KR20030041704A - 관외 전극 형광램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관외 전극 형광램프에 관한 것으로, 방전기체가 봉입되고 내주면에 형광층이 형성되는 유리관의 양단부 부근 외주면에 전극 영역을 구획하며, 상기 전극 영역과 상기 형광층이 서로 대향하는 단부가 동일정면에서 수직방향으로 거의 일직선상에 놓이도록 하여 스퍼터링을 최소화시킴으로써 흑화현상을 방지한다.

상기 형광층과 중첩되지 않도록 상기 형광층을 상기 외부 전극이 형성된 부분을 도포하지 않도록 함으로써, 형광램프의 수명이 길어지게 하고, 흑화 현상을 방지한다.

Description

관외 전극 형광램프{External electrode fluorescent lamp}

본 발명은 형광램프에 관한 것으로, 특히, 백라이트(back-light)용으로 사용되는 관외전극 형광램프에 관한 것이다.

도 1은 일반적으로 상용되는 냉음극 형광램프의 개략도이다.

일반적으로, 냉음극 형광램프(CCFL : Cold Cathode Fluorescent Lamp)는 패닝(penning) 효과를 이용하기 위해 아르곤, 네온 등을 첨가한 불활성 가스와 수은가스를 저압으로 봉입한 후 유리관 즉, 형광방전관(1)을 사용하고 있다. 그리고,관(1)의 내면에 형광체(2)가 도포되고, 관(1) 내부의 양 끝에 전극(3)이 형성되는데, 음극은 판상이나 원통형상으로 넓게 형성되며, 전압이 인가될 경우 스퍼터링 현상에서와 같이 유리관(1) 내의 하전 입자가 음극과 충돌하여 이차전자를 발생시키고, 이에 의해 주변 원소들을 여기시켜 플라즈마를 형성시킨다. 이 원소들은 강한 자외선을 방출하며 이 자외선이 다시 형광체를 여기시켜 형광체가 가시광선을 방출하게 한다.

이때, 램프를 발광시키는데 가장 큰 기여를 하는 것이 수은이지만, 램프내 전극(금속)과 결합하여 쉽게 아말감을 형성하므로 램프의 수명을 줄어들기 쉽다. 특히, 미세관 전극의 경우 냉 음극이라 하여 원통형 모양의 전극을 사용하여 많은 이차전자를 발생시켜 고휘도의 램프 구동이 가능하지만 대신, 전극 부위에 스퍼터링 발생이 심하여 가스의 불순물 생성과 주변이 검게 되는 흑화 현상을 동반하게 된다.

이러한 현상이 램프의 수명을 단축시키는 가장 큰 요인이라고 할 수 있다.

이에 고휘도, 고효율, 장수명의 미세관램프가 요청됨에 따라 새로운 램프가 고안되고 있는데, 그 중 하나로 형광램프 내에 전극이 전혀 존재하지 않고 유리판 외벽에 전극이 존재하는 관외 전극 형광램프(external electrode fluorescent lamp)가 도 2a와 도 2b에 도시되어 있다.

도 2a는 종래의 관외 전극 형광램프의 개략도이다. 도 2a에 도시되어 있듯이, 종래의 관외 전극 형광램프는 CCFL과는 달리 유리관(10)의 양 단부 각각에 도전재로 이루어진 캡 형태의 외부전극(3')이 커넥팅(connecting)되어 있다. 이때,유리관은 내부에 혼합 방전 가스가 봉입되어 있고 내주벽에 형광체(2)가 도포되어 있다.

이러한 종래의 관외 전극 형광램프는 외부전극(4)에 연속적인 고주파 전압이나 펄스적 고주파 전압을 인가됨으로써 점등한다. 즉, 종래의 관외 전극 형광램프는 한 쌍의 외부전극(3')에 인가되는 고주파 전압에 의한 전계에 의해 외부 전극(3')에 끼워진 유리관(1) 내부의 방전공간에서 방전이 일어나고, 이 방전으로 인해 발생된 자외선에 의해 유리관(1)의 내주면에 도포된 형광체(2)가 발광되어 가시광선을 발생시킨다.

한편, 도 2b는 종래의 다른 관외 전극 형광램프의 개략도이다. 도 2b에 도시된 관외 전극 형광램프는 도 2a에 도시된 관외 전극 형광램프와 동일한 구성으로 이루어져 있으나, 외부 전극이 캡 형태의 전극(3')이 아니라 유리관(1)의 양 단부측에 링 형태로 형성되어진 전극(3")이다.

여기서, 종래의 관외 전극 형광램프는 도 2a, 도 2b에 도시된 바와 같이 내면에 형광체가 도포된 유리관 위에 전극을 코팅하거나 또는 도전성 커넥터(connector)를 연결하는 방식으로 외부 전극을 구성하고 있다.

이 경우, 전극이 외부에 존재함으로써 전압을 인가했을 때 전류가 바로 방전에 기여하는 것이 아니라 유리관이 유전체 역할을 하게 됨으로 해서 램프로 전류가 폭주되는 것을 막아주며, 방전관 외부에 전극이 존재함으로써 내부 봉입된 가스의 아웃개싱(outgassing)의 발생이 적어져 불순가스의 생성이 줄어들어 일반 관 내부에 전극이 들어있는 냉음극 형광램프보다 수명이 길어진다.

그러나, 종래의 관외 전극 형광램프는 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이 외부 전극(3', 3") 부분을 보면, 형광체(2)의 도포 범위가 외부 전극(3', 3")이 형성된 부분까지 상당범위 도포되어 있다. 이 경우, 외부 전극(3', 3")에 전압을 가했을 때 외부 전극(3', 3")에 의한 강한 전계의 영향으로 스퍼터가 발생되어 유리관(유전체)을 통해 형광체(2)에 영향을 미치게 되고, 이로 인해, 형광체(2)가 누렇게 변색되고 형광체(2)에 잔류해 있던 불순물들이 튀어나와 유리관(1)에 봉입된 순수 봉입가스를 불순 가스로 만들어 형광램프의 수명을 단축시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 형광체와 외부전극간의 서로 대향하는 단부가 수직방향으로 거의 일직선상에 놓이도록 하여 스퍼터링 발생을 최소화시킴으로써, 관외 전극 형광램프의 장수명을 보장되도록 하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적으로 상용되는 냉음극 형광램프의 개략도.

도 2a는 종래의 관외 전극 형광램프의 개략도.

도 2b는 종래의 다른 관외 전극 형광램프의 개략도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 관외 전극 형광램프의 유리관 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 관외 전극 형광램프의 관외전극 사시도

도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 관외 전극 형광램프의 단면도.

도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 관외 전극 형광램프의 단면도.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 관외 전극 형광램프는,

방전 기체가 봉입되는 유리관과, 상기 유리관의 내부벽에 도포되는 형광층과, 상기 유리관의 외주면 양 단부에 형성되어진 외부 전극으로 이루어지며,

상기 형광층은 상기 외부 전극이 형성된 부분을 도포하지 않도록 상기 유리벽의 내주벽에 도포되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 관외 전극 형광램프를 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 관외 전극 형광램프의 유리관 단면도로서, 관외 전극이 형성 또는 장착되지 않은 상태를 보인 도면이다.

도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 관외전극 형광램프의 유리관 유리관(10)은 실린더 형태로 이루어져 있으며, 내부에 불활성 기체와 수은 등으로 혼합된 방전 가스(discharge gas)가 주입되어 있고, 방전가스가 밖으로 새지 않도록 양 단부가 밀봉되어져 있으며, 내부에 밀봉된 방전 가스가 방전하여 자외선을 발생하였을 때 이 자외선과 반응하여 가시광선을 발생시키는 형광체(20)가 내주면에 도포되어 있다.

그리고, 유리관(10)의 양 단부측에 외부 전극에 부착 또는 형성될 전극 영역이 구획되어져 있다.

여기서, 본 발명의 유리관(10)에 도포되는 형광체(20)는 전극 영역을 구획하기 위해, 이후 장착될 외부 전극 영역를 제외한 나머지 부분에 도포된다.

즉, 형광체(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 길이 L2만큼의 전극 영역을 구획하기 위해, 가로방향 길이가 L인 유리관(10)의 내주면에 L2 길이만큼 형성되어 있다. 보다 상세히는, 형광체(20)는 유리관(10)의 일측 단부에서부터 L1 길이만큼의 지점에서 도포되어 타측 단부에서 L1 길이만큼 남겨진 지점까지 도포되어 있다. 즉, 형광체의 도포 길이(L2)는 L-2L1이 된다.

상기와 같이 형광체(20)를 도포하는 것은 전극 영역의 크기에 부응하는 캡(cap)형 외부 전극(30a, 30b)의 길이가 L1이기 때문에, 유리관(10)의 일측 단부에서부터 L1 길이만큼의 지점에서 타측 단부에서 L1 길이만큼의 지점까지 도포하여형광체(20)가 외부 전극(30a, 30b)에 중첩되지 않도록 한다. 한편, 링형 외부 전극(31a, 31b)은 길이가 L3로서 유리관(10)의 단부측에 끼워질/둘러졌을 때 유리관(10)의 휘어진 부분의 길이와 합하여 L1의 길이가 된다.

따라서, 본 발명의 유리관(20)은 도 3에 도시된 형태로 제작되어 제품으로 출하되고, 이후 도 4에 도시된 외부전극(30a, 30b, 31a, 31b)과 체결되면, 도 5a와 도 5b에 도시된 형태로 사용되어진다.

한편, 당업자는 도 3에 도시된 바와 같은 형태로 유리관을 형성하여 제품을 출하시킬 수 있으나, 도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이, 유리관에 관외 전극이 형성된 상태로 제품을 출하시킬 수 있다.

이 경우를 도 5a와 도 5b를 참조로 설명한다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 관외 전극 형광램프의 단면도로서, 캡형 외부전극이 형성 또는 체결된 상태를 보인 도면이다. 도 5a에 도시되어 있듯이, 본 발명의 관외 전극 형광램프(100)는 실린더 형태의 유리관(10)을 포함하며, 유리관(10)의 내주벽에 형광체(20)가 도포되어 있으며, 유리관(10)의 양단부 부근 외주면에 외부 전극(30a, 30b)이 위치하고 있다.

상기 유리관(10)은 형광체(20)가 도포된 다음에 불활성 기체와 수은 등으로 혼합된 방전 가스(discharge gas)가 주입된 후, 양 단부가 밀봉되어진다. 그리고, 밀봉된 유리관(10)의 양 단부 부근 외주면을 감싸는 형태로에 캡(cap)형의 외부 전극(30a, 30b)이 각각 끼워진다. 이 캡형의 외부 전극(30a, 30b)은 도전성 재료로 저항이 적은 금속 계열 즉, 텅스텐, 니켈, 알카리 계열의 금속 등이 사용된다.

외부 전극(30a, 30b)의 형성은 이하에서 설명하는 바와 같이, 유리관의 양단부부근 외주면에 도전성의 외부전극을 끼우는 커넥터 방식, 도전성 재료를 도포하는 방식, 금속 테입을 이용하여 두르는 방식 등의 여러 가지 방식을 통해 이루어질 수 있다.

상기에서, 본 발명의 관외 전극 형광램프(100)의 유리관(10)에 도포되는 형광체(20)는 외부 전극(30a, 30b)에 대하여 그 도포 범위가 제한된다. 즉, 형광체(20)는 유리관(10)의 내주면에 도포될 때 유리관(10)의 양 단부 부근 외주면에 형성된 외부 전극(30)의 단부에 대하여 대향하는 단부가 수직방향으로 일직선이 되도록 도포된다.

보다 상세히는, 도 3a에 도시된 바와 같이 형광체(20)의 도포 범위는 유리관(10)의 좌측 단부에 형성된 외부 전극(30a)의 개방단부(A)에서부터 유리관(10)의 우측 단부에 형성된 외부 전극(30b)의 개방부(B)까지 도포된다. 즉, 형광체(20)는 외부 전극(30a, 30b)을 중첩되지 않게 하면서 외부 전극(30)에 닿도록 도포된다. 이때, 경우에 따라 형광체(20)가 외부 전극(30a, 30b)에 닿지 않고 떨어져 있어도 상관없다.

상기와 같이 형광체(20)를 외부 전극(30a, 30b)이 형성된 부분전까지 도포됨으로써, 본 발명은 불순물을 줄여 램프의 수명을 연장시키고, 전계 및 열에 의해 황금색으로 변색되는 것을 방지한다.

도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 관외 전극 형광램프의 단면도로서, 링형 관외 전극이 형성 또는 체결된 상태를 보인 도면이다. 도 5b에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 관외 전극 형광램프는 본 발명의 제1 실시예와 같이 실린더형의 유리관(10)과, 유리관(10)의 내주벽에 도포되는 형광체(20)로 이루어져 있으나, 유리관(10)의 양 단부 부근 외주면에 형성되는 외부 전극(31a, 31b)의 형태가 제1 실시예와 다르다.

본 발명의 제1 실시예에서의 외부 전극(30a, 30b)은 캡 형태로 형성되어 유리관(10)의 양단부를 감싸고 있으나, 제2 실시예에서의 외부 전극(31a, 31b)은 링 형태로 이루어져 유리관(10)의 양단부 부근 외주면에 키워져 고정된다.

여기서, 형광체(20)의 도포범위는 도 5a와 같으며, 제1 실시예에서와 같이 설정된다.

또 다른 실시예로써, 상기 외부 전극과 형광체는 스퍼터링을 최소화하는 범위에서 서로간에 중첩을 이루도록, 바람직하게는 0.5∼2mm 정도로 중첩되게 구성하여도 된다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

따라서, 본 발명의 관외 전극 형광램프는 유리관 외부에 전극(관외 전극)이존재하여 유리관이 유전체 역할을 하고, 내부 전극이 존재하지 않기 때문에 방전관 내부에 전극의 스퍼터가 발생되지 않아 내부에 전극 스퍼터링에 의한 전극 손실과 흑화현상은 발생되지 않는다. 또한, 본 발명의 관외 전극 형광램프는 외부 전극에 의한 강한 전계의 영향에도 형광체가 손상되지 않지 않아 종래의 관외 전극 형광램프보다 수명이 길어진다.

Claims (5)

1. 방전기체가 봉입되고 내주면에 형광층이 형성되는 유리관을 포함하는 관외 전극 형광램프에 있어서,

   상기 유리관의 양단부 부근 외주면에 전극 영역이 구획되며,

   상기 전극 영역과 상기 형광층의 서로 대향하는 단부가 동일평면에서 수직방향으로 거의 일직선상에 놓인 것을 특징으로 하는 관외 전극 형광램프.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전극 영역과 상기 형광층의 서로 대향하는 단부는 서로 0.5∼2mm 정도로 중첩되는 것을 특징으로 하는 관외 전극 형광램프.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전극 영역에는,

   상기 유리관의 양 단부로부터 상기 전극 영역을 감싸는 식으로 캡형 전극이 부착되는 것을 특징으로 하는 관외 전극 형광램프.
4. 제1항에 있어서,

   상기 전극 영역에는,

   상기 유리관의 양 단부 외주면을 두르는 식으로 링형 전극이 부착되는 것을특징으로 하는 관외 전극 형광램프.
5. 제1항에 있어서,

   상기 전극 영역에는 도전성 물질이 도포되는 것을 특징으로 하는 관외 전극 형광램프.