JPH1167157A

JPH1167157A - セラミックエンベロープ装置、セラミックエンベロープ装置を有するランプ及びセラミックエンベロープ装置を製造するための方法

Info

Publication number: JPH1167157A
Application number: JP10178822A
Authority: JP
Inventors: Stefan Juengst; ユングストシュテファン; George C Wei; ウェイジョージ−シー
Original assignee: Osram Sylvania Inc
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 1999-03-09
Also published as: CA2230876C; EP0887838A2; US6020685A; CA2230876A1; EP0887838A3

Abstract

(57)【要約】【課題】極めて長持ちする気密シールを有する高圧放
電ランプ、特にメタルハライドランプのためのセラミッ
クエンベロープ装置を提供すること及びこのような装置
から成るランプを提供すること及びこのような装置の製
造方法を提供することである。【解決手段】上記課題は、第１のプラグ及び第２のプ
ラグを個々に貫通する第１及び第２の金属導入線を有
し、各導入線は内側端部及び外側端部をそれぞれ有し、
前記導入線はタングステン、モリブデン及びレニウムの
金属群のうちの１つから作られ、プラグの少なくとも１
つの部分の熱膨張係数はアーク管の熱膨張係数と前記導
入線の熱膨張係数の間にあり、前記プラグは異なる熱膨
張係数を有する少なくとも５つの部分を有し、前記プラ
グは直接アーク管及び導入線両方に焼結されていること
によって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックエンベ
ロープ装置、このような装置を有するランプそしてより
有利には多結晶質アルミナ（ＰＣＡ）エンベロープを有
するメタルハライドランプに関する。この多結晶質アル
ミナ（ＰＣＡ）エンベロープの端部はセラミック様プラ
グによって閉鎖されている。とりわけ本発明は、徐々に
変化する熱膨張係数を有する部分又はゾーン又は層を有
する少なくとも１つのサーメットプラグを有する装置に
関する。さらに本発明はこのようなサーメットプラグ自
体及びサーメットプラグの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライド高圧放電（ＨＩＤ）ラン
プは、効率を改善すること、色温度を変えること及び/
又は光源の演色評価数を上げることのために高い壁温度
で動作することが望まれている。大抵の場合、メタルハ
ライドランプは１つ又は複数の金属例えばＮａのハロゲ
ン化物（とりわけヨウ化物及び臭化物）を有する充填物
を含む。しばしば、ＮａはＳｃ又はＳｎと組み合わせて
使用される。さらに別の付加物はＴｈ，Ｔｌ，Ｉｎ及び
Ｌｉである。他のタイプの充填物は希土類金属元素例え
ばＴｍを含む。このような充填物を含むランプは非常に
望ましいスペクトル特性を有する。１００ｌｍ/Ｗを越
える効率、約３７００Ｋの色温度、そしてほぼ８５の演
色評価数（ＣＲＩ）。幾つかの金属ハロゲン化物付加物
の低蒸気圧のために融解石英ランプエンベロープは通常
温度よりも高い温度で作動されなければならない。壁温
度が９００〜１０００℃を越えると、ランプの寿命は金
属ハロゲン化物と石英ガラスから成る壁との間の相互作
用によって限定される。石英ガラスよりも高い温度で作
動でき石英ガラスよりも化学的により耐性が高いアーク
管材料を使用することは、これらの金属ハロゲン化物を
含有するランプの寿命を増大させる有効な方法を提供す
る。

【０００３】多結晶質アルミナ（ＰＣＡ）は高圧ナトリ
ウムランプのナトリウム耐性エンベロープである。ＰＣ
Ａは石英ガラスよりも高い温度で動作し、石英ガラスよ
りも化学的により耐性を有すると期待される。ＰＣＡ容
器はその端部でアルミナプラグによって閉鎖される。気
密密封はしばしば易溶セラミック又はフリットと呼ばれ
るシーリングガラスによって達成される。しかし、ＰＣ
Ａエンベロープにおける金属ハロゲン化物の化学現象作
用を調査すると、金属ハロゲン化物と従来のフリット又
は伝聞ではあるが「ハロゲン化物耐性」フリットとの間
の反応が激しく寿命を制限するということが示された。
このようなフリットの試料は構成成分ＣａＯ，Ａｌ
₂Ｏ₃，ＢａＯ，ＭｇＯ，Ｂ₂Ｏ₃に基づいている。結局、
フリットのない密封方法を発見することが大いに望まれ
る。

【０００４】通常、ＰＣＡランプはニオビウムから成る
導入線を使用する。というのも、これらの熱膨脹係数が
近いからである。特に充填物が希土類ハロゲン化物を含
有している場合、Ｎｂ導入線と充填物との間の反応によ
って１つの問題が起こる。この問題は、幾分特殊な装置
を使用することによって緩和される。この特殊な装置に
はプラグ及び導入線が導電性サーメットから成るプラグ
によって同時に置き換えられている。これらのサーメッ
トは通常はアルミナ（アーク管材料）及びＭｏ又はＷ
（導電性ハロゲン化物耐性材料）を有する複合焼結体で
ある。

【０００５】米国特許第４３５４９６４号明細書、Hin
g et al 、は、メタルハライドＨＩＤ(高圧放電）ラン
プのＰＣＡ（多結晶質アルミナ）エンベロープのプラグ
部材又はは導入線として利用するための、４〜２０vol.
％（体積パーセント）の金属を含有する導電性金属（例
えばタングステン又はモリブデン）サーメットを開示し
ている。このサーメットは（電極又は電気リード線とし
て）耐火性金属ロッドを有する。これら耐火性金属ロッ
ドはサーメット体に生の状態又は予め焼成された状態で
埋め込まれ、その後サーメットの最終焼結によって一緒
に焼成されて高密度になる。このようなサーメットとＰ
ＣＡ管とを接合する方法は記述されていない。サーメッ
トとＰＣＡとの間の熱膨脹不適合、又はサーメットとタ
ングステン又はモリブデン電極との間の熱膨脹不適合
は、同時に除去できない。このような熱膨脹の差違は、
ランプのオン・オフ動作中にＰＣＡ管か又はサーメット
に、又はこれら両方に亀裂及び割れ目を結果的に生じさ
せ得る。

【０００６】米国特許第４７３１５６１号明細書、Izu
miya et al、はＰＣＡ管の一方の端部を一緒に焼結した
導電性アルミナＭｏ又はＷサーメットによって封入し
た。このＰＣＡのもう一方の端部はフリット密封サーメ
ットによって封入されている。サーメットは全体を逆ア
ーキング（back-arcing）を防止するために絶縁層でコ
ーティングされている。

【０００７】米国特許第４６８７９６９号明細書、Kaji
hara et al、は導電サーメットプラグの他に導入線がそ
の中を貫通し内側にも外側にも突き出している非導電サ
ーメットを記述している。ＰＣＡの一方の端部は一緒に
焼結されたサーメットを有し、もう一方の端部はフリッ
ト密封サーメットを有する。しかし、サーメットの亀裂
は避けられない。というのも、プラグの組成物は固定さ
れ方向に依存しないからである。

【０００８】これら全てのワンパートプラグ（one part
plug）は次のような不利な点を有する。すなわち、こ
れらの熱膨脹係数が実際には周囲の部分（例えば容器）
に適合しない、という不利な点を有する。この解決策が
例えば米国特許第４６０２９５６号明細書、Partlow et
al、に示唆されている。この米国特許第４６０２９５
６号明細書は、基本的に１０〜３０体積パーセントのＷ
又はＭｏ、その他はアルミナを含有するコアを有し、さ
らに他のサーメット組成物の１つ又は複数の層がこのコ
アの周囲を取り巻き、それに加えて実質的にこれらが同
軸であるサーメットプラグを開示している。層は基本的
に５〜１０体積パーセントのＷ又はＭｏから成り、そし
てその他はアルミナから成る。このようなサーメットプ
ラグはアーク管の端部壁に「ハロゲン化物耐性」フリッ
トによって密封シールされている。

【０００９】しかし、このような導電性サーメットは長
期間にわって十分に気密ではない。

【００１０】他の解決策は、より稠密な構造を有する非
導電性サーメットプラグである。しかし、別個の金属導
入線が必要である。米国特許第５４０４０７８号明細
書、Bunk et al、は例えばアルミナ及びタングステン又
はモリブデンから成る非導電性サーメットプラグによっ
て端部を閉鎖されているセラミック容器を有する高圧放
電ランプを開示している。特定の実施形態（図９）では
サーメットプラグは異なる割合のタングステンを有する
複数の同心的部分から成る。これらの部分は徐々に変化
する熱膨脹係数を与える。

【００１１】ヨーロッパ特許出願第６５０１８４号、Na
gayama、は米国特許第５４０４０７８号明細書、Bunk e
t alの図１及び図９の実施形態において開示されている
のと類似した特性を有する非導電性サーメットから成る
端部プラグを有するアーク管について議論している。こ
のディスク状プラグは湖となる組成物の同心リング又は
同心層（半径方向に段階化されたシール）から成る。さ
らに、他の実施形態（図１６ff.）ではサーメットプラ
グは軸方向に整列された異なる組成物の層（軸方向に段
階化されたシール）から成る。容器と近接するプラグの
第１の層との間は直接焼結接続されている。

【００１２】米国特許第４１５５７５８号明細書、Evan
s et al、も図１４において軸方向に段階化されたプラ
グを開示している。しかし、これは３層の導電性サーメ
ットから成る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、極め
て長持ちする気密シールを有する高圧放電ランプ、特に
メタルハライドランプのためのセラミックエンベロープ
装置を提供すること、及びこのような装置から成るラン
プを提供すること、及びこのような装置の製造方法を提
供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題のうちのセラミ
ックエンベロープ装置は、次のような特徴を有する高圧
放電ランプのためのセラミックエンベロープ装置によっ
て解決される。すなわち、第１の端部及び第２の端部を
有する半透明セラミック管を有し、該管は放電体積を制
限し、第１の非導電性のサーメット端部プラグを有し、
該第１のプラグは前記サーメット管の第１の端部を閉鎖
し、第２の非導電性のサーメット端部プラグを有し、該
第２のプラグは前記サーメット管の第２の端部を閉鎖
し、少なくとも３つの部分を有するマルチパート構造を
有する前記プラグを有し、前記第１のプラグ及び前記第
２のプラグをそれぞれ貫通する第１の及び第２の金属導
入線を有し、各導入線は内側端部及び外側端部をそれぞ
れ有し、前記導入線はタングステン、モリブデン及びレ
ニウムの金属群のうちの１つから作られ、それぞれ前記
第１の及び第２の導入線の内側端部に配置される電極を
有し、前記プラグの少なくとも１つの部分の熱膨張係数
はアーク管の熱膨張係数と前記導入線の熱膨張係数の間
にあり、前記プラグは、異なる熱膨張係数を有する少な
くとも５つの部分を有し、管及び導入線を含む隣接する
部分の熱膨張係数の間の差は１.０×１０⁻⁶/Ｋより小
さく、前記プラグは前記アーク管及び前記導入線両方に
直接焼結されていることによって解決される。

【００１５】さらに上記課題のうちのセラミックエンベ
ロープ装置の製造方法は、セラミックエンベロープ装置
のサーメットプラグはテープ鋳型技術又は積層技術又は
スプレイ技術によってつくられることによって解決され
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】これらの特徴は一緒になって次の
ように作用する。すなわち、段階化されたサーメットは
僅かに異なる熱膨脹係数を有する部分又はゾーンを有す
る。これらの係数は（軸からの距離に関して）プラグの
最も外側からプラグの最も内側へとゆくにつれて減少し
てゆく。この最も外側はこの装置の軸から半径方向に最
も遠い部分を意味する。最も内側はこの軸に半径方向に
最も近い部分を意味する。

【００１７】プラグの外側表面を含む最も外側のゾーン
はアルミナアーク管の外側表面と良く適合する。一方
で、プラグの内側表面を含む最も内側のゾーンの熱膨脹
挙動は導入管に良く適合する。中間部分は遷移ゾーンと
して役立つ。この遷移ゾーンは、最も内側のゾーン及び
最も外側のゾーン又は部分の熱膨脹係数の差を徐々に仲
介する。

【００１８】異なるゾーンの異なる特性は異なる量の金
属粉末（タングステン又はモリブデン）をアルミナ粉末
にサーメット調合開始の際に混合することによって達成
される。意外にも、タングステンを含むプラグとモリブ
デン導入線との組み合わせが、最も有望である。

【００１９】異なる熱膨脹係数を有する前記プラグの部
分を提供するには複数の方法がある。１つのやり方は、
異なる部分の組成が最初の成分としてアルミナを、そし
て第２の成分として金属、有利にはタングステン又はモ
リブデンを含有することである。部分の組成はアルミナ
に加えられる金属の割合が異なる。

【００２０】この目的を達成する他のやり方は、異なる
部分の組成は異なる成分、例えば窒化アルミニウム及び
アルミニウムオキシニトライドを使用することである。
窒化アルミニウムの熱膨張係数は所期の値を有する（例
えば米国特許第５０７５５８７号明細書参照）が、アル
ミニウムオキシニトライドの熱膨脹係数はその成分、す
なわちアルミナと窒化アルミニウムとの間の割合に依存
する。この状況はアルミナとタングステン又はモリブデ
ンのうちの一方の金属成分から成るサーメットに似てい
る。

【００２１】有利な実施形態では、プラグはディスク状
に形成され、半径方向に徐々に段階的に変化する熱膨脹
係数を有する同心部分から成る。

【００２２】製造し易い特に有利な構成では、ディスク
状プラグは段階的に又は滑らかに増大する熱膨張係数を
有するゾーンを有する螺旋状に巻かれたテープから形成
される。このゾーンの長さは半径方向に依存して外向き
に増大する準同心部分の周線に適合する。

【００２３】段階的に変化する特性の代わりに、熱膨脹
係数が滑らかに増大してもよい。この実施形態の他の構
成は、部分の数が無限であることである。

【００２４】特に有利な実施形態では、プラグは中央孔
部を有する層状に円筒形状の構造体である。導入線に隣
接した最も内側の層だけが導入線と気密に接合してい
る。最も外側の層は容器と接合している。

【００２５】この実施形態において、毛細管効果を回避
するために、有利には、導入線とプラグの層（導入線と
接合している最も内側の層は除く）との間の距離は少な
くとも１ｍｍである。この距離は全ての層に対して同一
でもよい。

【００２６】特に重要なことは、プラグの最も外側の層
と導入線との間の距離である。有利にはこれは少なくと
も３ｍｍである。

【００２７】有利な構造は望遠鏡のようなプラグであ
り、このプラグにおいて層と導入線との間の距離は最も
外側の層から最も内側の層まで段階的に減少する。

【００２８】軸方向に段階化されたシールというコンセ
プトの利点は、唯一の層、すなわち最も外側の層が少な
くともアーク管の端部に少なくとも部分的に設置されて
いる場合、このシールの温度負荷が最小化され、気密性
が最適化されることである。これは、この最も外側の層
がアーク管の端部に完全に封入されているか、又は一部
分だけこれに封入されているかのいずれかを意味する。

【００２９】本発明のサーメットはアルミナマトリクス
から成り、このアルミナマトリクスにタングステン粒子
が埋め込まれている。これらの粒子は少なくとも近似的
にボールの形状をしている。アルミナマトリクスとタン
グステン粒子との異なる熱膨脹挙動は重要な特徴であ
る。

【００３０】タングステンの量の関数としてのアルミナ
-タングステンサーメットの平均熱膨脹は既知であり、
例えば“The Relationship between Physical Properti
es and Microstructures of Dense Sintered Cermet Ma
terials”,P.Hing,pp.135-142,Science of Ceramics.e
d.K.J.de Vries,Vol.9,Nederlandse Keramische Verein
igung (1977) を参照のこと。これによって、所期の熱
膨脹に必要なタングステンの割合が算出される。

【００３１】マイクロスコピック応力はタングステン粒
子に対する界面においてアルミナマトリクスで発達する
ことが分かった。前記応力は微少成分のサイズが減少す
れば減少する。この微少成分とはしばしばディスパーソ
イド又は分散相と呼ばれる。幾つかのゾーンではこの微
少成分はアルミナであり、他のゾーンでは金属（ここで
はタングステン）である。

【００３２】それ故、タングステン粉末の非常に微細な
粒子サイズは、５０vol.-％より少ないＷを含むアルミ
ナ-タングステンサーメットに対して有利である。実
際、水溶性のタングステン酸アンモニウムのようなタン
グステン前駆物質がアルミナマトリクスのタングステン
の非常に微細な粒子を生成するために使用される。タン
グステン前駆物質は水に溶解され、アルミナ粉末と混合
され、か焼されて微細タングステン粒子に変換される。
類似の技術はナノ相ＷＣ-Ｃｏ複合体粉末を作る際にも
使用された。これについては、“Characterization and
Properties of Chemically Processed Nanophase ＷＣ
-Ｃｏ Composites”,L.E. McCandlish, B.K.Kim,and B.
H.Kear,pp227-237,in:High Performance Composites fo
r the 1990s;ed.:S.Das,C.Ballard,and F.Marikar,TMS,
Warrendale,PA,1991を参照のこと。

【００３３】逆に言えば、５０vol.-％より少ないアル
ミナを含むアルミナ-Ｗサーメットに対しては、硝酸ア
ルミニウムのようなアルミナの前駆物質（水溶性）によ
って結果的には非常に微細なアルミナ粒子サイズが得ら
れる。

【００３４】重要なことは、（１）分散相の均一な分
布、（２）分散相の微細粒子サイズ、（３）亀裂及び湾
曲のない段階化されたサーメットを生成するために隣接
層とコンパチブルな生の密度及び焼成時の収縮、（４）
金属導入線とサーメットプラグとの間の直接接合及びサ
ーメットプラグとＰＣＡアーク管との間の直接接合を形
成するような生の密度及び焼成時の収縮挙動、を達成す
るためにサーメット製造のための適当な開始材料を選択
することである。

【００３５】このようなサーメットプラグの寸法の典型
的な範囲は、外径３.０〜４.０ｍｍ、軸方向に段階化さ
れたプラグの場合の全長８.０〜１５.０ｍｍ、半径方向
に段階化されたプラグの場合の全長４.０〜７.０ｍｍで
ある。

【００３６】軸方向に段階化されたプラグにおいては、
プラグ部分と導入線との間の隙間は有利には０.１ｍｍ
より小さい。最も外側のゾーンならびに最も内側のゾー
ンの半径方向の厚さは有利には３.０ｍｍと５.０ｍｍと
の間である。中間ゾーンの半径方向の厚さは有利には
１.０ｍｍと２.０ｍｍとの間である。

【００３７】半径方向に段階化されたプラグにおいて
は、ゾーンの半径方向の厚さは有利には１.０ｍｍより
小さい。テープ技術の場合、これは有利には０.２〜０.
４ｍｍである。当然テープ上のゾーンの長さは等しくな
い。例えば、内側中間部分又は最も内側の部分（これら
の部分はタングステンの割合が高い）としてふるまいが
ちなゾーンの長さは２.５ｍｍと５.０ｍｍとの間であ
る。この長さは段階的に有利には９.０〜１３.０ｍｍま
で増大する。これはテープの巻き付けている間の周線の
増大に関連している。このようなテープの全長は５０ｍ
ｍ以上のオーダーである。このテープの幅は（プラグの
高さに相応して）典型的には４〜６ｍｍである。

【００３８】導入線は管状又はピン状であればよい。有
利には導入線は次のような典型的な範囲の寸法を有する
管である。すなわち、外径は０.９ｍｍと１.６ｍｍとの
間であり、内径は０.６ｍｍと１.２ｍｍとの間であり、
全長は１０ｍｍと１５ｍｍとの間である。

【００３９】

【実施例】本発明を実施例によってさらに詳しく説明す
る。

【００４０】最初に図１を参照すると、説明のために概
略的な形で出力定格１５０Ｗのメタルハライドランプ１
が図示されている。このランプは基本的に石英ガラス製
の円筒形の外側エンベロープ２を有する。この外側エン
ベロープ２はその端部３でピンチ密封されており、ベー
ス４が取り付けられている。セラミックエンベロープ装
置５は放電容器又はアーク管としてふるまい、これは外
側バルブ２の中に封入されている。２つの端部を有する
中心長手方向軸Ａを定めるセラミックエンベロープ装置
５はアルミナから作られている。このセラミックエンベ
ロープ装置５は例えば（図示されていないが）円筒形の
管として形成してもよく、又は図示されているように中
央部分で外側に膨らんでいてもよい。このセラミックエ
ンベロープ装置５は２つの端部に円筒形端部部分６ａ及
び６ｂを有する。２つの電流導入線７ａ及び７ｂ各々が
端部部分６ａ及び６ｂに配置されているセラミック様
（サーメット）端部プラグ８ａ及び８ｂに挿入されてい
る。

【００４１】第１の電流導入線７ａは第１の端部部分６
ａに配置される第１の端部プラグ８ａに直接焼結されて
いるモリブデンピンである。このプラグはワンパートセ
ラミック様成形体であり、すでにヨーロッパ特許第６０
９４７７号公報の例から周知のような複合体材料（アル
ミナ及びタングステン）から成る。

【００４２】第２の電流導入線７ｂは、第１の端部部分
６ｂに配置される第２の端部プラグ８ｂに直接焼結され
ているモリブデン管であり、このプラグはマルチパート
プラグである。電極９が導入線７ａ及び７ｂの内部尖端
部に配置されている。

【００４３】有利には純アルミナのような絶縁コーティ
ング１０をサーメット端部プラグ８ａ及び８ｂの内側表
面に取り付け、これにより黒ずみ（darkening）及び漏
れの原因となる、アーク放電のプラズマカラムとサーメ
ットプラグ８ａ及び８ｂとの間のアーキングを阻止す
る。

【００４４】アーク管５は不活性点弧ガス、例えばアル
ゴンならびに水銀及び金属ハロゲン化物、例えば希土類
金属ヨウ化物の付加物を含む充填物を封入する。

【００４５】ランプの製造中に第２の管状の導入線７ｂ
はアーク管５を空にするのに使用されるポンプ及び充填
物開口部としてふるまい、その後このアーク管５を充填
する。この技術は周知である（前述の引用文献を参照の
こと）。導入線７ｂが閉鎖されるのはその時のみであ
る。

【００４６】図２はアーク管の第２端部の詳細図であ
る。プラグ８ｂは５つの同心リング１８ａ〜１８ｅから
成るマルチパートプラグである。各リング１８ａ〜１８
ｅはアルミナ及びタングステンの混合物を含有する非導
電性サーメットから成る。タングステン濃度は最も内側
のリング状ゾーン１８ａから最も外側のリング状ゾーン
１８ｅまでゆくにつれて増大する。最も外側のリング状
ゾーン１８ｅはアーク管５の端部部分６ｂに直接焼結さ
れており、最も内側のリング状ゾーン１８ａは導入線７
ｂに直接焼結されている。最も内側のゾーン１８ａは４
０vol.-％のタングステンの割合を有するアルミナから
成る。隣接する第１の中間ゾーン１８ｂはタングステン
３２vol.-％、バランスアルミナから成る。他のゾーン
の組成は前述のアウトラインを示した原理に従う。タン
グステン（Ｗ）の割合は最も外側のゾーンに向かうにつ
れて減少する。ゾーン１８ｃはタングステン２５％を有
し、ゾーン１８ｄはタングステン１５％を有する。最も
外側のリングゾーン又は層１８ｅは純粋にアルミナだけ
から成る。

【００４７】一般的に言うと、５つのリングゾーン又は
リング層の場合、ゾーンの組成の有利な典型的な範囲は
以下の通りである。すなわち、最も内側のリングゾーン１８ａ：３８〜４３％Ｗ、バラ
ンスアルミナ；第１中間層１８ｂ：３０〜３７％Ｗ、バランスアルミ
ナ；第２中間層１８ｃ：２０〜３０％Ｗ、バランスアルミ
ナ；第３中間層１８ｄ：５〜２９％Ｗ、バランスアルミナ；最も外側のリングゾーン１８ｅ：１００％アルミナである。

【００４８】最も内側のリングゾーン１８ａの熱挙動
は、導入線としてふるまうモリブデン管７ｂの熱挙動に
調和する。リングゾーン１８ｅの材料はアーク管の材料
と(特定のドープ剤は言うに及ばず)全く同一であり、ア
ーク管端部部分６ｂに直接焼結されている。

【００４９】図３は熱膨脹の絶対度（０℃に対するパー
セント）と管状導入線７ｂ（モリブデン、曲線Ａ）の温
度、最も外側のリングゾーン１８ｅ（純粋にアルミナの
み、曲線Ｂ）の温度、及び２つの中間層の例（タングス
テン３０％を有するアルミナ、曲線Ｃ及びタングステン
２０％を有するアルミナ、曲線Ｄ）の温度との間の関係
を示す。金属成分としてタングステンを有するサーメッ
トをモリブデンから成る導入線と組み合わせて使用する
ところが特別なコツである。タングステンはモリブデン
よりも著しく熱膨脹係数が低い。従って、リングゾーン
の所望の特性を調節するにはアルミナにタングステンを
加える方が容易である。というのも、モリブデンに比べ
てタングステンは少ない量で十分に各ゾーンの所望の熱
膨脹係数に到達するからである。

【００５０】図４は異なる温度Ｔでの熱膨脹の絶対度
（０℃に対するパーセント）と様々なサーメット端部プ
ラグゾーンのタングステンの割合との間の関係を示す。
タングステンの割合約４０％（バランスアルミナ）は高
温下では純粋にモリブデンだけの導入線に類似の熱特性
（矢印）を有することが分かる。隣接するリング状ゾー
ン間の絶対膨脹の差は非常に小さい。５つのゾーン１８
ａ〜１８ｅは矢印で示されている。

【００５１】図５は半径方向に段階化されたシールの別
の実施例を示す。この実施例はテープから成るアルミナ
-タングステンサーメット端部封入部材又は端部プラグ
２１を使用する。この端部プラグ２１はその外側表面で
ＰＣＡ端部部分６ｂに直接結合され、その内側表面でモ
リブデン中空ロッドからなる管状導入線２２に直接結合
されている。サーメット端部プラグ２１は、半径方向に
積層された６つのゾーン又は層から成り、金属濃度は最
も外側の層２１ｆでは低いレベルだが、内側にゆくにつ
れて増大し、最も内側の層２１ａでは高レベルとなって
いる。図５のデザインは、内側から外側への６つの層に
おける次のようなタングステン重量パーセント（wt.-％
Ｗ）を有する。すなわち、最も外側のリングゾーン２１ｆ：タングステン２５wt.-
％、バランスアルミナ第１中間層２１ｅ：４５wt.-％Ｗ、バランスアルミナ；第２中間層２１ｄ：６０wt.-％Ｗ、バランスアルミナ；第３中間層２１ｃ：７５wt.-％Ｗ、バランスアルミナ；第４中間層２１ｂ：８４wt.-％Ｗ、バランスアルミナ；最も内側のリングゾーン２１ａ：９２wt.-％Ｗ、バラン
スアルミナである。

【００５２】これらの重量％値は体積パーセントでは６
vol.-％Ｗ、１５vol.-％Ｗ、２４vol.-％Ｗ、３８vo
l.-％Ｗ、５２vol.-％Ｗ、７０vol.-％Ｗであり、こ
れらは熱膨脹係数では７.５×１０⁻⁶/℃、７.０×１０
⁻⁶/℃、６.５×１０⁻⁶/℃、６.０×１０⁻⁶/℃、５.
５×１０⁻⁶/℃、５.０×１０⁻⁶/℃に対応する。

【００５３】よって、このようなデザインはＰＣＡアー
ク管と金属導入線との間に亘ってサーメットの熱膨脹係
数の滑らかな勾配を効果に作り出す。これは、プラグ-
導入線アセンブリの組立サイクルの冷却工程の間になら
びにランプのオンオフ操作サイクルの間に発生しうる熱
応力を最小化するために必要である。

【００５４】別の実施例（図６）では「シルクハット」
型構造が６つの層から成るマルチパートプラグ２５の最
も外側のリングゾーン２５ｆに使用される。最初、サー
メットプラグ２５及び管状導入線２２は一緒に予め焼成
され、これによりアセンブリが作られる。その後このア
センブリは（予め焼成されたか又は既に半透明に焼結さ
れた）アーク管の開口端部６ｂに載置される。そしてア
センブリ全体が高温にもたらされ、最も内側のリング層
２５ａと金属導入線２２（タングステン又はモリブデ
ン）との間の干渉結合（interference bond）及び最も
外側のリング層２５ｆとＰＣＡ管の端部部分６ｂとの間
の干渉結合を同時に形成する。

【００５５】有利には純アルミナのような絶縁コーティ
ング２６をサーメット端部閉鎖部２５の内側表面に取り
付け、これによりアーク放電のプラズマカラムとサーメ
ットプラグ１５との間のアーキングを防止する。このア
ーキングは黒ずみや漏れの原因になる。

【００５６】半径方向に段階化されたサーメット端部プ
ラグはテープ鋳型、圧縮及びスプレイを含む幾つかの技
術によって作られる。

【００５７】テープ鋳型の場合、非水性スラリが最初に
作られる。この非水性スラリ（non-aqueous slurry）
は、ポリビニールブチラールのような結合剤と共にメチ
ルエチルケトン及びイソプロパノールのような液体媒質
に分散されたアルミナ及び金属（Ｗ/Ｍｏ）粉末から成
る。このスラリはボールミル粉砕されて均質な混合物を
生成する。この均質な混合物はエレクトロニクス及びコ
ンピュータ産業のマルチレイヤセラミック基板パッケー
ジング製造において広く行われているドクターブレード
プロセスを使用して薄いテープに形成される。０.００
１〜０.０４５インチの薄さのテープが製造される。扱
い易さを考えると、０.２５ｍｍ（０.０１０”）の厚さ
が適正であると考えられる。生の状態のテープは大抵の
場合柔軟性があり、このためこのテープはわずかに大き
い目のサイズのプラスティックマンドレル（Ｗ/Ｍｏ導
入線よりも直径が大きい）のまわりに巻き付けられ、第
１層を形成する。サーメットにおける後続の層は徐々に
減少された金属含有量を含む複数の生のテープを使用し
て作る。マルチレイヤテープ生構造はその後半径方向に
わずかに圧縮され、乾燥され、真空、水素、又はアルゴ
ンの中で比較的低い温度で（１０００〜１５００℃）予
め焼成され結合剤及びマンドレルを除去する。この予焼
成する間に、サーメットの内径はこの予焼成温度に依存
して０〜１０％収縮する。重要なことは、マルチレイヤ
が基本的に一致して収縮するように、適当な粒子サイズ
の開始アルミナ及び金属粉末、そしてスラリの固体負荷
量を選択することである。

【００５８】図７には半径方向に段階化されたサーメッ
トを製造するためのテープ鋳型技術が図示されている。

【００５９】第１のステップ（図７ａ）ではアルミナか
ら作られたテープ３０が準備される。このテープ３０は
異なるセクション３０ａ〜ｈから成る。各セクションは
１つ前のセクションよりもわずかに少ない量のタングス
テンを有している。左端部３１はアルミナ適合サイド
（低いタングステン含有量）であり、右端部３２は導入
線適合サイド（高いタングステン含有量）である。

【００６０】他の実施例ではこのテープは第１端部３１
から第２端部３２へと連続的なタングステン濃度勾配を
有する。

【００６１】典型的なタングステン濃度はすでに前にア
ウトラインを示した。

【００６２】図７ｂには、テープ３０がまだその生の状
態にあり、それゆえ可塑的に変形可能であり、このテー
プ３０はモリブデン管状導入線３３のまわりに巻き付け
られる。巻き付けは高いタングステン濃度端部３１から
開始される。異なるセクションの長さはこの管の直径及
び円周に適応されている。有利には各セクションの長さ
は左端部（高含有量）から右端部へと増加する。

【００６３】図７ｃは完成した導入線/プラグアセンブ
リを上から見た図であり、巻き付けによって円周が大き
くなっている様子が示されている。

【００６４】圧縮によって半径方向マルチレイヤ構造を
形成することができる。アルミナ-金属（Ｗ/Ｍｏ）粉末
混合物は、ポリビニールアルコール及び/又はポリエチ
ルグレコールのような有機結合剤と共にアルミナ及び金
属粉末の水性懸濁液をボールミル粉砕することによって
作られる。タングステン酸アンモニウムのような金属前
駆物質がアルミナ粉末を加えられた水に溶解される。ボ
ールミル粉砕されたスラリはパン乾燥（pan-dry）又は
スプレイ乾燥(spray-dry)される。金属前駆物質が使用
されるならば、混合物は高温（例えば１０００℃）で熱
分解して金属粒子を形成する必要がある。金属粉末が使
用されるならば、乾燥された混合物は大きなコアロッド
を有するダイ（die）に加えられ、圧縮されて最も外側
の層を形成する。このコアロッドは次に除去され、より
小さいコアロッドに置換される。次の層のために作られ
た粉末混合物がこのコアロッドと圧縮された最も外側の
層との間の隙間に加えられる。圧力が加えられ、これに
より第２の層が形成される。後続の粉末混合物及びコア
ロッドによる上記の操作の繰り返しによって結果的に半
径方向に固められた多層から成る最終的な生の成形体が
得られる。生構造は次いで押し出され、比較的低温（１
０００〜１５００℃）で真空、水素又はアルゴンの中で
予め焼成され、結合剤が除去される。この予焼成する間
に、サーメットの内径はこの予焼成温度に依存して０〜
１０％収縮する。重要なことは、マルチレイヤが基本的
に均一に収縮するように、適当な粒子サイズの開始アル
ミナ及び金属粉末、そしてスラリの固体負荷量を選択す
ることである。

【００６５】スプレイイング（spraying）は半径方向マ
ルチレイヤ構造を形成する別の方法である。アルミナ-
金属（Ｗ/Ｍｏ）粉末混合物はポリビニールアルコー
ル、ポリエチレングリコール又は polyox のような有機
結合剤と共にアルミナ及び金属粉末の水性懸濁液をボー
ルミル粉砕することによって作られる。タングステン酸
アンモニウムのような金属前駆物質がアルミナ粉末を加
えられた水に溶解される。ボールミル粉砕されたスラリ
は、回転する多孔質のわずかに大きめのサイズの熱せら
れた重合体マンドレルにスプレイされる。スプレイイン
グは、２方向噴流超音波又は静電アトマイザ（two-jet,
ultrasonic,or electrostatic atmizer）を使用して完
遂される。ほぼリンのスラリを蛍光性ランプのガラス管
の内側にスプレイイングするように、水性混合物がＷ又
はＭｏ管に付着し析出するように、結合剤含有量及びス
ラリの固体負荷量は選択される。スプレイイングプロセ
スの間にマンドレルを僅かに熱すると金属への粉末混合
物のより強い付着を発生させ、さらに粉末混合物自体の
結合にも有益である。後続の層のスプレイイング及び付
着は金属含有量を少なくしたスラリによって行われ、こ
れによって半径方向勾配が形成される。層の厚さは０.
０１ｍｍほどの薄さである。“Recent Development of
Functionally GradientMaterials for Special Applica
tion to Space Plane”,R.Watanabe and A.Kawasaki,p
p.197-208,Cpmposite Materials,ed.A.T.DiBenedetto,
L.Nicolais,and R.Wanatanabe,Elsevoer Science,1992.
を参照のこと。

【００６６】生の成形体はコールドアイソスタティック
成形され、次いで水素、窒素-水素又は真空の中で比較
的低温で予め焼成され、マンドレルを焼き尽くし結合剤
を除去し、半径方向に段階化されたサーメットを製造す
る。この予焼成する間に、サーメットの内径はこの予焼
成温度に依存して０〜１０％収縮する。重要なことは、
マルチレイヤが基本的に凝縮して収縮するように、適当
な粒子サイズの開始アルミナ及び金属粉末、スラリの固
体負荷量及びコールドアイソスタティック成形ステップ
の圧力を選択することである。

【００６７】Ｗ/Ｍｏ管は次いで予め焼成された半径方
向に段階化されたサーメットの中央孔に配置される。ア
センブリ全体は、水素又は窒素-水素の中で高温（１８
００〜２０００℃）に熱せられて、（１）サーメットが
焼結させられ、（２）金属導入線とサーメットとの間の
干渉結合を形成する。干渉の程度は典型的には４〜１０
％であり、焼結の間の寸法の収縮及び予め焼成されたサ
ーメットの内径と金属導入線の外径との間の隙間に依存
する。焼結されたサーメット-導入線アセンブリは選択
的に高温でＨＩＰされ、さらに残留細孔を減少させる。

【００６８】焼結されたサーメット-導入線アセンブリ
は予め焼成されたＰＣＡ直線管の内側又は予め焼成され
た楕円形ＰＣＡバルブ（bulb）の直線部分の内側に配置
される。ＰＣＡは有利にはＭｇＯ又はＭｇＯに加えてジ
ルコニアをドープされたアルミナから成る。アセンブリ
全体は水素又は窒素-水素の中で焼結され、ＰＣＡを濃
度濃縮して半透明にする。この焼結の間に、ＰＣＡはサ
ーメットの外径に対して収縮し干渉結合を形成する。直
接結合における干渉の程度はＰＣＡの収縮及びサーメッ
トとい予め焼成されたＰＣＡの内径との間の隙間に依存
する。予め焼成されたＰＣＡの両端部は焼結されたサー
メット-導入線を有し、このためＰＣＡ焼結時には電極
先端の間の間隔が収縮し、ランプの固有の空洞長にな
る。ＰＣＡの一方の端部に配置された焼結された端部構
造の導入線がロッドであるならば、ＰＣＡ焼結ステップ
は気密に密封された封入用の導入線を有するワンエンド
クローズドエンベロープ（one-end-closed envelope）
を製造する。

【００６９】最も内側の層とＷ/Ｍｏ管との間の干渉結
合及び最も外側の層とＰＣＡとの間の干渉結合を同時に
１つの焼結ステップで完成することもできる。この焼結
ステップでは予め焼成され段階化されたサーメットがほ
ぼ十分な密度にまで凝固し、ＰＣＡが半透明に焼結す
る。

【００７０】次に様々な金属ハロゲン化物を含むランプ
充填物及び充填ガスが、導入線-サーメット封入物の一
方の端部の管状のＷ/Ｍｏ管を通してエンベロープに加
えられる。図１のハロゲン化物耐性Ｗ/Ｍｏ導入線を備
え付けた（段階化されたサーメットにより封入された）
ＰＣＡから成るアークエンベロープ全体を完成するため
に、Ｗ/Ｍｏ管は最後にはレーザ（Ｎｄ-ＹＡＧ又はＣＯ
₂）溶接技術を使用して密封される。この技術は周知で
ある。

【００７１】代替的に図２、図５又は図６では端部プラ
グの構造が異なっている。この別の実施例では、導入線
７ｂ及び２２はそれぞれモリブデンから成る。最も内側
の層１８ａ、２１ａ及び２５ａはそれぞれ（モリブデン
の熱膨脹係数５.０×１０⁻⁶/℃に近い、５.７×１０
⁻⁶/℃の熱膨張係数を有する）ＡｌＮ層から成る。この
ＡｌＮ層はモリブデン導入線７ｂ及び２２それぞれに隣
接する。ＡｌＮ層１８ａ、２１ａ及び２５ａとＰＣＡ
の端部部分６ｂとの間の、最も外側の層及び中間層又は
遷移層１８ｂ〜１８ｅ、２１ｂ〜２１ｆ及び２５ｂ〜２
５ｆそれぞれは窒化アルミニウムに関してアルミナの様
々な割合を有するアルミニウムオキシニトリドから成
る。アルミニウムオキシニトリドの熱膨脹係数は窒素含
有量に依存し、５ＡｌＮ・９Ａｌ₂Ｏ₃では７.８×１０
⁻⁶/℃と報告されている。

【００７２】さらに有望な実施例は、ＡｌＮがモリブデ
ンとコンパチブルであると知られていることから得ら
れ、ＡｌＮ-Ｍｏサーメットが報告されている（“Therm
omechanical Properties of SiC-AlN-Mo Functionally
Gradient Conposites”,M.Tanaka,A.Kawasaki,and R.Wa
tanabe,Funtai Oyobi Funmatsu Yakin,Vol.39 No.4,309
-313,1992）。従って、導入線と接合している最も内側
の層は純ＡｌＮの代わりにＡｌＮ-Ｍｏサーメットから
作られる。最も内側の層に隣接する第１の中間層は純Ａ
ｌＮから作られるか、又は異なる割合のＡｌＮとモリブ
デンとを有するサーメットから作られる。

【００７３】さらに別の実施例ではサーメットゾーンは
アルミナ及び金属炭化物及び金属ホウ化物のような非金
属成分から成る。このような成分の例は炭化タングステ
ン及びホウ化タングステンである。US Patent No,48251
26,Izumiya et alを参照のこと。

【００７４】さらに別の実施例では、プラグがさらに多
くの部分、ゾーン又は層にまで細かく細分化される。よ
って、隣接する部分間の熱膨脹挙動の差はさらに小さく
なる。部分の数は１０層、１２層又はそれより多くの層
にまで増やすことができる。

【００７５】プロセスは各層に対する粉末混合物の準備
によって開始される。例えば、タングステン酸アンモニ
ウム又はモリブデン酸アンモニウムのようなタングステ
ン前駆物質は水に溶解され、ポリビニールアルコール及
び/又はポリエチレングリコールのような結合剤と共に
所定の比率でアルミナ粉末（例えば様々な平均粒子サイ
ズのBaikowski ＣＲ３０,１５,６,１粉末）と混合され
る。アルミナに対するＭｇＯ（水溶性の硝酸マグネシウ
ムから得られる）のような焼結促進剤が含まれる。代替
的に、微細なＷ又はＭｏ粉末［例えば OSRAM SYLVANIA
at Towanda,PAの０.８μｍの平均粒子サイズを有するタ
イプＭ-１０Ｗ粉末、又はＭ-２０（１.３μｍ）、Ｍ-３
７（３μｍ）、Ｍ-５５（５.２μｍ）及びＭ-６５（１
２μｍ）のようなタイプ］が水に分散したアルミナ粉末
と混合され、（アルミナボールで）ボールミル粉砕さ
れ、均一な混合物を生成する。結果的に得られる混合物
はスプレイ乾燥されるか又はパン乾燥される。乾燥され
た混合物は柔らかい塊を粉砕するための振動型ミルのよ
うなミルを使用して粉砕される。金属前駆物質の場合に
は、混合物はこの前駆物質が金属粒子に分解する温度
（例えば水素又は真空又は不活性ガスの中で１０００
℃）まで熱せられる。

【００７６】次に混合物粉末は（Ｗ又はＭｏ管又はロッ
ドの直径に適合するようにデザインされた）コアロッド
によってダイの中へ押し込まれ、所期の生密度（green
density）にまで（例えば１２ｋｓｉで）圧縮される。
後続の層のための粉末が準備され、一度に一つずつダイ
に加えられ、さらにまた圧縮され、高いレベルのＷを含
有する最終層が加えられるまでこの作業が行われる。ア
センブリ全体は１０〜３５ｋｓｉで圧縮され、ダイから
押し出される。（コアロッドは複数の層に対して段を付
けられており、これにより全ての層の寸法の収縮は、最
も内側の層-Ｍｏ管直接結合の形成ならびに最も外側の
層-ＰＣＡ管直接結合の形成のための下流のプロセスと
コンパチブルである。）中空-円筒形の生の成形体は次
に水素又は真空又は不活性ガスの中で比較的低い温度で
予め焼成されて、基本的に寸法の収縮なしで結合剤を除
去し、取り扱いやすいようにいくらの強度を与える。

【００７７】Ｗ又はＭｏ管（又はロッド）は予め焼成さ
れたマルチレイヤ中空円筒形サーメットの穴の中に挿入
される。このアセンブリは予め焼成（１２００〜１５０
０℃）されるか、又は比較的高温（例えば１８００〜２
０００℃）で水素の中で予め焼成及び焼結されて、（高
レベルのＷ又はＭｏを有する）最も内側の層と金属導入
線との間の所定の干渉結合（例えば４〜１８％）を生成
する。焼成の間、最も内側の層はＷ/Ｍｏ管に対して収
縮され、これによりフリットなしの気密な密封を形成す
る。重要なことは、（金属及びアルミナ相の粒子サイズ
及び圧縮圧力の最適化によって）Ｗ/Ｍｏ部分と生の又
は予め焼成されたマルチレイヤサーメットとの間の隙間
に関して全ての層の寸法の収縮をデザインすることであ
る。この結果、最も内側の層とＷ/Ｍｏ管との間の干渉
結合の形成が他の層によって妨害されない。

【００７８】予め焼成され焼結されたサーメット-導入
線アセンブリは選択的に高温（例えば１８００℃）でＨ
ＩＰ（ホットアイソスタティック成形）されて、十分に
密度の高い成形体を生成する。焼結又はＨＩＰされたＷ
/Ｍｏ導入線-段階化されたサーメットプラグ部材は、次
に予め焼成されたＰＣＡ管の内側に又は予め焼成された
楕円形ＰＣＡ管のシャンク部分（shank portion）の内
側に配置される。ＰＣＡはＭｇＯ、ＭｇＯ及びジルコニ
ア又はＭｇＯ及びエルビウムオキシドのような焼結促進
剤をドープされたアルミナ粉末の生の成形体を予め焼成
（１０００〜１５００℃）することによって作られる。
この予め焼成されたＰＣＡエンベロープの両端部は、所
定の距離で配置される濃度濃縮された導入線-段階化さ
れたサーメット成形体を有する。

【００７９】１８００〜２０００℃で水素又は窒素-水
素の中でアセンブリ全体を焼結する間に、ＰＣＡ管は、
濃度濃縮され半透明になり、さらに寸法的に収縮されて
（１）（低レベルの金属相を有する）最も外側の層とＰ
ＣＡ管との間の干渉結合及び（２）対向する電極の先端
の間の固有の空洞長を完成する。ＰＣＡの第１の端部に
おいてＷ/Ｍｏ導入線がロッドであるならば、この焼結
プロセスは封入用のワンエンドクローズドエンベロープ
を製造する。一緒に焼成している間のサーメットの最も
外側の層とアルミナ（ＰＣＡ）アーク管との間の直接結
合の干渉の程度は、それらの間の隙間、使用される予焼
成温度及び焼結収縮によって決定される。

【００８０】次いで、様々な金属ハロゲン化物を含むラ
ンプ充填物及び充填ガスが導入線-サーメット封入物の
第２の端部のＷ/Ｍｏ管状導入線を通してエンベロープ
に加えられる。Ｗ/Ｍｏ管は最後にレーザ（Ｎｄ-ＹＡＧ
又はＣＯ₂）溶接技術を使用して密封され、これにより
ハロゲン化物耐性Ｍｏ/Ｗ導入線を備えた（段階化され
たサーメットにより封入された）ＰＣＡから成るアーク
エンベロープ全体を完成する。

【００８１】１つの選択はマルチパートプラグの最も外
側の層に対してシルクハット構造を使用することであ
る。この場合、予め焼成されたサーメット-導入線は
（予め焼成されたか又はすでに焼結されて半透明になっ
た）ＰＣＡ管の一方の開口端部に取り付けられる。そし
てアセンブリ全体は高温にもたらされ、最も内側の層と
Ｗ/Ｍｏとの間の収縮結合及び最も外側の層とＰＣＡと
の間の収縮結合を同時に形成する。

【００８２】明白なことは、純アルミナのような絶縁コ
ーティングをサーメット封入物の内側表面に取り付け、
これにより黒ずみや漏れの原因となるプラズマカラムと
サーメットとの間のアーキングを防止することである。

【００８３】さらにこのような結合の気密性を修正する
ためには、最も内側の層の外側表面（放電から遠い）に
フリットを適用する。

【００８４】金属-サーメット結合の密封性はたぶん固
溶体層又は混合された固相-液相層の形成に基づいてい
る。

【００８５】高安定性の基本的に有利なＰＣＡアーク管
は、１００〜８００ｐｐｍのＭｇＯ及び１００〜５００
ｐｐｍのＹ₂Ｏ₃、有利には５００ｐｐｍのＭｇＯ及び３
５０ｐｐｍのＹ₂Ｏ₃をドープされたアルミナから成る。
有利にはこのようなセラミックの粒子(grain)サイズは
機械的強度を改善するためにできるだけ小さい。

【００８６】さらに別の実施例では導入線は外側管と内
側固体ロッドからなるツーパート成形体（two part bod
y）である。

【００８７】有利には、管状導入線は、プラグの（放電
に直面する）内側表面と同じ高さか、又はプラグの（放
電に直面する）内側表面より低いかのいずれかである。

【００８８】最も外側の層とＰＣＡアーク管との間の結
合の長さをできるだけ短くすると有利である。良い見積
もりは、ＰＣＡアーク管の壁厚と同じ結合界面の長さを
選択することである。

【００８９】勿論、この発明の原理は他のサーメット材
料と共に他のセラミックタイプ（例えばＡｌＮ又はＹ₂
Ｏ₃）を使用する場合にも適用できる。

【００９０】勿論、アーク管の端部部分を使用する代わ
りに、別個のセラミックリング状端部部材を使用するこ
ともできる。

【００９１】ここでは現時点で本発明の有利な実施例と
考えられるものを記述したが、当業者がクレームによっ
て定められる本発明の範囲から離れずにここに様々な変
更及び修正を加えることができることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミック装置を有するランプの概略図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施例のアーク管の第１端部の
詳細図である。

【図３】膨脹と異なるセラミック部分の温度との関係を
示す線図である。

【図４】セラミック部分のタングステンの異なる割合に
対する異なる温度における膨脹値を示す線図である。

【図５】本発明の第２の実施例のアーク管の第１端部の
詳細図である。

【図６】本発明の第３の実施例のアーク管の第１端部の
詳細図である。

【図７】テープ鋳型技術の使用による半径方向に段階化
されたサーメットの製造ステップの概略図である。

【符号の説明】

１メタルハライドランプ２外側エンベロープ３端部４ベース５セラミックエンベロープ装置６円筒形端部部分７電流導入線８サーメット端部プラグ９電極１８マルチパートプラグ２１端部プラグ２２管状導入線２５マルチパートプラグの最も外側のゾーン２６絶縁コーティング３０テープ３１左端部３２右端部３３モリブデン管状導入線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧放電ランプのためのセラミックエン
ベロープ装置であって、第１の端部及び第２の端部を有する半透明セラミック管
を有し、該管は放電体積を制限し長手方向軸を定め、第１の非導電性のサーメット端部プラグを有し、該第１
のプラグはサーメット管の前記第１の端部を閉鎖し、第２の非導電性のサーメット端部プラグを有し、該第２
のプラグはサーメット管の前記第２の端部を閉鎖し、少なくとも３つの部分を有するマルチパート構造を有す
る少なくとも前記第２プラグを有し、前記第１のプラグ及び前記第２のプラグをそれぞれ貫通
する第１の及び第２の金属導入線を有し、各導入線は内
側端部及び外側端部をそれぞれ有し、少なくとも前記第
２の導入線は、タングステン、モリブデン及びレニウム
の金属群及びこれら金属のうちの少なくとも２つから成
る合金のうちの１つから作られており、それぞれ前記第１の及び第２の導入線の内側端部に配置
される２つの電極を有し、マルチパートプラグの少なくとも１つの部分の熱膨張係
数はアーク管の熱膨張係数と前記導入線の熱膨張係数の
間にあり、前記マルチパートプラグは異なる熱膨張係数を有する半
径方向に整列した同心の少なくとも４つの部分を有し、
該少なくとも４つの部分は第１の及び最後の部分を含ん
でおり、前記第１の部分は前記第２の導入線に関して最
も内側にあり、前記最後の部分は導入線に関して最も外
側にあり、前記アーク管及び関連する前記導入線を含む隣接する部
分の熱膨張係数の間の差は１.０×１０⁻⁶/Ｋより小さ
く、前記マルチパートプラグの第１の部分が前記アーク管に
直接焼結され、さらに前記マルチパートプラグの最後の
部分が関連する前記導入線に直接焼結されるように、前
記マルチパートプラグは前記アーク管及び関連する前記
導入線の両方に直接焼結される、高圧放電ランプのため
のセラミックエンベロープ装置。
【請求項２】異なる部分の組成は金属の割合が異な
る、請求項１記載のセラミックエンベロープ装置。
【請求項３】異なる部分の組成は異なる構成成分を使
用する、請求項１記載のセラミックエンベロープ装置。
【請求項４】前記マルチパートプラグは中央孔部を有
する円筒形構造であり、最も内側の部分、すなわち導入
線に隣接する第１の層のみが前記導入線と気密に接合さ
れている、請求項１記載のセラミックエンベロープ装
置。
【請求項５】マルチパートプラグは少なくとも５つの
同心リングゾーンから成る、請求項１記載のセラミック
エンベロープ装置。
【請求項６】マルチパートプラグの最後の部分、すな
わち最も外側の部分は「シルクハット」構造を有する、
請求項１記載のセラミックエンベロープ装置。
【請求項７】第２の導入線のみが管状である、請求項
１記載のセラミックエンベロープ装置。
【請求項８】第１の導入線はピン又はロッドである、
請求項１記載のセラミックエンベロープ装置。
【請求項９】第２プラグの第１の最も内側の部分は、
少なくとも５０vol.-％の金属量を有し、さらに溶接可
能である、請求項１記載のセラミックエンベロープ装
置。
【請求項１０】第２の導入線は、直接焼結接続の他に
第２プラグの第１の最も内側の部分に溶接される、請求
項９記載のセラミックエンベロープ装置。
【請求項１１】別個の充填ホール又は充填孔部が第２
プラグに配置されている、請求項１２記載のセラミック
エンベロープ装置。
【請求項１２】アーク管のセラミック材料は、別の材
料、有利にはマグネシア及びイットリアによってドープ
されたアルミナから成る、請求項１記載のセラミックエ
ンベロープ装置。
【請求項１３】第１のプラグはワンパート成形体（on
e-part body）である、請求項１記載のセラミックエン
ベロープ装置。
【請求項１４】前記第１のプラグは前記マルチパート
プラグに類似したマルチパート成形体である、請求項１
記載のセラミックエンベロープ装置。
【請求項１５】前記プラグは、半径方向に段階的に変
化する熱膨張係数を有する同心の部分からディスク状に
形成される、請求項１記載のセラミックエンベロープ装
置。
【請求項１６】前記プラグは段階的に又は滑らかに増
大する熱膨張係数を有する螺旋状に巻かれたテープから
ディスク状に形成される、請求項１記載のセラミックエ
ンベロープ装置。
【請求項１７】部分の数は無限である、つまり熱膨脹
係数は滑らかに変化する、請求項１記載のセラミックエ
ンベロープ装置。
【請求項１８】請求項１記載のセラミックエンベロー
プを有するランプ。
【請求項１９】プラグはテープ鋳型技術又は積層技術
又はスプレイ技術によってつくられる、サーメットプラ
グ製造の方法。