KR20030007063A - 점화 보조물을 갖는 유전체 장벽 방전 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점화 보조물을 갖는 유전체 장벽 방전 램프에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전 램프는 방전관(2)의 벽의 내측에 배치되고 유전체 층(4)에 의해 커버된 긴 전극(3)을 갖는다. 상기 방전관(2)의 벽의 외측에는 전도 수단(8)이 배치되고, 상기 전도 수단(8)은 종축에 대해 방전관벽의 부분 영역(B)으로 제한된, 예컨대 금속 링이다. 그럼으로써, 유전체 장벽 방전 램프의 점화 능력은 최초 점화시 또는 긴 동작 정지 기간 후에 개선된다.

Description

점화 보조물을 갖는 유전체 장벽 방전 램프 {DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE LAMP HAVING A STARTING AID}

본 발명은 상기와 같은 램프 및 전기 전원 장치를 갖는 유전체 장벽 방전 램프 및 조명 시스템에 관한 것이다.

여기서 "유전체 장벽 방전 램프"라는 개념은 유전체에 의해 방해받는 가스 방전을 기본으로 하는 전자기 방사원을 포함한다. 이 경우 가스 방전에 의해 방출된 방사선의 스펙트럼은 가시 영역, UV(자외선)/VUU(진공 자외선)-영역, 그리고 IR(적외선)-영역을 포함할 수 있다. 또한 비가시 방사선으로부터 가시 방사선(가시광)으로 전환시키기 위한 형광층이 제공될 수도 있다.

방전관은 통상적으로 불활성 가스, 예컨대 크세논이나 기체 혼합물로 채워진다. 바람직하게는 US-A 5,604,410에 공지되어 있는 펄스 동작 방법에 의해 동작되는 가스 방전시 소위 엑시머가 형성된다. 엑시머는 여기 분자, 예컨대 Xe₂ ^*이며, 상기 Xe₂ ^*는 일반적으로 비부착식 바닥 상태로 돌아갈 때 전자기 방사선을 방출한다. 상기 Xe₂ ^*의 경우 분자 띠 방사선의 최대값은 대략 172nm이다.

유전체 장벽 방전 램프는 필수적으로 적어도 소위 유전체에 의해 방해받는 전극을 갖는다. 유전체에 의해 방해받는 전극은 유전체 장벽에 의해 방전관의 내부로부터 분리된다. 이러한 유전체 장벽은 예컨대 전극을 커버하는 유전체 층으로 형성될 수 있거나, 또는 램프 자체의 방전관으로 형성되는데, 이는 특히 전극이 방전관의 외벽에 배치될 경우이다.

유전체 장벽으로 인해 상기와 같은 램프의 동작을 위해서는 전극 사이에 예컨대 US-A 5,604,410에 공지되어 있는 사인파 교류 전압 또는 펄스 전압과 같은 시간 가변 전압이 필요하다.

유전체 장벽 방전 램프에서 첫번째 점화, 그리고 오랜 동작 정지 기간후, 특히 램프를 어두운 곳에 오래 보관한 후의 점화는 종종 어려움을 겪는다. 통상적으로 정상 동작시 보다 훨씬 더 높은 전압이 필요하다. 또한 첫번째 점화시 원치않은 섬사와 같은 부분 방전이 자주 나타난다. 왜냐하면, 상기 부분 방전의 유효 방사선 방출이 US-A 5,604,410에 공지된 방전 형태에 비해 비효과적이기 때문이다.

US-A 6,097,155에는 긴 방전관, 그리고 종축을 따라서 방전관벽의 내측에 배치된 유전체에 의해 방해받는 긴 전극을 갖는 유전체 장벽 방전 램프가 이미 공지되어 있다.

US-A 5,432,398에는 유전체에 의해 방해받는 방전을 기본으로 하는 고전력 방열기가 동축의 이중관 장치의 형태로 공지되어 있다. 철망 형태의 외부 전극은 외부 석영관의 전체 둘레에 걸쳐 연장된다. 내부 석영관 안으로 나선형 내부 전극이 삽입된다. 상기 내부 석영관의 내부는 냉각 액체로 채워지며, 상기 냉각 액체는 높은 유전 상수를 가지며 냉각 뿐만 아니라 내부 석영관에 내부 전극을 커플링시키기 위해서도 사용된다. 전극 사이에 교류 전압이 인가될 때 두 관 사이의 공간, 즉 방전 공간에 다수의 방전 채널이 형성된다. 첫번째 점화시, 그리고 오랜 동작 정지 기간 후의 점화 상태를 개선시키기 위해서는 방전 공간 내 한 지점에서의 국부적인 계자 외형(field distortion) 또는 필드 프로미넌스(field prominence)에 의한 최초 점화를 발생하게 하는 수단이 제공된다. 여기서 발생되는 UV 방사선 및 이러한 국부적 방전의 전하 캐리어가 전체 방전량의 확실한 점화에 의해 발생된다. 계자 외형을 위한 적합한 수단으로는 다음과 같은 것이 공지되어 있다: 간격폭의 거의 절반에 이르기까지 각각의 다른 관에 이르는 내부관 또는 외부관 내의 덴트(dent); 방전 공간 내에 제공된 유전체 재료로 이루어진 구(sphere); 외부관의 내부면 또는 내부관의 외부면에 용융되는 석영 방울.

본 발명의 목적은 청구항 1항의 전제부에 따른 개선된 점화 상태를 보여주는 유전체에 의해 방해받는 장벽 방전 램프를 제공하는데 있다.

도 1은 제 1 실시예의 개략적인 평면도.

도 2는 제 2 실시예의 개략적인 평면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 형광 램프

2: 방전관

3: 전극

4: 유전체 장벽

5: 맞대기 융착

6: 서플라이 리드

7: 좁은 부분

8: 금속 링

9: 접속부

상기 목적은 종축을 제한하는 긴 방전관, 그리고 종축을 따라서 방전관벽에 배치된 유전체에 의해 방해받는 긴 전극을 갖는 유전체 장벽 방전 램프에 의해 달성된다. 상기 유전체 장벽 방전 램프는, 방전관벽에 유전체에 의해 방해받는 방전의 점화를 지지하기 위한 적어도 하나의 전도 수단이 배치되며, 상기 전도 수단은 종축에 대해 단지 방전관벽의 부분 영역에서만 연장되는 것을 특징으로 한다.

또한 위에 언급된 유전체 장벽 방전 램프 및 두 극을 갖는 전압원을 포함하며, 상기 전압원은 양 극에 펄스 전압 시퀀스를 공급할 수 있으며, 상기 전극은 두 극에 접속되도록 형성된 조명 시스템이 요구된다.

본 발명에 따른 유전체 장벽 방전 램프는 유전체에 의해 방해받는 방전의 점화를 지지하기 위한 적어도 하나의 전도 수단을 가지며, 상기 전도 수단은 방전관벽에 배치되고 종축에 대해 단지 방전관벽의 부분 영역에서만 연장된다.

현재의 지식 수준에 따르면- 이론 설명에만 치우치지 않으면서-, 이러한 수단에 의해 특히 이러한 수단이 없을 때 보다 더 낮은 전압에서 상기 수단과 유전체에 의해 방해받는 적어도 하나의 전극 간의 최초 점화가 달성된다는 것이 전제된다. 그리고 나서, 이러한 최초 점화는 유전체 전극 간의 고유 방전의 점화를 야기한다. 또한 상기 수단에 의해 앞서 언급했던 원치않은 섬사와 같은 부분 방전이 나타날 수 있는 가능성이 훨씬 줄어든다.

한 바람직한 실시예에서 유전체 장벽 방전 램프는 내부에 놓인 전극들을 갖는다. 왜냐하면, 이 실시예가 US-A 6,097,155에 따라 특히 효과적인 것으로 증명되었기 때문이다. 상기 간행물에서 유전체에 의해 방해받는 전극은 방전관벽의 내측에 배치되고 유전체층에 의해 커버된 긴 전극으로 구현된다. 전도 수단은 방전관벽의 외측에 배치된다.

이러한 실시예는 상기 수단이 외부로부터, 즉 방전관의 제조후에 제공후에 제공될 수 있다는 또다른 장점을 갖는다. 여기서, 전도 수단으로는 특히 금속으로 이루어진 링 또는 링의 일부가 적합하며, 상기 링은 추후에 길고 특히 둥근 관형의 방전관 위로 연장될 수 있다. 또한 위에 언급된 목적을 충족시키는 수단의 또다른 형태, 예컨대 방전관을 팽팽히 둘러싼 나사선 또는 스프링도 생각될 수 있다. 최종적으로는 원칙적으로 상기 수단의 다르게 형성된 평면 형태, 예컨대 직사각형, 원형 또는 타원형으로 형성된 금속판도 적합하며, 이때 물론 경우에 따라서는 방전관벽에 수단을 고정시키기 위한 또다른 예방 조치를 취할 수도 있다. 이는 상기 수단이 상응하는 전도 코팅층, 예컨대 금속 납땜층으로 구현될 때 피해질 수 있다.

방전관의 종축을 따라서 제공된 수단의 폭은 전형적으로 대략 1mm 내지 수십 mm, 특히 3mm 내지 15mm이다. 이에 따라, 이러한 폭이 한편으로는 통상적으로 확실한 점화를 위해 충분하고 다른 한편으로는 램프로부터 방출된 빛이 여전히 비교적 약간 흐리다는 것이 증명되었다. 또한 상기 수단은 바람직하게는 방전관의 단부에 배치된다. 여기서, 상기 수단이 긴 전극의 단부와 중첩되는 것이 바람직한 것으로 증명되었다. 중첩 부분은 수십mm, 특히 대략 1mm로도 충분하다. 물론 상기 수단은 긴 전극의 전체 폭에 걸쳐 중첩될 수 있다.

매우 긴 램프에서 경우에 따라서는 상기 램프의 두 개의 수단, 예컨대 램프의 개별 단부에 제공된 하나 또는 다수의 수단이 종축을 따라 바람직하게 제공될 수 있음으로써, 전체 램프의 신속하고 동일한 형태의 점화가 보장된다.

또다른 바람직한 실시예에서 상기 램프는 적어도 한 단부에 하나의 베이스를 가지며, 이때 상기 수단은 베이스 내로 통합된다.

전도 수단이 부유 전위(floating potential)에도 존재할 수 있을지라도 상기 수단이 대지 전위, 바람직하게는 램프에 전압을 공급하는 전압원의 접지 전위에 접속되는 것이 바람직한 것으로 증명된다. 접지 전위와의 접속은 상기 수단과 전극 간의 정해진 전압비가 조절된다는 장점을 갖는다.

복잡한 조명 시스템을 완비하기 위해 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전 램프의 전극들은 전압원의 관련 극에 접속된다. 상기 수단은 일정한 전위, 즉 시간 변위 전압에 대해 전압원의 극에 접속된다. 바람직하게 상기 전압원은 그것의 극에 펄스 전압 시퀀스를 공급할 수 있는 방식으로 설계된다. 이에 대해 더욱 구체적인사항은 US 6,323,600에 공지되어 있다. 특히 바람직하게는 상기 전압원은 그것의 접지 전위에 대해 대칭 펄스 전압 시퀀스를 공급할 수 있도록 설계되며, 이때 수단은 접지 전위에 접속된다. 여기서, 대칭 전압을 사용할 경우, 특히 원치 않은 용량성 전류가 상기 수단에 의해 접지 라인을 통해 흐르지 않는다는 장점이 있다.

본 발명은 하기 실시예에 의해 더 자세히 설명될 것이다.

도 1은 관형 형광 램프(1)를 보여준다. 상기 램프(1)는 원형 횡단면을 갖는 소다석회유리로 만들어진 관형 방전관(2) 및 2개의 스트립형 전극(3)(제 2 전극은 커버되기 때문에 볼 수 없다)으로 이루어진다. 상기 2개의 스트립형 전극(3)은 관의 종축에 대해 평행하게, 그리고 서로에 대해 직경방향으로 방전관(2) 벽의 내측에 배치된다. 각각의 내부 전극(3)은 유리땜납으로 이루어진 유전체 장벽(4)에 의해 커버된다. 또한 방전관벽의 내부는 형광층으로 커버된다(도시되지 않음).

방전관(2)의 제 1 단부는 맞대기 융착(5)에 의해 폐쇄된다. 두 전극(3)은 얼마 안 되는 간격(A=8mm)을 두고 상기 맞대기 융착(5) 앞에서 끝난다. 상기 전극(3)은 방전관(2)의 다른 단부를 통해 기밀 방식으로 외부로 가이드되고 거기서 각각 외부 서플라이 리드(6)에 통합된다. 상기 방전관(2)의 제 2 단부는 플레이트형 밀봉 부재(이 도면에서는 볼 수 없음)에 의해 밀봉된다. 이를 위해 플레이트형 밀봉 부재의 에지는 방전관(2)의 좁은 부분(7)에 의해 용융된다. 이에 대한 더욱 구체적인 사항들은 독일 특허 출원 No.100 48 410.7에 공지되어 있으며, 상기 출원의 공개 내용이 여기에 참고로 수록되어 있다.

방전관(2)의 제 1 단부에는 폭(B=5mm)-방전관(2)의 종축 방향으로 볼 때-의금속 링(8)이 방전관(2) 벽의 외측에 배치된다. 또한 상기 금속 링(8)은, 방전관(2)의 제 1 단부 쪽으로 향한 전극(3)의 단부를 중첩 부분(D=1mm) 만큼 커버하도록 배치된다. 이를 더 잘 이해하도록 하기 위해 도 1에서 금속 링(8)은 안을 들여다 볼 수 있게 도시된다.

램프(1)는 이미 언급된 US-A 5,604,410에 따른 펄스 동작 방식으로 제공된다. 이를 위해, 유전체 장벽 방전 램프(1)의 두 개의 외부 서플라이 리드(6)는 전압원(도시되지 않음)의 양 극에 접속된다. 상기 전압원은 그것의 양 극에 접지 전위에 대해 대칭적인 펄스 전압 시퀀스가 제공되도록 설계된다. 상기와 같은 전압원에 관해서는 US 6,172,467에 공지되어 있으며, 이것의 공개 내용이 여기에 참고로 수록되어 있다. 금속 링(8)은 접속부(9)에 의해 전압원의 접지 전위에 접속된다. 그럼으로써, 상기 금속 링(8)은 점화 작용을 개선시키기 위한 수단으로서 작용함으로써, 오랜 동작 정지 기간 후에 램프를 점화하기 위해 링이 없는 것 보다 훨씬 더 적은 전압을 필요로 한다.

도 2에는 도 1의 램프의 변형예가 도시된다. 상기 도면에서 동일한 특징들은 동일한 도면 부호를 갖는다. 도 1과의 차이점은, 금속 링(8)이 방전관(2)의 제 2 단부 위로 이동되고 좁은 부분(7)(여기서는 커버되어 볼 수 없음) 위에 배치된다는데 있다. 이 변형예의 장점은, 상기 접속부(9)가 램프의 제 2 단부에서 전극(3)의 서플라이 리드(6)를 위한 공급 라인(도시되지 않음)과 함께 전압원 쪽으로 가이드될 수 있다는데 있다. 또한 이 점에서 서두에서 언급했던 원치않은 섬사와 같은 부분 방전이 나타날 수 있는 가능성이 훨씬 더 줄어든다는 것이 증명되었다. 여기서, 정해진 전위(접지 전위 또는 대지 전위)와의 접속은 반드시 필요한 것은 아니다. 어쨌든 금속 링(8)은 좁은 부분(7)에 의해 서플라이 리드(6)가 방전관(2)의 내부로 통과하는 영역에서 전계에 대한 바람직한 작용을 갖게 될 것이다.

한 개선예에서 램프는 금속 링이 통합되어 있는 베이스(도시되지 않음)를 갖는다.

본 발명에 의해 청구항 1항의 전제부에 따른 개선된 점화 상태를 보여주는 유전체에 의해 방해된 장벽 방전 램프가 제공된다.

Claims (13)

1. 종축을 제한하는 긴 방전관(2), 그리고 상기 종축을 따라서 방전관벽에 배치된 유전체에 의해 방해받는 긴 전극(3)을 갖는 유전체 장벽 방전 램프에 있어서,

   상기 방전관벽에는 유전체에 의해 방해받는 방전의 점화를 지지하기 위한 적어도 하나의 전도 수단(8)이 배치되며, 상기 전도 수단(8)은 종축에 대해 단지 방전관벽의 부분 영역(B)에서만 연장되는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전 램프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 수단은 링(8) 또는 링의 일부이도록 제공된 유전체 장벽 방전 램프.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 수단은 팽팽히 감겨진 나사선이도록 제공된 유전체 장벽 방전 램프.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   종축에 따른 상기 수단(8)의 폭은 대략 1mm 내지 수십 mm, 특히 3mm 내지 15mm이도록 제공된 유전체 장벽 방전 램프.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 수단(8)은 상기 방전관(2)의 단부에 배치되도록 제공된 유전체 장벽 방전 램프.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 수단(8)은 긴 전극(3)의 단부와 중첩되도록 제공된 유전체 장벽 방전 램프.
7. 제 6항에 있어서,

   중첩 부분(D)은 수십 mm, 특히 대략 1mm이도록 제공된 유전체 장벽 방전 램프.
8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 램프는 적어도 한 단부에서 하나의 베이스를 가지며, 상기 베이스 내로 상기 수단이 통합되도록 제공된 유전체 장벽 방전 램프.
9. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 수단(8)은 접지 전위(9) 또는 대지 전위에 접속되도록 제공된 유전체 장벽 방전 램프.
10. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 유전체에 의해 방해받는 전극은 상기 방전관(2)의 벽의 내측에 배치되고 유전체 층(4)에 의해 커버된 긴 전극(3)으로 구현되며, 상기 수단(8)은 상기 방전관(2)의 벽의 외측에 배치되도록 제공된 유전체 장벽 방전 램프.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 특징 및 두 극을 갖는 전압원을 가지며, 상기 전압원은 상기 두 극에 펄스 전압 시퀀스를 공급할 수 있으며, 상기 전극은 상기 두 극에 접속되도록 제공된 조명 시스템.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 수단은 펄스 전압 시퀀스에 대해 일정한 전위에 접속되도록 제공된 조명 시스템.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 전압원은 접지 전위에 대해 대칭적인 펄스 전압 시퀀스를 공급할 수 있으며, 상기 수단은 상기 접지 전위에 접속되도록 제공된 조명 시스템.