KR19980043561A - How neon gas discharge lamps and pulses work - Google Patents

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KR19980043561A
KR19980043561A KR1019960061475A KR19960061475A KR19980043561A KR 19980043561 A KR19980043561 A KR 19980043561A KR 1019960061475 A KR1019960061475 A KR 1019960061475A KR 19960061475 A KR19960061475 A KR 19960061475A KR 19980043561 A KR19980043561 A KR 19980043561A
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phosphorus
pulse
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discharge lamp
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Korean (ko)
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스코트 제나토
헤롤드-엘 로쓰웰
Original Assignee
조셉 에스. 로마나우
오스람-실바니아 인코포레이티드
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Abstract

다색 광원에서 네온 램프를 작동시키기 위한 펄스 구조가 자동차 라이트와 함께 기술된다. 상기 특정 네온 램프는 무수은, 저압 희귀 가스 램프이며, 이는 자동차 및 다른 라이트 응용에서 유효한 적색, 호박색 및 잠재적인 백색 광원으로서 작동될 수 있다. 바람직한 펄스 구조는 네온을 이온화하기 위하여 스파크를 유도하며 자외선 방사를 발생시키며, 램프에 에너지를 가하기 위하여 하강 펄스를 가지며, 이는 가시 네온 방출 효율을 증가시킨다.A pulse structure for operating a neon lamp in a multicolor light source is described with a car light. The particular neon lamp is a mercury-free, low pressure rare gas lamp, which can be operated as a red, amber and potential white light source that is effective in automotive and other light applications. Preferred pulse structures induce sparks to ionize neon and generate ultraviolet radiation and have falling pulses to energize the lamp, which increases the visible neon emission efficiency.

Description

네온 가스 방전 램프 및 펄스 작동 방법How neon gas discharge lamps and pulses work

본 발명은 전기 램프, 특히 방전 램프에 관한 것이다. 특히 본 발명은 저압희귀 가스 방전 램프를 작동시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electric lamp, in particular a discharge lamp. In particular, the present invention relates to a method for operating a low pressure rare gas discharge lamp.

과거에, 컬러 램프는 연속 스펙트럼 텅스텐 필라멘트 램프 앞에 컬러 필터를 배치함으로써 만들어졌다. 수많은 이용가능한 필터는 대부분 가능한 소정 컬러를 만든다. 불행하게도, 텅스텐 필라멘트 램프는 특히 필터링될 때 효율적이지 못할 뿐만 아니라; 방전 램프와 비교하여 수명이 짧다. 방전 램프는 텅스텐 필라멘트 램프보다 효율적이고 수명이 길다. 예를 들어, 네온 방전 램프는 현재 중앙에 높게 배치된 스톱 램프(central high mounted stop lamp : CHMSL)로서 포드 익스플로어(Ford Expolrer)위에 이용된다. 상기 램프는 3.0 밀리 직경, 5.0밀리 외경, 저압 네온 충전 및 47. 10센티 아크 갭을 가진다. 램프는 60kHz 사인파에 의하여 구동되고 와트당 8루멘의 효율로 220루멘을 발생한다. 이는 이천 시간의 작동 및 팔십만번의 점등에 견딘다. 일반적인 네온 방출 스펙트럼은 도 2에 도시된다.In the past, color lamps were made by placing a color filter in front of a continuous spectrum tungsten filament lamp. Many of the available filters make most of the desired color possible. Unfortunately, tungsten filament lamps are not only inefficient, especially when filtered; Shorter life compared to discharge lamps. Discharge lamps are more efficient and have a longer life than tungsten filament lamps. For example, neon discharge lamps are currently used on a Ford Expolrer as a central high mounted stop lamp (CHMSL). The lamp has a 3.0 millimeter diameter, 5.0 millimeter outer diameter, low pressure neon fill and 47.10 cm arc gap. The lamp is driven by a 60kHz sine wave and generates 220 lumens with an efficiency of 8 lumens per watt. It withstands two thousand hours of operation and eight hundred thousand lights. A typical neon emission spectrum is shown in FIG.

방전 램프 컬러는 특정 원자 방출의 결과이며 여러 가지 화학적 조성물을 선택함으로써만 조정될 수 있다. 가능한 램프 컬러는 제한된 수의 유용한 가스 및 인에 의하여 결정되며, 여기서는 인이 이용된다. 모든 컬러가 이용가능한 것은 아니며, 또한 모든 컬러가 효율적으로 만들어지는 것은 아니다.The discharge lamp color is the result of specific atomic emissions and can only be adjusted by selecting various chemical compositions. Possible lamp colors are determined by a limited number of useful gases and phosphorus, where phosphorus is used. Not all colors are available and not all colors are made efficiently.

따라서 작동이 효율적이면서 컬러 조절기 가능한 방전 램프를 작동시키는 방법이 요구된다.Thus, there is a need for a method of operating a discharge lamp that is efficient in operation and capable of color adjustment.

도 1은 인이 코팅된 네온 램프 및 펄스형 전원 공급장치의 단면도로서, 부분적으로 절단되어 있다.1 is a cross-sectional view of a phosphorescent coated neon lamp and pulsed power supply, partially cut away.

도 2는 네온 차량 램프로부터의 방출 스펙트럼의 그래프.2 is a graph of emission spectra from neon vehicle lamps.

도 3은 74.4나노미터 및 73.6나노미터에서 인을 여기시키기 위하여 이용된 진공 자외선 에너지 전이를 도시하는 네온을 위한 에너지 전이 상태에 대한 부분범위 그래프.FIG. 3 is a subrange graph for energy transition states for neon showing vacuum ultraviolet energy transitions used to excite phosphorus at 74.4 and 73.6 nanometers.

도 4는 연속파형 및 펄스형 포맷으로 작동되는 규산아연광 인을 가진 네온램프의 스펙트럼 출력에 대한 비교 그래프.4 is a comparative graph of the spectral output of a neon lamp with zinc silicate phosphorus operated in continuous waveform and pulsed formats.

도 5는 연속 파형 및 펄스형 포맷으로 작동되는 YAG 인을 가진 네온 램프의 스펙트럼 출력에 대한 비교 그래프.5 is a comparative graph of the spectral output of a neon lamp with YAG phosphor operated in continuous waveform and pulsed format.

도 6은 여러 가지 듀티 사이클을 가진 전류 펄스에 대하여 인이 코팅되고 네온이 충전된 램프의 색도값에 대한 그래프.6 is a graph of chromaticity values of phosphorus coated and neon charged lamps for current pulses with various duty cycles.

도 7은 YAG 인이 코팅된 네온 램프의 전기 펄스에 대한 바람직한 전류 및 전압을 기록한 그래프.FIG. 7 is a graph recording the desired current and voltage for electric pulses of YAG phosphorus coated neon lamps.

도 8은 유사한 일차 펄스 및 상이한 이차 펄스폭을 가진 3개의 전류 펄스의 비교 그래프.8 is a comparison graph of three current pulses with similar primary pulses and different secondary pulse widths.

도 9는 이차 펄스폭이 가변할 때 주요 네온 라인의 상대 네온 방출 비율에 대한 그래프.9 is a graph of the relative neon emission rates of the main neon lines when the secondary pulse width is variable.

도 10은 상이한 일차 펄스폭으로 작동하고 YAG 인이 코팅된 네온 램프의 방출 데이터의 비교 그래프.10 is a graph of comparison of emission data of neon lamps coated with YAG phosphor operating at different primary pulse widths.

도 11은 3개의 상이한 인 두께를 이용하는 YAG 인이 코팅된 네온 램프의 스펙트럼 방사선의 비교 그래프.11 is a comparative graph of spectral radiation of a YAG phosphor coated neon lamp using three different phosphor thicknesses.

도 12는 네온, 인이 코팅된 램프용 25와트 펄스형 전원에 대한 회로도.12 is a circuit diagram of a 25 watt pulsed power supply for a neon, phosphorus coated lamp.

도 13은 YAG 인 램프 및 혼합 YAG 및 적색인 램프 사이의 상대 스펙트럼 차이의 비교 그래프.FIG. 13 is a graph of the comparison of the relative spectral difference between lamps with YAG and lamps with mixed YAG and red.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 램프12 : 튜브형 외피10 lamp 12 tubular outer shell

14 : 제 1 전극22 : 가스 충전재14 first electrode 22 gas filler

24 : 제 2 전극24: second electrode

희귀 가스가 충전되고 인이 코딩된 양광주 방전 램프는 입력 전원 펄스를 형성함으로써 결합된 컬러를 제공하도록 동작될 수 있다. 상기 전원 펄스는 최소한 제시간 전의 제 1 부분 및 제시간 보다 늦은 제 2 부분을 가지도록 선택되며, 여기서 상기 제 1 부분은 희귀 가스로부터의 자외선 광자 방출을 여기시키도록 선택된 펄스폭을 가지며, 상기 제 2부분은 희귀 가스로부터 출력된 추가 가시광을 향상시키도록 선택된 펄스폭을 가지거나, 그렇지 않은 경우 램프 충전물의 이온화를 야기시키기에 충분한 전압 및 전류를 공급한다.A rare gas filled, phosphorus-coded, double-pot discharge lamp can be operated to provide a combined color by forming an input power pulse. The power pulse is selected to have at least a first portion before time and a second portion later than time, wherein the first portion has a pulse width selected to excite ultraviolet photon emission from the rare gas, The two parts have a pulse width selected to enhance the additional visible light output from the rare gas, or otherwise supply sufficient voltage and current to cause ionization of the lamp charge.

도 1은 네온 형광 램프의 바람직한 실시예에 대한, 부분적으로 절단된, 단면도를 도시한다. 차량용 네온 스톱 램프(10)는 튜브형 외피(envelope)(12), 제 1 전극(14), 네온 가스 충전재(22), 제 2 전극(24) 및 인 코팅부(26)로 조립된다. 램프는 펄스 발생기(30)에 의하여 작동된다.1 shows a partially cut, cross-sectional view of a preferred embodiment of a neon fluorescent lamp. The vehicle neon stop lamp 10 is assembled with a tubular envelope 12, a first electrode 14, a neon gas filler 22, a second electrode 24 and a phosphorus coating 26. The lamp is operated by a pulse generator 30.

튜브형 외피(12)는 일반 형태의 가늘고 긴 튜브를 가지도록 경화 또는 연화 유리 또는 석영으로 만들어질 수 있다. 외부 재료의 선택은 중요하다. 바람직한 유리는 작동 온도에서 불투명하게 되지 않거나 또는 가스가 빠지지 않으며, 또한 네온 손실을 방지한다. 적합한 유리는 알루미나 실리케이트 유리, 즉 경화 유리이며, 이는 코닝 글라스 워커스사로부터 구입 가능하고 타입 1724로 공지되어 있다. 출원인은 상기 1724경화 유리가 거의 모든 네온 손실을 차단한다는 것을 발견했다. 상기 1724유리는 물 및 탄화수소를 제거하기 위하여 섭씨 900도에서 경화될 수 있다. 고운 경화는 생성된 컬러의 표준화에 도움이 되고 램프 수명을 향상시키는 청결도를 개선한다.The tubular sheath 12 may be made of hardened or softened glass or quartz to have an elongated tube of normal form. The choice of external material is important. Preferred glass does not become opaque or degassing at operating temperature and also prevents neon losses. Suitable glass is alumina silicate glass, ie cured glass, which is commercially available from Corning Glass Walkers and is known as type 1724. Applicants have found that the 1724 cured glass blocks almost all neon losses. The 1724 glass may be cured at 900 degrees Celsius to remove water and hydrocarbons. Fine cure helps to standardize the color produced and improves cleanliness which improves lamp life.

일반 네온 사인 램프는 저압(10) 토르 이하)을 이용하고, 낮은 밝기로 낮은 세기의 방전을 발생한다. 외피 튜브는 납 또는 석회 유리로 만들어지며, 상기 납 또는 석회 유리는 원하는 사인을 만드는 커브형 문자 또는 모양으로 쉽게 형성된다. 이들 유리는 보다 강한 방전의 고온에서 동작할 때 상기 납 또는 다른 화학종류의 유리를 외피로 방출한다. 상기 유리는 불투명하게 되거나 또는 얼룩이 생기거나, 또는 가스 화학성분이 변경되어 램프 컬러를 변경시킨다. 순수 석영의 이용은 완전히 허용되지 않는데, 이는 순수 석영은 네온이 확산되도록 하는 구조를 가지기 때문이다. 밀봉된 체적으로부터의 네온 손실은 램프 온도 및 가스 압력에 의존하며, 따라서 고압 램프에 대하여, 네온이 더 많이 손실되어 더 큰 압력 및 컬러 변화가 발생한다. 네온 손실이 증가할 때 발생하는 추가의 광학 및 전기적 변화가 존재한다.Typical neon sign lamps use low pressure (10 torr or less) and generate low intensity discharges at low brightness. The outer tube is made of lead or lime glass, which is easily formed into curved letters or shapes to create the desired sign. These glasses release the lead or other chemical species into the shell when operating at higher temperatures with stronger discharges. The glass becomes opaque or smeared, or the gas chemistry changes to alter the lamp color. The use of pure quartz is not entirely allowed because pure quartz has a structure that allows neon to diffuse. The neon loss from the sealed volume depends on the lamp temperature and the gas pressure, so for high pressure lamps more neon is lost, resulting in greater pressure and color change. There are additional optical and electrical changes that occur when neon losses increase.

외피(12)의 내부 직경(16)은 2.0 내지 10.0밀리로 변경될 수 있으며, 바람직한 내부 직경(16)은 약 3.0 내지 5.0밀리이다. 램프는 9 또는 10밀리 내부 직경에서 한계적으로 동작한다. 5밀리에서 더 좋은 결과를 가지며, 3밀리는 최상의 내부 직경임을 알 수 있다. 바람직한 외피벽 두께(18)는 1.0에서 3,0밀리까지 변경될 수 있고, 바람직한 두께(18)는 1.0 에서 3.0밀리까지 변경될 수 있고, 바람직한 두께(18)은 약 1.0밀리이다. 외경(26)은 4.0밀리에서 16.0밀리까지 변경될 수 있으며, 바람직한 외경(28)은 5.0 내지 7.0밀리이다. 튜브형 외피는 전체 길이 12.7센티 내지 127센티(5 내지 50인치)로 만들어질 수 있다. 양광주 방출을 위한 전체 길이는 설계자의 선택사항이다.The inner diameter 16 of the shell 12 can vary from 2.0 to 10.0 millimeters, with a preferred inner diameter 16 of about 3.0 to 5.0 millimeters. The lamp operates marginally at a diameter of 9 or 10 millimeters. It can be seen that at 5 millimeters the better results, 3 millimeters is the best internal diameter. The preferred skin wall thickness 18 can vary from 1.0 to 3,0 millimeters, the preferred thickness 18 can vary from 1.0 to 3.0 millimeters, and the preferred thickness 18 is about 1.0 millimeters. Outer diameter 26 can vary from 4.0 millimeters to 16.0 millimeters, with a preferred outer diameter 28 of 5.0 to 7.0 millimeters. The tubular sheath may be made from 12.7 centimeters to 127 centimeters (5-50 inches) in total length. The overall length for bright-field emission is a designer's option.

튜브형 외피(12)는 한쪽 단부는 제 1 밀봉 단부이다. 제 1 밀봉 단부는 제 1 전극(14)을 가진다. 바람직한 제 1 밀봉 단부는 경화 유리 외피에서 제 1 전극(14)을 잡고 있는 압력 밀봉부이다. 튜브형 외피(12)의 반대쪽 단부에는 제 2 밀봉 단부가 배치된다. 제 2 밀봉 단부는 제 1 밀봉부와 동일한 구조를 가지며, 유사하게 형성된 제 2 전극(24)을 잡도록 형성될 수 있다. 램프(10)는 양광주로서 작동되며, 따라서 전극은 양광주 방전 형성이 충분히 가능하도록 분리된다.The tubular sheath 12 has one end at a first sealing end. The first sealing end has a first electrode 14. A preferred first seal end is a pressure seal that holds the first electrode 14 in a cured glass shell. At the opposite end of the tubular sheath 12 is arranged a second sealing end. The second sealing end has the same structure as the first sealing part and can be formed to hold the similarly formed second electrode 24. The lamp 10 is operated as a distilled liquor, so that the electrodes are separated to sufficiently form a distilled liquor discharge.

전극 효율 및 전극 수명은 전체 램프 성능에 있어서 중요하다. 바람직한 전극은 긴 램프 수명 동안 고온에서 작동할 것으로 예상되는 재료 설계를 가진 냉음극 타입이다. 고온 음극 또는 무전극 램프는 본 발명의 작동 방법을 이용하여 작동될 수 있다. 몰리브덴 막대 타입 전극은 밀봉된 외피 체적에 돌출하도록 형성되며, 상기 전극 막대의 내부 단부 주위에 컵이 배치되어 지지된다. 상기 컵은 실린더 형태로 감긴 니켈로 형성될 수 있다. 탄탈 막대 또는 컵 타입 전극은 수명에 있어서 바람직하다.Electrode efficiency and electrode life are important for overall lamp performance. Preferred electrodes are cold cathode types with a material design that is expected to operate at high temperatures for long lamp life. The high temperature cathode or electrodeless lamp can be operated using the method of operation of the present invention. The molybdenum rod type electrode is formed to protrude into the sealed shell volume, and a cup is disposed and supported around the inner end of the electrode rod. The cup may be formed of nickel wound in the form of a cylinder. Tantalum rod or cup type electrodes are desirable in life.

전극 팁 및 컵의 내부벽사이의 영역은 바람직하게 컵보다 낮은 일함수를 가진 전도 재료로 코팅되거나 충전될 수 있다. 상기 충전 재료는 바람직하게 낮은 일함수를 가진 방출체 합성물이며, 또한 게터일 수 있다. 바람직한 방출체는 알루미나 및 지르코늄 게터 재료이며, 이는 균일한 코팅을 제공하기 위하여 잡아 늘려 부착되고 경화된 실바니아 8488로 공지되어 있다. 컵은 방출체 팁을 감싸며 전극 막대의 가장 안쪽 부분보다 약간 더, 약 2.0밀리, 튜브형 외피로 연장하며, 방출체 재료는 연장한다. 발광체 팁으로부터 스퍼터링된 방출체 재료 또는 전극 재료는 연장된 컵에 포함된다.The area between the electrode tip and the inner wall of the cup may preferably be coated or filled with a conductive material having a lower work function than the cup. The filler material is preferably an emitter composite with a low work function and may also be a getter. Preferred emitters are alumina and zirconium getter materials, known as Sylvania 8488, stretched and cured to provide a uniform coating. The cup wraps around the emitter tip and extends slightly more than the innermost part of the electrode rod to a 2.0 mm, tubular sheath, the emitter material extending. An emitter material or electrode material sputtered from the emitter tip is included in the elongated cup.

바람직한 희귀 가스 충전재(22)는 거의 순수한 연구용 품질을 가진 네온이다. 출원인은 네온 충전재의 순도 및 램프의 청결도가 적합한 램프 컬러를 일관되게 얻는데 있어서 중요하다는 것을 발견했다. 수은은 방전 램프에서 필요한 점등전압을 감소시키지만, 또한 수은은 출력 스펙트럼에 많은 양의 블루 자외선광을 첨가한다. 수은 램프는 또한 저온 환경에서 점등하는데 있어서 곤란하며 차량 램프에 대하여 바람직하지 못한 특성이다. 한편 아르곤, 헬륨, 크립톤, 질소, 라돈, 크세논 및 이들의 화합물과 같은 다른 가스가 낮은 농도로(거의 순수한 상태) 램프에 포함될 수 있다. 이들 가스는 점등 조건, 동작 조건 및 출력 컬러에 빠르게 영향을 준다. 일반적으로 이들 다른 가스는 네온보다 낮은 에너지 대역을 가지며, 따라서 소량이라 하더라도, 방출결과를 지배하거나 또는 네온의 자외선 가시 광선의 발생을 억제한다. 따라서 순수 또는 거의 순수 네온은 바람직한 네온 램프 충전재이다.Preferred rare gas fillers 22 are neon with near pure research quality. Applicants have found that the purity of neon fillers and the cleanliness of the lamps are important in consistently obtaining a suitable lamp color. Mercury reduces the lighting voltage required for discharge lamps, but also adds a large amount of blue ultraviolet light to the output spectrum. Mercury lamps are also difficult to light in low temperature environments and are undesirable characteristics for vehicle lamps. Meanwhile, other gases such as argon, helium, krypton, nitrogen, radon, xenon and their compounds may be included in the lamp at low concentrations (almost pure). These gases quickly affect lighting conditions, operating conditions and output color. In general, these other gases have a lower energy band than neon, and therefore, even in small amounts, dominate the emission results or suppress the generation of neon visible ultraviolet light. Pure or nearly pure neon is thus a preferred neon lamp filler.

가스 충전재(22) 압력은 램프 컬러 출력에 영향을 준다. 압력 증가는 원자충돌사이의 시간을 짧게 하여 발광하는 네온 종류의 집단을 진한 적색으로 이동시킨다. 압력을 조절함으로써 램프 컬러에 영향을 줄 수 있다. 25토르 이하의 압력에서, 색도는 SAE 적색 영역을 벗어난다. 70토르에서 네온은 (0.662, 0.326)의 색도 형상을 가진 SAE 허용 적색을 제공한다. 220토르에서, 컬러는 여전히 SAE 요구조건에 만족하지만, (0.670, 0.324)의 좌표를 가진 진한 적색으로 이동된다. 압력이 감소하면 방출된 광은 오랜지색으로 되는 경향이 있다.Gas filler 22 pressure affects the lamp color output. Increasing the pressure shortens the time between atomic collisions, shifting the luminescent populations to dark red. By adjusting the pressure, the lamp color can be affected. At pressures below 25 Torr, chromaticity is out of the SAE red region. At 70 Torr, neon gives SAE-permissible red with a chromaticity shape of (0.662, 0.326). At 220 Torr, the color still satisfies the SAE requirements, but shifted to dark red with a coordinate of (0.670, 0.324). As the pressure decreases, the emitted light tends to be orange.

네온 가스 충전재(22)는 20 내지 220토르까지 바람직한 압력을 가질 수 있다. 10토르 이하의 압력에서, 전극은 스퍼터링되어 램프를 변색시키고, 기능적인 출력 세기를 감소시키고 스퍼터링된 물질과 외피벽을 반응시킴으로써 램프를 파손시킬 수 있다. 220토르 이상의 압력에서, 안정기는 네온을 통하여 전자를 이동시키기 위하여 강한 전기장을 제공하여야 하며, 이는 비경제적이다. 300토르 네온이상의 램프는 하드웨어 및 작동 비용의 증가로 인하여 적합하지 않다. 압력의 영향은 부분적으로 램프 길이(아크 갭)에 의존한다. 30.48 센티(12인치) 램프에 대한 바람직한 압력은 약 100토르이다.Neon gas filler 22 may have a desired pressure of 20 to 220 Torr. At pressures of 10 Torr or less, the electrode can be sputtered to discolor the lamp, to reduce the functional output intensity, and to break the lamp by reacting the sputtered material with the skin wall. At pressures above 220 Torr, the ballast must provide a strong electric field to move the electrons through the neon, which is uneconomical. Lamps larger than 300 torr neon are not suitable due to increased hardware and operating costs. The effect of pressure depends in part on the lamp length (arc gap). The preferred pressure for a 30.48 centimeter (12 inch) lamp is about 100 Torr.

램프 외피는 추가로 네온의 자외선 방사 라인에 응답하는 인(26)으로 코팅된다. 몇 가지 인이 공지되어 있으며, 일반적으로 이들은 램프 외피의 내부면에 부착된다. 이들은 외피의 내부에 형성된 다른 표면에 부착될 수 있다. 결합제에 보유된 대부분의 인형광성 광물은 잠재적으로 유용하다. 호박색을 위한 바람직한 인(26)은 알루미나 결합제를 가지며 이트륨 알루미나 세륨을 포함하다. 출원인은 실바니아 타입 251을 이용하며, 이것의 조정은 Y3: A15O12: Ce를 포함한다. 출원인은 또한 규산아연광(아연 오르토실리케이트)인이 네온 자외선 방출에 응답한다는 것을 발견하였지만, 이들은 다소 바람직하지 않다.The lamp envelope is further coated with phosphorus 26 responsive to neon ultraviolet radiation lines. Several phosphorus are known and generally they are attached to the inner surface of the lamp envelope. They can be attached to other surfaces formed inside the shell. Most puppeteer minerals held in binders are potentially useful. Preferred phosphorus 26 for amber has an alumina binder and includes yttrium alumina cerium. Applicants use Sylvania type 251, the adjustment of which includes Y 3 : A 15 O 12 : Ce. Applicants have also found that zinc silicate (zinc orthosilicate) phosphorus responds to neon ultraviolet radiation, but these are somewhat undesirable.

인의 두께는 램프 컬러에 영향을 주는데, 이는 램프 방출이 네온 가스 및 인으로부터의 가시 방출에 기인하기 때문이다. 인 두께의 증가는 포화점까지 인 방출을 증가시킨다. 동시에, 인 두께의 증가는 가시 네온 방출의 전도를 감소시킨다. 어느 정도까지의 인 두께는 두 가지 방출의 상대량을 제어하고, 따라서 결합된 컬러를 제어한다. 바람직한 인 코팅 두께는 간단한 테스트에 의하여 결정된다. 도 11은 각 18, 36 및 50 미크론의 인 코팅 두께의 결과를 도시하며, 이는 각각 커브(64, 66, 68)로 도시되어 있다. 가장 큰 발광은 36미크론의 코팅으로 얻어진다.The thickness of the phosphors affects the lamp color, since the lamp emission is due to the visible emission from neon gas and phosphorus. An increase in phosphorus thickness increases phosphorus release up to the saturation point. At the same time, the increase in phosphorus thickness reduces the conduction of visible neon emission. Phosphorus thickness to some extent controls the relative amounts of the two emissions, thus controlling the combined color. Preferred phosphor coating thicknesses are determined by simple tests. 11 shows the results of the phosphorus coating thicknesses of 18, 36 and 50 microns, respectively, which are shown by curves 64, 66 and 68, respectively. The largest luminescence is obtained with a 36 micron coating.

램프는 네온 적색, 또는 결합된 인 및 네온 컬러를 주기 위하여 펄스 발생기(30)에 의하여 작동된다. 적색 모드는 직류 또는 연속파 교류 전원을 제공함으로써 이루어질 수 있다. 인을 활성화시키고 네온 및 인 방출의 혼합을 통하여 소정 컬러를 형성시키기 위하여 펄스 모드 전원이 이용된다. 본 발명은 펄스를 발생시키기 위하여 도 12에서와 같은 회로를 이용한다. 소자의 특성을 가변함으로써 각각의 일차(46) 및 이차(48) 펄스폭을 변경한다. 램프에 대한 전압 펄스의 상승 시간 및 피크 전압은 캐패시터(C6), 변압기의 이차 권선, 램프 및 그의 배선과 관련된 기생 캐패시턴스의 합계 및 Q2가 턴오프될 때, 일차로 흐르는 전류는 기생 캐패시턴스와 병렬로 캐패시터(C6)로 계속 흐른다. 이는 전압에 있어서 사인파 증가를 발생시키며, 상기 사인파 증가는 램프가 점등할 때까지 계속되며, 이점에서 램프는 변압기의 출력 사이에 저임피던스를 나타낸다. 다음에, 캐패시터(C6) 및 기생 캐패시턴스에 저당된 전하는 램프를 통하여 방전된다. 전류 펄스의 상승 시간은 변압기 권선의 저항값, 변압기(T1)의 이차측의 누설 인덕턴스 및 전체 캐패시턴스값에 의하여 결정된다. 방전은 변압기(T1)에 의하여 상승된 캐패시터(C6)의 전압이 변압기 코어에 저당된 에너지가 유지될 수 있는 것보다 큰 램프를 통한 전류를 충분히 유지못할 때까지 계속된다. 이점에서, 변압기에 저장된 에너지는 램프에 전달되어 이차 전류 펄스가 일차 펄스보다 주기가 길게 한다. 일차 펄스 시간 상수는 누설 인덕턴스 및 권선 저항값에 의하여 제어되며, 이차 전류 펄스 시간 상수는 이차 인덕턴스 및 램프 전압에 의하여 제어된다. 이는 매우 짧은 일차 전류 펄스에 대하여 상대적으로 긴 이차 전류 펄스를 발생시킨다.The lamp is operated by pulse generator 30 to give neon red, or combined phosphorus and neon colors. The red mode can be achieved by providing a direct current or continuous wave alternating current power source. A pulsed mode power source is used to activate the phosphor and form the desired color through a mixture of neon and phosphorous emission. The present invention uses a circuit as in FIG. 12 to generate a pulse. By varying the characteristics of the device, the respective primary 46 and secondary 48 pulse widths are changed. The rise time and peak voltage of the voltage pulses for the lamp are the sum of the parasitic capacitance associated with the capacitor C6, the secondary winding of the transformer, the lamp and its wiring, and when Q2 is turned off, the current flowing in the primary is in parallel with the parasitic capacitance. Flow continues to capacitor C6. This results in a sinusoidal increase in voltage, which continues until the lamp is lit, in which the lamp exhibits low impedance between the outputs of the transformer. Next, the charge stored in the capacitor C6 and the parasitic capacitance is discharged through the lamp. The rise time of the current pulse is determined by the resistance value of the transformer winding, the leakage inductance on the secondary side of the transformer T1, and the total capacitance value. The discharge continues until the voltage of the capacitor C6 raised by the transformer T1 does not sufficiently maintain a current through the lamp which is larger than the energy stored in the transformer core can be maintained. In this regard, the energy stored in the transformer is transferred to the lamp so that the secondary current pulse is longer in duration than the primary pulse. The primary pulse time constant is controlled by the leakage inductance and winding resistance values, and the secondary current pulse time constant is controlled by the secondary inductance and ramp voltage. This generates a relatively long secondary current pulse for a very short primary current pulse.

이차 펄스(48)에 대한 일차 펄스(46)에 포함된 에너지량은 램프가 점등되기 전에 변압기(T1)에서 상기 캐패시터로 전달되는 에너지량에 의하여 결정된다. 변압기로부터의 모든 에너지가 캐패시터로 전달되는 점에서 램프가 점등되도록 (C6)의 값을 조정함으로써 대부분의 에너지가 일차 펄스(46)에 포함되도록 한다. 역으로, 모든 에너지가 (C6)으로 전달되기 전에 램프 점등이 발생하도록 (C6)의 값을 조정함으로써 램프 점등시 변압기에 저장된 에너지에 대한 캐패시터에 저장된 에너지의 비율에 의존하여 이차 펄스(48)의 에너지를 증가시킨다. 유사하게 모든 에너지가 캐패시터로 전달되고 에너지가 다시 변압기로 다시 전달된 후에 램프 점등이 발생하도록 (C6)을 조정함으로써 이차 펄스의 에너지를 증가시킨다.The amount of energy contained in the primary pulse 46 for the secondary pulse 48 is determined by the amount of energy transferred from the transformer T1 to the capacitor before the lamp is turned on. By adjusting the value of C6 so that the lamp is lit at the point that all energy from the transformer is transferred to the capacitor, most of the energy is included in the primary pulse 46. Conversely, by adjusting the value of (C6) so that lamp lighting occurs before all of the energy is delivered to (C6), the secondary pulse 48 is dependent on the ratio of the energy stored in the capacitor to the energy stored in the transformer at the time of lamp lighting. Increase energy. Similarly, the energy of the secondary pulse is increased by adjusting (C6) so that lamp lighting occurs after all energy is transferred to the capacitor and energy is passed back to the transformer.

전기 방전 중에, 네온 가스는 충돌을 통하여 여기된다. 몇 토르와 같은 저압 네온에 대하여, 원자 충돌사이의 평균 시간은 여기 상태의 수명에 대하여 길다. 출원인은 이러한 조건하에서 전기 여기를 통하여 여러 가지 여기 상태에서 상대적으로 많은 수의 원자 여기된 네온을 제어하는 것이 가능하다는 것을 발견했다. 선택된 상태에서 상대적인 모집단을 변경함으로써 램프 컬러가 변경될 수 있다. 특히, 인 자극에 대하여 자외선 방사에 대한 적색 범위의 가시 방사를 증가 또는 감소시킬 수 있다.During the electrical discharge, neon gas is excited through the collision. For low pressure neons like a few torr, the average time between atomic collisions is long over the lifetime of the excited state. Applicants have found that under these conditions it is possible to control a relatively large number of atomic excited neon in various excited states through electrical excitation. The lamp color can be changed by changing the relative population in the selected state. In particular, it is possible to increase or decrease the visible radiation in the red range to ultraviolet radiation for phosphorus stimulation.

출원인은 펄스 모드 여기 상태에서 네온 방전을 전기적으로 작동시킴으로써 램프 효율이 50 내지 70퍼센트 증가될 수 있다는 것을 발견했다. 램프 효율을 증가시킬 뿐만 아니라, 출원인은 또한 가시 스텍트럼 방출 라인의 상대적인 세기의 변경 때문에 램프 색도가 변경된다는 것을 관측했다. 여기 펄스폭이 좁으면, 네온 램프의 컬러가 적색에서 오렌지색으로 이동된다. 직접 방출된 호박색 광원은 인없이 순수 네온 가수 램프에 선택적으로 펄스를 제공함으로써 만들어질 수 있을 것이라고 믿었다. 상기와 같은 네온 램프는 차량 브레이크 신호용 적색광을 만들기 위한 제 1 파워 포맷 및 회전 신호용 호박색광을 만들기 위한 제 2 파워 포맷을 지지도록 자동차 뒷부분 위에 이용될 수 있다. 인을 사용하지 않고 네온에 펄스를 제공함에 의한 호박색의 직접 방출은 만족할 만큼 이루어지지 않는다.Applicants have found that lamp efficiency can be increased by 50 to 70 percent by electrically operating neon discharges in pulsed mode excitation. In addition to increasing lamp efficiency, Applicants also observed that lamp chromaticity changes due to a change in the relative intensity of the visible spectrum emission line. If the excitation pulse width is narrow, the color of the neon lamp is shifted from red to orange. It was believed that the amber light source emitted directly could be made by selectively supplying a pure neon light lamp with no phosphor. Such a neon lamp may be used on the rear of the vehicle to support a first power format for producing red light for a vehicle brake signal and a second power format for producing amber light for a turn signal. Direct amber emission by providing a pulse to neon without the use of phosphorus is not satisfactory.

따라서 인이 코팅된 네온 램프가 연구되었다. 온도 한계 자동차 경험 및 가능한 환경 위험을 제한하고자 하는 요구 때문에, 수은은 바람직하지 않은 충전 성분으로서 고려된다. 네온 방출에 의하여 여기된 인을 가진 램프가 연구되었다.Therefore, phosphor-coated neon lamps were studied. Temperature Limits Because of the automotive experience and the desire to limit possible environmental hazards, mercury is considered an undesirable filling component. Lamps with neon emission excited phosphorus have been studied.

녹색 방출 인은 네온의 적색 스팩트럼 방출과 혼합하기 위하여 이용되어 호박색을 형성할 수 있다. 규산아연광(Zn2SiO4: Mn), 녹색 방출 인, 이 시도되었다. 규산아연광은 74 나노미터의 여기 파장, 네온 공진 라인, 에서 1.5의 양자 효율을 가지는 것으로 측정되었다. 제 3 도는 네온 Ⅰ에 대한 에너지 전이 상태의 부분 범위 그래프를 도시하며, 이는 인을 여기시키기 위하여 이용된 74.3 및 73.6 나노미터의 진공 자외선 에너지 전이를 도시한다.Green emitting phosphorus can be used to mix with the red spectrum emission of neon to form an amber color. Zinc silicate (Zn 2 SiO 4 : Mn), green emission phosphorus, has been attempted. Zinc silicate was measured to have a quantum efficiency of 1.5 at an excitation wavelength of 74 nanometers and a neon resonant line. FIG. 3 shows a partial range graph of the energy transition states for neon I, which shows the vacuum ultraviolet energy transitions of 74.3 and 73.6 nanometers used to excite phosphorus.

도 4는 연속 파 및 펄스 포맷으로 작동되는 규산아연광 인을 가진 네온 램프의 스펙트럼 출력의 비교 그래프이다. 램프는 100토르 압력의 네온 충전재, 25. 4센티(10인치) 아크, 3.0밀리 내부 직경 및 5.0밀리외경을 가지며, 냉음극 전극 구성으로 실린더형 유리 외피를 가진다. 선(32)은 펄스 모드 작동에 따른 더 강한 결과를 도시하며, 선(34)은 연속 파 모드 작동에 따른 더 약한 결과를 도시한다.4 is a comparative graph of the spectral output of a neon lamp with zinc silicate phosphorus operated in a continuous wave and pulse format. The lamp has a 100 tonne pressure neon filler, 25. 4 cm (10 inch) arc, 3.0 millimeter inner diameter and 5.0 millimeter outer diameter, and has a cylindrical glass shell in a cold cathode electrode configuration. Line 32 shows a stronger result with pulsed mode operation, and line 34 shows a weaker result with continuous wave mode operation.

도 4에서, 인 방출의 존재는 명백하지만, 램프가 사인 연속파(cw)(선(34))에 비하여 전기 펄스(선(32))에 의하여 여기될 때 인 방출의 강도에 있어서 차이를 인식하는 것이 중요하다. 전기적으로, 펄스는 사인파 작동보다 양호하게 인을 자극한다. 유사한 규산아연광-네온 램프는 최고 4000시간 동안 작동되며 상기 수명 동안 거의 색도가 변화하지 않는다. 여러 가지 펄스폭 및 주파수가 실험적으로 테스트된다. 두 가지 규산아연광 인, 실바니아 2288 및 2282, 중 하나를 이용하는 네온 램프는 SAE 규격을 만족하는호박색광을 생성할 수 있다. 이러한 인을 이용하는 램프는 YAG인(실바니아 251 및 157)이 코팅된 램프만큼 효율적이지 못하다. 이들 두 개의 다른 규산아연광 인, 실바니아 1643 및 2283, 을 이용하는 네온 램프는 적합한 호박색을 생성하지 못한다. 그럼에도 불구하고, 그 결과는 펄스 형상을 변경시킴으로써 램프 출력 컬러를 조정한다는 개념을 확실하게 한다. 규산아연광 및 이트륨의 결합으로 만들어진 램프는 이러한 정확한 호박색을 얻는다.In FIG. 4, the presence of phosphorus emission is evident, but recognizing the difference in the intensity of phosphorus emission when the lamp is excited by an electric pulse (line 32) compared to a sinusoidal continuous wave cw (line 34) It is important. Electrically, the pulse stimulates phosphorus better than sinusoidal operation. Similar zinc silicate-neon lamps operate for up to 4000 hours with little change in color over their lifetime. Various pulse widths and frequencies are experimentally tested. Neon lamps using one of two zinc silicate phosphors, Sylvania 2288 and 2282, can produce amber light that meets SAE specifications. Lamps using such phosphorus are not as efficient as lamps coated with YAG phosphors (Sylvania 251 and 157). Neon lamps using these two different zinc silicate phosphors, Sylvania 1643 and 2283, do not produce a suitable amber color. Nevertheless, the result confirms the concept of adjusting the lamp output color by changing the pulse shape. Lamps made from a combination of zinc silicate and yttrium get this exact amber color.

원자 네온의 자외선 방출은 335 내지 375나노미터 사이에 불연속 방출 라인을 가지며, 약 347 및 359나노미터에서 피크 세기를 가진다. 이들 라인은 일부 강한 가시 네온 라인보다 상당히 작은 강도를 가진다. 이러한 자외선 방출 라인의 장점을 이용하기 이하여, 이들 라인에 의하여 여기될 수 있는 녹색 인이 요구된다. 341나노미터에서 피크 여기에 의하여 녹색이 출력되고 X=0.431및 Y=0.551의 색도값을 제공하는 YAG 인(이트륨, 알루미나, 가닛)(실바니아 251)이 선택된다. 상기 색도는 SAE 규격에 만족한다.Ultraviolet emission of atomic neon has discontinuous emission lines between 335 and 375 nanometers, and peak intensities at about 347 and 359 nanometers. These lines have a significantly smaller intensity than some strong visible neon lines. In order to take advantage of such ultraviolet emitting lines, there is a need for green phosphorus that can be excited by these lines. Peak excitation at 341 nm selects YAG phosphorus (yttrium, alumina, garnet) (sylvania 251), which outputs green and provides chromaticity values of X = 0.431 and Y = 0.551. The chromaticity satisfies the SAE standard.

컬러 혼합 계산은 이들 색도값에 의하여 이루어지며, 호박색을 나타내는 원자 이온의 색도값은 가능하다. 실험용 네온 램프가 만들어져 테스트되었다. 램프의 기본 구성은 규산아연광-네온 램프와 동일하다. 이는 60kHz사인파(cw) 및 직류 펄스에 의하여 작동되었다. 이용된 펄스는 도 45의 규산아연광-이온 램프를 여기시키기 위하여 이용된 것과 동일하다.Color mixing calculations are made based on these chromaticity values, and chromaticity values of atomic ions exhibiting amber color are possible. An experimental neon lamp was made and tested. The basic configuration of the lamp is the same as that of zinc silicate-neon lamps. This was driven by a 60 kHz sine wave (cw) and a direct current pulse. The pulses used are the same as those used to excite the zinc silicate-ion lamp of FIG.

도 5는 연속파 및 펄스 포맷으로 작동되는 YAG 인을 가진 네온 램프의 스펙트럼 출력의 비교 그래프를 도시한다. 도 5는 펄스 제공(선(36))이 연속파 여기(선(38))보다 양호하게 인을 자극하는 것을 디스플레이한다. 두 형태의 전기적 여기에 대하여 색도값이 변경된다. 펄스 작동은 X=0.590 Y=0.410의 색도값을 발생하며, 연속파 작동은 X=0.646 및 Y=0.349의 색도값을 제공한다. 펄스값 CIE 색도 다이어그램의 호박색 영역에 램프 컬러가 존재하도록 한다. 펄스 네온 램프는 7.2 와트의 램프 전력에서 약 115루멘을 발생한다. 몇 가지 호박색 네온 펄스 시스템이 수명 테스트되고, 7와트에서 작동되고 평가되었다. 백만번 점등 후에, 램프는 어떠한 인 또는 컬러 손상을 나타내지 않았다.5 shows a comparison graph of the spectral output of a neon lamp with YAG phosphor operated in continuous wave and pulse format. 5 displays that pulse provision (line 36) stimulates phosphorus better than continuous wave excitation (line 38). The chromaticity values change for both types of electrical excitation. Pulsed operation produces a chromaticity value of X = 0.590 Y = 0.410, while continuous wave operation provides a chromaticity value of X = 0.646 and Y = 0.349. The lamp color is present in the amber region of the pulse value CIE chromaticity diagram. Pulsed neon lamps generate about 115 lumens at a lamp power of 7.2 watts. Several amber neon pulse systems were tested for life, operated and evaluated at 7 watts. After 1 million lightings, the lamp did not show any phosphorus or color damage.

펄스 여기와 비교하여 연속파 여기하에서 변화하는 인 방출의 원인은 결정하기 위하여 스텍트럼 데이터가 자외선 영역에서 램프위에 모아진다. 정확한 스펙트럼 측정을 근거로, 네온 방전은 연속파 또는 펄스 여기하에서 동작될 때 거의 동일한 근(near)자외선 방사량을 발생시킨다. 네온 램프에서 근 자외선 방사는 인에서 작은 레벨의 여기 원인 되지만; 그러나, 변화하는 펄스 전기 작동하의 인에 있어서 스펙트럼 방사 차이를 발생하지 않는다.Spectral data is collected on the lamp in the ultraviolet region to determine the cause of the phosphorous emission that changes under continuous wave excitation compared to pulsed excitation. Based on accurate spectral measurements, neon discharges produce nearly identical near ultraviolet radiation when operated under continuous wave or pulse excitation. Near-ultraviolet radiation from neon lamps causes a small level of excitation in phosphorus; However, there is no spectral emission difference in phosphorus under varying pulsed electrical operation.

자동차 공학 학회(SAE)는 호박색 회전 신호 시스템은 수평-수직(HV)에서 최소 200칸델라를 발새하여야 한다고 했다. 일반적으로, 일반 네온 램프에서 발생된 모든 10루멘은 약 일(1.0)칸델라로 변화될 수 있다. 소형 차량 하우징을 위한 평균 초점을 가진 평균 기계 연마 금속화 알루미늄 포물형 반사기를 이용하여, 10인 평균 칸델라 게인은 수평-수직에서 얻어질 수 있다. 네온 램프에 대한 실제 작동전력은 약 23 내지 25와트이다.The Society of Automotive Engineers (SAE) says that an amber turn signal system must develop at least 200 candelas in horizontal-vertical (HV). In general, every 10 lumens generated in a normal neon lamp can be changed to about one (1.0) candela. Using an average mechanically polished metallized aluminum parabolic reflector with an average focus for a small vehicle housing, an average candela gain of 10 can be obtained in horizontal-vertical. The actual operating power for neon lamps is about 23 to 25 watts.

도 6은 다른 듀티 사이클을 가진 전류 펄스에 대하여 인이 코팅되고 네온이 충전된 램프의 색도값 그래프이다. 전류 펄스의 듀티 사이클을 변화시킴으로써, 램프의 컬러가 조정될 수 있다. 저압, 25.4센티 인 코팅된 네온 램프는 6 내지 10와트사이에서 작동하고 상이한 펄스폭으로 작동된다. 그 결과 상이한 펄스폭에 대한 상이한 색도점의 스트링이 도 6에 도시된다. 펄스가 좁으면, 램프의 컬러가 더욱 노랑색 또는 녹색이 된다. 또한 도 6은 호박색광에 대한 허용된 자동차 색도 규격(영역)을 정의하는 유럽(ECE) 범위(도면부호 42) 및 미국(SAE J 578) 범위(도면 부호 44)를 도시한다.6 is a graph of chromaticity values for phosphorus coated and neon charged lamps for current pulses with different duty cycles. By changing the duty cycle of the current pulse, the color of the lamp can be adjusted. Low pressure, 25.4 cm in coated neon lamps operate between 6 and 10 watts and with different pulse widths. The result is a string of different chromaticity points for different pulse widths. If the pulse is narrow, the color of the lamp becomes more yellow or green. FIG. 6 also shows the European (ECE) range (reference 42) and the US (SAE J 578) range (reference 44) defining the accepted automotive chromaticity standard (area) for amber light.

도 7은 약 15와트에서 동작하는 30.48센티(12인치), 100토르 압력, YAG인 코팅 네온 램프에서 전기 펄스에 대한 바람직한 전류 및 전압을 도시하는 그래프이다. 전체 펄스는 두 펄스 오버레이로서 관측될 수 있다. 제 1 부분, 일차 펄스(46), 은 높지만, 좁은 피크를 가지며, 이는 제시간 보다 빠르다. 제 2 부분, 이차 펄스(48), 은 제시간 보다 어느 정도 늦은 상당히 낮은 피크를 가지지만, 이는 긴시간 주기 동안 연장된다. 펄스폭은 피크를 중심으로 피크 진폭값의 절반을 가진 양쪽상의 포인트에 대한 폭으로서 정의될 수 있다.FIG. 7 is a graph showing the preferred current and voltage for electrical pulses in a coated neon lamp that is 30.48 cm (12 inches), 100 Torr pressure, YAG operating at about 15 watts. The entire pulse can be observed as two pulse overlays. The first portion, primary pulse 46, is high but has a narrow peak, which is faster than time. The second portion, secondary pulse 48, has a significantly lower peak some time later than time, but it extends over a long period of time. The pulse width can be defined as the width for a point on both sides with half the peak amplitude value about the peak.

일차 펄스(46) 및 이차 펄스(48)의 결과를 구분하기 위하여, 실험이 수행되며, 여기서 일차 펄스(46)폭은 일정하게 유지되고 이차 펄스(48)폭은 변경된다. 이들 전류 파형의 일부 형태는 도 8에 도시된다. 도 8은 3 펄스의 오버레이이며, 각각의 펄스는 동일한 일차 펄스(46)를 가지지만, 점진적으로 넓은 이차 펄스(50, 52, 54)를 가진다.In order to distinguish the results of the primary pulse 46 and the secondary pulse 48, an experiment is performed, where the width of the primary pulse 46 remains constant and the width of the secondary pulse 48 is changed. Some forms of these current waveforms are shown in FIG. 8. 8 is an overlay of three pulses, each having the same primary pulse 46, but with progressively wider secondary pulses 50, 52, 54.

일차 펄스(46)는 램프 직경, 충전 가스, 충전 가스 압력 및 전극의 결과이다. 일차 펄스(46)은 램프를 이온화하여 전기 전도가 발생하고 중성(그라운드 상태) 네온 원자가 제 1 에너지 레벨로 에너지화하기에 충분하도록 설계된다. 네온은 자외선 방사선을 방출할 수 있으며, 이는 다시 인(26)이 가시광을 방출하도록 한다. 일차 펄스(46)는 가시광을 방출하기 이하여 인(26)을 효율적으로 자극하도록 선택된다. 충분하지 못한 일차 펄스(46)는 점등시키지 못하지만, 너무 큰 일차 펄스는 과도한 전극 손상, 전자기 램프 노이즈 및 유사한 문제를 발생시킨다. 이러한 제약하에서, 설계자는 일차 펄스(46)를 설계하는 기회를 가진다.Primary pulse 46 is the result of lamp diameter, fill gas, fill gas pressure, and electrode. The primary pulse 46 is designed to ionize the lamp so that electrical conduction occurs and sufficient neutral (ground state) neon atoms to energize to the first energy level. Neon may emit ultraviolet radiation, which in turn causes phosphor 26 to emit visible light. Primary pulse 46 is selected to efficiently stimulate phosphorus 26 to emit visible light. Insufficient primary pulses 46 fail to light, but too large primary pulses cause excessive electrode damage, electromagnetic lamp noise and similar problems. Under this constraint, the designer has the opportunity to design the primary pulse 46.

이차 펄스(48)는 가시광을 방출하기 위하여 네온 충전재를 자극하도록 선택된다. 이차 펄스폭이 불충분하면, 가시 네온 적색이 부족하여, 램프 컬러는 예를 들어 노랑 또는 녹색과 같은 자극된 인 방출에 의하여 지배된다. 이차 펄스가 너무 길면, 램프 컬러는 가시 네온 적색에 의하여 지배된다. 방출 주기 및 공간 분리 때문에, 그리고 일차 펄스(46) 및 이차 펄스(48) 사이의 타이밍에 따라, 몇 가지 컬러 방출사이에 실제 시간지연이 발생한다. 램프는 처음에 인 노랑 또는 녹색으로 깜빡이고, 다음에 매우 짧게 네온 적색으로 깜빡한다. (또한 방출 중복이 발생할 수 있다.) 이러한 분리 방출은 육안으로 감지할 수 있는 것보다 빨리 발생하기 때문에, 이들은 하나의 컬러로 육안에 의하여 통합된다. 특히, 녹색 및 적색은 호박색을 형성하도록 통합된다.Secondary pulse 48 is selected to stimulate the neon filler to emit visible light. If the secondary pulse width is insufficient, there is a lack of visible neon red, so the lamp color is dominated by stimulated phosphorus emission, for example yellow or green. If the secondary pulse is too long, the lamp color is dominated by visible neon red. Because of the emission period and spatial separation, and depending on the timing between the primary pulse 46 and the secondary pulse 48, a real time delay occurs between several color emissions. The lamp flashes initially in yellow or green, then very briefly in neon red. (Also, emission redundancy can occur.) Since these separate emissions occur faster than can be perceived by the naked eye, they are integrated by the human eye in one color. In particular, green and red are integrated to form amber.

인 자극은 적당한 레벨로 에너지화된 그라운드 상태 네온 원자의 결과이기 때문에, 이차 펄스(48)가 통과한 후에, 그라운드 상태로 다시 복귀하기 위하여 네온이 충분히 방전되어야 한다. 오프(또는 저 자극) 주기는 이차 펄스(48) 다음에 온다. 오프(또는 저 자극) 주기는 50 퍼센트 이상의 네온이 다음 일차 펄스(46)가 발생하기 전에 도달하도록 충분히 길어야 한다. (그렇지 않으면 네온이 높은 여기 상태로 되어, UV 생성을 제한한다.) 그라운드 상태로의 네온의 충분한 복귀는 몇 미크론초 또는 그 이상의 오프 주기에 의항 이루어질 수 있다. 최소한의 오프 시간은 초기 여기, 집단 레벨, 통계적인 감퇴 및 다른 요인의 정도에 의존한다. 오프 주기가 너무 크면, 램프는 바람직하지 않게 깜박이기 때문에, 따라서 오프 주기는 약 30미크론초 이상이여야 한다.Since the phosphorus stimulus is the result of ground state neon atoms energized to an appropriate level, after the secondary pulse 48 passes, the neon must be fully discharged to return back to the ground state. The off (or low stimulus) period comes after the secondary pulse 48. The off (or low stimulus) period must be long enough so that at least 50 percent of neon reaches before the next primary pulse 46 occurs. (Otherwise, the neon is in a high excited state, limiting the generation of UV.) A sufficient return of neon to the ground state can be attained by an off cycle of several microns or more. The minimum off time depends on the degree of initial excitation, group level, statistical decay and other factors. If the off period is too large, the lamp will blink undesirably, so the off period should be at least about 30 microns.

일차 펄스(46)를 일정하게 유지하고 이차 펄스(50, 52, 54)를 넓히는 실험은 중요한 결과를 보여준다. 인에 의한 램프 방출의 가시 성분은 변경하지 않으며, 직접 네온 방출에 의한 가시 성분은 변경된다. 이차 펄스(48)가 넓어졌을 때, 램프 출력 와트량(또는 작동 전력)이 증가되어, 더욱 밝아진다. 그러나, 인 방출은 이차 펄스(48)의 전력이 증가함에도 불구하고 일정하게 유지되기 때문에, 인 여기는 이차 펄스(48)와 무관하다. 그 결과, 네온 방출 세기에 대한 이 방출 세기의 비는 변경된다.Experiments of keeping the primary pulse 46 constant and widening the secondary pulses 50, 52, 54 show important results. The visible component of the lamp emission by phosphorus does not change, and the visible component by direct neon emission is changed. When the secondary pulse 48 is widened, the lamp output wattage amount (or operating power) is increased, which becomes brighter. However, since phosphorus emission remains constant despite the increase in power of the secondary pulse 48, the phosphorus excitation is independent of the secondary pulse 48. As a result, the ratio of this emission intensity to the neon emission intensity is changed.

도 9는 703 및 824나노미터 라인으로부터의 상대 방출 및 원래 스펙트럼 데이터로부터 취해진 638 내지 693나노미터로부터의 상대 방출의 비에 대한 그래프를 도시한다. 상방향 라인(56)은 이차 펄스(48)가 넓어질 때 703 및 724나노미터 라인 사이의 방출 세기의 비를 도시한다. 하방향 라인(58)은 이차 펄스(48)가 넓어질 때 638 및 693나노미터 라인 사이의 방출 세기의 비를 도시한다. 상기 그래프는 이차 전류 펄스(48)의 폭이 증가할 때 703 및 638 모집단이 매칭된 쌍(698, 724)에 대하여 증가한다는 것을 보여준다. 또한 상기 그래프는 이차 펄스(48)가 더 넓어지면, 638/693라인(라인 58)으로부터의 방출 세기가 703/724라인(라인 56)으로부터의 방출 세기 보다 빨리 증가한다는 것을 보여준다. 이러한 증가는 638/693라인 그룹이 703/724라인 그룹에 대하여 인간 감각에 있어서 높은 가중치를 가진다는 사실에 의하여 확장된다. 라인(56, 58)은 이차 전류 펄스(48)의 폭을 넓힘으로써 네온 적색 방출의 전체 효율을 증가시키는 것이 가능하다는 것을 보여준다. 두 경우에, 이차 펄스(48) 폭이 증가할 때, 낮은 방출 라인(58)의 상대적인 세기가 증가하여, 방출된 광이 더욱 오렌지색을 가지도록 한다. 이차 펄스(48) 폭의 이러한 동일 증가 동안 추가로 인 방출이 증가하지 않는다. 적색(703나노미터라인)이 증가하면, 오렌지색이(638나노미터 라인)가 많이 증가하고, 녹색(인 방출)이 변경되지 않으면, 색도(호박색)가 변경한다.FIG. 9 shows a graph of the ratio of relative emission from 703 and 824 nanometer lines and relative emission from 638 to 693 nanometers taken from original spectral data. The upward line 56 shows the ratio of the emission intensity between the 703 and 724 nanometer lines when the secondary pulse 48 is widened. The downward line 58 shows the ratio of the emission intensity between the 638 and 693 nanometer lines when the secondary pulse 48 is widened. The graph shows that as the width of the secondary current pulse 48 increases, the populations 703 and 638 increase for matched pairs 698, 724. The graph also shows that as the secondary pulse 48 becomes wider, the emission intensity from the 638/693 line (line 58) increases faster than the emission intensity from the 703/724 line (line 56). This increase is extended by the fact that the 638/693 line group has a high weight in human sense for the 703/724 line group. Lines 56 and 58 show that it is possible to increase the overall efficiency of neon red emission by widening the secondary current pulse 48. In both cases, as the width of the secondary pulse 48 increases, the relative intensity of the low emission line 58 increases, making the emitted light more orange. During this same increase in secondary pulse 48 width, no further phosphorus emission increases. If red (703 nanometer line) increases, orange (638 nanometer line) increases a lot, and green (phosphorus emission) does not change, chromaticity (amber) changes.

유사한 실험이 일차 펄스(48)에 대하여 수행된다. 도 10은 상이한 일차 펄스폭으로 작동되는 YAG 인 코팅 네온 램프로부터의 방출 데이터의 비교 그래프이다. 상기 데이터는 100%인 네온 703라인으로 정규화된다. 일차 펄스(46)를 넓히는 동안, 이차 펄스(48)의 폭은 몇 미크론초로 일정하게 유지된다. 가장 좁은 일차 펄스에 대한 스펙트럼 세기는 선(60)으로 도시된다. 일반적으로 더 많은 방출은 더 짧은 파장(여기서는 녹색)으로 도시된다. 가장 넓은 일차 펄스에 대한 결과는 선(62)으로 도시된다. 그 결과, 일반적으로 일차 펄스(46)가 좁으면 네온으로부터의 적색 방출이 변경되지 않지만, 오렌지색은 증가한다는 것을 보여준다. 도 10은 정규화된 인 방출은 일차 펄스(46)의 폭에 의존한다는 것을 보여준다. 일차 펄스(46)가 좁으면 좁을수록, 정규화된 인 방출의 세기가 커진다. 적색에 있어서의 정규화된 감소 및 오렌지 및 녹색에 있어서의 정규화된 증가는 호박색 형성에 바람직하다.Similar experiments are performed on the primary pulse 48. 10 is a comparative graph of emission data from coated neon lamps that are YAG operated with different primary pulse widths. The data is normalized to 100% neon 703 lines. While widening the primary pulse 46, the width of the secondary pulse 48 remains constant at several microns. The spectral intensity for the narrowest primary pulse is shown by line 60. More emission is generally shown with shorter wavelengths (here green). The result for the widest primary pulse is shown by line 62. As a result, it is generally shown that narrow primary pulse 46 does not change red emission from neon, but increases orange color. 10 shows that the normalized phosphorus emission depends on the width of the primary pulse 46. The narrower the primary pulse 46, the greater the intensity of normalized phosphorus emission. Normalized decrease in red and normalized increase in orange and green are desirable for amber formation.

703나노미터 네온 라인은 네온 원자의 준안정 레벨을 제공한다. 준안정 모집단의 증가는 703나노미터 방출의 재흡수의 원인이 될 수 있다. 그러나, 724라인은 74.3나노미터에서 허용된 전이를 가지는 레벨에서 종료한다. 준안정 모집단의 증가는 724나노미터 방출의 흡수 원인이 되지 않는다.The 703nm neon line provides metastable levels of neon atoms. Increasing the metastable population may cause reabsorption of 703 nanometer emissions. However, line 724 terminates at a level with a transition allowed at 74.3 nanometers. An increase in the metastable population does not contribute to the absorption of 724 nanometer emissions.

도 11은 YAG 인의 3개의 상이한 코팅 두께를 이용한 유사한 네온 램프로부터의 스펙트럼 방사의 비교 그래프를 도시한다. 램프 방출광은 가시 인 및 가스 방출의 결합이다. 상기 그래프는 인 코팅 두께가 동일 펄스 여기에 대하여 증가하면, 인 방출은 약간 증가하지만, 36 및 50나노미터 사이에서 포화한다는 것을 보여준다. 가시 네온 방출의 흡수 역시 증가한다. 가시 네온 방출의 흡수 때문에, 네온 램프는 더 두꺼운 코팅에 의하여 전체 효율을 저해할 수 있다. 한편, 전원 공급장치(안정기)는 얇은 코팅에 비하여 동일 호박색을 발생하기 위하여 상기와 같은 상대적으로 좁은 펄스를 생성하는데 더 이상 요구되지 않을 수 있다.FIG. 11 shows a comparative graph of spectral emission from a similar neon lamp with three different coating thicknesses of YAG phosphorus. Lamp emission light is a combination of visible phosphorus and gas emission. The graph shows that as phosphorus coating thickness increases for the same pulse excitation, phosphorus emission increases slightly but saturates between 36 and 50 nanometers. The absorption of visible neon emission also increases. Because of the absorption of visible neon emission, neon lamps can hinder the overall efficiency by thicker coatings. On the other hand, a power supply (ballast) may no longer be required to generate such a relatively narrow pulse to generate the same amber color as compared to a thin coating.

펄스 안정기는 16인치, 3밀리 ID×5밀리 OD, 100토르의 네온, 인코팅 램프로 25와트를 제공하도록 설계된다. 안정기는 좁은 일차 펄스(46)를 생성하며, 25kHz에서 이차 펄스(48)가 적거나 없다. 이러한 안정기에 의하여 네온 램프 시스템은 23와트에서 360루멘(와트당 15.65루멘) 을 발생시키며, 이때 색도값은 X=0.572 및 Y=0.418이다. 도 12는 25와트 네온 램프로 펄스 전력을 제공하는 안정기의 회로도를 도시한다.Pulse ballasts are designed to deliver 25 watts in 16-inch, 3mm ID x 5mm OD, 100 tonne neon and encoding lamps. The ballast produces a narrow primary pulse 46, with little or no secondary pulse 48 at 25 kHz. This ballast allows the neon lamp system to generate 360 lumens (15.65 lumens per watt) at 23 watts with chromaticity values of X = 0.572 and Y = 0.418. 12 shows a circuit diagram of a ballast providing pulse power with a 25 watt neon lamp.

유럽식 자동차 호박색 램프를 생성하기 위하여, 램프의 색도값은 유럽(ECE) 호박색 규격에 만족하여야 한다. 도 6에 표시된 것처럼, YAG 인을 가진 네온 램프는 ECE 규격에 만족하지 않는다. 램프 출력은 X색도 좌표에서 약 0.002만큼 ECE컬러 규격(영역 42)에서 약간 벗어난다. X색도 좌표에서 적색이 약간 부족하다. 램프는 따라서 약간 오렌지색이다.In order to produce a European car amber lamp, the chromaticity value of the lamp must meet the European (ECE) amber standard. As indicated in Fig. 6, neon lamps with YAG phosphorus do not meet the ECE standard. The ramp output deviates slightly from the ECE color specification (area 42) by about 0.002 in the X-chromatic coordinates. There is a slight lack of red in the X color coordinates. The lamp is therefore slightly orange.

더 진한 적색을 생성하기 위한 방법은 네온 램프의 인 코팅에 대하여 적색인을 추가하는 것이다. 300 및 350나노미터 사이에서의 여기 및 X=0.742 및 Y=0.291의 기본 색도값을 가진 적색 인(실바니아 타입 236, 마그네슘 플루로게르네이트:망간)이 선택된다. 여러 가지 혼합이 실험적으로 테스트되며, 10% 적색 및 90% 녹색(YAG)인의 혼합 비율이 최적인 것으로 판명되었다. 이러한 비율에 의하여, 네온 적색 방출과 함께 네온 램프위에 코팅된 적색 및 녹색 인은 좁은 펄스 여기하에서 X=0.589 및 Y=0.407인 램프 색도값을 발생시킨다. 상기 값은 SAE 및 ECE 규격 영역안에 들어간다. 도 13은 YAG (녹색)인 램프(선 80) 및 YAG와 실바니아 236타입(녹색 및 적색) 혼합된 인 램프(선 82)사이의 상대적인 스펙트럼 차이에 대한 그래프를 도시한다.A way to produce a darker red color is to add red phosphorus to the phosphor coating of the neon lamp. Red phosphorus (sylvania type 236, magnesium flulogerate: manganese) with excitation between 300 and 350 nanometers and basic chromaticity values of X = 0.742 and Y = 0.291 is selected. Several mixtures were tested experimentally and found to be optimal mixing ratios of 10% red and 90% green (YAG) phosphorus. By this ratio, the red and green phosphorus coated on the neon lamp with neon red emission produces lamp chromaticity values X = 0.589 and Y = 0.407 under narrow pulse excitation. The value falls within the SAE and ECE specifications. FIG. 13 shows a graph of the relative spectral differences between YAG (green) lamps (line 80) and YAG and Sylvania 236 type (green and red) mixed phosphorus lamps (line 82).

네온 램프는 전기 펄스가 제공될 때 효율적인 진공 자외선 방출기가 될 수 있다. 네온 방전에 의하여 방출된 진공 자외선 방사는 인 여기를 위한 효율적인 소스로서 이용될 수 있다. 인 코팅 네온 램프는 자동차 라이트용 호박색광 소스로서 작동될 수 있다. 23와트의 펄스 전력에서 동작하는 40.64센티(16인치) 저압 네온 램프는 와트당 효율적인 15.65 루멘을 생성할 수 있으며, 이때 색도값은 X=0.572 및 Y=0.418이다.Neon lamps can be efficient vacuum ultraviolet emitters when electric pulses are provided. Vacuum ultraviolet radiation emitted by neon discharge can be used as an efficient source for phosphorus excitation. Phosphorus coated neon lamps can be operated as amber light sources for automotive lights. A 40.64 cm (16 inch) low voltage neon lamp operating at 23 watts of pulse power can produce an efficient 15.65 lumens per watt, with chromaticity values of X = 0.572 and Y = 0.418.

요약해서, SAE 호박색 색도를 만족하는 최적의 압력은 램프 길이에 부분적으로 의존하여 20 내지 220토르이다. 전기적인 효율에 대한 최적의 압력은 가능한한 작아야 하며, 스퍼터링 제어에 대한 최적의 압력은 50토르 이상 이여야 하며, 바람직하게 70토르 내지 150토르이다. 칸델라 효율을 위한 최적의 주파수는 25센티(10인치)의 긴 램프에 대하여 12 내지 17kHz이다. 충분한 양의 에너지가 램프를 이온화하기 위하여 선택된 듀티 사이클 동안 공급되어야 하며, 공급된 일차 펄스에서 급격한 파고가 바람직하다. 본 발명은 1.41이상의 파고율을 가진다. 4 내지 8의 파고율이 효율적이며, 파고율이 높으면 인 자극에 더 좋은 결과를 가진다. 최적의 실제 시스템 주파수는 대부분 사람의 가청 한계 바로위 또는 약 20kHz이다. 칸델라 효율을 위한 최적의 일차 펄스폭은 400나노초 이하이며, 바람직하게 100 내지 300 나노초 사이이다. 짧은 일차 펄스를 생성하는 것이 인을 자극하는데 더욱 효율적이지만, 짧은 펄스를 얻는 것은 전기적으로 더 어렵다. 호박색광은 일차 펄스만으로부터 생성될 수 있으며, 이차 펄스가 요구되지 않는다. 그러나, 이러한 방식의 작동은 비효율적이다.In summary, the optimum pressure to meet the SAE amber chromaticity is 20 to 220 Torr, depending in part on the lamp length. The optimum pressure for electrical efficiency should be as small as possible, and the optimum pressure for sputtering control should be at least 50 Torr, preferably 70 To 150 Torr. The optimal frequency for candela efficiency is 12 to 17 kHz for a 25 cm (10 inch) long lamp. Sufficient amount of energy must be supplied during the selected duty cycle to ionize the lamp, with a sharp crest at the supplied primary pulse being preferred. The present invention has a crest factor of 1.41 or more. Crest rates of 4 to 8 are efficient, and higher crest rates have better results for phosphorus stimulation. The optimal actual system frequency is just above the human audible limit or about 20 kHz. The optimal primary pulse width for candela efficiency is less than 400 nanoseconds, preferably between 100 and 300 nanoseconds. Although generating short primary pulses is more efficient for stimulating phosphorus, obtaining short pulses is electrically more difficult. Amber light can be generated from only the primary pulse and no secondary pulse is required. However, this manner of operation is inefficient.

램프 전력은 긴 이차 펄스를 이용함으로써 증가되며, 이는 더 많은 네온 적색을 유도한다. 본 출원인은 5 내지 15미크론초(5,000 내지 15,000나노초)의 이차 펄스가 직접 가시 적색광을 생성할 때 더욱 효율적이라는 것을 발견했다. 일차 펄스 및 이차 펄스 사이의 밸런싱이 선택된 인을 제공한다. 일차 펄스가 짧으면 짧을수록, 더 많은 인이 자극(녹색)되며; 따라서 길고, 더욱 효율적인 이차 펄스(적색)를 허용한다. 램프는 가장 짧은 가능한 일차 펄스를 가지도록 설계될 수 있으며, 이차 펄스는 인 출력의 균형을 이루도록 선택되어 원하는 컬러를 제공할 수 있다. 선택적으로, 램프는 이차 펄스로부터 가장 효율적인 광을 생성하도록 설계될 수 있으며, 따라서 마지막 컬러 출력의 균형을 잡기 위하여 일차 펄스 및 인을 선택한다. 중간 상태도 가능하다.Lamp power is increased by using long secondary pulses, which leads to more neon red. Applicants have found that secondary pulses of 5 to 15 microns (5,000 to 15,000 nanoseconds) are more efficient when directly producing visible red light. Balancing between the primary and secondary pulses provides the selected phosphorus. The shorter the primary pulse, the more phosphorus is stimulated (green); This allows for a longer, more efficient secondary pulse (red). The lamp can be designed to have the shortest possible primary pulse, and the secondary pulse can be selected to balance the in output to provide the desired color. Optionally, the lamp can be designed to produce the most efficient light from the secondary pulses, thus selecting the primary pulses and phosphorus to balance the last color output. An intermediate state is also possible.

이차 펄스를 허용하는 최적의 오프 주기는 네온이 중성 그라운드 상태로 충분히 복귀하도록 충분히 길며, 따라서 다음 일차 펄스는 다음 UV 방출을 위한 낮은 에너지 레벨을 적당하게 제공할 수 있다. 몇 미크론초면 충분하다.The optimal off period that allows the secondary pulse is long enough for the neon to fully return to neutral ground, so the next primary pulse can adequately provide a low energy level for the next UV emission. A few microns is enough.

동작 실시예에서 일부 치수는 대략 다음과 같다. 튜브형 외피는 1724 경도 유리로 만들어졌으며, 그리고 전체 길이 50센티, 내경 3.0 밀리, 벽두께 1.0밀리 및 외경 5.0을 가진 튜브벽을 가진다. 또한 5.0밀리 내경 및 7.0밀리 외경을 가진 램프가 만들어졌다. 전극은 니켈 컵 또는 탄탈 컵위에 주름이 잡혀 지지되는 몰리브렌 축으로 만들어진다. 각각의 니켈 컵은 실바니아 8488로 알려진 알루미나 및 지르코늄 게터 재료로 코팅된다. 몰리브덴 막대는 0.508밀리(0.020인치)의 직경을 가진다. 몰리브덴 막대의 외부 단부는 더 두꺼운(약 1.0밀리) 외부 막대에 용접 부착된다. 상기 외부 막대의 내부 단부는 약 2 또는 3밀리 정도 밀봉된 튜브로 연장된다. 더 두꺼운 외부 막대는 얇은 내부 전극 지지 막대보다 구부림에 강하다. 컵 립은 로드보다 더 외피쪽으로 약 2.0밀리 연장된다.Some dimensions in the working embodiment are approximately as follows. The tubular sheath is made of 1724 hardness glass and has a tube wall with a total length of 50 cm, an inner diameter of 3.0 millimeters, a wall thickness of 1.0 millimeter, and an outer diameter of 5.0. In addition, a lamp with 5.0 millimeter inner diameter and 7.0 millimeter outer diameter was made. The electrodes are made of molybdenum shafts which are crimped and supported on nickel or tantalum cups. Each nickel cup is coated with an alumina and zirconium getter material known as Sylvania 8488. Molybdenum rods have a diameter of 0.508 millimeters (0.020 inches). The outer end of the molybdenum rod is welded to the thicker (about 1.0 millimeter) outer rod. The inner end of the outer rod extends into a sealed tube about 2 or 3 millimeters. Thicker outer rods are more resistant to bending than thin inner electrode support rods. The cup lips extend about 2.0 millimeters more towards the shell than the rods.

외피의 내부면은 이트륨, 알루미나 및 세륨 인으로 코팅된다. 가스 충전재는 순수 네온이며, 20 내지 220토르 범위의 압력, 바람직하게 약 100토르 압력을 가진다. 램프는 약 21와트에서 작동되며, 와트당 17.14루멘씩 360루멘을 생성한다. 램프광은 색도값이 SAE 호박색 요구조건에 만족하는 X=0.572 및 Y=0.418인 호박색을 가진다. 전술한 작동 조건, 치수, 구성 및 실시예는 단지 예일 뿐이며, 다른 적합한 구성 및 관계가 본 발명을 수행하기 위하여 이용될 수 있다.The inner surface of the shell is coated with yttrium, alumina and cerium phosphorus. The gas filler is pure neon and has a pressure in the range of 20 to 220 Torr, preferably about 100 Torr. The lamp operates at about 21 watts and produces 360 lumens at 17.14 lumens per watt. The lamp light has an amber color with X = 0.572 and Y = 0.418 whose chromaticity values meet the SAE amber requirement. The foregoing operating conditions, dimensions, configurations and embodiments are merely examples, and other suitable configurations and relationships may be used to carry out the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시되고 설명되었지만, 당업자는 첨부된 청구범위에 의하여 한정된 본 발명의 권리범위에서 벗어나지 않고 여러 가지 변형 및 변경을 할 수 있다.While shown and described with respect to preferred embodiments of the invention, those skilled in the art can make various modifications and changes without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.

본 원 발명은 방전 램프의 작동이 효율적이면서 컬러 조절이 가능하도록 하는 효과를 가진다.The present invention has the effect that the operation of the discharge lamp is efficient and color adjustment is possible.

Claims (30)

희귀 가스가 충전되고 인이 코팅된 양광주 방전 램프에는 펄스를 제공하는 방법에 있어서,In a method of providing a pulse to a rare gas-filled phosphorescent coated discharge lamp, 밀봉된 가스 충전재에 펄스형 전력을 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 펄스는 적어도 최소한 제시간 전의 제 1 부분 및 제시간 후의 제 2 부분을 가지며, 상기 제 1 부분은 희귀 가스로부터 자외선 광자 방출을 여기시키기 위하여 선택된 펄스폭을 가지며, 상기 제 2부분은 희귀 가스로부터 추가 광 출력을 강화하기 위하여 선택된 펄스폭을 가지며; 및Providing pulsed power to the sealed gas filler, the pulse having at least a first portion before time and a second portion after time, wherein the first portion excites ultraviolet photon emission from the rare gas. Has a pulse width selected for enhancing the second portion, and the second portion has a pulse width selected for enhancing further light output from the rare gas; And 상기 램프 충전재를 이온화하기에 충분한 전압 및 전류를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Providing sufficient voltage and current to ionize said lamp filler. 제 1항에 있어서, 상기 희귀 가스는 순수 네온을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the rare gas comprises pure neon. 희귀 가스가 충전되고 인의 코팅된 양광주 방전 램프에 펄스를 제공하는 방법에 있어서,1. A method of filling a rare gas filled and pulsed phosphorus coated phosphor discharge lamp, wherein 밀봉된 가스 충전재에 펄스형 전력을 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 펄스는 적어도 최소한 제시간 전의 제 1 부분 및 제시간 후의 제 2 부분을 가지며, 상기 제 1 부분은 희귀 가스로부터 자외선 광자 방출을 여기시키기 위하여 선택된 펄스폭을 가지며, 상기 제 2부분은 희귀 가스로부터 추가 광 출력을 강화하기 위하여 선택된 펄스폭을 가지며;Providing pulsed power to the sealed gas filler, the pulse having at least a first portion before time and a second portion after time, wherein the first portion excites ultraviolet photon emission from the rare gas. Has a pulse width selected for enhancing the second portion, and the second portion has a pulse width selected for enhancing further light output from the rare gas; 상기 램프 충전재를 이온화하기에 충분한 전압 및 전류를 제공하는 단계; 및Providing sufficient voltage and current to ionize the lamp filler; And 적어도 50퍼센트의 가스 충전재가 그라운드 상태로 복귀하도록 상기 펄스 다음에 저 자극 주기가 오도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Causing a low stimulation period to follow the pulse to return at least 50 percent of the gas filler to a ground state. 제 3 항에 있어서, 상기 희귀 가스는 순수 네온을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.4. The method of claim 3, wherein the rare gas comprises pure neon. 충전재 성분을 가진 인 코팅 가스 방전 램프를 작동시키는 방법에 있어서,A method of operating a phosphorus coated gas discharge lamp with a filler component, a) 인 코팅이 가시광을 방출하도록 자외선 광을 방출하기 위하여 그라운드 상태에서 밀봉된 충전재 성분을 자극하는 적어도 제 1 부분을 가진 펄스형 에너지를 제공하는 단계,a) providing pulsed energy with at least a first portion that stimulates the sealed filler component in the ground state to emit ultraviolet light such that the phosphorus coating emits visible light, b) 상기 펄스형 에너지에 의하여 가시광을 방출하기 위하여 충전재 성분을 자극하는 적어도 제 2 부분을 제공하는 단계;b) providing at least a second portion stimulating a filler component to emit visible light by said pulsed energy; c) 적어도 50퍼센트의 가스 충전재가 그라운드 상태로 복귀하도록 상기 펄스형 에너지 다음에 저 자극 주기가 오도록 하는 단계; 및c) causing a low stimulation period to follow the pulsed energy to return at least 50 percent of the gas filler to ground; And d) 육안으로 출력 컬러의 깜빡임 없이 전체 가시 방출을 하나의 신호로 통합한 만큼 빠른 속도로 상기 a, b 및 c 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.d) repeating steps a, b and c at a speed as high as visually integrating the entire visible emission into one signal without flashing of the output color. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 부분의 주기는 인으로부터의 가시 방출량에 대하여 충전재 성분으로부터의 상대적인 가시 방출량을 변경하기 위하여 조정되어, 출력 컬러를 조정하는 것을 특징으로 하는 방법.6. A method according to claim 5, wherein the period of the second portion is adjusted to change the relative visible emission from the filler component with respect to the visible emission from phosphorus, thereby adjusting the output color. 제 5 항에 있어서, 상기 충전재 성분은 순수 네온을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.6. The method of claim 5 wherein the filler component comprises pure neon. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 펄스 부분은 400나노미터보다 작은 펄스폭을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.6. The method of claim 5, wherein the first pulse portion has a pulse width less than 400 nanometers. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 펄스 부분은 100 및 300나노미터 사이의 펄스폭을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.9. The method of claim 8, wherein the first pulse portion has a pulse width between 100 and 300 nanometers. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 펄스 부분은 100 및 1500나노미터 사이의 펄스폭을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.6. The method of claim 5, wherein the second pulse portion has a pulse width between 100 and 1500 nanometers. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 펄스 부분 다음에 저 자극 주기는 1미크론초 이상의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.6. The method of claim 5, wherein the low stimulation period after the second pulse portion has a period of at least 1 micron second. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 펄스 부분 다음에 저 자극 주기는 30미크론초 이하의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.12. The method of claim 11, wherein the low stimulation period following the second pulse portion has a period of 30 microns or less. 순수 네온이 충전되고 인이 코팅된 방전 램프에 펄스를 제공하는 방법에 있어서,A method of providing a pulse to a discharge lamp in which pure neon is charged and phosphorus coated, 밀봉된 네온에 펄스형 전력을 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 펄스는 적어도 최소한 제시간 전의 제 1 부분 및 제시간 후의 제 2 부분을 가지며, 상기 제 1 부분은 제 1 방출 주파수에서 적어도 하나의 램프 충전재 성분을 이온화하기에 충분한 에너지로 자외선 광자 방출을 여기시키기 위하여 선택된 펄스폭을 가지며, 상기 제 2부분은 제 2 방출 주파수에서 램프 충전재의 일부를 이온화하기에 충분한 에너지를 가지며; 및Providing pulsed power to the sealed neon, the pulse having at least a first portion before time and a second portion after time, the first portion having at least one lamp at a first emission frequency. Has a pulse width selected to excite ultraviolet photon emission with sufficient energy to ionize the filler component, the second portion having sufficient energy to ionize a portion of the lamp filler at a second emission frequency; And 상기 램프 충전재를 이온화하도록 충분한 전압 및 전류를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Providing sufficient voltage and current to ionize the lamp filler. 순수 네온이 충전되고 인이 코팅된 희귀 가스 방전 램프를 작동시키는 방법에 있어서,A method of operating a rare gas discharge lamp filled with pure neon and coated with phosphorus, 밀봉된 네온에 펄스형 전력을 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 펄스는 적어도 최소한 제시간 전의 제 1 부분 및 제시간 후의 제 2 부분을 가지며, 상기 제 1 부분은 제 1 방출 주파수에서 적어도 하나의 램프 충전재 성분을 이온화하기에 충분한 에너지로 자외선 광자 방출을 여기시키기 위하여 선택된 펄스폭을 가지며, 상기 제 2부분은 제 2 방출 주파수에서 램프 충전재의 일부를 이온화하기에 충분한 에너지를 가지며; 및Providing pulsed power to the sealed neon, the pulse having at least a first portion before time and a second portion after time, the first portion having at least one lamp at a first emission frequency. Has a pulse width selected to excite ultraviolet photon emission with sufficient energy to ionize the filler component, the second portion having sufficient energy to ionize a portion of the lamp filler at a second emission frequency; And 제 1 성분의 시간주기 및 제 2 성분의 시간 주기 사이에 상대적인 시간 균형을 시프트시키는 단계; 및Shifting a relative time balance between the time period of the first component and the time period of the second component; And 상기 램프 충전재를 이온화하도록 충분한 전압 및 전류를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Providing sufficient voltage and current to ionize the lamp filler. 방전 램프 시스템에 있어서,In the discharge lamp system, a) 외부 및 밀봉된 체적을 형성하는 광투과 외피;a) a light transmissive sheath forming an outer and sealed volume; b) 상기 램프 외부로부터 상기 밀봉된 체적까지 전기 접속을 제공하는 상기 외피에 밀봉된 적어도 두 개의 전극;b) at least two electrodes sealed to the envelope providing electrical connection from outside the lamp to the sealed volume; c) 상기 밀봉된 체적에 배치된 순수 네온 가스 충전재;c) pure neon gas filler disposed in the sealed volume; d) 상기 밀봉된 체적에 포함된 인; 및d) phosphorus contained in the sealed volume; And e) 펄스형 전력을 제공하는 전원을 포함하며;e) a power source providing pulsed power; 상기 펄스중 적어도 일부는 램프를 이온화하고 제 1 에너지 상태로 상기 밀봉된 네온 충전재의 적어도 일부를 자극하기에 충분한 일차 펄스 부분을 포함하여, 상기 제 1 에너지 상태는 자극시 낮은 오프 주기 다음에 오며 네온의 절반을 중성 그라운드 상태로 복귀시키도록 긴 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.At least some of the pulses comprise a primary pulse portion sufficient to ionize a lamp and stimulate at least a portion of the sealed neon filler to a first energy state such that the first energy state is followed by a low off period upon stimulation. And a long period of time to return half of to a neutral ground state. 제 15 항에 있어서, 상기 전원은 상기 일차 펄스 및 상기 오프 주기 사이의 제시간에 이차 펄스를 공급하며, 상기 이차 펄스는 가시광을 방출하도록 네온을 자극하기에 충분한 전압 및 전류를 가지는 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.16. The method of claim 15, wherein the power supply supplies a secondary pulse in time between the primary pulse and the off period, the secondary pulse having sufficient voltage and current to stimulate neon to emit visible light. Discharge lamp system. 제 15 항에 있어서, 상기 인은 녹색 방출 인인 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.16. The discharge lamp system of claim 15, wherein said phosphorus is a green emitting phosphorus. 제 17 항에 있어서, 상기 인은 규산아연광 인인 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.18. The discharge lamp system as recited in claim 17, wherein said phosphorus is zinc silicate phosphorus. 제 17 항에 있어서, 상기 인은 YAG 인인 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.18. The discharge lamp system as recited in claim 17, wherein said phosphorus is YAG phosphorus. 제 16 항에 있어서, 상기 인은 녹색 방출 인 및 적색 방출 인의 화합물인 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.17. The discharge lamp system of claim 16, wherein the phosphorus is a compound of green emitting phosphorus and red emitting phosphorus. 제 20 항에 있어서, 상기 인은 YAG인 및 적색 방출 인의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.21. The discharge lamp system as recited in claim 20, wherein said phosphorus is a mixture of YAG phosphorus and red emitting phosphorus. 제 21 항에 있어서, 상기 인은 약 90퍼센트의 YAG 인 및 약 10퍼센트의 적색방출인의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.22. The discharge lamp system of claim 21, wherein the phosphorus is a mixture of about 90 percent YAG phosphorus and about 10 percent red emitter. 제 21 항에 있어서, 상기 인은 YAG 인, 실바니아 타입 236 적색 방출 인의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.22. The discharge lamp system as recited in claim 21, wherein said phosphorus is a mixture of Sylvania type 236 red emitting phosphorus, YAG phosphorus. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 부분은 400나노초 이하의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.16. The discharge lamp system as recited in claim 15, wherein said first portion has a period of 400 nanoseconds or less. 제 24항에 있어서, 상기 제 1 부분은 100 내지 300나노초의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.25. The discharge lamp system as recited in claim 24, wherein said first portion has a period of 100 to 300 nanoseconds. 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 부분은 15.0 미크론초 이하의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.16. The discharge lamp system as recited in claim 15, wherein said second portion has a period of 15.0 microns or less. 제 26 항에 있어서, 상기 제 2 부분은 5.0 미크론초의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.27. The discharge lamp system as recited in claim 26, wherein said second portion has a period of 5.0 microns. 제 15 항에 있어서, 상기 오프 주기는 1.0미크론초 이상의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.16. The discharge lamp system as recited in claim 15, wherein said off period has a period of at least 1.0 micron seconds. 제 28 항에 있어서, 사기 오프 주기는 30.0미크론초 이하의 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.29. The discharge lamp system of claim 28, wherein the fraud off period has a period of 30.0 microns or less. 방전 램프 시스템에 있어서,In the discharge lamp system, a) 외부 및 밀봉된 체적을 형성하는 내부 표면을 가진 벽을 이루는 광투과 외피;a) a light transmissive sheath forming a wall with an inner surface forming an outer and sealed volume; b) 상기 램프 외부로부터 상기 밀봉된 체적까지 전기 접속을 제공하는 상기 외피에 밀봉된 적어도 두 개의 전극;b) at least two electrodes sealed to the envelope providing electrical connection from outside the lamp to the sealed volume; c) 상기 밀봉된 체적에 배치되어 자외선 및 가시광 방출을 제공하는 희귀 가스 충전재;c) rare gas fillers disposed in the sealed volume to provide ultraviolet and visible light emission; d) 상기 자외선 방출에 의하여 자극되며, 상기 내부 표면에 코팅되는 인을 포함하는데, 상기 인은 인으로부터의 직접 가시 방출과 상기 희귀 가스로부터의 전송된 가시 방출의 컬러 균형을 맞추기 위해 선택된 두께를 가지며; 및d) phosphorus stimulated by the ultraviolet radiation and coated on the inner surface, the phosphor having a thickness selected to balance color of direct visible emission from phosphorus and transmitted visible emission from the rare gas; ; And e) 램프 전극에 전력을 제공하는 전원을 포함하며;e) a power source for providing power to the lamp electrode; 상기 저원은 자외선 광을 방출하기 위하여 밀봉된 희귀 가스 충전재의 적어도 일부를 자극하는 제 1 전력 부분 및 상기 밀봉된 희귀 가스의 적어도 일부가 가시광을 방출하도록 하는 제 2 전력 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방전 램프 시스템.The low source comprises a first power portion that stimulates at least a portion of the sealed rare gas filler to emit ultraviolet light and a second power portion that causes at least a portion of the sealed rare gas to emit visible light Discharge lamp system.
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