KR20070093969A

KR20070093969A - 냉음극 형광램프

Info

Publication number: KR20070093969A
Application number: KR1020077012211A
Authority: KR
Inventors: 안드레 드론호페르
Original assignee: 플란제 에스이
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-09-19
Also published as: JP2008523568A; CN101080803A; AT8028U1; WO2006063371A3; WO2006063371A2; EP1825497A2

Abstract

본 발명은 내부가 형광 물질로 코팅되며 자외선을 발광하는 충전 가스 성분을 포함하는 방전 용기와; Mo, W, Nb, Ta 및 이들의 합금으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된 2개 또는 그 이상의 중공 음극과; Mo, W 및 이들의 합금으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된 2개 또는 그 이상의 전류 리드스루 핀을 필수적으로 포함하며, 전류 리드스루 핀은 바람직하게는 Fe, Ni, Co 및 이들의 합금으로 제조된 링, 링 부분, 중공 원통 또는 중공 원통 부분에 결합되며, 링, 링 부분, 중공 원통 또는 중공 원통 부분은 중공 음극에 차례로 결합되는 냉음극 형광램프에 대해 기재한다.

냉음극, 형광, 방전, 핀, 자외선, 유리

Description

냉음극 형광램프{COLD CATHODE FLUORESCENT LAMP}

본 발명은 내부가 형광 재료로 코팅되며 자외선을 발광하는 충전 가스 성분을 포함하는 방전 용기(discharge vessel); Mo, W, Nb, Ta 및 이들의 합금을 포함하는 그룹으로부터 선택된 재료로 제조되는 2개 또는 그 이상의 중공 음극(hollow cathode); 및 Mo, W 및 이들의 합금을 포함하는 그룹으로부터 선택된 재료로 제조되는 2개 또는 그 이상의 전류 리드스루 핀(current leadthrough pin)을 필수적으로 포함하는 냉음극 형광램프(cold-cathode fluorescent lamp)에 대한 것이다.

냉음극 형광램프는 액정 표시장치를 위한 백라이팅(backlighting)으로서 사용된다. 이 경우에, 저압 수은 방전은 자외선을 생성하며, 상기 자외선은 방전 용기의 내부에 도포된 형광층에 의하여 가시광선으로 변환된다. 방전 용기는 예를 들어 보로실리케이트 유리(borosilicate glass)와 같은 경질유리로 일반적으로 제조되며 통상적으로 튜브형이다. 램프 종류에 따라 다양한 형상을 갖는 전극은 튜브 단부의 영역에 배치된다. 예를 들어, Ba, Sr, 희토류 금속(rare-earth metal) 또는 이트륨(yttrium)을 포함하고 전극 표면에 도포되는 발광 증진 물질(emission-promoting substance)을 사용함으로 인하여, 전자 일함수(electron work function)가 감소될 수 있다. 전극과의 접촉은 전류 리드스루 핀에 의하여 이루어진다. 이들 전류 리드스루 핀들은 압착 밀봉법(pinch-sealing process) 또는 용융 밀봉법(fuse -sealing process)에 의하여 진공 기밀 방식으로 방전 용기에 결합된다. 이러한 영역은 유리/금속 압착 밀봉부(glass/metal pinch seal)로 언급된다. 일반적으로, 제1 단계에서는 전류 리드스루 핀이 융합되는 유리 링에 의해 제조되는 유리비드(glass bead)를 구비한다. 이러한 공정은 글레이징(glazing)으로 언급된다. 이후 단계로서, 유리비드는 압착 밀봉법 또는 용융 밀봉법에 의해 방전 용기에 결합된다. 유리와 조화되는 낮은 열팽창 계수를 갖는 Fe-Ni-Co (Kovar) 재료, 몰리브덴, 텅스텐은 전류 리드스루를 위한 재료로서 사용된다.

냉음극 형광램프의 소형화는 액정 표시장치의 소형화와 관련이 있다. 이는 일본 특허 공보 JP 1-51148호에 개시된 바와 같이 중공 음극의 도입으로 이어진다. 니켈은 중공 음극을 위한 재료로서 일반적으로 사용된다. 니켈 중공 음극은 Kovar 로 제조된 전류 리드스루(current leadthrough)에 용접된다. 하지만, 니켈의 스퍼터링 저항은 추가적인 소형화에 부적합하다. 이러한 이유로 인하여, 니오븀, 탄탈륨(tantalum), 텅스텐 또는 몰리브덴과 같이 스퍼터링에 대해 더욱 큰 저항을 갖는 재료가 중공 음극으로 제안된다. 이들 재료는 몰리브덴, 텅스텐 또는 Kovar 로 제조된 전류 리드스루 핀에 결합된다. 높은 수준의 열전도율로 인하여 몰리브덴과 텅스텐은 이 경우에 바람직하다. 텅스텐과 몰리브덴의 높은 용융점과 고유 취성으로 인하여, 직접 용접은 매우 난해하고 상당한 정도의 복잡함을 갖고만 가능하다. 또한, 중공 음극의 재결정(recrystallization)화와 이와 관련된 취화(embrittlement)가 방지될 필요가 있다. 따라서, 열 입력의 양은 최대한 낮게 유지될 필요가 있다. 아울러, 개별 부재의 정확한 위치는 접합 공정 중에 매우 중요한데, 왜냐하면 이러한 방식에 의해서만 부재의 좁은 허용오차가 달성될 수 있기 때문이다.

따라서, 본 발명의 목적은 높은 수준의 스퍼터링 저항을 갖는 중공 음극과 전류 리드스루 핀을 구비하며, 상기 중공 음극과 전류 리드스루가 비용 효율적이고도 신뢰 가능한 방식으로 접합되는 것이 가능한 냉음극 형광램프를 제공하는 것이다.

상기 목적은 특허청구범위 제1항의 특징부에 의해 달성된다. 이러한 경우에 있어서, 전류 리드스루 핀은 링, 링 부분, 중공 원통 또는 중공 원통 부분에 결합되며, 링, 링 부분, 중공 원통 또는 중공 원통 부분은 중공 음극에 차례로 결합된다. 링, 링 부분, 중공 원통 또는 중공 원통 부분은, 예를 들어 Ni, Fe, Co 및 이들의 합금과 같이 중공 음극에 비해 훨씬 낮은 용융점을 갖는 재료로 바람직하게 제조된다. 이 경우에 링, 링 부분, 중공 원통 또는 중공 원통 부분은 전류 리드스루 핀의 직경에 비해 약간 큰 내경을 갖는다. 중공 원통 또는 중공 원통 부분의 높이는 0.5 × 중공 원통의 직경과 4 × 중공 원통의 직경 사이에서 변동한다. 링 부분 또는 중공 원통 부분(슬릿 링, 슬릿 중공 원통)의 사용은 저렴한 제조 비용으로 인해 바람직하다. 이 경우에, 링 부분은 와이어로 된 부품을 굽힘으로써 생성되며, 중공 원통 부분은 시트 금속의 영역을 엠보싱 처리함으로써 제조된다. 상기 방법으로 제조되는 슬릿은 링 외주(外周) 또는 중공 원통의 외주(外周)의 1/4 에 비해 작은 것이 바람직하다.

링, 링 부분, 중공 원통 또는 중공 원통 부분은 제1 공정 단계에서 전류 리드스루 핀에 바람직하게 결합된다. 이를 위하여, 링, 링 부분, 중공 원통 또는 중공 원통 부분은 전류 리드스루 핀의 일 단부에 나사 체결되며 간단한 방식으로 공정에 배치된다. 이 경우에, 전류 리드스루 핀으로의 접합은 하나 이상의 지점에서 점상 방식(punctiform fashion) 또는 지역적으로 발생할 수 있다. 열의 진입은 예를 들어 레이저 용접 또는 저항 용접에 의해 발생할 수 있다 접합 공정 중에, 열의 진입이 발생하는 링의 영역 또는 중공 실린더의 영역은 부분적으로 용융될 수 있다.

제1 접합 단계에 의해 제조된 부품은 또 다른 접합 단계에서 중공 음극에 결합된다. 열 입력은 저항 용접 또는 레이저 용접에 의하여 다시 한번 바람직하게 발생된다. 저항 용접의 경우에, 접촉면은 중공 음극을 향해 기울어진 링 면(ring face)이거나, 또는 중공 원통의 단면인 것이 바람직하다. 레이저 용접의 경우에, 열의 입력이 반경 방향으로 바람직하게 발생하며, 링은 단면 내에서 또는 전체 외주에 거쳐서 여러 지점에서 중공 음극에 결합된다. 이러한 경우에 있어서, 열의 입력은 중공 음극이 몰리브덴, 또는 텅스텐으로 제조되는 경우에 열의 도입 수준이 매우 낮으므로 중공 음극의 용융, 재결정화 및 그로 인한 중공 음극의 기부 영역의 취화가 방지될 수 있다. 중공 음극으로부터 전류 리드스루 핀으로의 개선된 열전달을 보장하기 위하여, 전류 리드스루 핀을 중공 음극에 접촉시키는 것이 바람직하다. 이것은 용접 또는 납접(soldering)에 의해 발생할 수 있다. 이 경우에, 레이저 용접이 바람직한 용접 방법이며, 빔은 빔이 중공 음극 기부에 축방향으로 지향하도록 유도된다. 비록 이는 중공 음극 기부의 국지적 취화를 방지하지 못하지만, 중공 음극과 전류 리드스루 핀이 납접, 접합 또는 용접과 같은 기법에 의하여 링 또는 중공 원통을 통해 결합되므로 사용 수명의 감소로 이어지지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 부재를 구비한 냉음극 형광램프는 진동이 발생하는 경우에도 사용 수명에서의 감소를 보여주지 않는다.

일반적으로, 전류 리드스루 핀은 전력 공급 핀에 결합된다. 전류 리드스루 핀의 경우에는 핀과 유리의 팽창률 간의 유사성에 대한 요구가 재료의 선택을 제한하는 반면에, 램프 외부에 위치하는 전력 공급 핀의 경우에는 이러한 요구가 적용되지 않는다. 일반적으로, 구리-클래드 와이어(copper-clad wire)(Dumet)는 전력 공급 핀을 위해 사용된다. 이러한 구리-클래드 와이어는 이른바 콤비네이션 핀(combination pin)을 형성하기 위해 전력 리드스루 핀과 같은 높이로 용접된다. 공정 기술의 측면에서는, 전류 리드스루 핀과 중공 음극이 결합되기 전에 전류 리드스루 핀과 전력 공급 핀 사이의 결합을 수행하는 것이 보다 바람직하며, 다시 말해서 전술한 방법을 위한 콤비네이션 핀을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 중공 음극은 하나 또는 그 이상의 부재일 수 있다. 디프 드로잉 가공에 의해 제조되는 단일 부품 버전이 제조 관련 이유(매우 높은 드로잉 비율) 또는 비용적인 이유로 인하여 가능하지 못한 경우에는, 다중 부재, 특히 바람직하게는 2개의 부재 실시예가 일반적으로 선택된다.

본 발명은 도면을 참조로 하여 아래에 보다 자세하게 설명된다.

도 1은 냉음극 형광램프(본 발명에 따른 특징부가 없음)의 개략도를 도시하며,

도 2는 전류 리드스루 핀과 중공 음극 사이의 본 발명에 따른 결합을 단면도로 도시하며,

도 3은 본 발명에 따른 링을 단면도로 도시하며,

도 4는 본 발명에 따른 링 부분을 단면도로 도시하며,

도 5는 전류 리드스루 핀과 중공 음극 사이의 본 발명에 따른 결합을 단면도로 도시하며,

도 6은 본 발명에 따른 중공 원통을 단면도로 도시하며,

도 7은 본 발명에 따른 중공 원통 부분을 단면도로 도시한다.

도 1은 냉음극 형광램프(1)의 필수 부재들을 도시하는 도면으로서, 다시 말해서 내부가 형광 물질(2)로 코팅된 방전 용기(3), 중공 음극(4), 전류 리드스루 핀(5) 및 전력 공급 핀(8)을 도시한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같은 부재의 제조(실제 축척이 아님):

0.5 mm의 직경을 갖는 Ni 와이어 부품은 대략 0.5 mm의 슬릿 너비를 갖으며 전류 리드스루 핀의 일 단부에 나사 체결되어 배치되는 링 부분(7)을 형성하기 위해 굴곡된다. 링 부분(7)은 Mo/0.3 중량% La₂O₃ 합금으로 제조되며 0.6 mm의 직경을 갖는 전류 리드스루 핀(5)에 단부측 레이저 용접에 의해 결합된다. 이어서, 링 부 분(7)은 다시 레이저에 의하여 1.7 mm의 외경을 갖는 Mo 중공 음극(4)에 용접되며, 실질적으로 반경 방향으로 향한 레이저 빔이 사용된다. 이어서, 전류 리드스루 핀(5)이 중공 음극(4)에 용접되며, 레이저 빔은 중공 음극(4)의 기부 상에 축방향으로 지향된다. 이와 유사하게, 부재는 링(6)을 사용하여 제조된다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같은 부재의 제조(실제 축척이 아님):

0.3 mm의 두께를 갖는 Ni 시트부는 2 mm의 길이를 갖으며 전류 리드스루 핀의 일 단부에 나사 체결되어 배치되는 중공 원통 부분(9)을 형성하기 위해 굴곡된다. 이러한 중공 원통 부분(9)은 Mo/0.3 중량% La₂O₃ 합금을 포함하며 0.8 mm의 직경을 갖는 전류 리드스루 핀(5)에 단부측 레이저 용접에 의해 결합된다. 이어서, 중공 원통 부분(9)은 다시 레이저에 의하여 1.7 mm의 외경을 갖는 Mo 중공 음극(4)에 용접되며, 실질적으로 반경 방향으로 향한 레이저 빔이 사용된다. 이와 유사하게, 부재는 중공 실린더(8)를 사용하여 제조된다.

본 발명은 냉음극 형광램프에 이용될 수 있다.

Claims

내부가 형광 물질(2)로 코팅되며 자외선을 발광하는 충전 가스 성분을 포함하는 방전 용기(3),

Mo, W, Nb, Ta 및 이들의 합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된 2개 또는 그 이상의 중공 음극(4), 및

Mo, W 및 이들의 합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된 2개 또는 그 이상의 전류 리드스루 핀(5)을 필수적으로 포함하는 냉음극 형광램프(1)에 있어서,

전류 리드스루 핀(5)은 링(6), 링 부분(7), 중공 원통(8) 또는 중공 원통 부분(9)에 결합되며, 링(6), 링 부분(7), 중공 원통(8) 또는 중공 원통 부분(9)은 중공 음극(4)에 차례로 결합되는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프(1).
제1항에 있어서,

링(6), 링 부분(7), 중공 원통(8) 또는 중공 원통 부분(9)의 내경은 전류 리드스루 핀(5)의 직경에 비해 약간 크며, 링(6), 링 부분(7), 중공 원통(8) 또는 중공 원통 부분(9)의 외경은 중공 음극(4)의 외경에 대략 상응하는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프(1).
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

전류 리드스루 핀(5)이 전력 공급 핀(10)에 결합되는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프(1).
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

링(6), 링 부분(7), 중공 원통(8) 또는 중공 원통 부분(9)은 Ni, Fe, Co 및 이들의 합금으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프(1).
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

중공 음극(4)은 2개 또는 그 이상의 부품들인 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프(1).
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,

중공 음극(4)이 전류 리드스루 핀(5)에 용접되는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프(1).