KR19990021836A - 고압 금속 할로겐화물 램프 - Google Patents

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KR19990021836A KR1019970708310A KR19970708310A KR19990021836A KR 19990021836 A KR19990021836 A KR 19990021836A KR 1019970708310 A KR1019970708310 A KR 1019970708310A KR 19970708310 A KR19970708310 A KR 19970708310A KR 19990021836 A KR19990021836 A KR 19990021836A
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Abstract

본 발명은 고압 금속 할로겐화물 램프에 관한 것이며, 상기 램프는 방전 공간을 둘러싸고 있으며, 가스가 새지 않도록 밀봉되어 있는 광전송 방전 용기로서, 그 내부에는 전극들이 배치되어 있으며, 외부로 연장되어 있는 전류 도체와 접속되어 있는 광전송 방전 용기와, 희유 기체, 버퍼 기체 및 하프늄(hafnium), 지르코늄(zirconium) 및 탄탈륨(tantalum) 의 할로겐화물로부터 선택된 하나 이상의 전이 금속 할로겐화물을 구비하는 방전 용기 내의 충진물을 구비한다. 본 발명에 따라서 각각의 전극들은 하프늄, 지르코늄 및 탄타륨의 카바이드로부터 선택된 하나의 카바이드를 포함하는 전극부를 구비한다. 결국, 플라즈마에서 전극으로의 전이 금속의 확산은 크게 억제되어서, 작동 동안 상기 램프가 매우 좋은 발색성을 유지한다.

Description

고압 금속 할로겐화물 램프
본 발명은 고압 금속 할로겐화물 램프에 관한 것이며, 상기 램프는
방전 공간을 둘러싸고 있으며, 가스가 새지 않도록 밀봉되어 있는 광전송 방전 용기로서, 그 내부에는 전극들이 배치되어 있으며, 외부로 연장되어 있는 전류 도체와 접속되어 있는 광전송 방전 용기와,
희유 기체, 버퍼 기체 및 하프늄(hafnium), 지르코늄(zirconium) 및 탄탈륨(tantalum) 의 할로겐화물로부터 선택된 하나 이상의 전이 금속 할로겐화물을 구비하는 방전 용기 내의 충진물을 구비한다.
그런 고압 금속 할로겐화물 램프(이후에는 램프로 언급됨) 는 EP 0627759 A1 에 공지되어있다.
상기 공지된 램프에서는, 예를 들어, 수은, 크세논 혹은 수은 및 크세논이 버퍼 가스로서 사용된다. 공지된 램프의 전극은 텅스텐 바를 구비한다. 공지 램프는 좋은 발색성(colour rendering properties) 을 가지고 있다. 또한 공지된 램프는 효율과 휘도에서 비교적 높은 값을 갖는다.
상기 공지된 램프의 단점은 작동시 플라즈마 내에 존재하는 전이 금속이 전극으로 확산된다는 것이다. 결국, 플라즈마의 성분과 그로 인한 공지된 램프의 성능이 작동시 변화한다. 특히, 플라즈마로에서의 전이 금속의 소실로 인하여 램프의 발색성이 급속도로 감소된다. 확산의 효과는 전이금속의 대부분이 전극으로 확산된 후에도 플라즈마 내에 충분한 양의 전이금속이 존재하도록 램프의 충진재 내에 전이 금속 할로겐화물의 양을 증가시킴으로서 부분적으로 보상할 수 있다. 그러나, 그런 많은 양의 전이 금속 할로겐화물을 구비하는 램프는 많은 실제적인 응용에 적절하지 않은 매우 높은 재점화 전압을 갖는다.
본 발명의 목적은 많은 실제적인 응용에 적절하며 개선된 보수 유지 방법을 갖는 서두에서 설명된 종류의 고압 금속 할로겐화물 금속 램프를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서 상기 목적은 각각의 전극이 하프늄, 지르코늄 및 탄탈늄의 카바이드(carbide) 들로부터 선택된 하나의 카바이드를 포함하는 제 1 전극부를 구비함으로서 얻어진다.
본 발명에 따른 고압 방전 램프의 작동시, 전극들의 제 1 전극부는 방전과 마주하게 되며, 상기 방전 아크는 전극들중 제 1 전극부 사이에서 발생된다. 본 발명에 따른 고압 금속 할로겐화물 램프에서는, 플라즈마에서 램프의 전극으로의 전이 금속의 이동을 크게 억제한다. 결국, 플라즈마의 성분은 실질적으로 변화되지 않고 유지되며, 램프의 뛰어난 발색성은 그 작동 동안 그대로 유지된다. 이것은 또한 그 충진재 내에 매우 작은 양의 전이 금속 할로겐화물만을 포함하는 램프의 경우에도 사실이다. 바람직하게는, 방전 용기 내에 포함된 전이금속 할로겐화물의 양을 3 μmol/cm3보다 작게 하여서, 램프의 점화 전압을 비교적 낮게 한다.
제 1 전극부가 실질적으로 순수 전이 금속 카바이드의 외부로 형성된 본 발명에 따른 고압금속 할로겐화물 램프로 좋은 결과를 얻었으며, 또한 전이 금속 카바이드에 부가된 제 1 전극부가, 예를 들어, 텅스텐, 레늄 혹은 텅스텐 및 레늄을 포함하는 본 발명에 따른 고압 금속 할로겐화물 램프에서 좋은 결과를 얻었다. 바람직하게는, 제 1 전극부 내에 포함된 텅스텐, 레늄 혹은 텅스텐 및 레늄의 중량당 퍼센트가 0 % 내지 30 % 내에 있게 한다.
상기 전극들은 제 1 전극부에 접속된 제 2 전극부를 구비할 수 있다. 그런 제 2 전극부의 구성요소에 따라서, 전류 도체와 제 1 전극부 사이의 가능성보다는 전류 도체와 제 2 전극부 사이에서 더 좋은 접속이 실현될 수 있다. 제 2 전극부가 텅스텐 바를 구비함으로서, 고전압 금속 할로겐 램프에서 좋은 결과를 얻었다. 바람직하게는, 제 1 전극부는 텅스텐바의 끝단에서 융합된다.
바람직하게는 제 1 전극부는 실질적으로 구형이며, 실질적으로 준구형(semi-sperical) 혹은 원주형이다.
본 발명의 실시예는 또한 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도면에 대하여 도 1 은 본 발명에 따르는 고압 금속 할로겐화물 램프를 보여준다.
도 2 는 도 1 에 도시된 고압 금속 할로겐화물 램프 내에 포함된 전극중 하나의 개략도를 보여준다.
도 1 에 대하여, 1 은 방전 공간 (2) 을 둘러싸는 광전송 방전 용기이다. 방전 용기 (1) 는 가스가 새지 않도록 밀봉되어 있다. 제 1 전극부 (3a 및 3b) 및 제 2 전극부 (4a 및 4b) 를 구비하는 전극들은 방전 용기 내에 배치되어 있으며, 외부로 연장되어 있는 전류 도체 (5a, 6a 및 5b 6b) 에 접속된다. 전류 도체 각각은 몰리브덴(molybdenum) 호일 (5a 및 5b) 과 상기 몰리브덴 호일에 접속된 도체선 (6a 및 6b) 를 구비한다. 상기 전극의 각각은 또한 몰리브덴 호일 중 하나와 접속된다. 방전 용기에는, 충진재가 존재하는데, 이것은 희유 가스, 버퍼 가스 및 대기 온도에서 고체이며 도 1 에서 6 으로 지시되어 있는 얼마간의 양의 HfBr4을 구비한다.
도 1 의 고압 금속 할로겐화물 램프 내에 존재하는 두 전극은 이들 전극 중 하나에 대하여 도 2 에 도시된 것처럼 구성된다. 제 1 전극부는 HfC 를 구비하며, 제 2 전극부는 텅스텐 바를 구비한다. 제 1 전극부는 제 2 전극부와 융합되어 있다. 상기 제 2 전극부는 몰리브덴 호일과 접속된다.
표 1 은 본 발명에 따른 고압 금속 할로겐화물 램프 (LAMP 2) 와 비슷한 충진재를 가졌으나 텅스텐 바를 구비하는 전극 (LAMP 1) 을 갖는 고압 금속 할로겐화물 램프와의 비교를 보여준다. LAMP 2 의 전극은 실질적으로 순수한 HfC 를 구비하는 제 1 전극부를 갖는다. 고압 금속 할로겐화물 램프의 방전 공간의 부피는 거의 1 cm3이며 전극 거리는 6 mm 이다. 두 램프들은 대기 온도에서 약 100 mbar 의 Ar 와 134 μmol/cm3Hg 와 1.34 μmol/cm3의 HfBr4로 충진되어 있다. 두 램프는 외부 전구없이 수평으로 작동되었으며, 램프로부터 공급된 전원은 250 Watt 였다.
LAMP 1 LAMP 2
전극 구조 텅스텐바 HfC 를 구비하는 제 1 전극부와 융합된 텅스텐바
충진된 HfBr4의 양(작동 온도에서) 0.28 0.28
1분의 연소 시간 후, 가스 상태의 HfBr4의 양(bar) 0.1 0.28
2시간 연소 시간 후, 가스 상태의 HfBr4의 양(bar) 0.1 0.28
루멘 출력(klm) 16 17.5
효율(lm/Watt) 64 70
발색율 R9 -71 92
발색율 Ra8 66 97
발색율 Ra14 55 95
색 온도 (K) 8520 7570
램프 전압(V) 94 90
재점화 전압(V) 140 160
표 2 는 또한 본 발명에 따른 고압 금속 할로겐화물 램프 (LAMP 4) 및 비슷한 충진물을 가지나 텅스텐바를 구비하는 전극을 갖는 고압 금속 할로겐화물 램프 (LAMP 3) 와의 비교를 보여준다. LAMP (4) 의 전극은 30 중량 % 의 텅스텐과 70 중량 % 의 HfC 를 구비하는 제 1 전극부를 갖는다. 고전압 금속 할로겐화물 램프의 방전 공간의 부피는 거의 3.4 cm3이었으며, 전극 거리는 7 mm 였다. 두 램프는 대기 온도에서 거의 100 mbar 의 Ar 과 74μmol/cm3의 Hg, 2.4 μmol/cm3의 HfBr4, 2.4μmol/cm3의 HgBr4및 8.4 μmol/cm3의 Sn 으로 채워져 있다. 두 램프는 외부 전구없이 수평으로 작동되며 램프로부터 공급된 전원은 580 watt 였다.
LAMP 3 LAMP 4
전극 구조 텅스텐바 30 중량 % 텅스텐과 70 중량 % HfC 를 구비하는 제 1 전극부와 융합된 텅스텐바
충진된 HfBr4의 양(작동 온도에서) 0.5 0.5
1분의 연소 시간 후, 가스 상태의 HfBr4의 양(bar) 0.08 0.5
2시간 연소 시간 후, 가스 상태의 HfBr4의 양(bar) 0.04 0.5
루멘 출력(klm) 42.511 46.270
효율(lm/Watt) 73 80
발색율 R9 39 87
발색율 Ra8 89 98
발색율 Ra14 86 97
색 온도 (K) 5240 4750
램프 전압(V) 72 97
재점화 전압(V) 160 240
표 1 과 표 2 는 램프 작동시, 플라즈마에서 LAMP 1 과 LAMP 3 의 전극으로 Hf 가 높은 비율로 소실되며 이것은 이들 램프의 발색성에 많은 영향을 준다. 또한 충진된 HfBr4의 양의 감소는 본 발명에 따른 램프와 텅스텐바를 구비하는 전극을 갖는 램프 사이의 연색성에서의 차이를 증가시킨다는 것을 볼 수 있다. LAMP 2 와 LAMP 4 의 플라즈마에서의 Hf 의 양은 실제적으로 일정한 레벨을 유지하며, 이것의 결과로서, LAMP 2 의 발색성이 매우 좋다. 또한, LAMP 2 와 LAMP 4 의 재점화 전압은 수용가능 값이되는데, 이것은 램프의 충진물 내의 전이 금속 할로겐화물이 비교적 적은 양이기 때문이다. 각각의 실험에서 텅스텐을 구비하는 전극을 갖는 램프의 경우에, 적어도 95 의 발색성율 Ra8 을 갖기 위해서는, 이것은 (작동 온도에서) 1.5 bar 의 HfBr4의 충진양을 사용하는 것이 필요하다는 것을 알게되었다. 이들 충진양 중에서, 약 0.25 bar 만이 플라즈마 내에 유지되며, 나머지는 전극으로 확산된다. 발색율 Ra8 이 램프의 작동 동안 높은 온도로 유지된다고 하더라도, 재점화 전압은 800V 와 1000V 사이의 수용할 수 없을만큼 높았다.

Claims (10)

  1. 방전 공간을 둘러싸고 있으며, 가스가 새지 않도록 밀봉되어 있는 광전송 방전 용기로서, 그 내부에는 전극이 배치되어 있으며, 외부로 연장되어 있는 전류 도체와 접속되어 있는 광전송 방전 용기와,
    희유 기체, 버퍼 기체 및 하프늄, 지르코늄 및 탄탈륨의 할로겐화물로부터 선택된 하나 이상의 전이 금속 할로겐화물을 구비하는 방전 용기 내의 충진물을 구비하는 고압 금속 할로겐화물 램프에 있어서,
    각각의 전극들이 하프늄, 지르코늄 및 탄탈륨의 카바이드로부터 선택된 하나의 카바이드를 포함하는 제 1 전극부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고압 금속 할로겐화물 램프.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 전극부는 또한 텅스텐, 레늄 혹은 텅스텐 및 레늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 금속 할로겐화물 램프.
  3. 제 2 항에 있어서, 제 1 전극부 내에 구비된 텅스텐, 레늄 혹은 텅스텐 및 레늄의 중량당 퍼센트가 0 % 내지 30 % 의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 고압 금속 할로겐화물 램프.
  4. 제 1 항, 제 2 항 혹은 제 3 항에 있어서, 상기 전극들은 상기 제 1 전극부에 접속된 제 2 전극부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고압 금속 할로겐화물 램프.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 전극부가 텅스텐바인 것을 특징으로 하는 고압 금속 할로겐화물 램프.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 전극부가 텅스텐바의 끝단에서 융합되어 있는 것을 특징으로 하는 고압 금속 할로겐화물 램프.
  7. 제 4 항, 제 5 항 혹은 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 전극부는 실제적으로 구형인 것을 특징으로 하는 고압 금속 할로겐화물 램프.
  8. 제 4 항, 제 5 항 혹은 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 전극부가 실제적으로 준구형인 것을 특징으로 하는 고압 금속 할로겐화물 램프.
  9. 제 4 항, 제 5 항 혹은 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 전극부가 실질적으로 원주형인 것을 특징으로 하는 고압 금속 할로겐화물 램프.
  10. 상기 항들중 어느 한 항에 있어서, 방전 용기내에 포함된 전이 금속 할로겐화물의 양이 3μmol/cm3보다 작은 것을 특징으로 하는 고압 금속 할로겐화물 램프.
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