KR20010072803A - 콤팩트 형광 조명용 채널 유리 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통상적인 전구 형태의 콤팩트 형광 램프(10)에 관한 것이다. 램프의 외부 및 내부 표면은 그 표면이 인광물질(21)로 코팅된 캐비티를 한정하는 엔벨롭의 전면 및 배면(17)에 의해 형성된다. 방전 또는 이온화 가스를 수신하는 캐비티 내에 위치된 적어도 두 개의 전극을 갖는 가스 방전 채널이 있다. 캐비티 내에 수납되는 안정기는 두 개의 전극에 전기적으로 연결되고, 나사형 베이스에 연결되면, 베이스는 안정기에 전기적으로 접촉된다.

Description

콤팩트 형광 조명용 채널 유리 제품{CHANNELED GLASS ARTICLE FOR COMPACT FLUORESCENT LIGHTING}

네온 조명 장치는 미국특허 제4,584,501호(콕스 등), 미국특허 제4,990,826호(콕스 등) 및 미국특허 제5,036,243호(콕스 등)에 개시되어 있다. 일반적으로, 상기 특허들은 내부로 둘러싸여진 채널이 부착된 장치를 형성하기 위해 서로 밀봉된 유리 또는 다른 유리질 판들로 구성되는 다면(multifaceted) 조명 장치를 개시한다. 상기 채널은 이 후 진공화되고(evauated) 네온 램프의 불활성 기체로 다시 채워지며(backfilled) 이후 일련의 전극 공급을 통하여 이온화된다(ionized).

일반적으로, 종래의 네온 조명 장치의 유리 성분을 형성하는 방법은 유리 상부판으로 채널 유리 하부판을 밀봉함으로써 하부 유리판에 있는 채널을 커팅하는것을 포함한다. 바람직한 채널 패턴 형태와 동일한 패턴을 나타내는 점착성 고무가 입혀진 마스크(adhesive rubberized mask)를 통하여 그라인딩(grinding), 에칭(etching) 및 분사(噴砂, sandblasting)를 포함하는 여러 가지 방법이 채널을 하부 유리판으로 커팅하는데 사용되어 왔다.

종래에 통상적으로 알려진 형광 튜브(fluorescent tube) 대신에 통상적으로 조명램프과 같은 형광 조명 엔벨롭(envelopes)을 제조하기 위한 많은 시도가 있었다. 이러한 시도들은 단지 통상적인 백열 전구 기초 캡을 가진 전구모양의 투명한 엔벨롭인 구 내부에 구부러진 튜브가 되었다. 구부러진 튜브, 즉, 표준 백열램프용 비뜰어 넣어 끼우는 것(screw-in replacements)은 매우 비효율적이고 고속 대량 생산에 제공될 수 없다.

구형 전구 형광램프을 제조하는데 채널을 밀봉하는 것을 피하기 위한 다른 시도들이 있었다. 그러나, 채널이 밀봉되지 않을 때, 근처의 방전 경로 사이의 교차 통신(cross communication)은 바람직하지 않은 결과를 발생시킬 수 있다. 짧은 경로(shortcut paths)를 취함으로써 아크(arc)를 방지하려는 시도는 거의 성공하지 못하였다. 이러한 문제점을 피하기 위해, 제시된 해결책 중 하나는 채널의 유리 하프 사이에 갭을 만들어 부수적 경로를 따라 저항을 소량 증가시키는 것이다. 이것은 아크가 채널에 따른 주 전류 경로를 따라 방전하도록 한다. 또 다른 해결책은 갭을 유리섬유 또는 유리모직으로 채우는 것이다. 어떤 범위 내의 통상의 방전 길이 경로에 대한 짧은 경로 길이의 비를 설계함으로써 교신을 방지하려는 시도가 있다. 겹쳐진 동축 관계에 있는 테이퍼된 실린더형 형태의 내부 및외부 유리 부재를 포함하는 진공화가 가능한 엔벨롭을 형성하려는 시도가 있다.

본 출원은 스테판 코치(Stephen L. Cooch)에 의해 콤팩트한 형광 조명용 채널 유리제품(Channeled Glass Article For Compact Fluorescent Lighting)으로 1998. 8. 21.에 출원된 미국 가출원 제60/097,394호의 우선권 주장을 향유한다.

본 발명은 네온 또는 형광램프과 같은 채널 유리제품에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 상기 유리제품은 통상적인 조명 전구(light bulbs)의 형상을 가질 수 있는 콤팩트 방전램프(compact discharge lamps)이다.

도 1은 콤팩트 형광램프으로서 유용한 유리 제품의 횡단면도.

도 2는 유연한 곡선의 내부 및 외부 리본으로부터 형성된 실린더형 엔벨롭 및 채널을 갖는 반구형태의 콤팩트 형광램프을 도시한 것이고, 도 2a 및 2b는 도 2의 제품을 가능하게 하는 다른 채널형태를 도시한 것.

도 3, 3a, 3b, 및 3c는 본 발명에 따라 제조된 램프 형태 및 디자인의 유연성을 도시한 것.

도 4는 본 발명의 일실시예로서, 두 하프(two halves)로부터 형성된 콤팩트 램프.

간단히 말해서, 본 발명은 그 외부 및 내부 표면이 각각 투명 엔벨롭의 전면 및 배면으로 정의되는 콤팩트 형광램프에 관한 것이다. 본 발명에 따른 램프에서 중요한 것은 엔벨롭이 통상적인 전구 형태를 갖는다는 것이다. 램프의 내부 표면은 그 벽(램프의 내부 표면)이 인광물질(phosphor)로 코팅된 캐비티(cavity)로 정의된다. 투명 엔벨롭은 유리 및 투명한 유리-세라믹 물질로 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 내부 표면은 방전 또는 이온화 가스를 받아들일 수 있는 적어도 하나의 가스 방전 채널, 및 채널과 연결되는 적어도 두 개의 전극(electrodes)을 포함한다. 바람직하게는 전극은 가스 방전 채널의 반대 단부에 위치하고 활성화될 때 아크 방전을 발생시키도록 한다. 또한, 캐비티 내에 수납된 안정기(ballast)는 전극에 전기적으로 접촉된다. 배열이 완료되면, 엔벨롭은 안정기에 전기적으로 접촉되는 비뜰어 넣어 끼우는 베이스(screw-in base)에 고정된다.

또한, 본 발명은 현존하는 형광램프에서 통상적으로 볼 수 있는 구부러진 튜브를 대신하여 형성된 끼워진 채널이 있는 곡선 표면을 제공한다. 이것은 진공 형성 및/또는 압착될 수 있는 유리시트를 완전한 채널이 있는 곡선 표면으로 형성함으로써 이루어진다. 이러한 공정은 램프 설계자가 곡선 표면의 형태, 채널 폭 및 깊이 및 채널 경로의 포괄적인 설계의 복잡한 변경을 포함하는 상당한 설계 유연성을 할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 콤팩트한 형광램프용 유리 기질은 여러 가지 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, (1) 유리 또는 유리-세라믹 기판은 반구형(dome)으로 형성된 캐비티 내에 끼워진 전자식(electronics) 및 나사형 베이스(screw base)가 있는 반구형 형태(dome shape)로 형성될 수 있고; (2) 기질(substrate)은 나사형 베이스에 연결될 수 있는 넥(neck)을 포함하는 형태로 형성될 수 있으며; 또는 (3) 기질은 안정기 및 전자식(electronics)을 둘러싸도록 결합되는 여러 가진 부분으로 제조될 수 있다. 상기 선택은 상호 배타적이지 않고 단일 램프 형태에서 여러 가지 방법이 조합될 수 있다.

본 발명에 따른 콤팩트 형광램프는 외부 표면 및 내부 표면을 갖고, 통상적인 전구 형태를 갖는다. 상기 램프는 어떠한 밀봉 물질도 본질적으로 없으며 적어도 하나의 가스 방전 채널을 갖는 단일 엔벨롭 본체를 형성하기 위하여 얇은 판으로 서로 통합한 전면 및 배면을 갖는 적어도 하나의 얇은 유리 엔벨롭으로 구성된다. 특히, 바람직한 실시예에서, 유리 엔벨롭은 1.0/㎠ 이하의 면적에 대한 압력을 나타낸다. 각 채널에는 방전 또는 이온화 가스 및 그 사이에 아크 방전을 발생시키기 위해 가스 방전 채널에 연결되어 있고 반대 단부에 위치한 적어도 두 개의 전극이 제공된다. 배열이 완료되면, 엔벨롭의 전면은 램프의 외부 표면을 형성하고 엔벨롭의 배면은 램프의 내부 표면을 형성한다. 램프의 내부 표면은 두 개의 전극에 전기적으로 접촉되는 안정기가 수납되는 램프 내의 캐비티를 한정한다. 또한 안정기에 전기적으로 접촉되는 나사형 베이스가 램프에 고착된다.

엔벨롭의 전면 및 배면은 실린더형 형태를 갖는다. 바람직한 실시예에서, 전면은 유연한 곡선 형태를 갖고, 배면은 도 2에 도시된 바와 같은 실린더형 형태를 갖는다.

엔벨롭은 원하는 형태를 갖는 단일 본체로 초기에 형성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 램프는 도 4에 도시된 바와 같은 두 개의 채널이 있는 얇은 유리 엔벨롭을 결합함으로써 형성된다. 본 실시예에서, 각 유리 엔벨롭은 안정기와 교대로 통신하는 채널과 연결되는 적어도 두 개의 전극을 갖는다.

밀봉되어 있는 동안 캐비티는 진공화되지 않고 방전 가스를 포함하지 않는다. 대신에, 방전 가스는 채널에 함유된다. 이것이 통상적인 전구 형태인 본 발명에 따른 형광램프의 상업적인 생산을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 형광램프를 형성하는 얇은 판의 엔벨롭은 미국특허출원제08/634,485호(알렌 등), 제08/851,320호(알렌 등) 및 발명의 명칭 "채널 유리 제품 및 그 방법", 발명자 스테판 알렌으로 양수인에게 공동양도된 미국가특허출원 제60/076,968호에 개시된 방법에 따라 제조될 수 있다.

상기 참조 출원에는 본 발명에 적용될 수 있는 내부적으로 둘러싸인 채널을 포함하는 유리 엔벨롭을 형성하는 방법이 설명되어 있다. 특히, 다음의 단계로 구성된 방법이 개시되어 있다: (a) 용융된 유리의 제1 또는 채널형성 리본(a first or channel-forming ribbon)을 내부 및 주위 표면에 형성된 적어도 하나의 채널형성 그루브(channel-forming groove)를 보유하는 몰드 캐비티(mold cavity)를 갖는 몰드 어셈블리(mold assembly) 표면에 전달하는 단계, 상기 채널형성 리본은 상기 몰드 캐비티 및 상기 몰드 어셈블리의 주위 표면 위에 놓임; (b) 용융된 유리의 채널형성 리본을 몰드 캐비의 윤곽에 실질적으로 맞게 하여 용융된 유리의 리본 내에 적어도 하나의 채널을 형성시키는 단계; (c) 용융된 유리의 제2 또는 밀봉 리본(a second or sealing ribbon)을 용융된 유리의 채널형성 리본의 외부표면에 전달하여 침전시키는 단계, 상기 밀봉 리본의 점도(viscosity)는 밀봉 리본 브리지(bridges)와 같으나, 새그(sag)는 채널형성 리본의 채널 표면에 접촉하지 않고, 밀봉 리본이 채널형성 리본에 접촉하는 곳에 용접밀폐(hermetic seal)를 형성하기에 아직 충분히 용융되어 있지 않으며, 이로 인해 적어도 하나의 둘러싸인 채널을 보유하는 유리 제품 내에 형성됨; 및 (d) 몰드로부터 유리 제품을 이동시키는 단계로 이루어진다. 이러한 공정으로 적어도 하나의 둘러싸인 채널을 갖는 유리 제품을 형성하기 위해 밀봉 리본이 채널형성 리본에 접촉하는 곳에 용접밀폐가 형성된다.

다른 실시예에서, 상기 밀봉 리본은 얇은 단면을 갖는 밀봉 리본을 형성하기 위해 신장된다. 신장(stretch)은 밀봉 리본 및 채널 리본 사이에 있는 용접밀폐가 얇은 단면을 갖도록 한다. 상술한 방법에 의해 형성된 유리 엔벨롭은 필수적으로 어떤 밀봉 재료도 없고 적어도 하나의 가스 방전 채널을 갖는 단일 엔벨롭 본체를 형성하기 위해 얇은 판으로 서로 통합한 전면 및 배면을 포함하며, 상기 가스방전 채널은 얇은 단면을 갖는 전면을 갖고 상기 얇은 판으로 된 유리 엔벨롭은 얇은 단면을 갖는다. 얇은 판으로 된 유리 엔벨롭은 1.0g/㎠ 이하의 면적에 대한 압력을 나타낸다. 채널형성 용융 유리 리본을 몰드 캐비티에 형성하는 것은 중력(gravity forces), 진공 작용(vacuum actuation) 또는 이들 양자의 조합에 의해 달성된다.

엔벨롭 내측으로 구부러진 튜브를 사용하는 현재 이용할 수 있는 제품과 구별되는 이점을 제공하기 위한 콤팩트 형광 조명에 사용될 수 있는 유리 제조방법을 개발하였다. 일시적 콤팩트 랩(lap)의 중요한 이점 중의 하나는 외관이 표준 백열 광원보다 더욱 좋다는 것이다. 종래에, 투명 엔벨롭 내측의 튜브를 덮는 플라스틱 커버를 둠으로써 유사한 외관을 제조하려는 시도가 있었다. 본 발명의 방법을 사용함으로써, 광출력은 투명 기질의 표면에 있고 커버를 필요로 하지 않고 따라서 표준 백열 광원의 미관을 달성할 수 있다. 본 디자인은 또한 종래의 튜브에서 가능한 것보다 보다 긴 채널 경로가 주어진 공간에서 배치될 수 있기 때문에 더욱 많은 빛을 위한 가능성을 갖는다. 더욱이, 본 디자인을 사용함으로써 콤팩트 형광램프의 전체 높이는 통상적인 전등설비를 포함하는 많은 설비에 적합하도록 감소될 수 있다.

또한, 본 발명은 본 형성방법을 사용하여 제조될 수 있는 콤팩트 형광램프의 전형적인 실시예를 설명하기 위한 도면을 참조하여 하기와 같이 설명한다.

도 1은 엔벨롭(12) 및 채널(14)를 형성하는 유리 리본(16 및 18)이 있는 유리 제품(램프)(10)의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 리본(16 및 18)의 각각의 배면(17 및 19)은 램프의 내부 표면을 형성하고 캐비티 또는 채널(14)을 한정한다. 배면(17 및 19)에 의해 형성된 램프의 내부 표면은 인광물질(phosphor)로 코팅되어 있다.

도 2는 엔클로저(enclosure)내에 수납된 안정기/전자식(도시되지 않음)을 갖는 엔클로저(23)를 형성하는 반구 형태의 엔벨롭(20), 상기 엔벨롭의 상부(24)에 연결되어 있는 하부 또는 베이스부(26), 및 램프를 설비에 고정하기 위하여 어셈블리(상부 및 하부) 아래에 겹쳐져 있는 나사형 베이스(22)로 형성된 콤팩트 형광램프를 도시하고 있다. 본 실시예에서, 안정기(전기적)는 또한 베이스부(26)에 수납될 수 있다. 도 2a 및 2b는 리본이 형성될 수 있는 다양한 형태를 도시한 횡단면도이다.

도 3는 엔벨롭(31)을 나사형 베이스(22)에 연결하기 위한 네크(neck)(30)를 포함하는 형태로 형성된 형광램프(10)을 도시한다. 전자식(도시되지 않음)은 제품(10)의 상부(32) 아래에 겹쳐져 있다. 채널(14)에 의해 형성된 경로의 형태 및 형상은 원하는 효과에 따라 변화될 수 있다. 예를 들면, 채널(14)은 도 3a에 도시된 바와 같이 S자 형태의 큰 공간을 갖도록 넓게 떨어져 있거나 또는 도 3b에 도시된 바와 같이 밀접하여 구부러져 있을 수 있다. 선택적으로, 안정기(24)가 전극(34 및 36)과 전기적 접촉을 하는 모든 경우에, 경로는 도 3c에 도시된 바와 같이 간단한 스무드한 디자인이 될 수 있다.

도 4는 두 하프(40 및 42) 내에 배열된 제품(10)이 도시되어 있다. 결합시에 하프(40 및 42)는 전자 안정기(44)를 둘러싼 후 베이스(22)에 연결된다. 각 하프(40 및 42)는 채널(14) 및 안정기(44)와 전기적으로 통신하는 한 쌍의 전극(34 및 36)을 포함한다. 안정기(44) 또한 베이스에 전기적으로 연결된다. 두 하프는 종래 알려진 기술을 사용하여 결합될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 하프(40 및 42)는 에폭시(epoxy) 또는 금속 밴드(metal bands)와 같은 열-저항 물질(heat-resistant meterials) 또는 클립(clips)에 의해 결합될 수 있다. 부품을 결합하는데 가장 적당한 물질을 결정할 때 고려되어야 하는 것 중 하나는 램프 캐비티 내에 있는 전자식 및 안정기에 손상을 줄 수 있는 공정상의 과도한 열의 발생을 피하는 것이다. 이것을 염두에 두고, 낮은 온도의 유리 프릿(frits)이 부품을 결합하는데 사용될 수 있다. 도 4는 두 하프로 조립된 엔벨롭을 도시하고 있으나, 이와 유사한 기술이 여러 부품으로 엔벨롭을 조립하는데 사용될 수 있다.

상술한 투명 엔벨롭은 유리 및/또는 유리-세라믹 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 바람직하게는 엔벨롭은 우수한 열적 기계적 특성(즉, 우수한 열팽창 계수, 및 충돌 저항을 갖는)을 나타내는 경화 유리(hard glass)이다. 본 발명에 유용한 유리 물질은 소다라임 실리케이트(soda-lime silicates), 알루미노실리케이트(aluminosilicates),보로알루미노실리케이트(boroaluminosilicates) 등을 포함한다. 예를 들면, 유리 엔벨롭은 뉴욕, 코닝, 코닝 인코포레이티등서 이용할 수 있는 코닝 코드 7251로 제조될 수 있다.

본 발명의 설명된 실시예는가본 발명의 전부를 나타내기 위한 의도가 아님을 이해할 것이다. 상술한 실시예에 더하여, 본 발명분야의 기술자에 의하여 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 많은 변경 및 변화가 있을 수 있다.

Claims (9)

1. 외부 및 내부 표면을 갖는 콤팩트 형광 램프에 있어서,

   상기 램프는 전면 및 배면을 갖는 엔벨롭을 포함하고, 통상적인 전구 형태를 갖는 것을 특징으로 하며, 상기 엔벨롭의 전면은 램프의 외부 표면을 형성하고 엔벨롭의 배면은 램프의 내부 표면을 형성하고, 상기 램프의 내부 표면은 캐비티로 한정되며, 상기 내부표면은 또한 인광물질 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 콤팩트 형광 램프.
2. 제1항에 있어서, 상기 내부 표면은 이온화 가스를 수신할 수 있는 적어도 하나의 가스 방전 채널, 및 상기 채널에 연결되는 적어도 두 개의 전극을 포함하고, 상기 전극은 상기 가스 방전 채널의 반대 단부에 위치되는 것을 특징으로 하는 콤팩트 형광 램프.
3. 제1항에 있어서, 상기 캐비티에 수납된 안정기를 더 포함하며, 상기 안정기는 상기 전극과 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 콤팩트 형광 램프.
4. 제3항에 있어서, 상기 엔벨롭에 고정되는 나사형 베이스를 더 포함하며, 상기 베이스는 상기 안정기에 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 콤팩트 형광 램프.
5. 제1항에 있어서, 상기 엔벨롭의 전면 및 배면은 실리더형 형상을 한정하는 것을 특징으로 하는 콤팩트 형광 램프.
6. 제1항에 있어서, 상기 전면은 배면이 실리더형 형상일 때 스무스한 곡선 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 콤팩트 형광 램프.
7. 제1항에 있어서, 상기 엔벨롭은 단일 유리 엔벨롭을 형성하기 위하여 적어도 두 개의 유리 부품으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콤팩트 형광 램프.
8. 제1항에 있어서, 상기 엔벨롭은 보로실리케이트, 알루미노실리케이트, 보로알루미노실리케이트 및 소다라임 실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 유리 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 콤팩트 형광 램프.
9. 제1항에 있어서, 상기 이온화 가스는 수은, 크세논, 크립톤, 아르곤, 네온, 헬륨 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 콤팩트 형광 램프.