KR200170646Y1 - 고압 방전 램프 및 조명 시스템 - Google Patents

Abstract

축상으로 대칭축을 가진 고압 방전 램프는 방전관(2)의 냉각 스폿 영역에 비대칭 반사 코팅(4)을 가지며, 그 결과로서 조명 데이타가 개선된다.

Description

고압 방전 램프 및 조명 시스템{HIGH-PRESSURE DISCHARGE LAMP AND ASSOCIATED ILLUMINATING SYSTEM}

본 고안은 축상 대칭축으로 정의되고 방전 체적을 가지며, 축상 반대쪽에 위치하는 두개의 전극봉(6)을 포함하고, 방사 방향에 원통형인 가늘고 긴 방전관(2)을 가진 고압 방전 램프에 관한 것으로, 특히 고 전력 양 단부 핀치를 가진 금속 할로겐 램프에 관한 것이다.

독일 공개 출원번호 제 44 43 354 호에 전구의 방사상으로 비대칭 코팅된 고압 방전 램프가 개시되어 있다. 개구 램프는 본 고안에 참조된다. 이것은 나머지 전구 표면에 반사 코팅을 제공함으로써 코팅이 안된 좁은 전구 영역으로부터 방출이 증가된다는 것을 의미한다. 이 경우 전구 표면의 상당 부분이 코팅된다.

전구의 축상 비대칭 코팅은 다양한 방식으로 기술되어 있다. 예를 들면, 독일 실용신안번호 제 94 01 436 호에는 방출시 높은 발광 플럭스 및 높은 균일성을 이루기 위해 양 단부에 핀치되고 반사기에 축상으로 설치된 금속 할로겐 램프가 개시되어 있다. 공지된 단부에 열집중 구형 캡외에, 상기 램프는 또한 전구형 방전관의 중간에서 완전하게 주변을 둘러싼 환형 방사상 대칭층으로 사용된다.

본 고안의 목적은 방전관의 벽 로딩(wall loading) 및 냉각 스폿의 온도가 증가되는 청구항 1 의 전제부에 따른 고압 방전 램프를 제공하는 것이다.

도 1 은 금속 할로겐 램프의 측면도이다.

도 2 는 도 1 의 금속 할로겐 램프의 단면도이다.

도 3 은 금속 할로겐 램프의 실시예를 도시한 핀치의 평면도이다.

도 4 는 도 3 의 램프를 90。 회전시킨 측면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 방전관 3 : 배출팁

4 : 반사 코팅 5 : 핀치

6 : 전극봉

이러한 목적은 청구항 1 의 특징부에 의해 달성된다. 특히, 이점들은 종속항에 개시되어 있다.

높은 벽 로딩은 아크 방전시 충진재의 비율을 증가시키며, 이러한 높은 벽 로딩에 의해 램프의 전기 및 조명 데이타가 실질적으로 개선되기 때문에 바람직하다.

지금까지 충진재의 조성물을 변화시키고 방전관의 용량을 감소시킴으로써 데이타의 개선이 시도되어 왔다. 현재까지, 이것은 불확실한 결과에 따른 개선에 대해 높은 지출을 초래했음을 의미하였다. 그러나, 여전히 램프의 광 분배 곡선의 설정은 불가능하다.

본 고안에 따르면, 방사상 비대칭 반사 코팅은 방사상 대칭 방전관(방사 방향에 원통형임)에 적용된다. 이러한 코팅은 가능한한 낮은 셰이딩(shading)을 유지하기 위해 냉각 스폿을 포함하며, 바람직하게 방전관 표면의 5% 및 40% 사이의 제한된 크기를 가진 국부적으로 제한된 영역에 적용된다.

이러한 방사 코팅은 방전관 표면의 물리적 및/또는 화학적 처리에 의해 제조된다. 예를 들면, 금속(알루미늄) 또는 비금속 물질(특히 지르코늄 산화물)로 공지된 코팅, 또는 모래분사 또는 에칭으로 제조된 층에 적용된다. 층의 기하학적 배열 및 코팅 방법을 선택함으로써, 특히 컬러 로커스뿐 아니라 컬러 랜디션(rendition), 컬러 온도 및 광분배 곡선은 변화될 수 있으며 원하는 대로 정확히 설정될 수 있다. 이러한 전기 및 조명 데이타의 개선은 냉각 스폿 영역에서 방전관의 특정한 비대칭 코팅에 의해 이루어진다. 외부 전구의 부재로 인한 열손실은 특히 중요하기 때문에, 외부 전구없는 고전력(적어도 400W 에서 1000W를 초과하는)금속 할로겐 램프의 경우 상당한 개선이 이루어 진다.

이러한 램프에서 냉각 스폿은 일반적으로 전극봉 후면에 위치한다. 이러한 이유로, 방전관의 양 단부는 종종 열집중 구형 캡에 결합된다. 이는 냉각 스폿(그러나 구형 캡이 불필요한 경우보다 더 높은 온도에 있음)이 중력의 효과에 의해 어느 정도 조절되는 방전관의 가장 깊은 포인트에 위치함을 의미한다. 중요한 것은 아크 방전이 리프트에 의해 상방향으로 편향된다는 것이다. 가능한한 등온층으로 이루어진 방전관이 바람직하다. 이 경우 냉각 스폿의 냉각 영역 범위(온도 기울기)의 크기는 비대칭 코팅의 정도를 결정한다. 이것은 제한된 스폿이거나 축상으로 가늘고 긴 스트립일 수 있다. 이 스폿은 둥글거나 달걀형이거나 타원형이다.

어떤 환경하에서, 이 시스템은 냉각 스폿의 냉각 영역 범위 및 위치에 영향을 미치기 때문에, 비대칭 코팅의 기하학적 배열은 관련 발광 시스템(예를 들면 조명기구)에 의해 결정된다. 이 목적에 필수적인 발광 시스템의 구성은 대부분 예를 들면, 관통형 반사기 또는 타원형 반사기으로 구성된 반사기이다.

비대칭 코팅의 위치는 램프가 잠재열 싱크(sink)로 동작하는 동안, 상방향이 최상의 위치이기 때문에, 방전관의 배출팁과 관련하여 편리하게 정의될 수 있다. 따라서, 비대칭 코팅은 정확히 배출팁의 반대쪽이 적절하다. 더욱이, 실제적인 이유에 있어, 배출팁의 코팅 왜곡 및 접착 문제를 피하기 위해, 배출팁 영역에 어떠한 코팅도 요구되지 않는다.

램프는 바람직하게 수평 장착 위치(세로축으로 참조된)에서 동작되고, 축방향으로 방전 체적 길이의 적어도 30% 이상인 코팅에 의해 구별되고 중심각의 중간으로서 방전관의 최하층에 방사 방향으로 적어도 중심각 30。이상인 코팅에 의해 구별된다. 축방향 코팅의 최대 길이는 셰이딩 효과가 너무 커지기 때문에, 방전관 전체 길이에 의해 제한되고, 방사 방향에서 최대 180。의 중심각에 의해 제한된다. 이 경우, 방전관의 교차 구역의 방사 방향에 대해 원형에 가까운 원형 또는 타원형이 추정된다. 축방향으로, 방전관은 가늘고 길며, 바람직하게 관형, 원통형 또는 타원형을 갖는다.

비대칭 코팅은 바람직하게 전극봉이 안착된 방전 체적의 단부 가까이로 확장된다. 이 경우, 공지된 열집중 구형 캡은 양 단부에 부가적으로 구성될 수 있다.

무엇보다 적당한 조명 시스템은 수평 램프 뒤에 측면으로 끼워진 가늘고 긴 반사기를 가진 벽 조명 장치이다. 이로 인해 비대칭 코팅은 조명 기구에 의해 방출된 방사의 상당한 셰이딩을 예방한다.

본 고안에 따른 코팅은 다른 매개변수의 큰 변화없이 램프의 조명 데이타를 증가 시키도록 한다. 심지어 엔드 실버링(end silvering)에 사용된 것과 같이 동일한 반사기 패이스트를 사용 가능하도록 한다. 또한, 추가적인 처리 단계가 필요없기 때문에, 제작시 부대 비용이 없다. 반사기 패이스트의 부대 소비는 무시할 수 있다.

특히 유용하고 환경 친화적인 관점에서 높아진 동작 온도때문에, 램프를 충진시키는데 필요한 수은의 절대량을 대략 10-20mg 정도 줄일수 있다. 이외에, 조명 데이타를 개선하는 목적을 위한 충진재의 조성물에 대한 어떠한 변화도 필요하지 않다.

정확한 동작 위치에서 램프의 명백하고 필수적인 방위를 확실히 하기 위해, 예를 들면 US-A 제 5 731 656 호에 기술된 바와 같이, 공지된 방위 설정이 가능한 베이스/홀더 시스템을 참조할 수 있다. 이에 따라, 최적의 효과를 유지하는데 필요한 설치 위치 및 비대칭 코팅 포인트의 하방향에 대한 설치 위치를 쉽게 보장할 수 있다.

본 고안은 다수의 실시예에 의해 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

도 1 및 도 2 는 대략 190 mm 길이의 외부 전구가 없는 2000 W 고압 방전 램프를 도시하며, 예를 들면, US-A 제 5 142 195 호에 자세하게 기술되어 있다. 상기 램프는 반사기의 축에 대해 축방향 대신 수평 및 횡단 방향으로 배열되지만, 반사기에 사용되기 위한 것이다.

실리카 유리로 만들어진 방전관(2)은 세로축(X)으로 정의되고 모선은 둥근 호 형태인 원통형 몸체로 설계된다. 방전 체적은 대략 20 cm³이다. 필라멘트가 꽂힌 바형태의 텅스텐 전극봉(6)은 방전관 양 단부의 핀치(5)에 축상으로 배열된다. 전극봉(6)은 핀치(5)에서 외부 공급 리드(9)가 시작되는 호일(8)위로 고정된다. 세라믹 베이스(10)는 방전으로부터 떨어진 핀치(5) 단부에서 시멘트에 의해 고정된다. 방전관(2)은 금속 할로겐뿐 아니라 불활성 가스, 수은(이 경우 대략 200mg 대신 180mg으로 충분함)으로 이루어진 충진재를 포함한다. 방전관의 단부에 지르코늄 산화물로 이루어진 열집중 구형 캡(13)이 제공된다.

또한, 비대칭 코딩(4)은 방전관(2)에 적용되고, 특히 장착 상태에서 가장 낮은 곳에 위치하며 냉각 스폿(T)을 포함하는 영역인 배출팁(3)의 반대쪽에 적용된다. 마찬가지로, 비대칭 코팅(4)은 지르코늄 산화물로 구성되며 원통형 몸체의 폭에 대략 50%의 축상의 폭을 가지는 가늘고 기다란 타원형 스폿이다. 최대 반경은 대략 α=55。(도 2)의 중심각을 포함한다. 스폿의 전방 반면만이 도 1 의 측면도에 도시되어 있으며, 배출팁(3)은 상부에 도시되어 있다.

도 3 및 도 4 에 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 본 도는 도 1 과 유사한 1000W 금속 할로겐 램프(19)이다. 도 3 은 핀치(23)의 평면도이다. 램프(19)는 도 4 에 도시되어 있다. 비대칭 코팅(20)은 방전관(21)의 전체 축상의 길이에 걸쳐있으며, 열집중 구형 캡(22)의 단부에 연결되어 있다. 반경은 대략 90。의 중심각에 일치한다. 상기 램프는 타원형 반사기(25)가 램프(19)에 근접하여 수평으로 안착된 조명기구에 장착하기 위한 것이다. 전방향 방출의 주 방향은 화살표(26)로 나타난다.

컬러 로커스, 컬러 랜디션 및 특히, 발광 플럭스는 종래 기술과 비교하여 비대칭 코팅에 의해 상당히 개선된다. 게다가 램프의 동작 전압은 대략 125V로서 평균 20V 정도 증가한다. 코팅된 램프와 비코팅된 램프간 차이는 테이블 1 에 근거하며, 테이블에 양 램프에 대해 발광 플럭스(Ф)(klm), 컬러 좌표(x,y) 및 컬러 랜디션 인덱스(Ra)가 주어져 있다. 발광 플럭스(7%) 및 컬러 랜디션 인덱스(15%)의 상당한 개선이 있다. 컬러 로커스는 분명히 화이트(x,y=0.333) 또는 플랑크 복사에 대한 곡선에 더욱 근접하고 있다.

지르코늄 산화물에 기초한 와이프-저항 반사기 패이스트(Wipe-resistant reflector paste)는 코팅재로 사용된다. 층 두께 및 동등물은 열집중 구형 캡의 일반값에 일치한다. 램프는 동작하는 동안 충진 응축액이 형성하는 냉각 스폿 주변 영역에서 코팅된다. 이 영역은 특별한 경우, 배출팁의 반대편에 위치한다.

본 고안은 방전관에 방사상으로 비대칭 방식의 반사 코팅을 제공함으로써 램프의 조명 데이타를 개선하는 효과를 가진다.

Claims (4)

1. 축상 대칭축을 한정하고 방전 체적을 가지며, 축상 반대쪽에 위치하는 두개의 전극봉(6)을 포함하고, 방사 방향으로 원통형인 가늘고 긴 방전관(2)을 가진 고압 방전 램프에 있어서,

   냉각 스폿을 포함하는 제한된 영역에서, 상기 방전관(2)은 방사상으로 비대칭 방식의 반사 코팅(4)을 가지는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅은 방전 체적의 적어도 30%의 축상의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅은 상기 방사 방향으로 적어도 30。의 최대 중심각(α)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 고압 방전 램프는 수평 장착 위치에서 동작되고, 상기 냉각 스폿(T)은 가장 낮은 포인트에 위치하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프.