KR20010095250A - 방전램프 및 램프유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있고, 램프의 수명을 길게 할 수 있는 방전램프를 제공하기 위한 것이다. 주요 구성은 발광물질(18)이 봉입되는 관내(15)에 한쌍의 전극(12, 12')이 대향 배치된 발광관(10)과, 한쌍의 전극(12, 12') 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박(24, 24')의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부(20, 20')를 구비하고, 한쌍의 봉입부(20, 20') 중 적어도 한쪽의 봉입부(20)에는 봉입부(20) 내의 다른 부분과 비교하여 봉입부(20)에서의 금속박(24)의 두께방향의 길이 L이 작아지는 수축부분(26)(길이 L')이 적어도 하나 형성된 방전램프(100)이다.

Description

방전램프 및 램프유니트{DISCHARGE LAMP AND LAMP UNIT}

본 발명은 방전램프 및 램프유니트에 관한 것이다. 특히 액정 프로젝터용광원이나 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD) 프로젝터 등의 화상투영장치용 광원으로서 사용되는 방전램프 및 램프유니트에 관한 것이다.

최근 대형 화면의 영상을 구현하는 시스템으로서 액정 프로젝터나 DMD 프로젝터 등의 화상투영장치가 널리 이용되고 있고, 이러한 화상투영장치에는 높은 휘도를 나타내는 고압방전램프가 일반적으로 널리 사용된다. 화상투영장치에서는 액정패널 등의 매우 작은 영역에 빛을 집광해야 하므로 고휘도이면서 점광원에 가까운 램프도 요구된다. 따라서 고압방전램프 중에서도 보다 점광원에 가깝고 고휘도의 특징을 갖는 쇼트아크형 초고압 수은램프가 유망한 광원으로서 각광받고 있다.

도 8의 (a)부터 (c)를 참조하여 종래의 쇼트아크형 초고압 수은램프(1000)에 관하여 설명한다.

도 8의 (a)는 램프(1000)의 표면을 모식적으로 도시하며, 도 8의 (b)는 램프(1000)의 측면을 모식적으로 도시한다. 도 8의 (c)는 도 8의 (a)의 c-c'선에 따른 단면을 도시한다.

램프(1000)는 석영유리로 구성되고 대략 구형상의 발광관(밸브)(110)과, 동일한 석영유리로 구성되고 발광관(110)에 연결된 한쌍의 봉입부(시일부)(120, 120')로 구성된다. 발광관(110)의 내부에는 방전공간(115)이 있고, 방전공간(115)에는 발광물질로서 수은(118)(수은봉입량 : 예를 들어 150∼250mg/㎤)과 희가스(예를 들어 수십kPa의 아르곤)와 소량의 할로겐이 봉입된다.

방전공간(115)에는 한쌍의 텅스텐전극(W전극)(112, 112')이 일정한 간격을 두고 대향 배치되어 있고, W전극(112 또는 112')의 선단부에는 코일(114)이 감겨있다. W전극(112)의 전극축(116)은 봉입부(120) 내의 몰리브덴박(Mo박)(124)에 용접되어 있고 양자가 용접된 용접부(117)에 의해 W전극(112)과 Mo박(124)이 전기적으로 접속된다.

봉입부(120)는 발광관(110)으로부터 연장된 유리부(122)와 Mo박(124)으로 구성되고, 봉입부(120)의 단면형상은 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 원형으로 구성된다. 봉입부(120)에서는 유리부(122)와 Mo박(124)을 압착시킴으로써 발광관(110) 내의 방전공간(115)의 기밀을 유지한다. 봉입부(120)에서 발광관(110) 내를 봉입할 수 있는 원리를 이하에 간단히 설명한다.

유리부(122)를 구성하는 석영유리와 Mo박(124)을 구성하는 몰리브덴은 서로 열팽창계수가 다르기 때문에 양자는 일체화된 상태로는 되지 않는데, Mo박(124)이 소성변형함으로써 Mo박(124)과 유리부(122) 사이에 생기는 간격을 메울 수 있다. 이로 인하여 Mo박(124)과 유리부(122)를 서로 압착시킨 상태로 할 수 있어 봉입부(120)에서 발광관(110) 내를 봉입할 수 있다. 즉 Mo박(124)과 유리부(122)의 압착에 의한 박봉입에 의해 봉입부(120)가 봉입된다.

또 유리부(122)와 W전극(112)의 전극축(116)은 서로 압착되어 있지 않으므로 양자간에는 열팽창계수의 차이에 따라 간격(도시 생략)이 생긴다.

봉입부(120)의 유리부(122)와 밀착되는 Mo박(124)은 구형상의 평면형상으로 구성되고, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 봉입부(120, 120') 내의 중심에 배치된다. Mo박(124)은 용접부(117)가 위치하는 쪽과 반대쪽에 몰리브덴으로 구성된 외부리드(Mo막대)(130)로 구성된다. Mo박(124)과 외부리드(130)는 서로 용접되어 있고용접부(132)에서 양자는 전기적으로 접속된다. 외부리드(130)는 램프(1000)의 주변에 배치되는 부재(도시 생략)에 전기적으로 접속된다.

다음으로 램프(1000)의 동작원리를 간단히 설명한다. 외부리드(130) 및 Mo박(124)을 통해 전극(112, 112')에 시동전압이 인가되면 아르곤(Ar)의 방전이 시작되어 이 방전에 의해 발광관(110)의 방전공간(115) 내의 온도가 상승하고, 이로 인하여 수은(118)이 가열·기화된다. 그 후 W전극(112, 112') 사이의 아크중심부에서 수은원자가 여기되어 발광한다. 램프(1000)의 수은증기압이 높을수록 발광효율도 증가하기 때문에 수은증기압이 높을수록 화상투영장치의 광원으로서 적합하지만, 발광관(110)의 물리적 내압강도면에서 15∼25MPa 범위의 수은증기압으로 램프(1000)가 사용된다.

종래의 램프(1000)에는 봉입부(120)의 시일구조가 파괴되어 램프의 수명이 짧아지는 문제점이 있는 것을 본 발명자는 연구 결과 발견하였다.

즉 램프(1000)의 봉입부(120)의 단면형상은 원형이므로 봉입부(120)에서의 두께방향의 길이는 일정하고(다시 말하면 봉입부(120)의 유리부(122)의 두께가 일정하고), 봉입부(120)는 Mo박(124)과 유리부(122)의 압착에 의해 봉입되어 있으므로 도 9의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 Mo박(124) 상에는 박 표면에 대하여 수직방향(도면중 Z방향)으로 내부응력(40)(유리부(122)로부터의 내부응력(40))이 일정하게 가해진다. 이 때문에 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 램프(1000)의 사용에 따라 Mo박(124)의 팽창 ·수축이 반복되면 방전관(110)측의 유리부(122)와전극축(116) 사이에 존재하는 간격(119)은 단순히 압착되어 있는 유리부(122)와 Mo박(124) 사이를 화살표(119a)의 방향(즉 M0박(124)의 길이방향)으로 진행하게 된다. 간격(119)이 진행해가고 Mo박(124)과 외부리드(130)의 용접부까지 도달하면 Mo박(124) 전체가 산화되어 Mo박(124)의 도전성이 없어지기 때문에 램프(1000)는 동작하지 않게 된다.

또 화상투영장치를 소형화하기 위해서는 램프치수가 소형화되는 것에 대응하여 봉입부(120)의 치수를 작게 하는 것이 요구된다. 이 요구에 따라 봉입부(120)의 치수를 작게 하면 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 Mo박(124)의 측면(124a)과 유리부(122)의 표면(122a)까지의 유리의 두께 T가 얇아지기 때문에 Mo박(124)의 측면(124)으로부터 진행되는 크랙(45)이 유리부(122)의 표면(122a)까지 진행되어 봉입부(120)의 시일구조가 파괴되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로 그 주된 목적은 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있고, 램프 수명을 길게 할 수 있는 방전램프를 제공하는 것이다.

도 1의 (a)는 제 1 실시예에 관한 방전램프(1OO)의 구성을 모식적으로 도시한 상면도, (b)는 방전램프(100)의 구성을 모식적으로 도시한 측면도, (c)는 (a)의 c-c'선에 따른 단면을 도시한 단면도, (d)는 금속박(24)의 단면형상을 모식적으로 도시한 확대도

도 2는 봉입부의 수축부분을 도시한 확대단면도

도 3의 (a)∼(c)는 제 1 실시예의 방전램프(1OO)의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도

도 4는 제 1 실시예의 방전램프(200)의 제조방법을 설명하기 위한 단면도

도 5의 (a)는 제 2 실시예에 관한 방전램프(300)의 구성을 모식적으로 도시한 상면도, (b)는 방전램프(300)의 구성을 모식적으로 도시한 측면도, (c)는 (a)의 c-c'선에 따른 단면을 도시한 단면도

도 6은 제 2 실시예의 방전램프(300)의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도

도 7은 제 3 실시예의 램프유니트(500)의 구성을 모식적으로 도시한 단면도

도 8의 (a)는 종래의 방전램프(1OOO)의 구성을 모식적으로 도시한 상면도, (b)는 방전램프(1000)의 구성을 모식적으로 도시한 측면도, (c)는 (a)의 c-c'선에따른 단면을 도시한 단면도

도 9의 (a)부터 (c)는 종래 방전램프(1OOO)의 문제점을 설명하기 위한 도면

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10, 110 : 발광관 12, 12', 112, 112' : 전극(W전극)

14, 114 : 코일 15, 115 : 방전공간(관내)

16, 116 : 전극막대 17 : Mo막대

18, 118 : 발광물질(수은) 20, 20', 120, 120' : 봉입부

22, 122 : 유리부 24, 124 : 금속박(Mo박)

26 : 수축부분 28 : 편평단면부분

30, 130 : 외부리드 32 : 접속부(용접부)

40, 40' : 내부응력 44 : 글라인더

45 : 크랙 50 : 버너

55 : 마우스 피스 60 : 반사경

62 : 리드선용 개구부 65 : 리드선

100, 200, 300 : 방전램프 500 : 램프유니트

1000 : 초고압 수은램프

본 발명에 의한 방전램프는 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하며, 상기 한쌍의 봉입부 중 적어도 한쪽 봉입부에는 상기 봉입부 내의 다른 부분과 비교하여 상기 봉입부에서의 금속박의 두께방향의 길이가 작아지는 수축부분이 적어도 하나 형성된다.

상기 수축부분의 적어도 하나는 상기 봉입부 중의 중앙보다 발광관 부근에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 수축부분은 상기 봉입부에 복수개 형성되는 것이 바람직하다.

더우기 상기 한쌍의 금속박의 각각은 상기 한쌍의 전극의 각각과 전기적으로 접속된 쪽의 반대쪽에 외부리드를 갖고, 상기 적어도 한쪽 봉입부 중 상기 전극의 말단과 상기 외부리드의 말단 사이의 영역에 상기 수축부분이 적어도 1개 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 다른 방전램프는 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하며, 상기 한쌍의 봉입부 중 적어도 한쪽 봉입부에는 상기 봉입부에서의 금속박의 두께방향의 길이보다 상기 봉입부에서의 상기 두께방향과 직각인 방향의 길이가 커지는 편평단면부분이 적어도 하나 형성된다.

어떤 실시예에서는 상기 편평단면부분의 단면형상은 상기 금속박의 상기 두께방향으로 단축을 갖고, 상기 두께방향과 직각 방향으로 장축을 갖는 대략 타원형이다.

상기 편평단면부분은 상기 봉입부 중 중앙보다도 발광관 부근에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 편평단면부분은 상기 봉입부 전체에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 한쌍의 봉입부의 각각은 압축시일구조를 갖는 것이 바람직하다.

상기 한쌍의 봉입부의 발광관측과는 반대측의 단부는 테이퍼형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

어떤 실시예에서는 상기 한쌍의 금속박의 각각은 상기 발광관으로부터 연장된 유리부에 의해 압착되고, 상기 한쌍의 금속박의 각각은 몰리브덴박이다. 어떤 실시예에서는 상기 발광물질은 적어도 수은으로 구성된다.

본 발명에 의한 램프유니트는 상기 방전램프와 상기 방전램프로부터 발하는 빛을 반사하는 반사경으로 구성된다.

어떤 실시예에서의 방전램프의 제조방법은 방전램프의 발광관이 되는 발광관부, 상기 발광관부에서 연장된 측관부를 갖는 방전램프용 파이프, 금속박, 상기 금속박에 접속된 전극 및 상기 전극이 접속된 쪽과는 반대쪽의 상기 금속박에 접속된 외부리드를 갖는 전극조립체를 준비하는 공정 (a)과, 상기 발광관부 내에 상기 전극의 선단부가 위치하도록 상기 측관부에 상기 전극조립체를 삽입하는 공정 (b)와, 상기 공정 (b) 다음에 상기 방전램프용 파이프 내를 감압상태로 하고, 상기 측관부를 가열연화시킴으로써 상기 측관부와 상기 금속박을 밀착시키는 공정 (c)와, 상기 측관부에 수축부분을 형성하는 공정 (d)를 포함한다. 또 어떤 실시예에서 상기 공정 (d)는 상기 측관부를 상기 외부리드측으로 당김으로써 실행된다.

이하, 본 발명의 작용을 설명한다.

본 발명의 방전램프에 의하면 봉입부 내의 다른 부분과 비교하여 금속박의 두께방향의 길이가 작아지는 수축부분이 봉입부에 형성되므로 다른 부분보다 수축부분에서의 봉입부 내의 금속박의 표면에 가해지는 내부응력(유리부로부터의 내부응력)을 작게 할 수 있다. 이 때문에 다른 부분보다 수축부분에서의 금속박으로부터의 내부응력을 상대적으로 크게 할 수 있으므로 금속박을 수축부분에서 선택적으로 변형(열팽창)시킬 수 있으므로 수축부분의 금속박에 의해 봉입부에서의 간격의 진행을 정지시킬 수 있어 종래기술에 비하여 봉입부의 시일구조를 장기간 유지하는 것이 가능해진다. 봉입부 중의 중앙보다도 발광관 부근에 수축부분이 설치되면 더욱 효과적으로 봉입부에서의 간격의 진행을 정지시킬 수 있다. 수축부분이 봉입부에 복수개 형성되면 복수개소에서 봉입부에서의 간격의 진행을 정지시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 또 봉입부 중 전극의 말단과 외부리드의 말단 사이의 영역에 수축부분이 형성되면 전극과 금속박의 접속강도 및 외부리드와 금속박의 접속강도가 저하되는 것을 해결할 수 있다.

본 발명에 의한 다른 방전램프에 의하면 봉입부에서의 금속박의 두께방향의 길이보다 상기 두께방향과 직각인 방향의 길이가 커지는 편평단면부분이 봉입부에 형성되므로 종래기술보다 금속박의 측면으로부터 진행하는 크랙이 봉입부 표면까지 도달하지 않도록 할 수 있으므로 종래기술보다도 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있게 된다. 편평단면부분의 단면형상은 예를 들어 금속박의 두께방향에 단축을 갖고 상기 두께방향과 직각인 방향으로 장축을 갖는 대략 타원형으로 하면 된다. 크랙은 온도변화가 큰 발광관측에서 생기기 쉬우므로 봉입부 중의 중앙보다도 발광관 부근에 편평단면부분이 설치되면 크랙에 의한 봉입부의 시일구조의 파괴를 효과적으로 방지할 수 있다. 또 예를 들어 봉입부 전체의 단면형상을 대략 타원형으로 하여 봉입부 전체가 편평단면부분이 되도록 하면 된다.

한쌍의 봉입부의 각각은 내압성의 향상면에서 압축시일구조로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 방전램프의 일례로서 발광물질로서 적어도 수은을 갖는 수은램프(초고압 수은램프, 고압 수은램프, 저압 수은램프를 포함한다)를 들 수 있다. 본 발명에 의한 방전램프와, 방전램프로부터 발하는 빛을 반사하는 반사경을 조합한 구성의 램프유니트로 할 수도 있다.

(실시예)

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 이하의 도면에서는 설명을 간단히 하기 위해 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성요소에는 동일부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

(제 1 실시예)

도 1부터 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 제 1 실시예에 관한 방전램프(100)를 설명한다.

우선 도 1을 참조한다. 도 1의 (a)는 본 실시예에 관한 방전램프(1OO)의 상면을 모식적으로 나타내며, 도 1의 (b)는 방전램프(100)의 측면을 모식적으로 나타낸다. 도 1의 (c)는 도 1의 (a)의 c-c'선에 따른 단면을 도시한다. 도 1의 (d)는 금속박(24)의 단면형상을 확대하여 모식적으로 도시한다. 또 도면중의 화살표 X, Y 및 Z는 좌표축을 나타낸다.

제 1 실시예의 방전램프(100)는 발광관(밸브)(10)과, 발광관(10)에 연결된 한쌍의 봉입부(20, 20')로 구성된다.

발광관(10)의 관 내에는 발광물질(18)이 봉입되는 방전공간(15)이 있고 방전공간(15)에는 한쌍의 전극(12, 12')이 대향 배치되어 있다. 발광관(10)은 석영유리로 구성되고, 대략 구형상으로 구성된다. 발광관(10)의 외경은 예를 들어 5mm∼20mm 정도이고, 발광관(10)의 유리두께는 예를 들어 1mm∼5mm 정도이다. 발광관(10) 내의 방전공간(15)의 용적은 예를 들어 0.01∼1.0cc 정도이다. 본 실시예에서는 외경 13mm 정도, 유리두께 3mm 정도, 방전공간(15)의 용량 0.3cc 정도의 발광관(10)이 이용되고, 발광물질(18)로서 수은을 사용하고, 예를 들어 15O∼2OOmg/㎤ 정도의 수은과, 5∼20kPa의 희가스(예를 들어 아르곤)와, 소량의 할로겐이 방전공간(15)에 봉입된다. 또 도 1의 (a) 및 (b)에서는 발광관(1O)의 내벽에 부착된 상태의 수은(18)을 모식적으로 도시한다.

방전공간(15) 내의 한쌍의 전극(12, 12')은 예를 들어 1∼5mm 정도의 간격(아크길이)으로 배치된다. 전극(12, 12')으로서는 예를 들어 텅스텐전극(W전극)이 사용된다. 본 실시예에서는 1.5mm 정도의 간격으로 W전극(12, 12')이 배치된다. 전극(12, 12')의 선단부에는 각각 코일(14)이 감겨 있다. 코일(14)은 전극 선단부의 온도를 저하시키는 기능이 있다. 전극(12)의 전극축(W막대)(16)은 봉입부(20) 내의 금속박(24)에 전기적으로 접속된다. 마찬가지로 전극(12')의 전극축(16)은 봉입부(20') 내의 금속박(24')에 전기적으로 접속된다.

봉입부(20)는 전극(12)에 전기적으로 접속된 금속박(24)과 발광관(10)으로부터 연장된 유리부(22)를 갖고, 금속박(24)과 유리부(22)의 박봉입에 의해 발광관(10)의 방전공간(15)의 기밀을 유지한다. 다시 말하면 봉입부(20)는 금속박(24) 및 유리부(22)에 의한 박봉입부분이다. 금속박(24)은 예를 들어 몰리브덴박(Mo박)이고, 예를 들어 직사각형으로 구성된다. 유리부(22)는 예를 들어 석영유리로 구성된다.

도 1의 (d)에 도시된 바와 같이 금속박(24)의 두께 d는 예를 들어 20㎛∼30㎛ 정도, 금속박(24)의 폭 w는 예를 들어 1.5mm∼2.5mm 정도이고, 두께 d와 폭 w의 비는 대개 1:100 정도이다. 본 실시예에서는 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이 금속박(24)의 측면을 뾰족하게 하도록 한다. 이렇게 하는 이유는 유리부(22)와의 사이에 간격이 생기지 않도록 하고, 금속박(24)의 측면에 대하여 수직으로 발생되는 내부응력을 박의 두께방향과 수직인 방향 x(X방향)로 가능한 한 향하지 않도록 하여 두께방향과 수직인 방향x(X방향)로 가능한 한 크랙이 생기지 않도록 하기 위한 것이다.

봉입부(20)는 압착시일구조로 된 것이 바람직하다. 압착시일구조의 봉입부를 제작하는 경우, 유리관을 가열하여 봉입한 후에 자연냉각을 하기 때문에 봉입부(20)의 유리부(22)에 잔존응력(왜곡)이 생기지 않도록 할 수 있고, 봉입내압을 향상시킬 수 있기 때문이다. 봉입부(20) 내의 금속박(24)은 전극(12)과 용접으로 접합되고, 금속박(24)은 전극(12)이 접합된 반대측에 외부리드(30)를 갖는다. 외부리드(30)는 예를 들어 몰리브덴으로 구성된다. 또 이들 봉입부(20)의 구성은 봉입부(20')에 대해서도 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

한쌍의 봉입부 중 적어도 한쪽의 봉입부(20)에는 수축부분(26)이 적어도 하나 형성된다. 수축부분(26)은 봉입부(20) 내의 다른 부분(예를 들어 수축부분(26)에 인접하는 부분)보다 봉입부(20)에서의 금속박(24)의 두께방향(Z방향)의 길이가작아지는 부분이다. 즉 금속박(24)의 두께방향에서의 유리부(22)의 두께가 다른 부분보다도 작아지는 부분이다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 수축부분(26)은 수축부분(26)에 인접하는 부분보다도 움푹 패여 있고, 수축부분(26)의 두께방향(Z 방향)의 길이 L'는 봉입부(20) 내의 다른 부분의 길이 L보다 짧게 되어 있다. 수축부분(26)의 두께방향의 길이 L'는 다른 부분의 두께방향의 길이 L에 비하여 예를 들어 70∼90% 정도의 길이로 하면 된다.

수축부분(26)은 봉입부(20) 중 금속박(24)이 위치하고 있는 영역에서 봉입부(20)의 외형이 일단 함몰되고 또 함몰부분보다 두께방향의 길이가 커지는 부분이므로 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 봉입부(20)의 단면형상 및 수축부분(26)의 단면형상이 원형인 경우에는 수축부분(26)은 다른 부분의 외경보다 작은 외경으로 구성된다.

본 실시예에서 수축부분(26)의 외경은 예를 들어 7mm 정도이고, 수축부분(26) 이외의 외경은 예를 들어 8mm 정도이다. 금속박(24)의 측면(24c)으로부터 진행하는 크랙이 수축부분(26)의 표면(26a)까지 도달하지 않게 하기 위해 금속박(24)의 측면(24c)과 수축부분(26)의 표면(26a)의 유리부(22)의 두께 T는 예를 들어 2mm 정도 이상인 것이 바람직하다. 또 수축부분(26)의 단면형상은 원형으로 한정하지 않고, 예를 들어 대략 타원형이 되도록 해도 된다. 또 본 실시예의 방전램프(100)에서는 한쪽 봉입부(20)가 1개의 수축부분(26)을 갖고, 다른쪽 봉입부(20')는 복수의 수축부분(26)을 갖도록 구성된다.

다음으로 도 2를 참조한다. 도 2의 (a) 및 (b)는 봉입부(20)의 수축부분(26)을 모식적으로 확대하여 도시한다.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 봉입부(20)가 수축부분(26)을 갖고 있으면 금속박(24)에 수직으로 가해지는 유리부(22)로부터의 내부응력(40)을 다른 부분과 비교하여 수축부분(26)에서 작게 할 수 있다. 수축부분(26)에서는 유리부(22)의 두께가 다른 부분보다도 얇기 때문에 유리부(22)로부터 금속박(24)에 주어지는 응력이 다른 부분보다도 약해지기 때문이다. 따라서 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 수축부분(26)에서는 다른 부분에 비하여 상대적으로 금속박(24)으로부터 유리부(22)에 가해지는 내부응력(40')이 강하게 되므로 화살표(24d)와 같이 금속박(24)의 변형이 생겨 수축부분(26)의 금속박(24)에 팽창된 부분(24e)이 생기게 되므로 금속박(24)의 팽창부분(24e)에 의해 화살표(19a)의 방향으로 진행하는 간격(19)의 진행을 정지시킬 수 있어 금속박(24) 전체가 산화되는 것을 피할 수 있다. 즉 수축부분(26)에 위치하는 금속박(24)을 간격진행정지부(24e)의 역할을 하게 함으로써 종래기술에 비하여 봉입부의 시일구조를 장기간 유지하는 것이 가능해진다.

또 수축부분(26)은 봉입부(20)(유리부(22)) 중 전극(12)의 말단(12e)과 외부 리드(30)의 말단(30e) 사이의 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 이 영역에 수축부분(26)을 형성한 경우, 전극(12) 및 외부리드(30)와 금속박(24)의 용접개소 이외의 부분에 수축부분(26)이 위치하게 되므로 전극(12)과 금속박(24)의 접속강도 및 외부리드(30)와 금속박(24)의 접속강도가 저하되는 것을 피할 수 있기 때문이다.

도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 봉입부(20) 중의 중앙보다 발광관(10)에 연결된 쪽에 수축부분(26)이 형성되면 간격(19)의 진행은 발광관(10)측에서 시작되므로 보다 이른 단계에서 간격(19)의 진행을 정지시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 예를 들어 봉입부(20)(유리부(22)) 중 길이방향(Y방향)에 따라 금속박(24)의 1/2의 위치로부터 발광관(10) 부근에 수축부분(26)의 저면의 적어도 일부가 위치하도록 하면 된다. 또 봉입부(20')와 같이 수축부분(26)이 복수개 형성되면 복수개소에서 간격(19)의 진행을 정지시킬 수 있으므로 더욱 바람직하다.

또 본 실시예에서는 한쌍의 봉입부 중 어느 하나가 수축부분(26)을 갖도록 구성하였지만, 적어도 한쪽 봉입부가 수축부분(26)을 갖도록 하면 종래기술에 비하여 간격(19)의 진행을 정지시킬 수 있고, 봉입부의 시일구조를 장기간 유지하는 것이 가능해진다. 예를 들어 방전램프(100)가 반사경에 세트되는 경우, 심한 온도변화가 생기는 출사방향측(반사경 전방 개구부측)의 봉입부에만 수축부분(26)을 형성하는 구성도 가능하다.

다음으로 도 3을 참조하여 방전램프(100)의 제조방법을 예시한다. 도 3의 (a)부터 (c)는 방전램프(100)의 제조방법의 각 공정을 도시한 공정단면도이다.

우선 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 발광관(10)이 되는 부분(발광관부)과 봉입부의 유리부(22)가 되는 부분(유리관 또는 측관부(22))을 갖는 방전램프용 유리파이프 내에 전극(12)과 외부리드(30)를 갖는 금속박(Mo박)(24)을 삽입한다(전극삽입공정). 전극(12)과 외부리드(30)를 갖는 금속박(24)을 "전극조립체"라 한다. 또 사용하는 방전램프용 유리파이프는 발광관에서의 흑화·실투를 효과적으로 방지한다는 면에서 알칼리 불순물(Na, K, Li)의 각각이 예를 들어 수ppm 이하, 바람직하게는 1ppm 이하라는 최저레벨의 고순도 석영유리로 구성된 것이 바람직하다. 단그러한 유리파이프에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

다음으로 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 유리파이프 내를 감압상태(예를 들어 1기압 이하)로 한 후 유리관(측관부)(22)을 버너(50)로 가열하여 연화시킴으로써 유리관(22)과 금속박(24)의 양자를 밀착시켜 그것으로 봉입부(20)를 형성한다(봉입부형성공정). 이 때 금속박(24)과 유리관(봉입부(20)의 유리부)(22)이 아직 밀착하지 않은 상태에서 봉입부(20)를 화살표(52)의 방향으로 당기면 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 유리부(22)로 수축할 수 있고, 봉입부(20)에 수축부분(26)이 형성된다(수축부분 형성공정). 이렇게 하여 수축부분(26)이 형성된 봉입부(20)를 구비한 방전램프(100)가 제조된다. 또 유리관(22)을 세운 상태에서 가열·연화하면 유리관(22) 자신의 무게로 유리관(22)이 신장되므로 중력을 이용하여 용이하게 수축부분(26)을 형성할 수 있다.

수축부분(26)의 형성은 금속박(24)의 전부와 측관부(22)를 밀착시킨 후에 수축하고 싶은 부위를 선택적으로 가열용융하고, 이어서 화살표(52)의 방향(외부리드측 방향)에 측관부(22)를 당기도록 하여 진행해도 된다. 또 수축하고 싶은 부위를 선택적으로 가열 용융한 후 해당 부위를 막아 수축부분(26)을 형성해도 된다.

또 도 4에 도시된 바와 같이 수축부분 형성공정후 다시 유리부(22)를 가공하여 봉입부(20)의 단부(20a)를 테이퍼형상으로 한 방전램프(200)를 제작할 수도 있다. 봉입부(20)의 단부(20a)를 테이퍼형상으로 하면 단부(20a)의 에지의 각도가 90도로부터 둔각이 되기 때문에 복수의 방전램프를 취급하는 공정(예를 들어 세정공정 등)시에 어떤 방전램프의 단부(20a)의 에지가 다른 방전램프의 일부(예를 들어봉입부(20)의 유리부(22))를 물리적으로 파괴하는 것을 방지·감소시킬 수 있다. 봉입부(20)의 단부(20a)의 테이퍼각 θ는 예를 들어 45∼60도 정도로 하면 된다.

테이퍼형상의 단부(20a)를 제작하려면 예를 들어, 수축부분공정 후의 유리파이프를 화살표(46) 방향으로 회전시키면서 글라인더(44)를 이용하여 유리부(22)를 연마하여 행하면 된다. 유리부(22)를 연마한 후 외부리드(30)를 부러뜨리지 않도록 하면서 유리의 연마부분을 예를 들어, 손으로 부러뜨려 불필요한 부분(23)을 제거하면 방전램프(200)를 얻을 수 있다.

본 실시예의 방전램프에서는 한쌍의 봉입부 중 적어도 한쪽은 수축부분(26)을 갖고 있기 때문에 수축부분(26)에 위치하는 금속박(24)을 간격진행정지부(24e)의 역할을 하게 할 수 있으므로 종래기술에 비하여 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있다.

(제 2 실시예)

도 5도를 참조하여 본 발명에 의한 제 2 실시예에 관한 방전램프(300)를 설명한다. 본 실시예의 방전램프(300)는 봉입부에 편평단면부분이 형성되어 있는 점에서 봉입부에 수축부분(26)이 형성되어 있던 상기 제 1 실시예의 방전램프(100)와 다르다. 또 본 실시예의 설명을 간단히 하기 위해 이하에서는 제 1 실시예와 다른 점을 주로 설명하고, 제 1 실시예와 같은 부분의 설명은 생략한다.

도 5의 (a)는 본 실시예의 방전램프(300)의 상면을 모식적으로 도시하고 도 5의 (b)는 방전램프(300)의 측면을 모식적으로 도시한다. 도 5의 (c)는 도 5의 (a)의 c-c'선에 따른 단면을 도시한다.

본 실시예의 방전램프(300)는 발광관(밸브)(10)과, 발광관(10)에 연결된 한쌍의 봉입부(20, 20')를 갖고, 한쌍의 봉입부(20, 20') 중 적어도 한쪽에는 편평단면부분(28)이 적어도 1개 형성된다. 편평단면부분(28)은 봉입부(20)에서의 금속박(24)의 두께방향(도면중 Z방향)의 길이 L2에 비하여 두께방향과 직각인 방향 x(또는 도면중 X방향)의 길이 L1이 긴 부분이고, 본 실시예에서는 봉입부(20, 20')의 전체가 편평단면부분(28)이 되도록 구성하여 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 편평단면부분(28)의 단면형상이 대략 타원형상을 이루도록 구성한다. 즉 금속박(24)의 두께방향으로 단축(28b)이 위치하고, 두께방향과 직각인 방향 x에 장축(28a)이 위치하는 대략 타원형상의 편평단면부분(28)이 봉입부(20) 전체에 형성된다.

봉입부(20)가 편평단면부분(28)을 갖고 있으면 동일한 크기의 종래의 방전 램프보다 금속박(24)의 측면(24c)에서 편평단면부분(28)의 표면(28c)까지의 유리부(22)의 두께 T를 두텁게 할 수 있다. 이 때문에 금속박(24)의 측면(24c)으로부터 진행해가는 크랙은 편평단면부분(28)의 표면(28c)까지 도달하기 어렵게 할 수 있으므로 종래기술보다 봉입부의 시일구조를 더욱 장기간 유지할 수 있다.

또 봉입부(20)의 단면이 원형상이 되도록 구성된 경우에 비하여 두께방향과 직각인 방향 x의 길이 L1에 대한 두께방향의 길이 L2의 비율을 작게 할 수 있으므로 금속박(24)의 상면 및 하면에 가해지는 유리부(22)로부터의 내부응력을 상대적으로 작게 할 수 있다. 이로 인하여 금속박(24)이 두께방향으로 변형되기 쉽게 되고 금속박(24)의 내부응력이 두께방향으로 강하게 되므로 금속박(24)의 측면(24c)으로부터 유리부(22)에 가해지는 내부응력(두께방향과 직각인 방향 x의 금속박(24)으로부터의 내부응력)을 원형단면의 경우보다 감소시킬 수 있다. 따라서 금속박(24)의 측면(24c)에서 편평단면부분(28)의 표면(28c)까지의 유리부(22)의 두께 T가 같은 봉입부(20)인 경우라도 원형단면의 봉입부보다 본 실시예의 대략 타원형상의 봉입부(20)쪽이 시일구조를 더욱 장기간 유지할 수 있다.

본 실시예에서는 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 금속박(24)의 두께방향(도 중 Z방향)으로 단축(28b)이 위치하고 두께방향과 직각인 방향(도면중 x방향)으로 장축(28a)이 위치하는 대략 타원형상을 이루는 단면이 되도록 편평단면부분(28)을 구성한다. 장축(28a)의 길이(L1)와 단축의 길이(L2)의 비율은 예를 들어 2:1이다. 또한 L1이 약 16mm이고 L2가 약 8mm일 때 금속박(24)의 측면(24c)에서 편평단면부분(28)의 표면(28c)까지의 유리부(22)의 두께 T를 약 6mm 정도가 되도록 구성한다.

또 봉입부(20)의 전체에 편평단면부분을 형성하지 않더라도 봉입부(20)의 적어도 일부에 편평단면부분(28)이 형성되어 있으면 종래기술에 비하여 봉입부(20)의 시일구조를 장기간 유지할 수 있다. 램프동작시에는 발광관(10)으로부터 떨어진 부분보다 발광관(10)에 가까운 부분쪽이 금속박(24)의 온도변화가 커지므로 온도변화에 기인하여 생기는 금속박의 변형(열팽창)은 발광관(10)측에서 커지므로 발광관(10)측의 유리부(22)에 크랙이 생기기 쉽다. 따라서 봉입부(20)의 일부에 편평단면부분(28)을 형성시키는 경우에는 봉입부(20) 중의 중앙보다 발광관(10)측으로 편평단면부분(28)을 형성시키도록 구성하는 것이 바람직하다. 또 상기 제 1 실시예의 수축부분(26)이 편평단면부분(28)이 되도록 구성해도 되고 수축부분(26)과 편평단면부분(28)을 별개로 봉입부(20)에 형성할 수도 있다.

또 본 실시예에서는 한쌍의 봉입부 중 어느 하나가 편평단면부분(28)을 갖도록 구성하였지만, 적어도 한쪽 봉입부가 편평단면부분(28)을 갖도록 하면 종래기술에 비하여 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있다.

다음으로 방전램프(300)의 제조방법을 예시한다. 방전램프(300)를 얻기 위해서는 상기 제 1 실시예의 전극삽입공정(도 3의 (a))을 행한 후 두께방향(Z방향)이 긴 L2보다 두께방향과 직각인 방향(X방향)의 길이 L1이 길어지도록 봉입부 형성공정(도 3의 (b))을 행하면 된다. 이하 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.

우선 방전램프용 유리파이프를 연직방향(도면중 Y방향)으로 배치한 후 화살표(41)의 방향으로 회전가능하게 하기 위해 척(도시 생략)을 이용하여 유리파이프의 상부 및 하부를 지지한다. 이어서 유리파이프 내에 전극(12)과 외부리드(30)를 갖는 금속박(24)을 삽입한 후 유리파이프 내를 감압가능한 상태로 한다. 다음에 유리파이프 내를 감압상태(예를 들어 20kPa)로 하는 동시에 유리파이프를 화살표(41) 방향으로 회전한 후 예를 들어 버너(50)로 유리관(22)을 가열 연화시킨다.

이 때 유리파이프의 회전을 일시적으로 정지시키거나 회전속도를 조정하여 금속박(24)의 두께방향에 위치하는 유리부(22)와 두께방향과 직각인 방향(X방향)에 위치하는 유리부(22)의 가열상태를 바꾼 후에 금속박(24)과 유리관(22)을 밀착시키면 봉입부(20)에 편평단면부분(28)을 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 금속박(24)의 표면과 버너(50)가 대향하는 위치에서 유리파이프의 회전을 일시정지시키도록 하여(180°마다 회전을 정지시킨다) 편평단면부분(28)을 형성한다. 또 유리파이프를 회전시키지 않고 버너(50)를 회전시켜 유리관(22)의 원하는 부분을 가열하여 연화시키도록 해도 된다.

본 실시예의 방전램프에서는 봉입부(20)가 편평단면부분(28)을 가지므로 종래기술보다 금속박(24)의 측면(24c)으로부터 진행하는 크랙은 봉입부(20)의 표면까지 도달하지 않게 할 수 있고, 그 결과 종래기술보다 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있다.

(제 3 실시예)

상기 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 방전램프는 반사경과 조합하여 램프유니트로 할 수 있다. 도 7은 상기 제 1 실시예의 방전램프(100)를 구비하는 램프유니트(500)의 단면을 모식적으로 도시한다.

램프유니트(500)는 대략 구형상의 발광부(10)와 한쌍의 봉입부(20)를 갖는 방전램프(100)와 방전램프(100)로부터 발생한 빛을 반사하는 반사경(60)을 구비한다. 또 방전램프(100)는 예시이고, 상기 실시예의 방전램프 중 어느 하나라도 좋다. 또 램프유니트(500)는 반사경(60)을 유지하는 램프하우스를 추가로 구비해도 된다.

반사경(60)은 예를 들어 평행광속, 소정의 미소영역에 수속하는 집광광속 또는 소정의 미소영역에서 발산한 것과 동등한 발산광속이 되도록 방전램프(100)로부터의 방사광을 반사하도록 구성된다. 반사경(60)으로서는 예를 들어 포물면 거울이나 타원면 거울을 이용할 수 있다.

본 실시예에서는 방전램프(100)의 한쪽 봉입부(20)에 마우스 피스(55)가 부착되고, 봉입부(20)로부터 연장된 외부리드(30)와 마우스 피스(55)는 전기적으로접속된다. 마우스 피스(55)가 부착된 쪽의 봉입부(20)와 반사경(60)은 예를 들어 무기계 접착제(예를 들어 시멘트 등)로 고착되어 일체화된다. 반사경(60)의 전면개구부(60a)측에 위치하는 봉입부(20)의 외부리드(30)에는 리드선(65)이 전기적으로 접속되고, 리드선(65)은 외부리드(30)로부터 반사경(60)의 리드선용 개구부(62)를 통해 반사경(60) 외부까지 연장된다. 반사경(60)의 전면개구부(60a)에는 예를 들어 전면유리를 부착할 수 있다.

이러한 램프유니트는 예를 들어 액정이나 DMD를 이용한 프로젝터 등과 같은 화상투영장치에 부착할 수 있고, 화상투영장치용 광원으로서 사용된다. 상기 실시예의 방전램프 및 램프유니트는 화상투영장치용 광원 외에 자외선 스퍼터용 광원 또는 경기장용 광원이나 자동차의 헤드라이트용 광원 등에도 사용할 수 있다.

(다른 실시예)

상기 실시예에서는 발광물질로서 수은을 사용하는 수은램프를 방전램프의 일례로서 설명하였지만, 본 발명은 봉입부(시일부)에 의해서 발광관의 기밀을 유지하는 구성을 갖는 어떤 방전램프에도 적용할 수 있다. 예를 들어, 금속할로겐화물을 봉입한 메탈할라이드램프 등의 방전램프에도 적용할 수 있다.

또 상기 실시예에서는 수은증기압이 20MPa 정도인 경우(소위 초고압 수은램프의 경우)에 대하여 설명하였지만 수은증기압이 1MPa 정도의 고압 수은램프나 수은증기압이 1kPa 정도의 저압 수은램프에 대해서도 적응 가능하다. 또 한쌍의 전극(12, 12') 사이의 간격(아크길이)은 쇼트아크형이어도 되고 그것보다 긴 간격이어도 된다. 상기 실시예의 방전램프는 교류점등형 및 직류점등형 중 어떤 점등방식이어도 사용 가능하다.

본 발명의 방전램프에 의하면 한쌍의 봉입부의 적어도 한쪽이 수축부분을 갖고 있으므로 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있고, 램프의 수명을 길게 할 수 있다. 또 본 발명의 다른 방전램프에 의하면 한쌍의 봉입부의 적어도 한쪽이 편평단면부분을 갖고 있으므로 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있어 램프의 수명을 길게 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (13)

1. 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과,

   상기 한쌍의 전극 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박을 각각 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하며,

   상기 한쌍의 봉입부 중 적어도 한쪽 봉입부에는 상기 봉입부 내의 다른 부분과 비교하여 상기 봉입부에서의 금속박의 두께방향의 길이가 작아지는 수축부분이 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 수축부분의 적어도 하나는 상기 봉입부 중의 중앙보다 발광관 부근에 설치되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 수축부분은 상기 봉입부에 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 한쌍의 각 금속박은 상기 한쌍의 전극의 각각과 전기적으로 접속된 쪽의 반대쪽에 외부리드를 추가로 갖고,

   상기 적어도 한쪽 봉입부 중 상기 전극의 말단과 상기 외부리드의 말단 사이의 영역에 상기 수축부분이 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
5. 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과,

   상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하며,

   상기 한쌍의 봉입부 중 적어도 한쪽 봉입부에는 상기 봉입부에서의 금속박의 두께방향의 길이보다 상기 봉입부에서의 상기 두께방향과 직각인 방향의 길이가 커지는 편평단면부분이 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 편평단면부분의 단면형상은 상기 금속박의 상기 두께방향으로 단축을 갖고, 상기 두께방향과 직각방향으로 장축을 갖는 대략 타원형인 것을 특징으로 하는 방전램프.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,

   상기 편평단면부분은 상기 봉입부 중의 중앙보다도 발광관 부근에 설치되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,

   상기 편평단면부분은 상기 봉입부 전체에 형성되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
9. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 한쌍의 봉입부의 각각은 압축시일구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방전램프.
10. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,

    상기 한쌍의 봉입부의 발광관측과는 반대측의 단부는 테이퍼형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
11. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,

    상기 한쌍의 금속박의 각각은 상기 발광관으로부터 연장된 유리부에 의해 압착되고, 상기 한쌍의 금속박의 각각은 몰리브덴박인 것을 특징으로 하는 방전램프.
12. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,

    상기 발광물질은 적어도 수은을 갖는 것을 특징으로 하는 방전램프.
13. 제 1항 또는 제 5항에 기재한 방전램프와, 상기 방전램프로부터 발하는 빛을 반사하는 반사경을 구비한 것을 특징으로 하는 램프유니트.