JP5406028B2 - メタルハライドランプ - Google Patents

Description

本発明は、セラミック放電容器及び２つの電極を有するメタルハライドランプであって、前記放電容器は、少なくともメタルハライドを有するイオン化ガス充填剤と、それぞれの前記電極に接続されている２つの電流リードスルー導体と、これを介して前記それぞれの電流リードスルー導体が前記放電容器の外部に出ている封止材料による封止とを含む放電ボリュームを封入している、メタルハライドランプに関する。

メタルハライドランプは、従来技術において知られており、例えば、欧州特許第２１５５２４号、欧州特許第５８７２３８号、国際特許出願第０５／０８８６７５号及び国際特許出願第０６／０４６１７５号に記載されている。このようなランプは、高い圧力の下で動作すると共に、例えば、ＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）、ＴｌＩ（ヨウ化タリウム）、ＣａＩ_２（ヨウ化カルシウム）及びＲＥＩ_３のようなイオン化ガス充填剤を有している。ＲＥＩ_３とは、希土類ヨウ化物を呼ぶものである。メタルハライドランプのための特徴的な希土類ヨウ化物は、ＣｅＩ_３、ＰｒＩ_３、ＮｄＩ_３、ＤｙＩ_３及びＬｕＩ_３（それぞれ、セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、ジスプロシウム及びヨウ化ルテチウム）である。

このようなランプ及びこれらの製造工程を最適化するために、産業界において、たゆまぬ努力がなされている。当該ランプの寿命及びエネルギ節約の見地と、当該ランプの製造工程に含まれるコストの軽減とが、研究されている項目である。

興味深い１つの項目は、当該ランプの寿命である。ランプの特性の実質的な変化を伴うことの無い、実質的に長い寿命が、望まれている。

興味深い他の項目は、例えば、前記製造工程におけるコストの軽減である。例えば、当該製造工程の封止ステップにおける加熱温度を下げることは、コスト節減の観点において興味深いものであり得る。メタルハライドランプの現在の製造工程において、前記ランプは、比較的高い温度において封止される。加熱時間及び／又は加熱温度の減少は、このような封止のステップを実施するのに使用される装置に対して有益なものであり得るが、当該ランプの寿命にも有益であり得る（クラック形成のリスクが少ない）。

更に、興味のある特定の項目は、前記封止の材料の熱膨張係数と電流リードスルー導体の材料及び／又は前記放電容器の材料との整合である。一般に、整合が良好であるほど、現代の、工業規模における大量のランプの製造工程において、ランプの寿命は長くなる及び／又はランプに欠陥のあるリスクが少なくなる。良好な整合は、クラック形成のリスクも軽減する。

更に他の興味のあることは、当該放電容器内の（上述のような）充填成分が前記封止材料と反応する可能性、及び／又は前記封止材料内の成分が前記放電容器内の充填成分に対して影響を与える可能性であり、この処理は、ランプの寿命及び／又はランプの特性の安定性に負の効果を生じ得る。

本発明の目的は、最先端技術のメタルハライドランプに関して好ましくは改善された特性を有する及び/又は改善された製造工程によって得られる代替的なメタルハライドランプを提供することにある。本発明の他の目的は、メタルハライドランプに、比較的低い温度及び／又は短い封止期間における封止の工程において利用されることができる封止材料による封止を提供することにある。本発明の更なる目的は、メタルハライドランプに前記放電容器内の充填剤の成分との低減された相互作用又は低減された有害な相互作用を有する封止材料による封止を提供することにある。

この目的のために、本発明は、セラミック放電容器及び２つの電極を有するメタルハライドランプであって、前記放電容器は、少なくともメタルハライドを有するイオン化ガス充填剤と、ぞれぞれの前記電極に接続されている２つの電流リードスルー導体と、ここを介して前記電流リードスルー導体の少なくとも１つが前記放電容器の外に出ている封止材料による封止とを有する放電ボリュームを封入している、メタルハライドランプであって、前記封止の封止材料は、酸化物の混合物及び／又は１つ以上の混合酸化物としてセリウム酸化物、アルミニウム酸化物（アルミナ）及びシリコン二酸化物（シリカ）を含んでいるセラミック封止材料を有している、メタルハライドランプを提供することにある。

前記電流リードスルー導体の両方が、好ましくは、前記放電容器に封止されている。従って、好適実施例において、本発明は、セラミック放電容器及び２つの電極を有するメタルハライドランプであって、少なくともメタルハライドを有するイオン化ガス充填剤と、それぞれの前記電極に接続されている２つの電流リードスルー導体と、これを介して前記電流リードスルー導体のそれぞれが前記放電容器の外側に出ている封止材料による封止とを含む放電ボリュームを封入しており、前記封止の前記封止材料は、酸化物の混合物及び／又は１つ以上の混合酸化物としてセリウム酸化物、アルミニウム酸化物（アルミナ）及びシリコン二酸化物（シリカ）を含んでいるセラミック封止材料を有している、メタルハライドランプを提供する。

代替的なランプを提供する前記有利な点に加えて、本発明による封止を備えるランプは、比較的低い温度、例えば、米国特許第４０７６９９１号及び欧州特許第０５８７２３８号に記載されているような、ジスプロシウム酸化物、アルミニウム酸化物及びシリコン二酸化物に基づく最先端の封止よりも低い温度において溶融する材料の組み合わせから成るにも拘わらず、良好な特性を有するという有利な点を持っている。従って、有利には、前記封止の期間又は前記封止の温度は、減少されることができ、これにより(炉のような)費用及び材料を節約し、従って、前記ランプの製造工程におけるクラックの形成のリスクを大幅に低減する。更に有利な点は、前記封止の封止材料は、前記ランプ内の（即ち、前記ランプの放電容器内の）充填剤成分との相互作用又は有害な相互作用を減少し、この結果、寿命の間のより安定な光技術的特性が、提供される。

側面図において本発明によるランプの実施例を模式的に描いている。 図１のランプの放電容器の実施例を、より詳細に模式的に描いている。 代替的には整形された放電容器を持つ実施例を模式的に描いている。 セラミック封止材料のための酸化物の実際に使用できる範囲を模式的に描いている。

本発明の実施例は、以下で、例としてのみ、添付図面を参照して説明される。当該図面における対応している符号は、対応している部分を示している。

本発明のランプは、図１乃至３を参照して記載されており、前記放電容器が模式的に描かれており、前記電流リードスルー導体が、それぞれ２つの封止によって封止されている。しかしながら、本発明は、このような実施例に限定されるものではない。電流リードスルー導体が、例えば、前記放電容器に直接的に焼結されるような、セラミック封止材料によるものではない気密な態様で前記放電容器に接続されているランプが、従来技術において知られている。他の前記電流リードスルー導体は、封止材料による封止によって封止されている。従って、前記電流リードスルー導体の少なくとも一方は、上述した本発明の封止によって前記放電容器に封止されている。本明細書における実施例は、本発明による放電容器への前記電流リードスルー導体の封止材料による１つ又は２つの封止を持つ放電容器を有している。更に、少なくとも１つの封止を持っている放電容器の場合、前記少なくとも１つの封止の材料が、本発明による材料である、即ち上述の酸化物、つまり、酸化物の混合物及び／又は１つ以上の混合酸化物としてセリウム酸化物、アルミニウム酸化物及びシリコン二酸化物を有していることが当てはまる。従って、実施例において、「前記封止の封止材料」なる語句は、「少なくとも１つの前記封止の封止材料」をも言っているものである。

図１乃至３を参照すると、イオン化充填剤を含む放電空間１１を封入しているセラミック壁３１を持つ放電容器３を備えている本発明によるメタルハライドランプ１の実施例（縮尺で描かれているわけではない）が、提供されている。前記イオン化充填剤は、例えば、ＮａＩ、ＴｌＩ、ＣａＩ_２及びＲＥＩ_３（希土類ヨウ化）を含み得る。ＲＥＩ_３とは、ＣｅＩ_３、ＰｒＩ_３、ＮｄＩ_３、ＤｙＩ_３、ＨｏＩ_３、ＴｍＩ_３、及びＬｕＩ_３のような希土類ヨウ化物を称しているが、Ｙ（イットリウム）ヨウ化物も含むものである。２つ以上の希土類ヨウ化物の組み合わせも、利用され得る。前記イオン化充填剤は、好ましくは、希土類ハロゲン化合物として、少なくともセリウムハロゲン化合物（例えば、ＣｅＩ_３）を有している。更に、放電空間１１は、Ｈｇ（水銀）及びＡｒ（アルゴン）又はＸｅ（キセノン）のようなスタータガスを含み得る。前記イオン化充填剤は、ＮａＩ、ＴｌＩ及びＣａＩ_２を有する充填剤のような、希土類自由イオン化充填剤も有している。このような充填剤は、従来技術において知られているものであり、本発明は、これらのイオン化充填剤に限定されるものではなく、他の充填剤も、利用され得る。ランプ１は、高輝度放電ランプである。

相互距離ＥＡにおける先端部４ｂ、５ｂを有する２つの電極４、５（例えば、タングステン電極）が、これらの間の放電経路を規定するように、放電空間１１内に配されている。前記放電容器は、少なくとも距離ＥＡに亘って内径Ｄを有している。各電極４、５は、放電容器壁３１と電極の先端部４ｂ、５ｂとの間の先端から下部までの距離を形成している長さに亘って、放電容器３内で延在している。放電容器３は、狭い介在空間を有して放電容器３内に位置決めされている電極４、５の一方への電流リードスルー導体２０、２１（それぞれ、以下により詳細に説明されている、構成要素４０、４１、５０、５１を一般的に含んでいる）を囲んでいるセラミック突出プラグ３４、３５であって、放電空間１１から離れている端部に形成されている溶融セラミック接続部として、封止１０によって気密な態様でこの導体に接続されているセラミック突出プラグ３４、３５によって閉じられている。

前記放電容器は、一方の端部にランプ口金２を備えている外側バルブ１１０によって包囲されている。放電は、ランプが動作している場合、電極４、５間に延在する。電極４は、電流導体８を介してランプ口金２の一部を形成している第１の電気接触に接続されている。電極５は、電流導体９を介してランプ口金２の一部を形成している第２の電気接触に接続されている。

前記放電容器は、図２により詳細に示されており、セラミック壁３１を有しており、概ね、何れかの端部において、焼結接続部Ｓによって、円筒状部分において気密な態様で固定されているそれぞれのセラミック突出プラグ３４、３５によって結合されている内径Ｄを有する円筒状部分から形成されている。各セラミック突出プラグ３４、３５は、それぞれ先端部４ｂ、５ｂを備えている電極ロッド４ａ、５ａを持っている関連する電極４、５の電流リードスルー導体２０、２１を狭く囲っている。電流リードスルー導体２０、２１は、放電容器３に入っている。各電流リードスルー導体２０、２１は、例えば、Ｍｏ−Ａ１_２Ｏ_３サーメットの形態におけるハロゲン化合物−抵抗部４１、５１と、封止１０によって気密な態様で、それぞれの端部プラグ３４、３５に固定されている部分４０、５０とを有している。封止１０は、Ｍｏサーメット４１、５１上を、或る距離（例えば、約１乃至５ｍｍ）に亘って延在している（封止の間、セラミック封止材料が、それぞれ端部プラグプラグ３４、３５に浸透する）。部分４１、５１が、Ａ１_２Ｏ_３サーメットの代わりに代替的な態様において形成されることも可能である。他の可能な構造は、例えば、欧州特許第０５８７２３８号から知られており、特に、Ｍｏコイルからロッドまでの配置が、記載されている。部分４０、５０は、膨張係数が、端部プラグ３４、３５の膨張係数よりも非常に良好である金属から作られる。ニオブ（Ｎｂ）が、この材料がセラミック放電容器３の熱膨張係数に対応している熱膨張係数を有しているため、選択される。

図３は、本発明によるランプの更に好適な実施例を示している。図１及び図２に示されているものに対応しているランプの部分は、同じ符号によって示されている。放電容器３は、放電空間１１を囲んでいる整形された壁３０を有している。示されている例において、整形された壁３０は、長円面を形成している。上述の実施例と比較して(図２も参照)、壁３０は、１つのエンティティであり、即ち壁３１及びそれぞれの端部プラグ３４、３５（図２に別個の部分として示されている）を有している。このような放電容器３の特定の実施例は、国際特許出願公開第０６/０４６１７５号においてより詳細に記載されており、参照によって本明細書に組み込まれる。例えば、回転楕円面のような、他の形状も、代替的には可能である。

従って、図１乃至３に示されているランプは、セラミック放電容器、即ちセラミックの壁を有する放電容器を有しており、前記セラミックの壁とは、単結晶サファイア、及び高密度に焼結された多結晶アルミナ（ＰＣＡとしても知られている）、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）及びＹＯＸ（イットリウムアルミニウム酸化物）のような、半透明結晶金属酸化物、又はＡｌＮのような半透明金属酸化物の壁を意味するものと理解されるべきである。最先端の技術において、これらのセラミックは、半透明の放電容器の壁を形成するのによく適している。

当業者に知られているように、この分野における封止は、通常、セラミック封止材料を有しており、例えば、米国特許第４０７６９９１号、欧州特許第０５８７２３８号を参照されたい。このようなセラミック封止材料は、一般に、酸化物の混合物に基づくものであり、前記酸化物は、環状の形態における製品に加圧される及び焼結されている。フリット環の製造及び封止の方法は、当業者に知られている。

前記封止材料を形成するのに使用される酸化物(下記参照)は、好ましくは成形剤(binder)と混合され、上述の環のような、所望の形状にプレス成形される。前記形状は、一般に、本明細書において更に「環」と示される。前記環は、前記環を(予め)焼結し、容易に取り扱われることができる環を提供するように、一般に、熱処理にさらされる。焼結は、当業者に知られている方法によって実施される。焼結は、好ましくは、約１３００℃の温度まで、より好ましくは約４００℃よりも高く、更により好ましくは約１０００℃まで実施される。このことは、予めの焼結、及び焼結を含む、２つ又は複数の工程であり得る。次いで、当該製品は、冷却され、準備の整った前記フリットの環が得られる。前記準備の整ったフリット環は、好ましくは１６００℃よりも低い融点、更に好ましくは１５００℃よりも低い融点、更により好ましくは約１４００℃又は約１３５０℃よりも低い融点を持つ組み合わせと焼結酸化物との組み合わせを有する。比較できる最先端技術のフリット環、特に、ジスプロシウム、アルミナ及びシリカに基づくフリット環は、より高い融点を有する。従って、封止１０を提供するために放電容器３に利用するためのフリット環は、有利には、特に、類似の酸化物混合物（例えば、Ｄｙ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２及びＡｌ_２Ｏ_３）に基づく従来技術のフィリット環と比較された場合、欧州特許第０５８７２３８号及び米国特許第４０７６９９１号に記載されている合成物に基づいているフリット環のような、最先端技術のフリット環よりも低い溶融温度を有する。

前記準備の整ったフリット環は、電流リードスルー導体２０、２１を放電容器３に密閉して封止するように封止を形成するのに使用される。封止１０は、突出端部プラグ３４、３５の前記外側端部上に取り付けられていると共に電流リードスルー導体２０、２１の周りに配されている前記フリット環を前記封止材料が溶融して溶融セラミック接続部が形成される温度まで加熱することにより適用される。一般に、電流リードスルー導体２０、２１の一方が、先ず、セラミック突出プラグ３４、３５内に挿入される。次いで、前記フリット環が加熱され（封止され）、前記少なくとも部分的に液体の（液化されている）材料が、それぞれのセラミック突出プラグ３４、３５に少なくとも部分的に浸透し、電流リードスルー導体が配される（図２も参照）。この結果、封止１０が設けられる。その後、放電容器３が冷却され、充填剤の成分で満たされ、他方の前記電流リードスルー導体が、他方の前記セラミック突出プラグ内に配され、前記第１の電流リードスルー導体と同じ仕方において、セラミック封止材料によって封止される。セラミック封止材料によって封止１０を形成する工程は、好ましくは、約１３００℃と１６００℃との間の温度において実施される。このことは、酸化物の混合物及び／又は１つ以上の混合酸化物として形成された前記酸化物のフリット環の少なくとも一部が、一時的にこの温度に達することを意味している。酸化物の混合物及び／又は１つ以上の混合酸化物として形成された酸化物の組み合わせを前記封止工程の間に溶融する場合(即ち前記フリットを溶融する場合)に高品質の封止が得られ、この結果、(前記放電容器のセラミック材料上における)良好な流れの振る舞いが生じ、従って、前項封止工程の間にクラックを形成するリスクが大いに軽減され、従って、結果として、ほとんどクラックのない封止の遵守を生じることが明らかになっている。

加圧及び焼結の後であるが封止の前（即ち、前記材料を溶融し、放電容器３を密閉する前）に得られる前記環は、本明細書において、「フリット」又は「フリット環」と示される。従って、前記環を放電容器３上に配し、外側からの前記放電容器の溶融及びこれによる封止の後、放電容器３においてられる産物が、封止１０として示される。従って、放電容器３に提供される封止１０の封止材料も、「封止ガラス」、「セラミック封止」、「セラミック封止フリット」等と示される。

前記フリット環のための材料は、以下でより詳細に記載される。

酸化物の封止材料の組み合わせのための材料（従って、即ち前記フリットのための出発材料も）は、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物及びシリコン二酸化物、及び/又はこれらに基づく酸化物である。

ここで使用されるアルミニウム酸化物は、好ましくはα−アルミナである。ここで使用されるシリコン二酸化物は、好ましくはＳｉＯ_２（好ましくはα−石英（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｒｅｆｏｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄａｔａ（ＩＣＤＤ）による六方晶系のもの３３−１１６１））である。ＳｉＯ_２の材料の一部（前記酸化物の総重量に対して、約１乃至５重量％）が、Ｂ_２Ｏ_３と交換されることもできる。酸化物の組み合わせは、酸化物の混合物及び／又は１つ以上の混合酸化物として形成されることができる。従って、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物及びシリコン二酸化物の代わりに又はこれらに加えて、混合酸化物が使用されることもできる。好適実施例において、前記セラミック封止材料は、Ｃｅ_２Ｓｉ_２Ｏ_７（即ちＣｅ_２Ｏ_３．２ＳｉＯ_２）（好ましくは正方晶系のもの（ＩＣＤＤ４８−１５８８））、及びＡｌ_２Ｏ_３を有しており、即ち出発材料として、Ｃｅ_２Ｓｉ_２Ｏ_７及びＡｌ_２Ｏ_３が、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物及びシリコン二酸化物の代わりに利用される。しかしながら、Ｃｅ_２Ｓｉ_２Ｏ_７及びＡｌ_２Ｏ_３及の混合物、並びにオプションでセリウム酸化物及びシリカも、使用されることができる。他の実施例において、他の混合酸化物が、単独で又はセリウム酸化物、アルミニウム酸化物及びシリカと組み合わせて、使用されることもできる。例えば、Ｃｅ_２ＳｉＯ_５（好ましくは単斜晶系のもの（ＩＣＤＤ４０−００３６））、Ｃｅ_２Ｓｉ_２Ｏ_７（上述を参照）、Ａｌ_６Ｓｉ_２Ｏ_１３（ムライト好ましくは斜方晶系のもの（ＩＣＤＤ１５−０７７６））及びＣｅＡｌＯ_３（好ましくは正方晶系のもの（ＩＣＤＤ４８−００５１））が利用されることもできる、従って、実施例において、前記セラミック封止材料は、１つ以上の混合酸化物を有している。このことは、封止１０の材料が１つ以上の混合酸化物を有し得ることを意味している。好適実施例において、セリウム酸化物及びシリカの代わりに、Ｃｅ_２Ｓｉ_２Ｏ_７が使用される。

更に、前記フリットを形成するための他の材料が、使用され得て、前記材料は、大気中での焼結の間、例えば、セリウム金属のような、酸化物を形成する。本明細書において「セリウム酸化物、アルミニウム酸化物及びシリコン二酸化物」なる語句は、例えば、Ｃｅ_２Ｓｉ_２Ｏ_７（及び／又は他の混合酸化物）及びＡｌ_２Ｏ_３の、混合物も称している。この材料及び使用される相対量（以下参照）は、以下に規定されているように個々の酸化物の相対量に基づくものである。

上述の酸化物に加えて、当業者にとって知られているように、成形剤も、出発材料の混合物に加えられることができる。焼結の間、前記成形剤は、(フリット環の形成の間)前記酸化物から実質的に除去されることができる。

前記フリットを形成する酸化物は、即ち前記成形剤の存在を考慮に入れずに、好ましくは、２５乃至６０重量％のＣｅ_２Ｏ_３、１２乃至６４重量％のＡｌ_２Ｏ_３及び３乃至５０重量％ＳｉＯ_２を有する。これらの範囲内で、適切な封止温度及び封止工程に関する流れの振る舞いが、得られる。更に好ましくは、前記酸化物は、３０乃至５７重量％のＣｅ_２Ｏ_３、２０乃至４８重量％のＡｌ_２Ｏ_３及び１０乃至２２重量％ＳｉＯ_２（図４も参照）を有する。このようなフリット合成物は、特に、好適な熱膨張の振る舞いを呈する。ここで、所与の重量パーセントは、後の段階でフリット環内に焼結され、次いで放電容器３上に封止される酸化物の総量に関している。前記重量パーセントは、オプションである成形剤の付加と独立である。混合酸化物は、基本の酸化物からなるものとして計算される。例えば、Ａｌ_６Ｓｉ_２Ｏ_１３は、３Ａｌ_２Ｏ_３＊２ＳｉＯ_２に関する。ここに示されている範囲内で、良好な封止を備えるランプ１が得られ、例えば、必要とされる寿命及び技術的な光特性を呈し、クラックの振る舞いは呈さない又は許容可能なものである等である。ここに規定されている範囲外では、この特性は、悪化する。

従って、本発明は、放電容器３を有するメタルハライドランプ１（高圧メタルハライドランプ１）であって、（ランプ１の）放電容器３が、封止材料によって放電容器３内に電流リードスルー導体２０、２１を密閉して封止するための封止１０(即ち、これらの電流リードスルー導体２０、２１、特にこれらの一部４０、５０の、放電容器３内、即ち端部プラグ３４、３５の端部開口内への封止)によって更に特徴付けられており、封止１０の封止材料が、上述のような酸化物の混合物及び／又は１つ以上の混合酸化物としてのセリウム酸化物、アルミニウム酸化物及びシリコン二酸化物を含んでいるセラミック封止材料を有している、メタルハライドランプ１（高圧メタルハライドランプ１）を提供する。

放電容器３は、少なくともメタルハライドを含んでいるイオン化塩混合物（イオン化ガス充填剤）を含んでいる。好適実施例において、前記メタルハライドは、１つ以上の希土類ハロゲン化合物を含んでおり、好ましくはセリウムハロゲン化合物を含んでおり、より好ましくはセリウムヨウ化物を含んでいる。特定の実施例において、イオン化ガス充填剤は、ＮａＩ、ＴｌＩ、ＣａＩ_２及びＲＥヨウ化物を有しており、ここでＲＥとは、Ｙを含む、希土類金属を有する群から選択された１つ以上の元素である。従って、ＲＥは、１つの元素によって又は２つ以上の元素の混合物によって形成されることができる。ＲＥは、好ましくは、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ及びＮｄを含む群から選択される。更に好ましくは、ＲＥは、Ｃｅ、Ｐｒ及びＮｄを含む群から選択される。特に良好な光技術特性と安定性とは、本明細書において記載されている封止１０によって封止されている放電容器３内の希土類充填剤成分としてのセリウムヨウ化物によって得られる。更に好適な実施例において、前記放電容器の前記メタルハライド充填剤は、如何なる希土類ハロゲン化合物も有さない。

メタルハライドランプ１の放電容器３は、好ましくは、半透明の焼結されたＡｌ_２Ｏ_３を有している。実施例において、前記セラミック封止材料は、２５乃至６０重量％のＣｅ_２Ｏ_３、１２乃至６４重量％のＡｌ_２Ｏ_３及び３乃至５０重量％のＳｉＯ_２を有しており、即ち前記封止は、酸化物の混合物及び／又は１つ以上の混合酸化物としてセリウム酸化物、アルミニウム酸化物及びシリコン二酸化物を有するセラミック封止材料を有している。

例
多数の封止材料合成物による実験が実施された。これらの溶融の振る舞い及びアルミナ上の流れが、研究された。更に、複数の前記合成物を有する複数のランプの実験が、実施された。図４は、これらの実験に基づくものである。幾つかの封止材料の合成物及びこれらによる実験は、以下により詳細に記載される。

混合物１は、５０．３：３１．３：１８．４の重量比のＣｅ_２Ｏ_３：Ａｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２から作られ、混合物２は、４３．６：４０．５：１５．９の重量比のＣｅ_２Ｏ_３：Ａｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２から作られ、混合物３は、５７．４：３５．６：７の重量比のＣｅ_２Ｏ_３：Ａｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２から作られた。これらの混合物を有するフリットは、従来技術において知られている方法によって作られた。放電容器３は、封止１０によって封止されており、封止１０は、約１３５０℃（混合物１）、１４００℃（混合物２）及び１７００℃（混合物３）の温度における酸化物１−３の混合物を含んでいるセラミック封止材料を有している。

例Ａ：
封止１０は、Ｍｏロッド及び/又はコイル又は（上述のような）サーメット４１、５１を有するリードスルー導体を備えるＰＣＡ端部プラグ３４、３５内の混合物１によって準備された。これらは、前記Ｍｏ又はサーメットを７ｍｍまで覆っている封止の封止材料による製造の間、初期クラックを示さなかった。ランプのスイッチングおいても、如何なるクラックも観察されなかった(温度差１１００℃)。このことは、前記封止材料の熱膨張係数と、前記封止材料が取り付けられる材料（即ち、電流リードスルー導体２０、２１及び前記放電容器３、特にセラミック壁３０/突出プラグ３４、３５）との良好な整合を示している。８００℃において、混合物１に基づく前記封止の少なくとも一部の熱膨張係数である約９．２５＊１０^−６/Ｋが、分かった。

例Ｂ：
ランプにおいて、混合物１がＭｏリードスルーを有するＰＣＡプラグ３４、３５の封止において使用された。ランプの動作中、前記封止は、約７５０℃の温度Ｔ_ｓｅａｌを有する。１０，０００時間のランプ寿命が、著しい消耗を示すことなく観測された。封止１０は、ＮａＩ、ＣｅＩ_３、ＴｌＩ_２、及びＣａＩ_２を含む塩充填剤（充填成分）と接触している。

例Ｃ：
溶融するまで温度を上昇させ、次いで、「フリット」が、２乃至５分間に亘って流れる温度Ｔ_ｆｌｏｗよりも低い〜１００℃の温度において後加熱することによって、混合物１及び２を有するＰＣＡ材料を封止する場合、純粋なＡｌ_２Ｏ_３が、前記封止内に形成される。有利には、化学的に非常に抵抗がある封止１０が、本発明のランプ１に得られることができる。前記溶融の振る舞いは非常に適切であり、Ｔ_ｆｌｏｗ（「フリット」が流れる温度）は、混合物１の場合に約１３５０℃であり、混合物２の場合に１４００℃である。

例Ｄ：
混合物３を含む封止材料による封止１０によるＰＣＡプラグ３４、３５におけるＮｂの封止は、１１００℃までの気相のヨウ素に耐えることができる。

本発明のランプ１の封止１０は、例えば、ＮａＩ及び希土類ヨウ素及びカルシウムヨウ素(特にＮａＩ、ＣａＩ_２、ＴｌＩ_２、及びＣｅＩ_３)のランプ充填剤によって、ランプを封止するのに使用されることができることが分かっている。Ｍｏ又はサーメットリードスルーを有するＰＣＡプラグを使用する場合、最良の封止１０は、０．９と１．１との間、特に１くらいのモル比のＣｅ：Ｓｉを有する封止材料によって得られる。この場合、前記封止材料は、前記溶融温度を極値まで上昇させることなく、高いＡｌ_２Ｏ_３含有量を有することができる。５２％重量までのＡｌ_２Ｏ_３が、可能であり、Ｔ_ｍｅｌｔは、１５００℃よりも低い。封止材料の酸化物の混合物を含むＤｙと比較しての利点は、類似のアルミニウム酸化物含有量における融点が、低いことである。

良好な結果が、（セリウム酸化物及びシリカに取って代わる）本発明による封止材料の成分としてのＣｅ_２Ｓｉ_２Ｏ_７によって得られた。有利には、前記混合酸化物（二酸化物）、（ここではＣｅ_２Ｓｉ_２Ｏ_７）が使用される場合、前記溶融温度は、単一の酸化物（即ち混合されていない酸化物）の封止材料の合成物の溶融温度に対して減少され得る。Ｃｅ_２Ｓｉ_２Ｏ_７が使用されている場合、前記溶融温度は、単一の酸化物ＳｉＯ_２及びＣｅ_２Ｏ_３の混合物に対して約５０から１００℃だけ低下される。

この実験に基づいて、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃｅ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２の封止セラミック材料に関して実際に使用できる領域（working area）は、図４の相図において規定されている。特に、良好な溶融の振る舞い及びＡｌ_２Ｏ_３上の良好な流れを示す合成物は、最大範囲（暗い範囲）による領域において見出される。特に、良好な熱膨張を示すと共に、Ｍｏコイル又はＡｌ_２Ｏ_３−Ｍｏサーメットとのリードスルーを備えるＡｌ_２Ｏ_３プラグ３４、３５を封止するに便利である合成物は、小さい領域(破線の領域)内に見出される。図４内に示されている領域の外側では、この性能は悪くなる。例えば、光技術的特性の安定性及び維持は、低下する。

従来のフィーチャを有する現代の最先端技術のランプと比較して、１つ以上の封止１０を備える本発明によるランプ１は、光技術的特性（色点）の維持及び安定性等に関して、類似の又は良好な振る舞いを示す。

上述の実施例は、本発明を限定するというよりも、むしろ説明するものであり、当業者であれば、添付請求項の範囲から逸脱することなく、多くの代替的な実施例を設計することができることを説明しているものであることに留意されたい。前記請求項において、括弧内に置かれた如何なる符号も、請求項を限定するようにみなしてはならない。「有する」という語は、請求項に記載されていない構成要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の構成要素は、複数のこのような構成要素を排除するものではない。

Claims (5)

1. イオン化ガス充填剤としてＮａＩ、ＴｌＩ、ＣａＩ_２及びＣｅＩ_３を有するセラミック放電容器及び２つの電極を有するメタルハライドランプであって、
   前記放電容器は、前記イオン化ガス充填剤と、それぞれの前記電極に接続されている２つの電流リードスルー導体と、これを介して前記電流リードスルー導体の少なくとも一方が前記放電容器の外側に出ている封止材料による封止とを含む、放電ボリュームを封入しており、
   前記封止材料は、酸化物の混合物及び／又は１つ以上の混合酸化物としてセリウム酸化物、アルミニウム酸化物及びシリコン二酸化物を含むセラミック封止材料を有し、
   前記セラミック封止材料が、２５乃至６０重量％のＣｅ _２ Ｏ _３ 、１２乃至６４重量％Ａｌ _２ Ｏ _３ 及び３乃至５０重量％のＳｉＯ _２ を有する、メタルハライドランプ。
2. 前記セラミック封止材料が、３０乃至５７重量％のＣｅ_２Ｏ_３、２０乃至４８重量％のＡｌ_２Ｏ_３及び１０乃至２２重量％のＳｉＯ_２を有している、請求項１に記載のメタルハライドランプ。
3. 前記セラミック封止材料が１つ以上の混合酸化物を有する、請求項１又は請求項２に記載のメタルハライドランプ。
4. 前記セラミック封止材料は、５０．３：３１．３：１８．４の重量比のＣｅ_２Ｏ_３：Ａｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２を有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のメタルハライドランプ。
5. 前記放電容器は半透明の焼結されたＡｌ_２Ｏ_３を有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載のメタルハライドランプ。

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