KR19990067475A - 전기 방사선원 및 이 방사선원을 갖춘 조사 시스템 - Google Patents
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Abstract
방사선원(36) 특히, 밸러스트(37)에 의해 유전적으로 차단되고 펄싱된 방전을 동작하는 데 적절한 방사 램프는 유전재(40a,40b)로 방전 베셀의 내부로부터 분리된 적어도 하나의 전극(41a,41b)을 갖는다. 유전재(40a,40b) 및/또는 전극(39)의 적어도 하나에 대한 설계는 펄싱된 동작 동안 하나 이상의 유전적으로 차단된 개별 방전이 이들 사이트에서 발생되는 방식으로 국부적 전기장 증폭을 위한 사이트를 생성하고, 사이트 당 최대 하나의 개별 방전이 발생된다. 상기 사이트는 특히 간격에 대해 국부적으로 제한된 단축에 의해 실현되며, 예를들어 적어도 하나의 전극은 카운터-전극 방향으로 방향을 이룬 돌출부(42a,42b-44a,44b)를 갖는다. 이 방법은 방전베셀(38)에 걸쳐 균등하게 분포되고 시간적으로 안정한 매우 유용한 방사선 효율을 갖는 방사선 구조체를 산출한다.
Description
본 발명은 WO 94/23442을 선행기술로 하며 여기에 개시된 유전적으로 차단된 방전의 동작모드로부터 비롯된다. 이 동작모드는 데드 타임 또는 오프 주기에 의해 서로가 분리된 대체로 제한되지 않는 전압펄스의 시퀀스를 이용하는 동작모드이다. 그 중에서도 펄스형태 및 펄스시간의 지속시간과 데드타임은 유용한 방사선 발생 효율에 대해 결정적이다. 하나 또는 두 단부에서 유전적으로 차단될 수 있는 스트립 형상과 같은 폭이 좁은 전극의 동작모드에 사용하는 것이 바람직하다. 예를들어, 만일 두 개의 신장된 전극이 서로에 대해 병렬로 대향하여 위치된다면, 다수의 마찬가지의 방전 구조체는 평면도로 볼 때, 두 전극이 델타(Δ)형상으로 배열되고 전극을 따라 서로 이웃하여 정렬하며 각각의 경우에 (순간적인) 양극 방향으로 확대되는 평면에 대해 직각으로 제조된다. 두 단부에서 유전적으로 차단된 방전의 전압펄스의 교대 극성의 경우에, 두 개의 델타 형상 구조체의 비주얼 오버래핑이 나타난다. 이들 방전 구조체는 KHz 범위에서 바람직하게 반복 주파수를 갖추어 제조되기 때문에, 관찰자는 인간의 눈의 임시 해상도에 대응하는 모래시계 형태와 같은 "평균" 방전 구조체만을 지각한다. 개별 방전 구조체의 수는 주입된 전력에 의해 영향을 받을 수 있다. 그러나, 방전 구조체가 어떤 경우엔 그들의 각각의 위치를 전극을 따라 동시에 변경시킬 수 있어, 결과적으로 방사선 분포에서 불안정하다는 점에서 유익하지 못하다. 또한, 방전 구조체는 방사선 분포가 방전 베셀의 전체 볼륨에 대해 매우 불균일하다는 결과와 함께, 방전 베셀의 서브영역에 축적될 수 있다.
AC 전압에 의한 동작을 위한 다수의 방사선원은 특허문헌에 공지되어 있다. 여기서, 개별 방전 구조체는 그들의 위치를 동시에 변경시킬 수 있다. 더욱이, 어느 특정 사이트에서 정확하게 개별 방전이 시작될 것인지가 예측될 수 없다. 그보단, 개별 방전의 발현은 공간적으로 및 시간적으로 확률적 작용을 나타낸다.
예를들어, DE 40 10 809 A1은 서로에 대해 평행하게 배열된 스트립 또는 와이어 형상 전극을 갖는 고전력 방사선원을 개시한다. 상이한 극성으로 된 두 개의 바로 인접한 전극의 각각의 길이방향에서, 어떠한 위치도 이웃한 위치에 대해 특별히 구분되지 않는다. 결과적으로, 이들 전극 사이에서 시작하는 개별 방전은 평행한, 신장하는 전극의 공통 차원에 대응하는 하나의 자유도를 갖는다.
제 1 트랜스페어런트 플랫전극 및 제 2 플랫 금속전극, 예를들어 금속층, 을 갖는 방사선원은 EP 0 254 111 B1 으로부터 공지되어 있다. 제 1 트랜스페어런트 전극은 투명한 전기적 도전층 또는 와이어 네트로서 실현된다. 제 1 경우에, 즉 두 개의 플랫 전극이 서로 대면할 때, 결과적으로 개별 방전은 두 전극 영역의 각각의 두 차원에 대응하는 두 개의 자유도를 갖는다. 제 2 경우에, 개별방전은 와이어 네트의 와프 또는 우프를 따라 임의의 곳에서 생길 수 있고, 따라서 여전히 일 자유도를 갖는다.
마지막으로, 서로에 대해 나란한 두 전극을 가지며 각각의 경우에 와이어 네트에 존재하는 방사선원은 EP 0 312 732 B1에 공지되어 있다. 여기서 개별방전은 각각의 경우에 와이어 네트의 두 개의 대면하는 병렬 와프 및 우프를 따르는 임의의 곳에서 발현할 수 있다. 각각의 개별방전은 따라서 병렬 와프 및 우프의 일 공통 차원에 대응하는 일 자유도를 갖는다.
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 전기적 방사선원에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 청구항 15의 전제부에 따른 전압원 및 상기 방사선원을 갖는 조사 시스템에 관한 것이다.
동작 동안, 방사선원은 유전적으로 차단된 방전에 의해 비간섭성 방사선을 방사시킨다. 유전적으로 차단된 방전은 방전장치의 전압원에 연결된 하나 또는 두 전극이 방전 베셀의 내부에서의 방전(하나 또는 두 단부에서 유전적으로 차단된 방전)으로부터 유전적으로 격리되는 사실에 의해 발생된다.
여기서, 비간섭성으로 방사하는 방사선원은 특히 가시광선을 방사시키는 방전램프와 자외선(UV)원 및 적외선(IR)원 이다.
이러한 유형의 방사선원은 방사된 방사선의 스펙트럼에 좌우되어, 가정 및 사무실 조명과 같은 범용 및 보조조명, 액정 디스플레이(LCD)와 같은 디스플레이의 후면조명, 교통 조명 및 신호조명과 살균 또는 광분해와 같은 UV 조사에 적합하다.
도 1은 전극 간격의 국부적 단축과 함께, 서로에 대해 나란히 배열된 두 전극을 가지며 일단부에서 유전적으로 차단된 펄싱된 방전을 위한 방전장치의 개략도.
도 2는 두 개의 양극 및 하나의 톱니형상 음극을 갖는, 도 1의 장치의 변형예를 도시한 도.
도 3은 두 개의 양극 및 하나의 톱니형상 음극을 갖는, 도 1의 장치의 또다른 변형예를 도시한 도.
도 4는 코 형상 돌출부를 갖춘 음극을 갖는 플랫 소스의 대표적 실시예를 나타낸 도.
도 5a는 나선형 음극을 갖는 실린더형 방전 램프의 대표적 실시예의 측면도.
도 5b는 도 5a에 도시된 방전 램프의 선 A-A를 따른 단면도.
도 5c는 도 5b에 도시된 방전 램프의 선 B-B를 따른 세로부의 일부분을 도시한 도.
도 6a는 전극 간격의 국부적 단축을 갖추고, 최하부 플레이트에 배열된 전극을 갖는, 본 발명에 따른 플랫 램프의 평면도로서 그 일부를 부분적으로 노출시켜 다이어그램식으로 도시한 도.
도 6b는 도 6a의 플랫 램프의 측면도.
본 발명의 목적은 상기 단점을 제거하는 것이며 방전 베셀의 전체 볼륨에 대해 더욱 균일한 전력 분배와 특히 시간적으로 더욱 안정한 전체 방전을 갖는 방사성원을 지정하는 것이다. 본 발명의 또다른 관점은 유용한 방사선 발생 효율을 개선시키는 것이다.
이 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 특징에 의해 달성된다. 특히 본 발명의 유익한 실시예는 종속항에 개시되어 있다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 방사선원을 포함하는 조사 시스템을 지정하는 것이다. 이 목적은 본 발명에 따라 청구항 15의 특징에 의해 달성된다.
본 발명의 기본 사상은 특히 공간 방식에서 바람직한 개별 방전 시작 포인트의 생성을 위해 전기장의 다수의 국부적으로 제한된 증폭을 이용하는 것이다. 개별 방전은 이러한 국부적 전기장 증폭의 사이트에 강제되며 본질적으로 여기에 속박된다. 즉 그것들은 더 이상 바로 인접한 위치로 가기 위한 자유도를 더 이상 갖지 않는다. 결과적으로, 전체 방전 구조체는 대부분 시간적으로 안정하다. 개별 방전의 특정형태는 이 경우에 단지 보조 역할을 한다. 상기한 델타 형상 및 모래시계 형상 개별 방전은 유용한 방사선 발생의 고 효율로 인해 분명히 특별하게 적절하다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 그러한 방식의 형태로 된 개별 방전에 제한되지 않는다.
국부적 전기장 증폭의 사이트는 다음의 간단한 고려사항으로 도시된 바와 같이, 상이한 방법으로 실현될 수 있다. 간격(d)을 이루어 배열된 두 전극에 인가된 시간적으로 변하는 전압을 나타내기 위해 U(t)를 이용하면, 결과는 약 E(t) = U(t)/d인 강도를 갖는 전극 사이의 전기장이 된다. 결과적으로, 국부적 전기장 증폭(E(t;r=ri) = U(t)/d(ri))은 대응 포인트(ri)에서 전극간격(d(r))의 국부적 단축에 의해 실현될 수 있고, i = 1,2,3, .., n이고 n은 전기장 증폭의 전체 수를 나타낸다.
더욱이, 방전 공간의 전계강도(E(r))는 차단 전극의 유전층의 용량성 작용에 의해 영향을 받을 수 있다. 상세히는, 유전층의 용량성 작용은 방전공간의 전계강도(E(r))를 약화시킨다. 본 발명에 따라, 국부적 전기장 증폭(E(r=ri))은 따라서 (전체) 두께(b(ri))에서 국부적으로 제한된 감소에 의해 그리고/또는 대응 포인트(ri)에서 유전층의 상대 비유전율(ε(ri))의 증가에 의해 실현될 수 있다.
국부적 전기장 증폭의 사이트는 적어도 하나의 전극 그리고/또는 유전재에 대한 특정 설계에 의해 생성된다. 사이트의 기하학적 배치는 이 경우에 개별 방전의 특정 차원에 매칭된다. 이 경우에, "설계'라는 표현은 형태, 구조, 재료 및 공간 배치와 방향을 포함한다.
간격(Δd(ri))의 단축은 적절한 방식으로 서로에 대해 공간적으로 배열된 공간적인 형태를 이루거나 구조를 이룬 전극에 의해 달성된다. 전극구성에 대한 특정 설계는 방전 베셀의 형태 또는 대칭과 매칭된다. 더욱이, 바이폴라 전압펄스가 사용될 때, 상이한 극성의 전극이 양극 또는 음극으로서 교대로 작용함을 유의해야 하고, 따라서 이상적으로는 완전히 동일한 구성이어야 한다. 반면에, 유니폴라 전압펄스를 사용할 경우에, 음극만을 세부적으로 구조화하거나 형태화하는 것이 바람직한 데, 이는 거기에 델타형상 개별 방전 시작의 "정점"이 있기 때문이다.
서로에 대해 병렬로 배열된 두 개 이상의 본질적으로 신장된 전극은 입방형 또는 편평형인 방전 베셀에 적절하다. 전극이 방전 베셀의 일단부 또는 서로 대향한 단부에, 또는 외부 또는 내부에 배열되는 지의 여부는 본 발명에 따른 전극의 구조화에 대한 유익한 작용에 대해 전혀 중요하지 않다. 단지 중요한 것은 적어도 하나의 극성으로 된 전극(적어도 일단부에서 유전적으로 차단된 방전) 또는 두 극성으로 된 전극(두 단부에서 유전적으로 차단된 방전)이 유전층에 의해 방전으로부터 격리된다는 것이다.
적어도 하나의 극성으로 된 전극은 간격(Δd(ri))의 규정가능한 수(n)의단축을 달성할 수 있는 방식으로 카운터 전극의 방향으로 뻗는 벌지를 갖춘 베셀의 평면에서 일정 간격으로 제공되며 여기서 i = 1,2,3, ... n 이다. 정방형, 지그재그형 전극 또는 코 형태를 갖는 바 형상 전극이 적절하다.
반원형 또는 반구형 벌지가 특히 바람직한 데, 이는 이 경우엔-정방형 또는 삼각형과는 대조적으로-각각의 경우 한정된 최단 간격이 실현되어 소망하지 않는 정점 효과가 방지되기 때문이다.
각각의 전극의 벌지 또는 윤곽은 차원을 이루므로 일면으로는, 상기와 같이 차원을 이뤄 달성된 국부적 전기장 증폭(E(ri))는 간격(Δd(ri))의 단축에 대한 그들의 사이트(ri)에서만 신뢰성있게 개별 방전을 발생시키도록 충분히 높다. 반면에, 전극의 외형 또는 벌지에 의해 점유된 방전 베셀의 부분 볼륨은 개별 방전구조체 자체에 의해 이용될 수 없다. 가능한한 컴팩트한 방전 베셀 또는 효과적으로 사용된 베셀 볼륨을 생성하는 조건으로, 간격에 대한 비교적 작은 단축을 목적으로 한다. 따라서 개별 경우에 수용가능한 합의점을 찾는 것이 요구된다.
개별방전을 위한 간격(Δd(ri))의 단축과 유효 스트라이킹 거리(w)사이의 통상적인 비는 약 0.1 내지 0.4 사이의 범위이다. 유효 스트라이킹 거리(w)는 사이트(ri)에서 상이한 극성으로 된 상호 인접한 극성 사이에서, 유전체의 두께(b)만큼 감소된 각각의 간격 즉, w = d(ri) - b 이다.
나선형 전극과 하나이상의 신장된 전극의 조합은 특히 실린더형 방전 베셀에 적합하다. 나선형 전극은 바람직하게 방전베셀의 내부에서 중앙에 그리고 축주위로 배열된다. 신장된 전극 또는 전극들은 예를들어 방전 베셀의 실린더형 측면의 외벽상에 바람직하게는 실린더의 세로 축에 평행한 전극 나선의 측면으로부터 규정할 수 있는 간격으로 배열된다. 전극의 이러한 특정 윤곽 및 배열은 단축된 전극 간격으로 상호분리된 다수의 포인트를 생성한다. 핏치-즉 나선이 완전한 회전을 실행하는 범위의 거리-는 바람직하게 개별 방전의 오버래핑을 방지하기 위해 더 크거나 개별 방전의 최대 횡단 크기-델타형상의 경우에, 이것은 푸트 폭에 해당하는-만큼 크다.
특히 자외선을 위해 나선형 내부 전극을 갖는 고전력원이 이미 DE 41 40 497 A1에 개시되어 있다. 그러나 이 내부 전극은 보조 커패시터로서 작용하는 몰딩된 부분에 AC 전압원을 단지 연결시키는 역할을 할 뿐이다. 교류 전기장의 커플링은 고 비유전율을 갖는 액체 바람직하게는 탈염된 워터(ε= 81)에 의해 지지된다. 더욱이, 카운터 전극은 와이어 그리드 형태로 실현된다. 상기 개괄된 유형의 개별 방전에 국부적으로 제한되는 전기장 증폭은 이 구성으로부터 비롯되지 않는다. 따라서 결과적으로, 본 발명에 따라 대응 개별 방전을 분리하지 않으며 발생시키지 않는 것이 가능하다.
방사선원의 전극은 조사 시스템을 형성하도록 방사선원을 완성하기 위해 펄싱된 전압원의 두 극에 교대로 연결된다. 펄싱된 전압원은 WO 94/23442에 개시된 바와 같이, 펄스간 주기에 의해 인터럽트된 전압펄스를 공급한다.
본 발명의 또다른 관점은 주로 개별 방전의 오버래핑을 적어도 제한하거나 방지하는 것이다. 상세히는, 본 발명은 오버래핑의 감소와 함께 유용한 방사 효율의 증가를 나타냄을 알 수 있다. 반면에, 방전 베셀의 볼륨내에 결합되는 전력은 개별 방전을 서로 더욱 근접시키므로써 또는 그들을 오버래핑시키므로써 증가될 수 있다. 결과적으로, 각각의 경우에 전력레벨(더욱 강한 오버래핑)과 효율레벨(더욱 약한 오버래핑)간의 적절한 절충을 선택할 것이 필요하다. 필요에 따라, 이 경우엔 방사전력의 효율 또는 방사전력의 절대값에 더욱 중점을 두는, 즉 가시 방사선인 경우에 광속 또는 광 효율의 레벨에 중점을 두는 것이 가능하다.
이러한 관점에서, 개별방전의 최대 횡단 범위로 정규화된, 약 0.5 내지 1.5 범위의 간격이 적절한 것으로 증명되었다. 이 경우에, 예를들어 0.5, 1 및 1.5 인 정규화된 간격은 이웃한 부분 방전의 중심축이 부분 방전의 오버래핑 또는 분리 없는 터칭, 오버래핑에 대응하는 그들의 최대 횡단범위의 0.5, 1 및 1.5배 만큼 서로에 대해 격리된다. 분리된 부분 방전의 경우에, 즉 부분방전 사이에 방전이 없는 영역이 있을 때, 부분방전간의 상호영향은 대부분 배제된다.
본 발명은 여러 대표적인 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 원리를 설명하며, 여기서 국부적인 필드 증폭, 더욱 상세히는 방전장치(1)의 전극간격의 국부적 단축으로 펄싱되고, 유전적으로 차단된 방전의 개별방전의 특정 국부화를 설명한다. 이를 위해, 도 1은 간격(d)을 이루어 서로가 나란히 배열된 두 개의 신장된 전극(2,3)을 갖는 방전장치(1)를 통하는 종축부를 개략적으로 나타낸다. 두 개의 전극(2,3)중의 제 1 전극(2)은 두 개의 전극(2,3)사이에서 뻗는 인접하는 방전공간으로부터 유전층(4)에 의해 분리된다. 반면에, 제 2 금속 전극(3)은 코팅되지 않는다. 그러므로 이것은 일단부에서 유전적으로 차단된 방전장치이고 유니폴라 전압펄스에 의해 특히 효율적으로 동작된다. 이 경우에, 극성은 유전적으로 차단된 전극(2)이 양극으로서 작용하고 차단되지 않은 전극(3)이 음극으로서 작용하도록 선택된다.
음극(3)은 4개의 코-형상 돌출부(9-12)를 가지며 양극(2)과 대면한다. 결과적으로, 전기장의 국부적으로 제한된 증폭은 돌출부(9-12)의 지점에서 발생된다. 이들 특정한 전기장 증폭은 충분한 고전력이 있다고 가정할 때, 각각의 경우에 이들 돌출부(9-12)의 각각에서 정점으로 델타 형상 개별 방전(5-8)이 시작되는 효과를 갖는다. 돌출부(9-12)에서 개별 방전(5-8)의 정점에 대한 시작 포인트의 원치않는 이동을 적어도 제한하거나 방지하기 위해, 각각의 돌출부의 횡단범위(s) 즉, 음극(3)을 따르는 범위는 개별방전의 풋의 폭(w)에 비해 비교적 작다. 전형적으로, 횡단범위(s)는 풋의 폭(w)의 약 1/10 이다. 또다른 중요한 기준은 돌출부(9-12)의 측 범위(l) 즉, 대향 양극(2)으로의 각각의 최단 거리 방향의 범위 즉, 발명의 상세한 설명 단락에서 설명한 간격의 단축(Δd(ri))이다. 따라서 유전층(4)을 뺀 돌출부(9-12)와 양극 사이의 간격은 개별 방전(5-8)을 위한 유효 스트라이킹 거리(w)를 산출한다. 결과적으로, 측 범위(l)는 인가된 전극전압(U(t)), 개별 방전(5-8)의 신뢰성 있는 시작을 보장하는 데 충분도록 달성된 전기장 증폭(E(t)= U(t)/w)으로 크기가 정해진다. 전형적으로, 유효 스트라이킹 거리(w)에 대한 측 범위(l)의 비는 약 0.1 내지 0.4 범위에 있다.
이웃한 개별 방전(5-8)의 간격은 연관된 돌출부(9-12)의 간격에 의해 영향을 받을 수 있다. 이 개념을 설명하기 위해, 도 1에서 연속하는 돌출부(9-12)간의 거리와 연관된 개별 방전(5-8)은 상이하도록 선택된다. 더욱이, 델타 형상 개별 방전(5-8)은 등변 삼각형 형태를 갖는다. 두 개의 제 1 돌출부(9 및 10)간의 상호 간격은 정확히 두 개의 연관된 개별방전(5 및 6)의 풋 폭(f)의 1/2에 해당하고, 풋 폭(f)에 정규화된, 0.5인 간격에 해당한다. 결과적으로, 이들 두 개별방전(5 및 6)은 오버랩 영역(13)에서 서로 오버래핑한다. 제 2 및 제 3 돌출부(6 및 7)간의 상호 간격은 각각 두 개의 연관된 개별방전(6 및 7)의 전체 풋 폭(f)에 정확히 해당하며, 정규화된 간격인 1에 해당한다. 결과적으로, 이들 두 개별방전(6 및 7)은 오버래핑 없이 그리고 두 개의 연관된 개별방전(6 및 7)의 풋 영역 사이의 방전으로 부터의 자유공간 없이 직접 서로를 뒤따른다. 제 3 및 제 4 돌출부(11 및 12)간의 상호 간격은 최종적으로 각각 두 개의 연관된 개별방전(7 및 8)의 풋 폭(f)보다 크며, 1 보다 큰 정규화된 간격에 해당한다. 결과적으로, 이들 두 개별방전(7 및 8)은 풋 영역 사이의 방전으로부터 자유공간에 의해 서로로부터 분리된다.
각각의 경우에 서로에 대해 병렬로 배열된 두 개의 양극을 갖는 도 1의 방전장치의 변형은 도 2 및 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 동일한 구성 특징이 동일한 부재번호로 표현된다.
전극간격의 국부적 단축은, 예를들어 금속 와이어로부터 만곡된, 두 양극(2a, 2b)에 의한 평면에 중앙에 배열된 지그재그 또는 톱니형 음극(14)으로 도 2에서 실현된다. 음극(14)의 6개 치(15-20)는 두 양극(2a, 2b)을 하나씩 교대로 포인팅한다. 이 결과는 주어진 적절한 전력으로, 치(15-20)의 각각에서 정확하게 하나의 델타 형상 개별 방전(21,26)을 시작하게 된다. 이 경우에, 개별 방전(21,23 또는 25)은 "홀수번호로 지정된 치" 즉, 제 1 치(15) 및 각각의 다음번의 하나의 치(17 및 19)에서 시작하여 하나의 양극(2a)에서 끝난다. "짝수번호로 지정된" 치(16,18,20)에서 시작하는 개별 방전(22,24,26)은 그들 사이에 위치하거나 반대로 다른 양극(2b)의 다음 단부를 따른다. 개별 방전간의 상호 간격은 치 사이의 대응 간격에 의해 영향을 받을 수 있다. 도 2에서, 다음번의 하나의 이웃 하는 치(15,17; 17,19 또는 16,18; 및 18,20)간의 간격은 각각의 경우에 정확히 개별방전(21-26)의 풋 폭 만큼의 크기로 선택된다. 결과적으로, "홀수번호로 지정된" 그리고 "짝수번호로 지정된" 개별방전(21,23,25 또는 22,24,26)은 각각의 경우에 음극(14)의 두 측에 인접하여 서로가 바로 다음에 정렬된다.
도 1과는 대조적으로, 도 3은 단지 금속 와이어로부터 구부러진 4개 스텝(28-31)의 시퀀스가 예를들어 두 양극(2a,2b) 사이에서 중앙으로 뻗는 방식으로 음극(27)이 변경되었을 뿐이다. 스텝(28-31)은 방향이 교대로 하나의 전극(2a) 또는 다른 전극(2b)을 향하며, 이 결과 이들 스텝은 전극 간격의 국부적 간격으로서의 기능을 한다.
도 3의 방전장치는 특히 방전 베셀 내부의 비교적 저압인 가스 혼합물 또는 가스와 같은 특정 방전 조건하에서 생성될 수 있는 "커튼 형상" 방전 구조체에 적절하다. 그러므로 이러한 특정 조건하에서, 델타 형상 개별 방전은 형성되지 않는다. 그 보단, 방전(32 및 34 또는 33,35)은 각각의 경우에 정방형과 유사하며 이에따라 한편으로는 이웃 양극(2a)과 스텝(28,30) 사이에서 다른 한편으로는 이웃 양극(2b)과 스텝(29,31) 사이에서 연소한다.
일 변형예에서, 스텝 형상 음극은 추가로 유전 박층으로 코팅된다(표시되지 않음). 양 단부에서 유전적으로 차단된 장치는 이러한 방식으로 실현된다. 이렇게 하여 바이폴라 전압 펄스를 이용하는 효율적인 동작 모드도 가능하다. 이 경우에, 델타 형상 개별 방전의 정렬은 대향 방향으로 전압펄스의 극성을 교대시키므로써 연속적으로 변화[sic]한다. "모래 시계 형상"의 개별방전(도시되지 않음)의 시각적 인상은 수십 킬로헤르쯔 범위의 전형적인 반복펄스 주파수를 위해 산출된다.
더욱이, 전극간격의 국부적으로 제한된 단축에 의한 본 발명에 따른 특징을 갖는 다수의 다른 적절한 형태의 음극도 인식될 수 있다. 특히, 전극은 EP 0 363 832 A1에 개시된 바와 같이, 방전 베셀의 내벽 또는 외벽에 컨덕터 트랙의 형태로 프린팅될 수 있다. 본 발명의 유익한 작용에 필수적인 모든 것들은 국부적인 전기장 증폭을 위한 추가의 수단들이며, 상세히는 개별 방전 마다 하나의 수단이다. 또한, 평면으로 배열되는 대신에, 전극은 3차원으로 배열될 수 있다.
도 4a 및 4b는 플랫형 소스(36) 및 전력 공급장치(37)를 갖는 조사 시스템의 실시예가 부분적으로 길이방향부 및 단면이 개략적으로 도시한다. 전극 장치는 도 1에서 본 발명의 사상을 설명하기 위해 도시된 것과 유사하다. 소스(36)는 유리로 이루어 진 신장된 입방형 방전 베셀(38)을 포함한다. 방전 베셀(38)의 내부에는 약 8KPa의 충진 압력으로 크세논(Xe)이 채워져 있다. 방전 베셀(38)의 세로축상에는 전력공급 장치(37)의 네거티브 극에 연결된 제 1 전극(39)(음극)이 중앙집중식으로 배열된다. 알루미늄 포일로 이루어지고 전력공급 장치(37)의 포지티브 극에 연결된 추가의 스트립 형상 전극(41a,41b)이 각각의 경우에, 길이방향 축에 평행한 두 개의 좁은 측 표면(40a,40b)의 외벽에 배열된다. 음극(39)은 3쌍의 코 형상 돌출부(42a, 42b-44a,44b)와 함께 약 15mm인 상호 간격으로 구비되는 금속 바를 포함한다. 코 형상 돌출부(42a, 42b-44a,44b)의 각각의 쌍의 두 돌출부는 각각 대향 방향으로 및 두 양극(41a,41b)중의 하나로 지향된다. 돌출부(42a, 42b-44a,44b)는 약 2mm의 직경을 갖춘 반원 형태로 구성된다. 각각의 양극 방향의 측 범위(l)는 따라서 약 1mm이다. 이것은 약 9mm의 유효 스트라이킹 거리(w)와 함께 몫 l/w에 대해 약 0.11인 값을 산출한다. 동작 동안, 전력 공급장치(37)는 약 1 ㎲인 폭(1/2 높이에서 전체 폭)과 약 80KHz의 펄스 반복 주파수를 갖는 네거티브 전압 펄스의 시퀀스를 공급한다. 그러므로 각각의 돌출부(42a, 42b-44a,44b)에서 각각 방전베셀(37)의 내부에 하나의 델타 형상 개별방전(45a, 45b-47a,47b)을 발생시키는 것이 가능하다. 이 경우에, 각각의 개별방전은 돌출부에서 자신의 정점으로 시작하여 유전층으로서 작용하는 대향측벽(40a,40b)까지 퍼지며, 그것의 외벽에는 연관된 양극(41a,41b)이 고정된다.
방전램프(48)의 추가 실시예가 도 5a에는 측면도로서, 도 5b에는 단면도로서, 도 5c에는 부분적인 세로부가 도시되어 있다. 이 램프의 외부 형태에서, 램프는 에디슨 캡(49)을 갖춘 종래의 램프와 유사하다. 신장된 내부 전극(51)은 0.7mm 두께의 유리로 된 원형으로 실린더형 방전베셀(50) 내부의 중앙에 배열된다. 방전베셀(50)은 약 50mm의 직경을 갖는다. 방전베셀(50)의 내부는 크세논(Xe)이 173hPa의 압력으로 채워진다. 내부전극(51)은 시계방향 나선형으로서 금속 와이어로 형태를 이룬다. 나선형(51) 및 금속 와이어의 직경은 각각 1.2mm 및 10mm 이다. 핏치(h) 즉, 그 내부에서 나선형이 완전한 회전을 실행하는 거리는 15mm이다. 이 값은 델타형상 개별 방전의 풋 폭(w)과 대략 일치한다. 8cm 길이의 도전 실버 스트립 형태의 4개 외부 전극(52a-52d)은 방전베셀(50)의 외벽 나선형의 세로축에 나란하게 그리고 등거리로 부착된다.
결과적으로, 나선형 전극(51)의 외면에서 턴 당 4개의 등거리 포인트(53a-53d)가 있으며, 이것들은 대응하는 외부 전극(52a-52d)에 바로 인접한다. 델타형상 개별방전(54a-54d)의 정점은 최단 스트라이킹 거리(w)로 이들 4개 포인트에서 각각 시작하며, 외부전극(52a-52d)의 방향에서 방전베셀(50)의 내벽까지 확대한다. 최단 스트라이킹 거리의 이들 포인트는 턴으로부터 턴으로 반복되며 외부전극(52a-52d)을 따른다. 이러한 방식으로, 개별방전은 어느 정도 연소하며 상세히는 상기 램프의 길이방향 축에서 교차하는 두 평면에서 서로 분리되며, 상기 두 평면의 각각은 두 개의 대향 전극(52a,52c 및 52b,52d)을 관통한다. 더욱이 특정한 선택인 h ≈ f는 개별방전이 외부전극((52a-52d)을 따라 상호 오버래핑하지 않는다.
외부전극(52a-52d)은 외벽에 링 형태로 부착된 도전성 실버 스트립(52e)에 의해 방전베셀(50)의 캡 영역에서 전기적 도전 방식으로 서로 연결된다. 방전베셀(50)의 내벽은 형광성 코팅물질(55)로 코팅된다. 이것은 청색성분BaMgAl10O17:Eu2+, 녹색성분 LaPO4:(TB3+,Ce3+) 및 적색성분 (Gd,Y)BO3L Eu3+을 갖는 3-밴드 형광물질이다. 약 45 lm/w의 광효율은 [sic]이고 이렇게하여 각각의 경우에 37.4㎲인 오프주기 만큼 서로 분리되는, 약 1.2㎲ 펄스인 전압펄스로 펄싱된 동작을 달성한다. WO 94/23442에 개시된 마찬가지 유형의 램프와 대조적이지만, 바 전극을 갖춘다. 즉, 개별 방전의 특정 분리없이, 이것은 약 12-13%의 효율증가에 해당한다.
일 변형에서, 램프를 동작시키는 데 필요한 전압펄스를 공급하는 밸러스트(도시되지 않음)는 램프 캡(49)에 통합된다.
도 6a 및 6b는 동작시 백색광을 방사하는 플랫 형광 램프의 평면도 및 측면도를 다이어그램식으로 도시한다. 이것은 LCD(액정 디스플레이)를 위한 후면 광으로서 인식된다.
플랫 램프(56)는 유전적으로 차단된 양극(59(+)), 4개의 스트립 형상 금속 음극(58(-)) 및 정방형 표면영역을 갖춘 플랫 방전베셀(57)로 이루어 진다. 방전베셀(57)은 또한 최하부 플레이트(60), 커버 플레이트(61) 및 프레임(62)으로 이루어 진다. 최하부 플레이트(60) 및 커버 플레이트(61)는 방전베셀(57)의 내부(64)rk 블록 형태로 되도록 각각 가스 밀봉 방식으로 유리 솔더(63)에 의해 프레임(62)에 결합된다. 최하부 플레이트(60)는 방전베셀(57)이 원주 자유 에지를 갖도록 커버 플레이트(61) 보다 크다. 커버 플레이트(61)의 내벽은 방사장치에 의해 방사된 UV/UVV 방사선을 가시 백색광으로 변환시키는 인 혼합물(도면에 도시되지 않음)로 코팅된다. 이것은 청색성분 BAM (BaMgAl10O17:Eu2+), 녹색성분 LAP(LaPO4:[TB3+,Ce3+]), 및 적색성분 YOB([Y,Gd]BO3:Eu3+)을 갖는다. 커버 플레이트(61)의 관통은 단지 예시적인 목적인 역할을 하며 음극(58)과 양극(59)의 일부를 보여준다.
음극(58)과 양극(59)은 교대로 배열되며 최하부 플레이트(60)의 내벽에서 평행하다. 음극(58)과 양극(59)은 각각의 경우에 그들의 일 단부에서 뻗으며 두 측상에서 방전베셀(57)의 내부(64)로부터 외부로 통과하며 이러한 방식으로 연관된 양극 리드-쓰루 및 음극 리드-쓰루는 최하부 플레이트의 대향 측상에 배열된다. 최하부 플레이트(60)의 에지에서 병합하는 전극 스트립(58,59)은 각각의 경우에 음극측(65) 및 양극측(66) 외부 전류 컨덕터에 병합된다. 외부 전류 컨덕터(65,66)는 전기 펄스 전압원(도시되지 않음)으로의 연결을 위한 콘택트로서의 역할을 한다. 펄스 전압원의 두 극으로의 연결은 일반적으로 다음과 같이 이루어 진다. 첫째, 개별적인 양극 및 음극 전류 컨덕터는 각각의 경우에 연결 라인을 포함하여 적절한 플러그 커넥터 각각에 의해 서로 연결되다. 최종적으로, 두 개의 공통 양극 또는 음극 연결 라인은 펄스 전압원의 연관된 두 극에 연결된다.
방전베셀(57)의 내부(64)에서 양극(59)은 약 250㎛의 두께를 갖는 유리층(67)에 의해 완전히 피복된다.
코-형상, 반원형 돌출부(68)를 갖는 음극 스트립(58)은 각각의 경우에 인접 양극(59)과 마주한다. 이것들은 전기장의 국부적으로 제한된 증폭을 야기하며, 델타 형상 개별 방전이 이들의 사이트에서 독점적으로 점화되게 하며 거기에서 국부화된 방식으로 번 되어지게 한다.
돌출부(68)와 각각의 바로 인접한 양극 스트립간의 간격은 약 6 mm이다. 반원형 돌출부(68)의 반경은 약 2mm이다.
리드-쓰루를 포함하는 개별 전극(58,59) 및 외부 전류 컨덕터(65,66)는 각각의 경우에 연속 컨덕터 트랙과 유사한 구조체로서 구성된다. 구조체는 스크린-인쇄 기술에 의해 최하부 플레이트(60)에 직접 부착된다.
10KPa의 충진 압력을 갖는 크세논에 의한 가스 충진은 플랫 램프(56)의 내부(64)에 있다.
본 발명은 상기 대표적인 실시예에 제한되지 않는다. 특히, 상이한 대표적인 실시에의 개별 특징은 적절한 방식으로 서로 조합될 수 있다.
Claims (15)
- 전극(39, 41a, 41b; 51, 52a-52d; 58, 59)중 하나의 극성으로 된 전극(41a, 41b; 52a-52d; 59)이 유전재(40a, 40b; 50; 67)에 의해 방전베셀(38; 50)의 내부로부터 분리되는 상기 전극(39, 41a, 41b; 51, 52a-52d; 58, 59)을 가지고 전기적 비도전성 재료로 이루어지며 폐쇄되어 가스 충진으로 채워지고 개방되어 가스 또는 가스 혼합물이 관통하여 흐르는 적어도 부분적으로 투명한 방전베셀(38; 50)을 가지며, 유전적으로 차단된 펄싱된 방전을 발생시키는 데 적절하며, 전기장은 펄싱된 동작 동안 대향 극성의 전극사이에서 각각의 경우에 발생되는 방사선 원(36; 48; 56)에 있어서,상기 하나의 극성으로 된 전극 및/또는 유전재 구조는 펄싱된 동작 동안 하나 이상의 유전적으로 차단된 개별 방전이 상기 사이트에서만 발생되고, 사이트당 최대 하나의 개별 방전이 발생되는 방식으로 전기장의 국부적 증폭을 위한 사이트를 생성하는 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 1 항에 있어서, 전기장의 국부적 증폭을 위한 개별 사이트의 상호 간격은 개별방전이 본질적으로 오버래핑하지 않는 방식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 1 항에 있어서, 개별 방전의 최대 횡단 범위로 정규화되고, 전기장의 국부적 증폭을 위한 개별 사이트의 간격은 약 0.5 내지 1.5 사이의 범위, 바람직하게는 0.9 내지 1.3 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 전극의 구조(전기장의 국부적 증폭을 위한 사이트를 생성하는)는 반대 극성을 갖는 전극이 국부적으로 제한된 간격 단축을 갖는 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 4 항에 있어서, 국부적으로 제한된 간격 단축은 코 형상 돌출부(9-12; 42a; 42b-44a; 44b; 68)로서 실현되는 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 5 항에 있어서, 상기 돌출부는 반원형상(68) 또는 반구형상(42a; 42b-44a; 44b)을 갖는 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 방전베셀(57)은 편평형이고 전극(58,59)은 방전베셀(57)의 적어도 하나의 벽에 스트립 형상으로 부착되는 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 4 항에 있어서, 국부적으로 제한된 간격 단축은 구형파 형태를 갖는 전극(27)에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 4 항에 있어서, 국부적으로 제한된 간격 단축은 톱니형 전극(14)에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 4 항에 있어서, 국부적으로 제한된 간격 단축은 나선형 전극(51)과 적어도 하나의 신장된 카운터-전극(52a-52d)에 의해 실현되며, 카운터-전극(52a-52d)은 나선형 전극(51)의 세로축에 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 10 항에 있어서, 나선형 전극(51)의 핏치(h)는 적어도 개별 방전(54a)의 최대 횡단범위(f)에 해당하는 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 11 항에 있어서, 개별방전을 위한 스트라이킹 거리(w)와 국부적 간격단축 값(l)간의 비는 약 0.1 내지 0.4 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 1 항에 있어서, 유전재의 구조(국부적 전기장 증폭을 위한 사이트를 생성한)는 유전층 두께를 적절하게 국부적으로 제한된 부분(17)의 감소에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 제 1 항에 있어서, 유전재의 구조(국부적 전기장 증폭을 위한 사이트를 생성한)는 상대 비유전율을 적절하게 국부적으로 제한된 증가에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 방사선원.
- 전압원(37)에 연결된 전극(39, 41a, 41b)중 하나의 극성으로 된 전극(41a, 41b)이 유전재(38)에 의해 방전베셀의 내부로부터 분리되는 상기 전극(39, 41a, 41b)을 가지고 전기적 비도전성 재료로 이루어지며 폐쇄되어 가스 충진으로 채워지고 개방되어 가스 또는 가스 혼합물이 관통하여 흐르는 적어도 부분적으로 투명한 방전베셀(38)을 갖는 유전적으로 차단된 펄싱된 방전을 발생시키는 데 적절한 방전원(36)과, 서로로 부터 오프 주기 만큼 분리되는 개별 전압 펄스의 시퀀스를 공급할 수 있는 전압원(37)을 가지며, 전기장은 펄싱된 동작 동안 대향 극성의 전극사이에서 각각의 경우에 발생되는 조사 시스템에 있어서,상기 하나의 극성으로 된 전극 및/또는 유전재 구조는 전압원(37)의 동작 동안 하나 이상의 유전적으로 차단된 개별 방전이 상기 사이트에서만 발생되고, 사이트당 최대 하나의 개별 방전이 발생되는 방식으로 전기장의 국부적 증폭을 위한 사이트를 생성하는 것을 특징으로 하는 조사 시스템.
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