KR100943873B1 - 열음극 형광 램프 - Google Patents

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Abstract

열음극 형광 램프는, 그 내부 표면에 형광막이 형성되고, 그 양단에 스템이 형성된 아크관, 및 외부 전원에 접속된 튜브핀을 갖고, 상술한 아크관의 양단에 고정된 베이스를 갖는다. 열음극 형광 램프는, 아크관의 양단에 제공되고, 일단은 튜브핀에 접속되며, 타단은 스템을 통해 아크관 내부로 연장되는 금속 리드선의 쌍, 양단이 각각의 리드선의 다른 타단에 접속되는 필라멘트, 및 필라멘트로부터 스템을 차폐하도록 필라멘트를 에워싸는 링부를 갖고, 스템에 측대향하는 링부의 일측에 제공되는 저면판을 갖는 차폐 부재로 장비된다.
열음극 형광 램프, 차폐 부재, 게터

Description

열음극 형광 램프{HOT―CATHODE FLUORESCENT LAMP}
1. 발명의 기술 분야
본 발명은 열음극 형광 램프에 관한 것이다.
본 출원은 2007 년 2 월 21 일자로 제출된 일본 특허 출원 제 2007-040747 호에 기초하며, 이에 대해 우선권 주장하며, 그 내용은 참조로서 포함된다.
2. 관련 기술의 성격
도 1 은 본 발명에 따른 열음극 형광 램프의 단면도이다.
열음극 형광 램프 (1) 는 아크관 (arc tube; 11) 및 베이스 (21) 를 갖는다. 필라멘트 (31) 를 고정하는 유리 부재를 포함하는 스템 (12) 은 아크관 (11) 의 양단에 형성된다. 형광막 (phosphor film; 13) 은 아크관 (11) 의 내부 표면에 형성된다. 각각의 베이스 (21) 는 외부 전원에 접속되는 한 쌍의 튜브핀 (22) 을 갖고, 이는 아크관 (11) 의 단부에 고정된다. 일단은 튜브핀 (22) 으로 접속되고 타단은 스템 (12) 을 통해 아크관 (11) 내부로 확장되는, 금속 리드선 (32) 의 각각의 쌍과, 양단이 각각 리드선 (32) 의 타단에 접속되는 필라멘트 (31) 가, 아크관 (11) 의 양단 내부에 제공된다. 각각의 전극부 (30) 는 이들 리드선 (32) 및 필라멘트 (31) 로 형성된다.
BaO, CaO, 및 SrO 와 같은 전자 방사성 물질 (방사체 (emitter)) 이 각각의 필라멘트 (31) 의 표면에 코팅된다. 수 mg 의 수은, 및 아르곤이 주성분인 수 Torr 의 압력을 갖는 희가스 (rare gas) 가, 아크관 (11) 내부에 밀봉된다.
열음극 형광 램프 (1) 를 작동시키기 전에 필라멘트 (31) 에 전기가 공급되는 경우, 가열된 필라멘트 (31) 의 표면상의 방사성 물질 (방사체) 로부터 열전자가 방출된다. 그 후, 고전압이 아크관 (11) 양단의 필라멘트 (31) 사이에 인가되는 경우, 전계가 유도되고, 열전자가 양극 (anode) 으로 유인되고, 방전이 시작된다. 가속된 전자는, 아크관 (11) 에 갇힌 희가스 또는 수은 증기와 충돌하고, 그 후, 자외선이 방출된다. 그 후, 자외선이 아크관 (11) 의 형광막 (13) 의 형광체를 여기시키고, 가시 광선이 생성된다. 이 경우, 다음과 같은 문제점이 있다.
(1) 방사체나 필라멘트 (31) 등으로부터 방출된 산란 물질은, 필라멘트 (31) 근처의 형광막 (13) 에 부착되어, 산란 물질이 부착된 부분을 검게 변화시키고, 발광 효율을 낮춘다. 결과적으로 비균질적 휘도가 아크관 (11) 에서 발생한다. 특히, 아크관 (11) 이 화상 디스플레이 장치 등에서 역광 조명에 사용되는 경우, 균일한 휘도가 아크관 (11) 의 소정의 길이의 범위에서 획득될 필요가 있다. 따라서, 아크관 (11) 을 역광 조명에 사용하는 경우, 필라멘트 (31) 근처에 부착하는 산란 물질은 단점을 유발한다.
(2) 필라멘트 (31) 를 갖는 열음극 형광 램프 (1) 에서, 필라멘트 (31) 와 스템 (12) 사이에 특정 거리가 제공되지 않는 경우, 스템 (12) 이 가열되고, 베이스 (21) 등이 과도하게 가열될 수도 있다. 따라서, 어느 정도까지 필라멘트 (31) 와 스템 (12) 사이의 거리를 유지할 필요가 있다.
(3) 필라멘트 (31) 상에 코팅된 방사체가, 램프가 점등되는 때에 또는 램프가 점등되는 기간 동안 고갈된 경우, 및 방사체가 고갈된 경우, 열 음극 시스템을 사용하는 열음극 형광 램프 (1) 는 방전하는 것이 어려워지고, 열음극 형광 램프 (1) 는 유효 수명의 끝에 도달한다. 유효 수명의 끝에 도달한 램프는 이와 같이 방전을 완료하고, 결코 다시 점등되지 않는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 램프가 유효 수명을 넘어 방전되는 희귀한 상황이 있는데, 이는 램프 장치 또는 램프가 장착된 장치에 악영향을 미칠 수도 있다. 이하의 2 가지 논점이 원인으로서 언급된다.
첫 번째 원인은 이하와 같다. 통상, 방사체가 남아있는 경우, 전자의 방출에 필요한 에너지 (음극 강하 전압) 은 약 10 V 이다. 그러나, 램프가 반복하여 방전되어 필라멘트 (31) 에 코팅된 방사체가 고갈되는 경우, 필라멘트 (31) 의 주요 물질인 텅스텐만이 남고, 음극 강하 전압은 수십 V 에서 100 V 로 상승한다. 따라서, 통상 전력량의 약 10 배의 전력량이 필라멘트 (31) 에 공급될 것이다. 그로 인해, 필라멘트 (31) 가 과열되고, 근처의 스템 (12) 온도가 과도하게 상승하며, 이들 주변의 리드선 (32), 베이스 (21) 등이 녹을 수도 있다.
두 번째 이유는 이하와 같다. 특히, 열음극 형광 램프 (1) 가 작동되는 경우 및 이 램프의 전류가 변화하는 경우, 방사체의 산란 양은 증가한다. 산란 방사체 물질은 또한 필라멘트 (31) 근처의 아크관 (11) 의 내벽에, 및 필라멘트 (31) 를 지지하는 유리 스템 (12) 에 부착한다. 반복하여 램프를 점등함으로써, 이 산란 물질은 점진적으로 퇴적된다. 필라멘트가 비도전성이 된 경우에도, 스템 (12) 에 퇴적된 산란 물질은 도전 상태에 도달하고, 산란 물질이 퇴적된 부분은 과열되며, 리드선 (32) 및 베이스 (21) 는 비정상적으로 가열될 수도 있다.
방사체가 고갈된 전극부 (30) 의 온도는 통상의 점등시보다 더 높은 온도로 상승하며, 음극 강하 전압의 증가에 기반하여, 방사체가 고갈된 전극에서 많은 전력이 소비된다. 이 특징은 과열시 통상적인 것이다.
(4) 열 음극 형광 램프가 폐쇄 공간 등에서 사용되는 경우의 주위 온도의 상태에 의존하여, 아크관 (11) 의 내부 온도가 지나치게 높아질 수도 있고, 수은 증기압이 높아질 수도 있으며, 그리고 수은 증기압이 발광 효율의 최적 값으로부터 벗어날 수도 있다. 그 후, 램프의 최저온 지점 (이 최저온 지점에서는, 램프가 소등될 때 냉각 속도가 빠름) 에서 아말감화 (amalgamate) 하고, 아크관 내의 압력을 소정의 수은 증기압으로 만드는 것이 고려될 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 최저온 지점의 위치에 의존하여, 아말감 (amalgam) 온도가 상승하는데 시간이 필요하기 때문에, 램프의 점등을 개시하는 경우에 문제가 발생할 수도 있다.
(5) 발광 효율과 관련하여, 열음극 형광 램프가, 주로 화상 디스플레이의 역광 조명에 사용되는, 냉-음극 형광 램프보다 우수하다. 그러나, 현재 열음극 형광 램프의 유효 수명은 6000 내지 10000 시간으로, 이는 역광 조명으로서 사용하기에는 짧다. 열음극 형광 램프의 유효 수명이 연장될 수 있는 경우, 이는 또 한 역광 조명원으로서 사용하기 위한 요건을 충족시키고, 폐기물을 감소시킴으로써 친환경적이 될 수 있다.
상기 문제점들을 해결함으로써, 열음극 형광 램프의 유효 수명이 또한 연장될 수 있고, 램프의 수명의 끝에서 유발되는 램프 베이스의 비정상적 가열이 억제될 수 있다. 따라서, 폐쇄 공간에서 열음극 형광 램프를 사용하는 것이 가능하게 되고, 또한, 디스플레이 유닛 등으로 열음극 형광 램프를 병합하는 것이 가능해 진다. 추가로, 전극부 (30) 의 전체 길이가 짧을 수 있으므로, 양광주 (positive column) 가 신장될 수 있고, 발광 효율이 개선된다.
산란 물질의 스템 (12) 및 아크관 (11) 내벽 상의 퇴적을 방지하기 위한 수단 (measure) 으로서, 하나의 제안은 필라멘트 (31) 주위의 산란 물질을 차단할 차단물을 제공하는 것이다. 일본 특허 공개 공보 제 2004-158207 호에서, 필라멘트로부터 산란 물질이 스템에 퇴적되는 것을 차단하도록 리드선들 사이에 차폐물을 제공하는 방법이 개시된다. 일본 특허 공개 공보 제 2005-235749 호에서, 세로 방향으로 필라멘트의 코일부를 배열하고, 코일부 주변에 슬리브 차폐물 (sleeve covering) 을 제공하여 이온 스퍼터링을 억제하는 방법이 개시된다.
일본 특허 공개 공보 제 2005-346976 호에서, 스템에 의해 지지되어 필라멘트로부터 스템을 차폐하는 금속판, 및 금속판 상에 제공되고, 램프의 수명의 마지막 시점에서 비정상적 점등으로 필라멘트 온도가 상승하는 경우 불순물 가스를 방출하는 게터 (getter) 를 갖는 형광 램프가 개시된다.
추가로, 스템에 부착하는 것으로부터, 필라멘트로부터 방출된, 산란 물질을 억제하기 위해, 이용되는 일 접근법은 각각의 필라멘트와 각각의 스템 사이에 세라믹판을 배열하는 것이다.
도 1 에 도시된 열음극 형광 램프가 이 상술한 문제점들을 갖기 때문에, 이하의 특징을 갖는 열음극 형광 램프가 요구된다.
(1) 램프가 작동되는 시간에 및 램프가 작동되는 시간 동안, 방사체 및 필라멘트를 포함하는 물질이, 산란되어 아크관의 내부 표면으로 부착하는 것으로부터 억제하는 능력.
(2) 램프가 작동되는 시간에 및 램프가 작동되는 시간 동안, 방사체 및 필라멘트를 포함하는 물질이, 산란되어 스템의 표면으로 부착하는 것으로부터 억제하는 능력.
(3) 밀봉부와 필라멘트 사이의 거리를 단축하는 능력 (이에 의해, 양광주 길이를 신장하는 능력).
(4) 스템의 비정상적 가열이 램프 수명의 종료를 유발하는 것을 억제하는 능력.
(5) 형광 램프 내에 최저온 지점 구조가 병합되는데, 이 구조는, 이 램프가 소등되는 시점에서 효율적으로 아말감화할 수 있고, 이 램프가 작동되는 경우 램프 내부에 신속히 수은을 기화할 수 있다.
(6) 튜브 내의 불순물 가스를 흡수하는 역할을 수행하는 게터가 제공된다.
본 발명의 대표적인 목적은, 상술한 능력을 갖는 열음극 형광 램프를 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 양태에 따르면, 열음극 형광 램프는, 내부 표면에 형광막이 형성되고, 그 양단에 스템이 형성된 아크관을 갖고, 이는 외부 전원에 접속된 튜브 핀을 갖고, 상술한 아크관의 양단에 고정된 베이스를 갖는다. 상술한 열음극 형광 램프는, 아크관의 양단에 제공되는 것으로 일단은 튜프핀에 접속되고, 타단은 스템을 통해 아크관 내부로 연장되는 금속 리드선의 쌍, 양단이 각각의 리드선의 타단에 접속되는 필라멘트, 및 필라멘트로부터 스템을 차폐하도록 필라멘트를 에워싸는 링부를 포함하며, 또한 스템에 측대향하는 링부의 일측에 제공되는 저면판을 포함하는 차폐 부재를 포함한다.
본 발명의 상기 목적 및 다른 목적, 특성, 및 이점이 본 발명의 예시를 도시하는 첨부된 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
이러한 본 발명의 열음극 형광 램프에 따르면, 발광체 또는 필라멘트로부터의 산란 물질이 아크관 내부 표면에 부착하는 것을 방지하고, 스템의 비정상적 가열을 억제하여, 램프의 유효 수명을 연장할 수 있다. 또한 양광주를 신장하여 발광 효율을 개선할 수 있다.
도 2a 는 예시적 실시형태에 따른 열음극 형광 램프의 전극부의 부근을 도시하는 단면도이다. 도 2b 는 도 2a 에 도시된 차폐 부재의 평면도이다.
예시적인 실시형태의 열음극 형광 램프 (2) 의 기본적인 구조 및 기능은 도 1 을 참조하여 설명된 열음극 형광 램프 (1) 의 구조 및 기능과 공통되며, 전극부 (30) 에 제공되는 차폐 부재 (40) 를 제외하고, 이들은 도 2 의 구조와 동일하다. 따라서, 도 1 에 도시된 열음극 형광 램프 (1) 과 예시적 실시형태의 열음극 형광 램프 (2) 이 공통 구성을 갖기 때문에, 동일한 참조 번호가 할당될 것이고 이들의 설명은 생략될 것이다. 이하에서, 차폐 부재 (40) 의 구조 및 기능이 주로 설명될 것이다.
열음극 형광 램프 (2) 에서, 각각이 전극부 (30) 의 필라멘트 (31) 를 에워싸는 차폐 부재 (40) 가 제공된다. 차폐 부재 (40) 의 각각은 링부 (41), 저면판 (42), 게터 (43), 및 지지체 (holding support; 44) 를 갖는다. 링부 (41) 는 고리모양으로, 다만 도시된 예에서는 타원형이다.
링부 (41) 는 전극부 (30) 의 필라멘트 (31) 를 가능한 근접하여 에워싸도록 하는 형상을 갖고, 링부 (41) 는, 지지체 (44) 가 링부 (41) 를 스템 (12) 으로부터 분리하여 링부 (41) 가 필라멘트 (31) 및 필라멘트를 지지하는 리드선 (32) 과 접촉하지 않는 상태로 고정된다. 따라서, 방사체 및 필라멘트 (31) 를 포함하는 물질이 점등 도중 아크관 (11) 의 방사 방향으로 산란되는 것 및 아크관 (11) 내부 표면상에 형광막 (13) 에 부착되는 것을 최소한으로 방지하는 것을 가능하게 한다.
저면판 (42) 은 타원형 링부 (41) 의 한쪽 장축의 저면에서 다른 쪽 장축을 향해 연장된다. 게터 (43) 가 저면판 (42) 의 더 아래 측면에 제공된다.
저면판 (42) 은 스템 (12) 에 측대향하여 필라멘트 (31) 쪽에 배열되고 필라멘트 (31) 에 인접하게 배열된다. 그 때문에, 필라멘트 (31) 로부터 방사되는 열이 스템 (12) 의 유리부로 방출되는 것이 억제되고, 필라멘트 (31) 로부터 스템 (12) 의 최상 표면으로 방사되는 열로부터 유리 표면을 보호하는데 필요한 거리를 최소화하는 것이 가능하며, 따라서 최소화된 거리에 의해 램프에서 양광주를 신장하는 것이 가능하다. 양광주가 길어지기 때문에, 또한 발광 효율을 상승시키는 것이 가능하다.
추가로, 점등 동안 방사체 및 필라멘트 (31) 를 포함하는 물질의 스템 (12) 을 향한 산란이 저지되고, 스템 (12) 의 유리 표면상의 산란 물질의 퇴적이 감소된다. 따라서, 산란 물질에 의해 유발되는 단락 (short circuit) 에 의한 램프의 수명의 끝에서의 스템부의 비정상적인 가열을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 저면판 (42) 아래에 배열되는 게터 (43) 에 의해 아크관 (11) 내의 불순물 가스의 흡수를 촉진하는 것이 가능하다.
링부 (41), 저면판 (42), 및 지지대 (44) 는, 금속, 세라믹, 또는 유리와 같은, 내열 물질로 제조된다. 또한, 이들 부재들은 형광 램프 (2) 의 다른 컴포넌트들보다 더 높은 방열 특성 (heat dissipation) 을 갖는 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 때문에, 점등 상태로부터 형광 램프가 소등된 경우 이들 부재들이 형광 램프의 최저온 지점이 되는 것이 가능하고, 이 부재들은 수은 증기를 혼합하는 보조 아말감의 역할을 수행할 수 있다.
본 발명이 예시적 실시형태들 및 이들의 예시들에 참조하여 특히 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 이 실시형태들 및 예시들로 제한되지 않는다. 청구항에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 형태 및 세목의 다양한 변경이 수행될 수 있음이 당업자에게 이해될 것이다.
도 1 은 본 발명에 관련된 열음극 형광 램프의 단면도.
도 2a 는 예시적 실시형태에 따른 열음극 형광 램프의 전극부의 부근을 도시하는 단면도.
도 2b 는 도 2a 에 도시된 차폐 부재의 평면도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 2 : 형광 램프
11 : 아크관
12 : 스템
13 : 형광막
21 : 베이스
22 : 튜브핀
30 : 전극부
31 : 필라멘트
32 : 리드선
40 : 차폐 부재
41 : 링부
42 : 저면판
43 : 게터
44 : 지지체

Claims (4)

  1. 열음극 형광 램프로서,
    내부 표면에 형광막이 형성되고, 양단들에 스템들이 형성된 아크관 (arc tube);
    각각의 베이스들이 외부 전원으로 접속된 튜브핀을 포함하고, 상기 아크관의 단부에 고정된 베이스들;
    상기 아크관의 양단들에 제공되고, 일단들은 상기 튜브핀들에 접속되며, 타단들은 상기 스템들을 통해 상기 아크관 내부로 연장되는 금속 리드선들의 쌍;
    양단들이 상기 각각의 리드선들의 타단들에 접속되는 필라멘트; 및
    상기 필라멘트로부터 상기 스템을 차폐하도록, 상기 필라멘트를 에워싸는 링부를 포함하고, 또한 상기 스템에 측대향하는 상기 링부의 일측에 제공되는 저면판을 포함하는 차폐 부재를 포함하고,
    상기 저면판과 상기 링부는 서로 맞닿아 있고,
    상기 차폐 부재는, 상기 열음극 형광 램프의 다른 컴포넌트들을 구성하는 물질보다 더 높은 방열 특성 (heat dissipation) 을 갖는 물질로 구성되는, 열음극 형광 램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐 부재는 상기 스템으로부터 분리되는 상태로 유지되는, 열음극 형광 램프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    불순물 가스를 흡수하는 게터 (getter) 가, 상기 스템에 면대향하는 상기 저 면판의 일면 상에 제공되는, 열음극 형광 램프.
  4. 삭제
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