KR100550424B1 - 점등 보조기를 구비한 유전체 배리어 방전 램프 - Google Patents

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Abstract

유전체 배리어 방전 램프의 점등을 개선시키기 위해, 램프의 배기 튜브(5) 내부의 보조 방전을 점화시키는 수단을 제공하는 것이 제안된다.

Description

점등 보조기를 구비한 유전체 배리어 방전 램프{DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE LAMP WITH STARTING AID}
도1a는 본 발명에 따른 개선된 점등을 위해 보조 전극을 구비한 유전체 배리어 방전 램프의 종단면도이다.
도1b는 도1a에 도시된 유전체 배리어 방전 램프의 횡단면도이다.
도2a는 높은 2차 전자 방출 성능을 가진 층을 추가로 구비한, 도1a에 도시된 유전체 배리어 방전 램프의 제1 실시예의 종단면도이다.
도2b는 도2a에 도시된 유전체 배리어 방전 램프의 횡단면도이다.
도3a는 U형 필드 강화기를 추가로 구비한, 도1a에 도시된 유전체 배리어 방전 램프의 제2 실시예의 종단면도이다.
도3b는 도3a에 도시된 유전체 배리어 방전 램프의 횡단면도이다.
도4a는 링형 필드 강화기를 추가로 구비한, 도1a에 도시된 유전체 배리어 방전 램프의 제3 실시예의 종단면도이다.
도4b는 도4a에 도시된 유전체 배리어 방전 램프의 횡단면도이다.
도5a는 코일형 필드 강화기를 추가로 구비한, 도1a에 도시된 유전체 배리어 방전 램프의 제4 실시예의 종단면도이다.
도5b는 도5a에 도시된 유전체 배리어 방전 램프의 횡단면도이다.
도6a는 패치형 필드 강화기를 추가로 구비한, 도1a에 도시된 유전체 배리어 방전 램프의 제5 실시예의 종단면도이다.
도6b는 도6a에 도시된 유전체 배리어 방전 램프의 횡단면도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 설명 ※
1:방전관 2:보조 전극
3:공급 리드선 4:유전체 배리어
5:배기 튜브 6:실리콘
7:코팅부 8,9,10:필드 강화기
11:패치
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 유전체 배리어 방전 램프에 관한 것이다.
유전체 배리어 방전 램프(또한 유전적으로 방해된 또는 무성 방전 램프)의 점등은 저압 형광등 같은 통상의 방전 램프의 점등보다 어렵다. 이는 금속성 전극이 열 또는 필드 방출에 의해 초기 전자를 방출시키는데 사용될 수 있는 방전 공간에 도달하지 않기 때문이다. 유전체 배리어 방전 램프에서 금속성 전극은 유전체 배리어로 커버링되는데, 유전체 배리어는 전극으로부터의 전자가 방전 공간에 도달하는 것을 방해한다.
소위 내부 전극의 경우 - 전극은 예를 들어 방전관의 내부 표면상에 제공되며 - 유전층은 구별되는 극성(한쪽만이 유전적으로 방해된 방전)의 전극 또는 모든 전극, 즉 양쪽 극성(쌍방이 유전적으로 방해된 방전)의 전극을 커버링한다. 소위 외부 전극의 경우, 방전관의 벽이 유전체 배리어 역할을 한다. 보다 상세한 사항은 US 6,097,155를 참조하라.
소정의 경우, 램프를 점등시키기 위해서는, 가스의 전기적 절연 파괴(점화)를 달성하도록 전기장에 의해 방전 용량 내의 초기 전하들이 매우 효과적인 방식으로 배가되어야 한다. 이와 관련하여 유전체 배리어 방전 램프의 최초 점화 또는 비교적 긴 휴지기 후의 점화 또는 어두운 장소에서의 점화가 훨씬 중요하다.
US 5,432,398은 방전 공간에 국소 필드 왜곡을 위한 수단을 제공함으로써 점화가 개선되는 유전체 배리어 방전 램프를 개시한다. 이러한 수단은 예를 들어 알루미늄 산화물 또는 탄탈 산화물로 구성된 방해 몸체부이다.
본 발명의 목적은 유전체 배리어 방전 램프의 점등을 개선시키는 수단을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항1항의 특징부를 구비한 유전체 배리어 방전 램프에 의해 달성된다.
실시예의 추가 특징은 종속항에서 설명된다.
본 발명에 따른 유전체 배리어 방전 램프는 일단부가 개방된 적어도 하나의 배기 튜브를 구비한 방전관 및 주 전극을 포함하고, 상기 방전관(및 이에 따라 배기 튜브)은 충전 가스로 충전되며, 배기 튜브 내의 보조 방전을 점화하는 적어도 하나의 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 보조 방전은 방전관 내부에서 주 방전의 점화를 용이하게 한다. 주 방전은 주 전극 사이에서 발생된다.
점화 수단은 예를 들어 배기 튜브 주위에 감겨진 코일 또는 배기 튜브를 따라 제공된 적어도 하나의 보조 전극이다.
코일 또는 적어도 하나의 보조 전극의 목적은 배기 튜브의 내부에서 발생하는 보조 방전을 용이하게 하는 것이다.
점화 수단은 바람직하게 주 전극과 전기적으로 접촉한다. 이와 같은 경우, 보조 방전을 점화하는 수단을 위한 별도의 전력원은 필요치 않다.
코일 또는 적어도 하나의 보조 전극은 바람직하게 방전관 근처에, 즉 배기 튜브의 개방된 단부로부터 떨어져서 배기 튜브 상에 장착된다.
단일 보조 전극의 경우, (유전적으로 방해된) 보조 방전은 보조 전극 및 반대 극성의 주 전극 사이에서 발생한다. 한 쌍의 보조 전극의 경우, (유전적으로 방해된) 보조 방전은 두 보조 전극 사이에서 발생한다. 후자는 보조 전극과 주 전극 사이의 보다 긴 거리와 비교하여, 두 보조 전극의 더 짧은 거리로 인한 더 높은 전기장의 세기 때문에 바람직한 변형예로 간주된다.
바람직한 실시예에서, 보조 전극은 벨트 모양이며 배기 튜브와 동심적으로 정렬된다.
방전의 점화를 보다 강화하기 위해, 배기 튜브의 내부면은 예를 들어 MgO 또는 Al2O3 또는 이들의 혼합물과 같이 높은 2차 전자 방출 계수를 갖는 재료로 커버링될 수 있다.
더욱이, 유전체 배리어 방전 램프의 점화는 배기 튜브 내부에 금속성 구조체를 제공함으로써 개선될 수 있다. 금속성 구조체는 배기 튜브(금속성 필드 강화기) 내부의 전기장의 세기를 강화시킨다. 게다가, 배기 튜브의 금속성 구성요소는 유리 또는 다른 비도전성 산화물과 비교하여 일함수가 낮기 때문에 전자의 필드 방출 성능을 향상시킨다. 금속성 구조체는 예를 들어, U형, 링형 또는 코일형이다. 소정의 경우, 금속성 구조체가 전기장을 차폐시키는 것을 방지하기 위해, 금속성 구조체는 바람직하게 보조 전극들 사이의 일부 영역만을 커버링한다. 심지어 보조 전극들 사이의 배기 튜브 내벽의 단지 일부만을 커버링하는 패치형 금속층도 효과적인 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 금속성 구조체에는 낮은 일함수를 갖는 금속이 더 바람직하다. 대안으로서, 금속성 구조체는 일함수를 낮추는 재료로 커버링될 수 있다.
연면 방전(鉛面放電:surface creeping discharge)을 방지하기 위해, 보조 전극은 바람직하게 예를 들어 실리콘이나 실리콘 겔과 같은 절연 물질로 적어도 부분적으로 커버링된다.
도1a 및 도1b는 사무 자동화(OA:Office Automation) 분야를 위한 본 발명에 따른 유전체 배리어 방전 램프의 제1 실시예의 종단면도 및 횡단면도를 각각 도시한다. 유전체 배리어 방전 램프는 본질적으로 튜브형 방전관(1), 두 개의 스트립형 내부 (주) 전극(미도시), 두 개의 스트립형 보조 전극(2) 및 두 개의 공급 리드선(3)을 포함한다. 주 전극들은 공급 리드선(미도시)과 전기적으로 접촉하고 있다. 각각의 전극을 커버링하는 유전체 배리어(4)가 도1a에 도시된다. 내부 (주) 전극을 갖는 이러한 종류의 유전체 배리어 방전 램프의 통상적인 개념이 US 6,097,155에, 특히 도1a, 도 1b 및 도 2의 상세한 설명에 상세하게 기재되어 있다. 방전관(1)은 제1 단부에서는 일단부가 개방된 배기 튜브(5)를 구비한 섬광 마운트(flare mount)에 의해, 제2 단부에서는 방전관으로부터 형성된 돔(미도시)에 의해 기밀 형태로 밀봉된다. 방전관(1)은 15kPa의 충전 압력으로 제논을 사용하여 충전된다. 각각의 보조 전극(2)은 U형이다. 각각의 U-형 보조 전극(2)의 제1 곧은 부분은 하나의 공급 리드선과 전기적으로 접촉하고 있다. 각각의 U-형 보조 전극(2)의 제2 곧은 부분은 배기 튜브(5)의 외부면과 접촉하고 있다. 각각의 보조 전극(2)은 배기 튜브(5)와 동축으로 정렬(도1b 참조)된다. 점화 단계 동안, 고전압이 공급 리드선(3)에 인가된다. 배기 튜브(5) 내의 보조 전극(2)에 의해 발생된 전기장의 세기는 방전관 내에서 보다 더 높은데, 이는 배기 튜브(5)의 내부 직경이 방전관(1)의 내부 직경에 비해 더 작기 때문이다. 따라서, 보조 전극들(2)과 배기 튜브(5) 내부 사이의 보조 유전체 배리어 방전의 점화가 촉진된다. 결국, 보조 방전은 주 방전의 점화를 개시한다. 배기 튜브(5)의 외부 표면을 따르는 표면 방전을 방지하기 위해, 보조 전극들(2) 사이의 공간이 실리콘(6)으로 절연된다. 게다가, 전극들(미도시) 사이의 유리 표면을 따라 실리콘 젤을 제공함으로써 아크가 방지될 수 있다. 양쪽 보조 전극들(2), 실리콘(6) 및 고전압 공급 리드선(3)은 램프에 배치되어 램프의 주 전극들에 솔더링되는 단일 구조로 일체화된다.
방전의 개시를 보다 강화하기 위해, 섬광의 내면은 또한 Al2O3 또는 MgO와 같은 높은 2차 전자 방출 성능을 갖는 물질로 코팅될 수 있다.
도2a 및 2b는 배기 튜브(5)의 내면 상에 MgO로 구성된 코팅부(7)를 갖는 전술한 램프의 변형예이다. MgO가 양호한 2차 전자 방출체이므로 코팅부(7)는 전자 밀도를 강화시킨다.
도3a-3b, 4a-4b, 5a-5b 및 6a-6b는 도1a-1b에 도시된 바와 같은 유전체 배리어 방전 램프의 또 다른 변형예를 도시한다. 점등의 또 다른 강화는 배기 튜브(5)의 내부에 금속성 구조체를 배치함으로써 달성되는데, 금속성 구조체는 배기 튜브(5) 내의 전기장의 세기를 강화시킨다(금속성 필드 강화기). 게다가, 배기 튜브(5) 내의 금속성 구성요소는 유리나 다른 비도전성 산화물에 비해 일함수가 낮기 때문에 전자의 필드 방출 가능성을 증가시킨다. 도3a, 3b는 U-형 필드 강화기(8)를 갖는 유전체 배리어 방전 램프를 도시한다. 도4a, 4b는 링형 필드 강화기(9)를 구비한 유전체 배리어 방전 램프를 도시한다. 도5a, 5b는 코일형 필드 강화기(10)를 구비한 유전체 배리어 방전 램프를 도시한다. 도6a, 6b에 개략적으로 도시된 또 다른 변형예에서, 금속성 필드 강화기는 보조 전극들 사이의 배기 튜브의 실린더형 내벽의 일부를 커버링하는 금속층으로 구성된다. 금속층은 전극을 인쇄하는데도 사용되는 은 페이스트(silver paste)의 패치(11)로서 부착된다. 은 패치(11)는 배기 튜브(5)의 실린더형 내벽에 삼각형으로 형성되는데, 3개의 모서리 중 둘은 두 개의 보조 전극(2)을 향하고, 세 번째 모서리는 방전관(1)의 내부를 향한다. 배기 튜브(5)의 종방향에서의 패치(11)의 길이는 약 2mm이다. 배기 튜브의 횡단면의 원주의 방향으로 패치(11)가 대략 하나의 보조 전극에서 다른 하나의 보조 전극으로 연장하여, 대략 180°의 각도를 커버링한다.
본 발명이 내부 전극을 가진 유전체 배리어 방전 램프에 대해 상세히 설명되었지만, 본 발명은 이러한 종류의 유전체 배리어 방전 램프에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명을 외부 주 전극들을 갖는 램프에 적용함으로써 본 발명의 장점이 얻어질 수 있다.
본 발명의 실시에 의해 유전체 배리어 방전 램프의 점등을 개선시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (19)

  1. 일단부가 개방된 적어도 하나의 배기 튜브(5)를 포함하며 충전가스로 충전된 방전관(1), 및 주 전극들을 구비하는 유전체 배리어 방전 램프로서,
    상기 배기 튜브(5) 내의 보조 방전을 점화시키는 적어도 하나의 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 점화 수단은 상기 배기 튜브(5)를 따라 제공된 적어도 하나의 보조 전극(2)인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  3. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보조 전극(2)은 벨트형인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  4. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보조 전극(2)은 상기 배기 튜브(5)와 동축인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  5. 제1항에 있어서, 상기 점화 수단은 상기 배기 튜브 주위에 감겨진 코일인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점화 수단은 상기 주 전극과 전기적으로 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 튜브(5)의 내면 중 적어도 일부는 높은 2차 전자 방출 계수를 갖는 재료(7)로 커버링된 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  8. 제7항에 있어서, 높은 전자 방출 계수를 갖는 상기 재료(7)는 MgO 또는 Al2O3 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 튜브(5) 내에 배치된 금속성 구조체(8;9;10)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  10. 제9항에 있어서, 상기 금속성 구조체(8)는 U형인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  11. 제9항에 있어서, 상기 금속성 구조체(9)는 링형인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  12. 제9항에 있어서, 상기 금속성 구조체(10)는 코일형인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  13. 제9항에 있어서, 상기 금속성 구조체는 패치형인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  14. 제9항에 있어서, 상기 금속성 구조체(8;9;10) 재료의 일함수는 낮은 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  15. 제9항에 있어서, 상기 금속성 구조체는 상기 일함수를 낮추는 재료로 커버링된 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보조 전극(2)은 절연 재료(6)에 의해 적어도 부분적으로 커버링된 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  17. 제16항에 있어서, 상기 절연 재료(6)는 실리콘인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  18. 제16항에 있어서, 상기 절연 재료(6)는 겔인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
  19. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전관(1)은 튜브형이며, 상기 주 전극들은 상기 방전관의 외면 또는 내면에 배치된 벨트형인 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프.
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