KR100563745B1 - 유전체적으로 임피드된 전극을 가진 방전 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방전관(2)을 적어도 부분적으로 감싸는 도전된 스크린(12, 13)을 가진 방전 램프(1)에 관한 것이다. 전극(3-5)은 유전 장벽(6-8)에 의해 방전관(2)의 내부로부터 분리된다. 또한, 이 스크린(12, 13)은 유전체에 의해 전극(3-5)으로부터 절연되어 있다. 동작시, 램프 전극(3-5)으로 공급된 전원이 도전된 스크린(12, 13)에 용량성으로 결합되는 것을 방지하기 위해, d_B의 두께와 ε_D의 유전 상수를 가진 장벽(6-8) 뿐 아니라 d_B의 두께와 ε_D의 유전 상수를 가진 유전체는 전극(3-5)을 가스 충진재로부터 분리하며 , 다음의 관계에 따라 채워지도록 상호 정합된다:

Description

유전체적으로 임피드된 전극을 가진 방전 램프{DISCHARGE LAMP WITH DIELECTRICALLY IMPEDED ELECTRODES}

본 발명은 적어도 부분적으로 투명하고 가스 충진재로 채워진 방전관, 상기 방전관의 벽 표면이나 내부에 배치된 다수의 전극 및 상기 방전관에서 다른 극성의 전극 사이에서 유전체적으로 임피드된 방전에 적당한 상기 적어도 하나의 전극과 상기 가스 충진재 사이에서 d_Bi의 두께와 ε_Bi의 유전 상수를 가진 하나 이상의 층으로 형성된 적어도 하나의 유전 장벽을 포함하는 방전 램프에 관한 것이다.

방전 램프는 가스 충진재를 밀폐하는 방전관을 가지고 있으며, 상기 방전관의 적어도 일부분은 목표된 스펙트럼 영역의 방사선, 특히 빛에 대하여 투명한 부분을 가진다. 이 빛은 진공 자외선 방사선(VUV)뿐 아니라 자외선 방사선(UV) 또는 가시 전자기 방사선을 포함한다. 다수의 전극은 적당한 전원으로 가스 충진재의 방전을 발생시킨다. 이 방전은 목표된 방사선을 직접 발생시키거나, 방전에 의한 방사선은 발광 물질에 의해 목표된 방사선으로 전환된다.

이것은 특히, 유전체적으로 임피드된 방전에 의해 동작하기에 적당한 방전 램프를 포함한다. 이 목적을 위해, 어느 한쪽 극성의 전극 또는 모든 전극, 즉 양쪽 타입의 전극은 가스 충진재 또는 동작중 방전으로부터 유전층에 의해 분리된다(일측 또는 양측에서 유전체적으로 임피드된 방전, 예를 들면 WO 94/23442 또는 EP 0 363 832를 참조하라). "유전 장벽"의 설계는 이 유전층에 사용되고 용어 "장벽 방전"은 같은 방법으로 발생된 방전에 또한 사용된다. 또한 유전 장벽은 이 목적을 위하여 전극에 특정적으로 사용되는 층일 필요가 없지만, 예를 들면, 전극이 이 벽의 외부 또는 내부에 배치되었을 때, 방전관 벽에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 목적은 감소된 전자기 간섭 방사선을 가진 청구항 1 항의 전제부에 따른 방전 램프를 제공한다.

이 목적은 청구항 1항의 특징부에 의해 청구항 1항의 전제부의 특성을 가진 램프의 경우에 달성된다. 특히, 종속항에서 유리한 개선점을 찾을 수 있다.

본 발명은 적어도 부분적으로 방전관을 에워싼 전기적으로 도전된 스크린을 포함하는 방전 램프를 제공한다. 또한, 이 스크린은 전위 관계에 따라, 적어도 한 전극 또는 가능한 모든 전극으로부터 유전체에 의해 전기적으로 분리된다. 동작중 램프 전극에 공급된 전원이 전기적으로 도전된 스크린에 용량성으로 결합되는 것을 방지하기 위해, d_D의 두께 및 ε_D의 유전 상수를 가진 유전체 뿐 아니라 d_B의 두께 및 ε_D의 유전 상수를 가진 가스 충진재로부터 전극을 분리시키는 장벽은 아래와 같은 관계를 만족하도록 서로 협력된다:

및 F≥1.5, 바람직하게 F≥2.0 특히 바람직하게 F≥2.5

낮은 한계값 이하에서, 즉 인자 F가 대략 1.5에서, 전원은 허용되지 않는 세기로 스크린에 미리 결합된다. 램프 방전관 내부의 유전체적으로 임피드된 방전의 신뢰할 만한 동작은 모든 동작 조건하에서 더이상 신뢰할 수가 없다.

일반적으로, 유전체적으로 임피드된 방전으로부터 스크린의 용량성 분리는 증가하는 인자 F와 함께 증가한다. 비교적 높은 인자 F는 이 범위까지 목표된다. 유전체 및 장벽의 유전 상수가 거의 동일한 경우, 높은 인자 F는 유전체 및 장벽의 두께 사이에 큰 비율을 나타낸다. 다른 말로, 유전체의 두께가 장벽의 두께보다 적당히 클 필요가 있다. 그러나, 유전체의 두께는 비용 및 설계의 이유로 제한된다. 결과적으로, 남은 것은 장벽의 두께를 축소시키는 것이지만, 이것은 유전체적으로 임피드된 방전의 균일성에 악영향을 미치지 않도록 장벽의 정밀도가 높게 요구된다. 각각의 경우, 구체적으로 적당한 절충안을 받아들일 필요가 있다.

만일 장벽의 유전 상수(ε_B)가 유전체의 유전 상수(ε_D)보다 크다면, 상응하는 높은 인자(F)를 구현하는 것이 가능하다.

다수의 구체적인 개선점은 상술한 설명을 바탕으로 유추할 수 있다.

특히, 전극으로부터 스크린을 분리시키는 유전체는 방전관 자체의 벽에 의해 형성된다. 이 목적을 위해, 적어도 스크린과 다른 전위의 전극은 방전관의 내부벽에 배치된다. 이 절차는 기계적인 이유로, 방전관의 벽이 대개 전극의 장벽보다 두껍기 때문에, ε_B가 ε_D에 대하여 너무 작도록 선택되지 않는다면 상술한 관계가 효과적으로 성립될 수 있는 이점을 가진다.

한편, 스크린과 전극사이의 유전체는 다른 유전체 상수를 가진 두개 또는 그 이상의 층으로 구성될 수 있다. 이는 비교적 얇은 방전관 벽의 경우, 상술한 조건을 신뢰적으로 충족시키기 위해, 임의의 환경, 특히 전극의 영역에서 편리하게 적용된다. 장벽은 대체로 다른 유전 상수를 가진 다수의 층으로부터 구성될 수 있다.

다수의 층을 사용하는 경우, 두개의 몫(quotient)이 합

및

에 의해 상술된 부등식(inequality)으로 대체되며, d_Di, ε_Di, d_Bi, ε_Bi 는 특정층 i에서 각각의 두께 및 유전 상수를 나타낸다. 지수(i)는 단일층 시스템의 경우 값 1, 두개층 시스템의 경우 값 1,2, n층 시스템의 경우, 값 1,2,...n을 가진다.

적어도 스크린과 다른 전위를 가진 전극이 방전관의 벽 내부에 배치되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 전극은 방전관의 내부와 면하는 층이 스크린과 면하는 층보다 얇도록 배치된다. 스크린은 예를 들면 개구부를 가진 금속성 측면부로서 구성된다. 개구부는 램프의 효과적인 방출 표면을 형성한다.

특히 바람직한 변형에서, 측 표면의 적어도 일부분은 부가적으로 냉각 리브로 형성된다. 이에 따라, 측표면은 한편으로 스크린 기능을 하고 다른 한편으로 방전 및/또는 램프의 동작에 대한 전자 기술에 의해 발생되는 손실 열을 소산하는 이중 기능을 한다. 램프는 특히 측표면과 적당히 근접하기 때문에, 램프 및 측표면 사이에서 접촉 영역을 따르는 온도 분배는 충분히 균일하다.

스크린 동작은 측표면의 개구부와 면하는 방전관의 외부벽의 적어도 일부분이 예를 들면 산화 인듐 주석(ITO)으로 이루어진 전기적으로 도전되고 투명한 층에 의해 커버될 때 더욱 향상될 수 있다. 또한, 측표면 및 투명층은 전기적으로 상호 접촉하고 있다.

게다가, 측표면은 전체적으로 전기적으로 도전되고 투명한 층으로 구현된다. 그러나, 이런 변형에서 측표면의 냉각 동작은 불필요하다.

스크린은 부동 전위에 있을 수 있지만, 스크린 자체로부터 가능한 전자기 방출을 방지하도록, 예를 들면 접지와 같은 프레임의 전위에 접속된다.

본 발명은 도면을 참조로하여 이하에서 상세히 설명된다.

도 1은 스크린을 가진 바형태의 개구부 형광 램프의 단면도이다.

도 1은 OA(사무 자동화) 애플리케이션용 개구부 형광 램프(1)이다. 램프(1)는 원형 단면을 가지며, 스크린에 의해 둘러싸인 관형 방전관(2) 및 상기 방전관의 종축에 평행인 방전관(2)의 내부벽에 인가되는 3개의 스트립형 전극(3-5)을 포함한다. 각각의 내부벽 전극(3-5)은 유전층(6-8)에 의해 커버된다. 또한, 방전관(2)의 내부벽에는 직사각형 개구부(9)를 제외하고는 Al₂O₃ 및 TiO₂로 이루어진 이중 반사층(10)이 제공된다. 형광층(11)은 개구부(9)의 영역에서 관의 내부벽뿐 아니라, 이중 반사층(10)에 인가된다. 이중 반사층(10)은 형광층(11)에 의해 만들어진 빛을 반사한다. 개구부(9)의 광도는 이 방법으로 증가된다.

관형 방전관(2)의 외부 직경은 대략 9mm이다. 크세논은 160 토르의 충진 압력에서 방전관(2)의 내부에 위치한다.

전극(3-5)은 기밀한 방식으로 방전관(2)의 제 1 단부를 통하여 외부에 이르 며, 각각의 경우 외부 공급 리드(도시되지 않음)에 결합된다. 다른 단부에서, 방전관(2)은 유사하게 기밀한 방식으로 관으로부터 형성된 돔(도시되지 않음)에 의해 밀봉된다.

세개의 전극(3-5)중 제 1 전극(5)은 공급 전압의 제 1 전극을 제공하며, 다른 제 2 전극(4,5)은 제 2 전극을 제공한다. 제 1 전극(5)은 개구부(9)에 대해 직경 방향으로 배치되며, 다른 두개의 전극(4,5)은 개구부(9)의 두개의 종방향 측면에 근접하게 배치된다. 개구부의 폭 및 길이는 각각 대략 6.5mm 및 255mm이다.

장벽은 대략 8의 유전 상수 및 대략 250μm의 두께를 가진 유리 접합물로 구성된다. 이 결과 장벽 두께의 몫은 대략 0.031mm의 유전 상수이다.

방전관(2)은 대략 7의 유전 상수 및 대략 0.6mm의 벽 두께를 가진 저 알칼리 소다 석회 유리(쇼트 #8350)를 포함한다. 이 결과 벽 두께의 몫은 대략 0.086mm의 유전 상수이다. 이 몫은 장벽에 대한 대응 몫보다 대략 2.77배 높다. 결과적으로, 상세한 설명에서 요구된 관계가 여기에서 충족된다.

램프(1)의 스크린은 단단하며, 입방형인 금속 측표면(12) 및 투명층(13)을 포함한다. 측표면(12)은 램프의 개구부(9)만이 외부로 보여지는 방식으로 램프의 개구부(9)와 일치하는 개구부를 가지고 있다. 투명층(13)은 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하며 개구부(9)의 영역에서만 방전관(2)의 외부벽을 커버한다. 투명층(13)은 개구부를 따라 측표면(12)과 전기적으로 접촉되며 EMI에 대하여 측표면(12)의 스크린 동작을 완성한다. 측표면(12)은 개구부의 반대쪽에 다수의 냉각 리브(14)를 갖는다. 열 전달 화합물(15)은 방전관(2) 및 측표면(12) 사이의 열 전달을 향상시킨다. 형광층(11)은 3개 대역의 형광물질이다. 상기 형광 물질은 블루 성분 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, 그린 성분 LaPO₄:Ce,Tb 및 레드 성분 (Y,Gd)BO₃:EU의 혼합물이다. 결과적인 컬러 좌표는 x = 0.395 이며 y = 0.383 로 구성된다. 즉, 방전에 의해 생성된 UV 방사선은 백색광으로 전환된다.

Claims (6)

1. 적어도 부분적으로 투명하고 가스 충진재로 채워진 방전관(2);

   상기 방전관(2)의 벽 표면이나 내부에 배치된 다수의 전극(3-5); 및

   상기 적어도 하나의 전극(3-5) 및 상기 가스 충진재 사이에서 d_Bi의 두께와 ε_Bi의 유전 상수를 가진 하나 이상의 층으로 형성되고, 상기 방전관(2)의 상기 다른 극성의 전극 사이에서 유전체적으로 임피드된 방전에 사용되는 적어도 하나의 유전 장벽(6-8)을 포함하는 방전 램프(1)에 있어서,

   상기 방전관(2)을 적어도 부분적으로 감싸는 전기적으로 도전되는 스크린(12,13);

   d_Di의 두께와 ε_Di의 유전 상수를 가진 하나 이상의 층으로 형성된 적어도 하나의 유전체를 포함하며,

   상기 적어도 하나의 유전체는 상기 적어도 하나의 전극(3-5)으로부터 상기 스크린(12,13)을 전기적으로 절연시키며,

   

   의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스크린(12)은 접지와 같은 프레임 전위에 접속되는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스크린은 상기 방전관(2)의 외부벽의 적어도 개구부(9)에 배치되는 투명층(13)을 가지는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 투명층(13)은 인듐 주석 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전극(3-5)은 상기 방전관(2)의 내부벽에 배치되고, 상기 전극(3-5)으로부터 상기 스크린(12,13)을 분리시키는 상기 유전체는 상기 방전관(2)의 벽에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스크린(12)의 적어도 일부분은 추가로 냉각 리브(14)로 형성되는 것을 특징으로 하는 방전 램프.

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