KR920010058B1 - 저압가스 방전등 - Google Patents

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내용 없음.

Description

저압가스 방전등

제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 것으로, 크세논 글로우 방전 등을 계량기의 지침으로 사용한 경우를 분해하여 도시한 사시도.

제2도는 크세논 글로우 방전 등의 평면도.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도.

제4도는 제2도의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도.

제5도는 제2도의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도.

제6도는 제2도중 Ⅵ-Ⅵ선 단면도.

제7도∼제9도는 냉음극을 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정 설명도.

제10도∼제14도는 밸브의 단부를 칩오프하기 위한 공정 설명도.

제15도는 방전개시전압과 크세논가스의 충진압력과의 관계를 표시한 그래프.

제16도는 깜박거리는 상태와 크세논가스의 충진압력과의 관계를 표시한 그래프.

제17도는 휘도유지율과 램프점등시간과의 관계를 표시한 그래프.

제18도는 본 발명의 제2실시예를 도시한 것으로 램프의 선단부 단면도.

제19도는 본 발명의 제3실시예를 도시한 것으로 램프의 선단부의 단면도.

본 발명은 가늘고 긴 방전공간에 크세논가스로 된 희가스를 봉입한 저압가스 방전 등에 관한 것으로, 특히 크세논 글로우 방전등에 유효하게 적용되는 저압가스 방전 등에 관한 것이다.

최근 계측기기나 전기기기 등에 있어서, 크세논 클로우 방전 등을 지침(指針)으로서 사용한 계량기(meter)가 제공되고 있다. 이것은 내경이 2mm∼3mm 정도인 매우 가는 유리관으로 크세논 방전등을 구성하고, 이 가느다란 방전등을 계량기의 지침으로 사용함에 있어서 이 방전등의 일단을 계량기의 회전측에 부착하여 이 회전축의 회동에 따라 상기 방전등이 일체적으로 선회하도록 한 것이다.

이러한 계량기는, 상기 방전등이 표시지침으로서 기능을 발휘할 뿐만아니라 이 방전 등을 점등시키면 램프 자신이 발광하여 계량기의 표시눈금을 비쳐줄 수 있기 때문에 각별한 조명을 필요로 하지 않는 장점이 있다.

이러한 계량기의 표시지침으로서 사용되는 크세논 방전등은 가늘고 긴 방전공간을 형성한 봉상으로 된 벌브와, 이 벌브의 일단에 형성된 내부적극과, 이 벌브의 외표면에 축방향을 따라 설치되고 또 타단까지 연장된 외부전극과, 상기 벌브의 방전공간에 면한 내면에 형성된 형광체 피막으로 구성되어 있다.

상기 내부전극으로서는 수명특성이 우수한 냉음극을 이용하고 있으며, 방전공간에는 크세논(Xe) 또는 크세논에 네온(Ne), 크립톤(Kr), 아르곤(Ar)등의 적어도 1종을 혼합한 가스로 된 희가스를 봉입하고 있다. 이러한 램프는 상기 내부전극과 외부전극사이에 고주파전력을 주면 방전공간내에서 희가스의 글로우방전이 발생한다.

또한 벌브의 외표면에 합성수지등으로 된 차광피막을 형성하고, 이 차광피막에 벌브의 축방향으로 연장되고 가늘고 긴 밴드상의 광투과용 슬릿부분에서 빛이 방출되도록 하고 있다. 따라서 이런류의 방전등은 애퍼처(aperture)형 램프를 구성하고 있기 때문에 표시지침이 되는 발광영역은 극히 가늘고 긴 형태로 되어 있다.

이러한 크세논 방전등은 양 전극간의 글로우방전에 의하여 크세논가스 특유의 스펙트럼한 자외선을 방출하며, 이 단파장의 광선은 벌브의 내면에 도포한 형광체를 여기(勵起)하여 이 형광체에서 가시광을 발광하는 것이다.

즉 크세논가스의 발광원리를 다시 상세하게 설명하면, 일반적으로 봉입가스는 그 원자에 전극간의 방전에 따르는 전자나 이온이 충돌하면 그 원자의 핵이외의 전자가 방전에 따른 전자나 이온으로부터 에너지를 받아 에너지준위가 높은 상태로 이동하고, 즉 여기되고, 이 여기상태는 극히 불안정하기 때문에 단시간내에 원상태로 복귀, 즉 천이(遷移)한다. 이 천이시에 가시광, 적외선, 자외선 등의 전자파를 방출한다. 따라서 이들 전자파가 상기 형광체를 여기하여 이 형광체에서 가시광을 발광하는 것이다.

그리고, 크세논의 경우는 전자나 이온의 충돌에 의하여 여기될 때에 열전리현상을 수분하므로 열을 발생한다. 따라서 크세논가스는 열손실이 큰 가스이다.

벌브의 양단에 각각 내부전극을 형성하고 밀봉한 양 내부 전극형식의 크세논 방전등은 종래부터 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 종래의 양 내부전극형의 램프는 상기 크세논이 열손실이 큰 가스이기 때문에 크세논가스의 봉입분압을 100Torr이상으로 높게 봉입하고 있다.

이것은 종래의 양 내부전극형의 램프를 일반조명용 광원으로 사용할 것을 목적으로 하고 있어 소정의 광량을 발하도록 하지않으면 안되기 때문에 크세논의 가스압을 상대적으로 높게 봉입하므로써 열손실이 발생하는 것은 어쩔 수 없다고 보고 많은 발광량을 얻도록 하고 있다.

그러나 크세논가스의 봉입분압을 100Torr이상으로 높게하면 양광주(陽光柱)가 집광하는 경향을 볼 수 있다. 즉 상기 양내부전극형의 램프의 경우는 양 전극사이에서 가늘고 긴 양광주가 발생한다. 그러나 상기한 계량기의 지침으로서 사용되는 냉음극 크세논 글로우 방전 등의 경우는, 일단 및 타단의 양측에 내부전극을 형성하면 이들 전극의 뒷부분에서 발광을 일으키지 않는 어두운 부분이 발생하며, 지침으로서 사용했을 경우에는 지침의 선단부에 발광을 일으키지 않는 어두운 부분이 발생하게 된다. 지침으로서는 기단부에서 선단부까지 발광영역을 가지는 것이 바람직하며, 이것을 만족시키기 위해 벌브의 기단측에 내부전극을 형성하고 벌브의 외표면에 축방향을 따라서 연장되는 밴드상의 외부전극을 벌브의 선단부까지 형성하고 있다.

이와 같이 벌브의 선단부에 외부전극을 형성한 것은, 크세논 봉입분압을 높게하면 양광주가 집광하여 램프의 선단부까지 닿지않고 중간에서 양광주가 확산하는 현상을 볼 수 있다. 이 경우 양광주가 확산하는 부분의 경계부에서는 양광주가 진동을 일으킨다. 그리고 상기 애퍼처형으로 한 램프에서는 상기 양광주의 진동폭이 상기 광투과용 슬릿부분의 폭을 벗어나 깜박이는 현상(flicker)을 일으키는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 양광주가 진동을 일으키지 않는 깜박임의 발생을 방지한 저압가스 방전 등을 제공하려고 하는 것이다.

본 발명은 양 단부사이에 형성된 가늘고 긴 방전공간을 가지는 발광관벌브와, 상기 발광관벌브의 일측 단부의 내부에 형성하고 밀봉한 내부전극과 상기 발광관벌브의 타측 단부의 외면에 형성된 외부전극과, 상기 발광관벌브의 내면에 도포된 형광체물질과, 상기 방전공간내에 충전된 적어도 크세논가스를 포함하는 방전가스를 구비하고, 상기 크세논가스의 봉입분압을 5∼40Torr로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 방전공간내에 봉입한 크세논가스의 분압을 종래보다 낮게 하였기 때문에 방전공간내에서 양광주가 집광하지 않고 확산하게 된다. 따라서 양광주에 경계가 없게되므로 양광주의 흔들림이 발생되지 않아 깜박임이 해소 또는 감소되며, 또한 크세논가스의 분압이 낮기 때문에 시동성이 향상된다.

이어서 본 발명은 도면에 의거하여 설명한다.

도면에 있어서 1은 계량기의 표시지침으로 사용되는 냉음극 크세논 방전 등을 나타내며, 이 방전등(1은 내부에 가늘고 긴 방전공간(3)를 형성한 벌브(2)를 구비하고 있다. 이 벌브(2)는 유리튜브로 되어 있으며, 예를들면 외경 2.5mm, 내경 1.5mm, 전장 60mm정도로 형성하여 침(針)형상을 이루고 있다.

상기 벌브(2)의 일단은 제3도에 도시된 바와 같이 핀치시일구조(210)로 되어 있으며 타단은 제4도에 도시된 바와 같이 침오프구조(250)로 되어 있다.

상기 벌브(2)의 일단에 형성한 핀치시일부(210)에는 리드선(5)이 기밀하게 관통되어 있다. 이 리드선 5은 0.3mm 정도의 듀미트(Dumet)선으로 되어 있으며 방전공간(3)내로 연장된 단부에 내부전극(4)이 고정되어 있다. 이 내부전극(4)은 냉음극에 의하여 형성되어 있다.

상기 냉음극(4)은 제3도에 도시한 바와 같이 튜브현상으로 구성된 전극헤드(4)와 이 전극헤드(41)의 내부에 충진된 전자방식물질(이미터:42)로 구성되어 있다. 상기 전극헤드(41)는 니켈(Ni)이나 지르코늄(Zr)-알루미늄(Al)합금등과 같은 저융점 금속을 통형으로 형성하고 있으며, 본 실시예에서는 니켈관이 사용되고 있다. 또 상기 전자방사물질(42)은 전극헤드(41)의 전면 트인구멍부에서 전자를 방전공간(3)을 향하여 방출하도록 되어 있으며, 이 전자방사물질(42)로서는 란타니드(Lanthanide)계 희토류가 사용되고 있다. 본 실시예의 경우에는 전자 방사물질(42)로서 란탄(La)을 붕소(B)와 화합시킨 붕소화란탄(LaB₆)이 사용되고 있으며, 이 전자방사물질(42)은 분말형태로 전극헤드(42)의 중공부에 충진되어 있다.

이러한 냉음극(4)을 제조하기 위해서는 제7도 내지 제9도에서 나타내는 제조방법이 채용된다.

즉 제7도에 있어서, 410은 전극헤드가 되는 니켈관으로서 예를들면 외경 5mm, 두께 1mm, 깊이 500mm정도의 것이다. 이 니켈관(410)에는 붕소화란탄(LaB₆)으로 된 전자방사물질(42)의 분말이 충진된다.

상기 니켈관(410)은 예를들면 제8도에서 나타내는 드로잉다이스(450) 또는 신장 롤러기, 스웨이징 등을 이용하여 냉간인발처리를 하여 예를들면 0.6mm정도의 외경이 되도록 드로잉가공한다. 이와 같이 드로잉가공에 의하여 니켈관(410)의 내부에 충진되어 있는 전자방사물질(42)은 응집되어 완전히 굳어지므로써 고밀도로 충진됨과 동시에 니켈관(410)에 견고하게 유지된다.

이와 같이 하여 드로잉된 니켈관(410)은, 제9도에 도시된 바와 같이 커터(460)에 의하여 소정길이, 예를들면 2∼3mm정도가 절단된다.

이상의 제조방법에 의하여 제3도에 도시한 냉음극(4)을 만들 수 있다. 그리고 이 냉음극(4)은 상기 리드선(5)에 용접된다.

이와 같은 냉음극(4)을 사용한 경우에는, 전자방사물질(42)로서 란타니드계 희토류를 사용하고 있기 때문에 시동전압을 낮게할 수 있음과 동시에 시동시간을 짧게 할 수 있다. 즉 란타니드계 희토류는 작업관수가 작기 때문에 지각(地殼)의 미약한 방사선이나 우주선이 날아왔을 경우에, 이 란타니드계 희토류로 된 전자방사물질(42)은 전자를 용이하게 방출할 수 있고, 이것이 방전의 계기(契機)가 되기 때문에 낮은 시동전압으로 램프를 용이하게 방출할 수 있고 또 시공시간을 극히 짧게 한다. 따라서 시동특성을 향상시킨다.

또 상기 냉음극(4)은 통형으로 형성된 전극헤드(41)의 중공부에 전자방사물질(42)을 충진하는 구성으로 하고 있기 때문에 전자방사물질(42)을 간단한 구조로 지지할 수 있다.

그리고 제7도 내지 제9도에 도시한 제조방법을 채용하면, 전극헤드(41)를 냉간인발가공하므로써 그 내부에 수용된 전자방사물질(42)을 눌러 굳게하여 고착시킬 수 있기 때문에 전자방사물질(42)의 지지강도가 높아짐과 동시에 열을 가하지 않기 때문에 전자방사물질(42)의 열 열화도 방생하지 않으며 또 전자방사물질(42)을 전극헤드(41)에 지지시키기 위한 작업이 간단해 진다는 등의 장점이 있다.

한편, 상기 칩오프부(250)는 제4도에 도시한 형상으로 되어 있다. 즉 칩오프부(250)는 외면(251) 및 내면(252)이 각각 바깥쪽 및 안쪽을 향하여 돌출된 형상으로 되어 있다. 따라서 이들 외면(251)과 내면(252) 사이에는 두께 ℓ로 나타낸 바와 같이 벌브(2)의 다른 부분보다도 두께운 두꺼운부(255)가 형성되어 있다. 이러한 두꺼운부(255)를 형성하면 상기 벌브(2)의 칩오프부(250)가 다른부분보다도 기계적 강도가 향상되기 때문에 이 칩오프부(250)가 어떠한 물체와 접촉하였을 경우 벌브(2)가 파손될 비율이 낮아진다.

또 상기와 같이 벌브(2)의 타단을 칩오프구조로 하면, 이 단부에서 방전공간(3)내부의 공기를 배기할 수 있으므로 벌브(2)의 중간에 특별한 배기튜브를 접속할 필요가 없어진다. 따라서 벌브(2)이 타단까지 일률적인 단면형상으로 할 수 있고, 방전공간(3)의 단면적이 상기 내면(252)에 도달할 때까지 대부분 변하지 않기 때문에 내부에서 발생하는 글로우방전의 양광주의 긁기도 선단까지 변화하지 않으며, 따라서 선단부의 광량이 저하하지 않기 때문에 축방향에 걸쳐서 밝기가 같아진다.

또한 벌브(2)의 내면에 형성한 후술하는 형광체 피막(6)은 칩오프부(250)의 내면(252)보다도 한층 선단부에 치우친 위치까지 도포할 수 있다. 따라서 벌브(2)는 선단까지 충분히 발광하므로 지침으로서 눈금을 나타내는데 유리하게 되며 발광길이를 길게할 수 있다.

또한 칩오프부(250)에 두꺼운부(255)를 형성하는 방법에 대해서는 제10도 내지 제14도를 참조하면서 설명한다.

제10도는 이미 내면에 형광체 피막(6)을 형성한 유리튜브로 된 벌브(2)를 나타내며, 이 벌브(2)는 그 타단이 도시하지 아니한 배기머신에 접속되어 있으며, 이 배기머신으로 벌브(2)내의 공기를 배기하고 또 이 배기머신으로 크세논 등의 방전가스를 대기압보다도 낮은 소정압까지 봉입한다.

이 상태에서 벌브(2)의 칩오프 예정부분을 가스버너 등의 히터(310)로 가열한다. 히터(310)의 가열에 의하여 벌브(2)의 칩오프 예정부분을 가스버너 등의 히터(310)로 가열한다. 히터(310)의 가열에 의하여 벌브(2)의 칩오프 예정부분이 연화(軟化)되면 제11도에 도시한 바와 같이 벌브(2)의 양단을 서로 반대측으로 잡아당긴다. 그러면 벌브(2)의 연화부는 점점 가늘어져서 유리벽이 접촉하게 되므로 이 접촉부분에 의해서 벌브(2)가 폐지된다. 이것을 다시 잡아 당기면 제12도에 도시된 바와 같이 벌브(2)가 절단된다. 이 절단시에 벌브(2)의 단부에 칩오프 자국으로서 돌출부(260)가 형성된다.

이어서 상기 벌브(2)의 칩오프 돌출부(260)를 제13도에 도시된 바와 같이 가스버너 등의 히터(320)로 가열한다. 이와 같이 하면 칩오프 돌출부(260)가 연화된다. 이때 벌브(2)의 내부는 대기압보다도 낮은 방전가스가 봉입되어 있기 때문에 연화된 돌출부(260)는 내측으로 흡입되어 변형되며 또한 유리의 표면장력이 발생하기 때문에 칩오프 돌출부(260)는 내외의 양면이 둥근형에 가깝게 변형된다. 따라서 칩오프부는 제14도 및 제4도에 도시한 바와 같이 외면(251) 및 내면(252)이 각각 돌출된 형상으로 되므로써 이들 사이에 두꺼운 부(255)가 형성된다. 따라서 두꺼운부(255)를 용이하게 형성할 수 있다.

상기 벌브(2)의 방전공간(3)에 면한 내면에는 형광체 피막(6)이 형성되어 있으며 또 이 벌브(2)내에는 크세논가스가 5∼40Torr, 바람직한 범위는 20∼40Torr, 구체적으로는 30Torr가 충진되어 있다.

상기 벌브(2)의 외표면에는 축방향을 따라 밴드상을 이룬 외부전극(7)이 형성되어 있다. 이 외부전극(7)은 카본페놀 또는 은에폭시 등의 페이스트를 벌브(2)의 축방향을 따라 밴드형상으로 도포하고 이것을 소성하여 구성한 것이다.

상기 외부전극(7)은, 그 일단은 내부전극(4)과 대향한 부분에 위치하고, 타단은 벌브(2)의 칩오프부(250)의 선단면까지 연장되어 있다. 또 이 외부전극(7)의 폭은 벌브(2)의 둘레방향 길이의 1/3이상의 범위, 즉 120°이상의 각도를 이루는 영역에 형성되어 있다.

상기 벌브(2)에는 내부의 냉음극(4)을 밀봉한 단부의 외표면에 제1수전단자(受電端子:10)가 형성되어 있다. 이 제1수전단자(10)는 피막상으로 형성되어 있으며 상기 리드선(5)에 접속되어 있다. 따라서, 이 제1수전단자(10)는 냉음극(4)에 접속되어 있는 것이다.

또 벌브(2)의 외표면에는, 상기 제1수전단자(10)에 대하여 축방향으로 떨어진 위치에 제2수전단자(11)가 형성되어 있다. 제2수전단자(11)도 은에폭시 등의 도전성 페이스트를 도포하고 이것을 소성한 것으로서 소정의 폭을 가지고서 둘레방향으로 연장되어 있다. 이 제2수전단자(11)는 상기 외전극(7)에 접속되어 있다. 또한 제2수전단자(11)는 후술하는 차광피막(8)의 슬릿부(9)를 피하여 형성되어 있다.

또한 벌브(2)의 외표면에는 차광피막(8)이 형성되어 있다. 이 차광피막(8)은 카본, 에폭시수지 및 접착제의 성분을 갖고 있으며 벌브(2)의 상기 외부전극(7)을 형성한 면에 이 외부전극(7)을 씌워서 도포하고, 이 도포막을 소성하여 형성되어 있다.

상기 차광피막(8)은 상기 외부전극(7)을 형성한 면과 반대측의 면에 위치하여 축방향으로 연장된 광투과용 슬릿부(9)를 형성하고 있다. 즉 광투과용 슬릿부(9)는 차광피막(8)을 형성하지 않은 투명한 부분으로 형성되어 있다.

다시 설명하면, 벌브(2)의 외표면에는 제5도에 단면으로 도시한 바와 같이 일측의 면에 외부전극(7)이 형성되어 있으며, 이 외부전극(7)은 차광피막(8)에 의하여 덮여져 있으며, 이 외부전극(7)에 대하여 180°도 대향한 타측의 면에 차광피막(8)을 형성하지 않은 광투과용 슬릿부(9)가 형성되어 있는 것이다.

상기 광투광용 슬릿부(9)의 폭은 외부전극(7)의 폭보다 작게 형성되어 있다.

벌브(2)내의 빛은 상기 광투과용 슬릿부(9)만을 통하여 외부로 방출되며, 따라서 이 방전등(1)은 애퍼처형을 이루고 있는 것이다.

또한 제2수전단자(11)는 제6도에 도시된 바와 같이 차광피막(8)으로 덮여져 있지 않고, 램프(1)의 외표면에 노출되어 있는 것이다.

이와 같이 구성한 크세논 방전등(1)은 램프홀더(20)에 부착되어 있다. 상기 램프홀더(20)는 합성수지등과 같은 전기절연재료에 의하여 단면 U자형으로 형성되어 있으며, 길이방향으로 떨어져서 제1 및 제2급전단자 돌편(21,22)를 갖고 있다.

이들 급전단자 돌편(21,22)은 인청동등과 같은 도전성의 판스프링을 U자형으로 구부려서 형성하며, 제6도에서와 같이 서로 대향한 협지편(222,222)으로 벌브(2)를 끼우는 것이다.

상기 램프홀더(20)는 계량기의 표시회동축(25)에 고정되어 있으며, 이 회동축(25)이 회전하면 일체적으로 선회하도록 되어 있다.

또한 본 실시예의 회동축(25)는 도시하지는 않았으나 통형상의 축으로 구성되며, 이 통형상의 표시축(25)내에 도시하지 않은 2개의 피복코드가 끼워져 있으며, 이들 피복코드의 일단은 각각 상기 제1 및 제2급전단자 돌편(21,22)에 접속되어 있으며, 타단은 도시하지 아니한 고주파 전원에 접속되어 있다.

상기 방전등(1)은 그 내부전극(4)의 핀치시일측의 단부에 상기 램프홀더(20)에 부착되도록 형성되어 있다. 즉 벌브(2)의 외표면에 형성한 제1수전단자(10) 및 제2수전단자(11)는 램프홀더(20)측의 제1급전단자 돌편(21) 및 제2급전단자 돌편(22)에 대향하고 있으며, 상기 램프(1)를 램프홀더(20)의 트인구멍측으로 끼워넣으면 제1 및 제2급전단 돌편(21,22)의 각 협지편(222,222)이 제1수전단자(10) 및 제2수전단자(11)를 끼워 지지하므로써 벌브(2)를 지지한다. 따라서 방전등(10)은 램프홀더(20)에 고정된다.

이경우 제1 및 제2급전단자 돌편(21,22))은 각각 제1수전단자(10) 및 제2수전단자(11)과 전기적으로 접촉하기 때문에 내부전극(4) 및 외부전극(7)은 고주파전원에 접속된다.

이러한 구성의 실시예에 대하여 작용을 설명한다.

방전등(1)의 내부전극(4)과 외부전극(7)사이에 고주파전력을 공급하면 방전공간(3)내에 있어서 내부전극(4)와 외부전극(7)과의 사이에서 글로우방전이 발생한다.

이 글로우방전은 방전공간(3)내에 충지된 크세논가스를 여기하여 크세논가스 특유의 스펙트럼한 자외선을 방출시킨다. 이 단파장광선은 형광체 피막(6)을 여기하므로 이 형광체 피막(6)이 가시광을 발생한다. 형광체 피막(6)에서 나온 빛은 슬릿부(9)에서 외부로 방출한다. 따라서 본래 벌브(2)가 가늘고 또 폭이 좁은 슬릿부(9)가 재차 빛을 규제하기 때문에 상기 방전등(1)은 침(針)과 같은 가는 빛을 발한다.

따라서 상기 방전등(1)으로 표시눈금을 가리키고 이것이 빛을 발하기 때문에 다른 특별한 광원은 필요없게 된다.

또한 상기 램프홀더(20)는 회동축(25)에 고정되어 있기 때문에 이 회동축(25)이 회전하면 램프홀더(20)도 일체적으로 회동한다. 따라서 램프홀더(20)에 부착된 방전등(1)도 함께 선회하므로 표시눈금을 가리킬 수 있다.

상기 실시예의 램프(1)는, 방전공간(3)내에 5∼40Torr, 구체적으로는 30Torr의 크세논가스를 봉입하였기 때문에(이 가스압은 종래보다도 낮다), 방전공간(3)내의 글로우방전의 양광주는 집광하지 않고 확산하게 된다. 따라서 양광주에 집광부와 확산부의 경계부분이 발생하지 않게 되어 이 경계부분이 요동하는 등의 단점이 미연에 방지된다. 즉 방전공간(3)내에서 글로우방전은 확산하여 경계가 선염(渲染)하게 되므로 깜박임이 해소된다. 이 결과 슬릿부(9)에서 방출되는 빛은 깜박임이 없으므로 뚜렷하게 보인다.

한편, 반대로 크세논의 봉입압이 너무 낮게되면 시동전압이 급격하게 높아진다. 이것은 크세논가스가 적기때문에 크세논에서의 전자방출이 쉽게 발생하기 않아 여기가 발생하기 어렵기 때문이다.

또한 크세논가스는 사용중에 이온이 외부전극(7)에 이끌려서 벌브(2)에 침입하여 방전공간(3)에서 크세논이 소실되는 성질이 있다. 크세논가스가 소실되면 시동전압의 저하를 초래함과 동시에 크세논가스의 여기가 적어져 천이도 감소한다. 따라서 가시광, 적외선, 자외선 등의 전자파를 방출하는 비율이 줄어들어 밝기가 극단적으로 떨어지고 휘도도 낮아진다.

이것을 방지하기 위해서 크세논가스를 어느정도 많이 봉입할 필요가 있으며, 따라서 크세논의 봉입가스압은 상기 5∼40Torr의 범위로, 또는 20∼40Torr의 범위가 바람직하다.

이와 같은 봉입압의 한정은 본 발명자들의 실험에 의해서도 확인되었으며, 이하 실험결과를 설명한다.

제15도는 크세논가스의 봉입압이 5Torr 미만이면 시동전압은 800V이상으로 급격하게 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서 이러한 종류의 램프는 시동특성을 좋게하는 점에서 크세논가스의 봉입압을 5Torr이상으로 할 필요가 있음을 확인 할 수 있었다.

또 제16도는 크세논가스의 봉입압과 깜박임의 발생상태와의 관계를 조사한 결과의 특성도이다.

A영역 : 글로우방전의 양광주에 깜박임이 전혀 발생하지 않는 범위.

B영역 : 충분히 주위해서 보면 겨우 깜박이는 것을 식별할 수 있는 범위.

C영역 : 크게 깜박이는 것을 느낄 수 있는 범위.

a영역 : 충분히 주위해서 보면 시험한 램프중의 절반이 겨우 깜박이는 것을 느끼는 영역.

b영역 : 시험한 램프의 절반이 크게 깜박이는 것을 느끼는 영역.

상기 제16도의 특성에서 깜박임이 전혀 발생하지 않는 범위는 a영역에 도달하지 않는 영역, 즉 B영역과 C영역을 제외한 영역이라 할 수 있고, 따라서 크세논가스의 봉입압을 40Torr이하로 할 필요가 있음을 알 수 있다.

상기 제15도 및 제16도의 결과에서 글로우방전의 깜박임이 발생하지 않고 또 시동특성을 양호하게 유지하기 위해서는 크세논가스의 봉입압을 5Torr이상 40Torr이하로 할 필요가 있음을 알 수 있다.

한편, 제17도는 크세논가스의 봉입압과 휘도유지율과 램프점등시간을 조사한 결과의 특성도이다.

이 그래프에서의 휘도유지율은 크세논가스의 봉입압이 높으면 높을수록 양호하다. 이것은 크세논가스의 이온이 벌브(2)에 침입하여 소실해도 전체량에 그렇게 영향을 미치지 않게 때문이라 생각된다.

크세논가스의 봉입압이 40Torr인 것(그래프 D로 표시함), 크세논가스의 봉입압이 30Torr인 것(그래프 E로 표시함), 및 크세논가스의 봉입압이 20Torr인 것(그래프 F로 표시함)을 각각 휘도가 저하되는 중간의 d1,e1,f1 시점에서 크세논을 보충해 주면 휘도가 각각 d2,e2,f2의 레벨로 변화하는 것을 확인할 수 있었다.

이러한 점에서 방전공간(3)내의 크세논가스의 봉입압이 밝기에 영향을 주고 있다는 것을 알 수 있다.

그런데, 상기와 같은 크세논 글로우 방전등은 상기한 각종 계량기의 표시지침으로 사용하는 경우뿐만아니라 휘도유지율이 60% 이상인 것이 요청된다. 따라서 제17도에서 크세논가스의 봉입압은 20Torr이상을 요구하는 것이 된다.

즉 상기한 바와 같이 시동특성을 양호하게 유지하기 위해서는 크세논가스의 봉입압을 5Torr이상으로 하면 되나, 휘도유지율도 양호하게 하기 위해서는 크세논가스의 봉입압을 20Torr이상으로 하는 것이 바람직하다.

상기 실시예에서는 내부전극(4)으로서 냉음극을 사용하였기 때문에 전극의 발열이 적고 전극수명이 길어진다. 또한 벌브(2)의 지름을 가늘게 할 수가 있다.

즉 내부전극(4)으로서 냉음극을 사용하면 발열이 적기 때문에 벌브(2)의 지름을 3mm 이하로 가늘게 할 수가 있어 침형상의 램프를 실현할 수 있다.

그리고 이와 같이 벌브(2)의 지름이 가늘어지면 방전공간(3)의 용적이 작아지기 때문에 봉입한 방전가스의 절대량이 적어지고 약간의 크세논가스의 소실이 있어도 크세논가스의 봉입압이 5Torr이하로 될 우려가 있다. 그러나, 이에 대하여 크세논가스의 봉입압을 20Torr이상으로 하여 두면 사용중에 크세논가스의 압력이 5Torr이하로 될 염려가 없다.

또 외부전극(7)은 방전공간(3)내의 크세논의 이온을 흡인하여 방전공간(3)에서 크세논을 소실시키기가 쉽다. 특히 외부전극(7)의 폭을 벌브(2)의 둘레방향 길이의 1/3이상의 범위; 즉 120°이상의 각도를 이루는 영역으로 형성하면 크세논의 흡인작용이 커져서 소실을 촉진할 우려가 있다. 그러나, 이에 대하여 크세논가스의 봉입압을 20Torr이상으로 하여 두면 사용중에 크세논가스의 압력이 5Torr이하로 될 염려가 없다.

또한 본 발명은 상기 실시예의 구성에 제약되는 것은 아니다. 즉 제18도는 본 발명의 제2실시예를 나타낸다.

상기한 제1실시예의 경우는 칩오프부(250)의 두꺼운부(255)를 외면(251) 및 내면(252)을 모두 각각 바깥쪽 및 안쪽을 향하여 돌출한 형상으로 형성된 경우를 설명했으나, 제2실시예의 경우는 칩오프부(250)의 두꺼운부(555)의 외면(251)만을 바깥쪽을 향하여 돌출한 형상으로 형성한 경우를 나타낸다.

또 제19도는 본 발명의 제3실시예를 나타낸다.

제3실시예의 경우는 칩오프부(250)의 두꺼운부(655)의 내면(252)만을 안쪽으로 향하여 돌출한 형상으로 형성한 경우를 나타낸다.

또 벌브내에 봉입되는 방전가스는 크세논만에 제약되는 것이 아니며 크세논에 네온, 알곤, 크립톤등 적어도 1종을 혼합한 혼합가스를 봉입해도 무방하다. 이 경우, 예를들어 크세논과 네온의 혼합가스를 사용하는 예로 설명하면, 전체의 봉입가스압은 100Torr를 넘어도 되며, 크세논가스의 분압이 40Torr이하가 되도록, 필요에 따라서는 크세논가스만의 봉입압이 본 발명의 범위 5∼40Torr, 바람직하기로는 20∼40Torr이면 된다.

또 상기 실시예에서는 본 발명의 방전 등을 계량기의 표시지침으로 사용한 경우에 대하여 설명했으나, 본 발명은 상기한 바와 같이 액정표시장치의 백라이트 등에 사용되는 방전등이어도 무방하다.

그리고 벌브는 직선형상에 한정하지 않고, 굴곡형상의 것이어도 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 방전공간내에 봉입한 크세논가스의 분압을 종래보다 낮게 하였기 때문에 방전공간내에서 양광주가 집광하지 않고 확산하게 된다. 따라서 양광주에 경계가 없어져서 양광주의 요동이 발생하지 않아 깜박임이 해소 또는 줄어든다. 또한 크세논가스의 봉입분압이 낮기 때문에 낮은 전압으로 시동이 가능하여 시동특성이 양호하다.

Claims (3)

1. 양 단부사이에 형성된 긴 형상의 방전공간(3)내에 적어도 크세논가스를 포함하며 필요에 따라서 다른 희가스를 혼합한 방전가스를 충진한 발광관벌브(2)와, 상기 발광관벌브의 일측단부의 내부에 형성하고 밀봉한 내부전극(4)과, 상기 발광관벌브의 외면에 축방향을 따라서 밴드형상으로 형성됨과 동시에 이 벌브의 타측 단부까지 연장하여 형성된 외부전극(7)과 상기 발광관벌브의 내면에 도포된 형광체물질(6)을 구비하고, 상기 크세논가스의 충진분압을 5∼40Torr로 한 것을 특징으로 하는 저압가스 방전등.
2. 제1항에 있어서, 크세논가스의 충진분압을 20∼40Torr로 한 것을 특징으로 하는 저압가스 방전등.
3. 제1항에 있어서, 내부전극을 냉음극으로 구성한 것을 특징으로 하는 저압가스 방전등.

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