KR100602390B1 - 방전 램프용 아크 튜브 - Google Patents

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Abstract

방전 램프용 아크 튜브는 그 내부에 아크 발생 및 지속 매체를 포함하고 제 1 및 제 2 단부를 가지는 밀봉된 할로우 몸체를 포함한다. 전극 수용 모세관은 각각의 단부로부터 연장하고 전극 구조는 각각의 모세관에 배치된다. 각각의 전극 구조는 할로우 몸체의 내부로 돌출하는 인접한 전극, 모세관의 외부로 돌출하는 말단의 단부, 및 그 사이의 중간 섹션을 포함하고 중간 섹션의 제 1 영역은 밀봉 방식으로 모세관에 밀봉되고 중간 섹션의 제 2 영역은 매체에 노출된다. 스타팅 보조장치는 중간 섹션의 제 2 영역에서 제 1 단부로부터 연장하는 모세관을 둘러싸는 전기 전도 부재를 포함하고 제 2 단부에 배치된 전극 구조의 말단의 단부에 전기적으로 접속된다.

Description

방전 램프용 아크 튜브{AN ARC TUBE FOR A DISCHARGE LAMP}
도 1은 본 발명의 아크 튜브의 입면 부분 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예중 차폐부에서 입면 부분 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예와 유사한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예와 유사한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예와 유사한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 아크 튜브 12 : 할로우 몸체
14 : 제 1 단부 16 : 제 2 단부
18 : 제 1 모세관 20 : 제 2 모세관
22, 24 : 전극 구조 26, 28 : 인접 전극 단부
30, 32 : 말단 단부 34, 36 : 중간 섹션
38 : 스타팅 보조장치 40 : 전도 부재
42, 44 : 단부 45 : 접속 와이어
본 발명은 스타팅 보조장치 및 특히 고강도 방전 램프용 스타팅 보조장치에 관한 것이다. 본 발명은 세라믹 아크 튜브를 사용하는 고강도 방전 램프에 응용할 수 있다.
아크 방전 램프는 동작을 위하여 안정기를 요구한다. 안정기는 방전 튜브를 통하여 전류를 제한하고 방전 튜브내에서 아크를 스타팅 및 유지하기 위하여 필요한 개방 회로 전압을 공급한다. 한가지 형태의 안정기는 방전 튜브에서 브레이크다운을 발생시키기 위하여 고전압 펄스를 사용한다. 아크 튜브 브레이크다운은 램프 스타팅의 제 1 단계이고 그러므로 램프 동작을 위하여 필수적이다. 이런 형태의 안정기에 대한 통상적인 고전압 펄스는 3 및 4 킬로볼트(Kv)의 크기 및 2.7 Kv에서 0.1 ㎲의 펄스폭을 가진다. 통상적인 전압을 램프에 인가하기 위한 두개의 상업적인 안정기 방법이 있다. 제 1 방법은 램프 베이스의 중압 접촉부에 펄스 전압을 인가하고; 제 2 방법은 베이스의 중앙 접촉부 및 베이스 쉘 사이에서 펄스를 분할한다. 분할 도선 설계로서 불리는 제 2 방법은 양쪽의 램프 와이어가 접지에 대해 펄스 전압을 운반하도록 램프 리드 와이어들을 플로팅(floating)시키는 특정한 특성을 가진다. 펄스 전압이 램프에 인가될때, 1.7 Kv가 상기 램프의 중앙 접촉부에 인가되고 대략 같은 크기의 반대 전위가 램프 베이스의 쉘에 인가된다.
필수적으로 3개의 다른 섹션을 포함하는 설계를 사용하는 비교적 새로운 형태의 세라믹 아크 튜브를 이용할 수 있다. 예를들어 미국특허 제 4,795,943 호 및 제 5,424,609 호를 참조한다. 또한, 참조로써 본 명세서에 통합된 1998년 10월 2일에 출원된 위임 도킷 번호 96-1-213 및 97-1-009를 참조한다. 상기 3개의 섹션은: 메인부, 방전이 시작되는 중앙 몸체 또는 아크 챔버, 및 두개의 다리이고, 상기 몸체의 어느 한측면상 하나의 다리는 전극 구조 및 상기 전극 구조에 대한 인입선을 포함한다. 전극 구조는 외부 리드, 내부 리드 및 전극을 포함한다. 내부 리드는 외부 리드를 아크 챔버내에 배치된 전극에 접속시킨다. 물론 아크 챔버는 아크 발생 및 유지 매체를 하우징한다. 아크 챔버 및 상기 매체는 전극 구조를 포함하는 각각 대향된 다리로 이어진다.
세라믹 아크 튜브의 석영 프레데스소(predecessor)상에 미리 형성되어 크기가 설정된 세라믹 아크 튜브의 장점중 하나는 램프 기하구조에 대해 일관된 구조의 램프이다. 이런 기하학적 균일성은 일정한 열 전달 메카니즘 및 아크 튜브로부터의 일정한 방사를 유발한다. 이런 일관성은 램프 성능을 크게 향상시킨다. 상기 램프는 컬러 온도, 루멘 출력 및 컬러 렌더링(rendering) 인덱스의 램프 변화에 대해 최소로 변화하는 램프로 관찰되었다.
램프 방전을 스타팅하기 위하여 고전압을 공급하는 안정기외에 종종 글로우 보틀(bottle)을 사용하는 것이 필요하다. 이들 글로우 보틀은 부분압(즉, 1미만의 대기압)의 아르곤, 질소 또는 다른 가스 혼합물을 포함하는 일반적으로 석영으로 구성된 밀봉된 캡슐을 포함한다. 상기 글로우 보틀은 하나의 부분압의 수은을 부가적으로 포함한다. 이들 글로우 보틀은 충분한 전위가 글로우 보틀 인입선에 인가될때 그내부에 포함된 가스의 "글로우" 또는 이온화를 촉진시키는 부가적인 인입선을 포함한다. 글로우 보틀의 유리 용기는 밀봉된 가스의 이온화를 발생시키기 위한 반대 전위의 인입선에 인접해 있어야 한다. 글로우 보틀의 에너지화후, UV는 생성되고, 상기 UV에 의해 램프내에서 아크 방전이 발생된다. 상기 글로우 보틀은 미국특허 번호 제 4,818,915 호에 도시된다.
효과적이지만 글로우 보틀의 이용은 램프의 비용을 증가시키고, 일반적으로 세라믹 아크 튜브와 함께 사용되지 못한다. 상기 세라믹 아크 튜브는 아크 튜브에 접근하여 둘러싸는 알루미노 규산염 외부 덮개에 일반적으로 넣어져서 글로우 보틀을 적당히 배치하기에 불충분한 룸을 남긴다. 또한, 알루미노 규산염 외부 덮개는 UV 방사선의 효과적인 흡수체이고, 상기 덮개의 바깥쪽에 글로우 보틀을 배치하는 것은 비효율적이다.
게다가, 외부 덮개의 내부와 아크 튜브 사이의 환경은 세라믹 아크 튜브가 사용될때 진공이어야 하기 때문에, 스타팅을 향상시키기 위해 UV 방사선의 소스같은 환경을 사용하는 것은 불가능하다.
램프 스타팅을 촉진하는데 사용된 다른 방법은 방사능 크립톤 85 같은 위험 재료를 사용하는 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 제거하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 세라믹 아크 튜브 램프에 대한 스타팅 보조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 램프 성능을 향상시키는 것이다.
본 발명의 일측면에서, 이들 목적은 하기와 같은 장치를 제공함으로써 달성하고, 상기 장치는 아크 발생 및 유지 매체를 포함하고 제 1 및 제 2 단부를 가지는 밀봉된 할로우 몸체를 포함하는 방전 램프용 아크 튜브; 각각의 단부로부터 연장하는 전극 수용 모세관; 각각의 상기 모세관들내에 배치된 전극 구조를 포함하는데, 각각의 상기 전극 구조는 상기 할로우 몸체의 내부로 돌출하는 인접한 전극 단부, 상기 모세관의 외부로 돌출하는 말단 단부, 및 그 사이의 중간 섹션을 포함하고, 상기 중간 섹션의 제 1 영역은 밀봉 방식으로 상기 모세관에 밀봉되고 상기 중간 섹션의 제 2 영역은 상기 매체에 노출되고; 및 상기 중간 섹션의 상기 제 2 영역에서 상기 제 1 단부로부터 연장하는 상기 모세관을 둘러싸는 전기 전도 부재를 포함하고 상기 제 2 단부에 배치된 전극 구조의 말단 단부에 전기적으로 접속된 스타팅 보조장치를 포함한다.
스타팅 보조장치는 스타팅을 달성하기 위하여 전극 뒤의 빈 공간에서 글로우 방전을 활성화시킨다. 글로우 보틀은 제거되고, 그래서 부품 비용 및 어셈블리 비용을 감소시킨다.
다른 추가의 목적, 장점 및 성능과 함께 본 발명의 보다 나은 이해를 위하여, 상기된 도면과 관련하여 얻어진 하기의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위가 참고된다.
도면을 특히 참조하여, 도 1에는 금속 할로겐화 램프인 방전 램프용 아크 튜브(10)가 도시된다. 그 내부에 포함된 하나 또는 그 이하의 첨가물을 가지는 알루미나로 구성된 아크 튜브(10)는 내부(13)에 아크 발생 및 유지 매체를 포함하는 밀봉된 할로우 몸체(12)를 가진다. 몸체(12)는 도시된 바와같이 원통형 또는 타원형 또는 다른 적당한 모양일수있다. 몸체(12)는 제 1 단부(14)로부터 연장하는 전극 수용 모세관(18)을 가지는 제 1 단부(14) 및 제 2 단부(16)로부터 연장하는 전극 수용 모세관(20)을 가지는 제 2 단부(16)를 가진다. 전극 구조들(22 및 24)은 각각 모세관(18 및 20)내에 배치된다. 전극 구조(22)는 할로우 몸체(12)의 내부로 돌출하는 인접 전극 단부(26), 모세관(18)의 외부로 돌출하는 말단 단부(30), 및 그 사이의 중간 섹션(34)을 포함한다. 상기 중간 섹션(34)은 밀봉 방식으로 모세관(18)에 밀봉된 제 1 영역(34') 및 아크 발생 및 유지 매체에 노출된 제 2 영역(34")을 가진다.
이와 마찬가지로, 전극 구조(24)는 내부(13)로 돌출하는 인접 전극 단부(28), 모세관(20)의 외부로 돌출하는 말단 단부(32) 및 그 사이의 중간 섹션(36)을 포함한다. 중간 섹션(36)은 모세관(20)에 밀봉된 제 1 영역(36') 및 상기 매체에 노출된 제 2 영역(36")을 가진다.
스타팅 보조장치(38)는 모세관(18)을 둘러싸고 제 2 영역(34") 주변에 배치된 전기 전도 부재(40)를 포함한다. 상기 스타팅 보조장치(38)는 접속 와이어(45)를 통하여 전극 구조(24)의 말단 단부(32)에 전기적으로 접속된 단부(42, 44)를 가진다. 바람직한 실시예에서, 스타팅 보조장치(38)는 적어도 하나의 턴 코일의 와이어(46)를 포함한다.
그래서 이런 구조는 분리된 가스 보틀 또는 외부 덮개의 가스 환경 또는 내부 덮개의 가스 환경에서 보다, 아크 튜브 그 자체의 다리에서 수행되는 용량적 결합 이온화 메카니즘을 제공한다.
도 2를 참조하여, 스타팅 보조장치(40)를 가지는 아크 튜브(10)는 알루미노 규산염 또는 붕규산 유리로 형성된 비워진 덮개(48)로 밀봉된다. 접속 와이어(45)의 단자 부분(50) 및 말단 단부(30)에 접속된 인입 와이어(52)는 덮개(48)로 밀봉되고 연장하여 전기적 접속이 아크 튜브(10)에 이루어질수있다. 게터(54)는 덮개(48)내에 가스 없는 환경을 유지하기 위하여 말단 단부(32)에 부착된다.
유사한 구성이 도 3에 도시되고, 나선형 장착 보조장치(56)가 덮개(48)의 베이스를 둘러싸고 단자 부분(50)에 접착함으로써 덮개에 부착된다.
도 4는 유사한 구조를 도시하고 장착 보조장치(56)의 단부(58)는 연장되고 덮개(48)의 외부로 돌출하는 말단 단부(32)의 단자(60)에 기계적 및 전기적으로 접속된다.
도 5는 다른 실시예를 도시하고 말단 단부(32)에 대한 전기적 접속이 단부(58) 및 단자(60)를 통하여 외부적으로 덮개(48)에 이루어진다. 스타팅 보조장치(40)는 단자 부분(50) 및 단부(58)를 통하여 전극 단부(28)에 접속된다.
나선형 장착 보조장치(56)의 이용에 대한 자세한 사항은 본 발명의 양수인에게 양도되고 1998년 12월 3일에 출원된 미국특허 출원 S.N. 09/041,295에 기술된다. 여기에 도시된 바와같이, 덮개 구조는 PAR 램프에 통합하기에 이상적으로 적합하다.
그래서 부가적인 글로우 보틀을 요구하지 않고 방사능 크립톤 85 가스같은 위험 물질도 사용하지 않는 세라믹 아크 튜브용 스타팅 보조장치가 제공된다.
현재 고려된 것이 본 발명의 바람직한 실시예에 도시 및 기술되지만, 첨부된 청구범위에 의해 한정된 바와같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변화 및 변형이 당업자에게 명백할 것이다.
본 발명은 방사능 크립톤 85 같은 위험 재료의 램프 스타팅 사용이 요구되지 않고, 부가적인 글로우 보틀이 요구되지 않는 효과를 가진다.

Claims (5)

  1. 내부에 아크 발생 및 유지 매체를 포함하고 제 1 및 제 2 단부를 가지는 밀봉된 할로우 몸체 및 스타팅 보조 장치를 포함하는 방전 램프용 아크 튜브에 있어서,
    전극 수용 모세관은 각각의 단부로부터 연장하고,
    전극 구조물은 상기 모세관 각각에 배치되고, 상기 전극 구조물 각각은 상기 할로우 몸체의 내부로 돌출하는 인접한 전극 단부, 상기 모세관의 외부로 돌출하는 말단 단부, 및 그 사이의 중간 섹션을 포함하고, 상기 중간 섹션의 제 1 영역은 밀봉 방식으로 상기 모세관에 밀봉되고 상기 중간 섹션의 제 2 영역은 상기 매체에 노출되고,
    상기 스타팅 보조 장치는 상기 중간 섹션의 상기 제 2 영역에서 상기 제 1 단부로부터 연장하는 상기 모세관을 둘러싸고, 상기 제 2 단부에 배치된 전극 구조의 말단 단부에 전기적으로 접속된 전기 전도 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전 램프용 아크 튜브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스타팅 보조장치는 다수의 와이어 턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 방전 램프용 아크 튜브.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 아크 튜브는 알루미나로 구성되는 것을 특징으로 하 는 방전 램프용 아크 튜브.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 아크 튜브는 내부에 제어된 환경을 가지는 차폐부에 의해 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 방전 램프용 아크 튜브.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 차폐부는 붕규산 유리 및 알루미노 규산염 유리로부터 선택된 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 방전 램프용 아크 튜브.
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