KR100194514B1 - 직관형 형광 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관경과 관장이 축소되면서 광효율이 극대화되는 직관형 형광 램프에 관한 것으로서, 형광 램프의 글라스 발브의 내면에 금속산화물 피복을 도포한 후 발광 형광체를 도포하여 건조하거나 발광 형광체를 도포한 후 금속산화물 피복을 도포하여 건조하고, 수은 및 희가스를 봉입함으로 제조하여 관경과 관장이 축소되면서도 광효율은 증가하고 관벽부하가 증가하기 때문에 소비전력의 절감으로 절전이 가능함과 아울러 부피가 작아지기 때문에 원자재 비용과 폐기물의 감소를 이룰 수 있는 효과가 있다.

Description

직관형 형광 램프

제1도는 종래의 직관형 형광 램프의 관경과 광효율의 관계를 도시한 그래프.

제2도는 본 발명에 의한 직관형 램프의 사시도.

제3도는 제2도의 A부분 확대도.

제4도는 다른 실시예의 요부 확대도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 글라스 발브 2,12 : 금속산화물 피복

3,13 : 발광 형광체

본 발명은 관경이 8∼17㎜이고 관장이 500∼1460㎜인 직관형 형광 램프에 관한 것으로서, 특히 관경과 관장이 축소되면서 광효율을 극대화시킬 수 있는 직관형 형광 램프에 관한 것이다.

최근, 조명은 지금까지의 백열전등을 대신하여 거의 형광램프가 사용되고 있다. 이 형광램프는 전력 소모가 적으며, 효율이 좋다는 점에서 그 보급이 늘어가고 있다.

일반적으로 형광 램프는 관경이 작고 관장이 길수록 광효율이 증가한다. 즉, 소비되는 에너지 중에서 유효하게 쓰이는 에너지의 비율이 증가하게 되는데, 이와같이 광효율을 좋게 하기 위하여 형광 램프의 관장을 점차 길게 하면 원하는 출력을 얻을 수 있지만, 기존의 기구체에 연결하여 사용할 수 없기 때문에 실용화할 수 없게 된다.

따라서, 기존의 기구체와 호환이 가능한 관경과 관장을 가지면서 광효율 및 광속 유지율이 좋고 수명이 연장되는 직관형 형광 램프를 만들기 위한 연구가 진행 중에 있으며, 상기의 연구 결과가 표 1 및 제1도에 나타나 있다.

상기와 같이 관경이 38㎜에서 32㎜, 28㎜, 26㎜로 점차 축소시키면서 관장을 580㎜, 1198㎜로 하여 실험한 결과, 관경이 38㎜이고 관장이 580㎜일 때에는 광효율이 60(Lm/W)이고, 상기의 관경에서 관장이 1198㎜이면 광효율이 75∼79(Lm/W)이다.

또한, 관경이 26㎜이고 관장이 580㎜이며 소비전력이 18W인 형광 램프를 실험하면 광속이 1450(Lm)이 되어 광효율은 73∼81(Lm/W)이 되고, 상기의 관경에서 관장이 1198㎜이며, 소비전력이 36W인 형광 램프를 실험하면 광속이 3350(Lm)이 되어 광효율이 84∼96(Lm/W)이 된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 관경은 점차 축소시키는 동시에 관장을 길이를 증가시키게 되면 광효율은 증가하게 되지만, 그와 더불어 관벽 부하는 500W/㎡이하로 낮아진다.

즉, 상기의 표 1과 같이 광효율이 65∼100(Lm/W)정도가 되는 직관형 형광 램프를 만들기 위해서는 관경이 26∼38㎜는 되어야 하고 관장은 580∼1198㎜는 되어야 한다.

그러나, 상기한 종래의 기술은 광효율을 좋게 하기 위하여 형광 램프의 관경과 관장을 크게 하면 원자재 비용이 증가하고 운송 및 포장비가 증가하는 동시에 보관을 위한 공간이 넓게 확보되어야 하며, 관벽 부하가 낮아져 광속 유지율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 형광 램프의 관경과 관장을 대폭 축소시키면서 광효율을 극대화하고, 관벽 부하가 증가되어 양호한 상태의 광속 유지율을 가지는 직관형 형광 램프를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 직관형 형광 램프는 관경이 8∼17㎜이고 관장이 500∼1460㎜인 직관형 형광 램프의 내면에 산화 알루미늄, 산화티탄, 산화 규소, 산화 세륨의 금속산화물 중에서 하나 이상을 선택하여 도포 건조하고, 그 상층에 발광 스펙트럼의 피크 파장이 490㎚, 520∼570㎚ 및 600∼640㎚ 의 범위에 있는 청, 녹 및 적색의 3종류의 형광체 중량비를 각각 2∼35%, 25∼35%, 30∼73%로 배합하여 도포 건조하고 수은 및 희가스를 봉입하여 상기 형광램프의 관벽 부하를 550W/㎡ 이상으로 유지시킴을 특징으로 한다.

또한, 관경이 8∼17㎜이고, 관장이 500∼1460㎜인 직관형 형광 램프의 내면에 발광 스펙트럼의 피크 파장이 430∼490㎚, 520∼570㎚ 및 600∼640㎚의 범위에 있는 청, 녹 및 적색의 3종류의 형광체 중량비를 각각 2∼35%, 25∼35%, 30∼73%로 배합하여 도포 건조하고, 그 상층에 산화 알루미늄, 산화티탄, 산화 규소, 산화 세륨의 금속산화물 중에서 하나 이상을 선택하여 도포 건조하며, 수은 및 희가스를 봉입하여 상기 형광램프의 관벽 부하를 550W/㎡ 이상으로 유지시킴을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 직관형 형광 램프는 제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이 8∼17㎜이고 관장이 500∼1460㎜인 직관형 형광 램프의 글라스 발브(1)에 산화알루미늄(AlO), 산화티탄(TiO), 산화규소(SiO), 산화세륨(CeO) 등의 금속 산화물 중에서 어느 한 종류 이상의 금속산화물을 도포 건조하여 금속산화물 피복(2)을 조성한다. 특히, 금속산화물 중에서 산화세륨을 사용하여 0.3∼0.7㎎/㎠으로 도포 건조하게 되는데, 상기 산화세륨은 인성분을 함유하고 있기 때문에 형광램프에 계속적으로 형광 물질을 제공하게 되어 주로 사용되게 된다.

또한, 상기 금속산화물 피복(2)의 상층에 발광 스펙트럼의 피크 파장이 430∼490㎚, 520∼570㎚ 및 600∼640㎚의 범위에 있는 청, 녹 및 적색의 3종류의 형광체 중량비를 각각 2∼35%, 25∼35%, 30∼73%로 배합하여 조성한 발광 형광체(3)를 도포 건조하고, 수은 및 희가스를 봉입하여 가스압이 2∼3Torr가 되도록 조정하게 된다. 여기서 수은은 3∼15㎎으로, 희가스는 2∼4Torr로 봉입하는 것이 바람직하다.

일반적으로, 형광 램프는 상기 글라스 발브(1)의 내부의 수은 및 희가스에 의해 자외선이 발생되어 상기 자외선이 상기 글라스 발브(1) 내면에 형성되어 있는 발광 형광체(3)에 닿으면 상기 발광 형광체(3)가 여기상태로 되어 어떤 일정 파장의 가시광선(형광)을 내도록 하는 것이다. 그러므로, 상기한 금속산화물 피복(2)은 알칼리 이온과 수은 이온이 상호 이동되는 것을 방지하여 상기 발광 형광체(3)의 휘도 저하와 글라스 발브(1) 내면에 착색되는 것을 억제하게 된다.

아울러, 상기 금속산화물 피복(2)은 자외선 반사율을 증가시켜 자외선의 발광형광체(3)의 발광 기여율을 높이며, 자외선에 따른 상기 글라스 발브(1)의 혹화를 억제하여 광속 유지율을 향상시키는 역학을 담당한다.

또한, 본 발명은 점등 초기 시동 전압의 상승으로 점등지연과 전극의 과도한 스퍼터링을 방지하기 위하여 고주파 점등장치를 사용하여 시동하게 된다.

본 발명은 상기와 같이 직관형 형광램프의 글라스 발브(1)에 금속산화물 피복(2)을 형성하고, 그 상측에 발광 형광체(3)를 도포 건조한 후에 수은 및 희가스를 봉입하는 방법으로 조성할 수 있을 뿐만 아니라, 제4도에 도시된 바와 같이 직관형 형광 램프의 글라스 발브(1)에 발광 형광체(13)를 도포 건조하고 그 상측에 금속산화물 피복(12)을 형성한 후에 수은 및 희가스를 봉입하는 방법으로도 조성할 수 있다.

본 발명에 의한 직관형 형광램프의 제조방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

관경이 15.5㎜, 관장이 550㎜의 투명한 글라스 발브(1)의 내면에 평균 입자경이 0.05~3㎚인 산화알루미늄을 0.3~0.7㎎/㎠ 도포 건조시킨다.

상기의 산화알루미늄으로 형성되어 있는 금속산화물 피복(2)을 글라스 발브(1) 내면에 보호막으로 도포하는 이유는, 상기 글라스 발브(1) 표면의 나트륨과 반응하여 혹화 유발물질 즉 수은 아말감이 생성되는 것을 억제함으로 광속과 광속 유지를 향상시키는데 있다.

상기와 같이 글라스 발브(1)의 내면에 산화알루미늄을 도포한 후에 발광 형광체(3)를 도포하는 바, 상기 발광 형광체(3)의 제조방법은 수용성 바인더인 폴리에칠렌옥사이드 수용액에 중량비로서 23%의 청색 발광 형광체와, 중량비로서 37%의 녹색 발광 형광체와, 중량비로서 40%의 적색 발광 형체를 혼합하게 된다.

이때, 상기 청색 발광 형광체는 제1발광체(Sr Ca Ra Mg)(PO)C1:Eu를 사요하고, 녹색 발광 형광체로는 제2발광체(LaPO:Ce,Tb)를 사요하며, 적색 발광체로는 제3발광체(YO:Eu)를 사용하게 된다.

상기의 혼합물에 접착강도 증가제인 초산바륨「Ba(NO)]과 무수붕산「BO] 및 염화스트론튬「SrCL]을 적절하게 첨가한 후 약 30분간 볼밀을 수행하여 발광 형광체 현탄액을 만들고, 상기 발광 형광체(3)를 금속산화물 피복(2)이 입혀진 글라스 발브(1)에 도포하게 된다.

아울러, 상기와 같이 금속산화물 피복(2)과 발광 형광체(3)가 도포된 글라스 발브(1)를 통상의 조건으로 건조하는 바, 약 600℃에서 열을 가한다. 그 후, 수은 및 희가스(Ar, Kr)를 2~3Torr로 봉입하고 기밀 상태를 유지한다.

이하, 본 발명의 각 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

상기와 같은 제조방법으로 제조된 직관형 형광 램프의 글라스 발브(1)의 관경이 15.5㎜, 과장이 550㎜일 경우, 고주파 접등장치를 이용하여 상기한 형광 램프 양단에 1.20A의 전류를 인가한 후 소비전력이 14W인 형광 램프의 특성을 측정하면 표2와 같은 특성을 발생한다.

즉, 관경이 26㎜, 관장이 600㎜이고 소비전력이 18W인 종래의 형광 램프와 비교해 보면 관경이 약 40% 감소되고, 관장은 약 500MM 감소되면서 광효율은 10.6% 향상됨과 아울러 광속 유지율은 4% 정도 향상된다.

[실시예 2]

상기와 같은 제조방법으로 제조된 직관형 형광 램프의 글라스 발브(1)의 관경이 15.5㎜, 관장이 850㎜일 경우, 고주파 접등장치를 이용하여 상기한 형광 램프 양단에 0.20A의 전류를 인가한 후 소비전력이 21W인 형광 램프의 특성을 측정하면 표3와 같은 특성을 발생한다.

즉, 본 발명에 의한 직관형 형광 램프는 관경 26㎜, 관장이 900㎜이고 소비전력이 30W인 종래의 형광 램프에 비해, 관경이 약 40% 감소되고, 관장은 약 50㎜ 감소되면서 1w 소비전력당 25Lm의 광속을 향상시키고, 광속 유지율은 2% 정도 향상됨과 아울러 광효율도 25% 향상된다.

[실시예 3]

상기와 같은 제조방법으로 제조된 직관형 형광 램프의 글라스 발브(1)의 관경이 15.5㎜, 관장이 1150㎜일 경우, 고주파 접등장치를 이용하여 상기한 형광 램프 양단에 0.20A의 전류를 인가한 후 소비전력이 28W인 형강 램프의 특성을 측정하면 표 3과 같은 특성을 발생한다.

즉, 본 발명에 의한 직관형 형광 램프는 관경 26㎜, 관장이 1198㎜이고, 소비전력 32W인 종래의 직관형 형광 램프에 비해, 관경이 약 40% 감소되고, 관장은 약 48㎜ 감소되면서 1W 소비전력당 4Lm의 광속을 향상시키고, 광속 유지율은 3% 가량 향상됨과 아울러 광효율도 4~11.5% 향상시킬 수 있다.

[실시예 4]

상기와 같은 제조방법으로 제조된 직관형 형광 램프의 글라스 발브(1)의 관경이 15.5㎜, 관장이 1450㎜일 경우, 고주파 접등장치를 이용하여 상기한 형광 램프 양단에 0.20A의 전류를 인가한 후 소비전력이 28W인 형광 램프의 특성을 측정하면 표3와 같은 특성을 발생한다.

즉, 본 발명에 의한 직관형 형광 램프는 관경 26㎜, 관장이 1500㎜이고 소비전력이 58W인 종래의 형광 램프에 비해, 관경이 약 10㎜ 정도 작아지고, 관장은 약 50㎜ 작아지면서 1w 소비전력당 12.9Lm의 광속을 향상시키고, 광속 유지율은 3% 가량 향상됨과 동시에 광효율도 12.9% 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 관경과 관장을 대폭적으로 축소시키기 위하여 글라스 발브의 내면에 금속산화물 피복을 도포한 후에 발광 형광체를 도포하여 건조하거나, 상기 글라스 발브의 내면에 발광 형광체를 도포한 후 금속산화물 피복을 도포하여 건조한 후에, 수은 및 희가스를 봉입함으로 인해 관경과 관장은 축소되면서도 광효율이 증가되고, 더욱이 관벽 부하가 증가하기 때문에 소비전력의 절감으로 절전이 가능함과 동시에 그 부피가 작아지기 때문에 원자재 비용과 폐기물이 감소를 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 관경이 8~17㎜이고 관장이 500~1460㎜인 직관형 형광 램프에서 그 내면에는 산화알루미늄, 산화티탄, 산화규소, 산화세륨이 금속산화물 중에서 하나 이상을 선택하여 도포 건조하고, 그 상층에는 발광 스펙트럼의 피크 파장이 430~490㎚, 520~570㎚ 및 600~640㎚의 범위에 있는 적, 녹 및 청색의 형광체 중량비를 각각 25~35%, 25~35%, 30~73%로 배합하여 도포 건조하고, 수은 및 희가스를 봉입하여 그 관벽 부하를 550W/㎡이상으로 유지시킴을 특징으로 하는 직관형 형광 램프.
2. 관경이 8~17㎜이고 관장이 500~1460㎜인 직관형 형광 램프에서 그 내면에는 발광 스펙트럼의 피크 파장이 430~490㎚, 520~570㎚ 및 600~640㎚의 범위에 있는 적, 녹 및 청색의 형광체 중량비를 각각 25~35%, 25~35%, 30~73%로 배합하여 도포 건조하고, 그 상층에는 산화알루미늄, 산화티탄, 산화규소, 산화세륨의 금속산화물 중에서 하나 이상을 선택하여 도포 건조하고, 수은 및 희가스를 봉입하여 그 관벽 부하를 550W/㎡이상으로 유지시킴을 특징으로 하는 직관형 형광 램프.