(57)【要約】  放電チャンバを画定するアーク管を有し、アーク管の両端部が各々、放電チャンバの中に延在し、間に軸方向の隙間を画定する電極を受け入れる、高輝度放電ランプおよびその作製方法。熱シールドが、アーク管の両端部各々から延在し、管とともに半径方向の隙間を画定する。熱シールドは、一部の実施形態では、エンドプラグからアーク管に延在し、別の実施形態では、１つのアーク管の断片および接合される管の断片と一体に形成されたものを使用する。【選択図】図２ｂ
2013531343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）実質的に管状のセラミック部材の両端部の中間にある放電チャンバを画定する実質的に管状のセラミック部材と、
（ｂ）電極／リードを受け入れるための開口部を中に有し、前記実質的に管状のセラミック部材の両端部各々に配設されるエンドプラグと、
（ｃ）各々のエンドプラグから前記放電チャンバの内向きに延在し、前記実質的に管状のセラミック部材とともに半径方向の隙間を画定する熱シールドと、
（ｄ）各々のエンドプラグに受け入れられ、前記放電チャンバの中に延在する電極／リードであって、各々のエンドプラグから内向きに延在する前記熱シールドが、間に軸方向の隙間を画定する電極／リードと
を備える、放電アーク管を有する高輝度放電ランプ。
【請求項２】
前記熱シールドが、１つの部分品として前記エンドプラグと一体に形成される、請求項１記載のランプ。
【請求項３】
前記熱シールドが、先細にされた状態および軸方向に形作られた状態のうちの１つとして構成される前記熱シールドの内向きに延在する端部を有する、請求項１記載のランプ。
【請求項４】
一方のエンドプラグから延在する前記熱シールドが、対向するエンドプラグから延在する前記熱シールドとともに軸方向の隙間を画定する、請求項１記載のランプ。
【請求項５】
前記エンドプラグと前記熱シールドとの間、かつ、熱シールドと前記実質的に管状のセラミック部材との間に密封機構をさらに備える、請求項１記載のランプ。
【請求項６】
前記半径方向の隙間が、約０．１ｍｍから０．３ｍｍの範囲にある、請求項１記載のランプ。
【請求項７】
前記半径方向の隙間が、約０．０６ｍｍから０．２４ｍｍの範囲にある、請求項１記載のランプ。
【請求項８】
前記半径方向の隙間が、約０．０３ｍｍから０．１２ｍｍの範囲にある、請求項１記載のランプ。
【請求項９】
前記半径方向の隙間が、約２．０ｍｍから７．５ｍｍの範囲の軸方向の長さを有する、請求項１記載のランプ。
【請求項１０】
前記半径方向の隙間が、約１．０ｍｍから４．０ｍｍの範囲の軸方向の長さを有する、請求項１記載のランプ。
【請求項１１】
前記半径方向の隙間が、約０．７ｍｍから２．４ｍｍの範囲の軸方向の長さを有する、請求項１記載のランプ。
【請求項１２】
前記熱シールドが、比較的薄い壁部がついた、実質的に管状の構成を有する、請求項１記載のランプ。
【請求項１３】
前記放電チャンバを画定する前記実質的に管状の部材、および前記熱シールドが、（ａ）透明および（ｂ）半透明のセラミック材料のうちの１つで形成される、請求項１記載のランプ。
【請求項１４】
少なくとも、前記放電チャンバを画定する前記実質的に管状の部材、および前記熱シールドが、イットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）材料で形成される、請求項１記載のランプ。
【請求項１５】
少なくとも、前記放電チャンバを画定する前記実質的に管状の部材、および前記熱シールドが、（ａ）サファイア、（ｂ）多結晶アルミナ（ＰＣＡ）および（ｃ）微結晶アルミナ（ＭＣＡ）材料のうちの１つで形成される、請求項１記載のランプ。
【請求項１６】
少なくとも、前記実質的に管状の部材、および前記熱シールドが、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）材料で形成される、請求項１記載のランプ。
【請求項１７】
少なくとも、前記実質的に管状の部材、および前記熱シールドが、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプの放電アーク管に適している（ａ）単結晶および（ｂ）多結晶の材料のうちの１つから選択され、（ａ）半透明および（ｂ）透明の材料のうちの１つで形成される、請求項１記載のランプ。
【請求項１８】
前記エンドプラグが、その中に形成される、複数の軸方向に隔置された円周方向の溝を有する、請求項１記載のランプ。
【請求項１９】
前記熱障壁が、複数の円周方向に隔置された軸方向に延在する部材を含む、請求項１記載のランプ。
【請求項２０】
前記熱シールドが、非円形の断面を有する、請求項１記載のランプ。
【請求項２１】
前記熱シールドが、円形の断面を有する、請求項１記載のランプ。
【請求項２２】
（ａ）放電チャンバを画定するための、実質的に管状のセラミック部材を用意するステップと、
（ｂ）電極を受け入れるための開口部を伴うエンドプラグを用意するステップと、
（ｃ）前記エンドプラグから延在し、前記実質的に管状のセラミック部材とともに半径方向の隙間を画定する熱シールドを用意するステップと、
（ｄ）前記セラミックの管状の部材の両端部各々に、エンドプラグおよび熱シールドを配設するステップと、
（ｅ）各々のエンドプラグから前記放電チャンバの内向きに延在する前記熱シールド間に、軸方向の隙間を設けるステップと、
（ｆ）各々のエンドプラグに電極を配設するステップと
を含む、高輝度放電ランプを作製する方法。
【請求項２３】
熱シールドを用意する前記ステップが、前記熱シールドを、１つの部分品部材として前記エンドプラグと一体に形成するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
熱シールドを用意する前記ステップが、実質的に管状の構成の、比較的薄い壁部がついた部材を、前記エンドプラグを覆って配設するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
熱シールドを用意する前記ステップが、複数の円周方向に隔置された軸方向に延在する部材を、前記エンドプラグの周囲に配設するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
半径方向の隙間を形成する前記ステップが、約０．１ｍｍから０．３ｍｍの範囲での隙間を形成するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２７】
半径方向の隙間を形成する前記ステップが、約０．０６ｍｍから０．２４ｍｍの範囲での隙間を形成するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２８】
半径方向の隙間を形成する前記ステップが、約０．０３ｍｍから０．１２ｍｍの範囲での隙間を形成するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
前記半径方向の隙間が、約２．０ｍｍから７．５ｍｍの範囲での軸方向の長さを有する、請求項２２記載の方法。
【請求項３０】
前記半径方向の隙間が、約１．０ｍｍから４．０ｍｍの範囲での軸方向の長さを有する、請求項２２記載の方法。
【請求項３１】
前記半径方向の隙間が、約０．７ｍｍから２．４ｍｍの範囲での軸方向の長さを有する、請求項２２記載の方法。
【請求項３２】
エンドプラグを用意する前記ステップが、複数の軸方向に隔置されたリングを前記エンドプラグ上に形成するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３３】
セラミックの実質的に管状の部材を用意する前記ステップ、および熱シールドを用意する前記ステップのうちの少なくとも１つが、（ａ）透明および（ｂ）半透明のセラミック材料のうちの１つの材料で部材を形成するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３４】
前記セラミックの実質的に管状の部材、および前記熱シールドのうちの少なくとも１つを、イットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）材料で形成するステップをさらに含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３５】
前記セラミックの実質的に管状の部材、および前記熱シールドのうちの少なくとも１つを、（ａ）サファイア、（ｂ）多結晶アルミナ（ＰＣＡ）および（ｃ）微結晶アルミナ（ＭＣＡ）材料のうちの１つで形成するステップをさらに含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３６】
前記セラミックの実質的に管状の部材、および前記熱シールドのうちの少なくとも１つを、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）材料で形成するステップをさらに含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３７】
前記セラミックの実質的に管状の部材、および前記熱シールドのうちの少なくとも１つが、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプの放電アーク管に適している（ａ）単結晶および（ｂ）多結晶の材料のうちの１つから選択され、（ａ）半透明および（ｂ）透明の材料のうちの１つで形成されるステップをさらに含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３８】
エンドプラグおよび前記熱シールドを配設する前記ステップが、それらの間に密封機構を形成するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３９】
熱シールドを用意する前記ステップが、非円形の断面を有する熱シールドを用意するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項４０】
熱シールドを用意する前記ステップが、円形の断面を有する熱シールドを用意するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項４１】
（ａ）実質的に管状のセラミック部材の両端部の中間にある放電チャンバを画定する実質的に管状のセラミック部材と、
（ｂ）電極／リードを受け入れるための開口部を中に有する、前記実質的に管状のセラミック部材の各両端部と、
（ｃ）前記実質的に管状のセラミック部材の各両端部から前記放電チャンバの内向きに延在し、前記実質的に管状のセラミック部材とともに半径方向の隙間を画定する熱シールドと、
（ｄ）前記両端部の開口部の各々に受け入れられ、前記放電チャンバの中に延在する電極／リードであって、前記実質的に管状のセラミック部材の各両端部から延在する前記熱シールドが、間に軸方向の隙間を画定する電極／リードと
を備える、放電管を有する高輝度放電ランプ。
【請求項４２】
（ａ）放電チャンバを画定するための、実質的に管状のセラミック部材を用意するステップと、
（ｂ）前記実質的に管状のセラミック部材の両端部に開口部を設けるステップと、
（ｃ）前記実質的に管状のセラミック部材の前記両端部の各々から前記放電チャンバに内向きに延在し、前記実質的に管状のセラミック部材とともに半径方向の隙間を画定する熱シールドを配設するステップと、
（ｄ）前記実質的に管状のセラミック部材の前記両端部の各々から延在する前記熱シールド間に、軸方向の隙間を形成するステップと、
（ｅ）前記実質的に管状のセラミック部材の前記両端部の開口部の各々に電極を配設するステップと
を含む、高輝度放電ランプを作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、セラミックメタルハライド放電ランプまたは高圧ナトリウム放電ランプなどの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ用のセラミック放電アーク管、および、そのようなランプ用のセラミック放電アーク管を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックメタルハライド放電ランプなどの放電ランプは、金属ハロゲン化物と水銀との混合物、または、無水銀放電ランプでは、水銀含有ランプでの水銀と同様の緩衝／昇圧材料（ｂｕｆｆｅｒ／ｖｏｌｔａｇｅ  ｒｉｓｅｒ  ｍａｔｅｒｉａｌ）としての、その代替物などの充填物をイオン化することにより、充填物のイオン化に起因して、２つの電極間を通過する電気アークが放電プラズマを形成する状態で、光を生成する。電極および充填物は、エネルギーが与えられた充填材料の圧力を維持し、放出される光がそれを通過することを可能にする、半透明または透明の放電チャンバの内部に密封される。「ドーズ（ｄｏｓｅ）」としても知られている充填物は、電気アークにより励起されることに応答して、「光」とも呼ぶ可視電磁放射の所望のスペクトルエネルギー分布を放出する。
【０００３】
高輝度放電ランプでのアーク管は、軟化した状態に加熱された後で所望の放電チャンバ幾何形状に形作られる、「石英ガラス」とも呼ぶ溶融シリカなどの材料で形成することができる。しかしながら、溶融シリカは、その反応性化学、および高い動作温度でのその熱力学的に不安定な構造的特性から生起する、ある欠点を有する。例えば、約９５０℃から１０００℃より大きな温度では、ハロゲン化物充填物は、石英ガラスと反応し、その過程で、ケイ酸塩およびハロゲン化ケイ酸塩を生成し、したがって、充填物の構成成分の有効量を低減する。昇温状態によってさらに、ナトリウムが石英壁部に浸透する。これらの充填物の減損現象は、ランプの有効寿命を低減する色ずれを経時的に引き起こす。加えて、高温では、放電チャンバ壁部の機械的強度および光の透過を低減する、非晶相から結晶相への溶融シリカの変換（「再結晶化」）がさらに生じる。
【０００４】
セラミック放電アーク管は、充填材料との放電チャンバ壁部の反応を著しく低減しながら、色制御、演色、および発光の特性を改善するために、比較的高い温度で動作するように開発された。例えば、可視波長放射が通過することを可能にし、本体を、高圧ナトリウムおよびセラミックメタルハライド放電ランプ用のアーク管として使用するのに有用にする、半透明の多結晶アルミナ焼結体を用いることが知られている。
【０００５】
例えば自動車の前照灯の用途でのような、セラミックアーク管放電ランプが水平方向の配設で用いられるある用途では、光を生成するためにプラズマを作る電極間のアークは、アーク管の上部壁面上で過昇温を引き起こす、上方向にアーチ形の外形で構成される。この極端に高い「ホットスポット」の温度、および放電チャンバ壁部の内部に生じる関係する温度勾配は、アーク管アセンブリでの過度な熱に起因する機械的ストレスを招く。従来は、これらの過昇温および熱的ストレスにさらされることが、ランプの信頼性の低減をもたらし、自動車などの用途では、アーク管アセンブリの内部での亀裂の発達および伝搬に起因する早すぎるランプの故障、費用のかかる交換、ならびに付随するユーザの不満をもたらしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第１７５５１４７Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、アーク放電ランプのセラミックアーク管アセンブリで、および特に、例えば自動車の前照灯の用途の場合に見出されるような、そのようなランプが、アーク管が水平方向の配置構成である状態で配設される場合に、過昇温および熱的ストレスを防止するための、方策または手段を見出すことが望まれてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、セラミックアーク管を有する高輝度放電ランプであって、その中央部分で、実質的に管状の部材が、この中央のアーク管部材の両端部間に放電チャンバを画定し、開口部が、電極を受け入れるために両端部の各々に設けられる、高輝度放電ランプを説明する。熱シールドが、実質的に管状のセラミック部材の両端部の各々から放電チャンバの内向きに延在し、実質的に管状のセラミック部材の壁部とともに半径方向の隙間を画定する。電極が、両端部の開口部の各々に受け入れられて、放電チャンバの中に延在し、熱シールドは、実質的に管状のセラミック部材の両端部各々から内向きに、熱シールド間に軸方向の隙間を画定するように延在する。
【０００９】
本開示の放電ランプの１つの例示的な形態では、放電チャンバを画定する実質的に管状のセラミック部材は、両端部各々に融着されるエンドプラグを有し、開口部が電極用にエンドプラグに設けられ、熱シールドが各々のエンドプラグから内向きに延在する。エンドプラグを実質的に管状の部材に融着し、熱シールドを１つの部分品としてエンドプラグと一体に形成することができ、または、熱シールドは、エンドプラグに融着される独立した部材であってよい。
【００１０】
別の例示的な実施形態では、実質的に管状のセラミック部材とともに半径方向の隙間を設けるために、複数の軸方向に隔置されたリングを熱シールドの周囲に用いることができ、リングは、熱シールドと実質的に管状のセラミック部材との間に複数の半径方向の空間を画定する、複数の軸方向に隔置された環状チャンバを形成するために、熱シールドおよび実質的に管状のセラミック部材に融着される。別の形態では、環状空間を、エンドプラグに形成される溝により形成することができ、それによって、独立したリングがエンドプラグに融着される必要がなくなる。
【００１１】
別の例示的な形態では、放電チャンバを画定する実質的に管状のセラミック部材の領域は、熱シールド間の軸方向の隙間が位置するプラズマの領域に、放電チャンバの直径を拡大させるために、環状隆起を有することができる。
【００１２】
別の形態では、熱シールドは、エンドプラグから軸方向に内向きに延在し、エンドプラグの間に、熱シールドと実質的に管状のセラミック部材との間に半径方向の隙間を形成する弓状の空間を画定するために配置構成される、複数の別個の指状部を備え得る。
【００１３】
さらなる形態では、アーク管は、両端部が閉じられ、熱シールドが、両端部と一体に形成され、両端部から軸方向に延在する状態で、各々が一体に形成される、２つの長軸方向に延在する半分の断片を形成することができる。開口部が、その中に電極を受け入れるために、両端部の各々と一体に形成される。次いで、２つの半分のアーク管の断片は、アーク管アセンブリの内部に閉じた放電チャンバを形成するために、一体的に融着または焼結される。
【発明の効果】
【００１４】
熱シールドと、放電チャンバを画定する実質的に管状のセラミック部材との間の、半径方向の隙間または空間は、チャンバでのプラズマの中央部分から実質的に管状の部材の壁部に向かう熱伝導の低減、および、エンドプラグへの軸方向での熱伝導の増大をもたらし、両方の効果が、実質的に管状のセラミック部材の中央部分での温度および熱的ストレスを低減し、部材での軸方向の熱勾配を減少し、それによって、全体的に熱的ストレスを低減し、ランプの寿命を延ばす。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】セラミックアーク管を有する放電ランプを例示する。
【図２ａ】例示的な形態での、アーク管を形成する図１の構成要素の断面図である。
【図２ｂ】中の熱流を例示する図２ａの拡大部分図である。
【図３】融着の前に組み立てられた状態の、別の例示的な形態の断面図である。
【図４】融着された状態で、放電アークが中にある動作中の、図３の形態の断面図である。
【図５】融着の前に組み立てられた状態の、本開示のアーク管のさらなる形態の断面図である。
【図６】融着された状況で、かつ放電アークが中にある動作中の、図５のアーク管の断面図である。
【図７】構成要素が融着の前の組み立てられた状態で示される、隆起または回旋された管状の放電チャンバを用いる、本開示のアーク管の別の形態の断面図である。
【図８】融着された状況で、かつ放電アークが中にある動作中の、図７の形態の断面図である。
【図９】融着の前に組み立てられた状況で、部品が配設された、本開示のアーク管の別の形態の断面図である。
【図１０】融着の前に組み立てられた状況で、部品が配設された、本開示のアーク管の別の形態の断面図である。
【図１１】融着の前に組み立てられた状況で、部品が配設された、本開示のアーク管の別の形態の断面図である。
【図１２】エンドプラグからの複数の軸方向に内向きに延在する突出部により形成される熱シールドを有する、本開示のアーク管の別の形態の断面図である。
【図１３】破線の指示線１３−１３に沿って得られる、図１２の形態の断面図である。
【図１４】２つの半体であって、それらの両端部から内向きに熱シールドが延在し、後で一体的に融着される、事前に組み立てられた２つの半体に形成される、アーク管および放電チャンバを画定するアーク管の実質的に管状のセラミック部材を有する、本開示のアーク管の別の形態の斜視図である。
【図１５ａ】実質的に半球状に形作られた、または湾曲された表面のエンドプラグ幾何形状の追加的な特徴を伴う、図１４の断面指示線１５ａに沿って得られる断面図である。
【図１５ｂ】図１４の断面指示線１５ｂに沿って得られる断面図である。
【図１６】本開示の放電ランプの異なる例示的な形態の温度および機械的ストレス分布を算出するために使用された、コンピュータモデリングプロシージャのブロック図および処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照すると、全体的に１０で指示される高輝度放電ランプは、半透明または透明の材料で形成される外球１２、および、その中に配設された、全体的に５０で指示されるセラミックアーク管を含み、セラミックアーク管は、その中央部分に、全体的に５２、５４で指示される２つの電極、および、ランプの動作状況のもとで、気体状であり、部分的に液体の形態である充填材料（図示せず）を包含する実質的に管状の部材５１を有する。電極５２、５４は、電力の供給源と接続すると、電極の両端間に電位差を付与する、電流導体５６、５８に接続される。動作中、電極５２、５４は、アーク管５０の放電チャンバ６０でプラズマを生成するために、充填材料をイオン化するアーク絶縁破壊を発生させる。プラズマにより生成される光の放出の特質は、主として、充填材料の構成成分、電極の両端間の電圧、放電チャンバの温度分布、チャンバ内の圧力、ならびに、放電チャンバおよびアーク管アセンブリ全体の幾何形状によって決まる。セラミックメタルハライドランプに対しては、充填物は、典型的には、Ｈｇと、アルゴン（Ａｒ）またはキセノン（Ｘｅ）などの希ガスと、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化タリウム（ＴｌＩ）、およびヨウ化ジスプロシウム（ＤｙＩ3）などの金属ハロゲン化物との混合物を含み得る。これに対して、光源の、特にメタルハライド放電ランプの充填物から水銀をなくし、それを代替の緩衝／昇圧材料で置換するという、はっきりとした傾向が存在する。高圧ナトリウムランプに対しては、充填材料は、典型的には、ナトリウム、希ガス、およびＨｇを含む。当技術分野でやはりよく知られている他の充填材料もまた、本開示の放電ランプとともに用いることができる。
【００１７】
図１に示すように、例えば酸化アルミニウムまたはアルミナで作製されるセラミックアーク管５０は、実質的に管状の構成を有し、セラミック材料で形成され、図２ａ、２ｂでさらに示すように、放電チャンバ６０を組み込む中央部材５１、および、外向きに延在する脚部分６２、６４を含む実質的に管状の部材の２つの端部部材６１、６３を備える。電極５２、５４の端部は、典型的には、放電チャンバ６０を形成する実質的に管状の中央部材５１の両端部の近傍に位置する。電極５２、５４は、脚部分６２、６４の各々の中央孔の内部に配設される電流導体５６、５８により、電源（図示せず）に接続される。電極は、典型的には、タングステンから構成され、導体は、典型的には、モリブデンおよびニオブを含み、ニオブは、アルミナの脚部分６２、６４上の熱誘導のストレスを低減するように、アルミナのものに近い熱膨張係数を有する。
【００１８】
アーク管５０は、密封機構６６、６８を用いて、脚部分６２、６４の端部で密封される。密封機構６６、６８は、典型的には、ガラスフリットをリングの形状で、導体の１つ、例えば５６の付近に配置し、アーク管５０を垂直方向にそろえ、フリットを融解することにより形成することができるジスプロシア−アルミナ−シリカガラスを備える。融解したガラスは、その後、脚６２の中に流れ落ち、導体５６と脚６２との間に密封機構を形成する。アーク管５０は、その後、放電チャンバ６０が充填材料で充填された後、他方の脚６４を密封するために上下逆にされる。
【００１９】
脚部分６２、６４は、アーク管５０の中央から軸方向に離れて延在する。脚部分６２、６４の寸法は、密封機構６６、６８の温度をアーク管５０の中央に対して所望の量だけ超えるように選択される。アーク管５０の放電チャンバ６０は、典型的には実質的に円筒形である、実質的に管状のセラミック部材５１に埋め込まれる。７０ワットのセラミックメタルハライドアーク放電ランプに対しては、実質的に管状のセラミック部材５１は、典型的には、約７ｍｍの内径および約８．５ｍｍの外径を有する。３５ワットのランプに対しては、部材５１は、典型的には、約５ｍｍの内径および約６．５ｍｍの外径を有する。１５０ワットのランプに対しては、セラミック部材５１は、典型的には、約９．５ｍｍの内径および約１１．５ｍｍの外径を有する。
【００２０】
次に図２を参照すると、本開示の放電ランプの例示的な形態でのアーク管５０が、断面図で示されており、本開示の放電ランプの例示的な形態でのアーク管５０は、参照符号Ｘ3により示される軸方向の隙間を画定するため、熱シールド７０、７４の内向きに延在する端部が隔置された配置構成で配設されるように、実質的に管状または円筒形のセラミック部材の両端部および実質的に管状または円筒形のセラミック部材に埋め込まれ中心で終端する放電チャンバ６０の両端部から内向きに延在する熱シールド７０、７４を有する。熱シールドはさらに、その周囲に、部材５１の内側周辺部とともに半径方向の隙間ＧRを画定するように、サイズ設定かつ構成される。熱シールド７０、７４は、エンドプラグ７２、７６から内向きに延在し、熱シールドは、それぞれ、プラグ７２、７６と一体に形成することができ、または、独立して形成し、融着によりプラグ７２、７６に取り付けることができる。
【００２１】
本実施では、放電チャンバ６０を画定する、熱シールド７０、７４および実質的に管状のセラミック部材５１を、イットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）材料で形成することは、満足のいくものであることがわかっており、これらの後者の部品を、ａ）サファイアおよびｂ）微結晶アルミナ（ＭＣＡ）材料のうちの１つで形成することもまた、満足のいくものであった。熱シールド７０、７４を、ａ）多結晶アルミナ（ＰＣＡ）およびｂ）窒化アルミニウム材料で形成することが、満足のいくものであることがさらにわかっている。さらに、実質的に管状の部材５１および熱シールド７０、７４を、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプのアーク管に適している、ａ）単結晶およびｂ）多結晶の材料のうちの１つから選択される、ａ）半透明およびｂ）透明の材料のうちの１つで形成することが、特に満足のいくものであることがわかっている。しかしながら、他の適したセラミック材料もまた用いることができることが理解されよう。充填材料が部材５１の内側に配設される、格納容器の放電チャンバ６０を形成するために、電極、エンドプラグおよび部材５１が、組み立てられかつ融着されることが理解されよう。動作中、電極５２、５４への電位に接続すると、図２ａに破線の輪郭で例示され、参照番号７８により示される放電プラズマを形成するために、電気アークが、電極の内側端部間で放電される。ＧRにより示され、熱シールド７０、７４と部材５１の内側との間に形成される半径方向の隙間の長さは、図２ａに寸法Ｘ4により示される。
【００２２】
軸方向の隙間Ｘ3により、放電チャンバ６０の中央部分を通る光の最適な量の放出が可能になる。軸方向の隙間Ｘ3の画定は、アーク管組立工程のステップの精度によって、または、単に、放電チャンバ壁部上に形成される突出部分、または壁部に取り付けられる独立したスペーサ構成要素のいずれかであり得る、透明または半透明のスペーサ構成要素の助力によってのいずれかで、達成し、かつ保証することができる。
【００２３】
図２ｂを参照すると、図２ａのアーク管５０の一部分が拡大されて示され、矢印は、プラズマ７８により発生される熱の、熱シールド７０、実質的に管状のセラミック部材５１およびエンドプラグ７２への流れの方向を指示する。熱シールドに沿った熱の軸方向の流れによって、水平方向の動作状況のもとで実質的に管状の部材５１の上部部分の温度が低減し、エンドプラグ７２の、または図２ａを参照すればプラグ７２、７６の温度が上昇し、それによって、部品に沿った熱勾配が低減し、それによって、部品中の熱的ストレスが低減する。
【００２４】
本実施では、約０．１ｍｍから０．３ｍｍの範囲で、詳細には、約０．０６ｍｍから０．２４ｍｍの範囲で、さらに詳細には、約０．０３ｍｍから０．１２ｍｍの範囲で、半径方向の隙間ＧRを形成することが、満足のいくものであることがわかっている。本実施では、約２．０ｍｍから７．５ｍｍの範囲での軸方向の長さＸ4によって半径方向の隙間ＧRを形成することが、満足のいくものであることがわかっており、詳細には、約１．０ｍｍから４．０ｍｍの範囲での長さＸ4によって半径方向の隙間ＧRを形成することが、満足のいくものであることがわかっており、より詳細には、約０．７ｍｍから２．４ｍｍの範囲での軸方向の長さＸ4によって半径方向の隙間ＧRを形成することが、満足のいくものであることがわかっている。
【００２５】
本実施では、アーク管５０が、例えば自動車の前照灯の用途での場合のように、水平方向の配置構成で配設されるとき、電極間に形成されるアークが、上方向にアーチ形の構成を有し（図４を参照）、それによって、部材５１の壁部の上部部分が、下部部分より高い温度を受けるということが、試験により示されている。
【００２６】
図２ａおよび２ｂに関して、熱シールド７０、７４は、その内向きに延在する端部すなわちアーク放電端部が、放電チャンバ６０の内部でのアーク放電およびプラズマの形成のための適切な表面構成をもたらすため、かつ、熱シールド７０、７４の放電端部の過熱または融解さえも回避するために、面取りされる、または先細にされる、または他の最適な幾何形状に形作られるということが留意されよう。
【００２７】
再び図２ｂを参照すると、アークプラズマの領域での、Ｔ3により示される、実質的に管状の部材５１の上部壁部の内側の温度、および部材５１の壁部の外側での温度（Ｔ4）の、測定およびコンピュータ支援モデリング結果が、プラズマの領域の底部における部材５１の、内側壁部の温度Ｔ2および外面の温度Ｔ1と比較するために、行われ、または算出された。温度の読み取りおよび有限要素モデルの算出予測が、熱シールドのエンドプラグとの接合部で、図２ｂに示すような、ＴTCでの上部側およびＴBCでの下部側に関して、さらに行われ、かつ遂行された。熱シールドを用いない従来技術のランプの典型的な構成、ならびに、同じ電源電圧および同じランプワット数に対して、熱シールド７０、７４および半径方向の隙間ＧRを用いた図２ｂでの出願人の構造様式の両方の、測定およびモデル算出が、行われ、かつ遂行された。
【００２８】
モデル算出は、出願人の構造様式のいくつかの異なるアーク管構造様式の代替物に対して遂行された。図１６を参照すると、このコンピュータモデリングプロシージャのブロック図および処理フローチャートが、詳細に示されている。第１のステップとして、異なるアーク管の代替物の構造様式幾何形状（図１６ブロック「１ａ）ランプ幾何形状」）が、「１）ＣＡＤソフトウェア」にロードされ、ＦＥＭ（有限要素法）メッシュ分割を用いたパラメトリックアーク管モデル幾何形状が発生された。（自動メッシュ分割の特徴を伴う任意の市販のＣＡＤソフトウェアが、遂行するこのタスクに適切であることに留意されたい。）入力データの別のセットとして、アークチャンバの充填物組成の構造様式の詳細、ならびに液体ドーズ充填物およびアークコアの温度範囲に対する境界条件が提供された（図１６ブロック「２ａ）ドーズ組成、…」）。固体状態のアーク管アセンブリ構成要素の材料特性、ならびに、放電チャンバ内の液体、蒸気および気体の相の充填材料の高温の熱化学データは、一般に、公開された熱力学データベースから取得することができる。例えば、出願人の場合では、これらのデータの主な典拠は、ＭＴＤＡＴＡ熱力学算出およびギブス自由エネルギー最小化ソフトウェアの熱力学データベースであった。欠損の熱力学データは、補間および外挿の技法を使用することにより内部的に、または、ＭＴＤＡＴＡデータベース自体から、または他の市販の利用可能な熱力学データベースからのいずれかで利用可能なデータに基づくいずれかで発生された。この熱化学データセット（図１６ブロック「２ｂ）熱力学データベース」）は、優勢であるＬＴＥ（局所熱力学平衡）条件を想定して、ＭＴＤＡＴＡソフトウェア（一般的な場合では、「２）熱力学ソフトウェア」）を使用することにより、温度および充填物組成に依存的なプラズマ組成の算出のための基礎として役立った。プラズマ輸送特性（導電率および熱伝導率、気体の粘性、…）は、ＨＩＤＰｒｏｐと呼ぶ、社内で作製したコンピュータコードにより発生された（図１６ブロック「３）材料特性コード」）。しかしながら、同様のコンピュータコードは、プラズマ科学を、および特に光源開発を取り扱う、世界中の様々な研究機関および企業に存在する（プラズマ物理および光源技術に関する、ＩＣＰＩＧ、ＩＣＯＰＳ、ＬＳ等の会議の会議録を参照）。放射輸送データは、高分解能スペクトル測定から取得された（図１６ブロック「４ｃ）放射輸送特性」）。
【００２９】
気体流、熱伝達、プラズマおよび固体状態の温度分布、ならびに電磁場の算出が、市販の利用可能な「４）計算流体力学（ＣＦＤ）ソフトウェア」により遂行された。局所熱力学平衡（ＬＴＥ）プラズマ条件が、計算処理全体で有効であると想定した。自社製のＦＯＲＴＲＡＮコンピュータコード（図１６ブロック「５）反復処理およびインターフェース制御ソフトウェア」）が、異なるソフトウェアモジュール間のインターフェースのタスク（保存したテキストファイルを介したデータ伝達）を遂行することにより、および、反復による様式で解の収束を制御することにより、モデル算出のコアとして役立った。モデル較正が、「５ａ）温度分布測定データ」によって遂行された。反復サイクルは、モデルの予測が、現実のランプの構造様式の代替物に関して取得されるこれらの測定結果と十分容認可能に合致した場合に、または、必要とされる収束が実現された場合に停止した。最後に、アーク管代替物の固体状態構造での熱誘導のストレスが、「６）有限要素マルチフィジックスソフトウェア」（例えば、公然に利用可能な有限要素コード）により独立して予測された。
【００３０】
従来技術に対する、および２つの異なる新型のアーク管構造様式の代替物に対する、アーク管の様々な場所での温度モデリング結果の一部、およびそれらの間の温度差を、表１に示す。温度、特にＴ3およびＴ4を低下させることによって、または／ならびに、Ｔ3−Ｔ4の壁部内側の勾配およびＴ4−Ｔ1の頂部−底部の温度差を低下させることによってのいずれかで、本開示の熱シールドを用いると、実質的な改善が可能であることが、表１からわかる。温度制約条件のすべてが満たされるように、さらなる最適化が可能であることもまた確認された。
【００３１】
【表１】
2013531343.tif 000003
これらの新型の構造様式の代替物の一部を用いることで、出願人の開示の熱シールドは、プラズマの領域でのアーク管の上部壁部における温度Ｔ3およびＴ4を低減することだけでなく、軸方向の温度勾配Ｔ3−ＴTCを低減するためにエンドプラグに軸方向に、または、頂部−底部の熱勾配Ｔ4−Ｔ1、およびアーク管壁部で発生される温度誘導の熱的ストレスを低減するために底部壁部に、熱を伝導することにもまた有益であるということがさらに示されたということが、表１から明らかである。
【００３２】
本実施では、Ｔ3を１４５０ケルビン未満に、ＴBCを１２００ケルビンより大きく維持すること、および、ＴMAX（図２ｂを参照）を１６００ケルビン未満に維持することが望ましいことがわかっている。本実施では、説明した範囲の上限の近傍のＸ3（図２ａを参照）の値、および説明した範囲の下限の近傍のＸ4の値を用いることによって、動作中に受けるＴMAXの値が最小化するという結論が出ている。説明した範囲の低い方の領域でのＸ3の値、および説明した範囲の高い方の領域でのＸ4の値を用いることによって、動作中に受けるＴ3の値が最小化するという結論もまた出ている。Ｘ3の値を許される範囲の低い方の領域に、およびＸ4の値を説明した範囲の高い方の領域に維持することは、ＴBCを説明した最小値の近傍に維持するためのものであるという結論もまた出ている。
【００３３】
図３を参照すると、本開示の放電ランプ用のアーク管の別の形態の、完全に組み立てられる前のものが、全体的に１００で指示され、放電チャンバを画定する実質的に管状のセラミック部材１０２を有し、中央領域でのその内側周辺部上に、光透過性のオプションのスペーサ部分１０４が配設され、端部部材またはプラグ１０６、１０８が、部材１０２の両端部上に配設される。端部部材１０６、１０８は、各々が、内向きに軸方向に延在する熱シールド１１０、１１２をそれぞれ有し、熱シールドの各々は、それらの上方に、軸方向に隔置された配置構成で配設される、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４で示される、複数の軸方向に空間のある環状部材またはリングを、熱シールドと部材１０２の内側周辺部との間に複数の環状の隙間を設けるように有する。エンドプラグ１０６、１０８の各々は、それぞれ、外向きに延在する脚部分１２６、１２８を有し、脚部分１２６、１２８は、それらを通る中央孔１３０、１３２それぞれを、それらを通して電極／リードを受け入れるために有する。
【００３４】
図４を参照すると、完全に組み立てられた、図３の形態に対する部品配置構成が示され、リング１１４から１２４が、部材１０２の内側周辺部、および熱シールド１１０、１１２の外側周辺部に融着され、光透過性のオプションのスペーサ部分１０４が、熱シールド間の軸方向の隙間Ｘ3を決定する。脚１２６、１２８内の孔１３０、１３２は、それぞれ、その中に配設され、溶融シールガラス１３８、１４０により密封される電極１３４、１３６を有する。図４では、動作中のアーク管１００が示され、全体的に１４２で指示されるアークが、電極１３４、１３６間に形成され、使用中のアーク管１００の水平方向の配置に対する場合であるように、上方向に凸型の配置傾向でアーチ形になる。リング１１４から１２４は、部材１０２またはプラグ１０６、１０８と同じ材料で形成できることが理解されよう。
【００３５】
図５を参照すると、本開示の放電ランプのアーク管の別の形態の、完全に組み立てられる前のものが、全体的に２００で指示され、放電チャンバを画定する実質的に管状のセラミック部材２０２を含み、実質的に管状のセラミック部材２０２は、内部の中央に配設される、光透過性のオプションのスペーサ部分２０４を含む。全体的に２０６、２０８で指示される１対のエンドプラグが、部材２０２の軸方向での両端部に配設される。プラグ２０６、２０８の各々は、プラグ２０６、２０８と一体に形成され、それぞれ参照番号２１０、２１２により示される、軸方向に内向きに延在する熱シールド部分を含み、熱シールド２１０、２１２の外側周辺部は、その中に形成される、複数の軸方向に隔置された環状溝２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４を有する。エンドプラグ２０６、２０８の各々は、外向きに延在する脚部分２２６、２２８をそれぞれ含み、脚部分２２６、２２８の各々は、それらの中に形成される中央孔２３０、２３２をそれぞれ有し、中央孔２３０、２３２は、それらの中に電極／リードを受け入れるように適合される。
【００３６】
図６を参照すると、完全に組み立てられた状況での、図５の形態の部品配置構成が示され、プラグ２０６、２０８の周辺部が、密封された放電チャンバを形成する様式で、部材２０２の内側周辺部に融着されている。電極２３４、２３６が、それぞれ、孔２３０、２３２に配設され、それぞれ、溶融シールガラス２３８、２４０の形態の区域が、孔２３０、２３２の端部に、孔２３０、２３２の中に電極２３４、２３６を密封するために形成される。図５の形態の放電チャンバの部品配置構成が図６に例示され、アークが電極２３４、２３６間に形成され、自動車の前照灯の用途での場合であり得るような、アーク管２００が水平方向の配設で配設される場合にあるように、上方の方向にアーチ形になる。熱シールド間の軸方向の隙間が、参照符号Ｘ3により図６に示される。
【００３７】
図７を参照すると、本開示の放電ランプのアーク管の別の形態の、完全に組み立てられる前のものが、全体的に３００で指示され、放電チャンバを画定し、全体的に３０２で指示される、実質的に管状のセラミック部材を含み、実質的に管状のセラミック部材は、参照番号３０６により示される、部材３０２の中央領域での回旋の内側周辺部と合うように適合される、光透過性のオプションのスペーサ部分部材３０４を含む。全体的に３０８、３１０で指示される１対のエンドプラグが、部材３０２の軸方向の両端部に配設され、エンドプラグの各々は、それぞれ、エンドプラグの軸方向に内向きに延在する熱シールド部分３１２、３１４を含む。熱シールド３１２、３１４は各々、それらの中に、熱シールドと部材３０２との間に、軸方向に配設された半径方向の隙間を設けるために形成される、複数の円周方向に延在する軸方向に隔置された溝３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、３２６をそれぞれ有する。エンドプラグ３０８、３１０の各々は、エンドプラグ３０８、３１０と一体に形成され、それらから軸方向に外向きに延在する脚部分３２８、３３０をそれぞれさらに有し、脚の各々は、それぞれ、脚の中に形成される中央孔３３２、３３４を、それらの中に電極／リードを受け入れるために有する。
【００３８】
図８を参照すると、最終的な組み立てられた状況での、図７の部品配置構成が示され、エンドプラグ３０８、３１０が、部材３０２に融着されて部材３０２に密封され、溝３１６から３２６により形成される複数の軸方向に隔置された半径方向の空気の隙間をもたらす。熱シールド間の軸方向の隙間が、参照符号Ｘ3により示される。１対の電極３３６、３３８が、それぞれ孔３３２、３３４に配設され、孔３３２、３３４の中で、溶融シールガラス３４０、３４２それぞれにより密封される。アーク管３００が、図８に示すような水平方向に配設された配置構成で、使用中に配置される場合、電極３３６、３３８間で放電されるアークは、図８に例示され、参照番号３４４により全体的に指示されるように、上方向にアーチ形の構成をとる。
【００３９】
図９を参照すると、本開示の放電ランプ用のアーク管の別の形態の、完全に組み立てられる前のものが、全体的に４００で指示され、放電チャンバを画定する実質的に管状のセラミック部材４０２を含み、実質的に管状のセラミック部材４０２は、その各々の端部に形成され、それぞれ参照番号４０４、４０６により示される肩部または座ぐりを有する。中央に配設される、光透過性のオプションのスペーサ部分４０８が、部材４０２の内側周辺部の周囲に配設される。全体的に４１０、４１２で指示される１対のエンドプラグは、各々が、エンドプラグから軸方向に内向きに延在する熱シールド４１４、４１６をそれぞれ有し、それらの外側周辺部の周囲に、複数の軸方向に隔置された周辺部の溝４１８、４２０、４２２、４２４が形成される。エンドプラグ４１０、４１２の各々は、エンドプラグ４１０、４１２と一体に形成される、外向きに延在する脚部分４２６、４２８をそれぞれ有し、脚部分は各々、脚部分の中に、電極／リードを受け入れるために形成される中央孔４３０、４３２をそれぞれ有する。エンドプラグは、肩部４０４、４０６それぞれと軸方向で一致するように、部材４０２に配設され、このことによって、部材４０２が、エンドプラグ４１０、４１２の軸方向に外向きに延在することになる。図９には示さないが、エンドプラグは、その後、図９で指示される位置で、部材４０２と定位置に融着される。
【００４０】
図１０を参照すると、本開示の放電ランプ用のアーク管の別の形態の、完全に組み立てられる前のものが、全体的に５００で指示され、放電チャンバを画定する実質的に管状のセラミック部材５０２を含み、実質的に管状のセラミック部材５０２は、その内側周辺部の周囲に配設され、中央に配設される光透過性のオプションのスペーサ部分５０４を有する。全体的に５０６、５０８で示される１対のエンドプラグが、部材５０２の両端部に配設され、エンドプラグの各々は、それぞれ、エンドプラグの上に設けられ、エンドプラグと一体に形成される、軸方向に内向きに延在する熱シールド５１０、５１２をそれぞれ有し、それらは、それらの中に、熱シールドと部材５０２との間に軸方向に隔置された半径方向の隙間を設けるように形成される、複数の軸方向に隔置された周辺部に延在する溝５１４、５１６、５１８、５２０それぞれを有する。エンドプラグ５０６、５０８の各々は、それらから軸方向に外向きに延在する脚部分５２２、５２４それぞれをさらに有し、脚部分の各々は、それらを通る、それぞれ５２６、５２８で示される中央孔を有する。図１０の配置構成では、エンドプラグは、部材５０２の中に、最終的な組立で一体的に融着されるときに、その端部と軸方向で一致する、または同じ高さになるように延在する。
【００４１】
図１１を参照すると、本開示による放電ランプ用のアーク管の別の形態の、完全に組み立てられる前のものが、全体的に６００で指示されている。形態６００は、放電チャンバを画定するための、実質的に管状のセラミック部材６０２を含み、実質的に管状のセラミック部材６０２は、その内側周辺部の周囲に配設され、参照番号６０４により示される、中央に軸方向に、中央に配設される、光透過性のオプションのスペーサ部分を有する。アーク管６００は、全体的に６０６、６０８で指示される１対のエンドプラグをさらに含み、１対のエンドプラグは、各々が、エンドプラグと一体に形成され、軸方向に内向きに延在する、それぞれ６１０、６１２で示される熱シールド部分を有し、熱シールド６１０、６１２の各々は、熱シールド６１０、６１２の外側周辺部上に、熱シールドと部材６０２の内側周辺部との間に半径方向の空間または隙間を設けるために設けられる、複数の隔置された周辺部の半径方向に延在する溝６１４、６１６、６１８、６２０、６２２、６２４を有する。エンドプラグ６０６、６０８の各々は、それぞれ、エンドプラグ６０６、６０８から軸方向に外向きに延在する、６２６、６２８で示される脚部分を有し、脚部分の各々は、脚部分の中に形成される中央孔６３０、６３２を有し、中央孔６３０、６３２は、中央孔６３０、６３２の中に電極／リードを受け入れるように適合される。図１１には示さないが、放電チャンバをもたらすためにエンドプラグが部材６０２で密封されるように指示された位置で、部品が一体的に融着されることが理解されよう。そして、エンドプラグ６０６、６０８は、部材６０２の端部を覆って半径方向に外向きに延在し、それに融着される、半径方向に延在するエンドフランジ６３４、６３６それぞれを含む。
【００４２】
図１２および１３を参照すると、放電ランプ用のアーク管の別の形態が、全体的に７００で指示され、放電チャンバを画定する実質的に管状のセラミック部材７０２を含み、実質的に管状のセラミック部材７０２の内側周辺部の周囲に、参照番号７０４により示され、中央に配設される、円周方向の光透過性のオプションのスペーサ部分が設けられる。全体的に７０６、７０８で指示される１対のエンドプラグが、部材７０２の軸方向の両端部上に配設される。エンドプラグ７０６、７０８の各々は、エンドプラグ７０６に関しては、図１３で参照番号７１０、７１２、７１４、７１６により示され、熱シールドを形成する、複数の軸方向に延在する円周方向に隔置されたロッドを含み、図１２では、プラグ７０８に対するロッドの２つが、参照番号７１８、７２０により指示され、示される。本実施では、ロッド７１０から７２０は、エンドプラグ７０６、７０８と一体に形成される。したがって、ロッド間の円周方向の空間が、熱シールドと内側周辺部の部材７０２との間に半径方向の隙間をもたらす。図１２で配置構成して示す構成要素は、最終的な組み立てられた状況ではないが、これは、エンドプラグを部材７０２の軸方向での両端部に、および、ロッドの外側周辺部を部材７０２の内側周辺部に融着することにより達成されるということが理解されよう。エンドプラグ７０６、７０８の各々は、それぞれ、エンドプラグ７０６、７０８の上に形成される脚部分７２２、７２４をそれぞれ有し、脚部分７２２、７２４の各々は、脚部分７２２、７２４を通る中央孔７２６、７２８それぞれを、中央孔７２６、７２８の中に電極／リードを受け入れるために有する。
【００４３】
図１４を参照すると、放電ランプ用のアーク管の別の形態の、完全に組み立てられる
前のものが、全体的に８００で指示され、８０２、８０４で指示される、半分アーク管部分を形成するための、１対の実質的に管状のセラミック部材の半分の断片を有し、それらは対称的であり、各々は、それらの中に配設される、半分の断片８０４に対して示される８０６などの熱シールドを有し、その熱シールドは、その周囲に、部材８０４の内側周辺部とともに半径方向の隙間を画定する。半分の断片８０２、８０４の各々は、半分の断片８０２、８０４の端部から軸方向に外向きに延在する、それぞれ８０８、８１０で示される脚部分をさらに有し、その脚部分は、その中に、受け入れられ、溶融シールガラスを使用することによってなどで密封される、熱シールド８０６の端部の近辺の領域に、軸方向に内向きに延在する電極８１２、８１４を有する。したがって、アーク管８００は、半分の断片部材８０２、８０４を用いた、２つの半分アーク管部分に形成され、２つの半分アーク管部分はその後、図１４で破線により指示されるように、２つの半分アーク管部分の内向きに延在する端部で一体的に接合され、融着される。
【００４４】
図１５ａを参照すると、図１４の形態８００の変形形態が示され、アーク管は、全体的に８００’で指示され、完全に組立または融着された状況で示され、半分の断片８０２’、８０４’が、破線により指示されるように、半分の断片８０２’、８０４’の開口端部で接合される。半分の断片８０４’は、半分の断片８０４’と成形によってなどで一体に形成される熱シールド８０６’を有し、半分の断片８０２’は、半分の断片８０２’と成形によってなどで一体に形成される同様の熱シールド８０３’を有する。アーク管８０４’の閉口端部は、アーク管８０４’と成形によってなどで一体に形成され、アーク管８０４’から軸方向に外向きに延在する脚部分８１０’を有し、脚部分８１０’の中に、８１７’で指示される適したセラミック材料により、脚８１０’に形成される開口部８１５’の中に融着される電極８１４’が受け入れられる。電極８１４’は、放電チャンバの中に延在する、電極８１４’の内向きの端部を有し、電極８１４’の内向きの端部は、放電チャンバの中で、それぞれ対向して配設される電極に対する照明アーク放電を形成するように位置決めされる。同様に、アーク管８０２’は、アーク管８０２’から軸方向に外向きに延在する脚部分８０８’を有し、脚部分８０８’の中に中央開口部８１９’が形成され、その中に、８２０’により示される適したセラミック材料により融着される電極８１２’が受け入れられ、電極８１２’の内向きに延在する端部が、電極８１４’とのアーク放電に備えるように、同様に位置決めされる。
【００４５】
図１５ａの実施形態８００’では、半分の断片８０４’に関する、閉口端部とのアーク管の接合部が、内部で丸みを帯びた（ｒａｄｉｕｓｅｄ）隅部８２２’および外部の丸みを帯びた隅部８２４’によって形成されることがわかるであろう。同様に、アーク管の半分の断片８０２’は、外部で丸みを帯びた隅部８２６’および内部で丸みを帯びた隅部８２８’によって形成され、それによって、焼結の前に、例えば、セラミック材料の射出成形によるような、アーク管の形成が容易になる。
【００４６】
図１５ｂを参照すると、図１４の実施形態８００の別の変形形態が、全体的に８００’’で指示され、実質的に管状のセラミック部材の半分の断片８０２’’および８０４’’を含む。半分の断片は、閉口端部、ならびに軸方向に内向きに延在する熱シールド８０３’’および８０６’’と、外向きに延在する脚部分８０８’’および８１０’’と一体に形成される。脚部分は各々、中央開口部８２３’’、８２５’’をそれぞれ有する。電極８１２’’および８１４’’は、それぞれ、脚部分８０８’’、８１０’’に配設され、その中に、適したセラミックの融着材料またはシールガラス８３０’’、８３２’’それぞれを用いて融着される。本実施では、焼結の前に、単一の部分品として、実施形態８００’’での半分の断片８０２’’、８０４’’を一体に形成することが、満足のいくものであることがわかっている。しかしながら、代替として、熱シールド８０３’’および８０６’’が、焼結の前に、独立した部分品として形成され、放電チャンバの露出される端部に密封される場合があることが理解されよう。
【００４７】
このように、本開示は、熱シールドを有する放電ランプ用の改善されたアーク管設計を説明するものであり、熱シールドは、放電プラズマの領域でのアーク管壁部の温度を低下させるために、ならびに、アーク管の閉口端部に、およびより好ましくは、多くの場合、一般的にエンドプラグとしても知られている、放電チャンバの端部部分に、軸方向に熱を伝導するために、アーク管の放電チャンバに内部に設けられ、それらの間に半径方向の隙間を画定する。放電チャンバの端部部分を構成するように、アーク管の実質的に円筒形の中央部分に融着される、エンドプラグ上の熱シールドを提供するため、および、エンドプラグから内向きに延在する熱シールド間に半径方向の隙間を設けるための、様々な形態が説明されている。熱シールドは、独立した部材としてエンドプラグに融着することができ、または、エンドプラグと一体に形成することができ、エンドプラグは各々、エンドプラグの上に設けられる、外向きに延在する脚部分を、脚部分の中に融着かつ密封される電極を有するために有する。これらの脚部分は、現代のセラミックメタルハライドアーク放電ランプの共通の特徴であり、アーク管の電極リードトラフ（ｔｒｏｕｇｈ）密封部分を、より低温の場所に配置し、それによって、化学的に活動的な金属ハロゲン化物ドーズとシールフリットとの間の化学反応速度を低減するために必要とされる。高圧ナトリウムランプでは、そのような脚部分は使用されない。技術の発達が継続するのと並行して、脚部分を用いないセラミックメタルハライドアーク放電ランプが可能になる可能性もある。本開示の他の形態では、半分の断片に形成されたアーク管を用い、各々の半分の断片は、閉口端部に一体に形成され、熱シールド、および、中に電極を受け入れる外部の脚部分を含み、その半分の断片は、次いで、その中央部分に放電チャンバを組み込むアーク管を形成するために、一体的に融着または焼結される。このように、本開示のアーク管配置構成は、アーク管壁部の最大温度値を、ならびに熱勾配を、軸方向で、円周方向で、およびアーク管壁部の内部で低減し、それによって、中での熱に起因する機械的ストレスを低減するために、放電プラズマから放電チャンバの中央部分の壁部に向かう半径方向の熱伝導の低減、および、アーク管に組み込まれた放電チャンバの中央からその端部部分に向かう軸方向の熱伝導を増大させる。
【００４８】
本発明を、好適な実施形態を参照して説明した。明らかに、前述の詳細な説明を読み、かつ理解することによって、他者が修正および代替に想到するであろう。本発明は、すべてのそのような修正および代替を含むと解釈されるということが意図される。
【符号の説明】
【００４９】
１０  高輝度放電ランプ
１２  外球
５０  セラミックアーク管、アーク管
５１  実質的に管状の部材、中央部材、実質的に管状の中央部材、実質的に管状のセラミック部材、部材、セラミック部材
５２、５４  電極
５６  電流導体
５８  電流導体
６０  放電チャンバ
６１  端部部材
６２  脚部分
６３  端部部材
６４  脚部分
６６、６８  密封機構
７０  熱シールド
７２  エンドプラグ、プラグ
７４  熱シールド
７６  エンドプラグ
７８  放電プラズマ
１００  アーク管
１０２  実質的に管状のセラミック部材
１０４  光透過性のオプションのスペーサ部分
１０６、１０８  端部部材、プラグ、エンドプラグ
１１０、１１２  熱シールド
１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４  リング
１２６、１２８  脚部分
１３０、１３２  中央孔
１３４、１３６  電極
１３８、１４０  溶融シールガラス
１４２  アーク
２００  アーク管
２０２  実質的に管状のセラミック部材
２０４  光透過性のオプションのスペーサ部分
２０６、２０８  エンドプラグ
２１０、２１２  熱シールド
２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４  環状溝
２２６、２２８  脚部分
２３０、２３２  中央孔
２３４、２３６  電極
２３８、２４０  溶融シールガラス
３００  アーク管
３０２  実質的に管状のセラミック部材
３０４  光透過性のオプションのスペーサ部分部材
３０８、３１０  エンドプラグ
３１２、３１４  熱シールド部分、熱シールド
３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、３２６  溝
３２８、３３０  脚部分
３３２、３３４  中央孔
３３６、３３８  電極
３４０、３４２  溶融シールガラス
３４４  アーク
４００  アーク管
４０２  実質的に管状のセラミック部材
４０４、４０６  肩部
４０８  光透過性のオプションのスペーサ部分
４１０、４１２  エンドプラグ
４１４、４１６  熱シールド
４１８、４２０、４２２、４２４  溝
４２６、４２８  脚部分
４３０、４３２  中央孔
５００  アーク管
５０２  実質的に管状のセラミック部材
５０４  光透過性のオプションのスペーサ部分
５０６、５０８  エンドプラグ
５１０、５１２  熱シールド
５１４、５１６、５１８、５２０  溝
５２２、５２４  脚部分
５２６、５２８  中央孔
６００  アーク管
６０２  実質的に管状のセラミック部材
６０４  光透過性のオプションのスペーサ部分
６０６、６０８  エンドプラグ
６１０、６１２  熱シールド部分、熱シールド
６１４、６１６、６１８、６２０、６２２、６２４  溝
６２６、６２８  脚部分
６３０、６３２  中央孔
６３４、６３６  エンドフランジ
７００  アーク管
７０２  実質的に管状のセラミック部材
７０４  円周方向の光透過性のオプションのスペーサ部分
７０６  エンドプラグ
７０８  エンドプラグ
７１０、７１２、７１４、７１６、７１８、７２０  ロッド
７２２、７２４  脚部分
７２６、７２８  中央孔
８００  アーク管
８００’  アーク管
８０２  半分の断片、半分の断片部材
８０２’  半分の断片、アーク管、アーク管の半分の断片
８０２’’  半分の断片
８０３’、８０３’’  熱シールド
８０４  半分の断片、半分の断片部材
８０４’  半分の断片、アーク管
８０４’’  半分の断片
８０６、８０６’、８０６’’  熱シールド
８０８、８０８’、８０８’’、８１０  脚部分
８１０’  脚部分
８１０’’  脚部分
８１２、８１２’、８１４、８１４’  電極
８１５’  開口部
８１７’  セラミック材料
８１９’  中央開口部
８２０’  セラミック材料
８２２’  内部で丸みを帯びた隅部
８２３’’  中央開口部
８２４’  外部の丸みを帯びた隅部
８２５’’  中央開口部
８２６’  外部で丸みを帯びた隅部
８２８’  内部で丸みを帯びた隅部
８３０’’、８３２’’  シールガラス
ＧR  半径方向の隙間
Ｘ3  軸方向の隙間
Ｘ4  半径方向の隙間の長さ、軸方向の長さ
【図１】
2013531343.tif 000004
【図２ａ】
2013531343.tif 000005
【図２ｂ】
2013531343.tif 000006
【図３】
2013531343.tif 000007
【図４】
2013531343.tif 000008
【図５】
2013531343.tif 000009
【図６】
2013531343.tif 000010
【図７】
2013531343.tif 000011
【図８】
2013531343.tif 000012
【図９】
2013531343.tif 000013
【図１０】
2013531343.tif 000014
【図１１】
2013531343.tif 000015
【図１２】
2013531343.tif 000016
【図１３】
2013531343.tif 000017
【図１４】
2013531343.tif 000018
【図１５ａ】
2013531343.tif 000019
【図１５ｂ】
2013531343.tif 000020
【図１６】
2013531343.tif 000021
【国際調査報告】
2013531343.tif 000022
2013531343.tif 000023
2013531343.tif 000024
2013531343.tif 000025
2013531343.tif 000026
2013531343.tif 000027