KR20070033457A

KR20070033457A - 전기 방전 램프 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20070033457A
Application number: KR1020077002844A
Authority: KR
Inventors: 코넬리스 제이. 엠. 데니센
Original assignee: 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-03-26
Also published as: CN1981363A; EP1766660A1; JP2008506229A; WO2006006098A1; TW200618031A; US20080297051A1

Abstract

전기 방전 램프는 광-투과성 세라믹 램프 용기; 램프 용기에 들어가고 각각이 램프 용기 내의 전극을 지지하는 제1 및 제2 전류 도체; 기밀방식(gastight manner)으로 상기 전류 도체들 둘레에서 램프 용기를 밀봉하는 밀봉 화합물(상기 밀봉 화합물은 적어도 사실상 귀금속을 포함함); 및 램프 용기 내의 희가스(rare gas) 및 금속 할로겐화물을 포함하는 이온화가능 충전물을 포함하고, 적어도 제1 전류 도체는 니오브(niobium)를 포함하고, 제1 전류 도체는 NbN, NbB₂, NbSi₂ 및 NbC로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료(10)로 코팅되는 것을 특징으로 한다.

전기 방전 램프, 광-투과성 세라믹 램프 용기, 전류 도체, 기밀방식, 밀봉 화합물

Description

전기 방전 램프 및 그 제조 방법{ELECTRIC DISCHARGE LAMP}

본 발명은 광-투과성 세라믹 램프 용기; 램프 용기에 들어가고 각각이 램프 용기 내의 전극을 지지하는 제1 및 제2 전류 도체; 기밀방식(gastight manner)으로 전류 도체 둘레에서 램프 용기를 밀봉하는, 밀봉 영역에서의 밀봉 화합물(밀봉 화합물은 적어도 사실상 귀금속을 포함함); 및 램프 용기 내의 희가스(rare gas) 및 금속 할로겐화물을 포함하는 이온화가능 충전물을 포함하고, 적어도 제1 전류 도체는 니오브(niobium)를 포함하는 전기 방전 램프에 관한 것이다.

이러한 전기 램프는 EP-A-0 587 238에 알려져 있다. 이러한 알려진 램프는 수은을 포함하는 이온화가능 충전물을 갖추고 있다. 이러한 램프의 전류 도체는 램프의 누설을 방지하기 위해 램프 용기의 선열팽창계수(linear coefficient of thermal expansion)에 대응하는 선열팽창계수를 가져야만 한다. 누설은, 상대적으로 높은 온도로 밀봉 화합물을 제공한 후 램프를 냉각시킬 때의 램프의 제조시에도 발생할 수 있다. 전류 도체의 팽창 계수가 너무 작으면, 램프 용기는 상당히 수축되어, 금이 가거나 심지어 깨질 수 있다. 팽창 계수가 너무 크면, 전류 도체 주위에서 누설이 발생할 수 있다. 그러나, 전류 도체는 또한 적어도 램프의 이온화가능 충전물, 특히 할로겐화물에 접촉하고 있는 한, 그 충전물 대해서 내성을 가져야 하는데, 즉, 전류 도체는 적어도 할로겐화물 또는 그것으로부터 형성된 할로겐에 의해 거의 공격당하지 않거나 그것에 반응하지 않아야 한다. 낮은 내성은 전류 도체의 손상 및 파괴뿐만 아니라 충전물 내의 할로겐화물의 손실 및 램프에 의해 발생되는 광의 색깔 변화를 초래할 수 있다. 또한, 전류 도체는 램프의 열적 제조 및 동작 조건을 견뎌야 하며, 전기 손실을 방지하기 위해 양호한 도체여야 한다. 팽창 및 화학적 내성에 대해 부과되는 요구사항들이 종종 하나의 재료에서는 조합되지 않으므로, 적어도 알려진 램프의 제1 전류 도체는 램프 용기와는 다른 팽창성을 갖는 램프 용기 내의 내측 할로겐화물 내성부(inner halide-resistant part) 및 밀봉부로부터 연재하며 할로겐화물에 대하여 내성은 없지만 대응하는 팽창성을 갖는 외측부를 갖는다. 이러한 외측부는 종종 니오브, 탄탈 또는 이들의 합금, 보다 높은 온도에서의 산화 감응도로 인해 램프의 외피에 의해 대기로부터 차단되어야 하는 금속으로 이루어진다. 램프 용기가 상대적으로 가늘고 길면, 그리고 수직 동작 위치를 가지면, 할로겐화물로 형성된 할로겐이 특히 램프 용기의 상부에 존재한다. 이는 제1 전류 도체가 내측 할로겐화물 내성부를 갖고, 램프 용기의 상부에 존재할 때만 만족스럽다. 그러나, 그러한 경우 램프는 거꾸로 뒤집혀, 수평으로 또는 비스듬하게 동작할 수 없다. 램프에는 제1 전류 도체에 대응하며 전반적인 동작 위치를 획득하기 위한 제2 전류 도체가 주어진다. 알려진 램프의 각 전류 도체의 내측부는 몰리브덴 코일 또는 몰리브덴과 알루미늄 산화물의 서멧(cermet)을 일반적으로 포함한다.

전류 도체 둘레에서 세라믹 램프 용기를 밀봉하는 밀봉 화합물이 램프 내에 서 발생하는 고(동작)열에 민감하다는 것이, 공지된 램프의 단점이다. 따라서, 공지된 램프에서, 밀봉 화합물이 램프 용기의 중앙부로부터 가능한 멀리 떨어져, 즉 램프 용기의 중앙부에 접속된, 즉 소결된 연재되는 플러그(즉, 가늘고 긴 부분)의 자유단에서 사용될 필요가 있다. 따라서, 공지된 램프의 구성은 원하는 만큼 콤팩트하지는 않다. 또한, 상기 연재되는 플러그의 이용은 기술적인 관점에서 바람직하지않은데, 즉, 모세관들이 상기 연재되는 플러그에 도입되어 있으므로 상기 플러그가 램프 용기 내에서 동작 온도에 부정적인 영향을 끼치는 냉각 팬으로서 기능하기 때문이다. 특히 용해된 염제(salts)인 램프 충전물의 일부가 상기 연재되는 플러그 내에서 모세관들의 위치에서 소위 불감 부피(dead volume)로 응축되어, 램프의 컬러 불안정성을 초래한다. 공지의 램프에서는, 상기 불감 부피의 염제의 손실 부분을 보상하기 위해 이러한 (값비싼) 염제가 초과사용될 필요가 있다.

본 발명의 목적은 이러한 단점을 제거하는 것이다. 본 발명에 따르면 이러한 목적을 달성하기 위해, 서문에 개시된 유형의 전기 램프는, 제1 전류 도체가 NbN, NbB₂, NbSi₂ 및 NbC로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료로 밀봉 위치 내에서 코딩되는 특징을 갖는다. 특히, 상기 제1 전류 도체는 니오브의 코어를 가지며, 이 코어는 전체가 전술된 재료로 코팅된 것이다. 상기 재료는 특히 10 내지 20mm 사이의 다양한, 바람직하게는 100mm의 두께를 갖는다.

본 발명에 따른 전기 방전 램프의 일 실시예에서, 상기 밀봉 화합물은 적어도 실제로 PtNb를 포함한다. 상기 밀봉 화합물은 45 내지 100% Pt, 바람직하게는 50 내지 60% Pt를 포함하는 것이 바람직하다. 밀봉 화합물이 제1 전류 도체의 재료를 상기 할로겐에 의해 공격당하는 것으로부터 보호하므로, Pt의 사용은 밀봉 화합물이 할로겐에 내성이 있다는 것을 보증한다.

본 발명은 또한, 광-투과성 세라믹 램프 용기; 램프 용기에 들어가고 각각이 램프 용기 내의 전극을 지지하는 제1 및 제2 전류 도체; 기밀방식으로 전류 도체 둘레에서 램프 용기를 밀봉하는 밀봉 화합물(밀봉 화합물은 적어도 사실상 귀금속을 포함함); 및 램프 용기 내의 희가스 및 금속 할로겐화물을 포함하는 이온화가능 충전물을 포함하며, 적어도 제1 전류 도체는 니오브를 포함하는 전기 방전 램프를 제조하는 방법으로, 상기 제1 전기 도체는 NbN, NbB₂, NbSi₂ 및 NbC로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료의 코팅재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전기 방전 램프를 제조하는 방법의 일 실시예에서, 코팅은 피착, 특히 기상 증착, 보다 구체적으로는 화학 기상 증착 또는 물리 기상 증착을 통해 적용된다. 피착은 예를 들어 질소화물을 포함한다.

도 1은 종래 전기 방전 램프의 측면을 부분적으로 단면으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 전기 방전 램프의 한쪽 단의 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도.

본 발명은 이제 도면에 나타낸 도 1 및 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 제1 및 제2 전류 도체(2, 3)를 가지며, 다결정 알루미늄 산화물로 만들어진 원통형의 광-투과성 세라믹 램프 용기(1)가 제공된 종래 기술에 따른 전기 방전 램프를 나타낸다. 상기 도체(2, 3)는 램프 용기(1)에서 서로 반대쪽에 위치하여, 램프 용기(1) 내에 존재하고 전류 도체(2, 3)에 용접된 각각의 텅스텐 전극(4, 5)을 지지한다. 용융 과정 중에 30중량%의 알루미늄 산화물, 40중량%의 실리콘 산화물 및 30중량%의 디스프로슘 산화물로 형성된 세라믹 밀봉 화합물(6)이 기밀방식으로 전류 도체(2, 3)를 밀봉한다. 램프 용기(1)는 희가스로서의 아르곤과 금속 할로겐화물로서의 나트륨, 탈륨 및 디스프로슘 요오드화물을 포함하는 이온화가능 충전물을 갖는다. 제1 및 제2 전류 도체(2, 3) 각각은 램프 용기(1) 내의 제1 할로겐화물 내성부(21, 31)와, 세라믹 밀봉 화합물(6)로부터 램프 용기(1)의 외부로 연재하며 제1 부분(21, 31)에 용접된 제2 부분(22, 32)을 갖는다. 각 전류 도체(2, 3)의 제2 부분(22, 32)은 니오브로 구성되며, 전체가 램프 용기(1) 내의 세라믹 밀봉 화합물(6)에 포함된다. 다른 실시예에서, 전류 도체(2, 3) 모두는 각각 한 가지 재료의 단편으로 만들어진다.

램프 용기(1)는 각각의 전류 도체(2, 3)를 둘러싸는 좁은 단부인, 연재되는 플러그(11, 12)를 갖는다. 플러그(11, 12) 각각은 자유단(111, 121)을 가지며, 여기서 램프 용기(1)가 세라믹 밀봉 화합물(6)에 의해 밀봉된다. 램프 용기(1)의 중앙부(10)는 세라믹 디스크(13)를 통한 소결에 의해 플러그(11, 12)에 접속된다. 램프 용기(1)는 전류 도체(2, 3)의 니오브인 제2 부분(22, 32)을 보호하기 위해 기밀방식으로 밀봉되고, 탈기되거나 불활성 가스로 채워진 외피(7)에 의해 싸여있다. 외피(7)는 램프 캡(8)을 지지한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형의 광-투과성 세라믹 램프 용기(1)의 한쪽 단을 개략적으로 나타내며, 여기서 매우 콤팩트한 램프 구조가 실현된다. 램프 용기(1) 내에 존재하는 텅스텐 전극(5)은 제1 전류 도체(2)에 결합된다(바람직하게는 용접된다). 상기 제1 전류 도체(2)는 밀봉 화합물(6)로부터 램프 용기(1)의 외부로 연재한다. 상기 제1 전류 도체(2)는 NbN, NbB₂, NbSi₂ 및 NbC로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료(50)로 코팅된 니오브의 코어(32)를 포함한다. 코어(32)의 니오브가 밀봉 영역에서의 밀봉 화합물의 성분과 반응하지 않는다는 점에서 NbN 및 NbB₂가 가장 효율적인 코팅재라는 것이 광범위한 연구에 의해 밝혀졌다. 설명된 실시예에서, 밀봉 화합물은 PtNb 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 따라서 설명된 코딩재는 전류 도체의 Nb가 밀봉 화합물(6)의 PtNb 재료 내에서 Pt에 반응하지 못하게 한다. 따라서 보다 많은 양의 Pt가 밀봉 화합물(6)에 이용될 수 있으며, 심지어는 100%까지 이용될 수 있다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 밀봉 화합물(6)이 상기 제1 전류 도체(2)를 둘러싸므로, 램프 용기(1) 내에 존재하는 할로겐은 제1 전류 도체(2)에 이용된 재료에 반응할 수 없다. Pt의 이용은 밀봉 화합물(6)이 할로겐에 내성이 있다는 것을 보증한다.

전류 도체(2)에 코딩을 적용하는 적절한 방법에는 피착, 특히 기상 증착, 예 를 들어 화학 기상 증착 또는 물리 기상 증착이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들에 제한되지 않으며, 또한 첨부된 특허 청구의 범위의 영역에 속하는 다른 실시예들로 확장된다.

Claims

광-투과성 세라믹 램프 용기, 상기 램프 용기에 들어가고 각각이 상기 램프 용기 내의 전극을 지지하는 제1 및 제2 전류 도체, 기밀방식(gastight manner)으로 상기 전류 도체들 둘레에서 상기 램프 용기를 밀봉하는, 밀봉 영역에서의 밀봉 화합물- 상기 밀봉 화합물은 적어도 사실상 귀금속을 포함함 -, 및 상기 램프 용기 내의 희가스(rare gas) 및 금속 할로겐화물을 포함하는 이온화가능 충전물을 포함하며, 적어도 상기 제1 전류 도체는 니오브(niobium)를 포함하는 전기 방전 램프에 있어서,

상기 제1 전류 도체는 상기 밀봉 위치에서 NbN, NbB₂, NbSi₂ 및 NbC로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료로 코팅되는 것을 특징으로 하는 전기 방전 램프.
제1항에 있어서, 상기 재료는 10 내지 200mm 사이의 다양한, 바람직하게는 100mm 두께를 갖는 전기 방전 램프.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밀봉 혼합물은 적어도 사실상 PtNb를 포함하는 전기 방전 램프.
제3항에 있어서, 상기 밀봉 화합물은 45 내지 100% 사이의 Pt, 바람직하게는 50 내지 60% 사이의 Pt를 포함하는 전기 방전 램프.
광-투과성 세라믹 램프 용기, 상기 램프 용기에 들어가고 각각이 상기 램프 용기 내의 전극을 지지하는 제1 및 제2 전류 도체, 기밀방식으로 상기 전류 도체들 둘레에서 상기 램프 용기를 밀봉하는 밀봉 화합물- 상기 밀봉 화합물은 적어도 사실상 귀금속을 포함함 -, 및 상기 램프 용기 내의 희가스 및 금속 할로겐화물을 포함하며, 적어도 상기 제1 전류 도체는 니오브를 포함하는 이온화가능 충전물을 포함하는 전기 방전 램프를 제조하는 방법에 있어서,

상기 제1 전류 도체는 NbN, NbB₂, NbSi₂ 및 NbC로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료의 코팅이 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 방전 램프 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 코팅은 피착, 특히 가상 증착, 보다 구체적으로는 화학 가상 증착 또는 물리 가상 증착에 의해 제공되는 전기 방전 램프 제조 방법.