KR100742015B1 - 전기 램프 - Google Patents

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KR100742015B1 KR1020017006709A KR20017006709A KR100742015B1 KR 100742015 B1 KR100742015 B1 KR 100742015B1 KR 1020017006709 A KR1020017006709 A KR 1020017006709A KR 20017006709 A KR20017006709 A KR 20017006709A KR 100742015 B1 KR100742015 B1 KR 100742015B1
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

전기 램프는 가시광을 전송하며 광원(12)을 수용하는 램프관(11)을 포함한다. 전기 램프는 광 흡수 매체(16)를 포함한다. 램프관(11)은 실리카의 제 1 층과 서로 교변하는 비교적 높은 굴절율을 갖는 물질의 제 2 층을 포함하는 광 간섭막(15)으로 피복된다. 본 발명에 의하면, 광원(12)으로부터의 광은 간섭막(15)으로 도달하기 이전에 광 흡수 매체(16)를 통과한다. 바람직하게도, 광 흡수 매체(16)는 램프관(11)과 간섭막(15) 사이에 배치된다. 대안적으로, 광 흡수 매체는 램프관의 벽 내에 포함된다. 바람직하게도, 간섭막(15)은 광 흡수 매체(16)가 흡수하는 파장의 범위와 동일한 파장의 범위, 바람직하게는 570 내지 620㎚의 파장 범위로 광을 반사한다. 바람직하게도, 전기 램프는 동작시에는 색광을 방출하지만, 램프가 오프 상태에 있을 때에는 중성 색을 갖는다. 광 흡수 매체(16)는 바람직하게도 주로 Nd2O5, CoAl2O4, Fe2O3, ZnFe2O4, ZnOZnFe2O4, 혹은 BiVO4를 포함한다.

Description

전기 램프{ELECTRIC LAMP}
본 발명은 광원이 배열된 광 전송 램프관을 포함하는 전기 램프에 관한 것이다. 이 전기 램프는 광 흡수 매체를 포함하며, 상기 램프관의 적어도 일부에는 간섭막이 제공된다.
이러한 램프는 주로 일반적인 조명용으로, 가령 백열등에 대한 효율적인 대체용으로서 사용되고 있다. 이러한 전기 램프는 또한 소위 신호 및 윤곽 조명용, 교통등과 같은 신호 조명용, 및 투사 조명 및 광섬유 조명용으로 사용되기도 한다. 그러한 전기 램프는 또한, 차량의 헤드램프 혹은 지시등과 같은 자동차 애플리케이션, 가령 지시자의 황색 광원이나 자동차의 브레이크등의 적색 광원으로서 사용된다. 색 온도가 광 흡수 코팅 수단에 의해 증가하는 전기 램프의 다른 대안의 실시예가 차량의 헤드램프로서 사용될 수도 있다.
전술한 타입의 전기 램프는 DE-GM 86 00 640의 공보에 알려져 있다. 이 공지된 전기 램프에서, 청색광을 반사하는 간섭막은 차량에 사용되는 할로겐 백열등의 램프관상에 제공되며, 광 흡수 매체는 램프관의 내부면의 불투명 부분에 제공된 다.
램프관의 내부면의 불투명 부분상에 제공되는 광 흡수 매체를 포함하는 램프의 결함은 광 흡수 매체의 효율이 비교적 적다는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 결함이 제거되는 전술한 타입의 전기 램프를 제공하는데 있다.
본 발명에 의하면, 전술한 타입의 전기 램프는 광원으로부터 발생하는 광이 주로 광 흡수 매체를 통해 간섭막에 도달한다는데 특징이 있다.
공지된 전기 램프에서, 램프관에서 발생되는 광은 발생된 광이 우연히 광 흡수 매체상으로 입사하도록 지향한다면 광 흡수 매체에 의해서만 흡수된다는 것이다. 이 공지된 전기 램프에서 광 흡수 매체가 램프관의 비교적 적은 면적상에서만, 주로 램프관의 내부면의 불투명 부분상에서만 제공되기 때문에, 광 흡수 매체의 광 흡수 효율은 비교적 적다. 무엇보다도, 램프관의 내부면의 주요부는 광 전송 부분이다. 간섭막에 의해 반사되는 광은 종종 다중 반사후에만 광 흡수 매체에 도달한다. 그 결과, 반사된 광이 궁극적으로 광 흡수 매체에 도달하고 그 반사된 광이 광 흡수 매체에 흡수될 기회는 비교적 적다. 그 결과, 반사된 광의 대부분은 여전히 기존의 전기 램프에 의해 방출되어 간섭막의 소정의 효과를 크게 감소시킨다. 광 흡수 매체에 의한 흡수 효율은 본 발명에 따라 광 흡수 매체를 광원으로부터 발생한 광이 광 흡수 매체를 통해 간섭막에 도달하는 방식으로 제공함 으로써 크게 증가된다.
광 흡수 매체는 전기 램프에서 여러 방식으로 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 램프의 실시예는 램프관의 벽이 광 흡수 매체를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
광 흡수 매체는 석영 글래스 혹은 하드(hard) 글래스와 같은 글래스(glass)로 제조되거나 반투명 세라믹으로 제조되는 램프관의 벽에 용이하게 통합될 수 있다. 이 실시예에서, 간섭막은 바람직하게는 광원으로부터 이격되어 마주하는 램프관의 측벽에 직접 제공된다. 광 흡수 매체가 램프관의 벽과 간섭막에 제공되기 때문에, 간섭막에 의해 반사되는 광은 광 흡수 매체를 두번씩 관통하며, 이는 흡수 공정의 효율성을 크게 개선시킨다. 또한, 램프관의 모든 측벽들 상의 간섭막 사이에서 전후로 반사되는 광은 매 반사시마다 두번씩 광 흡수 매체를 관통하게 된다.
본 발명에 따른 전기 램프의 대안의 실시예는 광 흡수 매체가 램프관과 간섭막 사이에 위치하는 광 흡수층을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
광 흡수 매체가 램프관의 외부면과 간섭막 사이에 제공되기 때문에, 간섭막에 의해 반사되는 광은 광 흡수 매체를 두번씩 관통하며, 이는 흡수 공정의 효율을 더욱 개선시킨다. 또한, 램프관의 모든 측벽 상의 간섭막 사이에서 전후로 반사되는 광은 매 반사시 두번씩 광 흡수층을 관통한다.
공지된 램프에서, 광 흡수층 형태의 광 흡수 매체는 램프관의 내부면에 제공되며, 이 광 흡수층은 램프관의 할로겐 대기에 노출된다. 이러한 비교적 적극적인 대기의 영향하에서, 광 흡수층은 손상을 입어 광 흡수층의 효율성이 더욱 악화된다. 광 흡수층의 일부는 그 기저부에서 분리되어 램프관의 대기에서 단부를 형성할 수도 있다. 그러한 분리된 부분은 램프관의 램프 대기, 가령 텅스텐 사이클에 악영향을 끼칠 수 있다. 또한, 램프관의 내부면의 광 전송부상에서의 침전물(deposit)로 인해, 램프의 효율이 감소된다. 광원으로부터 이격되어 마주하는 램프관의 측벽에 광 흡수층을 제공함으로써, 램프관의 대기상에서의 광 흡수 매체의 영향은 소멸된다.
전기 램프의 대안의 실시예에서, 광 흡수 매체는 램프관의 내부면상에 제공된다.
본 발명에 따라 제공된 광 흡수 매체의 광 흡수 특성은 특히 간섭막이 광 흡수 매체가 흡수하는 파장의 범위로 반사하는 경우에 개선된다. 본 발명에 따른 전기 램프의 바람직한 실시예는 간섭막이 주로 광 흡수 매체가 흡수하는 파장의 범위로 반사하는 것을 특징으로 하고 있다.
이러한 방법에 의해 획득되는 시너지 효과는 간섭막의 반사력이 광 흡수 매체의 흡수 특성을 충족시키도록 정해진다는 것에 있다. 광원에서 발생되어 램프관을 통해 외부로 방출될려는 광은 광 흡수 매체에 의해 부분적으로 흡수되며, 이에 의해 흡수되는 부분의 크기는 광 흡수 매체의 두께와 흡수 공정의 효율성에 따라 달라진다. 그러나 광 흡수 매체를 통해 관통되는 광의 부분은 광 흡수 매체에 의해 흡수되어야 하는 파장의 범위 내의 파장을 갖는다. 본 발명의 상기 실시예에 따라 특히 통과가 허락된 광이 반사하도록 간섭막이 설계된다는 사실의 결과로 서, 상기 반사된 광이 다시 광 흡수 매체를 통과하여 그 광의 다른 부분이 흡수된다. 그러한 경우, 광 흡수 매체를 두번씩 통과한 이후, 광 흡수 매체에 의해 흡수되는 광의 부분은 여전히 램프관 내에 존재하게 될 것이다. 이러한 광은 상이한 위치로(가령, 램프관의 반대측으로) 램프관을 벗어나려고 할 것이다. 그러한 다른 위치에서, 광의 상기 잔여 부분은 광 흡수 매체가 흡수하는 파장의 범위로 반사하는 간섭막과 조합하는 광 흡수 매체의 형태의 장벽(barrier)과 다시 만나게 될 것이다. 다중 흡수 및 반사의 결과, 궁극적으로 광원에 의해 방출되며 광 흡수 매체에 의해 흡수되는 파장을 갖는 광의 단지 적은 부분만이 전기 램프에 의해 방출될 것이다.
다중 흡수 및 반사의 전술한 시너지 효과는 본 발명의 다른 목적이 구현될 수 있게 한다. 본 발명의 다른 목적은 램프관의 외부면에 제공되는 광 흡수 매체와 간섭막의 적당한 조합에 의해 전기 램프의 색 온도를 증가시키는데 있다.
색 온도 Tc를 증가시키기 위해서는 일반적으로 590㎚ 근처의 파장 범위의 전기 램프의 가시 스펙트럼에서, 바람직하게는 옐로우-오렌지 범위에서 삭제가 행해진다. 이러한 목적 달성을 위해, 일반적으로 선택적 흡수층이나 선택적 반사 간섭막이 램프관의 외부면에 제공된다. 색 온도를 크게 증가시키게 되면 일반적으로 루멘(lumen)이 크게 감소된다. 이론적인 설명이 없이도, 소정의 스펙트럼 밴드를 반사시키는 간섭막(소위 슈뢰딩거 간섭막)의 결과로서 색 온도의 소정의 천이와 관련되는 최소한의 루멘 출력의 손실은 2850 K에서 3000 K로의 색 온도의 천이 에 대해 10%가 된다. 2850 K에서 3500 K로의 색 온도의 천이에 대해, 루멘 손실은 32%가 된다. 그러한 "스팁 밴드(steep band)" 간섭막의 다른 결함은 그러한 간섭막의 복잡성과 색 표현 지수(color rendering index)의 커다란 저하에 있다. 감소된 "스팁 밴드" 특성을 갖는 간섭막은 루멘 손실을 보다 더 크게 하지만, 동시에 색 표현 지수가 보다 적게 감소되도록 한다.
선택적 광 흡수층의 선택은 그러한 흡수층에 의해 충족될 열적 요건에 의해 제한을 받는다. 그러한 열적 효건은 램프관의 유효 수명 동안의 광 흡수 매체의 내구성과 램프관의 온도 변화에 저항성을 포함한다. 광 흡수층의 또다른 결함은 적당한 물질이 일반적으로 (가시)광을 너무 넓은 파장의 범위로 흡수한다는데 있다. 또한, 광 흡수 매체에 의해 색 포인트의 특정의 천이를 일으키기란 불가능하며, 동시에 소위 흑체 위치에 유지되는 것은 불가능하다. 즉 전기 램프에 의해 방출되는 광을 충분히 백색으로 유지하고 있다.
일반적으로, 간섭막은 원하는 전송 스펙트럼을 얻기 위해 보다 높은 자유도를 제공한다. 간섭막의 결함은 광이 일반적으로 간섭막에 의해 흡수되는 것이 아니라 단지 반사된다는 것이다. 간섭막이 사용될 때, 색 온도의 천이는 전기 램프에서 발생하는 흡수에 따라 달라진다. 이러한 내부 흡수는 램프관의 형태와 배열등의 크기 및 위치와 핀치(pinch)의 크기 및 위치에 따라 달라진다. 만약 흡수가 내부 흡수에 의해서만 결정된다면, 흡수의 기여도는 비교적 적다. 또한, 광 흡수 매체가 램프관의 내부면의 불투명 부분상에 제공되는 공지된 램프에서, 흡수의 기여도는 여전히 비교적 적다. 이러한 적은 흡수의 결과로서, 간섭막의 반사성은, 원하지 않는 광이 자주 효과적으로 반사되어 이 원하지 않는 광이 궁극적으로 전기 램프에 의해 방출되는 광으로부터 다소 제거될 수 있도록 비교적 높아야만 한다. 높은 반사성을 갖는 간섭막이라는 것은 간섭막이 형성되는 비교적 많은 갯수의 층과 스팁 필터 엣지를 의미한다. 이러한 해결책에 기인하여, 간섭막은 값비싸며, 추가적으로 바람직스럽지 않은 색 표현 지수를 크게 감소시킨다. 또한, 색 온도의 천이는 내부 흡수가 널리 알려져 있지 않거나 적절히 제어되지 않는다면 램프간에 크게 상이할 것이다.
본 발명자는 광 흡수 매체와 간섭막의 적당한 조합이 램프의 루멘 출력과 램프의 색 표현 지수의 비교적 적은 감소시에 전기 램프의 색 온도를 증가시킬 수 있다는 것을 알게 되었다. 광 흡수 매체와 간섭막의 조합(상기 광 흡수 매체는 광원과 간섭막 사이에 배치됨)은, 가령 광 흡수 매체가 램프관의 측벽 내에 위치하거나 간섭막이 램프관의 외부면에 제공되는 광 흡수층에 제공되는 경우에 다수의 장점을 갖는다. 먼저, 간섭막에 의해 반사되는 광은 광 흡수 매체를 두번씩 통과하며, 이는 흡수 공정의 효율성을 더욱 개선시킨다. 또한, 램프관의 모든 측벽들 상의 간섭막 사이에서 전후로 반사되는 광은 각각의 반사시에 광 흡수 매체를 두번씩 통과한다. 또한, 간섭막은 색 온도의 원하는 천이에 기여할 수 있다. 또다른 장점은 간섭막의 설계시의 높은 자유도가 광 흡수 매체(및 간섭막)에 의해 야기되는 색 포인트의 천이의 결과로서 흑체의 위치로부터 이격되어 있는 색 포인트의 원하지 않는 이동을 보상할 수 있다는 것이다. 간섭막은 사실상 흑체 위치상의 광 흡수 매체와 간섭막의 조합의 색 포인트의 위치를 재설정하는데 사용되며, 이를 통해 전기 램프에 의해 방출되는 광은 충분히 "백색"의 모습을 유지할 수 있다. 간섭막은 또한 색 포인트의 효율적인 천이가 실행될 수 있게 하며, 이를 통해 전기 램프의 광 손실은 제한되며 동시에 전기 램프의 색 표현 지수도 비교적 높게 유지된다.
본 발명의 실시예는 광 흡수 매체가 주로 570 내지 620㎚의 파장 범위로 흡수한다는 것이다. 그러한 광 흡수층은 옐로우-오렌지 파장 범위로 선택적으로 흡수하며, 스펙트럼의 청색-녹색 범위에서는 비교적 낮은 흡수력을 갖는다. 광 흡수 매체는 램프관의 외부면에 제공된다. 주로 동일한 파장 범위로 반사하는 간섭막은 광 흡수층에 제공된다. 간섭막에서의 다중 반사의 결과로서, 광 흡수 매체에 민감한 광은 광 흡수 매체에 의해 거의 완전히 흡수된다.
다중 흡수 및 반사의 다른 시너지 효과는 본 발명의 다른 목적을 달성할 수 있게 한다. 본 발명의 다른 목적은 램프관의 외부면에 제공된 광 흡수 매체와 간섭막의 적당한 조합에 의해 전기 램프의 색 임프레션(color impression)을 변경하는데 있다. 그 목적은 특히 온 상태시의 전기 램프에 의해 방출된 광의 색으로부터 오프 상태시의 전기 램프에 의해 제공된 임프레션을 분리하는데 있다. 그 목적은 특히 전기 램프가 오프 상태시에 중성색(color-neutral appearance)을 갖는 반면, 동작시 소정의 색, 가령 소위 황색 전기 램프의 광을 방출하는 전기 램프를 제공하는데 있다.
바람직하게도, 광 흡수 매체는 철 산화물, 인이 도핑된 철 산화물, 아연 철 산화물, 코발트 알루미네이트, 네오디미움 산화물, 비스무스 바나데이트, 지르코니움 파라세오디미움 실리케이트 혹은 그의 혼합물에 의해 형성된 그룹으로부터 선택 된다. 철 산화물(Fe2O3)은 오렌지 색소이며, P 도핑된 Fe2O3는 오렌지-적색 색소이다. 아연 철 산화물, 가령 ZnFe2O4 혹은 ZnOZnFe2O4는 노랑색 색소이다. P도핑된 Fe2O3와 ZnFe2O4를 혼합함으로써 짙은 오렌지 색을 갖는 색소가 얻어진다. 코발트 알루미네이트(CoAl2O4) 및 네오디미움 산화물(Nd2O5)은 청색 색소이다. 푸체리트(pucherite)로 지칭되는 비스무스 마나데이트(BiVO4)는 황색-청색 색소이다. 지르코니움 파라세오디미움 실리케이트는 노랑색 색소이다.
광 흡수 매체의 두께(tabs)는 바람직하게도 50㎚ 이상 1000 ㎚이하의 범위에 존재한다. 만약 광 흡수층의 두께가 50㎚보다 작다면, 흡수는 거의 발생하지 않으며, 색 온도의 소정의 천이는 불충분한 정도로 달성된다. 만약 층의 두께가 1000㎚를 초과한다면, 전기 램프의 루멘 출력에 악영향을 미치는 너무 많은 광이 흡수된다.
본 발명에 따른 전기 램프의 실시예는 간섭막이 교번적으로 비교적 낮은 굴절율을 갖는 제 1 물질층과 비교적 높은 굴절율을 갖는 제 2 물질층으로 구성되는 층들을 포함한다. 두 개의 물질을 사용하게 되면, 간섭막의 공급을 단순화시킬 수 있다. 대안의 실시예에서는, 제 1 물질층과 제 2 물질층의 굴절율들 사이의 굴절율을 갖는 제 3 물질층을 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 간섭막의 제 1 물질층이 주로 실리콘 산화물을 포함하며, 간섭막의 제 2 물질층이 주로 실리콘 산화물의 굴절율보다 높은 굴절율 을 갖는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 실리콘 산화물의 층들은 다양한 증착 기법에 의해 비교적 용이하게 제공될 수 있다.
바람직하게도, 간섭막은 적어도 3개의 층을 포함하되 많아야 대략 10개의 층들을 포함한다. 비교적 적은 갯수의 층의 결과, 간섭막의 반사 스펙트럼은 비교적 일정하다. 또한, 그러한 간섭막의 제조 코스트는 비교적 낮다. 그러한 간섭막에서의 바람직한 효과는 특히 전기 램프의 색 표현에 관한 영향이 비교적 적다는 것이다.
바람직하게도, 간섭막의 제 2 물질층은 티탄 산화물, 니오비움 산화물, 탄탈 산화물, 지르코니움 산화물, 하프니움 산화물, 실리콘 질화물 및 그 물질들의 조합에 의해 형성되는 그룹으로부터 선택된다.
바람직하게도, 간섭막의 제 2 물질층은 주로 니오비움 산화물 혹은 실리콘 질화물을 포함한다.
램프의 광원은 가령 할로겐 함유 가스의 백열등 바디일 수 있지만, 대안으로 이온화 가스, 가령 금속 할로겐을 갖는 불활성 가스, 가능하게는 가령 완충 가스로서의 수은을 갖는 불활성 가스의 전극 층일 수 있다. 광원은 내부 기밀 엔벨로프로 둘러싸일 수 있다. 외부 엔벨로프가 램프관을 둘러싸는 것도 가능하다.
간섭막과 광 흡수층은 통상적인 방식으로 기상 증착(PVD:물리적 기상 증착) 혹은 (dc)(반응성) 스퍼터링 혹은 딥 코딩 혹은 스프레잉 공정 수단, 혹은 LP-CVD(저압 화학 기상 증착), PE-CVD(플라즈마 여기 CVD)에 의해 제공될 수 있다. (CoAl2O4)는 바람직하게도 딥 코팅에 의해 램프관의 외부면상에서 광 흡수층으로서 제공된다. 광 흡수 매체 Nd2O3은 바람직하게도 램프관의 벽 내에 도펀트로서 제공된다.
광 흡수 매체와 간섭막의 조합으로 인해 본 발명에 따른 전기 램프는 전기 램프의 수명 내내 최초의 특성을 유지할 수 있다는 것을 알게 되었다.
본 발명의 모든 측면들은 아래에 기술되는 실시예를 통해 명백하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 전기 램프의 일 실시예의 단면도이며,
도 1b는 본 발명에 따른 전기 램프의 다른 실시예의 측면도이며,
도 2a 및 2b는 세개의 층과 7-층 Si2/Nb2O3 간섭막과 조합하는 CoAl2 O4의 광 흡수층의 파장의 함수로서 전송 스펙트럼을 도시한 도면,
도 3a 및 3b는 두개의 상이한 7-층 Si2/Nb2O3 간섭막과 조합하는 CoAl2 O4의 500㎚ 두께의 광 흡수층의 파장의 함수로서 전송 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도면은 단순히 개략적이며 실척으로 도시되지 않았다. 특히 명료하게 하기 위해 약간의 치수들이 크게 과장되어 있다. 도면에서 동일한 참조 부호는 가능한한 동일한 부분을 나타낸다.
도 1a는 본 발명에 따른 전기 램프의 일 실시예의 단면도이다. 상기 전기 램프는 가령, 기밀 방식으로 실링되는 글래스의 광 전송 램프관(1)을 갖는데, 이 램프관은 램프관에서 외부로 발생하는 전류 도체(3)에 접속되는 (본 도면의 경우에, 텅스텐 백열등 바디인) 전기 엘리먼트(2)를 수용하고 있다. 도시된 전기 램프에는 불활성 가스, 가령 5바(bar)보다 약간 높은 충진 압력을 갖는 Ar/Ne 혼합물 가스가 충진된다. 도 1a에 도시된 실시예에서, 램프관의 벽에는 광 흡수 매체가 제공된다. (대략 0.7㎜의 두께를 갖는)램프관의 벽은 주로 65 중량 %의 SiO2와, 16 중량 %의 Na2O와, 8 내지 10 중량 %의 Nd2O3을 포함하는 6 중량 %의 CaO를 포함하는 글래스로 구성된다. 램프관의 벽 내의 Nd2O3의 포함은 여러 장점을 갖는다. 만약 램프관이 Nd2O3의 코팅층으로 코팅된다면, 동일한 광 흡수 효과를 얻는데 1㎛이상의 두께(가령 10㎛ 이상의 두께)가 필요할 것이다. Nd2O3가 값비싼 물질이기 때문에, 그러한 용해액은 램프의 코스트에 악영향을 끼칠 것이다. 또한, 그러한 두께의 코팅층이 존재하게 되면 간섭막이 그 광 흡수층에 제공될 경우에 증가되는 본딩 문제가 쉽게 발생할 것이다.
도 1a에서, 간섭막(5)은 램프관(1)의 벽("기판")에 제공되며, 상기 간섭막은 교번적으로 주로 (평균 굴절율이 대략 1.45인)실리콘 산화물인 제 1 층과, 비교적 높은 굴절율을 갖는 물질, 본 실시예의 경우 (평균 굴절율이 대략 2.4인)티탄 산화 물을 갖는 물질의 제 2 층을 포함한다. SiO2/TiO2의 간섭막은 바람직하게는 오직 적은 갯수의 층을 포함한다. SiO2/TiO2의 10개 막을 포함하는 간섭막이 원하는 효과를 얻기에는 충분하다는 것이 실험에서 나타난다.
도 1a에 도시된 전기 램프의 대안의 실시예에서, 광 흡수 매체는 간섭막(5)이 제공되는 (램프관의 측벽상의) 램프관(1)의 외부면에서 광 흡수 코팅층의 형태로 제공된다(도 1b 참조). 이 경우, 광 흡수 코팅층은 가령 50-150㎚ 두께의 Fe2O3의 층을 포함한다. 그러한 Fe2O3의 층이 제공된 전기 램프는 동작시 황색 광을 방출한다. 그러한 전기 램프는 자동차의 표시자들 내의 표시자 램프로서 사용되며 적어도 6000시간의 수명을 갖는다.
도 1b는 본 발명에 따른 전기 백열등의 대안의 실시예의 측면도이다. 이 전기 램프는 광원(12)으로서 백열등 바디를 수용하는 석영 글래스 램프관(11)을 포함하고 있다. 전류 도체(13)는 상기 광원에 접속되며 램프관(11)으로부터 외부로 연장되어 있다. 램프관(11)에는 가령 하이드로겐 브로마이드의 할로겐 함유 가스가 충진되어 있다. 램프관(11)의 적어도 일부는 광 흡수 코팅층의 형태로 광 흡수 매체(16)가 덮여 있는데, 상기 광 흡수 매체는 본 실시예에서 가령 250-1000㎚ 두께의 층을 갖는 CoAl2O4에 의해 형성된다.
도 1b에 도시된 실시예에서, 간섭막(15)은 광 흡수 매체(16)에 제공되며, 주로 실리콘 산화물(평균 굴절율이 대략 1.45임)의 제 1 층과, 비교적 높은 굴절율을 갖는 물질, 본 실시예의 경우 니오비움 산화물(평균 굴절율이 대략 2.35임)의 물질 의 제 2 층을 교번적으로 포함하는 층들을 포함하고 있다. SiO2/Nb2O5의 간섭막은 바람직하게는 제한된 갯수의 층들을 포함한다. SiO2/Nb2O5의 간섭막을 포함하는 간섭막이 원하는 효과를 얻기에는 충분하다는 것이 실험에서 나타난다.
도 1b에서, 램프관(11)은 전류 도체(13)가 전기적으로 접속되는 램프 캡(17)에 의해 지지되는 외부 전구(14) 내에 장착된다. 도시된 램프는 적어도 거의 2000시간의 수명을 갖는 60W의 메인 전압 램프이다.
표 1, 2, 3은 코발트 알루미네이트 및 SiO2/Nb2O5의 간섭막을 포함하는 광 흡수층의 세가지 조합의 실시예를 도시하고 있다. 코발트 알루미네이트와 관련하여, 상이한 층 두께, 즉 260㎚ 및 500㎚의 두께에 기초한 실험이 수행되었다. 간섭막에 대해, 하나의 3-층과 두개의 상이한 7-층 SiO2/Nb2O5의 간섭막이 사용되었다.
Figure 112001012730345-pct00001
Figure 112001012730345-pct00002
Figure 112001012730345-pct00003
도 2a 및 도 2b에서 3-층과 7-층의 SiO2/Nb2O5의 간섭막과 조합하는 CoAl 2O4의 광 흡수층의 파장 범위의 함수로서 전송 스펙트럼이 도시되어 있다. 도 2a의 곡선 (a)는 260㎚ 두께의 CoAl2O4의 광 흡수 코팅층의 전송 스펙트럼을 도시하고 있다. 도 2a의 곡선 (b)는 3-층인 SiO2/Nb2O5의 간섭막의 전송 스펙트럼을 도시한 것으로, 그 층의 두께는 표 1의 필터 설계안 IF-1으로 주어진다. 도 2a의 곡선 (c)는 260㎚ 두께의 CoAl2O4의 광 흡수 코팅층과 3-층인 SiO2/Nb2O5 의 간섭막의 조합의 전송 스펙트럼을 도시하고 있다. 도 2b의 곡선 (a)는 500㎚ 두께의 CoAl2O4의 광 흡수 코팅층의 전송 스펙트럼을 도시하고 있다. 도 2b의 곡선 (b)는 도 2a의 것과 동일한 3-층인 SiO2/Nb2O5의 간섭막의 전송 스펙트럼을 도시하고 있다. 도 2b의 곡선 (c)는 500㎚ 두께의 CoAl2O4의 광 흡수 코팅층과 3-층인 SiO2/Nb2 O5의 간섭막의 조합의 전송 스펙트럼을 도시하고 있다.
도 3a 및 도 3b에서 두개의 상이한 7-층의 SiO2/Nb2O5의 간섭막과 조합하는 500㎚ 두께의 CoAl2O4의 광 흡수층의 파장 범위의 함수로서 전송 스펙트럼이 도시되어 있다. 도 3a 및 3b의 곡선 (a)는 500㎚ 두께의 CoAl2O4의 광 흡수 코팅층의 전송 스펙트럼을 도시하고 있다. 도 3a의 곡선 (b)는 7-층 SiO2/Nb2O5의 간섭막의 전송 스펙트럼을 도시한 것으로, 그 층의 두께는 표 2의 필터 설계안 IF-2로 주어진다. 도 3a의 곡선 (c)는 500㎚ 두께의 CoAl2O4의 광 흡수 코팅층과 7-층인 SiO2/Nb2O5의 간섭막의 조합의 전송 스펙트럼을 도시하고 있다. 도 3b의 곡선 (b)는 7-층인 SiO2/Nb2O5의 간섭막의 전송 스펙트럼을 도시하고 있으며, 그 층의 두께는 표 3의 필터 설계안 IF-3에 의해 주어진다. 도 3b의 곡선 (c)는 500㎚ 두께의 CoAl2O4의 광 흡수 코팅층과 7-층인 SiO2/Nb2O5의 간섭막의 조합의 전송 스펙트럼을 도시하고 있다.
표 4에서, 색 온도 Tc, 전송 효율 Pvis, 및 전기 램프의 1931 C.I.E. 색 삼원의 정의에 따른 색 직교 좌표(x,y)는 광원으로서 3000K의 흑체 방출기를 사용하여 CoAl2O4의 광 흡수 코팅층의 두께에 대한 값에 대해 주어진다. 비교를 위해, 표 4는 또한 전송 효율과 코팅되지 않은 전기 램프의 색 직교 좌표를 리스트하고 있다.
Figure 112001012730345-pct00004
표 4는 색 온도 Tc가 CoAl2O4의 광 흡수 코팅층의 두께에 따라 증가한다는 것을 도시하고 있다. 비교적 두꺼운 광 흡수 코팅층의 결함은, 램프의 광 출력 Pvis가 (1㎛의 두께인 CoAl2O4의 광 흡수 코팅층에서 거의 50%에 이르기까지)감소한다는 것과, 색 직교 좌표와 흑체 간의 거리는 증가한다는 것이다. 이러한 모든 효과는 단점이 되며 바람직스럽지 못하다.
표 5는 램프관이 CoAl2O4의 광 흡수 코팅층과 여러 SiO2/Nb2O 5의 간섭막의 조합으로 코팅되어 있는 전기 램프의 광 특성을 리스트하고 있다. SiO2/Nb2O5 의 간섭막에 대한 필터 설계안 IF-1, IF-2, IF-3은 제각기 표 1, 2, 3에 제공된 층 두께의 값에 대응한다.
Figure 112001012730345-pct00005
표 5는 램프관에 CoAl2O4의 광 흡수 코팅층과 여러 SiO2/Nb2O 5의 간섭막의 조합층이 제공되는 전기 램프의 색 온도 Tc가 램프관이 광 흡수층만을 포함하는 전기 램프의 색 온도보다도 높은 것을 나타내고 있다. 광 흡수층과 간섭막의 조합의 결과로서, 전기 램프의 광 출력 Pvis가 광 흡수층만을 포함하는 램프의 색 온도보다는 낮지만, 소정의 증가된 색 온도에서, 전기 램프의 광 출력은 단지 광 흡수층만 을 제공함으로써 색 온도가 동일하게 증가한 램프의 광 출력보다 크게 높다.
황색 코팅층을 포함하는 전기 램프의 경우에, 가령 80-100㎚의 층의 Fe2O3가 사용되며, 이를 통해 전기 램프는 황색 표시자에 대해 지정된 유럽 ECE 표준과 황색 표시자에 대해 지정된 미국 SAE 표준을 대략 충족하기만 하는 색 직교 좌표를 얻을 수 있는데, 이 표준은 당해 기술분야의 숙련가에게 알려져 있다. 전기 램프에 제공되는 광 흡수 코팅층은 황색 표시자로서 적당히 사용될 수 있으며, 본 기술 분야의 숙련가에게 알려져 있는 파크라 테스트(Fakra test)를 통과한다.
램프관에 제공되는 황색 코팅층과 간섭막의 조합층은 가령, 100㎚의 Fe2O3 층과 10-층의 TiO2/SiO2 필터를 포함하는데, 이는 본 기술 분야에서 널리 알려져 있는 표시에 따라 다음과 같이 지칭된다. 즉, 글래스｜Fe2O3｜(LH)5｜공기로 지칭된다. 여기서, 제각기 낮고 높은 굴절율을 갖는 물질의 기하학적 층의 두께는 L=50㎚의 SiO2이며 H=50㎚의 TiO2이다. 상기 조합층이 제공되는 전기 램프의 색 직교 좌표(x, y)는 전송 모드에서는 (0.575; 0.423)이며, 반사 모드에서는 (0.245; 0.278)이다. 이러한 조합층은 전송 모드에서 황색 표시자에 대한 ECE 표준을 상세히 충족한다. 그러한 전기 램프는 오프 상태에서 중성색을 갖는다.
본 기술 분야의 숙련가는 본 발명의 영역 내에서 전술한 실시예에 대해 다양한 변화가 가해질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되는 것이 아니다. 본 발명은 각각의 신규한 특성과 그 특성들의 조합으로 구현된다. 청구범위의 참조 부호는 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

Claims (12)

  1. 광원(2; 12)이 배열된 광 전송 램프관(1; 11)을 포함하는 전기 램프로서,
    상기 전기 램프는 광 흡수 매체(16)를 포함하며,
    상기 램프관(1; 11)의 적어도 일부에는 간섭막(5; 15)이 제공되고,
    상기 광원(2; 12)으로부터의 광은 주로 광 흡수 매체(16)를 통해 간섭막(5; 15)에 도달하되,
    상기 광 흡수 매체(16)는 철 산화물, 인이 도핑된 철 산화물, 아연 철 산화물, 코발트 알루미네이트, 네오디미움 산화물, 비스무스 바나데이트, 지르코니움 파라세오디미움 실리케이트 혹은 그의 혼합물에 의해 형성된 그룹으로부터 선택되는
    전기 램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프관(1)의 측벽은 광 흡수 매체를 포함하는 전기 램프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 흡수 매체(16)는 램프관(11)과 간섭막(15) 사이에 위치한 광 흡수층을 포함하는 전기 램프.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 흡수 매체(16)의 두께 tabs는 50≤tabs≤1000㎚의 범위 내에 존재하는 전기 램프.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 간섭막(5; 15)은 주로 광 흡수 매체(16)가 흡수하는 파장의 범위로 반사하는 전기 램프.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 흡수 매체(16)는 주로 570 내지 620㎚의 파장 범위로 흡수하는 전기 램프.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 램프는 온 상태시에는 색광(colored light)을 방출하고 오프 상태시에는 중성색(color-neutral appearance)을 갖는 전기 램프.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 흡수 매체(16)는 황색 전송체를 포함하는 전기 램프.
  9. 삭제
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 간섭막(5; 15)은 상대적으로 낮은 굴절율을 갖는 제 1 물질층과 상대적으로 높은 굴절율을 갖는 제 2 물질층이 교번하여 구성되는 층들을 포함하는 전기 램프.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 간섭막(5; 15)의 제 1 층은 주로 실리콘 산화물을 포함하며, 상기 간섭 막(5; 15)의 제 2 층은 주로 실리콘 산화물의 굴절율보다 높은 굴절율을 갖는 물질을 포함하는 전기 램프.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 간섭막(5; 15)의 제 2 층은 티탄 산화물, 니오비움 산화물, 탄탈 산화물, 지르코니움 산화물, 하프니움 산화물, 실리콘 질화물 및 그 물질들의 조합에 의해 형성되는 그룹으로부터 선택되는 전기 램프.
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