KR20040070298A - 방전 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 방전 램프(10)에는 투명한 재료로 이루어진 벽으로 둘러싸이는 폐쇄형 방전관(20)이 개시된다. 두개의 전극(30)은 상기 벽에 부분적으로 매립된 상태로 상기 방전관(20)의 내부로 돌출한다. 적어도 하나의, 바람직하게는 두개의 전극(30)은 세장형이며 상이한 직경들 및/또는 상이한 재료들로 구별되는 헤드부(50) 및 샤프트부(40)를 포함한다. 상기 헤드부(50)에는 텅스텐이 바람직하며, 상기 샤프트부(40)에는 텅스텐-레늄 합금이 바람직하다. 상기 샤프트부(40)는 통상 석영인 벽 재료 내에 에워싸이지만, 상기 헤드부(50)의 경우에는, 제 1의 짧은 부분(50a)만이 상기 벽과 접촉하고, 그 제 2의 긴 부분(50b)이 상기 방전관(20)의 내부로 돌출한다. 상기 헤드부(50)에 유리한 직경은 350 내지 450㎛인 것으로 밝혀졌고, 상기 샤프트부(40)에 대해서는 150 내지 400㎛이다. 본 발명에 따른 전극 디자인에 의해, 특히 자동차 분야에 적합하게 열적으로 양호하게 장착된 방전 램프에서 긴 램프 수명이 달성된다. 상기 방전관(20)의 결정화가 적고, 상기 전극(30)의 타버림 현상이 적으며, 급상승(run-up) 거동이 개선된다는 추가의 장점이 있다.

Description

방전 램프 {Discharge lamp}

두개의 전극 사이에서 가스 방전에 의해 광이 발생되는 가스 방전 램프는 공지되어 있다.

EP-A-0 570 068호에는 버너가 램프 캡 내에 지지되는 고압 가스 방전 램프가 개시되어 있다. 상기 버너는 기밀 방식으로 폐쇄되며 두개의 전극을 구비하는 방전관을 포함한다. 상기 방전관은 그 각각의 단부에 목 구역을 형성하는 벽을 구비한다. 외부 접점들에 전기적으로 접속되는 전극들은 상기 각각의 목 구역에 배열되어, 상기 방전관의 내부로 돌출한다. 상기 방전관의 내부는 수은, 희소 가스 및 메탈 할라이드로 이루어진, 예를 들어 소듐 이오다이드 및 크세논 등의 이온화 충전재로 채워진다.

WO-A-92/12530호에는 저전력, 즉 40W 이하의 방전 램프가 개시되어 있다. 상기 램프는 두개의 전극이 내부로 돌출하며 석영 유리로 이루어진 벽으로 형성되는 방전관을 포함한다. 상기 각각의 전극은 상기 방전관 내부의 완전히 내측에서 상기 방전관 벽에 접촉하지 않는 실질적으로 원통형으로 이루어진 헤드 구역을 구비한다. 소직경의 샤프트 구역은 상기 전극의 상기 헤드 구역에 통합되고, 상기 샤프트구역은 상기 벽의 목 구역에서 상기 벽의 재료에 매립된다. 상기 전극의 상기 헤드부 및 샤프트부는 텅스텐으로 제조되며, 상기 헤드부의 직경은 280 내지 355㎛이고, 이 경우에는, 상기 샤프트부의 직경은 76㎛ 정도로 작다. 상기 헤드부와 샤프트부는 함께 용접된다. 대직경의 헤드부로 인해, 방전 도중에 발생하는 열의 만족스러운 분배가 가능해지므로, 상기 전극들은 타버리지 않는다는 점에 유의해야 한다. 소직경의 샤프트부로의 전이부는 상기 헤드부로부터의 열전달이 감소되도록 한다.

WO-A-98/37571호에는 고압 메탈 할라이드 램프가 개시되어 있다. 이는 서로 대향된 두개의 단부에서 목 구역들에 통합되는 투광성 재료로 이루어진 폐쇄형 방전관을 포함한다. 상기 목 구역들에는 세장형 전극들이 배열되며, 각각의 전극은 텅스텐으로 이루어진 헤드부 및 적어도 25중량%의 레늄을 갖는 텅스텐-레늄 합금으로 이루어진 샤프트부로 구성된다. 상기 텅스텐 헤드부로부터 상기 텅스텐-레늄 샤프트부까지의 전이부는 1,900 내지 2,300K(1,625.85 내지 2,026.85℃)의 작동 온도를 갖는 위치에서 발생한다. 텅스텐의 일부가 할로겐 가스 충전재와의 반응으로 인해 제거된 후에 상기 전극이 파손되는 것을 방지하기 위해서는, 적어도 25중량%의 레늄이 필요하다는 점에 유의해야 한다. 여기서는, 주기적인 공정이 달성되고, 그 공정에서 텅스텐은 상기 전극들로부터 증발되며 할라이드에 의해 다시 상기 전극들에로 운반된다. 텅스텐으로 이루어진 상기 헤드부의 구조는 과도한 증발을 방지한다.

상기 헤드부 및 샤프트부는 개시된 전극에서는 함께 용접된다. 상기 헤드부는 그 주위에 텅스텐 와이어로 이루어진 배선을 가질 수 있다. 상기 헤드부의 직경은 0.8㎜이며, 상기 샤프트부의 직경은 0.8㎜이다. 상기 샤프트부는 그 후방부가 상기 벽의 재료 내로 매립되며, 여기서 밀봉을 위해 제공된 몰리브덴 포일에 전기 접속된다.

특히, 높은 열부하의 경우에 제품 수명의 현저한 감소가 관찰될 수 있다는 것은 종래의 구조 및 형상의 전극들을 갖는 공지의 방전 램프에서 발견되었다.

본 발명은 방전 램프에 관한 것이다.

도 1은 방전 램프의 제 1 실시예의 측면도.

도 2는 도 1의 방전 램프의 버너의 측면도.

도 3은 도 1의 버너의 방전관 벽에 부분적으로 매립되는 전극의 단면도.

도 4는 다양한 전극들에 대한 램프 수명에 걸친 전극 공간을 도시하는 다이어그램.

도 5는 램프의 제 2 실시예의 버너를 도시하는 도면.

도 5a는 도 5의 버너의 방전관의 확대도.

도 5b는 도 5a의 선 A-B에서 취해진 단면도.

따라서, 본 발명의 목적은 과도한 부하시에도 긴 유효 수명을 갖는 방전 램프를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구범위 제1항에 규정된 바와 같은 방전 램프에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 본 발명의 유리한 실시예들에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 전극은 헤드부 및 샤프트부로 구성된다. 이들은 상이한 재료로 제조될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 상기 헤드부 및 샤프트부는 상이한 직경을 가질 수도 있다. 그후, 상기 샤프트부는 본원에서는 방전관의 내부에 노출되는 표면은 갖지 않게 된다. 상기 샤프트부는 그 전체 길이에 걸쳐, 벽을 형성하는 재료, 예를 들어 석영 유리 내에 에워싸인다. 상기 헤드부는 제 1 부분에서는 상기 벽과 접촉하지만, 보다 긴 제 2 부분에서는 상기 방전관 내로 돌출한다.

본 발명은 본원에서는 하나의 전극을 참조로 단지 예로서 설명된다. 바람직하게는 동일한 구조로 이루어진 두개의 전극이 존재한다는 것은 자명하다.

본 발명은 높은 열부하 하에서도 방전 램프의 유효 수명을 최적화하고자 하는 연구에 기초한다. 상기 부하는, 예를 들어 무수은 충전재의 사용에 의해 또는 소형 고출력 램프, 예를 들어 자동차의 60W 방전 램프의 사용에 의해 발생한다. 그 외의 고려사항으로서는, 램프 수명에 걸친 발광 플럭스의 감소를 가능한 한 작게 하는 것(루멘 유지; lumen maintenance) 및 램프의 소위 급상승(run-up) 거동을 개선하는 것이다. 여기서는 가능한 빨리 높은 발광 플럭스에 도달하는 것이 유리하다.

상기 전극 헤드부에 강제되는 요건은 상기 전극 샤프트부에 강제되는 요건과는 상이하다. 상기 전극 샤프트부는 상기 방전관의 벽에 매립된다. 이를 위해 주로 석영 유리가 사용된다. 제품 수명은 벽 재료와 샤프트부 사이에서의 부착에 의존한다는 것이 발견되었다.

제품 수명에 영향을 주는 다른 요인은 전극의 타버림(burning-off) 현상이다. 이는 전극 헤드부에서 발생한다. 따라서, 전극 헤드부에 필요한 것은 타버림 현상에 대한 저항을 가능한 한 높게 하는 것이다.

상기 전극의 헤드부는 상기 벽의 재료에 매립되는 짧은 제 1 부분을 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 방전관 내로 돌출하는 제 2 부분은 상기 제 1 부분보다 길다. 본원에서는 상기 제 1 부분의 길이는 상기 헤드부의 전체 길이의 25% 이하인 것이 바람직하다. 상기 헤드부의 짧은 부분만이 상기 벽에 매립되기 때문에, 상기 벽 재료로의 과도한 열전달 및 그에 따른 강한 열부하는 방지된다. 그러나, 한편으로는, 상기 헤드부를 상기 벽에 매립하게 되면, 기계적인 안정성이 현저하게개선된다. 이는 특히, 거기에서 기대되는 기계적인 부하 때문에 자동차 분야에서 유리하다. 또한, 상기 벽 내에 헤드부의 일부분을 매립하는 것은 우수성, 즉 보다 신속한 급상승 거동을 제공하는 상기 전극에서 벽 재료까지의 개선된 열전이를 달성한다.

상기 제 1 부분의 길이, 즉 상기 헤드부가 상기 벽에 매립되는 길이는 항상 상술한 요건들 사이에서 절충된다. 이러한 구역의 길이의 하한치는 상기 급상승 거동 및 기계적인 안정성을 고려하여 바람직한 결과로 설정된다. 상한치는 연속 작업 도중에 상기 벽 재료상의 열부하에 의해 주어진다. 실제 한계치들은 특정 분야에서의 복수의 요인에 의존한다. 자동차 분야에서 사용된 램프를 이용한 실험에 의하면, 상기 제 1 부분의 길이에 대해서는 대략 0.7㎜까지의 값이 유리한 것으로 도시된다. 바람직하게는, 상기 매립된 부분의 길이는 대략 0.05 내지 0.5㎜이다. 그러나, 현저하게 다른 요건들 또는 인자들을 이용한 실제 적용에 있어서는, 실제로 다양한 크기가 선택될 수 있다.

상기 전극은 실질적으로 원형 단면을 가지는 것이 바람직하다. 상기 전극의 헤드부 및 샤프트부는 직경들이 상이한 경우에는 동일한 재료로 제조될 수 있다. 그러면, 상기 전극은 일체형으로 제조될 수 있으며, 상이한 직경의 부분들은 예를 들어, 그라인딩 또는 에칭에 의해 형성된다.

상기 전극이 상이한 재료로 이루어진 헤드부 및 샤프트부로 형성되면, 상기 전극의 헤드부 및 샤프트부 사이의 접속에는 용접 조인트가 바람직하다. 상기 헤드부의 직경이 실질적으로 상기 샤프트부의 직경에 대응하면, 상기 조인트는 강도면에서 유리하다는 것이 발견되었다. 바람직하게는, 상기 직경들은 서로 30% 이상 상이해서는 안된다. 상기 헤드부에 대해서는 350 내지 450㎛의 직경이 제안되며, 상기 샤프트부에 대해서는 150 내지 400㎛의 직경이 제안된다. 상기 샤프트부의 바람직한 직경은 250 내지 400㎛이다. 그러나, 특정한 요건에 부합하도록 다른 직경들도 가능하다.

상기 전극의 헤드부 및 샤프트부는 상이한 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 상기 헤드부는 적어도 90중량%의 텅스텐으로 구성되는 것이 제안된다. 상기 헤드부의 재료로서 순수한 텅스텐이 바람직하게 사용된다. 이러한 재료는 융점이 높기 때문에 전극의 타버림 현상 면에서 뛰어난 안정성을 갖는다.

상기 벽에 매립된 전극 부분의 재료와 상기 석영 유리 사이에 매우 양호한 부착이 존재하면, 열팽창 계수의 차이로 인해 가열시에, "펄 크랙(pearl crack)"으로 지시되는 응력 경감 크랙이 발생하게 된다. 이러한 거동은, 외부로 전파할 수 있는 반경방향 유리 크랙의 형성을 저지하기 때문에, 제품 수명 면에서 특히 유리하다. 펄 크랙과 유사한 효과는 석영 유리에 대한 양호한 부착력을 갖는 텅스텐-레늄 합금의 경우에 발생한다.

추가의 실시예에서는, 60 내지 85중량%의 텅스텐과 나머지는 레늄으로 구성되는 샤프트부가 제공된다. 본원에 개시된 상기 합금은 각각의 성질을 결정함에 있어서 지배적인 성분들을 지시하는 것으로 이해되어야 한다. 별도로 주지하지 않더라도, 다른 요소들이 예를 들어 1% 미만의 낮은 농도로 존재할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 74중량%의 텅스텐과 26중량%의 레늄을 갖는 텅스텐-레늄 합금이 바람직하다. 상기 텅스텐-레늄 합금으로 형성된 전극 샤프트부는 텅스텐으로 이루어진 헤드부보다 낮은 열전도성을 갖는다. 따라서, 본원에서는 낮은 열전도성에도 불구하고 램프의 점등 도중에 충분히 신속하게 석영을 가열하기 위해서는, 250 내지 400㎛의, 바람직하게는 300 내지 400㎛의 샤프트부의 직경이 유리하다. 이러한 직경들이 주어지면, 전극 선단으로부터 충분한 열 제거가 얻어지므로, 상기 헤드부는 연속 작업 도중에 열적으로 경감된다.

공지된 램프에서는, 1중량%의 토륨 옥사이드를 갖는 토륨 텅스텐, 예를 들어 VMT10을 사용하는 것이 일반적이었다. 추가의 실시예에서는, 토륨을 함유하지 않는 전극 재료가 제안된다. 토륨 옥사이드가 점화 거동에 미치는 것으로 여겨지는 강한 영향은 추측했던 것보다 강하지 않다는 것이 실험에 의해 밝혀졌다. 토륨을 함유하지 않는 가스 충전재가 추가로 제안된다. 토륨을 배제하게 되면, 램프의 보다 양호한 환경적인 성질이 초래된다. 그러나, 가장 중요하게는, 토륨 옥사이드가 상기 방전관의 벽 재료의 결정화 핵(crystallization nucleus)으로서 작용한다는 점이다. 토륨을 배제함으로써 램프 수명에 걸친 발광 감소가 현저하게 저감된다. 즉, 루멘 유지가 개선된다.

상기 전극의 형상은 적용하는 분야에 따라 상이할 수 있다. 본 발명의 추가의 실시예에서는, 상기 헤드부의 길이가 상기 전극의 전체 길이의 대략 15 내지 50%인 것이 바람직하다. 상기 헤드부의 길이는 통상적인 분야, 특히 자동차 분야에서는 대략 1 내지 3㎜인 것이 바람직하고, 상기 샤프트부의 길이는 대략 3 내지 7㎜이다.

본 발명의 실시예들은 첨부도면을 참조로 하기에서 보다 상세하게 설명된다.

도 1은 내부에서 버너(14)를 지지하는 램프 캡(12)을 갖는 차량용 램프로서 사용하도록 설계된 방전 램프(10)를 도시한다.

도 2에는 상기 버너(14)가 도시된다. 세장형 유리 본체(18)는 외부 전구(16) 내에 배열되며 그 중심부에 타원형 단면 형상의 폐쇄형 방전관(20)을 형성하고 측방향 목 구역(22)들을 구비한다. 상기 본체(18)의 목 구역들은 초기에 유리관으로서 형성된 본체를 함께 국부적으로 조임으로써 형성된다. 이러한 구역들은 "핀치(pinches)"로 표시된다. 전극(30)들은 상기 방전관의 내부로 돌출하며 그 후방부들은 상기 본체(18)의 각각의 목 구역(22) 내에 매립된다. 상기 전극(30)들은 마찬가지로 상기 본체(18)의 내부에 매립되는 몰리브덴 스트립(24)에 접속되고, 이어서 외부 접점(26)에 전기 접속된다. 상기 몰리브덴 포일(24)들은 상기 방전관(20)의 내부가 가능한 한 주변으로부터 완전하게 밀봉되도록 하기 위해 상기 목 구역(22)들에서 밀봉 구역을 형성한다.

상기 방전관(20)의 내부는 크세논 등의 희소 가스로 이루어진 이온화 충전재와, 실온에서 압력하에 있는 스칸듐 이오다이드 및/또는 소듐 이오다이드 등의 메탈 할라이드를 함유한다.

당업자에게 공지되어 있는 바와 같이, 전극(30)에 점화 전압을 적용함으로써 방전관(20) 내측에서 가스 방전이 발생된다.

도 3은 상기 본체(18)에 매립된 상태의 하나의 전극(30)을 확대 도시한다. 상기 전극 매립의 형상 및 성질은 여기서는 단지 하나의 전극에 대해서만 도시된다. 그러나, 상기 전극은 반대쪽 단부에도 동일한 형상을 가지며, 실질적으로 상기 본체(18) 내에 동일한 방식으로 매립되므로, 상기 방전관(20)은 실질적으로 대칭을 이룬다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전극(30)은 샤프트부(40)와 헤드부(50)를 포함한다. 상기 샤프트부(40) 및 헤드부(50)는 원통형으로 이루어진다. 본 예에서의 샤프트부(40)는 300㎛의 직경을 가지며, 헤드부(50)는 350㎛의 직경을 갖는다.

상기 샤프트부(40)는 74중량%의 텅스텐과 26중량%의 레늄을 포함하는 텅스텐-레늄 합금으로 구성된다. 상기 헤드부(50)는 순수한 비도핑 텅스텐(WZG)으로 제조된다.

상기 헤드부(50) 및 샤프트부(40)는 접촉 위치에서 함께 용접된다. 이를 위해 주위에 걸쳐 분포되는 3개의 레이저 용접 지점이 사용된다.

상기 샤프트부(40)는 상기 본체(18)의 목 구역(22)에 완전히 에워싸인다. 상기 샤프트부는 석영 재료로 둘러싸인다. 상기 샤프트부의 후방 단부는 도 3에 도시된 바와 같이 몰리브덴 스트립(24)에 연결된다. 상기 샤프트부는 그 전체 주위면에 걸쳐 전구(18)의 유리 재료와 접촉하게 된다. 상기 샤프트부(40)는 방전관(20)의 내부와는 접촉하지 않는다.

상기 전극(30)의 헤드부(50)는 단지 적은 부분만이 상기 본체(18)의 유리 재료와 접촉한다. 도 3에서, 상기 전극(30)의 샤프트부에 인접하며 그 주위에 걸쳐 방전관(20)의 벽과 접촉하는 후방부는 가상의 경계(도 3에서는 점선으로 도시)를 따르는 제 2 전방 부분(50b)과 구별되는 제 1 부분(50a)으로 표시된다. 상기 제 2 부분(50b)은 실질적으로 상기 제 1 부분(50a)보다 길다. 즉, 상기 전극의 헤드부는 매우 적은 부분만이 상기 본체(18)에 매립된다.

도 3에서, 상기 샤프트부(40)의 축방향 길이는 Ls로 표시되고, 상기 헤드부(50)의 제 1 부분(50a)의 길이는 La로 표시되며, 상기 헤드부(50)의 제 2 부분(50b)의 길이는 Lb로 표시된다. 도시된 예에서, 상기 샤프트부(40)의 길이(Ls)는 4㎜이고, 상기 헤드부의 길이는 2㎜이며, 상기 매립된 제 1 부분(50a)은 대략 0.2㎜이다.

상기 전극의 방사 표면적은 하기와 같이 계산된다.

π×헤드 직경 ×Lb

도시된 예에서의 방사 표면적은 대략 2㎟이다.

실험 결과, 상기 샤프트부(40)는 상기 샤프트 재료로 인해 주변의 석영 유리에 양호하게 부착되므로, 반경방향 균열에 의해 야기되는 램프 파손은 실질적으로 회피된다.

도시된 예에서의 램프는 전체적으로 토륨을 사용하지 않고 제조된다. 상기 방전관 내부의 충전재 및 전극 재료는 토륨 옥사이드를 포함하지 않는다.

상술한 실시예에 대해서는 다양한 변경이 가능하다. 하기의 내용은, 특히 자동차 분야에서, 열적으로 양호하게 장착된 방전 램프를 참조로 이루어진다. 이러한 내용은 전극 형상 특히, 본 경우에는 상기 전극의 헤드부 및 샤프트부의 직경 및 길이와 전극 재료에 관한 것이다.

전극 재료

상기 전극의 타버림 현상을 최대한 제한하기 위해 상기 전극 헤드부에는 가능한 한 높은 융점을 갖는 재료가 사용되어야 한다. 이러한 관점에서 특히 적합한 재료로는 텅스텐이 발견되었다. 그러나, 텅스텐은 비교적 우수한 열전도성을 가진다는 점에 유의해야 하고, 이는 과도한 열전달 및 동반되는 강한 열부하를 방지하기 위해 상기 전극 헤드부의 단지 적은 부분만이 상기 벽 재료에 매립되어야 한다는 것을 의미한다.

상기 전극의 샤프트부에 적합한 재료의 선택을 결정하는 파라미터는 상기 전극과 통상적으로 석영인 주변 벽 재료 사이의 부착과 열전도성이다. 하기의 표는 개별 전극 재료들과 주변 석영 벽 사이에서 얻어지는 부착의 비교를 도시한다.

전극 재료	석영 유리에 대한 부착
토륨 텅스텐 (VMT10, 1중량% ThO2)비도핑 텅스텐 (WZG)텅스텐-레늄 합금 (74중량%/26중량%)레늄	매우 양호한 부착양호한 부착양호한 부착열악한 부착

주변의 석영 유리에 대한 양호한 부착을 갖는 재료들은 긴 램프 수명을 달성하는데 적합하다. 석영 유리에 매립된 VMT10에 의한 "펄 크랙" 효과 및 석영 유리에 매립된 텅스텐-레늄 합금에 의한 유사한 효과는 외부로 전파하는 유리 균열의 형성 및 그에 따른 램프 파손의 초래를 저지한다.

상기 전극 재료는 일반적으로 상기 램프의 냉간 점화 전압을 감소시기키 위해 지금까지 공지된 램프들에 토륨을 포함시켰다. 이는, 또한 전극 온도의 감소를 초래한다. 그러나, 상기 전극 재료에서는 즉, 여기에 제안된 재료들에서는 토륨 옥사이드가 없어도 점화 전압에 그다지 영향을 미치지 않는다는 점을 발견하였다.

상기 전극 재료에 뿐만 아니라, 가능하다면 상기 램프의 모든 재료, 즉 충전재에 토륨 옥사이드가 없으면, 램프 수명 내내 루멘 유지 면에서 유리하다. 토륨 옥사이드는 결정화 핵으로서 작용하고, 그 결과로서 상기 방전관의 석영 재료는 램프 수명이 경과함에 따라 점점더 결정화하여 더욱 열악한 루멘 유지를 초래한다. 예를 들어, 높은 전류값(대략 0.7A로 연속 작동, 3.5A까지 급상승)에서 작동된 램프의 루멘 유지는 토륨을 함유하지 않은 램프의 작동의 1,000시간 후에 대략 97%였지만, 토륨을 포함하는 전극 재료를 갖는 유사한 램프는 원래의 루멘 플럭스의 대략 70% 이하였다는 것이 발견되었다.

전극 크기

상이한 재료들로 이루어진 헤드부 및 샤프트부를 가지도록 구성된 전극에 대해서는, 상기 헤드부 및 샤프트부는 용접 조인트에 의해 상호연결되고, 상기 용접 조인트의 강도는 상기 전극의 헤드부 및 샤프트부의 직경들이 보다 동일해질 수록 개선된다는 것이 발견되었다. 따라서, 상기 전극의 두 부분의 직경들은 최대한 대응하는 것이 바람직하다.

상기 샤프트부의 전극 직경은 150 내지 400㎛인 것이 바람직하다. 상기 램프의 점등 도중의 석영 외피의 급속한 가열이 가능해지고, 그에 따라 열전도성이 낮은 재료(상술한 내용 참조)가 선택된다.

전류, 즉 급상승 전류 및 작동 전류에 따라 상기 전극의 헤드부의 직경에 대해서는 350㎛ 내지 450㎛의 값이 제안된다. 상기 전극 헤드부의 직경은 헤드부의 자유단측 길이(Lb)와 함께 고려되어야 하고, 그 이유는 상기 전극의 방사 표면적이 상기 고려사항에 의해 규정되기 때문이다. 상기 방전관 내측의 전극 표면적의 증가는 상기 전극으로부터 방전관 내로 보다 큰 출력의 방사를 초래한다는 것이 발견되었다. 이는 상기 방전관의 목 구역들에서의 열부하의 감소에 기여한다.

램프 수명, 급상승 거동, 및 루멘 유지 효과

상이한 전극들을 갖는 램프들의 수명을 연구한 바, 상술한 바에 따른 전극 설계가 램프 수명을 고려하여 실질적인 장점을 초래한다는 것이 발견되었다. 제안된 바와 같은 전극 디자인에 의하면, 램프 수명의 경과에 따른 발광 감소는 적어진다. 즉, 루멘 유지는 보다 양호하다.

헤드부 및 샤프트부가 상이한 재료로 제조된 다양한 2-부분 전극들을 코일형전극(즉, 선단부가 코일형 와이어로 에워싸여 있는 로드 전극)과 비교하기 위해 테스트가 수행되었다. 평균 램프 수명 및 루멘 유지 면에서, 부분적으로 매립된 헤드부를 갖는 2-부분 전극은 유리하다는 것이 확인되었다.

또한, 상기 2-부분 전극은 램프 수명 내내 전극의 타버림 현상이 현저하게 감소되었다는 것을 나타낸다. 이는 도 4에 도시된다. 15시간의 램프 수명에서 개시하는 전극 공간은 다양한 전극 디자인들에 대해 시간의 함수로서 도시된다. 후술하는 전극 디자인들은 도 4에서 비교되며, 상기 2-부분 전극들 각각은 석영 재료 내에 대략 0.2㎜의 길이로 매립된 헤드부를 구비한다.

A	2-부분 전극전극 공간 3.0㎜헤드부: WZG 0.4㎜ ×2.3㎜샤프트부: W/Re 0.4㎜ ×4.7㎜
B	2-부분 전극전극 공간 3.0㎜헤드부: WZG 0.4㎜ ×2.3㎜샤프트부: W/Re 0.4㎜ ×4.0㎜
C	2-부분 전극전극 공간 3.0㎜헤드부: WZG 0.4㎜ ×2.3㎜샤프트부: WZG 15㎜ ×4.7㎜
D	코일부를 갖는 로드 전극전극 공간 3.0㎜VMT10 0.25㎜ ×7㎜코일형 WZG 0.08㎜ ×2.3㎜으로 둘러싸임

동일한 전극들의 테스트에서는 질적으로 유사한 결과들이 얻어졌지만, 램프에서의 시간은 3.8㎜의 전극 공간을 갖는 차량에 대해서 설계되었다.

또한, 상극 급상승 거동은 상기 2-부분 전극에 대해서는 양호하다. 상기 급상승 거동은 전극 표면적의 증가, 즉 상기 헤드부 직경의 증가에 의해 추가로 개선될 수 있다. 추가적인 인자로서는, 상기 벽 재료의 급속 가열을 초래하고 그에 따라 개선된 급상승 거동을 야기하는, 상기 방전관의 벽에 상기 헤드부를 부분적으로 매립하는 것이 있다.

도 5, 도 5a 및 도 5b는 상기 방전관이 상이한 형상을 갖는 램프의 제 2 실시예를 도시한다. 이러한 제 2 실시예에서의 방전관(20)은 그 중심에서는 원통형이며 그 단부들에서는 원추형으로 좁아진다.

본 발명은 방전관이 투명한 재료의 벽에 의해 둘러싸이는 폐쇄형 방전관이 제안되는 것으로 요약될 수 있다. 상기 벽에 부분적으로 매립되며 상기 방전관의 내부로 돌출하는 두개의 전극이 존재한다. 적어도 하나의, 바람직하게는 두 전극은 세장형이며 상이한 직경들 및/또는 상이한 재료들로 구별되는 헤드부 및 샤프트부로 구성된다. 상기 헤드부에 대해서는 텅스텐이 바람직하며, 상기 샤프트부에 대해서는 텅스텐-레늄 합금이 바람직하다. 상기 샤프트부는 통상적으로 석영인 벽 재료에 에워싸이지만, 상기 헤드부는 제 1의 짧은 부분만 상기 벽과 접촉하고, 제 2의 긴 부분은 상기 방전관의 내부로 돌출한다. 상기 헤드부에 적합한 직경은 350 내지 450㎛인 것으로 반견되었고, 상기 샤프트부에 대해서는 150 내지 400㎛였다. 본 발명에 따른 전극 디자인, 특히 자동차 분야에 바람직한 열적으로 강하게 장착된 방전 램프에서의 전극 디자인에 의해 긴 램프 수명이 달성된다. 또한, 상기 방전관의 결정화가 적고, 상기 전극의 타버림 현상이 적으며, 급상승 거동이 개선된다는 장점이 있다.

Claims (12)

1. 투명한 재료로 이루어진 벽에 의해 둘러싸이는 폐쇄형 방전관(20)과,

   상기 벽 내에 부분적으로 매립되며 상기 방전관(20)의 내부로 돌출하는 두개의 전극(30)을 포함하는 방전 램프로서,

   상기 적어도 하나의 전극(30)은 세장형이며, 상이한 재료들로 제조되거나 및/또는 상이한 직경들을 갖는 헤드부(50) 및 샤프트부(40)를 구비하고,

   상기 샤프트부(40)는 상기 벽을 형성하는 재료에 의해 그 전체 길이에 걸쳐 에워싸이며,

   상기 헤드부(50)는 상기 벽을 형성하는 재료에 의해 에워싸이는 제 1 부분(50a) 및 상기 방전관(20)의 내부로 돌출하는 나머지 제 2 부분(50b)으로 구성되고,

   상기 제 2 부분(50b)은 상기 제 1 부분(50a)보다 길이가 긴 방전 램프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드부(50)의 상기 제 1 부분(50a)의 길이(La)는 상기 헤드부(50)의 전체 길이의 25%보다 적은 비율을 차지하는 방전 램프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 헤드부(50)의 상기 제 1 부분(50a)의 길이(La)는 0.7㎜보다 적은 방전 램프.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드부(50) 및 상기 샤프트부(40)는 실질적으로 동일한 직경을 갖는 방전 램프.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드부(50)의 직경은 350 내지 450㎛인 방전 램프.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트부(40)의 직경은 150 내지 400㎛인 방전 램프.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트부(40)의 재료는 적어도 60 내지 85중량%의 텅스텐을 포함하고, 그 잔여부는 레늄으로 구성되는 방전 램프.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드부(50)의 재료는 적어도 90중량%의 텅스텐을 포함하는 방전 램프.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 재료 및 바람직하게는 가스 충전재의 재료에는 토륨이 함유되지 않는 방전 램프.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드부(50)의 길이는상기 전극(30)의 전체 길이의 15 내지 50%의 비율을 차지하는 방전 램프.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드부(50)의 길이는 1 내지 3㎜인 방전 램프.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트부(40)의 길이는 3 내지 7㎜인 방전 램프.