KR20070110075A - 고강도 방전 램프용의 매우 투명한 세라믹 아크튜브 - Google Patents

고강도 방전 램프용의 매우 투명한 세라믹 아크튜브 Download PDF

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KR20070110075A
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게리 알 알렌
빅터 케이 바가
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

본 발명은, 고강도 방전 램프에 사용하기 위한 세라믹 아크튜브에 관한 것이다. 이 아크튜브는 아크를 둘러싸는 세라믹 광 투과 튜브를 포함한다. 광 투과 튜브는, (a) 2.6mm 미만의 내부 직경, (b) 1.4mm 미만의 벽 두께, (c) 20 미크론을 초과하거나 5 미크론 미만인 평균 입자 크기, 또는 20%를 초과하는 RIT 및 (d) Ra 값이 100nm 미만인 내부 표면 또는 외부 표면으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개 이상의 특징을 갖는다. 이러한 특징은 아크 소스의 더 작은 겉보기 크기와 더 작은 광 산란을 일으켜서, 반사구에서 아크튜브의 성능을 향상시킨다.

Description

고강도 방전 램프용의 매우 투명한 세라믹 아크튜브{HIGHLY TRANSPARENT CERAMIC ARCTUBES FOR HIGH INTENSITY DISCHARGE LAMPS}
본 출원은, 그 내용이 본 명세서에 참고 문서로 포함되어 있는, 2005년 3월 9일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 제60/659,950호의 이점을 청구한다.
본 발명은 일반적으로 세라믹 아크튜브(arctube) 방전 램프에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 고강도 방전 램프용의 향상된 세라믹 아크튜브에 관한 것이다.
종래부터, 석영(quartz)은 고강도 방전(HID) 램프용 아크튜브를 제조하는데 사용된 재료였다. 석영은 1.46의 낮은 굴절률을 갖고, 일반적으로 매끈한 표면을 가지며, 광이 재료를 투과할 때 실질적으로 광을 산란시키지 않으면서 완전히 유리질이기 때문에, 석영은 아크의 매우 투명하고 왜곡되지 않은 영상을 투과시켜, 반사구(reflector lamp)에서 뛰어난 성능을 갖는다. 석영 아크튜브와 비교해서, 세라믹 아크튜브는, (a) 보다 높은 온도에서 작동해서, 증가된 효율, 더 나은 컬러, 더 좋은 성능을 가능케 하는 보다 높은 증기 압력을 생성하고, (b) 증가된 물리적 강도와 화학 부식에 대한 내성을 가져서, 보다 긴 작동 수명에 기여한다. 그러나, 세라믹은 석영에 비해서 열등한 광학 특성을 갖는데, 일반적인 광학 세라믹 알루미나와 이트륨-알루미늄 가닛(YAG)의 굴절률은 각각 1.77과 1.84로서, 아크튜브의 내부 표면과 외부 표면 모두에서 증가된 프레넬(Fresnel) 반사를 일으키고, 다결정 세라믹은 부분적으로 표면 거칠기 때문에 세라믹 표면으로부터 광 산란을 갖고, 잔류 다공성과 입자 경계 산란 때문에 한정된 부피 산란(volume scattering)을 갖는다. 종래 기술에는 다결정 알루미나(PCA)의 반투명성이 입자 크기에 크게 의존함이 알려져 있다.
세라믹 아크튜브가 자동차의 고강도 방전 램프와 같은 방전 램프에서 향상된 광학 성능(바람직하게는 석영 아크튜브와 동일한)을 제공할 수 있도록, 향상된 세라믹 아크튜브에 대한 필요성이 있다.
발명의 개시
고강도 방전 램프에 사용하기 위한 세라믹 아크튜브가 제공된다. 이 아크튜브는 세라믹 광 투과 튜브와 한 쌍의 이격된 전극을 포함한다. 광 투과 튜브는, (a) 2.6mm 미만의 내부 직경, (b) 1.4mm 미만의 벽 두께, (c) 20 미크론을 초과하거나 5 미크론 미만인 평균 입자 크기, 또는 20%를 초과하는 RIT (real in-line transmission) 및 (d) Ra 값이 100nm 미만인 내부 표면 또는 외부 표면으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개 이상의 특징을 갖는다.
도 1은, 본 발명에 기재된 반사구 또는 헤드 램프의 도식적 또는 개략적인 단면도이다.
도 2는, 본 발명에 기재된 세라믹 아크튜브의 부분적으로 개략적인 단면도이다.
도 3a는, 동일 시스템에서 석영 아크튜브 풀 빔 루멘의 비율로 도시된 아크튜브 직경과 아크튜브 벽 두께의 함수로서, 입자 크기가 25 미크론 이하인 전형적인 반투명 PCA 아크튜브를 구비한 헤드램프 시스템의 풀 빔 루멘의 등고선 그래프이다.
도 3b는, 동일 시스템에서 석영 아크튜브 MBCP의 비율로 도시된 아크튜브 직경과 아크튜브 벽 두께의 함수로서, PCA 아크튜브를 구비한 헤드램프 시스템의 MBCP의 등고선 그래프이다.
도 4는, 동일 시스템에서 석영 아크튜브 MBCP의 비율로 도시된 아크튜브 직경과 아크튜브 벽 두께의 함수로서, 연마된 YAG 아크튜브를 구비한 헤드램프 시스템의 MBCP의 등고선 그래프이다.
도 5는, 동일 시스템에서 석영 아크튜브 MBCP의 비율로 도시된 아크튜브 직경과 아크튜브 벽 두께의 함수로서, 연마된 PCA 아크튜브를 구비한 헤드램프 시스템의 MBCP의 등고선 그래프이다.
도 6은, 인라인 투과 대(對) PCA의 입자 크기에 대한 곡선이다.
도 7은, 동일 시스템에서 석영 아크튜브 MBCP의 비율로 도시된 아크튜브 직 경과 아크튜브 벽 두께의 함수로서, 평균 입자 크기가 50 미크론 이하인 PCA 아크튜브를 구비한 헤드램프 시스템의 MBCP의 등고선 그래프이다.
도 8은, 동일 시스템에서 석영 아크튜브 MBCP의 비율로 도시된 아크튜브 직경과 아크튜브 벽 두께의 함수로서, 연마된 사파이어 아크튜브를 구비한 헤드램프 시스템의 MBCP의 등고선 그래프이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 5 ~ 25 또는 5 내지 25와 같은 범위가 주어지면, 이는 적어도 5, 개별적이고 독립적으로, 25 이하인 것이 바람직함을 의미한다.
도 1에 관해서는, 반사구(reflector lamp) 또는 헤드램프(10)가 도시되어 있고, 이는, 포물선, 타원형, 자유형, 비영상 반사기 또는 이와 다른 임의의 광학 시스템일 수 있고 종래 기술에서 알려진 반사기(12)와, 유리 슈라우드(glass shroud)(16) 내에 있을 수 있는 세라믹 아크튜브(14)를 포함한다. 램프(10)는 또한 전류 전도체(18,20)를 포함하고, 전류 전도체는 전극(22,24)과 전기적으로 접속되어 있다. 전류 전도체(18)는 종래 방식으로 베이스에 연결된 리드 지지부(lead support)(26)의 구부러진 말단부에 고정되어 있다. 아크튜브(14)는, 원통형이 바람직하지만 양 말단이 개방되어 있는 임의의 가늘고 긴 모양의 중공관일 수 있는 세라믹 광 투과 튜브(28)를 포함하고, 상기 개구는 모두 원통형인 것이 바람직한 제 1 레그(30)와 제 2 레그(32)에 의해 적어도 부분적으로 충전되어 있다. 레그(30,32)는 세라믹일 수 있지만, 몰리브덴, 또는 이와 다른 내화 금속이나 이들 금속의 합금, 또는 서밋(cermet)과 같은 금속과 세라믹의 조합물과 같은 다른 재료일 수 있다. 전류 전도체(18,20)는 텅스텐, 몰리브덴, 니오븀 및/또는 종래 기술에 알려진 이와 다른 재료로 제조된 부분을 가질 수 있다. 도 1은 개략적이고, 광 투과 튜브(28)에 관한 것 외에, 종래의 알려져 있는 반사구, 슈라우드, 세라믹 아크튜브, 및 그 내용이 본 명세서에 참조 문서로 포함된 US 2005/0007020 A1, US 2004/0174121 A1, US 5,998,915, US 2004/0108814 A1, US 6,404,129 B1 및 WO 2004/051700 A2에 알려져 있는 것과 같은 관련 구조를 예시한다. 레그(30,32)와 전류 전도체(18,20)는 재료, 부품, 구조 및 배열이 서로 다를 수 있고, 추가 부품과 특징을 포함할 수 있으며, 서로 다른 방식으로 밀봉될 수 있는데, 이는 모두 종래 기술에 알려져 있다. 예를 들어, 레그(30,32)는 몰리브덴으로 만들어지거나 (US 2005/0007020 A1의 도 3 참조), 몰리브덴 파이프를 포함할 수 있다 (US 2005/0007020 A1의 도 7, 9 및 13 참조). 본 발명은 튜브(28)와, 그 직경, 두께, 세라믹 재료 및 표면 평탄도에 관한 것이다.
도 2의 세라믹 아크튜브(34)는 반사구(10)에 사용될 수 있다. 아크튜브(34)는 광 투과 튜브(28)에 대응하는 세라믹 광 투과 튜브(40), 제 1 레그(30)에 대응하는 제 1 레그(36), 제 2 레그(32)에 대응하는 제 2 레그(38), 전류 전도체(18,20)에 대응하는 전류 전도체(42,44), 및 전극(22,24)에 대응하는 전극(46,48)을 구비한다. 종래 기술에 알려진 바와 같이, 레그 안에 전류 전도체를 밀봉하기 위해서는 세라믹 밀봉 화합물(50)이 사용될 수 있다. 튜브(28과 40)는 다결정 알루미나(PCA); 또는 이트륨-알루미늄 가닛(YAG), 이트리아(yttria), 첨정석(spinel) 또는 AlON과 같이 밀도가 크고 일반적으로 등방성인 다결정 세라믹; 또는 사파이어 또는 단일 결정 YAG와 같은 단일 결정 세라믹이 바람직하다.
광 투과 튜브(28과 40)에 관해서, 작은 벽 두께와 작은 내부 직경은 산란의 양과 광원의 유효 크기를 각각 감소시키고, 이에 따라, 반사구의 발명된 세라믹 아크튜브의 성능을 향상시킨다. 광 투과 직경이 0.2mm 감소할 때마다, 자동차 헤드램프의 초점이 맞추어진 밝은 스폿 강도(focused bright spot intensity)는 표준 광학 시스템의 표준 석영 램프에 비해서 약 3%, 풀 빔 출력은 약 1% 향상된다. 도 3a와 3b는 표준 광학 시스템에서 석영 아크튜브와 비교해서 PCA 아크튜브에 대한 아크튜브 직경과 아크튜브 벽 두께의 관계를 보여준다. 튜브(28과 40)의 내부 직경은 열적 및 응력 디자인 고려에 의해 허용될 정도로 작아야만 하고, 3.0, 2.8, 2.6, 2.5, 2.4, 2.3, 2.2, 2.1, 2, 1.9, 1.8, 1.7, 1.6, 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1, 1mm 미만인 것이 바람직하고, 적어도 0.8, 0.9 또는 1mm인 것이 바람직하다.
튜브(28과 40)의 벽 두께는 열적 및 응력 설계를 고려하여 허용될 정도로 작아야만 하고, 튜브(28과 40)의 벽 두께는 1.5, 1.4, 1.3, 1.2, 1.1, 1, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3mm 미만인 것이 바람직하고, 적어도 0.25mm인 것이 바람직하다. 예를 들어, 아크 갭은 4.2mm이거나 종래 기술에서 알려진 이와 다른 거리일 수 있다. 더 작은 벽 두께와 내부 직경의 이점을 결합하면 (및/또는 본 명세서에 개시된 다른 개선 사항과 함께), (a) 빔의 주 펀치 영역(main punch area)에서 구동 빔에 대해 25m의 거리에서 20 룩스의 최소값을 요구하는, ECE 규정 제 98조 제 3항과 제 7항에 의해 정의된, 초점이 맞추어진 밝은 스폿 강도 (이후 상세한 설명과 청구범위에서는 "초점이 맞추어진 밝은 스폿 강도")와, (b) 전체 빔 출력, 즉, 유럽 ECE 규정 제 99조에 따른 표준 석영 HID 자동차 헤드램프인, 2.6mm 내부 직경, 1.8mm 벽 두께 및 4.2mm 아크 갭의 공칭 치수를 갖는 램프 모델 D2번과 비교해서, 헤드램프 시스템으로부터 도로에 방출된 총 루멘의 등가물(적어도 90%, 바람직하게는 적어도 92%, 94%, 95%, 96%, 98%, 99%, 또는 더욱 바람직하게는 100%)을 갖는 세라믹 아크튜브를 얻을 수 있다.
다결정 세라믹 재료는 잔여 다공성과 입자 경계로부터 나타날 수 있는 다수의 부피 산란 위치(volume scattering site)를 본질적으로 갖는다. 부피 산란 위치가 더 많을수록, 세라믹을 통한 아크의 영상 투과는 나빠지고, 이는 광학 시스템에서 세라믹 아크튜브의 성능에 유해하게 영향을 줄 것이다. 또한 종래 기술에는, 약 5 미크론 미만의 매우 작은 입자에 의해 PCA 투과가 증가하고, 단일 결정에 근접함에 따라 큰 입자에 의해 증가하는 것으로 알려져 있다. 최저의 PCA 투과는, 도 6 {투과 대(對) PCA에 대한 미크론 단위의 입자 크기의 곡선}에 도시된 약 5 내지 20 미크론의 입자 크기 범위에서 일어난다. 전형적으로, 반투명 PCA의 평균 입자 크기는 20 내지 40㎛이고, 개별적인 입자는 크기가 60㎛까지 변한다. PCA의 부피 산란은 평균 입자 크기가 20, 40, 50, 80, 100 또는 130㎛를 초과하거나 5미크론 미만인 세라믹을 사용해서 감소될 수 있다. 입자 크기가 증가함에 따라, 부피 산란 위치의 개수는 줄어들고, 입자 경계의 단면적은 감소하며, 세라믹의 벌크는 산란이 줄어들게 된다. 입자 크기가 더 작으면, 입자 경계에서 굴절 효과는 감소하고, 부피 산란은 줄어든다. 종래 기술에서는, 소결 온도(sintering temperature) 이하에서의 추가 열 처리, 또는 알루미나의 도펀트(dopant)를 변화시켜, 다결정 세라믹의 입자 크기가 증가할 수 있음이 잘 알려져 있다. 소결 온도에서의 추가 열 처리는, 크기 분포가 균일하고 과도한 입자 성장 없이, PCA의 평균 입자 크기를 25㎛에서 약 100 또는 130㎛로 증가시킨다. 도 7은 평균 입자 크기가 50㎛인 PCA 아크튜브의 MBCP 성능을 나타낸다. 이는, 도 3b와 비교해서, 초점이 맞추어진 밝은 스폿 강도에서 15%의 증가에 해당하고, 전형적인 헤드램프 반사기 시스템에서 ID = 2.0mm, 벽 두께 = 0.4mm인 PCA 튜브의 전형적인 경우에 대해 표준 PCA와 비교해서 자동차 헤드램프 빔 패턴 성능의 풀 빔 출력에서 5%의 증가에 해당한다. 평균 입자 크기는 또한 종래 기술에 알려진 여러 가공 기술에 의해 5 미크론 미만으로 생성될 수 있다. 튜브(28,40)에서 다결정 알루미나 PCA 세라믹의 입자 크기 또는 평균 입자 크기는 5 미크론 미만인 것이 바람직하고, 3 미크론 미만인 것이 더 바람직하며, 1 미크론 미만 또는 20 미크론을 초과하는 것이 더 바람직하고, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 미크론을 초과하는 것이 더 바람직하다.
YAG(이트륨-알루미늄 가닛), 첨정석(MgAl2O4), 또는 이트리아(Y2O3)와 같이, 등방성의 물성을 갖는 매우 조밀한 다결정 세라믹 아크튜브를 선택하면, 세라믹의 부피에서 산란을 또한 줄일 수 있고, 이에 따라, 아크튜브용으로 이러한 재료가 또한 사용될 수 있다. 알루미나에서, 부피 산란은, 랜덤하게 배향된 입자 구조에서 서로 다른 재료의 굴절률 결정학적 방향 사이의 광 복굴절에 의해 부분적으로 일어난다. 모든 방향에서 거의 일정하거나 일정한 굴절률을 갖는 세라믹 재료를 사용해서, 부피 산란의 이 원인을 감소시킬 수 있다. 고 밀도 세라믹이 제조되면, 다결정 YAG의 사용은 입자 크기가 조절된 PCA보다 전형적으로 산란을 감소시킨다. 이는 20%를 초과하는(바람직함) RIT(real in-line transmission) 측정을 생성할 수 있고, RIT는 입사광의 단색성 파장을 갖는 0.8mm의 샘플 두께에 대해 0.5°이하의 각 애퍼쳐에서 측정된다. 본 발명에 사용하기 위해 등방성 물성을 갖는, 바람직하게는 매우 조밀한 다결정 세라믹 아크튜브 재료의 RIT는, 20%를 초과하는 것이 바람직하고, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 또는 80%를 초과하는 것이 더 바람직하다. 헤드램프 장치에서 부피 산란이 적은 다결정 YAG를 사용하는 것의 증가된 이점은 도 4에 나타나 있고, 도 4는, 동일 시스템에서 석영 아크튜브 성능의 비율로서 헤드램프 시스템에서 다양한 치수의 연마된 YAG 아크튜브의 성능을 나타낸다.
단일 결정 세라믹 재료로 만들어진 아크튜브는 부피 산란 위치를 사실상 함유하지 않고, 완전하게 조밀하며, 입자 경계를 함유하지 않기 때문에, 광 투과 아크튜브 재료로 유용할 수 있다. 사파이어 또는 단일 결정 YAG와 같이 가시광을 투과하는 임의의 단일 결정 세라믹은 세라믹 광 투과 아크튜브 재료로 사용될 수 있다. 반투명 PCA 아크튜브보다 MBCP에서 20% 이하의 입자는 사파이어 세라믹 아크튜브를 사용해서 이루어질 수 있음이 밝혀졌다. 도 8은, 동일 시스템에서 석영 아크튜브 성능의 비율로서 헤드램프 시스템에서 다양한 치수의 연마된 사파이어 아크튜브의 MBCP 성능을 나타낸다.
광이 투과하는 튜브(28,40)의 표면 거칠기(내부 표면과 외부 표면)는, 세라믹의 다결정 하위구조(polycrystalline substructure)(표면에서 입자의 랜덤한 배향을 포함할 수 있는)와, 성형 및 가공에 의한 표면 형상 물품(surface figure artifact)에 의해 생기고, 표면 거칠기는 아크 영상을 왜곡하는 표면에서 광 산란을 일으킬 수 있으며 성능에 유해하다. 표면 거칠기는 Ra 값, 표면 형상의 높이의 산술적인 평균 측정값으로 기술될 수 있다. Ra 값을 감소시켜, 표면 거칠기를 감소시키고, 이에 따라 표면 산란을 감소시키고, 성능을 향상시키는 것이 바람직하다. 광이 아크튜브 밖으로 통과하는 세라믹 튜브(28과 40)의 내부와 외부 표면의 Ra 값은 500, 400, 300, 200, 150, 120, 110, 100, 80, 75, 70, 60, 50, 40, 30, 25, 20, 10, 또는 5nm인 것이 바람직하다. 표면 프로필로메트리 측정과 투과 측정은 서로 다른 표면 거칠기 레벨로, 연마된 YAG 디스크로부터 측정되었고, 이는 Ra 75nm 미만의 거칠기 레벨에서는 상당한 투과 손실(~10%)이 방지됨을 보여주었다. 이 측정은, Ra 0.78nm, 9.60nm, 68.11nm, 136.47nm 및 1171.17nm의 거칠기 레벨은 84.22%, 83.88%, 76.02%, 63.98% 및 1.18%의 투과율을 각각 가졌다. 광도 측정은 이를 입증하고, 내부와 외부 표면을 모두 Ra < 100nm로 연마하는 것은 수집 효율(collected efficiency), 즉 광학 시스템으로부터 수집된 광을 증가시킬 수 있음을 보여주고, 상기 광학 시스템은, Ra > 300nm의 연마되지 않은 표면에 비해 넓은 기하학적 크기 범위(wide etendue range)에서 5 내지 20% 만큼 아크튜브의 제한적인 기하학적 크기 측정 시스템(limiting etendue measurement system) 안으로 광의 초점을 맞추는 세라믹 아크튜브 내부에 표준 광원을 사용한다. 광학적인 레이트레이스 모델링(optical raytrace modeling)은, 향상이, 초점이 맞추어진 밝은 스폿 강도에서 5 내지 10%의 증가로 변환되고, 전형적인 헤드램프 반사기 시스템에서 ID = 2.0mm, 벽 두께 = 0.4mm인 PCA 튜브의 전형적인 경우에 자동차 HID 헤드램프 장치에 대해 풀 빔 출력에서 2 내지 4%의 증가로 변환됨을 보여준다. 도 5는, 표준 헤드램프 시스템에서 석영 아크튜브와 비교해서, 연마된 PCA 아크튜브의 MBCP 성능을 나타낸다.
튜브(28과 40)의 표면은 매끄럽게 되거나 연마될 수 있고, Ra 값은, 연마하고자 하는 표면과 강하게 접촉하게 되는 연마 입자를 이용하는 기계적인 연마, 또는 표면 결함을 용해하거나 제거할 수 있는 산이나 용매를 이용하는 화학적인 연마와 같이, 여러 기계적, 화학적, 및 이와 다른 연마 방법에 의해 감소될 수 있다. PCA와 같이 단단한 세라믹을 연마하는 유용한 기계적 연마 방법은, 가변 자기장을 이용해서 회전하는 용액에 부유되어 있는 연마용 자기 입자를 사용한다. 이것은 작거나 복잡한 모양의 내부 표면을 연마하는데 매우 유용한데, 이는 연마 입자를 표면과 접촉시키는 힘이 자기에 의해 가해지고, 외부의 물리적인 접촉은 필요하지 않기 때문이다. 종래 기술에 이러한 자기 연마가 알려져 있다 (Yamaguchi and Shinmura, "Study on a New Internal Finishing Process by the Application of Magnetic Abrasive Machining", Trans. Jpn, Soc. Mech, Eng., Vol. 60, No. 578, 1994 참조). 세라믹 아크튜브를 제조하기 위해 사용되는 세라믹 성형/가공 경로가 자유 표면을 사용하거나, 그렇지 않고 아크튜브의 내부 표면을 형성하기 위해 매우 매끄러운 표면을 사용하면, 세라믹 아크튜브의 내부 표면에는, 제조하는 동안 100nm 미만의 Ra가 부여될 수 있다. 이는, 세라믹 아크튜브의 외부 표면을 연마하기 위한 방법이 더 간단하고 적응성이 크기 때문에 유용하다.
본 발명의 세라믹 아크튜브는, 자동차 헤드램프, 또한, 비디오 프로젝션 램프, 의료용 램프, 디스플레이 조명, 광학 섬유, 조명, 또한 산란된 광이 바람직하지 않고, 잘 조절된 빔 패턴이 요구되는 이와 다른 장치, 또는 광학 시스템의 크기, 중량 또는 비용이 광원의 유효 크기의 감소에 의해 줄어들 수 있는 장치에 특히 유용하다.
본 발명은 바람직한 실시예에 관해서 기술되어 있지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 여러 변화가 이루어지고 본 발명의 구성요소와 동등한 구성요소가 치환될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 특별한 상황이나 재료를 본 발명의 교시에 적합하도록 하기 위해 많은 개량이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은, 이 발명을 실행하기 위해 계획된 최상의 양식으로 기재되어 있는 특별한 실시예에 한정되지 않지만, 본 발명은 첨부된 청구범위 내에 있는 모든 실시예를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (14)

  1. 고강도 방전 램프에 사용하기 위한 세라믹 아크튜브(arctube)로서,
    상기 아크튜브는 다결정 알루미나 세라믹 광 투과 튜브와 한 쌍의 이격된 전극을 포함하고, 상기 세라믹 광 투과 튜브는, (a) 2.6mm 미만의 내부 직경, (b) 1.4mm 미만의 벽 두께, (c) 20 미크론을 초과하거나 5 미크론 미만인 평균 입자 크기 및 (d) Ra 값이 100nm 미만인 내부 표면 또는 외부 표면으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개 이상의 특징을 갖는, 아크튜브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 투과 튜브는 상기 군으로부터 선택되는 3개 이상의 특징을 갖는, 아크튜브.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 투과 튜브는 상기 군 중 모두 4개의 특징을 갖는, 아크튜브.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크튜브는 상기 광 투과 튜브의 제 1 말단을 적어도 부분적으로 충전하는 제 1 레그(leg)와, 상기 광 투과 튜브의 제 2 말단을 적어도 부분적으로 충전하는 제 2 레그를 더 포함하는, 아크튜브.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크튜브는, 유럽 ECE 규정 제 99조에 따른 표준 석영 고강도 방전 자동차 헤드램프인, 2.6mm 내부 직경, 1.8mm 벽 두께 및 4.2mm 아크 갭의 공칭 치수를 갖는 램프 모델 D2번과 비교해서, 초점이 맞추어진 밝은 스폿 강도(focused bright spot intensity) 또는 전체 빔 출력(total beam output) 중 적어도 90%를 제공하는, 아크튜브.
  6. 제 1 항에 따른 아크튜브와 반사기를 포함하는 반사구(reflector lamp).
  7. 고강도 방전 램프에 사용하기 위한 세라믹 아크튜브로서,
    상기 아크튜브는 세라믹 광 투과 튜브와 한 쌍의 이격된 전극을 포함하고, 상기 세라믹 광 투과 튜브는 매우 조밀하고, 일반적으로 등방성인 다결정 세라믹으로 제조되어 있으며, 상기 세라믹 광 투과 튜브는, (a) 2.6mm 미만의 내부 직경, (b) 1.4mm 미만의 벽 두께, (c) 20%를 초과하는 RIT(real in-line transmission) 및 (d) Ra 값이 100nm 미만인 내부 표면 또는 외부 표면으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개 이상의 특징을 갖는, 아크튜브.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 세라믹 광 투과 튜브는 YAG, 이트리아(yttria), 첨정석(spinel) 또는 AlON으로 제조되는, 아크튜브.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 투과 튜브는 상기 군으로부터 선택된 3개 이상의 특징을 갖는, 아크튜브.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 투과 튜브는 상기 군 중 모두 4개의 특징을 갖는, 아크튜브.
  11. 고강도 방전 램프에 사용하기 위한 세라믹 아크튜브로서,
    상기 아크튜브는 세라믹 광 투과 튜브와 한 쌍의 이격된 전극을 포함하고, 상기 세라믹 광 투과 튜브는, (a) 2.6mm 미만의 내부 직경, (b) 1.4mm 미만의 벽 두께 및 (c) Ra 값이 100nm 미만인 내부 표면 또는 외부 표면으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2개 이상의 특징을 갖는, 아크튜브.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 세라믹 광 투과 튜브는 단일 결정의 세라믹 광 투과 튜브인, 아크튜브.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 단일 결정의 세라믹은 사파이어 또는 단일 결정의 YAG인, 아크튜브.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 투과 튜브는 상기 군 중 모두 3개의 특징을 갖는, 아크튜브.
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