KR100824235B1 - 저압 수은 증기 방전 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저압 수은 증기 방전 램프에 관한 것으로, 보다 자세하게는 필라멘트전극에 무리한 쉴드 설치를 제거함으로써 필라멘트전극의 견고함을 강화시킬 수 있고, 필라멘트전극의 손상 위험을 줄이고 점등시 와이어 형태의 전극이 수축 팽창으로 달라붙지 않도록 함으로써 조기 고장을 방지하고 긴 수명을 유지할 수 있는 저압 수은 증기 방전 램프에 관한 것이다.

본 발명의 저압 수은 증기 방전 램프는 램프외부유리 양단에 구비되는 단부를 각각 관통하는 한 쌍의 리드와이어; 상기 각 리드와이어에 각각 연결되는 바이메탈; 상기 바이메탈의 램프외부유리 방향 양단부에 각각 연결되는 전극지지대; 및 상기 각 전극지지대 사이에 구비되는 필라멘트전극을 포함함에 그 기술적 특징이 있다.

저압 수은 램프, 필라멘트전극, 바이메탈, 게터물질.

Description

저압 수은 증기 방전 램프{LOW-PRESSURE MERCURY VAPOR DISCHARGE LAMP}

도 1 내지 도 2는 종래기술에 따른 저압 수은 증기 방전 램프,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저압 수은 증기 방전 램프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 램프외부유리 110: 단부

120: 리드와이어 130: 바이메탈

131: 게터물질 140: 전극지지대

150: 필라멘트전극 160: 배기관

본 발명은 저압 수은 증기 방전 램프에 관한 것으로, 보다 자세하게는 필라멘트전극에 무리한 쉴드 설치를 제거함으로써 필라멘트의 견고함을 강화시킬 수 있고, 필라멘트전극의 손상 위험을 줄이고 점등시 와이어 형태의 전극이 수축 팽창으 로 달라붙지 않도록 함으로써 조기 고장을 방지하고 긴 수명을 유지할 수 있는 저압 수은 증기 방전 램프에 관한 것이다.

일반적으로 수은 램프(Mercury Arc Lamp)는 수은가스의 방전을 이용한 것이다. 상온의 수은 가스압력이 대단히 낮으므로 이것만으로 수은 램프를 기동시키려면 고전압이 필요하다. 그러므로 소량의 아르곤 가스를 혼합시켜서 수은이나 불활성 가스와 같이 준안정상태를 형성하는 기체에 극히 적은 양의 다른 기체를 혼합한 경우, 혼합기체의 전리전압이 원기체의 준안정상태에의 역기전압보다 더 낮아져 방전전압은 상당히 낮아지게 된다.

이와같은 제2종 충돌의 페닝효과(Penning Effect)를 이용하여 기동을 용이하게 하고 있다. 이러한 수은 램프를 유리관내의 수은가스의 압력에 따라 저압수은등, 고압수은등, 초고압수은등 등으로 나뉘며, 고압수은등은 형광등이나 백열램프에 비해 장단점이 있다. 또한 수은 램프의 다른 형태로 고압축 수은 램프(Super-High Pressure Mercury Lamps)가 있는데 UV(자외선)광선을 내기 때문에 무대 공연, 특수한 무대 조명연출을 위한 조명기에 사용된다.

수은 램프의 장점으로는 휘도(輝度)가 높고, 전력소모가 적으며, 광속이 크고, 백열등에 비해 효율이 높다. 반면, 수은 램프의 단점으로는 점등하고 안정될 때까지 시간이 오래 걸리며, 재점등시 시간이 필요하고, 연색성이 떨어진다. 수은 램프의 용도로는, 산업용 수은등은 도시의 가로등으로 쓰이고, 고압축 수은램프는 영화 촬영용 및 무대 조명기에 쓰인다.

도 1은 종래기술에 따른 저압 수은 증기 방전 램프를 나타낸 것으로서, 미합 중국 등록특허 제6,498,432호에 개시된 것이다. 도 1은 세로 방향 축(2)주위에 관형부(a tubular portion)(11)을 가지는 유리 방전 용기(10)를 포함하는 저압 수은 증기 방전 램프를 도시하는데, 이 방전 용기는 방전 용기내에서 생성된 방사선을 전송하며, 제 1 및 제 2 단부(12a,12b)가 각기 제공된다. 관형부(11)는 그 길이가 115㎝이며 외부 지름이 16㎜이다. 방전 용기(10)는 3㎎미만의 수은과, 예를 들면 아르곤과 같은 불활성 기체의 충진물을 포함하는 방전 공간(13)을 기밀의 방식으로(in agastight manner) 에워싼다.

통상적으로 관형부의 벽(the wall of the tubular part)은 여기된 수은의 폴백(the fallback of the excited mercury)에 의해서 생성된 자외선(UV) 광을 (통상적으로)가시 광으로 변환하는 (예를 들면 형광 분말과 같은)발광 물질(a luminescent material)을 포함하는 발광층(a luminescent layer)으로 피복된다(도 1에 도시되지 않음). 단부(12a,12b)는 각기 방전 공간(13)에 배열된 전극(20a,20b)을 지지한다. 전극(20a,20b)의 전류 공급 도전체(30a,30a',30b,30b')는 각기 단부(12a,12b)를 통과하여 방전 용기(10)로부터 돌출한다. 전류 공급 도전체(30a,30a',30b,30b')는 접촉 핀(31a,31a',31b,31b')에 연결되는데, 이는 램프 캡(32a,32b)으로 보호된다.

통상적으로, 각각의 전극(20a,20b) 근처에 전극 링(an electrode ring)이 배열되어(도 1에 도시되지 않음) 수은을 분배하는 유리 캡슐(a glass capsule for proportioning mercury)이 고정된다. 다른 실시예에서, 수은 및 PbBiSn의 합금을 포함하는 아말감이 방전 용기와 교류 상태에 있는(in communication with the discharge vessel) 배기관(an exhaust tube)(도 1에 도시되지 않음)내에 제공된다. 전극(20a,20b)은 전류 공급 도전체(30a,30a',30b,30b')에 의해서 지지되는 전극 차폐물(electrode shield)(22a,22b)에 의해서 둘러싸인다.

도 2는 부분적으로 투시도인, 도 1의 상세도를 도시하는데, 여기에서는 틈(25a)을 가진 관형 전극 차폐물(22a)이 제공된다. 이러한 틈(25a)은 전극 차폐물(22a)의 측(side)상에 위치하며 방전 공간(13)으로부터 멀어지는 방향으로 면한다. 사용 기간동안 전극 차폐물(22a)을 제자리에 유지하기 위하여, 전류 공급 도전체(30a,30a')상에 맞추어 압착된다.

도 2에서, 전류 공급 도전체(30a,30a')에는 제 1 단부(12a)에서 0.6㎜의 두께의 철 와이어의 제 1 단편(segment)(31a,31a')과 0.35㎜의 두께의 NiFeCuMn 와이어의 제 2 단편(32a,32a')과 0.35㎜의 두께의 CuSn 와이어의 제 3 단편(33a,33b)이 제공되는데, 이들 단편은 각기 방전 용기(10), 세트(21)의 벽(22) 및 방전 용기(10)의 외부로 현저하게 연장한다(도 2 참조-제 2 단편(32a,32a')은 파선으로 도시됨-). 램프는 단부(12b)에서도 이와 마찬가지로 구성된다(도 2에 도시되지 않음).

전극(20a,20b)은 전자 방출 물질로 피복된 텅스텐의 권선인데, 이 경우에는 바륨 산화물, 칼슘 산화물 및 스트론튬 산화물의 혼합물이다. 전극(20a,20b)은 각각의 전류 공급 도전체(30a,30b)의 곡선(36a,36b)의 말단(end)(21a,21b)상에 고정된 권선을 포함한다.

그러나, 도 1 내지 도 2와 같은 종래기술은 몇가지 문제점이 발생한다. 도 1 내지 도 2와 같은 종래기술에서는 저압 수은 증기 방전 램프 점등시 텅스텐 전극이 가열되고 내부의 불필요한 가스를 제거하기 위해 전극보호용 쉴드(전극 차폐물(22a, 22b))를 사용하는 바, 원통형 보호 쉴드는 그 제조가 매우 복잡할 뿐만 아니라 실제 공정상 비용 또한 많이 소요되어 실용화가 어려운 단점이 있다.

또한, 가늘고 부드러운 텅스텐 전극의 보호를 목적으로 보호 쉴드가 설치되지만 실제 전극에 이 보호 쉴드를 부착시켜야 하므로 텅스텐 필라멘트 보호에 악영향을 끼칠 가능성이 크다.

또한, 텅스텐 전극은 가늘고 길게 늘어뜨린 와이어 형태로 되어 있어 점등후 가열되면 전극은 늘어나 처지거나 심지어는 필라멘트 와이어의 피치 사이를 붙게 하여 조기 단선을 야기시키는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 필라멘트전극에 무리한 쉴드 설치를 제거함으로써 필라멘트의 견고함을 강화시킬 수 있는 저압 수은 증기 방전 램프를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 필라멘트전극의 손상 위험을 줄이고 점등시 와이어 형태의 전극이 수축 팽창으로 달라붙지 않도록 하는 저압 수은 증기 방전 램프를 제공함에 다른 목적이 있다.

본 발명의 목적은 램프외부유리 양단에 구비되는 단부를 각각 관통하는 한 쌍의 리드와이어; 상기 각 리드와이어에 각각 연결되는 바이메탈; 상기 바이메탈의 램프외부유리 방향 양단부에 각각 연결되는 전극지지대; 및 상기 각 전극지지대 사이에 구비되는 필라멘트전극을 포함하는 저압 수은 증기 방전 램프에 의해 달성된다.

바람직하게는, 상기 바이메탈은 상기 필라멘트전극으로부터 고열 발생시 상기 단부 방향으로 양끝단부가 휘는 성질을 갖는다.

바람직하게는, 상기 바이메탈은 상기 램프내 잔류 가스 및 상기 필라멘트전극에서 발생되는 가스를 흡착시키는 게터물질을 상기 필라멘트전극 방향에 구비한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저압 수은 증기 방전 램프를 나타낸 것이다. 도 3의 실시예에 따르면, 본 발명의 저압 수은 증기 방전 램프는 램프외부유리(100)와 단부(110)를 관통하는 리드와이어(120)와, 리드와이어(120)에 연결되어 온도에 따라 단부(110) 방향으로 휘고 필라멘트전극(150) 방향으로 게터(getter)물질(131)을 갖는 바이메탈(130)과, 바이메탈(130)과 연결되어 필라멘트전극(150)을 지지하는 전극지지대(140)와, 단부(110) 하부에 구비되는 배기관(160)을 포함한다.

바이메탈(130)은 필라멘트전극(150) 방향으로 게터물질을 포함함으로써 종래기술의 보호 쉴드(22a, 22b)의 기능을 원할하게 달성할 수 있다. 게터물질(131)은 가열되면 증착막 기능을 수행함으로서 램프내 발생가스를 계속 흡수하게 된다. 램프내 잔류 가스 및 필라멘트전극(150)에서 발생되는 가스를 흡수하게 됨으로써 결국 종래기술에 따른 보호 쉴드(22a, 22b)의 복잡한 제조 공정 및 고비용의 부담을 줄일 수 있게 된다. 이러한 게터물질(131)은 티타늄, 바륨, 마그네슘, 지르코늄, 붉은 인 중 어느 하나 이상으로 이루어진다.

또한, 바이메탈(130)은 일측으로 각 리드와이어(120)와 각각 연결되고 타측으로 필라멘트전극(150)과 각각 연결된다. 램프외부유리(100) 양방향을 타측으로 정의할 때, 장시간 사용시 바이메탈(130)의 각 타측과 연결되는 필라멘트전극(150)이 고열로 인해 늘어지는 현상이 발생하는 바, 이 때 바이메탈(130)의 휘는 성질을 이용하여 필라멘트전극(150)의 피치와 피치 사이(A)가 늘어져 붙는 현상을 방지한다. 바이메탈(130)이 휘는 방향은 물론 필라멘트전극(150)을 팽팽하게 유지할 수 있는 방향으로서, 단부(110) 방향으로 바이메탈(130)의 양끝단부가 휘게된다. 따라 서, 바이메탈(130)은 필라멘트전극(150)의 늘어짐을 방지하여 램프의 수명을 연장시킬 수 있는 것이다.

이러한 바이메탈(130)은 단부(110) 방향(팽창이 적은 방향)에는 니켈과 철의 합금을, 필라멘트전극(150) 방향(팽창이 큰 방향)에는 구리와 아연의 합금, 니켈과 망간과 철의 합금, 니켈과 몰리브덴과 철의 합금, 망간과 니켈과 구리의 합금 등을 서로 접합하여 이루어진다. 즉, 바이메탈(130)은 필라멘트전극(150)의 크기, 위치, 재질 등을 고려하여 팽창정도를 조절할 수 있도록 그 크기, 위치, 재질 등을 선택 및 변경하여 사용할 수 있는 것이다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명의 저압 수은 증기 방전 램프는 필라멘트전극에 무리한 쉴드 설치를 제거함으로써 제조 공정을 단순화시키고 제조단가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 램프내 잔류 가스 및 필라멘트전극에서 발생하는 가스를 용이하게 제거할 수 있다.

또한, 본 발명은 필라멘트전극의 변형을 최대한 방지함으로써 램프의 수명을 극대화시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 램프외부유리 양단에 구비되는 단부를 각각 관통하는 한 쌍의 리드와이어;

   상기 각 리드와이어에 각각 연결되는 바이메탈;

   상기 바이메탈의 램프외부유리 방향 양단부에 각각 연결되는 전극지지대;

   상기 각 전극지지대 사이에 구비되는 필라멘트전극; 및

   상기 필라멘트전극 방향의 상기 바이메탈상에 구비되어 상기 램프 내의 잔류가스 및 상기 필라멘트전극에서 발생되는 가스를 흡착시키는 게터물질

   을 포함하는 저압 수은 증기 방전 램프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 바이메탈은 상기 필라멘트전극으로부터 고열 발생시 상기 단부 방향으로 양끝단부가 휘는 성질을 갖는 저압 수은 증기 방전 램프.
3. 삭제

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