KR930003837B1 - 열음극형 저압희가스 방전형광램프 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열음극형 저압희가스 방전형광램프

제1도는 본원 발명의 일실시예인 열음극형 저압희가스방전형광램프의 부분 단면외형도.

제2도는 봉입가스 Xe 100% 방전형광램프의 특성도.

제3도는 저압희가스방전형광램프의 특성비교도.

제4도는 본원 발명의 Kr 100%, 0.1 Torr 방전형광램프의 분광분포도.

제5도는 Kr 100%, 30 Torr 방전형광램프의 분광분포도.

본원 발명은 팩시밀리, 복사기 등의 사무자동화(OA)관련기기에 사용하는 열음극형 저압희(希)가스방전형광램프에 관한 것이다.

종래, 예를들면 크세논(Xe)을 주성분으로 하는 가스를 봉입한 고휘도 글로램프(glow lamp)가 발표되어 있다. 이것은 관내의 크세논 가스의 글로방전이 발하는 자외선으로 형광체를 여기(勵起)하여 발광하는 냉음극형 희가스방전형광램프이다. 이 램프는 수은을 사용하지 않고 넓은 온도범위에 걸쳐 안전된 광출력이 얻어지며, 또한 형광체의 변경에 의해 용도에 따른 광원색을 얻을 수 있는 이점이 있다.

그러나, 이 냉음극형 희가스방전형광램프는 점등에 고전압을 요하므로, 취급에 약간의 문제가 있었다. 그래서, 본원 발명자들은 점등전압이 낮고, 고전압이 수반되는 문제점이 적은 열음극형 희가스방전형광램프를 검토해 왔다. 그 결과, 열음극형 희가스방전형광램프의 광출력은 정성적(定性的)으로 제2도에 도시한 바와 같은 특성이 있다는 것을 확인하였다. 이것은 관경 15.5mm 양 열음극, 교류정현파 30kHz로 점등시키고, 관전류 100mA 일정으로 하고 있으며, 봉입가스는 100% Xe을 사용하고 있다. 도면에서는 명백한 바와 같이, Xe 압력이 5Torr 정도에서 휘도는 최저로 되어 있으며, 휘도를 향상시키는데는 봉임가스압을 내리든가 또는 역으로 올리면 된다. 그런데, 봉입가스압을 내린 경우에는 관전압의 상승은 그다지 급격하지 않으나, 역으로 봉입가스압을 올린 경우에는 관전압도 급격히 상승한다. 즉, 5Torr 정도의 가스압을 경계로 램프의 전기특성이 크게 경향을 달리하고 있다. 본원 발명자들은 Xe을 발광가스로 하여 Xe 혼입량을 10%로 고정하고, 잔부 90%를 He, Ne, Ar, Kr로 변경해 본 바, 1Torr 정도의 같은 봉입가스압에서는 He, Ne, Ar, Kr이라는 순서으로 휘도는 저하하였다. 또, 예를들면, Xe, Ne의 2종 혼합가스를 사용하여 Xe의 혼입량을 증가시키면, 1Torr 정도의 같은 봉입가스압에서는 휘도는 저하하였다. 상기한 바는 1Torr 정도라고 하는 5Torr 정도 이하의 가스압영역에서의 것이며, 이것은 관전압저하의 목적에 합치한 효과적인 영역이기 때문이며, 그 이상의 가스압영역에서는 또 다른 현상이 나타났으나, 여기서는 목적에서 벗어나므로 생략한다. 혼합 가스를 사용한 경우의 최저휘도를 부여하는 봉입가스압은 Xe 혼합비의 저하에 따라 고압측 즉 5Torr 정도보다 높은 압력으로 이행하나, 근사적으로는 Xe의 분압은 어느 것이나 5Torr 정도였다. 이상, Xe방전형광램프의 정성적인 설명을 하였으나, 고휘도저전압이라는 목적에서 본원 발명자들은 Xe 분압이 5Torr 이하의 램프를 검토해 왔다.

지금, 가령 Xe 분압이 5Torr 이하의 영역을 저압, 그 이상을 중압영역이라고 하기로 한다. 본원 발명자들은 저압 Xe 방전을 검토해 왔는데, 저압영역에는 고휘도화에 대하여 큰 문제점이 존재한다는 것이 명백해졌다. 그것은 예를 들면 문제를 간단하게 하고, 정성적으로 해설하기 위해 이제 100% Xe 가스를 램프에 봉입하는 경우를 생각한다. 실제로는 다른 것과의 혼합가스를 사용한 쪽의 고휘도이기는 하지만, 그러면 중압영역의 램프는 관전류의 증가에 따라 휘도는 상승하나, 저압영역의 램프는 어떤 관전류치를 경계로, 관전류의 증가가 역으로 휘도의 저하를 수반하게 되고, 제3도에 도시한 바와 같이 관전류 약 70mA에서 휘도는 최대치를 취하며, 관전류를 변화시켜도 이 이상의 휘도를 낼 수 없다는 문제점이 있다는 것을 알았다. 이것은 중압영역의 램프에는 없었던 문제점이다.

본원 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다. 즉, 중압영역과 같이 휘도증가에 관전압의 급격한 상승을 수반하지 않고, 더욱이 상기와 같이 관전류증가에 의한 휘도의 포화가 없는 열음극형 저압희가스방전형광램프를 얻는 것을 목적으로 한다.

따라서, 본원 발명에 관한 열음극형 저압희가스방전형광램프는 유리벌브내에 최소한 안전방전상태에서 열음극으로서 동작하는 전극을 포함하는 한쌍의 전극을 배설하고, 상기 유리벌브내면에 형광체층을 형성하고, 다시 내부에 발광가스를 봉입하고, 방전에 의해 이 발광가스가 발하는 방사로 상기 형광체층을 발광시키는 봉입발광가스분압이 5Torr 이하이며, 또한 발광가스는 최소한 크립톤(Kr)인 것을 특징으로 한다.

다음에, 본원 발명의 실시예에 대하여 도면에 따라서 상세히 설명한다.

제1도는 본원 발명에 관한 일실시예의 열음극형 저압희가스방전형광램프의 부분 단면외형도이다.

도면에 있어서, (11)은 관직경이 8mm의 유리벌브이다. 그 내부의 (12a),(12b)는 한쌍의 전극이며, 전자방사물질을 도포한 프리플릴라멘트코일을 사용하고, 최소한 안전방전상태에서 열음극으로서 동작한다. 또한, 전극관거리는 280mm로 하였다.

유리벌브(11)의 내면에는 형광체층(13)이 형성되어 있다. 형광체는 Y₂SiO₅/Tb로 표시되는 테르븀부활(付活)이트륨실리케이트를 사용하였다. 또, 유리벌브(11)의 내부에는 Kr 100%의 발광가스(14)가 압력 0.1Torr로 봉입되어 있다.

다음에, 이 실시예의 성능을, 이 실시예와 동일치수, 동일구조를 구비하고, 또한 발광가스는 Xe 100%, 압력 0.1Torr 봉입한 것과 비교하여 설명한다.

이 2종류의 형광램프의 관전류를 변화시켜서 미놀타(Minolta)사제의 휘도계를 사용하여 램프의 중앙을 측정하여 휘도를 조사하였으며, 제3도와 같이 되었다.

휘도는 Xe 100%, 0.1Torr 램프의 관전류 70mA의 값을 100으로 한 상대치로 표시하였다. 관전류 80mA 정도까지는 Xe 100%, 0.1Torr쪽이 약간 휘도는 높지만, 그 이상의 관전류치에서 Xe는 휘도가 저하되어 가는데 대해, Kr 100%, 0.1Torr의 램프는 휘도의 포화경향이 없다. 그리고, 이 분광분포를 조사해 보면, 제4도와 같이 되어 있었다. 제4도에서 실선이 관전류 30mA, 점선이 70mA, 일점쇄선이 110mA일 때의 것이다. 도면에서 사선의 부분은 형광체의 발광이며, Kr이라고 표시한 것이 Kr의 발광이다. 도면에서도 명백한 바와 같이, 형광체의 발광은 관전류 70mA의 정도에서 포화되어 있으며, 110mA로 해도 그다지 증가하고 있지 않는데 대하여, Kr의 원자발광 557nm, 585nm 또는 432nm, 447nm 등은 관전류의 증가와 함께 발광이 증가하고 있다.

즉, Xe의 휘도가 포화하는 것은 형광체를 여기(勵起)하는 Xe의 진공자외선이 포화하는 것이 아닌가 추측되며, 램프입력의 증가가 Xe의 적외발광으로 되는 것 같다. 이것은 Kr 쪽도 마찬가지라고 생각되나, Xe과 다른 것은 Kr이 가시역(可視域)에 많은 스펙트럼을 가지고 있는 점이며, 이들의 발광은 램프입력의 증가에 따라 증대한다. 그래서, Kr 램프는 형광체의 광출력이 포화해도 Kr 원자발광이 가시역에서 증가하므로, 제3도와 같은 효과를 나타낸다고 추정된다.

이상은 Kr 100%에서의 실시예을 나타냈으나, Kr에 버퍼가스로서 He, Ne, Ar을 넣어도 효과는 같았다.

또한, 유리벌브의 형상은 이 실시예에서는 직관형으로 하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 환형, U자형, 기타의 형상이라도 상관 없다.

참고로서 Kr 100%, 30Torr의 램프의 분광분포를 제5도에 도시한다. 도면에서도 명백한 바와 같이, 관전류를 증가하면 형광체 자체의 발광이 증가하고 있으며, 저압력과는 다른 특성을 가지고 있었다.

이상 설명한 바와 같이, 본원 발명에 의하여 열음극형 저압희가스방전형광램프의 발광가스를 최소한 클립톤(Kr), 그 분압을 5Torr 이하로 하였으므로, 관전류를 증가시키면 형광체층의 발광과, Kr의 가시역에서의 원자발광의 증가가 가해져서 휘도가 증가한다. 또한, 관전류를 증가하여 형광체층의 발광이 포화상태가 되어도, Kr의 가시역에서의 원자발광은 증가하여 휘도를 증가할 수 있다. 더욱이, 휘도증가에 의한 관전압의 급격한 상승이 없다. 그리고, 점등전압이 낮으므로, 고압방전등에 비하여 취급상의 문제도 없는 열음극형 저압희가스방전형광램프를 제공할 수 있다.

Claims (1)

1. 유리벌브내에 최소한 안전방전상태에서 열음극으로서 동작하는 전극을 포함하는 한쌍의 전극을 배설하고, 상기 유리벌브내면에 형광체층을 형성하고, 다시 내부에 발광가스를 봉입하고, 방전에 의해 이 발광가스가 발하는 방사로 상기 형광체층을 발광시키는 봉입발광가스분압이 5Torr 이하이며, 또한 발광가스는 최소한 크립톤(Kr)인 것을 특징으로 하는 열음극형 저압희가스방전형광램프.