KR100275168B1 - 저압방전등 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저압방전등 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 저압방전 등의 전극코일은 바람직하게 어느 첨가제를 더이상 포함하지 않는 탄산바륨의 방출체 페이스트에 의하여 활성화된다. 이것은 저압방전등의 저온시동 능력을 개선시킨다.

Description

저압방전등 및 제조방법
본 발명은 방전통로를 통과하도록 배치된 이중코일의 막대형 텅스텐 코일이며 전자방출체를 포함하는 두개의 전극과 거기에 가스가 충만하게 담겨있는 이온화 충전제를 포함하는 방전 엔벌로우프(envelope)를 가진 저압방전등 및 그 제조방법에 관한 것이다.
방전통로를 통과하도록 배치된 이중코일이고, 막대형 텅스텐 코일이며 전자 방출체를 포함하는 두개의 전극과 거기에 가스가 충만하게 담겨있는 이온화 충전제를 포함하는 방전 엔벌로우프를 가진 전압방전등과 같은 등은 예를 들어 “산화물 음극” 제2권, 지. 헤르만 및 에스바제너, 요한 임프로지우스 바르트 출판사, 라이프 치히, 2판(1950), 페이지 137-139에 공지되어 있다. 여기에 기술된 등은 그 전극 코일이 탄산바듐과 탄산스트론튬의 혼합물로 활성화되는 형광등이다. 상기 서적(페이지 25-33)의 저자에 따르면, 탄산바륨과 탄산스트론튬의 동일 비율 혼합물은 페이스트(paste)로 코팅된 전극의 활성시에 최적의 방출값을 제공한다고 한다. 그들은 또한 약 10%의 탄산칼슘이 탄산바륨 및 탄산스트론튬의 동일 몰 혼합물에 가산될 때 전극 활성시에 양호한 방출값에 도달한다고 했다. 전극이 활성화될 때, 탄산염은 대응 금속산화물로 변환된다. 상기 서적에 인용된 방출체 조성물은 저온시동될 수 있는 저압방전등, 즉 전극코일을 예열하지 않고, 시동될 수 있는 저압 방전등에 적당하다.
상기 전극코일은 등에 에너지가 가해지는 형광등의 저온 시동시에, 즉 초기 점화시에, 상당히 높게 부하가 가해진다. 먼저, 전극코일이 강한 이온충격을 받게되는 글로 현상이 전극에 열을 발생시키고 전극코일위의 열점(hot-spot) 또는 방전점을 형성시켜서, 아크방전에 전이가 발생한다. 상기 이온충돌은 전극재료 및 방출체 재료의 스퍼터링(sputtering)에 의해 전극코일에 손상이 발생한다. 이러한 스퍼터링 재료는 방전 엔벌로우프의 내부벽위에 증착 또는 침전되어, 방전 엔벌로우프의 끝부분에 원하지 않는 흑화현상을 발생시킨다. 그 이외에, 확산된 글로 현상은 전극코일의 파손을 앞당길 수 있으며, 따라서 형광등의 수명을 감소시킨다.
따라서 본 발명의 목적은 저온시동 특성을 개선시킨 저압방전등과 그러한 등을 만드는 방법을 제공하는 것이다. 이러한 목적은, 본 발명에 따른, 제1항의 특징 및 제3항의 방법에 의하여 성취된다. 특히 바람직한 본 발명의 실시예는 종속항에 기술되어 있다.
순수 탄산바륨으로 만들어진 방출체 페이스트가 형광등에서 막대형 전극 코일로 이용되는 실험은, 놀랍게도, 상기 인용서적 “산화물음극”의 표준 방출체를 사용하는 전극과 비교했을 때, 전극활성후에 형광등이 실제적으로 저온시동 특성이 개선되는 것을 나타내었다. 소량의 금속바륨을 가진 순수 탄산바륨은 이전에 사용된 표준방출체보다 텅스텐 전극코일에 더 잘 부착되며 등을 동작시키는 전자방출에 의해 전자를 충분히 더 잘 제공하여, 본 발명의 저압방전등은 전극코일에 손상을 발생시키지 않고, 또한 방전 엔벌로우프에 어떤 흑화현상을 발생시키지 않고 10,000 온-오프 스위칭 싸이클 이상의 싸이클을 가질 수 있다. 상기 실험은 또한 본 발명의 저압방전등의 전자방출은 방출페이스트에 탄산스트론튬을 첨가함으로써 개선될 수 있다는 것을 보여준다. 그러나, 반복 스위칭 싸이클에 대한 내성이 감소하고, 방전 엔벌로우프의 흑화현상이 증가하는데, 왜냐하면 방출체 재료에 스퍼터링이 증가하기 때문이다 탄산바륨으로된 방출체 페이스트내에 약 20몰%의 탄산 스트론튬은 등에 대하여 충분한 저온시동능력을 얻을 수 있는 상한치인 것을 알 수 있다. 특히 양호한 결과는, 탄산바륨의 발광체 페이스트내의 탄산스트론튬의 퍼센트가 약 5몰% 까지 일때만, 얻을 수 있다. 제조공정에서, 방출체 페이스트에 출발물질을 형성하는 순수 탄산바륨은, 바람직하게, 3㎛ 및 8㎛ 사이의 평균 입자사이즈를 가진다.
본 발명은 이하에 바람직한 실시예에 의하여 보다 상세하게 설명된다.
실시예는 가늘고 긴 형광등에 대한 것이다. 등은 가늘고 긴 튜브형 방전 엔벌로우프를 가지며, 이것은 단면으로는, 원형-실린더형이다. 등의 직경은 약 26mm이고; 등의 길이는 0.6m 와 1.5m 사이에서 변경될 수 있다. 텅스텐선의 이중코일인 막대형 전극코일을 포함하는 전극설치부는 방전 엔벌로우프의 끝부분에서 용융밀봉 된다. 막대형 전극코일은 전극사이의 방전통로에 대하여 횡단하도록 배치된다. 튜브형 엔벌로우프의 내부는 인광물질로 코팅된다. 형광등의 방전 엔벌로우프에 담겨진 이온화 충전제는 수은증기 및 비활성기체 혼합물을 포함한다. 전극코일은 산화바륨 방출체로 코팅되며, 활성프로세스 동안 금속바륨이 초과 생성된다.
본 발명의 저압방전등을 만드는 방법, 특히, 전자방출체를 제조하는 방법을 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 형광등의 방전 엔벌로우프는, 유리튜브에 코팅된 인광물질을 남겨놓기 위하여, 그 내부에 현탁액으로 코팅된 유리튜브로 만들어진다. 엔벌로우프를 가열한 후에, 결합체는 현탁액에서 제거되며, 발광체 페이스트로 코팅된 코일을 포함하는 전극설치부는 방전 엔벌로우프의 끝부분으로 들어가며 거기서 용융밀봉된다. 불순물이 방전 엔벌로우프에서 제거되는 다음 펌핑공정중에, 전극은 동시에 활성화된다. 따라서, 크립톤, 알곤 및 수은을 포함하는 이온화 충전제는 방전 엔벌로우프에 유입되며, 그후에 배기튜브는 가스가 충만하도록 밀폐된다. 두 전극 설치부는 각각 그 전류공급 리드가 유리스템(stem)에서 용융 밀봉되는 텅스텐으로된 이중코일인 막대형 전극코일로 구성된다. 탄산바륨으로된 방출체 페이스트는 전극코일 위에 제공된다. 전극활성중에, 탄산바륨은 작은양의 금속바륨을 포함하는 산화바륨으로 변환된다.
전자방출체는 질산바륨 및 타르타르산업, 바람직하게는 타르타르산칼륨 나트륨과 같은 시동재료를 이용하여, 침전장치에서 만들어지며, 그로부터, 글로잉 온도로 가열한 후 탄산바륨이 얻어진다. 탄산바륨은 건조되어 아세트산 부틸 및 니트로셀룰로오스와 함께 연마된다. 그라인딩 및 밀링은 현탁액에서 탄산바륨 가루의 평균입자 사이즈가 약 5㎛ 일때까지 수행된다. 현탁액은 약 80% BaCO3, 18% 아세트산부틸 및 2% 니트로셀룰로오스(모두 중량 퍼센트임)로 형성된다. 전극 설치부를 방전 엔벌로우프로 용융시키기전에, 전극코일은, 방출체 페이스트 또는 전극코일을 현탁액 속으로 담금으로써 현탁액으로 코팅될 수 있다.
방출체 페이스트로 코팅된 전극코일을 활성화시키기 위하여, 전극코일에는 약 10-40초 동안 전류가 인가되어 800℃ 이상의 온도가 가열된다. 이것은 결합체는 태워 없애버리며, 탄산 바륨은 산화바륨으로 변환되도록 한다.
또한, 활성화 공정에서, 소량의 산화바륨은 금속바륨으로 감소된다. 금속 바륨은 반도체 산화바륨의 전기전도성을 증가시키고 산화바륨 방출체의 전자방출에 실제적으로 영향을 준다.
여러 가지 변경 및 개선이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 탄산바륨만 사용하기보다는, 탄산바륨 및 0 과 5몰%의 탄산스트론튬으로 형성된 혼합 탄산염이 방출체 페이스트를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 전자코일의 활성 후에, 전자 방출체는, 산화바륨 및 산화스트론튬, 및 금속스트론튬과 마찬가지로 약 0.05물%의 금속바륨인 미량의 혼합산화물일 수 있다. 전자방출체에서 산화스트롬튬에 대한 산화바륨의 관계는 방출체 페이스트에서 산화스트론튬에 대한 바륨의 관계와 정확하게 동일하다. 방출체는 상기 실시예의 형광등에 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 나트륨 고압등과 마찬가지로, 많은 상용 전압방전등에 이용될 수 있다. 다른 용매 또는 현탁액 및 결합제 시스템이 이용될 수 있는데; 예를 들면, 수성현탁액이 또한 적당하다.

Claims (4)

  1. 방전통로에 대하여 횡단하도록 배치된 이중코일인, 막대형 텅스텐 코일이며, 전자방출체를 포함하는 두개의 전극 및 가스가 충만하게 담겨있는 이온화 충전제를 포함하는 방전 엔벌로우프를 가진 저압방전등에 있어서, 상기 전자방출체는 산화 바륨과 소량의 금속바륨으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저압방전등.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자방출체는 산화바륨 및 약 20몰% 까지의 산화스트 론튬 및 소량의 금속바륨 및/또는 금속스트론튬으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저압방전등.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 전자방출체는 산화바륨 및 5몰% 까지의 산화스트론튬 및 소량의 금속바륨 및/또는 금속 스트론튬으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저압방전등.
  4. 전자방출체가 제공되는 전극코일이, - 질산바륨 및 타르타르산염 그리고, 선택적으로, 질산 스트론튬으로된 출발 물질로부터 침전장치에서, 선택적으로 0-20몰%의 탄산스트론튬과 함께 탄산 바륨을 제조하는 단계; - 탄산바륨 또는 탄산혼합물을 건조시키고 상기 탄산염 또는 혼합물을 분쇄하는 단계; - 약 80부의 탄산바륨 또는 혼합탄산염, 18부의 아세트산부틸 및 2부의 니트로셀룰로오스로 구성된 방출체 페이스트를 제조하는 단계; - 전극코일에 방출체 페이스트를 부착하는 단계; - 전극설치부를 방전 엔벌로우프로 용융밀봉시키는 단계; - 결합체를 태워 없애고, 산화바륨을 풍부하게 하고 금속바륨을 형성하도록 상기 방출체에서 산소를 제거함으로서 탄산바륨을 산화바륨 및 금속 바륨으로 변환시키고, 이온화충전제를 방전 엔벌로우프에 넣고 방전 엔벌로우프를 밀봉시켜서 방전 엔벌로우프를 진공화시키는 단계; 및 코팅된 전극 코일을 활성화시키는 단계에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제2항에 따른 저압방전등을 제조하는 방법.
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