(57)【要約】  ショート・アーク・ランプは、嵌合用溶接リングを具備する前部サブアセンブリ及び後部サブアセンブリを含む。それにより、該溶接リングを溶接することにより、ランプを組立て密閉することができる。各サブアセンブリは、組立てを容易にし位置合わせの精度を向上させる複数の自動位置合わせ用構成要素を含む。ランプの金属ボディは、冷却用突出部分を有することができる。この突出部分はヒート・シンクに受容され、陽極の近くから熱を除去することができる。ヒート・シンクは、金属ボディの一部として形成することもできる。ランプのリフレクタは、ドロップイン・リフレクタとすることができるか、または金属粉末射出成形などのプロセスにより、金属ボディの一部として形成することができる。単一の支柱を使用して、陰極を配置することができる。この支柱は、スリーブの一部分とすることができるか、またはスリーブの部分により受容され得る。トリガ電極を使用して、ランプの電源を簡単化することができる。【選択図】図３（ａ）
2008523563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極と、陽極と、リフレクタとを有するシールド・ビーム・アーク・ランプと、
前記リフレクタと、前記陽極又は前記陰極の一方とを具備する金属ボディであって、この金属ボディは、前記アーク・ランプからの熱を伝導するように延出する冷却用突出部を有し、この冷却用突出部は、前記金属ボディの前記直径の少なくとも３３％の直径を有する金属ボディとを備えるアーク・ランプ。
【請求項２】
前記冷却用突出部の前記直径が、前記金属ボディの前記直径の最大６７％である請求項１のアーク・ランプ。
【請求項３】
前記冷却用突出部の前記直径が、前記陽極の前記直径の少なくとも２倍である請求項１のアーク・ランプ。
【請求項４】
前記冷却用突出部の前記直径が、前記金属ボディの前記直径とほぼ同じである請求項１のアーク・ランプ。
【請求項５】
前記冷却用突出部が、ヒート・シンクの中央開口部により受容されるように成形されている請求項１のアーク・ランプ。
【請求項６】
前記冷却用突出部から延出しているヒート・シンク部分を更に含み、このヒート・シンク部分が前記金属ボディの一部分と一体化した複数のフィンを具備する請求項１のアーク・ランプ。
【請求項７】
前記冷却用突出部から延出しているヒート・シンク部分を更に含み、このヒート・シンク部分が、前記金属ボディに蝋付けされている複数のフィンを具備する請求項１のアーク・ランプ。
【請求項８】
第１の電極と、第２の電極と、リフレクタとを有するシールド・ビーム・アーク・ランプと、
第１の電極と前記リフレクタとを具備する金属ボディであって、この金属ボディは、前記第１の電極の一部を受容するために内部に配設されている止まり穴を有し、前記止まり穴は前記第１の電極を前記第２の電極に対して軸方向及び半径方向に位置合わせする金属ボディとを備えるアーク・ランプ。
【請求項９】
前記止まり穴が、前記第１の電極と前記第２の電極との間のアーク・ギャップ寸法を制御するために選択された深さを有する請求項８のアーク・ランプ。
【請求項１０】
前記止まり穴が、約０．３インチ(約０．７５ｃｍ）の深さを有する請求項８のアーク・ランプ。
【請求項１１】
前記止まり穴が、前記第１の電極の約６０％を前記アーク・ランプ内でプラズマに露呈させる請求項８のアーク・ランプ。
【請求項１２】
前記金属ボディが、前記金属ボディの外面から前記止まり穴まで延在するアークセス穴を更に含む請求項８のアーク・ランプ。
【請求項１３】
前記止まり穴が前記リフレクタの近くに環状ギャップ領域を含み、それにより前記アークセス穴を介して注入されたガスが、前記環状ギャップ領域を通過して前記アーク・ランプの内部に入ることができる請求項１２のアーク・ランプ。
【請求項１４】
陰極と、陽極と、リフレクタとを有するシールド・ビーム・アーク・ランプと、
前記リフレクタと、前記陽極又は前記陰極の一方とを具備する金属ボディであって、この金属ボディはその中に形成されている空洞を有し、前記空洞は、前記空洞と前記リフレクタとの間に実質的に空間のない状態で前記リフレクタを受け入れるためのものである金属ボディとを備えるアーク・ランプ。
【請求項１５】
前記金属ボディが、前記リフレクタのリップ領域を受容するための凹領域を更に含むことにより、前記リフレクタが前記金属ボディと自動位置合わせされる請求項１４のアーク・ランプ。
【請求項１６】
前記リフレクタが、前記陽極及び前記陰極のうちの１つを受け入れる中央開口部を含む請求項１４のアーク・ランプ。
【請求項１７】
前記陽極及び前記陰極を電気的に分離する絶縁スペーサを更に含み、前記絶縁スペーサが、前記リフレクタを位置合わせすると共に前記リフレクタを前記空洞内に保持するための環状凹部を有する請求項１４のアーク・ランプ。
【請求項１８】
第１の電極と、第１の溶接リングとを具備する前部アセンブリと、
第２の電極と、リフレクタと、第２の溶接リングとを具備する後部アセンブリとを含み、
前記第１の溶接リングと前記第２の溶接リングとが、前記前部アセンブリと前記後部アセンブリとを位置合わせするために互いに同軸的に結合するアーク・ランプ。
【請求項１９】
前記後部アセンブリの金属ボディと前記前部アセンブリのスリーブとの間に絶縁スペーサを更に含み、前記スリーブが、前記スリーブを前記絶縁スペーサと位置合わせするための外周リップを有する請求項１８のアーク・ランプ。
【請求項２０】
前記絶縁スペーサが、前記第１の溶接リングを位置合わせするための円筒形の段を有する請求項１９のアーク・ランプ。
【請求項２１】
前記後部アセンブリの金属ボディが、前記第２の溶接リングを位置合わせするための凹領域を有する請求項１８のアーク・ランプ。
【請求項２２】
陰極と、陽極と、リフレクタとを有するシールド・ビーム・アーク・ランプを含むアーク・ランプであって、このアーク・ランプは、前部アセンブリと後部アセンブリとを具備し、
前記前部アセンブリが、スリーブと、絶縁リングと、溶接リングとを含み、
前記スリーブ及び前記溶接リングの少なくとも１つが、標準的な蝋付けプロセス、活性金属蝋付け、及び拡散溶接からなる群から選択されるプロセスを用いて、前記絶縁スペーサに面接合されているアーク・ランプ。
【請求項２３】
第１の電極と、第１の溶接リングとを具備する前部アセンブリと、
第２の電極と、リフレクタと、第２の溶接リングとを具備する後部アセンブリとを備えるアーク・ランプであって、
前記前部アセンブリ及び前記後部アセンブリについては、前記第１の溶接リングを前記第２の溶接リングに溶接することにより接着して密閉可能であるアーク・ランプ。
【請求項２４】
第１の電極と、絶縁スペーサと、第１の溶接リングとを具備する前部アセンブリであって、前記第１の溶接リングが前記絶縁スペーサに蝋付けするための端面及び前記端面の反対側に第１のナイフ・エッジとを有するアセンブリと、
金属ボディと、第２の電極と、リフレクタと、第２の溶接リングとを具備する後部アセンブリであって、前記第２の溶接リングが前記金属ボディの凹部と嵌合するように成形されているリップ領域と、第２のナイフ・エッジとを有する後部アセンブリとを備えるアーク・ランプであって、
前記第２の溶接リングは、前記溶接リングが互いに同軸的に結合すると、前記第１の溶接リングの内径に実質的に接触するように選択された外径を有し、前記第１のナイフ・エッジと前記第２のナイフ・エッジとは、前記前部アセンブリと前記後部アセンブリとを溶接プロセスにより密閉できるようにする溶接領域を形成するアーク・ランプ。
【請求項２５】
陰極と、陽極と、リフレクタとを有するシールド・ビーム・アーク・ランプと、
窓台を具備し、そこから前記アーク・ランプの密閉されたガス雰囲気内に延出している支柱を有する前記アーク・ランプ内のスリーブ部分であって、前記支柱が前記陽極又は前記陰極の一方を軸方向及び半径方向に位置合わせするスリーブ部分とを備えるアーク・ランプ。
【請求項２６】
前記スリーブ部分及び単一の支柱がタングステン‐銅の複合材料から形成される請求項２５のアーク・ランプ。
【請求項２７】
前記スリーブ部分及び単一の支柱がＭＩＭプロセスを用いて形成される請求項２５のアーク・ランプ。
【請求項２８】
前記支柱が、前記スリーブ部分のほぼ中心軸まで延出する請求項２５のアーク・ランプ。
【請求項２９】
前記スリーブ部分が、前記スリーブ部分の一部として一体的に形成された複数の冷却フィンを含む請求項２５のアーク・ランプ。
【請求項３０】
前記スリーブ部分が、前記スリーブ部分に蝋付けされている複数の冷却フィンを含む請求項２５のアーク・ランプ。
【請求項３１】
陰極と、陽極と、リフレクタとを有するシールド・ビーム・アーク・ランプと、
前記ランプのための窓台を具備する前記アーク・ランプのスリーブ部分と、
前記スリーブ部分内でスロットにより受容される支柱であって、前記支柱は、前記スリーブ部分から前記アーク・ランプの密閉されたガス雰囲気内に延出しており、前記陽極及び前記陰極の一方を軸方向及び半径方向に位置合わせする支柱とを備えるアーク・ランプ。
【請求項３２】
前記スリーブ部分の一部として一体的に形成されている複数の冷却フィンを更に含む請求項３１のアーク・ランプ。
【請求項３３】
前記スリーブ部分に蝋付けされている複数の冷却フィンを更に含む請求項３１のアーク・ランプ。
【請求項３４】
陰極と、陽極と、リフレクタとを有するシールド・ビーム・アーク・ランプを形成する方法であって、
金属粉末射出成形プロセスを用いて金属ボディを形成するステップであって、前記金属ボディは、前記陽極及び前記陰極のうちの１つを含むように成形されている止まり穴を有し、前記金属ボディは、内部に形成される空洞を更に有し、この空洞は、該空洞が前記リフレクタとしての機能を果たせるように表面仕上げを有するステップと、
前記金属ボディを使用して、前記シールド・ビーム・アーク・ランプを組立るステップとを含む方法。
【請求項３５】
反射コーティング及び二色性コーティングからなる群から選択されたコーティングを前記空洞上に堆積させるステップを更に含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
陰極と、陽極と、リフレクタとを有するシールド・ビーム・アーク・ランプであって、
金属粉末射出成形プロセスを用いて金属ボディを形成し、この金属ボディは前記陽極又は前記陰極の一方を含むように成形されている止まり穴を有し、前記金属ボディは、内部に形成される空洞を更に有し、該空洞は、該空洞が前記リフレクタとしての機能を果たせるように表面仕上げを有する段階と、
前記金属ボディを使用して、前記シールド・ビーム・アーク・ランプを組立る段階とにより作製されたシールド・ビーム・アーク・ランプ。
【請求項３７】
陰極と、陽極と、リフレクタとを有するシールド・ビーム・アーク・ランプであって、
金属粉末射出成形プロセスを用いて金属ボディを形成し、この金属ボディは一体的に形成された複数のヒート・シンク・フィンを含む段階と、
前記金属ボディを使用して、前記シールド・ビーム・アーク・ランプ組立る段階とにより作製された、シールド・ビーム・アーク・ランプ。
【請求項３８】
陰極と、陽極と、リフレクタとを有するシールド・ビーム・アーク・ランプであって、
金属粉末射出成形プロセスを用いて金属ボディを形成する段階と、
複数のヒート・シンク・フィンを前記金属ボディに蝋付けする段階と、
前記金属ボディを使用して、前記シールド・ビーム・アーク・ランプ組立る段階とにより作製されたシールド・ビーム・アーク・ランプ。
【請求項３９】
照明システムであって、
シールド・ビーム・アーク・ランプと、
前記シールド・ビーム・アーク・ランプの動作温度を低下させるように動作可能な冷却デバイスと、
前記シールド・ビーム・アーク・ランプの周囲の前記外気温をモニタし、これに応答して温度信号を生成するように動作可能な温度センサと、
前記シールド・ビーム・アーク・ランプを動作させるために前記シールド・ビーム・アーク・ランプに種々のレベルの電力を印加するように動作可能な電源と、
前記電源により供給される前記種々のレベルの電力と、前記冷却デバイスにより供給される冷却量と、前記温度センサからの前記温度信号とを使用して、前記シールド・ビーム・アーク・ランプの前記動作温度を予測するように動作可能なプロセッサとを備える照明システム。
【請求項４０】
前記プロセッサが更に、前記シールド・ビーム・アーク・ランプの前記動作温度を低下させるために前記冷却デバイスにより供給される前記冷却レベルを調節するように動作可能である請求項３９の照明システム。
【請求項４１】
前記プロセッサが更に、前記シールド・ビーム・アーク・ランプの動作電圧を低下させるために前記冷却デバイスにより供給される前記冷却レベルを調節するように動作可能である請求項３９の照明システム。
【請求項４２】
前記プロセッサが更に、前記シールド・ビーム・アーク・ランプの前記動作温度を低下させるために前記シールド・ビーム・アーク・ランプに供給される前記種々のレベルの電力のレベルを調節するように動作可能である請求項３９の照明システム。
【請求項４３】
前記シールド・ビーム・アーク・ランプから延出しており、前記シールド・ビーム・アーク・ランプの前記動作温度を低下させるように動作可能なヒート・シンク部分であって、更に前記ヒート・シンクが前記冷却装置により冷却され得るように動作可能である、ヒート・シンク部分を更に含む請求項３９の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に光源に関し、特にアーク・ランプ及びそのようなランプの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ショート・アーク・ランプは、医療用内視鏡、器具類、及びビデオ投影などの用途に適する強い点光源を与える。ショート・アーク・ランプは、ジェット・エンジン内部の検査などにおける工業用内視鏡にも使用される。最近の用途としては、歯科治療装置、ならびにカラー・テレビ受像機及び映画館の投影装置などが挙げられ、例えば、係属中の米国特許仮出願第６０／６３４７２９号（出願日２００４年１２月９日、発明の名称「ビデオ投影のためのショート・アーク・ランプ・ライト・エンジン（ＳＨＯＲＴ  ＡＲＣ  ＬＡＭＰ  ＬＩＧＨＴ  ＥＮＧＩＮＥ  ＦＯＲ  ＶＩＤＥＯ  ＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮ）」）に説明されており、これは参照により本明細書に組み込まれている。典型的なアーク・ランプは、セラミック製リフレクタ・ボディ内の円筒形で凹形の密閉されたチャンバの長手軸に沿って配置されている陽極、及び先端を尖らせた陰極を含む。このセラミック製リフレクタ・ボディは、数気圧まで圧縮されたキセノン・ガスを含む。そのようなアーク・ランプの説明は、例えば、米国特許第５７２１４６５号、米国特許第６１８１０５３号、及び米国特許第６３１６８６７号に見られ、各特許は参照により本明細書に組み込まれている。高出力キセノン・アーク・ランプの製造には、高価な新材料、ならびに高度な製造、溶接、及び蝋付けの方法が必要になる。部品数、組立段階、及び工具類の必要を減らすことにより、コスト削減、ならびに製品信頼性及び品質の向上を実現することができる。
【０００３】
例示的な先行技術のアーク・ランプを、図１及び２に示す。第１のランプ１００は、サファイア窓１０４上のオプティカル・コート１０２、窓シェル・フランジ１０６、ボディ・スリーブ１０８、一対のフランジ１１０及び１１２、３本支柱支持アセンブリ１１４、陰極１１６、アルミナセラミック製楕円リフレクタ・ボディ１１８、金属シェルまたはスリーブ１２０、銅陽極基部１２２、基部溶接リング１２４、タングステン陽極１２６、ガス・タブ１２８、及びキセノン・ガスの充填１３０を含む。第２のランプ２００は、止め輪２０２、傾斜をつけたカラー２０４、カラー・フィルタ２０６、ホットミラー２０８、及びリング・ハウジング２１０を具備する傾斜をつけたホット・ミラー・アセンブリ２０１を含む。リング・ハウジング２１０内部の傾斜をつけた領域２１２は、傾斜をつけたカラー２０４の配向と一致する。このランプは、リング・フレーム２１６内に設置されたサファイア窓２１４を更に含む。単一の棒支柱２１８は、両側の点でリング・フレーム２１６の下側に付着している。陰極２２０は、先端の尖ったアーク放出端部の反対の位置にある溝付き端部を有する。ボディ・スリーブ２２２は、銅管材料で作製されているキセノン充填管２２４を有する。キセノン・ガスの充填２２６については、最終的な組立ての後にランプ２００内に注入される。このランプは、セラミック・リフレクタ２２８、陽極フランジ２３０、及びタングステン陽極２３２も含む。
【０００４】
このようなアーク・ランプでは、当該ランプの製造に必要な部品数が比較的多いため、製造時間及びコストが増大するという問題がある。また、これらのランプで一貫したランプ動作を確実にするためにアーク・ギャップ寸法について精密な位置合わせを達成する必要があるが、これも困難である。通常、位置合わせには追加の工具類が使用されるが、これにより製造に必要な時間、及び製造中にランプを損傷する恐れが増大する。
【０００５】
これらのランプの部品数を減らし寿命及び効率を向上させるために、種々の試みが行われてきた。溶接の回数を減らすために、部品を互いに蝋付けするなどの種々の試みが行なわれてきたが、利用可能な材料及びろう付技術では、加圧動作に必要な強度がもたらされないことが多かった。使用されている材料の種類及び構成要素を製造するプロセスは多様であったが、セラミックなどのコスト高な材料が原因で、意図された用途のコスト目標を達成できない設計に終わることが多かった。更に、高熱動作を促進するセラミック材料から作製された熱伝導性台などの構成要素は、熱伝導特性が乏しく、封入されたガス雰囲気からの熱伝達を促進しなかった。この動作温度上の限界は、ランプが動作し得る電力を制限した。
【０００６】
リフレクタを冷えた状態にしておくためにリフレクタを設計し直すことも、多数試みられた。従来のリフレクタは、電気めっきを施した後に適切な大きさに機械加工された熱伝導性台と共に電気鋳造される。あるいは、リフレクタは、金属製熱伝導性台に蝋付けした後に機械加工することもできる。これらの諸段階では、相当量の追加の機械加工及びコストが必要になる。別の手法は、精密ダイヤモンド工具旋盤などの機械を使用して、リフレクタを熱伝導性台の中に機械加工して直接入れるというものであった。続いて、リフレクタは、銀などの材料でコーティングされる。これにもやはり相当量の機械加工が必要である。更に、旋盤で製造したリフレクタには、通常、光学リフレクタの実現に至らせないような溝または表面粗さが生じていた。
【０００７】
キセノン・アーク・ランプの製造数及び販売数が増大しているため、材料、製造、及び／または組立て方法におけるコスト削減の機会が絶えず求められている。市場において低コストの製造者であるということは、換言すれば競争上、戦略的に優位ということである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の種々の実施形態による装置及び方法は、既存のショート・アーク・ランプ・アセンブリにおけるこれらの欠点及び他の欠点を克服することができる。これらの実施形態によるアーク・ランプは部品数が少なくて済み、安価な材料を使用することができ、より簡単な工具類を利用することができ、既存のショート・アーク・ランプより少ない組立て段階しか必要としない。これらのアーク・ランプは、低い人件費及び最適化された自動化でよりよい成果をもたらす。
【０００９】
本発明の種々の実施形態によるアーク・ランプについて見当するために、該ランプを一対のサブアセンブリに分けることができる。本明細書では「前部」アセンブリ及び「後部」アセンブリと呼ぶことにする。次に、前部アセンブリと後部アセンブリとを接合すれば、これらのランプを構成することができる。そのようなアーク・ランプの１つでは、通常、キセノン・ガスを含む密閉雰囲気下において、後部アセンブリの陽極と前部アセンブリの陰極との間でアークが衝突する。他の諸実施形態では、陽極を前部アセンブリに、陰極を後部アセンブリに配置することができる。本明細書で電極を検討するときは、当然のことながら陽極電極と陰極電極とを種々の実施形態で逆にすることができ、及びなされた説明は例示にすぎない。アーク・ギャップを横断する電子の流れを決定するために電極を構成する諸方法は当技術分野でよく知られているので、本明細書では詳細に検討しないものとする。ランプは、その中で生成された光を放射するための窓または他の透過素子を含み、典型的に、光を窓の方向に反射するために窓に対向するリフレクタを使用する。当技術分野で既知であるように、直流電源を使用して、陽極と陰極との間のギャップに電圧を印加することができる。
【００１０】
例示的な後部アセンブリ３００を図３（ａ）及び３（ｂ）に示す。この後部アセンブリは、基部３０４を有する。この基部は、セラミックよりも成形及び機械加工しやすい銅または銅合金などの適切な金属で作製することができ、熱伝導及び熱除去が向上することにより、ランプがより低い温度で動作することが可能になる。この動作温度の低下により、ランプ寿命の延長が可能になる。この金属ボディは、任意適当な製造方法、例えば金属の円筒またはブロックからこのボディを機械加工またはフライス加工などの方法を用いて製作ことができる。金属ボディ３０４は、第１の端部に形成されたリフレクタ空洞３０６を有することができる。この空洞は、例えば球状、放物線状または楕円状など、所望のリフレクタの形状と類似した形状を有することができる。空洞の表面仕上げは、ある程度、使用されることになるリフレクタによって決定することができる。例えば、空洞３０６は、その金属製空洞がリフレクタの役割を果たすのに充分な仕上げにして形成することができ、その金属製リフレクタ空洞は、適切な反射材料でコーティングすることもできる。セラミック製リフレクタを凌ぐ金属製リフレクタの利点は、金属の場合コーティングする前につや出しする必要がないことである。アーク・ランプ動作時の熱に耐えることができる適切なコーティング材料は当技術分野で既知であり、それには銀、ならびに金属酸化物の薄層を含む二色性物質などの反射材料を含めることができる。金属酸化物は、酸化チタン及び酸化ケイ素などである。二色性コーティングは、赤外線域及び／または紫外線域の放射線などの望ましくないまたは活用できない放射線を吸収することにより、リフレクタの性能を向上させることができる。それにより、反射光はそれほどの熱を含まなくなる。適切な表面仕上げを得るために、金属ボディ３０４の空洞３０６は、丸く削られたダイヤモンドとすることができる。別の手法では、後続の機械加工を必要としない微粒子サイズを使用して、ＭＩＭ（金属粉末射出成形）プロセスにより金属ボディを形成することができる。金属粉末射出成形は、通常、結合剤中に混合された金属粒子を利用する。続いて、この混合物を、所望の部品の適切な寸法を有する鋳型に入れることができる。続いて、鋳造された材料を鋳型から取り外し、金属粒子を互いに焼結させ一切の残存する結合剤材料を除去するために高温で焼くことができる。このプロセスは、複雑な特徴を形成するために別個の機械加工段階が必要とされないので、そのような特徴をコストをかけずに部品に組み込むことができる。
【００１１】
金属ボディ３０４は、第１の端部の反対側の端部に突出部分３１６すなわち冷却シリンダを有することができる。一実施形態における冷却シリンダは、長さ約０．７５インチ（約１．８８ｃｍ）、直径約０．５インチ（約１．２５ｃｍ）であり、直径は陽極３０２の直径の約２倍である。冷却シリンダの直径は、金属ボディの直径の少なくとも３３％とすることができるが、例えば金属ボディの直径の６７％未満であるなど、金属ボディの直径より小さい。冷却シリンダ３１６は、陽極３０２を受容するための止まり穴３０８を含むことができる。この止まり穴は止め具の役割を果たすことができ、リフレクタ３０６の中心軸に対して容易にしかし精密に陽極を配置することを可能にし、組立て時に、陰極の位置に対して適切な深さに陽極を配置することに役立ち得る。これにより、陽極を固定するのに必要な工具類の量を最小限にすることができる。例えば、一実施形態では、止まり穴の深さは０．３インチ（約０．７５ｃｍ）なので、０．７５インチ（約１．８８ｃｍ）の長さの陽極では、ガス雰囲気中に約０．４５インチ（約１．１３ｃｍ）延出させることが可能になる。この例では、陽極の約４０％が熱伝導のために止まり穴に接触しており、陽極の約６０％がアーク・ランプ内のプラズマに露呈されている。本実施形態ではこのような数値で陽極と止まり穴とが接触しているが、これによって、公称動作出力ではランプによって生じる電磁妨害が存在しないようにすることが確実にできるようになる。貫通穴でなく止まり穴を使用すると、ガス内部から外部環境への排気経路をなくすことができ、このため穴を封じる必要がなくなる。冷却シリンダ３１６は、金属ボディ３０４のかさよりも直径が小さくてよいので、ヒート・シンク（図示せず）を、陽極の近くに金属ボディに直接取り付けることが可能になる。ランプから離れるようにして熱を充分に伝導することができる表面領域を提供するために、冷却シリンダ３１６の直径は、既存のランプに見られる突出特徴部よりも大きくすることができる。この突出部は、金属ボディ３０４の外側と陽極３０２との間の距離を小さくすることもできるので、陽極からの熱の除去が向上する。これは、アークにより生じる熱の大部分を動作中に陽極から離れるように伝導することができるので、重要であろう。
【００１２】
高い動作温度の故に、陽極電極及び陰極電極にタングステンが使用されることが多い。しかし、タングステンも高出力動作で腐食する恐れがあり、銅など他の材料にあるような熱伝導性が得られない。そこで、単一の材料で作製されたものではないが、種々の材料領域を有していればよいと思われる電極を利用することが望ましいであろう。一実施形態では、銅陽極にタングステン球体が使用されている。銅は冷却に有益な熱伝導を提供し、タングステンは所望の熱耐性を提供する。陽極３０２を止まり穴内に容易に配置することができるように充分大きくなっているが、陽極から止まり穴３０８の側面内へ熱を伝導することができるように充分小さくなっている直径の止まり穴３０８を形成することが望ましいであろう。陽極は、ボディと電極との間の空隙を満たす蝋付け材料を用いて止まり穴内に蝋付けすることができる。このようにして、ボディと電極との間の適切な熱的接触が確実になる。
【００１３】
前部サブアセンブリと後部サブアセンブリとの組立てを容易にするために、溶接リング３１０を金属ボディ３０４の第１の端部に取り付けることができる。この溶接リングは、ろう付などの任意適当な取付けプロセスにより金属ボディに取り付けることができる。蝋付けは当技術分野でよく知られているプロセスであるので、本明細書では詳細に検討しないものとする。組立てを容易にし、金属ボディ３０４に対する溶接リング３１０の適切な配置を確実にするために、溶接リングは自動ジグ処理式にすることができる。特に、溶接リング３１０は、金属ボディ３０４の凹領域３１２と嵌合するように形成されているリップ領域３１４を有することができる。溶接リングは、一方の端部に、後述するとおり該リングの嵌合用リングへの溶接を容易にするためにナイフ・エッジ３１８を有することができる。一実施形態では、溶接リングはおおよそ直径１．７インチ（約４．２５ｃｍ）、長さ０．２インチ（約０．５ｃｍ）の寸法にすることができる。溶接リングは、ニッケル合金などの任意適当な材料で作製することができる。
【００１４】
図３Ｂは、金属ボディの後部から（本明細書では冷却シリンダ３１６の後部から）止まり穴３０８の側部まで延在するアークセス穴３２０も示す。アークセス穴３２０は、金属ボディ後部の凹部３２２内に蝋付けまたは別途連結されている銅管（図示せず）などを用いてランプ・アセンブリにガスを充填するのに使用することができる。アークセス穴３２０は、陽極３０２の周囲にあって止まり穴３０８と陽極とが直接接触していない環状ギャップ領域３２４まで延在すればよい。アークセス穴を経由するガスの通路は、環状ギャップ領域３２４まで延在することができ、その結果、ポンプ及び充填の際にランプの内部までアークセスすることが可能となる。このようにすれば、アークセス穴３２０をリフレクタまで貫通させなくてもランプを充填することができ、このため、リフレクタの集光能力を低下させる穴をあけずにリフレクタ表面を保つことができる。
【００１５】
別の実施形態による後部アセンブリ４００を図４Ａに示す。このアセンブリにおいても、陽極４０２を、金属ボディ４０４の冷却シリンダ４０８に含まれる止まり穴内に蝋付けすることができる。陽極が装着されると、ドロップイン・リフレクタ４１４を、金属ボディのリフレクタ空洞４０６内に動かすことができる。ドロップイン・リフレクタは任意適当なリフレクタ、例えば、電気鋳造されたニッケル、アルミニウム、セラミック、水晶、またはガラス、及び銀または二色性多層膜などの反射膜コーティングなどの基板で構成されているリフレクタとすることができる。リフレクタ４１４は、当技術分野で既知の任意適当な方法、例えば機械加工または鋳造などを用いて形成することができる。ドロップイン・リフレクタ４１４は、中央開口部すなわち穴（図示せず）を有することができる。この中央開口部は、リフレクタが空洞４０６内に移動する際、陽極がリフレクタ４１４の配置を容易にし得るように、陽極４０２の外周より若干大きくなっている。ドロップイン・リフレクタは、金属ボディ４０８の第１の端部に形成されているリフレクタ・ステップ４１６と嵌合するように成形されている外周隆起部４１８を更に有することができる。外周隆起部４１８は、ドロップイン・リフレクタを自動位置合わせ式にすることを可能にし、陽極及び陰極に対するリフレクタの精密な位置を維持する。リフレクタの５／１０，０００インチの僅かなずれでも、熱伝導量の減少により過熱を生じる恐れがあるので、位置合わせは重要であるとみてよい。一実施形態では、ドロップイン・リフレクタは、おおよそ直径１．２インチ（約３ｃｍ）（直径０．６インチ（約１．５ｃｍ）まで細くなる）、長さ０．７インチ（約１．８ｃｍ）の寸法を有し、大きい直径上の外周隆起部及び直径約０．３インチの中央開口部を備える。金属ボディの空洞は、良好な熱的接触を実現するために該空洞とドロップイン・リフレクタ４１４との間に実質的に空間のない状態で形成することができる。そのような構成の利点は、リフレクタを金属ボディ内に蝋付けする必要がなく、それでも、後述するとおり、その自動位置合わせ式による特徴及び前部アセンブリによって、適所に保持することが可能なことである。ドロップイン・リフレクタを利用する実施形態によっては、リフレクタを金属ボディ内に蝋付けしてより良好な熱的接触を可能にしてもよいし、サブアセンブリの操作を逆にしてもよい。一実施形態では、溶接リング４１０は、該溶接リングが適所に蝋付けされると、金属ボディに対してリフレクタ４１４を保持することができる内部リップ特徴（図示せず）を有する。
【００１６】
図３の構成要素３０４及び図４Ａの構成要素４０４などの後部サブアセンブリの金属ボディ構成要素は、製造可能性及び／または性能を向上させるために組み込まれた追加の特徴を有することができる。図４Ｂは、そのような金属ボディ構成要素４２０の別の実施形態を示す。そこでは、金属ボディの外側に溝４２２が付加されている。構成要素のコストを削減できるように、これらの溝を含むことで、該構成要素の全体重量、ならびにＭＩＭプロセスを用いての製造時に必要な材料量を減らすことができる。溝４２２は構成要素４２０の表面領域を増大させる機能も果たし、それによりアークによって生じる熱の消散も向上させる。
【００１７】
図３Ａ及びＢ並びに図４Ａ及びＢに示す実施形態のいずれかにおいては、ランプ・アセンブリから熱を除去するためのヒート・シンクを受容するように、金属ボディの冷却シリンダを成形することができる。ショート・アーク・ランプが高出力で動作するように設計できる一方、その高出力レベルの動作を補償するのに充分な熱除去が必要になるであろう。キセノン・ガス雰囲気を使用して動作するアーク・ランプは、摂氏約２００℃に到達する可能性があるので、充分量の熱を除去して電極の早過ぎる腐食及び／または蝋付け密閉の不具合を防がなければならない。ヒート・シンクを使用しない場合、またはランプが熱除去用機構の別個のヒート・シンクに接触する場合、図４Ｃの実施形態に示すとおり、冷却シリンダは存在しなくてよく、すなわち金属ボディとほぼ同じ寸法とすればよい。この実施形態では、金属ボディ４３０の背面をほぼ平坦にすることができ、例示的なボディは、直径約１．６インチの寸法を有している。この設計により、ヒート・シンクは、プロジェクタなどランプが設置されるデバイスの一部分とすることができるので、ヒート・シンクがランプ自体に取り付けられる必要がないと考えられる。この手法により、ランプの交換が容易になり、各ランプのコストが低減する。更に、標準的なヒート・シンクをこの円筒ボディに取り付けることができる。この場合、ヒート・シンクの穴の直径は、冷却シリンダ３１６の小さい直径ではなくボディ４３０の最大直径を受容するように設計することができる。
【００１８】
図５Ａ乃至Ｅは、別の実施形態による後部アセンブリ５００の種々の図を示す。ここでは、ヒート・シンク５０４は金属ボディ５０２と一体化している。この構成は、別個の金属ボディとヒート・シンク・アセンブリとの間の境界に存在する熱障壁をなくし、これにより、より効率的な冷却を提供する。金属ボディの周囲にヒート・シンクを配置することにより、金属ボディからの熱伝導が可能になる。典型的に、陽極はランプ内において高温となる箇所であって充分な熱伝導を必要とするので、陽極は、熱伝導性台として機能する金属ボディに直接取り付けることができる。ヒート・シンク５０４のフィン５０６も、後部アセンブリの金属ボディの一部とすることができる。ヒート・シンクを形成する方法はよく知られているので、本明細書では詳しく検討しないものとする。ヒート・シンクは、充分な熱除去を実現する任意適当な材料及び任意適当な設計で作製することができる。図５Ｆは、別の実施形態による複数の一体化されたヒート・シンクを有する後部アセンブリを備える、ランプ本体５５０の図を示す。
【００１９】
図３乃至５に関連して説明する各後部サブアセンブリには、コンプリメンタリ前部サブアセンブリを提供する必要がある。そのような前部アセンブリ６００の一つを図６Ａの実施形態において示す。このアセンブリでは、光伝達窓６０２のための台を含むランプ内部を密閉するためにスリーブ部材６０４が使用されている。このスリーブは、タングステン‐銅の複合材料すなわちＫｏｖａｒ（登録商標）などの任意適当な材料で作製することができ、ＭＩＭ、機械加工、または引抜きなどの任意適当なプロセスで形成することができる。ウェスティングハウス・エレクトリック（Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）社の登録商標であるＫｏｖａｒ（登録商標）は、２９％のニッケルを含有するニッケル‐鉄‐コバルトの膨張制御合金である。そのような合金の膨張係数は、セラミックなどの材料の膨張率と一致してよく、変曲点に到るまで温度の上昇と共に減少する。これらの合金は、高い信頼性または熱衝撃への耐性を必要とする用途において、ガラスと金属との密閉に使用されることが多い。例として、高出力伝送バルブ、トランジスタのリード線及びヘッダ、集積回路リード・フレーム、ならびに写真撮影用フラッシュなどが挙げられる。
【００２０】
ある例示的なスリーブの寸法は、直径約１．６インチ（約４ｃｍ）（約０．８インチ（約２ｃｍ）まで細くなる）、長さ約０．２５インチ（約０．６３ｃｍ）である。前述したとおり、窓は、光を伝達することができ高い動作温度でも存続することができる任意適当な材料で作製することができる。その材料は、例えば、蝋付けなどのプロセスによりスリーブ材料に接合することもできるサファイアなどである。サファイア窓は、一定の帯域幅の光を反射及び／または吸収する二色性コーティングなどによりコーティングすることができる。前部アセンブリのスリーブは、ランプの陰極６０６の支持及び配置を提供することもできる。陰極は、陽極に関して前述したとおり、任意適当な材料とすることができる。陰極の配置は、単一の支柱６０８の使用により制御することができる。支柱６０８は、受容端部で、陰極６０６の端部を少なくとも部分的に取り巻くための形状を有することができる。陰極は、蝋付けなどの任意適当な方法で該支柱に装着することができる。単一の支柱６０８は、該支柱及び陰極の精密な配置が得られるようにスリーブ６０４のスロット６１０によって受容され得る。支柱６０８は、電極間の適切なアーク・ギャップ距離を確実にするために、後部アセンブリの陽極に対して陰極６０６の軸位置を制御する止め具及び切欠きを備えて作製することができる。スリーブは、延出して陰極を支持する更に数個の支柱を有することもできる。一実施形態では、各支柱はスリーブのほぼ中心軸まで延出し、１つの位置のみでスリーブに連結する半棒状支柱を形成することができる。
【００２１】
スリーブ６０４は、絶縁スペーサ６１２に対してスリーブを自動位置合わせすることができる外周リップ６２０を有することができる。当技術分野で既知であるように、絶縁スペーサは、典型的に陽極と陰極とを電気的に絶縁するのに使用され、酸化アルミニウムなどのセラミック材料から形成することができる。絶縁スペーサは、円筒形の段または外径を有することができる。この段は、スリーブ６０４の外周リップ６２０により受容されるように設計されているので、絶縁スペーサとスリーブとは互いに対して所望の配向に維持される。例示的なスペーサは、直径約２．２インチと（約５．５ｃｍ）することができる。スペーサとスリーブとは、任意適当な手段、例えばスペ−サ６１２の円筒形の段をスリーブ６０４の外周リップ６２０にろう付すること、またはスリーブ６０４の平坦領域６２２をスペーサの嵌合用平坦領域（図示せず）に面蝋付けすることにより接合することができる。絶縁スペーサ６１２は、スリーブ６０４とは反対側に配置されている別の円筒形の段６１６を有することもできる。このステップ６１６は、図３乃至５に関連して説明したニッケル‐鉄‐コバルトの膨張制御合金製溶接リングなど、溶接リング６１４を受容するように成形することができる。このステップは更に、スペーサ及び溶接リングを自動位置合わせするように成形することができる。溶接リング６１４は、絶縁スペーサ６１２のステップ６１６に蝋付けすることができる。この前部アセンブリの溶接リング６１４は、後部アセンブリの溶接リングと嵌合するように成形することもできる。前部溶接リングは、後部溶接リングの内側または外側に同軸的に結合することができるが、前部アセンブリと後部アセンブリとが前部及び後部の溶接リングを溶接することにより接着され密閉され得るのに充分な堅い結合を提供すると同時に、前部アセンブリと後部アセンブリとが、互いに容易に嵌合し自動位置合わせし得るのに充分な寸法にしなければならない。
【００２２】
スリーブ６０４は、第２のヒート・シンク（図示せず）を受容するように成形することもできる。このヒート・シンクは、窓とスリーブとの境界及びスリーブと絶縁体との境界に近い領域から熱を除去するために前部アセンブリに接触させることができ、それにより、これらの接合部における圧力を低下させることができる。圧力の低下により、要求された高出力での動作中に接合の不具合が生じる可能性を低下させることができる。
【００２３】
絶縁スペーサは、図４に関連して説明したドロップイン・リフレクタの外周隆起部４１８を受容するように成形されている環状凹部６１８を有することもできる。この凹部６１８は、スペーサ６１２（及び前部アセンブリ）をドロップイン・リフレクタ（及び後部アセンブリ）に対して自動位置合わせするように、ならびにドロップイン・リフレクタを後部アセンブリの空洞に対して適所にしっかりと保持するように形成することができる。図３Ａに示すように、後部アセンブリがドロップイン・リフレクタを使用しない場合、絶縁スペーサは環状凹部６１８を必要としないと考えられる。図６Ｂは組立られた前部アセンブリの横断面を示す。
【００２４】
図７Ａは、本発明の別の実施形態による前部アセンブリ７００の分解斜視図であり、図７Ｂは、該アセンブリの対応する横断面図である。この実施形態では、例えば図１２により詳細に示すように、支柱はスリーブ７０２に組み込まれており、このスリーブは窓７１０のための台及び陰極７１２を配置するための位置合わせ穴も含む。このスリーブは外周リップを有さないが、代わりに平面７０８を有する。この平面は、絶縁スペーサ７０４の対向する平面７０６と接触する。面蝋付け、及びスリーブとスペーサとの間に面シール７１６を形成するなどの他の適切な連結方法を用いて、スリーブとスペーサとを接着することができる。面蝋付けを用いて、別の面シール７１８を形成して、スペーサ７０４を溶接リング７１４に連結することができる。このアセンブリは、スリーブ及び／または絶縁スペーサの機械加工が複雑でなく従って高価でないという点で、図６のアセンブリを凌ぐ利点を有するが、スリーブ及びスペーサが自動位置合わせしないという欠点も有する。スリーブ７０２は、第２のヒート・シンク（図示せず）を受容するように成形することもできる。このヒート・シンクは、窓とスリーブとの境界及びスリーブと絶縁体との境界に近い領域から熱を除去するために前部アセンブリに接触させることができ、それにより、これらの接合部における圧力を低下させることができる。圧力の低下により、要求された高出力での動作中に接合の不具合が生じる可能性を低下させることができる。
【００２５】
図７に示す構成は、セラミックを金属化し、被接合部分の間に蝋付け合金を配置し、充分に高温にして蝋付けを溶かし、冷却すると接合部分を得られるような、通常の方法で蝋付けすることができる。あるいは、この面接合構成は、セラミックを金属化する必要のない活性金属蝋付けに適している。その代わり、蝋付け用活性合金は、アセンブリが蝋付け温度まで上昇すると絶縁体表面を効率的に金属化する追加の金属成分を含有する。続いて、この蝋付け成分は前述のとおり部品を接合するが、工程段階が省かれているので、廃物及びコストを減少させる。この構成の蝋付けに適した更に別の方法は、拡散溶接である。このプロセスでは、絶縁体の金属化または蝋付け合金が必要とされない。代わりに、接合される部品は、約１０ＭＰａの圧縮圧力で共に圧搾され、金属成分の融解温度の約７０％の温度に保たれる。これらの条件下におくと、金属は、絶縁体と金属部品との間の境界で空隙内に移動し、充填されると、２つの部品が堅く結合する。活性金属の蝋付け及び拡散溶接は、６１２と６１４との間にあるような円筒シールで実行するのは困難である。
【００２６】
図８は、例えば図６に示すスリーブなどのスリーブ８００の斜視図である。単一の支柱を受容するためのスロット８０２、ならびにガス用開口部８０４が見られる。ガス用開口部８０４は、最終的な組立て及び蝋付けの後にランプにキセノン・ガスを注入するためのキセノン充填管（図示せず）を受容することができる。この管は銅管で作製することができる。スロットは、図９に示す例示的な支柱９００などの単一の支柱を受容するように成形することができる。受容用スロットを使用し、自動位置合わせをし、単一の陰極支柱を保持すれば、前段の実施形態で陰極を配置するために必要とされた配置用リングが不要となる。更に、単一の支柱を使用することで、窓を通って反射される光の遮断を低減することができる。単一の支柱は、ＭＩＭプロセスで製造された部品など、鋳造された部品とすることができる。続いて、単一の支柱は、単に溶接するかまたはシェルのスロット内に蝋付けすることができる。一例では、支柱は、長さ約０．６インチ（約１．５ｃｍ）、幅約０．２インチ（約０．５ｃｍ）、厚さ約０．０３インチ（０．０８ｃｍ）の寸法を有する。このように設計すれば、同心性のために陰極をジグ処理することができ、前段で検討したような止め具と切欠きを使用して、陰極の軸方向の深さを自動的にジグ処理することができる。
【００２７】
代替の実施形態を図１０及び１１に示す。この実施形態では、スリーブ１０００は、支柱位置合わせ用切欠きを含まないが、代わりに、例えば図１１Ａ及びＢに示すような支柱リングを受容し自動位置合わせするためのリング・シェルフ１００２を有する。そのような支柱リングは、スリーブ１０００のリング・シェルフ１００２に溶接または蝋付けすることができる。支柱リング１１０２は、図１１Ａのアセンブリ１１００に示すような、機械加工または鋳造された単一の部品とすることができ、該部品は、陰極１１０６を配置するための単一の支柱１１０４を含む。この実施形態では、支柱はほぼ平坦な部品として示されており、陰極１１０６の切欠き１１０８内に受容される。切欠きは、陰極１１０６のスリーブ１０００に対する軸方向及び半径方向両方の位置合わせを提供することができる。図１１Ｂは、別の実施形態によるアセンブリ１１２０を示す。このアセンブリでは、支柱１１２２が図９に示される支柱と類似している。支柱１１２２の端部にあるリング１１２４は、陰極１１２６を中心に据えるのに使用される。一実施形態では、陰極の軸位置は、陰極に留め具を提供するリング１１２４を止まり穴の代わりに配置することにより、設定することができる。支柱リングを使用する場合、追加の支柱、例えばリングの周囲に配置された追加の１つまたは２つの支柱を使用することが可能である。
【００２８】
図１２は、更に別の実施形態を示す。この実施形態では、支柱１２０２はスリーブ１２００の一部として形成されているので、組立て部品も別個の部品も必要なく、支柱及びスリーブの相関的な位置が保証されている。シェル及び支柱を１つの部品とするためには、適切な量の熱耐性及び熱伝導が得られる許容可能な材料、例えばタングステン‐銅の複合材料を使用することが必要であろう。そのような材料の熱伝導率は、Ｋｏｖａｒの熱伝導率より約１０倍も高くなり得るので、タングステン‐銅の複合材料は、陰極からの熱除去を相当に向上させることができる。ヒート・シンクのフィンも、鋳造プロセスまたは蝋付けプロセスでこのアセンブリと一体化することができ、それにより、別体のアセンブリ群に存在する熱障壁を除去することができる。一体化された支柱を形成するのに、ＭＩＭプロセスなどの適切なプロセスを用いることも必要であろう。
【００２９】
前部サブアセンブリ及び後部サブアセンブリが完了すると、該サブアセンブリをＴＩＧ溶接などのプロセスで嵌合し連結して、図１３Ａの実施形態に示すようにランプ・アセンブリ１３００を形成することができる。ここで、絶縁スペーサ１３０４に蝋付けされている前部溶接リング１３０２が、金属基部１３０８に蝋付けされている後部溶接リング１３０６を覆って結合することが分かる。続いて、ランプは、同軸的に位置合わせされた前部溶接リング及び後部溶接リングの隣接する端部１３０６を溶接するだけで密閉することができる。これらの二重の溶接リングは、前部アセンブリ及び後部アセンブリの位置合わせを確実にするのに役立つだけではない。該リングは、Ｋｏｖａｒ（登録商標）製リングなどの溶接リングであり、銅基部には溶接することができないと考えられるため、ランプを標準的な溶接方法で密閉することができる。ランプが組立られると同時に、陰極１３１０及び陽極１３１２は、止まり穴１３１４と、スリーブ１３１８により位置合わせされている支柱リング１３１６とにより保証されているように、適切なアーク・ギャップ寸法を有して実質的に軸方向に位置合わせされなければならない。前述したとおり、図１３Ｂに示すように、後部ヒート・シンク１３２２は、冷却シリンダを介してランプの後部アセンブリと連結することができるか、または金属基部１３０８の一部として形成することができる。更に、前部ヒート・シンク１３２０は、金属スリーブ１３１８を介してランプの前部アセンブリに連結することができるか、または金属スリーブの一部として形成することができる。
【００３０】
ランプを動作させるために、キセノン・ガスをスパークさせるためのトリガ電圧を印加することができる別個のトリガ電極を供給することが望ましいであろう。トリガ電極を使用すれば点火用変圧器は動作中に高いＤＣランプ電流を流す必要がないので、低コストの点火装置を提供することができる。更に、トリガ電極は、点火用変圧器において電力損失（抵抗損失など）の低減を実現することができ、それは２〜５％の範囲となることが多い。トリガ電極と陰極（又は陽極）との間のギャップは、陽極と陰極との間のアーク・ギャップよりも小さくすることが可能であり、必要な点火電圧を減少させることができる。このように必要な点火電圧が減少すると、点火装置とランプ・アセンブリとの間の配線系統における分離の必要性が減るので、点火装置の設計を簡単化することができ、格別の安全係数を提供することができる。放出コンデンサには少ないエネルギーしか蓄えられていないので、点火電圧の低下及び点火用変圧器の小型化により、より速くより容易に何度も／間欠的にランプを点火することが可能になる。トリガ電極は、任意適当な材料及び設計で形成することができ、必要に応じて、別個の電源（図示せず）を利用することができる。現在のランプでは約２０ｋＶ〜３０ｋＶの電圧がより一般的であろうが、トリガ電極を使用すれば、プラズマを点火するために約５ｋＶ〜４０ｋＶのスパークを提供することができる。トリガ電極は当技術分野で既知であるので、本明細書では詳細に検討しないものとする。但し、トリガ電極は、プラズマを点火することができる一方で、トリガ時の電極間のアーク発生を防ぐことができるような方法で設計することが必要であろう。
【００３１】
このような金属ボディの構成により、本明細書で説明した種々のランプの実施形態は、直流電源からランプに送られる電力を、ひいてはランプから放出される光束量を制御する固有の手段を提供することができる。ランプは、外部の冷却レベル（外気温及びランプを通過する空気の速度によって決まる）及びランプに送られる電力に応じて、一定の温度で動作するものである。冷却レベルが一定である場合、ランプの温度はランプ出力に敏感な関数となる。実施形態によっては、動作電圧が本体温度の上昇に伴って上昇し、ランプがほぼ線形の動作電圧温度係数を示す場合がある。関数が線形であるので、この結果を用いてランプの動作温度を予測することができる。従って、ランプが最適条件内で動作しているかどうか、または冷却が依然適切かどうかを判断することなど、電源内に何らかの「知性」を形成することが可能である。これは、爆発を防ぐために、適切な冷却を確実にする安全機能部をランプに適用すれば、実行可能と考えられる。現在、上記のような判断をさせるには装置内に追加の構成要素及び論理が必要とされる。ランプ自体を温度センサとして使用すれば、検知器の使用及びその関連装置のコストを削減することもできる。
【００３２】
ランプ構成が温度センサの役割を果たす一実施形態によるシステム１４００を図１４に示す。このシステムでは、制御ユニット１４０６がランプ１４０２の動作を制御する。例えば、制御システムは、ランプ１４０２の強度を制御するために種々のレベルの電圧をランプに印加することができる電源１４０８を含む（または、該電源に電気接続されている）ことができる。強度センサ１４１８を使用して、ランプ１４０２の出力強度をモニタするのに使用すればよく、送信電源１４０８からランプに印加される電圧レベルの調整に使用される強度信号を制御ユニット１４０６のプロセッサに送信すればよい。制御ユニット１４０６は、冷却デバイス１４１４を制御することもできる。冷却デバイスには、ランプ１４０２を流れるの空気の変動する流れを方向付けるのに使用される冷却ファン、及びランプから熱を除去するのに使用される任意のヒート・シンク１４０４などがある。温度センサ１４１６を使用して、外気温をモニタし、制御ユニットのプロセッサ１４１０に外気温信号を供給すればよい。制御ユニット１４０６は、強度センサ１４１８及び温度センサ１４１６などのデバイスからの信号を受信し増幅するための信号増幅器１４１２または他の任意適当な回路もしくは素子を含むことができる。
【００３３】
外気温及び冷却デバイス１４１４によって施される冷却をモニタすることにより、プロセッサ１４１０は、前述のとおり電源１４０８によって印加される電力レベルを用いて、ランプ１４０２の動作温度を予測することができる。制御ユニット１４０６は、ランプ１４０２の所定の温度閾値を含むことができ、予測された温度が動作電圧の変化により当該温度に接近または到達すると、制御ユニットは冷却デバイス１４１４に指令してランプの冷却を増強（または減弱）させる。制御ユニットは更に、または代替的に、電源１４０８に指令してランプに印加される電力量を減少させ、それにより、ランプの動作温度を低下させる。しかし、電力が低下すると、制御ユニットは、光源が確実に所定の動作強度レベルを上回る強度で光を出力し続けるようにするために、強度センサ１４１８からの情報の使用を必要とする場合がある。
【００３４】
同様に、ランプの動作電圧は、外部の冷却条件を変えることにより変更することができる。例えば、制御ユニット１４０６は冷却デバイス１４１４に指令し、例えば冷却ファンの速度を上げてランプ及び／またはヒート・シンク（単数または複数）を流れる空気の速度を上げることにより、冷却量を増大させることができる。冷却量を増大させることにより、ランプの有効動作電圧は低下するであろう。これは、セラミック・ベースのリフレクタ・ランプとは対照的である。セラミック・ベースのリフレクタ・ランプでは、セラミックの断熱特性が大きく、このため外部の冷却条件に対するランプの動作特性（電圧または電流）の感受性が制限されている。金属ベースのリフレクタのランプの上述の特性は、適切に構成された電源と組み合わせれば、複数の有用なランプ制御計画を可能にする。
【００３５】
当然のことながら、当業者が上述の記載を読めば、既に特定された実施形態に複数の変形があることは明らかである。従って、本発明は、本明細書に図示して説明した本発明の特定の実施形態及び方法によって制限されるものではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物により規定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】先行技術の第１のショート・アーク・ランプ・アセンブリの図である。
【図２】先行技術の第２のショート・アーク・ランプ・アセンブリの図である。
【図３（ａ）】本発明の一実施形態による、アーク・ランプの後部アセンブリの斜視図である。
【図３（ｂ）】本発明の一実施形態による、アーク・ランプの後部アセンブリの横断面図である。
【図４（ａ）】本発明の一実施形態による、ドロップイン・リフレクタを有する後部アセンブリの図である。
【図４（ｂ）】本発明の一実施形態に従って使用することができる、溝の付いた側面を有する別の後部アセンブリの図である。
【図４（ｃ）】本発明の一実施形態による、平坦な背面を有する後部アセンブリの横断面図である。
【図５（ａ）】本発明の一実施形態による、一体化されたヒート・シンクを有する後部アセンブリの図である。
【図５（ｂ）】本発明の一実施形態による、一体化されたヒート・シンクを有する後部アセンブリの図である。
【図５（ｃ）】本発明の一実施形態による、一体化されたヒート・シンクを有する後部アセンブリの図である。
【図５（ｄ）】本発明の一実施形態による、一体化されたヒート・シンクを有する後部アセンブリの図である。
【図５（ｅ）】本発明の一実施形態による、一体化されたヒート・シンクを有する後部アセンブリの図である。
【図５（ｆ）】本発明の一実施形態による、一体化されたヒート・シンクを有する後部アセンブリの図である。
【図６（ａ）】本発明の一実施形態による、アーク・ランプの前部アセンブリの分解図である。
【図６（ｂ）】本発明の一実施形態による、アーク・ランプの前部アセンブリの横断面図である。
【図７（ａ）】本発明の一実施形態による、アーク・ランプの別の前部アセンブリの分解図である。
【図７（ｂ）】本発明の一実施形態による、アーク・ランプの別の前部アセンブリの横断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による、単一の支柱スロットを有するスリーブの図である。
【図９】本発明の一実施形態による、単一の支柱部品の図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、別のスリーブの図である。
【図１１（ａ）】図１０のスリーブと嵌合することができる支柱リング・アセンブリの図である。
【図１１（ｂ）】図１０のスリーブと嵌合することができる支柱リング・アセンブリの図である。
【図１２】本発明の一実施形態による、一体化された支柱を有するスリーブの図である。
【図１３（ａ）】本発明の一実施形態による、組立られた前部アセンブリ及び後部アセンブリを示す断面図である。
【図１３（ｂ）】本発明の一実施形態による、前部ヒート・シンク及び後部ヒート・シンクを含む組立られた前部アセンブリ及び後部アセンブリを示す断面図である。
【図１】
2008523563.tif 000003
【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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【図５（ｄ）】
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【図５（ｅ）】
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【図５（ｆ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１２】
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【図１３（ａ）】
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【図１３（ｂ）】
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【図１４】
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