KR20110040706A - 내진동성 전기 백열 램프와 진동을 감소시키기 위한 방법 - Google Patents

내진동성 전기 백열 램프와 진동을 감소시키기 위한 방법 Download PDF

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KR20110040706A
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

적어도 하나의 백열 필라멘트(4)를 포함하는 본 발명의 전기 백열 램프(1)가 제공된다. 백열 필라멘트(4)는 반투명의 엔빌로프(7) 내부에 배치된다. 상기 램프(1)는 또한 스템(2)으로부터 돌출되는 지지 와이어(3)를 포함하고 있다. 필라멘트(4)는 단부 부분을 구비하고, 각 단부 부분은 접합 지점(5)에서 대응하는 지지 와이어(3)에 고정된다. 지지 와이어(3) 중 적어도 하나는 진동을 감소시키기 위한 적어도 하나의 협소부(8)를 포함한다. 이 협소부(8)는 접합 지점(5)과 스템(2) 사이에 배치된다. 본 발명의 다른 양태의 예시적인 실시예에 있어서, 지지 와이어(3) 중 적어도 하나는 필라멘트(4)의 단부 부분의 접합 지점(5)을 지나 돌기된 제 2 섹션(6)을 구비한다. 진동을 감소시키기 위한 적어도 하나의 협소부(8)가 제 2 섹션(6)에 의해 이루어진다. 진동을 감소시키기 위한 방법이 또한 개시되어 있다. 이 방법은 지지 와이어(3) 중 적어도 하나에서 적어도 하나의 협소부(8)를 형성하는 단계를 포함하고 있다.

Description

내진동성 전기 백열 램프와 진동을 감소시키기 위한 방법{VIBRATION RESISTANT ELECTRIC INCANDESCENT LAMP AND METHOD FOR REDUCING VIBRATION}
본 발명은 내진동성의 전기 백열 램프에 관한 것이다.
충격 민감성 필라멘트를 구비하는 다양한 전기 백열 램프가 당업계에 공지되어 있다. 이러한 램프는 엔빌로프와, 이 엔빌로프 내의 스템(stem)을 구비하고, 스템으로부터 돌출된 와이어를 지지하고 있다. 자동차 램프에서와 같은 몇 개의 기술적 용례에 있어서, 지지 와이어와 함께 필라멘트 구조체에는 충격 및 진동이 가해진다. 이러한 충격 및 진동에 의해 특히 공진의 경우에 필라멘트에 돌이킬 수 없는 손상이 있을 수 있다. 전술한 단점을 피하기 위해, 제조자는 지지 와이어를 강화시키는 경향이 있다.
예로서, 미국 특허 출원 공개 제 2006/0043898 A1 호를 참조한다. 이 출원은 전기 백열 램프 특히, 자동차 헤드라이트 램프에 관한 것으로서, 상기 자동차 헤드 라이트 램프는 투명한 램프 엔빌로프 내부에 배치된 백열 필라멘트와, 이 백열 필라멘트용의 서플라이 리드(supply lead)를 구비하고, 상기 서플라이 리드 중 적어도 하나에는 램프의 진동 강도를 개선하기 위해 적어도 하나의 강화 스트럿(strut)이 마련되어 있다. 추가의 요소인 스트럿은 추가의 제조 비용을 필요로 한다. 이에도 불구하고, 결과적인 구조체는 헤드 램프의 경우에 빈번하게 발생되는 소정의 진동에 대한 충분한 저항성이 없게 된다. 추가의 스트럿은 홀더 요소를 더 단단하게 만들지만, 더 단단한 스프링 시스템으로 인하여 그 진동 전달 기능은 악화된다. 따라서, 구조체 내의 필라멘트는 소정 정도의 진동에 여전히 노출 상태로 남아 있다.
진동 여과 및 감쇠 효율을 증가시키기 위해, 지지 와이어에는 공진을 피하는 데에 도움을 주는 특징부가 마련되어야 한다.
따라서, 제조 비용이 통상의 비용에 비해 실질적으로 증가하지 않는 백열 필라멘트를 포함하는 내진동성 램프에 대한 요구가 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 있어서, 전기 백열 램프가 제공된다. 램프는 반투명의 엔빌로프 내부에 배치된 적어도 하나의 백열 필라멘트와, 소정의 횡방향면 면적을 갖고 스템으로부터 돌출되어 있는 지지 와이어를 포함하고 있다. 필라멘트는 단부 부분을 구비하고, 각 단부 부분은 접합 지점에서 대응 지지 와이어에 고정되어 있다. 지지 와이어 중 적어도 하나는 진동을 감소시키기 위한 협소부를 포함하고 있다. 접합 지점과 스템 사이에 적어도 하나의 협소부가 배치된다. 예시적인 실시예는 진동 여과 시스템을 형성한다.
본 발명의 다른 양태의 예시적인 실시예에 있어서, 반투명의 엔빌로프 내부에 배치된 적어도 하나의 백열 필라멘트와, 소정의 단면적을 갖고 스템으로부터 돌출되어 있는 지지 와이어를 포함하고, 상기 백열 필라멘트는 단부 부분을 구비하고, 각 단부 부분은 접합 지점에서 대응하는 지지 와이어에 고정되며, 상기 지지 와이어는 상기 접합 지점과 스템 사이에서 연장되는 제 1 섹션을 구비하는 전기 백열 램프가 제공된다. 상기 지지 와이어 중 적어도 하나는 접합 지점을 지나 돌기되어 있는 제 2 섹션을 포함하고 있다. 제 2 섹션은 진동을 감소시키기 위한 적어도 하나의 협소부를 포함하고 있다. 이 예시적인 실시예는 진동 감쇠 시스템을 형성한다.
본 발명의 다른 양태의 예시적인 실시예에 있어서, 전기 백열 램프의 진동을 감소시키기 위한 방법이 제공된다. 이 램프는 반투명의 엔빌로프 내부에 배치된 적어도 하나의 백열 필라멘트와, 소정의 횡방향면 면적을 갖는 지지 와이어를 포함한다. 필라멘트는 단부 부분을 구비하고, 각 단부 부분은 대응 지지 와이어에 고정된다. 상기 방법은 지지 와이어 중 적어도 하나에 적어도 하나의 협소부를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 종래 기술에 비해 몇 가지 이점을 갖고 있다. 램프 필라멘트의 내진동성은 추가의 구성요소의 사용없이 증가되는 한편, 협소부의 치수를 선택함으로써 지지 와이어의 기계적 강도를 적절하게 유지한다. 백열 필라멘트-지지 와이어 시스템의 진동을 여과 및 감쇠시키기 위해 협소부를 가진 지지 와이어 자체가 제공된다. 협소부를 배치하고, 그 치수를 조정하며, 협소부의 개수를 선택하는 것에 의해 유해한 진동을 일으키는 외부 여기 주파수로부터 필라멘트-지지 와이어 시스템의 공진 주파수를 중단시키기 위한 광범위한 다양성을 제공한다.
도 1은 필라멘트 및 지지 와이어를 가진 램프의 측면도,
도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시예의 협소부를 가진 지지 와이어의 측면도,
도 3은 본 발명의 예시적인 제 2 실시예의 지지 와이어에 대한 측면도,
도 4는 절곡된 단부를 가진 지지 와이어에 대한 측면도,
도 5는 별개의 부재 단부를 가진 지지 와이어에 대한 측면도,
도 6은 협소부를 포함하는 지지 와이어에 대한 확대 측면도,
도 7은 평탄화 협소부를 가진 지지 와이어에 대한 사시도,
도 8은 다양한 기술로 제공된 2개의 협소부를 포함하는 지지 와이어에 대한 사시도.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참고하여 설명하겠다.
도 1을 참조하면, 백열 램프(1)가 도시되어 있다. 이 백열 램프(1)는 스템(2)과, 스템(2)으로부터 돌출되어 있고 스템(2) 내에 매립되어 있는 지지 와이어(3)를 구비한다. 지지 와이어(3)는 예를 들어, 몰리브덴 또는 다른 금속 또는 금속 합금으로 제조될 수 있다. 스템의 재료는 유리일 수 있다. 백열 필라멘트(4)가 이 필라멘트(4)의 단부 부분에서 지지 와이어(3)에 고정된다. 필라멘트는 텅스텐으로 제조될 수 있다. 지지 와이어(3)는 스템(2)으로부터 접합 지점(5)까지 연장되는 제 1 섹션(12)을 구비하고, 필라멘트(4)의 각 단부 부분은 그 접합 지점(5)에서 대응 지지 와이어(3)에 고정된다. 접합 지점(5)에서의 지지 와이어(3)의 고정은 용접, 프레싱, 크림핑 또는 충분한 기계적 및 전기적 접속을 제공하는 다른 적절한 제조 기법에 의해 달성될 수 있다. 지지 와이어(3)의 접합 지점(5)은 그 단부 부분에 반드시 배치되어야 하는 것은 아니다. 스템(2)으로부터 봤을 때 접합 지점(5)을 지나 돌기되어 있는 제 2 섹션(6)이 있을 수 있다. 지지 와이어는 일반적으로 길이방향으로 변하지 않는 단면적을 갖고 있다. 지지 와이어는 또한 와이어 전극으로 불리운다. 지지 와이어(3)의 단면은 원형, 타원형, 직사각형 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 지지 와이어(3)와 필라멘트(4)는 반투명의 엔빌로프(7) 내부에 배치되어 있다. 또한, 하나 이상의 필라멘트가 반투명의 엔빌로프(7)에 배치될 수 있는데, 이것은 당업자가 알고 있는 것이다. 이러한 경우에 필라멘트는 대응 지지 와이어에 고정되어 있다.
지지 와이어(3) 중 하나는 본 발명의 예시적인 실시예에서와 같이 접합 지점(5)과 스템(2) 사이에서 그 제 1 섹션(12)에 협소부(8)를 포함하고 있다. 협소부(8)는 지지 와이어(3)를 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 2개의 결합 섹션 즉, 제 3 섹션(10)과 제 4 섹션(9)으로 분할한다. 대응하는 지지 와이어의 협소부를 성형하기 위해 횡방향 핀칭, 스탬핑, 소잉(sawing) 또는 연마(abrasion)를 사용할 수 있다. 협소부(8)의 단면적을 협소화한 넓이는 지지 와이어(3)의 횡방향면 면적의 60% 내지 40%일 수 있다. 다르게 말하면, 협소부의 단면적은 지지 와이어의 전체 횡방향면 면적의 40% 내지 60%로 설정될 수 있다. 필라멘트(4)와 스템(2)에 매립되어 있는 지지 와이어(3)의 구조체는 공진 주파수를 갖는 진동 시스템을 함께 형성한다. 협소부는 진동 시스템에서 공진 주파수의 명확한 변화를 제공한다. 백열 필라멘트-지지 와이어 시스템의 공진 주파수를 미세 조정하기 위해 하나 이상의 협소부가 사용될 수도 있다. 결과적으로, 평형 위치로부터 필라멘트의 편향 크기가 감소되고, 백열 램프의 진동 강도가 증가하는 한편, 지지 와이어(3)는 여전히 양호하고 내구성 있는 지지 특성을 보여준다. 테스트 결과는 지지 와이어의 단면적의 50% 단면적의 협소부를 가진 지지 와이어 상에 장착된 필라멘트의 편향 크기는 협소부가 없는 동일한 지지 와이어 상에 장착된 필라멘트의 편향 크기의 1/4이다.
도 3에는 본 발명의 제 2 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서, 지지 와이어(3)의 협소부(8)가 제 2 섹션(6)에 위치하고 있다. 협소부(8)를 이 제 2 섹션에 배치함으로써, 추가 공진기가 생성되는 진동 시스템이 형성된다. 협소부(8)와 함께 제 4 섹션(9)이 이 추가 공진기를 형성한다. 제 3 섹션(10)의 진동은 추가 공진기에 여기(excitation)를 제공한다. 그러나, 추가 공진기는 그 공진 주파수에서 제 3 섹션(10)에 대해 반대 위상으로 진동한다. 결과적으로, 추가 공진기는 그 공진 주파수에서 제 3 섹션(10)의 진동을 감소시키고, 이것은 제 3 섹션(10)의 공진 주파수로 조절된다. 이러한 방식으로, 지지 와이어(3)와 필라멘트(4)의 전체 구조체의 공진은 진동을 일으키는 실제 상태 하에서 거의 발생하지 않는 주파수로 변화될 수 있다. 제 2 섹션(6)은 협소화 크기와, 지지 와이어(3)의 제 2 섹션(6)의 협소부(8)의 위치에 의해 조절될 수 있는 추가 공진기를 포함하고 있다. 제 2 섹션(6)의 하나 이상의 협소부는 더 미세한 조정 가능성을 제공할 수 있다.
도 4를 참조하면, 백열 램프(1)에 사용하기 위한 지지 와이어(3)가 도시되어 있다. 이 지지 와이어(3)는 절곡된 제 2 섹션(6)을 구비하고 있다. 절곡 단부는 필라멘트(4)로부터 멀어지도록 연장되고, 엔빌로프(7) 내에서 충분한 공간 점유를 가능하게 하는 반경을 갖는다. 제 2 섹션(6)은 협소부(8)를 포함하고 있다. 이 협소부(8)는 제 2 섹션(6)의 직선 방향부, 곡선 방향부, 또는 복귀 방향 단부에 있을 수 있다. 절곡부는 제 2 섹션(6)의 질량을 변화시킨다. 이것은 추가 공진기의 공진 주파수에 영향을 주는데, 즉 그 공진 주파수가 감소된다. 제 1 섹션(12)의 지지 와이어의 치수는 지지 와이어(3)의 강도를 보장하도록 선택되어, 이에 의해 그 공진 주파수가 대체로 제 2 섹션(6)의 공진 주파수보다 낮다. 절곡부로 인하여, 협소화의 크기가 더 작아져서, 이로 인하여 더 강한 지지 와이어 구조로 된다.
추가의 가능한 실시예로서, 절곡부는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 용접 또는 유사한 기술에 의해 직선 지지 와이어(3)의 제 2 섹션(6)에 부착되는 별개의 부재(11)일 수 있다. 용접 지점(14)은 협소부(8)를 포함하는 지지 와이어(3)의 직선 제 2 섹션(6)의 접합부이다. 부착된 별개의 부재(11)는 추가의 협소부(8)를 포함할 수 있다. 이 실시예는 2 이상의 여기 주파수에 의해 발생된 진동이 감소될 수 있게 한다. 물론, 2개의 협소부(8) 중 임의의 것이 제거될 수 있는 한편, 공진 중단이 여전히 달성될 수 있다.
도 6에 도시되어 있는 지지 와이어(3)의 협소부(8)는 몇 개의 상이한 기법에 의해 준비될 수 있다. 지지 와이어(3)의 실질적으로 일정한 횡방향면 면적은 바람직하게는 원래 횡방향면 면적의 40% 내지 60%로, 더 바람직하게는 50%까지 감소된다. 이 크기는 공진과, 필라멘트(4)를 가진 전체 시스템의 안전한 작동 범위를 조정하는 가능한 방법이다. 공진 주파수의 계산은 당업자에게 공지되어 있는 진동 이론에 기초한다.
소정의 단면적을 갖는 지지 와이어(3)를 구비하는 전기 백열 램프(1)에서 진동을 감소시키는 방법에 있어서, 반투명의 엔빌로프(7) 내부에 적어도 하나의 백열 필라멘트(4)를 포함하고, 추가로 필라멘트(4)에는 단부 부분이 마련되어 있는 한편, 각 단부 부분은 대응 지지 와이어에 고정되며, 상기 방법은 지지 와이어(3) 중 적어도 하나에 적어도 하나의 협소부(8)를 형성하는 단계를 포함한다.
지지 와이어(3)의 협소부(8)는 또한 횡방향 평탄화(transversal flattening)에 의해 제공될 수 있다. 지지 와이어(3)를 평탄화하기 위해 2개의 스탬핑 다이가 사용될 수 있다. 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 평탄화는 지지 와이어의 협소부(8)를 형성한다. 사실상, 이러한 경우에 지지 와이어의 단면적은 감소되지 않지만, 지지 와이어(3)의 단면적이 갖는 굽힘 관성(bending inertia)은 감소된다. 이것은 지지 와이어(3)를 굽히기 위해 더 적은 힘으로 충분하다는 것을 의미하고, 이로 인하여 더 낮은 공진 주파수로 된다.
지지 와이어(3)의 협소부(8)는 대안으로서 한 쌍의 횡방향 연마부(16)로서 제공될 수 있다. 도 8에서, 연마부(16)의 상측 및 하측 절반부가, 한 쌍의 소우-컷(saw-cut)에 의해 협소부를 제공하는 추가의 변형 방법과 함께 도시되어 있다. 협소부(8)가 어떠한 방식으로든 제공되면, 지지 와이어와 필라멘트 조립체의 공진 주파수의 중단이라는 결과는 동일하다. 이것은 이어서 진동의 감소를 초래한다.
지지 와이어(3)의 협소부(8)는 전술한 임의의 방법으로 또는 유사한 방법으로 횡방향 단일 협소부 또는 대향쌍의 협소부의 형태로 제공될 수 있다.
지지 와이어와 필라멘트 조립체의 공진을 중단시키는 실질적인 효과는 종래 기술에 비해 명백하게 유리하고, 동시에 추가의 실질적인 기술적 그리고 경제적 투자를 필요로 하지 않는다.
본 발명은 도시 및 개시된 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 보호범위 내에서 다른 구성요소, 개선 및 변형이 있을 수 있다. 예를 들어, 제안된 구조는 자동차 램프 뿐 아니라, 필라멘트를 가진 임의의 다른 램프에도 매우 적합하다.
1 : 램프 2 : 스템
3 : 지지 와이어 4 : 필라멘트
5 : 접합 지점 6 : 제 2 섹션
7 : 엔빌로프 8 : 협소부
9 : 제 4 섹션 10 : 제 3 섹션
11 : 별개 부재 12 : 제 1 섹션
14 : 용접 지점 15 : 소우-컷

Claims (15)

  1. 전기 백열 램프(1)에 있어서,
    반투명의 엔빌로프(7) 내부에 배치된 적어도 하나의 백열 필라멘트(4)와,
    소정의 단면적을 갖고 스템(2)으로부터 돌출되어 있는 지지 와이어(3)를 포함하고,
    상기 백열 필라멘트(4)는 단부 부분을 구비하고, 각 단부 부분은 접합 지점(5)에서 대응하는 지지 와이어(3)에 고정되며,
    상기 지지 와이어(3) 중 적어도 하나는 진동을 감소시키기 위한 적어도 하나의 협소부(8)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 협소부(8)는 접합 지점(5)과 스템(2) 사이에 배치되는
    전기 백열 램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 협소부(8)의 단면적은 지지 와이어(3) 중 적어도 하나의 단면적의 60% 내지 40%인
    전기 백열 램프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 협소부(8)의 단면적은 지지 와이어(3) 중 적어도 하나의 단면적의 50%인
    전기 백열 램프.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 와이어(3) 중 적어도 하나의 단면적이 갖는 굽힘 관성(bending inertia)이 적어도 하나의 협소부(8)에서 감소되는
    전기 백열 램프.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 협소부(8)는 그 굽힘 관성을 감소시키기 위한 지지 와이어(3) 중 적어도 하나에서의 평탄화부인
    전기 백열 램프.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 협소부(8)는 지지 와이어(3) 중 적어도 하나의 횡방향 연마부인
    전기 백열 램프.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 협소부(8)는 지지 와이어(3) 중 적어도 하나의 횡방향 소우-컷(saw-cut)(15)인
    전기 백열 램프.
  8. 전기 백열 램프(10)에 있어서,
    반투명의 엔빌로프(7) 내부에 배치되는 적어도 하나의 백열 필라멘트(4)와,
    소정의 단면적을 갖고 스템(2)으로부터 돌출되어 있는 지지 와이어(3)를 포함하고,
    상기 필라멘트(4)는 단부 부분을 갖고, 각 단부 부분은 접합 지점(5)에서 대응하는 지지 와이어(3)에 고정되며,
    상기 지지 와이어(3)는 접합 지점(5)과 스템(2) 사이에서 연장되는 제 1 섹션을 구비하고, 상기 지지 와이어(3) 중 적어도 하나는 접합 지점(5)을 지나 돌기되어 있는 제 2 섹션(6)을 구비하며,
    상기 제 2 섹션(6)은 진동을 감소시키기 위한 적어도 하나의 협소부(8)를 포함하는
    전기 백열 램프.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 협소부(8)가 제 1 섹션에도 배치되는
    전기 백열 램프.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 지지 와이어(3) 중 적어도 하나의 단면적이 적어도 하나의 협소부(8)에서 감소되는
    전기 백열 램프.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 지지 와이어(3) 중 적어도 하나의 단면적이 갖는 굽힘 관성이 적어도 하나의 협소부(8)에서 감소되는
    전기 백열 램프.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 섹션(6)은 실질적으로 직선부 및 절곡 단부를 포함하는
    전기 백열 램프.
  13. 소정의 단면적을 갖는 지지 와이어(3)와 반투명의 엔빌로프(7) 내부의 적어도 하나의 백열 필라멘트(4)를 포함하는 전기 백열 램프(1)의 진동을 감소시키는 방법에 있어서,
    상기 필라멘트(4)는 단부 부분을 구비하고, 이 각 단부 부분은 대응하는 지지 와이어(3)에 고정되며,
    상기 방법은 상기 지지 와이어(3) 중 적어도 하나에 적어도 하나의 협소부(8)를 형성하는 단계를 포함하는
    전기 백열 램프의 진동 감소 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 협소부(8)는 지지 와이어(3) 중 적어도 하나의 횡방향 연마부(16) 또는 횡방향 소우-컷(15)에 의해 형성되는
    전기 백열 램프의 진동 감소 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 협소부(8)는 그 단면적이 갖는 굽힘 관성을 감소시키기 위해 지지 와이어(3) 중 적어도 하나를 평탄화함으로써 형성되는
    전기 백열 램프의 진동 감소 방법.
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