KR920001844B1 - 냉음극형 방전 등 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

냉음극형 방전 등 장치

제1a도는 본 발명의 일실시예로서 방전 등 장치의 주요부의 단면도.

제1b도는 제1a도의 음전극 부재의 평면도.

제2도는 본 발명의 음전극 실험장치의 계통도.

제3도는 음전극의 실험 데이타를 도시한 그래프.

제4a도는 본 발명의 다른 실시예로서 방전 등 장치의 주요부의 단면도.

제4b도는 제4a도의 음전극부재 단부의 단면도.

제5도는 본 발명의 다른 실시예로서 방전등 장치의 주요부의 단면도.

제6a도는 본 발명의 다른 실시예로서 방전등 장치의 주요부의 단면도.

제6b도는 리드선 연결구조의 다른 실시예를 설명하는 제6a도의 음전극 부재의 주요부의 단면도.

제7a도는 본 발명의 다른 실시예로서 방전 등 장치의 주요부의 단면도.

제7b도는 제7a도의 음전극부재의 투시도.

제7도는 본 발명의 다른 실시예로서 방전 등 장치의 주요부의 단면도.

제9도는 리드선 열 구조의 다른 실시예를 설명하는 제8도의 음전극 부재의 주요부의 단면도.

제10a도는 본 발명의 다른 실시예로서 방전등 장치의 주요부의 단면도.

제10b도는 제10a도의 음전극부재의 평면도.

제10c도는 리드선 연결구조를 설명하는 제10a도의 단부의 단면도.

제10d도는 리드선 연결구조의 다른 실시예를 설명하는 제10a도의 단부의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 11, 21, 31, 41 : 방전등 관 2, 12, 22, 32, 42 : 음전극 부재

3, 13, 23, 33, 43 : 밀봉 지지부재 4, 14, 24, 34, 46 : 리드선

5 : 폴리에틸렌 용기 6 : 은페이트스

7 : AC전원 15, 25, 35 : 나사체

16, 26, 36, 48 : 도전성 캡 44 : 밀봉층

45 : 전극부재 47 : 나사

본 발명은 방전 등 장치, 특히 냉음극형 방전등 장치에 관한 것이다. 수은등은 냉음극형 방전 등 장치로서 공지되어 있다. 수은 등의 음극에 있어서, 스위치가 냉음극 상태로 절환되면, 글로우 방전이 시작되어 즉시 아아크 방전으로 변환되고, 이로 인해 음극이 냉 음극상태에서 열 음극 상태로 변환되어 열음극 방출을 할 수 있게 된다.

상기한 수은등 음극은 알칼리 토금속 산화물 및 내열성을 가진 다른 산화물을 혼합하여 전자방출 재료를 생성시키고 코일형 전극의 저장부에 충전한 다음 이것을 소성하는 과정을 거쳐 제조한다.

그러나, 수은등 전극에 있어서, 등이 상기한 바와 같이 완전한 열음극 상태에서 안정화되는 경우, 전극의 저장부내의 전자방출 재료는 열로 인해 화학반응을 일으키게어 증발하기 쉬운 물질로 변화되며, 증발된 물질은 장시간 동안 빛을 받은 동안에 광방출관의 관벽에 부착되고, 이로인해 광 방출관은 흑화되고 등의 광속이 열화되어 등의 수명은 단축된다.

상술한 바와 같이, 선행기술에 있어서는 열로인한 전극 표면상에서의 재료의 화학반응, 광 방출관의 흑화 및 관수명의 단축이라는 여러 문제점을 지니고 있다.

상기한 여러 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 광 방출관의 관벽이 흑화되는 것으로부터 방지되고 관의 수명이 긴 냉음극형 방전등 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기한 목적을 얻기 위한 본 발명에 따른 냉음극형 방전등은 방전등관과, 반도체 자기로 만든 거의 원통상에 가까운 형태로 정상에 방전면을 가진 음전극 부재와, 관내의 음전극 부재를 밀봉하여 지지하기 위한 밀봉 지지부재와, 음전극 부재에 연결된 리드선으로 구성되어 있다.

상기한 방전등 장치에 있어서, 음전극에서 사용되는 재료가 전자방출재료가 아니고 반도체 자기이기 때문에, 열로 인한 화학반응이 일어나지 않으며, 광 방출관은 흑화되는 것으로부터 방지되고, 관의 수명도 길어지게 된다.

본 발명의 제1실시예를 제1a도를 참조하여 상세히 기술한다.

제1a도에 표시한 방전등 전극은 방전등용 관(1)과, 반도체자기를 사용하고 관(1)내에 배치된 음전극부재(2)와, 관(1)내의 음전극부재(2)를 밀봉하여 지지하고 관(1)의 (1a)단부 부근에 위치하는 밀봉 지지부재(3)와, 음전극부재(2)에 연결되고 밀봉 지지부재(3)를 통해 외부까지 연장된 리드선(4)으로 구성되어 있다.

제1b도에서 보는 바와 같이 음전극부재(2)는 반도체 자기이며, 한쪽 단부상의 반구형 방전면(2a) 및 원통상에 가까운 형태의 기저부(2b)로 되어 있다. 방전면(2b)의 중심부는 기저부(2b)로부터 가장 많이 돌출된 정상부(2c)로 된다. 따라서 음전극부재(2)는 원통상 형태로 존재한다.

밀봉 지지부재(3)는 관(1)의 단부(1a)를 관통하여 배치되어 있고, 리드선(4)은 단부(1a)에서 밀봉 및 지지되고, 관의 내부에서 리드선(4)의 단부(4a)는 기저부(2b)의 외주면에 권선되어서 음전극부재(2)는 단부(1a)에 대해 수직으로 관(1)내에서 지지되고 리드선(4)의 타단부(4b)는 관(1)의 단부(1a)로부터 외부로 돌출되어 있다.

음전극(2)에 사용되는 원재료로서의 반도체 자기에 대해 더욱 상세히 설명한다.

예를들면, 원자가 보상형 반도체 자기는 반도체 자기로서 언급할 수 있다. 원자가 보상형 반도체 자기의 전형적인 예로는 바륨 티타네이트를 사용하는 것을 들 수 있다.

금속산화물의 구성 금속이온의 이온가와 ±1의 차이를 갖는 금속이온으로 된 이온가 보상물질을 불순물로서 첨가하고, 불순물의 도입으로 발생되는 하전량의 증가 또는 감소를 구성 금속이온의 이온가수로써 보상한다.

이온가 보상반도체 형성제는 Y,DY,Hf,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Ho,Er,Tb,Sb,Nb,W,Yb,

Sc,Ta등을 예로들 수 있다. 이들 형성제는 함께 첨가할 수 있다. 첨가재의 첨가량은 바람직하기는 0.01 내지 0.8몰%, 특히 0.1내지 0.5몰%이다.

이와 달리 실시예에 있어서 반도체 자기로 된 음전극을 구성하는 원재료는 티타네이트가 바람직하다. 상기한 바륨 티타네이트 이외에, 스트론튬 티타네이트, 칼슘 티타네이트 또는 란타늄티타네이트를 사용할 수 있다. 이들의 혼성 재료를 사용할 수도 있다. 또한 티타네이트에 있어서 타탄산을 지르콘산, 실리콘산 및 주석산중 적어도 하나로 대체할 수 있다.

본 발명에 있어서의 방전 전극용 반도체 자기는 강제환원형 반도체 자기로 만들 수 있다. 이것은 상술한 바와 같이 음극용 반도체 자기를 환원시키는 방법과 또한 환원조건이 충분하게 공급되는 경우에는 반도체형성제를 첨가하지 않고 환원시키는 방법으로 얻을 수 있다. 이 경우의 환원은 N₂또는 H₂의 환원 분위기에서 바람직하기는 700℃이상, 특히 1200 내지 1450℃의 온도 조건에서 수행될 수 있다.

전극은 이온가 보상형 및 강제 환원형을 함께 사용하여 형성시킬 수 있다.

병행사용 방식은 다음과 같다:

(a) 반도체 형성제를 첨가하여 이온가 보상형 반도체 자기의 성형체를 형성시킨다.

(b) 상기 (a)의 성형체를 직접 환원 및 소성하거나, 또는 공기소성중 소결자기를 다시 환원 및 소성시킴으로써 이온가 보상형 및 강제 환원형의 병행사용에서 반도체 자기를 얻을 수 있다.

구체적인 실시예를 다음에 기술한다.

이온가 보상형 반도체 자기 상단을 약 60°각도의 원뿔형으로 연마한다. 얻어진 반도체 자기의 비저항은 9.9Ωcm이다.

더욱이 H₂+N₂의 환원 분위기에서 H₂밀도가 20%로 되었고, 반도체 자기가 1250℃에서 환원되어 소성되었고, 소성자기의 안정화시간 2시간에서 비저항은 0.90Ωcm이었다.

유사한 결과는 기타의 티타네이트에서도 얻어졌다.

결과는 표1에 요약하였다.

[표 1]

티타네이트중 티탄산을 지르콘산, 실리콘산 및 주석산중 적어도 하나로 대체하는 경우에는 유사한 결과를 얻는다.

전자 방출의 용이성을 조사하기 위해, 상기한 시료 1 내지 3에 대한 전계 방출 강도를 측정하였다. 비교용으로 비교적 낮은 작동기능을 가진 Al, Cu, Fe에 대해서도 측정하였다. 결과는 제3도에 보인 바와 같다. 제3도에서, 폴리에틸렌 용기에서의 방전 발생전압(KV)은 세로축에, 표본 음극은 가로축에 표시하였다. 표본음극은 비교실시예로서 Al, Cu, Fe이고, 시료 1 내지 3은 표 1에 나열하였다. 제2도에 표시한 장치를 실험에 사용하였다. 이 장치는 너비 15mm, 길이 5mm 및 높이 10mm의 폴리에틸렌 용기(5)이고, 은 페이스트(6)는 용기(5)의 저면에 적용하였다. 표본전극(2')은 저면위에 배치되어 있고, AC전원(7)은 표본전극(2')과 은 페이스트(6)사이에 연결되어 있다. 표본전극(2')의 상단 아크형부의 반경(R)은 20㎛이고, 표본전극(2')의 상단부와 은 페이스트(6)간의 거리(D)는 4mm이다. 개시전압은 10KV이고 분당 1KV로 전압을 증가시킨다.

결과로서, 제3도에서 보는 바와 같은 특성을 얻었다.

제3도로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 실험에 사용된 어느 표본에 있어서나, 전압의 발생이 낮은 경우에 있어서도 종래의 것에 비해 방전이 용이하게 발생되었다.

상기 결과로부터 본 발명의 실시예에 있어서, 음전극에 사용된 반도체 자기는 금속과의 비교에서 동등하거나 그 이상의 우수한 특성을 지니고 있다는 것을 알 수 있다.

결과적으로, 실시예에서의 반도체 자기로 만든 음전극(2)에서 안정된 방전특성을 얻을 수 있으며, 제조원가도 감소시킬 수도 있다.

다음에, 상기한 음전극을 사용하여 방전등 장치의 여러 변형체를 차례로 기술한다.

제4a도에 표시한 바와 같은 방전등 장치의 제2실시예는 방전등관(11), 반도체 자기를 사용하고 관(11)내에 위치한 상단부를 포함한 음전극(12), 관(11)의 단부(11a)를 관통한 기저부(12b) 및 돌출된 타단부(12a), 관(11)의 단부(11a)에 음전극(12)의 기저부(12b)의 관통부를 밀봉하여 지지하는 밀봉 지지부재(13), 음전극(12)의 돌출단부(12d)와 나사 결합되는 나사체(15)에 매설된 단부(도시하지 않음)를 가진 리드선(14)으로 구성되어 있다. 리드선(14)을 전원(도시하지 않음)에 연결하여 전력을 공급한다. 제4b도에서 보는 바와 같이, 음전극 부재(12)는 도전성 캡(16)을 통해 리드선(14)에 연결할 수도 있다.

제5도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것이다.

제5도에서, 방전등 장치는 관(21), 반도체 자기로 만들고 관(21)내에 배치된 음전극부재(22), 음전극부재(22)를 권선한 한단과 관(21)의 단부(21a)를 관통하여 외부로 돌출된 타단을 포함한 리드선(24)으로 구성되어 있다. 원추형 방전면(22a)은 음전극부재(22)의 기저부(22b)의 상단부상에 형성되어 있고, 돌출단부는 정상(22c)을 만든다. 23은 밀봉 지지부재를 나타내는 것이다.

제6a도 ㅁ치 제6b도의 양자에서, 음전극부재(22)는 제5도에 표시한 것과 같다. 그러나, 장착구조 및 리드선(24)의 연결구조는 양자가 서로 다르다. 제6a도에서, 음전극부재(22)의 기저부(22b)는 관(21)의 단부(21a)상에 설치한 관통구멍을 통해 밀봉 및 지지되어 있고, 리드선(24)은 나사체(25)를 통해 연결되어 있다. 제6b도에서, 리드선(24)은 도전성 캡(26)을 통해 음전극부재(22)에 연결되어 있다.

제7a도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것이다.

제7a도에 표시한 장치는 방전등용 관(31), 반도체 자기를 사용하고 관(31)내에 배치된 음전극부재(32), 관(31)내의 음전극부재(32)를 밀봉 및 지지하고 관(31)의 단부(31a)부근에 위치한 밀봉 지지부재(33)로 구성되어 있다. 제7b도에서 음전극부재(32)는 반도체 자기이며, 원형 방전면(32a)을 형성하는 한단면과 기저부(32b)로 구성된다.

밀봉지지부재(33)는 관(31)의 단부(31a)를 관통하여 배치되어 있고, 리드선(34)은 단부(31a)에서 지지 및 밀봉되어 있다. 관(31)내부에서 리드선(34)의 단부(34a)가 기저부(32b)의 외주면에 권선되어 있으며, 이로 인해 음전극부재(32)는 관(31)내에서 지지되고, 원형 방전면(32a)는 단부(31a)에 평행으로 배치되어 있으며, 리드선(34)의 타단부(34a)는 관(31)의 단부(31a)로부터 외부로 돌출되어 있다.

제8도 및 제9도에서는 제7a도의 음전극부재(32)를 사용한다. 그러나, 장착구조 및 리드선(34)의 연결구조는 이들 양자가 서로 다르다. 양 실시예에 있어서, 음전극부재(32)의 기저부(32b)는 관(31)의 단부(31a)를 관통하여 지지되어 있다.

그러나, 제8도에서, 나사체(34)는 음전극부재(32)의 하부면(32c)에 나사결합되어 있으며, 리드선(34)의 일단은 나사부재(35)에 매설되어 있다. 제9도에서, 리드선(34)은 도전성 캡(36)을 통해 연결되어 있다.

제10a도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것이다.

제10a도에 표시한 장치는 방전등관(예, 유리제품)(41), 반도체자기를 사용하고 관(41)내에 배치된 음전극부재(42), 관(41)내의 음전극부재(42)를 밀봉 및 지지하고 관(41)의 단부(41a)부근에 위치한 밀봉 지지부재(43)로 구성되어 있다. 제10b도에서 보는 바와 같이, 음전극부재(42)는 원통상에 가까운 형태이고, 관(41)의 내벽의 직경보다 약간 작은 외경을 가진 팽창부(42c)를 중간위치에서 갖는다. 외경이 팽창부(42c)의 외경보다 작은 원통상 형태로 돌출된 기저부(42b)는 팽창부(42c)의 상면의 중심으로부터 위쪽으로 돌출되고, 원형 방전면(42a)은 돌출된 기저부(42b)의 한 단면상에 형성되어 있다. 직경이 팽창부(42c)직경보다 작은 관 부착부(42d)는 팽창부(42c)의 저면 중심부로부터 아래를 향해 돌출되어 있다. 관(41)에 접한 팽창부(42c)의 외주면, 즉 관(41)의 단부(41a) 및 측벽부(41b)에 접하는 부분은 페인팅 또는 베이킹에 의해 관(41)의 재질과 같은 재료(예, 유리제품)로 만든 밀봉층(44)으로 형성된다. 음전극부재(42)는 밀봉층(44)을 통해 관(41)내에서 밀봉됨으로써 밀봉부재(43)가 제공된다. 이 경우, 관(41) 및 밀봉층(44)을 모두 유리제품으로 할 수 있으며, 이로써 밀봉작업이 용이하게 될 수 있고, 기밀성도 향상될 수 있다. 전극부재(45)(예, 은제품)는 관 부착부(42d)의 돌출된 단부(42e)상에 설치되어 있다. 전극부재(45)를 전원(도시되지 않음)에 연결함으로써 음전극부재(42)는 작동하게 된다. 제10c도는 제10a도에 있어서 리드선 연결구조의 변형체를 나타낸 것이다. 제10c도에 있어서 리드선(46)을 지지하는 나사(47)는 돌출된 단부(42e)에 나사결합되어 있다. 제10d도는 리드선 연결구조의 다른 실시예를 나타낸 것이다. 제10(d)도에서, 리드선(46)을 지지하는 원통상 캡(48)을 부착함으로써 음전극부재(42)가 작동된다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 음극형 방전 램프에 따르면, 음전극에서 전자 방출재료를 사용하지 않고 반도체 자기를 사용하기 때문에, 열로 인한 화학 반응이 일어나지 않으므로 광방출관의 흑화현상이 방지될 수 있고 방전 등 장치의 수명도 길어지게 된다. 또한 반도체 자기가 염가이므로, 장치의 제조원가도 감소된다. 더욱이 반도체 자기는 어느 형태로든지 형성시킬 수 있으므로 요구되는 특성을 얻을 수 있도록 사용목적에 상응하게 반도체의 형상을 선택할 수 있다.

Claims (10)

1. 냉음극형 방전등 장치에 있어서, 방전등 관, 방도체 자기으로 만드는 원통상에 가까운 형태이고 방전면을 형성한 정상을 포함하는 음전극부재, 관내의 음전극부재를 밀봉 및 지지하기 위한 밀봉 지지부재, 음전극부재에 연결된 리드선으로 구성된 것을 특징으로 하는 냉음극형 방전등 장치.
2. 제1항에 있어서, 반도체 자기가 이온가 보상형 반도체 자기 또는 강제 환원형 반도체 자기 또는 이들 양자를 병행 사용하는 반도체 자기인 냉음극형 방전등 장치.
3. 제1항에 있어서, 반도체 자기의 주성분이 바륨 티타네이트, 스트론튬 티타네이트, 칼슘 티타네이트, 란타늄 티타네이트에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 구비하고, 상기 티타네이트에서 티탄이 지르콘, 실리콘, 주석에서 선택된 1종 또는 2종이상으로 대체되는 냉음극형 방전등 장치.
4. 제1항에 있어서, 반도체 자기가 Y,DY,Hf,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Ho,Er,Tb,Sb,Nb,W,Y

   b,Sc 및 Ta 에서 선택된 1종 또는 2종이상의 이온가 보상반도체 형성제인 첨가재를 함유하는 냉음극형 방전등 장치.
5. 제1항에 있어서, 밀봉 지지부재가 관의 한 단부를 관통하고, 리드선이 이 단부에서 밀봉되고, 관 내측에서 리드선의 한 단부가 방전면의 대향측에서 음전극부재의 한 부분을 권선한 냉음극형 방전등 장치.
6. 제1항에 있어서, 밀봉 지지부재가 관의 한 단면을 관통하는 방전면으로 음전극부재를 밀봉하는데 냉음극형 방전등 장치.
7. 제1항에 있어서, 밀봉지지부재가 관의 외부로 돌출하는 리드선을 함유하고 음전극 부재의 한 단부에 연결된 냉음극형 방전등 장치.
8. 제1항에 있어서, 원통상에 가까운 형태의 음전극 부재가 한 단면상의 원형방전면, 관 내벽에 접한 팽창부, 관에서 돌출한 관 부착부로 구성된 냉음극형 방전등 장치.
9. 제1항 또는 8항에 있어서, 팽창부의 외주면에 형성된 유리층이 밀봉 지지부재를 구성하도록 유리로 만든 관으로 밀봉한 냉음극형 방전등 장치.
10. 제1항 또는 8항에 있어서, 음전극 부재의 관 부착부에 외부 연결용 전극을 구비시킨 냉음극형 방전등 장치.

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