KR930000391B1 - Hot-cathode type low pressure rare gas discharge lamp - Google Patents
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Abstract
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Description
[발명의 명칭][Name of invention]
열음극형 저압희가스방전램프Hot cathode type low pressure rare gas discharge lamp
[도면의 간단한 설명][Brief Description of Drawings]
제1도는 본원 발명의 일실시예에 의한 열음극형 저압희가스 방전램프의 일부를 절결한 정면도.1 is a front view in which a part of a hot cathode type low pressure rare gas discharge lamp according to an embodiment of the present invention is cut out.
제2도는 수은봉입램프의 휘도분포를 나타내는 특성도.2 is a characteristic diagram showing a luminance distribution of a mercury-encapsulated lamp.
제3도는 본원 발명에 있어서의 램프휘도분포를 나타내는 특성도.3 is a characteristic diagram showing a lamp luminance distribution in the present invention.
제4도는 필라멘트온도와 램프수명의 관계를 나타내는 특성도.4 is a characteristic diagram showing the relationship between filament temperature and lamp life.
제5도는 직류점등시킨 경우의 램프휘도분포를 나타내는 특성도이다.5 is a characteristic diagram showing a lamp luminance distribution in the case of DC lighting.
[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention
[기술분야][Technical Field]
본원 발명은 최소한 한쪽의 전극이 동작중에 열음극으로서 동작하는 전극을 가진 열음극형 저압희(希)가스 방전램프에 관한 것이다.The present invention relates to a hot cathode type low pressure rare gas discharge lamp having an electrode which operates as a hot cathode while at least one electrode is in operation.
[배경기술][Background]
OA 기기용 광원으로서 사용되는 방전등은 그 전길이에 걸쳐서 휘도가 한결같아야 하는 것이 강력히 요청되고 있다.It is strongly requested that the discharge lamp used as the light source for the OA device be uniform in brightness over its entire length.
이 휘도분포의 개선에 관한 종래 기술로서, 예를들면 일본국 특개소 57(1982)-11465호 공보에는 전극 필라멘트코일을 백열(白熱)시켜, 이 발광에 의해 특히 휘도저하를 초래하기 쉬운 방전등 단부의 휘도를 보상하는 것이 개시되어 있다.As a prior art relating to the improvement of the luminance distribution, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57 (1982) -11465 discloses an electrode filament coil incandescent, which causes an end of a discharge lamp that is particularly susceptible to luminance degradation. Compensating for the luminance of is disclosed.
그러나, 상기 종래 기술에서는 저극필라멘트를 2600°K 내지 3200°K의 색온도가 될때까지 가열할 필요가 있으며, 그 가열조건하에서 방전을 유지하기 위한 수명대책으로서, 또다른 한쌍의 필라멘트코일을 배설하지 않으면 안되며, 따라서 전극구조의 부품개수가 많아지고, 그 전극구조가 매우 복잡하게 되어 램프제조공정의 번잡화 및 코스트상승을 초래하는 등의 문제점이 있었다.However, in the prior art, it is necessary to heat the low filament until a color temperature of 2600 ° K to 3200 ° K, and as a lifespan for maintaining the discharge under the heating conditions, unless another pair of filament coils are disposed Therefore, there is a problem that the number of parts of the electrode structure increases, the electrode structure becomes very complicated, resulting in complicated lamp manufacturing and cost increase.
[발명의 개시][Initiation of invention]
본원 발명은 전극구조를 복잡하게 하지 않고 이른바 통상의 전극구조로 수명단축화가 미연에 방지되는 것이면서 방전등의 거의 전길이에 걸쳐, OA기기용 광원으로서 실용상 지장이 없는 휘도분포를 얻을 수 있고, 그 휘도분포특성의 향상을 도모할 수 있는 열음극형 저압희가스 방전램프를 얻는 것을 목적으로 한다.According to the present invention, it is possible to obtain a luminance distribution that is practically practical as a light source for an OA device over the entire length of the discharge lamp while preventing the shortening of the lifetime of the so-called conventional electrode structure without complicating the electrode structure. It is an object of the present invention to obtain a hot cathode type low pressure rare gas discharge lamp capable of improving the luminance distribution characteristic.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본원 발명에 의한 열음극형 저압희가스 방전램프는 유리벌브의 양단에 배설된 전극에 있어서, 최소한 한쪽의 전극의 온도를 800℃이상 1200℃이하로 한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the hot cathode type low pressure rare gas discharge lamp according to the present invention is characterized in that at least one electrode has a temperature of 800 ° C. or more and 1200 ° C. or less in an electrode disposed at both ends of the glass bulb.
본원 발명에 있어서의 열음극형 저압희가스 방전램프는 그 점등중에 최소한 한쪽의 전극이 800℃이상으로 가열되기 때문에, 수온이 봉입된 일반적인 방전램프와는 달리 유리벌브 양단의 전극사이가 바람직한 방전상태로 되고, 그러면서도 상기 가열온도의 상한이 1200℃이하로 규제되므로, 램프 수명의 단축화가 미연에 확실하게 방지된다. 이와 같은 휘도분포의 개선특성 및 수명에 관한 효과는 실험에 의한 데이터로 확인되어 있다.In the hot cathode type low pressure rare gas discharge lamp of the present invention, at least one of the electrodes is heated to 800 ° C. or more during its lighting, so that unlike the general discharge lamp in which the water temperature is enclosed, the electrodes between the two ends of the glass bulb become a preferable discharge state. Moreover, since the upper limit of the said heating temperature is regulated below 1200 degreeC, shortening of a lamp life is certainly prevented beforehand. The effect on the improvement characteristics and lifetime of the luminance distribution is confirmed by experimental data.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]Best Mode for Carrying Out the Invention
본원 발명에 의한 애퍼튜어(aperture)개구부를 가진 열음극형 저압희가스 방전램프를 일부절결하여 나타내는 제1도에 있어서, (1)은 외경 15.4㎜, 두께 0.7㎜의 유리벌브이며, 이 유리벌브(1)의 내주면에는 반사막(2)이 형성되어 있다.In FIG. 1, which partially shows a hot cathode type low pressure rare gas discharge lamp having an aperture opening according to the present invention, (1) is a glass bulb having an outer diameter of 15.4 mm and a thickness of 0.7 mm. The
이 반사막(2)위에 형광체층(3)이 도포접착 형성되어 있으며, 이 형광체층(3)은 가세이(化成)옵토닉스사제의 GP1G1녹색형광체로 이루어져 있다.
상기 형광체층(3)과 상기 반사막(2)의 상기 유리벌프(1)의 길이방향에 따른 공통의 개소에는 그들 형광체층(3) 및 반사막(2)이 도포접착되어 있지 않은 폭 2㎜의 애퍼튜어개구부(8)가 형성되고, 이 애퍼튜어개구부(8)는 상기 유리벌브(1)의 면에 노출되어 있다.Upper 2 mm in width in which the
상기 유리벌브(1)의 양단내부에는 좌우 한쌍의 전극(4)(제1도에서는 한쪽의 전극(4)만을 도시함)이 배설되어 있다.A pair of left and right electrodes 4 (only one
이 전극(4)은 상기 유리벌브(1)의 단부(端部)를 기밀(氣密)하게 막는 스템(5)에 배설된 한쌍의 리드선(6)과, 이들 리드선(6)에 계선(繼線)된 텅스텐제의 필라멘트코일(7)로 구성되어 있다.The
이 필라멘트코일(7)은 3중으로 감겨진 이른바 트리플코일이며, 그 위에는 전자(電子)방사물질이 도포되어 있다.The
여기서, 상기 유리벌브(1) 양단의 전극(4)사이를 잇는 거리는 260㎜로 설정되어 있다.Here, the distance between the
그리고, 상기 유리벌브(1)내에는 Xe 10%, Ne 90%의 혼합가스가 3Torr의 봉입압력으로 봉입되어 있다.In the glass bulb 1, a mixed gas of Xe 10% and Ne 90% is sealed at a sealing pressure of 3 Torr.
또, 상기 유리벌브(1)의 양단부내에는 제1도에서 한쪽끝의 것만을 나타낸 바와 같이 수명중 불순가스를 흡착하는 게터(9)가 배설되어 있다.In addition, in both ends of the glass bulb 1, a
본원 발명의 일실시예에 의한 저압희가스 방전램프는 이상과 같이 구성되며, 그 점등에 있어서는 40KHz의 정현파(正弦波)전원을 사용하여 램프를 열음극 시동시켰다.The low pressure rare gas discharge lamp according to the embodiment of the present invention is configured as described above, and the lamp is hot-cathode started using a sinusoidal wave power source of 40 KHz.
그리고, 상기 저압희가스 방전램프의 휘도특성을 실험에 의해 조사하였다.In addition, the luminance characteristics of the low pressure rare gas discharge lamp was investigated by experiment.
이 실험에 있어서는 상기 저압희가스 방전램프와, 수은을 봉입한 방전램프(이하, 수은봉입램프라 함)를 개별제작하여, 그것들의 휘도특성을 비교하였다.In this experiment, the low pressure rare gas discharge lamps and the mercury-sealed discharge lamps (hereinafter referred to as mercury-sealed lamps) were manufactured separately and their luminance characteristics were compared.
제2도는 수은봉입램프의 휘도분포를 나타내는 것이며, 그 휘도치는 중앙휘도를 100으로 한 상대치로 나타내고 있다.2 shows the luminance distribution of the mercury-encapsulated lamp, and its luminance value is represented by a relative value with a central luminance of 100.
이 제2도에서 명백한 바와 같이, 수은봉입램프의 경우는 전극(4)의 유리벌브(1) 중앙측 근방으로부터 이 유리벌브(1)의 단부를 향해서 급격히 휘도가 저하되고는 있으나, 유리벌브(1) 중앙부의 거의 전역에 걸쳐 한결같은 휘도분포를 형성하고 있다. 이 경향은 특히 도시하지 않으나 전극(4)의 필라멘트코일(7)을 800℃이상으로 가열해도, 전혀 가열하지 않아도 변하지 않았다.As is apparent from FIG. 2, in the case of the mercury-sealed lamp, the luminance is rapidly decreased from the vicinity of the center of the glass bulb 1 of the
제3도는 본원 발명에 일실시예에 의한 저압희가스 방전램프의 휘도분포를 나타내며, 그 휘도치는 제2도와 마찬가지로 중앙부 휘도를 100으로 하여 상대치로 표시하였다. 또, 제3도중에 있어서 전극(4)의 필라멘트코일을 800℃로 가열한 경우의 휘도분포를 실선으로 나타내는 동시에, 500℃로 가열한 경우를 점선으로, 전혀 가열하지 않은 경우를 1점쇄선으로 각기 나타냈다. 이들의 휘도분포는 어느 것이나 전극(4)으로부터 유리벌브(1)의 단부측을 향해서 급격한 휘도저하를 초래하고 있는 점은 제2도에 나타낸 수은봉입램프의 경우와 같은 경향을 나타내고 있다. 그러나, 제3도에서는 전극(4)의 근방에서 최대파고(波高)가 되고, 그 전극(4)으로부터 유리벌브(1)의 중앙측을 향함에 따라 차차 감쇠된 파상(波狀)의 휘도분포를 나타내고 있다. 따라서, 제2도에 나타낸 수은봉입램프의 휘도분포와 제3도에 나타낸 저압희가스 방전램프의 휘도분포에서는 쌍방의 분포특성에 커다란 차이가 있다. 그리고, 제3도에 있어서의 상기 파상의 휘도분포는 필라멘트온도가 상승함에 따라 파고의 차가 작아지고 있다. 여기서, 상기 유리벌브(1)의 중앙부를 포함하여 이 중앙부의 휘도보다 처음으로 20% 휘도가 저하되는 구간의 폭을 유효폭이라고 하면, 전극(4)의 필라멘트온도가 800℃이상의 유효폭은 양필라멘트보다도 더욱 양관(兩管)단부(유리벌브(1)의 양단부)가까이까지 그 구간이 넓어진다. 한편, 필라멘트온도가 800℃미만의 경우에 있어서의 유효폭은 양 전극(4) 사이의 거리보다도 작아지므로, 실용상 지장을 초래하는 결과가 된다.FIG. 3 shows the luminance distribution of the low pressure rare gas discharge lamp according to the embodiment of the present invention, and the luminance value is expressed in relative values with the central luminance of 100 as in FIG. In Fig. 3, the luminance distribution in the case where the filament coil of the
따라서, 전극(4)의 필라멘트코일을 800℃이상으로 가열하면 휘도분포가 개선되는 것은 명백하다. 그러나, 상기 필라멘트코일의 가열온도가 1200℃이상이 되면 전자방사물질의 증발이 현저해지고, 수명이 단축되었다.Therefore, it is apparent that the luminance distribution is improved when the filament coil of the
이와 같은 여러가지의 설험결과에 의거하여 본원 발명에서는 램프점등중에 있어서의 전극이 800℃이상 그리고 1200℃이하의 온도범위로 가열되도록 그 가열온도범위를 설정한 것이며, 이것이 본원 발명에 있어서의 최대의 특징이다.Based on the results of these various experiments, in the present invention, the heating temperature range is set so that the electrode in the lamp is heated to a temperature range of 800 ° C or more and 1200 ° C or less, which is the maximum feature of the present invention. to be.
제4도는 상기 실험결과에 의한 전극의 필라멘트온도와 수명의 관계를 나타내는 것으로, 필라멘트온도 800℃에서의 수명을 100으로 하여 상대치로 나타냈다. 이 경우에 있어서의 전극의 필라멘트는 항상 가열하는 것으로 하며, 1분 온, 1분 오프의 2분 점멸사이클로 점등하고, 불점등(不点)이 될때까지의 실점등시간으로 수명을 파악하였다. 이 결과로부터도 명백한 바와 같이, 필라멘트가 1200℃를 초과하면 수명이 단축된다고 하는 문제가 발생하여 바람직하지 않다는 것이 명백하였다.4 shows the relationship between the filament temperature and the life of the electrode according to the above test results. In this case, the filament of the electrode should always be heated, and the lamp is turned on by a 2-minute flashing cycle of 1 minute on and 1 minute off, and the lamp is turned on. The life time was determined by the time of the lighting. As is also apparent from these results, it was apparent that the problem of shortening the life occurred when the filament exceeded 1200 ° C, which was not preferable.
이상의 실시예에서는 저압희가스 방전램프를 40KHz로 교류점등한 경우의 휘도분포 및 필라멘트온도와의 관계에 있어서의 수명에 대하여 기술하였으나, 상기 저압희가스 방전램프를 직류점등한 경우에도 같은 효과를 올리고 있는 것을 본원 발명자등은 확인하고 있다.In the above embodiments, the lifespan in relation to the luminance distribution and the filament temperature when the low pressure rare gas discharge lamp is switched on at 40 KHz is described. The inventors of the present application confirm.
제5도는 관(管)전압이 80V로 되는 직류회로에서, 상기 실시예의 저압희가스 방전램프를 사용한 경우에 있어서의 휘도분포의 측정결과를 나타내고 있다. 특 이 경우는 한쪽의 전극필라멘트의 양단은 단락하고, 가열하지 않고 양극으로 하였다. 또, 다른쪽의 전극필라멘트는 음극으로 하고, 이것을 가열하여 상기 실시예의 경우와 마찬가지로 540℃, 800℃로 하여 휘도분포를 측정한 것이다.5 shows measurement results of luminance distribution in the case where the low pressure rare gas discharge lamp of the above embodiment is used in a DC circuit having a tube voltage of 80V. In this case, both ends of one electrode filament were short-circuited and used as an anode without heating. In addition, the other electrode filament was used as a cathode, and the luminance distribution was measured at 540 占 폚 and 800 占 폚 as in the case of the above-described embodiment.
이 측정결과로부터도 명백한 바와 같이, 직류점등의 경우에 있어서도 램프동작중의 관단부의 휘도분포의 불균일은 전극온도에 의존하며, 또한 전극이 음극으로서 동작하고 있을때에 전극과 양광주(陽光柱)와의 사이에 발생하는 복수의 암부(暗部)에 대응하고 있다.As is apparent from this measurement result, even in the case of DC lighting, the unevenness of the luminance distribution at the end of the tube during the lamp operation depends on the electrode temperature and when the electrode is operating as a cathode, the electrode and the positive pole It corresponds to the some dark part which arises between and.
또, 양극으로서 필라멘트를 사용하지 않고, 냉음극등에 일반적으로 사용되는 텅스텐봉등 가열수단이 없는 단순한 전자수용(電子受容)수단을 사용해도 현상은 마찬가지였다.The phenomenon was the same even if a filament was not used as the anode and a simple electron-accommodating means without a heating means such as a tungsten rod generally used for a cold cathode or the like was used.
그리고, 필라멘트온도를 램프점등중 800℃이상으로 함으로써 휘도분포의 개선효과가 인정되므로, 램프시동전의 상태에서 필라멘트온도를 800℃이상으로 가열해둠으로써 램프시동 직후부터 개선된 휘도분포를 얻을 수 있다. 또한, 본원 발명은 OA기기용 광원으로서 적합한 방전등을 얻는 것을 목적으로 하고 있으므로, 휘도분포 특성이라는 면에서는 제2도에서 기술한 수은봉입램프도 유효하다고 할 수 있다.Since the effect of improving the brightness distribution is recognized by setting the filament temperature to 800 ° C. or higher during lamp lighting, the improved brightness distribution can be obtained immediately after starting the lamp by heating the filament temperature to 800 ° C. or higher in the state before lamp startup. have. In addition, since the present invention aims to obtain a discharge lamp suitable as a light source for an OA device, it can be said that the mercury-sealed lamp described in FIG. 2 is also effective in terms of luminance distribution characteristics.
그러나, 수은봉입램프의 경우 상승(시동)이 늦고, 주위온도의 영향을 받기 쉽다는 등의 별개의 문제가 있으므로, 따라서 본원 발명에서는 제외하였다.However, in the case of the mercury-sealed lamp, there are other problems such as a slow rise (starting up) and a tendency to be affected by the ambient temperature.
그리고, 또한 상기 실시예에 있어서는 전극(4)으로서 필라멘트 코일을 사용한 것으로 설명하였으나, 필라멘트 코일을 사용하지 않는 방열형(倣熱型) 또는 소결형(燒結型)전극등에 있어서도 같은 효과를 기대할 수 있다.In addition, although the filament coil was used as the
[산업상의 이용 가능성][Industry availability]
이상과 같이, 본원 발명에 의한 열음극형 저압희가스방전램프는 전극온도를 램프점등중 800℃이상 1200℃이하의 범위에서 가열하도록 하였으므로, 통상의 간단한 램프구조이면서 그 수명 특성을 손상하지 않고, 휘도분포특성을 개선할 수 있으므로, OA기기용의 발광광원으로서 적합하다.As described above, the hot cathode type low pressure rare gas discharge lamp according to the present invention is designed to heat the electrode temperature in the range of 800 ° C. to 1200 ° C. during the lamp lighting. Since the characteristic can be improved, it is suitable as a light emitting light source for OA devices.
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