KR20060044777A

KR20060044777A - 백열 램프

Info

Publication number: KR20060044777A
Application number: KR1020050025035A
Authority: KR
Inventors: 고지 노무라; 신이치 홋타
Original assignee: 닛본 덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-05-16
Also published as: AU2005201209A1; KR100712414B1; MXPA05003181A; EP1594159A3; US20050242736A1; TWI278897B; JP2005310750A; CN1674213A; EP1594159A2; TW200539233A

Abstract

백열 램프에 잔광성을 추가하여, 백열 램프를 이용하는 장소에서, 램프가 턴 오프되거나 전력이 차단될 때 암흑속에서 주변의 사물을 인식하는 것이 쉽게 된다. 글라스 글로브의 내부 표면이 축광 형광체가 피막되는 백열 램프를 제공한다. 축광 형광체로서, 축광 형광체가, 모결정으로서, M 이 칼슘, 스트론튬, 및 바륨으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 원소인, 일반식 MAl₂O₄ 또는 MAl₁₄O₂₅ 의 화합물; 및 보조 활성제로서 이용되는 Dy (dysprosium) 또는 Nd (neodymium) 과 함께, 활성제로서 Eu (europium) 를 포함하는 축광 형광체; 및 모결정으로서 Y₂O₂S 와, 활성제로서 Eu, Mg 또는 Ti 을 포함하는 축광 형광체 중 하나 이상을 이용할 수 있다.

백열 램프

Description

백열 램프 {INCANDESCENT LAMP}

도 1 은 본 발명의 백열 램프의 구조를 나타내는 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 축광형광체

2 : 글라스 글로브

본 발명은 일반적인 조명을 위하여 널리 이용되는 백열 램프에 관한 것으로, 특히, 축광 형광체가 글라스 글로브 표면의 내부 피막으로 추가적으로 제공되는 잔광성 (afterglow) 을 갖는 백열 램프에 관한 것이다.

통상의 백열 램프는 일반적인 조명을 위하여 널리 이용되며, 한 쌍의 리드 와이어로 피트되는 스템 (stem) 이 소프트 글라스로 이루어지는 글로브의 단부에 밀봉되며, 코일형 텅스텐 필라멘트가 이러한 리드 와이어들 사이에 배치되며, 아르곤과 같은 희가스가 글라스 글로브 내부에 밀봉되는 구성을 갖는다.

통상의 백열 램프에는, 그 내부에 실리카와 같은 메탈 옥사이드의 초미립자로 이루어지는 확산층이 램프 광의 눈부심을 감소시키기 위하여 형성되는 글라스 글로브, 또는 내부에 아무것도 부착되지 않은 투명 글라스 글로브가 이용된다. 그러나, 램프가 턴 오프된 후 빛을 제공하기 위한 임의의 측정이, 백열 램프의 외부 표면 또는 내부 표면에서 수행되지 않기 때문에, 램프를 턴-오프하는 것이 주변에 완전한 암흑을 즉시 부여할 수 있으므로, 사물의 구별을 불가능하게 한다.

따라서, 램프가 턴 오프되었을 때에도 잔광성을 제공하기 위하여, 잔광성을 갖는 형광체 피막을 글라스 튜브의 내부 표면 상으로 적용되는 축광형 형광체 램프가 이미 제안되었다 (예를 들어, 일본특허공개 1997-055190 참조). 이러한 축광형 형광 램프에 의해, 희미하지만 사물을 구별하기에 충분한 잔광성을 주변에 둠으로써, 램프가 턴 오프된 후에도 사람들이 그들의 생활 공간 및 모임 공간, 즉, 주방, 거실 또는 개인 업무실 뿐 아니라 사무실, 대형 상점, 극장, 목욕탕, 지하 쇼핑 복합몰 등에서 직접 조명이 없이도 비교적 안전하게 이동하여 목적지에 도달할 수 있도록 한다.

특히, 전력 손실이 재해, 예를 들면, 화재, 지진 등으로 인하여, 발생되는 경우, 대형 상점, 극장, 지하 쇼핑 복합몰과 같은 많은 사람들이 모이는 장소에서는, 조명 공간의 완전한 암흑으로의 급작스러운 변화가 대규모 패닉을 발생시킬 수도 있다. 이와 같은 경우, 축광형 형광 램프의 잔광성에 의해 사람들이 사물을 볼 수 있도록 한다면, 사람들은 패닉에 의한 충돌없이 탈출 할 수 있다. 이러한 종류의 축광형 형광 램프는 직선 튜브형, 고리형 또는 백열 램프형의 여부에 상관없이 이미 실제 용도에 적용되었다.

그 반면, 축광 형광체로 외부 피막되는 축광형 백열 램프가 또한 제안되었 다. 그러나, 축광 형광체는 백열 램프의 외부 표면 상에 도포될 때, 형광층이 대기에 노출되어, 내후성의 문제를 발생시켰다. 또한, 형광층이 다른 사물에 의해 가격되거나 러빙되는 경우, 형광층은 쉽게 박리될 수도 있다. 따라서, 축광 형광체로 내부가 피막된 백열 램프의 실제 애플리케이션이 소망되어 왔다.

그러나, 이러한 백열 램프는 실제로 이용되지 않았다. 축광 형광체의 백열 램프로의 적용이 어려운 이유는 다음과 같다. 통상의 축광 형광체의 피막이 백열 램프의 내부 표면 (글라스 글로브의 내부 표면) 상에 도포되는 경우, 형광층은 약간의 물리적 충격 등에 의해 쉽게 막락된다. 또한, 램프가 ON 상태인 동안 백열 램프의 내부 표면 전체와 함께 형광체에 필라멘트로부터 열이 가해지도록 하기 때문에, 백열 램프의 축광 형광체는 형광 램프에서 보다 쉽게 열화된다. 이러한 축광 형광체의 열화는 잔광성 출력을 감소시키고, 축광 형광체의 탈색을 유발하여, 백열 램프 자체의 광 출력의 감소를 초래하게 된다.

본 발명자는 백열 램프에서 발생하는 축광 형광체의 열화의 발생 및 백열 램프의 내부 피막을 형성하는 축광 형광체에 대하여 연구하였으며, 작은 입경을 갖는 축광 형광체 입자가 열적 열화 및 탈색을 발생시킴으로써, 잔광성 출력 등에 직접적인 영향을 갖게 된다는 것을 발견하였고, 또한, 큰 입경을 갖는 형광체 입자가 존재하는 형광층의 일부분에서는 물리적인 충격 등에 의한 막락이 쉽게 발생되는 것을 알게되었다.

또한, 본 발명자는 축광 형광체 재료를 특정한 조건 하에서 이용한다면, 형광층이 열적 열화, 탈색 및 막락 등의 영향을 받는 것을 방지할 수 있으므로, 잔광 성 특성을 갖는 백열 램프는 이러한 조건을 만족시킬 수 있는 축광 형광체가 글라스 글로브의 내부 표면을 코팅함으로써 획득할 수 있다는 것을 알게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 형광 램프와 같이 일반적인 조명을 위하여 널리 이용되는 백열 램프에 추가적인 잔광성을 부여함으로써, 형광 램프를 이용하는 장소에서 램프가 턴 오프된 후 또는 전력이 차단된 후에 사람들이 본인의 시력으로 어둠속에서 근처에 있는 사물을 인식하여 탈출할 수 있도록 하는 백열 램프를 제공하는 데 있다.

본 발명은 글라스 글로브의 내부 표면이 축광 형광체로 피막되는 백열 램프에 관한 것이다.

형광체가 3 ㎛ 이상의 입경, 바람직하게는 5 ㎛ 이상의 입경을 가질 때, 본 발명의 축광 형광체에 의해, 잔광성 특성의 열화, 즉, 형광체의 열화가 발생되지 않는 반면, 형광체가 19 ㎛ 이하의 입경, 바람직하게는 15 ㎛ 이하의 입경을 가질 때, 이 층의 막락이 발생되지 않는다. 즉, 형광체가 3 ㎛ 의 하한, 바람직하게는 5 ㎛ 의 하한 및 18 ㎛ 의 상한 바람직하게는 15 ㎛ 의 상한으로 입자 분포를 가질 때, 어떠한 잔광성 특성의 열화도 이 층의 막락을 발생시키지 않는다.

본 발명의 형광 램프는, 축광 형광체가, 모결정으로서, M 이 칼슘, 스트론튬, 및 바륨으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 원소인, 일 반식의 MAl₂O₄ 또는 MAl₁₄O₂₅ 의 화합물; 및 보조 활성제로서 이용되는 Dy (dysprosium) 또는 Nd (neodymium) 과 함께, 활성제로서 Eu (europium) 를 포함하는 축광 형광체; 및

모결정으로서 Y₂O₂S 와, 활성제로서 Eu, Mg 또는 Ti 을 포함하는 축광 형광체 중 하나 이상을 이용할 수 있다.

축광 형광체는 2 mg/cm² 내지 6 mg/cm² 의 피막 중량을 가지며, 축광 형광체로 피막되는 백열 램프의 광속치는 상기 축광 형광체가 피막되지 않은 백열 램프의 광속치의 90 % 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 백열 램프는 램프가 ON 인 동안 필라멘트의 적색열을 통하여 정상적으로 광을 방출하지만, 램프가 턴 오프 또는 이에 대한 전기 에너지가 중단 되면, 글라스 글로브의 내부 표면이 피막되는 축광 형광체는 잔광성하여, 글라스 글로부 내부의 온도와 가시광으로부터 축적되는 에너지를 방출한다.

그 결과, 본 발명의 백열 램프는, 램프가 턴 오프된 후 또는 전력이 차단된 후, 사람들이 그들의 시력으로 암흑 속에서 근처의 사물을 인식할 수 있게 된다. 또한, 백열 램프의 내부 표면 상으로의 축광 형광체의 피막의 적용은 내후성 문제 및 층의 막락 문제를 해결할 수 있다.

다음으로, 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태를 아래에 설명한다. 도 1 은 본 발명의 백열 램프의 일부분의 구조를 나타내는 도면이다. 본 발명의 백열 램프에서, 축광 형광층은 글라스 글로브 내부에 형성된다.

먼저, 본 발명에 이용되는 축광 형광체를 아래에 설명한다. 축광 형광체로서, 모결정으로서 일반식 MAl₂O₄ 또는 MAl₁₄O₂₅ (M 은 칼슘, 스트론튬, 및 바륨으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 원소) 법의 화합물을 포함하고, 보조 활성제인 Dy, Nd 등과 함께 활성제로서 Eu 를 이용하는, 축광 형광체가 될 수 있으며 예를 들어, SrAl₂O₄; Eu, Dy : Sr₄Al₁₄O₂₅; Eu, Dy, 및 CaAl₂O₄; Eu, Nd 를 이용할 수 있다.

또한, 여기에 이용될 수 있는 다른 축광 형광체는 Y₂O₂S 를 모결정으로서 포함하고, Eu, Mg, 또는 Ti 를 활성제로서 이용하며, 그 예는 Y₂O₃ : Eu; 및 Y₂O₃ : Eu, Mg 를 포함한다. 본 발명의 축광 형광체로서, 전술한 하나 이상의 축광 형광체를 이용할 수 있다.

여기서, 본 발명은 전술한 축광 형광체를 이용하는 것으로 한정되지 않으며, 본 발명의 정신에서 벗어나지 않는다면 이와 다른 축광 형광체를 이용할 수 있다는 것은 당업자에게는 자명하다.

축광 형광체로서 SrAl₂O₄ : Eu, Dy; Sr₄Al₁₄O₂₅ : Eu, Dy; CaAl₂O₄ : Eu, Nd, 및 Y₂O₃ : Eu 를 이용하여, 잔광성 조명 뿐 아니라 층의 막락과 입경 사이의 관계를 시험하였다. 이 결과를 표 1 에 나타낸다.

이러한 평가는 GW 110V 60W 95 표준의 백열 램프에 단위 면적 (1 cm²) 당 4 mg 의 비율로 개별 형광체를 피막하여 이루어졌다.

입경 : 측정치의 중간 및 85 % 이상이 측정치±X ㎛ 범위 이내인 것을 나타낸다.

표 1 에서, 각각의 형광체의 입경에 대한 측정치의 85 % 이상이 표에 나타낸 값±X ㎛ 값의 범위 이내이므로, 상한 이상 및 하한 이하의 입경을 갖는 형광체 입자는 전체 입자의 7.5 % 정도이다.

다양한 피막을 갖는 램프의 평가는 다음의 기준에 따라 이루어졌는데, 1000 시간의 램프 작동 시간 후 잔광 조도가 초기 잔광 조도의 80 % 이상이였을 때, O 표시하였으며; 65 내지 80 % 이였을 때, △ 를 표시하였으며; 65 % 이하이였을 때 X 를 표시하였다.

이 층의 막락 측정 시, 50 cm 높이에서 형광 램프로 1 g 의 중량을 1 회 가하고, 1 mm 이상의 직경을 갖는 형광층 조각이 막락되었는지의 여부를 시험하였다. 표 1 에서는 이러한 층의 막락이 발생하지 않은 것을 O 표시로, 막락이 발생되는 것을 X 로 나타냈다.

표 1 에 나타낸 결과는 형광체가 3 ㎛ 이상, 바람직하게는 5 ㎛ 이상의 입경을 가질 때 잔광 조도의 열화, 즉, 형광체의 열화가 발생되지 않는다는 것을 나타내며, 형광체가 19 ㎛ 이하, 바람직하게는 15 ㎛ 이하의 입경을 가질 때 층의 막락이 발생되지 않는 것을 나타낸다. 즉, 형광체는 하한 입경이 3 ㎛ 이상, 바람직하게는 5 ㎛ 이상이고, 상한이 19 ㎛ 이하, 바람직하게는 15 ㎛ 이하의 입경 분포를 갖는 것이 바람직하며, 또한, 여기서, 상한을 초과하거나 하한보다 작은 입자 함유량은 15 % 이하인 것이 바람직하며, 1 % 이하인 것이 보다 바람직하다.

다음으로, GW 110V 60W 95 표준 백열 램프를 이용하고 Sr₄Al₁₄O₂₅ : Eu, Dy 를 축광 형광체로 이용하는 경우, 백열 램프의 내부 표면 상에 도포되는 축광 인광체 피막량과 광 출력 사이의 관계를 설명한다.

측정을 위하여 이용되는 GW 110V 60W 95 표준 백열 램프에 의해, 1 mg/cm² 의 단위 면적 (1 cm²) 당 축광 피막체 중량 (1 mg) 은 백열 램프의 내부 표면 전체에 대하여 0.28 g 의 총 축광 형광체 피막 중량에 대응된다. 이러한 조건 하에서, 0 g 내지 2.24 g 범위에서 9 개의 상이한 레벨의 피막량을 갖는 백열 램프를 준비하였다. 각각의 피막 중량을 갖는 백열 램프에 대하여, 광속도 (lm), 광속비율 (%), 및 잔광성 (lx) 를 비교를 위해 측정하였다. 광속비율 (%) 는 피막을 갖지 않는 백열 램프의 광속에 대한 피막을 갖는 백열 램프의 광속의 비를 의미한다 (비교예 1 참조).

축광 형광체가 어느 정도로 광을 차단하기 때문에, 백열 램프 내의 글로브의 내부 표면 상의 축광 형광체의 피막은, 램프가 ON 인 동안 램프의 광속도를 감소시킨다. 그 반면, 복수의 백열 램프를 함께 이용할 때, 잔광성을 갖는 백열 램프는 개별 복수의 백열 램프가 아닌 램프에도 종종 이용되며, 이러한 경우, 다른 백열 램프에 비하여 잔광성을 갖는 백열 램프의 또렷한 희미함은 또렷하게 불안정한 외관을 부여한다. 또한, 일반적인 가정에서, 단일 램프를 이용할 때에도, 희미한 램프는 축광 형광체가 피막되는 백열 램프가 축광 형광체가 없는 백열 램프의 90 % 이상의 밝기 (정상적인 이용을 위하여 흐릿함이 떨어지지 않는 수준) 를 가져야 하므로, 매우 불편하다.

여기서 이 요건은 단위 면적 당 1 mg 내지 6 mg 의 형광체 (97.1 % 내지 91.3 % 의 광속비율) 를 갖는 백열 램프에 의해 충족된다. 중량이 6 mg 을 초과할 때, 광속비율은 90 % 이하로 저하되고, 1 mg 의 단위 면적당 형광체 중량인 경우, 잔광 조도 (lx) 는 매우 낮게 되므로 (0.05 lx), 2 mg 이상인 것이 필요하다. 이는 단위 면적 당 축광 형광체 피막 중량에 대한 최적의 범위가 2 mg 내지 6 mg 의 사이인 것을 나타낸다. 또한, 이 범위에 대응하는 잔광성 조도 (lx) 가 실질적으로 0.1 lx 내지 0.25 lx 의 값과 유사하기 때문에, 램프가 턴 오프된 후 이용될 수 있는 잔광성은 안정적인 수준으로 확실하게 유지될 수 있다.

또한, Sr₄Al₁₄O₂₅ : Eu, Dy 와 다른 축광 형광체를 이용할 때, 단위 면적 당 축광중량이 2 mg 내지 6 mg 의 범위 이내에 있는 한 90 % 이상의 광속비율을 획득할 수 있다.

백열 램프의 내부 표면 상으로, 3 내지 19 ㎛ 의 입경을 갖는 축광 형광체의 피막 도포는, 턴 오프된에도 후 잔광을 방출할 수 있도록 하며, 동시에, 형광층의 막락과 같은 형광체의 탈색 및 열적 열화가 발생되지 않도록 한다.

많은 사람들이 모이도록 하는 대형 사무소, 극장, 지하 쇼핑 복합몰 등은 일반적인 조명과 함께 안내 광, 응급용 광을 설정하도록 그 점유 공간이 특정 크기 이상을 갖는 조건이 되도록 설정하는 소방 행위 및 빌딩 표준 동작의 의무를 갖는다. 특히 본 발명은 이러한 용도에 매우 적합하므로, 그 응용성이 높은 것으로 고려된다.

본 발명에 따르면, 형광 램프와 같이 일반적인 조명을 위하여 널리 이용되는 백열 램프에 추가적인 잔광성을 부여함으로써, 형광 램프를 이용하는 장소에서 램프가 턴 오프된 후 또는 전력이 차단된 후에 사람들이 본인의 시력으로 어둠속에서 근처에 있는 사물을 인식하여 탈출할 수 있도록 하는 백열 램프를 제공할 수 있다.

Claims

글라스 글로브 (glove) 의 내부 표면이 축광 형광체로 피막되는, 백열 램프.
제 1 항에 있어서,

상기 축광 형광체는 3 ㎛ 이상이지만 19 ㎛ 이하의 입경을 갖는, 백열 램프.
제 1 항에 있어서,

상기 축광 형광체는 3 ㎛ 내지 19 ㎛ 의 입경 분포를 갖는, 백열 램프.
제 1 항에 있어서,

상기 축광 형광체는,

모결정으로서, M 이 칼슘, 스트론튬, 및 바륨으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 원소인, 일반식 MAl₂O₄ 또는 MAl₁₄O₂₅ 의 화합물; 및

보조 활성제로서 이용되는 Dy (dysprosium) 또는 Nd (neodymium) 과 함께, 활성제로서 Eu (europium) 를 포함하는, 백열 램프.
제 1 항에 있어서,

상기 축광 형광체는 모결정으로서 Y₂O₂S 와, 활성제로서 Eu, Mg 또는 Ti 을 포함하는, 백열 램프.
제 1 항에 있어서,

상기 축광 형광체는 2 mg/cm² 내지 6 mg/cm² 의 피막 중량을 갖는, 백열 램프.
제 1 항에 있어서,

상기 축광 형광체로 피막되는 백열 램프의 광속치는 상기 축광 형광체가 피막되지 않은 백열 램프의 광속치의 90 % 이상인, 백열 램프.