KR100389998B1 - 방전램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 봉지부내에 배치된 글라스부재(1)나 지지부재(6)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있는 방전램프를 제공하는 것을 목적으로 하며, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 전극(31)을 가지는 발광부(11)과, 이 발광부(11)의 양쪽단에 형성된 봉지부(12)와, 이 봉지부(12)의 내부에 배치된 대체적으로 기둥형상인 글라스부재(1)와, 이 글라스부재(1)의 발광부측에 배치된 금속판(5)과, 이 금속판(5)에 고정됨과 동시에 상기 발광부(11)내로 연장되어, 그 선단부에서 상기 전극(31)과 연결되어 내부리이드(3)와, 상기 봉지부(12)로부터 바깥쪽으로 연장되는 외부리이드(4)와, 한쪽 단부에서 상기 금속판(5)에 접속됨과 동시에 상기 글라스부재(1)의 외부면에서 그 길이방향으로 연장되며 다른쪽 단부에서 상기 외부리이드(4)와 전기적으로 접속하는 도전박(2)과, 상기 글라스부재(1)와 상기 금속판(5) 사이에 끼워져서 당해 금속판(5)보다 그 두께가 작은 간막이부재(M)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전램프.

Description

방전램프

본 발명은 방전램프에 관한 것이다. 특히, 대전류용으로 적합한 고압 수은램프 또는 초고압 수은램프에 관한 것이다.

방전램프는 광화학 산업분야, 반도체 디바이스의 제조분야 등에서 널리 사용된다.

대전류용 고압 수은램프나 초고압 수은램프는 발광가스의 주성분이 되는 수은의 봉입량이 크기 때문에, 램프점등 중에는 발광관 내부의 압력이나 발광량은 매우 크다.

이 때문에, 램프의 봉입부에는 이와 같은 압력이나 발열에 견딜 수 있을 정도의 내열성 및 내압성이 요구된다.

이와 같은 이유로 인하여, 종래의 고압 수은램프나 초고압 수은램프는 발광관이 급전용 리이드와 직접 용착하여 봉지구조를 만드는 것이 아니라, 봉착용에 도전박을 사용하여 도전박과 급전용 리이드를 용착하는 소위 박밀봉구조가 채용된다.

제4도는 종래의 고압 수은램프의 박밀봉구조를 도시한다.

방전램프(이하, 「램프」라고도 한다)(10)는 발광부(10)와 그 양쪽단에 형성된 봉지부(12)로 이루어진다.

봉지부(12) 중에는 기둥형상의 글라스부재(1)가 배치되고, 도전박(2)이 글라스부재(1)의 외주면을 연장되도록 배치한다.

도전박(2)은 발광부(11)측에서 내부리이드(3)와 전기적으로 접속하고, 그 반대측에서 외부리이드(4)와 전기적으로 접속한다. 도전박(2)과 내부리이드(3)의 접속에는 금속판(5)이 개입됨으로써 충분한 도전성을 유지하고 있다.

금속판(5)은 전극(31)과 내부리이드(3)를 충분히 유지하기 위해 어느 정도의 두께를 가짐과 동시에, 또 내부리이드(3)와 금속판(5)은 고착되어 있다.

한편, 발광부(11)와 봉지부(12) 사이에는 중간부(13)가 형성된다. 이 중간부(13) 중에는 내부리이드(13)를 유지하는 지지부재(6)를 가진다.

봉지부(12)를 제조하려면, 발광부(11)나 봉지부(12)를 형성하는 석영글래중에 글라스부재(1), 도전박(2), 전극(31)등을 소정위치에 배치하고, 이들 전체를 길이방향을 축으로 하여 회전시키면서 이 상태에서 봉지부(12)의 외부로부터 버너등을 이용하여 가열처리를 한다.

그리고, 이 봉지부(12)의 내측과 글라스부재(1)의 외측 사이에서 도전박(2)을 기밀하게 용착시키고 있다.

중간부(13)의 제조에 있어서는, 마찬가지로 석영글라스 전체를 회전시키면서 지지부재(6)에 상당하는 부분을 가열압압하여 당해 지지부재(6)와 석영글라스를 용착시킴으로써, 글라스부재(1)의 테이퍼부를 따라서 소경부(K)를 가지는 중간부(13)가 형성된다.

이와 같은 방전램프는 봉지부의 가열처리에 있어서, 이하와 같은 문제를 일으킨다.

즉, 금속판(5)은 몰리브덴등의 고융점 금속인 것에 대해서, 글라스부재(1)나 지지부재(6)는 글라스로 이루어지며, 양자는 열팽창계수가 크게 다르다. 또한, 금속판(5)은 내부리이드(3)나 전극(31)을 지지하기 위해서는 강성이 아니면 안되고, 또한 어느 정도의 두께가 필요하다.

그 결과, 글라스부재(1)나 지지부재(6)가 가열처리의 공정에 있어서, 용용하면 금속판(5)과 접촉한다. 그 상태에서 가열 또는 냉각함으로써 급속판(5)의 팽창력, 수축력을 당해 글라스부재(1)나 지지부재(6)가 직접 받기 때문에, 글라스부재(1), 지지부재(6)에 미세한 크랙을 발생시킨다.

이와 같은 미세한 크랙을 가지는 방전램프가 점등되면 발광부(11)내의 가스압이 매우 크기 때문에, 크랙이 성장(크랙이 커진다)하고 나아가서는 가스누설 또는 봉지부(12)가 파괴되어 버린다.

본 발명은 봉지부내에 배치된 글라스부재나 지지부재에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있는 방전램프를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 방전램프는 내부에 전극을 가지는 발광부와, 이 발광부의 양쪽 단에 형성된 봉지부와, 이 봉지부의 내부에 배치된 대체로 기둥형상의 글라스부재와, 이 글라스부재의 발광부측에 배치된 금속판과, 이 금속판에 고정됨과 동시에 상기 발광부내로 연장되어 그 선단에서 상기 전극과 연결되는 내부리이드와, 상기 봉지부로부터 바깥쪽으로 연장되는 외부리이드와, 한쪽 단에서 상기 금속판에 접속됨과 동시에 상기 글라스부재의 바깥면에서 그 길이방향으로 연장되며 다른쪽 단에서 상기 외부리이드와 전기적으로 접속하는 도전박과, 상기 글라스부재와 상기 금속판과의 사이에 끼워져서 당해 급속판보다 그 두께가 작은 간막이부재로 이루어진다.

또한, 상기 봉지부와 상기 발광부 사이의 중간부와 이 중간부의 내측에는 상기 내부리이드가 관통하는 지지부재를 가지며, 이 지지부재와 상기 금속판과의 사이에도 상기 금속판보다 두께가 작은 제2 간막이부재를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 간막이부재 및 상기 제2 간막이부재는 돌기를 가지는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 글라스부재와 금속판과의 사이 및 지지부재와 금속판과의 사이에 간막이부재 예를 들면 금속박을 배치함으로써, 봉지부의 가열처리공정중 글라스부재와 금속판 및 지지부재와 금속판의 접촉을 방지할 수 있다.

또, 금속박은 금속판등에 비해서 극히 얇은 것이기 때문에, 봉지부의 가열공정중 및 냉각공정중에 글라스부재나 지지부재가 용융하여, 당해 금속박과 접촉한 경우라도 금속박이 글라스부재 및 지지부재에 부여하는 금속박 자체의 팽창력 및 수축력이 매우 작아, 크랙이 발생하는 일은 없다.

또한, 금속박은 돌기부를 가지고 있기 때문에, 글라스부재나 지지부재가 용융하여 금속박과 접속한 상태 및 그 후의 냉각상태에서 그 돌기부에 의해서 금속박의 팽창력, 수축력을 금속박 자체에서 흡수할 수 있기 때문에, 보다 효과적인 크랙의 발생을 방지할 수 있다.

제1도는 방전램프를 도시한다.

방전램프(이하, 「램프」라고도 한다)(10)는 발광부(11)와 그 양쪽단의 봉지부(12)로 구성된다.

발광부(12)는 그 내부에 한쌍의 전극(31)을 가지고, 이 전극(31)은 내부리이드(3)에 유지된다.

한편, 봉지부(11)에는 도전박(2)이 매설되고, 봉지부(12)로부터 바깥쪽으로 연장되는 외부리이드(4)로부터 전극(31)까지의 전기적인 접속이 행해진다.

방전램프에는 고압 수은램프나 초고압 수은램프가 적용된다. 한 예를 들면.정격 70V 5000W인 초고압 수은램프로서, 발광에 의해 주로 파장 365nm의 광을 효율좋게 방사한다.

제2도는 봉지부(12)의 구조를 도시한다.

봉지부(12)중에는 글라스부재(1)가 배치되고, 도전박(2)이 이 글라스부재(1)의 외주면을 연장되도록 배치한다.

글라스부재(1)는 대체적으로 통형상이며, 발광부측의 선단은 테이퍼형상으로 그 선단에서 원뿔대형상을 이룬다.

글라스부재(1)는 예를 들면 석영글라스로 이루어지고, 그 크기는 예를들면 외측 직경이 25mmΦ, 전체 직경이 45mm의 것으로 된다.

도전박(2)은 내부리이드(3)와 외부리이드(4)를 전기적으로 접속하는 것이며, 글라스부재(1)의 외주면은 그 걸이방향으로 연장되는 띠형상의 금속으로 이루어진다.

이 금속박(2)은 예를 들면 몰리브덴으로 이루어지고, 그 크기는 예를들면 폭 10mm, 길이 65mm이다.

그리고, 이 도전박(2)은 예를 들면 5매 사용되고, 글라스부재(1)의 주위에 등간격으로 배치된다. 이와 같이 복수의 도전박을 사용하는 것은 전기적으로 용량을 갖도록 하기 위한 것으로써, 도전박의 매수나 크기는 흐르는 전류값에 따라서 적당히 설계할 수 있다.

글라스부재(1)는 발광부측의 선단에 있어서 테이퍼형상으로 이루어져 있고, 도전박(2)도 이 테이퍼를 따라서 내부리이드(3)를 향하도록 연장되고,글라스부재(1)의 단면에서 대체적으로 직각으로 구부러져 그 선단부분에서 내부리이드(3)와 접촉한다.

이와 같은 테이퍼를 설정하는 이유는 봉지부(12)의 내압성을 향상시키기 위해서이다.

글라스부재(1)의 발광부측의 단면에는 당해 단면과 대체적으로 크기가 같은 금속판(5)이 내부리이드(3)와 직교하도록 배치된다.

이와 같은 금속판(5)을 배치함으로써, 도전박(2)과 당해 금속판(5)의 용접이 매우 용이해지고, 도전박(2)과 내부리이드(3)의 도전도를 높일 수 있다. 도전박(2)과 금속판(5)의 용접은 스폿접속등으로 행해진다.

또, 금속판(5)은 그 중심에서 내부리이드(3)와 접속된다. 이 접속방법은 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 내부리이드(3)와 금속판(5)을 용접하거나 혹은 금속판(5)의 중앙에 구멍을 뚫고, 이 구멍에 내부리이드(3)의 기단부를 삽입하여 용접할 수 있다. 어떻게 하더라도, 금속판(5)에는 내부리이드(3)나 전극(31)을 유지하는 것만으로 어느 정도의 강성과 두께가 필요하다.

금속판(5)은 고융점금속으로 이루어지는데, 예를 들면 탄탈, 니오브, 텅스텐, 몰리브덴등이 적용된다. 그리고, 크기는 예를 들면 외측 직경 18mmΦ, 두께 0.5mm이다.

글라스부재(1)와 금속판(5)과의 사이에는 간막이부재(M)가 배치된다.

이 간막이부재(M)는 예를 들면 금속박이 사용되는데, 제3도(a)에 도시한 디스크형상의 것이나 제3도(b)에 도시한 디스크형상의 것에 돌기가 형성된 것이 적용된다.

이 금속박(M)은 예를 들면 몰리브덴박이 사용되며, 그 외측 직경은 금속판(5)과 같거나 약간 큰 것이 바람직하며, 외측 직경 20mmΦ, 두께 15μmm정도의 것이다. 또, 돌기는 예를 들면 엠보싱가공에 의해서 만들어지는데, 예를 들면 외측 직경 3mm정도의 것이다.

또, 금속박(M)은 예를 들면 2~3매 겹쳐서 사용할 수도 있다.

발광부(11)와 봉지부(12) 사이에는 중간부(13)가 형성되고, 이 중간부(13)중에 내부리이드(3)를 유지하는 지지부재(6)가 포함된다.

이 지지부재(6)는 대체적으로 원통형상으로 이루어지며, 발광부(11)와의 접합면은 발광공간과의 관계에서 「대체적으로 절구모양」으로 구성되고, 봉지부(12)와의 접합면도 금속판(5)과의 관계에서 「테이퍼형상」으로 구성된다.

지지부재(6)는 그 중심에 관통구멍을 가지며, 그 가운데를 내부리이드(3)가 봉지부(12)로부터 발광부(11)를 향해서 연장된다. 또, 내부리이드(3)에는 스토퍼(30)가 권회되어 있고, 이에 따라 지지부재(6)의 위치어긋남을 방지할 수 있다.

스토퍼(30)는 예를 들면 몰리브덴으로 이루어진다.

이 지지부재(6)는 봉지부(12)의 석영글라스로 이루어지며, 그 크기는 예를 들면 발광부(11)측의 외측 직경은 봉지부(12)의 내측 직경보다 0.5-1.0mm 작은 것이며, 봉지부(12)측의 외측 직경은 금속판(5)과 실질적으로 동일하거나 혹은 금속판(5)의 외측 직경의 90%정도의 것이다.

또한, 본 발명에 있어서는 금속판(5)과 지지부재(6)의 사이에 다른 간막이부재(M1)를 배치할 수 있다. 이 간막이부재(M1)에도 금속박을 사용할 수 있으나, 이 경우는 제3도에 도시한 금속박과 달리 내부리이드(6)용의 개구를 가지는 링형상으로 이루어진다.

도전박(2)은 발광부(11)와 반대측에 있어서, 접시모양의 금속부재(21)에 용접되고, 이 금속부재(21)를 통해서 외부리이드(4)와 전기적으로 접속된다.

글라스부재(1)와 금속부재(21)에는 외부리이드(4)가 삽입하는 구멍(22)이 형성된다. 또, 외부리이드(4)에도 지지부재(7)가 배치된다.

이와 같은 방전램프(10)를 제조하려면, 우선 글라스선반등에 의해서 방전램프틀 구성하는 석영글라스와 글라스부재(1)등의 조립체를 회전시키면서 봉지부(12)를 가열처리하여, 봉지부(12)에서 글라스부재(1)와 도전박(2)을 전기적으로 밀착시킨다.

동일한 방법에 의해서 지지부재(6)와 중간부(13)도 기밀하게 밀착시킨다.

이와 같은 봉지부(12)를 가열처리하는 공정에 있어서, 글라스부재(1)와 금속판(5)은 열에 의한 팽창계수가 다르기는 하지만, 금속박(M)에 의해서 격리되어 있기 때문에 양자가 직접 접촉하는 일은 없다.

또한, 상술한 바와 같이 금속박(M)의 두께가 전체 30㎛정도이며, 금속판(5)의 두께는 0.5mm정도이다. 이 때문에, 금속박(M)은 금속판(5)과 비교하여 그 두께가 매우 작기 때문에, 봉지부(12)의 가열공정중 및 냉각공정중에 글라스부재(1)가 용융하여 금속박(M)과 접촉한 경우라도 금속박(M)이 글라스부재(1)에 부여하는 팽창력 및 수축력은 매우 작아, 글라스부재(1)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

마찬가지로, 봉지부(12)를 가열처리하는 공정에서, 팽창계수가 다른 지지부재(6)와 금속판(5)이 금속박(M1)에 의해서 격리되어 있기 때문에, 지지부재(6)와 금속판(5)이 직접 접촉하는 일은 없다.

따라서, 마찬가지로 금속박(M1)이 지지부재(6)에 부여하는 팽창력 및 수축력은 매우 작기 때문에, 지지부재(6)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 금속박(M, M1)에 돌기부가 형성되어 있을 때는 글라스부재(1) 및 지지부재(6)가 용융하여 금속박과 접촉한 상태 및 그 후의 냉각상태에서, 그 돌기부에 의해서 금속박의 팽창력 및 수축력을 금속박 자체에서 흡수할 수 있기 때문에, 글라스부재(1) 또는 지지부재(6)에 크랙이 발생되는 것을 한층 더 방지할 수 있다.

또, 글라스부재(1)의 형상은 원기둥모양에 한정하지 않고, 팔각기둥형상, 옥각기둥형상, 그 밖의 형상도 괜찮다.

또, 도전박(2)의 매수도 글라스부재(1)의 크기에 따라서 적당히 선택할 수 있다.

또, 도전박(2)은 금속부재(21)를 사용하지 않고, 직접 외부리이드(4)와 접속해도 된다.

또, 본 발명은 박밀봉구조를 가지는 방전램프 전반에 넓게 적용할 수 있으나, 특히 정격전류 60A이상인 대전류형의 방전램프에 적합하다.

제1도는 본 발명의 방전램프를 도시한 전체 도면.

제2도는 본 발명의 방전램프의 봉지부를 도시한 부분 단면도.

제3도는 본 발명의 방전램프에 이용되는 금속박을 도시한 도면.

제4도는 종래의 방전램프의 봉지부를 도시한 부분 단면도.

*부호의 주요부분에 대한 설명

1: 글라스부재 2: 도전박

3: 내부리이드 4: 외부리이드

5: 금속판 6: 지지부재

7: 지지부재 10: 방전램프

11; 발광부 12: 봉지부

M: 금속박 M1: 금속박

Claims (3)

1. 내부에 전극을 가지는 발광부와, 이 발광부의 양쪽 단에 형성된 봉지부와, 이 봉지부의 내부에 배치된 대체적으로 기둥형상의 글라스부재와, 이 글라스부재의 발광부축에 배치된 금속판과, 이 금속판에 고정됨과 동시에 상기 발광부내에 연장되어 그 선단에서 상기 전극과 연결되는 내부리이드와, 상기 봉지부로부터 바깥쪽으로 연장되는 외부리이드와, 한쪽 단에서 상기 금속판에 접속됨과 동시에 상기 글라스부재의 외면에서 그 길이방향으로 연장되며 다른쪽 단에서 상기 외부리이드와 전기적으로 접속되는 도전박과, 상기 글라스부재와 상기 금속판과의 사이에 상기 금속판보다 그 두께가 작은 금속박을 배치하고, 상기 글라스부재의 내부 리이드 지지부재와 상기 금속판 사이에 상기 금속판보다 두께가 작은 금속박을 배치한 것을 특징으로 하는 방전램프.
2. 제1항에 있어서, 상기 봉지부와 상기 발광부 사이의 중간부와 이 중간부의 내측에는 상기 내부리이드가 관통하는 지지부재를 가지고, 이 지지부재와 상기 금속판 사이에도 상기 금속판보다 두께가 작은 제2 간막이부재가 배치된 것을 특징으로 하는 방전램프.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 간막이부재 및 상기 제2 간막이부재는 돌기를 가지는 것을 특징으로 하는 기재한 방전램프.