KR101140123B1

KR101140123B1 - 방전 장치 및 이를 갖는 기체 방전 램프

Info

Publication number: KR101140123B1
Application number: KR1020110083768A
Authority: KR
Inventors: 이태경
Original assignee: (주)청광
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2012-04-30

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 방전 장치는 일측 단부에 형성된 제1 소경부와 타측 단부에 형성된 제2 소경부와 제1 소경부 및 제2 소경부 사이에 형성된 대경부를 포함하며 다결정 알루미나 세라믹으로 이루어진 세라믹 아크 튜브와, 상기 제1 소경부에 삽입 설치된 제1 전극, 및 상기 제2 소경부에 삽입 설치된 제2 전극을 포함하고, 상기 세라믹 아크 튜브는 단일체 구조로 이루어진다.
본 발명의 다른 측면에 따른 가스 방전 램프는 단일체 구조의 관 형상으로 이루어진 세라믹 아크 튜브와, 상기 세라믹 아크 튜브에 삽입 설치된 제1 전극과, 상기 제2 소경부에 삽입 설치된 제2 전극을 포함하는 방전 장치와, 상기 방전 장치가 삽입되는 덮개, 및 상기 덮개와 결합된 베이스를 포함한다.

Description

방전 장치 및 이를 갖는 기체 방전 램프{DISCHARGE APPARATUS AND GAS DISCHARGE LAMP HAVING THEREOF}

본 발명은 방전 장치 및 가스 방전 램프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹 아크 튜브의 구조를 개선한 방전 장치 및 가스 방전 램프에 관한 것이다.

세라믹 아크 튜브를 갖는 램프는 나트륨 램프, 수은 램프에 비하여 자연광에 가까운 빛을 방사하고 연색성이 우수하다.

일반적으로 평균 연색수가 Ra=80 이상인 범위인 것을 고연색이라 하며, 고연색과 더불어 에너지 절약을 위해서 발광 효율이 높은 램프가 요구된다. 그러나 고연색성과 고효율은 상반하는 관계이므로 연색성을 향상시키면 발광효율이 저하되고, 발광 효율을 높이면 연색성이 저하되는 문제가 발생한다. 이 때문에 종래의 메탈 할라이드 램프는 고효율 고연색을 강조하면서도 효율 중시형과 연색 중시형의 어느 하나로 분류하게 된다.

종래의 메탈 할라이드 램프는 발광관을 수납하는 투광성 관을 진공으로 하고, 발광관의 보온 효과를 높여서 고연색성, 고발광효율을 실현하고 있지만 이 경우, 소등 시에 발광관이 냉각되기 어려워서 소등 후, 재차 점등하기까지 재시동 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.

필립스가 코스모폴리스 제품에 적용한 CPO 램프에 다결정 알루미나 세라믹 아크 튜브를 적용하였지만 가격은 기존 램프에 비해 3배에 달하는 반면, 연색성이 66에 불과하여 가격대비 기대에 미치지 못하는 성능을 나타내었다.

한편, 석영(quartz)은 고강도 방전(HID) 램프용 아크 튜브를 제조하는데 사용된 재료였다. 석영은 1.46의 낮은 굴절률을 갖고, 일반적으로 매끈한 표면을 가지며, 광이 재료를 투과할 때 실질적으로 광을 산란시키지 않으면서 완전히 유리질이기 때문에, 석영은 아크의 매우 투명하고 왜곡되지 않은 영상을 투과시켜, 반사구(reflector lamp)에서 뛰어난 성능을 갖는다. 석영 아크 튜브와 비교해서, 세라믹 아크 튜브는, 보다 높은 온도에서 작동해서, 증가된 효율, 더 나은 컬러, 더 좋은 성능을 가능케 하는 보다 높은 증기 압력을 생성하고, 증가된 물리적 강도와 화학 부식에 대한 내성을 가져서, 보다 긴 작동 수명에 기여한다. 그러나, 세라믹은 석영에 비해서 열등한 광학 특성을 갖는데, 일반적인 광학 세라믹 알루미나와 이트륨-알루미늄 가닛(YAG)의 굴절률은 각각 1.77과 1.84로서, 아크 튜브의 내부 표면과 외부 표면 모두에서 증가된 프레넬(Fresnel) 반사를 일으키고, 다결정 세라믹은 부분적으로 표면 거칠기 때문에 세라믹 표면으로부터 광 산란을 갖고, 잔류 다공성과 입자 경계 산란 때문에 한정된 부피 산란(volume scattering)을 갖는다. 종래 기술에는 다결정 알루미나(PCA)의 반투명성이 입자 크기에 크게 의존함이 알려져 있다.

이러한 세라믹 아크 튜브는 3-피스, 또는 2-피스로 이루어질 경우, 효율이 및 연색성이 저하되는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연색성 및 광효율이 우수하고 점등시간을 단축시킬 수 있는 세라믹 아크 튜브 및 이를 적용한 가스 방전 램프를 제공함에 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 가스 방전 램프용 방전 장치는 일측 단부에 형성된 제1 소경부와 타측 단부에 형성된 제2 소경부와 제1 소경부와 제2 소경부 사이에 형성된 대경부를 포함하며 다결정 알루미나 세라믹으로 이루어진 세라믹 아크 튜브와, 상기 제1 소경부에 삽입 설치된 제1 전극, 및 상기 제2 소경부에 삽입 설치된 제2 전극을 포함하고, 상기 세라믹 아크 튜브는 단일체 구조로 이루어진다.

상기 세라믹 아크 튜브를 이루는 알루미나 세라믹 입자의 평균 직경은 0.1㎛ 내지 0.8㎛의 크기를 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 1 전극과 상기 제1 소경부 사이에는 실링부재가 설치될 수 있다.

상기 제1 소경부의 내측면에는 상기 실링부재와 맞닿는 돌기가 형성될 수 있으며, 상기 돌기는 상기 제1 소경부의 원주 방향으로 이어져 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극에는 상기 실링부재와 맞닿는 돌기가 형성될 수 있다.

상기 제1 전극은 제1 소경부의 내면과 직접 맞닿도록 형성될 수 있으며, 상기 세라믹 아크 튜브는 인서트 몰딩으로 형성될 수 있다.

상기 제1 소경부의 두께는 상기 대경부의 두께보다 더 크게 형성될 수 있으며, 상기 제1 소경부는 단부로 갈수록 두께가 점진적으로 감소하도록 형성될 수 있다.

상기 제1 소경부와 상기 제1 전극을 함께 감싸도록 실링부재가 설치될 수 있으며, 상기 세라믹 아크 튜브의 내면에는 복수 개의 나노 돌기가 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 가스 방전 램프는 단일체 구조의 관 형상으로 이루어진 세라믹 아크 튜브와, 상기 세라믹 아크 튜브에 삽입 설치된 제1 전극과, 상기 제2 소경부에 삽입 설치된 제2 전극을 포함하는 방전 장치와, 상기 방전 장치가 삽입되는 덮개, 및 상기 덮개와 결합된 베이스를 포함한다.

상기 세라믹 아크 튜브는 다결정 알루미나 세라믹으로 이루어지고, 상기 다결정 알루미나 세라믹 입자의 평균 직경은 0.1㎛ 내지 0.8㎛의 크기를 갖도록 형성될 수 있다.

상기 1 전극과 상기 제1 소경부 사이에는 실링부재가 설치되고, 상기 제1 소경부의 내측면에는 상기 실링부재와 맞닿는 돌기가 형성될 수 있다. 또한, 상기 1 전극과 상기 제1 소경부 사이에는 실링부재가 설치되고, 상기 제1 전극에는 상기 실링부재와 맞닿는 돌기가 형성될 수 있다.

상기 세라믹 아크 튜브는 인서트 몰딩으로 형성되어, 상기 제1 전극은 제1 소경부의 내면과 직접 맞닿도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 소경부의 두께는 상기 대경부의 두께보다 더 크게 형성될 수 있다.

상기 제1 소경부는 단부로 갈수록 두께가 점진적으로 감소하도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 소경부와 상기 제1 전극을 함께 감싸도록 실링부재가 설치될 수 있다.

상기 세라믹 아크 튜브의 내면에는 복수 개의 나노 돌기가 형성될 수 있으며, 상기 방전 장치와 상기 덮개 사이에는 진공관이 형성되고, 상기 진공관과 상기 방전 장치 사이의 공간은 진공으로 형성될 수 있다.

상기 베이스에는 상기 베이스의 외측으로 돌출된 제1 단자와 제2 단자가 설치되고, 상기 제1 단자는 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 제2 단자는 덮개의 하부에서 상부로 이어져 형성된 리드 탭을 매개로 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 리드 탭과 상기 제1 전극은 절연성을 갖는 지지부재에 의하여 고정되며, 상기 제2 전극은 상단이 덮개의 상면에 지지되도록 형성될 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 연색성과 효율이 향상되고, 점등시간을 단축시킬 수 있는 방전 장치 및 가스 방전 램프를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 방전 램프를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 세라믹 아크 튜브를 도시한 사시도이다.
도 3a는 종래의 세라믹 아크 튜브 표면을 나타낸 사진이며, 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브의 표면을 나타낸 사진이다.
도 4a는 종래의 메탈 할라이드 램프와 본 발명의 제1 실시예에 따른 램프의 초기 점등 시간을 나타낸 그래프이며, 도 4b는 종래의 메탈 할라이드 램프와 본 발명의 제1 실시예에 따른 램프의 재점등 시간을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 방전 램프의 세라믹 아크 튜브를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 방전 램프의 세라믹 아크 튜브를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 방전 램프의 세라믹 아크 튜브를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 방전 램프의 세라믹 아크 튜브를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 방전 램프의 세라믹 아크 튜브를 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 방전 램프의 세라믹 아크 튜브를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 방전 램프를 나타낸 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 방전 램프를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 세라믹 아크 튜브를 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 가스 방전 램프(100)는 내부 공간을 덮개(21)와 덮개(21) 내에 설치된 방전 장치(10)를 포함한다.

방전 장치(10)는 세라믹 아크 튜브(11)와 세라믹 아크 튜브(11) 내에 삽입 설치된 제1 전극(16)과 제2 전극(17)을 포함한다.

덮개(21)는 석영을 주성분으로 하며, 상단이 막힌 원통관 또는 사각기둥 형상의 관으로 이루어질 수 있다. 덮개(21)는 절연체로 이루어진 베이스(35)에 고정 설치되며, 베이스(35)에는 제1 전극(16)과 전기적으로 연결된 제1 단자(31)와 제2 전극(17)과 전기적으로 연결된 제2 단자(32)가 설치된다.

제1 단자(31)와 제2 단자(32)는 대략 원기둥 형상으로 이루어지며, 베이스의 외측으로 돌출되도록 설치된다. 제1 단자(31)와 제2 단자(32)는 외부로부터 전력을 공급받아 제1 전극(16)과 제2 전극(17)으로 전달하는 역할을 한다. 제1 전극(16)과 제2 전극(17)은 금속 막대 형상으로 이루어지며, 선단에는 텅스텐을 주성분으로 하는 방전탭이 설치된다.

세라믹 아크 튜브(11)는 원통형 관 형상으로 이루어지는 바, 일측 단부에 양단에 형성된 제1 소경부(14)와 타측 단부에 형성된 제2 소경부(12) 및 제1 소경부(14)와 제2 소경부(12) 사이에 형성되며, 소경부(12, 14)들보다 더 큰 지름을 갖는 대경부(13)를 포함한다. 본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(11)는 단일체(one piece) 구조로 이루어지며, 일측 단부에 제1 개구(18)가 형성되고, 타측 단부에 제2 개구(15)가 형성된다.

본 실시예와 같이 세라믹 아크 튜브(11)를 단일체 구조로 형성하면, 2개의 부재 또는 3개의 부재로 이루어진 세라믹 아크 튜브에 비하여 현저히 우수한 연색성과 효율을 갖는다.

아래의 [표 1]과 같이 실제로 본 실시예에 따라 제작된 세라믹 아크 튜브를 갖는 램프는 35W, 4200K인 경우, 93(Ra)의 연색성을 갖는 것이 확인되었으며, 효율이 92(lm/W)로 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 70W, 4200K인 경우, 93(Ra)의 연색성을 갖는 것이 확인되었으며, 효율이 100(lm/W)로 높은 것을 확인할 수 있었다.

소모전력(W)	캘빈(K)	효율(lm/W)	정격수명(hr)	연색성(Ra)
35W	3000	96	15000	82
35W	4200	92	15000	93
70W	3000	98	15000	82
70W	4200	100	15000	93
150W	3000	100	15000	82
150W	4200	100	15000	93

또한, 본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(11)는 다결정 알루미나 세라믹으로 이루어지며, 특히 파인 세라믹(fine ceramic)으로 이루어진다. 본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(11)는 입자의 평균 직경이 0.1㎛ 내지 0.8㎛의 크기를 갖는다. 입자의 평균 직경이 0.8㎛ 보다 더 크면 발광 효율 및 연색성이 저하되는 문제가 있으며, 입자의 평균 직경이 0.1㎛ 보다 더 작으면 충격에 약한 문제가 발생한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(11)는 종래의 세라믹 아크 튜브에 비하여 입자의 평균 직경이 현저히 작은 것을 알 수 있다.

제1 전극(16)은 제1 소경부(14)에 삽입 설치되는 바, 제1 소경부(14)와 제1 전극(16) 사이에는 실링부재(26)가 설치된다. 실링부재(26)는 유리로 이루어지며, 세라믹 아크 튜브(11)를 밀봉한다. 제2 전극(17)은 제2 소경부(12)에 삽입 설치되는 바, 제2 소경부(12)와 제2 전극(17) 사이에는 실링부재(26)가 설치된다. 실링부재(26)는 유리로 이루어지며, 세라믹 아크 튜브(11)를 밀봉한다.

제2 전극(17)은 리드 탭(27)을 매개로 제2 단자(32)와 전기적으로 연결된다. 리드 탭(27)은 덮개(21)의 하부에서 상부로 이어지며, 제2 전극(17)에 용접 등으로 고정된다. 한편, 제2 전극(17)은 상단이 덮개의 상면에 지지되어 외부의 충격이나 진동으로 흔들리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 리드 탭(27)과 제1 전극(16)은 절연성을 갖는 지지부재(28)를 통해서 고정된다. 이에 따라 충격 등에 의하여 리드 탭(27)과 제2 전극(17)의 접촉이 불량해지는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 가스 방전 램프(100)에는 전자식 안정기(미도시)가 연결 설치된다. 전기식 안정기는 과열 및 과전류 보호회로를 내장하고, 절전 이그나이터 기능을 갖는다.

한편, 세라믹 아크 튜브(11) 내에는 희유 기체로서 크세논을 포함하는 이온화 가능한 충전재와, 나트륨과 희토류 요오드화물을 포함하는 할로겐화 금속 혼합물이 충진되어 있으며, 덮개(21)의 내측은 진공 상태를 이룬다.

도 4a는 종래의 메탈 할라이드 램프와 본 발명의 제1 실시예에 따른 램프의 초기 점등 시간을 나타낸 그래프이며, 도 4b는 종래의 메탈 할라이드 램프와 본 발명의 제1 실시예에 따른 램프의 재점등 시간을 나타낸 그래프이다. 도 4a와 도 4b는 각각 70W, 4200K을 갖는 램프에 대하여 실험한 결과이다.

초기 점등 시간의 기준을 밝기의 90%로 설정할 때, 본 실시예에 따른 램프는 1분의 초기 점등 시간을 나타내었으며, 종래의 메탈 할라이드 램프는 4분의 초기 점등 시간을 나타내었다.

또한 재점등 시간의 기준을 밝기의 90%로 설정할 때, 본 실시예에 따른 램프는 3분의 초기 점등 시간을 나타내었으며, 종래의 메탈 할라이드 램프는 7.5분의 초기 점등 시간을 나타내었다.

상기한 바와 같이 본 실시예에 따른 가스 방전 램프(100)는 종래의 메탈 할라이드 램프에 비하여 현저히 우수한 초기 점등 시간과 재점등 시간을 갖는 것을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 방전 램프의 방전 장치를 나타낸 단면도이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 가스 방전 램프는 방전 장치(40)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 가스 방전 램프와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 방전 장치(40)는 세라믹 아크 튜브(41)와 세라믹 아크 튜브(41) 내에 삽입 설치된 제1 전극(46)과 제2 전극(47)을 포함한다.

세라믹 아크 튜브(41)는 원통형 관 형상으로 이루어지며, 일측 단부에 양단에 형성된 제1 소경부(44)와 타측 단부에 형성된 제2 소경부(42) 및 제1 소경부(44)와 제2 소경부(42) 사이에 형성되며, 소경부(42, 44)들보다 더 큰 지름을 갖는 대경부(43)를 포함한다.

본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(41)는 다결정 알루미나 세라믹으로 이루어지며, 특히 파인 세라믹(fine ceramic)으로 이루어진다. 또한, 세라믹 아크 튜브(41)는 단일체(one piece) 구조로 이루어진다.

제1 소경부(44)의 두께(T2)는 대경부(43)의 두께(T1)보다 더 크게 형성되며, 제1 전극(46)은 제1 소경부(44)에 삽입 설치된다. 제1 전극(46)은 제1 소경부(44)의 내면과 직접 맞닿도록 설치되며, 별도의 실링부재가 제1 전극(46)과 제1 소경부(44) 사이에 개재되지 않는다. 또한, 제2 소경부(42)의 두께도 대경부(43)의 두께보다 더 크게 형성되며, 제2 전극(47)은 제2 소경부(42)에 삽입 설치된다. 제2 전극(47)은 제2 소경부(42)의 내면과 직접 맞닿도록 설치되며, 별도의 실링부재가 제2 전극(47)과 제2 소경부(42) 사이에 개재되지 않는다.

본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(41)는 인서트 몰딩으로 형성되는 바, 제1 전극(46)과 제2 전극(47)을 설치한 상태에서 세라믹 아크 튜브(41)를 형성하여 세라믹 아크 튜브(41)가 성형될 때, 제1 전극(46)과 제2 전극(47)이 소경부(42, 44)에 삽입 설치된다. 이 때, 인서트 몰딩은 희유 기체가 충진된 환경에서 이루어져서 성형 시에 세라믹 아크 튜브 내부에 희유기체가 충진될 수 있다.

본 실시예와 같이 인서트 몰딩으로 세라믹 아크 튜브(41)를 형성하면, 제1 전극(46)과 제2 전극(47)이 제1 소경부(44) 및 제2 소경부(42)의 내면과 직접 맞닿아 밀봉되므로 별도의 실링부재를 설치할 필요가 없으며, 제조 공정이 단순해진다. 실링부재를 개재하면 실링부재와 세라믹 아크 튜브의 열팽창 계수가 상이하여 점등과 소등을 반복함에 따라 실링부재와 세라믹 아크 튜브 사이에서 리크가 발생할 수 있다. 그러나 본 실시예에서는 인서트 몰딩으로 성형하므로 제1 소경부(44) 및 제2 소경부(42)의 내면이 각각 제1 전극(46) 및 제2 전극(47)과 직접 맞닿아서 제1 전극(46) 및 제2 전극(47)과 세라믹 아크 튜브(41) 사이의 밀봉을 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 소경부들(42, 44)의 두께가 대경부(43)의 두께보다 더 크게 형성되므로 제1 전극(46)과 제2 전극(47)을 안정적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 밀봉 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 방전 램프의 방전 장치를 도시한 단면도이다.

도 6을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 가스 방전 램프는 방전 장치(50)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 가스 방전 램프와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 방전 장치(50)는 세라믹 아크 튜브(51)와 세라믹 아크 튜브(51) 내에 삽입 설치된 제1 전극(56)과 제2 전극(57)을 포함한다.

세라믹 아크 튜브(51)는 원통형 관 형상으로 이루어지며, 일측 단부에 양단에 형성된 제1 소경부(54)와 타측 단부에 형성된 제2 소경부(52) 및 제1 소경부(54)와 제2 소경부(52) 사이에 형성되며, 소경부(52, 54)들보다 더 큰 지름을 갖는 대경부(53)를 포함한다.

본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(51)는 다결정 알루미나 세라믹으로 이루어지며, 특히 파인 세라믹(fine ceramic)으로 이루어진다. 또한, 세라믹 아크 튜브(51)는 단일체(one piece) 구조로 이루어진다.

제2 소경부(52)의 두께는 대경부(53)의 두께보다 더 크게 형성되며, 제2 전극(57)은 제2 소경부(52)에 삽입 설치된다. 제2 전극(57)은 제2 소경부(52)의 내면과 직접 맞닿도록 설치되며, 별도의 실링부재가 제1 전극과 소경부 사이에 개재되지 않는다. 한편, 제1 전극(56)은 제1 소경부(54)에 삽입 설치되는 바, 제1 전극(56)과 제1 소경부(54) 사이에는 실링부재(55)가 설치된다.

본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(51)는 인서트 몰딩으로 형성되는 바, 제2 전극(57)을 설치한 상태에서 세라믹 아크 튜브(51)를 성형하여 세라믹 아크 튜브(51)가 성형될 때, 제2 전극(57)이 소경부에 삽입 설치되고, 제1 소경부(54)는 개방된 상태가 된다.

개방된 제1 소경부(54)를 통해서 희유 기체를 충진한 후, 제2 전극(57)을 삽입하고 실링부재(55)를 설치하여 개방된 제2 소경부(52)를 밀봉한다.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 방전 램프의 방전 장치를 도시한 단면도이다.

도 7을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 가스 방전 램프는 방전 장치(60)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 가스 방전 램프와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 방전 장치(60)는 세라믹 아크 튜브(61)와 세라믹 아크 튜브(61) 내에 삽입 설치된 제1 전극(66)과 제2 전극(67)을 포함한다.

세라믹 아크 튜브(61)는 원통형 관 형상으로 이루어지며, 일측 단부에 형성된 제1 소경부(64)와 타측 단부에 형성된 제2 소경부(62), 및 제1 소경부(64)와 제2 소경부(62) 사이에 형성되며, 소경부들(62, 64)보다 더 큰 지름을 갖는 대경부(63)를 포함한다. 본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(61)는 단일체(one piece) 구조로 이루어진다. 본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(61)는 다결정 알루미나 세라믹으로 이루어지며, 특히 파인 세라믹(fine ceramic)으로 이루어진다.

제1 전극(66)은 제1 소경부(64)에 삽입 설치되는 바, 제1 소경부(64)의 두께는 단부측으로 갈수록 점점 작아지도록 형성된다. 제1 전극(66)은 제1 소경부(64)와 직접 맞닿도록 설치되며, 실링부재(65)는 제1 소경부(64)의 외측에서 제1 소경부(64)와 제1 전극(66)을 감싸도록 설치된다.

또한, 제2 전극(67)은 제2 소경부(62)에 삽입 설치되는 바, 제2 소경부(62)의 두께는 단부측으로 갈수록 점점 작아지도록 형성된다. 제2 전극(67)은 제2 소경부(62)와 직접 맞닿도록 설치되며, 실링부재(65)는 제2 소경부의 외측에서 제2 소경부(62)와 제2 전극(67)을 감싸도록 설치된다. 실링부재는 유리 등으로 이루어질 수 있다.

본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(61)는 인서트 몰딩으로 형성되는 바, 제1 전극(66) 및 제2 전극(67)을 설치한 상태에서 세라믹 아크 튜브(61)를 형성하여 세라믹 아크 튜브가 성형될 때, 제1 전극(66) 및 제2 전극(67)이 세라믹 아크 튜브(61)에 삽입 설치된다.

또한 본 실시예와 같이 제1 소경부(64)의 두께가 단부로 갈수록 점점 작아지도록 형성하면, 성형 시에 두께에 비하여 제1 소경부(64)의 단부에 큰 힘이 작용하므로 제1 소경부(64)의 단부를 제1 전극(66)에 더욱 밀착시킬 수 있다. 또한, 실링부재(65)가 제1 전극(66)과 제1 소경부(64)를 함께 감싸도록 용이하게 설치할 수 있어서 밀봉 성능이 더욱 향상된다.

또한 제2 소경부(62)의 두께가 단부로 갈수록 점점 작아지도록 형성하면, 성형 시에 제2 소경부(62)의 단부를 제2 전극(67)에 더욱 밀착시킬 수 있다. 또한, 실링부재(65)가 제2 전극(67)과 제2 소경부(62)를 함께 감싸도록 용이하게 설치할 수 있어서 밀봉 성능이 더욱 향상된다

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 방전 램프의 방전 장치를 도시한 단면도이다.

도 8을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 가스 방전 램프는 방전 장치(80)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 가스 방전 램프와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 방전 장치(80)는 세라믹 아크 튜브(81)와 세라믹 아크 튜브(81) 내에 삽입 설치된 제1 전극(86)과 제2 전극(87)을 포함한다.

세라믹 아크 튜브(81)는 원통형 관 형상으로 이루어지며, 일측 단부에 형성된 제1 소경부(84)와 타측 단부에 형성된 제2 소경부(82), 및 제1 소경부(84)와 제2 소경부(82) 사이에 형성되며, 소경부들(82, 84)보다 더 큰 지름을 갖는 대경부(83)를 포함한다. 본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(81)는 단일체(one piece) 구조로 이루어진다. 또한, 세라믹 아크 튜브(81)는 다결정 알루미나 세라믹으로 이루어지며, 특히 파인 세라믹(fine ceramic)으로 이루어진다.

제1 전극(86)은 제1 소경부(84)에 삽입 설치되며, 제1 전극(86)과 제1 소경부(84) 사이에는 실링부재(85)가 설치된다. 실링부재(85)는 유리 솔더(glass solder) 등으로 이루어진다.

제1 소경부(84)의 내측면에는 복수개의 돌기(84a)가 형성되며, 실링부재(85)는 돌기들(84a) 사이로 삽입되어 돌기(84a)와 맞닿도록 설치된다. 돌기(84a)는 제1 소경부(84)의 원주방향을 따라 이어져 형성될 수 있다.

제2 전극(87)은 제2 소경부(82)에 삽입 설치되며, 제2 전극(87)과 제2 소경부(82) 사이에는 실링부재(85)가 설치된다. 실링부재(85)는 유리 솔더(glass solder) 등으로 이루어진다.

제2 소경부(82)의 내측면에는 복수개의 돌기(82a)가 형성되며, 실링부재(85)는 돌기들(82a) 사이에 삽입되어 돌기(82a)와 맞닿도록 설치된다. 돌기(82a)는 제2 소경부(82)의 원주방향을 따라 이어져 형성될 수 있다.

본 실시예와 같이 제1 소경부(84) 및 제2 소경부(82)의 내측면에 복수 개의 돌기들(82a, 84a)가 형성되면, 실링부재(85)와 소경부들(82, 84)의 내측면이 접촉하는 면적이 증가하므로 실링부재(85)와 세라믹 아크 튜브(81)가 더욱 안정적으로 결합할 수 있을 뿐만 아니라 가열과 냉각을 반복하는 동안 돌기(82a, 84a)와 맞닿는 부분이 버퍼 역할을 하므로 평창계수의 차이로 실링부재(85)와 소경부들(82, 84)의 접촉이 불량해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 돌기(82a, 84a)가 실링부재(85)를 지지하므로 외부의 충격이나 진동 등에 의하여 실링부재(85)가 소경부(82, 84)에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 방전 램프의 방전 장치를 도시한 단면도이다.

도 9를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 가스 방전 램프는 방전 장치(90)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 가스 방전 램프와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 방전 장치(90)는 세라믹 아크 튜브(91)와 세라믹 아크 튜브(91) 내에 삽입 설치된 제1 전극(96)과 제2 전극(97)을 포함한다.

세라믹 아크 튜브(91)는 원통형 관 형상으로 이루어지며, 일측 단부에 형성된 제1 소경부(94)와 타측 단부에 형성된 제2 소경부(92), 및 제1 소경부(94)와 제2 소경부(92) 사이에 형성되며, 소경부들(92, 94)보다 더 큰 지름을 갖는 대경부(93)를 포함한다. 본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(91)는 단일체(one piece) 구조로 이루어진다. 또한, 세라믹 아크 튜브(91)는 다결정 알루미나 세라믹으로 이루어지며, 특히 파인 세라믹(fine ceramic)으로 이루어진다.

제1 전극(96)은 제1 소경부(94)에 삽입 설치되며, 제1 전극(96)과 제1 소경부(94) 사이에는 실링부재(95)가 설치된다. 실링부재(95)는 유리 솔더(glass solder) 등으로 이루어진다. 제1 전극(96)의 외측면에는 돌기(96a)가 형성되며, 실링부재(95)는 돌기(96a)와 맞닿도록 설치된다.

제2 전극(97)은 제2 소경부(92)에 삽입 설치되며, 제2 전극(97)과 제2 소경부(92) 사이에는 실링부재(95)가 설치된다. 실링부재(95)는 유리 솔더(glass solder) 등으로 이루어진다. 제2 전극(97)의 외측면에는 돌기(97a)가 형성되며, 실링부재(95)는 돌기(97a)와 맞닿도록 설치된다.

본 실시예와 같이 제1 전극(96) 및 제2 전극(97)의 외측면에 돌기(96a, 97a)가 형성되면, 실링부재(95)와 전극들(96, 97)의 내측면이 접촉하는 면적이 증가하므로 실링부재(95)와 전극들(96, 97) 더욱 안정적으로 결합할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 방전 장치를 도시한 단면도이다.

도 10을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 가스 방전 램프는 방전 장치(110)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 가스 방전 램프와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 방전 장치(110)는 세라믹 아크 튜브(111)와 세라믹 아크 튜브(11) 내에 삽입 설치된 제1 전극(116)과 제2 전극(117)을 포함한다.

세라믹 아크 튜브(111)는 원통형 관 형상으로 이루어지며, 일측 단부에 형성된 제1 소경부(114)와 타측 단부에 형성된 제2 소경부(112), 및 제1 소경부(114)와 제2 소경부(112) 사이에 형성되며, 소경부들(112, 114)보다 더 큰 지름을 갖는 대경부(113)를 포함한다. 본 실시예에 따른 세라믹 아크 튜브(111)는 단일체(one piece) 구조로 이루어진다. 또한, 세라믹 아크 튜브는 다결정 알루미나 세라믹으로 이루어지며, 특히 파인 세라믹(fine ceramic)으로 이루어진다.

제1 전극(116)은 제1 소경부(114)에 삽입 설치되며, 제1 전극(116)과 제1 소경부(114) 사이에는 실링부재(115)가 설치된다. 실링부재(115)는 유리 솔더(glass solder) 등으로 이루어진다. 제2 전극(117)은 제2 소경부(112)에 삽입 설치되며, 제2 전극(117)과 제2 소경부(112) 사이에는 실링부재(115)가 설치된다. 실링부재(115)는 유리 솔더(glass solder) 등으로 이루어진다.

세라믹 아크 튜브(111)의 내측면과 외측면에는 복수 개의 나노 돌기(118)가 형성된다. 나노 돌기(118)는 세라믹 아크 튜브(111)의 표면에 균일한 분포로 복수 개가 형성된다.

본 실시예와 같이 세라믹 아크 튜브(111)에 나노 돌기(118)가을 형성하면, 빛이 세라믹 아크 튜브(111)에서 반사되지 아니하고 외부로 출사되도록 하여 광효율이 향상된다. 입사각이 임계각보다 크면 반사가 일어나는데, 나노 돌기(118)는 입사각을 감소시키는 역할을 하여 광효율을 향상시킨다. 세라믹 아크 튜브를 성형하는 몰드에 나노 패턴을 미리 형성하여 성형하는 과정에서 나노 패턴이 세라믹 아크 튜브(111)로 전사되도록 할 수 있다.

도 11은 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 방전 램프를 도시한 사시도이다.

도 11을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 가스 방전 램프(200)는 내부 공간을 덮개(221)과 덮개(221) 내에 설치된 방전 장치(210), 및 덮개(221)와 방전 장치(210) 사이에 설치된 진공관(240)을 포함한다.

방전 장치(210)는 세라믹 아크 튜브와 세라믹 아크 튜브 내에 삽입 설치된 제1 전극(223)과 제2 전극(225)을 포함한다.

덮개(221)는 석영을 주성분으로 하며, 돔 형상으로 이루어질 수 있다. 덮개(221)는 베이스(230)에 고정 설치되며, 베이스(230)는 소켓에 삽입 설치될 수 있도록 외주면에 나사산이 형성될 수 있다.

진공관(240)은 일측 단부가 막힌 돔형 관으로 이루어는 바, 진공관(240)은 방전 장치(210)와 덮개(221) 사이에 설치된다. 진공관(240) 내부에 방전 장치(210)가 삽입 설치되며, 방전 장치(210)와 진공관(240) 사이의 공간은 진공으로 형성된다.

램프의 효율은 진공을 형성하는 관 부분의 면적이 작을수록 증가하는 바, 본 실시예에 따르면 덮개(221)와 방전 장치(210) 사이에 진공관(240)이 설치되므로 베이스(230)와 덮개(221)를 크게 형성한 경우에도 진공관(240)을 작게 형성하여 램프의 효율을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

100, 200: 가스 방전 램프
10, 40, 50, 60, 80, 90, 110, 210: 방전 장치
11, 41, 51, 61, 81, 91, 111: 세라믹 아크 튜브
14, 44, 54, 64, 84, 94, 114: 제1 소경부
12, 42, 52, 62, 82, 92, 112: 제2 소경부
13, 43, 53, 63, 83, 93, 113: 대경부
16, 46, 56, 66, 86, 96, 116. 223: 제1 전극
17, 47, 57, 67, 87, 97, 117, 225: 제2 전극
21, 221: 덮개
26, 55, 65, 85, 95, 115: 실링부재
27: 리드 탭 28: 지지부재
31: 제1 단자 32: 제2 단자
35, 230: 베이스 82a, 84a, 96a, 97a: 돌기
118: 나노 돌기 240: 진공관

Claims

일측 단부에 형성된 제1 소경부와 타측 단부에 형성된 제2 소경부와 제1 소경부와 제2 소경부 사이에 형성된 대경부를 포함하며 다결정 알루미나 세라믹으로 이루어진 세라믹 아크 튜브;
상기 제1 소경부에 삽입 설치된 제1 전극; 및
상기 제2 소경부에 삽입 설치된 제2 전극;
을 포함하고,
상기 세라믹 아크 튜브는 단일체 구조로 이루어지며,
상기 세라믹 아크 튜브는 인서트 몰딩으로 형성되어, 상기 제2 전극은 제2 소경부의 내면과 직접 맞닿도록 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제1 소경부 사이에는 실링부재가 설치되며,
상기 제2 소경부의 두께는 상기 대경부의 두께보다 더 크게 형성된 방전 장치.
제1 항에 있어서,
상기 세라믹 아크 튜브를 이루는 알루미나 세라믹 입자의 평균 직경은 0.1㎛ 내지 0.8㎛의 크기를 갖는 방전 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제1 소경부의 내측면에는 상기 실링부재와 맞닿는 돌기가 형성된 방전 장치.
제4 항에 있어서,
상기 돌기는 상기 제1 소경부의 원주 방향으로 이어져 형성된 방전 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제1 전극에는 상기 실링부재와 맞닿는 돌기가 형성된 방전 장치.
삭제
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제1 소경부는 단부로 갈수록 두께가 점진적으로 감소하도록 형성된 방전 장치.
제9 항에 있어서,
상기 제1 소경부와 상기 제1 전극을 함께 감싸도록 실링부재가 설치된 방전 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 세라믹 아크 튜브의 내면에는 복수 개의 나노 돌기가 형성된 방전 장치.
단일체 구조의 관 형상으로 이루어지며, 일측 단부에 형성된 제1 소경부와 타측 단부에 형성된 제2 소경부와 제1 소경부와 제2 소경부 사이에 형성된 대경부를 포함하는 세라믹 아크 튜브와, 상기 제1 소경부에 삽입 설치된 제1 전극과, 제2 소경부에 삽입 설치된 제2 전극을 포함하는 방전 장치;
상기 방전 장치가 삽입되는 덮개; 및
상기 덮개와 결합된 베이스;
를 포함하고,
상기 세라믹 아크 튜브는 인서트 몰딩으로 형성되어, 상기 제2 전극은 제2 소경부의 내면과 직접 맞닿도록 형성되고, 상기 제1 전극과 상기 제1 소경부 사이에는 실링부재가 설치되며,
상기 제2 소경부의 두께는 상기 대경부의 두께보다 더 크게 형성된 가스 방전 램프.
제13 항에 있어서,
상기 세라믹 아크 튜브는 다결정 알루미나 세라믹으로 이루어지고, 상기 다결정 알루미나 세라믹 입자의 평균 직경은 0.1㎛ 내지 0.8㎛의 크기를 갖는 가스 방전 램프.
제13 항에 있어서,
상기 제1 소경부의 내측면에는 상기 실링부재와 맞닿는 돌기가 형성된 가스 방전 램프.
제13 항에 있어서,
상기 제1 전극에는 상기 실링부재와 맞닿는 돌기가 형성된 가스 방전 램프.
삭제
삭제
제13 항에 있어서,
상기 제1 소경부는 단부로 갈수록 두께가 점진적으로 감소하도록 형성된 가스 방전 램프.
제19 항에 있어서,
상기 제1 소경부와 상기 제1 전극을 함께 감싸도록 실링부재가 설치된 가스 방전 램프.
제13 항에 있어서,
상기 세라믹 아크 튜브의 내면에는 복수 개의 나노 돌기가 형성된 가스 방전 램프.
제13 항에 있어서,
상기 방전 장치와 상기 덮개 사이에는 진공관이 형성되고, 상기 진공관과 상기 방전 장치 사이의 공간은 진공으로 형성된 가스 방전 램프.
제13 항에 있어서,
상기 베이스에는 상기 베이스의 외측으로 돌출된 제1 단자와 제2 단자가 설치되고,
상기 제1 단자는 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되며,
상기 제2 단자는 덮개의 하부에서 상부로 이어져 형성된 리드 탭을 매개로 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되고,
상기 리드 탭과 상기 제1 전극은 절연성을 갖는 지지부재에 의하여 고정되며,
상기 제2 전극은 상단이 덮개의 상면에 지지된 가스 방전 램프.