KR100844323B1

KR100844323B1 - 방전램프

Info

Publication number: KR100844323B1
Application number: KR1020060130354A
Authority: KR
Inventors: 박병주; 오승환
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-07-09
Also published as: KR20080057045A

Abstract

본 발명에 의한 방전램프는, 내부공간에 황(S)이 봉입되는 발광부; 및 상기 발광관의 내부공간에 수용되어 방전을 일으키도록 니켈합금(Nickel Alloys)으로 된 전극;을 포함함으로써, 전환효율이 낮고 수명이 짧은 마그네트론의 사용을 배제하여 고효율의 방전램프를 얻을 수 있고 잦은 마그네트론의 교체에 따른 유지비용을 절감할 수 있으며 다른 제품과의 EMI간섭을 미연에 방지할 수 있다. 또, 상기 전극은 황과의 반응정도가 낮고 고온에서의 안정성이 높은 니켈합금을 사용함에 따라 전극의 손상을 방지하여 전체적으로 방전램프의 수명을 길게 연장할 수 있다.

Description

방전램프{DISCHARGE LAMP}

도 1은 본 발명 방전램프에서 발광부와 지지부가 일체로 된 실시예를 보인 단면도,

도 2는 본 발명 방전램프에서 발광부와 지지부가 조립된 실시예를 보인 단면도,

도 3은 본 발명 방전램프에서 전극의 각도가 변형된 실시예를 보인 단면도,

도 4는 본 발명 방전램프에서 발광부에 전극이 매립된 실시예를 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 발광부 11 : 관벽

12 : 내부공간 20 : 지지부

30 : 전극 40 : 소스전원

41 : 리드선 50 : 연결판

본 발명은 방전램프에 관한 것으로, 특히 황(S)이 봉입된 발광부의 내부에 방전을 위한 전극을 갖는 방전램프에 관한 것이다.

일반적으로 조명용 광원의 종류로는 열복사를 이용한 백열램프와, 형광체를 방전관에 사용한 형광램프와, 고압 기체 또는 증기 중의 방전에 의한 발광을 이용한 고휘도 방전램프(high intensity discharge lamp; HID 램프)와, 무전극 방전(electrodeless discharge)을 이용한 무전극램프(Plasma Lighting System;PLS) 등으로 구분할 수 있고 각각은 종류에 따라 장단점을 가지고 있다.

상기 PLS는 황과 아르곤이 든 석영구를 마이크로파 공동(cavity)에 가두고 마그네트론을 이용하여 마이크로파 방전을 일으키면서 내부 발광효율이 높은 백색광의 연속 스펙트럼을 얻도록 한 램프이다.

그러나, 상기와 같은 종래 무전극 램프는, 석영구의 수명은 길지만 그 석영구에 마이크로파를 공급하는 마그네트론의 수명이 짧아 상기 마그네트론의 교체에 따른 유지 비용이 증가되고, 상기 마그네트론의 입력 대비 출력의 에너지 전환효율이 낮아 램프 전체의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 무전극 황램프가 가지는 문제점을 해결한 것으로, 석영구에 봉입된 방전물질에 마이크로파를 공급하는 마그네트론을 배제하면서도 높은 광효율을 낼 수 있도록 전극을 가지는 방전램프를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내부공간에 황(S)이 봉입되는 발광부; 및 상기 발광부의 내부공간에 수용되어 방전을 일으키도록 니켈합금(Nickel Alloys)으로 된 전극;을 포함한 방전램프가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 방전램프를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명 방전램프의 각 실시예를 보인 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 방전램프는, 발광물질인 황(Sulfer:S)(1)이 봉입되는 발광부(10)와, 상기 발광부(10)의 좌우 양측에 길게 형성되는 복수의 지지부(20)와, 상기 양측 지지부(20)에 각각 매입되고 그 끝단이 상기 발광부(10)의 내부에서 간극을 가지도록 배치되어 상기 발광부(10)의 내부공간(12)에 전기장이 형성되도록 전기를 공급하는 복수의 전극(30)을 포함한다.

상기 발광부(10)는 통상적인 투광물질인 석영을 이용하여 구 형상의 관벽(11)이 형성되고, 그 관벽(11)의 내부에는 주 발광물질인 황(1)이 봉입되도록 밀폐된 내부공간(12)이 형성된다.

상기 관벽(11)의 두께와 직경은 상기 내부공간(12)에서 발생되는 열을 고려하여 적절하게 형성하는 것이 바람직하다.

또, 상기 발광부(10)의 내부공간(12)에는 주 발광물질인 황 외에도 초기 점등을 위한 보조 방전물질로 아르곤(Ar)이나 네온(Ne) 또는 제논(Xe)이나 크립톤(Kr) 등과 같은 비활성기체를 함께 봉입하는 것이 초기 점등을 효과적일 수 있다.

상기 황(1)은 대략 단위 용적당 0.3 ~ 3mg/cc 정도로 봉입되고, 상기 비활성 기체는 대략 5 ~ 400torr 정도로 봉입된다.

상기 지지부(20)는 도 1에서와 같이 상기 발광부(10)의 양측 외주면에서 좌우 양측의 일직선상으로 서로 대향되도록 일체로 연장 형성될 수도 있고, 도 2에서와 같이 조립 형성될 수도 있다.

상기 지지부(20)는 상기 전극 또는 후술할 연결판이나 리드선의 열변형으로 인해 손상되지 않도록 상기 전극과 연결판 그리고 리드선의 열변형량과 직경 등을 감안하여 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 전극(30)은 니켈을 주성분으로 하거나 다량으로 함유하는 니켈합금(Nickel Alloys)으로 형성된다.

상기 니켈합금으로는 내열성이 좋고 고온의 산화기류(酸化氣流) 속에서도 산화하지 않으며 황을 함유한 대기에도 침지되지 않는 성질을 가지는 인코넬(Inconel) 또는 높은 고온 강도와 우수한 내식성을 갖는 하스텔로이(Hastelloy)가 사용된다.

상기 인코넬은 그 주성분이 61%의 니켈(Ni), 21.5%의 크롬(Cr), 9%의 몰리브덴(Mo), 3.6%의 니오브+탈탄(Nb+Ta)으로 이루어져 극저온에서 980℃의 고온까지 높은 강도와 인성, 내산화성 피로강도를 갖는 등 내식성이 우수한 인코넬 625가 사용된다. 상기 인코넬은 인코넬 625 외에 이와 유사한 성질을 가지는 인코넬 종류이면 족하다.

상기 하스텔로이는 그 주성분이 Ni을 비롯하여 1.5%의 코발트(Co), 22%의 크롬(Cr), 1%의 규소(Si), 18.5%의 철(Fe), 1%의 몰리브덴(Mn), 9%의 망간(Mo), 0.6% 의 텅스텐(W), 0.5%의 알루미늄(Al), 0.15%의 티타늄(Ti)으로 이루어진 하스텔로이X가 사용된다. 상기 하스텔로이는 하스텔로이X 외에 이와 유사한 성질을 가지는 하스텔로이 종류면 족하다.

또, 상기 전극(30)은 그 바깥쪽 끝단(30a)이 상기 지지부(20)의 안에서 소스전원(40)의 리드선(41)과 직렬로 연결된다. 여기서, 상기 전극(30)은 금속재질이고 상기 지지부(20)는 석영재질임에 따라 상기 전극(30)과 리드선(41)은 몰리브데늄(Mo)으로 된 연결판(50)에 용접 결합하는 것이 바람직하다.

또, 상기 전극(30)은 그 안쪽 끝단(30b), 즉 서로 대응되는 끝단은 방전효과를 높일 수 있도록 쐐기 모양으로 형성될 수 있다.

또, 상기 전극(30)은 도 1 및 도 2와 같이 일직선상에 배치될 수도 있으나, 경우에 따라서는 도 3에서와 같이 램프의 설치조건이나 광의 직진성 등을 고려하여서는 일정 각도로 엇갈리게 배치될 수도 있다.

상기와 같은 본 발명 방전램프는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 상기 소스전원(40)에 전류를 인가하면 전류가 리드선(41)을 따라 이동하여 상기 발광부(10)의 내부공간에 배치된 양쪽 전극(30)의 사이에서 방전이 이루어지고, 이 방전에 의해 상기 발광부(10)의 내부공간(12)에 강한 전기장이 형성되면서 그 발광부(10)의 내부공간(12)에 충전되어 있던 아르곤 등의 비활성 기체에 의한 방전이 시작되며, 이 비활성기체가 방전되면서 상기 발광부(10)의 내부공간(12)에 봉입된 고체 상태의 황(1)이 액체와 기체 상태를 거쳐 플라즈마 상태로 변하게 되어 2원자 분자인 황분자(S₂) 증기에 의한 방전이 이루어져 가시광 전역에 걸쳐 연색성이 좋은 백색광을 발하게 된다.

이때, 상기 전극(30)이 텅스텐이나 탄탈륨과 같이 황(1)과 쉽게 반응하는 물질인 경우에는 상기 발광부(10)에서는 고열이 발생하면서 그 발광부(10)의 내부공간(12)에 삽입된 전극(30)이 황(1)과 직접 접촉되어 황화물화 되면서 상기 전극의 수명이 급격하게 단축될 수 있으나, 본 발명에서와 같이 상기 전극(30)이 인코넬이나 하스텔로이와 같은 니켈금속으로 구성되는 경우에는 상기 니켈금속이 고온에 강하고 황과도 쉽게 반응하지 않으며 기계적 성질이 우수한 성질을 가짐에 따라 상기 전극(30)의 수명이 단축되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 방전램프의 또 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 방전램프는 도 1 내지 도 3에서와 같이 그 발광부(10)의 외주면에 전극(30)을 지지하기 위한 지지부(20)가 연장 형성되는 것이었으나, 도 4에서와 같이 상기 발광부(10)의 관벽(11)에 상기 전극(30)이 매입되도록 할 수도 있다. 여기서, 상기 발광부(10)의 관벽 두께는 전극(30)을 지지할 수 있도록 전술한 실시예에서 보다 두껍게 형성될 수 있다.

이 경우에도, 상기 전극(30)의 삽입측 끝단(30b)은 그 일부가 상기 발광부(10)의 내부공간(12)으로 노출되도록 형성되어 상호 간극을 두고 배치되며, 상기 전극(30)의 다른 쪽 끝단(30a)은 상기 소스전원(40)의 리드선(41)에 직렬로 연결되 도록 한다. 본 실시예에 의한 방전램프의 기본적인 구성과 작용효과는 전술한 일실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 생략한다.

이렇게, 상기 발광부의 내부공간에 봉입되어 있는 황을 마이크로파가 아니라 직접 전극을 이용하여 플라즈마화 시킴에 따라 전환효율이 낮은 마그네트론의 사용을 배제하면서도 방전램프의 시스템 효율을 높일 수 있고, 이를 통해 상대적으로 수명이 짧은 마그네트론의 사용을 배제하여 마그네트론의 잦은 교체로 인한 시스템의 유지 비용을 절감할 수 있으며, 상기 마그네트론의 배제로 인해 다른 전기제품의 전자방해(electromagnetic interference:EMI)를 줄여 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 상기 전극이 황과의 반응정도가 낮은 재질을 사용함에 따라 장시간 사용하더라도 상기 전극이 손상되는 것을 방지하여 전극을 가지는 방전램프의 수명을 길게 연장할 수 있다.

또, 수은과 같은 환경오염물질을 사용하지 않고도 높은 방전효과를 낼 수 있어 친환경적인 램프를 제공할 수 있다.

본 발명에 의한 방전램프는, 황을 봉입한 발광부의 양측에 전극을 배치하여 구성함으로써, 전환효율이 낮고 수명이 짧은 마그네트론의 사용을 배제하여 고효율의 방전램프를 얻을 수 있고 잦은 마그네트론의 교체에 따른 유지비용을 절감할 수 있으며 다른 제품과의 EMI간섭을 미연에 방지할 수 있다. 또, 상기 전극은 황과의 반응정도가 낮고 고온에서의 안정성이 높은 니켈합금을 사용함에 따라 전극의 손상을 방지하여 전체적으로 방전램프의 수명을 길게 연장할 수 있다.

Claims

삭제
내부공간에 황(S)이 봉입되는 발광부; 및

상기 발광부의 내부공간에 수용되어 방전을 일으키도록 니켈합금(Nickel Alloys)으로 된 전극;을 포함하고,

상기 니켈합금은 인코넬(Inconel) 또는 하스텔로이(Hastelloy) 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방전램프.
제2항에 있어서,

상기 발광부의 내부공간에는 아르곤, 네온, 제논, 크립톤 중에서 적어도 하나 이상의 비활성기체가 함께 봉입되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
제2항에 있어서,

상기 전극은 복수 개가 일직선상에서 대응되게 배치되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
제2항에 있어서,

상기 전극은 발광부의 내부공간에 수용되는 끝단이 쐐기모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
제2항에 있어서,

상기 발광부의 외주면에 지지부가 연장 형성되어 그 지지부에 상기 전극이 매립되는 방전램프.
제6항에 있어서,

상기 전극은 지지부의 내부에서 소스전원의 리드선과 연결되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
제7항에 있어서,

상기 전극은 소스전원의 리드선과 몰리브덴으로 된 금속판에 용접 결합되는 방전램프.
제2항에 있어서,

상기 전극은 복수 개가 서로에 대해 일정 각도로 경사지게 배치되는 방전램프.