KR0135966B1

KR0135966B1 - 저압 방전 램프 및 그 밀폐 방법

Info

Publication number: KR0135966B1
Application number: KR1019920017661A
Authority: KR
Inventors: 히로히데 나카무라; 토루 시바가키; 기미오 오사다; 신지 모치마루; 데츠오 오타니
Original assignee: 스루오 스토무; 도시바 라이테크 가부시기가이샤
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1992-09-28
Publication date: 1998-04-24
Also published as: JPH05151936A; KR930006809A; JP3341294B2

Abstract

저압 방전 램프는 내부에 방전 공간(23)을 형성하는 연장된 유리관(21)을 포함한다. 연장된 유리관(21)은 제1단부, 제2단부, 제1단부의 밀폐된 부분(29)와 제1단부 및 제2단부 사이에 관모양의 부분을 갖는다. 밀폐된 부분(29)은 관모양의 부분 보다 더 가늘다. 밀폐된 부분 및 관모양의 부분은 각각, 외부면 및 내부면을 갖는다. 방전 가스가 방전 공간(23)에 가득찬다. 밀폐 부재는 금속으로 제조되고 측면(27a)을 갖는다. 밀폐 부재(27)는 연장된 유리관(21)의 관모양의 부분보다 더 가늘다. 밀폐 부재(27)는 밀폐 부재(27)의 측면(27a)에 용해되고 고착하는 밀폐 부재(29)에 의해 밀폐 부분(29)의 내부면에 부착된다. 제1전극(31,35) 및 제2전극은 연장된 유리관(21)에 형성된다. 제1전극(31,35)은 밀폐된 부분(29) 근처의 연장된 유리관(21)에 위치하고 밀폐 부재(27)에 전기적으로 그리고 기계적으로 결합된다.

이 램프는 작고 컴팩트하게 될 수 있다. 그 램프는 누출 및 그것의 외관을 더럽히는 가능성을 적게한다.

Description

저압 방전 램프 및 그 밀폐 방법

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 저압 수은 증기 방전 램프의 투시도.

제2도는 제1도의 부분 단면도.

제3도는 제1실시예의 전극 일부의 사시도.

제4도는 밀폐 단계전의 전압 수은 증기 방전 램프 및 밀폐 장치의 부분 단면도.

제5도는 밀폐 단계후의 전압 수은 증기 방전 램프 및 제4도의 밀폐 장치의 부분 단면도.

제6도는 본 발명의 제2실시예에 따른 저압 수은 증기 방전 램프를 나타낸 도면.

제7도는 제6도의 전극 일부의 사시도.

제8도는 본 발명의 제3실시예에 따른 저압 수은 증기 방전 램프를 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

21 : 유리관27 : 밀폐 부재

31 : 내부 도선33 : 외부 도선

35 : 전극체41 : 고주파 코일

43 : 고주파 전원

본 발명은 일반적으로 저압 방전 램프에 관한 것으로, 특히 특정 밀폐 구조물을 갖는 저압 방전 램프에 관한 것이다.

형광 램프와 같은 저압 방전 램프는 LCD(액정 디스플레이)장치의 역광 조명용으로 사용되고 작고 얇은 장치가 작고 얇은 형광 램프를 필요로 하기 때문에 작고 얇게 되도록 요구되어져 왔다. 역광 조명용의 작은 형광 램프는 일반적으로 내부 직경이 10mm 이하이므로 형광 램프용으로 냉음극형의 전극이 사용되었다. 냉음극형의 전극은 그러한 작고 얇은 형광 램프용에 적합하다.

작고 얇은 형광 램프용의 밀폐 구조물에는 몇가지 형태가 있다. 밀폐 구조물의 한 형태는 유리 아교 또는 소위 플릿 글래스를 사용하여 유리관의 말단에서 구멍을 덮고 밀폐하는 금속 캡을 사용하는 것이다. 그러나, 유리 아교 또는 플릿 글래스를 사용하는 것은 램프의 외관을 더럽게 만들기 때문에 램프를 제조하는데 불리하다.

밀폐 구조물의 다른 형태는 소위 비드 마운트(bead mount) 또는 소위 버튼 스템(button stem)을 사용하는 것이다. 밀폐 단계 동안, 비드 마운트 및 버튼 스템은 가열되고 용융된다. 그 다음에 그것들은 유리관의 말단에 부착된다. 비드 마운트 및 버튼 스템은 유리 물질로 만들기 때문에, 그것들은 밀폐 단계 동안이나 후에 균열이 발생할 수 있다.

본 발명의 목적은 작고 컴팩트한 저압 방전 램프를 밀폐하는 새로운 밀폐 구조물 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 누출 가능성을 줄이는 밀폐 구조물과 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 저압 수은 증기 방전 램프의 외관을 더럽히는 가능성을 줄이는 밀폐 구조물과 방법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 방전 공간을 형성하는 연장된 유리관을 포함한 저압 방전 램프를 제공한다. 연장된 유리관은 제1단부, 제2단부, 제1단부의 밀폐 부분, 및 제1단부와 제2단부 사이의 관형 부분을 갖는다. 밀폐 부분은 관형 부분보다 가늘다. 밀폐 부분과 관형 부분은 둘다 각각 외부면 및 내부면을 갖는다. 방전공간은 방전 스스로 충전된다. 밀폐 부재는 금속으로 만들고 측면을 갖는다. 밀폐 부재는 연장된 유리관의 관형 부분보다 가늘다. 밀폐 부재는 밀폐 부재의 측면에 용융되고 고착하는 밀폐 부분에 의해 밀폐 부분의 내부면에 부착된다. 제1전극 및 제2전극은 연장된 유리관에 제공된다. 제1전극은 밀폐된 부분 부근의 연장된 유리관에 위치하고 밀폐 부재에 전기적 및 기계적으로 결합된다.

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 저압 수은 증기 방전 램프를 나타낸다. 저압 수은 증기 방전 램프는 연장된 유리관(21)을 갖는다. 방전 공간(23)은 유리관(21)내에 형성된다. 유리관(21)은 내부 직경이 12mm 보다 작고 바람직하게는 3 내지 6mm이다. 내부면과 외부면간의 두께는 0.3 내지 0.8mm이다. 유리관(21)은 종래 물질, 예를 들면, 팽창 계수가 89×10^-7cm/cm/℃ 내지 107×10^-7cm/cm/℃인 소다 석회 마그네시아 유리 또는 팽창 계수가 89×10^-7cm/cm/℃ 내지 95×10^-7cm/cm/℃인 납유리로 만든다. 형광층(25)은 유리관(21)의 내부면상에 피복된다.

유리관(21)은 그것의 각 단부에서 금속제의 밀폐 부재(27)로 밀폐된다. 밀폐 부재는 원통 형상을 갖고, 그것의 직경은 유리관(21)의 내부 직경 보다 더 작다. 밀폐 부재(27)의 길이는 밀폐 부재(27)의 직경보다 더 크다. 밀폐 부재(27)는 바람직하게 두멧선(dumet wire)으로 만든다. 두멧선은, 예를 들면, 도시바사의 DUX-D로 생산되고 표면에 구리 피복층을 갖는 47% 니켈-53% 철의 합금이다. 두멧선은 팽창 계수가 약 95×10^-7cm/cm/℃ 내지 84×10^-7cm/cm/℃이다.

구리 피복층을 갖는 40 내지 50%의 니켈 -60 내지 50%의 철 합금인 두멧선도 밀폐 부재(27)용으로 사용될 수 있다. 두멧선은 작은 부분으로 절단되고 각 부분은 밀폐 부재(27)용으로 사용된다. 따라서, 두멧선으로 만든 밀폐 부재(27)는 구리층인 측면(27a)을 갖는다. 반면에, 양단부면(27b)은 구리층을 갖지 않는다.

다른 금속은 그 금속이 유리관(21)의 팽창 계수와 유사한 팽창 계수를 갖는다면 밀폐 부재(27)용으로 사용될 수 있다.

제3도에 도시된 바와 같이, 내부 도선(31) 및 외부 도선(33)은 전기 용접에 의해 밀폐 부재(27)의 각 단부에 결합된다. 냉각 형태의 전극체(35)는 내부 도선(31)에 접속된다. 그러므로, 전극체(35)는 밀폐 부재(27)에 전기적 및 기계적으로 접속된다. 전극체(35)는 공동을 갖도록 형성되고 니켈로 만든다.

밀폐 부재(27)는 밀폐 부재의 측면에 용융되고 고찰하는 밀폐 부분(29)에 의해 밀폐 부분(29)의 내부면에 부착된다. 밀폐 부분(29)이 밀폐 부재(27)의 측면에 용융되어 고착하기 때문에, 제2도에 도시된 바와 같이 직경이 감소된 밀폐 부분(29)은 양밀폐 부분(29) 사이의 관모양의 부분(21)보다 더 가늘다.

상기 기술된 형광 램프는 밀폐 단계 동안 유리관(21)의 소정 부분(39)을 가열하기 위한 특정 가열 장치를 사용함으로써 제조된다. 제4도는 가열 장치를 나타낸 것이다. 소정 부분(39)은 밀폐 단계후 밀폐 부분(29)이 될 것이다. 가열 장치는 전자기 유도 가열의 원리를 이용한다. 가열 장치는 고주파 코일(41)과 고주파 코일(41)에 연결되는 고주파 전원(43)을 갖는다. 고주파 코일(41)은 유리관(21)을 소정부분(39) 주위에서 에워싸도록 배치된다. 가열 링 부재(42)는 소정 부분(39)의 가열을 가속시키기 위하여 고주파 코일(41) 및 연장된 유리관(21) 사이에 제공된다. 가열링 부재(42)는 금속으로 만든다. 그러므로, 가열링 부재(42)는 전력이 공급될 때 고주파 코일(41)에 의해 가열되고 가열링 부재(42)는 소정 부분(39)을 가열한다.

상기 기술된 형광 램프는 다음과 같이 제조된다. 첫째로, 연장된 유리관(1)이 마련되고 형광층(25)이 연장된 유리관(21)의 내부면상에 피복된다. 연장된 유리관(21)은 선형이고 연장된 유리관(21)의 각 단부에 구멍(49)을 갖는다. 그 다음 연장된 유리관(21)은 고주파 코일(41)내로 삽입되고 밀폐 단계 이후 밀폐 부분(29)이 될 연장된 유리관(21)의 소정 부분(39)이 고주파 코일(41)에 면하도록 배치된다.

다음에, 전극체(35) 및 내부 도선(31)을 포함하는 전극, 밀폐 부재(27) 및 외부 도선(33)은 용접에 의해 전기적 및 기계적으로 결합되어 전극대(electrode mount)를 형성한다. 그 다음 전극대는 구멍(49)을 통하여 연장된 유리관(21)내에 삽입되고 밀폐 부재(27)가 소정 부분(39)에 면하도록 배치된다.

그 다음 밀폐 부재(27) 및 가열링 부재(42)는 전력이 고주파 코일(41)에 공급된 후 전자기 유도 가열에 의해 가열된다. 밀폐 부재(27) 및 가열링 부재(42)는 소정 부분(39)을 가열하여 소정 부분(39)은 유연해지고 용융되며 그것의 표면 장력에 의해 그것의 두께(외부 직경)는 줄어든다. 그러므로, 소정 부분(39)은 밀폐 부재(27)의 측면(27a)에 달라붙고 소정 부분(39)은 제5도에 도시된 바와 같이 밀폐 부분(29)이 된다.

밀폐 부재(27)의 측면(27a)은 구리층을 가지며 따라서, 밀폐 부재에 대한 유리관(21)의 밀폐 부분(29)의 고착성의 강도는 구리층으로 인하여 충분하다. 구리층을 갖지 않는 단부면(27b)에 고착하는 유리 물질은 없다. 밀폐 부분(29)의 유리 물질이 밀폐 부재(27)의 단부면(27b)에 고착한다면, 밀폐 부분(29)의 세기는 밀폐 부재(27)의 단부면(27b)에서의 균열로 인해 약하게 된다.

가열 링 부재(42)는 소정 부분(39)의 가열을 가속화하고 따라서 밀폐 부분(29)은 밀폐 부재(27)의 측면에 강하게 고착되며 누출의 가능성은 줄어든다.

가열 링 부재(42)는 소정 부분(39)을 가열하기 위한 가스 버너의 사용을 제거할 수 있다. 그러므로, 가열 링 부재(42)는 유리관(21)이 가스 버너로부터 불결한 가스를 흡수하는 단점을 제거할 수 있다.

소정 부분(39)을 가열하는 동안, 유리관의 내부 가스는 유리관의 구멍(49)을 통하여 배출되며, 따라서 소정 부분(39)이 유연해지고 용융될때, 소정 부분(39)은 유리관(21) 내부의 역압력으로 인하여 그것의 두께의 감소가 가속화된다. 일정한 양의 수은 및 아르곤과 같은 회류 가스가 밀폐 단계가 완전히 이루어지기 전에 구멍(49)을 통하여 도입된다.

최종적으로, 연장된 유리관(21)의 말단 부분은 절단되고 밀폐 부분(29)이 형성된 후 밀폐단계가 완성된다. 상기 설명은 연장된 유리관(21)의 하나의 밀폐 부분(29)에 관련되나 다른 밀폐된 부분도 상기 설명된 밀폐 부분과 동일하게 처리된다.

상기 기술한 저압 수은 증기 방전 램프는 비록 유리관의 두께가 0.3mm 내지 0.8mm 두께 일지라도 밀폐 부재(27)의 팽창 계수가 유리관(21)의 팽창 계수와 유사하기 때문에 밀폐 부분(29)에서 누출의 가능성은 줄어든다. 보다 더 적은 누출의 가능성은 밀폐 부재가 두껍고 밀폐 부재에 대한 밀폐 부분(29)의 접촉 영역이 크다는 사실에 의해 알 수 있다.

또한, 상기 기술된 저압 수은 증기 방전 램프는 그 저압 수은 증기 방전 램프의 외관을 더럽게 하는 가능성을 적게 한다.

본 발명의 발명자는 밀폐 부분(29)의 신뢰성과 유리관(21)의 내부 직경 d간의 관계, 밀폐 부재의 외부 직경 D와 밀폐 부분(29)의 길이 L간의 관계를 조사했다. 밀폐 부분(29)의 길이 L은 유리관(21)이 밀폐 부재(27)의 측면(27a)에 접촉하는 부분의 길이로서 한정된다.

본 발명자는 다양한 유리관(21)의 내부 직경 d, 밀폐 부재(27)의 외부 직경 D 및 밀폐 부분(29)의 길이 L을 갖는 많은 형광 램프들을 제조했고 각 램프의 신뢰성을 측정했다. 표 1은 조사의 결과를 나타낸다. 표 1에서 신뢰도의 수치는 누출의 흠결을 일으키지 않는 우량 램프의 비율을 의미한다. 각 램프의 유리관의 벽 두께는 0.3mm 내지 1.0mm사이에 있다.

[표 1]

표 1에 의하면, 부등식 2L≥D≥d/3의 조건을 만족시키는 램프들은 상당한 신뢰성을 갖는다. 이 부동식은 다음을 나타내는 것이다.

유리관(21)의 내부 직경 d가 밀폐 부재(27)의 외부 직경 D의 3배 두께이내일때, 유리관(21)의 내부 직경은 유리관(21)을 가열 및 용융함으로써 표면 장력에 의해 자동적으로 감소될 수 있기 때문에, 유리관(21)은 유리관(21)의 말단 부근의 소정 부분(39)을 단지 가열 및 용융시킴으로써 쉽게 밀폐될 수 있다. 그러나, 유리관(21)의 내부 직경이 밀폐 부재(27)의 외부 직경 D의 3배 두께 이상일때, 밀폐 부재(27)의 외부면과 유리관(21)의 내부면간의 간격이 너무 크고 유리관(21)은 밀폐 부분(29)에서 그것의 두께를 대단히 감소시킬 필요가 있기 때문에, 밀폐 부분(29)의 유리관은 유리관이 용융되고 부풀어 커지는 퍼들 부분을 형성한다. 이 퍼들은 밀폐 부분(29)의 다른 부분의 벽 두께 보다 더 두꺼운 벽 두께 부분을 형성하고 밀폐 부재(27)의 측면^*27a)에 강하게 고착하는데 어려움이 있다. 따라서 퍼들은 누출을 일으킬 수 있다.

밀폐 부분(29)의 길이 L이 밀폐 부재(27)의 외부 직경 D의 반이거나 반 이상일때, 밀폐 부분(29)에서 유리관은 밀폐 부재(27)의 측면(27a)에 고착하는 밀폐 부분(29)의 영역이 충분하기 때문에 밀폐 부재(27)의 측면(27a)에 강하게 고착한다. 밀폐 부분(29)의 길이 L이 밀폐 부재(27)의 외부 직경 D의 반보다 적을 때, 밀폐 부재(27)의 측면(27a)에 고착하는 밀폐 부분(29)의 영역은 너무 작고 밀폐 부분(29)에서 유리관은 밀폐 부재(27)의 측면(27a)에 강하게 고착할 수 없다. 또한, 밀폐 부분(29)의 작은 길이 L은 유리관(21)의 소정 부분(39)에서 잘 가열될 수 없다. 이들의 부족은 누출을 일으킬 수 있다.

따라서, 부등식 2L≥D≥d/3을 만족하는 밀폐 부분은 누출 또는 누출의 가능성을 상당히 방지할 수 있다.

제6도 및 제7도는 본 발명의 제2실시예에 따른 저압 수은 증기 방전 램프를 나타낸 것이다. 이 실시예는 제1실시예와 밀폐 부재(61)의 구조물에 있어 상이하다. 이 실시예의 밀폐 부재(61)는 밀폐 부분(29)에서 밀폐 부재(61)를 고정시키기 위한 우묵한 부분(63)을 갖는다. 밀폐 부분(29)에서 용융된 유리는 밀폐 단계 동안 우묵한 부분(63)으로 흐른다.

우묵한 부분(63)은 밀폐 부재(61)가 밀폐 부분(29)으로부터 빠져 나오거나 유리관(21)에 대한 그것의 위치 변동을 방지한다. 또한, 밀폐 부재(61)의 측면에 접촉하는 밀폐 부분(29)의 유효 길이는 밀폐 부재(27)의 유효 길이보다 더 길게 되어 누출의 가능성은 더 적게 될 수 있다.

상기 실시예에서, 방전 가스는 수은이지만, 크세논과 같은 희류 가스가 수은 대신에 사용될 수 있다.

제7도는 제3실시예에 따른 외부 전극 및 내부 전극을 갖는 희류 가스 방전 램프를 나타낸 것이다. 유리관(71)은 그것의 한 단부에 내부 전극대를 갖는다. 내부 전극대는 밀폐 부재(73), 내부 도선(75), 외부 도선(77) 및 전극체(79)를 갖는다. 전극대의 이들 부분은 제1,2 및 3도에 나타낸 제1실시예의 밀폐 부재(27), 내부 도선(31), 외부 도선(33) 및 전극체(35)와 동일하다. 밀폐구조물 및 밀폐 부재(73)의 밀폐 방법은 제1실시예의 밀폐 부재(27)에 대한 것들과 동일하다.

유리관(71)의 다른 단부는 내부 전극을 갖지 않는다. 다른 전극 대신에, 외부 전극(81)은 유리관(71)을 따라 유리관(71)의 내주면에 형성된다. 외부 전극은 공지된 스크링 프린팅 기술에 의해 피복된 전이 전도성 필름으로 만든다. 방전은 고주파 전력을 공급함으로써 유리관(71)의 전극체 및 외부 전극(81)간에 발생된다.

이 램프는 누출 및 그것의 외관을 더럽게 하는 가능성이 적다.

배출단계는 상기 기술된 바와 같이 밀폐 단계 동안 이루어진다. 상기 기술된 실시예에서, 희류 가스는 그것의 단부에서 관의 구멍을 통하여 도입된다. 그러나, 유리관은 희류 가스를 가득 채운 기낭내에 배치되고 밀폐될 수 있다. 이 경우에, 기낭으로부터 공기 배출 및 기낭내로의 희류 가스 도입은 단지 유리관으로부터의 공기배출 및 유리관내로의 희류 가스 도입으로 대체될 수 있다.

단지 몇가지 실시예가 상기에서 상세히 기술되어 졌지만, 당업자는 여러가지 변경이 그 기술을 일탈함이 없이 양호한 실시예에서 가능하다는 것을 이해할 것이다.

모든 이러한 변경들은 다음의 청구 범위내에 포함되는 것으로 간주된다.

Claims

제1단부, 제2단부, 상기 제1단부의 밀폐된 부분(29) 및, 상기 제1단부와 상기 제2단부 사이에 관형 부분을 가지며 내부에 방전 공간(23)을 형성하는 데 상기 밀폐 부분(29)은 상기 관형 부분보다 더 가늘고 상기 밀폐 부분(29) 및 상기 관형 부분은 각각 외부면과 내부면을 가지고 그 내경이 12mm이하로된 연장된 유리관(21)과; 상기 방전 공간(23)을 채우는 방전 가스와; 금속으로 제조되고, 측면(27a)을 가지며, 상기 연장된 유리관(21)의 상기 관형 부분보다 더 가늘게 구성되고, 상기 측면(27a)에 용융되어 고착하는 상기 밀폐 부분(29)에 의해 밀폐 부분(29)의 내부면에 부착되며 상기 유리관과 비슷한 열팽창 계수를 갖는 밀폐 부재(27)와; 상기 연장된 유리관(21)에 제공되는 제1전극(31,35) 및 제2전극을 포함하는데, 상기 제1전극(31,35)은 상기 연장된 유리관(21)의 상기 밀폐 부분(29) 근처에 위치하고 상기 밀폐 부재(27)에 전기적 및 기계적으로 결합되는 것을 특징으로하는 저압 방전 램프.
제1항에 있어서, 상기 밀폐 부재(27)는 구리 표면층을 갖는 니켈-철 합금의 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 저압 방전 램프.
제1항에 있어서, 상기 밀폐 부재(27)는 실질상 원통 형상이고, 그것의 축은 실질상 상기 연장된 유리관(21)의 축과 동일하며, 식 2L≥D≥D/3(여기에서 L은 유리관의 축을 따르는 상기 밀폐 부분의 길이이고, D는 원통 형상인 상기 밀폐 부재(27)의 외부 직경이며, d는 상기 유리관(21)의 상기 관형 부분의 내부 직경을 나타냄)을 만족하는 것을 특징으로 하는 저압 방전 램프.
제1단부, 제2단부, 및 상기 제1단부와 상기 제2단부 사이의 관형 부분을 가지며 내경이 12mm이하인 연장된 유리관(21)을 마련하는 단계와; 상기 연장된 유리관(21)의 관형 부분 보다 가늘고 측면(27a)을 가지며 상기 유리관과 비슷한 열팽창 계수를 갖는 밀폐 부재(27) 및 이 밀폐 부재(27)에 전기적 및 기계적으로 결합되는 전극(31,35)을 마련하는 단계와; 상기 밀폐 부재(27)를 상기 제1단부를 통하여 상기 연장된 유리관(21)내로 삽입하는 단계와; 상기 연장된 유리관(21)이 상기 밀폐 부재(27)의 주변에서 용융되고 변형되어 상기 밀폐 부재(27)의 측면(27a)에 고착하도록 상기 밀폐 부재(27) 주변의 상기 연장된 유리관(21)을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연장된 유리관(21)의 밀폐방법.