KR100258992B1 - 음극용 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음극용 히터에 관한 것으로, 특히 브라운관용 전자총 내에서 전자의 방출을 위해 음극에 열을 가하여주는 역할을 하는 산화물 음극용 히터의 고효율화를 통해 동일조건의 정격전압에서 일정량의 추가 발열량을 얻도록 하여 음극의 품질 안정 및 생산성 향상을 구현하고, 스크린스포트 불량을 줄여 제품의 신뢰성을 향상시키는데 목적이 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 산화물 음극선관용 전자총의 음극구조체의 발열원인 히터에 있어서, 상기 히터 발열부는 인치당 턴수(T/I)를 30∼34로 형성하고, 맨드릴의 직경은 0.65∼0.75mm로 형성하며, 맨드릴선은 18∼22MG의 무게를 갖도록 구비하였다.

Description

음극용 히터

본 발명은 전자총용 히터에 관한 것으로서, 특히 브라운관용 전자총 내에서 전자의 방출을 위해 음극에 열을 가하여주는 역할을 하는 산화물 음극용 히터에 관한 것이다.

일반적인 브라운관용 전자총은 도 1 에 도시된 바와같이 캡(10)과 슬리이브(11) 그리고 홀더(12)로 이루어져 열전자를 방출시키는 음극부(10,11,12)와, 상기 음극부 에서 발생된 전자를 일정량으로 모으는 역할을 하는 삼극부(3)와, 스크린에 일정크기로 상이 맺히게 하는 주렌즈부(4)와, 상기 전극부를 지지하고 전원을 입력시키는 스템부(16)로 크게 나눌 수 있으며, 상기 음극부가 충분한 기능을 발휘하기 위해서는 도 2 와 같이 일정한 열을 안정적으로 공급할 발열체가 필요한데 그 역할을 하는 것이 히터(1)이다.

도면중 미설명 부호 5 는 구조물을 지지하기 위한 비드글래스를 나타낸다.

도 3 은 상기 히터를 상세히 도시한 것으로 그 구조를 살펴보면 히터(1)의 열이 집중되는 발열부(D)와, 리드부(E), 그리고 히터서포트에 용접되어 전원이 인가되는 용접부(F)로 이루어지며, 음극부 내에 삽입.용접되어 열전자가 방출될 수 있도록 음극캡(10) 상의 전자방사물질층(6)을 가열하게 된다.

이러한 역할을 하는 히터(1)의 제조공정을 간략하게 설명하면 보빈감기(Bobbin Winding)→싱글코일감기→베이킹(Baking)→더블감기,자동정형과 정렬→1차전착과 2차코팅→고온소결→용해전용 세라믹정렬대에 히터삽입→몰리브덴선 용해→암모니아로 중화 및 순수로 세척→세척된 히터건조 등의 공정을 거치게 된다.

상기 싱글코일 감기 공정은 도 4 에서와 같이 맨드릴선(7)위에 소정의 피치(B,C)로 발열선(8)을 감는 공정으로 밀권부(C)와 3중권부(B)를 연속적으로 형성한 것이다. 맨드릴선(7)은 주로 몰리브덴선을 사용하고 있으며 발열선(8)은 3% 레늄 텅스텐선을 사용하고 있다. 히터 3중권(B)의 형성방법은 정방향으로 정한 길이만큼 카운터를 세팅하여 감김하고 역방향으로 또한 필요한 마운터로 감김을 행하고 다시 정방향으로 정한 길이만큼 감기를 연속적으로 행하여 밀권부(C)와 3중권부(B)를 형성하게 된다. 역방향으로 감기를 행할때의 피치는 통상 정방향으로 감을때의 3배속으로 한다. 싱글코일이 끝난 코일히터(1)는 베이킹공정을 거치는데 이는 발열선(8)의 표면에 부착되어 있는 이물을 제거하고 발열선 표면의 탄소막을 제거시킨후 더블코일 감기가 용이하도록 발열선(8)과 맨드릴선(7)의 열처리를 행하게 된다. 열처리가 끝난 코일히터는 정해진 치수로 정형(Forming)이 되는데 이때 히터 모양이 음극으로의 열전달에 많은 영향을 미치게 된다. 더블코일 감기가 끝난 히터는 절연물질을 코팅하게 되는데 이는 히터(1)가 음극부(10,11,12)에 삽입되었을 때 음극과 히터간의 공극(A)에서의 누설전류를 방지하기 위해 적당한 간격으로 형성시켜야 한다. 공극(A)이 너무크면 열손실이 크게되어 여러 가지 나쁜 결과를 초래하고 공극(A)이 너무 적으면 열팽창에 의한 기구적인 트러블이 발생하게 된다.

히터에 코팅되는 절연물질로는 알루미나가 주로 사용되고 있는데 이는 알루미나가 절연성과 기구적인 면에서 강도가 뛰어나기 때문이다. 절연물질이 코팅된 히터는 소결을 거치게 되는데 이는 알루미나를 소결공정을 거쳐 경도를 높이기 위해서이다.

소결조건은 보통 드라이 수소분위기 에서 30∼50분동안 실시되는데, 이때의 온도는 1600∼1700℃이다. 소결이 끝난 히터(1)는 황산과 질산의 혼합물인 혼산에서 몰리브덴선(7)을 용해시키게 된다. 이렇게 용해까지 끝난 히터는 암모니아수로 중화와 세척 및 건조를 거쳐 완성되게 된다.

이와같은 여러 공정을 거치며 제조된 히터는 여러 가지 항목의 검사를 행하게 되는데 이중에서 가장 중요한 항목이 히터완성품의 상온(23∼27℃)에서의 저항값이다.

히터의 저항은 히터가 음극부(10,11,12) 내에 삽입되어 용접되었을 때 히터의 전류치를 결정짓는 가장 중요한 요인이 된다. 히터의 전류치는 음극캡(10)의 측면(a) 온도를 결정짓는 가장 중요한 항목일 뿐 아니라 브라운관의 수명과도 밀접한 관계가 있다.

그러나 히터(1)의 발열량이 슬리이브(11)를 통해 전자방사물질(6)의 베이스메탈인 음극캡(10)에 전달되어 비로소 발원체인 히터(1)의 기능을 발휘하게 되는데, 종래 기술에서는 음극의 열용량을 줄이기 위해 슬리이브(11) 전체를 1차로 웨트(wet) 수소에서 흑화처리한 후 다시 드라이 수소분위기에서 흑화처리대비 다소 짧은(약 60%정도) 시간동안 슬리이브(11)의 열용량을 줄여 도 6 의 캐소드온도표와 같이 온도 평균 752。Cb 정도로 2회(흑화→환원)에 따른 품질의 불안정, 맨드릴의 직경크기 등이 복합적으로 작용하여 음극캡(10)의 측면부(a)가 같은 온도를 발휘하는데도 에이징시 인가전압을 인위적으로 올려야 하기에 탄산염의 휘발등으로 특성을 나쁘게 하는 요인이 되었으며, 이때 밀권부(C)의 피치스크류 T/I(Turn Per Inch)는 16이며 맨드릴선인 몰리브덴선은 25MG 이며 맨드릴 크기는 Ø0.6를 사용하게 된다.

종래 기술의 히터(1)는 크게 다섯가지의 문제점을 나타내고 있는데 이하에서 살펴보면 첫째, 히터 발열부(D)의 코일간 피치간격을 결정하는 피치스크류의 T/I 가 16으로 베이스메탈인 음극캡(10)에 열집속이 덜되어 열손실이 많이 발생하였다.

둘째는 발열체인 히터 발열부(D)의 외경과 슬리이브(11)의 내경간의 공극(A)이 평균 0.1㎜ 정도여서 열량전도가 늦고 전도되는 열량도 적어졌다.

셋째는 맨드릴선인 몰리브덴선(7)의 직경이 25MG(Ø0.125mm)로 맨드릴선을 단위 길이당 많은량의 발열선(8)을 넣지 못한다.

넷째는 정격전압 6.3V 인가에 평균 32。Cb 정도 히터의 열효율이 낮아지는데, 에이징시 히터에 인가하는 최고전압을 무리하게 올려야 하기 때문에 순간 전자 방사물질이 휘발하여 전극(G1)에 탄산염이 붙어 스크린스포트의 원인이 되는등 브라운관의 고품위에 악영향를 준다.

다섯째는 도 7 과 같이 스크린 스포트불량이 정상수준의 3배정도 발생으로 제품의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로 히터 발열부의 인치당 턴수(T/I)를 30∼34로 형성하고, 맨드릴의 직경은 0.65∼0.75mm로 형성하며, 맨드릴선은 18∼22MG의 무게를 갖도록 구성함으로서, 방열형 음극의 효율을 향상시키도록 하는데 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 전자총의 개략 구조도.

도 2 는 히터가 결합된 음극부 단면도.

도 3 은 일반적인 히터의 구조도.

도 4 는 코일히터의 상세 구조도.

도 5 는 본 발명의 히터와 음극 결합 단면도.

도 6 은 종래 및 본 발명 히터에 의한 음극 온도 비교도.

도 7 은 종래 및 본 발명 히터에 의한 스크린 스포트 발생도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 히터 3 : 삼극부

4 : 주렌즈부 5 : 비드글레스

6 : 전자방사물질 7 : 맨드릴선

8 : 발열선 10: 음극캡

11: 슬리이브 12: 홀더

이하, 본 발명을 첨부도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.

본 발명이 적용되는 기본 구성과 동작상태는 종래기술과 동일하므로 그 설명을 생략하고 종래와 동일한 도면번호를 부여하기로 한다.

도 5 에 나타낸 본 발명에서는 히터(1)의 고효율화를 위해 히터발열부(D)의 코일간 피치간격(D')을 신뢰성과 히터의 생산성에 저해를 주지 않는 최소의 값인 30∼34T/I로 형성하여, 베이스매탈인 음극캡(100)에 히터의 발열량이 집속되어 히터 발열부(D)에서 발휘하는 발열량의 최대가 전자방사물질(6)에 최대로 전달되도록 하였다.

그리고 발열체인 히터 발열부(D)의 외경과 슬리이브(11) 내경간의 공극이 히터가 최고열에 달했을 때 상호간 맞닿지 않는 최소의 공극이 되도록 하기위해 맨드릴을 종래의 Ø0.6mm 에서 Ø0.7mm로 하며, 맨드릴선인 몰리브덴선(7)의 단위길이당 최대의 발열선을 배치시키기 위해 맨드릴선의 직경을 약 20MG(Ø0.10mm)로 형성하였다.

이는 도 6 에서와 같이 정격전압 6.3V 인가시 종래기술의 히터보다 음극캡 측면(a)에서의 평균 음극온도가 약 32。Cb 정도 높은 787。Cb 의 고효율을 낼수 있도록 한 것으로 상기와같이 발열체인 히터의 발열효율이 높게 되어 음극용 슬리이브(11) 내,외부를 웨트수소로 단 1회의 흑화처리만을 함으로 슬리이브의 열용량을 안정적으로 유지할 수 있게되는 것이다.

이상 설명한 바와같이 본 발명은 히터의 고효율화를 통해 동일조건의 정격전압(6.3V)에서 약 32。Cb 의 추가 발열량을 얻게 됨으로 슬리이브 처리를 웨트수소로 단 1회의 흑화처리를 하게 되는데, 이는 음극의 품질 안정 및 생산성 향상을 구현하고 스크린스포트 불량을 종래대비 약 1/3로 줄일 수 있으며 에너지 절감에 기여할 절전형 모니터 개발에 안정된 품질의 브라운관을 공급할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 산화물 음극선관용 전자총의 음극구조체 발열원인 히터에 있어서,

   상기 히터 발열부는 인치당 턴수(T/I)를 30∼34로 형성시킨 것을 특징으로 하는 음극용 히터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 히터의 맨드릴 직경은 0.65∼0.75mm로 형성하며,

   맨드릴선은 18∼22MG의 무게를 갖는 것을 특징으로 하는 음극용 히터.

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