KR101101688B1 - 방전 램프를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

방전 램프를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방전 램프를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 방전 용기를 제공하는 단계, 분말형 기본 재료, 결합제로서의 폴리알킬렌 카보네이트 및 용제와 같은 성분들로 이루어진 기능층을 위한 페이스트를 제조하는 단계, 페이스트를 방전 용기의 벽의 적어도 일부에 도포함으로써 상기 기능층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 기본 재료의 종류는 예컨대 인광물질층, 반사층 또는 납땜 유리층과 같은 기능층의 종류에 따라서 결정된다. 폴리알킬렌 카보네이트를 결합제로서 사용하면, 상대적으로 낮은 결합제 제거 온도에서도 결합제가 잔류물 없이 제거될 수 있고, 그와 더불어 효율적인 램프의 제조가 가능해진다.

Description

방전 램프를 제조하기 위한 방법{METHOD FOR PRODUCING DISCHARGE LAMPS}
본 발명은 방전 램프, 특히 유전체 장벽-방전 램프를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
방전 램프는 유형에 따라서 하나 또는 다수의 기능층을 포함할 수 있는데, 예컨대 형광 램프(fluorescent lamp)의 경우에는 인광물질층(phosphor layer)을 또는 개구 램프(aperature lamp)의 경우에는 추가로 반사층을 포함할 수 있다. 유전체 장벽-방전 램프, 즉 소위 유전체 장벽 방전으로서 공지된 기술을 기초로 하는 램프의 경우에는, 전극이 방전 용기 내부(내부 전극)에 배치되어 있으면, 내부 전극을 방전 매체로부터 분리시키는 유전체층, 예컨대 납땜 유리층이 추가로 필요하다. 그밖에 납땜 유리층은 또한, 예컨대 제 1 용기 플레이트 상에 프레임 형태의 납땜 유리층이 적층된 다음에 제 2 용기 플레이트와 용융됨으로써, 평탄한 방전 램프의 개별 용기 부분들을 기밀 방식(gas tight)으로 결합시키기 위해서도 사용된다.
평탄한 방전 램프의 경우에는 예컨대 프린팅(printing) 또는 스프레잉(spraying) 기술을 사용하여 상기 층들을 적층하기 위하여, 우선 기본 재료, 다시 말해 예컨대 인광물질, 반사 물질 또는 납땜 유리가 분말 형태로 결합제 및 용제에 의해서 페이스트로 혼합된다. 상기 페이스트의 점도는 다른 무엇보다도 선택된 용제의 종류 및 차지하는 양에 의해서 영향을 받으며, 스크린 프린팅(screen printing), 스프레잉 또는 디스펜싱(dispensing)과 같이 개별 층을 적층하기 위해 사용되는 기술에 의해서 결정된다. 상기 개별 층으로부터 결합제를 잔류물 없이 배출하는 공정, 다시 말해 방전 용기를 방전 매체로 채워 기밀 방식으로 폐쇄하기 전에 반드시 이루어져야만 하는 소위 결합제 제거 공정은 어려움이 있다. 장애가 없고 효율적인 램프 작동 및 긴 램프 수명을 보장하기 위해서는 방전 매체를 가급적 순수하게 유지시켜야만 하기 때문에, 상기와 같은 잔류물 없는 결합제 제거 공정이 중요하다. 결합제의 제거는 통상적으로 코팅된 부분 또는 사전에 예비 제조된 램프 용기를 가열함으로써 그리고 배출된 결합제 성분을 예컨대 유동 가스, 진공화 등에 의하여 이송시킴으로써 이루어진다. 이때 가열의 기간 및 온도의 레벨은, 잔류물 없는 결합제 제거를 보장하기 위하여, 사용되는 결합제의 종류에 상응하게 선택되어야만 한다. 하지만 높은 온도는 인광물질까지도 손상시킬 수 있다. 또한, 사용되는 유리 및 납땜 유리의 연화 온도는 결합제 제거 온도보다 상당히 더 높아야만 한다.
유럽 공개 특허 출원서 제 1 239 507 A1호는 유전체 장벽 방전을 기초로 하는 평탄한 형광 램프의 제조를 개시하며, 상기 출원서에서는 인광물질층이 스프레잉에 의해 적층 되었다. 이러한 목적을 위해 사용된 점도가 낮은 인광물질 현탁액은 예컨대 에틸셀룰로오스(ethylcellulose) 또는 니트로셀룰로오스(nitrocellulose)와 같은 40 내지 60 중량%의 인광물질, 1 내지 5 중량%의 유기 결합제, 그리고 에탄올, 테르피네올(terpineol) 또는 2-(2-부톡시에톡시)(2-butoxyethoxy)에틸아세테이트(ethylacetate)(BCA)와 같은 용제로 이루어진다.
본 발명의 목적은, 기능층의 적층과 관련하여 개선된 방전 램프의 제조 방법을 제시하는 것이다.
상기 목적은 아래의 프로세스 단계들을 포함하는, 방전 램프의 제조를 위한 프로세스에 의해서 달성된다:
a. 방전 용기를 제공하는 단계,
b. 아래와 같은 성분들로 이루어진 기능층을 위한 페이스트(paste)를 제조하는 단계:
● 분말형 기본 재료,
● 결합제로서의 폴리알킬렌 카보네이트,
● 용제,
c. 상기 페이스트를 방전 용기의 벽의 적어도 일부에 도포(apply)함으로써 상기 기능층을 형성하는 단계,
d. 하나 이상의 기능층이 의도될 경우, 필요하면 상기 단계 b 및 단계 c를 반복하는 단계.
특히 바람직한 실시예들은 종속항에서 기술된다.
사용되는 분말 형태의 기본 재료는 어떠한 타입의 기능층이 적층되어야 하는가에 따라서 결정된다. 상기 기본 재료는 인광물질층을 형성하기 위해서는 인광물질 또는 인광물질 혼합물로 이루어지고, 반사층을 형성하기 위해서는 예컨대 Al2O3 혹은 TiO2와 같은 반사 물질 또는 2개 이상의 반사층으로 구성된 하이브리드(Hybrid)로 이루어지며, 기능층으로서의 유전체층을 형성하기 위해서는 예컨대 Pb-B-Si-O와 같은 납땜 유리 또는 납땜 유리 혼합물로 이루어진다.
결합제로서 사용되는 폴리알킬렌 카보네이트는 두 가지 변형체인 폴리에틸렌 카보네이트(polyethylene carbonate) 및 폴리프로필렌 카보네이트(polypropylene carbonate)을 포함하며, 상기 두 가지 변형체는 예컨대 엠파우어 머티어리얼즈(Empower Materials) 사(社)로부터 QPAC 25® 혹은 QPAC 40®이라는 명칭으로 각각 제공된다. 전체 페이스트 중량을 기초로 한 결합제 폴리알킬렌 카보네이트에 대한 중량부로서는 약 0.1 내지 5 %의 값, 특히 0.5 내지 3 %의 값, 매우 특별하게는 0.5 내지 2 %의 값이 적합한 것으로 입증되었다. QPAC를 사용하는 경우의 장점은 다른 무엇보다도 약 250 내지 300 ℃의 상대적으로 낮은 온도에서 이미 결합제가 잔류물 없이 제거된다는 것이다. 그럼으로써, 한편으로는 방전 용기 내부에서 높은 순도를 갖는 램프가 상대적으로 아무런 문제 없이 구현될 수 있다. 다른 한편으로, 상기와 같은 잔류물 없는 결합제 제거에 의해서는, 결합제 제거 온도 이상의 연화 온도를 갖는 적합한 납땜 유리의 선택이 증가된다.
적합한 용제로서는 예컨대 에틸 아세테이트(ethyl acetate) 및/또는 프로필렌 글리콜 디아세테이트(propylene glycol diacetate)(PGDA)가 고려된다. 용제 또는 혼합물은 구체적인 개별 예에서 바람직한 스프레잉 특성, 습윤 능력 및 완성된 현탁액의 흐름 특성 그리고 용제의 바람직한 증발 속도에 따라 선택된다. 이와 같은 특성들은 재차 코팅될 선행(precursor) 물질의 형태에 매칭될 수 있다.
본 발명은 실시예를 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1a는 평탄한 유전체 장벽-방전 램프의 방전 용기의 베이스 플레이트 및 정면 플레이트의 단면도이며,
도 1b는 상기 베이스 플레이트의 세부적인 확대도이고,
도 1c는 상기 정면 플레이트의 세부적인 확대도이며,
도 2는 도 1a와 동일하지만 결합된 상태에서의 단면도이다.
도 1a 내지 도 2에 개략적으로 도시된 실시예는, 실제로 평탄한 베이스 플레이트(1) 및 리브가 형성된(ribbed) 정면 플레이트(2)로 이루어진 방전 용기를 구비한 평탄한 유전체 장벽-방전 램프의 제조에 관한 것이다. 이와 관련하여, 상기와 같은 램프 또는 그 제조가 이미 개시되어 있는 출원서 US 제2002/0163311 A1호 및 WO 제03/017312호가 참조된다.
도 1은 평탄한 베이스 플레이트(1)를 도시하고, 상기 베이스 플레이트 상에서 주름 형태의(corrugated) 정면 플레이트(2)가 지탱하게 되고, 상기 두 개의 플레이트가 방전 용기를 형성하기 위해서 기밀 방식으로 서로 연결된다. 그러나, 우선 전술한 US 제2002/0163311호에 개시된 "리브형 구조"를 갖는 정면 플레이트(2)의 내부면에 트라이밴드(triband) 인광물질층(3)이 제공된다(도 1a에서는 미도시; 이에 대해서는 도 1b의 확대도 참조). 상기 목적을 위하여 세 가지 분말형 인광물질 성분들 바륨 마그네슘 알루미네이트(barium magnesium aluminate)(BaMgAl10O17:Eu), 란탄 포스페이트(lanthanum phosphate)(LaPO4:(Tb, Ce)) 및 가돌리늄 이트륨 보레이트(gadolinium yttrium borate)((Gd, Y)BO3:Eu)가 1.3 중량%의 QPAC 40, 55.7 중량%의 PGDA 및 13 중량%의 에틸아세테이트와 30 함께 중량%로 혼합된 다음에 상기 정면 플레이트(2) 상에 스프레잉 된다. 전술한 인광물질-현탁액의 특수한 조성에 의해서는, 상기 정면 플레이트(2)의 리브형 구조의 균일한 스프레잉 코팅을 위한 전제 조건이 되는, 스프레잉 특성, 습윤 능력 및 현탁액의 흐름 특성과 관련하여 필요한 특성들이 달성된다. 상기 평탄한 베이스 플레이트(1)의 내부면에는 우선 반사층(4)이 적층되고, 그 위에 상기 정면 플레이트(2)에 상응하는 트라이밴드 인광물질층(3)이 상기 반사층(4)에 적층된다(도 1a에서는 미도시; 이에 대해서는 도 1c의 확대도 참조). 상기 인광물질층 및 반사층에 대한 층 중량은 각각 약 3 mg/cm2 및 10 mg/cm2이다. 상기 반사층(4)을 위해서 35 중량%의 Al2O3, 1.5 중량%의 QPAC 40 및 63.5 중량%의 PGDA로 구성된 혼합물이 제조되어 적층된다. 또한, 베이스 플레이트(1) 상에는 상기 베이스 플레이트의 외부 에지에 프레임 형태로 주변을 둘러싸는 납땜 유리 비이드(bead)(5)(도 1a 참조)가 적층된다. 이러한 목적을 위하여, 81 중량%의 분말형 Pb-B-Si-O 납땜 유리, 1 중량%의 QPAC 40 및 18 중량%의 PGDA로 구성된 혼합물이 사용된다. 건조 후에는, 280 ℃ 온도의 통기성 오븐(furnace)(도시되지 않음) 내에서 1 시간 동안 상기 층들(3 내지 5)로부터 결합제가 제거된다. 그 다음에 베이스 플레이트(1) 및 정면 플레이트(2)가 방전 매체의 상황에서, 본 경우에는 순수한 제논(xenon)에서 기밀 방식으로 결합되며, 이러한 목적을 위해서는 상기 프레임 형태의 납땜 유리층(5)이 가열에 의해 연화된다. 방전 용기의 결합 후에는 전극 트랙(미도시)이 또한 베이스 플레이트(1)의 외부면에 적층된다. 이에 대한 추가의 세부 사항은 상기 인용된 WO 제03/017312호도 마찬가지로 참조될 것이다.
내부 전극을 구비한 유전체 장벽-방전 램프의 경우를 위해서는, 나중에 방전 매체로부터 전극을 분리시키기 위해서 반드시 필요한 유전체 층이, 전술한 것과 동일한 방식으로, 상응하는 납땜 유리층의 적층에 의해서 구현될 수 있다.
본 발명이 평탄한 유전체 장벽-방전 램프의 제조예에 대해서 상세하게 전술되었다 하더라도, 본 발명의 바람직한 효과 및 청구된 권리 범위는 다르게 형성된 방전 용기를 구비한 방전 램프, 특히 관형 방전 램프, 그리고 종래의 방전 램프, 즉 비유전체 장벽 전극을 구비한 방전 램프에도 동일하게 확대된다.

Claims (15)

  1. 방전 램프를 제조하기 위한 프로세스로서,
    상기 프로세스는,
    a. 방전 용기를 제공하는 단계,
    b. 다음의 성분들로부터 기능층을 위한 페이스트를 제조하는 단계:
    ● 분말형 기본 재료,
    ● 결합제(binder)로서의 폴리알킬렌 카보네이트(polyalkylene carbonate),
    ● 용제,
    c. 상기 페이스트를 상기 방전 용기의 벽의 적어도 일부에 도포(apply)함으로써 상기 기능층을 형성하는 단계,
    d. 하나보다 많은 수의 기능층이 의도될 경우, 상기 단계 b 및 단계 c를 반복하는 단계
    를 포함하는 프로세스 단계들을 포함하는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    기능층으로서 인광물질층(3)을 형성하기 위하여, 상기 분말형 기본 재료가 인광물질 또는 인광물질 혼합물로 구성되는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인광물질 또는 상기 인광물질 혼합물은 BaMgAl10O17:Eu, LaPO4:(Tb, Ce), (Gd, Y)BO3:Eu로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 성분들을 포함하는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기능층으로서 반사층(4)을 형성하기 위하여, 상기 분말형 기본 재료가 반사 물질 또는 반사 물질 혼합물로 구성되는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반사 물질 또는 상기 반사 물질 혼합물은 Al2O3 및 TiO2 중 적어도 하나를 포함하는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기능층으로서 납땜 유리층(5)을 형성하기 위하여, 상기 분말형 기본 재료가 납땜 유리 또는 납땜 유리 혼합물로 구성되는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 납땜 유리 또는 납땜 유리 혼합물은 Pb-B-Si-O를 포함하는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용제는 에틸 아세테이트를 포함하는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용제는 프로필렌 글리콜 디아세테이트를 포함하는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합제인 폴리알킬렌 카보네이트는 0.5 내지 2 중량%를 형성하는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    결합제로서 사용되는 상기 폴리알킬렌 카보네이트가 폴리프로필렌 카보네이트인,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페이스트는 스프레잉, 디스펜싱(dispensing) 또는 스크린 프린팅에 의해서 도포되는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방전 램프는 평탄한 방전 램프로서 설계되고, 상기 방전 용기는 기밀 방식으로 서로 결합된 실질적으로 평면인 2개의 플레이트(1, 2)를 포함하는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방전 램프는 유전체 장벽 방전들에 기초한 동작을 위해 설계되는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 결합제인 폴리알킬렌 카보네이트는 1 내지 1.5 중량%를 형성하는,
    방전 램프를 제조하기 위한 프로세스.
KR1020067016511A 2004-01-28 2005-01-14 방전 램프를 제조하기 위한 방법 KR101101688B1 (ko)

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