KR100756103B1 - 튜브형 유전체 장벽 방전 램프 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 튜브형 유전체 장벽 방전 램프 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 방전용기 및 적어도 하나의 내벽 전극을 갖는 튜브형 유전체 장벽 방전 램프는 적어도 한 단부에서 방전용기의 전체 둘레를 따라 연장되며 방전용기 내부와 마주하는 방향으로 가늘어지는 폭이 좁은 부분(9)을 갖는다. 상기 폭이 좁은 부분(9)은 이 지점에서 삽입된 배기 튜브 형태의 폐쇄 부재(4)에 의해서 방전용기 단부를 기밀 방식으로 밀봉하기 위해 사용된다. 상기 폭이 좁은 부분(9)을 형성하기 위해 방전 튜브가 본 발명에 따라 가늘어짐으로써, 상기 폭이 좁은 부분(9)에 직접 인접한 방전 공간의 영역 내에서 전극 간격 및/또는 전극의 유전체 코팅의 두께에 미치는 부정적인 영향이 방지되거나 적어도 확실히 줄어든다.

Description

튜브형 유전체 장벽 방전 램프 및 그 제조 방법{TUBULAR DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE LAMP AND METHOD FOR ITS PRODUCTION}

도 1a는 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전 램프의 측면도.

도 1b는 도 1a에 도시된 램프의 단부에 대한 평면도.

도 1c는 도 1a의 BB를 따라 절단한 램프의 횡단면도.

도 1d는 도 1b의 AA를 따라 절단한 램프의 종단면도.

도 1e는 도 1d의 램프의 단부(X)의 확대도.

도 1f는 도 1d의 램프의 단부(Y)의 확대도.

도 2는 도 1a 내지 1f에 도시된 본 발명에 따른 램프를 말아넣기 위한 압축 롤러를 도시한 도.

도 3은 종래기술에 따른 압축 롤러를 도시한 도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 방전용기, 방전 튜브

2a, 2b: 긴 전극

3a, 3b: 유전체 층

4: 폐쇄 부재

5: 맞대기 접합

6: 플레이트형 섹션

7: 개구

8: 배기 튜브

9: 폭이 좁은 부분

11: 가늘어지도록 형성된 섹션, 경사면

12: 폭이 좁은 부분(9)에서 가장 좁은 지점

본 발명은 튜브형 방전용기를 갖는 유전체 장벽 방전 램프에 관한 것으로서, 상기 유전체 장벽 방전 램프는 튜브형 방전용기 내벽에 배치된 적어도 하나의 전극(이하 내벽 전극이라 지칭함)을 갖는다.

일반적인 유형의 램프는 특히 컬러복사기 및 컬러스캐너와 같은 사무자동화(OA=Office Automation)기기, 자동차 브레이크등 및 지시등과 같은 신호조명기기, 자동차 내부 조명과 같은 보조조명기기 그리고 플레이트형 섬유광학케이블(fiberoptic cable)과 조합한 디스플레이, 예컨대 액정 디스플레이의 평면 배경조명기기에서 소위 "에지 타입 백라이트(edge-type backlight)"로서 사용된다.

이와 같은 유형의 램프는 US 특허 제 6,605,899 B2호에 이미 공지되어 있다. 이 특허에서 램프는 두 개의 긴 전극을 가지는데, 이 두 개의 전극은 방전튜브의 내벽 상에서 램프 종축과 평행하게 지름방향으로 배열된다. 두 개의 내벽 전극은 유전체 층으로 커버된다. 방전튜브는 한쪽 단부에서 플레이트형 폐쇄 부재에 의해 기밀 방식(gas-tight manner)으로 밀봉된다. 이 경우에 방전튜브는 한쪽 단부의 전체 둘레를 따라 U형 단면을 갖는 폭이 좁은 부분을 가지며, 이 폭이 좁은 부분은 플레이트형 폐쇄 부재의 가장자리를 고리 모양으로 에워싼다. 이러한 고리 모양의 폭이 좁은 부분에 의해서, 플레이트형 폐쇄 부재는 전체 둘레에 걸쳐서 방전 튜브의 내벽과 기밀 방식으로 직접 연결된다. 이러한 두 개의 선형 전극은 이 지점을 통해 기밀 방식으로 바깥쪽으로 이어져서, 전원장치와 연결될 수 있다.

이러한 램프는 점화시 필라멘트 방식의 방전 형태를 형성하는 경향이 있다는 것이 단점인데, 이와 같은 방전 형태는 실험에서 밝혀졌듯이 폐쇄 부재 영역에서 그 유래를 갖는다. 필라멘트 방식의 방전 형태는 램프를 따라 물리적·시간적으로 불균일하게 분포된 휘도를 초래하므로 바람직하지 않다. 다시 말해, 실제의 모든 적용 분야들, 특히 배경조명 및 사무자동화기기에서 사용될 경우에는 균일한 휘도 분포가 필수이다.

본 발명의 목적은 내벽에 배치되고 개선된 동작 성능을 갖는 적어도 하나의 전극을 구비한 튜브형 유전체 장벽 방전 램프를 제공하는데 있다.

상기 목적은 양쪽 단부가 밀봉되고 적어도 한쪽 단부의 전체 둘레를 따라 고리 모양의 폭이 좁은 부분을 갖는 방전 튜브로 이루어진 튜브형 방전용기, 긴 전극들 - 적어도 한 전극은 방전 튜브의 내벽에 배치됨 - 그리고 적어도 하나의 폐쇄 부재를 가지며, 상기 폐쇄 부재는 플레이트형 섹션을 가지며, 상기 또는 각각의 폐쇄 부재는 방전 튜브 내에서 각각의 단부에 배치되며, 상기 플레이트형 섹션은 그 전체 둘레에 걸쳐서 고리 모양의 폭이 좁은 부분의 영역 내에서 방전 튜브의 내벽과 기밀 방식으로 연결되는, 유전체 장벽 방전 램프에서, 상기 폭이 좁은 부분이 하나의 섹션을 가지는데, 상기 섹션 내에서 상기 방전 튜브가 방전용기 내부와 마주하는 방향으로 좁아지는 것을 특징으로 함으로써 달성된다.

특히 바람직한 실시예는 종속항에 제시된다.

또한, 이러한 램프를 제조하기 위한 방법에 대한 권리범위가 방법 청구항의 특징부에 따라 청구된다.

현재 상태의 이해를 위해서는, 서두에 언급한 US 특허 제 6,605,899 B2호에 공지된 U형 단면을 갖는 폭이 좁은 부분이 직접 연결되는 방전 영역에 부정적인 영향을 미친다는 사실, 특히 내벽 전극의 상호 간격 및/또는 내벽 전극 유전체 코팅의 두께를 감소시킨다는 사실이 전제된다. 이와 같은 두 가지 경우에는, 이 지점에서 방전 필라멘트가 생성될 가능성이 커질 수 있다.

폭이 좁은 부분에서 가장 좁은 지점과 이 지점과 이어지는 방전 튜브 부분 사이의 평면 전이부로 인하여, 폭이 좁은 부분에서 방전용기 내부와 마주하는 방향으로 가늘어지는 섹션(또는 다른 쪽으로 보았을 때 방전용기 내부를 향해 개방되어 있는 섹션)은 그 자체의 밀봉을 위해 꼭 필요한 폭이 좁은 부분이 방전용기 내부, 즉 방전 공간 안에까지 들어가는 것을 효과적으로 막아준다. 따라서 폭이 좁은 부분을 형성하기 위해 방전 튜브가 본 발명에 따라 가늘어지는 것은, 전극 간격 및/또는 전극 유전체 코팅의 두께에 미치는 부정적인 영향을 방지하거나 적어도 확실히 감소시킨다.

바람직하게, 고리 모양의 폭이 좁은 부분에서 가늘어지는 섹션의 축방향 연장부는 방전 튜브의 내벽을 따라 제공된 폐쇄 부재의 플레이트형 섹션의 축방향 연장부 보다 크거나 같다.

바람직하게, 가늘어지는 섹션(tapering section)은 고리 모양의 폭이 좁은 부분에서 가장 좁은 지점의 축방향 위치가 폐쇄 부재의 플레이트형 섹션의 단부 중에서 방전용기 내벽으로부터 멀리 떨어진 단부 가까이에 놓이도록 형성된다. 특히 바람직하게, 고리 모양의 폭이 좁은 부분에서 가장 좁은 지점의 축방향 위치는 방전용기 내부로부터 바라볼 때 폐쇄 부재의 플레이트형 섹션 뒤에 있다.

간단한 형태라서 바람직한 실시예에서, 가늘어지는 섹션은 방전 튜브의 전체 둘레를 따라 연장되는 경사면으로 형성된다. 이 경우에 종단면으로 볼 때 방전 튜브의 경사면 및 종축에 의해 형성된 각이 방전용기 내부 쪽으로 개방된다. 이러한 바람직한 실시예에서, 이와 같이 폭이 좁은 부분은 비대칭 V 형태와 유사하며, 이때 더 길고 그로 인해 더 편평한 림(limb)은 본 발명에 따른 경사면에 상응한다. 다시 말해, 상기 림은 방전용기 내벽 쪽을 향한다.

또한, 앞서 언급한 부정적인 작용들을 확실히 방지하기 위해서, 방전용기 종축에 대한 경사면의 각도를 5°이상, 특히 10°이상으로 선택하는 것이 바람직한 것으로 증명되었다.

한 실시예를 참고로 본 발명을 더 자세히 살펴보면 아래와 같다.

본 발명에 따른 유전체 장벽 방전 램프의 기술적 특징들이 개략적으로 도시된 도 1a 내지 도 1f를 참조하여 살펴보면 아래와 같다.

램프의 방전용기는 소다 석회 유리(예를 들어 필립스(Philips)사의 No.360 유리 및/또는 쇼트(Schott)사의 AR 유리)로 된 방전 튜브(1)로 실질적으로 이루어지며, 이 방전 튜브(1)는 대략 10mm의 외부 지름 및 대략 390mm의 길이를 갖는다. 대략 10㎛ 두께 및 대략 1mm 폭을 가진 은으로 된 두 개의 선형 내벽 전극(2a, 2b)이 방전용기(1) 내벽에 지름 방향으로 제공된다(도 1c에서만 볼 수 있음). 각각의 전극(2a, 2b)은 대략 350㎛ 두께 및 대략 3.5mm 폭을 가진 유리 땜납으로 된 스트립 형 유전체 장벽(3a, 3b)으로 커버된다. 방전 튜브(1)는 제 1 단부(X)(도 1e의 확대도 참조)에서 폐쇄 부재(4)에 의해 밀봉되고, 그 다른 단부(Y)(도 1f의 확대도 참조)에서 용융된 맞대기 접합(butt joint)(5)에 의해 밀봉된다. 폐쇄 부재(4)는 중심 홀(7)을 갖는 플레이트형 섹션(6)을 가지며, 상기 홀(7) 상에 한쪽 단부 면이 밀봉된 배기 튜브(8)가 일체로 형성된다. 방전 튜브(1)는 제 1 단부(X)에서 고리 모양의 폭이 좁은 부분(9)을 가지며, 상기 폭이 좁은 부분(9)은 가장자리 또는 더 정확히 말해서 폐쇄 부재(4)의 플레이트형 섹션(6)의 외부면 주변으로 이어지는데, 이러한 외부면 및 이 외부면에 접촉하는 방전 튜브의 내벽이 기밀 방식으로 서로 용융된다. 두 개의 선형 내벽 전극(2a, 2b)은 이러한 용융 영역을 통해 기밀 방식으로 바깥으로 이어진다(도 1a 내지 도 1f에 도시되지 않음). 방전용기 바깥에서 두 개의 선형 전극이 각각의 경우에 하나의 납땜 표면(10a, 10b)에서 끝나며, 상기 납땜 표면(10a, 10b)은 전원 장치(도시되지 않음)의 전력 공급 라인을 연결하기 위해 제공된다. 고리 모양의 폭이 좁은 부분(9)은 원주 경사면(11)을 가지며, 상기 경사면(11)은 방전용기(1) 종축과 대략 14°의 각도를 형성한다. 이 경우에 경사면은 이러한 영역에서 방전 튜브가 방전용기 내부와 마주하는 방향으로 가늘어지도록 지향된다. 경사면(11)의 축방향 연장부는 대략 2mm이고, 따라서 대략 1mm의 플레이트형 섹션(6) 외부면의 축방향 연장부 보다 크다. 전체적인 폭이 좁은 부분(9)의 축방향 연장부는 대략 3mm이다. 또한, 원주 경사면(11)은 플레이트형 섹션(6)의 외부면을 완전히 커버하도록 배치된다. 이러한 방식으로 원주의 폭이 좁은 부분(9)에서 가장 좁은 지점(12)이 폐쇄 부재(4)의 플레이트 섹션(6)의 에지 중에서 방전용기 내부로부터 멀리 떨어진 에지 가까이에 놓이거나, 더 정확히 말하면 이 에지 보다 약간 뒤에 놓인다. 가장 좁은 지점(12)에서 폭이 좁은 부분의 깊이는 대략 0.5mm이다. 방전용기는 15kPa 크세논(xenon) 및 45kPa 네온(neon)으로 채워진다.

도 2에는 고온 용융 재료로 된 압축 롤러(13)가 도시되며, 상기 압축 롤러(13)는 도 1a 내지 도 1f에 도시된 본 발명에 따른 램프의 제조시, 제 1 단부(X)에서 램프가 밀봉될 때 폭이 좁은 부분(9)을 형성하기 위해서 사용된다. 압축 롤러(13)는 순환하는 비대칭의 뾰족한 형상의 섹션(14)을 가지며, 상기 섹션(14)은 경사진 압축면(15)에 의해 제한된다. 이러한 경사진 압축면(14)은 램프의 폭이 좁은 부분(9)을 위한 경사면(11)을 형성하기 위해 사용된다. 이를 위해서 압축 롤러(13)에 의해, 종축을 중심으로 회전하는 방전 튜브의 벽의 일부가 폐쇄 부재의 플레이트형 섹션 에지에 가압된다. 도 3에는 수평 압축면(17)을 갖는 종래의 압축 롤러(16)가 비교를 위해 도시되는데, 이는 종래기술에서 U형의 폭이 좁은 부분을 형성하기 위해 사용된다. 램프의 제조 그리고 특히 플레이트형 연결 부재에 의한 밀봉 기술을 위한 방법에 관련한 더욱 세부적인 사항에 관해서는 앞서 언급한 US 특허 제 6,605,899 B2호가 참조된다.

OA 기기에서 구경 램프(aperture lamp)로 사용되는 경우와 같은 적용예에 따르면, 선택적으로 방전용기 벽에 형광 물질이 적어도 부분적으로 제공될 수 있다.

본 발명에 의해, 내벽에 배치되고 개선된 동작 성능을 갖는 적어도 하나의 전극을 구비한 튜브형 유전체 장벽 방전 램프가 제공된다.

Claims (12)

1. 양 단부다 밀봉되며, 적어도 하나의 단부에서 전체 둘레를 따라 고리 모양의 폭이 좁은 부분(9)을 갖는 방전 튜브(1)를 포함하는 튜브형 방전용기(1);

   긴 전극(2a; 2b) - 상기 긴 전극(2a; 2b)중 적어도 하나는 상기 방전 튜브(1)의 내벽에 배치됨; 및

   플레이트형 섹션(6)을 갖는 적어도 하나의 폐쇄 부재(4) - 상기 폐쇄 부재(4) 또는 각각의 폐쇄 부재(4)는 상기 방전 튜브(1) 내에서 각각의 단부(X)에 배치되고, 상기 플레이트형 섹션(6)은 그 전체 둘레에 걸쳐서 상기 고리 모양의 폭이 좁은 부분(9)의 영역 내에서 상기 방전 튜브(1)의 내벽과 기밀 방식으로 연결됨 - 를 구비한 유전체 장벽 방전 램프로서,

   상기 폭이 좁은 부분(9)은 상기 방전 튜브가 상기 방전용기 내부와 마주하는 방향으로 가늘어지도록 형성된 섹션(11)을 갖는, 유전체 장벽 방전 램프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 폭이 좁은 부분(9)의 섹션 중에서 상기 방전 튜브가 상기 방전용기 내부와 마주하는 방향으로 가늘어지도록 형성된 섹션(11)의 축방향 연장부는 상기 방전 튜브(1)의 내벽을 따라서 상기 폐쇄 부재(4)의 상기 플레이트형 섹션(6)의 축방향 연장부 보다 크거나 같은, 유전체 장벽 방전 램프.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 폭이 좁은 부분(9)의 섹션 중에서 상기 방전 튜브가 상기 방전용기 내부와 마주하는 방향으로 가늘어지도록 형성된 섹션(11)은, 상기 고리 모양의 폭이 좁은 부분(9)에서 가장 좁은 지점(12)의 축방향 위치가 상기 폐쇄 부재(4)의 상기 플레이트형 섹션(6)의 단부 중에서 상기 방전용기 내부로부터 떨어져 있는 단부에 가까이 놓이도록 형성되는, 유전체 장벽 방전 램프.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 폭이 좁은 부분(9)의 섹션 중에서 상기 방전 튜브가 상기 방전용기 내부와 마주하는 방향으로 가늘어지도록 형성된 섹션(11)은, 상기 방전용기 내부로부터 바라볼 때 상기 고리 모양의 폭이 좁은 부분(9)에서 가장 좁은 지점(12)의 축방향 위치가 상기 폐쇄 부재(4)의 상기 플레이트형 섹션(6) 뒤에 놓이도록 형성되는, 유전체 장벽 방전 램프.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 폭이 좁은 부분(9)의 섹션 중에서 상기 방전 튜브가 상기 방전용기 내부와 마주하는 방향으로 가늘어지도록 형성된 섹션이 전체 둘레를 따라 연장되는 경사면(11)으로 형성되는, 유전체 장벽 방전 램프.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 경사면(11)의 각도가 상기 방전 튜브의 종축을 따라 5°-14°사이인, 유전체 장벽 방전 램프.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 방전 튜브(1)의 내벽에 배치된 전극(2a; 2b) 중에서 적어도 하나가 상기 폭이 좁은 부분(9)의 영역 내에서 상기 폐쇄 부재(4)의 상기 플레이트형 섹션(6)의 외부면과 내벽 사이의 연결부를 통해 기밀 방식으로 바깥으로 이어지는, 유전체 장벽 방전 램프.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 플레이트형 섹션(6)이 하나의 개구(7)를 가지며, 상기 폐쇄 부재(4)는 상기 개구(7) 상에 일체로 형성된 배기 튜브(8)를 포함하는, 유전체 장벽 방전 램프.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 방전 튜브(1)의 내벽에 배치된 전극(2a; 2b) 중에서 적어도 하나가 유전체 층(3a, 3b)으로 커버되는, 유전체 장벽 방전 램프.
10. 방전 튜브(1)의 내부 지름 보다 작은 지름을 갖는 플레이트형 섹션(6)을 구비한 폐쇄 부재(4)를 제공하는 단계;

    상기 플레이트형 섹션(6)과 내벽 사이에 고리 모양의 갭이 유지되도록 방전 튜브(1)의 밀봉될 단부(X)에 상기 폐쇄 부재(4)를 삽입하는 단계;

    상기 폐쇄 부재(4)의 영역 내에서 상기 폐쇄 부재(4) 및 상기 방전 튜브(1)를 연화점(softening point)에 이를 때까지 가열하는 단계; 및

    상기 방전 튜브(1)의 가열된 영역의 폭을 좁히는 단계를 포함하고, 상기 단계에서 방전용기 내부와 마주하는 방향으로 가늘어지는 섹션(11)이 형성되며, 상기 섹션(11) 영역에서 상기 폐쇄 부재(4)의 플레이트형 섹션(6)의 에지 및 상기 방전 튜브(1)의 내벽이 기밀 방식으로 서로 연결되는, 제 1항 또는 제 2항에 따른 유전체 장벽 방전 램프의 제조 방법.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 폭이 좁은 부분(9)을 형성하기 위해서 고온 용융 재료로 된 압축 롤러(13)가 종축을 중심으로 회전하는 상기 방전 튜브(1)의 벽 부분 중에서 연화된 부분을 상기 폐쇄 부재(4)의 플레이트형 섹션(6)의 에지쪽으로 가압하며, 상기 압축 롤러(13)는 경사면 형태를 갖는 압축면(15)을 구비한, 유전체 장벽 방전 램프의 제조 방법.
12. 제 5항에 있어서,

    상기 경사면(11)의 각도가 상기 방전 튜브의 종축을 따라 10°-14°사이인, 유전체 장벽 방전 램프.

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