KR20080066010A - 할로겐 램프, 및 그 제조와 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 할로겐화 탄화수소 채움 기체(G)를 둘러싸고 있는 유리 전구(2) 내의 다리들(3, 3')로 지지되는 필라멘트(4)를 포함하는 할로겐 램프(1)를 처리하는 방법을 기술하며, 이 방법은 램프(1)가 처음으로 작동되기 전에, 램프(1)의 외부에 있는 소스(S₁, S₂)로부터 램프(1)에 열 및/또는 방사(radiation)를 가하여, 할로겐화 탄화수소 채움 기체(G)가 크래킹되고 본질적으로 탄소가 램프(1)의 특정 영역(R₁, R₂)에 증착되도록 하는 단계 - 램프(1)의 특정 영역(R₁, R₂)은 램프(1)의 필라멘트(4)의 다리들(3, 3')이 아닌, 램프(1)의 영역임 -를 포함한다. 본 발명은 또한 할로겐화 탄화수소 채움 기체(G)를 둘러싸고 있는 유리 전구(2)를 포함하는 할로겐 램프(1) 제조 방법을 기술하는데, 이 방법에서는 크래킹된 할로겐화 탄화수소 채움 기체(G')의 탄소가 램프(1)의 필라멘트(4)의 다리들(3, 3')이 아닌, 램프(1)의 하나 이상의 영역(R₁, R₂)에 증착된다.

할로겐 램프, 유리 전구, 탄소 증착, 필라멘트

Description

할로겐 램프, 및 그 제조와 처리 방법{CRACKING OF HALOGENATED HYDROCARBON IN BULB OF A HALOGEN LAMP BY EXTERNAL HEAT SOURCE}

본 발명은 할로겐 램프의 처리 방법 및 할로겐 램프의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 할로겐 램프에 관한 것이다.

할로겐 램프, 또는 고압 할로겐 램프는 소정의 기압에서 아르곤, 크세논, 크립톤 등과 같은 하나 이상의 불활성 기체를 포함하는 기체들의 혼합물, 및 요오드, 브롬 또는 염소 등의 할로겐을 포함하는 화합물과 함께 유리 전구로 둘러싸인, 일반적으로 텅스텐인 코일 또는 필라멘트를 포함하는 백열광 램프이다. 필라멘트의 2개의 단부, 즉 다리(leg) 각각은 극 또는 도선의 일단에 부착된다. 도선의 다른 쪽 단부는 전구의 핀칭된 밀봉(pinched seal)으로부터 빠져나온 다음 전극에 접속된다. 단일-단부 전구에서는, 2개의 도선 모두가 램프의 일단에 핀칭된다. 동작 전압이 이 전극의 단부에 인가되어 전류가 필라멘트를 통해 흐르도록 해줄 수 있어, 강한 빛을 내게 한다. 불활성 기체는 필라멘트로부터의 텅스텐 증기의 수송을 어느 정도 방지하는 반면, 할로겐이 존재한다면, 이 할로겐이 텅스텐 수송 싸이클(cycle)에 참여하기 때문에, 텅스텐 필라멘트가 더 높은 온도에서 보다 높은 효능으로 동작되게 되어, 텅스텐을 백열광 필라멘트에 반환하고, 전구가 검게되는 것 을 방지하므로 램프의 수명을 연장하게 된다.

할로겐이 이러한 램프에 다양한 방식으로 도입되는 것이 가능하다. 예를 들면, 할로겐은 순수 요오드나 브롬과 같은 분자 형태로, 또는 브롬화수소산(HBr) 등의 할로겐화수소로서 램프에 도입될 수 있다. 그러나, 순수 할로겐 및 할로겐화수소는 공격적인 성향이 있어 제조 공정에서 처리하기 어렵다. 통상적인 접근법은 디브로모메탄(CH₂Br₂), 메틸브로마이드(CH₃Br), 디클로로메탄(CH₂Cl₂) 등과 같은 할로겐화 탄화수소를 이용하는 것인데, 이들 화합물은 할로겐화수소보다 독성이 적고 덜 공격적이어서, 다루기가 훨씬 용이하다.

램프의 전체 동작에 요구되는 텅스텐-할로겐 수송 싸이클에 필요한 할로겐을 방출시키기(release) 위해서는, 우선 할로겐화 탄화수소가 "크래킹(cracking)"되어야 한다. 복수의 서로 다른 크래킹 처리가 공지되어 있다. 예를 들면, "코일의 순간 발화(flash)"로서 공지된 한 기술에서는, 비교적 높은 전압이 램프의 전극에 인가되어 전류가 텅스텐 필라멘트를 통해 흐르도록 해줌으로써, 필라멘트 및 둘러싸여진 채움 기체를 할로겐화 탄화수소가 크래킹되는 온도가 될 때까지 가열하므로 할로겐이 유리되어(free) 텅스텐-할로겐 싸이클이 시작되게 해준다.

그러나, 본 기술 분야의 제조 공정 현황에서 적용되는 크래킹 기술은 몇 가지 단점을 가진다. 예를 들면, 크래킹 동안 탄소가 전구 벽에 증착되어, 램프 벽을 검게 하고 램프의 루멘(lumen) 출력을 감소시킨다. 또한, 코일 상에 증착되는 탄소는 이 코일을 구부러지게 할 수 있어, 코일의 이웃하는 권선들 상의 지점들 간 의 단락의 가능성을 증가시켜 램프의 성능 및 수명이 저하된다.

또한, 이러한 램프는, 특히 램프가 켜진 직후에 고장나는 제로아워 고장(zero-hour failure)으로서 알려진 고장에서, 충격에 의해 파손될 여지가 있음이 입증되었다. 이 종류의 고장을 이러한 램프의 구매자가 용납하기는 어려울 것이다. 또한, 충격에 의해, 직접적으로는 크래킹 공정에 의해, 코일의 다리가 부서지기 쉬워져 파손될 가능성이 생기기 때문에, 이러한 램프는 소비자에게 운반될 때 조차 온전하게 남아있지 못할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이러한 할로겐 램프의, 특히 필라멘트의 다리에서의 파손 경향을 줄임으로써, 램프의 수명을 연장하는 방식을 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 할로겐화 탄화수소 채움 기체를 둘러싸고 있는 유리 전구 내의 다리들에 의해 지지되는 필라멘트를 포함하는 할로겐 램프를 처리하는 방법을 제공하는데, 이 방법은 램프가 처음으로 작동되기 전에, 램프의 외부에 있는 소스로부터 램프에 열 및/또는 광 방사, 전자기 방사 등의 방사(radiation)를 가하여, 할로겐화 탄화수소 채움 기체가 크래킹되고 본질적으로 탄소가 램프의 특정 영역에 증착되는 단계 - 램프의 이러한 특정 영역은 램프의 필라멘트의 다리가 아닌 램프의 영역임 - 를 포함한다.

일반적으로 필라멘트를 지지하고 있는 다리들은 필라멘트를 포함하는 한 조각으로 되어 있으며, 일반적으로 몰리브덴으로 이루어진 다소 두꺼운 도선에 접속되는데, 이 도선을 통하여 램프가 동작하는 동안에 전압이 인가된다. 램프의 도선을 통해 동작 전압을 인가함으로써 코일의 순간발화 등의 상술한 본 기술 분야의 현황에 따른 크래킹 공정으로 방출되는 탄소는 백열광 필라멘트로부터 증발된 텅스텐 원자와 결합하도록 유리되어 탄화 텅스텐을 생성하는 탄소이며, 이 탄화 텅스텐은 텅스텐 필라멘트의 다리가 필라멘트 그 자체보다 약간 온도가 낮기 때문에 이 다리 위에 증착되려는 경향이 있음을 실험을 통해 알 수 있었다. 그 결과, 텅스텐 필라멘트의 다리들은 크래킹 직후에도 부서지기 쉽게 되어, 필라멘트 다리의 파손 가능성이 매우 커지게 된다.

구체적으로 탄화 수소가 최초의 동작 이전에, 즉 동작 전압의 범위에 있는 전압이 램프의 도선을 통해 처음으로 인가되기 전에 크래킹되는 본 발명에 따른 방법의 명백한 이점은 이에 의해 램프의 필라멘트의 다리들 상에 탄화텅스텐이 증착됨에 의한 코일 파손이 효과적으로 방지된다는 점이다. 이런 방식으로 처리된 램프는 충격에 대한 내성이 상당히 증가하면서도, 본원에 따른 방법을 이용하여 필라멘트의 다리가 아닌 특정 영역에 탄소가 증착되도록 램프가 처리되었기 때문에 부서지기 쉬운 필라멘트 다리에 의한 제로아워 고장 가능성이 상당히 줄어든다.

일반적으로 코일이라고도 칭하는 필라멘트는 특히 램프 적용용으로 투여되는 텅스텐으로 거의 대부분이 이루어져 있다. 그러므로, 이하, "필라멘트" 및 "코일"이라는 용어는 동의어이며, "텅스텐"으로 이루어진 것을 기준으로 하겠지만, 본 발명에 따른 방법은 텅스텐 필라멘트를 구현하는 할로겐 렘프들로만 제한되는 것이 아니라 필라멘트를 형성하기 위해 텅스텐이 아닌 다른 요소가 이용되는 할로겐 램프에도 적용될 수 있다고 이해되어야 한다.

열 및/또는 방사의 소스는 램프의 바로 근처에 위치될 수 있거나, 이 램프로부터 어느 정도 떨어져 위치될 수 있다. 램프에 겨냥되는 열 및/또는 방사는 램프의 유리 벽을 통해 이동하거나 운송됨으로써 램프의 채움 기체에 도달하게 된다. 이러한 점에서, 본 발명에 따른 방법을 이용하여 할로겐화 탄화수소를 크래킹하기 위해, 램프의 전극을 통해 전압을 인가할 필요가 전혀 없다는 점, 즉, 코일을 순간발화시킴으로써 할로겐화 탄화수소를 크래킹하는 경우가 될 수 있는, 전류가 텅스텐 코일을 통해 흐르는 것이 요구되지 않는다는 점을 강조할 수 있다. 이 방법은 램프를 처음으로 켜기 전의 어느 적절한 단계에서 적용될 수 있다. 따라서, 코일은 크래킹 공정 동안에 백열광을 내지 않게 되므로, 텅스텐 원자가 이 공정 동안에 코일로부터 증발할 가능성이 없어지므로, 탄화 텅스텐의 형성이 효과적으로 차단된다.

종속항 및 이어지는 설명은 특히 본 발명의 바람직한 실시예 및 특징을 개시한다.

이렇게 열 및/또는 방사가 램프에 인가되면 이러한 열 및/또는 방사가 겨냥하는 램프의 일부가 상당량 가열되게 되므로, 할로겐화 탄화수소가 가열되고 크래킹되어, 할로겐이 방출되며 탄소 또한 유리되어 그 자체가 램프 내의 소정 지점에서 증착된다. 일반적으로, 램프의 단지 임의의 부분에 탄소가 증착되도록 하는 것은 바람직하지 못하다. 예를 들면, 전구의 내부 측면 전반에 걸쳐 탄소가 증착되면 램프의 루멘 출력이 감소할 수 있다. 마찬가지로, 램프의 코일에 직접 탄소를 증착하는 것은 궁극적으로 코일이 구부러지게 하거나 기타 해로운 효과를 발생시켜, 램프의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. 램프의 다른 부분이 탄소 증착에 더 적절하다.

따라서, 본 발명의 특정한 바람직한 실시예에서는, 본질적으로 탄소가 가열되고 있는 영역에 증착되려는 경향이 있음이 관찰되었기 때문에, 램프의, 탄소가 증착되게 하는 것이 바람직한 특정 부분에 열 및/또는 방사를 가한다. 따라서 열 및/또는 방사는 램프의 외부에 있는 소스에 의해 생성되고, 램프의 그러한 특정 영역이 소정의 기간 동안 ca. 500℃ 보다 높은 것이 바람직하며, ca. 700℃ 보다 높은 것이 더 바람직한 소정의 온도로 가열된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 이러한 램프의 특정 영역은 메탄-산화 버너 또는 기타 적절한 유형의 버너 등에 의해 생성된 버너 불꽃을 이용하여 가열된다. 이러한 불꽃은 충분한 정밀도로 램프의 특정 영역을 겨냥할 수 있다. 5 내지 15 bar의 범위에 있는 압력으로 채워진 석영 램프는 전구 변형이나 전구 균열 없이 이러한 높은 온도로 국부적으로 가열될 수 있다. 버너 불꽃은 숄더 또는 숄더-팁(shoulder-tip) 영역이라고도 알려진 램프의 끝(단일-단부 램프에서 램프의, 핀치 단부와 대향하는 영역)을 겨냥하고 있는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 구체적으로 이 영역을, 예를 들면, 20초와 같은 소정의 기간 동안, 예를 들면, 1000℃와 같은 특정 온도로 가열함으로써, 채움 기체의 할로겐화 탄화수소가 크래킹되고 이 크래킹 공정에서 유리된 탄소가 본질적으로 가열된, 램프의 숄더 팁 영역의 내부 표면 상에, 주로 흑연 형태로 놓인다. 이러한 접근법은 할로겐 램프의 숄더-팁이 어떻게 해서든지 검어지거나, 예를 들어, 이 팁 영역의 외부가 종종 검은 캡(cap)으로 덮여서 강한 빛을 저하시키는 자동차 응용에서와 같이, 캡으로 덮이는 응용에서 특히 적절할 것이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 방사는 램프의 특정 영역에 겨냥되는 레이저 빔을 포함한다. 레이저 빔을 사용하면 램프의 특정 영역을 훨씬 더 높은 정밀도로 가열할 수 있게 된다. 예를 들면, 레이저 빔은 램프의 도선들 중 하나를 겨냥할 수 있다. 이러한 할로겐 램프의 도선은 일반적으로 용융 없이 고온으로 가열될 수 있는 몰리브덴으로 이루어진다. 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따른 방법에서는, 레이저 빔이 몰리브덴 도선을 겨냥하여 이 영역에서는 약 20초 동안 1200℃ 내지 2000℃가 바람직한 소정의 온도로 도선을 가열하고, 그 다음 채움 가스를 가열하여 할로겐화 탄화수소를 크래킹하여, 이 공정에서 유리된 탄소는 그 자체가 탄화몰리브덴(Mo₂C 및 MoC) 형태로 고온의 도선 상에 증착된다. 온도는 도선의 변형을 방지하기 위해 도선 재료의 용융 온도보다 낮게 되도록 선택되어야 한다. 레이저 빔은 동시에 또는 추후에 다른 도선 상의 한 지점을 겨냥하여, 탄화몰리브덴이 두 도선 상에 증착되도록 할수도 있다.

분명히, 적절한 레이저 빔은 유리 전구의 내부 표면 상의 한 지점을 겨냥할 수도 있다. 상술한 과정에서와 같이, 이런 식으로 생성된 열은 채움 기체도 가열하여, 그 결과로 유리된 탄소 그 자체가 고온의 유리 표면 상에 증착될 것이다. 램프의 루멘 출력에 있어서의 임의의 불필요한 저하를 방지하기 위하여, 이런 식으로 가열되는 전구 내의 적절한 영역은 버너 불꽃의 경우에서와 같이, 램프의 숄더-팁 내의 소정 영역이 될 수 있다.

램프의 특정 영역에 열 및/또는 방사를 가하는 것은 하나의 단계로 수행될 수 있거나, 간격을 두고 또는 연속하여 발생하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 특정 영역의 재료의 온도 특성 때문에, 특정 기간 동안 가열하고, 재료가 회복될 수 있도록 열 및/또는 방사의 소스를 비활성화하고, 크래킹 공정이 만족스럽게 완료될 때까지 여러 번 이 과정을 반복함으로써 이 과정을 수행하는 것이 필요할 수 있다.

램프의 특정 영역 가열 시에 빠르고 완전한 크래킹을 보장하기 위하여, 가열된 영역으로의 채움 기체의 내부적인 대류 흐름이 필수적이다. 그러므로, 램프는 외부 소스로부터 열 및/또는 방사가 가해질 때 특정 방향으로 유지되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 이 방법은 램프의 숄더-팁 영역을 검게 하도록 적용되고 있을 때, 램프는 처리 중에, 숄더-팁 단부가 "아래층"에 있고 전극 단부가 "위층에" 있는 하향(top-down) 배치로 유지된다. 가열되고 크래킹된 기체는 위쪽으로 이동하려는 성향을 띄어서, 램프의 상부 영역으로부터의 아직 크래킹되지 않은 저온의 채움 기체에 의해 교체된다. 이런 식으로, 채움 기체의 본질적으로 모든 할로겐화 탄화수소의 크래킹을 완료해낼 수 있으며, 탄소가 램프의 가장 고온 영역인 숄더-팁 영역에서가 아닌 다른 곳에 위치하는 것이 상당량 차단된다. 마찬가지로, 도선이 레이저 빔 등의 외부 소스로부터의 방사에 의해 가열되고 있다면, 램프는 바람직하게는 이 가열되고 있는 영역 - 예를 들면, 도선의, 램프의 핀치 단부에 근접한 부분 - 이 "아래층"에 있도록 유지되어, 이웃하는 채움 기체가 가열될 때 일어나는 대류성 전류가 채움 기체를 효율적으로 순환하여, 채움 기체의 할로겐화 탄화수소의 크래킹을 완료하도록 해준다.

본질적으로, 상술한 - 버너 불꽃을 이용하는 처리 및 레이저 빔을 이용하는 처리 - 방법은 함께 적용될 수 있다. 예를 들면, 버너 불꽃은 램프의 숄더 팁 영역을 겨냥할 수 있고, 레이저 빔은 동일한 램프의 도선을 겨냥할 수 있다. 이들 과정은 동시에 또는 개별적으로 수행될 수 있다. 레이저 빔들의 조합을 이용함으로써, 예를 들면, 각 레이저 빔이 도선을 겨냥함으로써, 또는 이 레이저 빔이 도선을 겨냥하고 다른 것이 유리 전구 벽 내부의 적절한 지점을 겨냥함으로써 할로겐화 탄화 수소가 크래킹되고 탄소가 본질적으로 이들 적절한 영역 둘 다에 증착되도록 램프에 크래킹 처리가 이루어질 수 있음이 인식될 수 있다.

채움 기체의 할로겐화 탄화수소의 크래킹을 가능하게 하는 한 임의의 기타 적절한 유형의 방사가 구현될 수 있음이 인식될 수 있다. 예를 들면, 유리 전구가 그 주파수에서는 자외선 방사를 완전히 흡수하지 않는 한에서는, 자외선 방사의 소스를 이용하는 것이 가능할 수 있다. 결과적인 아크 방전을 일으켜서 램프의 특정 영역이 채움 기체의 할로겐화 탄화수소를 크래킹하기에 요구되는 온도로 가열되도록, 전자기 방사를 생성하기 위한, 종종 테슬라 코일이라고도 칭하는, 전자기 코일을 이용하는 것이 다른 가능성이 될 수 있다. 이 경우, 탄소는 블럽의 대부분의 내부 표면 전반에 걸쳐 고르게 분포되므로, 탄소의 해로운 영향을 "약하게" 한다.

이러한 할로겐 램프의 적절한 제조 방법은 - 램프를 처음으로 켜기 전에 - 유리 전구를 형성하여 이 전구에 다리에 의해 지지되는 필라멘트를 삽입하는 단계, 및 하나 이상의 할로겐화 탄화 수소가 투여된 적절한 채움 기체를 이 전구에 도입하는 단계, 상술한 방법에 따라서 램프를 후처리하여 채움 기체인 할로겐화 탄화수소를 크래킹하고 램프의 특정 영역에 본질적으로 탄소를 증착하는 단계를 포함한다. 할로겐 램프의 크래킹 처리 방법이 유리 전구의 실제 형성 및 채움과는 무관하기 때문에, 처리 단계는 편의에 따라 다른 위치 및/또는 이후의 날짜에 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 대응하는 할로겐 램프는 크래킹된 할로겐화 탄화수소 채움 기체를 둘러싸는 유리 전구를 포함하는데, 여기서 크래킹된 할로겐화 탄화수소 채움 기체의 탄소는 램프의, 다리가 아닌 하나 이상의 영역에 증착된다.

본 발명의 다른 목적 및 특징은 첨부된 도면에 관련하여 고려되는 이하 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 이 도면들은 순전히 예시를 위한 것으로 설계되었으며 본 발명을 제한하는 것으로 설계된 것이 아니라고 이해되어야 한다.

도 1은 고압 할로겐 램프의 단면을 도시한 단면도.

도 2a는 제1 실시예에 따른 외부 소스로부터 열이 가해지기 전의 할로겐 램프를 도시하는 도면.

도 2b는 제1 실시예에 따른 외부 소스로부터 열이 가해진 후의 할로겐 램프를 도시하는 도면.

도 3a는 제2 실시예에 따른 외부 소스로부터 방사가 가해지기 전의 할로겐 램프를 도시하는 도면.

도 3b는 제2 실시예에 따른 외부 소스로부터 방사가 가해진 후의 할로겐 램프를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 처리 방법을 이용하여 할로겐화 탄화수소를 크래킹하도록 처리된 이후의 할로겐 램프의 단면을 도시한 단면도.

도면 전반에 걸쳐, 동일한 참조 번호는 동일한 개체를 참조하는 것이다.

도 1은 할로겐 램프(1)의 단면을 도시한다. 이 도면은, 상당히 간단히 도시된 단면도로서, 램프(1)의, 이하 기술될 방법의 설명에 필요한 부분들만을 도시한다. 이러한 램프(1)의 기본 성분은 일반적으로 유리, 예를 들면, 석영 유리 또는 경질 유리로 이루어진 유리 전구(2)이다. 유리 전구(2)의 기저(base)는 일반적으로 한 쌍의 도선(6, 6')의 단부 주변에 핀칭(pinch) 또는 밀봉된다. 대부분이 일반적으로 몰리브덴으로 이루어진 도선(6, 6')의 다른 쪽 단부는 일반적으로 텅스텐으로 이루어진 코일(4), 즉, 필라멘트의 다리(3, 3')에 부착된다. 유리 전구(2)는 램프가 최초로 동작되기 전에 5-15bar의 압력으로 CH₂Br₂ 등의 할로겐화 탄화수소 및 고급 기체를 포함하는 혼합물을 포함하는 채움 기체(G)를 둘러싸고 있다. 도시된 램프(1)는 H7 또는 H11 유형의 램프와 같은 자동차에서의 적용을 위해 이용되는 램프 유형을 대표하는 것이지만 이에 한정되지 않는다. 도면의 점선 오른쪽 영역(5)으로 나타낸 램프의 상부 영역은 일반적으로 램프의 숄더-팁(shoulder-tip) 영역(5)이라 칭한다.

도 2a는 본 발명에 따른 할로겐화 탄화수소를 크래킹하는 처리 방법이 이루어지는 램프(1)를 도시한다. 여기서, 아직 한 번도 켜진적이 없는 램프(1)는 하향(top-down) 배치로 유지된다. 버너(S₁)는 램프(1)로부터 적절한 거리에 위치되고, 이 버너(S₁)로부터 분출되는 버너 불꽃(7)은 램프의 숄더-팁 영역(5)을 겨냥하고 있다. 버너 불꽃(7)은 램프(1)의 채움 기체(G)를 가열하여, 할소겐화 탄화수소를 크래킹하고 할로겐과 탄소를 방출시킨다.

크래킹을 위한 가열을 할 때, 탄화수소가 분해되는데, 이에 의한 주요 반응은 고체 탄소의 증착 및 HBr의 형성이며, 남은 산소 및 물과 더 반응하여 일산화탄소(CO)를 생성하고, 남은 수소와 더 반응하여 메탄(CH₄)을 생성한다:

램프가 실온으로 냉각된 이후에 해를 입히지 않고 HBr, CO 및 CH₄ 압력을 측정하는 데에 FT-IR(Fourier Transform Infrared) 분광학이 이용될 수 있다.

다음의 표는 FT-IR 분광학을 이용하여 결정된, 15bar(Kr 또는 Xe) + 300ppm CH₂Br₂로 채워진 H11 유형(하나의 단부를 가지는)의 자동차 헤드라이트 램프에 대한 실온에서 측정된 압력을 제공한다. 이 램프에서는 상술한 바와 같이 메탄-산화 불꽃으로 숄더-팁 영역이 가열되었다. 이 표는 이러한 4개의 램프에 대하여 측정한 평균 결과를 나타낸다:

램프 상태	HBr[mbar]
처리 전	0.0
10초의 불꽃 가열 이후	4.4
20초의 불꽃 가열 이후	5.9
30초의 불꽃 가열 이후	6.1
12V에서 1분 동안 가열	5.9

3x10초 불꽃 가열 이후에 약 6.1mbar인 최대 HBr 레벨에 도달하였다. 이는 또한 코일의 순간발화에 의한 크래킹 공정의 HBr 레벨에 대응한다. 10초 기간은, 크래킹 및 분해가 지속적인 가열보다 빠르게 완료되도록 가열하는 것을 포함한다. 최대 HBr 레벨에 기초하여, 약 3mbar 탄소가 몇몇의 형태로 램프에 나타난다. 이중 일부는 여분의 산소와 반응하여 CO를 생성하고 여분의 수소와 바응하여 CH₄를 생성하는데, 여기서 이 두 종의 기압 수준은 1mbar 보다 훨씬 작다. CO는 다소 정적이며 코일이 조명될 때 더 증가하는 반면, CH₄는 전전압(full voltage)에서 가열될 때 코일에서 또는 코일 근처에서 크래킹된다.

따라서 대부분의 탄소가 숄더-팁 영역에 증착된다고 결론지을 수 있다. 이 증착은 국부적인 백열광으로서의 불꽃-가열 중에 관찰되는데, 이는 고체 탄소가 가시 스펙트럼으로 방출되는 반면 노출된 석영(bare quartz)은 그렇지 않기 때문이다. 냉각 이후에, 흑연 증착의 결과로서 숄더-팁 벽이 검게 되는 것이 관찰될 수 있다.

도 2b는 도 2a에 관련하여 상술한 바와 같이 처리를 한 후의 동일한 할로겐 램프를 도시한다. 분해되거나 크래킹된 채움 기체(G')로부터 방출된 대부분의 탄소는 램프(1)의 숄더-팁(5)의 내부 표면 상의 영역(R₁)에 흑연 형태로 쌓이게 된다. 이런 식으로 탄소가 일단 증착되면 더 이상 텅스텐 수증기와 결합하도록 유리된 상 태가 아니므로 탄화텅스텐의 형성이 상당히 억제된다. 따라서 이런 식으로 처리된 할로겐 램프(1)의 필라멘트(4)의 다리(3, 3')는 탄화텅스텐으로 코팅될 가능성이 적아서, 수송 중의 코일 다리 파손 및 제로아워 고장 발생이 근본적으로 제거된다. 흑연이 증착되는 램프(1)의 숄더-팁(5) 내의 영역(R₁)은 보통, 램프(1)가 자동차에 적용되고자 하는 경우 섬광을 저하시키는 캡(cap)으로 덮일 수 있는 부분이므로 램프(1)의 기능에 어떠한 해도 되지 않는다.

다른 처리 방법이 도 3a에 도시된다. 여기서, 레이저 빔(8)은 아직 한번도 켜지지 않았던 램프(1) 내의 특정 영역을 겨냥하고 있다. 레이저 빔(8)은 필요한 강도 및 파장을 가지는 빔을 제공하고 이 빔을 요구되는 정확도로 조준할 수 있는 적절한 소스 S₂로부터 유래한다. 여기서, 레이저 빔(8)은 램프(1)의 도선(6) 상의 소정 영역을 겨냥하고 있다. 이 시점에서 도선(6)은 대략 20초 동안 1200℃ - 2000℃의 범위에 있는 소정 온도로 가열되어, 채움 기체 G의 할로겐화 탄화수소 또한 크래킹이 일어나는 온도로 가열되므로, 할로겐 및 탄소가 유리된다.

도 3b는 도 3a에 관하여 설명된 처리 이후의 램프(1)를 도시한다. 할로겐화 탄화수소로부터 유리된 탄소는, 주로 탄화 몰리브덴 형태로 레이저 빔이 조준되었던 영역(R₂)에 놓인다. 또한, 도 2b에 관하여 기술된 바와 같이, 이런 식으로 증착된 탄소는 현재 크래킹된 채움 기체(G')로부터 사실상 제거되어, 램프(1)가 동작되는 동안 추후의 해로운 탄화 텅스텐의 형성이 효과적으로 차단된다.

도 4는 상술한 2 가지 유형의 처리가 이루어진 램프(1)를 도시한다. 램 프(1)의 숄더-팁 영역(5)에 버너 불꽃을 조준하고, 도선(6)에 레이저 빔을 조준함으로써, 채움 기체의 할로겐화 탄화수소가 크래킹되며, 두 영역(R₁, R₂)에 탄소가 증착된다.

본 발명이 바람직한 실시예 및 그 변형물의 형태로 개시되었지만, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는 다양한 추가적인 수정 및 변형물이 이루어질 수 있다고 이해될 것이다. 예를 들면, 할로겐 램프를 처리하는 방법 또한 상술한 단일-단부 변형의 램프가 아니라 각 단부에 도선 또는 전극을 가지는 램프에 적용될 수도 있다. 이러한 램프에서는, 유리 전구의 어느 부분도 검게 하는 것을 수용하지 않는 레이저로 처리하는 것이 바람직할 수 있다.

명료함을 위하여, 본 명세서에서 전반에 걸쳐 "한" 또는 "하나의"의 사용이 복수를 배제하지 않으며, "구성하는"은 다른 단계 또는 구성요소를 배제하지 않는다고 또한 이해되어야 한다. "유닛"은, 단일한 실체라고 명시적으로 기술되지 않는 한 복수의 블록 또는 장치를 포함할 수 있다.

Claims (14)

1. 할로겐화 탄화수소 채움(fill) 기체(G)를 둘러싸고 있는 유리 전구(2) 내의 다리들(3, 3')에 의해 지지되는 필라멘트(4)를 포함하는 할로겐 램프(1)를 처리하는 방법으로서,

   상기 램프(1)가 처음으로 작동되기 전에, 상기 램프(1)의 외부에 있는 소스(S₁, S₂)로부터 상기 램프(1)에 열 및/또는 방사(radiation)를 가하여, 상기 할로겐화 탄화수소 채움 기체(G)가 크래킹(cracking)되고 본질적으로 탄소가 상기 램프(1)의 특정 영역(R₁, R₂)에 증착되도록 하는 단계 - 상기 램프(1)의 상기 특정 영역(R₁, R₂)은 상기 램프(1)의 상기 필라멘트(4)의 상기 다리들(3, 3')이 아닌, 상기 램프(1) 내의 영역임 -

   를 포함하는 할로겐 램프 처리 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 열 및/또는 방사는 상기 램프(1)의 상기 특정 영역(R₁, R₂)에 가해지는 할로겐 램프 처리 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 램프(1)의 상기 특정 영역(R₁, R₂)은 소정의 기간 동안 소정의 온도로 가열되어 본질적으로 탄소를 상기 특정 영역(R₁, R₂)에 증착하는 할로겐 램프 처리 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 특정 영역(R₁, R₂)은 버너 불꽃(7)을 이용하여 가열되는 할로겐 램프 처리 방법.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 램프(1)의 상기 특정 영역(R₁, R₂)에 가해지는 방사는 상기 램프(1)의 외부에 있는 소스(S₂)로부터 유래한 레이저 빔(8)을 포함하고, 상기 레이저 빔(8)이 겨냥하는, 상기 램프(1)의 상기 특정 영역(R₁, R₂)은 소정의 기간 동안 소정의 온도로 가열되어 본질적으로 탄소를 상기 특정 영역(R₁, R₂)에 증착하는 할로겐 램프 처리 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 램프(1)의 상기 특정 영역(R₁)은 상기 램프(1)의 숄더-팁(5)의 내부 표면을 포함하는 할로겐 램프 처리 방법.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 램프(1)의 상기 특정 영역(R₂)은 상기 지지하고 있는 다리들(3, 3') 중 하나를 통해 상기 필라멘트(4)에 접속되는 도선(6, 6')을 포함하는 할로겐 램프 처리 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 램프(1)의 상기 특정 영역(R₁, R₂)에 가해지는 열 및/또는 방사는 소정의 횟수로 반복되어 가해지는 할로겐 램프 처리 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 램프(1)는 외부 소스(S₁, S₂)로부터 상기 열 및/또는 방사가 가해질 때 특정 방향으로 유지되는 할로겐 램프 처리 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 램프(1)의 방향은 상기 특정 영역(R₁, R₂)이 상기 램프(1)의 아래 부분에 위치되도록 하는 방향인 할로겐 램프 처리 방법.
11. 할로겐화 탄화수소 채움 기체(G)를 둘러싸고 있는 유리 전구(2)를 포함하는 할로겐 램프(1)의 제조 방법으로서,

    상기 램프(1)가 처음으로 작동되기 전에,

    상기 유리 전구(2)를 형성하는 단계,

    다리들(3, 3')에 의해 지지되는 필라멘트(4)를 삽입하는 단계,

    채움 기체(G)를 도입하고 상기 유리 전구(2)를 밀봉하는 단계, 및

    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 따라 상기 램프(1)를 후처리하여 상기 할로겐화 탄화 수소 채움 기체(G)를 크래킹하고 본질적으로 탄소를 상기 램프(1)의, 상기 필라멘트(4)의 상기 다리들(3, 3')이 아닌 특정 영역(R₁, R₂)에 증착하는 단계

    를 적어도 포함하는 할로겐 램프 제조 방법.
12. 유리 전구(2), 및 다리들(3, 3')에 의해 지지되는 필라멘트(4)를 포함하며, 크래킹된 할로겐화 탄화수소 채움 기체(G')를 둘러싸고 있는 할로겐 램프(1)로서,

    상기 크래킹된 할로겐화 탄화수소 채움 기체(G')의 탄소가 상기 램프(1)의 상기 필라멘트(4)의 상기 다리들(3, 3')이 아닌, 상기 램프(1)의 하나 이상의 영역(R₁, R₂)에 증착되는 할로겐 램프.
13. 제12항에 있어서,

    상기 크래킹된 할로겐화 탄화수소 채움 기체(G')의 상기 탄소가 증착되어 있 는, 상기 램프(1)의 특정 영역(R₁, R₂)은 상기 램프(1)의 숄더-팁(5) 내의 영역을 포함하는 할로겐 램프.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,

    상기 크래킹된 할로겐화 탄화수소 채움 기체(G')의 상기 탄소가 증착되어 있는, 상기 램프(1)의 특정 영역(R₁, R₂)은 상기 지지하고 있는 다리들(3, 3') 중 하나를 통해 상기 필라멘트(4)에 접속되어 있는 도선(6, 6') 상의 영역을 포함하는 할로겐 램프.

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