KR20010013785A - 고압 방전등 및 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 고압 방전등은 투광성이 기밀한 방전용기와, 텅스텐이 주성분으로 형성되고, 방전용기 내에 봉착된 전극과, 발광금속의 할로겐화물을 포함하여 방전용기내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있다. 전극의 표면은 이하와 같이 규정되어 있다. 즉, 전극표면의 중심선 평균조도(Ra)의 평균치가 0.3 ㎛ 이하이거나, 또는 전극의 표면의 ＋점 평균조도(Rz)의 평균치가 1 ㎛ 이하이거나, 또는 전극의 표면의 표면적 증가율의 평균치가 1 % 이하의 어느 하나로 규정되어 있다.

Description

고압 방전등 및 조명 장치{High-Pressure Electrical Discharge Lamp and Lighting Device}

투광성 세라믹스로 이루어지는 방전용기(이하,「투광성 세라믹스 방전용기」라고 한다)를 구비한 고압 방전등(이하,「세라믹스 방전등」이라고 한다)는 종래 부터 사용되어온 석영유리로 이루어지는 방전용기 (이하,「석영유리 방전용기」라고 한다)에 비교하여 내열성 및 내식성이 우수하기 때문에, 높은 발광 효율 및 고연색성을 실현할수 있는 동시에, 우수한 수명 특성을 갖는다.

또, 투광성 세라믹스 방전용기는 디스프로슘(dysprosium)(Dy)이나 나트륨(Na) 등의 발광금속과의 반응에 의한 실투(devitrification) 현상이 적고, 따라서, 이것에 수반하는 광속저하를 억제할 수 있기 때문에, 세라믹스 방전등은 광속 유지율에 있어서도 석영유리 방전용기를 구비한 고압 방전등(이하,「석영 유리 방전등」이라고 한다)보다 높다.

그런데, 본 발명자들은 세라믹스 방전등의 더욱 높은 광속 유지율에 관하여 조사, 연구하는 중에서, 점등100 시간내의 광속 유지율의 변화가 큰것에 주목하였다. 도 11은 시판 및 시작의 4 종류의 세라믹스 방전등의 점등시간-발광효율 특성을 나타내는 그래프이다.

도면에 있어서, 횡축은 시간(hr)을, 종축은 발광효율(1m/w)을 각각 나타낸다.

도면중 곡선 A 는 제1시판등, 곡선 B 는 제2시판등, 곡선 C는 제1시작등, 곡선 D는 제2시작등의 점등시간-발광 효율특성을 각각 나타내고 있다. 어느 세라믹스 방전등도 150W·3000K 타입이며, 투광성 세라믹스 방전용기, 전극, 봉착구조 및 방전 매체가 거의 동일한 조건으로 설계되어 있는 것이다.

도면에서 명백한 바와 같이 어느 세라믹스 방전등에 있어서도, 점등 100 시간 이내에 있어서 광속저하가 현저하다. 게다가 이 시간대의 광속 유지율 저하는 전광속 유지율의 수 10%에 달한다. 심할때에는 제작후의 에이징 중의 점등 수분간 내지 수시간중에 세라믹스 방전 용기가 흑화하여 급격한 광속 유지율의 저하가 발생하는 일 조차 있다.

도 12는 세라믹스 방전용기인 알루미나 벌브의 전 투과율과 광속 유지율과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도면에 있어서, 횡축은 알루미나 벌브의 전 투과율(%)을, 종축은 광속 유지율(%)을 각각 나타낸다.

또, 도면은 점등 100시간 까지의 세라믹스 방전등의 알루미나 벌브의 전 투과율과 광속 유지율의 변화를 플로트하여 얻은 것이다.

도면에서 명백한 바와 같이 전 투과율과 광속 유지율과의 사이에 명확한 상관이 인정되고, 광속 유지율의 저하는 세라믹스 방전 용기의 흑화에 기인한다.

그래서, 본 발명자는 흑화의 원인 물질에 관하여 분석한 결과, 주성분은 탄소라는 것을 발견하였다. 즉, 탄소가 세라믹스 방전용기의 내면으로 석출함으로써 흑화가 발생한다.

다음에, 탄소의 출처에 관하여 조사를 진행시킨바, 그 출처는 전극, 세라믹스 방전용기 및 세라믹스 봉착용 혼합물 등의 구성재료이며, 그중에서도 전극에 잔류한 탄소가 주 원인이라는 것을 발견하였다.

또한, 상기 흑화는 세라믹스 방전등 특유의 현상인가에 관하여 조사한 결과, 석영유리 방전용기에 있어서도 본질적으로는 동일한 현상이 발생하는 것을 알았다. 그러나, 동일 전극, 동일 봉입조건이더라도 석영유리 방전용기에 비교하여 세라믹스 방전용기 쪽이 흑화가 심하다.

또한 조사, 연구의 결과, 전극표면에 잔류하는 탄소 등의 불순물 농도는 전극의 표면조도(거침도)에 중요한 관계가 있다는 것을 알았다. 즉, 고압 방전등의 텅스텐을 주성분으로 하는 전극에는 선인출법(wire drawing method)에 의해 소정의 굵기로 형성한 선재가 일반적으로 많이 사용되고 있으나, 그 선 인출시에 다이마크(die mark)라고 호칭되는 일종의 흠이 생겨, 흠자국에 탄소 등의 윤활, 연마재가 다량 잔류한다.

통상, 선인출에 의해 얻어지는 텅스텐 선재는, 고온 수소처리, 진공 가열처리 더욱 필요하다면 화학적인 연마처리가 시행되고 있으나, 이런 처리에 의해 표면의 요철, 및 불순물이 충분히 제거되고 있는 지에 대하여, 상세한 검토가 행해지고 있지 않는 것이 실정이었다.

전극표면에 탄소가 잔류하여 WC 등을 형성하고 있으면, 순수한 텅스텐에 비하여 증기압은 상승하고, 융점은 저하하기 때문에 점등중의 전극물질의 비산량이 대폭적으로 증가한다.

또, 연삭하여 전극을 형성한 후에 바렐(barrel) 연마라고 호칭되는 기계 연마한 것도 일부에 사용되고 있으나, 연마재로 알루미나를 사용하기 때문에 텅스텐 선재의 표면에 알루미나가 부착하여 잔류되기 쉽다.

전극에 부착한 알루미나는 석영유리 방전 용기내에서 점등중의 고온으로 석영과 반응하여 알루미나·실리케이트를 생성하고, 방전용기에 백탁을 생기게 한다. 또한, 알루미나는 점등중 전극 표면의 텅스텐과 반응하여 텅스텐 알루미네이트를 형성한다. 텅스텐 알루미네이트가 형성되면 순수한 텅스텐에 비하여 증기압은 상승하고 융점은 저하하므로, 점등중의 전극물질의 비산량이 대폭적으로 증가한다. 또, 상기한 바와 같은 처리를 한후에, 아직 전극의 표면에 무수의 요철이 존재하면, 전극표면상의 전자 방사능, 실효적인 일함수가 전극표면의 각 부위에서 변화하기 때문에, 방전이 어른거리는 원인으로 되는 것이라고 생각된다.

본 발명자는 전극표면의 상태를 소정조건으로 설정함으로써 전극표면에 잔류하는 탄소 등의 불순물 농도 및 표면의 요철을 관리하여 전극물질의 비산 및 방전의 어른거림을 대폭적으로 개선할 수 있는 것을 발견하였다.

그런데, 고압 방전등에 있어서, 방전용기의 흑화, 백탁 또는 실투에 의한 투과율의 저하에 의해서 초래되는 광속 유지율 저하, 더나아가서는 방전의 어른거리는 현상을 개선하는 기술이 예컨대, 일본국 특공평 5-86026호 공보 등에 기재되어 있다.

그러나, 상기 종래기술은 그 나름대로의 효과를 얻을수 있다고 하나, 잔류 탄소에 의한 흑화의 근본적 대책은 아니고, 2차적 대책후 처리로서 근본적 해결책이라고는 말하기 어렵다. 따라서, 종래기술에 의한 효과의 정도 및 안정성은 충분히 만족할 수 있는 것은 아니었다.

본 발명은 투광성이 기밀한 방전용기를 구비한 고압 방전등 및 이것을 사용한 조명 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 고압 방전등의 제1실시예를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 고압 방전등의 제1실시예에 있어서의 전극의 표면의 조도(중심선 평균조도(Ra), +점 평균조도(Rz)) 및 표면적 증가율을 비교예와 함께 나타내는 그래프이다.

도 3은 본 발명의 고압 방전등의 제1실시예에 사용되고 있는 전극의 전해연마전의 전극표면의 3차원 전자현미경사진이다.

도 4는 본 발명의 고압 방전등의 제1실시예에 사용되고 있는 전극의 전해연마후의 전극표면의 3차원 전자현미경사진이다.

도 5는 본 발명의 고압 방전등에 사용되고 있는 다른 전극의 기계연마전의 전극표면의 3차원 전자현마경사진이다.

도 6은 본 발명의 고압 방전등에 사용되고 있는 상기 다른 전극을 기계연마한후의 전극표면의 3차원 전자현미경사진이다.

도 7은 본 발명의 고압 방전등의 제1실시예에 있어서의 점등 100시간 까지의 광속 유지율 및 점등 100시간에 있어서의 발광효율을 비교예의 그것과 함께 나타내는 그래프이다.

도 8은 본 발명의 고압 방전등의 제1실시예에 있어서, 전극표면의 잔류 탄소량과 점등 100시간에 있어서의 광속 유지율과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 9는 본 발명의 고압 방전등의 제2실시예를 나타내는 정면도이다.

도 10은 본 발명의 조명장치의 1 실시예에 있어서 천정 매입형 다운라이트를 나타내는 단면도이다.

도 11은 시판 및 시작의 4 종류의 세라믹스 방전등의 점등시간-발광효율 특성을 나타내는 그래프이다.

도 12는 세라믹스 방전 용기인 알루미나 벌브의 전투과율과 광속유지율과의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 전극표면의 상태를 소정조건으로 설정함으로써 전극표면에 잔류하는 탄소 등의 불순물을 적게한 고압 방전등 및 이것을 사용한 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 점등 100시간 이내에서의 급격한 광속 유지율의 저하가 방전용기의 탄소에 의한 흑화에 기인하는 것이며, 그 흑화의 주원인이 전극 표면에 잔류한 탄소라는 본 발명자에 의한 지견에 의거하여 이루어진 것이며, 점등 100시간 이내에서 광속 유지율 및 발광효율을 향상시킨 고압 방전등 및 이것을 사용한 조명 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 제1고압방전등은 투광성이 기밀한 방전 용기와, 표면의 중심선 평균 조도(Ra)의 평균치가 0.3 ㎛ 이하인 동시에 텅스텐이 주성분으로 형성되고, 방전 용기내에 봉착된 전극과, 발광 금속의 할로겐화물을 포함하여 방전 용기내에 봉입된 방전 매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

제 1 발명 및 이하의 각 발명에 있어서, 특별히 지정하지 않는 한 용어의 정의 및 기술적 의미는 다음에 의한다.

[방전용기에 관하여]

방전용기를 구성하는 재료는 투광성 세라믹스 및 석영유리의 어느것이라도 좋다.

먼저 투광성 세라믹스 방전용기에 관하여 설명한다.

「투광성 세라믹스」란 단일결정의 금속산화물 예컨대, 사파이어와, 다결정의 금속산화물 예컨대 반투명의 기밀성 알루미늄산화물(DGA), 이트륨-알루미늄-석류석(YAG) 및 이트륨산화물(YOX)와, 다결정 비산화물 예컨대, 알루미늄질화물(AlN) 과 같은 내화재료를 의미한다.

그리고, 「투광성」이란 방전에 의한 발광을 방전용기를 투과하여 외부로 도출할 수 있을 정도로 투과하면 되고, 투명 및 확산 투광성의 어느 것이라도 좋다.

투광성 세라믹스 방전용기의 경우, 일반적으로 팽출부의 양단에 한쌍의 단부 부분을 형성하여 이루어지고 팽출부내에서 방전을 일으켜서 단부부분에서 봉착한다.

방전용기를 제작하는 데는 최초부터 팽출부 및 단부 부분을 투광성 세라믹스로 일체로 성형할 수 있다. 이것과 다른 방법으로서는 원통체 및 원통체의 양단을 폐색하는 중심 구멍을 뚫은 한쌍의 단판을 각각 세라믹스재료의 가성형에 의해 형성하여 팽출부를, 또 단판의 중심구멍에 세라믹스재료 또는 서멧(cermet)재료의 가성형에 의해 형성한 가느다란 튜브를 삽입하여 단부 부분을, 각각 준비하여 이것들을 방전용기의 형상으로 조립하고나서, 이것들을 소결하여 기밀하게 일체화하여도 좋다.

방전용기의 단부 부분에서의 봉착은 뒤에서 설명하는 세라믹스 봉착용 혼합물의 시일을 통하여 급전도체의 봉착 금속부분을 기밀하게 부착시킨다. 그러나, 본 발명에서는 투광성 세라믹스 방전용기의 봉착은 세라믹스 봉착용 혼합물을 필수로 하는 것은 아니고, 적당한 수단에 의해서 봉착된다면 어떠한 봉착이라도 좋다.

다음에 석영유리 방전용기에 관하여 설명한다.

석영유리 방전용기는 투광성 세라믹스 방전용기가 사용되기 이전 부터 다용되어 온 것으로, 지금도 사용되고 있다.

석영유리 방전용기는 투광성 세라믹스 방전용기와 마찬가지로 중앙의 팽출부 및 그 양단의 한쌍의 단부 부분으로 구성되어 있는 것이 일반적이다.

그러나, 석영유리는 가열하면 연화하여 용융하므로, 일반적으로는 봉착 금속박을 사용한 단부 부분의 핀치시일에 의해서 봉착된다. 그러나, 본 발명에서는 봉착 금속박을 사용한 핀치시일은 필수적은 아니고, 적당한 수단에 의해서 봉착된다면 어떤 봉착이라도 좋다.

[전극에 관하여]

우선, 전극표면의 조도에 관하여 설명한다.

방전용기내에 봉장되는 전극은 방전용기내에 방전을 일으키는데 기능하는 것인데, 표면의 중심선 평균 조도(Ra)의 평균치가 0.3 ㎛ 이하로 규제되어 있지 않으면 안된다. 그리고, 본 발명에서는 「중심선 평균조도(Ra)」란 조도곡선으로 부터 중심선을 구하고, 중심선보다 아래에 있는 파형은 중심선을 중심으로 되집어서, 중심선과의 사이에 둘러싸인 면적의 총계를 측정길이로 나눈값을 말하고, JIS B0601에 규정되어 있으나, 실제의 측정은 이하에 의한 것으로 한다. 또, 평균치란 시료의 120 ㎛ ×90 ㎛ 의 범위 중에서 다점 측정 결과의 평균치를 말한다.

즉, 측정 장치로서 (주)에리오닉스제「전자선 3차원 조도 해석장치 ERA-8000형」을 사용하여 전극의 표면을 촬영하여 1000 배로 확대하여 해석한다.

전극의 표면은 표면조도의 측정 용이성 및 전극 물질의 비산에 대한 영향의 정도로부터 전극코일 등의 주부에 인접하는 전극 축부의 표면으로서 측정한다.

전극표면의 조도를 상기와 같이 규제하는 이유는 불순물의 부착이 적어지고, 그 때문에 일반적으로 전극 물질의 비산이 적어서 광속 유지율이 향상되는 동시에, 방전의 어른거림이 적어지기 때문이다. 이에 대하여 상기의 범위를 넘으면, 전극 물질의 비산이 많아지는 동시에 방전의 어른거림이 많아지는 경향이있다.

또한, 본 발명에 있어서는 표면 조도를 작게하는 수단은 묻지 않는다. 예컨대 화학연마에 의해 소망하는 표면조도를 얻을 수 가 있다.

그런데, 본 발명에서 전극을 텅스텐을 주성분으로 하는 것으로 한정한 이유는 텅스텐은 내열성 및 전자 방사성이 우수하기 때문에 전극재료로서 일반적으로 다용되고 있을 뿐만아니라, 텅스텐소재 및 전극을 제작하는 과정에서 WC 나 W₂C, 텅스텐알루미네이트 등의 불순물이 표면에 함유되기 쉽기 때문이다.

「텅스텐을 주성분으로 하는」이란 순수텅스텐 및 부성분을 포함하는 텅스텐이라는 것을 허용하는 의미이다. 부성분을 포함하는 텅스텐이란 예컨대, 이른바 도우프드 텅스텐, Re 첨가 텅스텐 등이다.

또한, 본 발명에 있어서는 표면 조도의 규제를 만족하는 전극은 한쌍의 전극중 적어도 한쪽이면 좋다. 그것은 적어도 절반의 효과가 얻어지기 때문이다.

다음에, 전극 구조에 관하여 설명한다.

본 발명에서 전극의 구조는 묻지 않는다. 고압 방전등의 정격 소비전력에 따라 기지의 전극 구조중에서, 적당한 것을 선택하여 사용할 수 가 있다.

본 발명의 고압 방전등은 교류 및 직류의 어느것으로나 점등하도록 구성되어 있어도 좋으므로, 전극은 교류로 작동할 경우 동일 구조로 하나, 직류로 작동할 경우, 일반적으로 양극은 온도 상승이 심하기 때문에 음극보다 방열 면적이 큰 것을 사용할 수 있다.

또한, 전극의 봉착 및 방전용기의 밀봉에 관하여 설명한다.

우선, 투광성 세라믹스 방전용기의 경우에 대하여 설명한다.

즉, 투광성 세라믹스 방전용기의 경우, 전극은 이하의 급전도체를 통하여 봉착되는 동시에 방전용기는 밀봉된다.

급전도체는 봉착 금속부분 및 봉착 금속부분의 선단에 배설된 내할로겐 화합물 부분으로 이루어진다.

봉착 금속부분은 투광성 세라믹스와 열팽창율이 가까운 니오브 등의 금속봉이 사용된다.

내할로겐 화물부분은 몰리브덴, 텅스텐 등의 금속봉이 사용된다. 그러나, 텅스텐보다 몰리브덴의 쪽이 열팽창율이 니오브나 세라믹에 가까우므로, 봉착금속 부분에 접속하는 부위에는 비교적 짧은 몰리브덴봉을 사용하고, 몰리브덴봉의 선단에 텅스텐봉을 접속할 수 가 있다.

또한, 내할로겐 화물부분의 주위에 몰리브덴 또는 텅스텐으로 이루어지는 세선을 둘러 감을 수 가 있다. 이 코일은 캐필라리 코일(capillary coil)이라고 호칭된다.

또한, 내할로겐화물의 적어도 대부분을 텅스텐봉으로 형성하고, 또한 텅스텐의 캐필라리 코일을 구비함으로써, 급전도체로부터의 불순물의 비산을 적게 하면서 봉착 금속부분 및 세라믹의 그것과의 열팽창율의 차를 흡수하여 양호한 봉착을 행할 수 가 있다.

그리하여, 텅스텐봉의 선단에 전극이 배설된다. 전극축의 기단을 내할로겐화물 부분의 텅스텐봉의 선단에 접속하거나, 해당 텅스텐봉의 선단부에 전극코일을 장착하거나, 또는 장착하지 않고 전극을 내할로겐 화물부분과 일체적으로 형성할 수 있다.

다음에, 봉착 금속부분의 일부가 방전용기의 단부 부분내에 위치하도록 삽입하여, 단부 부분에 세라믹스 봉착용 혼합물을 시여하고, 또한 가열용융시켜서, 봉착 금속 부분과 단부 부분과의 사이에 시일을 형성한다. 또한 급전 도체의 봉착성의 부분은 할로겐에 침식되기 쉬우므로, 단부 부분내에 위치하고 있는 부분을 세라믹스 봉착용 혼합물의 시일로 완전히 피복하는 것이 바람직하다.

이상의 공정을 거쳐 완성한 세라믹스 방전등에 있어서, 급전도체의 봉착 금속부분은 일부분이 방전용기의 단부 부분에서 외부로 돌출하고 있으므로, 해당부분은 발라스트수단을 통하여 전극간에 전압을 인가하여, 고압방전등을 시동하고, 전류를 도입하여 점등하기 위한 리드선으로서 기능한다.

그런데, 투광성 세라믹스 방전용기의 단부 부분과 급전도체의 내할로겐화물부분(텅스텐의 전극축 및 또는 몰리브덴봉)과의 사이에는 캐필라리라고 호칭되는 약간의 극간을 형성한다. 이 약간의 극간은 급전도체의 내할로겐화물 부분 및 방전용기의 단부 부분의 내면과의 사이에 형성되는 공소가 적어도 5㎛ 이며, 최대라도 단부 부분의 내경의 1/4의 크기로 약 200 ㎛ 이하의 공소로 형성한다. 따라서, 단부 부분을 관통하는 급전도체의 내할로겐화물 부분의 직경은 단부 부분의 내경의 적어도 1/2 로 한다.

또, 약간의 극간은 급전도체의 내할로겐화물 부분을 텅스텐 또는 몰리브덴의 봉체와, 봉체에 권선된 코일로 형성하여, 내할로겐화물 부분의 코일의 외주면과 단부 부분의 내면과의 사이에 형성할 수 도 있다.

또한, 세라믹스 방전등의 작동중 약간의 극간속에는 잉여의 할로겐화물이 액화상태로 침입하여 최냉부를 형성하나, 극간의 간격을 적당히 설정함으로써, 소망하는 최냉부 온도로 할 수 있다.

세라믹스 밀봉용 혼합물의 시일은 고압 방전등의 점등중의 고온에 충분히 견딜 수 있는 내열성을 구비하는 동시에, 열 팽창계수가 리드선의 그것과 투광성 세라믹스 방전용기의 그것과의 중간이되도록 조정하는 것으로 한다. 예컨대, Al₂O₃-SiO₂-Dy₂O₃계 또는 Al₂O₃-SiO₂-Nd₂O₃계의 세라믹스 봉착용 혼합물을 사용할 수 있다.

다음에, 석영유리 방전용기의 경우의 전극 및 방전용기의 봉착에 관하여 설명한다.

몰리브덴으로 이루어지는 봉착 금속박의 양단에 전극축 및 외부 리드선을 용접하여 전극 조립체를 준비하여, 석영유리 방전용기의 단부 부분에 전극으로부터 삽입하여 봉착 금속박을 단부 부분에 위치시켜, 단부 부분을 가열연화시키고 나서, 형을 사용하여 봉착금속박의 위로부터 핀치한다. 이것에 의해, 봉착 금속박과 핀치된 석영유리가 기밀하게 밀착하여 봉착된다. 전극축은 연화하여 축경된 단부 부분에 의해서 완만하게 지지된다.

[방전매체에 관하여]

방전매체는 발광금속의 할로겐화물을 필수로 하고, 그외에 필요에 따라 희(希)가스 및 등전압을 소정치로 하는 완충매체 등으로 이루어진다.

발광금속으로서는 임의소망으로 선택하여 사용할 수 있으나, 예컨대 나트륨(Na), 스칸듐(Sc) 및 희토류 금속을 단독 또는 복수종을 혼합하여 사용할 수 있다. 그리고 할로겐으로서는 요드(I), 브롬(Br), 염소(Cl) 및 불소(F)를 사용할 수 있다.

희가스는 주로 시동용으로서 아르곤(Ar), 크리프톤(Kr), 또는 크세논(Xe)을 사용할 수 있다. 또한 세라믹스 방전용기에 대해서는 네온을 사용할 수 도 있다.

완충매체로서는 수은 또는 수은에 대신하여 가시광역에 발광이 없던가 상대적으로 적어서 점등중의 증기압이 비교적 높은 금속 예컨대, 알루미늄(Al), 철(Fe) 등의 할로겐화물의 1종 또는 복수종을 사용할 수 있다.

[그외의 구성에 관하여]

본 발명의 고압 방전등은 단 아크형이어도 좋고, 장 아크형이어도 좋다.

단 아크형이란 방전용기내의 한쌍의 전극사이에 형성되는 전극간 거리를 작게함으로써, 아크방전을 전극에 의해서 안정시키는 이른바 전극 안정형의 것이다. 예컨대, 액정프로젝터용, 자동차의 전조등용 등에 단 아크형의 고압 방전등이 사용된다.

한편, 장 아크형이란 방전용기내의 힌쌍의 전극사이에 형성되는 전극간 거리를 방전용기의 팽출부의 내경보다 크게함으로써, 아크방전을 방전용기의 내면에서 안정시키는 이른바 관벽 안정형의 것을 말한다. 장 아크형의 고압방전등은 일반 조명 등에서 널리 사용되고 있다.

[본 발명의 작용에 관하여]

본 발명의 제1고압 방전등에 있어서는 전극의 표면의 중심선 평균 조도(Ra)의 평균치를 0.3 ㎛ 이하로 규제함으로써, 텅스텐의 선인출시에 형성된 다이 마크 (die mark)등의 흠이나 부착하여 잔류한 윤활, 연마재 등에 의한 주로 탄소 등의 불순물이 거의 제거되고, 이 때문에 방전용기의 흑화, 백탁 또는 실투에 의한 투과율의 저하가 현저하게 적어진다. 따라서 광속 유지율이 양호하게 된다.

또, 전극표면의 요철이 적어지므로, 방전의 어른거리는 현상이 본질적으로 개선된다.

본 발명의 제2고압 방전등에서는 전극은 그 표면의 중심선 평균조도(Ra)의 평균치가 0.1 ㎛ 이하이다.

본 발명은 전극의 표면의 중심선 평균 조도(Ra)의 평균치를 상기와 같이 더욱 엄격히 규제함으로써, 선인출시에 형성되는 다이 마크 등의 흠 및 흠에 부착하여 잔류한 윤활, 연마재 등의 불순물, 또는 연삭후의 바렐연마 등의 기계연마에 의해서 부착한 연마재 등의 불순물이 거의 전부 제거되고, 이 때문에 방전용기의 흑화, 백탁 또는 실투에 의한 투과율의 저하가 극히 적어진다. 따라서, 광속 유지율이 더욱 향상한다. 또, 전극표면의 요철이 한층 적어지므로, 방전의 어른거림이 현저하게 개선된다.

본 발명의 제3고압 방전등은 투광성이 기밀한 방전용기와, 표면의 +점 평균조도(Rz)의 평균치가 1 ㎛ 이하인 동시에, 텅스텐을 주성분으로서 형성되고, 방전용기내에 봉착된 전극과, 발광금속의 할로겐화물을 함유하고 방전용기내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있다.

본 발명은 전극의 표면의 조도를 +점 평균조도(Rz)의 평균치에 의해 규제하는 것이다. 그리고, +점평균조도(Rz)의 평균치를 소정범위로 규제함으로써 선인출시에 형성된 다이마크 등의 흠 및 흠에 부착하여 잔류한 불순물이 거의 제거되고 이 때문에 방전용기의 흑화, 백탁 또는 실투에 의한 투과율의 저하가 현저하게 적어진다. 따라서, 광속 유지율이 향상된다.

또, 전극표면의 요철이 적어지므로 방전의 어른거리는 현상이 본질적으로 개선된다.

이에 대하여, 상기의 범위를 초과하면 전극물질의 비산이 많아지는 동시에, 방전의 어른거림이 많아지는 경향이 있다.

그리고, 「+점 평균조도(Rz)」란 지정 면적내의 평균선에 평행한 평면중 높은 쪽부터 1 ∼5 번째의 산의 평균치와 깊은 쪽부터 1∼5 번째의 골의 평균치의 차를 구한 값을 말한다. 이 「+점 평균조도(Rz)」도 JIS BO 601에 정의되어 있다. 또, 평균치란 제1고압 방전등에 있어서 설명한 내용과 동일하다. 그러나, 그 측정은 제1고압 방전등에서 설명한 내용과 동일한 것으로 한다.

그리고, 본 발명에서는 +점 평균조도(Rz)의 평균치와 중심선 평균조도(Ra) 의 평균치는 반듯이 상관이 없다.

본 발명의 제4고압 방전등은 제3고압 방전등에 있어서 전극은 그 표면의 +점 평균조도(Rz) 의 평균치가 0.3 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 전극의 표면의 +점 평균조도(Rz)의 평균치를 상기와 같이 엄격히 규제함으로써, 선인출시에 형성되는 다이마크 등의 흠 및 흠에 부착하여 잔류한 윤활, 연마재 등의 불순물, 또는 연삭후의 바렐연마 등의 기계연마에 의해서 부착한 연마재 등의 불순물이 충분히 제거되고 이 때문에 방전용기의 흑화,백탁 또는 실투에 의한 투과율의 저하가 극히 적어진다. 따라서, 광속유 지율이 한층 향상한다. 또 전극의 표면의 요철이 한층 적어지므로 방전의 어른거림이 현저하게 개선된다.

본 발명의 제5고압 방전등은 투광성이 기밀한 방전용기와, 표면의 표면적 증가율의 평균치가 1 % 이하인 동시에 텅스텐을 주성분으로서 형성되고, 방전용기내에 부착된 전극과, 방전용기내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있다.

본 발명에서는 전극의 표면의 조도를 표면적 증가율의 평균치에 의해 규제하는 것이다. 그리고, 표면적 증가율의 평균치를 1 % 이하로 규제한 것에 의해, 텅스텐의 선인출시에 형성된 다이마크 등의 흠이나 흠에 부착하여 잔류한 윤활, 연마재 등의 불순물이 거의 제거되고, 이 때문에 방전용기의 흑화, 백탁 또는 실투에 의한 투과율의 저하가 현저하게 적어진다. 따라서 광속 유지율이 향상한다.

또, 전극표면의 요철이 적어지므로, 방전의 어른거리는 현상이 본질적으로 개선된다.

이에 대하여, 상기 범위를 넘으면, 전극물질의 비산이 많아지는 동시에 방전의 어른거림이 많아지는 경향이 있다.

그리고, 본 발명에서 「표면적 증가율」이란 측정에서 얻어진 시료의 표면적을 측정범위의 종 × 횡의 면적으로 나눈 값을 말하나, 그 측정은 제1고압 방정등의 항에서 설명한 내용과 동일한 수단에 의한 것으로 한다. 또, 평균치란 제1고압 방전등의 항에서 설명한 내용과 동일하다.

본 발명의 제6고압 방전등은 제5고압 방전 등에 있어서, 전극은 그 표면의 표면적 증가율이 0.6 % 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 전극의 표면의 표면적 증가율의 평균치를 상기와 같이 더욱 엄격히 규제함으로써, 선인출시에 형성되는 다이마크 등의 흠 및 흠에 부착하여 잔류한 윤활, 연마재 등의 불순물, 혹은 연삭후의 바렐연마 등의 기계연마에 의해서 부착한 연마재 등의 불순물이 거의 전부 제거되고, 이 때문에 방전용기의 흑화, 백탁 또는 실투에 의한 투과율의 저하가 상당히 적어진다. 따라서 광속 유지율이 한층 향상한다.

또, 전극 표면의 요철이 적어지므로, 방전의 어른거림이 현저히 개선된다.

본 발명의 제7고압 방전등은 제 1, 3, 5 또는 제6고압 방전등에 있어서, 전극은 그 표면의 중심선 평균 조도(Ra)의 평균치가 0.3 ㎛ 이하이며, 또한 ＋ 평균조도(Rz)의 평균치가 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 전극의 표면의 조도를 중심선 평균조도(Ra)의 평균치 및 +점 평균조도(Rz)의 평균치에 의해 규제하는 것이다. 그리고, 그것들을 각각 상기와 같이 규제하면, 광속 유지율 및 방전의 어른거림에 대하여 각각 단독으로 규제를 하기 보다 양호한 결과가 얻어진다.

본 발명의 제8고압 방전등은 제 1, 3, 4 또는 5고압 방전등에 있어서, 전극은 그 표면의 중심선 평균조도(Ra)의 평균치가 0.3 ㎛ 이하이며, 또한 표면적 증가율의 평균치가 1 % 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 전극의 표면의 조도를 중심선 평균조도(Ra)의 평균치 및 표면적 증가율의 평균치에 의해 규제하는 것이다. 그리고, 그것들을 각각 상기와 같이 규제하면, 광속유지율 및 방전의 어른거림에 대하여 각각 단독으로 동일한 규제를 하기 보다 양호한 결과가 얻어진다.

본 발명의 제9고압 방전등은 제 1 내지 3, 제 5 내지 8 중 어느 하나의 고압 방전등에 있어서, 전극은 그 표면의 중심선 평균조도(Ra)의 평균치가 0.1 ㎛ 이하이며, 또한 +점 평균조도(Rz)의 평균치가 0.4 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 전극의 표면의 조도를 중심선 조도(Ra)의 평균치 및 +점 평균조도(Rz)의 평균치에 의해 더 엄격히 규제하는 것이다. 그리고, 그것들을 각각 상기와 같이 규제하면 광속 유지율 및 방전의 어른거림에 대하여 각각 단독으로 동일한 규제를 하기 보다 더 양호한 결과가 얻어진다.

본 발명의 제10고압 방전등은 제 1 내지 5, 제 7 내지 9 중 어느 하나의 고압 방전등에 있어서, 전극은 그 표면의 중심선 평균조도(Ra)의 평균치가 0.1 ㎛ 이하이며, 또한 표면적 증가율의 평균치가 0.7 % 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 전극의 표면의 조도를 중심선 평균조도(Ra)의 평균치 및 표면적 증가율의 평균치에 의해 더 엄격히 규제하는 것이다. 그리고, 그것들을 각각 상기와 같이 규제하면, 광속 유지율 및 방전의 어른거림에 대하여 각각을 단독으로 동일한 규제를 하는 것 보다 더 양호한 효과가 얻어진다.

본 발명의 제1고압 방전등은 제 1 내지 10 중 어느 하나의 고압 방전등에 있어서, 전극은 전극축이 선인출 공정을 거쳐 제작되는 것을 특징으로 하고 있다.

전극축을 선 인출공정을 거쳐 제작함으로써 바렐 연마와 같은 기계 연마 공정을 거쳐 제작하는 것 보다 더 우수한 효과가 얻어진다. 그 이유는 상세하지 않지만, 기계 연마시에 연마재로서 사용되는 알루미나가 전극의 표면에 잔류하기 쉽기 때문이라고 생각된다.

그리고, 선인출공정을 거쳐 제작되었는지의 여부는 설사 선인출후에 화학연마 등에 의해서 연마한 전극이였다고 하더라도, 전극의 표면의 다이마크 흔적의 유무를 예컨대 상술한 전자선 3 차원 조도 해석장치를 사용하여 측정함으로써 용이하게 판별할 수 있다.

본 발명의 제12고압 방전등은 제 1 내지 11 중 어느 하나의 고압 방전등에 있어서, 전극은 화학연마공정을 거쳐 제작되고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

화학연마는 전극의 표면을 본 발명의 고압 방전등에 규정하는 바와 같은 표면의 조도를 실현하는데 적합한 공정이다. 화학연마에는, 황산 등의 산을 사용하여 연마하는 방법, 수산화나트륨의 5 중량% 용액 등의 알칼리를 사용하여 연마하는 방법, 전해연마 등이 있다.

또, 화학연마는 전극 전체 또는 주요부에 대하여 하면 된다. 주요부란 전극주부 및 이것에 인접하는 부위를 말한다. 왜냐하면, 전극주부 및 이것에 인접하는 부위는 점등중 방전에 노출되어 고온으로 되고, 전극물질이 비산하기 쉽기 때문이다. 이에 대하여 봉착금속박에 접속하는 부위 및 석영유리에 포지되는 부위는 상대적으로 온도가 낮기 때문에 전극물질의 비산은 적다.

그리고, 전극을 화학 연마한 경우에는 전극의 표면에 결정입계가 명확히 나타나 있으므로 용이하게 판별할 수 있다.

본 발명의 제13고압 방전등은 제1 내지 12중 어느하나의 고압 방전등에 있어서, 전극은 그표면의 직선반사율이 30% 이상인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 전극의 표면의 조도를 직선반사율에 의해 규제하는 것이다.

직선반사율은 전극과 동일 재질로 또한 동일한 표면처리를 한 판을 준비하여, 그 판을 사용하여 측정할 수 있다. 그리고, 직선 반사율이 상기의 범위이면, 전극 표면은 평활이기 때문에 전극물질의 비산이 적어져서 방전용기의 투과율의 저하가 적어지기 때문에 광속 유지율이 향상한다.

또, 전극표면의 요철이 적어지므로 방전의 어른거림은 개선된다.

또한, 직선반사율이 55% 이상으로 되면 상당히 양호한 효과가 얻어진다.

본 발명의 제14고압 방전등은 제1 내지 13 중 어느 하나의 고압 방전등에 있어서, 방전매체는 발광금속의 할로겐화물 및 발광에 실질적으로 기여하지 않을 정도의 할로겐화 주석을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 할로겐화 주석을 방전매체에 첨가함으로써, 방전용기내의 불순물이 제거되어서 한층 우수한 광속 유지율을 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 실시에 있어서, 봉입하는 할로겐화 주석은 0.1×10^-3∼2×10^-3mol/cc의 범위가 적합하다. 할로겐화 주석의 봉입량이 지나치게 많으면, 주석의 발광이 많아지고, 발광효율이 저하한다. 반대로 봉입량이 적으면 불순물 제거의 효과가 얻어지기 어렵게 된다.

본 발명의 제15고압 방전등은 투광성이 기밀한 방전용기와, 방전용기내에 봉착되는 동시에 표면에 있어서의 잔류 탄소량이 25ppm 이하의 전극과, 적어도 발광금속의 할로겐화물을 포함하며 방전용기내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있다.

방전용기는 투광성 세라믹스 방전용기 및 석영유리 방전용기의 어느것이라도 좋다.

전극은 그 표면의 잔류탁소가 25 ppm 이하이면, 어떤 구성의 것이라도 좋다. 그리고, 잔류탄소량은 사용전의 신품의 고압 방전등의 상태에 있어서의 분석치로 한다. 환언하면, 공장에서 에이징된 후의 미사용 상태의 분석치이다.

또, 전극표면의 잔류 탄소량은 탄소단체 및 WC 또는 W₂C 와 같은 탄소화합물의 형태의 탄소를 포함한다. 그리고, 전극의 표면이란 표면에서 2∼3 ㎛의 깊이 까지를 말한다.

또한, 잔류탄소량을 상기 범위로 규제하는 데는 상술한 연마외에 수소분위기중 또는 진공분위기중에서의 가열처리를 이용할 수 있다.

본 발명의 제16고압 방전등은 방전공간을 포위하는 팽출부 및 팽출부의 양단에 연통하여 배치되어 팽출부보다 내경이 작은 단부 부분을 구비한 투광성 세라믹스 방전용기와, 봉착성의 부분 및 봉착성의 부분의 선단에 기단부가 접속되고 있는 내할로겐화물 부분을 구비하고, 투광성 세라믹스 방전용기의 단부 부분내에 삽입되어서 내할로겐화물 부분과 단부 부분의 내면과의 사이에 약간의 극간을 형성하는 급전도체와, 급전도체의 내할로겐화물부분의 선단에 배설되어서 투광성 세라믹스 방전용기의 팽출부내에 위치하는 동시에 표면에 있어서의 잔류탄소량이 25 ppm 이하의 전극과, 투광성 세라믹스 방전용기의 단부 부분 및 급전도체의 봉착성의 부분의 사이를 봉착하고 있는 세라믹스 밀봉용 혼합물의 시일과, 적어도 발광 금속의 할로겐화물을 포함하며 투광성 세라믹스 방전 용기내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있다.

투광성 세라믹스 방전용기를 구비한 고압방전 등에 있어서는 점등 100 시간 이내의 광속 유지율의 저하는 투광성 세라믹스 방전용기의 흑화에 기인하고, 흑화의 주원인은 전극의 표면에 잔류하는 탄소라는 것은 이미 설명하였으나, 전극표면의 잔류탄소량을 상기와 같이 규제함으로써, 광속 유지율의 저하를 현저하게 개선할 수 있다. 전극표면의 잔류탄소량이 25 ppm 이하이면 충분히 높은 점등 100시간의 광속유지율을 얻을 수 있다.

전극표면의 잔류탄소량은 고주파 유도가열-적외선흡수법에 의해 측정하는 것으로 한다.

본 발명의 제17고압 방전등은 제15 또는 16고압 방전등에 있어서, 전극은 그 표면의 잔류탄소량이 13ppm 이하인 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 전극표면의잔류탄소량을 상기와 같이 규제함으로써, 최적의 점등 100시간의 광속 유지율을 얻을 수 있다.

본 발명의 제18고압 방전등은 제16고압 방전등에 있어서, 급전도체는 그의 내할로겐화물 부분이 텅스텐봉 및 텅스텐봉의 주위에 권장된 텅스텐선으로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 급전도체의 내할로겐화물 부분을 상기와 같이 구성함으로써, 불순물의 비산을 상대적으로 적게 하는 동시에, 열팽창율의 문제를 저감한 투광성 세라믹스 방전용기를 구비한 고압 방전등을 제공 할 수 있다.

즉, 투광성 세라믹스 방전용기를 구비한 고압 방전등의 경우에는 투광성 세라믹스 방전용기의 봉착을 위하여 예컨대, 니오브 등의 봉착 금속부분의 선단에 몰리브덴봉으로 이루어진 내할로겐화물 부분을 접합 등에 의해 구비하고, 더욱 필요에 따라 캐필라리 코일이라고 호칭되는 몰리브덴선을 내할로겐화물 부분에 권회한 급전도체를 사용한다. 그리고, 급전도체의 내할로겐화물 부분의 선단에 텅스텐으로 이루어진 전극을 접속하고, 봉착금속 부분을 방전용기의 단부 부분에 위치시켜서 세라믹스 밀봉용 혼합물의 시일을 사용하여 봉착한다. 그때 시일을 몰리브덴봉의 부분까지 연재시켜서 봉착 금속부분을 시일로 완전히 피복함으로써 할로겐화물에 의한 침식으로부터 보호하고 있다.

내할로겐화물 부분의 몰리브덴봉은 텅스텐보다 열팽창율이 작으므로 더욱 열팽율이 작은 봉착 금속부분, 세라믹스 밀봉용 혼합물의 시일 및 투광성 세라믹스와의 친숙성이 비교적 양호하나, 몰리브덴은 텅스텐에 비교하여 탄소 등의 불순물이 부착되기 쉽다는 결점이 있다.

그래서, 본 발명에서는 급전도체의 내할로겐화물 부분에 텅스텐봉을 사용하는 동시에, 또한 텅스텐봉의 주위에 텅스텐선을 권회함으로써, 텅스텐봉의 세라믹스밀봉용 혼합물의 시일 및 투광성 세라믹스 방전용기와의 열팽창율 차를 흡수하고 있다.

따라서, 본 발명에서는 급전도체로부터의 탄소 등의 불순물의 비산까지도 상대적으로 저감할 수 있기 때문에 더욱 광속 유지율이 양호하게 된다.

본 발명의 조명장치는 조명장치 본체와, 조명장치 본체에 장착되는 상기 제1 내지 18 중 어느 하나의 고압 방전등을 구비하고 있다.

본 발명은 상술한 본 발명의 고압 방전등을 광원으로 하여 어떤 목적을 위하여 이용하는 모든 장치에 적응하는 것으로서, 이것들의 장치를 포괄적으로 조명장치라고 한다. 예컨대, 각종 조명기구, 표시용 장치 및 투광장치 등이다. 조명기구로서는 옥외용 및 옥내용의 조명기구를 포함한다. 투광장치로서는 액정프로젝터, 오버헤드 프로젝터, 서치라이트, 이동용 헤드등 등에 적용할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 고압 방전등의 제1실시예를 나타내는 단면도이다.

도 1에 있어서, 1은 투광성 세라믹스 방전용기, 2는 급전도체, 3은 전극, 4는 세라믹스 밀봉용 혼합물의 시일이다.

투광성 세라믹스 방전용기(1)는 팽출부(1a) 및 한쌍의 단부 부분(1b,1b)을 구비하고 있다.

팽출부(1a)는 투광성 알루미나 세라믹스로 이루어지고, 내경 9mm, 전체길이 13mm 이다. 그리고 팽출부(1a)는 원통부(1a1)와 그의 양단면을 폐색하는 중앙구멍을 형성한 한쌍의 원반(1a2,1a2)으로 이루어진다. 이것들은 각각 따로 가성형하고나서 조립되고, 또 단부 부분(1b)의 가성형품을 조립하여 함께 소결함으로써, 기밀하게 일체화된 방전용기(1)를 형성한다.

단부 부분(1b)은 투광성 알루미나 세라믹스로 이루어지고, 내경 1mm, 길이12mm, 두께는 대략 1mm 이다. 그리고, 단부 부분 (1b)은 팽출부(1a)와 반대측의 단부가 봉착부(1b1)로서 작용하여, 후술하는 세라믹스 밀봉용 혼합물의 시일(4)에 의해 급전도체(2)의 봉착 금속부분(2a)을 봉착한다.

급전도체(2)는 봉착 금속부분 (2a) 및 내 할로겐화물부분(2b)으로 이루어진다.

봉착 금속부분(2a)은 외경 0.9mm, 단부 부분(1b)의 봉착부(1b1)로의 삽입깊이가 7mm인 니오브봉으로 이루어진다.

내할로겐화물부분(2b)은 외경 0.4mm의 텅스텐봉(2b1), 몰리브덴봉(2b2) 및 몰리브덴코일(2b3)으로 이루어지고, 봉착 금속부분(2a)의 선단에 레이저에 의해 동축에 용접되어 있다. 또한 몰리브덴코일(2b3)은 외경 0.25mm의 몰리브덴선으로 이루어지고, 선인출법에 의해 형성한 텅스텐봉(2b1) 및 몰리브덴봉(2b2)의 외주에 권장되어 있다.

전극(3)은, 외경 0.3mm의 선인출법에 의해 형성한 텅스텐선을 내할로겐화물 부분(2b)의 선단부에 권취하여 구성된다. 그리고, 전극(3)은 투광성 세라믹스 방전용기(1)에 봉착하기전에 수산화나트륨 5중량% 용액중에서 전해연마하였다.

도 2는 본 발명의 고압 방전등의 제1실시예에 있어서의 전극의 표면의 조도(중심선 평균조도(Ra), +점 평균조도(Rz)) 및 표면적 증가율을 비교예와 함께 나타내는 그래프이다.

도 2에 있어서, 횡축은 실시예 및 비교예의 전극을, 종축은 좌측이 Ra, Rz(㎛), 우측이 표면적 증가율(%)을 각각 나타낸다. 또, 사선이 들어간 막대그래프는 Ra를, 무지의 막대그래프는 Rz를, 꺾은선 그래프는 표면적 증가율을 각각 나타낸다. 그러나, 도면중 Ra, Rz의 표기는 어느것이나 평균치 나타내고 있다.

[실시예]

실시예 1 : 전해연마, 30초

실시예 2 : 마찬가지로 60초,

실시예 3 : 마찬가지로 90초

[비교예]

비교예 1 : 수소처리 (1650 ℃,10분간)

비교예 2 : 수소처리 (위와 같음) 및 진공처리(1200℃, 30분간)

설명을 바꾸어서, 도 3은 본 발명의 고압 방전등의 제1실시예에 사용되고 있는 전극의 전해연마전의 전극표면의 3차원 전자현미경사진이다. 이 경우, 중심선 평균조도(Ra)는 0.5612㎛, +점 평균조도(Rz)는 1.549㎛, 표면적 증가율은 0.04041% 이다.

도 4는 본 발명의 고압 방전등의 제1 실시예에 있어서 전극의 전해연마후의 전극표면의 3차원 전자현미경사진이다. 이 경우 중심선 평균조도(Ra)는 0.0891㎛, +점 평균조도(Rz)는 0.342㎛, 표면적 증가율은 0.001738 % 이다.

도 5는 본 발명의 고압 방전등의 제1실시예에 사용되고 있는 다른 전극을 기계연마하기 전의 전극표면의 3차원 전자 현미경사진이다. 이 경우, 중심선 평균조도(Ra)는 0.43㎛, +점 평균조도(Rz)는 1.28㎛, 표면적 증가율은 0.0303 %이다.

도 6은 본 발명의 고압 방전등의 제1 실시예에 사용되고 있는 상기 다른 전극을 기계연마한 후의 전극표면의 3차원 전자현미경 사진이다. 이 경우, 중심선 평균조도(Ra)는 0.0484 ㎛, +점 평균조도(Rz)는 0.119 ㎛, 표면적 증가율은 0.00512 % 이다.

그리고, 상기 다른 전극은 텅스텐을 연마하여 형성한 전극이다. 또, 상기 전극(S)의 전자현미경 사진의 어느것에 있어서도 연마의 전후의 촬영위치는 일치하고 있지 않다.

각 도면의 대비에서 명백한 바와 같이, 도3, 도4의 전극은 선인출법에 의해 형성된 것이므로 다이마크라고 칭하는 흠이 선인출 방향으로 형성되어 있으며, 그 흠은 전해연마한 후에도 약간 남아 있다. 이에 대하여, 도5, 도6에 표시된 바와 같이 연삭에 의해서 형성한 전극은 기계연마후라 할지라도 표면이 부정형(不定形)이다.

이와 같이 도4, 도6에 표시되는 본 발명의 전극을 사용한 고압 방전등은 매우 우수한 광속 유지율을 가지고 있다.

다음에, 세라믹스 밀봉용 혼합물의 시일(4)은 Al₂O₃-SiO₂-Dy₂O₃계의 유리 프리트(frit)를 용융 고화하여 이루어지고, 투광성 세라믹스 방전용기(1)의 단부 부분(1b)의 봉착부(1b1) 및 급전도체(2)의 봉착성의 부분(2a)의 사이를 5mm의 깊이까지 기밀하게 밀봉하고 있다. 봉착성의 부분(2a)은 세라믹스 밀봉용 혼합물의 시일(4)에 의해서 완전히 피복되어 있다.

투광성 세라믹스 방전용기(1) 내에는 방전매체로서 이하의 것이 봉입되어 있다. 즉, 발광금속의 할로겐화물로서 요드화디스프로슘(DyI₃)을 2.0mg, 요드화탈륨(TlI)을 0.8mg, 요드화나트륨(NaI)을 6.0mg, 시동기체로서 아르곤(Ar) 을 80torr, 또 완충기체로서 수은을 10mg 봉입하고 있다.

그리하여, 얻어진 고압 방전등을 도 9에 표시한 실시예와 같이 외관내에 수납하여, 150W의 등전력을 투입하여 점등하고, 점등 100시간 까지의 광속유지율 및 점등 100시간에 있어서의 발광효율을 3 종류의 비교예와 함께 구하였다.

도 7은 본 발명의 고압 방전등의 제1실시예에 있어서의 점등 100시간 까지의 광속유지율 및 점등 100시간에 있어서의 발광효율을 비교예의 그것과 함께 나타낸 그래프이다.

도면에 있어서 횡축은 각 시험등을, 종축은 좌측이 0 →100hr의 광속유지율(%)을, 우측이 100hr의 발광효율(1m/W)을 각각 나타낸다. 또, 횡축은 좌측으로부터 비교예 1, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 2 및 비교예 3이다. 또한, 막대그래프는 광속 유지율을, 꺽은선 그래프는 발광효율을 각각 나타낸다.

실시예 1은 본 발명의 제1실시예에 있어서 설명한 사양이며, 광속유지율이 98%이었다.

실시예 2는 실시예 1에 더욱이 요드화주석 0.2mg을 첨가한 것으로, 광속 유지율이 99.8%이었다.

비교예 1은 도 2에 있어서의 비교예 1이며, 광속 유지율이 82%이었다.

비교예 2는 제1시판등이며, 광속유지율이 86.6%이었다.

비교예 3은 제2시판등이며, 광속유지율이 91.8%이었다.

그리고, 비교예 2,3은 본 실시예와 거의 동일한 등 구조 및 등 사양의 것이다.

도 8은 본 발명의 고압 방전등의 제1실시예에 있어서 전극표면의 잔류탄소량과 점등 100시간에 있어서의 광속유지율과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도면에 있어서 횡축은 전극표면의 잔류탄소량(ppm)을, 종축은 광속유지율(%)을 각각 나타낸다.

도면에서 명백한 바와같이, 전극표면의 잔류탄소량과 광속유지율과의 관계는 매우 명확하며, 잔류탄소량이 적을수록 광속유지율이 높아지고, 잔류탄소량이 25 ppm 이하이면 대략 95% 이상의 광속유지율을 얻는 것이 가능하다.

또한, 상술한 실시예 1은 잔류탄소량이 13ppm 이었다.

또, 실시예 2는 마찬가지로 10 ppm 이었다.

도 9는 본 발명의 고압 방전등의 제2실시예를 나타내는 정면도이다.

도면에 있어서, 11은 발광관, 12는 지지도체, 13은 지지밴드, 14는 절연튜브, 15는 도체틀, 16은 프레아스템, 17은 외관, 18은 주둥이쇠, 19는 도선이다.

발광관(11)은 도 1에 표시한 실시예와 동일구조의 고압 방전등이다.

지지도체(12)는 발광관(11)의 도 9에 있어서 상방의 봉착금속부분(2a)에 용접되어서 발광관(11)을 지지하는 동시에 전류를 도입한다.

지지밴드(13)는 절연튜브(14)를 통하여 발광관(11)의 도 9에 있어서 하방의 봉착금속 부분(2a)을 절연적으로 지지하고 있다.

도체틀(15)은 발광관(11)의 외측에 간격을 두고 배치되고, 지지도체 (12) 및 지지밴드(13)의 양단부를 용접하여 지지하고, 상단부에는 탄성 접촉편(15a,15a)을 구비하고 있다.

프레아스템(16)은 한쌍의 내부 리드선(16a,16b)을 구비하고, 그 한쪽의 내부리드선(16a)에 도체틀(15)의 도면에 있어서 하단을 용접하여 발광관(11)을 소정의 위치에 지지하고 있다. 다른 쪽의 내부 리드선(16b)은 도선(19)을 통하여 발광관(11)의 도 9에 있어서 하방의 봉착성의 부분에 접속하고 있다.

외관(17)은 원통상의 T형 벌브로 이루어지고, 도면에 있어서 하부의 목부에 프레아스템(16)을 봉착하여 이상 설명한 각 부재를 내부에 기밀하게 수납하고 있다. 그리고, 도체틀(15)의 접촉편(15a)은 외관(17)의 선단부 근방의 내면에 탄성적으로 접초하고, 외부로부터 인가되는 충격에 대하여, 도체틀(15)을 보호하고 또한 외관(17)에 대하여 소정의 위치로 유지한다.

또, 외관(17)은 배기되어서 진공상태로 된다.

주둥이쇠(18)는 외관(17)의 목부에 고착되는 동시에 프레아스템(16)의 한쌍의 내부 리드선(16a,16b)에 전기적으로 접속되어 있다.

그리고, 20은 퍼포만스 게터이다. 또, 도시하지 않으나 외관(17)내에는 이니셜 게터를 필요에 따라 배설한다.

도 10은 본 발명의 조명장치의 1 실시예에 있어서의 천정매입 다운라이트를 나타내는 단면도이다.

도면에 있어서, 21은 고압 방전등, 22는 다운라이트 본체이다.

고압 방전등(21)은 도 9에 표시한 구조의 것과 동일 구조이다.

다운라이트 본체(22)는 기체(22a), 소켓(22b) 및 반사판(22c) 등을 구비하고 있다.

기체(22a)는 천정에 매입되기 때문에 하단에 천정 접속플랜지(23)를 구비하고 있다.

소켓(22b)은 기체(22a)에 장착되어 있다.

반사판(22c)은 기체(22a)에 지지되어 있는 동시에 고압 방전등(21)의 발광중심이 그의 대략 중심에 위치하도록 둘러싸고 있다.

Claims (19)

1. 투광성이 기밀한 방전용기와,

   표면의 중심선 평균 조도(Ra)의 평균치가 0.3 ㎛ 이하인 동시에 텅스텐이 주성분으로 형성되어, 방전용기 내에 봉착된 전극과,

   발광금속의 할로겐화물을 포함하여 방전용기 내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
2. 제1항에 있어서, 전극은 그 표면의 중심선 평균조도(Ra)의 평균치가 0.1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
3. 투광성이 기밀한 방전용기와,

   표면의 ＋점 평균조도(Rz)의 평균치가 1 ㎛ 이하인 동시에 텅스텐이 주성분으로 형성되어, 방전용기 내에 봉착된 전극과,

   발광금속의 할로겐화물을 포함하여 방전용기 내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
4. 제3항에 있어서, 전극은 그 표면의 ＋점 평균조도(Rz)의 평균치가 0.3 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
5. 투광성이 기밀한 방전용기와,

   표면의 표면적 증가율의 평균치가 1 % 이하인 동시에 텅스텐이 주성분으로 형성되고, 방전용기 내에 봉착된 전극과,

   방전용기 내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
6. 제5항에 있어서, 전극은 그 표면의 표면적 증가율의 평균치가 0.6 % 이하인 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
7. 제1항, 제3항, 제5항 또는 제6항에 있어서, 전극은 그 표면의 중심선 평균조도(Ra)의 평균치가 0.3 ㎛ 이하이며, ＋점 평균조도(Rz)의 평균치가 1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
8. 제1항, 제3항, 제4항 또는 제5 항에 있어서, 전극은 그 표면의 중심선 평균조도(Ra)의 평균치가 1 % 이하인 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
9. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 전극은 그 표면의 중심선 평균조도(Ra)의 평균치가 0.1㎛ 이하이며, +점 평균조도(Rz)의 평균치가 0.4 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
10. 제1항 내지 제5항, 제7항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 전극은 그 표면의 중심선 평균조도(Ra)의 평균치가 0.1 ㎛ 이하이며, 표면적 증가율의 평균치가 0.6 % 이하인 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
11. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서, 전극은 전극축이 선인출공정을 거쳐 제작되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
12. 제1항 내지 제11항중 어느 한 항에 잇어서, 전극은 화학연마공정을 거쳐 제작되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
13. 제1항 내지 제12항중 어느 한 항에 있어서, 전극은 그 표면의 직선 반사율이 30 % 이상인 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
14. 제1항 내지 제13항중 어느 한 항에 있어서, 방전매체는 발광금속의 할로겐화물 및 발광에 실질적으로 기여하지 않을 정도의 할로겐화 주석을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
15. 투광성이 기밀한 방전용기와,

    방전용기 내에 봉착되는 동시에 표면의 잔류탄소량이 25 ppm 이하의 전극과,

    적어도 발광금속의 할로겐화물을 포함하여 방전용기 내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
16. 방전공간을 포위하는 팽출부 및 팽출부의 양단에 연통하여 배치되어 팽출부보다 내경이 작은 단부 부분을 구비한 투광성 세라믹스 방전용기와,

    봉착성 부분 및 봉착성 부분의 선단에 기단부가 접속되어 있는 내할로겐화물 부분을 구비하고, 투광성 세라믹스 방전용기의 단부 부분내에 삽입되어서 내할로겐화물 부분과 단부 부분의 내면과의 사이에 약간의 극간을 형성하는 급전도체와,

    급전도체의 내할로겐화물 부분의 선단에 배설되어서 투광성 세라믹스 방전용기의 팽출부내에 위치하는 동시에 표면의 잔류탄소량이 25 ppm 이하의 전극과,

    투광성 세라믹스 방전용기의 단부부분과 급전도체의 봉착성 부분 사이를 봉착하고 있는 세라믹스 밀봉용 혼합물 시일과,

    적어도 발광금속의 할로겐화물을 포함하여 투광성 세라믹스 방전용기 내에 봉입된 방전 매체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 전극은 그 표면의 잔류탄소량이 13 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 고압방전등.
18. 제16항에 있어서, 급전도체는 그 내할로겐화물 부분이 텅스텐봉 및 텅스텐봉의 주위에 권장된 텅스텐선으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고압 방전등.
19. 조명장치 본체와,

    조명장치 본체에 장착되는 제1항 내지 제18항중 어느 한 항에 따른 고압 방전등을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.