(57)【要約】【課題】ドージング、封止、および電極取付けの改善された照明システムを提供する。【解決手段】  本発明の一態様においては、アークエンベロープ、およびアークエンベロープに結合され、アーク電極を支持し、ドージング材料をアークエンベロープ内に受け入れるように適合された少なくとも１つの開口部を備える端部構造を備えるランプが提供される。本発明の他の一態様においては、アーク電極を端部構造に焼き嵌め取付けするための手段と、前記端部構造をアークエンベロープの開放端で気密封止するための手段とを備えるランプが提供される。【選択図】図１
2008505442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプであって、
アークエンベロープと、
前記アークエンベロープに結合され、アーク電極を支持し、ドージング材料を前記アークエンベロープ内に受け入れるように適合された少なくとも１つの開口部を備える、端部構造とを備えるランプ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの開口部は、アーク電極を支持するように適合されたアーク電極リセプタクルおよびドージング材料を受け入れるように適合されたドージング通路を備える請求項１記載のランプ。
【請求項３】
前記アーク電極リセプタクルは、前記アーク電極の周りに焼き嵌めされる請求項２記載のランプ。
【請求項４】
前記ドージング通路内に配置され、前記端部構造に気密封止されたプラグを備える請求項２記載のランプ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの開口部は、前記アーク電極の周りに配置されたドージング管を含む請求項１記載のランプ。
【請求項６】
前記ドージング管と前記アーク電極の間に配置されたコイルまたは中間サイズの管を含む請求項５記載のランプ。
【請求項７】
前記コイルまたは中間サイズの管は、モリブデンを含む請求項６記載のランプ。
【請求項８】
前記ドージング管、前記コイル、および前記アーク電極は、前記端部構造に気密封止される請求項６記載のランプ。
【請求項９】
前記ドージング管は、モリブデンを含む請求項５記載のランプ。
【請求項１０】
前記ドージング管は、モリブデンレニウムの合金を含む請求項５記載のランプ。
【請求項１１】
前記アークエンベロープは、湾曲中空構造を含む請求項１記載のランプ。
【請求項１２】
前記湾曲中空構造は、楕円形幾何学的形状を備える請求項１１記載のランプ。
【請求項１３】
前記湾曲中空構造は、実質的に球形の幾何学的形状を備える請求項１１記載のランプ。
【請求項１４】
前記端部構造は、前記アークエンベロープの開放端に当たって突き合わせ封止するように適合された実質的に平坦な構造を含む請求項１記載のランプ。
【請求項１５】
前記端部構造は、前記アークエンベロープの開放端内に部分的に延びて、その中で封止するように適合されたプラグ構造を含む請求項１記載のランプ。
【請求項１６】
前記アークエンベロープは、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、マイクログレイン多結晶アルミナ、多結晶アルミナ、サファイア、イットリウム、スピネル、イッテルビウム、イットリウム−アルミニウム−ガーネット、および他のガーネット結晶構造からなる群から選択された材料を含む請求項１記載のランプ。
【請求項１７】
前記端部構造は、導電性材料を含む請求項１記載のランプ。
【請求項１８】
前記端部構造は、陶性合金材料を含む請求項１記載のランプ。
【請求項１９】
前記端部構造は、耐食性コーティングが施されているニオブを含む請求項１記載のランプ。
【請求項２０】
前記耐食性コーティングは、モリブデンを含む請求項１９記載のランプ。
【請求項２１】
ランプであって、
アーク電極を端部構造に焼き嵌め取付けするための手段と、
前記端部構造をアークエンベロープの開放端で気密封止するための手段とを備えるランプ。
【請求項２２】
前記アークエンベロープにドージング材料をドーズするための手段を備える請求項２１記載のランプ。
【請求項２３】
ランプであって、
前記アークエンベロープに封止されている端部構造を通してアークエンベロープをドーズするための手段と、
アーク電極を、前記ドーズする手段内に少なくとも部分的に、取り付けるための手段とを備えるランプ。
【請求項２４】
前記ランプを気密封止するための手段を備える請求項２３記載のランプ。
【請求項２５】
ランプを形成する方法であって、
ドージング通路で気密封止された端部構造を持つアークエンベロープを用意することと、
前記ドージング通路を通して前記アークエンベロープにドージング材料をドーズすることと、
少なくとも部分的に前記ドージング通路内にあるアーク電極の周りに支持構造を配置することと、
前記ドージング通路を封止することとを含む方法。
【請求項２６】
用意することは、前記ドージング通路内にドージング管を取り付けることを含む請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
取り付けることは、モリブデンを含む材料から形成されている前記ドージング管を用意することを含む請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
取り付けることは、モリブデンおよびレニウムを含む材料から形成されている前記ドージング管を用意することを含む請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
配置することは、モリブデンを含む材料から形成されている前記支持構造を用意することを含む請求項２５記載の方法。
【請求項３０】
配置することは、管形状を有する前記支持構造を用意することを含む請求項２５記載の方法。
【請求項３１】
配置することは、コイル形状を有する前記支持構造を用意することを含む請求項２５記載の方法。
【請求項３２】
封止することは、前記コイル、前記アーク電極、および前記ドージング通路を接合して一体にすることを含む請求項２５記載の方法。
【請求項３３】
接合することは、前記支持構造、前記アーク電極、および前記ドージング通路をレーザー溶接して一体にすることを含む請求項２５記載の方法。
【請求項３４】
用意することは、陶性合金を含む材料から形成されている前記端部構造に前記アークエンベロープを気密封止することを含む請求項２５記載の方法。
【請求項３５】
用意することは、耐食性材料で前記端部構造をコーティングすることを含む請求項２５記載の方法。
【請求項３６】
コーティングすることは、モリブデン材料を前記端部構造の表面に塗布することを含む請求項２５記載の方法。
【請求項３７】
ランプを形成する方法であって、
リセプタクルを備える端部構造を用意することと、
前記アーク電極を少なくとも部分的に前記リセプタクル内に挿入することと、
前記端部構造を縮めて前記アーク電極の周りの前記リセプタクルを圧縮することと、
前記端部構造をアークエンベロープの開放端に気密封止することとを含む方法。
【請求項３８】
前記端部構造を用意することは、粉体材料を締め固めて前記端部構造を形成することを含む請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記端部構造を用意することは、セラミックおよび金属粉体を混合して前記粉体材料を形成することを含む請求項３７記載の方法。
【請求項４０】
前記端部構造を用意することは、前記リセプタクルを孔あけして前記端部構造内に部分的に押し込むことを含む請求項３７記載の方法。
【請求項４１】
前記端部構造を用意することは、前記リセプタクルの孔あけをするのに先立って前記粉体材料を部分的に凝縮するために前記端部構造を加熱する第１の工程を含み、前記端部構造を縮めることは、前記粉体材料を凝縮するために前記リセプタクルの孔あけをし、前記アーク電極を挿入した後前記端部構造を加熱する第２の工程を含む請求項３７記載の方法。
【請求項４２】
前記端部構造を用意することは、前記端部構造を加熱して前記粉体材料を部分的に凝縮することを含む請求項３７記載の方法。
【請求項４３】
前記端部構造を縮めることは、前記端部構造を加熱して前記粉体材料を凝縮し、リセプタクルを縮めることを含む請求項３７記載の方法。
【請求項４４】
前記端部構造を通してドージング通路を形成することを含む請求項３７記載の方法。
【請求項４５】
前記ドージング通路を通して前記アークエンベロープにドージング材料を充填することを含む請求項３７記載の方法。
【請求項４６】
プラグを前記ドージング通路内に挿入することを含む請求項３７記載の方法。
【請求項４７】
気密封止することは、前記端部構造の平坦な側を前記アークエンベロープの前記開放端に当てて封止することを含む請求項３７記載の方法。
【請求項４８】
気密封止することは、前記端部構造のプラグ部分を前記アークエンベロープの前記開放端に当てて、その中へ封止することを含む請求項３７記載の方法。
【請求項４９】
ランプであって、
アークエンベロープと、
前記アークエンベロープに結合され、アーク電極を支持し、ドージング材料を前記アークエンベロープ内に受け入れるように適合された少なくとも１つの開口部を備える、端部構造と、
前記アーク電極を前記端部構造に焼き嵌め取付けするための手段と、
前記端部構造をアークエンベロープの開放端で気密封止するための手段とを備えるランプ。
【請求項５０】
ランプであって、
アークエンベロープと、
前記アークエンベロープに結合され、アーク電極を支持し、ドージング材料を前記アークエンベロープ内に受け入れるように適合された少なくとも１つの開口部を備える、端部構造と、
前記アークエンベロープに封止されている前記端部構造を通して前記アークエンベロープをドーズするための手段と、
前記アーク電極を、前記ドーズする手段内に少なくとも部分的に、取り付けるための手段とを備えるランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、照明システムの分野に関するものであり、より具体的には、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプに関するものである。特に、本発明の技術のいくつかの実施形態は、ドージング、封止、および電極実装の特徴を改善した気密封止型ランプを含む。
【背景技術】
【０００２】
高輝度放電ランプは、１つまたは複数の端部構造に封止されているセラミック製管体または発光管から形成されることが多い。端部構造は、セラミック製コンポーネントおよび端部構造の物理的および機械的特性と一致する物理的および機械的特性を有する封止ガラスを使用してこのセラミック製管体に封止されることが多い。封止は、通常、セラミック管体、端部構造、および封止ガラスのアセンブリを加熱し、封止ガラスの溶融および強い化学および物理結合を形成するセラミック体との反応を誘発することを伴う。セラミック製管体および端部構造は、多結晶アルミナ（ＰＣＡ）などの同じ材質であることが多い。しかし、いくつかの用途では、異なる材料をセラミック製管体および端部構造に使用する必要がある場合がある。いずれの場合も、封止工程、連結コンポーネント間の界面、および異なるコンポーネントに使用される材料のせいで、さまざまな応力が発生する可能性がある。例えば、コンポーネント材料は、残留応力および封止ひび割れをもたらす可能性がある、熱膨張率（ＣＴＥ）が異なるなどの、さまざまな機械的および物理的特性を有する可能性がある。これらの潜在的応力および封止ひび割れは、高圧ランプの場合に特に問題になる。
【０００３】
したがって、セラミック製管体と端部構造との間の界面の幾何学的形状も、前記応力に関わる可能性がある。例えば、端部構造は、セラミックス製管体の平面と柱面の両方の界面となる、プラグまたはポケットとしての形状であることが多い。コンポーネントが異なる熱膨張率および弾性特性を持つ場合、応力のない状態への材料の応力緩和を妨げる異なる緊張があるため、残留応力が生じる。例えば、プラグ型端部構造の場合、プラグの熱膨張率がセラミック製管体および封止ガラスよりも低い場合、セラミック−封止ガラス領域内に圧縮応力が生じるが、プラグ領域内には引張応力が生じる。
【０００４】
ランプの他のコンポーネントにより、さらに、ランプのアセンブリが複雑になり、ランプの封止および構造特性が低下する可能性がある。例えば、既存のランプは、一般的に、水銀または何らかの希ガスもしくは臭素などのハロゲン化物または希土類金属ハロゲン化物などの線量材料を注入する技術を利用している。残念なことに、このことが、ランプの封止工程を複雑なものにしている。つまり、ランプは、典型的には、封止材料、例えば封止ガラスを溶融する温度まで加熱されるが、加熱工程は、ドーズ（例えば、水銀およびハロゲン化物）を蒸発させるのにあまり高くないランプの温度を維持する必要がある。
【０００５】
それに加えて、既存のランプは、一般に、端部構造に取り付けられる、アーク電極を備える。動作時に、アーク電極の取付け位置は、ランプ内のアークの生成および特性に影響を及ぼすことがある。残念なことに、アーク電極を端部構造上の所望の場所に取り付けることは比較的困難である。さらに、既存の取付技術では、熱を加える作業を伴い、ランプに応力亀裂を引き起こし、またアーク電極を脆くすることもある。
【特許文献１】米国特許第４２９１２５０号
【特許文献２】米国特許第６３９２３４５号
【特許文献３】米国特許第６１８１０６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、ドージング、封止、および電極取付けの改善された特徴を照明システムに付与する技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、ランプを気密封止するシステムおよび方法が開示されている。ランプのいくつかの実施形態は、アークエンベロープを有し、さらに、開放端にはアークエンベロープに接合された端部構造を有する。端部構造は、さらに、アークエンベロープ内に延びているドージング通路も有する。他の実施形態では、照明デバイスは、アークエンベロープの開放端を閉じるように適合された端部構造、および端部構造に接合されたドージング管拡散を備える。照明デバイスの他の実施形態は、アークエンベロープおよびアークエンベロープの開放端に接合された端部構造拡散を有する。他の実施形態では、本発明の技術は、アーク電極を端部構造に取り付け、端部構造をアークエンベロープの開放端とともに端部構造を封止する手段を含む。さらに他の実施形態では、本発明の技術は、アークエンベロープをアークエンベロープに封止された端部構造に通す手段およびアークエンベロープを取り付ける手段を含む。
【０００８】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、図面全体を通して類似の文字は類似の部品を表す付属の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むとさらによく理解できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
そこで図面を参照すると、図１は、本発明の技術のいくつかの実施形態による例示的なランプ１０の斜視図である。例示されているように、ランプ１０は、中空体またはアークエンベロープ１２ならびにアークエンベロープ１２の反対端１８および２０に結合された端部構造１４および１６の気密封止型アセンブリを含む。ランプ１０のこれらおよび他のコンポーネントは、同一であるか、または互いに異なるさまざまな材料から形成される。例えば、アークエンベロープ１２の異なる実施形態は、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、マイクログレイン多結晶アルミナ（μＰＣＡ）、アルミナまたは単結晶サファイア、イットリア、スピネル、およびイッテルビアなどのさまざまな透明なセラミックおよび他の材料から形成される。アークエンベロープ１２の他の実施形態は、多結晶アルミナ（ＰＣＡ）などの従来のランプ材料から形成される。ランプ１０の端部構造１４および１６を参照すると、これらのコンポーネントは、以下で詳述される特定の実施形態に応じて、ニオブ、耐食性材料（例えば、ハロゲン化物耐性材料）でコーティングされたニオブ、陶性合金（例えば、ジルコニア安定化陶性合金、アルミナ−タングステンなど）、および他の導電性または非導電性材料などのさまざまなセラミックスおよび他の好適な材料から形成される。
【００１０】
ランプ１０の幾何学的形状および封止特性に関して、アークエンベロープ１２のいくつかの実施形態は、中空円柱、中空楕円体、中空球、電球形、長方形の管、または他の好適な透明中空体を含む。さらに、端部構造１４および１６は、少なくとも部分的にアークエンベロープ１２内に延びるプラグ形の幾何学的形状などのさまざまな幾何学的形状を持ちうる。それとは別に、端部構造物１４および１６のいくつかの実施形態は、実質的に平坦なあわせ面を持ち、アークエンベロープ１２内に延びることなく反対端１８および２０に当たって封止する。つまり、端部構造１４および１６は、反対端１８および２０に対し突き合わせ封止する。これらの構造的幾何学的形状に加えて、ランプ１０のいくつかの実施形態は、アークエンベロープ１２の端部構造１４および１６と反対端１８および２０との間に加えられる封止材料を有する。これらの封止材料は、アルミン酸カルシウム、ジスプロシア−アルミナ−シリカ、マグネシア−アルミナ−シリカ、およびイットリア−カルシア−アルミナなどの封止ガラスを含むことができる。非ガラス製の封止材料の他の候補として、ニオブベースの真鍮がある。他の実施形態では、端部構造１４および１６は、封止材料を使用することなく材料拡散を介してアークエンベロープ１２の反対端１８および２０に拡散接合される。例えば、局部加熱（例えば、レーザー）を端部構造１４および１６と反対端１８および２０との間の界面に当てて、材料を接合し、それにより気密封止を形成することができる。いくつかの実施形態では、端部構造１４および１６は、セラミック部分を含み、それにより端部構造１４および１６ならびにアークエンベロープ１２は、共焼結して一体にできる。
【００１１】
例示されているランプ１０は、さらに、端部構造１４を通るドージング通路２４内に配置されたプラグ部材２２を含む。以下でさらに詳しく説明するように、ランプ１０は、ドージング通路２４を通じてドージング材料で満たされる。例えば、ドージング材料のいくつかの実施形態は、希ガスおよび水銀を含む。ドージング材料の他の実施形態は、さらに、臭素などのハロゲン化物、または希土類金属ハロゲン化物を含む。ドージング通路２４は、その後、プラグ部材２２により封止される。例えば、プラグ部材２２は、封止材料、拡散接合（例えば、局部加熱を使用する）、または他の好適な封止技術により封止することができる。例示されている実施形態では、プラグ部材２２は、熱膨張率が実質的に端部構造１４のと類似しているかまたは同一である陶性合金などの材料を含む。
【００１２】
例示されているランプ１０は、さらに、アーク先端部３０および３２をそれぞれ持つアーク電極２６および２８を備える。これらのアーク電極２６および２８は、それぞれ、端部構造１４および１６の内側に取り付けられる。外側では、ランプは、さらに、リード線３１および３３を備え、これらは、それぞれ、端部構造１４および１６に取り付けられている。いくつかの実施形態では、アーク電極２６および２８は、タングステンまたはモリブデンを含む。しかし、他の材料は、本発明の技術の範囲内にある。アーク電極２６および２８は、端部構造１４および１６に取り付けられ、それによりアーク先端部３０および３２は、間隙３４により隔てられ、ランプ１０の動作時にアーク３６を形成する。例えば、以下で詳しく説明するように、アーク電極２６および２８は、それぞれ、端部構造１４および１６内のリセプタクルに焼き嵌めすることができる。例示されている実施形態では、アーク先端部３０および３２は、アークエンベロープ１２の中心線３８に沿って向けられる。しかし、アーク電極２６および２８の他の実施形態では、アーク先端部３０および３２を中心線３８からオフセットして配置し、それによりアーク３６は、実質的にアークエンベロープ１２内を中心とする。例えば、他のアーク電極２６および２８は、中心線３８からある角度で外に向けられ、および／または中心線３８からオフセットされた位置で端部構造１４および１６に取り付けることができる。
【００１３】
次の図面を参照すると、図２は、本発明の技術のいくつかの実施形態によるドージング通路２４から出ているプラグ部材２２、電極リセプタクル４０から出ているアーク電極２６、およびリードリセプタクル４１から出ているリード線３３を持つ図１の端部構造１４の断面図を例示している。例示されている端部構造１４は、外側封止構造４２および内側封止構造４４を含む。図５を参照しつつ以下で説明されるように、端部構造１４の外側封止構造４２は、アークエンベロープ１２の反対端１８に接して封止する。内側封止構造４４は、反対端１８内に差し込まれ、反対端１８に隣接するアークエンベロープ１２の内面で封止する。図２に戻って参照すると、端部構造１４は、圧粉体材料（例えば、陶性合金）などの多孔性形態または非凝集材料を含む。アーク電極２６を電極リセプタクル４０内に挿入し、リード線３１をリーグリセプタクル４１内に挿入した後、図３に例示されているように、端部構造１４は、さらに締め固められるか、または凝縮され、アーク電極２６の周りの電極リセプタクル４０を縮め、リード線３１の周りのリードリセプタクル４１を縮める。いくつかの実施形態では、端部構造１４は、粉体材料を第１の締め固め率で圧縮し、圧粉体材料を焼結して第２の締め固め率で端部構造１４を凝縮し、ドリルで端部構造１４に孔をあけて電極リセプタクル４０およびドージング通路２４を形成し、アーク電極２６を電極リセプタクル４０に挿入し、さらに端部構造１４を焼結して図３に示されているように電極リセプタクル４０がアーク電極２６の周りで縮む第３の締め固め率で端部構造１４を凝縮することにより形成される。図３に例示されているように、後者の焼結工程では、数字４６で示されているように、アーク電極２６と端部構造１４との間の焼結接合が簡単になる。同様に、この焼結工程では、数字４７で示されているように、リード線３１とリードリセプタクル４１との間の焼結接合が得られる。
【００１４】
次に図４および５を参照すると、図１〜３を参照しつつ上で説明されている端部構造１４および１６を製造する例示的な工程が示されている。図４は、本発明の技術のいくつかの実施形態によるランプ１０を製造する処理工程５０を例示する流れ図である。例示されているように、処理工程５０は、アークエンベロープの端部構造を実現することを含む（ブロック５２）。例えば、以下で詳しく説明されるように、端部構造は、陶性合金粉体などの粒子材料の多孔性形態または部分的に締め固められた構造を含む。ブロック５４で、処理工程５０は、端部構造内のリセプタクルにアーク電極を挿入することを含む。次いで、処理工程５０は、引き続き、端部構造を凝縮して、リセプタクル内でアーク電極を焼き嵌めする（ブロック５６）。
【００１５】
図５は、本発明の技術のいくつかの実施形態によるランプ１０を製造する他の処理工程６０を例示する。例示されているように、処理工程６０は、粒子材料を圧縮して、第１の締め固め率を持つ端部構造を形成することから始まる（ブロック６２）。例えば、粉体陶性合金などの粒子材料は、約４５から６５パーセント、例えば、５５パーセントに圧縮して、端部構造１４および１６を形成することができる。ブロック６４で、処理工程６０は、端部構造を第１の締め固め率よりも大きいが、完全には凝縮されない、第２の締め固め率で焼結する作業に進む。いくつかの実施形態では、端部構造１４および１６を焼結して、締め固められた粒子材料、圧粉体陶性合金を部分的に凝縮し、それにより、締め固められた粒子材料の粒子間のすき間を減らすようにする。例えば、焼結では、端部構造１４および１６を約１１５０から１３５０℃、例えば、１２５０℃に加熱して、粒子材料をさらに約１０から２０パーセント、例えば１６パーセントだけ凝縮するか、または集塊状にすることができる。ブロック６６で、処理工程６０は、電極リセプタクルおよび／またはドージング通路を含む、さまざま特徴を形成するために端部構造を機械加工し、および／またはトリルで穴を開ける作業に進む。ブロック６８で、次に、処理工程６０は、端部構造内の電極リセプタクルにアーク電極を挿入する作業に進む。ブロック７０で、処理工程６０は、さらに、端部構造を第３の締め固め率で焼結し、それにより、アーク電極の周りで電極リセプタクルを焼き嵌めする。いくつかの実施形態では、焼結ブロック７０は、端部構造１４を約１７００から２０００℃、例えば、１８８０℃に加熱することを伴う。しかし、上の処理工程６０で説明されている特定の温度および割合は、材料、圧縮の圧力、焼結の持続時間、およびその他の因子により異なることがある。
【００１６】
図６は、本発明の技術のいくつかの実施形態によるアークエンベロープ１２、アークエンベロープ１２の反対端１８および２０に差し込まれた端部構造１４および１６、端部構造１４および１６のそれぞれの中に焼き嵌めされたアーク電極２６および２８、端部構造１４および１６のそれぞれの中に焼き嵌めされたリード線３１および３３、および端部構造１４内のドージング通路２８から出されたプラグ部材２２を有する図１のランプの断面図である。例示されているように、端部構造１４は、外側封止構造４２とアークエンベロープ端１８との間、および内側封止構造４４とアークエンベロープ１２の内面８２との間に配置された封止材料８０によりアークエンベロープ１２と気密封止される。同様に、端部構造１６は、端部構造１６の外側封止構造８６とアークエンベロープ端２０との間、および端部構造１６の内側封止構造８８とアークエンベロープ１２の内面９０との間に配置されている封止材料８４によりアークエンベロープ１２と気密封止される。さらに、アーク電極２６を端部構造１４の電極リセプタクル４０に焼き嵌め取付けするのと同様に、アーク電極２８は、端部構造１６内の電極リセプタクル９２の中に焼き嵌めされる。これらの端部構造１４および１６の両方において、要素４６および９４は、アーク電極２６および２８と電極リセプタクル４０および９２との間の焼結接合をそれぞれ示している。それに加えて、リード線３１および３３は、リードリセプタクル４１および９３内に焼き嵌めされ、それにより、リード線３１および３３は、それぞれ、端部構造１４および１６内に焼結接合される（４７および９５）。
【００１７】
前記の接合に使用される封止材料８０および８４は、さまざまなランプコンポーネント、例えば、アークエンベロープ１２および端部構造１４および１６に使用される材料の種類に少なくとも部分的には関与している。例えば、ランプ１０のいくつかの実施形態は、多結晶アルミナ（ＰＣＡ）端部構造１４および１６と接合されたサファイア管状アークエンベロープ１２から形成される。さらに他の実施例では、ランプ１０のいくつかの実施形態は、アルミナ（ＰＣＡ）と似た熱膨張率（ＣＴＥ）を持つ、陶性端部構造１４および１６と接合されたＹＡＧ管状アークエンベロープ１２から形成される。封止材料８０および８４は、一般に、アークエンベロープ１２と端部構造１４および１６との間のそれぞれの界面、例えば、それぞれのＰＣＡ／サファイア封止界面における応力を制御する熱膨張率（ＣＴＥ）を持つ。例えば、封止材料８０および８４は、冷却後に発生する引張応力を最小にするニオブ真鍮または封止ガラス、例えば、ＰＣＡの平均値および縁端限定成長サファイアのａ軸または半径方向値であるＣＴＥ値を持つ封止ガラスを含むことができる。いくつかの実施形態では、封止材料、例えば、封止ガラスの局所的微構造発達を制御するために、封止材料８０および８４に局部加熱が加えられる。
【００１８】
図７は、本発明の技術のいくつかの実施形態によるアークエンベロープ１０２、アークエンベロープ１０２の反対端１０８および１１０に突き合わせ封止された端部構造１０４および１０６、端部構造１０４および１０６のそれぞれの中の電極リセプタクル１１６および１１８焼き嵌めされたアーク電極１１２および１１４、端部構造１０４および１０６のそれぞれの中のリードリセプタクル１１５および１１７に焼き嵌めされたリード線１１１および１１３、および端部構造１０４内のドージング通路１２２から出されたプラグ部材１２０を有する図１００のランプの断面図である。例示されているように、ランプ１００は、アークエンベロープ１０２と端部構造１０４および１０６との間の端と端とを接した封止つまり突き合わせ封止１２４および１２６をそれぞれ有する。例示されているように、端部構造１０４および１０６は、端部構造１０４および１０６とアークエンベロープ１０２との間の界面で材料の拡散接合を行うことによりアークエンベロープ１０２により気密封止される。いくつかの実施形態では、レーザーなどの局部加熱をこの界面に加えて、これらの突き合わせ封止１２４および１２６を形成する拡散接合促進することができる。それとは別に、例示されている突き合わせ封止１２４および１２６は、上で詳しく説明されているような封止材料８４１を含むことができる。端部構造１０４および１０６の両方において、要素１２８および１３０は、アーク電極１１２および１１４と電極リセプタクル１１６および１１８との間の焼結接合をそれぞれ示している。同様に、要素１２９および１３１は、リード線１１１および１１３とリードリセプタクル１１５および１１７の間の焼結接合をそれぞれ例示している。
【００１９】
図８は、本発明の技術のいくつかの実施形態による図６のランプ１０のドージングを行うためのシステム１４０の線図である。図８に例示されているように、図６のランプ１０は、ドージング通路２４内にプラグ部材２２を封止するのに先立って、ランプ１０のドージングを容易にする、ドージング工程１４４を備える処理システム１４２に結合される。ブロック１４６で、処理工程１４４は、処理システム１４２をランプ１０のドージング通路２４と接続することから始まる。例えば、配管１４８は、処理システム１４２とドージング通路２４との間に接続することができる。ブロック１５０で、処理工程１４４により、ランプ１０から材料１５２が排出される。ブロック１５４で、処理工程１４４により、ランプ１０にドージング材料１５６が注入される。ブロック１５８で、処理工程１４４は、処理システム１４２とランプ１０のドージング通路２４の接続を外す作業に進む。処理工程１４４では、さらに、ブロック１６０において、ドージング通路２４をプラグ部材２２で封止する。図９は、本発明の技術のいくつかの実施形態によるアークエンベロープ１２内に配置されたドージング材料１５６およびドージング通路２４内に配置されたプラグ部材２２を有する図６のランプ１０の断面図である。
【００２０】
図１０は、本発明の技術のいくつかの実施形態によるドージング通路１７２、ドージング通路１７２から出されたドージング管１７４、ドージング管１７４から出された支持構造（例えば、管またはコイル）１７６、およびコイル１７６から出されたアーク電極１７８を有する他の端部構造１７０の断面図である。例示されている端部構造１７０は、外側封止構造１８０および内側封止構造１８２を含む。図１および２の端部構造１４を参照しつつ上で説明されているように、外側封止構造１８０は、アークエンベロープの末端に当たって封止するように適合されているが、内側封止構造１８２は、アークエンベロープの内面に差し込まれ、それに当たって封止するように適合されている。さまざまな材料の組み合わせが本発明の技術の範囲内にあるが、例示されている実施形態は、金属、ニオブ、モリブデンコーティングニオブ、または陶性合金端部構造１７０、モリブデンまたはモリブデンレニウムドージング管１７４、モリブデンコイル１７６、およびタングステンアーク電極１７８を持つ。
【００２１】
次に図１１を参照すると、本発明の技術のいくつかの実施形態によるドージング通路１７２内に気密封止されたドージング管１７４および端部構造１７０の内面１８６上に配置された保護層１８４とともに部分的に組み立てられた端部構造１７０が例示されている。より具体的には、ドージング管１７４は、ドージング通路１７２内に挿入され、その後、内面１８６において端部構造１７０に接合される。この例示的な実施形態では、内面１８６においてドージング管１７４の周辺にレーザービームが当てられ、それにより、ドージング管１７４と端部構造１７０との間にレーザー溶接封止１８８が形成される。次いで、端部構造１７０をランプ内に配置された腐食性材料、例えばハロゲン化物ドーズから保護するために、モリブデンコーティングなどの保護層１８４が内面１８６に施される。図１１にさらに例示されているように、アーク電極１７８がコイル１７６内に挿入され、その後コイルは、以下で詳しく説明されるように、ドージング管１７４内に取り付けられる。それに加えて、封止材料は、ドージング管１７４を端部構造１７０に気密を保持しつつ連結するために使用することができる。
【００２２】
図１２を参照すると、本発明の技術のいくつかの実施形態によるランプ１９４のドージングを行うための処理システム１９２を備えるシステム１９０が例示されている。図１２に例示されているように、ランプ１９４は、アークエンベロープ１９６、アークエンベロープ１９６の端部１９８に結合された図６の端部構造１６、およびアークエンベロープ１９６の端部２００に結合された図１１の端部構造１７０を備える。例示されている実施形態では、端部構造１７０および１６は、端部構造１７０および１６の界面とアークエンベロープ１９６との間に配置されている、封止材料２０２および２０４を介してアークエンベロープ１９６に気密封止されている。それとは別に、他の実施形態では、上で詳しく説明されているように、拡散接合を介して端部構造１７０および１６をアークエンベロープ１９６に気密封止する。端部構造１７０の内面１８６に配置されている保護層１８４と同様に、例示されている端部構造１６は、端部構造１６をランプ１９４内に配置されている腐食性材料から保護する、モリブデンコーティングなどの保護層２０６を備える。
【００２３】
図１２でさらに例示されているように、ランプ１９４は、ドージング管１７４を封止するのに先立ってランプ１０のドージングを行うドージング工程２０８を含む処理システム１９２に結合される。ブロック２１０で、処理工程２０８は、処理システム１９２をランプ１９４のドージング管１７４と接続することから始まる。例えば、配管２１２は、処理システム１９２とドージング管１７４との間に接続することができる。ブロック２１４で、処理工程２０８により、ランプ１９４から材料２１６が排出される。ブロック２１８で、処理工程２０８により、ランプ１９４にドージング材料２２０が注入される。ブロック２２２で、処理工程２０８は、処理システム１９２とランプ１９４のドージング管１７４の接続を外す作業に進む。図１１および１３を参照すると、図１２の処理工程２０８では、さらに、コイル１７６とアーク電極１７８のアセンブリをランプ１９４のドージング管１７４内に挿入する（ブロック２２４）。ブロック２２６で、図１３に例示されているように、処理工程２０８により、コイル１７６およびアーク電極１７８の周りのドージング管１７４が封止される。
【００２４】
図１２を参照しつつ上で説明されているように、ランプ１９４の気密封止されているアセンブリが図１３に例示されている。例示されている実施形態では、コイル１７６およびアーク電極１７８は、接合または封止２３０のところで気密閉鎖されている、ドージング管１７４の内側で一方が他方の中に入るように挿入される。コイル１７４は、ドージング管１７４内のアーク電極１７８を支持するが、さらに、それぞれのコンポーネントの移動および応力緩和のある程度の自由を許す。封止２３０に関して、いくつかの実施形態では、レーザービームなどの局部加熱をドージング管１７４、１つ下のコイル１７６、およびアーク電極１７８に加えることにより封止２３０を形成する。それとは別に、ドージング管１７４は、圧縮工具または他の機械的変形工具により機械的に圧縮して封止２３０を形成することができるニオブまたはモリブデン−レニウム合金などの延性材料から形成することができる。さらに、封止２３０を改善するために、圧縮工程の間、またはその後に、封止２３０に局部加熱を加えることができる。
【００２５】
図１４は、本発明の技術のいくつかの実施形態によるアークエンベロープ２４２、アークエンベロープ２４２の反対端２４８および２５０に突き合わせ封止された端部構造２４４および２４６、端部構造２４６の中に焼き嵌めされたアーク電極２５２、端部構造２４６内に焼き嵌めされたリード線２５３、コイル２５６、および端部構造２４４のドージング通路２６０に気密封止されたアーク電極２５８を有する他のランプ２４０の断面図である。例示されているように、ランプ２４０は、アークエンベロープ２４２と端部構造２４４および２４６との間の端と端とを接した封止つまり突き合わせ封止２６２および２６４をそれぞれ有する。例示されているように、端部構造２４４および２４６は、端部構造２４４および２４６とアークエンベロープ２４２との間の界面で材料の拡散接合を行うことによりアークエンベロープ２４２により気密封止される。いくつかの実施形態では、レーザーなどの局部加熱をこの界面に加えて、これらの突き合わせ封止２６２および２６４を形成する拡散接合促進することができる。それとは別に、例示されている突き合わせ封止２６２および２６４は、上で詳しく説明されているような封止材料を含むことができる。例示されている実施形態では、端部構造２４６を焼結して、アーク電極２５２およびリード線２５３をそれぞれ電極リセプタクル２６６およびリードリセプタクル２６７内において焼き嵌めする。そのため、この焼結工程では、アーク電極２５２と電極リセプタクル２６６との間に焼結接合２６８を形成し、さらに、リード線２５３とリードリセプタクル２６７との間に焼結接合２６９を形成する。端部構造２４４上では、ドージング管２５４は、アーク電極２５８用のリードとして使用することができる。図１１〜１３を参照しつつ上で説明されているように、ドージング管２５４は、局部加熱（例えば、レーザー溶接）で接合２７０を形成することにより端部構造２４４に気密封止される。さらに、ドージング管２５４は、圧縮および／または局部加熱接合などの接合または封止２７２によりコイル２５６およびアーク電極２５８の周りで気密閉鎖される。
【００２６】
図１５は、本発明の技術のいくつかの実施形態によるランプを製造する例示的な処理工程２８０を示す流れ図である。図１０〜１４を参照しつつ上で説明されているランプを参照すると、処理工程２８０は、ドージング通路とともに気密封止されている端部構造を持つアークエンベロープを用意することから開始する（ブロック２８２）。ブロック２８４で、処理工程２８０により、ドージング通路を通してドージング材料がアークエンベロープにドーズされる。ブロック２８６で、処理工程２８０により、端部構造のドージング通路内のアーク電極の周りにコイルが配置される。ブロック２８８で、処理工程２８０により、コイルおよびアーク電極の周りのドージング通路が封止される。
【００２７】
本発明のいくつかの特徴のみが本明細書では例示され、説明されているが、当業者であれば、多くの修正および変更が可能であることを理解するであろう。したがって、付属の請求項は、本発明の真の精神の範囲内にあるようなすべての修正および変更を対象とすることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の技術のいくつかの実施形態による対向端部構造を有する例示的なランプの斜視図である。
【図２】本発明の技術のいくつかの実施形態による端部構造、端部構造内のリセプタクルから出されたアーク電極、端部構造を通るドージング通路から出されたプラグ部材の分解側断面図である。
【図３】本発明の技術のいくつかの態様によるリセプタクルおよびドージング通路内に焼き嵌めされたアーク電極を例示する図２の端部構造の断面図である。
【図４】本発明の技術のいくつかの実施形態による図１のランプを製造する処理工程を例示する流れ図である。
【図５】本発明の技術のいくつかの実施形態による図１のランプを製造する他の処理工程を例示する流れ図である。
【図６】本発明の技術のいくつかの実施形態によるアークエンベロープ、アークエンベロープの反対端に差し込まれた端部構造、端部構造のそれぞれの中に焼き嵌めされたアーク電極、および端部構造のうちの１つの中のドージング通路から出されたプラグ部材を有する図１のランプの断面図である。
【図７】本発明の技術のいくつかの実施形態によるアークエンベロープ、アークエンベロープの反対端に突き合わせ封止された端部構造、端部構造のそれぞれの中に焼き嵌めされたアーク電極、および端部構造のうちの１つの中のドージング通路から出されたプラグ部材を有する他のランプの断面図である。
【図８】本発明の技術のいくつかの実施形態による図６のランプのドージングシステムの線図である。
【図９】本発明の技術のいくつかの実施形態によるアークエンベロープ内に配置されたドージング材料およびドージング通路内に配置されたプラグ部材を有する図６のランプの断面図である。
【図１０】本発明の技術のいくつかの実施形態によるドージング通路、ドージング通路から出されたドージング管、ドージング管から出されたコイル、およびコイルから出されたアーク電極を有する他の端部構造の断面図である。
【図１１】本発明の技術のいくつかの実施形態によるドージング通路内に気密封止されたドージング管および端部構造の内面上に配置された保護層を有する図１０の端部構造の断面図である。
【図１２】本発明の技術のいくつかの実施形態によるアークエンベロープ、アークエンベロープの反対端に差し込まれた端部構造、端部構造の１つの中に焼き嵌めされたアーク電極、図１１に例示されているような端部構造の他の１つのドージング通路内に気密封止されたドージング管、およびドージング管に結合されたドージングシステムを有するランプの断面図である。
【図１３】本発明の技術のいくつかの実施形態によるドージング管内に配置されたコイル、コイル内に配置されたアーク電極、およびドージング管上に差し渡された封止部分を有する図１２のランプの断面図である。
【図１４】本発明の技術のいくつかの実施形態によるアークエンベロープ、アークエンベロープの反対端に突き合わせ封止された端部構造、端部構造の１つの中に焼き嵌めされたアーク電極、および端部構造のうちの他の１つのドージング通路に気密封止されたドージング管、コイル、およびアーク電極を有するランプの断面図である。
【図１５】本発明の技術のいくつかの実施形態による図１３および１４のランプを製造する例示的な処理工程を示す流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【国際調査報告】
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