KR20010095251A - 방전램프 및 그 제조방법과 램프유니트 - Google Patents

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KR20010095251A
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Abstract

본 발명은 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있고 램프의 수명을 길게 할 수 있는 방전램프를 제공하기 위한 방전램프 및 그 제조방법과 램프유니트에 관한 것이다. 주요 구성은 발광물질(18)이 봉입되는 관내(15)에 한쌍의 전극(12, 12')이 대향하여 배치된 발광관(10)과, 한쌍의 전극(12, 12')의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박(24, 24')의 각각을 봉입하고, 발광관(10)에 연결된 한쌍의 봉입부(20, 20')을 구비하며, 한쌍의 금속박(24, 24')의 적어도 한쪽은 트위스트구조로 구성된 방전램프(100)이다.

Description

방전램프 및 그 제조방법과 램프유니트{DISCHARGE LAMP AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND LAMP UNIT}
본 발명은 방전램프 및 램프유니트에 관한 것이다. 특히 액정 프로젝터용 광원이나 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD) 프로젝터 등의 화상투영장치용 광원으로서 사용되는 방전램프 및 그 제조방법과 램프유니트에 관한 것이다.
최근 대형화면의 영상을 실현하는 시스템으로서 액정 프로젝터나 DMD 프로젝터 등의 화상투영장치가 널리 이용되고, 이러한 화상투영장치로서는 높은 휘도를 나타내는 고압방전램프가 일반적으로 널리 사용된다. 화상투영장치에서는 액정패널 등 매우 작은 영역에 빛을 집광해야 하기 때문에 고휘도이면서 점광원에 가까운 것도 요구된다. 이 때문에 고압방전램프 중에서도 보다 점광원에 가깝고 고휘도의 특징을 갖는 쇼트아크형 초고압 수은램프가 유망한 광원으로서 주목받고 있다.
도 21의 (a)부터 (c)를 참조하여 종래의 쇼트아크형 초고압 수은램프(1000)를 설명한다.
도 21의 (a)는 램프(1000)의 상면을 모식적으로 도시하고, 도 21의 (b)는 램프(1000)의 측면을 모식적으로 도시하며, 도 21의 (c)는 도 21의 (a)의 c-c'선에 따른 단면을 도시한다.
램프(1000)는 석영유리로 구성된 대략 구형상의 발광관(밸브)(110)과, 마찬가지로 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∼25Omg/㎤)과, 희가스(예를 들어 수십 kPa의 아르곤)과 소량의 할로겐이 봉입된다.
방전공간(115)에는 한쌍의 텅스텐전극(W전극)(112, 112')이 일정한 간격을 두고 대향 배치되어 있고, 전극(112 또는 112')의 선단부에는 코일(114)이 감겨 있다. 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)은 전기적으로 접속된다.
봉입부(120)는 발광관(110)으로부터 연장된 유리부(122)와 Mo박(124)으로 구성되고, 유리부(122)와 Mo박(124)을 압착시킴으로서 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 않지만 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) 내부를 봉입할 수 있다. 즉 Mo박(124)과 유리부(122)의 압착에 의한 박 봉입에 의해 봉입부(120)가 봉입된다.
봉입부(120, 120')의 각각의 Mo박(124)은 어느 것이나 같은 치수의 직사각형의 평면형상이고, 박의 두께방향 Z에 대하여 수직인 방향 X(폭방향 X)가 같은 방향이고 봉입부(120, 120') 내부의 중심에 배치된다. 즉 한쌍의 봉입부(120, 120')는 평탄한 Mo박(124)의 각각이 발광관(110)을 중심으로 대칭이 되도록 발광관(110)의 양단에 연결된다.
Mo박(124)은 용접부(117)가 위치하는 쪽과 반대쪽에 몰리브덴으로 구성된 외부리드(Mo막대)(130)가 구성된다. Mo박(124)과 외부리드(130)는 서로 용접되어 있고, 용접부(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 W전극(112, 112')에 시동전압이 인가되면 아르곤(Ar)의 방전이 발생되어 이 방전에 의해 발광관(110)의 방전공간(115) 내의 온도가 상승되어 그것에 의하여 수은(118)이 가열·기화된다. 그 후 W전극(112, 112') 사이의 아크중심부에서 수은원자가 여기되어 발광된다. 램프(1000)의 수은증기압이 높을수록 발광효율도 증가하기 때문에 수은증기압이 높을수록 화상투영장치의 광원으로서 적합하지만, 발광관(110)의 물리적 내압강도면에서 램프(1000)는 15∼25MPa의 범위의 수은증기압에서 사용된다.
종래의 램프(1000)에는 봉입부(120)에 누설이 생김으로써 램프의 수명이 짧아진다는 문제점이 있는 것을 본 발명자는 연구 결과 발견하였다. 즉 램프(1000)의 봉입부(120)는 Mo박(124)과 유리부(122)의 압착에 의해 봉입되어 있으므로 도 22의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 Mo박(124) 상에는 박 표면에 대하여 수직방향(도면중 Z방향)으로 내부응력(40)이 생긴다. 이 때문에 램프(1000)의 사용에 따라 유리부(122)가 열화되고, 유리부(122)의 강도가 저하되면 어떤 시점에서 Mo박(124)의 내부응력(40)에 의해 유리부(122)가 파열된다. 유리부(122)가 파열되면 봉입부(120) 내에 공기가 들어가 Mo박(124)이 산화되기 때문에 Mo박(124)의 도전성이 없어져 램프(1000)가 동작하지 않게 된다.
또 봉입부(120) 내의 용접부(132)에서는 Mo박(124)과 외부리드(130)가 거의 점접촉상태이기 때문에 양자의 접촉면적이 작다. 이 때문에 외부리드(130)로부터 Mo박(124)으로 흐르는 전류에 의해 국소적인 온도상승이 생기는 경우가 많다. Mo박(124)을 구성하는 몰리브덴은 350℃ 이상이 되면 산화되는 성질이 있기 때문에 이 국소적인 온도상승은 Mo박(124)을 이용하는 데에 큰 문제가 된다. Mo박(124)의 치수를 크게 하여 열용량을 크게 함으로써 용접부(132)의 국소적인 온도상승을 억제하는 방법도 있는데, 화상투영장치의 소형화에 따르는 램프치수의 소형화가 요구되므로 이 방법을 사용하기는 곤란하다. 또 보다 고휘도화하기 위해 W전극(112, 112')과 전극간 거리 L이 짧아져서(단아크화), 대량의 전류가 흐르는 경향이 강해지므로 용접부(132)의 국소적인 온도상승의 문제점은 현실화될 가능성이 있다. 또 Mo박(124)의 산화까지 도달하지 않더라도 용접부(132)의 국소적인 온도상승에 의해 용접부(132) 주위의 유리에 균열 기점이 발생하는 경우가 있기 때문에 봉입부(120)의 누설 원인면에서도 용접부(132)의 온도상승은 문제가 된다.
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. 또 본 발명의 다른 목적은 봉입부에서의 국소적인 온도상승을 방지하여 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 금속박의 트위스트구조를 도시한 단면확대도
도 3의 (a)∼(c)는 제 1 실시예의 방전램프(1OO)의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도
도 4는 제 1 실시예의 방전램프(100)의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도
도 5의 (a)∼(d)는 제 1 실시예의 방전램프(1OO)의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도
도 6의 (a)∼(d)는 제 1 실시예의 방전램프(1OO)의 다른 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도
도 7의 (a)는 제 2 실시예에 관한 방전램프(200)의 구성을 모식적으로 도시한 상면도, (b)는 방전램프(200)의 구성을 모식적으로 도시한 측면도, (c)는 (a)의c-c'선에 따른 단면을 도시한 단면도
도 8은 금속박의 파상구조를 도시한 확대단면도
도 9는 제 2 실시예의 방전램프(200)의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도
도 10의 (a)∼(d)는 제 2 실시예의 방전램프(200)의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도
도 11의 (a)∼(d)는 제 2 실시예의 방전램프(200)의 다른 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도
도 12의 (a)는 제 2 실시예에 관한 방전램프(300)의 구성을 모식적으로 도시한 상면도, (b)는 (a)의 b-b'선에 따른 단면을 도시한 단면도
도 13은 제 2 실시예에 관한 방전램프(200)의 비교예의 단면을 도시한 단면도
도 14의 (a)는 제 3 실시예에 관한 방전램프(400)의 구성을 모식적으로 도시한 상면도, (b)는 방전램프(400)의 구성을 모식적으로 도시한 측면도, (c)는 (a)의 c-c'선에 따른 단면을 도시한 단면도, (d)는 (a)의 d-d'선에 따른 단면을 도시한 단면도
도 15의 (a)∼(c)는 제 3 실시예를 설명하기 위한 도면
도 16의 (a)는 제 4 실시예에 관한 방전램프(500)의 구성을 모식적으로 도시한 상면도, (b)는 (a)의 b-b'선에 따른 단면을 도시한 단면도
도 17은 제 5 실시예에 관한 방전램프(600)의 구성을 모식적으로 도시한 상면도
도 18은 제 5 실시예에 관한 방전램프(700)의 구성을 모식적으로 도시한 상면도
도 19는 제 6 실시예에 관한 방전램프(800)의 구성을 모식적으로 도시한 상면도
도 20은 제 7 실시예에 관한 램프유니트(900)의 구성을 모식적으로 도시한 단면도
도 21의 (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'선에 따른 단면을 도시한 단면도
도 22의 (a) 및 (b)는 종래 방전램프(1OOO)의 문제점을 설명하기 위한 도면
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 발광관 12, 12' : 전극(W전극)
14 : 코일 15 : 방전공간(관내)
16 : 전극막대 17 : Mo막대
18 : 발광물질(수은) 20, 20' : 봉입부
22 : 유리부 24 : 금속박(Mo박)
26 : 트위스트부 28, 29 : 파상부(굴곡부)
30 : 외부리드 32 : 접속부(용접부)
40 : 내부응력 50 : 버너
55 : 마우스 피스 60 : 반사경
62 : 리드선용 개구부 65 : 리드선
100, 200, 300, 400 : 방전램프 500, 600, 700, 800 : 방전램프
110 : 발광관 112, 112' : W전극
114 : 코일 115 : 방전공간(관내)
116 : 전극막대 118 : 발광물질(수은)
120, 120' : 봉입부 122 : 유리부
124 : Mo박 130 : 외부리드
1000 : 초고압 수은램프
본 발명에 의한 방전램프는 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하며, 상기 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽은 트위스트구조를 이룬다. 이 구성에 의해 상기 문제점을 해결한다.
상기 트위스트구조를 갖는 금속박은 90도 비틀린 부분을 갖는 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 구비하고, 상기 한쌍의 금속박의 각각은 상기 한쌍의 전극의 각각과 전기적으로 접속된 쪽의 반대측에 외부리드를 갖고, 상기 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽은 상기 금속박의 길이방향을 따라 물결치는 파상구조를 갖고, 상기 파상구조를 갖는 금속박은 상기 금속박 중 상기 전극의 말단과 상기 외부리드의 말단 사이의 영역에 적어도 하나의 파상부로 구성된다.
상기 금속박의 길이방향에서의 상기 금속박의 중간 위치로부터 상기 발광관부근의 영역(상기 중간 위치도 포함한다)에 상기 파상부의 머리부가 적어도 1개 설치되는 것이 바람직하다.
상기 전극의 말단과 상기 외부리드의 말단 사이의 영역에 상기 파상부의 머리부가 복수개 설치되어도 된다.
본 발명에 의한 또 다른 방전램프는 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하고, 상기 한쌍의 금속박 중 한쪽의 금속박의 두께방향에 대하여 수직인 제 1 방향은 다른쪽 금속박의 두께방향에 대하여 수직인 제 2 방향과 다른 방향이다.
다른 실시예에서는 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 1도 이상 90도 이하 어긋나 있다.
다른 실시예에서는 상기 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽은 트위스트구조를 갖는 다.
다른 실시예에서는 상기 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽은 파상구조를 갖는다.
다른 실시예에서 상기 파상구조를 갖는 금속박은 상기 봉입부 내의 상기 금속박의 내부응력의 방향을 분산시키는 굴곡부를 적어도 하나 갖는다.
본 발명에 의한 또 다른 방전램프는 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하고, 상기 한쌍의 금속박의 각각은 상기 한쌍의 전극의 각각과 전기적으로 접속된 쪽의 반대쪽에 외부리드를 갖고, 상기 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽은 상기 발광관측에서 상기 외부리드측으로 상기 금속박을 투영한 면적이 상기 금속박의 단면의 면적보다 큰 금속박이다.
다른 실시예에서는 상기 한쌍의 금속박의 각각은 상기 발광관으로부터 연장된 유리부와 압착되고, 상기 한쌍의 금속박의 각각은 몰리브덴박이다.
본 발명에 의한 다른 방전램프는 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 몰리브덴박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하며, 상기 한쌍의 몰리브덴박의 각각은 상기 한쌍의 전극의 각각과 전기적으로 접속된 쪽의 반대쪽에 몰리브덴으로 구성된 외부리드를 갖고, 상기 한쌍의 몰리브덴박의 적어도 한쪽은 상기 외부리드와 일체로 형성된다.
본 발명에 의한 또 다른 방전램프는 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 몰리브덴박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하며, 상기 한쌍의 몰리브덴박의 각각은 상기 한쌍의 전극의 각각과 전기적으로 접속된 쪽의 반대쪽에 몰리브덴으로 구성된 외부리드를 갖고, 상기 한쌍의 몰리브덴박의 적어도 한쪽은 몰리브덴박과 접속되는 부분이 평판형상인 외부리드와 평판용접된다.
본 발명에 의한 또 다른 방전램프는 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 몰리브덴박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하며, 상기 한쌍의 몰리브덴박의 적어도 한쪽은 상기 발광관쪽으로 상기 몰리브덴박으로부터 연장된 몰리브덴 막대를 갖고, 상기 몰리브덴 막대는 상기 한쌍의 전극의 어느 하나와 용접에 의해 접속된다.
상기 한쌍의 봉입부의 각각은 압착시일구조를 갖는 것이 바람직하다.
다른 실시예에서 상기 발광물질은 적어도 수은을 갖는다.
본 발명에 의한 램프유니트는 상기 방전램프와, 그 방전램프로부터 발하는 빛을 반사하는 반사경을 구비한다.
본 발명에 의한 방전램프의 제조방법은 발광관부, 상기 발광관부로부터 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 공정 (b) 다음에 상기 금속박에 대하여 외력을 가함으로써 상기 금속박에 트위스트구조 또는 파상구조를 형성하는 공정 (d)를 포함한다.
다른 실시예에서는 상기 공정 (c)에 의해 상기 측관부와 상기 금속박을 밀착시킨 후 상기 밀착한 측관부 중의 일부분을 가열연화시킨 상태에서 상기 공정 (d)를 실행한다.
다른 실시예에서는 상기 공정 (c)에 의해 상기 측관부의 일부와 상기 금속박의 일부가 밀착된 상태에서 상기 공정 (d)를 실행하고 그 후 다시 상기 공정 (c)를 실행한다.
상기 공정 (a)에서 상기 금속박이 몰리브덴박이고, 상기 외부리드의 일부에 상기 측관부 내에 상기 전극조립체를 고정하기 위한 몰리브덴 테이프가 설치된 상기 전극조립체를 준비하고, 상기 공정 (b)에서 상기 몰리브덴 테이프를 상기 측관부의 내면에 걸어맞춤으로써 상기 전극의 선단부를 상기 발광관부 내에 위치시키고, 상기 공정 (c)에서 상기 방전램프용 파이프를 회전시키면서 상기 측관부와 상기 금속박을 밀착시키고, 상기 공정 (d)에서 상기 금속박에서의 상기 전극측과 상기 외부리드에서 상기 방전램프용 파이프의 회전에 차이를 두거나 또는 상기 금속박에서의 상기 전극측의 부위와 외부리드측의 부위가 상대적으로 가까워지도록 상기 측관부를 수축시킴으로써 상기 금속박에 트위스트구조 또는 파상구조를 형성하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 작용을 설명한다.
본 발명의 방전램프는 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽이 트위스트구조를 갖고 있으므로 봉입부 내의 금속박의 표면에 대하여 수직으로 생기는 내부응력(금속박의 내부응력)의 방향을 일정한 방향으로 맞추지 않도록 할 수 있어 금속박의 내부응력의 방향을 분산시킬 수 있다. 금속박의 내부응력의 방향을 분산시키면 금속박이 봉입부를 파열시키는 합성응력(시일구조를 부수는 합성응력)을 줄일 수 있기 때문에 종래기술에 비하여 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있게 되므로 방전램프의 수명을 길게 할 수 있다. 금속박의 비틀림을 90도로 하면 금속박이 봉입부를 파열시키는 합성응력을 최소로 할 수 있다.
한쌍의 금속박의 적어도 한쪽이 파상구조를 갖는 경우라도 봉입부의 내부응력을 분산시킬 수 있으므로 종래기술보다 방전램프의 수명을 길게 할 수 있다. 봉입부 내의 금속박의 내부응력의 방향을 분산시키는 굴곡부가 적어도 1개 이상 금속박에 형성되어 있으면 금속박이 봉입부를 파열시키는 합성응력을 경감시킬 수 있다. 이 구조의 경우, 금속박 중의 전극의 말단과 외부리드의 말단 사이의 영역에 파상부를 설치하면 전극과 금속박의 접속강도 및 외부리드와 금속박의 접속강도를 저하시키지 않고 봉입부의 내부응력을 분산시킬 수 있다. 또 금속박의 반 정도의 위치로부터 상기 발광관 부근의 영역에 상기 파상부의 머리부를 설치함으로써 보다 효과적으로 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있게 된다. 또한 파상부의 머리부는 복수개 설치해도 된다.
한쌍의 금속박 중 한쪽 금속박의 두께방향에 대하여 수직인 제 1 방향과, 다른쪽의 상기 금속박의 두께방향에 대하여 수직인 제 2 방향을 다르게 하면 제 1 방향의 내부응력과 제 2 방향의 내부응력의 합을 종래기술보다 낮게 할 수 있다. 이 때문에 종래기술에 비하여 금속박이 봉입부가 파열하는 합성응력을 약하게 할 수 있으므로 방전램프의 수명을 길게 할 수 있다. 제 1 방향과 제 2 방향은 1도 이상90도 이하로 어긋나도록 하면 된다. 제 1 방향과 제 2 방향이 90도 어긋나 있을 때 제 1 방향의 내부응력과 제 2 방향의 내부응력의 합을 최소로 할 수 있다. 또한 봉입부의 내부응력을 분산시키기 위해 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽은 트위스트구조 또는 파상구조를 갖도록 해도 된다.
또 발광관측에서 외부리드측으로 금속박을 투영한 면적이 금속박의 단면의 면적보다 크게 금속박이 형성되어 있으면, 상기 금속박의 표면에 의해 발광관으로부터 외부리드쪽으로 이동하는 광섬유적인 효과에 의한 에너지를 받아낼 수 있다. 이 때문에 금속박과 외부리드의 접속 개소에 도달하는 광섬유적인 효과에 의한 에너지를 종래기술에 비하여 줄일 수 있으므로 금속박과 외부리드의 접속개소의 온도상승을 줄일 수 있다.
상기 한쌍의 금속박의 각각은 상기 발광관으로부터 연장된 유리부에 의해 압착되도록 구성하면 되고, 상기 한쌍의 금속박의 각각으로서 몰리브덴박을 이용하면 된다. 또 봉입부가 파열되지 않게 하기 위해 측면이 뾰족한 형상의 금속박을 사용하는 것도 적합하다.
외부리드가 몰리브덴박과 일체로 형성된 구성으로 하면 종래기술에서의 외부리드와 몰리브덴박의 용접부에 발생하고 있던 전류에 의한 발열을 억제할 수 있다. 이로 인하여 종래기술에 비하여 용접부의 국소적인 온도상승에 의해 용접부 주위의 봉입부(유리부)에 균열의 기점이 생기는 것을 억제할 수 있으므로 방전램프의 수명을 길게 할 수 있다.
또 외부리드가 몰리브덴박과 일체로 형성함으로써 몰리브덴박 및 외부리드의접속부와 봉입부(유리부) 사이에 간격이 생기기 어려운 구조로 할 수 있으므로 봉입부의 강도를 향상시킬 수 있다. 몰리브덴박과 접속되는 부분을 평판형상으로 한 외부리드의 경우에도 종래기술에 비하여 용접부에 발생하고 있던 전류에 의한 발열을 억제할 수 있는 동시에 접속부와 봉입부(유리부) 사이에 간격이 생기지 않는 구조로 할 수 있다.
또 발광관쪽으로 몰리브덴박으로부터 연장된 몰리브덴 막대와 한쌍의 전극의 어느 하나가 용접에 의해 접속된 구성으로 하면 종래기술보다도 몰리브덴박과 전극의 접속부를 매끄러운 형상으로 할 수 있어, 그것에 의해 상기 접속부의 주위에 위치하는 봉입부(유리부)에 균열이 남지 않게 할 수 있으므로 방전램프의 강도를 향상시킬 수 있다.
한쌍의 봉입부의 각각은 내압성의 향상면에서 압착시일구조로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 방전램프의 일례로 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. 또 본 발명에 의한 방전램프의 제조방법에 의하면 트위스트구조 또는 파상구조를 갖는 금속박을 구비한 방전램프를 비교적 용이하게 제조할 수 있다.
(실시예)
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 도면에서는 설명을 간단히 하기 위해 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성요소에는 동일의 부호를 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 나타내며, 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')를 갖는다.
발광관(10)의 관내에는 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 구형상을 이룬다. 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∼1cc 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)을모식적으로 도시한다.
방전공간(15) 내의 한쌍의 전극(12, 12')은 예를 들어 1∼5mm 정도의 간격(아크길이)으로 배치된다. 전극(12, 12')로서는 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 직사각형을 형성한다. 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 정도로 되어 있다. 본 실시예에서는 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이 금속박(24)의 측면을 뾰족하게 하도록 한다. 이렇게 하는 이유는 금속박(24)의 측면에 대하여 수직으로 생긴 내부응력을 박의 두께방향 Z와 수직인 방향 X로 가능한 한 향하지 않도록 하여 봉입부(20)가 가능한 한 파열되지 않도록 하기 위해서이다. 또 이들의 봉입부(20)의 구성은 봉입부(20')에 대해서도 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
한쌍의 봉입부 중 적어도 한쪽(도면중 봉입부(20))의 금속박(24)은 트위스트구조를 갖고, 금속박(24)은 다른 부분(예를 들어 금속박(24)의 발광관(10)측의 부분)에 대하여 비틀린 부분(트위스트부)(26)을 갖는다. 금속박(24)의 트위스트구조를 도 2에 확대하여 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이 금속박(24)을 트위스트구조로 하면 금속박(24)의 상면(24a) 및 하면(24b)에 대하여 수직으로 생긴 내부응력(40)의 방향이 박의 두께방향 Z에 맞추어지지 않도록 할 수 있다. 이와 같이 박의 두께방향 Z 이외의 방향으로 봉입부(24)의 내부응력(40)의 방향을 분산시킬 수 있으므로 종래기술보다도 금속박(24)이 봉입부(20)(유리부(22))를 파일시키는 합성응력(박의 두께방향 Z의 내부응력(40)의 합성응력)을 경감시킬 수 있으므로 봉입부(20)의 시일구조를 장기간 유지할 수 있게 되어 방전램프(100)의 수명을 길게 할 수 있다.
본 실시예에서는 금속박(24)의 발광관(10)측의 부분에 대하여 트위스트부(26)의 각도(트위스트각)를 180도 정도로 하고 있지만, 트위스트각은 180도 정도로 한정되지 않는다. 트위스트구조가 아닌 평탄한 금속박(24)이 봉입부(20)를 파열시키는 합성응력(박의 두께방향의 내부응력(40)의 합성응력)을 보다 크게 감소시키려면 트위스트각은 30도 이상인 것이 바람직하고, 봉입부(20)를 파열시키는 합성응력을 15% 정도 감소시키기 위해서는 트위스트각을 예를 들어 45도 정도로 하면 된다.
트위스트각이 90도인 경우에 봉입부(20)를 파열시키는 합성응력이 최소가 되므로 트위스트부(26) 중 적어도 1개소는 트위스트각이 90도인 것이 더욱 바람직하다. 트위스트부(26)의 트위스트각을 90도 이상으로 하여 본 실시예와 같이 180도 정도로 해도 된다. 트위스트각을 180도 정도로 한 경우에는 발광관(10)측에서 보았을 때 도 1의 (c) 중의 점선으로 도시된 바와 같이 금속박(24)의 표면(24a)과 하면(24b)이 각각 반원과 같은 궤적을 그리게 된다. 트위스트부(26)는 금속박(24)의 적어도 1개소 이상 형성되고 봉입부(20)를 파열시키는 합성응력을 더욱 줄이기 위해 복수개소 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한 트위스트각을 360도 이상으로 하여 금속박(24)의 전체가 트위스트구조(나사구조)를 갖도록 하는 것도 적합하다.
또 본 실시예에서는 한쌍의 봉입부 중 한쪽의 봉입부(20)가 트위스트구조를 갖도록 하였지만 다른쪽 봉입부(20')도 트위스트구조를 갖도록 구성할 수 있다. 한쌍의 봉입부 중 어느 하나가 트위스트구조를 갖도록 하면 봉입부(20, 20')의 양쪽 모두 시일구조를 장기간 유지할 수 있게 되어 더욱 바람직하다.
봉입부(20, 20')의 각각의 외경은 예를 들어 4mm∼8mm 정도이고, 길이방향(도면중 Y방향)의 길이는 예를 들어 15mm∼30mm 정도이다. 봉입부(20, 20')는 봉입내압을 높이기 위해 압착시일구조로 된 것이 바람직하지만, 내부압력이 4∼5MPa 정도의 봉입내압이 요구되는 경우에는 핀치 시일구조로 해도 된다.
봉입부(20, 20') 내의 금속박(24)은 전극(12)과 용접에 의해 접합되어 있고, 금속박(24)은 전극(12)이 접합된 쪽의 반대쪽에 외부리드(30)를 갖는다. 외부리드(30)는 예를 들면 몰리브덴으로 구성된다.
다음으로 도 3 및 도 4를 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).
다음으로 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 유리파이프 내를 감압상태(예를 들어 1기압 이하)로 한 후 유리관(측관부)(22)을 가열하여 연화시킴으로써 유리관(22)과 금속박(24)의 양자를 밀착시켜 그것으로 봉입부(20)를 형성한다(봉입부 형성공정).
다음으로 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 유리관(유리부)(22)이 아직 연화된 상태에서 봉입부(20)를 비틀면 금속박(24)은 부드러우므로 유리관(유리부)(22)과 함께 금속박(24)도 비틀려 트위스트부(26)가 형성된다(트위스트부 형성공정). 이렇게 하여 트위스트구조를 갖는 금속박(24)을 구비한 방전램프(100)를 제조할 수 있다.
전극삽입공정에서 트위스트부 형성공정까지는 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 하여 실행할 수 있다.
우선 유리파이프를 연직방향(도면중 Y방향)으로 배치한 후 화살표(41, 42)의 방향으로 회전 가능하게 하기 위해 척(chuck ; 도시 생략)을 이용하여 유리파이프의 상부 및 하부를 지지한다. 다음으로 유리파이프 내에 전극(12)과 외부리드(30)를 갖는 금속박(24)을 삽입한 후 유리파이프 내를 감압 가능한 상태로 한다. 다음으로 유리파이프 내를 감압상태(예를 들어 20kPa)로 하는 동시에 유리파이프를 화살표(41, 42)의 방향으로 회전시킨 후 예를 들어 버너(50)로 유리관(22)의 일부를 가열하여 연화시킨다.
유리관(22) 내외의 압력차에 의해 유리관(22)과 금속박(24)의 양자가 밀착한 후 유리파이프의 상부와 하부의 회전속도가 다르게 한다. 이와 같이 하면 버너(50)에 의해 가열되고 연화된 유리관(22)의 일부가 비틀리게 되어 이 개소에 트위스트부(26)가 형성된다. 유리파이프의 상부와 하부의 회전속도를 다르게 하려면 예를 들어 유리파이프 상부의 화살표(41)의 회전은 그대로 두고 유리파이프 하부의 화살표(42)의 회전을 멈추도록 하면 된다.
도 4에 도시된 방법은 구체적으로는 도 5의 (a)∼(d)에 도시된 바와 같이 하여 행할 수 있다. 도 5의 (a)∼(d)는 본 실시예에 관한 방전램프(100)의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
우선 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 발광관부(10)와 측관부(22)를 갖는 방전램프용 파이프와, 금속박(Mo박)(24)에 전극(12) 및 외부리드(30)가 부착된 전극조립체를 준비한다. 전극조립체의 외부리드(30)의 일단에는 측관부(22)의 내면에 전극조립체를 고정하기 위한 지지부재(31)가 설치된다. 이 지지부재(31)로서는 예를 들어 몰리브덴으로 이루어지는 몰리브덴 테이프(Mo테이프)를 이용할 수 있다. 전극조립체의 금속박(24)으로서는 실질적으로 곧은 상태의 것을 이용한다. 즉 본실시예에서는 처음부터 비틀려 있는 금속박(24)은 이용하지 않는다.
여기에서 준비하는 방전램프용 유리파이프는 불순물이 저레벨의 석영유리로 구성된 것을 사용하는 것이 발광관에서의 흑화 ·실투(失透)를 효과적으로 방지하는 면에서 바람직하다. 본 실시예에서는 알칼리 불순물(Na, K, Li)의 각각이 예를 들어 수 ppm이하, 바람직하게는 1ppm 이하라는 극저레벨의 고순도 석영유리를 사용한다. 단 그와 같은 것에 한정되지 않고 알칼리 불순물 레벨이 그 정도로 낮지 않은 석영 유리로 구성된 방전램프용 유리파이프를 준비하여 사용해도 된다.
다음으로 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 준비한 유리파이프를 척(도시 생략)으로 연직방향으로 배치하고, 이어서 금속박(24)이 곧은 상태로 발광관부(10) 내의 소정의 위치에 전극(12)의 선단부가 오도록 측관부(22) 내에 전극조립체를 삽입한다. 전극(12)의 선단부가 소정 위치에 배치되면 Mo테이프(31)로 전극조립체를 측관부(22)에 고정한다. 그 후 유리파이프 내의 전체를 1기압 이하의 불활성가스(예를 들어 약 50Torr의 Ar가스)로 치환한다.
다음으로 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 유리파이프를 회전시키면서 측관부(22)를 가열 용융함으로써 전극조립체의 금속박(24)의 전체를 측관부(22)에 밀착봉입하여 봉입부(20)를 형성한다. 그 후 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 우선 봉입부(20)(유리부(22)) 중 금속박(24)을 비틀고 싶은 부위를 가열 용융한다. 이어서 유리파이프의 일단과 타단의 회전에 차를 두면 금속박(24)에 트위스트부(26)가 형성된다. 이렇게 하여 트위스트구조를 갖는 금속박(24)을 비교적 용이하게 제작할 수 있다. 그 후는 공지의 기술을 이용하여 본 실시예의 방전램프(100)를 얻을 수있다.
트위스트구조를 갖는 금속박(24)은 도 6의 (a)∼(d)에 도시된 바와 같이 제작할 수도 있다.
우선 도 5의 (a) 및 (b)에 도시한 것과 마찬가지로 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 준비한 유리파이프의 측관부(22)에 전극구조체를 삽입한 후 유리파이프 내를 1기압 이하의 불활성가스로 치환한다.
다음으로 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 발광관부(10)와 측관부(22)의 경계부분 근처로부터 측관부(22)의 단부(상부)로 향하여 가열 용융하여 측관부(22)를 압착시킴으로서 전극조립체의 금속박(24)의 일부와 측관부(유리부)(22)의 일부를 밀착 봉입한다. 이어서 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이 금속박(24)을 비틀고 싶은 부위가 가열되면 유리파이프의 일단과 타단의 회전에 차를 두어 금속박(24)에 트위스트부(26)를 형성한다. 그 후 회전의 차를 없애면 금속박(24)은 비틀리지 않고 곧은 상태로 다시 측관부(22)와 밀착 봉입된다. 이와 같이 해도 트위스트구조를 갖는 금속박(24)을 제작할 수 있다.
또 도 6의 (a)∼(d)에 도시한 예에서는 발광관부(10)와 측관부(22)의 경계부분으로부터 측관부(22)의 단부로 향하여 가열용융을 시작하였지만, 반대로 측관부(22)의 단부로부터 발광관부(10)와 측관부(22)의 경계부분으로 향하여 가열용융을 시작해도 된다. 이 경우에도 금속박(24)을 비틀고 싶은 부위에 가열되면 유리파이프의 일단과 타단의 회전에 차를 두어 금속박(24)에 트위스트부(26)를 형성하면 된다.
본 실시예의 방전램프(100)에 의하면 봉입부(20)내의 금속박(24)이 트위스트구조를 갖고 있으므로 봉입부(20)의 내부응력(40)을 분산시킬 수 있다. 이 때문에 종래기술에 비하여 봉입부(20)의 시일구조를 장기간 유지할 수 있게 되어 램프수명을 더욱 길게 할 수 있다.
(제 2 실시예)
도 7부터 도 9를 참조하여 본 발명에 의한 제 2 실시예에 관한 방전램프(200)를 설명한다. 본 실시예의 방전램프(200)는 금속박(24)이 파상구조를 갖고 있는 점에서 금속박(24)이 트위스트구조를 갖고 있던 상기 제 1 실시예의 방전램프(100)와 다르다. 또 본 실시예 및 후술하는 실시예의 설명을 간단히 하기 위해 이하에서는 제 1 실시예와 다른 점을 주로 설명하고 제 1 실시예와 같은 점의 설명은 생략 또는 간략화한다.
도 7의 (a)는 본 실시예의 방전램프(200)의 상면을 모식적으로 도시하고, 도 7의 (b)는 방전램프(200)의 측면을 모식적으로 도시하며, 도 7의 (c)는 도 7의 (a)의 c-c'선에 따른 단면을 도시한다.
본 실시예의 방전램프(200)는 발광관(밸브)(10)과, 발광관(10)에 연결된 한쌍의 봉입부(20, 20')를 갖고, 한쌍의 봉입부(20, 20') 중 적어도 한쪽(도면중 봉입부(20))의 금속박(24)은 파상구조를 갖는다. 파상구조를 갖는 금속박(24)은 금속박(24)에 가해지는 내부응력(40)을 분산시키는 파상부(굴곡부)(28)를 적어도 1개 갖는다. 파상부(굴곡부)(28)가 금속박(24)에 형성되면 발광관(10)측에서 보았을 때 도 7의 (c) 중의 점선으로 도시된 바와 같이 파상부(28)가 형성된 부분의금속박(24)의 표면(24a) 및 하면(24b)이 금속박(24)의 단면의 상하로부터 나타나게 된다. 금속박(24)의 파상구조를 도 8에 확대하여 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이 금속박(24)이 길이방향(Y방향)을 따라 물결치는 파상구조가 되면 금속박(24)의 상면(24a) 및 하면(24b)에 대하여 수직으로 생기고 있는 내부응력(40)의 방향이 박의 두께방향 Z에 맞추어지지 않도록 할 수 있다. 이와 같이 금속박(24)의 내부응력(40)의 방향을 분산시킬 수 있으므로 종래기술보다 금속박(24)이 봉입부(20)(유리부(22))를 파열시키는 합성응력(박의 두께방향 Z의 내부응력(40)의 합성응력)을 줄일 수 있으므로 봉입부(20)의 시일구조를 장기간 유지할 수 있게 되어 방전램프(100)의 수명을 길게 할 수 있다.
파상부(28)는 금속박(24) 중 전극(12)의 말단(12e)과 외부리드(30)의 말단(30e)의 말단 사이의 영역(24u)에 형성된 것이 바람직하다. 그 이유를 설명하면 전극(12) 및 외부리드(30)는 금속박(24)에 용접에 의해 접속되어 있기 때문에 용접개소 이외의 영역 24u에 파상부(28)를 형성함으로써 전극(12)과 금속박(24)의 접속강도 및 외부리드(30)와 금속박(24)의 접속강도가 저하되는 것을 해결할 수 있기 때문이다.
또 램프사용시의 봉입부(20)의 금속박(24)과 유리부(22)의 파열은 봉입부(20) 중 발광관(10)측에서 생기므로 봉입부(20)의 시일구조를 보다 효과적으로 장기간 유지하기 위해서는 파상부(28)는 외부리드(30)측보다 발광관(10)측에 설치하는 것이 바람직하다. 예를 들어 길이방향(Y방향) 기준으로 금속박(24)의 중간위치 24ct로부터 전극(12)의 말단 12e까지의 영역 24w에 파상부(28)의머리부(24cr)를 설치한다. 또 영역 24w는 위치 24ct도 포함한다. 본 실시예에서는 머리부(24cr)는 금속박(24)의 단변방향(X방향)으로 연장되고, 금속박(24)을 가로지르도록 형성한다. 머리부(24cr)는 내부응력(40)을 효과적으로 분산시키는 면에서 영역 24u에 복수개 형성하는 것도 바람직하다.
본 실시예에서는 파상구조를 갖는 금속박(24)에 파상부(28)가 2개 형성되어 있지만, 파상부(28)는 적어도 1개 형성되어 있으면 종래기술보다 금속박(24)이 봉입부(20)를 파열하는 합성응력을 줄일 수 있다. 이 때문에 파상구조를 갖는 금속박(24)이 주기적인 구조를 형성할 필요는 없다. 단 금속박(24) 전체를 주기적인 파형구조로 하여 봉입부(20)를 파열시키는 합성응력을 전체적으로 균등하게 줄이도록 해도 된다.
파상부(28)는 금속박(24)에 가해지는 내부응력(40)을 분산할 수 있을 정도의 높이(또는 진폭) 및 곡률반경을 갖고 있고, 파상부(28)의 높이(또는 진폭) 및 곡률반경은 요구되는 조건에 따라 적절히 결정하면 된다. 제조공정상의 제약때문에 파상부(28)의 높이(또는 진폭)의 최대값은 제조공정단계에서 이용되는 방전램프용 유리파이프 중의 봉입부가 되는 유리관(22) 부분의 내경에 의해 규정된다. 파상부(28)의 곡률반경이 큰 경우보다 작은 경우가 금속박(24)에 가해지는 내부응력(40)을 양호하게 분산시킬 수 있으므로 비교적 곡률반경이 작은 파상부(28)를 복수개 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 금속박(24)은 높이 1∼2mm 정도, 곡률반경 1∼4mm 정도의 파상부(28)를 갖는다. 또 금속박(24)에 가해지는 내부응력(40)을 양호하게 분산시키고 파상부(28)는 완만한 형상으로 하는 편이 모난 형상으로 하는 것보다 바람직하지만, 모난 형상의 파상부(굴곡부)(28)를 갖는 경우라도 종래기술에 비하여 금속박(24)에 가해지는 내부응력(40)을 분산시킬 수 있다.
금속박(24)에 파상부(28)가 형성되어 있는지의 여부는 금속박(24)의 열팽창률을 고려한 후 유리부(22)에 의해 봉입되기 전의 금속박(24)의 길이방향(도면중 Y방향)의 길이와 봉입후의 금속박(24)의 길이방향의 길이를 비교하여 판단할 수도 있다. 소정의 높이(또는 진폭) 및 곡률반경을 갖는 파상부(28)가 형성된 경우에는 파상부(28)의 형성에 의해 봉입전보다 봉입후의 금속박(24)의 길이방향의 길이가 짧아지기 때문이다. 파상부(28)의 높이나 곡률반경을 측정하여 평가하는 것이 번잡한 경우에는 봉입전과 봉입후의 금속박(24)의 길이방향의 길이변화를 측정함으로써 파상부(28)를 평가해도 된다.
또 본 실시예에서는 한쌍의 봉입부 중 한쪽의 봉입부(20)가 파상구조를 갖도록 하였지만, 다른쪽 봉입부(20')도 파상구조를 갖도록 구성할 수 있다. 한쌍의 봉입부 중 어느 하나가 파상구조를 가지면 봉입부(20, 20')의 양쪽 모두 시일구조를 장기간 유지할 수 있게 되어 더욱 바람직하다. 또 한쪽의 봉입부(20)를 파상구조로 하고, 다른쪽 봉입부(20')를 상기 제 1 실시예의 트위스트구조로 할 수 있다. 이와 같이 해도 봉입부(20, 20')의 양쪽의 시일구조를 장기간 유지할 수 있다. 또한 봉입부(20, 20') 중 어느 하나가 파상구조와 트위스트구조의 양쪽 구조를 모두 갖고 있어도 된다.
다음으로 도 9를 참조하여 방전램프(200)의 제조방법을 도시한다. 도 9의(a)부터 (c)는 방전램프(200)의 제조방법의 각 공정을 도시한 공정단면도이다.
우선 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 발광관(10)이 되는 부분(발광관부)과 봉입부의 유리부(22)가 되는 부분(측관부)을 갖는 방전램프용 유리파이프 내에 전극(12)과 외부리드(30)를 갖는 금속박(Mo박)(24)을 삽입한다(전극삽입공정).
다음으로 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 유리파이프 내를 감압상태(예를 들어 1기압 이하)로 한 후 버너(50)로 유리관(22)을 가열하여 연화시킴으로써 유리관(22)과 금속박(24)을 밀착시켜 그것으로 봉입부(20)를 형성한다(봉입부 형성공정).
봉입부 형성공정시에 화살표(52) 방향으로 힘을 가하면 버너(50)에 의해 가열되고 연화된 유리관(유리부)(22)의 일부가 변형하게 된다. 금속박(24)은 부드러우므로 이 변형에 의해 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 금속박(24)에 파상부(28)가 형성된다(파상부 형성공정). 화살표(52) 방향으로의 힘은 기구 등으로 직접 가해도 되고 유리파이프 내외의 압력차를 이용해도 된다. 파상부 형성공정을 복수회 반복하면 여러번 파상부(28)를 금속박(24)에 형성할 수 있다.
또 전극삽입공정시에 봉입부 형성공정을 양호하게 실행할 수 있는 것이면 미리 파상부(28)를 형성한 금속박(24)을 방전램프용 유리파이프 내에 삽입한 후 봉입부 형성공정을 행하여 파상구조를 갖는 금속박(24)을 구비한 방전램프(200)를 제조할 수도 있다. 이러한 제조방법은 곡률반경이 비교적 작은 파상부(28)를 다수 형성하는 경우에 유리하다.
도 9에 도시된 방법은 구체적으로는 도 10의 (a)∼(d)에 도시된 바와 같이하여 행할 수 있다. 도 1O의 (a)∼(d)는 본 실시예에 관한 방전램프(1OO')의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
우선 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 것과 마찬가지로 도 10의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 준비한 유리파이프의 측관부(22)에 전극구조체를 삽입한 후 유리파이프 내를 1기압 이하의 불활성가스로 치환한다. 또 전극조립체의 금속박(24)으로서는 실질적으로 곧은 상태의 것을 이용한다.
이어서 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 유리파이프를 회전시키면서 측관부(22)를 가열용융함으로써 전극조립체의 금속박(24)의 전체를 측관부(22)에 밀착봉입하여 봉입부(20)를 형성한다.
그 후 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이 우선 봉입부(20)(유리부(22)) 중 금속박(24)을 파상으로 하고 싶은 부위를 가열 용융한다. 이어서 유리파이프를 길이방향으로 줄이도록 외력(52)을 가함으로써 금속박(24)에 파상부(28)가 형성된다. 즉 금속박(24)에서의 전극(12)측의 부위와 외부리드(30)측의 부위가 상대적으로 가까워지도록 측관부(22)를 수축시킴으로써 파상부(28)를 형성할 수 있다. 파상부(28)의 형성은 유리파이프의 양단을 줄이는 방향으로 움직여도 되고, 일단을 고정하여 타단만을 이동시키도록 해도 된다. 또 외력(52)은 중력을 이용해도 된다.
이와 같이 하여 파상구조를 갖는 금속박(24)을 비교적 용이하게 제작할 수 있다. 그 후는 공지의 기술을 이용하여 본 실시예의 방전램프(200)를 제조하면 된다. 파상구조를 갖는 금속박(24)은 도 11의 (a)∼(d)에 도시한 바와 같이 해도 제작할 수 있다.
우선 도 1O의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 준비한 유리파이프의 측관부(22)에 전극구조체를 삽입한 후 유리파이프 내를 1기압 이하의 불활성가스로 치환한다.
다음으로 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이 발광관부(10)와 측관부(22)의 경계부분 근처로부터 측관부(22)의 단부(상부)로 향하여 가열용융하여 측관부(22)를 압착시킴으로써 전극조립체의 금속박(24)의 일부와 측관부(유리부)(22)의 일부를 밀착봉입한다.
이어서 도 11의 (d)에 도시된 바와 같이 금속박(24)을 굴곡시키고 싶은 부위가 가열되고 유리파이프의 양단을 길이방향으로 줄이면 금속박(24)에 파상부(28)를 형성할 수 있다. 또 발광관부(10)와 측관부(22)의 경계부분으로부터 측관부(22)의 단부로 향한 가열용융에 한정하지 않고, 측관부(22)의 단부에서 발광관부(10)와 측관부(22)의 경계부분으로 향하여 가열용융해도 된다.
다음으로 도 12를 참조하여 파상구조를 갖는 금속박(24)의 변형예를 설명한다.
도 12의 (a)에 도시된 바와 같이 방전램프(200)에서의 금속박(24)의 파상부(굴곡부)(28) 대신 금속박(24)의 상면(24a)에 형성된 굴곡부(29)를 적어도 1개 갖도록 구성할 수 있다. 이러한 굴곡부(29)를 갖는 파상구조의 금속박(24)을 구비한 방전램프(300)라도 금속박(24)에 가해지는 내부응력(40)을 분산시킬 수 있다. 또 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이 박의 두께방향과 수직인 방향(도면중 X방향)으로 복수의 굴곡부(29)를 형성할 수도 있다. 방전램프(300)는 미리 굴곡부(29)를 형성한금속박(24)을 방전램프용 유리파이프 내에 삽입한 후 봉입부 형성공정을 행하여 제조할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이 금속박(24")의 단변단면형상을 파상으로 한 구조는 바람직하지 못하다. 그 이유는 파상구조의 머리부가 금속박(24")의 길이방향(Y방향)을 따라 연장된 것은 봉입부 형성공정(도 9의 (b) 참조)을 사실상할 수 없게 되기 때문이다. 즉 봉입부 형성공정에서 유리부(22")를 수축시키고 있다고 해도 금속박(24")이 함몰영역(23")에 유리부(22")를 밀착시킬 수 없으므로 금속박(24")과 유리부(22") 사이에 간격이 생겨 박봉입을 할 수 없기 때문이다. 또 파상이 아닌 곧은 금속박을 포함하는 봉입부를 먼저 형성한 후에 도 13에 도시된 바와 같이 금속박을 파상으로 하는 것은 기술적으로 사실상 무리이다. 또한 도 13에 도시된 구조는 전극의 전극막대(16")와의 용접개소의 금속박(24")의 부분이 파상으로 되어 있으므로 전극막대(16")와 금속박(24") 사이의 접속강도가 저하된다는 문제점도 있다.
본 실시예의 방전램프에서는 금속박(24)이 파상구조를 갖고 있으므로 봉입부(20) 내의 금속박(24)의 내부응력(40)의 방향을 분산시킬 수 있다. 이 때문에 종래기술에 비하여 봉입부(20)의 시일구조를 장기간 유지하는 것이 가능하게 되어 램프의 수명을 더욱 길게 할 수 있다.
(제 3 실시예)
도 14 및 도 15를 참조하여 본 발명에 의한 제 3 실시예에 관한 방전램프(400)를 설명한다. 본 실시예의 방전램프(400)는 한쌍의 금속박의 각각의상면이 서로 평행하지 않도록 구성되어 있는 점에서 상기 제 1 실시예의 방전램프(100)와 다르다.
도 14의 (a)는 본 실시예의 방전램프(400)의 상면을 모식적으로 도시하고, 도 14의 (b)는 방전램프(400)의 측면을 모식적으로 도시하며, 도 14의 (c)는 도 14의 (a)의 c-c'선에 따른 봉입부(20)의 단면을 도시하며, 도 14의 (d)는 도 14 의 (a)의 d-d'선에 따른 봉입부(20')의 단면을 도시한다.
본 실시예의 방전램프(400)는 발광관(밸브)(10)과 발광관(10)에 연결된 한쌍의 봉입부(20, 20')를 갖고, 한쌍의 봉입부(20, 20')가 갖는 한쌍의 금속박(24, 24')의 면이 서로 평행하지 않도록 구성된다. 즉 도 14의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 한쪽 봉입부(20)에서의 금속박(24)의 두께방향에 대하여 수직인 제 1 방향 X와 다른쪽 봉입부(20')에서의 금속박(24')의 두께방향에 대하여 수직인 제 2 방향 X'가 다른 방향이 되도록 구성된다. 본 실시예에서는 금속박(24)의 제 1 방향 X와 금속박(24')의 제 2 방향 X' 는 90도 어긋나 있다.
방전램프(400)에서는 금속박(24)의 제 1 방향 X와 금속박(24')의 제 2 방향 X'가 다르게 되어 있으므로 금속박의 단면을 기준으로 하면 도 15의 (a)에 도시된 바와 같이 금속박(24, 24')은 각도 θ의 어긋남이 생긴다. 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이 금속박(24, 24')의 각각의 면이 서로 평행하게 된 경우(각도 θ= 0°)에는 금속박(24)의 내부응력 σ과 금속박(24')의 내부응력 σ의 합성응력은 2σ가 되지만, 도 15의 (c)에 도시된 바와 같이 예를 들어 각도 θ가 90°인 경우에는 금속박(24, 24')의 내부응력의 합성응력은 각도 θ가 0°일 때의 중간인 σ가 된다.
이와 같이 금속박(24)의 제 1 방향 X와 금속박(24')의 제 2 방향 X' 를 어긋나게 하면 제 1 방향 X와 제 2 방향 X'가 같은 방향일 때에 비하여 한쌍의 금속박(24, 24')이 한쌍의 봉입부(20, 20')를 파열시키는 합성응력을 줄일 수 있다. 그 결과 종래기술보다 봉입부(20, 20')의 시일구조를 장기간 유지하는 것이 가능하게 되어 방전램프의 수명을 길게 할 수 있다.
제 1 방향 X와 제 2 방향 X'가 같은 방향일 때의 금속박(24, 24')의 합성응력(도 15의 (b) 중의 2σ)을 10% 정도 감소시키기 위해서는 각도 θ는 적어도 25도 이상인 것이 바람직하다. 금속박(24, 24')의 합성응력을 더욱 크게 감소시키기 위해서는 각도 θ는 30도 이상인 것이 더욱 바람직하고, 금속박(24, 24')의 합성응력을 15% 정도 감소시키려면 각도 θ는 예를 들어 45도 정도로 하면 된다. 도 15의 (c)에 도시된 바와 같이 각도 θ를 90도로 하면 금속박(24, 24')의 합성응력을 최소로(즉 2σ에 대하여 50% 감소) 할 수 있으므로 바람직하다.
방전램프(400)의 제조는 예를 들어 전극삽입공정에서 소정의 각도 θ를 이루도록 전극 및 외부리드를 갖는 한쌍의 금속박(24, 24')을 방전램프용 유리파이프 내를 삽입한 후 봉입부 형성공정을 실행하면 된다.
또 본 실시예에서는 직사각형의 평행형상의 금속박(24, 24')을 이용하였지만 금속박(24, 24')의 적어도 한쪽에 상기 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 트위스트부(26)나 파상부(굴곡부)(28, 29)를 형성시킬 수도 있다. 본 실시예의 금속박(24, 24')의 어느 한쪽 또는 양쪽에 트위스트부(26)나 파상부(28) 등을 형성함으로써 본 실시예의 효과에 덧붙여서 상기 제 1 실시예, 제 2 실시예의 효과도 얻을 수 있다. 금속박에 트위스트부나 파상부를 형성시킨 경우 예를 들어 금속박(24)의 발광관(10)측의 부분을 기준으로 하여 각도 θ를 설정하면 된다.
본 실시예의 방전램프에서는 금속박(24)의 제 1 방향 X와 금속박(24')의 제 2 방향 X' 를 각도 θ 어긋나게 하고 있으므로 종래기술에 비하여 한쌍의 금속박이 한쌍의 봉입부를 파열시키는 합성응력을 줄일 수 있다. 이 때문에 한쌍의 봉입부의 시일구조를 장기간 유지하는 것이 가능해져 램프 수명을 더욱 길게 할 수 있다.
(제 4 실시예)
도 16의 (a) 및 (b)를 참조하면서 본 발명에 의한 제 4 실시예에 관한 방전램프(500)를 설명한다. 도 16의 (a)는 본 실시예의 방전램프(500')의 상면의 일부를 모식적으로 도시하며, 도 16의 (b)는 도 16의 (a)의 b-b'선에 따른 봉입부(20)의 단면을 도시한다.
본 실시예의 방전램프(500)는 발광관(10)측에서 외부리드(30)측으로 금속박(Mo박)(24)을 투영한 면적이 금속박(24)의 단면(24c)의 면적보다 크게 한 금속박(24)을 한쌍의 금속박 중 적어도 한쪽에 갖고 있다. 방전램프(500)에서는 상기 제 1 실시예의 트위스트부(26)를 금속박(24)에 형성함으로써 금속박(24)의 투영면적을 단면(24c)의 면적보다 크게 하고 있다. 즉 도 16의 (b) 중의 점선으로 나타내는 바와 같이 발광관(10)측에서 보았을 때 금속박(24)의 상면과 하면이 각각 반원같은 궤적을 그리고, 그것에 의해 발광관(10)측에서 외부리드(30)측으로 금속박(24)을 투영한 경우의 금속박(24)의 투영면적은 금속박(24)의 단면(24c)의 면적보다 커지도록 되어 있다. 또 본 실시예와 같이 금속박(24)을 180도 비틀도록하는 구성 뿐만아니라 예를 들어 90도 정도 비트는 구성으로 해도 된다. 금속박(24)을 90도 비틀은 구성으로 하면 금속박(24)의 상면과 하면의 투영형상은 각각 4분의 1의 원과 같이 된다. 또한 상기 제 2 실시예의 굴곡부를 형성함으로써 금속박(24)의 투영면적을 단면(24c)의 면적보다 크게 해도 된다.
방전램프를 작동시키면 발광관(10)의 좁은 공간에 대량의 에너지(예를 들어 150W 정도)가 투입되기 때문에 발광관(10) 내의 에너지는 광섬유적인 효과(광섬유적 효과)에 의해 봉입부(20)의 유리부(22) 내를 화살표(36) 방향으로 이동하게 된다. 이 광섬유적 효과에 의해 유리부(22) 내를 이동하는 에너지는 금속박(24)과 외부리드(30)의 용접부(32)를 가열한다.
방전램프(500)에서는 금속박(24)의 투영면적을 금속박(24)의 단면(24c)의 면적보다 크게 하고 있으므로 금속박(24)의 상면 또는 하면에 의해 발광관(10)으로부터 외부리드(30)쪽으로 이동하는 광섬유적 효과에 의한 에너지를 받아낼 수 있다. 따라서 금속박(24)과 외부리드(30)의 용접부(32)에 도달하는 광섬유적 효과에 의한 에너지를 종래기술보다 줄일 수 있어 용접부(32)의 온도상승을 줄일 수 있다. 금속박(24) 및 외부리드(30)를 구성하고 있는 몰리브덴은 유리부(22)에서 적절히 봉입되어 있어도 350℃ 이상이 되면 산화되기 때문에 용접부(32)의 온도상승을 억제하여 몰리브덴의 산화를 방지하므로 방전램프의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또 용접부(32)의 온도상승을 효과적으로 억제하기 위해 트위스트부(26)(또는 굴곡부)를 금속박(24)의 중앙보다 발광관(10)측에 설치하는 것이 바람직하다.
(제 5 실시예)
도 17을 참조하여 본 발명에 의한 제 5 실시예에 관한 방전램프(600)를 설명한다. 도 17은 본 실시예의 방전램프(600)의 상면의 일부를 모식적으로 도시한다.
본 실시예의 방전램프(600)는 몰리브덴으로 구성된 외부리드(30)와 금속박(Mo박)(24)이 일체로 형성된 봉입부(20)를 한쌍의 봉입부 중 적어도 한쪽에 갖고 있다. 방전램프(600)에서는 외부리드(30)와 일체로 형성된 Mo박(24)을 봉입부(20) 내에 갖고 있으므로 Mo박(24)과 외부리드(30)의 접속개소(32)에 종래기술에서의 용접부가 존재하지 않는다. 이 때문에 외부리드(30)와 Mo박(24)의 접촉저항을 대폭 저감시키는 수 있어 접속개소(32)에서의 국소적인 온도상승을 억제하는 것이 가능해진다. 따라서 Mo박(24)의 산화를 방지하면서 종래기술보다 대량의 전류를 흘릴 수 있어 휘도를 더욱 높일 수 있다. 또 접속개소(32)의 국소적인 온도상승을 억제함으로써 접속개소(32) 주위의 유리부(22)에 균열의 기점이 발생하는 것을 막을 수 있어 봉입부(20)의 강도의 유지를 도모할 수도 있다. 또한 접속개소(32)를 완만한 형상으로 할 수 있기 때문에 접속개소(32)와 유리부(22) 사이에 빈간격이 생기지 않는 구조로 할 수 있으므로 봉입부(20)의 강도를 향상시킬 수도 있다.
외부리드(30)와 일체로 형성된 Mo박(24)은 공지의 기술을 이용하여 제작할 수 있다. 예를 들어 소정의 길이를 갖는 몰리브덴으로 구성된 환막대 또는 뿔막대(Mo막대)를 준비한 후 Mo막대의 소정부분을 한쌍의 롤러 사이에 통과시켜 연장시킴으로써 Mo박(24)으로 하고, 연장되지 않은 부분을 외부리드(30)로 할 수 있다. 또 롤러가 아닌 다이를 이용하여 제작해도 된다. 외부리드(30)와 일체로 형성된 Mo박(24)은 형누르기에 의해 제작할 수도 있다.
외부리드(30)와 Mo박(24)의 접촉저항을 줄이기 위해 도 18에 도시된 바와 같이 외부리드(30)와 일체로 형성된 Mo박(24) 대신 외부리드(30)와 Mo박(24)의 접속개소(32)를 평판용접한 Mo박(24)을 갖는 방전램프(700)의 구성으로 할 수 있다. 방전램프(700)와 같이 외부리드(30)의 선단부를 평판으로 하여 Mo박(24)과 용접시킨 경우, 종래기술에서는 거의 점접촉이던 접촉상태를 면접촉으로 할 수 있기 때문에 외부리드(30)와 Mo박(24)의 접촉저항을 줄일 수 있게 된다. 또 방전램프(700)에서는 종래기술보다 접속개소(32)의 접촉면적을 확대할 수 있기 때문에 점용접의 횟수를 증가시킬 수 있어 제조공정면에서도 바람직하다. 덧붙여서 접속개소(32)의 형상을 완만하게 할 수도 있다.
(제 6 실시예)
도 19를 참조하여 본 발명에 의한 제 6 실시예에 관한 방전램프(800)를 설명한다. 도 19는 본 실시예의 방전램프(800)의 상면의 일부를 모식적으로 도시한다.
본 실시예의 방전램프(800)는 Mo박(24)으로부터 발광관(10)쪽으로 연장되고 전극(W전극)(12)에 용접으로 접속된 몰리브덴 막대(Mo막대)(17)를 갖는다. Mo 막대(17)의 선단부의 단면은 W전극(12)의 전극막대(16)의 일단의 단면에 접합되어 있고, 양자의 접합은 예를 들어 레이저용접으로 행해지고 있다. 또 전기용접으로 접합해도 된다.
Mo박(24)으로부터 연장된 Mo막대(17)와 W전극(12)을 접속하도록 하면 Mo박(24)과 W전극(12)을 직접 접속할 때보다 양자의 접속부(17a)를 완만한 형상으로 할 수 있다. 이 때문에 Mo박(24)과 전극(12)과 접속부(17a) 주위에 위치하는 유리부(22)에 균열이 생기지 않게 할 수 있어 방전램프의 강도를 향상시킬 수 있다. 한쌍의 Mo박 중 적어도 한쪽의 Mo박(24)이 Mo막대(17)를 갖도록 하면 종래기술보다 방전램프의 강도를 향상시킬 수 있지만 양쪽의 Mo박(24)이 Mo막대(17)를 갖도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.
본 실시예에서는 외부리드(30)와 Mo박(24)을 평판용접된 Mo박(24)을 이용하고 있지만, 외부리드(30)와 일체로 형성한 Mo박(24)을 이용할 수도 있다. 즉 Mo박(24)과 Mo박(24)으로부터 연장된 Mo막대(17)와 외부리드(30)를 일체로 형성할 수도 있다. 또 Mo막대(17)를 갖는 Mo박(24)에 외부리드(30)를 단순히 용접한 구성으로 해도 된다.
(제 7 실시예)
상기 제 1 실시예 내지 제 6 실시예의 방전램프는 반사경과 조합하여 램프유니트로 할 수 있다. 도 20은 상기 제 1 실시예의 방전램프(100)를 구비한 램프유니트(900)의 단면을 모식적으로 도시한다.
램프유니트(900)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 된다. 또 램프유니트(900)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)은 예를 들어 포물면 거울이나타원면 거울을 이용할 수 있다.
본 실시예에서는 방전램프(100)의 한쪽의 봉입부(20)에 마우스 피스(55)가 부착되어 있고, 봉입부(20)로부터 연장된 외부리드와 마우스 피스는 전기적으로 접속된다. 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 전면 개구부측에 위치하는 봉입부(20)의 외부리드(30)에는 리드선(65)이 전기적으로 접속되어 있고, 리드선(65)은 외부리드(30)로부터 반사경(60)의 리드선용 개구부(62)를 통해 반사경(60)의 외부에까지 연장되어 있다. 반사경(60)의 전면 개구부에는 예를 들어 전면 유리를 부착할 수 있다.
이러한 램프유니트는 예를 들어 액정이나 DMD를 이용한 프로젝터 등과 같은 화상투영장치에 부착시킬 수 있어 화상투영장치용 광원으로서 사용된다. 상기 실시예의 방전램프 및 램프유니트는 화상투영장치용 광원 외에 자외선 스퍼터용 광원, 또는 경기장용 광원이나 자동차의 헤드라이트용 광원 등으로도 사용할 수 있다.
(그 밖의 실시예)
상기 실시예는 수은을 발광물질로 사용하는 수은램프를 방전램프의 일례로서 설명하였지만, 본 발명은 봉입부(시일부)에 의해 발광관의 기밀을 유지하는 구성을 갖는 어떤 방전램프에도 적용 가능하다. 예를 들어 금속할로겐화물을 봉입한 메탈할라이드램프 등의 방전램프에도 적용할 수 있다.
또 상기 실시예에서는 수은증기압이 20MPa 정도의 경우(소위 초고압 수은 램프의 경우)에 대하여 설명하였지만, 수은증기압이 1MPa 정도의 고압 수은램프나 수은증기압이 1kPa 정도의 저압 수은램프에도 적용 가능하다. 또 한쌍의 전극(12, 12') 사이의 간격(아크길이)은 쇼트아크형이어도 되고 그것보다 긴 간격이어도 된다. 상기 실시예의 방전램프는 교류점등형 및 직류점등형 등 어떤 점등방식이라도 사용 가능하다.
또 상기 실시예의 구성은 서로 채용하는 것이 가능하고, 예를 들어 제 1 실시예부터 제 4 실시예 중 어떤 구성을 제 5 실시예 및 제 6 실시예 중 어떤 구성과 조합하는 것도 방전램프의 수명을 향상시키는 데에 적합하다.
본 발명의 방전램프에 의하면 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽이 트위스트구조를 갖고 있으므로 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있어 램프의 수명을 길게 할 수 있다.
본 발명의 다른 방전램프에 의하면 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽이 파상구조를 이루고 있으므로 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있어 램프의 수명을 길게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 방전램프에 의하면 한쪽 금속박의 두께방향에 대하여 수직인 제 1 방향이 다른쪽 금속박의 두께방향에 대하여 수직인 제 2 방향과 다른 방향이므로 봉입부의 시일구조를 장기간 유지할 수 있어 램프의 수명을 길게 할 수 있다.
본 발명에 의한 또 다른 방전램프에 의하면 발광관측에서 외부리드측으로 금속박을 투영한 면적이 금속박의 단면의 면적보다 크기 때문에 광섬유적인 효과에의한 에너지에 의해 생기는 온도상승을 억제할 수 있어 방전램프의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 방전램프에 의하면 한쌍의 몰리브덴박의 적어도 한쪽이 외부 리드와 일체로 형성되어 있으므로 봉입부에서의 국소적인 온도상승을 방지하여 램프의 수명을 길게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 방전램프에 의하면 몰리브덴박과 접속되는 부분이 평판형상인 외부리드와 평판용접되어 있으므로 봉입부에서의 국소적인 온도상승을 방지하여 램프의 수명을 길게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 방전램프에 의하면 발광관쪽으로 몰리브덴박으로부터 연장된 몰리브덴막대를 몰리브덴박이 구비하고, 몰리브덴 막대는 한쌍의 전극의 어느 하나와 용접으로 접속되어 있으므로 봉입부의 강도 저하를 방지하여 램프의 수명을 길게 할 수 있다.
본 발명에 의한 방전램프의 제조방법에 의하면 트위스트구조 또는 파상구조를 갖는 봉입부를 구비한 방전램프를 비교적 용이하게 제조할 수 있다.

Claims (22)

  1. 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하고,
    상기 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽은 트위스트구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 트위스트구조를 갖는 금속박은 90도 비틀린 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  3. 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하고,
    상기 한쌍의 금속박의 각각은 상기 한쌍의 전극의 각각과 전기적으로 접속된 쪽의 반대쪽에 외부리드를 갖고,
    상기 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽은 상기 금속박의 길이방향을 따라 물결치는 파상구조를 갖고,
    상기 파상구조를 갖는 금속박은 상기 금속박 중 상기 전극의 말단과 상기 외부리드의 말단 사이의 영역에 적어도 1개의 파상부를 갖는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 금속박의 길이방향에서의 상기 금속박의 중간위치로부터 상기 발광관 부근의 영역(상기 중간위치도 포함한다)에 상기 파상부의 머리부가 적어도 1개 설치되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 전극의 말단과 상기 외부리드의 말단 사이의 영역에 상기 파상부의 머리부가 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  6. 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하고,
    상기 한쌍의 금속박 중 한쪽의 금속박의 두께방향에 대하여 수직인 제 1 방향은 다른쪽 금속박의 두께방향에 대하여 수직인 제 2 방향과 다른 방향인 것을 특징으로 하는 방전램프.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 1도 이상 90도 이하 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽은 트위스트구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽은 파상구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 파상구조를 갖는 금속박은 상기 봉입부 내의 상기 금속박의 내부응력의 방향을 분산시키는 굴곡부를 적어도 1개 이상 갖는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  11. 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 금속박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하고,
    상기 한쌍의 금속박의 각각은 상기 한쌍의 전극의 각각과 전기적으로 접속된 쪽의 반대쪽에 외부리드를 갖고,
    상기 한쌍의 금속박의 적어도 한쪽은 상기 발광관측에서 상기 외부리드측으로 상기 금속박을 투영한 면적이 상기 금속박의 단면의 면적보다 큰 금속박인 것을 특징으로 하는 방전램프.
  12. 제 1항, 제 3항, 제 6항 및 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한쌍의 금속박의 각각은 상기 발광관으로부터 연장된 유리부에 의해 압착되고,
    상기 한쌍의 금속박의 각각은 몰리브덴박인 것을 특징으로 하는 방전램프.
  13. 발광물질이 봉입되는 관 내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 몰리브덴박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하며,
    상기 한쌍의 몰리브덴박의 각각은 상기 한쌍의 전극의 각각과 전기적으로 접속된 쪽의 반대쪽에 몰리브덴으로 구성된 외부리드를 갖고,
    상기 한쌍의 몰리브덴박의 적어도 한쪽은 상기 외부리드와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  14. 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 몰리브덴박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하며,
    상기 한쌍의 몰리브덴박의 각각은 상기 한쌍의 전극의 각각과 전기적으로 접속된 쪽의 반대쪽에 몰리브덴으로 구성된 외부리드를 갖고,
    상기 한쌍의 몰리브덴박의 적어도 한쪽은 몰리브덴박과 접속되는 부분이 평판형상인 외부리드와 평판용접되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  15. 발광물질이 봉입되는 관내에 한쌍의 전극이 대향하여 배치된 발광관과, 상기 한쌍의 전극의 각각에 전기적으로 접속된 한쌍의 몰리브덴박의 각각을 봉입하는 한쌍의 봉입부를 구비하며,
    상기 한쌍의 몰리브덴박의 적어도 한쪽은 상기 발광관쪽으로 상기 몰리브덴박으로부터 연장된 몰리브덴 막대를 갖고,
    상기 몰리브덴 막대는 상기 한쌍의 전극 중 어느 하나가 용접에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  16. 제 1항, 제 3항, 제 6항, 제 11항, 제 13항, 제 14항 및 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한쌍의 봉입부의 각각은 압착시일구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  17. 제 1항, 제 3항, 제 6항, 제 11항, 제 13항, 제 14항 및 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광물질은 적어도 수은을 갖는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  18. 제 1항, 제 3항, 제 6항, 제 11항, 제 13항, 제 14항 및 제 15항 중 어느 한 항에 기재한 방전램프와, 상기 방전램프로부터 발하는 빛을 반사하는 반사경을 구비하는 것을 특징으로 하는 램프유니트.
  19. 발광관부, 상기 발광관부에서 연기된 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 공정 (b) 다음에 상기 금속박에 대하여 외력을 가함으로써 상기 금속박에 트위스트구조 또는 파상구조를 형성하는 공정 (d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전램프의 제조방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 공정 (c)에 의해 상기 측관부와 상기 금속박을 밀착시킨 후 상기 밀착한 측관부 중의 일부분을 가열연화시킨 상태에서 상기 공정 (d)를 실행하는 것을 특징으로 하는 방전램프의 제조방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 공정 (c)에 의해 상기 측관부의 일부와 상기 금속박의 일부가 밀착한 상태에서 상기 공정 (d)를 실행하고 그 후 다시 상기 공정 (c)를 실행하는 것을 특징으로 하는 방전램프의 제조방법.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 공정 (a)에서 상기 금속박이 몰리브덴박이고, 상기 외부리드의 일부에 상기 측관부 내에 상기 전극조립체를 고정하기 위한 몰리브덴 테이프가 설치된 상기 전극조립체를 구비하고,
    상기 공정 (b)에서 상기 몰리브덴 테이프를 상기 측관부의 내면에 걸어맞추어 상기 전극의 선단부를 상기 발광관부 내에 위치시키고,
    상기 공정 (c)에서 상기 방전램프용 파이프를 회전시키면서 상기 측관부와 상기 금속박을 밀착시키고,
    상기 공정 (d)에서 상기 금속박에서의 상기 전극측과 상기 외부리드측에서 상기 방전램프용 파이프의 회전에 차이를 두거나 또는 상기 금속박에서의 상기 전극측의 부위와 외부리드측의 부위가 상대적으로 가까워지도록 상기 측관부를 수축시킴으로써 상기 금속박에 트위스트구조 또는 파상구조를 형성하는 것을 특징으로하는 방전램프의 제조방법.
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