(57)【要約】本発明は、第１及び第２のエッジ部を有するセラミック放電ベッセルと、少なくとも一方が金属電流フィードスルーを有する、ベッセルを閉鎖する第１及び第２の金属閉鎖部材と、ベッセルの熱膨張係数と第１の閉鎖部材の熱膨張係数との間における熱膨張係数を有する、セラミック放電ベッセルのエッジ部と少なくとも第１の閉鎖部材との間の中間層と、を有し、第１のエッジ部は、プロファイルされる。プロファイルサレルエッジ部は、ベッセルのエッジ部の斜めにされた内側及び外側表面によって形成され得る。これは、低コストの密封を与え、特には高圧メタルハライドランプに対して適切である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電ランプであって、
・  セラミック放電ベッセルと、
・  第１の金属閉鎖部材と、
・  中間層と、
を有し、
前記セラミック放電ベッセルは、第１及び第２の端部を有し、前記第１の端部において第１のエッジ部を有し、
前記第１の金属閉鎖部材は、前記第１のエッジ部において前記ベッセルを閉鎖し、また電流フィードスルーを有し、
前記中間層は、前記セラミック放電ベッセルの第１の端部の前記第１のエッジ部と、前記第１の閉鎖部材との間にあり、セラミック放電ベッセルの熱膨張係数と前記第１の金属閉鎖部材の熱膨張係数との間における熱膨張係数を有し、
前記第１のエッジ部はプロファイルされる、ことを特徴とする、
ランプ。
【請求項２】
前記第２の端部における第２のプロファイルされたエッジ部と第２の閉鎖部材との間に、更なる中間層を有する、
請求項１記載のランプ。
【請求項３】
前記プロファイルされた第１のエッジ部は、前記ベッセルの前記第１のエッジ部の傾斜した外側側部によって形成される、
請求項１記載のランプ。
【請求項４】
前記プロファイルされた第１のエッジ部は、前記ベッセルの前記第１のエッジ部の傾斜した内側側部によって形成される、
請求項１又は３記載のランプ。
【請求項５】
前記セラミックベッセルの前記第１の端部と前記第１の金属閉鎖部材との間に、前記ベッセルの前記端部から前記閉鎖部材まで徐々に増大する熱膨張係数を有する、少なくとも２つの中間層を有する、
請求項１又は２記載のランプ。
【請求項６】
第１の層から最終層までの前記中間層は、金属の増加量を有する、
請求項５記載のランプ。
【請求項７】
少なくとも前記金属閉鎖部材に対して近接する層は、実質的に同様の金属を有する、
請求項５又は６記載のランプ。
【請求項８】
前記第１の金属閉鎖部材の金属は、モリブデンである、
請求項１又は２記載のランプ。
【請求項９】
メタルハライドランプである、
請求項１乃至７のうちいずれか一項記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプに係る。当該高圧放電ランプは、セラミック放電ベッセル、第１の金属閉鎖部材、及び中間層を有する。該セラミックは、第１及び第２の端部を有し、第１の端部において第１のエッジ部を有する。第１の金属閉鎖部材は、第１のエッジ部においてベッセルを閉鎖し、電流フィードスルーを有する。中間層は、セラミック放電ベッセルの第１の端部の第１のエッジ部と第１の閉鎖部材との間にあり、セラミック放電ベッセルの熱膨張係数と第１の金属閉鎖部材の熱膨張係数との間における熱膨張の係数を有する。
【背景技術】
【０００２】
高圧放電ランプは、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、及び高圧ナトリウムランプを有する。かかる周知のランプの種類は、例えば工場に対する照明ランプ、オーバーヘッドプロジェクタ及びカラー液晶プロジェクタに対する光源、自動車及び公共の場の照明に対するランプにおいて、幅広い用途を有する。
【０００３】
光透過性セラミック放電ベッセルを有する高圧ランプは、一般的に、セラミック閉鎖部材及び金属電流フィードスルーを有する。セラミックベッセル及び金属フィードスルーの異なる熱膨張係数により、多くの開発は、かかる高圧ランプに対して気密密封を与えることに向けられている。
【０００４】
閉鎖部材を金属フィードスルーに対して密閉して接合するよう、米国特許第４，０１１，４８０号明細書（特許文献１）に記載される通り、密封セラミックが使用された。密封セラミックはまた、密封ガラスとして技術的に既知である。しかしながら、既知の密封セラミックは、特にメタルハライド充填の影響を受けやすい。大きな努力にも関わらず、腐食に耐えることができる密封ガラスを開発することは、これまで不可能であった。
【０００５】
セラミック突出プラグを有するランプにおいて、密封セラミックを有する端部構造の最大の問題は、フィードスルーとセラミックプラグとの間に残る又は発生する隙間である。塩は、この隙間へと入り込むことができる。特に、高い発光効率を得るようヨウ化ＮａＣｅ等である強く偏析する塩（ｓｔｒｏｎｇｌｙ  ｄｅｍｉｘｉｎｇ  ｓａｌｔｓ）が適用される際、バーナーによって発される光のカラーポイントは、悪影響を受け、結果として大きなカラーポイントの広がり及び／又は不安定なカラー修正温度（ＣＣＴ）及びカラーポイントをもたらす。これは、焼成中、例えばヨウ化Ｃｅより多くのヨウ化Ｎａが隙間へと蒸着する際、異なる量の異なる塩成分のベッセルから隙間への移動によって引き起こされる。それ故に、隙間は、最小限にされるか、防がれなければならない。かかる構造の他の欠点は、必要な延長されるプラグによる長い焼成長さと、密封工程による時間のかかる製造工程である。該密封工程は、例えばリニアファーネスにおけるバッチ毎の制限されたランプの数を有するバッチ工程において、実行されなければならない。
【０００６】
かかる不利点は、Ｂｕｎｋ外による米国特許第５，４０４，０７８号明細書（特許文献２）において解決されると主張される。該特許文献２は、密封ガラスを使用せずにセラミックプラグへと固く焼結されるモリブデンを有する管状フィードスルーを有するランプを記載する。このフィードスルーは、腐食及び温度変化に抵抗することができるべきであり、それ故に、より特にはメタルハライド充填を有するランプに対して使用され得る。該ランプは、各々が管状の断面を有するモリブデン電流フィードスルーを与えられる、ンプの端部を閉鎖するセラミックプラグを有するセラミック放電ベッセルを有する。電流フィードスルーの少なくとも主要な部材又は第１の部材は、管状であり、セラミックプラグの熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する。電流フィードスルーは、密封ガラスを使用せずにプラスチックへと気密に焼結される。セラミック放電ベッセルは、基本的にアルミニウムを有し、非導電性プラグは、少なくともその主要構成成分としてアルミニウムを有する。プラグへの金属電流フィードスルーの直接焼結は、ランプにおける充填による侵攻（ａｔｔａｃｋ）を受ける、密封ガラスの使用を排除し得る。電流フィードスルーは、密封材料を使用することなくプラグへと気密に焼結される。
【０００７】
ベッセル及びプラグ型ボディは、事前に燃焼され、フィードスルーは、電極及び接続素子と共に、事前に燃焼されたプラグボディの軸方向のホールへと適合され、サブ組立体は、事前に燃焼されたプラグボディの軸方向のホールにおいて位置付けられる。プラグボディを有するこのサブ組立体は、ベッセルボディの事前に燃焼された端部において位置付けられ、フィードスルーの最終組立体、プラグボディ、及びベッセルボディは、続いて、共に焼結される。しかしながら、１つの作業において３つの部分を共に焼結することは、漏れのリスクを増大させ、また、管状のフィードスルーは製造が困難である。他の不利点は、この構造が大変小さな寸法及び／又は高いバッファーガス圧力を有するランプを密封することを、大変困難にする。密封工程中、ランプの内容物は加熱され、ガス及び水銀の流出を引き起こす。
【０００８】
Ｎａｇａｙａｍａによる米国特許第５，７４２，１２３号明細書（特許文献３）は、気密フィードスルーに対する他の解決策を提案している。特許文献３は、２つのエッジ部を有するセラミック放電ベッセルとベッセルを閉鎖する２つの閉鎖部材を有する高圧放電ランプを記載する。該閉鎖部材は、セラミック放電ベッセルと閉鎖部材との間に金属電流フィードスルー及び複数の中間層を有し、夫々の中間層における金属の量を増大させることによって得られる、徐々に増大する熱膨張係数を有する。これは、気密の問題は解決するが、フィードスルーと閉鎖部材との間に依然として隙間がある。
【０００９】
先行技術から既知である問題点を克服するよう、隙間がない密封構造、即ち向上された耐化学性特性及び低減された塩凝縮に対する余地を有する構造を与えることは、必要である。
【特許文献１】米国特許第４，０１１，４８０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，４０４，０７８号明細書
【特許文献３】米国特許第５，７４２，１２３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、隙間のない密封構造を有するランプを与える、ことを目的とする。当該ランプは、メタルハライド充填を有する高圧ランプにおいて特に使用され得る。
【００１１】
本発明の他の目的は、より小さい寸法及び／又は高いバッファーガス圧力を有するランプを与えることである。
【００１２】
本発明は更に、管状フィードスルーの製造及び１つの作業において３つの部分を共に焼結する困難な工程を避けるランプを与える、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、高圧放電ランプは、セラミック放電ベッセル、第１の金属閉鎖部材、及び中間層を有する。該セラミック放電ベッセルは、第１及び第２の端部を有し、第１の端部において第１のエッジ部を有する。第１の金属閉鎖部材は、第１のエッジ部においてベッセルを閉鎖し、また、電流フィードスルーを有する。中間層は、セラミック放電ベッセルの第１の端部の第１のエッジ部と第１の閉鎖部材との間にあり、セラミック放電ベッセルの熱膨張係数と第１の金属閉鎖部材の熱膨張係数との間における熱膨張係数を有する。また当該ランプは、第１のエッジ部がプロファイルされる、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明の複数の利点は、具体的には、最後に閉じられるランプの放電ベッセルの端部に対して適用されるが、ランプの放電ベッセルの単純な閉鎖の利点は、両側部において有利に使用され得、故に第２の端部における第２のプロファイルされたエッジ部と第２の閉鎖部材との間に更なる中間層を有する、本発明のランプをもたらす。
【００１５】
本発明のランプでは、単純で安価である密封構造が使用され、色安定ランプ（ｃｏｌｏｒ−ｓｔａｂｌｅ  ｌａｍｐ）を与え、且つメタルハライドランプにおける高いガス圧力を有する充填を可能にする。
【００１６】
本発明のランプは、セラミック放電ベッセルを有する。本願で使用される通り、「セラミック」は、単結晶金属酸化物（サファイア等）、多結晶金属酸化物（多結晶高密度焼結酸化アルミニウム及び酸化イットリウム等）、及び、多結晶非酸化物材料（窒化アルミニウム等）等である、半透明の耐熱材料を意味するよう、理解される。かかる材料は、１５００−１７００Ｋである壁面温度を可能にし、ハライド及びＮａによる腐食に抵抗する。本発明の目的に対して、多結晶酸化アルミニウム（ＰＣＡ）は、最も適切であることが判明している。セラミック放電ベッセルは、管であり得るが、代替的に樽形状を有してもよい。
【００１７】
本発明のランプは、望ましくは少なくとも２つの中間層を有する。該中間層は、セラミック放電ベッセルの第１の端部の第１のエッジ部と第１の金属閉鎖部材との間にあり、ベッセルから閉鎖部材まで徐々に増大する熱膨張係数を有する。中間層を有するセラミックベッセルは、例えば共成形（ｃｏ−ｍｏｌｄｉｎｇ）（粉体噴射成形）又は挿入成形によって作られ得る。
【００１８】
少なくとも２つの中間層が存在する場合、金属閉鎖部材に対して近接する最後の中間層、並びに閉鎖部材自体は、実質的に同様の金属を有する。これによって、フィードスルーを有する金属閉鎖部材は、金属化放電ベッセル上へと溶接又はろう付けされ得る。
【００１９】
本発明のランプにおけるベッセル端部のエッジ部は、プロファイルされる。プロファイルされるエッジ部は、亀裂発生、層間剥離、及び／又はインタフェースにおける亀裂の回避を強く促進する。このプロファイルの形状は、可変であり得るが、望ましくはベッセル端部のエッジ部の傾斜した外側側部によって形成される。ランプの更に望ましい一実施例では、エッジ部の内側側部も傾斜される。ベッセル端部のエッジ部の内側及び外側に傾斜をつけることは、プロファイルされるエッジ部を実現する大変単純な方途であり、亀裂及び漏れを容易に形成するアルミニウムのベッセル及び第１の中間層のインタフェースにおいての剥離を形成することなく、ベッセルと第１の中間層との間に優れた接着をもたらす。例えば傾斜を付けることによって放電ベッセルのエッジ部をプロファイルすることは、エッジ部が鈍角又は最大でも直角のみを組み込む表面を有する、という重要な利点を有する。特にはエッジ部の外側及び内側側部における鋭角の除外は、金属閉鎖部材、中間層、及び端部によって形成される放電ベッセルの閉鎖構造における応力を低減するため、大変有利である。
【００２０】
セラミック放電ベッセルの第１の端部と第１の金属閉鎖部材との間の中間層は、ベッセルの端部から閉鎖部材まで徐々に増大する熱膨張係数を有する。これは、望ましくは増大する量の金属を有する中間層によって得られ得、金属閉鎖部材に対して最も近い層である最終層は、実質的に金属のみを有する。
【００２１】
最終中間層及び金属閉鎖部材において使用される金属は、望ましくは、高い耐食性及び閉鎖部材の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する金属である。金属は、望ましくはモリブデンである。
【００２２】
本発明のランプの追加的な利点は、最終中間層及び金属閉鎖部材が、レーザ溶接又はろう付けによって容易に密封され得、従って隙間のない単純な構造を実現する、ことである。この密封の方途は、ランプがより小さな寸法を有し得る一方でランプにおける内部圧力はより高くなり得る、という利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の主な態様は、これより図面を参照して更に説明される。
【００２４】
図１は、第１のエッジ部１００を有するセラミック放電ベッセル１の第１の端部１１において本発明に従ったランプの一部分の一例を概略的に示す。アルミニウムのベッセルは、モリブデン中間層４上でレーザ密封６によってモリブデン閉鎖部材２を有して閉鎖される。モリブデン中間層４と、傾斜した内側及び外側エッジ側８及び９を夫々有するベッセルの第１の端部との間には、第１の中間サーメット層３があり、該層３は、例えばアルミニウム及びモリブデンの１：１混合を有し、アルミニウムベッセル１と共に成形される。モリブデンフィードスルー５及びタングステン電極７は、閉鎖部材２に対して溶接される。
【００２５】
図２は、図１を参照して説明される本発明に従ったランプにおける放電ベッセル１の閉鎖に関するＳＥＭ写真である。ここでは、ベッセル１の第１のエッジ部１００の傾斜した外側側部９は、第１の中間サーメット層３に対して気密に接続され、モリブデン及びアルミニウムの２５：７５重量パーセント（ｗ／ｗ）混合を有する。第２のサーメット中間層１０は、モリブデン及びアルミニウムの５０／５０  ｗ／ｗ混合を有する。最終中間層４は、モリブデンを有して作られ、モリブデン閉鎖部材（図示せず）に対して溶接される。
【００２６】
図３は、本発明に従ったランプにおける放電ベッセル１の更なる閉鎖に関するＳＥＭ写真を示す。ここでは、ベッセルの第１の端部１１の第１のエッジ部１００の傾斜した側部９，８は、第１の中間サーメット層３に対して気密に接続され、モリブデン及びアルミニウムの５０／５０  ｗ／ｗ混合を有する。最終中間層４は、モリブデンを有して作られ、モリブデン閉鎖部材（図示せず）に対して溶接される。
【００２７】
図４は、図２中に示される層３及び１０と同様の組成を有する中間層２３，２１０を有する閉鎖部材（図示せず）とベッセル２１との間の最新の密封を示す。ベッセル２１のエッジ側部は、傾斜されない。剥離２２は、アルミニウムベッセル及び第１の中間層のインタフェースにおいて示される。かかる剥離は、２つの平坦な表面の間において最新のミップの重大な不利点を構成する。これは、放電ベッセルと閉鎖部材との間に形成される密封がかかる剥離の場所において亀裂及び漏れを形成する傾向がある、ことが分かっているためである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のランプの一部分を図示する。
【図２】本発明のランプにおいて閉鎖部材を有する放電ベッセル閉鎖の詳細のＳＥＭ写真である。
【図３】本発明のランプにおいて閉鎖部材を有する放電ベッセル閉鎖の詳細のＳＥＭ写真である。
【図４】先行技術に従ったランプにおけるベッセルと閉鎖部材との間の密封の詳細のＳＥＭ写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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