KR102316136B1 - 쇼트 아크형 방전 램프 - Google Patents

Abstract

발광관의 내부에 한 쌍의 음극과 양극이 대향 배치되고, 수직 점등되는 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 발광관 내의 전극이나 전극 심선 등으로부터 증발한 금속 등의 흑화 원인 물질이 점등 시의 대류 가스에 의해 수송되어 발광관의 내벽에 부착되어 흑화하는 것을 방지하고, 장시간에 걸쳐 조도 유지율이 높은 램프 구조를 제공하는 것이다.
발광관 내의 상방 위치에 있는 전극의 위쪽에, 발광관 내의 대류 가스를 통과시켜 흑화 원인 물질을 포집하는 포집 부재를 부착한 것을 특징으로 한다.

Description

쇼트 아크형 방전 램프{SHORT ARC TYPE DISCHARGE LAMP}

본 발명은, 쇼트 아크형 방전 램프에 관한 것이며, 특히, 수직 점등되는 쇼트 아크형 방전 램프에 관련된 것이다.

종래, 고입력으로 고휘도인 쇼트 아크형 방전 램프에서는, 대향 배치된 한 쌍의 전극을 수직 배치하여 점등하는 수직 점등 방식이 많이 이용되고 있다.

또, 수은을 봉입한 발광관 내에 한 쌍의 음극과 양극이 대향 배치된 쇼트 아크형 방전 램프는, 점광원에 가깝기 때문에, 광학계와 조합함으로써 집광 효율이 높은 노광 장치의 광원으로서 이용되고 있다.

또한, 발광관 내에 크세논을 봉입한 쇼트 아크형 방전 램프는, 디지털 시네마용 광원으로서 사용되고 있다.

이러한 쇼트 아크형 방전 램프에서는, 점등 시에 양극에 걸리는 열적 부하가 높기 때문에, 양극의 표면에 방열용의 홈을 형성하여 열방사를 촉진시키는 것이 행해지고 있다.

예를 들면, 일본국 특허공개 2007-287705호 공보(특허문헌 1)에는, 양극의 둘레측면에 레이저를 조사하여 미세한 홈 가공을 실시한 쇼트 아크형 방전 램프가 개시되어 있다.

양극의 둘레측면에 홈부를 형성함으로써, 양극의 열방사율을 현저하게 향상시킬 수 있으며, 그 결과로서 양극 물질의 증발을 억제하고, 더 나아가서는 조도 유지율을 향상시킬 수 있는 것으로 하고 있다.

그러나, 이런 종류의 쇼트 아크형 방전 램프는, 점등 시에 양극에 걸리는 열적 부하가 매우 높고, 상기의 방책을 채용해도, 약간씩이긴 하지만, 양극을 구성하는 텅스텐은 증발해 간다. 또, 발광관 내의 온도도 매우 높기 때문에, 약간씩이긴 하지만, 양극 이외의 음극, 양극·음극의 심선, 불순 가스를 흡착하는 게터 등을 구성하는 금속 등이 증발한다.

도 6에 수직 점등되는 쇼트 아크형 방전 램프(1)가 도시되어 있으며, 발광관(2) 내에 음극(3)과 양극(4)이 대향 배치되고, 많은 수직 점등 방식의 쇼트 아크형 방전 램프(1)에서는, 양극(4)을 위쪽으로 하여 점등된다.

점등에 수반하여, 발광관(2) 내에는 가스의 위쪽으로 향한 대류(X)가 발생하고, 양극(4), 음극(3), 및 양극의 심선(4a), 음극(3)의 심선(3a) 등으로부터 증발한 금속은, 이 대류에 의해 수송되어, 발광관(2)의 온도가 낮은 부분, 특히, 상승 기류를 타고 수송되어 발광관의 상부 내벽(5)에 부착되어, 흑화의 원인이 된다.

또한, 도 6에는 기재되어 있지 않지만, 발광관 내에 불순 가스를 흡착하는 게터를 설치한 경우에는, 이 게터재로부터의 증발 금속도 흑화의 한 요인이 된다.

일본국 특허공개 2007-287705호 공보

본 발명은, 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여, 발광관의 내부에 한 쌍의 음극과 양극이 대향 배치되고, 수직 점등되는 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 발광관 내에 발생하는 대류 가스에 의해 전극이나 심선 등으로부터 증발한 금속 등이 수송되어, 발광관의 관벽에 부착되어 흑화하는 것을 방지하여 장수명화를 도모하는 구조를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 상방 위치에 있는 전극의 위쪽에, 발광관 내의 대류 가스를 통과시켜 흑화 원인 물질을 포집하는 포집 부재를 부착한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 포집 부재는, 그물로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 포집 부재의 형상이 우산형 형상인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 포집 부재가 유효 방사 영역의 바깥에 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상방 위치의 전극의 위쪽에, 흑화 원인 물질 포집 부재를 설치함으로써, 점등 시에 전극이나 그 심선 등으로부터 증발한 금속 등이 가스의 대류에 의해 수송될 때, 상승류측에 설치한 포집 부재에 의해 포착되어, 발광관의 내벽에 부착되는 것을 방지하여, 그 흑화를 억제할 수 있는 것이다.

또, 포집 부재는, 발광관으로부터의 유효 방사 영역 바깥에 설치함으로써, 발광관으로부터의 출사광을 방해하는 일이 없다.

도 1은, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프의 발광관 부분의 단면도이다.
도 2는, 그 작용 설명도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 몇 개의 실시예의 단면도이다.
도 4는, 포집 부재의 제작 방법과 부착 방법이다.
도 5는, 본 발명의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 6은, 종래예의 단면도이다.

도 1은, 본 발명의 수직 점등되는 쇼트 아크형 방전 램프(1)를 도시하며, 발광관(2) 내에 음극(3)과 양극(4)이 대향 배치되어 있고, 위쪽에 위치하는 전극, 본 실시예에서는 양극(4)의 위쪽에는, 우산형 형상의 포집 부재(10)가 부착되어 있다.

이 포집 부재(10)는, 텅스텐 등의 고융점 금속으로 이루어지는 그물(메시)로 이루어지고, 양극(4)의 심선(4a)에 와이어(11)를 감음으로써 고착되어 있다.

그리고, 이 포집 부재(10)는, 양극(4)을 덮도록 아래쪽을 향해 연장되어 있다.

이 포집 부재(10)의 크기(직경)는, 도 2에 나타내는 대류 가스(X)의 대부분이 통과하는 크기인 것이 바람직하다.

또한, 포집 부재(10)는 그물형상으로 이루어지는 것 이외에, 세로 방향의 선형상체만으로 이루어지는 스크린 형상이어도 되고, 그 경우도, 세로 방향의 선형상체의 안정 보형(保形)을 위해, 몇 개의 가로 방향의 선형상체를 조합할 수도 있다.

또, 포집 부재(10)의 고착 수단도, 와이어(11)에 의한 고착 이외에, 스폿 용접에 의한 것이어도 된다.

또, 그 부착 위치는, 발광관(2)으로부터의 출사광의 유효 방사 영역(A)의 바깥에 설치함으로써, 출사광을 차단하지 않도록 설치된다.

상기 실시예에 있어서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 램프 점등 시에, 발광관(2) 내에는 봉입 가스의 대류(X)가 발생하지만, 이 대류 가스는, 발광관(2) 내를 양극(4)의 주위를 따르도록 상승하고, 발광관(2)의 상벽 근방에서 반전하여 하강한다. 이어서, 하강한 대류 가스(X)는, 발광관(2)의 하벽 근방에서 반전하여 음극(3)의 주위를 따르도록 상승한다.

양극(4)을 따라 상승하는 대류 가스(X)는, 양극(4)의 위쪽에 설치된 포집 부재(10)를 통과하여, 그 중에 포함되는 전극이나 그 심선 등으로부터 증발한 금속 등이 포집된다.

이렇게 하여 흑화 원인 물질이 제거된 대류 가스(X)가 상승 순환한다. 그 때문에, 발광관(2)의 상부 내벽을 따라 반전해도, 그 부위에 흑화를 일으키지 않는다.

흑화 원인 물질을 포집하는 포집 부재(10)는, 그 부착 장소도 포함시켜 여러 가지의 형태를 채용할 수 있다.

도 3에 그 다양한 형태가 도시되어 있으며, 상방 위치의 전극(양극)(4)의 위쪽에 부착하는 예로서, 도 1의 것은, 양극(4)의 위쪽에서 전극 심선(4a)에 고착하는 것을 나타내었지만, 도 3(A)는, 양극(4) 본체의 상부에 접촉하도록 부착한 예이다.

또, 반대로, 양극(4)의 주위를 덮도록 부착할 뿐만 아니라, 도 3(B)에 나타내는 바와 같이, 심선(4a)의 상부에 부착하여, 양극(4) 본체를 덮지 않고, 그 위쪽에 위치해도 된다.

도 3(C)는, 심선(4a)의 위쪽에 부착되어, 양극(4)의 주위를 덮도록 연장한 예이다.

이상의 예에서는, 포집 부재(10)는 우산형 형상이지만, 도 3(D)에 나타내는 바와 같이, 평판 형상이어도 된다.

상기와 같은 포집 부재(10)의 다양한 형태는, 램프의 발광관 형상이나, 양극 형상 등에 기인하는 대류 가스(X)의 형태와의 관계에서 최적인 것이 선택되며, 대류 가스(X)를 효과적으로 통과시키는 형상이나 부착 위치인 것이 요구된다.

그 의미에서는, 일반적으로는, 포집 부재(10)의 형상은 하측을 향해 개구된 우산형 형상인 것이 가장 적합하다.

이와 같이, 포집 부재(10)의 부착 위치는, 양극(4)의 위쪽에 있으면 되고, 양극 심선(4a)에 부착하는 경우뿐만 아니라, 양극(4) 본체에 부착하는 경우도 포함된다.

단, 어느 경우라도, 포집 부재(10)는, 발광관(2)으로부터의 출사광의 유효 방사 영역 바깥에 있는 것이 바람직하다.

우산형 형상의 포집 부재(10)의 제작 방법과 전극 심선으로의 부착 방법의 일례를 도 4에 의거하여 설명한다.

도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 원형의 텅스텐제의 철망(메시)(12)을 부채꼴로 재단한다. 이것을 원뿔대 형상(콘 형상)으로 성형하여, 겹침 부분(13)을 용접(14)하여 포집 부재(10)로 한다(B). 또한, 용접 대신에 탄탈이나 텅스텐 등의 고융점 금속 와이어로 봉합해도 된다.

이 포집 부재(10)를 양극(4)의 심선(4a)에 통과시킨다(C). 그리고, 포집 부재(10)의 상부에 금속 와이어(11)를 감아 심선(4a)에 고정한다(D). 이 심선(4a)에 대한 고착은 와이어로 감는 것 이외에, 스폿 용접에 의해서도 된다.

본 발명의 방전 램프의 한 사양예를 이하에 나타낸다.

입력 : 정격 입력 12kW, 정격 전류 100A

점등 자세 : 양극 위쪽의 수직 점등

음극 치수 : 직경 φ20mm, 전체 길이 40mm

양극 치수 : 직경 φ30mm, 전체 길이 55mm

선단 테이퍼각 60° 선단부의 직경 φ12mm

극간(極間) : 10mm

포집 부재 : 텅스텐제 철망 메시#325(선직경 φ0.016mm, 크기 0.062mm, 개구율 63.2%)

형상 우산형 형상(도 1)

양극 심선에 레이저 가공에 의한 복수 개의 홈을 형성하고, 포집 부재를 텅스텐 와이어에 의해 묶어 고정.

상기 구조의 본 발명 램프와, 포집 부재를 구비하고 있지 않은 것을 제외하고 동일 사양의 비교예 램프를 작성하여, 조도 유지율의 실험을 행하였다.

그 결과가 도 5의 그래프에 나타나 있으며, 비교예에서는 점등 시간 900시간에서 초기 조도의 70% 정도로까지 저하하고 있는 것에 반해, 본 발명에서는 85% 정도를 유지하고 있는 것을 알 수 있다.

또한, 이상의 설명에서는, 양극이 상방 위치에 있는 수직 점등 방식의 경우를 설명하였지만, 음극이 상방 위치에 있는 수직 점등 방식이어도 되고, 그 경우는, 포집 부재는, 상방 위치에 있는 음극의 위쪽에 부착된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 발광관 내의 상방 위치에 있는 전극의 위쪽에, 포집 부재를 부착함으로써, 발광관 내의 대류 가스를 이 포집 부재를 통과시켜, 전극 등으로부터의 증발 금속 등의 흑화 원인 물질을 포집할 수 있으므로, 발광관의 흑화를 방지할 수 있으며, 장시간에 걸쳐, 조도 유지율이 높은 램프를 제공할 수 있는 것이다.

1 : 쇼트 아크형 방전 램프
2 : 발광관
3 : 음극
4 : 양극
4a : 양극 심선
10 : 포집 부재
11 : 와이어
12 : 원형의 철망
13 : 겹침부
14 : 스폿 용접
X : 대류 가스
A : 유효 방사 영역

Claims (4)

1. 발광관의 내부에 한 쌍의 음극과 양극이 대향 배치되고, 수직 점등되는 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서,
   상방 위치에 있는 전극의 위쪽에, 발광관 내의 대류 가스를 통과시켜 흑화 원인 물질을 포집하는 포집 부재를 부착한 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
2. 청구항 1에 있어서
   상기 포집 부재는, 그물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 포집 부재의 형상이 우산형 형상인 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 포집 부재가 유효 방사 영역의 바깥에 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.

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