KR20200113999A

KR20200113999A - 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR20200113999A
Application number: KR1020190035024A
Authority: KR
Inventors: 김형석
Original assignee: 오영래
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-10-07
Also published as: WO2020197322A2; WO2020197322A3

Abstract

동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법이 개시된다. 본 발명은, 방전 가스로 충진되고, 방전 가스를 통해 플라즈마 방전이 일어나는 방전관의 측면을 형성하는 측면 패널에 형성된 삽입홀의 내측면을 메탈라이징 처리함으로써 금속층을 형성하고, 삽입홀에 브레이징 필러(Brazing Filler) 및 방전관의 내부에 설치되는 내부 도체(Inner Conductor)를 삽입하며, 삽입홀의 내측면에 형성된 금속층과 내부 도체의 측면을 브레이징 처리하고, 측면 패널을 방전관의 개방된 일측에 접합하고, 플라즈마 방전용 가스 주입구가 구비된 측면 패널을 방전관의 개방된 타측에 접합하는 과정을 통해 구현된다. 본 발명에 따르면, 내부 도체를 방전관의 일측면에 메탈라이징 처리 및 브레이징 처리를 통해 고정 설치할 수 있게 됨에 따라, 방전관의 대량 생산 과정에서의 생산 수율을 높일 수 있게 된다.

Description

동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법{Method for Manufacturing Coaxial cable type plasma lamp device}

본 발명은 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부 도체를 방전관의 일측면에 메탈라이징 처리 및 브레이징 처리를 통해 고정 설치할 수 있게 됨에 따라, 방전관의 대량 생산 과정에서의 생산 수율을 높일 수 있도록 하는 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

플라즈마(Plasma) 램프는 RF 증폭기로 전원을 공급하는 전원공급장치, 초기신호를 제공하는 RF oscillator, 전원공급장치로부터 인가받은 전력을 사용하여 RF oscillator로부터 인가받은 신호를 증폭하는 RF 증폭기, 증폭된 RF를 인가받아 방전관(Bulb)으로 강한 전기장을 인가시키기 위한 RF Cavity, RF 에너지 중에서 열적 손실로 인하여 발생되는 열을 방열시키기 위한 방열구조물, RF Cavity의 가장 강한 전계에 위치하고 있어 RF 에너지를 받아 내부의 불활성 가스와 할로겐 화합물로 인하여 플라즈마 광을 방출하는 방전관(Bulb)으로 구성된다.

상기 RF Cavity 구조물을 동축 케이블형 방전관으로 대신 사용하는 경우, RF 임피던스(Impedance)는 동축 내부 도체 직경과 동축 외부 도체 직경의 상대 비율값에 의존하므로 방전관이 수축 또는 팽창하더라도 RF 임피던스는 일정하게 된다.

한편, 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치에 있어서 유리 재질의 방전관의 측면에는 텅스텐 재질의 내부 도체가 삽입 설치되는데, 내부 도체를 방전관의 측면에 설치하기 위해 단부가 개방되어 있는 방전관의 측면에 내부 도체를 위치시킨 다음, 방전관의 측면을 가열하여 오므려지도록 함으로써 방전관의 측면에 내부 도체를 고정시키는 방식이 사용될 수 있다.

그러나 이와 같은 종래 기술에 따른 제조 방법은 제품의 생산 수율이 낮다는 기술적 한계가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 내부 도체를 방전관의 일측면에 메탈라이징 처리 및 브레이징 처리를 통해 고정 설치할 수 있게 됨에 따라, 방전관의 대량 생산 과정에서의 생산 수율을 높일 수 있도록 하는 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법은, (a) 방전 가스로 충진되고, 상기 방전 가스를 통해 플라즈마 방전이 일어나는 방전관의 측면을 형성하는 측면 패널에 형성된 삽입홀의 내측면을 메탈라이징 처리함으로써 금속층을 형성하는 단계; (b) 상기 삽입홀에 브레이징 필러(Brazing Filler) 및 상기 방전관의 내부에 설치되는 내부 도체(Inner Conductor)를 삽입하는 단계; (c) 상기 삽입홀의 내측면에 형성된 상기 금속층과 상기 내부 도체의 측면을 브레이징 처리하는 단계; 및 (d) 상기 측면 패널을 상기 방전관의 개방된 일측에 접합하고, 플라즈마 방전용 가스 주입구가 구비된 측면 패널을 상기 방전관의 개방된 타측에 접합하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, (e) 상기 방전관 내부가 진공 상태가 되도록, 상기 주입구를 통해 상기 방전관 내부의 공기를 배기시키는 단계를 더 포함한다.

또한, (f) 상기 주입구를 통해 상기 방전관 내부에 플라즈마 방전용 가스를 주입하는 단계를 더 포함한다.

또한, (g) 상기 주입구를 봉합 처리하는 단계를 더 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법은, (a) 방전 가스로 충진되고, 상기 방전 가스를 통해 플라즈마 방전이 일어나는 방전관의 측면에 형성된 삽입홀의 내측면을 메탈라이징 처리함으로써 금속층을 형성하는 단계; (b) 상기 삽입홀에 브레이징 필러(Brazing Filler) 및 상기 방전관의 내부에 설치되는 내부 도체(Inner Conductor)를 삽입하는 단계; 및 (c) 상기 삽입홀의 내측면에 형성된 상기 금속층과 상기 내부 도체의 측면을 브레이징 처리하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 (a) 단계 이전에, 상기 방전관의 측면에 상기 삽입홀을 형성하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 (a) 단계 이후, 상기 (b) 단계 이전에, 상기 금속층에 도금 처리를 하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 내부 도체를 방전관의 일측면에 메탈라이징 처리 및 브레이징 처리를 통해 고정 설치할 수 있게 됨에 따라, 방전관의 대량 생산 과정에서의 생산 수율을 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치를 구성하는 방전관에 내부 도체를 설치하는 과정을 설명하는 절차 흐름도,
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치를 구성하는 방전관에서의 내부 도체의 설치 구조를 나타내는 도면,
도 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치를 구성하는 방전관에서의 내부 도체의 설치 구조를 나타내는 도면,
도 3은 도 2a에서의 A영역의 확대도,
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 구조를 나타내는 사시도,
도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 구조를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법을 설명하는 절차 흐름도, 및
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 과정을 나타낸 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치를 구성하는 방전관에 내부 도체를 설치하는 과정을 설명하는 절차 흐름도이다.

이하에서는 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치를 구성하는 방전관에 내부 도체를 설치하는 과정을 설명하기로 한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치를 구성하는 방전관(Bulb)(100)은 불활성 가스를 포함하는 방전 가스 및 금속 화합물로 충진되고, 외측으로부터 동축 케이블을 통하여 방전관(100) 내에 전자기파가 인입되는 경우에 방전 가스를 통해 플라즈마 방전이 일어난다.

본 발명을 실시함에 있어서, 방전가스는 Ar 등의 불활성 가스, 금속 화합물 및 황(Sulfur) 등을 포함하는 기체 혹은 고체 파우더를 포함할 수 있을 것이다.

즉, 방전관(100)의 내부는 방전 가스로 충진되고, 인입된 전자기파에 의해 방전 가스로의 에너지 전달을 통하여 플라즈마 방전이 일어나며, 방전관(100)의 일측면(110)에는 내부 도체(Inner Conductor)(120)가 방전관(100)의 내부로 삽입 설치될 수 있도록 삽입홀(115)이 형성되어 있다.

먼저, 제조자는 아직 내부 도체(120)가 설치되어 있지 않은 방전관(100)의 일측면(110)에 내부 도체(120)를 삽입 설치하기 위한 홀인 삽입홀(115)을 형성한다.

그 다음, 제조자는 방전관(100)의 일측면(110)에 형성된 삽입홀(115)의 내측면에 메탈라이징 처리를 함으로써, 금속층인 메탈라이징 처리부(210)가 삽입홀(115)의 상부에 형성되도록 한다(S110).

구체적으로, 전술한 S110 단계를 실시함에 있어서, 제조자는 삽입홀(115)의 내측면인 세라믹 또는 유리 표면에 티타늄 기반의 금속 페이스트를 도포하고, 고온 진공하에서 메탈라이징 처리하여 티타늄이 삽입홀(115)의 내측면인 세라믹 또는 유리 표면과 반응함으로써 삽입홀(115)의 내측면 표면에 금속층인 메탈라이징 처리부(210)가 형성되도록 함이 바람직할 것이다.

그 다음, 제조자는 내측면 표면에 메탈라이징 처리부(210)가 형성된 삽입홀(115)에 브레이징 필러(Brazing Filler)를 삽입한 다음, 텅스텐 재질의 내부 도체(120)를 삽입하여 고정시킨다(S130).

이와 같이 내부 도체(120)가 삽입홀(115)에 삽입된 상태에서 제조자는 메탈라이징 처리부(210)와, 메탈라이징 처리부(210)를 마주보고 있는 내부 도체(120)의 외측면을 브레이징 처리함으로써, 메탈라이징 처리부(210)의 상부에 도 3에서와 같이 브레이징 처리부(230)를 형성하게 된다(S150).

구체적으로, 제조자는 메탈라이징 처리부(210)인 금속층의 용융점과 내부 도체(120)의 용융점 이하의 온도로 접합부를 가열함으로써 메탈라이징 처리부(210)와 내부 도체(120)는 녹이지 않고 그 사이의 용가재만 녹여 메탈라이징 처리부(210)와 내부 도체(120)를 접합시키도록 함이 바람직할 것이다.

한편, 본 발명을 실시함에 있어서는, 전술한 S110 단계 이후, 전술한 S130 단계 이전에 제조자는 전술한 S110 단계에서의 메탈라이징 처리부(210)에 도금 처리를 할 수도 있을 것이며, 이를 통해 전술한 S150 단계에서의 브레이징 처리에 따른 내부 도체(120)의 외측면과의 접합 강도를 증대시킬 수 있을 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 내부 도체(120)를 방전관(100)의 일측면(110)에 메탈라이징 처리 및 브레이징 처리를 통해 고정 설치할 수 있게 됨에 따라, 도 2a에서와 같은 구조의 방전관(100)의 대량 생산 과정에서의 생산 수율을 높일 수 있게 된다.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치를 구성하는 방전관에서의 내부 도체의 설치 구조를 나타내는 도면이며, 도 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치를 구성하는 방전관에서의 내부 도체의 설치 구조를 나타내는 도면이다.

도 2b에서와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치를 구성하는 방전관(100)에는, 내부 도체(120)의 삽입을 유도하는 삽입 유도관(170)이 방전관(100)의 외부 방향으로 형성됨으로 인해, 내부 도체(120)의 설치 구조의 구조적 안정성을 확보할 수 있게 된다.

도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 구조를 나타내는 사시도이다. 도 4b를 참조하면, 방전관(100)의 일측면(110)의 외부에는 내부 도체(Inner Conductor)(120)가 방전관(100)의 내부로 삽입될 수 있도록 내부 도체(120)의 삽입을 유도하는 삽입 유도관(170)이 방전관(100)의 외부 방향으로 형성되어 있다.

보호막(130)은 플라즈마 방전의 발생에 따른 이온 충격으로부터 내부 도체(120)를 보호하기 위해 내부 도체(120)를 감싸도록 설치되며, 도 4b에서와 같이 삽입 유도관(170)과 방전관(100)의 연결 단부에는 삽입 유도관(170)의 형성 방향과 반대 방향인 방전관(100)의 내부 방향으로 보호막(130)이 형성되어 있다.

도 4b에서와 같이 보호막(130)은 내부 도체(120)를 감싸는 관형 구조체로서, 보호막(130)의 일단은 삽입 유도관(170)과 방전관(100)의 연결 단부에서 삽입 유도관(170)과 연결 또는 분리되어 있으며, 본 발명은 실시함에 있어서는, 삽입 유도관(170)의 개방 단부를 통해 삽입된 내부 도체(120)가 보호막(130)의 내부로 연속적으로 삽입되어 보호막(130)에 의해 감싸진 상태로 설치될 수 있도록, 보호막(130)의 내측면은 삽입 유도관(170)의 내측면과 삽입 유도관(170)과 방전관(100)의 연결 단부에서 연속적으로 형성되도록 함이 바람직할 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 보호막(130)을 내부 도체(120)를 감싸는 관형 구조체의 형태로 구현함으로써 종래에 이루어지던 내부 도체(120)의 외부면에서의 유리막 코팅 처리는 필요하지 않게 된다.

도 4에서와 같이, 보호막(130)의 일단은 삽입 유도관(170)을 통해 개방된 상태로 방전관(100)의 일측면(110)을 통해 외부로 노출됨으로써, 보호막(130)의 개방 단부를 통해 내부 도체(120)가 보호막(130)의 내부로 삽입 설치 가능하게 되며, 보호막(130)의 타단은 막혀있는 상태로 방전관(100)의 내부에서 방전관(100)의 타측면(140)과 소정의 이격 거리를 두고 설치된다.

한편, 본 발명을 실시함에 있어서, 보호막(130)의 단부와 방전관(100)의 내측면과의 이격 거리는 방전관(100)의 내부 도체(120)의 설치 방향으로의 총 길이의 30% 내지 70% 정도가 되도록 함이 바람직할 것이다.

도 4에서와 같이 내부 도체(120)는 방전관(100)의 일측면(110)을 관통하여 방전관(100)의 내부에 설치됨으로써, 내부 도체(120)의 일단은 방전관(100)의 외부로 노출되는 한편, 내부 도체(120)의 타단 또한 방전관(100)의 내부에서 방전관(100)의 타측면(140)과 소정의 이격 거리를 두고 설치되게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 내부 도체(120)의 타단이 방전관(100)의 내부에서 방전관(100)의 타측면(140)과 소정의 이격 거리를 두고 설치되도록 함으로써, 내부 도체(120)가 방전관(100)의 양측면(110,140)을 관통하도록 설치하는 경우에 비해 내부 도체(120)를 감싸는 보호막(130)의 효율적 설치 구조를 확보할 수 있게 된다.

구체적으로 도 4에서와 같이, 본 발명에 의하면 보호막(130)은 일단만 개방되고 타단은 폐쇄된 구조를 구비함으로써 양단이 개방되도록 제작해야 하는 보호막에 비해 제작 효율성 및 구조적 안정성을 확보할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법을 설명하는 절차 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 과정을 나타낸 도면이다.

이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 제조자는 방전관(100)의 일측면(110)을 구성하는 유리 재질의 원형 측면 패널에 내부 도체(120)를 삽입 설치하기 위한 홀인 삽입홀(115)을 형성한다.

그 다음, 제조자는 방전관(100)의 일측면(110)을 구성하는 원형 측면 패널에 형성된 삽입홀(115)의 내측면에 메탈라이징 처리를 함으로써, 금속층인 메탈라이징 처리부(210)가 삽입홀(115)의 상부에 도 3에서와 같이 형성되도록 한다(S510).

구체적으로, 전술한 S510 단계를 실시함에 있어서, 제조자는 삽입홀(115)의 내측면인 세라믹 또는 유리 표면에 티타늄 기반의 금속 페이스트를 도포하고, 고온 진공하에서 메탈라이징 처리하여 티타늄이 삽입홀(115)의 내측면인 세라믹 또는 유리 표면과 반응함으로써 삽입홀(115)의 내측면 표면에 금속층인 메탈라이징 처리부(210)가 형성되도록 함이 바람직할 것이다.

그 다음, 제조자는 내측면 표면에 메탈라이징 처리부(210)가 형성된 삽입홀(115)에 브레이징 필러(Brazing Filler)를 삽입한 다음, 텅스텐 재질의 내부 도체(120)를 삽입하여 고정시킨다(S520).

이와 같이 내부 도체(120)가 삽입홀(115)에 삽입된 상태에서 제조자는 메탈라이징 처리부(210)와, 메탈라이징 처리부(210)를 마주보고 있는 내부 도체(120)의 외측면을 브레이징 처리함으로써, 메탈라이징 처리부(210)의 상부에 도 3에서와 같이 브레이징 처리부(230)를 형성하게 된다(S530).

한편, 본 발명을 실시함에 있어서는, 전술한 S510 단계 이후, 전술한 S520 단계 이전에 제조자는 전술한 S510 단계에서의 메탈라이징 처리부(210)에 도금 처리를 할 수도 있을 것이며, 이를 통해 전술한 S530 단계에서의 브레이징 처리에 따른 내부 도체(120)의 외측면과의 접합 강도를 증대시킬 수 있을 것이다.

그 다음 제조자는 도 6의 (a)에서와 같이, 내부 도체(120)가 결합되어 있는 원형 측면 패널을 원통형 방전관(100)의 개방된 일측에 유리 접합 방식으로 접합함으로써 원통형 방전관(100)의 일측면(110)을 형성하고, 플라즈마 방전용 가스 주입구(145)가 중앙에 형성되어 있는 유리 재질의 원형 측면 패널을 원통형 방전관(100)의 개방된 타측에에 유리 접합 방식으로 접합함으로써 원통형 방전관(100)의 타측면(140)을 형성한다(S540).

그 다음 제조자는 도 6의 (b)에서와 같이, 주입구(145)를 통해 방전관(100) 내부의 공기를 배기시킴으로써 방전관(100) 내부를 진공 상태로 만든 후에(S550), 주입구(145)를 통해 플라즈마 방전용 가스 및 화합물을 주입한다(S560).

이후 제조자는 도 6의 (c)에서와 같이, 원통형 방전관(100)의 타측면(140)에 구비되어 있는 주입구(145)를 실링처리를 통해 제거 및 봉합하게 된다(S570).

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100: 방전관, 110: 방전관의 일측면,
115: 삽입홀, 120: 내부 도체,
130: 보호막, 140: 방전관의 타측면,
145: 주입구, 170: 삽입 유도구,
210: 메탈라이징 처리부, 230: 브레이징 처리부.

Claims

(a) 방전 가스로 충진되고, 상기 방전 가스를 통해 플라즈마 방전이 일어나는 방전관의 측면을 형성하는 측면 패널에 형성된 삽입홀의 내측면을 메탈라이징 처리함으로써 금속층을 형성하는 단계;
(b) 상기 삽입홀에 브레이징 필러(Brazing Filler) 및 상기 방전관의 내부에 설치되는 내부 도체(Inner Conductor)를 삽입하는 단계;
(c) 상기 삽입홀의 내측면에 형성된 상기 금속층과 상기 내부 도체의 측면을 브레이징 처리하는 단계; 및
(d) 상기 측면 패널을 상기 방전관의 개방된 일측에 접합하고, 플라즈마 방전용 가스 주입구가 구비된 측면 패널을 상기 방전관의 개방된 타측에 접합하는 단계
를 포함하는 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법.
제1항에 있어서,
(e) 상기 방전관 내부가 진공 상태가 되도록, 상기 주입구를 통해 상기 방전관 내부의 공기를 배기시키는 단계를 더 포함하는 동축 케이블형 플라즈마 램프 장치의 제조 방법.