KR20080034505A

KR20080034505A - 방전 램프

Info

Publication number: KR20080034505A
Application number: KR1020087005671A
Authority: KR
Inventors: 바트 티. 버린덴; 제랄드 에프. 벨더; 마크 볼레흐
Original assignee: 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2008-04-21

Abstract

광 투과성 세라믹 램프 용기; 램프 용기 내의 전극을 지원하는 제1 및 제2 전류 전도체; 램프 용기 내의 희유 기체(noble gas) 및 금속 할로겐화물을 포함하는 이온화가능한 충전재를 포함하고, 적어도 제1 전류 전도체는 할로겐화물 저항성이 있으며, 제1 전류 전도체는 상기 램프 용기의 단부 벽을 형성하고, 상기 단부 벽의 선형 열 팽창 계수 α₁과 램프 용기의 선형 열 팽창 계수 α₂간의 차이가 2×10^-6 K^-1 이하인 것을 특징으로 하거나, 상기 제1 전류 전도체에는 그 외표면에 할로겐화물 저항성 층이 적어도 부분적으로 제공되고, 상기 제1 전류 전도체의 선형 열 팽창 계수 α₁과 램프 용기의 선형 열 팽창 계수 α₂간의 차이가 2×10^-6 K^-1 이하이며, 상기 제1 전류 전도체는 금속, 상세하게는 티탄, 팔라듐, 백금, 바나듐, 루테튬 및 로듐의 그룹에서 선택된 금속, 또는 그것들의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전 램프.

방전 램프, 램프 용기, 희유 기체, 금속 할로겐화물, 이온화가능한 충전재, 선형 열 팽창 계수

Description

방전 램프{AN ELECTRIC DISCHARGE LAMP}

본 발명은,

광 투과성 세라믹 램프 용기;

램프 용기 내의 전극을 지원하는 제1 및 제2 전류 전도체; 및

램프 용기 내의 희유 기체(noble gas) 및 금속 할로겐화물을 포함하는 이온화가능한 충전재

를 포함하며, 적어도 제1 전류 전도체는 할로겐화물 저항성(halide-resistant)을 갖는 방전 램프에 관한 것이다.

이러한 전기 램프는 EP-A-0 587 238에 공지되어 있다. 이 공지된 램프는 세라믹 실링 화합물(sealing compound)를 구비하는 반면에, 이온화가능한 충전재는 수은을 포함한다. 그러한 램프의 전류 전도체는, 램프의 리키지(leakage)를 방지하기 위해 램프 용기의 선형 열 팽창 계수에 대응하는 선형 열 팽창 계수를 가져야만 한다. 실링 화합물이 비교적 높은 온도에서 제공된 후에 램프가 냉각되는 램프의 제작과정중에도 리키지가 일어날 수 있다. 너무 작은 팽창 계수를 갖는 전류 전도체에서는, 램프 용기가 보다 강하게 수축하여 갈라지거나 심지어는 깨질 수 있다. 너무 큰 팽창 계수에서는, 전류 전도체 주변에서 리키지가 일어날 수 있다. 그러나, 전류 전도체는 또한, 적어도 램프의 이온화가능한 충전재, 특히 할로겐화물과 접촉하고 있는 한은, 그에 대해 저항성이 있어야 한다(즉, 전류 전도체는 적어도 이온화가능한 충전재로 형성된 할로겐화물 또는 할로겐에 의해 거의 공격받지 않거나 그와 반응하지 않아야 함). 낮은 저항성은 전류 전도체의 손상 및 파괴를 낳을 뿐만 아니라 충전재 내의 할로겐화물의 손실 및 램프에 의해 발생되는 광의 색 변화를 낳을 수도 있다. 또한, 전류 전도체는 램프의 열 수반 제조 및 동작 환경에 견뎌야만 하며, 전기적 손실을 제한하기 위해, 이는 양호한 전도체이어야 한다. 팽창(expansion) 및 화학적 저항성에 부과되는 요건은 종종 한가지 물질로 컴바인(combine)되지 않으므로, 램프 용기 내에 있는 공지된 램프의 적어도 제1 전류 전도체는 램프 용기와 상이한 팽창을 갖는 할로겐화물 저항성이 있는 내부, 및 시일(seal)로부터 확장하여 할로겐화물 저항성은 없지만 대응하는 팽창을 갖는 외부로 되어있다. 이 부분은 종종 니오브(niobium), 탄탈(tantalum), 또는 그것들의 합금으로 이루어지는데, 이 금속들은, 보다 높은 온도에서 산화에 민감하기 때문에, 램프에 외부 엔벨로프(envelope)를 사용함으로써 공기로부터 차단되어야한다. 램프 용기가 비교적 가늘고 길게 늘어나 있고 수직적 작동 위치를 갖는 경우에는, 할로겐화물로부터 형성된 할로겐이 특히 램프 용기의 상부에 존재한다. 그러면 제1 전류 전도체가 할로겐화물 저항성의 내부를 갖고 램프 용기의 상부에 존재하는 것만으로 충분하다. 그러나, 램프는 그렇게 되면 뒤집어져서, 또는 수평적으로 또는 비스듬하게 작동될 수는 없다. 그러나, 보편적인(universal) 작동 위치를 얻기 위해, 램프에는 제1 전류 전도체에 대응하는 제2 전류 전도체가 주어질 수 있다. 공지된 램프의 전류 전도체의 내부는 일반적으로 몰리브덴(molybdenum) 코일 또는 몰리브덴과 산화알루미늄의 도성 합금(cermet)을 포함한다.

공지된 램프의 단점은 세라믹 램프 용기를 전류 전도체 주변에서 실링하는 실링 화합물이 램프의 높은 (동작) 온도에 민감하다는 점이다. 따라서, 공지된 램프 내에서 실링 화합물을, 램프 용기의 중심부로부터 가능한 멀리, 즉, 램프 용기의 중심부에 소결(sintering)함으로써 연결된 연장된 플러그의 외단부(즉, 늘어난 부분)에 도포할 필요가 있다. 따라서, 공지된 램프의 구조는 바람직할 정도로 컴팩트한 것은 아니다. 또한, 상기 연장된 플러그의 사용은 기술적인 측면에서 볼 때 바람직하지 못하다(즉, 상기 플러그가 램프의 효능에 악영향을 미치는 냉각핀(cooling fins)으로 기능하는 것 때문에, 모세관들이 상기 연장된 플러그 내에 도입됨). 램프 충전재의 일부, 특히 용융염(molten salts)은, 램프의 컬러 불안정성을 유발하는 모세관의 위치에서 상기 연장된 플러그 내에 소위 데드 볼륨(dead volume)으로 응축될 수 있다. 공지된 램프에서는 상기 데드 볼륨 상태의 소금 부분의 손실을 보상하도록 이러한 (값비싼) 소금의 초과량이 투입되어야할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 이들 단점을 제거하는 것이며 그 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른, 도입부에 언급된 타입의 전기 램프는, 제1 전류 전도체가 램프 용기의 단부 벽을 형성하며, 여기서 상기 단부 벽의 선형 열 팽창 계수 α₁과 램프 용기의 선형 열 팽창 계수 α₂간의 차이는 2×10^-6 K^-1이하인 것을 특징으로 한다. 제1 전류 전도체를 램프 용기의 단부 벽("단부 캡"으로도 지칭함)으로서 형성함으로써 매우 컴팩트한 램프 구조가 획득된다. 또한, 단부 캡이 세라믹 램프 용기의 선형 열 팽창 계수 α₂와 매우 유사한 선형 열 팽창 계수 α₁을 갖는 경우에 제1 전류 전도체의 물질 내의 열적 스트레스가 방지될 수 있다는 연구 결과가 드러났다.

본 발명에 따른 방전 램프의 일 바람직한 실시예에서 상기 단부 벽은 제1 층, 및 상기 제1 층의 옆쪽에서 램프 용기와 대향하는, 할로겐화물 저항성의 제2 층을 포함한다. 상세하게는, 상기 단부 벽은 중앙의 제1 층, 및 외부의 할로겐화물 저항성의 제2 층으로 된 샌드위치 구조를 포함한다. 이 실시예는 샌드위치 구조 내의 물질들이, 도출된 평균 열 팽창 계수가 세라믹 램프 용기(예를 들면, Al₂O₃)의 열 팽창 계수와 비교하여, 2×10^-6 K^-1 미만인 편차를 보이는 방식으로, 서로 상이한 선형 열 팽창 계수들을 능동적으로 보상함을 인지하는 데에 기초한다.

본 발명에 따른 방전 램프의 다른 바람직한 실시예에서 상기 제1 층은 금속, 특히 티탄, 니오브, 팔라듐, 바나듐, 로듐, 루테튬 및 백금의 그룹에서 선택된 금속 또는 그것들의 합금으로 이루어져 있다. 상기 할로겐화물 저항성 층은 바람직하게는 몰리브덴, 텅스텐 또는 레늄이거나, 그것들의 합금으로 이루어진다. 전문가들은 티탄과 몰리브덴 또는 바나듐과 몰리브덴의 조합이 매우 유리하다고 보인 바 있다.

종래 기술의 단점을 극복하기 위해 본 발명은 또한

광 투과성 세라믹 램프 용기;

램프 용기 내의 전극을 지원하는 제1 및 제2 전류 전도체;

를 포함하는 방전 램프에 관한 것이며, 적어도 제1 전류 전도체는 할로겐화물 저항성이 있으며, 제1 전류 전도체에는 그 외표면에 할로겐화물 저항성 층이 적어도 부분적으로 제공되고, 상기 제1 전류 전도체의 선형 열 팽창 계수 α₁과 램프 용기의 선형 열 팽창 계수 α₂간의 차이가 2×10^-6 K^-1 이하이며, 상기 제1 전류 전도체는 금속, 특히 티탄, 팔라듐, 바나듐, 로듐, 루테튬 및 백금의 그룹에서 선택된 금속, 또는 그것의 합금으로 만들어지는 것을 특징으로 한다. 상세하게는, 상기 할로겐화물 저항성 층은 몰리브덴, 텅스텐 또는 레늄이거나, 그것들의 합금으로 이루어진다.

유리하게는, 상기 할로겐화물 저항성 층은 몰리브덴, 텅스텐 또는 레늄이나, 그것들의 합금으로 이루어진 할로겐화물 저항성 컵으로 형성되는데, 상기 컵은 컵의 내부 벽에 결합된 물질로 채워진다. 상기 물질은 백금, 팔라듐, 레늄, 루테튬, 티탄, 바나듐, 또는 그것들의 합금이어서, 상기 물질로 채워진 컵의 선형 열 팽창 계수 α₁은 램프 용기의 선형 열 팽창 계수 α₂와의 차이가 2×10^-6 K^-1미만인 방식으로 컵의 열 팽창을 보상한다.

본 발명에 따른 방전 램프의 다른 바람직한 실시예에서 상기 할로겐화물 저항성 층의 두께는 적어도 50㎛이다. 또 다른 바람직한 실시예에서 제1 전류 전도체에는 적어도 4mm의 길이를 따라 할로겐화물 저항성 층이 제공된다.

본 발명은 이제 도면에 도시된 세 개의 그림과 관련하여 더욱 상세히 설명될 것이다.

도 1은 종래 기술의 방전 램프를 측면도로, 부분적으로는 단면도로 도시하는 도면; 및

도 2a, 도 2b 및 도 3은 본 발명에 따른 방전 램프의 한 단부의 서로 다른 실시예를 단면도로 개략적으로 도시하는 도면.

도 1은 다결정 산화알루미늄으로 만들어진, 관 모양의, 광 투과성 세라믹 램프 용기(1)가 제공되며, 제1 및 제1 전류 전도체(2, 3)를 갖는 본 발명에 따른 방전 램프를 도시한다. 상기 전도체(2, 3)는 서로 반대 방향으로 램프 용기(1)에 삽입되고 그 각각은 램프 용기(1) 내에 존재하며 전류 전도체(2, 3)에 용접된 텅스텐 전극(4, 5)을 지원한다. 중량의 30%는 산화알루미늄, 중량의 40%는 산화규소, 및 중량의 30%는 산화디스프로슘으로 이루어진, 용융 프로세스로 형성되는 세라믹 실링 화합물(6)은 전류 전도체(2, 3)를 기밀(gastight) 방식으로 실링한다. 램프 용기(1)는 희유 기체(rare gas)로서는 아르곤을, 금속 할로겐화물로서는 나트륨, 탈 륨 및 디스프로슘의 혼합물을 포함하는 이온화가능한 충전재를 갖는다. 제1 및 제2 전류 전도체(2, 3) 양쪽 모두는 각각 램프 용기(1) 내의 할로겐화물 저항성의 제1 부분(21, 31)과, 세라믹 실링 화합물(6)에서 램프 용기(1)의 외부까지 뻗어 있는, 제1 부분(21, 31)에 용접되어 있는 제2 부분(22, 32)을 갖는다. 전류 전도체(2, 3)의 제2 부분(22, 32)은 니오브로 이루어지며 그 전체가 램프 용기(1) 내부의 세라믹 실링 화합물(6) 내에 포함되어 있다. 다른 실시예에서 양쪽의 전류 전도체들(2, 3)은 각각 한가지 물질로 된 한 조각으로 만들어진다.

램프 용기(1)는 각각이 전류 전도체(2, 3)로 둘러싸여 있는 좁은 단부 즉, 연장된 플러그(11, 12)를 가진다. 플러그(11, 12)는 자유 단부(free end)(111, 121)를 갖는데, 여기서 램프 용기(1)는 세라믹 실링 화합물(6)에 의해 실링된다. 램프 용기(1)의 중심부(10)는 세라믹 디스크(13)를 통해 플러그(11, 12)에 소결(sintering)하는 방식으로 연결된다. 램프 용기(1)는 기밀 방식으로 실링된 외부 덮개(7)에 의해 밀봉되고 전류 전도체(2, 3)의 니오브 제2 부분(22, 32)을 보호하기 위해 비워지거나 불활성 기체로 채워진다. 외부 덮개(7)는 램프 캡(8)을 지원한다.

도 2a 및 도 2b는 매우 조밀한 램프 구조가 실현되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 관 모양의, 광 투과성, 세라믹 램프 용기(1)의 한 단부를 개략적으로 도시한다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예의 두 가지 변형을 개략적으로 도시하는데, 이는 세라믹 램프 용기(도 1의 관(1))의 외부 단부에 직접 결합될 수 있어서, 디스크 및 플러그(도 1의 부분들(13, 11))가 생략되어 있다.

텅스텐 전극(1)은 단부 캡 조립 부품의 할로겐화물 저항성 부분(21)에 결합(바람직하게는 용접)된다. 이 단부 캡 조립 부품은 할로겐화물 저항성 층(21), 보상 층(22)(바람직하게는 환형) 및 선택적으로는 제2 층(23)(바람직하게는 환형)으로 이루어진다. 할로겐화물 저항성 층(21)은 몰리브덴, 레늄, 텅스텐 또는 그것들의 합금으로 만들어져서, 용기 재료의 선형 열 팽창보다 상당히 낮은 선형 열 팽창을 갖는다. 보상 층(22)은 백금, 팔라듐, 로듐, 루테튬, 티탄, 바나듐 또는 그것들의 합금으로 만들어져서, 용기 재료의 선형 열 팽창보다 높은 선형 열 팽창을 갖는다. 선택적인 층(23)은 층(21)과 동일한 물질로 만들어진다. 이 샌드위치 구조에서 층(22)은 캡 조립 부품의 도출된 선형 열 팽창 계수와 용기 재료의 선형 열 팽창 계수와의 차이가 2×10^-6 K^-1 미만인 방식으로 층(21)(그리고 존재한다면 층(23))의 낮은 선형 열 팽창을 보상한다. 추가의 층(23)을 적용하면 상기 조립 부품의 휨(warping)이 크게 억제된다는 이점이 있다.

용기를 전기 공급선에 연결하기 위해, 리드 아웃(lead out) 선(3)이 층(21)에 결합(바람직하게는 용접)된다. 램프 용기를 충전하는 것은 중앙을 빗겨난 충전 구멍(4)을 통해 행해지는데, 이는 충전 후에 (예를 들면, 용접 또는 땜질에 의해) 막힌다(도 2a). 다른 방법으로는, 이 충전 구멍(4)이 생략되어 충전이 층(21)의 중앙 구멍을 통해 행해지는데, 이는 후속하여 전극(1) 및 리드 아웃 선(3)을 삽입하고 층(21)에 기밀 접합부를 생성함으로써 막힌다(도 2b).

도 2a 및 2b에 도시된 단부 캡은 램프 용기의 한쪽 또는 양쪽 단부에서 사용 될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 바람직한 실시예를 도시한다. 이 실시예는 플러그(도 1의 11 및 12)의 필요성을 제거하여 디스크(도 1의 13)에 직접 삽입되어 실링될 수 있다.

텅스텐 전극(1)이 피드스루(feedthrough) 조립된 할로겐화물 저항성 컵(21)의 바닥에 결합(바람직하게는 용접)된다. 이 조립 부품은 할로겐화물 저항성 컵(21) 및 보상 로드(rod)(22)로 이루어지는데, 이는 컵의 내벽에 균일하게(seamlessly) 결합된다. 할로겐화물 저항성 부분(21)은 몰리브덴, 레늄, 텅스텐 또는 그것들의 합금으로 이루어지고, 용기 재료의 선형 열 팽창보다 상당히 낮은 선형 열 팽창을 갖는다. 보상 로드(22)는 백금, 팔라듐, 로듐, 레티튬, 티탄, 바나듐 또는 그것들의 합금으로 이루어지고, 용기 재료의 선형 열 팽창보다 높은 선형 열 팽창을 갖는다. 이 피드스루 조립 부품에서 보상 로드(22)는 피드스루 조립 부품의 도출된 선형 열 팽창 계수와 용기 재료의 선형 열 팽창 계수와의 차이가 2×10^-6 K^-1 미만인 방식으로 컵(21)의 낮은 선형 열 팽창을 보상한다.

컵(21)의 측벽의 두께는 적어도 50㎛인 반면에, 보상 로드는 컵의 바닥에서부터 따지면 적어도 4mm의 길이를 따라 존재한다.

도 3에 도시된 피드스루 구조는 램프 용기의 한쪽 또는 양쪽 단부에서 사용될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 변형에 한정될 뿐 아니라, 첨부된 청구범위의 범위 내에 들어가는 다른 실시예로 확장된다.

Claims

방전 램프로서,

광 투과성 세라믹 램프 용기;

상기 램프 용기 내의 전극을 지원하는 제1 및 제2 전류 전도체;

상기 램프 용기 내의 희유 기체(noble gas) 및 금속 할로겐화물을 포함하는 이온화가능한 충전재

를 포함하고,

적어도 상기 제1 전류 전도체는 할로겐화물 저항성이 있으며(halide-resistant), 상기 제1 전류 전도체는 상기 램프 용기의 단부 벽을 형성하고, 상기 단부 벽의 선형 열 팽창 계수 α₁과 상기 램프 용기의 선형 열 팽창 계수 α₂간의 차이가 2×10^-6 K^-1 이하인 것을 특징으로 하는 방전 램프.
제1항에 있어서, 상기 단부 벽은 제1 층, 및 상기 제1 층의 옆쪽에서 상기 램프 용기와 대향하는, 할로겐화물 저항성의, 제2 층을 포함하는 방전 램프.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단부 벽은 중앙의 제1 층, 및 외부의 할로겐화물 저항성의 제2 층으로 된 샌드위치 구조를 포함하는 방전 램프.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 층은 금속, 특히 티탄, 니오브, 팔라듐, 백금, 바나듐, 루테튬 및 로듐으로 구성된 그룹 중에서 선택된 금속, 또는 그것들의 합금으로 이루어지는 방전 램프.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 할로겐화물 저항성 층은 몰리브덴, 텅스텐 또는 레늄이나, 그것들의 합금으로 이루어지는 방전 램프.
방전 램프로서,

광 투과성 세라믹 램프 용기;

상기 램프 용기 내의 전극을 지원하는 제1 및 제2 전류 전도체;

상기 램프 용기에 희유 기체(noble gas) 및 금속 할로겐화물을 포함하는 이온화가능한 충전재

를 포함하고,

적어도 상기 제1 전류 전도체는 할로겐화물 저항성이 있으며, 상기 제1 전류 전도체에는 그 외표면에 할로겐화물 저항성 층이 적어도 부분적으로 제공되고, 상기 제1 전류 전도체의 선형 열 팽창 계수 α₁과 상기 램프 용기의 선형 열 팽창 계수 α₂간의 차이가 2×10^-6 K^-1 이하이며, 상기 제1 전류 전도체는 금속 또는 그것의 합금, 특히 티탄, 팔라듐, 백금, 바나듐, 루테튬 및 로듐으로 구성된 그룹 중에서 선택된 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
제6항에 있어서, 상기 할로겐화물 저항성 층은 몰리브덴, 텅스텐 또는 레늄, 또는 그것들의 합금으로 이루어지는 방전 램프.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 할로겐화물 저항성 층의 두께는 적어도 50㎛인 방전 램프.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전류 전도체에는 적어도 4mm의 길이를 따라 할로겐화물 저항성 층이 제공되는 방전 램프.