KR20010080030A - 가스 방전 램프 및 그 제작 방법 - Google Patents

Abstract

가스 방전 램프는 예를 들면 베이스 플레이트, 전면 플레이트(2) 및 프레임(3)으로 이루어진 방전관을 포함하며, 상기 가스 방전 개구내로 상기 폐쇄 부재(6)를 도입하고 후속적으로 상기 폐쇄 부재를 용융시킴으로써 기밀 방식으로 가스 방전 개구를 폐쇄하는 하나 이상의 폐쇄 부재(6)을 포함한다. 폐쇄 부재(6)는 상기 방전관의 나머지보다 낮은 용융점을 가지는 소결 유리로 이루어진다. 상기 폐쇄 부재(6)와 상기 방전관(2)의 인접벽 사이의 부가적인 연결 부재가 필요하지 않다.

Description

가스 방전 램프 및 그 제작 방법{GAS DISCHARGE LAMP AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}

더욱이, 바람직한 개선점에서 본 발명은 평형 라디에이터 램프(flat radiator lamps) 및 그 제작에 관한 것으로, 특히 유전적으로 방해되는 방전에 관한 것이다. 가스 방전 램프의 기술, 특히 유전적으로 방해되는 방전을 위한 가스 방전 램프, 차례로, 특히 평형 라디에이터 가스 방전 램프는 본 명세서에서 종래 기술로서 추정된다. 게다가, 참고문헌은 본원과 동일한 출원인의 독일 특허 출원 197 11 890.9호로서, 그 공개 내용은 유전적으로 방해되는 방전을 위한 평형 라디에이터 가스 방전 램프에 관한 것으로, 본 명세서에 참고문헌으로 첨부되어 있다.

더욱이, 본 발명은 선형 방전 램프(linear discharge lamps)에 관한 것인데, 특히 유전적으로 방해되는 방전에 대한 것이다. 참고문헌은 WO98/49712호에 관련되는데, 그 공개 내용은 유전적으로 방해되는 방전을 위한 선형 방전 램프의 램프 기술에 관한 것으로, 본 명세서에 참고문헌으로 첨부되어 있다. 상기 서류에서, 적어도 하나의 스트립형 내부 전극을 구비한 선형 통공 방전 램프(linear aperture discharge lamp)가 공개된다. 램프의 관형 방전관의 단부는 글래스 솔더(glass solder)에 의하여 방전관의 내벽의 일 부분으로 용융되는 스토퍼에 의하여 기밀방식으로 폐쇄된다. 스트립형 내부 전극은 공급 리드로서 글래스 솔더를 통하여 외부로 가이드된다. 글래스 솔더층이 기밀 연결수단으로서 스토퍼와 관벽 사이에 요구된다는 단점이 있다.

본 발명은 가스 방전 램프 및 그 제작 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 유전적으로 방전이 방해되도록 설계되는 가스 방전 램프에 관한 것으로, 따라서 이러한 가스 방전 램프의 경우, 적어도 하나의 극성의 전극(들)(유전적으로 방해되는 전극; dielectrically impeded electrode)이 램프의 방전관(discharge vessel)의 방전 용적으로부터 유전층에 의하여 분리된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 폐쇄 전의 평형 라디에이터 방전관을 도시한 단면도이며,

도 2는 폐쇄된 충전 개구를 도시한, 도 1에 관련된 상세도이며,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따라, 폐쇄 전의 도 1에 관련된 선택적인 충전 개구의 상세도이며,

도 4는 폐쇄후 도 3의 실시예를 도시한 도면이며,

도 5는 본 발명에 따른 방법에 대한 제작 라인의 개략도이다.

본 발명의 목적은 방전관이 상대적으로 간단한 기밀 방식으로 폐쇄될 수 있는 가스 방전 램프를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따라 방전관을 가지는 가스 방전 램프에 의하여 달성되고 방전관이 방전관 개구로 조립되고 용융되어 기밀 방식으로 방전관 개구를 폐쇄하는 하나 이상의 폐쇄 부재를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가스 방전 램프의 바람직한 개선점은 종속항에 개시되어 있다.

가스 방전 램프에 대한 본 발명에 따른 제작 방법은 방법 청구항에 개시된다.

또한 제작 방법의 바람직한 특징은 방법 청구항의 종속항에 개시되어 있다.

본 발명의 기본적인 사상은 상기 각 방전관 개구내로 조립되는 폐쇄 부재를용융함으로써 방전 램프의 방전관의 하나 이상의 개구를 폐쇄하는 것이다. 이러한 방식에서는 폐쇄 부재와 방전관 개구의 벽 사이에, 예를 들면, 종래 기술에서의 글래스 솔더층과 같은 부가적인 연결 수단이 없어도 된다.

가열의 결과로서, 폐쇄 부재의 재료를 연화(softening)시켜 연결을 단단하게 하며, 적절하다면, 방전관 개구의 벽으로 형태를 정합시킨다. 일반적으로, 용어 용융(fusing)은 단어의 실제적인 의미에서 액체 상태로의 변화를 반드시 의미하는 것은 아니다. 차라리, 용융은 우선적으로 방전관 개구에 인접한 관 벽으로 직접 연화된 재료를 적절하게 부착시키며, 필요하다면, 관벽에 형상이 정합되도록 한다. 전형적으로, 용융시 10⁶dpa s[데시파스칼 세컨즈(decipascal seconds)] 또는 그 보다 작은 크기 정도의 폐쇄 부재의 점성을 목표로 한다.

용융할 때 폐쇄 부재가 램프를 손상시키지 않도록 하기 위하여, 즉 특히 방전관에서, 전극, 적절하다면 유전층과 같은 기능적 층, 형광성 재료 등의 다수의 부품을 결합할 때, 폐쇄 부재 재료의 연화 온도(softening temperature)가 사용되는 나머지 재료, 특히 방전관의 연화 온도보다 낮도록 선택된다. 특히, 폐쇄 부재의 연화 온도는 상대적으로 낮아, 용융에 대한 통상적인 온도는 약 350℃와 600℃ 사이의 범위내, 예를 들면 400℃가 되도록 한다. 우선, 상대적으로 높은 온도에서 발생하고 방전관의 재료로부터의 탈가스가 억제되거나 적어도 상대적으로 적게 유지된다. 더욱이, 방전관의 열 부하는 상대적으로 적으며 그 결과로서 재료에서의 긴장 또는 열 변화에 의한 기계적인 손상은 실제적으로 피할 수 있다. 통상적으로, 용융 온도에서, 예를 들면 실질적으로 연화 온도보다 더 높은 520℃로 폐쇄 부재의 점성은 방전관의 점성보다 적어도 1/100, 바람직하게는 적어도 1/1000 작다.

상기 각각의 폐쇄 부재는 예비 성형된 세미 가공 제품으로서, 예를 들면 소결된 유리(sintered glass)로부터 제작된 성형 부품이며, 소결된 유리는 예를 들면, 납 붕규산염(Pb-Si-B-O), 비스무트 붕규산염 유리(Bi-Si-B-O), 아연 붕규산염 유리(Zn-Si-B-O), 아연 비스무트 붕규산염 유리(Zn-Bi-Si-B-O) 또는 인산 유리(SnO-ZnO-P₂O₅)이다. 방전관은 대조적으로 이러한 목적을 위하여 소다 석회 규산염 유리와 같은 통상적인 유리로 이루어 진다.

폐쇄 부재를 용융함으로써 본 발명에 따라 폐쇄된 이 같은 개구는 충전후 폐쇄되어야 하는 배출 및 충전을 위한 충전 개구일 수 있다. 이 경우, 폐쇄 부재는 예를 들면 스토퍼의 형태를 가질 수 있는데, 이러한 스토퍼는 충전후 충전 개구내로 삽입되어 후속적으로 용융된 후 기밀 방식으로 충전 개구를 폐쇄한다. 그러나, 여기서 실제적인 충전 개구로서 기능하는 보어(bore)를 구비한 칼라(collar) 타입의 두꺼운 엣지를 구비한 슬리브도 폐쇄 부재로서 적절하다. 이러한 변형은 폐쇄 부재가 충전전에 방전관의 개구내로 이미 삽입될 수 있는 장점을 가진다. 충전후, 폐쇄 부재는 더 용융되는 것만이 필요하며 이에 의하여 개구는 기밀 방식으로 폐쇄된다.

더욱이, 그러나, 개구는 예를 들면 전기 리드 관통부(electrical lead-through)가 통과하며 전기 리드 관통부를 밀폐시키기 위하여 단단하게 폐쇄되는 개구일 수 있다. 또한 이러한 경우 개구의 두꺼운 엣지로서 용융되는 폐쇄 부재를 제공하는 것이 바람직하다. 연화될 때, 유리는 그때 개구의 모든 측면으로부터 균일하게 개구를 폐쇄할 수 있다. 개구가 충전 개구인 경우, 개구의 직경은 예를 드면 1 내지 5 mm 일 수 있다.

도입부에서 전술한 바와 같이, 본 발명은 평형 라디에이터 방전관을 설명한다. 평형 라디에이터 방전관은 베이스 플레이트와 전면 플레이트상에 장착될 수 있으며 프레임은 두 개의 플레이트에 연결된다. 충전 개구의 바람직한 배치는 이 경우 프레임에 위치할 수 있으며, 광선의 방출이 특히 적은 정도로 손상된다. 또한 이것은 특히 전기 리드 관통부를 고정한다. 그러나, 베이스 플레이트 또는 상부 플레이트에서의 배치가 또한 가능하며, 광선의 방출 및 방전 전극의 경로를 방해하지 않도록 엣지 영역에 기술적으로 수용하는 것이 바람직하다.

선형 방전 램프는 또한 충전 개구의 특별히 선호하는 배치의 문제점에 의하여 영향을 적게 받는데, 이는 방전관이 우선적으로 방전관의 양단부에 하나의 개구를 가지기 때문이며, 각각의 개구는 충전하기에 적절하고 양단부는 예를 들면 본 발명에 따른 폐쇄 부재에 의하여 폐쇄된다.

폐쇄 부재를 용융하기 위한 가열은 열 방사에 의하여 노(furnace)에서 또는 IR 라디에이터에 의하여, 예를 들면 또는 불꽃에 의하여 임의의 경우 실현될 수 있다.

이 같은 방법에 대한 적절한 장치에 대하여, 본 발명은 제어하에서 상승되는 온도와 관련하여 동시에 배출 및 충전의 목적을 위한 진공로(vacuum furnace)에서상기 방법의 실행을 설명한다.

본 발명은 다수의 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 후술되고, 이 경우에 공개되는 특징은 개별적으로 본 발며에 필수적으로 될 수 있거나 설명되지는 않았지만 조합으로 본 발명에 필수적으로 될 수 있다.

도 1 내지 도 5에 도시된 본 발명의 두 개의 실시예에서, 방전관의 충전 개구는 용융되는 유리 폐쇄 부재에 의하여 폐쇄된다. 제 1 실시예에 따라, 폐쇄 부재는 플레이트들중 하나에 배치될 수 있으며, 제 2 실시예에 따라, 폐쇄 부재는 평형 라디에이터 방전관의 프레임에 배치될 수 있다.

도 1은 평형 라디에이터 방전관의 단면도이다. 이 경우, 도면부호 1은 베이스 플레이트를 표시하고, 도면부호 2는 전면 플레이트이며, 도면부호 3은 두 개의 플레이트를 연결하는 프레임을 표시한다. 이러한 부품은 소다 석회 규산염 유리로이루어지며 4로서 표시된 글래스 솔더 층을 경유하여 전술된 연결 방법 단계로 서로 연결된다. 결론적으로 방전관은 거의 직사각형 단면 및 직사각형 평면(도시안됨)을 가진다. 이것은 평형 디스플레이 스크린(flat display screen)의 백 라이팅(back lighting), 또는 그 밖의 일반적인 라이팅을 위하여 유전적으로 방해되는 방전을 하는 평형 라디에이터를 생산하는 기능을 한다. 결론적으로, 전극 스트립은 프레임(3)에 의하여 한정되는 영역 내부의 도면의 상부에 위치되는 베이스 플레이트(1)의 측면에 찍히고 전극의 일 부분은 유전층으로 덮힌다. 이러한 상세함은 여기서 더 이익이 없으므로 도시하지 않았다. 참고문헌은 이미 인용된 출원번호 제 197 11 890.0호에서 공개된 내용이다.

임의의 경우, 베이스 플레이트(1)상의 전극 스트립의 존재는 전면 플레이트(2)의 충전 개구(5)의 배치에 대한 이유이다. 이 경우, 도 1의 충전 개구(5)는 단순함을 위하여 반드시 중앙에 위치하지만, 구체적인 일 실시예에서, 이미 설명된 이유를 위해 엣지 위치에 주어진다.

두꺼운 칼라의 형태인 유리 슬리브(6)는 충전 개구(5)내로 폐쇄 부재로서 삽입된다. 폐쇄 부재(6)는 상대적으로 낮은 용융점의 소결 유리(low-melting sintered glass)로 이루어지며, 예를 들면 납 붕규산염(Pb-Si-B-O)으로 이루어진다. 이러한 폐쇄 부재(6)는 가열 단계에서 약 400℃의 온도로 가열되며, 그 결과로서 폐쇄 부재는 10⁶dpa s 아래의 점성으로 연화되고, 표면 장력에 의하여 방울(drop)로서 충전 개구(5)내로 유입된다. 냉각후, 충전 개구(5)는 도 2에 도시된 방법으로 밀봉되고, 폐쇄 부재(6)의 연화를 위하여 요구된 상대적으로 약한 가열은 방전관의 나머지 부분을 손상시키지 않는다. 충전 개구를 폐쇄하는 폐쇄 부재(6)에는 전면 플레이트(2)의 나머지에 비하여 약한 요동이 발생되는 것이 도면에 표시된다. 이미 언급된 벽 근처의 배치는 이러한 이유때문에 바람직하게 된다.

이에 대한 일 실시예가 도 3 및 도 4에 도시되는데, 충전 개구(5')의 폐쇄되지 않은 상태가 도 3에 도시되며, 도 4에 폐쇄된 상태가 도시된다. 도 3에 따라, 충전 개구(5')는 프레임(3')에 제공되며 따라서 프레임(3')이 구멍을 가진다. 도 1에 관련된 상기 설명에 대응하는 칼라 슬리브(6')는 도 1에 도시된 방식에 유사한 방식으로 충전 개구(5')내로 삽입된다.

폐쇄 부재(6')의 연화 포인트(softening point)까지의 가열 단계후, 충전 개구(5')는 도 4에 도시된 바와 같이 용융된 폐쇄 부재(6')에 의하여 폐쇄된다. 이러한 변형은 가스 방전 램프의 광선 방출 특성의 가장 적은 가능한 손상의 장점을 제공한다.

도 5에 따라, 본 발명에 따른 제작 방법의 부분은 3개의 스테이션(7,8,9)으로 구성된 도시된 제작 라인에서 수행된다. 도 5의 좌측에 도시된 화살표로부터 명백한 바와 같이, 베이스 플레이트(1), 전면 플레이트(2), 프레임(3) 및 폐쇄 부재(6)로부터 조립되고 글래스 솔더(4)로 적절한 포인트에서 제공된 구조물은 이러한 세미 가공된 제품을 조립하기 위한 연속로(continuous furnace)인 제 1 스테이션(7)으로 통과한다. 이러한 방전관은 240℃와 520℃ 사이의 온도로 가열함으로써 제 1 스테이션에서 조립된다. 이 경우, 연속로에 보호 대기(protective gasatmosphere)가 존재한다. 상승된 온도에서 돌출되는 오염물, 특히 글래스 솔더(4)로부터 돌출되는 바인더(binder)는 철저한 퍼징(purging)에 의하여 배출된다.

연속로(7)에서의 온도는 글래스 솔더(4)가 거의 10⁶dpa s 아래의 결합 솔더의 점성에서 연화되고 조립되어지는 부품을 연결한다. 520℃의 온도는 이러한 목적을 위하여 통상적으로 요구된다. 보호 대기는 상승된 온도에서 방전관의 형광성 재료(도시안됨)의 산화를 반드시 방지하기 위한 기능을 한다. 스테이션(7)에서 진공로(vacuum furnace; 실질적으로 더 복잡하고 따라서 더 고가임)에 대한 요구가 없다.

조립 및 10¹⁰dpa s 이상의 글래스 솔더(4)의 점성으로 온도를 냉각한 후, 방전관은 제 2 스테이션(8)을 통과하고, 폐쇄 부재(6)는 도 1 및 도 3에 도시된 상태에 여전히 대응한다. 그러므로, 방전관의 내부는 충전 개구(5)상에서 여전히 개방되어 있다. 결론적으로, 펌핑은 충전 개구(5)를 통하여 진공로(8)에서 수행되고, 방전관은 추가적인 흡수 공정을 지지하기 위하여 요구되고 폐쇄 부재(6)의 후속되는 용융에 대하여 적절한 250℃ 내지 300℃의 상승된 온도에서 유지된다.

폐쇄 부재는 진공로(8)에서 선택적으로 적용되지 않을 수 있다.

충분한 펌핑후, 가스 방전 램프의 소정의 가스 충전에 대응하는 대기는 진공로(8)에서 생성되며, 충전 개구(5)를 통하여 방전관으로 스며든다.

폐쇄 부재(6)를 포함하는 램프는 약 400℃의 온도로 가열되고, 그 결과로서 상기 부재는 용융되어 표면 장력에 의하여 방울로서 충전 개구(5)내로 유입된다.그후, 램프 또는 폐쇄 부재(6)는 냉각되어 도 2 및 도 4에 도시된 형상으로 경화되며, 방전관에서 둘러싸인 충전된 가스를 폐쇄한다.

그때 폐쇄된 방전관은 부가적인 연속로인 제 3 스테이션(9)으로 통과하고, 연속로(9) 내부에서 한정된 온도 프로파일에 대응하는 노 온도의 한정된 제어 또는 통로를 따른 램프의 이동에 의하여 약 50℃로 냉각된다. 도 5의 우측에 도시된 화살표에 따라, 가공된 방전관은 그후 추출될 수 있다. 전술한 바와 같이, 방전관은 전극 스트립 및 (이미 인용된 출원 197 11 890.9에 비교하여) 동일한 리드 관통부가 이미 제공된 방전관이기 때문에, 가스 방전 램프가 마무리된다.

비록 본 발명은 평형 라디에이터에 대하여 더욱 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 유용한 효과는 다른 관 형상, 특히 이미 언급한 선형 방전 램프, 예를 들면 사무 자동화 및 자동차 공학용 통공 램프의 경우에 유지된다.

이미 언급한 바와 같이, 더욱이 폐쇄 부재가 램프가 충전이 된 후 방전관 개구내로 삽입되며, 그때 용융된다. 물론, 이러한 변형에서, 폐쇄 부재는 자체의 충전 개구를 가지는 것이 더 이상 요구되지 않지만, 예를 들면 용융된 후 기밀 방식으로 방전관 개구를 폐쇄하는 스토퍼의 타입으로서 설계될 수 있다.

Claims (15)

1. 방전관을 가지는 가스 방전 램프에 있어서,

   상기 방전관은 하나 이상의 폐쇄 부재(6, 6')를 가지며, 상기 각각의 폐쇄 부재(6, 6')가 상기 방전관 개구(5, 5')내로 삽입되고 후속적으로 용융되어 상기 각각의 폐쇄 부재(6, 6')가 연결 수단 없이 기밀 방식으로 방전관 개구(5, 5')를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 가스 방전 램프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폐쇄 부재(6, 6')는 상기 방전관의 나머지 부재(1 내지 3)에 비하여 낮은 용융점을 가진 재료로 이루어지는 가스 방전 램프.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 낮은 용융점의 재료(6, 6')는 소결 유리 또는 글래스 솔더인 가스 방전 램프.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 낮은 용융점의 재료(6, 6')는 Pb-Si-B-O, Bi-Si-B-O, Zn-Si-B-O, Zn-Bi-Si-B-O, SnO-ZnO-P₂O₅의 혼합물중 하나 이상으로 이루어지는 가스 방전 램프.
5. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 램프는 유전적으로 방해되는 방전에 의한 작동에 적절하며, 이러한 목적을 위하여 하나 이상의 유전적으로 방해되는 전극을 가지는 가스 방전 램프.
6. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전관은 평형 라디에이터 방전관이며, 베이스 플레이트(1), 프레임(3, 3') 및 전면 플레이트(2)를 가지며, 상기 폐쇄 부재가 프레임(3, 3') 또는 베이스 플레이트 또는 전면 플레이트(2)에 제공되는 가스 방전 램프.
7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전관은 선형 가스 방전 램프의 관형 방전관이며, 상기 방전관의 하나 또는 양단부가 상기 폐쇄 부재 각각에 의하여 폐쇄되는 가스 방전 램프.
8. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 유전적으로 방해되는 전극을 가지는 가스 방전 램프.
9. 전술한 항 중 어느 한 항에 따른 특징을 가지는 가스 방전 램프를 제작하기 위한 방법으로서,

   상기 방전 개구(5, 5')를 조립하는 방식으로, 성형 부품으로서 폐쇄 부재(6, 6')를 제공하는 단계,

   상기 방전관 개구(5, 5')내로 상기 폐쇄 부재(6, 6')를 삽입하는 단계, 및상기 방전관 개구(5, 5')가 기밀 방식으로 폐쇄되도록 상기 폐쇄 부재(6,6')를 용융시키는 단계에 의하여 방전관 개구(5, 5')를 기밀 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 용융 단계 전에 상기 폐쇄 부재(6, 6')는 칼라 및 개구(5, 5')를 갖춘 슬리브의 형태를 가지며, 상기 폐쇄 부재 개구(5, 5')는 용융 단계 동안 폐쇄되는 방법.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 폐쇄 부재 개구(5, 5')는 펌핑 및/또는 충전 개구인 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 폐쇄 부재 개구(5, 5')는 1 내지 5 mm의 범위의 직경을 가지는 방법.
13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐쇄 부재(6, 6')는 점성이 10⁶dpa s 또는 그보다 작은 크기 정도가 되는 온도로 가열되는 방법.
14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 단계 동안 상기 폐쇄 부재(6, 6')의 온도는 약 350℃와 600℃ 사이인 방법.
15. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 온도에서 상기 폐쇄 부재(6, 6')의 점성은 상기 방전관의 나머지 부재(1 내지 4)의 점성보다 1/1000 작은 방법.