KR20030011681A - 고밀도 방전 램프용 이중층 전극 코일 및 전극 코일제조방법 - Google Patents

고밀도 방전 램프용 이중층 전극 코일 및 전극 코일제조방법 Download PDF

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Abstract

고밀도 방전(high intensity discharge, HID) 램프 용 이중-층 전극 코일 및 전극 코일 제조방법이 제공된다. 보다 안정한 코일층은 와이어 층을 후방권치(back winding) 대신에, 전방권치(front winding)하므로써 만들어진다. 와이어의 제 2 층은 완전히 와이어의 제 1 층의 외표면상에 있는 나선형 홈 안에 있다. 이 배열은 특히 안정하며 축의 이동후에 전극 섕크(shank)의 보다 신속한 삽입을 허용한다.

Description

고밀도 방전 램프용 이중층 전극 코일 및 전극 코일 제조방법{DOUBLE LAYER ELECTRODE COIL FOR A HID LAMP AND METHOD OF MAKING THE ELECTRODE COIL}
본 발명은 고밀도 방전(high intensity discharge, HID) 램프 용 전극 코일 및 전극 코일 제조방법과 관련된다.
도 1에 도시된 것처럼, 종래의 고밀도 방전 램프는 두개의 전극 코일들(12)을 안에 가진 튜브(10)를 포함하며, 전극 코일들은 전형적으로 튜브의 반대단부에 위치한다. 튜브는 적절한 가스 및 충전 물질로 채워지며, 봉해진다. 각 전극 코일(12)은 텅스텐 와이어 코일(16)이 튜브(10) 내부의 텅스텐 섕크(14)의 자유단부에 인접한 텅스텐 섕크(14)를 포함한다.
전극 코일(12)은 제 1 층의 권치 방향의 반대 방향으로 감긴 와이어의 제 2 층을 형성하도록 통상적으로 꼬인 코일로 또는 후방권치 텅스텐 와이어에 의하여 만들어져 왔다. 이러한 제조 방법은 완전히 만족스러운 것이 아니었다.
꼬인 코일 방법은 제 1 텅스텐 축 둘레에 제 1 텅스텐 와이어를 감고, 제 2 몰리브덴 축 둘레에 꼬인 와이어 및 제 1 축을 감는 공정을 포함한다. 꼬인 코일은 열처리되어, 길이방향으로 절삭되고, 다시 열처리된다. 제 2 몰리브덴 축은 산에서 용해되고 텅스텐 섕크로 대체된다. 꼬인 코일 전극 코일의 예가 도 2에 도시된다.
꼬인 코일 방법은 일반적으로 제조장비가 대게 자동화되어서 효과적인 가격이다. 그러나, 텅스텐 섕크의 삽입은 제 1 텅스텐 축을 깨지게 할 수 있으며, 전극 코일을 버리는 원인이다.
후방권치 방법은 텅스텐 와이어를 수축가능한 강철 핀둘레에 감는 단계를 포함한다. 이미 결정된 수의 권수 또는 거리이후에, 권치 방향이 역전되며(예를 들어, 좌에서-우로 감던것으로부터 우에서-좌로) 와이어는 제2층을 형성하기 위하여 그 자신위에 후방으로 권치된다. 그 후에, 제 1 층의 수 권치는 드러난 채 남겨질 수 있고, 강철 핀은 제거되고, 코일은 적절하게 방향지워지고, 텅스텐 섕크가 삽입된다. 후방 권치 전극의 예가 도 3에 도시된다.
비록 후방권치 방법이 텅스텐이 삽입될 때 꼬인 코일 방법보다 적은 문제를 발생시키지만, 후방 권치 코일은 그 모양을 잘 유지하지 않는다. 게다가, 공정은 비대칭 코일이 텅스텐 섕크에 적절히 지향되어야 하므로 보다 격렬한 작업이다. 코일의 지향은 부가적 시간이 걸리며 이러한 기계들은 즉시 용량 한계에 도달한다.
미국 특허 4,105,908은 후방 권치 꼬인 코일 전극을 개시한다. 제 1 축 둘레에 권치된 코일은 제 2 축 둘레에 권치되며, 그 자신에 대하여 후방 권치되어 도 4에 도시된 것 같은 이중 층 꼬인 코일을 형성한다.
미국 특허 2,523,033은 전극 코일의 제조와 관련된 것이 아니라, 램프내의 이중 층 코일을 개시하기 때문에, 일반적 관심이 있는 것이다. 램프는 사용중 동축상으로 확장하고 수축하는 필라멘트를 포함한다. 필라멘트의 스프링 부분은 연장 및 수축의 변형력을 흡수한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스프링에 대한 인-리드(in-lead)(18)는 필라멘트(20)보다 두꺼우며 작은 직경의 필라멘트(20)의 단부를 큰 직경의 인-리드(18)에 맞대기 용접(22)하므로써 필라멘트(20)에 연결된다. 제 1 와이어 층(24)은 필라멘트(20) 둘레에 감긴다. 와이어(24)는 필라멘트(20)와 인-리드(18)의 반경간 차이와 동일한 직경을 갖는다. 제 2 와이어 층(26)은 제 1 층(24) 및 인-리드(18)에 나선결합된다. 제 1 및 제 2 와이어 층(24 및 26)은 약간의 기계적 긴장을 흡수함으로써 맞대기 용접(22)을 강화한다.
본 발명의 목적은 이전 기술의 문제, 특히 텅스텐 섕크의 삽입을 위한 코일지향의 문제를 회피하는 고밀도 방전램프용 전극 코일의 신규 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 두개의 오버랩하는 와이어들이 축상에 동일한 방향으로 권치되며 제 2 와이어가 전부 제 1 와이어의 외부상에 있는 나선형 홈 안에 있으며 제 1 및 제 2 와이어들이 일반적으로 동일한 길이인 고밀도 방전램프용 전극 코일의 신규 제조방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 추가적인 목적은 외부 표면에 나선형의 홈을 가진 제 1 코일을 형성하기 위하여 제 1 방향으로 촘촘히 권치된 제 1 와이어, 제 2 코일을 형성하기 위하여 나선형의 홈안에 제 1 방향으로 촘촘히 권치된 제 2 와이어, 및 제 1 코일의 상응하는 단부에 인접하나 그로부터 이격된 자유단부를 가진 텅스텐 코어를 가진 고밀도 방전 램프용 신규 전극 코일의 제조방법을 제공하는 것이며, 여기서 제 2 와이어의 제 1 및 최종 권치는 제 1 와이어의 제 1 및 최종 권치와 각각 접촉한다.
또 다른 본 발명의 목적은 선행 기술의 문제점을 회피하는 고밀도 방전램프용 신규 전극 코일의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 동일 방향으로 권치되어서 제 2 와이어가 전부 제 1 와이어의 외부상에 있는 나선형의 홈 안에 있도록 동일한 방향으로 권치된 두개의 오버랩하는 와이어를 가진 고밀도 방전램프용 신규 전극 코일의 제조방법을 제공하는 것이다.
역시 본 발명의 또하나의 목적은 외부 표면상에 나선형의 홈을 가진 제 1 코일을 형성하기 위하여 제 1 방향으로 촘촘히 권치된 제 1 와이어, 제 2 코일을 형성하기 위하여 나선형의 홈안에 제 1 방향으로 촘촘하게 권치된 제 2 와이어, 및 제 1 코일의 상응하는 단부에 근접하나 그로부터 이격된 자유단부를 가진 텅스텐 코어를 가진 고밀도 방전 램프용 신규 전극 코일의 제조방법을 제공하는 것이며, 여기서 제 2 와이어의 제 1 및 최종 권치는 제 1 와이어의 제 1 및 최종 권치와 각각 접촉한다.
도 1은 반대 단부에 전극 코일들을 가진 종래의 고밀도 방전 램프의 부분도.
도 2는 종래의 꼬인 코일 전극 코일의 도시.
도 3은 종래의 후방권치 전극 코일의 도시.
도 4는 공지된 후방권치, 꼬인 코일 전극 코일의 도시.
도 5는 공지된 맞대기용접 보강 기술의 도시.
도 6은 본 발명 전극코일의 실시예의 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예의 꼬인 배열을 도시하고 있는 점선을 가진 도시.
도 8은 공지의 후방권치 전극 코일의 꼬인 배열을 도시하고 있는 점선을 가진 도시.
본 발명은 와이어 층들을 후방권치(back winding) 대신에, 전방권치(front winding)에 의하여 제조중에 보다 안정한 코일 층을 제공한다. 즉, 하나의 꼭대기에 다른 하나가, 와이어의 두 길이는 축상에 같은 방향으로 감겨진다. 이는 제 2와이어 층이 완전히 제 1 와이어 층의 외표면상의 나선형 홈 안에 있는것을 의미한다. 이 배열은 특히 안정하며 축의 이동후에 섕크의 보다 신속한 삽입을 허용한다.
이제 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예는 고밀도 방전 램프용 전극 코일이다. 전극 코일(30)은 고밀도 방전 튜브에 배치되도록 적합화된 자유단부(34)를 가진 텅스텐 코어(32)를 포함한다. 제 1 와이어(36)는 제 1 와이어(36)의 각 권치(38)가 제 1 와이어(36)의 적어도 하나의 다른 권치(38)와 접촉하며, 제 1 방향으로(예를 들어, 도 6에서 방향 "A"에 의해 도시된 것처럼 좌에서 우로) 텅스텐 코어(32)상에 권치된다. 제 1 와이어(38)는 안에 나선형 홈을 가진 외부 표면을 가진 제 1 코일(40)을 형성한다. 텅스텐 코어(32)의 자유단부(34)는 제 1코일(40)의 상응하는 단부(42)에 인접하나 그로부터 이격되는데, 텅스텐 코어(32)의 외부는 제 1 코일(40)의 내부와 접촉한다. 와이어의 "권치"는 축 둘레에 한번 연장한다.
제 2 와이어(46)는 제 1 코일(40)의 외부에 있는 나선형 홈안에서 제 1 와이어(36)상에 직접 제 1 방향으로 완전히 권치된다. 제 2 와이어(46)은 제 1 와이어로부터 떨어진 와이어의 제 2 길이일 수 있다. 제 1 코일(40) 및 제 2 코일(48)은 실질적으로 같은 길이를 가질 수 있다; 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 와이어(46)의 제 1 권치는 제 1 와이어(36)의 제 1 권치와 접촉하고, 제 2 와이어(46)의 최종 권치는 제 1 와이어(36)의 최종 권치와 접촉한다. 제 2 와이어(46)의 각 권치(50)는 제 1 와이어(36)의 두개의 권치(38) 및 제 2 와이어(46)의 적어도 하나의 다른 권치(50)과 접촉한다.
도 6의 전극 코일 제조방법은 외표면 상에 나선형 홈을 가진 제 1 코일(40)을 형성하기 위하여 제 1 방향으로 축[비도시, 그러나 크기 및 모양에 있어 섕크(32)와 유사] 둘레에 제 1 와이어(36)를 촘촘히 권치하는 공정을 포함한다. 그후, 제 2 와이어(46)는 제 2 코일(48)을 형성하기 위하여 나선형 홈 안에 제 1 방향으로 촘촘히 권치되고, 거기서 제 2 와이어(46)의 제 1 권치는 제 1 와이어(36)의 제 1 권치와 접촉하며 제 2 와이어(46)의 최종 권치는 제 1 와이어(36)의 최종 권치와 접촉한다. 그 다음 축은 제거되어 텅스텐 코어(32)와 대체되어 텅스텐 코어(32)의 자유단부(34)가 제 1 코일(40)의 상응하는 단부(42)와 근접하나 그로부터 이격된다. 제 2 와이어(46)를 싼 후 및 축을 대체하기 이전에,제 1 및 제 2 코일(40 및 48)은 열처리되고, 원하는 길이로 절삭되며, 다시 열처리 된다.
본 꼬인 정렬의 결과가 도 7에 도시된다. 이에 도시된 것 처럼, 제 2 코일(48)은 제 2 코일(48)의 전체 길이에 대하여 제 1 코일(40)의 외부에 있는 나선형 홈 안에 맞춰진다. 반대로, 도 8에 도시된 것처럼, 방향 "A"로 주기적으로 권치된 와이어의 하부 층은 방향 "B"로 권치된 와이어의 상부 층에 의하여 교차되어 와이어의 상부 층의 총 길이는 하부 층의 외부에 있는 나선형의 홈안에 있지 않는다.
본 발명은 꼬인 와이어의 두 층이 선행 기술에서의 꼬인 와이어의 두 층보다 실질적으로 더 안정한 잇점을 제공한다. 보다 안정한 꼬인 와이어는 더 감기 쉽고 텅스텐 코어가 제조중에 축에 의해 비워진 위치로 보다 쉽게 삽입되게 한다. 본 안정도는 제조 시간을 감소시키며 불량 전극 코일의 수를 줄인다.
추가적 실시예에서, 제 2 와이어(46)는 나선형 홈과 같은 길이를 가질 수 있고, 제 1 및 제 2 와이어(36, 46) 양자는 동일한 직경을 가진 텅스텐 와이어일 수 있다. 제 1 와이어(36)는 풀림을 방지하기 위하여 텅스텐 코어(32)에 부착될 수 있으며 제 2 와이어(46)는 동일한 목적을 위하여 제 1 와이어(36)에 부착될 수 있다. 제 1 및 제 2 와이어의 단부는 평평해질 수 있다. 축은 가령 산으로 용해시킴으로써 편리하게 제거될 수 있다.
본 발명의 실시예가 앞선 명세서 및 도면에서 기술되어오는 동안, 본 발명은명세서 및 도면의 관점에서 읽혀질 때 다음 청구항에 의하여 정의된다는 것이 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 고밀도 방전(high intensity discharge, HID) 램프용 전극 코일 제조방법에 있어서,
    외표면 상에 나선형 홈을 가진 제 1 코일을 형성하기 위하여 제 1 와이어를 제 1 방향으로 축 둘레에 촘촘히 권치하는 공정;
    제 2 코일을 형성하기 위하여 나선형 홈안에 제 1 방향으로 제 2 와이어를 촘촘히 권치하는 공정으로, 제 2 와이어의 제 1 권선이 제 1 와이어의 제 1 권선과 접촉하고 제 2 와이어의 최종 권선은 제 1 와이어의 최종 권선과 접촉하는 공정; 및
    텅스텐 코어의 자유단부가 제 1 코일의 상응하는 단부에 근접하나 그로부터 이격되도록 축을 텅스텐 코어로 대체하는 공정을 포함하며,
    텅스텐 코어 및 제 1 및 제 2 코일이 고밀도 방전 램프용 전극 코일이 되는 고밀도 방전 램프용 전극 코일 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 2 와이어가 나선형 홈과 동일한 길이이며, 완전히 나선형 홈안에 있는 고밀도 방전 램프용 전극 코일 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 2 와이어를 권치한 후 및 축을 대체하기 이전에, 제 1 및 제 2 코일을 열처리하는 공정, 제 1 및 제 2 코일을 원하는 길이로 절삭하는 공정, 절삭 코일을 열처리 하는 공정을 추가로 포함하는 고밀도 방전 램프용 전극 코일 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 와이어가 동일한 직경을 가진 텅스텐 와이어인 것을 특징으로 하는 고밀도 방전 램프용 전극 코일 제조방법.
  5. 고밀도 방전 램프용 전극 코일 제조방법에 있어서,
    제 1 권치 이후의 제 1 와이어의 각 권치가 제 1 와이어의 이전에 놓여진 권치를 접촉하며, 외표면 상에 나선형의 홈을 가진 제 1 코일을 형성하기 위하여 제 1 방향으로 제 1 와이어가 권치하는, 축 둘레에 제 1 와이어를 권치하는 공정;
    제 2 와이어의 제 1 권치가 제 1 와이어의 제 1 권치와 접촉하고 제 2 와이어의 최종 권치가 제 1 와이어의 최종 권치와 접촉하는, 제 2 코일을 형성하기 위하여 나선형 홈으로 제 1 와이어상에 제 1 방향으로 직접 제 2 와이어를 권치하는 공정;
    축을 용해시키는 공정; 및
    텅스텐 코어의 자유단부가 제 1 코일의 상응하는 단부와 인접하나 그로부터 이격되고, 코어의 외부가 제 1 코일의 내부를 접촉하며, 텅스텐 코어 및 제 1 및 제 2 코일이 고밀도 방전 램프용 전극코일이 되도록 텅스텐 코어를 제 1 코일에 삽입하는 공정을 포함하는 고밀도 방전 램프용 전극 코일 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 제 2 와이어가 나선형 홈과 동일한 길이이며, 완전히 나선형 홈안에 있는 고밀도 방전 램프용 전극 코일 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 제 2 와이어를 권치한 후 및 축을 용해하기 이전에, 제 1 및 제 2 코일을 열처리하는 공정, 제 1 및 제 2 코일을 원하는 길이로 절삭하는 공정, 절삭 코일을 열처리 하는 공정을 추가로 포함하는 고밀도 방전 램프용 전극 코일 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 제 1 와이어를 텅스텐 코어에 부착시키고 제 2 와이어를 제 1 와이어에 부착시키는 공정을 추가로 포함하는 고밀도 방전 램프용 전극 코일 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서, 제 1 권치 이후의 제 2 와이어의 각 권치가 제 2 와이어의 이전에 놓여진 권치를 접촉하는 것을 특징으로 하는 고밀도 방전 램프용 전극 코일 제조방법.
  10. 제 5 항에 있어서, 제 1 및 제 2 와이어가 동일한 직경을 가진 텅스텐 와이어인 것을 특징으로 하는 고밀도 방전 램프용 전극 코일 제조방법.
  11. 고밀도 방전 램프용 전극 코일에 있어서,
    고밀도 방전 튜브내에 위치되도록 적합화된 자유단부를 가진 텅스텐 코어;
    상기 텅스텐 코어상의 제 1 코일로서, 상기 제 1 코일은 상기 제 1 와이어의 각 권치가 상기 제 1 와이어의 또다른 권치와 접촉한 채 제 1 방향으로 권치된 제 1 와이어를 포함하며, 상기 제 1 코일은 안에 나선형 홈을 가진 외표면을 가지며, 상기 텅스텐 코어의 상기 자유 단부는 상기 제 1 코일의 상응하는 단부에 인접하나 그로부터 이격되며, 상기 텅스텐 코어의 외부가 상기 제 1 코일의 내부와 접촉하는 제 1 코일; 및
    상기 제 1 코일상의 제 2 코일로서, 상기 제 2 와이어의 제 1 권치가 상기 제 1 와이어의 제 1 권치와 접촉하고 상기 제 2 와이어의 최종 권치가 상기 제 1 와이어의 최종 권치와 접촉하는 나선형 홈에서 상기 제 1 와이어상에 제 1 방향으로 직접 권치된 제 2 와이어를 포함하는 상기 제 2 코일을 포함하는 고밀도 방전 램프용 전극 코일.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 와이어가 상기 나선형 홈과 동일한 길이이며, 완전히 나선형 홈안에 있는 고밀도 방전 램프용 전극 코일.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 와이어가 상기 텅스텐 코어에 부착되고 상기 제 2 와이어가 상기 제 1 와이어에 부착되는 것을 특징으로 하는 고밀도 방전 램프용 전극 코일.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 와이어의 각 권치가 상기 제 2 와이어의 또 다른 권치에 접촉하는 것을 특징으로 하는 고밀도 방전 램프용 전극 코일.
  15. 제 11 항에 있어서, 제 1 및 제 2 와이어가 동일한 직경을 가진 텅스텐 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 방전 램프용 전극 코일.
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