KR830001483B1 - 저압수은 방전램프의 제조방법 - Google Patents

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Description

저압수은 방전램프의 제조방법

제1도는 본원 발명의 제조공정을 설명하기 위한 형광램프 제조장치의 일실시에를 나타낸 평면도.

제2도는 제1도의 X₁-Y₁단면도.

제3도는 제1도의 X₂-Y₂단면도.

제4도는 제1도의 X₃-Y₃단면도.

제5도는 제1도의 X₄-Y₄단면도.

제6도는 제1도의 X₅-Y₅단면도.

제7도는 X₆-Y₆단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 전극 (2) : 배기세관

(3) : 밸브 (4) : 터언테이블

(5) : 배기헤드 (13) : 수은칭량 피복장치

(15) : 수은칭량기 (16) : 수은립피복기

(31) : 배기장치 (32) : 전극처리장치

(34) : 불황성가스봉입장치 (35) : 봉입가스봉입장치

(A) : 밸브부착공정 (B) : 수은공급공정

(C) : 배기공정 (D) : 밸브가열공정

(E₁) : 전극처리공정(밸브가열공정후단부 이후)

(F) : 플래쉬배기공정 (G) : 수은 및 봉입가스봉압공정

(H) : 배기세관지절공정

본원 발명은 예를들면 형광램프등의 저압수은 방전램프의 제조방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 형광램프와 같은 저압방전램프내에 봉입(封入)되는 수은은 그 램프의 동작중에 여기(勵起)되며, 램프관벽에 도포된 형광체를 여기하여 발광시키는 것이며, 또 그 봉입량의 많고 적음은 발광효율 뿐만 아니라 수명을 짧게하거나 상품적으로 외관을 현저하게 손상시킬 경우가 있다는 일로 해서 램프에는 수은은 필요불가결한 것인 동시에, 그 램프내에는 소정량의 수은을 확인하게 봉입함 필요가 있다.

한편, 수은은 공해성을 함유한 물질이기 때문에, 램프의 제조공정중이나 램프가 페기 처분될 때, 그 수은이 비산(飛散)하여 주위의 환경을 오염시키는 일은 극력 억제하지 않으면 안된다. 따라서, 특히 램프제조시에 당면해서는 램프의 특성에 필요한 최소한의 양의 수은을 칭량(稱量)하는 동시에, 이 칭량된 수은의 전량을 확실히 램프내에 봉입하는 것이 요망되고 있다.

근래, 이들 요구에 대처해서 여러가지 방법이 실용화되기 시작하고 있다. 그 하나로서 수은화합물이나 수은합금과 게터(getter : 금속막)제와의 혼합분말을 금속판 위에 압착하고, 이 압착한 면적에서 수은량을 규내한 것, 또는 칭량한 수은을 소형의 유리제캡슬제에 봉일한 것 등으로 이루어진 수은공급구체(構體)를 램프내의 적극부에 부착하고, 램프의 배기처리공정이 종료된 후, 이들 수은 공급구체를 가열 등에 의해 파괴되고, 벨프내에 램프의 방전에 필요한 수은으로서 끄집어내는 방법이 있다. 그런데 이런 방법은 전극게 새롭게 수은공급구체를 마련하지 않으면 안되며 재료비가 비싸지는데다 전극부의 구조를 복잡하게 한다든지, 배기처리 공정종료후에 가열공정을 필요로 하미로, 이런 점은 램프의 제조효율을 높이려고 할때에 생산상의 애로(隘路) 로 되어 있었다.

본원 발명은 상기한 사정을 감안해서 이루어진 것으로서, 재료비를 높이지 않고 더구나 생산성을 저해함이 없이, 램프내에 필요 최소한의 수은을 확실하게 봉입할 수 있는 저압방전램프의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

다음에 본원 발명의 상세한 점을 도시한 일실시예에 의거하여 설명한다. 제1도는 본원 발명의 제조방법을 실시한 장치를 평면도로 나타낸 것으로서, 제2도∼제7도는 그 장치에 있어서의 본원 발명의 제조방법을 공정순으로 X_1-Y₁내지 X_6-Y₆의 단면도로 나타낸다.

먼저 제1도 내지 제3도에 나타낸 바와 같이, 밸브부착공정(A)에 있어서 양단에 열전사 방사물질(일반적으로 알칼리 토류금속 복합탄산염으로 이루어진다. 이하 간단히 전극물질이라 칭함)을 피복한 전극(1)을 가지며, 또한 일단에 배기세관(排氣細管)(2)을 갖는 밸브(3)는 간혈회전운동하는 터언테이블(4)의 주연(周緣)에 등배(配等)로 복수개 설치된 배기헤드(5)에 상기 배기세관(2)을 통해서 장착된후, 상기 터언테이블(4)의 회전에 따라서 수은공급공정(B)으로 수송된다.

제3도에 있어서 상기 밸브(3)를 장착한 배기헤드(5)는 하부에 밸브(3)의 배기세관(2)을 장착한 세관장착부(6)와, 이 세관장착부(6) 및 내부의 배기를 하는 배기장치(31) (제4도에 도시)에 연통하는 진공흡인용배관(7)을 설치하는 동시에 내부에는 후술하는 칭량된 수은(14a)을 수용하는 수은 모으는 통(8)과, 그 수은(14a)을 상기 배기세관(2)을 통해서 상기밸브(3)내로 낙하시키도록 형성된 낙하구멍(9)과, 이 낙하구멍(9)을 개폐하는 이동자재인 강자성체로 된 금속구(金屬球)(10)를 흡인하는 전자석(37)(제6도에 도시)과, 상기 수은 모으기 통(8)내를 상기 진공용 흡인용 배관(7)에 연통시키는 연통공(11)과, 상부하는 개폐자재로 설치되며 내부를 기밀(氣密)하게 유지하는 뚜껑체(蓋體)(12)와, 이 뚜껑체(12)에 개폐운동을 주는 뚜껑체 구동장치(도시치 않음)로 이루어진다. 그리고 에 배기헤드(5)는 수은공급공정(B)에 도달하면, 상기뚜껑체(12)는 구동장치에 의해서 열린다. 의런 연후에 배기헤드(5)에 대설(對設)된 단일의 수은칭량 피복장치(13)에 의해서, 상기밸브(3)내에 봉입되는 필용 최소한의 수은(14a)이 칭량되며, 또한 화학적으로 안정된 분말로 피복되어서 상기 수은 모으기통(8)내에 투하된다. 즉 수은 칭량 피복장치(13)는 수은칭량기(15)와 수은입자피복기(16)로 이루어지며, 전자인 수은 칭량기(15)는 수은(14)을 수납하는 수은모으기 용기(17), 그 수은을 안내하는 수은 안내공(18) 및 이 수은안내공(18)과 연통하는 수은적하공(19)을 갖는 수은칭량기 본체(20)와, 이 본체(20)내에 회전자재로 설치되며, 상기 수은안내공(18)과 상기 수은적하공(16)과의 연통을 저해하는 동부(胴部)(21) 및 이 동부(21)에 상기 수은안내공(18)과 상기 수은적하공(19)에 선택적으로 대항하는 요부(凹部)(22)를 형성해서 이루어지는 로우터(rotor)(23)과, 에로우터(23)에 회전운동을 주는 로우터 구동장치(24)를 구비하여 이루어지며, 후자인 수은입자 피복기(16)는, 예를 들어 산회지르코늄이나 산화알루미늄 등이 화학적으로 안정된 산화금속 분말의 층(25)을 형성한 내면 경사면부(26)를 가지며, 또한 중심부에 수은입자도입공(27)을 천설한 회전자재인 누두상체(漏斗狀體)(28)와, 이 누두상체(28)의 내면 경사면부(26)를 상기 수은적하공(19)의 하단에, 또한 수은도입공(27)의 하단을 상기 배기헤드(5)의 윗쪽에 제각기 근접 대항하도록 유지하는 유지체(29)와 상기 누두상체(28)에 회전운동을 주는 누두상체 구동장치(30)로 구성되어 있다. 상기 로우터(23)를 그 요부(22)가 상기 수은안내공(18)을 가로질러 수은적하공(19)에 대향하도록 회전시키면, 요부(22)에 고인 수은입자(14)는 그 요부(22)로부터 튀어나와서 수은적하공(19)을 거쳐서, 회전하는 누두상체(28)의 산화금속분말층(25) 위에 낙하되며, 다시 경사진 이 층(25)위를 굴러 떨어지면서 산화금속분말로 충분히 피복된 후, 수은도입공(27)에서 배기헤드(5)의 수은 모으기통(8)내에 도입한다. 이 수은입자(14a)의 공급을 받은 배기헤드는 뚜껑체(12)를 뚜껑체 구동장치에 의해서 닫는다. 이와 같이 밸브(3)를 장착한 배기헤드(5)가, 이 배기헤드(5)내에 일정량으로 칭량되며, 또한 화학적을 알정된 분말로 피복된 수은입자(14a)를 수용하는 수은공급공정(B)을 거치면, 제4도에 나타낸 것처럼 수은입작(14a)가 포장(包藏)하는 가스나 밸브(3)내의 불순가스를 배기장치(31)에 의해 계속해서 배출을 계속하는 배기공정(C)이 개시되며, 또한 밸브내에 도포된 형광물질의 가열 탈가스를 행하는 밸브가열공정(D) 및 전극물질의 최초의 분해처리를 행하는 전극처리공정(E₁)으로 이송된다. 그리고 이 전극처리공정(E₁), 즉 밸브(3)내의 불순가스압력이 4Torr이하로 감압되며, 또한 밸브온도가 300℃이하인 곳에서 정전류회로(33)로 구성되는 전극처리장치(32)에 의해서 최초의 전극물질의 분해처리를 행한다. 여기서 밸브(3)내의 불순압력을 4Torr이하로 하고, 다시 밸브온도를 300℃이하로 한 이유는, 이 범위를 넘으며, 밸브(3)내에 잔존한 공기나 형광물질에서 방출되는 가스 중의 물, 탄산가스, 산소, 일산화 탄소 등의 산화성 가스에 의해서, 전극(1)의 도시생략의 필라멘트 코일을 형성한 텅스텐선의 그 자신의 산화나, 또는 텅스텐선과 전극물질과의 계면에 생성(生成)되는 중간층 화합문의 양이 지나치게 많이 생성되며, 램프의 수명이나 흑화(黑化) 성능이 손상되기 때문이다. 이어서 밸브(3)는 가열로 (40)중에서 400℃∼450℃로 가열되며 형광물질의 가열 탈가스가 이루어지고, 더구나 밸브(3)의 냉각과 함께 밸브(3)내에 불순가스를 보다 저하시키는 밸브 가열공정(D)의 후단부 이후(D₂)에 설치된 전극처리공정(E₂)으로 옮아가며, 상기 전극처리장치(32)와 같이 형성된 장치(32')에 의해서 2회째의 전극물질의 분해처리가 행하여지고, 활성이 높은 전극물질이 형성된다. 그리고 제5도 나타낸 것처럼 2회째의 전극처리공정(E₂)의 알맞는 위치에서 플래쉬 배기공정(F)을 거쳐서 불순가스의 배출이 촉진된다. 즉, 2회째의 분해처리에 의해서 약간 방출되는 가스의 대충 피이크시에, 불황성가스 봉입장치(34)에 의해 아르곤가스 등의 불황성가스 수(數)를 Torr밸브(3)내에 주입하고, 다음에 불순가스와 그 불활성가스의 혼합가스를 진공펌프(도시치 않음)의 실효배기 속도가 큰 영역에서 배출시키는 것이다. 이와 같이 전극물질에서 방출되는 분해가스의 태반을 배기공정(C)의 전반에 방출시켜, 그 후반에는 전극물질이 재흡착한 가스와 분해가스의 나머지분을 방출시키도록 하면, 2회째의 전극처리시에는 밸브(3)내의 불순가스압을 낮게 억제할 수가 있는데 플래쉬 배기를 행함 때 불황성가스의 주입압(注入壓)및 주입회수를 줄일 수 있다. 다음에 밸브(3)는 배기 장치(31)와의 연통이 단절된 위치에 배기된 봉입가스 봉입장치(35)와 접속하는 위치, 즉 수은 및 봉입가스 봉입공정(G)으로 옮겨진다(제6도). 이공정(G)에 있어서의 봉입가스 봉입장치(35)는 상기 밸브(3)내에 봉입되는 아르곤가스 등의 봉입가스를 봉입 후 소정의 봉입입력으로 되도록 일정량의 봉입가스를 모아 넣어두는 용기(36)와, 이 용기를 개폐하고, 또한 상기 배기헤드(5)내의 금속구(10)를 흡인하는 전자석(37)의 작동으로 연동하는 전자변(電磁辯) (38)으로 이루어진다. 상기 배기헤드(5)내의 수은 모으기통(8)에 고인 수은입(14a)은 낙하공(9)을 막아놓고 있던 금속구(10)가 전자석(37)의 작동에 의해 윗쪽으로 흡인되면, 그 낙하공(落不孔)(9) 및 이 낙하공(9)에 연통하는 배세관(2)에 낙하한다. 이와 동시에 상기한 봉입가스 봉입장치(35)에서 소정량의 아르곤가스가 배기헤드(5)를 통해서 유입해오며, 수은입(14a)의 낙하를 부세하면서 그 수은입(14a)과 함께 밸브(5)내에 봉입된다. 그후 즉시 배기세관(2)을 버어너(39)에 의해 봉지(封止)절단 공정(H)을 거쳐서 배기작업을 종료한다(제7도).

상술한 바와 같은 공정으로 구성되는 본원 발명의 제조방방에 있어서는 수은칭량기(15)에 의해서 칭량된 형광램프(41)내에 봉입되어야 함 양의 수은입(14a)은 화학적으로 안정된 분말로 피복되는 것에 의해서 다른 물체에 보착하려고 하는, 이른바 부착젖기 현상이 완화되며, 더구나 밸브(3)내로 낙하시에 아르곤가스의 봉입의 동시에 행하여짐으로 낙하에너지가 부세되기 때문에, 배기헤드(5)의 내부나 배기세관 (2)으로의 부착이 방지된다. 또 밸브 가열공정(D)의 전단부(D₁)와 후단부 이후(D₂)로 나누어서 행하는 전극물질의 분해처리 공정(E₁)(E₂)는, 전단부(D₁)에 있어서의 분해처리시에 그 태반의 분해가스가 방출되며, 후단부 이후(D₂)에 행하여지는 전극처리시의 방출량을 대폭적으로 감소시켜 이 후단부 이후(D₂)에 행하여지는 불황성가스에 의한 플래쉬 배기의 효과를 보다 효율적으로 발휘함 수 있다. 따라서 형광램프(41)내에, 칭량된 수은입(14a)의 전량을 보다 단시간에 형광램프(41)의 방전에 필요한 수은으로서 끄집어 낼 수 있다.

본원 발명자들은 본원 발명의 방법을 사용해서, 한쪽에 배기세관을 갖는 40와트형의 형광램프를 플래쉬 배기시에 아르곤가스를 밸브내 압력으로서 6Torr주입 배기하고, 이것을 두번 반복해서 행하여 양산적으로 제조했을때, 램프내에 봉입된 수은량은 칭량된 수은이 대충 100% 투입되어 있으며, 배기작업의 소요시간은 플래쉬 배기를 하지 않았든 예와 비교해서 약 30% 단축되었다는 것을 확인했다.

그리고 본원 발명은 형광램프에 한정되지 않으며 다른 방전램프, 예를들어 살균램프 등에 적용될 수 있음은 물론이다.

또한 상기 실시예에서는 배기장치로서 수직형에 대해 설명했으나, 물론 수평형이더라도 좋은 것이다.

본원 발명은 이상에 설명한 바와 같이 밸브내의 불순배기가스압력도 배기공정의 전방(밸브 가공정의 전단부의 전극물질의 분해처리에 의한 분해가스의 태반을 방출시켜서, 그 후반 (밸브 가열공정의 후단부 이후)에서는 전극물질 분해가스 등에 의한 불순가스의 방출을 억제하고, 압력을 너문 높이지 않도록 하여 플래쉬 배기를 하는 동시에 밸브내에 봉입되어야 할 양의 수은을 화학적으로 안정된 분말로 피복하고, 이를 봉입 아르곤가스와 동시에 봉입시키도록 한 것으로서 밸브내에 새로이 부재를 설치하거나 그부재를 가공처리할 장치도 필요로 하지 않으며, 따라서 램프재료비를 높이는 일없이 또한 생산성을 저해하는 일 없이 램프내에 필요한 최소한의 양의 수은을 확실히 봉입할 수 있으며, 그 공업적 가치는 매우 크다.

Claims (1)

1. 터언테이블(4)의 주연(周緣)에 설치되며, 또한 배기장치(31)에 연통하는 배기헤드(5)에 배기세관(排氣細管)(2) 통해서 밸브(3)를 부착하는 공정과, 소정의 위치에 설치된 단일의 수은칭량기(15)에 의해서 칭량(稱量)된 수은을 화학적으로 안정된 분말로 피복한 다음, 당시 배기헤드(5)내로 투입하는 공정과, 이 양공정을 거친 배기헤드(5)및 밸브(3)내의 배기를 개시하는 동시에, 이 밸브(3)내에 도포된 형광물질의 가열탈가스를 하는 공정과, 상기 밸브(3)내의 배기를 하면서 이 가열탈가스 공정을 전단부와 후단부 이후로 나누어서 상기 밸브(3)내에 설치된 전극의 전극처리를 하는 공정과, 이들 공정이 종료된 뒤 상기 배기헤드(5)내에 투입된 수은을 상기 밸브(3)내에 적하하는 동시에, 이 밸브(3)내에 봉입하는 봉입가스의 봉입을하고, 그 직후에 상기 배기세관(3)을 봉지(封止) 절단하는 공정을 갖는 것을 특징을 하는 저압수은 방전램프의 제조방법.

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