KR20030077431A - 방전램프들의 램프전구들을 생산하기 위한 유리의 이용,램프전구 및 방전램프, 특히 축소된 방전램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 Tg ＞ 600℃의 Tg 를 가지는, 방전램프들의 생산을 위한 알루미노실리케이트 유리, 특히 (산화물을 기초로 하여, 중량%로) SiO2＞ 55 - 64; Al2O313 - 18; B2O30 - 5.5; MgO 0 - 7; CaO 5 - 14, SrO 0 - 8, BaO 6 - 17, ZrO20 - 2, TiO20 - 5 의 조성을 가지는 유리의 사용에 관한 것이다. 본 발명은 또한 방전램프들의 램프전구들 및 방전램프들에 관한 것이다.

Description

방전램프들의 램프전구들을 생산하기 위한 유리의 이용, 램프전구 및 방전램프, 특히 축소된 방전램프{USE OF A GLASS FOR PRODUCING LAMP BULBS OF DISCHARGE LAMPS, LAMP BULBS AND DISCHARGE LAMPS, IN PARTICULAR MINIATURIZED DISCHARGE LAMPS}
본 발명은 방전램프들을(discharge lamps)의 램프전구들(lamp bulbs)을 생산하기 위한 유리의 이용에 관한 것이다. 본 발명은 또한 램프전구에 관한 것이다. 본 발명은 또한 방전램프, 특히 축소된 방전램프에 관한 것이다.
램프전구은 그것 내에서 빛이 발생되는 방전관(discharge vessel)을 의미하는 것으로 이해된다.
백라이트(backlights)로 알려진 축속된 방전램프는 예를 들어, 퍼스널컴퓨터, 랩탑(laptops), 휴대용 계산기, 자동차 네비게이션 시스템, 평판 스크린 및 이동전화의 디스플레이의 배경 조명을 위해 사용된다.
이러한 유형의 축소된 램프를 위한 전형적인 튜브 크기는 2 내지 5 ㎜의 외측직경이다. 전형적인 내측직경은 1 내지 4.8 ㎜이다.
상기 표준 방전램프의 구조로 인해, 유리들은 일반적으로 전극 및/또는 전극피드(electrode feed)로서 적절한 금속 또는 금속합금에 융해되기 위하여 사용될 수 있어야만 한다. 상기 목적을 위하여, 이들은 금속 또는 금속합금의 열팽창 특성에 대등한 열팽창 및 융해온도에 대등한 변태온도(transformation temperature)를 가져야만 한다.
특히, 백라이트용을 포함하는, 방전램프용으로 통상적으로 사용되는 유리들은, 따라서 예를 들어, 코바르(Kovar)와 같은, 합금으로 융해된 시일에 대등한 변태온도 Tg, 즉 Tg ＜ 550℃의 비교적 낮은 변태 온도 Tg를 가진다.
외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp), 즉 내부전극이 없는 방전램프를 나타내며, 또한 축소된 형태로 사용 가능한, EEFL로서 공지된 방전램프의 특수한 유형에서, 열팽창 및 변태온도에 관해 기재된 요구사항들은 주요한 고려대상이 아니다.
어떠한 유형의 방전램프용 유리들을 위한 중요한 특성은 상기 유리들의 투과곡선(transmission curve)이다. 가시 영역(VIS)에서는, 상기 램프로부터 높은 광효율을 얻기 위하여, 높은 광투과(light transmission)가 요구된다. UV 영역에서는, 유해한 UV 방사의 가능한 최소의 양이 투과되도록 하기 위하여, 어떠한 투과 또는 낮은 투과라도 바람직하지 않다. 특히, 백라이트에 있어서는, 예를 들어 랩톱 내에서, 조사된 플라스틱부가 노랗게 되고 부서지지 않도록, ≤260 ㎚에서의 높은 UV 차단이 바람직하다.
400 ㎚ 내지 800 ㎚의 가시 파장 영역에서의 투과에 부과되는 요구사항은 0.2 ㎜의 표본두께에 대하여 τ＞ 90 %의 투과 τ이다.
＜ 260 ㎚의 UV 영역에서의 투과에 부과되는 요구사항은 0.2 ㎜의 표본두께에 대하여 τ＜ 1%의 τ이다.
백라이트를 위한 또 다른 중요한 특성은 솔라리제이션(solarization)에 대한 저항이다. 이것은 램프가 긴 유효수명, 즉 가능한 한 일정하게 유지되는 광효율을 가지도록 하기 위하여 요구된다.
"솔라리제이션-저항"이란 용어는 상기 유리들과 관련하여 λ= 300 ㎚(표본두께 0.2 ㎜)에서의 그것의 투과가 15시간의 HOK-4 조사, 즉 365 ㎚에서의 주 방사 및 1 m의 거리에서 200 내지 280 ㎚에서 850 ㎼/㎠의 조사 강도를 가지는 고압 수은램프로 조사 후에 최대 10 % 만큼 떨어지는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
투과 또는 차단 및 솔라리제이션 저항의 바람직한 특성은 도핑불순물 (dopants)의 도움으로, 예를 들어 TiO2, Fe2O3및/또는 CeO2를 첨가함으로써 얻어질 수 있다.
US 4,047,067 은 램프전구가 알루미노실리케이트(aluminosilicate) 유리의 층으로 코팅된 실리카겔(silica gel)로 이루어지고 고온에서 그것에 융해되는 알루미늄옥사이드(aluminium oxide)로 코팅된 실리카유리 표면에 의해 형성되는 방전램프를 공지한다.
US 4,751,148 은 희토류(rare earths)로 활성화되는 발광 알루미노보레이트 (aluminoborate) 및/또는 알루미노실리케이트 유리들을 공지한다. 이러한 유리들은 발광 스크린, 예를 들어 음극선관 상에서 발광층으로서 사용된다.
방전램프용 램프전구를 위해 보로실리케이트(borosilicate) 유리들을 사용하는 것이 공지된다. 방전램프용으로 사용되는 공지된 보로실리케이트 유리들의 단점은 이들의 비교적 낮은 열적 안정성이다.
이러한 단점은 예를 들어, 형광체(phosphor)에 있어서 발화온도에 대한 상한을 제한한다. 일반적으로 예를 들어, 희토류금속의 실리케이트, 텅스테이트(tungstates), 포스페이트(phosphates) 및 알루미네이트(aluminates)와 같은 무기물 결정이 요구되는 상기 형광체는 높은 분자량(high-molecular-weight)의 유기질 접합제, 예를 들어 콜로디온 울(collodion wool)을 가지는 부틸고무(butyl rubber)를 기초로 하는 접합제 내에 현탁액(suspension)으로서 상기 유리들에 가해지며, 이러한 경우에서 램프 이전에 완전히 증발되어야만 하는 상기 유기질 접합제는 그것이 기체 방전에 대해 어떠한 역효과를 가지지 않도록 하기 위하여 사용된다. 종래의 방전램프 유리들을 가지고는, 이것이 단지 불완전하게 달성되거나 또는 오랜 시간후에, 그리고 유리의 변형에 기인하는 생산량 손실(yield losses)을 가지고서만 달성된다.
따라서, 높은 열적 안정성을 가지며 방전램프 유리들에 부과되는 다른 상술한 요구사항들을 충족시키는 유리를 개발하는 것이 본 발명의 과제이다.
또한, 높은 열적 안정성을 가지는 방전램프용 램프전구 및 높은 열적 안정성을 가지는 방전램프, 특히 축소된 방전램프를 제공하는 것이 본 발명의 과제이다.
상기 과제들은 청구항 1에 따른 유리의 사용에 의해, 청구항 11에 따른 램프전구의 사용에 의해, 청구항 12에 따른 방전램프의 사용에 의해 달성된다.
본 발명에 따라 사용되는 유리들은 Tg ＞ 600℃의 변태온도 Tg를 가지는 알루미노실리케이트 유리들다. 이러한 유리들은 높은 열적 안정성을 가진다.
본 발명에 따라 사용되는 유리들은 알칼리-토(alkaline-earth) 알루미노실리케이트 유리들이다.
본 발명에 따라 사용되는 유리들은 (산화물을 기초로 하여, 중량%로) SiO2＞ 55 - 64, Al2O313 - 18, B2O30 - 5.5, MgO 0 - 7, CaO 5 - 14, SrO 0 - 8, BaO 6 - 17, ZrO20 - 2, TiO20 - 5의 범위로부터의 조성을 가지는 유리들인 것이 바람직하다.
(산화물을 기초로 하여, 중량%로) SiO259 - 62, Al2O313.5 - 15.5, B2O33 - 5.5, MgO 2.3 - 5, CaO 8.2 - 10.5, BaO 8.5 - 9.5, ZrO20 - 1.5, TiO20 - 3의 범위로부터의 조성을 가지는, 그리고 (산화물을 기초로 하여, 중량%로) SiO2＞ 58 - 62, Al2O314 - 17.5, 바람직하게는 15 - 17.5, B2O30 - 1, 바람직하게는 0.2 - 0.7, MgO 0 - 7, 바람직하게는 0 - 3, 특히 바람직하게는 0 - ＜ 1, CaO 5.5 - 14, BaO 6 - 17, 바람직하게는 6 - 10, SrO 0 - 8, ZrO20 - 1.5, 바람직하게는 0.05 - 1, TiO20 - 3의 범위로부터의 조성을 가지는 유리들인 것이 특히 바람직하다. 이러한 유형의 유리들은 DE 197 47 355 C1, DE 197 47 354 C1 및 DE 197 58 481 C1 으로부터 이미 공지되었다.
상술한 범위들로부터의 조성을 가지는 유리들은 Tg ≥700℃의 변태온도 Tg 및 4.3 ×10-6/K 내지 4.95 ×10-6/K 의 열팽창계수 α20/300를 가지는 유리들이다.
따라서, 상기 유리들은 특히 높은 열적 안정성을 가진다. 이들의 열적 안정성으로 인해 이들이 코바르, Fe-Co-Ni 합금에 융해되기에 부적절함에도 불구하고, 이들은 다른 금속들, 예를 들어 몰리브덴에 융해되는 데 실로 매우 적절하다. 따라서, 상기 유리들은 내부에 융해된 몰리브덴 전극들 및 또는 몰리브덴 전극피드들을 가지는 방전램프용 전구재료로서 특히 적절하다.
상술한 범위로부터의 조성을 가지는 유리들은 또한 내부전극이 없는 방전램프들의 생산에 현저하게 적절하다. 유리전구(램프전구)에 융해되는 내부전극 대신에, 상기 램프들은 매우 얇은 금속스트립(metal strip)을 갖는데, 이것은 적절한 장소에 고정되거나, 또는 떨어지지 않게 접합되고, 상기 램프전구의 양단부에서, 램프 내에서 일어나는 방전을 가능하게 한다. 이러한 경우에서는, 따라서 어떠한 유리-금속 융해도 일어날 필요가 없다.
이러한 유형의 램프는 축소된 방전램프인 것이 바람직하다.
상술한 알루미노실리케이트 유리들은 가시 영역에서 높은 투과를, 그리고 UV 영역에서 낮은 투과를 가진다. 상기 유리들은 솔라리제이션에 충분한 저항을 가진다.
솔라리제이션에 대한 저항을 증가시키기 위하여, 그리고 위치 및 경사도의 관점에서 UV 가장자리의 목표된 설정을 위하여, 상기 유리들은 상술한 TiO2(0 - 5 중량%, 바람직하게는 적어도 0.2 중량%) 이외에도, 또한 하나 또는 그 이상의 또다른 도핑불순물들을 함유할 수 있다. 특히 CeO2및 Fe2O3이다. 그러나, CeO2및 Fe2O3의 합은 5 중량%, 바람직하게는 1 중량%(바람직하게는 0 - 0.5 Fe2O3및 0 - 0.5 CeO2)를 초과해서는 안 된다. 상기 CeO2의 함량은 0 - 0.1 중량%인 것이 바람직하다. 상기 TiO2, CeO2및 Fe2O3의 합은 적어도 0.01 중량%, 바람직하게는 적어도 0.1 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.2 중량%인 것이 바람직하다.
상기 유리들은 표준량의 표준 미세화제, 예를 들어 Cl-와 같은 증발 정제재(evaporation fining agents)뿐만 아니라, 그들의 다가(polyvalent) 양이온들로 인해 효과적인, 예를 들어 SnO2(바람직하게는 0 - 0.5 중량%), Sb2O3(바람직하게는 0 - 0.5 중량%) 및 As2O3(바람직하게는 0 - 0.5 중량%)이며, 이 경우에 SnO2, Sb2O3및 As2O3의 합은 1 중량%를 초과해서는 안 되는 산화환원 정제재(redox fining agents)를 함유할 수 있다.
본 발명 및 이것의 장점들은 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
다음의 조성(산화물을 기초로 하여, 중량%로): SiO260.75; Al2O316.5; CaO 13.5; B2O30.3; ZrO21.0; BaO 7.85; TiO20.011, CeO20.002; Fe2O30.003 을 가지는 유리들은 1640 ℃에서 표준 원재료들로부터 용융되며, 미세화되고 그리고 교반된다. 결국, 튜브들이 하향 인발공정(down-drawing process)를 사용하여 인발된다. 방전램프들은 통상의 방밥으로 이러한 소형 유리튜브로부터 생산된다. 형광체의 결합제가 완전히 증발되는 가열온도는 620 ℃이다.
동일한 방법으로, 동일한 기본 유리조성 및 0.005 중량%의 TiO2, 0.0025 중량%의 CeO2및 0.0025 중량%의 Fe2O3을 함유하는 유리는 상기 유리로부터 제조되는 램프전구를 구비하는 방전램프를 형성하기 위하여 생산되고 가공된다.
790 ℃의 Tg, 4.7 ×10-6/K의 열팽창계수 α20/300, ＞ 90 %(표본 두께 0.2 ㎜)의 τ(400 - 800 ㎚), ＜ 1 %(표본 두께 0.2 ㎜)의 τ(＜ 260 ㎚), 조사되지 않은 표본 및 HOK-4를 사용하여 15시간동안 조사된 표본 사이의 λ= 300 ㎚에서의 투과에서의 차이로서, 즉 ＜ 10%(표본 두께 0.2 ㎜)의, Δ15τ(300 ㎚)로서 주어지는 솔라리제이션 저항을 가진다.
이러한 결과들은 방전램프용 램프전구 재료로서의 유리의 뛰어난 안정성, 즉 방전램프들의 생산을 위한 사용에 있어서의 안정성을 제공한다.
Tg ＞ 600℃의 이들의 높은 변태온도 Tg로 인하여, 생산 동안에, 가해진 형광체의 유기 결합제는 완전히 그리고 신속히 증발되어 없어질 수 있다. 따라서, 햄프가 작동될 경우에, 기체 방전은 방해받지 않는다.
상기 유리들의 높은 열적 안정성 때문에 가능한 높은 발화 온도 때문에, 유리하게도
- 생산 시간, 특히 템퍼링 노(tempering furnace) 내에서의 배출시간이 단축되고,
- 튜브들이 높은 온도에서조차 플라스틱적으로 변형되지 않으므로, 생산량이 증가되며,
- 결합제가 완전히 제거되고 단지 사용 동안에만 누출되지 않으므로, 조명의 유효 수명이 증가된다.
τ(400 - 800 ㎚) 및 ＜ 1%의 τ(＜ 260 ㎚), 그리고 ≤10 %(표본 두께 0.2㎜)의 그들의 솔라리제이션 저항 Δ15τ(300 ㎚)에 의해 제공되는 이들의 투과곡선으로 인해, 상기 유리들은 방전램프 유리로서의 사용을 위해, 특히 백라이트로서의 사용을 위해 현저하게 적절하다.
4.3 ×10-6/K 내지 4.95 ×10-6/K 의 열팽창계수 α20/300으로 인해, 상기 유리들은 선정된 금속들 및 금속 합금들, 특히 Mo 에 융해될 수 있다.
따라서, 이들은 이러한 유리들로부터 제조되는 램프전구들을 가지는 방전램프들, 특히 백라이트로서 알려진 축소된 방전램프들의 생산에 적절하다.
램프의 이러한 유형에 있어서, 내부전극이 없기 때문에, 사용된 전극 및 리드쓰루재에 관한 제한이 없으므로, 이들은 EEFLs 로 알려진 전극없는 방전램프의 생산에 특히 적절하다.
상기 유리들은 방전램프들을 형성하기 위하여, 특히 축소된 방전램프들을 형성하기 위하여, 그리고 특히 내부전극없는 방전램프들을 형성하기 위하여 통상의 방법으로 가공될 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 방전램프의 램프전구를 생산하기 위한 유리, 및 이를 이용하는 램프전구 및 방전램프는 방전램프용 유리에 부과되는 다른 요구사항들을 충족시키면서도 높은 열적 안정성을 나타내는 탁월한 효과가 있다.

Claims (16)

  1. Tg ＞ 600℃ 의 변태온도를 가지는, 방전램프들의 램프전구들의 생산을 위한, 알루미노실리케이트 유리의 이용.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리는 (산화물을 기초로하여, 중량%로) 다음의 조성:
    SiO2＞ 55 - 64
    Al2O313 - 18
    B2O30 - 5.5
    MgO 0 - 7
    CaO 5 - 14
    SrO 0 - 8
    BaO 6 - 17
    ZrO20 - 2
    TiO20 - 5 를 가지는 것을 특징으로 하는, 방전램프들의 램프전구들의 생산을 위한 알루미노실리케이트 유리의 이용.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유리는 (산화물을 기초로하여, 중량%로) 다음의 조성:
    SiO259 - 62
    Al2O313.5 - 15.5
    B2O33 - 5.5
    MgO 2.3 - 5
    CaO 8.2 - 10.5
    BaO 8.5 - 9.5
    ZrO20 - 1.5
    TiO20 - 3 을 가지는 것을 특징으로 하는, 방전램프들의 램프전구들의 생산을 위한 알루미노실리케이트 유리의 이용.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유리는 (산화물을 기초로하여, 중량%로) 다음의 조성:
    SiO2＞ 58 - 62
    Al2O314 - 17.5
    B2O30 - 1
    MgO 0 - 7
    CaO 5.5 - 14
    SrO 0 - 8
    BaO 6 - 17
    ZrO20 - 1.5
    TiO20 - 3 을 가지는 것을 특징으로 하는, 방전램프들의 램프전구들의 생산을 위한 알루미노실리케이트 유리의 이용.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유리는 (산화물을 기초로하여, 중량%로) 다음의 조성:
    SiO2＞ 58 - 62
    Al2O315 - 17.5
    B2O30.2 - 0.7
    MgO 0 - 3
    CaO 5.5 - 14
    SrO 0 - 8
    BaO 6 - 10
    ZrO20.05 - 1
    TiO20 - 3 을 가지는 것을 특징으로 하는, 방전램프들의 램프전구들의 생산을 위한 알루미노실리케이트 유리의 이용.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 유리는 (산화물을 기초로하여, 중량%로):
    SnO2+ Sb2O3+ As2O30 - 1
    CeO2+ Fe2O30 - 5, 바람직하게는 0 - 1 을 추가적으로 함유하는 것을 특징으로 하는, 방전램프들의 램프전구들의 생산을 위한 알루미노실리케이트 유리의 이용.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 유리는 (산화물을 기초로하여, 중량%로):
    TiO2+ CeO2+ Fe2O3≥ 0.01, 바람직하게는 ≥ 0.1, 특히 바람직하게는 ≥ 0.2 를 함유하는 것을 특징으로 하는, 방전램프들의 램프전구들의 생산을 위한 알루미노실리케이트 유리의 이용.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 유리는 Tg ≥700℃의 변태온도 Tg 및 4.3 ×10-6/K 내지 4.95 ×10-6/K 의 열팽창계수 α20/300를 가지는 것을 특징으로 하는, 방전램프들의 램프전구들의 생산을 위한 알루미노실리케이트 유리의 이용.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    특히 디스플레이의 배경조명을 위하여 축소된 방전램프들의 램프전구들의 생산을 위한 알루미노실리케이트 유리의 이용.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부전극이 없는 축소된 방전램프들의 램프전구들의 생산을 위한 알루미노실리케이트 유리의 이용.
  11. Tg ＞ 600℃의 변태온도 Tg 를 가지는 알루미노실리케이트 유리로 이루어지는 방전램프용 램프전구.
  12. Tg ＞ 600℃의 변태온도 Tg를 가지는 알루미노실리케이트 유리로부터 제조되는 램프전구를 가지는 방전램프.
  13. 제 12 항에 따른 축소된 방전램프.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 유리는 (산화물을 기초로하여, 중량%로) 다음의 조성:
    SiO2＞ 55 - 64
    Al2O313 - 18
    B2O30 - 5.5
    MgO 0 - 7
    CaO 5 - 14
    SrO 0 - 8
    BaO 6 - 17
    ZrO20 - 2
    TiO20 - 5
    CeO2+ Fe2O30 - 1 을 가지는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    내부에 용융된 몰리브덴 전극 및/또는 몰리브덴 전극피드를 가지는 것을 특징으로 하는 방전램프.
  16. 제 12 항 내지 제 14 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 방전램프는 내부전극이 없는 것을 특징으로 하는 방전램프.
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