(57)【要約】【課題】放電管の製造中及びランプの動作中における亀裂の発生を防止する。【解決手段】放電容器（１２）のセラミック本体（１４）は中央胴部分（６０）と、胴部分の両端部を閉鎖する２つの端部プラグ（６４、６６）とを含む。主電極（３２、３４）及びイニシエータ電極（５０）は脚部材（７０、７６、７２）内部の導体を介して電力を供給される。一実施例では、第１の電極（３２）及びイニシエータ電極は２つの別個の脚部材を介して電流を供給される。別の実施例においては、並列電極脚部材に２つの孔（１２４、１２６）が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半透明セラミック材料から成る本体（１４）であって、
胴部分（６０）と、
内部チャンバ（１６）を規定するために前記胴部分の両端部を閉鎖する第１及び第２の端壁（６４、６６）と、
前記第１の端壁から延出し、前記内部チャンバの中へ開いている少なくとも第１のほぼ円筒形の管（７０）と、
前記第２の端壁から延出し、前記内部チャンバの中へ開いている第２のほぼ円筒形の管（７６）とを含み、前記第１の円筒形の管及び前記第２の円筒形の管が、それぞれ、前記円筒形の管と前記端壁との間に湾曲した移行部分を形成する角部分（１００、１０２、１０４）を有する本体（１４）と、
前記本体内部に封入され、放電を発生させる充填物質と、
前記内部チャンバ内に支持される電極であって、
第１の主電極（３２）と、
第２の主電極（３４）と、
前記第１の電極から予め選択された距離をおいて配置されたイニシエータ電極（５０）とを含み、前記第１の主電極及び前記イニシエータ電極が少なくとも第１の円筒形の管に配置された第１及び第２のリードスルーと電気的に接続され、前記第２の主電極が前記第２の円筒形の管に配置された第３のリードスルーと接続されている電極とを具備する放電容器（１２）。
【請求項２】
前記端壁の各々に、前記胴部分の各々の端部に環状幅広部分を規定するために前記放電容器の製造中に前記胴部分に接合される環状スカート部分（８０、８２）が形成されている請求項１記載の放電容器。
【請求項３】
前記少なくとも第１のほぼ円筒形の管は、前記第１のリードスルーを受け入れる第１のほぼ円筒形の管（７０）と、前記第２のリードスルーを受け入れる第２のほぼ円筒形の管（７２）とを含む請求項１記載の放電容器。
【請求項４】
前記少なくとも第１のほぼ円筒形の管はそれを貫通する第１及び第２の孔（７７、７９）を含む請求項１記載の放電容器。
【請求項５】
前記角部分（１００、１０２、１０４）は約１〜３ｍｍの曲率半径を有する請求項１記載の放電容器。
【請求項６】
前記充填物質はハロゲン化金属を含む請求項１記載の放電容器。
【請求項７】
前記本体（１４）は多結晶アルミナから形成されている請求項１記載の放電容器。
【請求項８】
前記第１の主電極及び前記イニシエータ電極は約１〜２ｍｍの距離をおいて離間して配置されている請求項１記載の放電容器。
【請求項９】
前記充填物質は１０００ボルト未満の放電開始電圧を有する請求項１記載の放電容器。
【請求項１０】
放電容器を形成する方法において、
ほぼ円筒形の胴部分と、各々が端壁及び少なくとも１つの管状脚部材を含み、少なくとも１つの管状脚部材は脚部材と端壁との間に湾曲した移行部分を規定する角部分により前記端壁に接合されるような第１及び第２の端部プラグとをセラミック材料から形成することと、
前記端部プラグを前記胴部分に接合し、半透明本体を形成するために、前記胴部分及び前記端部プラグを共に十分な温度まで加熱することと、
前記本体内部に３つの電極を位置決めすることと、
前記３つの電極に対して前記脚部材を介して電気的接続を形成することと、
放電を発生させるのに適する物質から成る充電物質を前記本体内部に密封することから成る方法。
【請求項１１】
前記端部プラグはほぼ円筒形のスカート部分を更に含み、前記胴部分及び前記端部プラグを共に加熱する工程は、
本体の前記胴部分の両端部に幅広部分を設けるために前記胴部分の内面に前記スカート部分を融合させることを更に含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも第１の脚部材は第１の脚部材と、第２の脚部材とを含み、前記３つの電極に対して前記脚部材を介して電気的接続を形成する工程は、
前記３つの電極のうちの第１の電極に対して前記第１の脚部材を介して第１の電気的接続を形成することと、
前記３つの電極のうちの第２の電極に対して前記第２の脚部材を介して第２の電気的接続を形成することを更に含む請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも第１の脚部材は第１及び第２の孔を有する第１の脚部材を含み、前記３つの電極に対して前記脚部材を介して電気的接続を形成する工程は、
前記３つの電極のうちの第１の電極に対して前記第１の脚部材の第１の孔を介して第１の電気的接続を形成することと、
前記３つの電極のうちの第２の電極に対して前記第１の脚部材の第２の孔を介して第２の電気的接続を形成することを更に含む請求項１２記載の方法
【請求項１４】
半透明セラミック発光管（１４）を形成する方法において、
セラミック粉末と液体から成るスラリを形成することと、
液体を吸収する多孔質材料から形成される成形型（２００）の空洞部（２０８）にスラリを導入することと、
破損せずに成形型から取り外されることが可能である本体（１４）を形成するために、成形型内部のスラリから液体を吸収することと、
脚部材（７０、７２、７６）が延出している中空の胴部分を有し、脚部材は、貫通する第１、第２及び第３の電極（３２、３４、５０）に対する電気接続部を受け入れるための合わせて少なくとも３つの孔（７７、７９、７８）を有する発光管（１４）を形成するために、前記本体を十分な温度で加熱することから成る方法。
【請求項１５】
前記成形型の空洞部は、
ほぼ円筒形の管を規定するような形状に形成された中央部分（２１０）と、
中央部分の第１の端部から延出する第１及び第２の管状部分（２１２、２１４）と、
中央部分の反対側の第２の端部から延出する第３の管状部分とを含む請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記中央部分と前記管状部分は、前記発光管に前記胴部分の脚部材とそれぞれの端部との間に延出する湾曲した角部分を規定する移行部分により接合される請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にセラミックアーク放電ランプに関し、特に、非パルス始動安定器と組み合わせて使用するための高ワット数セラミックハロゲン化金属ランプの陰極に関する。
【０００２】
【発明の背景】
放電ランプは、ハロゲン化金属と水銀の混合物などの充填物質をアルゴンなどの不活性ガスの中で、２つの電極の間にアークを通過させながら電離することにより光を発生する。電極と充填物質は、励起された充填物質の圧力を維持し且つ放出された光を通過させる半透明又は透明な放電チャンバの中に密封されている。「ドーズ」としても知られている充填物質は電気アークにより励起されるのに応答して所望のスペクトルエネルギー分布を放出する。例えば、ハロゲン化物は、色温度、カラーレンダリング及び発光効率を含む光特性を広い範囲で選択できるようなスペクトルエネルギー分布を提供する。
【０００３】
石英ガラス「クォーツ」から成る発光管チャンバを形成することは容易である。しかし、そのようなランプの寿命は、ランプの動作中にハロゲン化金属充填物質の金属部分（通常はナトリウム）が失われることにより制限される場合が多い。ナトリウムイオンは石英ガラス発光管を通過して拡散するか、又はそれと反応し、その結果、発光管内部に自由ハロゲンが対応して蓄積される。石英発光管はナトリウムイオンに対して相対的に透過性が高い。ランプの動作中、ナトリウムはホットプラズマから発光管の壁を通過して、発光管と外囲器との間のより低温の領域に達する。従って、失われたナトリウムが放電に利用されることはなく、その特性放出にはもはや寄与できなくなる。そのため、光出力は減少し、色は白色から青色へ移行する。アークは拘束されてしまい、特に水平方向で動作されるランプの場合、アークは発光管の壁に当たって屈折し、それを軟化させることもある。また、ナトリウムの損失はランプの動作電圧を上昇させ、ランプの動作電圧がアークを維持できなくなるレベルにまで上昇し、ランプの寿命を終わらせることもある。
【０００４】
色温度、カラーレンダリング及び発光効率を改善する一方で、充填物質との反応を大幅に減少させるために、石英より高い温度、すなわち、９５０℃を超える
温度で動作するセラミック放電ランプチャンバが開発された。
【特許文献１】米
国特許第５，４２４，６０９号、
【特許文献２】米国特許第５，６９８，９８４
号及び
【特許文献３】米国特許第５，７５１，１１１号はそのような発光管の例を提供する。ハロゲン化物充填物質と石英との反応が起こるために、石英発光管は約９５０℃から１０００℃の動作温度に制限されるが、セラミックアルミナ発光管は１０００℃から１２５０℃以上の動作温度に耐えることが可能である。動作温度が高くなれば、カラーレンダリングは向上し、高いランプ効率が得られる。セラミック発光管は石英発光管と比較してナトリウムイオンに対する透過率が低いため、ランプ内部で金属を保持する。鋳造、鍛造、機械加工及び粉末射出成形（ＰＩＭ）などの様々な粉末処理方法を含めて、発光管を製造するために様々な技法を利用することができる。粉末処理の場合、アルミナなどのセラミック粉末が水系溶液、有機液体の混合物又は溶融ポリマーなどのキャリア流体により支持されている。キャリアの種類及び量と、周囲条件（例えば、温度）を制御することにより、この混合物に液体、プラスチック又は剛性固体をエミュレートさせることができる。
【０００５】
このようなランプの問題点の１つは、時間の経過に伴って光出力（光束維持率）が減少することである。光出力が減少する速度を遅くするために、ランプ内部のアルゴンの圧力を上昇させる。一般に、放電開始電圧（アークを開始させるために必要な電圧）は圧力に伴って増加するので、内部圧力が高くなれば、アークを開始させるための電圧を大きくしなければならない。アークの形成を開始するために、従来、セラミック金属蒸気ランプにはイグナイタを有する安定器が装備されている。イグナイタはアークが形成されていないことを感知し、蒸気のブレークダウンを発生させて、２つの電極の間に電流を流す電圧パルスを発生する。その後、イグナイタはオフする。通常、４ｋＶから５ｋＶまでの範囲の高電圧パルスは１〜２マイクロ秒パルスで使用される。従って、ワット数の大きい（１７５Ｗを超える）セラミックハロゲン化金属ランプは一般にイグナイタ始動ランプ（いわゆるパルスアーク安定器）での使用に限られていた。しかし、このようなランプは市販品として製造されているランプのごく一部を占めているにすぎない。高ワット数ハロゲン化金属ランプ用として製造されている安定器の大半（９０％を超える）にイグナイタが装備されていない。イグナイタの代わりに、安定器は定ワット数単巻変圧器（ＣＷＡ）回路を具備している。
【０００６】
イグナイタなしでランプ内で放電を開始させる方法の一つは、３電極システムを設けることである。２つの主電極は、ランプの動作中にアークを維持するのに適した距離、通常は２〜３ｃｍの距離をおいて互いに離間して配置される。第３の電極は主電極の一方に近接して配置され、それらの電極の間には、より容易に放電開始を起こさせるはるかに狭い間隙が規定されている。第３の電極と、それに近接して配置された主電極との間で放電開始が起こったならば、第３の電極に対する電圧はオフされ、２つの主電極の間に容易にアークが発生される。しかし、セラミック放電管は３電極システムにまだなじんでいない。３電極システムを使用する石英放電管は石英ピンチング工程により形成されるが、石英よりはるかにもろいセラミック材料と組み合わせてこの方法を使用することは不可能である。セラミック材料はもろいので、放電管の製造中及びランプの動作中における亀裂の発生を防止するために新たな構造及び処理方法が必要とされている。
【０００７】
本発明は、以上説明した問題及びその他の問題を克服し、３つの電極を収容することが可能であるセラミック放電管を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施例においては、放電容器が提供される。放電容器は半透明セラミック材料から成る本体を含む。本体は胴部分と、内部チャンバを規定するために胴部分の両端部を閉鎖する第１及び第２の端壁とを含む。第１の端壁から少なくとも第１のほぼ円筒形の管が延出し、チャンバの中へ開いている。第２の端壁から第２のほぼ円筒形の管が延出し、チャンバの中へ開いている。第１及び第２の円筒形の管は、それぞれ、円筒形の管と端壁との間に湾曲した移行部分を規定する角部分を有する。放電を発生させるために、本体内部に充填物質が封入されている。チャンバ内に電極が支持されている。電極は第１の主電極と、第２の主電極と、第１の電極から予め選択された距離をおいて配置されたイニシエータ電極とを含む。第１の主電極及びイニシエータ電極は、少なくとも第１の円筒形の管の中に配置された第１及び第２のリードスルーと電気的に接続されている。第２の主電極は第２の円筒形の管の中に配置された第３のリードスルーと接続されている。
【０００９】
本発明の別の実施例においては、放電容器を形成する方法が提供される。方法はほぼ円筒形の胴部分と、第１及び第２の端部プラグをセラミック材料から形成することを含む。第１及び第２の端部プラグは、それぞれ、端壁と、少なくとも１つの管状の脚部材とを含む。少なくとも１つの管状の脚部材は、脚部材と端壁との間に湾曲した移行部分を規定する角部分により端壁に接合される。方法は、端部プラグを胴部分に接合して、半透明本体を形成するために、胴部分及び端部プラグを共に十分な温度まで加熱することを更に含む。本体の内部には３つの電極が位置決めされる。３つの電極に対して脚部材を介して電気的接続が形成される。放電を発生させるのに適する物質から成る充填物質が本体内部に密封される。
【００１０】
本発明の別の実施例においては、半透明セラミック発光管を形成する方法が提供される。方法は、セラミック粉末と液体から成るスラリを形成することと、スラリを成形型の空洞部に導入することを含む。成形型は、液体を吸収する多孔質材料から形成されている。破損せずに成形型から取り外されることが可能である本体を形成するために、スラリから液体が吸収される。脚部材が延出している中空の胴部分を有する発光管を形成するために、本体は十分な温度で加熱される。脚部材は、貫通する第１、第２及び第３の電極の電気接続部を受け入れるための少なくとも合わせて３つの孔を有する。
【００１１】
本発明の少なくとも１つの実施例の１つの利点は、イグナイタなしで高い内部圧力で動作するセラミック金属蒸気ランプが提供されることである。
【００１２】
本発明の少なくとも１つの実施例の別の利点は、破損を回避する強度にすぐれたセラミック放電容器を提供することである。
【００１３】
本発明のその他の利点は、以下の好ましい実施例の詳細な説明を読み、理解することにより当業者には明白になるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、セラミックハロゲン化金属（ＣＭＨ）ランプ１０が示されている。ランプは、多結晶アルミナ又はサファイア（単結晶アルミナ）などの透明材料又は半透明材料から形成され、チャンバ又は放電空間１６を包囲している高圧外囲器又は発光管１４を具備する放電容器１２を含む。放電容器はイニシエータを有する安定器を持たない高電圧ランプ（１７５ワットを超えるランプ）で使用するのに適しており、以下、特にそのようなランプに関連して説明するが、放電容器１２はその他のランプで使用するのにも適していることを理解すべきである。
【００１５】
放電空間１６はハロゲン化金属と不活性ガスの混合物などの電離可能ガス混合物から成る充填物質を含む。適切なハロゲン化金属充填物質は、水銀及びアルゴン又はキセノンなどの希ガスに加えて、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化タリウム又はヨウ化ジスプロシウムなどの少なくとも１つのハロゲン化金属を含む。当該技術において知られている、アーク放電を開始させ且つ維持するためのその他の適切な充填物質も考えられる。放電容器は、ガラス、あるいはその他の適切な透明材料又は不透明材料から成り、一端部でランプキャップ２２により閉鎖された外囲器２０の中に封入されている。
【００１６】
第１の主内部電極３２及び第２の主内部電極３４はタングステンから形成されていても良く、放電空間１６の中へ延出している。図１に示すように、主内部電極はモリブデン部分及びニオビウム部分から形成される導体３６、３８に接続されている。導体は、キャップ２２の第１の電気接点形成部分及び第２の電気接点形成部分により電極を電源（図示せず）に電気的に接続する。これらの材料の代わりに、他の周知の電極材料を使用しても良いことは理解されるであろう。電極３２、３４は約２〜３ｃｍの空隙４０により互いに離間されている。電極３２、３４に電圧が印加されると、電極の端部の間に放電が発生する。
【００１７】
第３の電極又はイニシエータ電極５０は放電空間の中へ第１の電極３２と平行に延出している。第３の電極はタングステン又はその他の適切な電極材料から形成されており、第１の電極３２に（例えば、約１〜２ｍｍの間隔で）ごく近接している。第１の電極と第３の電極との間に電圧を発生させるために、導体５２は第３の電極５０を電力源と電気的に接続する。
【００１８】
図２及び図３も参照すると、セラミック発光管１４は中空の円筒形部分又は胴部分６０と、２つの端部プラグ又はキャップ６４、６６とを含む。第１の端部プラグ６４は円筒形の支持部分６８を含み、そこから外方へ２つの中空の脚部材又は管７０、７２が延出している。第２の端部プラグ６６は円筒形の支持部分７４を含み、そこから外方へ第３の中空の脚部材又は管７６が延出している。図４及び図５に示すように、主電極を支持する脚部材は始動器電極の脚部材よりわずかに幅広い。第１の電極３２及び第２の電極３４は、通常、胴部分６０の両端部の付近に配置されている。第３の電極は第１の電極にごく近接している。導体３６、３８、５２はそれぞれ対応する脚部材７０、７６、７２にある孔７７、７８、７９に配置されている。放電チャンバ１６は、気密放電空間を形成するために、シールにより脚部材の端部で密封されている。
【００１９】
発光管の製造中及び製造後の破損の危険を少なくするために、端部プラグ６４、６６に補強部分８０、８２が設けられている。補強部分は、それぞれ対応する端部プラグのほぼ円形の最上部分８４、８６から脚部材とは逆の方向へ延出する環状幅広部分又はスカート部分の形態をとる。スカート部分８０、８２は、２つの部品を互いに接合したときに環状肉厚領域９０、９２を形成する（図２）ために、胴部分６０のそれぞれ対応する端部に受け入れられる。図２はスカート部分が胴部分に隣接して環状リングとして延出する構成を示しているが、図４及び図５に示すように、スカート部分８０、８２が中空の円筒を形成し、脚部材がスカート部分の対応する孔７７、７８、７９と整列することも考えられる。図３及び図６に示すように、スカート部分８０、８２はそれぞれ対応する最上部分８４、８６の周縁部から環状リング部分又はフランジ９４、９６により内方へ離間して配置されている。発光管が組み立てられたとき、フランジは胴部分６０の対応する環状端部９８、９９に当接する。
【００２０】
図２及び図６に示す好ましい一実施例では、各々の端部プラグ６４、６６は脚部材７０、７２、７６の各々と、脚部材の端部に輪郭を示されるような外観を与えるそれぞれ対応する最上部分８４、８６との間に環状湾曲部分又は隅肉部分１００、１０２、１０４を含む。これにより、破損の原因になるおそれがある脚部材と最上部分との間の鋭角的な角部の形成が回避される。湾曲部分は脚部材の強度をかなり増すと共に、放電容器の組み立て中の作業時の破損の発生率を低下させる。湾曲部分は、通常、約１〜３ｍｍの曲率半径を有する。隣接する脚部材は図６に示すようにテーパされていても良い。
【００２１】
円筒形部分６０と端部プラグ６４、６６は全て多結晶酸化アルミニウムセラミックから形成されているのが好ましいが、１７００〜１９００℃の高い壁温度に耐えることが可能であり且つ充填物質による作用に耐える他の多結晶セラミック材料も考えられる。
【００２２】
図７に示す発光管１１４の別の実施例においては、図１から図６の実施例の２つの脚部材を有する端部プラグ６４、６６の代わりに脚部材が１本である端部プラグ１２０が使用されている。この発光管はその他の点では図２の発光管１４と同様である。この実施例では、端部プラグ１２０は、第１の電極３２及び第３の電極５０（図示せず）をそれぞれ受け入れるための２つの孔１２４、１２６を含む１本の脚部材１２２を有する。一方の孔１２４は胴部分と同心であり、主電極３２のリードスルーを収容する。他方の孔１２６は補助始動電極５０のリードスルーを収容するために中心からはずれた位置にある。２つの孔の間を空けることにより２つの電極が分離される。この実施例は図２及び図３の実施例より射出成形により製造するのが容易である。二重孔脚部材１２２は端部プラグ１２０の最上部分１８４に接続されており、応力を軽減するために脚部材と最上部分との間に環状の輪郭を規定された隅肉部分１８６（輪郭を想像線で示す）を有するのが好ましい。その他の点では、発光管１１４は発光管１４に類似しており、胴部分１６０と、１つの孔を含む端部プラグ１７６とを具備する。２つの端部プラグは、発光管が組み立てられたときに肉厚部分１９０、１９２を形成するスカート部分１８０、１８２（輪郭を想像線で示す）を有するのが好ましい。
【００２３】
セラミック発光管は単一の構成要素から形成されていても良いし、あるいは複数の構成要素から形成されていても良い。第１の実施例では、発光管１４、１１４は別個の構成要素から組み立てられる。図２の発光管の場合、２つの端部プラグ６４、６６と、円筒形部分６０という３つの主要な構成要素があるが、採用される構成要素の数は２つ以下又は４つ以上であっても良い。端部プラグ６４、６６は単一の構成要素として形成されても良いし（図２を参照）、あるいは図３に示すように脚部材７０、７２、７６と、支持部分６８、７４から別個に組み立てられても良い。図７の発光管１１４も３つの主要な構成要素から形成されても良いし、あるいは脚部材１２２、１７６と対応する支持部分から別個の端部プラグ１２０、１６６が組み立てられても良い。
【００２４】
構成要素は、例えば、プレス、射出成形、又はセラミック粉末と結合剤系の混合物を中実本体として押出す方法により製造される。ダイプレスの場合、約９５〜９８％のセラミック粉末と、約２〜５％の結合剤系の混合物を圧縮して、中実本体を製造する。射出成形の場合には結合剤の量がそれより多くなり、通常は４０〜５５体積％の結合剤と、６０〜４５体積％のセラミック材料を使用する。
【００２５】
セラミック粉末は少なくとも９９．９８％の純度を有し且つ表面積が約２〜１０ｍ２／ｇであるアルミナから形成されていても良い。結晶粒の成長を、例えば、アルミナの重量の０．０３％から０．２％、好ましくは０．０５％に抑制するために、アルミナ粉末に酸化マグネシウムを添加しても良い。使用できるその他のセラミック材料としては、酸化イットリウム、酸化ルテチウム及び酸化ハフニウムなどの非反応性耐火酸化物及び酸窒化物、並びにそれらの固体溶液及びイットリウム−アルミニウム−ガーネット及び酸窒化アルミニウムなどのアルミナとの化合物がある。ダイプレスに個別に又は組み合わせて使用できる結合剤には、ポリオール、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル、アクリラート、セルロース誘導体及びポリエステルなどの有機ポリマーがある。射出成形の場合の結合剤はワックス混合物又はポリマー混合物であれば良い。
【００２６】
室温で固体である結合剤の場合、熱可塑成形工程を使用するのが好ましい。熱可塑成形を実行するときには、採用される特定の熱可塑成形工程に応じてセラミック組成物を所望の程度まで流動させるために、十分な熱と圧力がセラミック組成物に加えられる。セラミック粉末／結合剤組成物は、結合剤が柔軟になる又は溶融する温度まで加熱される。商業用の大半の熱可塑成形技法では、特定の熱可塑成形技法に応じて結合剤を約６０℃から約２００℃で溶融させるためにセラミック組成物を加熱し、約０．３５／ｃｍ５から約２１００ｋｇ／ｃｍ５の範囲の圧力の下で成形し、その後、冷却し、硬化させる。例えば、射出成形の場合、溶融したセラミック組成物をダイに流し込んで、成形製品を製造する。具体的には、射出成形の場合、好ましくは約６５℃から約９０℃の温度で、約７０ｋｇ／ｃｍ５から約２１００ｋｇ／ｃｍ５の範囲の圧力の下にある溶融したセラミック混合物をダイに流し込み、そこで硬化させ、その後、ダイから取り外す。硬化を容易にするために、ダイを冷却しても良い。本発明の成形本体を製造するために、いくつかの熱可塑成形技法を使用することができる。そのような技法のうちの代表的なものは圧力射出成形、ガス補助射出成形、押出し成形、ブロー成形、圧縮成形、トランスファー成形、引き抜き及び圧延である。
【００２７】
水性結合剤などの他の結合剤は、成形に適するスラリを形成するために加熱される必要がない。例えば、図８に示すように、シングルピース成形技法の１つにおいては、Ｐｌａｓｔｅｒ　ｏｆ　Ｐａｒｉｓから形成された成形型を２つの半体として形成する。図８には、胴部分２１０と、胴部分から延出する２つの脚部材２１２及び２１４とを具備する成形型空洞部２０８の一部が見えるように、部品のほぼ中央で切断された一方の半体２００のみが示されている。成形型半体の他方の端部（図示せず）が１つの脚部材を有していることは理解されるであろう。対応する第２の成形型半体もこれに類似する形状であり、２つの成形型半体を一体に接合すると、胴部分と脚部材が互いに整列される。セラミック粉末（例えば、先に説明したようなアルミナ／酸化マグネシウム）と、水などの液体の混合物から形成されるスラリをこの成形型の内部に注入する。スラリを成形型空洞部の内面全体に分散させるために、成形型を回転させる。Ｐｌａｓｔｅｒ　ｏｆ　Ｐａｒｉｓは吸収性であるので、スラリから急速に水が取り除かれて、内壁にはセラミック粉末の被覆膜が残る。乾燥した時点で、成形型半体を取り除くことができ、その後の乾燥、焼結、焼成及びその他の処理が可能な発光管が残される。
【００２８】
ダイプレス、射出成形、シングルピース成形又はその他の成形技法に続いて、「生」部品から結合剤を除去する。例えば、ダイプレスされた部品の場合、ビスク焼成部品を形成するために、結合剤はヘキサンによる溶剤浸出及び／又は熱分解により除去される。熱分解は、例えば、生部品を空気中で室温から最高で約９００〜１１００℃の温度、好ましくは約２００〜４００℃まで４〜８時間にわたり加熱し、その後、最高温度を１〜５時間保持し、続いて部品を冷却することにより実行されても良い。熱分解後、ビスク焼成部品の多孔度は約４０〜５０％である。熱分解は一般に揮発性成分を酸化し、全て燃焼させる。
【００２９】
射出成形部品の場合には、結合剤は、通常、熱処理により成形部品から除去される。熱処理は、空気中又は制御された環境の下で、例えば、真空、窒素又は希ガスの中で成形部品を最高温度まで加熱することにより実行されても良い。例えば、温度を室温から約１６０℃の温度まで１時間に約２〜３℃ずつゆっくりと上昇させる。次に、温度を約９００〜１１００℃の最高温度まで１時間に約１００℃の割合で上昇させる。最後に、約１〜５時間にわたり、温度を９００〜１１００℃に保つ。その後、部品を冷却する。熱処理工程の後、多孔度は約４０〜５０％である。
【００３０】
その後、必要に応じて、ビスク焼成部品を機械加工する。例えば、脚部材の孔を形成するために、中実円筒の軸に沿って１つ以上の小さな孔をあけても良い。脚部材７０、７２、７６、湾曲した隅肉部分１００及びフランジ９４を形成するために、例えば、旋盤によって中実円筒の外側部分を削り取っても良い。焼結工程により部品を互いに接合させるための焼結に先立って、通常、加工済み部品を組み立てる。胴部分及び端部プラグを形成するために使用されるビスク焼成部品の密度は、焼結工程の間に異なる縮みの程度を実現するように選択されるのが好ましい。密度の差は、表面積の異なるセラミック粉末を使用することにより実現されても良い。微細な粉末は粗い粉末より低い密度を生じさせる。胴部分はより大きく縮むように端部プラグより低い密度であるのが好ましい。
【００３１】
シングルピース成形技法により形成される発光管の場合、先に説明したように、生部品は焼結段階で互いに接合される複数の別個の構成要素ではなく、単一の構成要素であるために、先に述べたのと同じような密度の問題はない。更に、成形型の大きさと形状を慎重に選択すれば、隅肉及び内部孔を含めて、外面を規定するために成形型を使用することができるので、ビスク焼成部品の機械加工は不要になるであろう。しかし、この方法により、胴部分の壁の厚さはほぼ均一になることが理解されるであろう。図２に示すような肉厚の部分９０、９２はこの方法では容易に形成されない。しかし、一体の構成であるために、胴部分から端部プラグへの移行部分は複数の別個の部品から形成される同等の発光管より言うまでもなく強度の点で優れており、自然に湾曲したプロファイルを有するようになるので、応力が減少する（図９を参照）。
【００３２】
焼結工程は、ビスク焼成部品又は発光管を約１０〜１５℃の露点を有する水素の中で、又は不活性雰囲気の中で加熱することにより実行されても良い。アルゴンガスは適切な不活性雰囲気を提供するが、他の不活性ガスも考えられる。通常、２時間かけて室温から約１３００℃まで温度を上昇させる。次に、約２時間にわたり、温度を約１３００℃に保つ。更に、温度を１時間当たり約１００℃ずつ約１８００〜１９００℃の最高温度まで上昇させ、約３から５時間にわたりその温度に保つ。最後に、約２時間かけて温度を室温まで低下させる。通常、セラミック粉末に酸化マグネシウムを含有させると、粒径が７５μを超えて成長することが抑制される。その結果得られるセラミック材料は密に焼結された多結晶アルミナである。
【００３３】
焼結工程の間に大気圧を超える圧力を加えても良い。焼結中、ビスク焼成セラミックは不透明材料から半透明の多結晶酸化アルミニウムに変換される。また、焼結工程は発光管の構成要素の接合を補強する。この他の焼結方法も考えられる。
【００３４】
焼結可能なセラミック粉末は０．０１〜１０００μｍ、更に好ましくは約５０μｍ以下の平均粒径を有する。発光管に適用する場合、セラミック粉末の平均粒径は約１０μｍまでの範囲であるのが好ましく、採用される特定の高密度化技法によって大きく左右される。すなわち、反応接合では大きい粒径を使用することが可能であるが、その成形体を焼結するときにはより小さな粒径が使用されるであろう。しかし、セラミック粉末はサブミクロンである平均粒径を有するのが好ましく、約０．０５μから約１μまでの範囲の平均粒径を有するのが更に好ましい。
【００３５】
図１０は、ヨウ化ナトリウムと、アルゴンガスから構成される一例としてのハロゲン化金属充填物質の大気中の圧力をｐとし、放電を開始する２つの電極の距離をｄとするときの、放電開始電圧とｐ×ｄとの関係を表すグラフである。２つの電極を有する放電容器は、通常、４〜５のｐ×ｄを有し、対応する放電開始電圧は約３０００Ｖである。厳密な放電開始電圧は充填ガス（すなわち、アルゴン、クリプトンなど）の性質によっても左右される。本発明の３電極放電容器の場合、放電を開始する電極の間隔がより狭いため、ｐ×ｄをはるかに小さくできるであろう。従って、放電開始電圧ははるかに低くなり、一般には１０００Ｖ以下、最も好ましくは約５００Ｖである。
【００３６】
好ましい実施例を参照して本発明を説明した。以上の詳細な説明を読み、理解することにより、当業者には変形及び変更が明白になることは自明である。そのような変形及び変更が特許請求の範囲及びその等価のものの範囲内にある限り、本発明はそれら全ての変形及び変更を含むとみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるランプの側面図。
【図２】図１のセラミック放電容器の拡大側断面図。
【図３】組み立て前の図２の放電容器の構成要素の側断面図。
【図４】図１の放電容器の単一電極端部プラグ／電極の拡大斜視図。
【図５】図１の放電容器の並列電極端部プラグ／電極の拡大斜視図。
【図６】図５の端部プラグの別の実施例の一部の拡大断面図。
【図７】図１のランプの放電容器の別の実施例を示す図。
【図８】本発明に従って一体発光管本体を形成するための成形型半体の断面図。
【図９】図８の成形型を使用して形成された発光管の側断面図。
【図１０】一例としてのセラミックハロゲン化金属充填物質に対する放電開始電圧と、充填物質圧力に電極間の距離を乗算した値との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…セラミックハロゲン化金属ランプ、１２…放電容器、１４…発光管、１６…チャンバ、３２…第１の主内部電極、３４…第２の主内部電極、５０…第３の（イニシエータ）電極、６０…胴部分、６４…第１の端部プラグ、６６…第２の端部プラグ、７０、７２…脚部材、７７、７８、７９…孔、８０、８２…スカート部分、１００、１０２、１０４…隅肉部分、１２４、１２６…孔、２００…成形型の半体、２０８…成形型空洞部、２１０…胴部分、２１２、２１４…脚部材
【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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