(57)【要約】【課題】  照明システムに用いられるランプを提供する。【解決手段】  ランプは、発光管と、該発光管に結合したモリブデン−レニウム端部構造体とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管と、
発光管内に封入された充填材料と、
発光管に結合した端部構造体であって、モリブデン−レニウム材料を含む端部構造体と
を備えるランプ。
【請求項２】
前記端部構造体を貫通する充填管を備える、請求項１記載のランプ。
【請求項３】
前記充填管がモリブデン−レニウム材料を含む、請求項２記載のランプ。
【請求項４】
充填管内に配置されたコイルと、コイル内部又はコイル上に設けられた電極とを備える、請求項２記載のランプ。
【請求項５】
前記コイルがモリブデン−レニウム材料を含む、請求項４記載のランプ。
【請求項６】
前記端部構造体が発光管の外周面とオーバーラップしている、請求項１記載のランプ。
【請求項７】
前記端部構造体が発光管内に延在して発光管の内周面とオーバーラップしている、請求項１記載のランプ。
【請求項８】
前記端部構造体が発光管端部と突合せ封止されている、請求項１記載のランプ。
【請求項９】
発光管と端部構造体の間に設けられたコンプライアントシール材料を含む、請求項１記載のランプ。
【請求項１０】
前記充填材料が、金属、ハロゲン化物、金属ハロゲン化物、水銀、ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化タリウム、ヨウ化ジスプロシウム、ヨウ化ホルミウム、ヨウ化ツリウム、希ガス、アルゴン、クリプトン、キセノン又はこれらの組合せを含む、請求項１記載のランプ。
【請求項１１】
前記充填材料が水銀を含まない、請求項１記載のランプ。
【請求項１２】
モリブデン−レニウム材料中のレニウム濃度が約１０重量％〜約５５重量％である、請求項１記載のランプ。
【請求項１３】
ランプを備えるシステムであって、ランプが、モリブデン−レニウムを含む端部構造体と、端部構造体に結合したセラミック発光管と、端部構造体を貫通する充填管と、発光管内に封入された充填材料とを有する、システム。 
【請求項１４】
前記充填管がモリブデン−レニウム材料を含む、請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
充填管内に配置されたモリブデン−レニウムコイルと、コイル内部又はコイル上に配置された電極とを備える、請求項１３記載のシステム。
【請求項１６】
ランプを含む反射型ランプ組立体を有する、請求項１３記載のシステム。
【請求項１７】
反射型ランプ組立体を有する車両を有する、請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記ランプを有するビデオプロジェクタを有する、請求項１３記載のシステム。
【請求項１９】
前記充填材料が、金属、ハロゲン化物、金属ハロゲン化物、水銀、ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化タリウム、ヨウ化ジスプロシウム、ヨウ化ホルミウム、ヨウ化ツリウム、希ガス、アルゴン、クリプトン、キセノン又はこれらの組合せを含む、請求項１３記載のシステム。
【請求項２０】
前記充填材料が水銀を含まない、請求項１３記載のシステム。
【請求項２１】
ランプの製造方法であって、
セラミック発光管及びモリブデン−レニウム端部構造体を用意する工程と、
セラミック発光管及びモリブデン−レニウム端部構造体を、コンプライアントシール材料を有する界面部で封止する工程と、
を含んでいる方法。
【請求項２２】
モリブデン−レニウム端部構造体を貫通する充填管、該充填管内に配置されるコイル、及び該コイル内部又は該コイル上に配置される電極を設ける工程を含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
充填管もしくはコイル又は両者がモリブデン−レニウム材料を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
局部加熱、冷間溶接又はそれらの組合せによって充填管を封止する工程を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
充填材料を高圧でランプに冷間充填する工程を含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２６】
前記充填材料が水銀を含まない、請求項２１記載の方法。
【請求項２７】
ランプを動作させる方法であって、
一対の電極先端部の間に電気アークを生成して、発光管内に封入された充填材料中に放電を開始させる段階と、
発光管の対向する端部に結合したモリブデン−レニウム端部構造体によって熱応力を低減する段階と、
を含んでいる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明技術は広義には照明システムの分野に関するものであり、具体的には、高輝度放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度放電ランプは、しばしば、１以上の端部キャップ又は端部構造体に封止したセラミック管状体又は発光管から形成される。高輝度放電ランプは一般に、高温及び高圧で動作する。動作上の制約のため、これらのランプの様々な部品が異なる種類の材料で作られる。高温ランプ内の異なる材料を接合するプロセスでは重要な課題が生じる。特に、これらの接合される材料の熱膨張係数の差のため、ランプの動作中に熱応力が生じて亀裂が生じかねない。例えば、、異なる部品、例えば、発光管、電極、端部キャップなどの間の封止界面で熱応力及び亀裂を生じかねない。セラミックランプの端部のセラミック内に好ましい信頼性のある応力分布を生じさせるために使用される或る特定の端部キャップ材料は、残念なことに、特に高温でランプ内に用いることのできるハロゲン化物種に対して化学的耐性がない。 
【０００３】
典型的には、高輝度放電ランプは、雰囲気の制御が容易である乾燥箱内で組み立てられて封入物が充填される。例えば、乾燥箱内の制御された雰囲気内で、ランプ端部キャップが、乾燥箱内に配置された炉を用いて発光管に取付けられる。封止材料、端部キャップ及び発光管より成る組立体が炉内に挿入され、炉は制御された温度サイクルで作動される。この制御された温度サイクルは、封止材料（典型的には、ジスプロシア−アルミナ−シリカ混合物）を融解させるために炉の端部における温度勾配に関連して設計され、そこで融解した封止材料は部品の間の隙間に流れて、端部キャップを発光管に対して封止する。ランプ部品を封止するために、典型的には、到達温度が約１５００℃以上である大形の消音型炉のような炉を使用する。組立体は、典型的には、その温度に約３０〜約４５秒間保持され、次いで組立体の温度は、端部構造体を発光管に対して封止するために室温まで低下される。残念なことに、内部に炉を配置した乾燥箱の環境に関するこの要件のため、ランプの生産効率が著しく制限される。あるランプ用途では、急速な始動を向上させるためには室温での圧力を１０〜２０気圧にすることが望ましい。しかし、乾燥箱処理では、かかる高圧の充填物を有するランプを封止することは困難である。
【０００４】
従って、高輝度放電ランプのような照明システムにおける上述の問題の１以上を解決するための技術が必要とされる。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２００２７４２１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２０１１７９６５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４０１０８８１４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００４０１７４１２１号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００４０１８３４４６号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００５０００７０２０号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００６０００１３４６号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００６０００８６７７号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００６００１２３０６号明細書
【特許文献１０】米国特許第３３６３１３４号明細書
【特許文献１１】米国特許第３３８５４６３号明細書
【特許文献１２】米国特許第３６５９１３８号明細書
【特許文献１３】米国特許第３６６２４５５号明細書
【特許文献１４】米国特許第３６９３００７号明細書
【特許文献１５】米国特許第３９５３１７７号明細書
【特許文献１６】米国特許第４４０９５１７号明細書
【特許文献１７】米国特許第４４６４６０３号明細書
【特許文献１８】米国特許第４５０７５８４号明細書
【特許文献１９】米国特許第４５４５７９９号明細書
【特許文献２０】米国特許第４５８５９７２号明細書
【特許文献２１】米国特許第４７０７６３６号明細書
【特許文献２２】米国特許第４７８０６４６号明細書
【特許文献２３】米国特許第５０５７０４８号明細書
【特許文献２４】米国特許第５３２１３３５号明細書
【特許文献２５】米国特許第５４２４６０９号明細書
【特許文献２６】米国特許第５４２６３４３号明細書
【特許文献２７】米国特許第５５５２６７０号明細書
【特許文献２８】米国特許第５７２５８２７号明細書
【特許文献２９】米国特許第５７８３９０７号明細書
【特許文献３０】米国特許第５９７３４５３号明細書
【特許文献３１】米国特許第５９９４８３９号明細書
【特許文献３２】米国特許第６０６９４５６号明細書
【特許文献３３】米国特許第６１２６８８９号明細書
【特許文献３４】米国特許第６２１５２５４号明細書
【特許文献３５】米国特許第６２１６８８９号明細書
【特許文献３６】米国特許第６２６５８２７号明細書
【特許文献３７】米国特許第６２９４８７１号明細書
【特許文献３８】米国特許第６３００７１６号明細書
【特許文献３９】米国特許第６３７５５３３号明細書
【特許文献４０】米国特許第６４０４１２９号明細書
【特許文献４１】米国特許第６５２８９４５号明細書
【特許文献４２】米国特許第６５８３５６３号明細書
【特許文献４３】米国特許第６６３５９９３号明細書
【特許文献４４】米国特許第６６４２６５４号明細書
【特許文献４５】米国特許第６６５７３８８号明細書
【特許文献４６】米国特許第６７５０６１２号明細書
【特許文献４７】米国特許第６７８１２９２号明細書
【特許文献４８】米国特許第６７９１２６７号明細書
【特許文献４９】米国特許第６８１５８９４号明細書
【特許文献５０】米国特許第６８７３１０９号明細書
【特許文献５１】米国特許出願第１０／７３８２６１号明細書
【特許文献５２】米国特許出願第１０／９８４５９３号明細書
【特許文献５３】米国特許出願第１１／２８９１２８号明細書
【特許文献５４】米国特許出願第１１／１７２６５０号明細書
【特許文献５５】米国特許出願第１１／１７２６５１号明細書
【特許文献５６】欧州特許第０９３５２７８号明細書
【特許文献５７】欧州特許第１１５０３３７号明細書
【特許文献５８】欧州特許第１１５８５６７号明細書
【特許文献５９】欧州特許第１１７２８３９号明細書
【特許文献６０】欧州特許第１１７２８４０号明細書
【特許文献６１】欧州特許第１２２０２９５号明細書
【特許文献６２】欧州特許第１２５３６１６号明細書
【特許文献６３】欧州特許第１２９６３５５号明細書
【特許文献６４】欧州特許第１３５１２７６号明細書
【特許文献６５】欧州特許第１３６３３１３号明細書
【特許文献６６】欧州特許第１４３４２４７号明細書
【特許文献６７】日本国特許出願公開第２００４２１４１９４号明細書
【特許文献６８】国際公開９８／２５２９４号パンフレット
【特許文献６９】国際公開第２００３／０５８６７４号パンフレット
【特許文献７０】国際公開第２００４／０２３５１７号パンフレット
【特許文献７１】国際公開第２００４／０４９３９０号パンフレット
【特許文献７２】国際公開第２００４／０４９３９１号パンフレット
【特許文献７３】国際公開第２００４／０５１６９９号パンフレット
【特許文献７４】国際公開第２００４／０５１７００号パンフレット
【特許文献７５】国際公開第２００４／１０２６１４号パンフレット
【特許文献７６】国際公開第２００３／０９９７４１号パンフレット
【非特許文献１】Tokumatsu Tachiwaki et al., "Novel Synthesis of Y３ Al５ O１２ (YAG) Leading to Transparent Ceramics", Solid State Communications, Volume 119, pp. 603-606, 2001.
【非特許文献２】Lei Wen et al., "Synthesis of Nanocrystalline Yttria Powder and Fabrication of Transparent YAG Ceramics", Journal of the European Ceramic Society, Volume 24, pp. 2681-2688, 2003.
【非特許文献３】D. Hreniak et al., "Synthesis and Optical Properties of Nd３ + - Doped Y３ Al５ O１２ Nanoceramics", Journal of Alloys and Compounds, Volume 341, PP. 183-186, 2002.
【非特許文献４】Guanshi Qin et al., "Upconversion Luminescence of Er３ + In Highly Transparent YAG Ceramics", Solid State Communications, Volume 132, pp. 103-106, 2004.
【非特許文献５】Jianren Lu et al., "Neodymium Doped Yttrium Aluminum Garnet (Y３ Al５ O１２) Nanocrystalline Ceramics - A New Generation of Solid State Laser and Optical Materials", Journal of Alloys and Compounds, Volume 341, PP. 220-225, 2002.
【非特許文献６】A. K. Pradhan et al., "Synthesis of Neodymium-Doped Yttrium Aluminum Garnet (YAG) Nanocrystalline Powders Leading to Transparent Ceramics", Materials Research Bulletin, Volume 39, pp. 1291-1298, 2004.
【発明の開示】
【０００５】
本発明の様々な実施形態では、光出力、色安定性、信頼性及び寿命のような性能を、既存の伝統的な技術に比べて向上させることができるモリブデン−レニウム端部構造体を有するセラミックランプを提供する。特定の実施形態のランプは、発光管と、発光管に固着されたモリブデン−レニウム端部構造体とを有し、端部構造体は発光管の外周面とオーバーラップしている。別の実施形態は、モリブデン−レニウムを含む端部構造体と、端部構造体に結合したセラミック発光管と、端部構造体を貫通する充填管と、発光管内に封入された充填材料とを有するシステムである。別の実施形態では、本発明技術は、モリブデン−レニウム端部構造体に固着された発光管を有すると共に発光管内に封入された充填材料を有するランプを製造する方法を含む。さらに別の実施形態では、本発明技術は、モリブデン−レニウム端部構造体に固着された発光管を有するランプを動作させる方法を含む。さらに別の実施形態では、モリブデン−レニウム端部構造体を製造する方法を提供する。
【０００６】
本発明の上記その他の特徴、側面及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳しい説明を読むことによってより一層良く理解されよう。図面では、全図面を通じて同様な部品を同様な参照符号で表している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明技術の様々な実施形態では、ランプの性能及び機械的安定性を改善するモリブデン−レニウム端部構造体を有する発光管を有するユニークなセラミックアークランプを提供する。この金属の端部構造体設計は、望ましいことに、ランプ始動の際に向上した熱応力管理及びコールドスポット温度の向上した熱管理も提供する。特定の実施形態では、かかるランプは、高温炉及び乾燥箱環境を使用することなく充填を容易にする充填管を含む。ある実施形態では、モリブデン−レニウム合金中のレニウム濃度は重量で約５％〜約６０％である。特定の他の実施形態では、レニウム濃度は重量で約１０％〜約５５％である。別の他の実施形態では、レニウム濃度は約３８％〜約４８％である。上述のユニークな特徴について、本発明技術の幾つかの例示的な実施形態を示す図を参照して以下に詳しく説明する。
【０００８】
先ず図面の図１は、本発明技術の特定の実施形態に係るランプ１０の斜視図である。図示のように、ランプ１０は、中空本体の気密封止組立体、すなわち発光管組立体１００を有する。以下で詳しく説明する通り、発光管組立体１００は、発光管１１０と、この発光管１１０の対向する端部１１６及び１１８に結合され且つ発光管開口部１２０及び１２２とオーバーラップしているモリブデン−レニウム端部構造体１１２及び１１４とを有する。発光管組立体１００は、アーク発生先端部１２８及び１３０をそれぞれ有する電極１２４及び１２６も含む。これらの電極１２４及び１２６は、端部構造体１１２及び１１４をそれぞれ貫通する充填管１３２及び１３４内に取付けられる。
【０００９】
ランプ１０の上記その他の部品は、同一又は異なる種々の材料から形成される。例えば、異なる実施形態の発光管１１０は種々の透明なセラミックその他の材料、例えば、微粒状多結晶質アルミナ、アルミナ、単結晶サファイア、イットリア、スピネル、イッテルビア及び希土類アルミニウムガーネットから形成される。幾つかの有用な（無色の）希土類アルミニウムガーネットとして、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、ルテチウムアルミニウムガーネット、及びかかる希土類アルミニウムガーネットの化学的組合せが挙げられる。他の実施形態の発光管１１０は、多結晶質アルミナ（ＰＣＡ）のような通常のランプ材料から形成される。ランプ１０の幾何学的形状に関して、或る特定の実施形態の発光管１１０は、中空の円筒、中空の卵形、中空の球形、バルブ形、長方形の管その他の適当な中空透明体を含む。
【００１０】
発光管組立体１００の端部構造体１１２及び１１４は、モリブデン−レニウム合金を有する適当な材料から形成される。端部構造体は、望ましくは、セラミック発光管１１０の端部におけるセラミック内に応力を分布させる。特定の実施形態では、発光管１００に封入された充填材料は希ガスと水銀とを含む。他の特定の実施形態では、充填材料は水銀を含まない。充填材料の別の実施形態は、特に限定されないが、金属又は臭化物、塩化物及びヨウ化物のようなハロゲン化物、希土類金属ハロゲン化物のような金属ハロゲン化物又はこれらの組合せのような材料を含む。充填材料の少なくとも一部分、典型的には金属部分は、電気放電による励起に応答して所望のスペクトル範囲内の輻射線を放出する。一実施形態では、モリブデン−レニウム端部構造体１１２及び１１４は充填材料による腐食に耐えることが望ましい。ある実施形態では、モリブデン−レニウム端部構造体１１２及び１１４は輻射線遮蔽体として作用して、発光管１１０から放出された輻射線を反射して発光管１１０内部に戻し且つ発光管１１０から外部へ放出させる。ランプ１０は様々な付加的な構造体、例えば、発光管組立体１００からの光を集束して方向付けるための反射器及びレンズ形状の構造体を含むことができる。
【００１１】
図２は、本発明技術の特定の実施形態に係る発光管組立体１００の断面図である。この場合も、発光管組立体１００は、中空本体又は発光管１１０と、発光管１１０の対向する端部１１６及び１１８に結合したモリブデン−レニウム端部構造体１１２及び１１４との気密封止組立体を有する。図示の実施形態では、端部構造体１１２及び１１４は端部１１６及び１１８に突合せ接触すると共に、発光管１１０の外周面部分１３６及び１３８の周囲に延在する、すなわち包囲する。さらに、コンプライアントシール材料１４０及び１４２が、端部構造体１１２及び１１４の外側突出部すなわち包囲部分１４４及び１４６と発光管１１０の外周面部分１３６及び１３８の間に設けられる。
【００１２】
コンプライアントシール材料はバネ状材料として作用して、特に急速な温度変化又は急速な熱サイクル条件の下で、熱衝撃及び応力を低減することができる。充填材料はコールドスポットに凝縮することがあるので、ランプ中のかかるコールドスポットを完全又は実質的に無くすことが望ましい。望ましくは、端部構造体１１２及び１１４を発光管１１０に対して封止するために使用される封止材料１４０及び１４２と、端部構造体１１２及び１１４の包囲部分１４４及び１４６とは、発光管組立体内の熱分布を一様にすることができ、これは、例えば、典型的には端部構造体及び充填管の付近で放電アークから離れて生じていたようなコールドスポットの発生又は頻度を低減するのに役立つ。封止材料１４０及び１４２は、アルミン酸カルシウム、ジスプロシア−アルミナ−シリカ（ＤＡＳ）、マグネシア−アルミナ−シリカ、イットリア−アルミナ−シリカ（ＹＡＳ）又はイットリア−カルシア−アルミナのような封止ガラスを含むことができる。封止作業は、計画された封止処理サイクルを使用して等温焼結炉内で遂行することができる。封止作業に無線周波（ＲＦ）加熱が使用される実施形態では、モリブデン−レニウム端部構造体１１２及び１１４はサセプタとすることができる。サセプタは、望ましくは、熱収集及び分配装置として作用し、熱源で加熱されたときに封止材料を融解するように熱を再集束させる。また、モリブデン−レニウム端部構造体１１２及び１１４をセラミック発光管１１０に対して封止するために、温度勾配封止法又はレーザ封止法のような他の封止技術を使用することが望ましいこともある。 
【００１３】
図２の発光管組立体１００は、アーク発生先端部１２８及び１３０をそれぞれ有する電極１２４及び１２６を含む。発光管組立体１００は、端部構造体１１２及び１１４をそれぞれ貫通する通路１４８及び１５０に取付けられた充填管１３２及び１３４も含む。以下で詳しく説明する通り、これらの充填管１３２及び１３４は発光管１１０内部への充填材料の挿入を容易にする。図示の実施形態では、充填管１３２及び１３４の一部分１５２及び１５４がそれぞれ、発光管１１０の対向する端部１１６及び１１８から発光管空洞１５６内に延在する。封止材料１５８及び１６０が充填管１３２及び１３４を端部構造体１１２及び１１４に対して封止する。特定の実施形態では、充填管１３２及び１３４は、発光管空洞１５６の中まで延在することなく端部構造体１１２及び１１４に対して封止される。ある実施形態では、充填管はモリブデン−レニウム材料を含む。他の特定の実施形態では、モリブデン−レニウム充填管１３２及び１３４がモリブデン−レニウム端部構造体１１２及び１１４に溶接（例えば、レーザ溶接）される。別の実施形態では、端部構造体１１２及び充填管１３２はモリブデン−レニウム材料で作られた単一の一体化又は単一構造体であり、端部構造体１１４及び充填管１３４はモリブデン−レニウム材料で作られた単一の一体化又は単一構造体である。モリブデン−レニウム材料は腐食性の充填材料に耐える利点を有し、クリンプ処理、冷間溶接処理その他の適当な機械的変形技術で封止できるほど充分な延性をもつ。
【００１４】
特定の実施形態では、電極１２４及び１２６はタングステン又はモリブデンを含む。しかし、他の材料も本発明の技術的範囲に属する。電極１２４及び１２６は、アーク発生先端部１２８及び１３０がギャップ１６２で離隔して動作時にアークを生成するように、充填管１３２及び１３４に取付けられる。有利なこととして、電極１２４及び１２６の位置を、充填管１３２及び１３４を介して長さ方向に調節することによって、比較的高精度で所望のギャップ１６２を達成することができることである。
【００１５】
図示の発光管組立体１００は、充填管１３２及び１３４内の電極１２４及び１２６をそれぞれ取り囲むコイル１６４及び１６６も含む。コイル１６４及び１６６は、それぞれ電極１２４及び１２６を充填管１３２及び１３４内に半径方向に支持すると共に、それぞれの部品の幾分か自由な軸方向の動き及び応力緩和を可能にする。コイル１６４及び１６６の各々はモリブデン−レニウムコイル組立体を有し、該組立体は、モリブデン−レニウムマンドレルと、該マンドレル上に連続して巻き付けられたモリブデン−レニウムワイヤの包囲体とを有する。特定の実施形態では、電極はコイル内部又はコイル上に配置される。他の特定の実施形態では、電極はコイル内に配置されて、コイルに取付又は溶接される。ある実施形態では、電極はコイルの一方の端部に取付又は溶接される。別の実施形態では、モリブデン−レニウムコイル１６４及び１６６に溶接されたタングステン電極１２４及び１２６を有する電極組立体が、モリブデン−レニウム充填管１３２及び１３４の中にそれぞれ嵌め込まれる。モリブデン−レニウムコイル組立体はモリブデン−レニウム管内への電極の挿入を容易にして、ランプの組み立ての際に正確なアークギャップ１６２の制御を可能にし、且つランプの加熱及び冷却の際に熱応力を管理するのに役立つことのできる弾性構造体を提供する。モリブデン−レニウムコイルの弾性によって、コイルは様々な応力条件下で降伏し順応することができ、コイルはバネ状構造体のように機能して、特に急速な温度変化又は急速な熱サイクル条件の下で、熱衝撃及び応力に対処することができる。
【００１６】
図示の実施形態では、アーク発生先端部１２８及び１３０は発光管１１０の中心線１６８に沿って配向されている。しかし、電極１２４及び１２６の代替実施形態では、アーク発生先端部１２８及び１３０を中心線１６８からずらして位置決めして、動作の際に生成されるアークが発光管１１０内に実質的に中心合わせされるようにする。例えば、代替の電極１２８及び１３０を中心線１６８から外向きの角度に配置及び／又は中心線１６８からずらした位置で端部構造体１１２及び１１４に取付けることができる。
【００１７】
図３は、本発明技術の特定の実施形態に係る発光管組立体２００の断面図である。図２の実施形態と同様に、図示の発光管組立体２００は、セラミック発光管２１０と、発光管２１０の対向する端部２１６及び２１８に結合した対向する端部構造体２１２及び２１４と、端部構造体２１２及び２１４の中の通路２４８及び２５０を通り抜け且つそれと封止（２５８及び２６０）されたモリブデン−レニウム充填管２３２及び２３４と、中心線２６８に沿って充填管２３２及び２３４を通ってアーク発生先端部２２８及び２３０までそれぞれ延在した、モリブデン−レニウムコイル２６４及び２６６を有するタングステン電極２２４及び２２６とを含み、アーク発生先端部２２８及び２３０は発光管空洞２５６内でアークギャップ２６２で離隔している。図３の実施形態では、端部構造体２１２及び２１４はさらに、それぞれ、発光管空洞２５６内に延在して、発光管２１０の内周面２７４とオーバーラップしている端部構造体部分２７０及び２７２を含み、且つ充填管２３２及び２３４の一部分２７６及び２７８を取り囲んでいる。
【００１８】
図４は、本発明技術の特定の実施形態に係る発光管組立体３００の断面図である。図２及び図３の実施形態と同様に、図示の発光管組立体３００は、セラミック発光管３１０と、発光管３１０の対向する端部３１６及び３１８に結合した対向する端部構造体３１２及び３１４と、端部構造体３１２及び３１４の中の通路３４８及び３５０を通り抜け且つそれと封止（３５８及び３６０）されたモリブデン−レニウム充填管３３２及び３３４と、中心線３６８に沿って充填管３３２及び３３４を通ってアーク発生先端部３２８及び３３０までそれぞれ延在した、モリブデン−レニウムコイル３６４及び３６６を有するタングステン電極３２４及び３２６とを含み、アーク発生先端部３２８及び３３０は発光管空洞３５６内でアークギャップ３６２で離隔している。図４の実施形態では、モリブデン−レニウム端部構造体３１２及び３１４は実質的に平坦な係合面３８０及び３８２を有し、これらの係合面３８０及び３８２は、発光管３１０の外周面３３６及び３３８を包囲することも、発光管空洞３５６内に延在することもなく、対向する端部３１６及び３１８に対して封止される。換言すれば、端部構造体３１２及び３１４は対向する端部３１６及び３１８に対して突合せ封止又は端部間シールを形成する。特定の実施形態では、端部構造体３１２及び３１４は、封止材料を使用して発光管３１０の対向する端部３１６及び３１８に固着される。局部加熱（例えば、レーザによる加熱）を端部構造体３１２及び３１４と発光管３１０の対向する端部３１６及び３１８との間の界面に適用して、それらの材料をさらに結合し、それによって気密シール３８４及び３８６を形成することができる。
【００１９】
図５〜図８は、図２に示す発光管組立体２００の側断面図であり、さらに本発明技術に従った材料充填及び封止処理を例示する。しかし、この処理は、図３及び図４に示す発光管組立体２００及び３００のような他の形態の発光管組立体にも適用できる。図５の実施形態では、発光管組立体１００は２つの充填管１３２及び１３４を有し、その一方は、発光管組立体１００の中に充填材料を充填するために使用される。以下で詳しく説明する通り、図５の充填管１３２及び１３４はコイル１６４及び１６６並びに電極１２４及び１２６の周囲にそれぞれ封止されている。特定の実施形態では、封止は、コイル１６４及び１６６並びに電極１２４及び１２６の周囲に充填管１３２及び１３４をそれぞれ冷間溶接することによって達成される。例えば、クリンプ工具でコイル１６４及び１６６並びに電極１２４及び１２６のまわりに充填管１３２及び１３４をそれぞれ圧縮結合することができる。他の実施形態では、封止は、充填管１３２及び１３４、コイル１６４及び１６６、並びに電極１２４及び１２６にそれぞれレーザビームのような局部加熱を加えることによって達成することができる。ある実施形態では、充填管１３２及び１３４を端部構造体１１２及び１１４及び／又は発光管１１０に気密接合するために、封止材料を使用することができる。
【００２０】
従って、図５に示すように、充填管１３２は冷間溶接又はクリンプ作業で密閉されて、気密シール１８８を形成する。例えば、充填管１３２はモリブデン−レニウム合金で具現化することができ、これはクリンプ工具その他の機械的変形工具で機械的に圧縮される。望ましくは、熱を加えて（例えば、レーザ溶接して）、気密シール１８８で一層強力な結合が容易に得られるようにすることができる。一旦充填管１３２が気密シール１８８で封止されると、発光管組立体１００内に所望の充填材料を供給するために発光管組立体１００を１以上の処理システム１９０に結合することができる。図６の実施形態では、処理システム１９０は、発光管１１０内に現在存在するどんな材料１９１も矢印１９２で示すように脱気する。例えば、処理システム１９０と充填管１３４との間に配管を接続することができる。一旦発光管組立体１００が排気されると、処理システム１９０は次いで、１種以上の充填材料１９４を、図７に矢印１９６で示すように、発光管１１０の中に充填する。例えば、充填材料１９４には、希ガス、水銀、ハロゲン化物、金属、金属ハロゲン化物などを含むことができる。
【００２１】
さらに、充填材料１９４は発光管１１０内に、気体、液体又は固体（例えば、充填用ピル）の形態で充填することができる。所望の充填材料を発光管１１０の中に充填した後、本発明技術は次いで、図８に示すように、残りの充填管１３４を密閉する。例えば、前に述べたように、充填管１３４はモリブデン−レニウム合金で具現化することができ、これはクリンプ工具その他の機械的変形工具で機械的に圧縮されて、気密シール１９８を形成する。それに加えて、レーザのような局部加熱を気密シール１９８に適用することによって、シール１９８の結合及び密閉を改善することができる。さらに、封止材料の使用によって、シール１９８の結合及び閉鎖をさらに改善することができる。
【００２２】
図９、１０及び１１は、本発明技術の特定の実施形態に係る例示的なシステムを示す。図９は、図８の発光管組立体１００を有する反射型ランプ組立体４００の一実施形態を示す。図示のように、反射型ランプ組立体４００は、湾曲した反射面４０４、中央後部通路又は取付け用首部４０６、及び前部光開口部４０８を有する。発光管組立体１００は、光線４１２が組立体１００から大体湾曲した反射面４０４の方へ向けられるように、取付け用首部４０６に装着される。湾曲した反射面４０４は光線４１２を、矢印４１４で示すように前部光開口部４０８へ向けて前方へ方向を変える。前部光開口部４０８で、図示の反射型ランプ組立体１００は透明又は半透明カバー４１０も含み、このカバーは発光管組立体１００からの光を集束し且つ方向付けするための平坦又はレンズ状構造体とすることができる。さらに、カバー４１０は、赤、青、緑又はそれらの組合せのようなカラーを含むことができる。ある実施形態では、反射型ランプ組立体は、ランプを始動して点灯させるための適当な電子部品を含むことができる。電子部品は、別個の筐体内に、その他の反射型ランプ組立体部品と共に一体筐体内に収容することができ、取付け具を含んでいてもよい。電子部品はさらに安定器回路を含むことができる。特定の実施形態では、反射型ランプ組立体４００は、輸送システム、ビデオシステム、屋外照明システムなどの様々な用途に組込又は適応させることができる。さらに別の実施形態では、例えば、図１０は、図９に示した反射型ランプ組立体４００を含むビデオ投射システム４２０の一実施形態を示す。別の例として、図１１は、本発明技術の特定の実施形態に係る一対の反射型ランプ組立体４００を有する自動車のような車両４２２を示す。反射型ランプ組立体の他の実施形態は、特に限定されないが、街路照明、産業用照明、投光照明、並びに舞台、スタジオ及び競技場の照明のような特殊照明のための反射型ランプ組立体を含む。
【００２３】
本発明技術の実施形態では、モリブデン−レニウム端部構造体を製造する方法、並びに該構造体を取り入れたランプを製造する方法も提供する。ある実施形態では、モリブデン−レニウム端部構造体の製造に機械加工方法を採用する。例えば、モリブデン−レニウム合金の棒を機械加工することによって、所望の形状を有する端部構造体を製造する。他の特定の実施形態では、プレス成形法を用いて端部構造体を製造する。プレス成形法の例としては、棒又は圧延シートからのプレス成形が挙げられる。特定の実施形態では、粉末加工法を用いてモリブデン−レニウム端部構造体を製造する。粉末加工法は、典型的には、モリブデン−レニウム材料の粉末を形成する工程と、粉末をモールド又はダイに供給して、所望の最終構造体と同様の形状を有する構造体を形成する工程と、構造体を高圧、高温もしくは長い硬化時間又はこれらの組合せに付して、所望のモリブデン−レニウム端部構造体を得る工程とを含む。粉末加工法は、冷間圧縮成形、焼結、熱間等静圧圧縮成形、射出成形、及び鍛造を含む。
【００２４】
次に図１２、１３及び１４について説明すると、これらの図は、図１〜図１１について説明したランプ及びシステムの例示的な製造プロセスを示す。図１２は、本発明技術の実施形態に係るランプ１０の製造プロセス５１０を示す流れ図である。図示のように、プロセス５１０は、セラミック発光管及びモリブデン−レニウムを含む端部構造体を含むランプ部品を用意することから始まる（ブロック５１２）。次いでブロック５１４で、プロセス５１０はランプ部品を結合する。例えば、ランプ部品は一配置構成で一緒に結合することができ、その場合、例えば図２〜図４に関して述べたように、機械的安定性を与え且つ動作中の発光管組立体における熱応力を低減するために、端部構造体が発光管に結合される。プロセス５１０は次いで、モリブデン−レニウムに対して腐食性の材料を含む充填材料をランプ部品に充填する（ブロック５１６）。例えば、充填材料には、水銀、ナトリウム、インジウム、タリウム、スカンジウム、希土類元素（例えば、ジスプロシウム、ホルミウム、ツリウム）のハロゲン化物、及び不活性ガス（例えば、クリプトン、アルゴン又はキセノン）を含むことができる。ランプ部品に充填材料を充填する処理工程５１６は、ランプに充填材料を高圧で冷間充填することも含む。脱気及び充填材料充填プロセスは、乾燥箱及び／又は炉内で組立体を取り扱うのと異なり、充填管を適当な処理ステーションに取付けることによって遂行することができる。プロセス５１０は次いで、ランプ部品を気密封止する（ブロック５１８）。例えば、封止処理は、封止材料、局部加熱、圧力（例えば、クリンプ工具）、又はランプ部品の間の１以上の接合部での他の封止技術を適用することを含むことができる。
【００２５】
図１３は、本発明技術の実施形態に係るランプ１０の別の製造プロセス５２０を示す。図示のように、プロセス５２０は、セラミック発光管の開放端にモリブデン−レニウム端部構造体を結合することから始まる（ブロック５２２）。例えば、端部構造体は、適当な封止材料を使用して、発光管の外周面部分の周囲に封止される（すなわち、外面の周囲を包囲する）。プロセス５２０は次いで、ランプ部品に１種以上の充填材料を充填する（ブロック５２４）。プロセスは次いで、ランプ部品を気密封止する（ブロック５２６）。
【００２６】
図１４は、本発明技術の実施形態に係るランプ１０の別の製造プロセス５２８を示す。図示のように、プロセス５２８は、セラミック発光管の開放端にモリブデン−レニウム端部構造体を結合することから始まる（ブロック５３０）。例えば、端部構造体は、発光管の開放端内に延在する（又は開放端内を塞ぐ）端部構造体部分で封止される。プロセス５２８は次いで、ランプ部品に１種以上の充填材料を充填する（ブロック５３２）。プロセスは次いで、ランプ部品を気密封止する（ブロック５３４）。
【００２７】
図１５は、本発明技術の実施形態に係るランプ１０の別の製造プロセス５３６を示す流れ図である。図示のように、プロセス５３６は、セラミック発光管の開放端にモリブデン−レニウム端部構造体を結合することから始まる（ブロック５３８）。
ブロック５４０で、プロセス５３６は充填管（例えば、モリブデン−レニウム充填管）を端部構造体に貫通させて、充填管を端部構造体に封止する。特定の実施形態では、ブロック５３８及び５４０は、端部構造体が一体の充填管を備える（すなわち、一体構造である）場合に、セラミック発光管の開放端にモリブデン−レニウム端部構造体を結合する単一の工程を含む。プロセス５３６は次いで、電極及びコイル組立体を充填管に嵌め込む（ブロック５４２）。例えば、電極及びコイル組立体は、タングステン電極と、タングステン電極の周囲を包囲するモリブデン−レニウムコイルとを含むことができる。プロセス５３６は次いで、ランプ部品に所望の１種以上の充填材料を充填する（ブロック５４４）。プロセス５３６は次いで、ランプ部品を封止する（ブロック５４６）。例えば、封止処理は、封止材料、局部加熱、圧力（例えば、クリンプ工具）その他の封止技術をランプ部品の間の１以上の接合部で適用することを含むことができる。
【００２８】
図１６は、本発明技術の実施形態に係るランプ動作の例示的なプロセス５４８を示す流れ図である。プロセス５４８は、発光管の対向する端部に結合したモリブデン−レニウム端部構造体によって熱応力を低減する（ブロック５５０）。例えば、モリブデン−レニウム端部構造体は、動的照明用途における熱衝撃を低減し、始動を改善し、発光管の対向する端部近くのコールドスポットを制御するのに役立ち、且つ発光管組立体に機械的安定性を与える。多くの充填材料が効率のよい輻射線放出体であるが、ニオブのような端部構造体材料に対して腐食性でもある。プロセス５４８は、モリブデン−レニウム系端部構造体材料の使用によって充填材料に起因する端部構造体の腐食を防止する（５５２）。
【００２９】
本発明の特定の特徴のみを例示し説明したが、当業者には種々の修正及び変更をなし得よう。従って、特許請求の範囲が本発明の真の精神の範囲内にあるこの様な全ての修正及び変更を包含するものとして記載してあることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明技術に係る例示的なランプの斜視図である。
【図２】本発明技術の実施形態に従って、発光管と、発光管の対向する端部に結合し（その周囲に延在する）端部構造体と、各端部構造体に結合した充填管とを有しているランプの断面図である。
【図３】本発明技術の実施形態に従って、発光管と、発光管の対向する端部に結合した（内部まで延在する）端部構造体と、各端部構造体に結合した充填管とを有しているランプの断面図である。
【図４】本発明技術の実施形態に従って、発光管と、発光管の対向する端部に突合せ封止した（その周囲又は内部に延在していない）端部構造体と、各端部構造体に結合した充填管とを有しているランプの断面図である。
【図５】本発明技術の実施形態に係るランプの製造方法の特定の状況を例示している図２に例示のランプの断面図である。
【図６】本発明技術の実施形態に係るランプの製造方法の特定の状況を例示している図２に例示のランプの断面図である。
【図７】本発明技術の実施形態に係るランプの製造方法の特定の状況を例示している図２に例示のランプの断面図である。
【図８】本発明技術の実施形態に係るランプの製造方法の特定の状況を例示している図２に例示のランプの断面図である。
【図９】本発明技術の特定の実施形態に係る、図１〜図８に例示したようなランプを有する反射型ランプ組立体の断面図である。
【図１０】本発明技術の特定の実施形態に係る図９の反射型ランプ組立体を有するビデオ投射システムの斜視図である。
【図１１】本発明技術の特定の実施形態に係る図９の反射型ランプ組立体を有する自動車のような車両の斜視図である。
【図１２】本発明技術の特定の実施形態に係るランプの製造方法を例示する流れ図である。
【図１３】本発明技術の特定の実施形態に係るランプの製造方法を例示する流れ図である。
【図１４】本発明技術の特定の実施形態に係るランプの製造方法を例示する流れ図である。
【図１５】本発明技術の特定の実施形態に係るランプの製造方法を例示する流れ図である。
【図１６】本発明技術の特定の実施形態に係るランプの動作方法を例示する流れ図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ランプ
１００  発光管組立体
１１０  発光管
１１２、１１４  モリブデン−レニウム端部構造体
１１６、１１８  端部
１２０、１２２  発光管開口部
１２４、１２６  電極
１２８、１３０  アーク発生先端部
１３２、１３４  充填管
１３６、１３８  外周面部分
１４０、１４２  封止材料
１４４、１４６  包囲部分
１４８、１５０  通路
１５２、１５４  充填管の一部分
１５６  発光管空洞
１５８、１６０  封止材料
１６２  アークギャップ
１６４、１６６  コイル
１６８  中心線
１８８  気密シール
１９８  気密シール
２００  発光管組立体
２１０  セラミック発光管
２１２、２１４  端部構造体
２１６、２１８、端部
２２４、２２６  電極
２２８、２３０  アーク発生先端部
２３２、２３４  充填管
２４８、２５０  通路
２５６  発光管空洞
２５８、２６０  封止材料
２６２  アークギャップ
２６４、２６６  コイル
２６８  中心線
２７０、２７２  端部構造体部分
２７４  内周面
２７６、２７８  充填管の一部分
３００  発光管組立体
３１０  セラミック発光管
３１２、３１４  端部構造体
３１６、３１８  端部
３２４、３２６  電極
３２８、３３０  アーク発生先端部
３３２、３３４  充填管
３３６、３３８  外周面
３４８、３５０  通路
３５６  発光管空洞
３５８、３６０  封止材料
３６２  アークギャップ
３６４、３６６  コイル
３６８  中心線
３８０、３８２  係合面
３８４、３８６  気密シール
４００  反射型ランプ組立体
４０４  湾曲した反射面
４０６  中央後部通路又は取付け用首部
４０８  前部光開口部
４１０  カバー
４１２、４１４  光線
４２０  ビデオ投射システム
４２２  車両
５１０  ランプの製造プロセス
５２０  ランプの製造プロセス
５２８  ランプの製造プロセス
５３６  ランプの製造プロセス
５４８  ランプ動作の例示的なプロセス
【図１】
2009500792.tif 000003
【図２】
2009500792.tif 000004
【図３】
2009500792.tif 000005
【図４】
2009500792.tif 000006
【図５】
2009500792.tif 000007
【図６】
2009500792.tif 000008
【図７】
2009500792.tif 000009
【図８】
2009500792.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2009500792.tif 000012
【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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