KR20050085569A - 고압 방전 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고압 수은 증기 방전 램프(1)에 관한 것으로, 이 방전 램프는, 이온화 가능한 방전 매질을 포함하는 방전 공간(3)을 둘러싸는, 투명 세라믹 물질로 만들어진 램프 용기(2)와, 상호 거리(d)에 이격되어 있는 전극 팁(4a,5a)과 전극(4,5)에서 외부까지 뻗어있는 전기 리드스루 요소(electrical lead-through element)(6,7)를 각각 구비하는 적어도 두 개의 전극(4,5)을 포함하고, 전극 팁(4a,5a) 간의 거리(d)는 1.0mm 미만이고 용기(2)에서 수은 밀도는 0.3 mg/mm³보다 크다.

Description

고압 방전 램프{HIGH-PRESSURE DISCHARGE LAMP}

본 발명은, 고압 방전 램프에 관한 것으로, 이 방전 램프는, 이온화 가능한 방전 매질을 포함하는 방전 공간을 둘러싸는, 투명 세라믹 물질로 만들어진 램프 용기와, 상호 거리(d)에 이격되어 있는 전극 팁과 전극에서 외부까지 뻗어있는 전기 리드스루 요소(electrical lead-through element)를 각각 구비하는 적어도 두 개의 전극을 포함한다.

상술한 유형의 고압 방전 램프는, 예를 들어 US 6,307,321호로부터 알려져 있다. 알려진 이러한 램프의 단점은, 방전 공간에서 전극 팁 사이에 필요한 거리가 일반적으로 프로젝션 용도에서 알려진 램프의 효율을 제한한다는 점이다.

도 1은, 본 발명에 따른 램프의 개략도.

본 발명의 목적은, 점 광원(a point light source)과 비슷하고, 예를 들어 데이터/TV 프로젝션과 같은 용도에 매우 유용한, 작은 고압 수은 증기 방전 램프를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 서두에서 명시한 종류의 고압 방전 램프를 제공해서 본 발명에 의해 이루어지는데, 전극 팁 간의 거리(d)는 1.0mm 미만이고 용기에서 수은 밀도는 0.3 mg/mm³보다 크다. 명시된 수은 증기 범위와 관련해서, 작동하는 동안 수은 증기 압력은 35 MPa (350 bar)보다 큰 것이 바람직하다. 본 발명에 따라, 램프 용기로 세라믹 물질, 예를 들어 이트륨 알루미늄 가넷(yttrium aluminium garnet)(YAG)을 사용해서, 작동하는 동안 35 MPa (350 bar) 이상의 수은 증기 압력이 얻어지고, 이를 통해 동일한 램프 전압을 유지하면서 전극 팁 간의 거리가 크게 줄어들 수 있다.

본 발명에 따라, 방출광 스펙트럼의 적색 부분은 35 MPa (350 bar) 이상의 작동 압력에서 크게 증가하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 본 발명에 따른 램프는 전극 팁 간 매우 짧은 거리 때문에 점 광원과 비슷하다. 그래서, 본 발명의 램프는 프로젝션 목적, 예를 들어 액정 디스플레이(LCD)와 비머(beamer)에 의해 생성된 상을 투사하기 위해 사용하는데 매우 적합하다. 본 발명에 따른 램프는, 그 향상된 컬러 스펙트럼 때문에, 프로젝션 TV와 홈 시네마에 매우 적합하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 램프의 바람직한 실제 실현에서, 전극 팁 간의 거리(d)는 0.3 내지 0.8mm, 더 바람직하게는 0.3 내지 0.6mm이고, 그래서 점 광원에 더 근접한다. 더 짧은 아크 때문에, 더 작은 LCD 스크린과 더 간단한 광학 시스템이 사용될 수 있고, 이는 본 발명에 따른 램프의 비용 절감 면에 기여한다.

본 발명의 유리한 추가 실시예에 따라, 용기에서 수은 밀도는 0.3 내지 0.8 mg/mm³, 더 바람직하게는 0.4 내지 0.7 mg/mm³이다. 램프 용기의 냉점 온도는, 수은 밀도와 냉점 온도 모두에 의존하는 본 발명에 따른 램프의 높은 수은 압력을 얻기 위해 1200 내지 1500K의 범위에 있는 것이 바람직하다. 적어도 1250K의 냉점 온도는 충전된 모든 수은이 증발되는 것, 즉 불포화 수은 압력이 얻어지는 것을 이룬다.

본 발명의 적절한 실시예에서, 램프 용기는, 방전 공간을 둘러싸고 직경이 벌징부보다 더 작은 적어도 두 개의 리드스루 채널(lead-through channel)과 통하는 벌징부를 포함하는데, 여기에 전기 리드스루 요소가 꽉 끼워져 있다. 과열 영역은 이 실시예에 따른 램프에서 방지된다. 또한, 램프 용기에서 온도 변화율과 이에 따른 열적 응력이 작고, 리드스루 부는 램프 용기에 거의 충격을 미치지 않는다.

벌징부는 거리(d)에서 원통형이고 단면 직경은 1.5 내지 4.5mm이고 길이(L)는 4 내지 8mm인 것이 유리하다.

30 내지 150W 범위의 전력을 갖는 램프가 시험되었지만, 본 발명에 따른 램프는 이보다 높은 전력에서 작동할 수 있을 것으로 예상된다. 그러나, 용기 내면의 벽 부하는 작동하는 동안 40 내지 150 W/cm²인 것이 바람직하다. 외부 벽 부하는 약 20 내지 80 w/cm²일 것이다.

본 명세서의 문맥에서, 세라믹 물질이라는 용어는, 마이크로 이하의 (sub-micro) 다결정성 알루미늄(PCA), 이트륨 알루미늄 가넷(YAG), Y₂O₃, MgAl₂O₄와 같은 금속 산화물뿐만 아니라, 예를 들어 알루미늄 질화물(AlN)과 같은 금속 질화물에 관한 것으로 이해된다.

본 발명에 따른 램프는, 전극에서 방전 용기의 외부까지 뻗는 전기 리드스루 요소를 통한 DC/AC 방전에 의해 전력을 방전 용기에 직접 커플링하도록 설계된다. 또한, 본 발명의 램프는, 수은과 완충 기체로 방전 용기를 충전한 다음, 프릿 유리 (즉, 유리와 결정의 혼합물)로 용기를 실링하고, 피드스루(feed-through)와 용기 사이의 공간을 충전하는 것을 허용한다.

전기 리드스루 요소는 각각, 예를 들어 몰리브덴과 같은 할로겐화물에 저항성이 큰 각 부분을 포함할 수 있다. 니오븀은, 예를 들어 그 유리한 팽창 계수 면에서 외부 전도체로 사용될 수 있다. 전극은, 예를 들어 텅스텐으로 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 방전 매질은, 예를 들어 수은과, 예를 들어 아르곤과 제논을 포함하는 완충 기체를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 고압 방전 램프는, 전극에서 증발된 텅스텐에 의해 벽이 검게 되는 것을 방지하는 수단으로 염소, 브롬, 요오드의 할로겐 중 적어도 하나를 소량 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 할로겐은, 증발된 텅스텐이 다시 전극으로 운반되는 텅스텐 운반 사이클을 생성한다. 사용된 할로겐은 본 발명에 따른 램프의 경우 브롬화물인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 램프는, 자동차 헤드라이트와 투영 장치와 같은 여러 가지 유형의 조명 장치에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 본체와 상술된 적어도 하나의 램프를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조해서 아래 기술된 실시예에 의해 추가 예시될 것이다.

도 1은, 방전 공간(3)을 둘러싸는 벽 두께(w)의 투명한 세라믹 물질로 만들어지고, 예를 들어 수은과 적절한 완충 기체를 포함하는 이온화 가능 방전 매질을 함유한 램프 용기(2)를 포함하는 고압 방전 램프(1)의 개략도를 도시한다. 방전 공간(3) 내에 한 쌍의 전극(4,5)이 배열되어 있고, 이는 서로 마주하고 상호 거리(d)에 전극 팁(4a,5a)을 구비하며, 이 사이에서 램프 작동시 방전이 확장된다. 전극은 외부까지 연장된 전기 리드스루 요소(electrical lead-through)(6,7)에 연결된다. 도 1에 도시된 실시예에 따라, 램프 용기(2)는 방전 공간(3)을 둘러싼 벌징부(bulging section)(8)를 갖고, 이 벌징부는 적어도 거리(d)에서 원통형이고 단면 직경(Di)을 갖는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 램프 용기(2)는 세라믹 벽을 갖고, 단면 직경(Di)과 길이(L)를 갖는 일체 벌징부(8)와, 리드스루 요소(6,7)가 꽉 끼여있는 가늘고 긴 리드스루 채널(elongated lead-through channel)(10,11)로 형성된다. 세라믹 물질은 적어도 방전 공간(3)의 영역에서 투명하다. 전극 팁은 상호 거리(d)에서 이격되어 있고, 이는 본 발명의 실제 실현시 0.3 내지 0.8mm이다.

리드스루 요소와 리드스루 채널의 채널 벽 사이에 적절한 밀폐 연결이, 예를 들어 Al, Si 및 Dy 산화물을 포함하는 세라믹 유리에 의해 형성된다.

본 발명에 따른 램프는 또한 기체 충전 외부 엔벨럽(gas-filled outer envelop)(미도시)으로 둘러싸일 수 있다.

예

예 1

추가 실험에서, 직경(Di)이 3.4mm이고 길이(L)가 6mm이며 벽 두께가 0.7mm인 YAG 램프 용기로 8개의 램프가 제조되었다. 전극 팁 간의 거리(d)는 0.5 내지 0.6mm였다. 버너는 0.6 mg/mm³ 수은으로 충전되고 60 Mpa (600 bar)의 예상 압력으로 50W에 도달했다. 모든 램프는 잘 작동했고 10번의 스위칭 작업 후 폭발이 관찰되지 않았다.

예 2

다음 특징을 갖는 램프가 제조되었다.

물질: YAG

방전 매질: 0.4 mg/mm³ Hg

직경(Di): 3.6mm

벽 두께: 0.5mm

길이(L): 7.0mm

거리(d): 0.8mm

수직 위치로 연소하는, 이 램프를 이용해서, 41 MPa의 작동 압력이 도달되었고, 전력은 50W, 전압은 105V, 전류는 0.15A였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 점 광원(a point light source)과 비슷하고, 예를 들어 데이터/TV 프로젝션과 같은 용도에 매우 유용한, 작은 고압 수은 증기 방전 램프를 제조하는데 사용된다.

Claims (10)

1. 고압 수은 증기 방전 램프(1)로서,

   이온화 가능한 방전 매질을 포함하는 방전 공간(3)을 둘러싸는, 투명 세라믹 물질로 만들어진 램프 용기(2)와,

   상호 거리(d)에 이격되어 있는 전극 팁(4a,5a)과 전극(4,5)에서 외부까지 뻗어있는 전기 리드스루 요소(electrical lead-through element)(6,7)를 각각 구비하는 적어도 두 개의 전극(4,5)을 포함하는, 고압 수은 증기 방전 램프(1)에 있어서,

   상기 전극 팁(4a,5a) 간 거리(d)는 1.0mm 미만이고, 상기 용기(2) 안의 수은 밀도는 0.3 mg/mm³보다 큰 것을 특징으로 하는, 고압 수은 증기 방전 램프.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전극 팁(4a,5a) 간 거리(d)는 0.3 내지 0.8mm인 것을 특징으로 하는, 고압 수은 증기 방전 램프.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전극 팁(4a,5a) 간 거리(d)는 0.3 내지 0.6mm인 것을 특징으로 하는, 고압 수은 증기 방전 램프.
4. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기(2) 안의 수은 밀도는 0.3 내지 0.8 mg/mm³인 것을 특징으로 하는, 고압 수은 증기 방전 램프.
5. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기(2) 안의 수은 밀도는 0.4 내지 0.7 mg/mm³인 것을 특징으로 하는, 고압 수은 증기 방전 램프.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 램프 용기(2)는, 직경이 벌징부(bulging section)(8)보다 더 작은 적어도 두 개의 리드스루 채널(lead-through channel)(10,11)과 통하는 벌징부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고압 수은 증기 방전 램프.
7. 제 6항에 있어서, 상기 벌징부(8)는 거리(d)에서 실질적으로 원통형이고 내부 단면 직경(Di)은 1.5 내지 4.5mm이고 길이(L)는 4 내지 8mm인 것을 특징으로 하는, 고압 수은 증기 방전 램프.
8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 작동하는 동안 상기 용기(2) 내면의 벽 부하(wall load)는 40 내지 150 W/cm²인 것을 특징으로 하는, 고압 수은 증기 방전 램프.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 물질은, 마이크로 이하의 (sub-micro) 다결정성 알루미늄(PCA), 이트륨 알루미늄 가넷(YAG), Y₂O₃, MgAl₂O₄, 및 알루미늄 질화물(AlN)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 고압 수은 증기 방전 램프.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 기술된 적어도 하나의 램프와, 본체를 포함하는, 조명 장치.