KR100396233B1 - 고압방전램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방전 공간부 (11) 를 둘러싸고, 세라믹 벽을 가지며, 돌출 세라믹 플러그 (34, 35) 에 의해 한 단부가 밀봉된 방전 용기 (3) 가 설치되어 있으며, 상기 돌출 세라믹 플러그는 틈새를 두고 전류 공급 도체 (40, 41, 50, 51) 를 둘러싸아 방전 용기 내에 전극 (4, 5) 을 배치하고 용융 세라믹 연결부 (10) 에 의해 기밀로 방전 공간부로부터 멀리 떨어져 대면하는 단부에 인접하는 도체에 연결된 고압 방전 램프에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 방전 공간부로부터 멀리 떨어져 대면하는 단부의 부근에 배치된 세라믹 플러그의 적어도 단부가 광을 투과하지 않는다.

Description

고압 방전 램프

고압 나트륨 램프 형태의 상기된 종류의 램프는 GB 2 083 692/US 4 910 433 으로부터 공지되어 있으며, 금속 할로겐 램프 형태의 상기의 종류의 램프는 EP 0 587 238 로부터 공지되어 있다.

본 발명의 세라믹 벽 또는 플러그는 다음의 물질, 즉, 단결정 금속 산화물 (예를 들어, 사파이어), 치밀하게 소결된 다결정 금속 산화물 (예를 들어, Al₂O₃, YAG), 및 치밀하게 소결된 다결정 금속 질화물 (예를 들어, AlN) 중의 하나로부터 만들어진다.

선택된 구성은 비교적 적은 전력과 비교적 적은 크기의 램프, 특히 비교적 적은 전극 공간부를 갖는 램프에 적합하다. 램프 동작 동안 용융 세라믹 연결부의영역에 과도하게 높은 온도가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 방전 용기의 밀봉은 돌출 플러그로 구성되며, 용융 세라믹 연결부는 방전 공간부로부터 멀리 떨어져 대면하는 돌출 플러그의 단부 부근에 형성한다.

돌출 플러그와 전류 관통 리드 사이의 용융 세라믹 연결부는 소성 공정시에 노(furnace) 에서 수행된다. 그 때문에, 돌출 플러그와 전류 관통 리드는 많은 양의 용융 세라믹과 함께 가열됨으로써 세라믹 물질이 용융하여 돌출 플러그와 전류 관통 리드 사이의 공간부로 흘러 들어간다. 그 후, 그 어셈블리는 실온으로 냉각되어 돌출 플러그와 전류 관통 리드 사이의 연결부가 형성된다. 이것을 소위 밀봉 공정라 한다.

용융 세라믹이 공간부로 흘러 들어가는 거리는 기밀한 용융 세라믹 연결부가 연결되는 길이를 결정한다. 용융 세라믹 연결부의 길이는 양호한 품질의 램프를 생산하는데 중요하다. 길이는 1 ㎜ 보다 작게 하면, 비교적 약한 기계적 결합으로 램프에 결함을 발생시킬 위험이 있다.

길이를 너무 길게 하면, 방전 공간부에 대면하는 용융 세라믹 연결부의 표면 영역은 램프 동작동안 바람직한 온도보다 상당히 높은 온도에 도달할 것이다. 이 결과 방전 용기의 충전 요소에 의해 용융 세라믹 연결부에 연결되고 램프의 광도 특성 (예를 들어, 방출되는 조사의 색, 광 효율) 에 변화가 발생한다. 이것은 또한 램프수명의 단축을 빈번히 유발한다.

공업 규모에서의 램프 제조는 배치 (batch) 생산을 포함한다. 공지의 램프의 생산은 용융 세라믹 연결부가 연장하는 길이가 넓게 분포하는 것을 보여 준다. 이것은 제조에 있어서 높은 불합격품 발생을 초래한다.

본 발명은 방전 공간부를 둘러싸고, 세라믹 벽을 가지며, 전류 관통 리드를 방전 용기 내에 배열된 전극까지 좁은 공간을 두고 둘러싸고 방전 공간으로부터 멀리 떨어져 대면하는 용융 세라믹 연결부에 의하여 기밀하게 상기 관통 리드와 접속하고 있는 돌출 세라믹 플러그에 의하여 단부를 밀봉하는 방전 용기를 갖는 고압 방전 램프에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명의 의한 램프를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2 는 도 1 의 램프의 방전 용기를 상세히 나타내는 도면.

본 발명의 목적은 용융 세라믹 연결부의 길이의 제어를 개선하는 방법을 제공하는 것이다. 그러므로, 본 발명에 의한 램프를 달성하기 위하여, 서두에서 기재한 램프는 방전 공간부로부터 멀리 떨어져 대면하는 단부에 인접한 돌출 세라믹 플러그의 적어도 일단부가 광을 투과하지 않는 것을 특징으로 한다.

밀봉 공정 동안, 용융 세라믹의 유동 거리, 즉 얻어진 기밀한 세라믹 연결부의 길이의 높은 재형성이 실현될 수 있음을 발견했다 본 발명자에 의하면, 이것은 광이 투과하지 않는 돌출 플러그의 단부의 증가된 적외선 흡수에 의한 것이다. 이것은 밀봉 공정 동안, 돌출 플러그와 유동 세라믹 물질의 보다 균일한 가열을 수행하고, 이것은 또한 용융 세라믹 연결부의 길이, 밀봉 공정의 시간 제어를 통하여 양호하게 제어할 수 있다.

본 발명의 중요한 이점은, 구성요소의 제조 중 전처리의 형태로 비교적 간단한 방법으로 성취될 수 있으며, 현재의 램프 제조 기술, 특히 밀봉 공정을 변경하지 않고 유지할 수 있다.

광이 투과하지 않는 단부의 거리는 1 ㎜ 이상, 바람직하게 3 ㎜ 이상이다. 이것은 밀봉 공정 동안 용융 세라믹 연결부의 전체 길이에 걸쳐 균등한 가열이 수행되는 이점이 있다.

돌출 플러그의 전체 길이에 걸쳐 광이 투과하지 않도록 하는 것은 돌출 플러그를 제조하는 점에서 이점이 있다. 크게 개선된 열 흡수에 의해 밀봉 공정 시간이감소될 수 있다. 이것은 특히 배치 생산에 중요한 이점이 된다.

돌출 세라믹 플러그는 외부에 설치된 피복재, 예를 들어, Mo, W, 또는 C 에 의해 광을 투과시킬 수 없다. 피복은 기상 증착, 화학 기상 증착, 브러싱 (예를 들어, W 로드 (rod)) 또는 미리 소성된 그러나 소결 후에 돌출 플러그를 형성하는 아직 소결되지 않은 몰딩부를 용액 (예를들어, 몰리브덴산염) 에 침전함으로써 실현될 수 있다. 또 다른 가능성으로는, 몰딩부에 점성용액 (예를 들어, 몰립덴산염) 을 혼합하는 것으로, 그 방법은 소위 페이팅이라 불리운다.

광이 투과되지 않는 돌출 플러그를 얻는 또 다른 가능성은 불투명 세라믹 물질로부터 돌출 플러그를 제조하는 것이다. 이것은, 예를 들면 돌출 플러그의 제조 동안, 세라믹 물질에 광중심 (optical centres), 예를 들어, Fe, Cr, Ni 를 주입하는 것으로 가능하게 한다.

본 발명에 의한 램프의 실시예인 도면을 참조하여 상술한 본 발명의 이점과 특징에 대하여 설명한다.

도 1 은 방전 공간부 (11) 를 둘러싸는 세리믹 벽을 갖는 방전 용기 (3) 가 설치된 고압 방전 램프를 나타낸다. 실질적인 실시예에 있어서, 방전 용기는 Hg 와 할로겐화금속 등의 희가스로 구성된 충전재를 포함한다. 방전 용기는 돌출 세라믹플러그 (34, 35) 에 의해 단부를 밀봉하고, 돌출 세라믹 플러그는 전류 관통 리드(도 2: 40, 41, 50, 51) 를 방전 용기 내에 배열된 전극까지 좁은 공간을 두고 둘러싸고 방전 공간으로부터 멀리 떨어져 대면하는 단부에 인접한 용융 세라믹 연결부의 반대측에서 용융 세라믹 연결부(도 2 :10)에 의하여 기밀하게 관통 리드와 연결된다. 방전 용기는 일 단부에 램프 캡 (2) 이 설치된 외부 벌브 (1) 에 의해 둘러싸인다. 램프의 동작 상태에 있어서, 방전이 전극(4,5) 사이에서 연장한다. 전극 (4) 은 전류 도체 (8) 를 통해 램프 캡 (2) 의 제 1 전기 접점 형성부에 연결된다. 전극 (5) 은 전류 도체 (9) 를 통해 램프 캡 (2) 의 제 2 전기 접점 형성부에 연결된다. 도 2 에 상세히 나타낸 방전 용기는 세라믹 벽을 가지며, 양단이 단벽부 (32a, 32b) 에 의해 한계 된, 내경 ID 을 갖는 원통형 부분에 의해 형성되고, 각 단벽부 (32a, 32b) 은 방전 공간부의 단면 (33a, 33b) 을 형성한다. 단벽부은 각각 돌출 세라믹 플러그 (34, 35) 가 소결결합부 (S) 에 의해 기밀하게 단벽부 (32a, 32b) 에 고정된 개구를 갖는다. 돌출 세라믹 플러그 (34, 35) 는 각각 틈을 갖고 전류 관통 리드 (40, 41, 50, 51) 를 선단부 (4b, 5b) 를 갖는 관련의 전극 (4, 5) 까지 둘러싼다. 전류 관통 리드는 용융 세라믹 연결부 (10) 에 의해 방전 공간부로부터 멀리 떨어져 대면하는 측에서 기밀하게 돌출 세라믹 플러그 (34, 35) 에 연결된다. 돌출 세라믹 플러그에는 방전 공간부로부터 멀리 떨어져 대면하는 단부에 피복재 (64, 65) 가 설치되어 있어서, 돌출 세라믹 플러그는 광을 투과시키지 않는다. 돌출 세라믹 플러그 각각의 단부가 광을 투과시킬 수 없는 길이는 3 ㎜ 이다. 전극 선단부 (4b, 5b) 은 공간 (EA) 을 갖는다. 전류 관통 리드 각각은, 예를 들어Mo-Al₂O₃서어멧 (cermet) 의 형태의 할로겐 저항부 (41, 51) 와 용융 세라믹 연결부 (10) 에 의해 기밀로 결합된 플러그 (34, 35) 에 고정된 부분 (40, 50) 을 포함한다. 용융 세라믹 연결부 (10) 는 소정 거리, 예를 들어, 대략 1 ㎜ 로 Mo 서어멧 (41, 51) 에 걸쳐 연장한다. 부분 41, 51 은 Mo-Al₂O₃서어멧 이외의 방법으로 형성될 수 있다. 다른 가능한 구조는, 예를 들어, EP-0 587 238 에 공지되어 있다 내(耐)할로겐화물의 핀에 감겨진 내할로겐화물 코일은 가장 적합한 구성중 하나다. Mo 을 내할로겐 화물로서 사용하는 것이 가장 적합하다. 부분 40, 50 은 단부 플러그의 팽창 계수에 가장 근접한 금속으로 이루어진다. 예를 들어, Nb 가 가장 적합한 물질이다. 부분 40, 50 은 도면에는 상세히 나타내지 않은 방법으로 전류 도체 (8, 9) 에 연결된다. 상술한 관통 리드 구조는 소망하는 점화 위치에서 램프를 동작시킬 수 있다.

각각의 전극 (4, 5) 은 선단부 (4b, 5b) 를 둘러싸는 권선 (4c, 5c) 이 설치된 전극로드 (4a, 5a) 로 구성된다. 이 실시예에서 전극 선단부는 단벽부에 의해 형성된 단면 (33a, 33b) 에 실질적으로 놓여 있다.

돌출 세라믹 플러그는 단벽부 (32a, 32b) 에 대하여 거리a만큼 리세스 (recess) 되도록 설치되고, 소결결합부 (S) 에서 기밀하게 고정된다. 본 발명에 의한 다른 실시예에 있어서, 돌출 세라믹 플러그 (34, 35) 는 단벽부 (32a, 32b) 에 대한 리세스 없이 설치된다. 이 경우, 전극 선단부는 단벽부에 의해 형성된 단면 사이에 놓인다.

도면에 나타낸 바와 같이 본 발명에 의한 램프의 실시예에 있어서, 램프의 정격 전력은 70 W 이다. 방전 용기의 충전재는 4.4 ㎎ Hg NaJ, TiJ 와 질량비가 65:10:25 인 (Dy+Ho+Tm) 이다. 또한, 램프는 점화 기체로서 Ar 을 포함한다. 램프는 색좌표 (x, y;437,404)를 갖는 3000 K 의 색온도와 80 이상의 일반 색 인덱스 (Ra) 에 대하여 설계된다. 방전 용기는 다결정 산화알루미늄으로 이루어지며, 내부 직경 (ID) 은 6.85 ㎜ 이고, 전극 선단부 (EA) 사이의 간격은 7 ㎜ 이다. 돌출 플러그는 W 로 이루어진 피복재에 의해 방전 공간부로부터 멀리 떨어져 대면하는 단부에서 3 mm 의 길이에 걸쳐 광이 투과하지 않도록 한다. 피복재는 몰딩 부분이 W-브러시로 브러싱되고, 그런 후, 몰딩 부분이 소결되어 기밀성을 얻게 된다. 돌출 플러그는 1 ㎜ 의 거리 (a) 에서 단벽부로부터 형성된 단면으로부터 1 mm 의 거리(a)에서 단벽부에 소결된다. 단벽 부분은 3 ㎜ 의 높이를 가지므로, 단면 플러그와의 소결 결합은 2 ㎜ 의 길이에 걸쳐 연장한다. 소결결합부의 길이는, 대규모의 배치 생산의 경우에도, 단벽부와 돌출 플러그 사이에 충분히 강하게 기밀하게 고정하는데 충분하다. 전극 선단은 단면 내에 있다. 전극은 각각 선단에 W-권선이 설치된 W-로드로 구성된다.

다음으로 기밀 용융 세라믹 연결부가 공지의 방법으로 각 돌출 세라믹 플러그와 결합된 전류 공급 도체 사이에 형성된다.

용융 세라믹 연결부 (10) 은 방전 공간부로부터 떨어져 대면하는 돌출 플러그의 단부로부터 떨어져 3 내지 3.5 ㎜ 의 길이에 걸쳐 연장한다.

비교하기 위하여, 본 기술에 의한 램프의 데이터를 나타낸다. 용융 세라믹연결부가 돌출 플러그와 전류 관통 리드 사이에 연장하는 길이는 3 부터 7.5 ㎜ 까지 변화하지만, 만은 경우, 용융 세라믹이 유동하는 거리는 전류 관통 리드의 주변을 따라 변화하므로 길이를 정확히 확인할 수 없다.

도시된 램프의 또 다른 실질적인 실시예에 있어서, 피복재는 Mo 으로 실현된다. 이러한 목적을 위하여, 이미 몰딩된 돌출 플러그를 Na₂MoO₄와 글리세린의 수용액에 침지한다. 건조한 후에, 기밀하게 돌출 플러그를 소결하고 동시에 단벽부도 소결한다. 돌출 세라믹 플러그상에 W-피복재가 설치된 램프와 동일한 방법으로 형성된 돌출 세라믹 플러그와 관련된 전류 관통 리드 사이의 기밀한 용융 세라믹 연결은 필적할 최종 결과를 초래한다.

Claims (7)

1. 방전 공간부를 둘러싸고, 세라믹 벽을 가지며, 돌출 세라믹 플러그에 의하여 단부가 밀봉된 방전 용기가 설치되어 있으며, 상기 돌출 세라믹 플러그는 전류 관통 리드를 방전 용기 내에 배열된 전극까지 좁은 공간을 두고 둘러싸고 방전 공간으로부터 멀리 떨어져 대면하는 단부에서 용융 세라믹 연결부에 의하여 기밀하게 상기 관통 리드와 연결하고 있는 고압 방전 램프에 있어서,

   상기 방전 공간부로부터 멀리 떨어져 대면하는 단부에 인접하는 돌출 세라믹 플러그의 적어도 일단부가 광을 투과하지 않는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출 세라믹 플러그는 상기 방전 공간부로부터 멀리 떨어져 대면하는 단부로부터 측정하여 1 ㎜ 이상의 거리로부터 돌출 세라믹 플러그의 전체 길이에 걸쳐 광을 투과하지 않는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출 세라믹 플러그는 상기 방전 공간부로부터 멀리 떨어져 대면하는 단부로부터 측정하여 3 ㎜ 이상의 거리로부터 전체 길이에 걸쳐 광을 투과하지 않는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
4. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 3 항에 있어서, 상기 돌출 세라믹 플러그는 그전체 길이에 걸쳐 광을 투과하지 않는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
5. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 돌출 플러그에는 외부 피복재가 설치된 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
6. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 돌출 플러그는 광이 투과하지 않는 세라믹 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 돌출 세라믹 플러그는 광 중심으로 주입된 세라믹 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.