KR100691510B1 - 플라즈마 램프 및 그 제조방법 - Google Patents

플라즈마 램프 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유전체 재질로 이루어진 도파관을 통해서 전달되는 전자기파를 전구 내에 충진된 희가스 및 발광체와 반응시켜 빛을 방출하는 플라즈마 램프에 있어서, 도파관에 형성된 전구의 외부와 접촉하는 부분을 견고하게 밀봉함으로써 제품의 내구성을 향상시킴과 동시에 고온에서도 안정적으로 작동할 수 있는 유전체 도파관을 구비한 플라즈마 램프 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하는 불활성가스 및 발광체가 충전된 전구를 구비하는 플라즈마램프에 있어서, 도파관은 그 일측단부에 오목하게 형성된 제1 공동 및 이 제1 공동으로부터 도파관의 타측단부로 관통되어 형성된 제2 공동을 구비하고; 도파관의 제1 공동에는 전구 커버가 장착되어 실링접합되고, 도파관의 제2 공동에는 유전특성을 구현할 수 있는 무기계 재질의 전구 수용체가 장착되어 실링접합되며; 전구 커버와 인접하는 전구 수용체의 일측단부에는 불활성가스 및 발광체가 충전되는 전구 공동이 형성되는 것을 특징으로 한다.
플라즈마 램프, 불활성 가스, 도파관, 마이크로파 에너지, 발광체

Description

플라즈마 램프 및 그 제조방법{Plasma lamp and manufacturing method thereof}
도 1은 종래기술에 의한 플라즈마 램프의 구조를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 램프의 도파관 구조를 예시적으로 도시한 평면 사시도 및 저면 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 램프를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 램프를 제조하는 방법을 도시한 공정도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 램프를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 램프를 제조하는 방법을 도시한 공정도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 램프를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 램프를 제조하는 방법을 도시한 공정도.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 램프를 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 램프를 제조하는 방법을 도시한 공정도.
도 11은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 플라즈마 램프의 전구 커버 및 도파관를 도시한 평면도.
도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 플라즈마 램프를 예시적으로 도시한 단면도.
도 13은 본 발명의 제6실시예에 따른 플라즈마 램프를 도시한 단면도.
도 14는 본 발명의 제1 내지 제6실시예의 플라즈마 램프에 보조벽이 더 구비된 형태를 예시적으로 도시한 단면도.
도 15는 본 발명의 다른 양태에 따른 플라즈마 램프를 도시한 도면.
도 16은 도 15의 플라즈마 램프에 대한 대안적인 실시예를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 도파관 201 : 전구 커버
202 : 전구 수용체 203 : 전구 공동
C1 : 제1 공동 C2 : 제2 공동
본 발명은 유전체 도파관을 구비한 플라즈마 램프 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유전체 재질로 이루어진 도파관을 통해서 전달되는 전자기파를 전구 내에 충진된 희가스 및 발광체와 반응시켜 빛을 방출하는 플라즈마 램프에 있어서, 도파관에 형성된 전구의 외부와 접촉하는 부분을 견고하게 밀봉함으 로써 제품의 내구성을 향상시킴과 동시에 고온에서도 안정적으로 작동할 수 있는 유전체 도파관을 구비한 플라즈마 램프 및 그 제조방법에 관한 것이다.
널리 주지된 바와 같이, 플라즈마 램프는 밝은 백색의 점광원을 제공하는 무전극 램프로서, 전극램프와 비교하여 긴 유효수명을 가지며 안정한 스펙트럼을 갖는 밝은 광원을 제공할 수 있다는 특징 때문에, 가로등에서부터 고해상도 모니터, 프로젝션 TV 등에 이르기까지 그 적용범위가 광범위하다.
종래의 무전극 플라즈마 램프는 내부에 발광체 및 희가스를 구비한 전구를 캐비티 공진기(cavity resonator) 내에 위치시켜, 전구 내의 발광체 및 희가스가 전자기파와 반응하여 발광하도록 구성된다. 이러한 무전극 플라즈마 램프는 예를 들면, 미국 특허 No.4,954,755호(린치 등), No.4,975,625호(린치 등), No.4,978,891호(우리 등), No.5,021,704호(월터 등), No.5,448,135호(심슨), No.5,594,303호(심슨), No.5,841,242호(심슨), No.5,910,710(심슨) 및 No. 6,031,333호(심슨) 등에 개시되어 있다.
상술한 캐비티 공진기는 그 내부의 캐비티에 공기가 충전된 형태이고, 최대량의 가시광선을 방출시킴과 동시에 전자기파를 담을 수 있는 금속재질로 이루어진다.
전구 내부에는 발광체가 혼합된 희가스(noble gas), 제2원소 또는 황ㆍ셀레늄을 포함한 화합물, 황 또는 셀레늄을 혼합한 화합물, 또는 메탈 할라이드 원소 중에서의 어느 하나가 충전된다.
상술한 종래 기술에서, 전자기파 에너지는 보통 전자관 또는 반도체전자장치(solid state electronics)에 의해 만들어진 후에, 도파관을 통해 캐비티 공진기 내의 캐비티(cavity)로 유도된다. 일단 공기가 충전된 캐비티 내에서 선택된 주파수의 마이크로파 에너지가 공진하면, 공진하는 실제 주파수는 캐비티의 모양 및 크기에 의해 좌우된다. 이 때, 램프를 구동하는 데 사용되는 주파수에 약간의 허용오차가 있을지라도, 실제로는 전원은 1~10㎓ 범위의 마이크로파 주파수에 한정된다.
하지만, 이러한 캐비티 공진기에 적용되는 플라즈마 램프는 캐비티 공진기의 캐비티 내에서 공진조건을 충족시킬 필요성 때문에 캐비티 자체의 크기가 일반적으로 램프를 구동하는데 사용되는 마이크로파 에너지의 반파장 보다 작아서는 안되는 제약이 있다.
즉, 상술한 형태의 플라즈마 램프는 그 크기에 있어서 최소 한계(lower limit)를 가지게 되고, 이러한 최소한계 때문에 고해상도 모니터, 밝은 램프, 프로젝트 TV 등과 같은 응용제품에 적용되는데 있어 많은 제약이 따르게 되는 단점이 있었고, 그 구조가 복잡하며, 그 제조단가가 매우 높은 단점이 있었다.
또한, 상술한 형태의 플라즈마 램프는 희가스를 플라즈마화 하기 위한 초기 발화를 위해 고강도의 마이크로파를 필요로 하지만, 플라즈마를 만들고 유지하기 위해 사용되는 에너지의 반 이상은 열로 소실되는 열발산의 문제점이 야기되고, 또한 전구의 표면에 얼룩을 만들어 램프의 효율을 감소시키는 열점이 생길 수 있는 문제점이 있었다. 이에 따라, 램프를 회전시켜 램프 내에서 플라즈마를 분산시키고, 램프에 계속적인 기류를 불어 넣음으로써 열점을 감소시키는 방법들이 제안되 었다. 그러나, 이 방법들은 램프에 별도의 기술수단을 더 부가함에 따라 그 크기 및 가격을 증대시키는 단점을 초래하게 된다.
따라서, 크기를 최소화할 수 있고, 플라즈마를 발화시키고 유지하는데 더 작은 에너지가 요구되며, 효율적인 열발산을 달성할 수 있는 플라즈마 램프가 요구되었다.
이러한 캐비티 공진기를 적용한 플라즈마 램프의 단점을 극복하기 위하여 유전체 도파관(dielectric waveguide)을 구비한 플라즈마 램프가 미국 특허출원 제09/809,718 호(2001년 3월 5일 출원; 이하, "선출원"이라 함)에 개시되어 있다.
이 선출원은 더 적은 에너지를 이용하여 플라즈마를 발화시키고 램프 작동 시 발생되는 열을 효과적으로 방출하도록 구성된다.
도 1은 상기 선출원에 개시된 플라즈마 램프의 구조를 나타내는 도면으로, 상기 선출원에 의한 플라즈마 램프(101)는 전자기 방사원(115)과, 유전체로 형성된 몸체를 갖는 유전체 도파관(103)과, 방사원(115)을 도파관(103)에 연결하는 피드(feed, 117)를 포함한다. 도파관(103)은 전자기 에너지를 가두는 특징 및 목적을 가지며, 전자기 에너지(바람직하게는, 마이크로파 에너지)를 피드(117)로부터 도파관(103)의 맞은편에 위치한 캐비티(105)에 전달한다.
즉, 선출원의 명세서에서 "도파관"이라는 용어는 전자기 에너지를 전달할 뿐만 아니라, 부분적으로라도 전자기에너지를 가두는 특징 및 목적을 갖는 장치를 의미하는 것으로 사용되었다(이하, 본 발명의 구성에서도 동일한 의미로 사용됨).
캐비티(105) 내에는 전구(107)가 위치하고, 이 전구(107)는 외벽(109) 및 커 버(111)로 이루어진다. 전구(107) 내에는 특정 주파수와 강도의 전자기에너지를 받으면 플라즈마를 형성하고, 빛을 방출하는 충전가스가 들어 있다.
외벽(109)은 씰(seal, 113)에 의해 커버(111)와 연결되어 플라즈마 형성가스와 발광체를 포함하는 충전가스를 담고 있는 전구 기낭(bulb envelope, 127)을 형성하고, 플라즈마 형성가스로서 아르곤(Ar)과 같은 불활성가스가 사용되고, 발광체는 브롬화 인듐(InBr)이나 요오드화 인듐(InI)과 같은 고체상이다.
또한, 상기와 같이 전구(107) 내에 충진된 가스를 밀봉하기 위하여 커버(111)가 캐비티(105)의 개구부를 덮는 형식으로 도파관(103)에 기밀성 씰(seal, 113)에 의해 밀봉처리(sealing)되며, 상기 커버(111)는 바람직하게는 광원으로부터의 빛 투과성이 우수하고 도파관(103) 등과 유사한 열팽창계수를 갖는 사파이어(sapphire) 또는 석영(quartz)으로 이루어진다.
한편, 상술한 램프의 구조에서 전자기에너지, 바람직하게는 마이크로파 에너지를 그 방사원(115)으로부터 전구(107)에 전달하기 위한 피드(117)와 상기 전구(107)는, 도파관(103)에 대하여 공진 주파수의 최대 전기장에 대응하는 지점에 위치하도록 배치된다. 또한, 상기 도파관(103)은 사용되는 마이크로파 에너지의 주파수 및 도파관을 이루는 유전체의 유전계수에 따라 다양한 사이즈 및 형태로 제작될 수 있으며, 바람직하게는 알루미나(alumina) 또는 석영(quartz) 등의 무기계 재료로 구성된다.
상술한 구성으로 이루어진 플라즈마 램프(101)에 의하면, 마이크로파 방사원(115)으로부터 피드(117)를 통하여 마이크로파 에너지가 도파관(103)에 형성 된 캐비티(105)로 전달되며, 상기 마이크로파 에너지는 전구(107) 내에 충진된 희가스로부터 그 전자들을 분리하여 플라즈마 상태가 되도록 반응하고, 이때 분리된 자유전자들이 전구(107) 내의 발광체를 여기시켜 빛을 방사하도록 동작하게 되는 것이다.
한편, 상술한 형태의 플라즈마 램프(101)는 그 작동시 크기 및 형태에 따라 700~1000℃에 달하는 고온상태가 되는데, 상기 전구(107) 내에 충진된 브롬화 인듐(InBr) 등과 같은 발광체는 아르곤(Ar) 등과 같은 불활성 가스의 분위기와 압력에 따라 다소 차이가 있으나 끓는점이 약 300℃로서, 상기 700~1000℃에 이르는 플라즈마 램프의 동작온도에서는 기화되는 특성이 있다.
하지만, 선출원에 의한 플라즈마 램프는 전구(107) 내에 브롬화 인듐과 같은 발광체 및 희가스를 충전한 상태에서 전구(107)의 외벽(109)과 커버(111) 사이를 실링접합하는 공정을 수행하게 되고, 이로 인해 그 실링접합하는 도중에 온도가 300℃ 이상에 도달하게 되면, 브롬화 인듐과 같은 발광체가 기화되어 대기중으로 누설되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 플라즈마 램프의 제조시에 아르곤 가스와 브롬화 인듐 등이 충전된 전구(107)의 외벽(109)에 커버(111)로 실링접합하는 도중에, 브롬화 인듐 등과 같은 발광체가 기화되어 대기중으로 누설되는 것을 방지할 수 있는 완벽한 실링공정이 요청되어 왔다.
따라서, 300℃ 이하의 온도에서 저온 유기계(에폭시 등) 실링재료를 이용하여 커버(111)와 전구(107)의 외벽(109)을 견고하게 실링접함하여 제조한다 하더라 도, 최대한 300℃ 이하에서 안정한 유기계 재료의 특성으로 인해 램프의 작동시 초래되는 700~1000℃에 이르는 고온 상태에서는 상기 유기계 실링재는 그 폴리머상태가 해체되어 전구(107)의 밀봉기능이 상실되고, 이로 인해 전구(107) 내에 충전된 브롬화 인듐(InBr)과 같은 발광체가 기화되어 외부로 서서히 누출되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 발명자는 비교적 높은 온도에서도 밀봉 기능을 유지할 수 있는 무기계 실링재료를 이용함으로써, 700~1000℃에 이르는 고온에서도 전구의 밀봉기능이 유지되어 전구 내부의 기체가 외부로 서서히 누설되는 것을 방지할 수 있는 램프의 구조 및 실링방법을 고안하기에 이르렀다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전구내의 기체 충진이 용이하며, 고온의 램프 작동온도에서도 그 충진된 기체가 대기로 누출됨을 방지할 수 있는 플라즈마 램프 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 주된 목적이 있다.
또한, 본 발명은 램프 제조공정 상에서, 전구에의 기체 충진이 용이하며 실링공정 도중에 전구에 충전된 발광체가 기화되어 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있는 있는 플라즈마 램프의 제조방법을 제공하는 데 그 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 조도를 대폭 향상시키고, 보다 컴팩트한 크기로 이루어진 플라즈마 램프를 제공하는 데 그 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 온도 변화에 따라 변화하는 유전체 도파관의 유전율에 의해 공진 주파수가 미세하게 변동되는 점을 감안하여, 온도 변화에 따른 공진 주파수의 변화량을 보다 용이하게 보정할 수 있는 플라즈마 램프를 제공하는 데 그 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1실시예에 의한 플라즈마 램프는, 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하는 불활성가스 및 발광체가 충전된 전구를 구비하는 플라즈마램프에 있어서, 도파관은 그 일측단부에 오목하게 형성된 제1 공동 및 이 제1 공동으로부터 도파관의 타측단부로 관통되어 형성된 제2 공동을 구비하고; 도파관의 제1 공동에는 전구 커버가 장착되어 실링접합되고, 도파관의 제2 공동에는 유전특성을 구현할 수 있는 무기계 재질의 전구 수용체가 장착되어 실링접합되며; 전구 커버와 인접하는 전구 수용체의 일측단부에는 불활성가스 및 발광체가 충전되는 전구 공동이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2실시예에 의한 플라즈마 램프는, 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하는 불활성가스 및 발광체가 충전된 전구를 구비하는 플라즈마램프에 있어서, 도파관은 그 일측단부에 오목하게 형성된 제1 공동과, 이 제1 공동으로부터 도파관의 타측단부로 관통되어 형성된 제2 공동과, 이 제2 공동의 타측단부에 제2 공동보다 큰 폭을 가진 제4 공동을 구비하고; 도파관의 제1 공동에는 전구 커버가 장착되어 실링접합되고, 도파관의 제2 공동 및 제4 공동에는 유전특성을 구현 할 수 있는 무기계 재질의 전구 수용체가 장착되어 실링접합되며; 전구 커버와 인접하는 전구 수용체의 일측단부에는 불활성가스 및 발광체가 충전되는 전구 공동이 형성되며, 전구 수용체의 타측단부에는 제4 공동에 삽입되는 단차부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3실시예에 의한 플라즈마 램프는, 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하는 불활성가스 및 발광체가 충전된 전구를 구비하는 플라즈마램프에 있어서, 도파관은 그 일측단부에 오목하게 형성된 제1 공동 및 이 제1 공동으로부터 도파관의 타측단부로 관통되어 형성된 제2 공동을 구비하고; 도파관의 제1 공동에는 전구 커버가 장착되고, 도파관의 제2 공동에는 중공관 형태의 밀봉관체가 수용되며, 전구 커버 및 밀봉관체 사이의 접촉경계면은 실링접합되고, 밀봉관체의 내면부에는 전구 수용체가 수용되어 실링접합되며; 전구 수용체 및 밀봉관체는 유전특성을 구현할 수 있는 무기계 재질로 이루어지고, 전구 커버와 인접하는 전구 수용체의 일측단부에는 불활성가스 및 발광체가 충전되는 전구 공동이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4실시예에 의한 플라즈마 램프는, 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하는 불활성가스 및 발광체가 충전된 전구를 구비하는 플라즈마램프에 있어서, 도파관은 그 일측단부에 오목하게 형성된 제1 공동 및 이 제1 공동으로부터 도파관의 타측단부로 관통되어 형성된 제2 공동을 구비하고; 도파관의 제1 공 동에는 전구 커버가 장착되고, 도파관의 제2 공동에는 유전특성을 구현할 수 있는 무기계 재질의 전구 수용체가 장착되며, 전구 커버 및 전구 수용체 사이의 접촉경계면은 실링접착되고; 전구 커버와 인접하는 전구 수용체의 일측단부에는 불활성가스 및 발광체가 충전되는 전구 공동이 형성되고, 전구 공동으로부터 전구 수용체의 타측단부로 주입통로가 관통되며, 주입통로의 개구는 불활성가스 및 발광체가 충전된 후에 실링접착되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 플라즈마 램프의 도파관 구조를 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 선행기술에서와 같이 본 발명의 플라즈마 램프는 전자기에너지원으로부터 마이크로파 에너지를 전구에 전달하기 위한 매체로서 유전체, 바람직하게는 알루미나(alumina) 또는 석영(quartz) 등의 무기계 물질로 이루어진 유전체 도파관(이하, "도파관"이라 함)을 채용하고, 또한 이 "도파관"이라는 용어는 부분적일지라도 전자기 에너지를 가두는 특징 및 목적을 갖는 장치를 의미한다.
도 2(a)에 예시적으로 도시된 바와 같이, 도파관(200)은 그 일측 단부에는 오목한 형태의 제1 공동(C1)이 형성되고, 이 제1 공동(C1)의 하부에는 제1 공동(C1)보다 작은 직경의 제2 공동(C2)이 도파관(200)의 타측단부로 관통ㆍ형성된다.
또한, 도 2(b)에 예시적으로 도시된 바와 같이, 도파관(200)의 타측면에는 전구 수용체(202)가 삽입되는 제2 공동(C2)과 전자기에너지원(미도시)으로부터 마 이크로파 에너지를 도파관(200)에 전달하기 위한 피드(feed, 미도시), 피드백(feedback, 미도시) 및 유전체의 유전율 변화를 감지하기 위한 센서(미도시) 등이 설치되기 위한 부가적인 제3 공동(C3)이 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 도파관(200)은 도 2에서 실린더 형태로 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 피드(feed, 미도시)로부터 전구(205, 도 3 참조)로 전자기에너지원(미도시)인 마이크로파 에너지를 효율적으로 전달할 수 있는 구성이면 사각 프리즘 형태, 구 형태 또는 복잡하고 불규칙적인 다양한 형태로 이루어질 수도 있을 것이다.
도 2에 나타낸 제1 공동(C1), 제2 공동(C2) 및 제3 공동(C3)의 형성구조를 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 도파관(200)은 그 일측단부에 후술하는 전구 커버(201)가 삽입되어 장착될 수 있는 제1 공동(C1)을 구비하고, 이 제1 공동(C1)으로부터 도파관(200)의 타측단부로 관통형성된 제2 공동(C2)을 구비하며, 이 제2 공동(C2)에는 후술하는 전구 수용체(202)가 장착되며, 또한 도파관(200)의 타측단부에는 피드ㆍ피드백 및 센서 등과 같이 부속물(attachment)이 설치되는 적어도 하나 이상의 제3 공동(C3)을 구비하고, 제2 공동(C2)은 제1 공동(C1)의 직경보다 작은 직경으로 이루어진다. 또한, 도파관(200)은 온도 변화에 민감하지 않는 재질로서 발광체 등에 의한 금속부식성과 제반여건을 고려하여 알루미나(alumina) 또는 석영(quartz) 등의 무기계 유전체 물질로 이루어짐이 바람직할 것이다.
한편, 피드(feed)가 장착되는 제3 공동(C3) 및 전구 커버(201)가 장착되는 제2 공동(C2)은 마이크로파의 공진 주파수의 최대 전기장에 대응하는 지점에 위치하게 되는 것으로, 이는 당업자에게 매우 자명한 사실이므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 여기서, 전구 커버(201)가 장착되는 제2 공동(C2)은 그 하부면에 전구 공동(203)이 위치하게 되는 구조로 인해 전구(205)의 형성위치를 특정하는 역할을 한다.
또한, 도 3(b)은 도파관(200)의 제1 공동(C1)에 삽입되는 전구 커버(201) 및 제2 공동(C2)에 삽입되는 전구 수용체(202)를 도시한 단면도이다.
전구 커버(201)는 사파이어(sapphire, Al2O3), 석영(quartz, SiO2), 불화 칼슘(Calcium Fluoride, CaF2), 입방 지르코니아(Cubic Zirconia, ZrO2) 등과 같은 산화물 또는 비산화물의 빛 투광성이 우수하고 도파관(200)과 유사한 열팽창계수를 가진 재질로 이루어지고, 제1 공동(C1)의 형상에 대응하는 얇은 원판형상으로 구성된다.
전구 수용체(202)는 그 일측단부에 발광체 및 불활성가스가 충전되는 전구 공동(203)을 구비하며, 전구 수용체(202)는 커버(201)보다는 작은 직경으로 제2 공동(C2)의 형상에 대응하는 긴 원기둥 형상으로 구성되고, 그 재질은 유전특성을 구현할 수 있는 다양한 무기계 재질로 이루어진다.
바람직하게는, 전구 수용체(202)는 도파관(200)과 유사하거나 다른 유전율을 가진 유전체 재질로 이루어지거나, 온도 변화에 민감하지 않는 재질로서 발광체 등 에 의한 금속부식성과 제반여건을 고려하여 알루미나(alumina, Al2O3), 석영(quartz, SiO2), 질화 알루미늄(Alumina Nitride, AlN), 질화 붕소(Boron Nitride, BN), 질화 규소(Silicon Nitride, Si3N4) 등과 같이 산화물 또는 비산화물의 유전특성을 구현할 수 있는 무기계 재질로 이루어질 것이다.
이러한 본 발명의 제1 실시예에 의하면, 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 제1 공동(C1)에 전구 커버(201)를 삽입한 후에 제1 공동(C1) 및 전구 커버(201) 사이의 접촉경계면을 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 실링처리함으로써 제1실링결합부(S1)를 형성하고, 제2 공동(C2)에 전구 수용체(202)를 삽입한 후에 제2 공동(C2)과 전구 수용체(202) 사이의 접촉경계면을 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 실링처리함으로써 제2실링결합부(S2)를 형성한 플라즈마 램프 구조가 제공된다.
이에 따라, 전구 수용체(202)의 일측단부에 형성된 전구 공동(203)은 발광체 및 불활성가스가 충전된 상태에서 그 개구부가 전구 커버(201)에 의해 밀폐됨으로써, 불활성가스 및 발광체가 충전되어 플라즈마 발광현상을 일으키는 전구(205)를 형성하게 된다.
또한, 상술한 전구 수용체(202) 및 전구 커버(201)는 원형의 단면 구조를 가진 원기둥 또는 원판 형상으로 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 전구 수용체(202) 및 전구 커버(201)는 이에 한정되지 아니하고, 그 삽입 및 장착을 용이하게 하는 구성이면 장방형 단면 또는 그외의 다양한 형상으로 이루어져도 무방 할 것이다.
이와 같은 본 발명의 제1실시예에 의한 플라즈마 램프구조는, 발광체 및 불활성가스가 충전된 전구(205)가 도파관(200)과 별도로 마련된 전구 수용체(202)의 전구 공동(203) 및 전구 커버(201)에 의해 형성되며, 전구 커버(201)가 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 도파관(200)의 제1 공동(C1)에 실링처리되고, 전구 수용체(202)가 제2 공동(C2)의 반대편 개구에 사후적으로 삽입된 후 동일한 고온의 조건으로 실링처리됨으로써, 도파관에 전구 캐비티를 일체로 형성하여 기체 등을 충진한 후 커버를 덮어 실링한 구조의 선출원(미국 특허출원 제09/809,718 호)의 기술과 비교할 때, 전구로의 기체 충진이 매우 용이할 뿐만 아니라 고온의 램프를 장시간 사용함에 따라 그 실링부위가 해체되어 전구 내에 충진된 기체가 서서히 대기로 누출하는 것을 방지할 수 있게 되는 이점이 있다.
다음에는 상술한 제1실시예에 의한 플라즈마 램프를 제조하는 방법을 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 램프를 제조하는 방법을 공정별로 나타내는 도면으로서, 본 발명의 제1실시예에 의한 플라즈마 램프 제조방법은 유전체로 이루어지며 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 상기 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하도록 불활성가스 및 발광체가 충진되는 전구를 구비하는 상술한 선출원의 기술 원리를 기본적으로 채택하되, 선출원에서 램프의 작동온도에 따라 그 실링결합부분이 해체되어 전구에 충진된 기체가 대기중으로 누출하는 문제점을 해결함과 동시에 전구로의 기체충진이 용이한 플 라즈마 램프의 제조방법을 제공하는 것에 주안점을 둔다.
이를 위하여 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 램프 제조방법의 제1 단계는, 도파관(200)의 일측단부에 오목한 형태의 제1 공동(C1)을 형성시키고, 이 제1 공동(C1)으로부터 도파관(200)의 타측단부로 제1 공동(C1) 보다 작은 직경의 제2 공동(C2)을 형성시키며, 이 제1 공동(C1)에 장착되는 전구 커버(201) 및 제2 공동(C2)에 장착되는 전구 수용체(202)를 가공하고, 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)을 형성하는 공정(도 4(a) 참조)으로 이루어진다. 여기서, 제1 공동(C1) 및 제2 공동(C2)과, 전구 커버(201) 및 전구 수용체(202) 등은 그 형상 및 구조에 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 본 발명의 플라즈마 램프에 관한 제1 실시예의 형상 및 구조를 따른다.
제2 단계는, 도파관(200)의 제1 공동(C1)에 전구 커버(201)를 장착한 후, 대기 중에서 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도조건으로 전구 커버(201) 및 도파관(200)의 제1 공동(C1)이 상호 접촉하는 접촉경계면(특히, 외부와 인접하게 되는 경계면)을 무기계 실링재료를 이용하여 실링처리함으로써 제1실링결합부(S1)를 형성하는 공정(도 4(b) 참조)이다. 이때, 이용되는 실링재료로는 산화납(PbO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화붕소(B2O3 ) 등과 같은 고온 무기계 화합물의 조성물이 바람직하며, 본 실시예에서는 램프의 작동온도(700~1000℃) 이상의 온도에서도 그 결합 상태가 해체되지 않아 밀폐기능을 유지할 수 있는 고온 무기계 실링재료를 이용함으로써, 램프의 사용 중에 실링부가 해체되어 전구(205) 내 부의 기체가 대기중으로 누출되어 버리는 것을 방지하도록 한다.
3단계는, 불활성가스 분위기에서 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)에 발광체를 충전하는 공정으로 이루어지고, 이에 따라 불활성가스 분위기 하에서 도파관(200)의 제2 공동(C2) 내부도 불활성가스가 충전된 상태가 되므로 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)에는 발광체 및 불활성가스가 자연스럽게 충전된다.
여기서, 불활성가스는 마이크로파 에너지를 받았을 때 플라즈마 상태로 될 수 있는 아르곤(Ar)과 같은 희가스(noble gas)가 사용되는 것이며, 발광체는 희토류원소 할로겐화물, 나트륨 할로겐화물, 인듐할로겐화물, 수은 등과 같은 메탈 할라이드 계열로 이루어짐이 바람직할 것이다.
특히, 발광체로 산소 또는 습도 등과 같은 불순물에 민감한 브롬화 인듐(InBr) 또는 요오드화 인듐(InI) 등을 사용할 경우에는, 본 공정은 가능한한 고순도(산소 또는 습도 등과 같은 불순물이 제거된)의 불활성가스 분위기에서 수행되도록 하는 것이 바람직하다.
제4단계는, 불활성가스 분위기에서, 도파관(200)의 제2 공동(C2) 내부에 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)이 전구 커버(201)와 접하도록 전구 수용체(202)를 삽입하는 공정으로 이루어진다(도 4(c) 참조). 도면에 나타낸 바와 같이 본 발명의 플라즈마 램프 제조방법에서는 전구 공동(203)이 형성된 전구 수용체(202)가 도파관(200)과는 별도의 개체로 형성되어, 아르곤 등과 같은 불활성 기체 분위기 하에서 도파관(200)에 형성된 제2 공동(C2)으로 삽입되는 구조로 되어 있기 때문에, 상술한 선출원과 비교하여 불활성가스 및 발광체를 전구 공동(203) 내부에 충 전하는 것이 매우 용이해지는 이점이 있다.
다음에는 제5 단계로서, 불활성가스 분위기에서 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도조건으로, 전구 수용체(202)의 타측단부 및 도파관(200)의 제2 공동(C2)가 상호 접촉하는 접촉경계면(특히, 외부와 인접하게 되는 경계면)을 실링처리함으로써 제2실링결합부(S2)를 형성하는 공정이다. 이때, 전구 공동(203)에 충진된 브롬화 인듐(InBr) 등과 같은 발광체는 아르곤(Ar) 등의 분위기에서는 300℃ 정도에서 끓기 시작하여 기화되는 성질이 있으므로, 본 공정에서는 실링 도중에 발광체가 휘발되는 것을 방지하기 위하여 제2차 실링공정을 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 수행하되, 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)은 그 내부온도가 이에 충전된 발광체의 끓는점 이하가 되도록 전구 공동(203)이 인접한 도파관(200)의 일측단부를 냉각 수단(208)에 의해 냉각시키는 공정을 함께 수행한다(도 4(d) 참조).
한편, 이러한 냉각공정에 이용되는 냉각 수단(208)은 공냉 및/또는 수냉을 포함하는 다양한 냉각수단이 채택될 수 있으며, 실링공정에 사용되는 실링재료는 상기 제2 단계에서 사용된 재료와 동일한 것이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도파관(200)의 단면 및 전구수용체(202)의 단면구조가 나타나 있다.
도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 도파관(200)은 그 일측단부에 후술하는 전구 커버(201)가 장착되는 오목한 형태의 제1 공동(C1) 및 이 제1 공동(C1)으로부터 도파관(200)의 타측단부로 관통형성된 제2 공동(C2)을 구비하고, 이 제2 공동(C2)에는 후술하는 전구 수용체(202)가 장착되며, 또한 도파관(200)의 타측단부에는 피드ㆍ피드백 및 센서 등과 같이 부속물(attachment)이 설치되는 적어도 하나 이상의 제3 공동(C3)을 구비한다. 제2 공동(C2)은 제1 공동(C1)의 직경보다 작은 직경으로 이루어지고, 제2 공동(C2)의 타측단부(즉, 제1 공동(C1)의 맞은편 부분)에는 제2 공동(C2)보다 큰 직경을 가진 제4 공동(C4)을 구비한다.
도 5(b)는 도파관(200)의 제1 공동(C1)에 삽입되는 전구 커버(201) 및 제2 공동(C2)에 삽입되는 전구 수용체(202)를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 전구 커버(201)는 제1 공동(C1)의 형상에 대응하는 얇은 원판형상으로 구성되고, 전구 수용체(202)는 그 일측단부(제1 공동(C1)에 인접하는 단부)에 발광체 및 불활성가스가 충전되는 전구 공동(203)을 구비하며, 그 타측단부에 상술한 제4 공동(C4)에 결합되는 단차부(204)를 구비한다. 또한, 전구 수용체(202)는 커버(201)보다는 작은 직경으로 제2 공동(C2)의 형상에 대응하는 긴 원기둥 형상으로 이루어진다.
이와 같은 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 제1 공동(C1)에 전구 커버(201)를 삽입한 후에 제1 공동(C1) 및 전구 커버(201) 사이의 접촉경계면을 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 실링처리하여 제1실링결합부(S1)를 형성하고, 제2 공동(C2)에 전구 수용체(202)를 삽입한 후에 전구 수용체(202)의 단차부(204)와 제4 공동(C4) 사이의 접촉경계면을 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 실링처리하여 제2실링결합부(S2)를 형성한 플 라즈마 램프 구조가 제공된다.
이에 따라, 전구 수용체(202)의 일측단부에 형성된 전구 공동(203)은 발광체 및 불활성가스가 충전된 상태에서 그 개구부가 전구 커버(201)에 의해 밀폐됨으로써, 불활성가스 및 발광체가 충전되어 플라즈마 발광현상을 일으키는 전구(205)를 형성하게 된다.
이와 같은 본 발명의 제2실시예에 의한 플라즈마 램프구조는, 발광체 및 기체가 충전된 전구(205)가 도파관(200)과 별도로 마련된 전구 수용체(202)의 전구 공동(203) 및 전구 커버(201)에 의해 형성되며, 전구 커버(201)가 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 도파관(200)에 실링처리되고 전구 수용체(202)의 단차부(204)가 제4 공동(C2)에 사후적으로 삽입된 후 동일한 고온의 조건으로 실링처리됨으로써, 제1 실시예와 마찬가지로 전구에의 기체 충진이 매우 용이하고, 고온의 램프를 장시간 사용함에 따라 그 실링부위가 해체되어 전구 내에 충진된 기체가 서서히 대기로 누출하는 것을 방지할 수 있게 되는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 제2실시예는 전구 수용체(202)의 단차부(204) 및 도파관(200)의 제4 공동(204) 사이의 접촉경계면에 제2실링결합부(S2)를 형성함으로써, 제1실시예의 경우 보다 그 실링구조가 견고하게 이루어져 그 밀봉성능이 향상된 특징이 있다.
다음에는 상술한 제2실시예에 의한 플라즈마 램프를 제조하는 방법을 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 램프를 제조하는 방법을 공정 별로 나타내는 도면으로서, 본 발명의 제1실시예에 의한 플라즈마 램프 제조방법과 마찬가지로 선출원의 기술원리를 기본적으로 채택하고, 선출원에서 램프의 작동온도에 따라 그 실링결합부분이 해체되어 전구에 충전된 기체 및 발광체가 누출되는 문제점을 해결하고, 전구로의 기체 및 발광체의 충전을 보다 용이하게 할 뿐만 아니라, 본 발명의 제1실시예의 경우 보다 그 실링구조를 보다 견고하게 하여 밀봉성능을 향상시키기 위한 플라즈마 램프의 제조방법을 제공하는 것에 주안점을 둔다.
이를 위하여 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 램프의 제조방법은 제1 단계로서, 도파관(200)의 일측단부에 오목한 형태의 제1 공동(C1)을 형성시키고, 이 제1 공동(C1)으로부터 도파관(200)의 타측단부로 제2 공동(C2)을 관통형성시키며, 이 제2 공동(C2)의 타측단부에 제2 공동(C2) 보다 큰 직경의 제4 공동(C4)을 형성시키고, 제1 공동(C1)에 장착되는 전구 커버(201)를 가공하며, 전구 공동(203) 및 단차부(204)를 가진 전구 수용체(202)를 가공하는 공정(도 6(a) 참조)으로 이루어진다. 여기서, 도파관(200)의 제1 공동(C1) 및 제2 공동(C2)과, 전구 커버(201) 및 전구 수용체(202) 등은 그 형상 및 구조에 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 본 발명의 플라즈마 램프에 관한 제2 실시예의 형상 및 구조를 따른다.
제2 단계는, 도파관(200)의 제1 공동(C1)에 전구 커버(201)를 장착한 후, 대기 중에서 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도조건으로 전구 커버(201) 및 도파관(200)의 제1 공동(C1)이 상호 접촉하는 접촉경계면(특히, 외부와 인접하게 되는 경계면)을 무기계 실링재료를 이용하여 실링처리함으로써 제1실링결합부(S1) 를 형성하는 공정(도 6(b) 참조)이다. 이때, 이용되는 실링재료로는 산화납(PbO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화붕소(B2O3 ) 등과 같은 고온 무기계 화합물의 조성물이 바람직하며, 본 실시예에서는 램프의 작동온도(700~1000℃) 이상에서도 그 결합 상태가 해체되지 않아 밀폐기능을 유지할 수 있는 고온 무기계 실링재료를 이용함으로써, 램프의 사용 중에 이 실링부가 해체되어 전구 내부의 기체가 대기중으로 누출되어 버리는 것을 방지하도록 한다.
제3 단계는, 불활성가스 분위기에서 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)에 발광체를 충전하는 공정으로 이루어지고, 이에 따라 불활성가스 분위기 하에서 도파관(200)의 제2 공동(C2) 내부도 불활성가스가 충전된 상태가 되므로 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)에는 발광체 및 불활성가스가 자연스럽게 충전된다.
여기서, 불활성가스는 마이크로파 에너지를 받았을 때 플라즈마 상태로 될 수 있는 아르곤(Ar)과 같은 희가스(noble gas)가 사용되는 것이며, 발광체는 희토류원소 할로겐화물, 나트륨 할로겐화물, 인듐할로겐화물, 수은 등과 같은 메탈 할라이드 계열로 이루어짐이 바람직할 것이다.
특히, 발광체로 산소 또는 습도 등과 같은 불순물에 민감한 브롬화 인듐(InBr) 또는 요오드화 인듐(InI) 등을 사용할 경우에는, 본 공정은 가능한한 고순도(산소 또는 습도 등과 같은 불순물이 제거된)의 불활성가스 분위기에서 수행되도록 하는 것이 바람직하다.
제4단계는, 불활성가스 분위기에서 도파관(200)의 제2 공동(C2) 내부에 상기 전구 수용체(202)를 삽입하는 공정으로 이루어진다(도 6(c) 참조). 이때, 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)을 전구 커버(201)와 접하도록 하면서 전구 수용체(202)의 단차부(204)를 도파관(200)의 제4 공동(C4)에 삽입하도록 한다.
이와 같이, 본 발명의 플라즈마 램프 제조방법에서는 전구 공동(203)이 형성된 전구 수용체(202)가 도파관(200)과는 별도의 개체로 형성되어, 아르곤 등과 같은 불활성가스 분위기 하에서 도파관(200)에 형성된 제2 공동(C2)으로 삽입되는 구조로 되어 있기 때문에, 선행기술과 비교하여 플라즈마 형성가스 및 발광체를 전구 공동(203) 내부에 충진하는 것이 매우 용이해지는 이점이 있다.
다음에는 제5 단계로서, 불활성가스 분위기에서 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도조건으로, 전구 수용체(202)의 단차부(204) 및 도파관(200)의 제2 공동(C2)이 상호 접촉하는 접촉경계면(특히, 외부와 인접하게 되는 경계면)을 실링처리함으로써 제2실링결합부(S2)를 형성하는 공정이다. 이때, 전구 공동(203)에 충진된 브롬화 인듐(InBr) 등과 같은 발광체는 아르곤(Ar) 등의 분위기에서는 300℃ 정도에서 끓기 시작하여 기화되는 성질이 있으므로, 본 공정에서는 실링 도중에 발광체가 휘발되는 것을 방지하기 위하여 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 수행하되, 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)은 그 내부 온도가 이에 충진된 발광체의 끓는점 이하가 되도록 전구 커버(201)가 실링된 도파관(200)의 일측단부를 냉각 수단(208)에 의해 냉각시키는 공정을 함께 수행한다(도 6(d) 참조).
한편, 이러한 냉각공정에 이용되는 냉각 수단(208)은 공냉 및/또는 수냉을 포함하는 다양한 냉각수단이 채택될 수 있으며, 실링공정에 사용되는 실링재료는 상기 제2 단계에서 사용된 재료와 동일한 것이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도파관(200)의 단면 및 전구 수용체(202)의 단면구조를 도시한 도면이다.
도 7(a)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 도파관(200)은 그 일측단부에 후술하는 전구 커버(201)가 장착되는 오목한 형태의 제1 공동(C1) 및 이 제1 공동(C1)으로부터 도파관(200)의 타측단부로 관통형성된 제2 공동(C2)을 구비하고, 이 제2 공동(C2)에는 후술하는 전구 수용체(202)가 장착되며, 또한 도파관(200)의 타측단부에는 피드ㆍ피드백 및 센서 등과 같이 부속물(attachment)이 설치되는 적어도 하나 이상의 제3 공동(C3)을 구비한다. 제2 공동(C2)은 제1 공동(C1)의 직경보다 작은 직경으로 이루어진다.
도 7(b)는 도파관(200)의 제1 공동(C1)에 삽입되는 전구 커버(201) 및 제2 공동(C2)에 삽입되는 밀봉관체(206) 및 전구 수용체(202)를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 전구 커버(201)는 제1 공동(C1)의 형상에 대응하는 얇은 원판형상으로 구성되고, 밀봉관체(206)는 중공관 형태로 이루어져 제2 공동(C2)에 수용되며, 이 밀봉관체(206)의 내부에 전구 수용체(202)가 수용되고, 이 전구 수용체(202)는 그 일측단부(제1 공동(C1)에 인접하게 되는 단부)에 발광체 및 불활성가스가 충전되는 전구 공동(203)을 구비한다. 또한, 전구 수용체(202)는 커버(201)보다는 작은 직경으로 제2 공동(C2)의 형상에 대응하는 긴 원기둥 형상으로 구성되고, 전구 수용체(202) 및 밀봉관체(206)는 상호 유사 또는 동일한 재질로 이루어진다.
이와 같은 본 발명의 제3 실시예에 의한 플라즈마 램프 구조는, 도 7(c)에 도시된 바와 같이, 전구 커버(201)와 밀봉관체(206) 사이의 접촉경계면이 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 실링처리되어 제1실링결합부(S1)을 형성하고, 밀봉관체(206)의 내면에 전구 수용체(202)가 그 전구 공동(203)이 전구 커버(201)와 접하도록 삽입된 후에 밀봉관체(206) 및 전구 수용체(202) 사이의 접촉경계면이 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 실링처리되어 제2실링결합부(S2)를 형성하며, 전구 커버(201)와 도파관(200)의 제1 공동(C1) 사이의 접촉경계면 및/또는 밀봉관체(206)와 도파관(200)의 제2 공동(C2) 사이의 접촉경계면이 단순 본딩처리되어 제1 및/또는 제2 본딩결합부(B1, B2)를 형성한 플라즈마 램프 구조를 제공한다.
또한, 전구 수용체(202)의 일측단부에 형성된 전구 공동(203)에 발광체 및 불활성가스가 충전된 상태에서 전구 공동(203)의 개구부가 전구 커버(201) 및 밀봉관체(206)에 의해 밀폐됨으로써, 불활성가스 및 발광체가 충전되어 플라즈마 발광현상을 일으키는 전구(205)를 형성하게 된다.
한편, 본 발명의 제1 및 제2 실시예의 제1실링결합부(S1)는 전구 커버(201) 및 도파관(200) 사이의 접촉경계면에서 무기계 실링재료가 실링처리됨에 따라 형성되는 구조로서, 이 제1실링결합부(S1)는 도 11에 도시된 바와 같이, 전구 커버(201)와 도파관(200) 각각이 상이한 재질이 채택될 경우에, 그 열팽창계수의 차이로 인해 도파관(200)의 반경방향으로 열팽창(화살표 P)이 진행되어 전구 커버(201) 및/또는 제1실링결합부(S1) 상에 크랙과 같은 파손이 발생할 수 있는 위험이 있다.
이에 따라, 본 발명의 제3실시예는 이러한 위험을 극복하기 위해 도파관(200)에 비해 상대적으로 그 두께가 얇은 밀봉관체(206)를 전구 커버(201)의 하부면에 실링처리하여 제1실링결합부(S1)를 형성함으로써, 제1 및 제2 실시예의 제1실링결합부(S1)에서와 같이 크랙과 같은 파손이 발생할 위험을 제거할 수 있게 되는 특징이 있다.
또한, 상술한 밀봉관체(206)ㆍ전구 수용체(202) 및 전구 커버(201)는 원형의 단면 구조를 가진 관체ㆍ원기둥 및 원판 형상으로 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 밀봉관체(206)ㆍ전구 수용체(202) 및 전구 커버(201)는 이에 한정되지 아니하고, 그 삽입 및 장착을 용이하게 하는 구성이면 장방형 단면 또는 그외의 다양한 형상으로 이루어져도 무방할 것이다.
이와 같은 본 발명의 제3실시예에 의한 플라즈마 램프구조는, 발광체 및 불활성가스가 충전된 전구(205)가 도파관(200)과 별도로 마련된 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)ㆍ밀봉관체(206) 및 전구 커버(201)에 의해 형성되며, 전구 커버(201)가 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 밀봉관체(206)에 실링처리되고, 전구 수용체(202)의 타측단부가 밀봉관체(206)에 사후적으로 삽입된 후 동일한 고온의 조건으로 실링처리됨으로써, 제1 및 제2 실시예 보다 전구로의 기체 충진이 보다 용이하게 되고, 고온의 램프를 장시간 사용함에 따라 그 실링부위가 해체되어 전구 내에 충진된 기체가 서서히 대기로 누출하는 것을 방지할 수 있게 되는 이점 이 있다.
또한, 본 발명의 제3실시예는 밀봉관체(206)와 전구 커버(201) 사이의 제1실링결합부(S1) 및 전구 수용체(202)와 밀봉관체(206) 사이의 제2실링결합부(S2)에 의해, 제1 및 제2 실시예에서 보다 그 실링구조가 보다 견고해져 밀봉성능이 향상되는 특징이 있다.
다음에는 상술한 제3실시예에 의한 플라즈마 램프를 제조하는 방법을 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 램프를 제조하는 방법을 공정별로 나타내는 도면으로서, 본 발명의 제1실시예에 의한 플라즈마 램프 제조방법과 마찬가지로 선출원의 기술원리를 기본적으로 채택하고, 선출원에서 램프의 작동온도에 따라 그 실링결합부분이 해체되어 전구에 충전된 기체 및 발광체가 누출되는 문제점을 해결하며, 전구로의 기체 및 발광체의 충전을 보다 용이하게 하고, 본 발명의 제1 및 제2 실시예의 경우 보다 그 밀봉성능을 보강하며, 전구 커버(201) 및 도파관(200) 사이의 제1실링접합부(S1)에서 열팽창계수의 차이로 인한 파손이 발생할 수 있는 본 발명의 제1 및 제2 실시예의 단점을 극복할 수 있는 플라즈마 램프의 제조방법을 제공하는 것에 주안점을 둔다.
이를 위하여 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 램프의 제조방법은 제1 단계로서, 도파관(200)의 일측단부에 오목한 형태의 제1 공동(C1)을 형성시키고, 이 제1 공동(C1)으로부터 도파관(200)의 타측단부로 제2 공동(C2)을 관통형성시키며, 제1 공동(C1)에 장착되는 전구 커버(201)를 가공하며, 제2 공동(C1)에 장착되 는 밀봉관체(206) 및 전구 수용체(202)를 가공하는 공정(도 4(a) 참조)으로 이루어진다. 여기서, 제1 공동(C1) 및 제2 공동(C2)과, 전구 커버(201) 및 전구 수용체(202) 등은 그 형상 및 구조에 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 본 발명의 플라즈마 램프에 관한 제3 실시예의 형상 및 구조를 따른다.
제2 단계는, 대기 중에서 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도조건으로 전구 커버(201) 및 밀봉관체(206)가 상호 접촉하는 접촉경계면(특히, 외부와 인접하게 되는 경계면)을 무기계 실링재료를 이용하여 실링처리함으로써 제1실링결합부(S1)를 형성하는 공정(도 8(b) 참조)이다. 이러한 본 공정은 본 발명의 제1 및 제2 실시예의 전구 커버(201) 및 도파관(200)의 제1 공동(C1) 사이의 제1실링결합부(S1)에서 열팽창 계수의 차이로 인해 발생할 수 있는 파손의 문제점을 해소하기 위한 것이다.
이때, 이용되는 실링재료로는 산화납(PbO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화붕소(B2O3) 등과 같은 고온 무기계 화합물의 조성물이 바람직하며, 본 실시예에서는 램프의 작동온도(700~1000℃) 이상에서도 그 결합 상태가 해체되지 않아 밀폐기능을 유지할 수 있는 고온 무기계 실링재료를 이용함으로써, 램프의 사용 중에 이 실링부가 해체되어 전구 내부의 기체가 대기중으로 누출되어 버리는 것을 방지하도록 한다.
제3 단계는, 불활성가스 분위기에서, 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)에 발광체를 충전한 후에, 밀봉관체(206)의 내부에 전구 수용체(202)를 그 전구 공동(203)이 전구 커버(201)와 접하도록 삽입하는 공정(도 8(c) 참조)으로 이루어진다.
여기서, 불활성가스로는 마이크로파 에너지를 받았을 때 플라즈마 상태로 될 수 있는 아르곤(Ar)과 같은 희가스(noble gas)가 사용되는 것이며, 발광체는 희토류원소 할로겐화물, 나트륨 할로겐화물, 인듐할로겐화물, 수은 등과 같은 메탈 할라이드 계열로 이루어짐이 바람직할 것이다.
특히, 발광체로 산소 또는 습도 등과 같은 불순물에 민감한 브롬화 인듐(InBr) 또는 요오드화 인듐(InI) 등을 사용할 경우에는, 본 공정은 가능한한 고순도(산소 또는 습도 등과 같은 불순물이 제거된)의 불활성가스 분위기에서 수행되도록 하는 것이 바람직하다.
제4단계는, 불활성가스 분위기에서 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도조건으로, 밀봉관체(202)의 타측단부 및 전구 수용체(202)의 타측단부가 상호 접촉하는 제2접촉경계면(S2)을 실링처리하는 공정이 수행된다. 이때, 전구 공동(203)에 충진된 브롬화 인듐(InBr) 등과 같은 발광체는 아르곤(Ar) 등의 분위기에서는 300℃ 정도에서 끓기 시작하여 기화되는 성질이 있으므로, 본 공정에서는 실링 도중에 발광체가 휘발되는 것을 방지하기 위하여 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 수행하되, 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)은 그 내부 온도가 이에 충진된 발광체의 끓는점 이하가 되도록 전구 커버(201)의 일측단부를 냉각 수단(208)에 의해 냉각시키는 공정을 함께 수행한다(도 8(d) 참조).
한편, 이러한 냉각공정에 이용되는 냉각 수단(208)은 공냉 및/또는 수냉을 포함하는 다양한 냉각수단이 채택될 수 있으며, 실링공정에 사용되는 실링재료는 상기 제2 단계에서 사용된 재료와 동일한 것이다.
다음 제5단계는, 대기 중에서 전구 커버(201) 및 밀봉관체(206)를 도파관(200)의 제1 및 제2 공동(C1, C2)에 삽입한 후에 전구 커버(201)와 도파관(200)의 제1 공동(C1) 사이의 접촉경계면 및/또는 밀봉관체(206)와 도파관(200)의 제2 공동(C2) 사이의 접촉경계면을 접착제로 단순 접착시킴으로써 제1 및/또는 제2 본딩결합부(B1, B2)를 형성하는 공정(도 8(e) 참조)이다. 즉, 본 공정은 선공정에서 상호 결합된 전구 커버(201)ㆍ밀봉관체(206) 및 전구 수용체(202)를 도파관(200)의 제1 및 제2 공동(C1, C2) 상에 고정결합시키는 것으로, 상술한 접착제는 다양한 종류의 상온(또는 고온) 경화형 무기계 결합제가 이용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 도파관(200)의 단면 및 전구수용체(202)의 단면구조가 나타나 있다.
도 9(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 도파관(200)은 그 일측단부에 후술하는 전구 커버(201)가 삽입되어 장착될 수 있는 제1 공동(C1)을 구비하고, 이 제1 공동(C1)으로부터 도파관(200)의 타측단부로 관통형성된 제2 공동(C2)을 구비하며, 이 제2 공동(C2)에는 전구 공동(203) 및 주입통로(207)를 구비한 전구 수용체(202)가 장착되며, 또한 도파관(200)의 타측단부에는 피드ㆍ피드백 및 센서 등과 같이 부속물(attachment)이 설치되는 적어도 하나 이상의 제3 공동(C3)을 구비하고, 제2 공동(C2)은 제1 공동(C1)의 직경보다 작은 직경으로 이루 어진다.
또한, 도 9(b)은 도파관(200)의 제1 공동(C1)에 삽입되는 전구 커버(201) 및 제2 공동(C2)에 삽입되는 전구 수용체(202)를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 전구 커버(201)는 제1 공동(C1)의 형상에 대응하는 얇은 원판형상으로 구성되고, 유전체 재질의 전구 수용체(202)는 그 일측단부에 발광체 및 불활성가스가 충전되는 전구 공동(203)을 구비하며, 이 전구 공동(203)으로부터 전구 수용체(202)의 타측단부로 연통하는 주입통로(207)가 형성되고, 이 주입통로(207)는 발광체를 전구 공동(203)에 주입할 수 있는 가능한 최소의 직경으로 이루어진다.
이러한 본 발명의 제4 실시예에 의하면, 도 9(c)에 도시된 바와 같이, 전구 커버(201)의 하부면에 전구 공동(203)이 접한 상태에서, 전구 수용체(202) 및 전구 커버(201)가 상호 접촉하는 접촉경계면을 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 실링처리함으로써 제1실링결합부(S1)를 형성하고, 전구 수용체(202)의 주입통로(207)를 통해 발광체 및 불활성가스를 충전한 후에 주입통로(207)의 개구를 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 실링처리함으로써 제2실링결합부(S2)를 형성한 플라즈마 램프 구조를 제공한다.
한편, 전구 수용체(202)의 일측단부에 형성된 전구 공동(203)에 발광체 및 불활성가스가 충전된 상태에서 전구 공동(203)은 전구 커버(201) 및 주입통로(207)의 실링구조에 의해 밀폐됨으로써, 불활성가스 및 발광체가 충전되어 플라즈마 발광현상을 일으키는 전구(205)를 형성하게 된다.
이와 같은 본 발명의 제4실시예에 의한 플라즈마 램프구조는, 전구 수용체(202)의 주입통로(207)를 통해 발광체 및 불활성가스가 주입된 후에 이 주입통로(207)가 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 실링처리됨으로써, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에서 전구 수용체(202)가 도파관(200)의 제2 공동(C2) 또는 밀봉관체(206) 내부에 삽입되는 경우에 필연적으로 발생할 수 밖에 없는 미세한 틈새(조립공차)를 회피하게 되고, 이로 인해 전구(205) 내의 충전가스가 이 미세한 틈새를 통해 누설됨을 방지하여 조도 향상에 기여할 수 있게 되는 특징이 있다.
다음에는 상술한 제4실시예에 의한 플라즈마 램프를 제조하는 방법을 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 램프를 제조하는 방법을 공정별로 나타내는 도면으로서, 본 발명의 제4실시예에 의한 플라즈마 램프 제조방법은 유전체로 이루어지며 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 상기 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하도록 불활성가스 및 발광체가 충진되는 전구를 구비하는 상술한 실시예의 기술 원리를 기본적으로 채택하되, 전구 수용체(202)와 도파관(200) 사이의 미세한 틈새를 통해 전구(205) 내의 충전가스가 외부로 서서히 누출되는 발광에너지의 손실을 방지함으로써 조도의 향상을 도모할 수 있는 플라즈마 램프의 제조방법을 제공하는 것에 주안점을 둔다.
이를 위하여 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 램프의 제조방법은 제1 단계는, 도파관(200)에 제1 공동(C1) 및 제2 공동(C2)을 형성시키고, 이 제1 공동(C1)에 장착되는 전구 커버(201)를 가공하며, 제2 공동(C2)에 장착되는 전구 수용체(202)의 전구 공동(203) 및 주입통로를 가공하는 공정(도 10(a) 참조)으로 이루어진다. 여기서, 제1 공동(C1) 및 제2 공동(C2)과, 전구 커버(201) 및 전구 수용체(202) 등은 그 형상 및 구조에 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 본 발명의 플라즈마 램프에 관한 제4 실시예의 형상 및 구조를 따른다.
제2 단계는, 전구 커버(201)의 하부면에 전구 공동(203)이 인접하게 한 상태에서, 대기 중에서 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도조건으로 전구 커버(201) 및 전구 수용체(202)가 상호 접촉하는 접촉경계면을 무기계 실링재료를 이용하여 실링처리함으로써 제1실링결합부(S1)를 형성하는 공정(도 10(b) 참조)이다. 이때, 이용되는 실링재료로는 산화납(PbO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화붕소(B2O3) 등과 같은 고온 무기계 화합물의 조성물이 바람직하며, 본 실시예에서는 램프의 작동온도(700~1000℃) 이상에서도 그 결합 상태가 해체되지 않아 밀폐기능을 유지할 수 있는 고온 무기계 실링재료를 이용함으로써, 램프의 사용 중에 실링부가 해체되어 전구(205) 내부의 기체가 대기중으로 누출되어 버리는 것을 방지하도록 한다.
제3단계는, 불활성가스 분위기에서 전구 수용체(202)의 전구 공동(203) 내부에 주입통로(207)를 통해 발광체 및 불활성가스를 충전하는 공정(도 10(c) 참조)이다.
여기서, 불활성가스로는 마이크로파 에너지를 받았을 때 플라즈마 상태로 될 수 있는 아르곤(Ar)과 같은 희가스(noble gas)가 사용되는 것이며, 발광체는 희토 류원소 할로겐화물, 나트륨 할로겐화물, 인듐할로겐화물, 수은 등과 같은 메탈 할라이드 계열로 이루어짐이 바람직할 것이다.
특히, 발광체로 산소 또는 습도 등과 같은 불순물에 민감한 브롬화 인듐(InBr) 또는 요오드화 인듐(InI) 등을 사용할 경우에는, 본 공정은 가능한한 고순도(산소 또는 습도 등과 같은 불순물이 제거된)의 불활성가스 분위기에서 수행되도록 하는 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 본 실시예의 플라즈마 램프 제조방법은 아르곤(Ar)과 같은 불활성가스 분위기에서, 도파관(200)에 장착된 전구 수용체(202)의 주입통로(207)를 통해 발광체가 충전된 구조로 이루어져 상술한 선출원 및 본 발명의 제1 내지 제3 실시예와 비교하여 불활성가스 및 발광체를 전구 공동(203) 내부로 충전하는 것이 보다 용이해지는 이점이 있다.
제4단계는, 전구 공동(203) 내에 충전가스의 주입을 완료한 후에, 불활성가스 분위기에서 전구수용체(202)의 주입통로(207) 개구를 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도조건으로 실링처리함으로써 제2실링결합부(S2)를 형성하는 공정이다. 이때, 전구 공동(203)에 충진된 브롬화 인듐(InBr) 등과 같은 발광체는 아르곤(Ar) 등의 분위기에서는 300℃ 정도에서 끓기 시작하여 기화되는 성질이 있으므로, 본 공정은 실링 도중에 발광체가 휘발되는 것을 방지하기 위하여 램프의 동작온도(700~1000℃)보다 높은 온도에서 수행하되, 전구 수용체(202)의 전구 공동(203)는 그 내부 온도가 이에 충전된 발광체의 끓는점 이하가 되도록 전구 커버(201)의 일측단부를 냉각 수단(208)에 의해 냉각시키는 공정을 함께 수행한다(도 10(d) 참조).
한편, 이러한 냉각공정에 이용되는 냉각 수단(208)은 공냉 및/또는 수냉을 포함하는 다양한 냉각수단이 채택될 수 있으며, 실링공정에 사용되는 실링재료는 상기 제2 단계에서 사용된 재료와 동일한 것이다.
다음 제5단계는, 대기 중에서 전구 커버(201) 및 전구 수용체(202)를 도파관(200)의 제1 및 제2 공동(C1, C2)에 삽입한 후에 전구 커버(201)와 도파관(200)의 제1 공동(C1) 사이의 접촉경계면 및/또는 전구 수용체(202)와 도파관(200)의 제2 공동(C2) 사이의 접촉경계면을 접착제로 단순 접착시킴으로써, 제1 및/또는 제2 본딩결합부(B1, B2)를 형성하는 공정(도 10(e) 참조)이다. 즉, 본 공정은 상술한 선공정에서 상호 결합된 전구 커버(201) 및 전구 수용체(202)를 도파관(200)에 고정결합시키는 것으로, 상술한 접착제는 다양한 종류의 상온(또는 고온) 경화형 무기계 결합제가 이용될 수 있을 것이다.
본 발명의 제3 및 제4 실시예는 상술한 바와 같이, 전구(205) 형성을 위한 전구 커버(201) 및 전구 수용체(202)의 실링처리 공정을 부피가 상대적으로 큰 도파관(200)과 함께 실시하지 않고, 전구 커버(201) 및 전구 수용체(202) 사이의 실링처리 공정을 먼저 실시한 다음에, 도파관(200)의 제1 및 제2 공동(C1, C2)에 삽입하여 단순 본딩처리하는 기술적 원리를 채택한다.
따라서, 본 발명의 제3 및 제4 실시예는 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 달리, 그 실링공정 도중에 도파관(200)과 전구 커버(201) 및 도파관(200)과 전구 수용체(202) 사이에서 발생할 수 있는 열분포의 불균일로 인한 크랙과 같은 파손이 발생함을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 전구 커버(201) 및 전구 수용체(202) 사이의 실링처리 공정을 별도로 실시함에 따라 실링장비 내의 공간을 적게 차지하게 되어 동시에 많은 양의 전구 커버(201) 및 전구 수용체(202)를 실링처리할 수 있으므로 그 대량 생산에 매우 적합한 특징이 있으며, 이와 같은 특징은 전구 공동(203) 내부로의 불활성가스 및 발광체의 충전 작업시에도 동일한 효과를 기할 수 있게 된다.
한편, 상술한 제1 내지 제4실시예의 플라즈마 램프 제조방법에 적용되는 본 발명의 냉각공정은 전구 공동(203) 내부에 발광체가 충진된 상태에서 실링공정을 수행하는 도중에 실링온도의 높은 온도조건에 의해 전구 공동(203) 내의 발광체가 휘발되는 것을 방지하고자 전구 공동(203)에 인접하는 전구 커버(201) 측을 냉각하는 공정이다.
이러한 본 발명의 냉각공정은, 상술한 제1 내지 제4실시예의 플라즈마 램프 구조를 제조하는 방법에만 한정되는 것이 아니고, 도파관의 내부에 형성되는 전구 공동에 불활성가스 및 발광체가 충진된 상태에서 전구 공동을 실링처리함으로써 도파관 내부에 전구를 형성시키는 그외의 다양한 플라즈마 램프의 제조방법에도 적용가능할 것이다.
도 12는 본 발명의 플라즈마 램프의 제5실시예에 관한 도면으로, 도시된 바와 같이, 그 길이방향으로 동일 직경을 가진 일체형 공동(C5)을 구비한 형태(즉, 제1 내지 제4 실시예의 제1 및 제2 공동(C1, C2)의 직경이 동일하게 형성된 형태임)로 이루어지고, 그외의 나머지는 구성은 제1 내지 제4 실시예의 구성과 동일하 게 이루어진다.
즉, 상술한 제1 내지 제4 실시예에서는 제2 공동(C2) 보다 큰 직경의 제1 공동(C1)에 의해 전구(205)의 형성위치가 특정되는 단점이 있으므로, 본 실시예는 전구(205)의 형성위치가 전자기에너지원(미도시)로부터 피드(미도시)를 통해 공급되는 공진주파수의 최대 전기장에 대응하는 지점에 위치되는 점을 감안하여, 공급되는 공진주파수에 따라 그 전구(205) 형성 위치를 공진주파수에 따라 조절할 수 있도록 하는 구성임을 의미한다.
따라서, 본 실시예는 동일 직경의 일체형 공동(C5)에 장착되는 전구 커버(201) 및 전구 수용체(202)의 치수를 적절히 조절함으로써, 전구(205) 형성 위치를 공진주파수에 따라 적절히 조절할 수 있게 되는 특징이 있다.
한편, 상술한 제1 내지 제5 실시예에서의 전구커버(201)는 그 내열한계가 전구(205) 내부 및 전구 커버(201)의 외부 공간 사이의 온도차이를 극복하지 못할 경우에, 전구커버(201)가 쉽게 파손되는 단점이 있었다.
이러한 단점을 극복하기 위한 본 발명의 제6실시예가 도 13에 도시된다.
즉, 도 13은 본 발명의 제6실시예에 관한 도면으로, 본 발명의 제6실시예는 상술한 제5실시예의 일체형 공동(C5) 내측으로 전구 수용체(202, 제3실시예의 경우에는 밀봉관체(206)도 함께)가 소정 깊이 만큼 진입되고, 이 전구 수용체(202)의 전구 공동(203) 상부에 제1전구커버(201a)가 부착되며, 이 도파관(200)의 개구 측에는 제2전구커버(201b)가 부착되고, 제1 및 제2 전구커버(201a, 201b) 사이에는 소정간격의 공극부(215)가 개재된다.
이러한 제6실시예는, 제1 및 제2 전구커버(201a, 201b)를 공극부(215)의 간격으로 이격시킴에 따라, 제 1 및 제2 전구커버(201a, 201b)의 내열한계가 증대되어 전구(205)의 내부 및 외부공간 사이의 온도차이를 극복할 수 있게 되므로, 제1 및 제2 전구커버(201a, 201b)의 파손이 방지되는 특징이 있다.
또한, 본 발명은 도 14에 도시된 바와 같이, 상술한 제1 내지 제5 실시예에 있어서, 전구 수용체(202)의 외주면(202, 또는 제3실시예의 경우에 밀봉관체(206)의 외주면에 해당함) 및 도파관(200)의 내경면(즉, 제1공동(C1), 제2공동(C2) 또는 일체형 공동(C5) 등에 의해 형성되는 내경면임) 사이에 무기계 재질의 보조벽(209)을 더 개재시킬 수도 있을 것이다.
이러한 보조벽(209)은 상술한 제1 내지 제5실시예의 전구 수용체(202) 및 밀봉관체(206)의 외벽면을 감싸면서 도파관(200)의 내부에 삽입된 형태로 이루어진다.
한편, 이 보조벽(209)은 예컨대, 전기적 특성을 향상시키기 위해서는 유전특성이 좋은 무기계 재질이 적용될 수도 있을 것이고, 또는 단열성능을 향상시키기 위해서는 열전도율이 낮은 무기계 재질이 적용될 수도 있을 것이다.
한편, 유전율과 공진주파수 사이의 관계는 다음의 식 (1)과 같다.
[식 1]
Figure 112004028511016-pat00001
(여기서, f0 : 공진 주파수 , c : 빛의 속도, D : 형상계수, εr: 유전율)
상술한 제1 내지 제4 실시예의 도파관(200) 및 전구 수용체(202)는 온도변화에 민감하지 않은 재질로서 발광체 등에 의한 금속부식성과 같은 제반여건을 고려하여 알루미나(alumina) 또는 석영(quartz) 등과 같은 무기계 유전체 재질을 적용하지만, 통상 이러한 유전체는 그 유전율이 온도 변화에 따라 소정량 만큼 변화하는 고유의 온도기울기를 가지고 있으며, 이러한 온도기울기에 의한 유전율의 변화량에 대응하여 공진주파수도 변화하게 되고(상술한 식 (1)에 나타난 바와 같이), 이에 따라 공진주파수의 변화량 만큼을 보정할 필요가 있다.
이러한 공진주파수의 변화량 보정을 위해, 종래 기술은 도파관 측에 유전체의 공진주파수의 변화량을 감지하는 감지센서를 구비하여 그 변화량 만큼을 보정하는 구성을 더 채택하여야 하는 불편한 점이 있었다.
따라서, 본 발명은, 유전체의 유전율이 온도 변화에 따라 변화하는 점을 감안하여 온도변화에 대한 유전율의 변화가 적은 유전체 재질을 적용할 수도 있을 것이다.
또한, 본 발명의 도파관은 유전율이 높은 유전체 재질을 적용하게 되면, 상술한 식 (1)에서 알 수 있듯이, 공진주파수가 동일할 경우 유전율과 형상계수가 상호 반비례 관계인 점에서 도파관의 유전율에 반비례하여 형상계수가 작아지게 되므로, 도파관의 전체 크기를 보다 컴팩트하게 할 수 있는 특징이 있다.
대안적으로, 본 발명의 유전체 도파관의 재질은 상술한 바와 같이, 온도 변화에 따른 유전체의 유전율의 변화가 적고 높은 유전율을 가진 유전체 재질인 Ba(Co1/3Nb2/3)O계 및 Ba(Zn1/3Nb2/3)O계가 혼합된 형태(약 35의 비유전율을 가짐), Zr1-xSnxTiO3계(약 38의 비유전율을 가짐), Ba(Zn1/3Ta2/3)O 3계(약 30의 비유전율을 가짐), CaTiO3-LaAl2O3계(약 43의 비유전율을 가짐), CaTiO3-NdAl2 O3계(약 43의 비유전율을 가짐) 중에서 어느 하나에서 선택할 수도 있다.
또한, 본 발명의 상술한 제 실시예에 있어서, 전구 커버(201, 제6실시예의 경우에는 제1 전구커버(201a)에 해당함)의 전구 공동(203)에 인접하는 면에는 산화마그네슘(MgO) 코팅층이 형성될 수도 있을 것이다.
이러한 산화마그네슘 코팅층은 전구 공동(203) 내에 충진된 발광체로부터 발생하는 플라즈마에 대한 저항성(또는 내구성)을 향상시키고, 또한 발광체에 의해 전구 커버(201)가 부식됨을 억제하는 역할을 수행한다.
본 발명의 제1 내지 제6 실시예에 따른 플라즈마 램프의 전구(205)를 구비한 도파관(200) 구조는 유전체 공진 모드, 캐비티 공진 모드 또는 양자를 혼합한 모드 등과 같이 다양한 공진 모드에 적용할 것이다.
바람직하게는, 본 발명은 전구커버(201)가 장착된 부분을 제외한 도파관(200)의 외부면에 도전성 금속 재질로 이루어진 도금층(미도시)을 더 구비할 수도 있을 것이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 다른 양태에 따른 플라즈마 램프에 관한 것으로, 전구(205)를 구비한 유전체 도파관(200)이 캐비티 공진기(30)에 적용된 형태이다.
본 발명의 다른 양태에 따른 플라즈마 램프는 제1 내지 제6 실시예 중 어느 하나의 형태로 이루어진 전구(205)를 구비한 유전체 도파관(200)이 캐비티 공진기(30) 내의 임의 위치에서 지지대(35)에 의해 지지되고, 캐비티 공진기(30)의 상부면에는 전구(205)로부터 발광하는 빛을 외부로 조사하는 조사구(31)을 구비하며, 캐비티 공진기(30)의 일측면에는 전자기에너지원(미도시)으로부터 캐비티 공진기(30) 및 도파관(200)에 마이크로파 에너지를 전달하기 위한 피드(feed, 32)를 구비하고, 캐비티 공진기(30)의 타측면에는 피드백(feedback, 33)를 구비하며, 캐비티 공진기(30) 내에서 발생하는 공진주파수를 미세하게 보정하는 공진주파수 보정부(40)를 구비한다.
캐비티 공진기(30)는 그 내부의 공동에 공기가 충전된 형태이고, 그 각 외벽면은 전도성이 높은 금속재질로 이루어지며, 그 외형은 직육면체 또는 실린더 등과 같은 다양한 형태로 이루어진다.
즉, 본 실시예에서의 캐비티 공진기(30)는 전자기에너지원(미도시)으로부터 마이크로파 에너지를 전구(205)로 전달하고, 부분적일지라도 전자기에너지를 가두는 특징 및 목적을 갖는 장치로서, 상술한 도파관(200)과 비슷한 개념 및 목적을 가지며, 다만 내부 공동(cavity)에 공기가 충전된 형태이다.
본 발명의 제1 내지 제6실시예 중에서 어느 하나의 형태로 이루어진 전구(205)를 내장한 유전체 도파관(200)은 캐비티 공진기(30) 내의 공진주파수의 최대 전기장에 대응하는 지점에 위치하게 되고, 소정의 지지체(35)에 의해 지지된다.
조사구(31)은 유전체 도파관(200)의 전구(205)로부터 발생된 빛이 외부로 조사되도록 캐비티 공진기(30)의 상부 일측면에 형성된다.
피드(feed, 32)는 캐비티 공진기(30)의 일측면에 설치되어, 전자기에너지원(미도시)으로부터 캐비티 공진기(30) 및 유전체 도파관(200)에 마이크로파 에너지를 전달한다.
피드백(feedback, 33)은 캐비티 공진기(30)의 타측면(피드(32)의 맞은편)에 설치되어, 캐비티 공진기(30) 및 유전체 도파관(200)을 검사(probe)하여 필드(내부의 진폭 및 위상 정보를 포함)를 샘플링하고 그 샘플을 전자기에너지원(미도시)나 증폭기의 입력으로 피드백한다.
공진주파수 보정부(40)는 유전체 도파관(200)의 유전체 재질의 특성상 온도 변화에 따라 유전율이 변화하게 되고, 이 유전율 변화로 인한 공진 주파수의 변화량을 적절하게 보상하기 위하여 유전체 도파관(200) 또는 조사구(31)의 위치를 가변하는 구성이다.
바람직하게는, 공진주파수 보정부(40)는 도 15에 도시된 바와 같이, 유전체 도파관(200)을 지지하는 지지체(35)가 캐비티 공진기(30)의 하부면 상에서 상하방으로 이동가능하게 설치됨으로써, 온도 변화에 따라 변화하는 캐비티 공진기(30)의 공기 및 유전체 도파관(200)의 유전율을 보정하여 공진 주파수의 미세 보정을 구현할 수 있게 된다.
이러한 지지체(35)의 이동구조는 지지체(35)의 외주면에 수나사부(35a)를 형성하고, 이 지지체(35)가 나사 이동되도록 캐비티 공진기(30)의 하부면에 암나사부 를 구비한 관통공(37)이 형성된 구조로 이루어진다.
대안적으로, 공진주파수 보정부(40)는 도 16에 도시된 바와 같이, 캐비티 공진기(30)의 조사구(31)에 상하방으로 이동가능하게 설치된 이동체(41)로 이루어지고, 이 이동체(41)는 도파관(200)의 전구(205)로부터 발생된 빛을 외부로 조사할 수 있는 관통공(41a)을 구비하고, 그 외주면에 수나사부(41b)를 구비하여 조사구(31) 상에 나사 이동되도록 구성됨으로써, 온도 변화에 따라 변화하는 캐비티 공진기(30)의 공기 및 유전체 도파관(200)의 유전율을 보정하여 공진 주파수의 미세 보정을 구현할 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명의 다른 양태에 따른 플라즈마 램프는 캐비티 공진기를 이용한 종래의 플라즈마 램프와 비교하여 볼때, 캐비티 공진기 내에 공기와 다른 유전율을 가진 유전체 도파관을 내장하여 구성함으로써, 그 크기를 보다 컴팩하게 할 수 있는 특징이 있다.
본 발명의 플라즈마 램프 및 그 제조방법에 의하면, 전구내의 기체 충진이 용이하며, 고온의 램프 작동온도에서도 그 충진된 기체가 대기로 누출됨을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 램프를 사용함에 따라 전구에 충진된 기체가 대기중으로 누출하는 것을 방지할 수 있는 실링공정을 제공하고, 전구에의 기체 충진이 용이하며 실링공정 도중에 전구에 충전된 발광체가 기화되어 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있는 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 조도를 대폭 향상시키고, 보다 컴팩트한 크기의 플라즈마 램프를 달성할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명은 온도 변화에 따라 변화하는 유전체 도파관의 유전율에 의해 공진 주파수가 미세하게 변동되는 점을 감안하여, 온도 변화에 따른 공진 주파수의 변화량을 보다 용이하게 보정할 수 있는 특징이 있다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (30)

  1. 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 상기 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하는 불활성가스 및 발광체가 충전된 전구를 구비하는 플라즈마램프에 있어서,
    상기 도파관은 그 일측단부에 오목하게 형성된 제1 공동 및 이 제1 공동으로부터 도파관의 타측단부로 관통되어 형성되며 상기 제1 공동의 직경보다 작거나 같은 직경의 제2 공동을 구비하고;
    상기 도파관의 제1 공동에는 전구 커버가 장착되어 실링접합되고, 상기 도파관의 제2 공동에는 유전특성을 구현할 수 있는 무기계 재질의 전구 수용체가 장착되어 실링접합되며;
    상기 전구 커버와 인접하는 전구 수용체의 일측단부에는 불활성가스 및 발광체가 충전되는 전구 공동이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  2. 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 상기 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하는 불활성가스 및 발광체가 충전된 전구를 구비하는 플라즈마램프에 있어서,
    상기 도파관은 그 일측단부에 오목하게 형성된 제1 공동과, 이 제1 공동으로부터 도파관의 타측단부로 관통되어 형성되며 상기 제1 공동의 직경보다 작거나 같은 직경의 제2 공동과, 이 제2 공동의 타측단부에 제2 공동보다 큰 폭을 가진 제4 공동을 구비하고;
    상기 도파관의 제1 공동에는 전구 커버가 장착되어 실링접합되고, 상기 도파관의 제2 공동 및 제4 공동에는 유전특성을 구현할 수 있는 무기계 재질의 전구 수용체가 장착되어 실링접합되며;
    상기 전구 커버와 인접하는 전구 수용체의 일측단부에는 불활성가스 및 발광체가 충전되는 전구 공동이 형성되며, 전구 수용체의 타측단부에는 제4 공동에 삽입되는 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  3. 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 상기 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하는 불활성가스 및 발광체가 충전된 전구를 구비하는 플라즈마램프에 있어서,
    상기 도파관은 그 일측단부에 오목하게 형성된 제1 공동 및 이 제1 공동으로부터 도파관의 타측단부로 관통되어 형성되며 상기 제1 공동의 직경보다 작거나 같은 직경의 제2 공동을 구비하고;
    상기 도파관의 제1 공동에는 전구 커버가 장착되고, 상기 도파관의 제2 공동에는 중공관 형태의 밀봉관체가 수용되며, 상기 전구 커버 및 밀봉관체 사이의 접촉경계면은 실링접합되고, 상기 밀봉관체의 내면부에는 전구 수용체가 수용되어 실링접합되며;
    상기 전구 수용체 및 밀봉관체는 유전특성을 구현할 수 있는 무기계 재질로 이루어지고, 상기 전구 커버와 인접하는 전구 수용체의 일측단부에는 불활성가스 및 발광체가 충전되는 전구 공동이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  4. 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 상기 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하는 불활성가스 및 발광체가 충전된 전구를 구비하는 플라즈마램프에 있어서,
    상기 도파관은 그 일측단부에 오목하게 형성된 제1 공동 및 이 제1 공동으로부터 도파관의 타측단부로 관통되어 형성되며 상기 제1 공동의 직경보다 작거나 같은 직경의 제2 공동을 구비하고;
    상기 도파관의 제1 공동에는 전구 커버가 장착되고, 상기 도파관의 제2 공동에는 유전체 재질의 전구 수용체가 장착되며, 상기 전구 커버 및 전구 수용체 사이의 접촉경계면은 실링접착되고;
    상기 전구 수용체는 유전특성을 구현할 수 있는 무기계 재질로 이루어지고, 상기 전구 커버와 인접하는 전구 수용체의 일측단부에는 불활성가스 및 발광체가 충전되는 전구 공동이 형성되며, 상기 전구 공동으로부터 전구 수용체의 타측단부로 주입통로가 관통되고, 상기 주입통로의 개구는 상기 불활성가스 및 발광체가 충전된 후에 실링접착되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전구 커버는 산화물 또는 비산화물의 빛 투광성이 우수하고 도파관(200)과 유사한 열팽창계수를 가진 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실링접착되는 실링재료는 램프의 작동온도 이상에서도 그 결합 상태가 해체되지 않는 고온 무기계열의 실링재료가 적용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 실링재료는 산화납(PbO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화붕소(B2O3) 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관은 알루미나(alumina), 석영(quartz), Ba(Co1/3Nb2/3)O계 및 Ba(Zn1/3Nb2/3)O계의 혼합물, Zr1-xSnxTiO3계, Ba(Zn 1/3Ta2/3)O3계, CaTiO3-LaAl2O3계, CaTiO3-NdAl2O3계 중에서 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광체는 메탈 할라이드 계열 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발광체는 희토류원소 할로겐화물, 나트륨 할로겐화물, 인듐할로겐화물, 수은 중에서 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관의 제1 및 제2 공동은 그 직경이 동일하게 형성된 일체형 공동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전구 수용체는 상기 일체형 공동 내측으로 소정 깊이 만큼 진입되고, 상기 전구 공동 상부에 제1 전구 커버가 부착되며, 도파관의 개구 측에는 제2 전구 커버가 부착되고, 제1 및 제2 전구 커버 사이에는 소정 간격의 공극부가 개재되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전구 수용체의 외주면과 도파관의 내경면 사이에는 무기계 재질의 보조벽을 더 개재시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관은 그 외주면에 도전성 금속 재질로 이루어진 도금층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전구 커버의 전구 공동과 인접하는 면에는 산화마그네슘(MgO) 코팅층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  16. 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 상기 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하도록 불활성가스 및 발광체가 충진되는 전구를 구비하는 플라즈마램프의 제조방법에 있어서,
    상기 도파관의 일측단부에 오목한 형태의 제1 공동을 형성하고, 이 제1 공동으로부터 상기 도파관의 타측단부로 제1 공동의 직경보다 작거나 같은 직경의 제2 공동을 관통ㆍ형성하며, 상기 도파관의 제1 공동에 장착되는 전구 커버 및 제2 공동에 장착되는 전구 수용체를 가공하고, 상기 전구 수용체의 일측단부에 전구 공동을 형성하는 제1 단계와;
    상기 도파관의 제1 공동에 전구의 커버를 장착한 후, 대기중에서 램프의 작동온도 이상의 온도조건으로 상기 커버와 도파관의 제1 공동 사이의 접촉 경계면을 실링접착하는 제2 단계와;
    불활성 가스 분위기에서, 상기 전구 수용체의 전구에 발광체를 충진하는 제3 단계와;
    불활성가스 분위기에서, 상기 도파관의 제2 공동에 상기 전구 수용체를 삽입하는 제4 단계와;
    불활성가스 분위기에서, 램프의 작동온도 이상의 조건으로 상기 전구 수용체 및 도파관의 제2 공동 사이의 접촉 경계면을 실링접착하되, 상기 전구공동 내의 온도가 전구에 충진된 발광체의 끓는점 이하가 되도록 전구 커버가 장착된 도파관의 일측단부를 냉각하는 제5 단계를 구비하는 플라즈마 램프의 제조방법.
  17. 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 상기 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하도록 불활성가스 및 발광체가 충진되는 전구를 구비하는 플라즈마램프의 제조방법에 있어서,
    상기 도파관의 일측단부에 오목한 형태의 제1 공동을 형성하고, 이 제1 공동으로부터 상기 도파관의 타측단부로 제1 공동의 직경보다 작거나 같은 직경의 제2 공동을 관통ㆍ형성하며, 이 제2 공동의 타측단부에 제2 공동 보다 큰 폭의 제4 공동을 형성하고, 상기 도파관의 제1 공동에 장착되는 전구 커버 및 제2 공동에 장착되는 전구 수용체를 가공하며, 상기 전구 수용체의 일측단부에 전구 공동을 형성하고, 상기 전구 수용체의 타측단부에 상기 제4 공동에 장착되는 단차부를 형성하는 제1 단계와;
    상기 도파관의 제1 공동에 전구의 커버를 장착한 후, 대기중에서 램프의 작동온도 이상의 온도조건으로 상기 커버와 도파관의 제1 공동 사이의 접촉 경계면을 실링접착하는 제2 단계와;
    불활성 가스 분위기에서, 상기 전구 수용체의 전구에 발광체를 충진하는 제3 단계와;
    불활성가스 분위기에서, 상기 도파관의 제2 공동에 상기 전구 수용체를 삽입하는 제4 단계와;
    불활성가스 분위기에서, 램프의 작동온도 이상의 조건으로 상기 전구 수용체의 단차부 및 도파관의 제4 공동 사이의 접촉 경계면을 실링접착하되, 상기 전구 공동 내의 온도가 전구에 충진된 발광체의 끓는점 이하가 되도록 전구 커버가 장착된 도파관의 일측단부를 냉각하는 제5 단계를 구비하는 플라즈마 램프의 제조방법.
  18. 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 상기 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하도록 불활성가스 및 발광체가 충진되는 전구를 구비하는 플라즈마램프의 제조방법에 있어서,
    도파관의 일측단부에 오목한 형태의 제1 공동을 형성하고, 이 제1 공동으로부터 도파관의 타측단부로 제1 공동의 직경보다 작거나 같은 직경의 제2 공동을 관통ㆍ형성하며, 도파관의 제1 공동에 장착되는 전구 커버, 제2 공동에 수용되는 중공관 형태의 밀봉관체 및 밀봉관체의 내부에 수용되는 전구 수용체를 가공하고, 전구 수용체의 일측단부에 전구 공동을 가공하는 제1 단계와;
    대기중에서, 램프의 작동온도 이상의 온도조건으로 상기 전구 커버의 하부면에 밀봉관체를 실링접착하는 제2 단계와;
    불활성가스 분위기에서, 전구 수용체의 전구 공동에 발광체를 충전한 후에 밀봉관체의 내부에 전구 수용체를 삽입하는 제3 단계와;
    불활성가스 분위기에서, 램프의 작동온도 이상의 조건으로 상기 밀봉관체 및 전구 수용체 사이의 접촉경계면을 실링접착하되, 상기 전구 공동 내의 온도가 전구에 충진된 발광체의 끓는점 이하가 되도록 전구 커버의 일측단부를 냉각하는 제4 단계와;
    대기 중에서, 상기 실링접착된 전구 커버, 밀봉관체 및 전구 수용체를 도파관의 제1 및 제2 공동에 삽입한 후에 고정결합시키는 제5 단계로 이루어진 플라즈마 램프의 제조방법.
  19. 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 상기 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하도록 불활성가스 및 발광체가 충진되는 전구를 구비하는 플라즈마램프의 제조방법에 있어서,
    도파관의 일측단부에 오목한 형태의 제1 공동을 형성하고, 이 제1 공동으로부터 도파관의 타측단부로 제1 공동의 직경보다 작거나 같은 직경의 제2 공동을 관통ㆍ형성하며, 도파관의 제1 공동에 장착되는 전구 커버 및 제2 공동에 수용되는 전구 수용체를 가공하고, 전구 수용체의 일측단부에 전구 공동을 형성하며, 이 전구 공동으로부터 전구 수용체의 타측단부로 주입통로를 형성하는 제1 단계와;
    대기중에서, 램프의 작동온도 이상의 온도조건으로 상기 전구 커버의 하부면에 전구 수용체를 실링접착하는 제2 단계와;
    불활성 가스 분위기에서, 전구 수용체의 전구 공동 내부에 주입통로를 통해 발광체 및 불활성가스를 충전하는 제3 단계와;
    불활성가스 분위기에서, 램프의 작동온도 이상의 조건으로 상기 전구 수용체의 주입통로 개구를 실링처리하되, 상기 전구 공동 내의 온도가 전구에 충진된 발광체의 끓는점 이하가 되도록 전구 커버의 일측단부를 냉각하는 제4 단계와;
    대기 중에서, 상기 실링접착된 전구 커버 및 전구 수용체를 상기 도파관의 제1 및 제2 공동에 삽입한 후에 고정결합시키는 제5 단계로 이루어진 플라즈마 램프의 제조방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불활성 가스 분위기는 고순도의 불활성가스 분위기인 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프의 제조방법.
  21. 제16항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전구 커버는 산화물 또는 비산화물의 빛 투광성이 우수한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프의 제조방법.
  22. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실링접착되는 실링재료는 램프의 작동온도 이상에서도 그 결합 상태가 해체되지 않는 고온 무기계 실링재료가 적용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 실링재료는 산화납(PbO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산 화붕소(B2O3) 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프의 제조방법.
  24. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관은 알루미나(alumina), 석영(quartz), Ba(Co1/3Nb2/3)O계 및 Ba(Zn1/3Nb2/3)O계의 혼합물, Zr1-xSnxTiO3계, Ba(Zn 1/3Ta2/3)O3계, CaTiO3-LaAl2O3계 및 CaTiO3-NdAl2O3계 중에서 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프의 제조방법.
  25. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광체는 메탈 할라이드 계열 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프의 제조방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 발광체는 희토류원소 할로겐화물, 나트륨 할로겐화물, 인듐할로겐화물, 수은 중에서 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프의 제조방법.
  27. 유전체로 이루어진 도파관의 내부에 형성된 전구 공동에 불활성가스 및 발광체를 충진시킨 상태에서 전구 공동을 실링처리함으로써 전구를 형성시키는 플라즈마 램프의 제조방법에 있어서,
    상기 전구 공동의 실링 공정 도중에 전구 공동과 인접하는 부분을 전구 공동 내부의 온도가 발광체의 끊는점 이하가 되도록 냉각시키는 냉각단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프의 제조방법.
  28. 유전체로 이루어져 전자기에너지원과 연결된 도파관과, 상기 도파관에 연결되어 도파관을 통해서 전자기에너지를 받으면 빛을 방출하는 불활성가스 및 발광체가 충전된 전구를 구비하는 플라즈마램프에 있어서,
    내부 공동에 공기가 충전되고, 각 외벽면은 전도성이 높은 금속 재질로 이루어진 캐비티 공진기와;
    상기 캐비티 공진기 내의 임의 위치에서 지지대에 의해 지지되고, 청구항 제1항 내지 제12 항 중에서 어느 한 항의 형태로 이루어진 전구가 형성된 유전체 도파관과;
    상기 캐비티 공진기의 상부면에 구비되고, 상기 유전체 도파관의 전구로부터 발광하는 빛을 외부로 조사하는 조사구와;
    상기 유전체 도파관 및 캐비티 공진기에서 발생되는 공진주파수의 변화량을 보정하는 공진주파수 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 공진주파수 보정부는 상기 전구가 형성된 도파관을 지지하는 지지체가 캐비티 공진기의 하부면에서 상하방향으로 이동가능하게 설치되어 온도 변화에 따 라 변화하는 캐비티 공진기 및 유전체 도파관의 유전율을 보정하여 공진 주파수의 미세 보정을 구현하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 공진주파수 보정부는 상기 캐비티 공진기의 조사구에 상하방으로 이동가능하게 설치된 이동체를 구비하고, 상기 이동체는 도파관의 전구으로부터 발생된 빛을 외부로 조사할 수 있는 관통공을 구비하며, 그 외주면에 수나사부를 구비하여 조사구 상에서 나사 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프.
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