KR19990044549A - 고압 방전 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 램프 캡을 갖는 외측 전구에 의해 개재 공간을 두고 밀폐된 방전용기를 갖는 고압방전램프에 관한 것으로, 이 고압 방전 램프는, 또한 벽과 내부 전극을 가지며 외측 전구와 방전용기 사이의 공간내에 배치되는 UV 인핸서를 구비한다. 본 발명에 따르면, UV 인핸서의 벽은 세라믹 재료로 만들어진다. 본 발명은 3 kV 정도의 낮은 점화 전압에서 램프가 안정적으로 점화되는 이점이 있다.

Description

고압방전램프

본 발명은 램프 캡을 갖는 외측 전구에 의해 개재(介在)공간을 두고 밀폐된 방전용기를 갖는 고압방전램프에 관한 것으로, 이 고압방전램프는, 또한 벽과 내부 전극을 가지며 외측 전구와 방전용기 사이의 공간내에 배치되는 UV 인핸서 (UV-enhancer) 를 구비한다.

상술된 유형의 램프는 US-A-4,818,915 에 주지되어 있다. 주지된 램프는 고압 방전 램프이며, 보다 상세하게는 금속 할로겐 화합물 램프이다.

이런 램프는 일반적인 실내 조명, 일반적인 실외 조명, 비디오 조명 등 다양하게 적용된다. 주지 램프의 방전용기는 석영유리로 만들어진다. 그러나, 이러한 용기는 세라믹 재료로도 만들어질 수 있다. 본 명세서와 청구항에서의 세라믹 재료는 예를 들어, Al₂O₃또는 YAG 와 같은 고밀도로 소결된(sintered) 다결정 금속 산화물 및 예를 들어, AlN 과 같은 고밀도로 소결된 다결정 금속 질화물이다.

이러한 유형의 램프에서 주지의 문제점은 점화 시간이 상당히 넓은 폭이라는 것이다. 이것은 램프 점화 동안 자유 전자의 결핍 때문이다. 방전용기내에 소량의⁸⁵Kr 을 첨가하면 이러한 결핍을 보충할 수 있다. 그러나, 이것은⁸⁵Kr 이 방사성이라는 결점이 있다. 방전용기 근방에 위치되어 UV 원(源)으로 작용하는 조그만 UV 방전 튜브인 UV 인핸서를 통하여 이러한 문제를 회피하려는 노력이 있었다. 주지의 램프내의 UV 인핸서는 UV 전송 석영 튜브로 형성된다. 방전 (breakdown) 시에, UV 인핸서는 UV 방사선을 발생시킨다. 이러한 UV 방사의 영향으로 방전용기내에 자유 전자들이 생성되고, 이것이 차례로 램프 점화를 강력하게 촉진한다. 주지의 램프내에 UV 인핸서를 사용하면 5 kV 정도의 점화 전압 펄스가 유용하며 허용되는 상황으로 개선된다는 것은 사실이다. 그러나, 실제 일어나는 많은 상황에서는, 점화 전압 펄스가 3 kV 의 레벨을 초과하지 않는 것이 바람직하고 또는 심지어는 요구된다.

본 발명은 상술된 문제점을 해결하는 수단을 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 이러한 목적을 위하여 상술된 유형의 램프는, UV 인핸서의 벽이 세라믹 재료로 만들어지는 것을 특징으로 한다.

놀랍게도, 세라믹 재료로 만들어진 벽을 갖는 UV 인핸서의 존재 때문에, 점화 펄스 적용시의 방전 확률이 UV 인핸서와 방전용기 양쪽에서 매우 상승되는 것을 알았다. 방전 확률의 증가 그 자체는 안정된 램프 점화에 요구되는 최소 점화 펄스값의 하락을 나타낸다. 이것은, 방전용기용으로 세라믹 재료를 사용하는 것이 고압 방전 램프에서 점화 시간들의 폭에 어떤 영향도 주지 않기 때문에 매우 주목할 만하다.

본 발명에 따른 UV 인핸서의 또다른 이점은 세라믹 재료가 매우 우수한 내열성이라는 것이다. 그렇기 때문에 UV 인핸서를 방전용기로부터 매우 가까운 거리에 위치시킬 수 있다. 본 발명에 따른 UV 인핸서의 우수한 내열성 때문에 또한 세라믹 방전용기를 갖는 램프내에도 그것을 사용할 수 있다.

바람직한 실시예에서, UV 인핸서는 고밀도로 소결된 다결정 Al₂O₃로 만들어진 벽을 갖는다. 고압 방전 램프용 벽 재료로서 이것이 널리 사용된다는 사실은 세라믹 방전 용기에 대한 현재의 기술을 사용할 수 있다는 실제적인 주요 이점을 갖는다. 매우 높은 정도의 소형화가 이러한 점에서 가능하다.

불활성 기체와 Hg 의 혼합물이 충전물로서 적합하지만, UV 인핸서에는 불활성 기체 충전물이 바람직하다. 그 중에서도 특히 Ne 이 적합하다. Ar 도 충전물로서 특별히 적합하다. 압력 (충전 압력) 은 최소 방전전압을 동반하는 충전물에 대해 선택되는 것이 바람직하다. 이러한 충전 압력은 실험적으로 쉽게 확인될 수 있다. 파스첸(Paschen) 곡선에 의해 적정한 근사를 실현할 수 있다. 펜닝(Penning) 혼합물 형태의 불활성 기체들의 혼합물도 또한 적당하다.

불활성 기체 충전물의 주요한 이점은 방사성 물질 (85Kr) 의 사용 뿐만 아니라 중금속 (Hg) 의 사용도 UV 인핸서의 제조 공정에서 제거할 수 있다는 것이다. 놀랍게도, 불활성 기체내에서의 방전시 램프 점화를 강력하게 촉진할 수 있는 양의 자유 전자가 발생된다.

UV 인핸서는 내부전극 사이에서 방전이 일어나는 2 개의 내부 전극을 갖는 방전 용기와 같이 구조화될 수 있다. 바람직하게는, UV 인핸서는 하나의 내부 전극을 가지며, 방전용기로의 전류공급 도전체에 대하여 UV 인핸서와 전류 공급 도전체 사이의 용량성 결합(capacitive coupling) 을 달성할 수 있도록 외측 전구로 밀폐된 공간내에 장착된다. UV 인핸서의 구조를 단순화할 수 있으므로, 차례로 더욱 소형화를 촉진할 수 있다는 중요한 이점이 있다.

본 발명에 따른 램프의 상술된 양태 및 추가적인 양태를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 램프의 측면도;

도 2 는 도 1 의 램프에서의 UV 인핸서의 상세도;

도 3 은 램프의 방전 용기에 대한 UV 인핸서의 위치 지정을 도시하는 다이아그램.

도 1 은 램프 캡 (4) 을 갖는 외측 전구 (3) 에 의해, 개재 공간 (2) 을 두고, 밀폐된 방전용기 (1) 를 갖는 고압 금속 할로겐 화합물 램프를 도시하고 있다. 이 램프는 외측 전구와 방전용기 사이의 공간내에 UV 인핸서 (5) 를 구비한다. UV 인핸서의 리드 스로우 도전체(lead-through conductor)(70) 는, 방전용기의 내부 전극 (11) 을 램프 캡 (4) 의 접촉점에 접속시키는 전류공급 도전체 (9) 에 접속되어 있다. 다른 전류공급 도전체 (8) 는 방전용기 (1) 의 내부 전극 (12) 과 램프 캡 (4) 의 다른 접촉점 사이의 전기적인 접속을 형성한다. UV 인핸서는 용량성 결합을 달성하도록 전류공급 도전체 (8) 에 대해 위치되어 있다.

도 2 에 상세하게 도시된 UV 인핸서는 벽 (6) 과 내부 전극 (7) 을 갖는다. 여기서, UV 인핸서 (5) 의 벽 (6) 은 세라믹 재료로 만들어져 있다. UV 인핸서의 실현에서, 벽은 고밀도로 소결된 다결정 Al₂O₃로 만들어진다.

UV 인핸서의 내부 전극 (7) 은 리드 스로우 도전체 (70) 에 접속되어 있으며, 리드 스로우 도전체 (70) 는 가스타이트(gastight) 리드 스로우 통로 (71) 를 통하여 UV 인핸서의 벽을 통과한다. 실제적인 실시예에서 리드 스로우 도전체는 Nb 로드(rod) 이다. W 로드는 전극으로서 사용된다. Nb 로드 그 자체를 전극으로 작용하도록 할 수도 있다.

실현에서, UV 인핸서는 12 mm 의 외측 길이, 2 mm 의 외경, 0.66 mm 의 내경 및 9 mm 의 최대 내측 길이를 갖는다. 2 mm 길이와 170 ㎛ 직경의 W 로드는 620 ㎛ 직경의 Nb 리드 스로우 도전체에 접합된다.

UV 인핸서는 170 mbar 의 충전 압력을 갖는 Ar 을 함유한다. 충전 압력은 50 mbar 와 300 mbar 사이에 놓이는 것이 바람직하다.

비교를 위해, 석영 또는 석영 유리벽을 갖는 상업적으로 유용한 UV 인핸서는 25 mm 의 외측 길이 및 5 mm 의 직경을 갖는다.

일련의 램프에 대해 점화 시험을 행했다. 이 램프들은, 필립스 제품으로 39 W CDM 램프이고, 점화기 회로를 갖는 안정기(stabilizer ballast)를 통하여 220 V, 50 Hz 의 공급 전원에 접속된다. 이들 램프는 금속 할로겐 화합물을 구비하는 충전물을 갖는 세라믹 방전 용기를 갖는다. 방전 용기의 세라믹 재료는 램프 작동 동안에 800 ℃ 와 1000 ℃ 사이의 온도에 도달한다. 점화기 회로는 필립스제 Sn 57 형의 스타터를 구비한다. 이 스타터는 고압 방전 램프를 점화하는데 널리 사용되며 2.3 kV 의 최대값 및 10 ㎲ 의 펄스폭을 갖는 점화 펄스를 공급한다.

일련의 램프들 중의 많은 램프에 상술된 본 실시예의 세라믹 UV 인핸서가 제공되었다. 램프들 중의 다른 집단에는 Ar 및 0.5 mg Hg 의 충전물을 갖는 세라믹 UV 인핸서가 제공되었다. 비교를 위하여, UV 인핸서없는 램프 및 종래 기술에 따른 UV 인핸서를 구비하는 램프에 동일한 점화 시험을 행하였다.

UV 인핸서는 램프의 전류공급 도전체 중의 하나에 용량성 결합된다.

시험 결과, 세라믹 UV 인핸서를 갖는 램프들은 모두 십분의 몇초 이내에 점화되었다. 이것은 UV 인핸서내의 방전과 뒤이은 방전 용기내의 방전 양쪽이 십분의 몇초 이내에 일어났다는 것을 의미한다. UV 인핸서없는 램프는 점화되지 않았고, 종래 기술에 따른 UV 인핸서를 갖는 몇몇 램프만이 점화되었고, 사실 수 초동안 지연되었다. 석영유리 방전 용기 및 70 W 의 정격 전원을 갖는 금속 할로겐 화합물 램프로 행한 유사한 시험도 유사한 결과를 주었다.

UV 인핸서는 본 발명에 따른 램프의 빠르고 안정된 점화를 촉진하기 위하여 방전 용기로부터 가까운 거리에 위치되어야 한다. 이것은 도 1 에 도시된 바와 같이, UV 인핸서를 방전 용기로부터 거리 d 를 두고 평행하게 위치시킴으로서 가능하다. 이러한 배치에서 거리 d 는 기껏해야 10 mm 인 것이 바람직하다. UV 인핸서의 또다른 바람직한 위치는 도 3 에 다이아그램으로 도시된 바와 같이, 방전 용기의 길이방향 축선에 어떤 각도 (예를 들어, 45°) 로 리드 스로우 도전체에 인접한 전극의 배후이다. 방전 용기로부터 그렇게 가까운 거리에 UV 인핸서를 위치시키기 위하여 UV 인핸서의 벽은 우수한 내열성을 가져야 한다. UV 인핸서의 벽 온도는 램프 동작 동안 연장된 기간에 대해 특히, 램프가 세라믹 방전용기를 갖는다면 약 600 ℃ 가 된다.

Claims (5)

1. 램프 캡을 갖는 외측 전구에 의해 개재공간을 두고 밀폐된 방전용기를 가지며, 또한 벽과 내부 전극을 갖고 상기 외측 전구와 상기 방전용기 사이의 공간내에 배치된 UV 인핸서를 구비하는 고압 방전 램프에 있어서,

   상기 UV 인핸서의 벽이 세라믹 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 UV 인핸서의 벽이 고밀도로 소결된 다결정 Al₂O₃로 만들어지는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 UV 인핸서가 비활성 기체 충전물을 갖는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 비활성 기체 충전물이 Ar 을 구비하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 비활성 기체 충전물의 충전 압력이 50 mbar 와 300 mbar 사이에 놓이는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.