KR100348667B1 - 저압수은방전램프및조명패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 액정 표시 장치용 조명 패널에 사용하기 위한 냉전극(7,8)을 구비한 구불구불한 형상의 저압 수은 방전 램프에 관한 것이다. 상기 램프에서 구불구불한 형상으로 구부러진 튜브형 램프 관(1)의 기하학적 모양은, 휘도의 양호한 균질성과 높은 발광 효율을 얻기 위해 선택된 것이고, 방전 경로의 길이는 상기 램프 관(1)의 내경보다 250 배 내지 1000 배가 길다. 상기 램프 관(1)의 내경은 2.0 내지 3.5 ㎜ 사이의 값이 바람직하다.

Description

저압 수은 방전 램프 및 조명 패널

본 발명은 긴 관형 램프 관을 구비한 저압 수은 방전 램프에 관한 것으로, 상기 램프 관은 진공이 되도록 밀봉되고, 편평한 면에 평행하고 구불구불한 형상으로 뻗어 있으며, 형광 분말이 도포된 내부면을 가지고 있고, 그리고 희가스(rare gas) 및 수은으로 구성된 램프 충전재(lamp filling) 및 방전 경로가 사이에 뻗어있는 냉전극(cold electrode)이 제공되어 있다.

본 발명은, 또한 조명 패널, 특히 상기 저압 수은 방전 램프가 제공되어 있는 액정 표시 장치용의 조명 패널에 관한 것이다.

이와 같은 램프는 해리슨 일렉트릭 컴퍼니 리미티드(Harison Electric Co. Ltd.)의 문헌에 기재되어 있다. 이 램프는 액정 표시 장치의 조명 패널용으로 추천된다. 상기 램프의 외경이 6.2 ㎜(내경 약 4.3 ㎜)이고, 방전 경로의 길이는 약 500 ㎜이다. 이 램프는 구불구불한 형상으로 만곡되어 있다. 즉, 램프 관은 서로 직렬로 연결되어 중심선이 편평한 면에 놓여 있는 다수의 실질적으로 평행한 레그(leg)를 구비하고 있다. 상기 공지된 램프는 6" 표시 스크린용의 조명 패널에 포함되는 것이 적합하며, 이에 따라 램프 직경이 큰 유사하게 구부린 형광등으로 사용하기보다는 상기 패널의 구조적 높이를 더 낮게 하는데 사용된다. 상기 공지된 램프에 특정된 동작 전압은 530 V이고, 램프 전류는 6.0 mA보다 크지 않으며, 따라서 배터리에 의해 전원이 공급되는 휴대용 장치에서 사용하는 것이 좋다.

상기 공지된 램프는 패널의 비교적 낮은 유사한 구조 높이의 보다 큰 표시 장치에는 적합하지 않다. 보다 넓은 표면적의 균일한 조도를 얻기 위해서는, 상기 종류의 다수의 램프를 사용해야 하며, 따라서 독립된 방전 경로를 여러 개 만들어야 한다. 램프의 개수가 증가하면 그에 비례하여 전극 손실이 증가하며, 이는 배터리 시스템이 장착된 휴대용 액정 표시 장치에서는 단점이 된다. 더욱이, 램프 사이의 휘도의 미세한 차이는 실제 회피할 수 없으므로 독립적으로 배열된 램프의 경우에 패널의 균일한 조도를 보장할 수 없다.

본 발명의 목적은 매우 균일한 표면 조도와 낮은 구조 높이와 매우 양호한 전력 소비를 가진 조명 패널이 얻어질 수 있는 램프를 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 서두에 설명한 종류의 저압 수은 방전 램프는 램프의 길이가 램프 관의 내경의 최소 250 배이고 최대 1000 배인 것을 특징으로 한다. 내경에 대해 비교적 긴 방전 경로를 포함하는 기하학적 형상은 전극 손실이 상당히 낮은 램프를 달성하며, 다시 말하면 공급된 대부분의 전력이 가스 방전에 사용된다. 또한, 램프가 서로 인접하게 위치한 비교적 다수의 레그를 가진 램프 형상을 선택할 수 있으며, 이에 의해 더욱 균일한 광 분포를 얻게 된다.

램프 관의 내경에 대한 방전 경로 길이의 비는 직시효과(envisaged effect : 사물의 윤곽을 뚜렷이 구별할 수 있는 효과)를 얻기 위하여 최소한 250이어야 하고, 최대값 1000을 가져야 하는 것으로 알려져 있는데, 사실 이러한 상한값을 초과할 때는 램프의 동작 전압을 위해 비실용적으로 높은 값이 요구된다는 것을 알게되었다.

본 발명에 따른 저압 수은 방전 램프의 바람직한 실시예에서, 구불구불한 형상의 방전관은 상호 평행한 다수의 직렬 레그를 포함하고, 램프 관의 내경이 최소 2.0 ㎜에서 최대 3.5 mm이며, 레그간의 자유 거리는 램프 관의 내경과 최소 동일하고 최대 5 배이다. 이 램프의 장점은, 조명 패널에 사용될 때에 매우 균일한 표면 조도 및 높은 휘도를 얻을 수 있다는 점이다. 일반적으로, 조명 패널은 확산기 판(diffuser plate)이 덮여 있고 바닥에서 약간 떨어져서 바닥에 평행한 발광면을 가진 편평한 박스를 구비하고 있다. 램프 관의 내경이 짧고 램프 관의 레그 사이의 자유 거리(개방 공간)가 램프 관의 내경보다 최대 5 배로 제한되어 있기 때문에, 발광면을 다수의 평행한 레그에 의해 조명되고, 이에 의해 표면 조도의 균일성이 촉진된다. 레그간의 거리가 램프 관의 내경과 최소 동일하도록 선택된다는 점에서 높은 휘도가 얻어진다. 다음에, 레그간의 개방 공간은 램프가 바닥의 방향으로 방사한 빛이 바닥에서 반사된 후 대부분 통과할 수 있을 만큼 충분히 넓기 때문에, 이 빛이 조명 패널의 휘도에 기여할 수 있다.

본 발명에 따른 램프의 상기 실시예에서, 램프 임피던스 값이 실제 적용 분야에서 매우 커지는 것을 방지하기 위하여 램프 관의 내경이 2.0 ㎜보다 짧지 않도록 선택된다. 한편, 이 램프가 장착된 조명 패널의 구조적 높이를 가능한 낮게 하기 위하여 방전관의 내경이 3.5 ㎜ 보다 길지 않도록 선택된다.

상기와 같이 선택된 램프 형상에 따라 매우 균일한 표면 조도, 높은 휘도, 높은 효율, 예로서 10 cd/W를 가지면서, 패널의 구조적 높이를 예컨대 15 ㎜ 이하로 제한하는 조명 패널을 실현할 수 있다는 것을 알게 되었다.

또한, 미국 특허 제 4,842,378 호에는 방전 램프가 구불구불한 형상으로 구부러져 배치되어 있는 조명 패널을 장착한 액정 표시 장치가 기재되어 있다. 이 램프는 내경이 대략 4.5 ㎜이고, 저압 수은 방전 램프가 아닌 네온 방전 램프이며, 발광 물질을 포함하지 않고, 저압 수은 방전 램프로 달성할 수 있는 것보다 실질적으로 더 낮은 발광 효율을 가지고 있다.

일반적으로, 스펙트럼의 청색, 녹색, 및 적색 부분에의 기여는 색상을 만드는데 필요하다. 이러한 기여는, 2가 유로퓸(bivalent europium)에 의해 활성화된 물질과, 3가 테르븀(trivalent terbium)에 의해 활성화된 물질과, 3가 유로퓸에 의해 활성화된 물질을 포함하고 있는 형광 분말에 의해 제공될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 램프는 상기 물질의 그룹 각각에서 최소한 하나의 발광 물질을 포함하고 있는 형광 분말을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 특히 액정 표시 장치에서 사용하기 위한 조명 패널에 관한 것으로, 상기 패널은, 바닥과, 확산기 판이 덮여 있고 바닥에서 약간 떨어져서 상기 바닥에 평행한 발광면을 가진 편평한 박스를 구비하고 있고, 이 패널이 바닥과 확산기 판 사이에 배열된 본 발명에 따른 저압 수은 방전 램프를 장착하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 저압 수은 방전 램프 및 조명 패널의 실시예가 도면에 도시되어 있다.

제 1 도는 저압 수은 방전 램프의 부분 단면을 도시한 입면도이다.

제 2 도는 조명 패널의 개략적인 평면도이다.

제 3 도는 제 2 도에서 선 III-III을 취한 단면도이다.

제 1 도의 저압 수은 방전 램프는 진공이 되도록 밀봉되며 평면에 평행하게 구불구불한 형상으로 연장하는 튜브형 유리 램프 관(1)을 가지고 있다. 램프 관(1)은 실질적으로 평행한 8 개의 일직선 레그(2)를 가지고 있다. 램프 관 내부에서 냉전극(7,8)을 각각 지탱하는 전류 도선(5,6)의 관통부는 램프 관(1)의 단부(3,4)에서 밀봉된다. 램프 관(1)은 내경 2.6 ㎜, 두께 0.8 ㎜, 길이 93 cm이다. 방전 경로의 길이는 90 cm이다. 즉, 램프 관(1)의 내경의 346 배이다. 램프 관(1)의 내부면은, 2가 유로퓸으로 활성화된 청색 발광 바륨-마그네슘 알루미네이트와, 3가 테르븀으로 활성화된 녹색 발광 세륨-마그네슘 알루미네이트와, 3가 유로퓸으로 활성화된 적색 발광 이트륨(yttrium) 산화물의 혼합물로 구성된 발광층(9)으로 도포된다. 이러한 발광 물질의 혼합비는 동작 중에 램프가 4000 K의 색온도로 백색광을 방사하도록 선택된다. 램프의 레그(2)간의 자유 거리는 7 mm이며, 램프 관(1)의 내경의 2.7 배이다. 내경에 대한 자유 거리의 비를 이와 같이 선택하기 때문에(즉, 값 1 과 5 사이에서 선택), 조명 패널에 이 렘프를 사용하면 휘도가 높은 매우 균일한 표면 조도가 가능하다. 램프 관(1)에는 소량의 수은과, 네온 및 아르곤의 혼합물이 40 mbar의 압력으로 채워진다. 램프는 약 3.5 W의 전력 소비율(램프 전류 3 mA)에서 약 70 lm/W의 발광 효율을 가기며, 6" 표시 장치에서 사용하기에 적합하다.

제 2 도 및 제 3 도에 개략적으로 도시된 조명 패널은, 바닥(2)과, 상기 바닥에 평행하게 뻗어 있고 확산기 판(4)에 의해 덮인 발광면(3)을 가진 편평한 박스형태로 된 하우징(1)을 구비하고 있다. 확산기 판(4) 상에 배치된 액정 표시 장치(5)는 점선으로 표시되어 있다. 하우징(1)의 바닥(2)에는 반사층(6)이 제공되어 있다. 제 1 도를 참조하여 설명한 종류의 램프(7)는 하우징(1) 내에 배치되어 있다. 램프(7)의 전력 공급원인 배터리(도시하지 않음)는 하우징(1)의 부분(8) 내에 수용되어 있다. 이 공급원은 1200 V(25 kHz)의 동작 전압을 공급한다. 조명 패널은 6" 표시 장치에 적합하고, 동작 중에 10 cd/W의 효율을 제공한다.

Claims (4)

1. 진공이 되도록 밀봉되고, 편평한 평면에 평행한 구불구불한 형상으로 뻗어 있으며, 발광층이 도포된 내부 면을 가지고, 희가스 및 수은을 포함한 램프 충전재(lamp filling), 및 방전 경로가 사이에 뻗어 있는 냉전극들이 제공된, 긴 관 형상의 램프 관을 구비한 저압 수은 방전 램프에 있어서,

   상기 방전 경로의 길이는 상기 램프 관의 내경의 최소 250 배이고 최대 1000배인 것을 특징으로 하는 저압 수은 방전 램프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 구불구불한 형상의 방전관은 서로 실질적으로 평행한 다수의 곧은 레그(leg)를 구비하고 있고,

   상기 램프 관의 내경은 최소 2.0 ㎜이며 최대 3.5 mm이고, 바람직하게는 2.5 ㎜이며,

   상기 레그들간의 자유 거리는 상기 램프 관의 내경과 최소한 동일하고, 최대 5 배인 것을 특징으로 하는 저압 수은 방전 램프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 발광층은,

   2가 유로퓸(bivalent europium)에 의해 활성화된 발광 물질과,

   3가 테르븀에 의해 활성화된 발광 물질과,

   3가 유로퓸에 의해 활성화된 발광 물질을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 수은 방전 램프.
4. 바닥과, 상기 바닥으로부터 일정한 거리에 있고, 상기 바닥에 평행하며, 확산기 판에 의해 덮인 발광 면을 가진 편평한 박스를 구비한 액정 표시 장치용 조명 패널에 있어서,

   상기 패널에 제 1 항 또는 제 2 항의 저압 수은 방전 램프가 제공된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 조명 패널.