KR920001845B1 - 열음극형 방전 등 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열음극형 방전 등 장치

제1도는 본 발명의 일실시예로서 방전 등 장치의 주요부분의 단면도.

제2도는 제1도에서 음전극 부재의 변형예의 단면도.

제3도는 본 발명의 음전극용 실험장치의 개략 설명도.

제4도는 음전극의 실험데이터를 설명하는 그래프.

제5도는 본 발명의 다른 실시예로서 방전 등 장치의 주요부분의 단면도.

제6a도는 제5도에 있는 음전극 부재의 측면도.

제6b도는 제5도에 있는 음전극 부재의 변형예의 단면도.

제7도는 본 발명의 다른 실시예로서 방전 등 장치의 주요부분의 단면도.

제8도는 제7도에 있는 음전극의 정면도.

제9도는 제7도에 있는 음전극 부재의 변형예의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 21, 41 : 관 1a : 단부

2, 22, 42 : 음전극 부재 2' : 표본전극

2c, 2d, 12c, 12d, 22c, 22d, 32c, 32d, 42c, 42d : 도선연결부

3a, 3b, 23a, 23b, 43a, 43b : 도선 4, 34 : 전도성 막

5 : 용기 6 : 은점토

23c, 23d : 상단부

본 발명은 방전 등 장치에 관한 것으로 특히 열 음극형 방전 등 장치에 관한 것이다.

형광등은 열 음극형 방전 등 장치로서 잘 알려져 있다. 형광등의 음극은 주성분으로써, 바륨, 스트론튬 및 칼슘의 산화물로 이루어진 전자방출 재료가 코일형태로 있는 텅스텐 필름의 표면에 도포되어 구성된다.

그러나 전자방출 재료는 전극 온도에 대응하는 열 분해를 겪게 되며, 전자방출 성질을 가진 활성물질 예를들면 바륨원자가 만들어진다. 활성 물질은 표면확산 때문에 전극의 상단으로 이동되므로 전극의 상단에서 일함수가 낮아진다. 전극의 온도가 높을때 열분해가 빨리되고 활성물질의 공급이 크게 되므로, 전극으로부터 활성물질의 증발이 증대되며 증발된 물질이 등의 관벽으로 점착되고 관벽이 검게된다. 따라서 등의 광속이 저하되며 수명이 감속된다.

앞서 기술된 종래 기술은 등이 검게되거나 광속의 저하 및 관 수명의 감소, 음극표면에 전자 방출재료의 활성화의 문제가 있다.

상기 문제들을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 광속이 저하되지 않고 등(빛방출관)의 관벽이 검게되지 않으면 관의 수명이 연장되는 열음극형 방전등 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 열음극형 방전 등 장치는 방전 등 관과, 반도체 자기로 만들어지고 관내에 배치되며 길이 방향의 원주표면에 방전표면을 갖는 거의 원통형의 음전극 부재와, 음전극 부재의 양단에 접속되고 방전 등 관의 단부를 관통하는 두개의 도선으로 구성된다.

그와 같은 방전 등 장치에서 음전극에 전자 방출재료가 사용되지 않고 반도체 자기가 사용되기 때문에 가열로 인한 전자방출재료의 활성이 발생되지 않고 빛 방출관이 검게되지 않으며 관의 수명이 연장된다.

본 발명의 제1실시예를 지금부터 상세하게 기술한다.

제1도에 나타낸 열음극형 방전 등 장치는 방전등 관(1)과, 반도체 자기를 사용하고 관(1)내에 배치되는 음전극 부재(2)와, 관(1)의 한 단부(1a)에 가까이 있고 관(1)내에서 음전극 부재(2)를 지지하는 한쌍의 도선(3a,3b)로 구성된다.

음전극 부재(2)는 반도체 자기로 만들어지며, 길이 방향의 원주면에 배치된 선형 방전표면(2a), 원통형기부(2b), 기부(2b)의 양단에 각각 형성된 도선 연결부(2c,2d)로 이루어진다.

도선(3a,3b)은 관(1)의 단부(1a)를 관통하고 규정된 공간에 배열되며, 관통부는 단부(1a)에 의해 밀봉된다. 관(1)의 내부로 신장되는 상단부(3c,3d)는 도선 연결부(2c,2d)에 감겨서 음전극 부재(2)가 단부(1a)에 병렬로 배열되어 관(1)의 내부에 지지되며, 후단부(3e,3f)는 관(1)으로부터 외부로 돌출된다.

전원은 후단부(3e,3f)에 연결되어 음전극 부재(2)를 여기시킨다. 제2도에 나타낸 것과 같이 전도성 막(film)(4)은 도선연결부(12c,12d)를 형성하기 위해 증발, 스퍼터링등에 의해 기부(2b)의 양단에 피복될 수 있다.

이 경우에 도선(3a,3b) 및 기부(2b)사이의 접촉저항은 전도성막(4)의 존재때문에 감소될 수 있다.

음전극(2)용 원료로서 반도체 자기를 지금부터 상세하게 설명한다.

예를들면 원자가 보상형 반도체 자기는 반도체 자기로 언급될 것이다. 원자가 보상형 반도체 자기의 대표적인 예는 바륨 티탄산염이다.

잘 알려진 바와 같이 원자가 보상은 금속산화물의 구성 금속이온에 ±1값의 원자가를 가진 금속이온이 불순물로 첨가되고, 불순물의 도입에 의해 발생되는 전하량의 증가 또는 감소가 구성 금속이온의 원자가 수에 의해 보상되는 것이다.

원자가 보상반도체 형성제는 Y,Dy,Hf,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Ho,Er,Tb,Sb,Nb,W,Yb,S

c,Ya등으로 예시될 수 있다. 이들은 첨가에 함께 사용될 수 있다. 첨가재의 첨가량은 0.01-0.8몰가 적당하며, 특히 0.1-0.5몰%가 적당하다.

한편 이 실시예에서 반도체 자기로 만드는 음전극을 구성하는 원료는 티탄산염이 적당하다. 더우기 앞서 기술된 바륨 티탄산염이외에 스트론튬 티탄산염, 칼슘티탄산염, 란탄 티탄산염이 사용될 수 있다. 이들 복합재료가 사용될 수도 있다. 더우기 티탄산염에서 티탄산은 지르콘산, 실리콘산, 주석산중 적어도 하나에 의해 대신할 수도 있다.

본 발명의 방전 전극용 반도체 자기는 강체환원형 반도체 자기일 수도 있다. 이것은 상기 기술된 바와 같이 음전극용 반도체 자기를 환원하는 방법에 의해 얻어질 수 있고, 그리고 더우기 충분한 환원상태가 공급되면 반도체 형성제를 첨가하지 않는 환원방법에 의해 얻어질 수 있다. 이러한 경우에 환원은 N₂또는 H₂의 환원 분위기에서 실행될 수 있고, 바람직하게 700℃ 또는 그 이상의 온도 상태에서 적당하고, 특히 1200-1450℃에서 적당하다.

전극은 원자가 보상형 및 강제 환원형을 함께 사용하여 형성될 수도 있다. 병용하여 사용하는 방법은 아래와 같다.

(a) 반도체 형성제가 첨가되고, 원자가 보상형 반도체 자기의 성형체가 형성된다.

(b) (a)에서 성형체는 직접 환원소성되고, 또는 공기 소성에서 소결 가지가 다시 환원소성되므로 원자가 보상형 및 강제 환원형을 병용한 반도체 자기를 얻는다.

구체적 실험예는 지금부터 기술될 것이다.

원자가 보상형 반도체 자기의 상단은 60°정도의 원추형으로 연삭되고 이렇게 얻어진 반도체 자기의 비저항이 9.9Ωcm이다.

더우기 H₂농도는 H₂+H₂의 환원 분위기에서 20%로 만들어지고, 반도체 자기는 1250℃에서 환원 및 소성되며, 안정화 시간 2시간에서 소성자기의 비저항은 0.90Ωcm이다.

다른 티탄산염에서도 유사한 결과가 얻어진다.

결과는 표 1에 요약된다.

[표 1]

티탄산염에서 티탄산이 지르콘산, 실리콘산 및 주석산중 적어도 하나에 의해 대신할때에도 유사한 결과가 얻어진다.

전자 방출의 용이함을 연구하기 위하여 전계 방출강도가 앞서 기술된 표본의 1 내지 3에 대해서 측정된다. 비교를 위해 측정은 비교적 낮은 일함수를 가진 Al, Cu, Fe에 대해서 실행된다. 결과는 제4도에 나타낸다. 제4도에서 폴리에틸렌 용기의 방전 발생전압(KV)은 세로 좌표에 나타내며, 표본 음극은 가로 좌표에 나타낸다. 표본 음극은 비교예로써 Cu, Al, Fe 이고, 표본 1-3이 표 1에 배열된다. 제3도에 나타낸 장치가 실험에 사용된다. 장치는 너비가 15mm, 길이가 5mm, 높이가 10mm의 폴리에틸렌 용기(5)로 이루어지며, 은 점토(6)는 용기(5)의 하부면에 적용된다. 표본전극(2')은 상기 하부면에 배열되며, 교류전원(7)은 표본전극(2')과 은 점토(6)사이에 연결된다. 표본 전극(2')의 상단 아크형부에서 반경(R)은 20㎛로 만들어지고, 표본전극(2')의 상단부와 은 점토(6)사이의 거리(D)는 4mm로 만들어진다. 개시전압은 10KV이고 그 전압은 1KV/분으로 증가된다.

결과로서 제4도에 나타낸 특성이 얻어진다.

제4도로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이 실험에서 어떤 표본이든지 방전은 종래예와 비교하여 낮은 발생 전압에서 조차 쉽게 일어난다.

결과로 볼때 본 실시예에서 음전극용 반도체 자기가 금속과 비교하여 등가적이거나 더 뛰어난 특성을 갖는 것을 알 수 있다.

따라서 본 실시예에서 반도체 자기로 만들어진 음 전극(2)은 안정화된 방전특성을 얻을 수 있고, 제조가격을 줄일 수 있다.

다음에 앞서 서술된 음 전극을 사용하는 방전 등 장치의 여러가지 변형예가 연속적으로 기술될 것이다.

제5도는 본 발명의 제2실시예에 나타낸다. 제5도에서 방전 등 장치는 방전등용 관(21)과, 이 관(21)내부에 배열되고 반도체 자기를 사용하는 음전극 부재(22)와, 관(21)의 내부에서 음전극 부재(22)를 지지하고 관(21)의 한 단부(21a)에 가까이 있는 한쌍의 도선(23a, 23b)로 구성된다.

음전극 부재(22)는 기부(22b)보다 작은 직경을 가진 도선연결부(22c,22d)를 기부(22b)의 양단에서 구비하고, 도선(23a,23b)의 상단부(23c,23d)는 도선연결부(22c,22d)에 각각 감겨져 음전극 부재(22)가 지지된다. 도선연결부의 이런 구성으로 도선의 권선작업은 쉽게 된다.

제6도에 나타낸 음전극 부재의 다른 실시예에서 전도성 막(34,34)은 각 도선연결부(32c,32d)의 외측 원주에 피복되어 있다. 그러한 구성에 있어서 도선 및 음전극 사이의 전기적 접속은 안전하게 된다.

본 발명의 제3실시예는 지금부터 제7도를 참조하여 상세하게 기술될 것이다. 제7도에 나타낸 열 음극형 방전 등 장치는 방전등용 관(41)과, 관(41)내부에 배열되며 반도체 자기를 사용하는 음전극 부재(42)와, 관(41)내부에서 음전극 부재(42)를 지지하고 관(41)의 단부(41a)의 가까이에 있는 한쌍의 도선(43a,43b)으로 구성된다.

제8도에 나타낸 바와 같이 음전극 부재(42)는 선형의 원통 방전표면(42a)을 갖는 원통형 기부(42b)와, 기부(42b)의 양단에 각각 형성된 도선연결부(42c,42d)로 구성된다. 도선연결부(42c,42d)는 양단으로부터 약간 내부에서 기부(42b)를 절단하므로써 홈으로 형성된다.

도선(43a,43b)은 관(41)의 단부(41a)를 관통하여 규정된 공간에 배열되며, 관통부는 단부(41a)에 의해 밀봉된다. 관(41)의 내부로 신장된 상단부(43c,43d)는 임의회전으로 도선연결부(42c,42d)에 감겨져 음전극부재(42)가 단부(41a)에 병렬배열로 관(41)내부에서 지지되며, 후단부(43e,43f)는 관(41)으로부터 외부로 돌출된다. 전원은 후단부(43e,43f)에 연결되어 음전극 부재(42)를 작동시킨다. 연결부의 이러한 구성에 있어서 감긴 도선은 외측으로 이동되지 않으며 미끄러져 이탈되지 않는다.

음전극 부재(42)의 대신에 제9도에 나타낸 바와 같이 음전극 부재(52)가 사용될 수 있고 여기서 전도성막(54)이 증발, 스퍼터링등에 의해 도선연결부(52c,52d)의 외측원주에 씌워진다.

음전극 부재(52)가 사용될 때 도선(53a,53b)과 음전극 부재(52)사이의 접촉 저항은 전도성 막(54)의 존재 때문에 감소될 수 있다.

상기 상세하게 기술된 바와 같이 본 발명의 열 음극형 방전 등 장치에 따라 전자 방출재료가 음전극에 사용되지 않고 반도체 자기가 사용되기 때문에 가열로 인한 화학 반응이 일어나지 않고 이로 인하여 광 방출관의 관벽이 검게되는 현상은 방지될 수 있으며, 방전 등 장치의 수명이 길어진다. 또한 반도체 자기가 저렴하기 때문에 장치의 비용이 감소된다. 더우기 반도체 자기가 어떤 형상으로도 형성될 수 있기 때문에 반도체의 형상이 요구된 특성을 얻도록 사용 목적에 대응하여 선택될 수도 있다.

Claims (8)

1. 방전등용 관과, 방전 표면으로 만들어진 길이 방향의 원주 표면을 포함하며 관 내부에 배열되고 반도체 자기로 만들어진 거의 원통형의 음극 부재와, 관의 한 단부를 관통하며 음전극 부재의 양측 길이 방향의 단부에 연결된 두개의 도선으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열 음극형 방전 등 장치.
2. 제1항에 있어서, 반도체 자기가 원자가 보상형 반도체 자기 또는 강제 환원형 반도체 자기 또는 이들을 병용하여 사용하는 반도체 자기인 것을 특징으로 하는 열 음극형 방전 등 장치.
3. 제1항에 있어서, 반도체 자기가 바륨티탄산염, 스트론튬 티탄산염, 칼슘 티탄산염, 란탄 티탄산염에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 주조성물을 가지고, 상기 티탄산염에서 상기 티탄이 지르콘, 실리콘, 주석에서 선택된 하나 또는 둘 이상으로 대체되는 것을 특징으로 하는 열 음극형 방전 등 장치.
4. 제1항에 있어서, 반도체 자기가 Y,Dy,Hf,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Ho,Er,Tb,Sb,Nb,W,Y

   b,Sc 및 Ta으로부터 선택된 하나 또는 둘 또는 그 이상인 원자가 보상 반도체 형성제인 첨가재를 가지는 것을 특징으로 하는 열 음극형 방전 등 장치.
5. 제1항에 있어서, 음전극 부재는 선형 방전표면을 가진 원통형 기부와, 그 기부의 양단부에 제공된 도선연결부로 이루어지고, 상기 도선연결부는 도선에 의해 지지된 것을 특징으로 하는 열 음극형 방전 등 장치.
6. 제5항에 있어서, 음전극 부재의 도선연결부가 원통형 기부보다 작은 직경으로 형성된 것을 특징으로 하는 열 음극형 방전 등 장치.
7. 제5항에 있어서, 음전극 연결 부재의 도선연결부가 표면에 도포된 전도성막을 구비한 것을 특징으로 하는 열 음극형 방지 등 장치.
8. 제5항에 있어서, 음전극 부재의 도선연결부가 절단된 흠인 것을 특징으로 하는열 음극형 방전 등 장치.

Images