）は、浸漬、ブラシ塗り、または浴中への引き通しにより、ガラス質材料と金属材料の混合物で多層に被覆される。リード線に最も近い層の金属濃度が最も高く、半径方向外側に進むに従って層の金属濃度は次第に低くなる。この層の組合せは図７において５４で示すスリーブ状部分によって示されている。図８は層５５，５６および５７を有するスリーブ状部分５４を通る断面図である。
【００３１】
本発明の一形態では、被覆されたリード線構造３０を図７のサブアセンブリ３９内に入れるため、本体部３８の形状を持つ空洞部を有するモールド内にリード線構造を配置する。リード線構造はモードルの空洞部の中心縦軸に沿って延在する。それから、リード線構造の周りのモールド空洞部内の空間部にはガラス質材料の粒子が充填され、それから適当なプレスを使用して圧縮されて、本体部３８の形状を有する成形体が形成される。その後、成形体はモールドから取り出され、不活性空気を含有する炉内で焼結されて、成形体は完成した堅い本体部３８に変換される。ガラス質の本体部の焼結および次に行われる冷却により、本体部は被覆されたリード線構造３０の周りで収縮し、良好な密閉部が形成される。
【００３２】
リード線構造３０をサブアセンブリ３９内に入れる別の方法は、リード線構造がない状態で上述したモールド内のガラス質の粒子を圧縮成形することである。粒子を圧縮成形するのに使用されるプレス部材または型の一方に適当な形状のコアを設けて、このコアにより、被覆されたリード線３０に形状および大きさがほぼ対応する中心通路を成形体内に形成する。圧縮成形処理の後、被覆されたリード線３０がこの中心通路内に挿入され、上述した焼結処理が行われる。この焼結処理および次に行われる冷却により、ガラス質の本体部３８は被覆されたリード線３０の周りに収縮して、良好な密閉部を形成する。
【００３３】
図７のスリーブ５４は、代わりとしてリード線３０の周りに例えばタングステンまたはモリブデンのような金属性泡材の多孔性スリーブを設け、それからこれの金属性泡材に粉末状または液体状のガラス質材料を浸透させることにより形成することができる。その後、浸透させられたスリーブを焼結する。それから、このスリーブをそなえたリード線３０は、上述の多層スリーブをそなえたリード線を入れるための方法とほぼ同じ方法でサブアセンブリ３９内に入れられる。
【００３４】
図９は、リード線構造３０を形成するやり方を別にすれば、図６の実施例と同様である、本発明の更に他の実施例を示している。図９のリード線構造は内側ロッド３２および外側ロッド３４を有し、これらのロッドは好ましくはタングステンまたはモリブデン、またはそれらの合金で形成され、本体部３８の中心線２７にほぼ一致するように位置付けられている。これらのロッド３２および３４の隣接端部は間隔をあけて設けられているが、本体部３８の中を延在する連続通路を成すように堆積された導体によって電気的に相互接続されている。
【００３５】
図９のサブアセンブリは、図１および図２のサブアセンブリ３９と同じように石英またはガラスのエンベロープの一方内に挿入され、それから図１および図２で説明したとほぼ同じように本体部３８の外周部の周りに密閉部が形成される。図１０の実施例は、リード線構造３０の外側部分３４が図９におけるようなロッドよりも電力接続用のソケットを有していることを除いて、図９の実施例と同じである。更に、図１０では、本体部３８の外側端部に環状の基部フランジ６０がある。このフランジは本体部３８と一体であり、また焼結ガラス質粒子から形成されている。このフランジはアーク管を正確に位置決めして取り付けるために使用される。好ましくは、フランジ６０は本体部３８を形成するために使用される同じ圧縮成形処理および焼結処理の間本体部の一体的部分として形成される。図１０の実施例においては、図９の実施例におけるように、本体部３８は、ランプが動作している時、リード線構造３０の軸方向に間隔をあけた内側および外側部分３４および３２の間に電流を流す金属性セラミックである。図１０のサブアセンブリは図１および図２に関連して説明したのと同じようにしてランプエンベロープ内の開口部内に嵌合し密閉される。
【００３６】
図６−図１０の本体部３８を形成するのに使用される他の処理はゾル−ゲル技術を使用したものである。この技術によれば、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）がアルコールおよび水と混ぜ合わせられ、この混合物のｐＨが酸または塩基性に調整され、構成成分間の反応を促進させる。この混合物はそれから本体部３８に対する所望の空洞部と形状および大きさが一致するモールドの空洞部内に流し込まれ、反応体はモールドの空洞部の形状および大きさを有する形のゲルになる。それから、このゲルはゆっくりとひび割れを避けるように乾燥させられる。乾燥したゲルはそれから６００〜９００゜Ｃで加熱処理され、多孔性であるが堅固な本体部になる。その後、可溶性金属塩が液体ドーピング処理により多孔性本体部内に吸着され、金属の形態に変換される。それから、その結果の構造体は不活性雰囲気において約１０００〜１１００゜Ｃで焼結され、密度の高いゲルガラスに形成される。この後者の材質は図６〜図１０のランプ密閉構造に適した低い熱膨張係数を有する導電性ガラスである。
【００３７】
他のガラス合成物はＴＥＯＳ混合物に塩または有機金属を加え、これらの構成成分を一緒にゲルすることにより直前のパラグラフで説明した処理によって形成することができる。
第２のゾル−ゲル方法は、モリブデンまたはタングステン等の繊維状または網状組織の金属構造で開始する。この構造は導電ネットワークを形成している。この金属構造はモールド空洞部内に置かれ、ＴＥＯＳ混合物が空洞部内に流し込まれ、この混合物は金属構造に浸透し、周囲を取り囲む。それから、ＴＥＯＳ混合物の構成成分は反応して、モールド空洞部を充填するゲルを形成する。このゲルはそれからゆっくりと乾燥し、加熱処理を受け、堅固な本体部に形成され、それから金属の導電ネットワークを含む密度の高いガラスに焼結される。
【００３８】
焼結処理を使用した上述した処理は図６〜図１０の本体部３８を製造するのに好適な処理であるが、このような製造用に使用し得る他の処理について次に説明する。ガラス質材料を溶解液体状態まで変形させる高温に加熱し、この溶解した液体内に溶解した金属を入れる。この混合物を十分かき混ぜることによりガラス質材料内に金属の所望の分布が得られる。この溶解した混合物をリード線構造３０が設けられている適当な形状のモールド内に流し込む。冷却すると、本体部３８の形状および大きさを有する本体部が形成される。
【００３９】
図１〜図１０は放電型ランプに適用された本発明を示しているが、本発明はフィラメント型ランプに適用し得ることも理解されたい。このようなフィラメント型ランプの１つは「従来の技術」で説明したダブルエンド型ハロゲンランプである。このランプにおいては、ランプのフィラメントを取り囲んでいるチャンバは、可視光を透過するがフィラメントへ赤外線を反射するフィルタリング材で被覆された表面を有している。反射された赤外線がフィラメントに当たり、この反射赤外線を可視光に変換することを確実にするために、フィラメントチャンバの光軸に沿ったフィラメントの正確な半径方向の位置決めが必要である。
【００４０】
図１１は、図２に類似したサブアセンブリ３９が上述した形式のフィラメント型ランプに使用するためにどのように構成されるかを示している。図１１は対応する部品を示すために図２に使用した符号と同じ符号を使用している。図１１のサブアセンブリ３９は、リード線構造の内側部分が電極先端（２４）を保持しているまっすぐなロッド（３２）である代わりに横に延在した端部１０１を有するＬ字形のスパッド３２になっていることを除いて、図２のサブアセンブリとほぼ同じである。ランプのフィラメントの一端は上述した米国特許第４，９４２，３３１号に記載されているものと同じように横延在部１０１に溶接される。図１１の本体部３８は、図２の本体部３８がその関連するリード線構造の周りに形成されるのと同じようにリード線構造３２，３３および３４の周囲に形成された焼結ガラス質材料からなる。
【００４１】
図１２は、フィラメントアセンブリ１０６を形成するようにタングステンフィラメント１０４の両端に溶接された図１１の３９のような２つのサブアセンブリを示している。溶接が行われ、フィラメントアセンブリが完成すると、該フィラメントアセンブリは図１のエンベロープ１２の構造を実質的に有するダブルエンド型ランプのエンベロープ内に引き入れられる。フィラメントアセンブリをエンベロープ内に引き入れるために適当な手段が使用される。引き入れ動作が終了すると、本体部３８はエンベロープの脚部１６および１８内に位置し、フィラメントは図１３に示すようにエンベロープの球根状部１４の中心軸、すなわち光軸に置かれる。その後、適当な密閉部がエンベロープの脚部１６および１８と本体部３８との間に形成され、エンベロープの内部には適当なガス充填物、好ましくはハロゲン含有充填物が充填される。密閉部が形成され、図１および図２の実施例で説明したとほぼ同じように充填処理が行われる。
【００４２】
フィラメントチャンバとして上述したエンベロープの球根状部１４は、上述したように、フィラメントから発生した可視光を透過するが赤外線をフィラメント１０４に反射するフィルタリング材で外面が被覆される。焼結本体部３８は脚部１６および１８と協力して、反射された赤外線が当たる最も良好な位置であるランプの光軸２７上の所望の位置にフィラメント１０４を保持するのに非常に有効である。
【００４３】
図３〜図５の実施例は、基本的には図３〜図５の２つのリード線構造３２，３３，３４および電極先端２４，２６の代わりに図１２のフィラメントアセンブリを使用することによってフィラメント型ランプとして使用することができるように変更することができる。
図６，７，９および１０のサブアセンブリの各々は、内側ロッド３２および電極先端２４の代わりに図１１のＬ字形スパッド３２を使用することによりフィラメント型ランプに使用することができるように変更することができる。完成したランプでは、図１３に示すように、エンベロープ内に取り付けられたサブアセンブリが２個あり、フィラメントはまた図１３に示すように両端がスパッド３２の端部１０１に取り付けられている。
【００４４】
直前の２つのパラグラフで説明した変更実施例の各々においては、各本体部３８は図６，７，９および１０の対応する実施例に関連して説明したと同様にリード線構造の周りに設けられた焼結ガラス質材料よりなる。同様に、これらの実施例の各々の本体部３８は図６，７，８および９の対応する実施例に関連して説明したものと同じ構成である。
本発明は、特にダブルエンド型ランプに適用可能であり、図１〜図１３に適用され得るものとして図示されているが、本発明はまた広い態様においてシングルエンド型ランプにも適用可能である。図１４および図１５はこのようなシングルエンド型ランプをそのアセンブリの中間段階にある状態で示している。まず、図１４を参照すると、球根状部分１１４および該球根状部分の一端に設けられた円筒形脚部１１６を有するガラス質の光透過材からなるシングルエンド型エンベロープ１１２が示されている。球根状部分１１４内には、両端に端子１２２および１２４を有するフィラメント１２０の形状の光発生手段がある。フィラメントの端子１２２および１２４に上端部が接合された一対のリード線部材１３０および１３４を介してフィラメントに電流が供給される。
【００４５】
リード線部材１３０および１３４は、図７の本体部３８とほぼ同じように形成されるガラス質材料からなる本体部１３８によって支持されている。しかしながら、本体部１３８が形成される前に、各リード線部材は浸漬、ブラシ塗り、または浴中への引き通しにより、ガラス質材料と金属材料の混合物で多層に被覆される。この被覆は図７で説明したスリーブ状部品５４とほぼ同じであり、図１４では５４で示されている。図１４に示すように横方向に間隔をあけて配設される被覆されたリード線部材はモールドの空洞部内に置かれ、ガラス質材料の粒子がモールドの空洞部に加えられ、リード線部材の周りのスペースを満たす。それから、適当なプレスを使用して、粒子は本体部１３８の大きさおよび形状を有する成形体に圧縮成形される。埋め込まれたリード線部材を有する成形体はそれからモールドから取り外され、不活性空気を有する炉内で焼結され、成形体は完成した堅個な本体部１３８に変換される。ガラス質の本体部の焼結および次に行われる冷却により、本体部は被覆されたリード線部材の周囲に収縮し、良好な密閉部が形成される。
【００４６】
本体部１３８が上述したように形成された後、フィラメント１２０はリード線部材１３０および１３４の間隔をあけた設けられた端部の間に接続され、本体部１３８、リード線１３０および１３４、およびフィラメント１２０からなるサブアセンブリが形成される。それから、このサブアセンブリはエンベロープの管状脚部１１６内に挿入され、それから前記他の実施例における部品１６および３８の間の密閉部について上述したものとほぼ同じように脚部１１６および本体部１３８の間に密閉部が形成される。エンベロープ１１２は空気を抜かれ、それから上述したと同じように、すなわち密閉処理の前に本体部１３８の周囲に存在する空間（図示せず）または管状部（図示せず）を介して充填物が入れられる。
【００４７】
図１５のシングルエンド型ランプは図１４のランプと基本的に同じように形成される。図１５のランプは、ランプの球根状部分１１４内に光を発生すべくランプ動作の間アークを発生する電極先端１４０および１４２を有する放電ランプである。このランプは、図１４の実施例で説明したものと同じように形成され、ガラス質材料からなる本体部１３８を密閉されて通って延在しているリード線部材１３０および１３４を有する。エンベロープ１１２の脚部１１６は図１４で説明したものと同じように本体部１３８に密閉される。
【００４８】
図１４および図１５の実施例ではリード線部材の周りにグレイディッド型密閉部が使用されていることを示しているが、図１〜図５の箔型密閉部に対応する箔型密閉部がグレイディッド型密閉部の代わりに図１４および図１５の実施例に使用することができることを理解されたい。また、図９の実施例に使用されているものに対応する密閉構造が図１４および図１５の実施例に使用され得ることも理解されたい。図１８はこれが達成され得る１つの方法を示している。リード線１３０および１３４の各々は２つの軸方向に間隔をあけた部分に形成され、各対のこれらの部分の間および周りのガラス質の本体部１３８の局部領域１６０および１６２には該部分間に電流を流すように作用する導電性金属が浸透またはドープされる。
【００４９】
図１４および図１５の実施例では、ガラス質の本体部１３８はリード線部材を正確に所定通りに位置決めし、また光を発生するチャンバ１５０の内部の形状寸法を正確に制御するように作用する。この後者の点においては、本体部１３８の上面１５２は部材１１６および１３８の間の密閉処理によって実質的に影響されない所定の形状および位置を有する。
【００５０】
図１６は、ガラス質の本体部３８が図３の本体部３８と多少異なる形状であることを除いて、図３の実施例に類似した本発明の実施例を示している。ランプの下側端部のみが図１６に示されている。図１６において、本体部３８は管状エンベロープ１２の下側端部を受け入れる環状溝４１を有する雌部と考えられる。図１６のサブアセンブリ３９はそうでない場合には図３の左側部分のサブアセンブリ３９と本質的に同じであり、同様な部品を有している。両実施例において、本体部３８はリード線構造３２，３３および３４の周りに圧縮成形され、それから堅個な本体部を形成するように炉で焼結されたガラス質粒子から構成されている。管状エンベロープ１２（図１６）の下端部がそれから溝４１内に挿入され、本体部の外側フランジ４４を軟化状態まで加熱し、それから管状エンベロープの端部の周りにこのフランジを崩壊させることにより本体部３８とエンベロープ１２の端部との間に密閉部が形成される。
【００５１】
図１６の実施例の１つの顕著な特徴は、本体部３８がエンベロープ１２の縦軸２７に沿っておよびエンベロープの半径方向に電極先端２４を正確に位置決めすることである。この点において、溝４１の基部は部品を図１６の位置に組み立てるときに管状エンベロープの一端に当接する肩部４５を形成している。
図３の実施例におけるように、下側本体部３８（図１６）の内面４０は円筒形のエンベロープ１２の内壁に円滑に合体する凹面形状である。この面４０の形状および位置はフランジ４４と本体部３８との間に密閉部を形成する上述した密閉処理によって実質的に影響されない。
【００５２】
図１６の図示の下端部と本質的に同じ上端部を持つランプが形成される。この上端部において、下側本体部３８と同じガラス質の本体部３８はエンベロープの上端部を受け入れる溝４１を有する。エンベロープの上端部と上側本体部３８との間に密閉部が存在する。
図１７は本発明の更に他の実施例を示している。この実施例は、図１７のガラス質の本体部３８が図１６の本体部３８と多少異なる形状であることを除いて、図１６の実施例に類似している。図１６および図１７の実施例の対応する部品は同じ符号で示されている。図１７の実施例において、本体部３８は管状エンベロープ１２の開口部すなわち孔内に延在せず、単にこの孔を閉じているだけである。
【００５３】
本体部３８のフランジ部４１はエンベロープ１２の下側端部を取り囲み、完成したランプではこの下側端部に対して密閉される。本体部３８上の肩部４５は管状エンベロープの下側端面に当接し、エンベロープ１２に対する本体部３８および電極先端２４の軸方向の位置を設定している。フランジ部４１は、エンベロープ１２の下側端部を密着して取り囲むことにより、エンベロープ１２に対する電極先端の半径方向の位置を設定している。
【００５４】
図１６の実施例に対する図１７の実施例の利点は、本体部３８が比較的簡単な形状であり、容易に形成されることである。両実施例の本体部３８はリード線構造３２，３３および３４の周りに圧密化されて焼結されたガラス質粒子で形成されている。
本発明の特定の実施例について示し説明したが、本技術分野に専門知識を有する者にとっては広い態様において本発明から逸脱することなく、種々の変形および変更を行うことができることは明らかであろう。従って、このようなすべての変形および変更は本発明の真の精神および範囲内に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態を実施した放電ランプの断面図である。
【図２】図１のランプの一部を構成するリード線支持サブアセンブリの斜視図である。
【図３】本発明の変形を実施する放電ランプの断面図である。
【図４】図３のランプを製造する方法に使用される１ステップを示す断面図である。
【図５】図３および図４のランプの一部を構成するサブアセンブリの斜視図である。
【図６】図２のサブアセンブリの代わりに図１のランプに使用し得るサブアセンブリの変形の斜視図である。
【図７】図１のサブアセンブリの代わりに図１のランプに使用し得るサブアセンブリの他の変形の斜視図である。
【図８】図７の線８−８に沿った断面図である。
【図９】図２の代わりに図１のランプに使用し得るサブアセンブリの他の変形の斜視図である。
【図１０】図２のサブアセンブリの代わりの図１のランプに類似したランプに使用し得るサブアセンブリの更に他の変形の斜視図である。
【図１１】リード線支持サブアセンブリの更に他の変形の斜視図であり、このサブアセンブリはフィラメント型ランプまたは白熱ランプに使用される。
【図１２】図１１のサブアセンブリを２個と該サブアセンブリ間に接続されたフィラメントを有するフィラメントアセンブリの側面図である。
【図１３】図１２のフィラメントアセンブリを有するダブルエンド型白熱ランプの断面図である。
【図１４】本発明の他の変形を使用したシングルエンド型白熱ランプの断面図であり、このランプはその組み立ての中間段階において示されている。
【図１５】本発明の更に他の変形を実施するシングルエンド型放電ランプの組み立て途中における断面図である。
【図１６】本発明の変形を実施する他のランプの一部の組み立て途中における断面図である。
【図１７】本発明の変形を実施する更に他のランプの一部の組み立て途中における断面図である。
【図１８】図１４のランプの変形を示す図である。
【符号の説明】
１０  ランプ
１２  エンベロープ
１４  球根状中心部
１６，１８  管状脚部
２０  内部空間
２４，２６  電極先端
３０  リード線構造
３２，３４  ロッド
３３  箔エメレント
３８  本体部
３９  サブアセンブリ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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