KR100355030B1 - 냉음극 형광램프의 전극구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치용 백라이트 등에 사용되는 냉음극 형광램프에서 형광램프의 휘도를 향상시키고 장수명화를 도모하기 위한 냉음극 형광램프의 전극구조에 관한 것으로서,

전극의 표면적을 증대에 따른 전자 방출량의 증대 및 수은 소모량이 억제되어 휘도의 향상 및 수명의 연장이 도모되고, 전극이 용접된 봉착부의 리드선 표면에 적정 산화피막을 형성하여 유리와의 봉착, 기밀성을 향상시키게 되므로 슬로우리크가 억제되어 장기간 점등 중에도 휘도가 저하되지 않아 휘도 유지율이 향상되고 수명이 연장되는 냉음극 형광램프의 전극 구조는 전극부의 내부가 중공된 컵 형상으로 형성되고, 유리와의 봉착, 기밀성을 향상시키기 위해 봉착부 리드선의 재질이 코바르 와이어로 형성되며, 이 코바르 와이어의 표면에 적정 산화피막을 형성함으로써 휘도 유지율의 향상 및 장수명화가 기대도는 효과를 제공하게 된다.

Description

냉음극 형광램프의 전극구조{Structure of electrode for cold cathode fluorescent lamp}

본 발명은 액정표시장치용 백라이트 등에 사용되는 냉음극 형광램프에 관한 것으로서, 특히 전자 방출 기능을 제어하는 전극부의 형상을 내부가 중공된 컵 형상으로 제조함으로써 방전 표면적을 증대시킬 수 있어 휘도가 향상되고 장수명화를 도모할 수 있는 냉음극 형광램프의 전극구조에 관한 것이다.

현재 국내 전력 수요의 30%를 차지하는 조명등은 일부의 경우를 제외하고는 백열전등에 대신하여 거의 형광램프로 교체되어 사용되고 있다. 형광램프는 전류의 열 작용을 이용하여 고온의 필라멘트로부터 방전이 발생하도록 함으로써 빛을 내는데, 백열전등에 비해서 자연광에 가깝고 낮은 소비전력을 갖기 때문에 경제적이며 능률이 좋다는 점에서 보급이 계속적으로 늘어나고 있다.

이러한 형광램프 중에서 냉음극을 이용한 냉음극 형광램프는 LCD의 백라이트 등에서 사용되고 있으며, 정보화기기의 보급 확대와 더불어 날로 수요가 증가되고 있다. 이 냉음극 형광램프는 전극으로부터 방전유지에 필요한 전자를 방출시키는 전압이 높아 전극에서의 전력 손실이 크므로 형광램프의 고효율화를 위해서는 이 전극 손실의 저감이 필요하다.

따라서, 전극의 방전 면적을 크게 설계해야 하는데, 전극경이 작을수록 방전 면적이 작아지는 것을 물론이지만 전극경이 너무 커도 전극과 관내벽과의 간격이 좁아지기 때문에 방전시 전극 측면의 전자방출이 어려워져 유효방전 면적이 작아지고 음극강하 전압은 높아진다. 한편, 전극장이 길면 발광에 강하지 않는 쓸모없는무효장이 길어져 기기의 콤팩트(Compact)화에 불리하다.

상기 전극의 방전 면적 설계시 필요한 사항을 고려하여 종래 기술에 따른 냉음극 형광램프의 전극구조를 도 1 및 도 2를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 1은 냉음극 형광램프의 전극구조가 봉 형상을 갖고 있는데, 외부에서 공급되는 전원을 통해 전자 방출 제어 기능을 수행하는 전극부(A11)의 구조가 표면적을 증대시키기 위해 봉 형상으로 형성되고, 상기 전극부(A11)와 회로 결합을 위해 인출된 리드선(C11)을 봉착부(B11)가 봉합시키고 있다.

다음, 도 2는 냉음극관 형광램프의 전극구조가 슬리브(Sleeve) 형상을 갖고 있다. 즉, 일측에 리드선(C12)이 봉합되어 있는 봉착부(B12)는 그 타측이 상기 전극부(A12)에 삽입되어 특정 부분이 핀칭(Pinching) 되어 있다. 따라서, 상기 전극부(A12)는 핀칭 부분의 형상이 오목하게 들어가 있는 구조를 갖게 된다.

이때, 상기 전극부(A11, A12)는 주로 Ni로 형성되고, 상기 봉착부(B11, B12)는 듀멧(Dux) 또는 코바르(Kovar), 와이어로 형성되며, 리드선은 Ni 또는 Cu로 형성되게 된다.

이렇게, 종래 경우에는 전극의 방전 면적을 크게 하기 위해 봉 형태나 슬리브 형태로 전극을 변경하여 전극 표면적을 증대시키고 있지만 전극의 표면적을 크게 하는 데에는 한계가 있으며 슬리브 형태의 전극의 경우에는 핀칭 부분의 형상이 일그러진다는 문제점이 있다.

또한, 상기 봉착부(B11, B12)의 금속선은 유리와의 열팽창 계수가 다르기 때문에 장기간 점등시 슬로우 리크에 의해 급속히 램프의 밝기, 휘도가 저하되거나수명이 짧아지는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 전극의 표면적을 크게 하기 위해 전극부를 내부가 중공된 컵 형상으로 형성함으로써 방전 면적이 증대됨과 아울러 전극부의 형상이 기존과 달리 일그러지지 않고도 전극 경이 크게 될 수 있고, 전극이 용접된 봉착부의 리드선에 적정 산화막을 형성시킴으로써 관내의 기밀성을 향상시켜 장기간 점등 중에도 슬로우리크가 억제되어 휘도 유지율이 향상되고 수명이 연장되도록 하는 냉음극 형광램프의 전극구조를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 냉음극 형광램프의 전극구조의 제1 실시예가 도시된 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 냉음극 형광램프의 전극구조의 제2 실시예가 도시된 도면,

도 3은 본 발명에 따른 냉음극 형광램프의 전극구조가 도시된 도면,

도 4는 본 발명에 따른 냉음극 형광램프의 전극구조를 갖는 형광램프가 도시된 도면,

도 5는 본 발명에 따른 냉음극 형광램프의 전극구조에 의한 전극표면적과 슈수은 소모량과의 관계, 봉입수은량과 수명과의 관계가 도시된 그래프.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

A21 : 전극부 B21 : 봉착부

C21 : 리드선

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 냉음극 형광램프의 전극구조의 특징에 따르면, 외부에서 공급되는 전원을 통해 전자 방출 제어 기능의 수행시 그 방전 면적을 증대시키기 위해 내부가 중공된 컵(Cup) 형상으로 형성된 전극부와, 상기 전극부와 회로 결합을 위해 인출된 리드선을 봉합시키는 봉착부를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 냉음극 형광램프의 전극구조는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 벌브(80)의 끝단 내측에 위치되어 외부에서 전원이 공급되면 전자를 방출하되 방전 면적을 증대시킬 수 있도록 내부가 중공된 컵(Cup) 형상으로 형성된 전극(50)과, 상기 전극(50)과 외부의 전원 연결을 위해 벌브(80)의 외측으로 인출된 리드선과, 상기 전극(50)과 리드선(70)을 연결하고 상기 벌브(80)의 끝단 부분에 봉합되는 봉착부(60)로 구성된다.상기 봉착부(60)는 일단이 상기 전극(50)에 용접되고 타단은 리드선(70)에 용접되는 봉합선(61)과, 유리와의 결합이 용이하도록 상기 봉합선(61)의 표면에 0.3∼0.8㎛ 정도의 두께로 형성된 산화피막(62)과, 상기 산화피막(62)의 외측에 용착되고 상기 벌브(80)의 끝단 내측에 융착되어 벌브(80)의 내부를 기밀시키는 확장계수 51×10^-7/℃의 비드글래스(63)로 구성된다.

여기서, 상기 전극(50)과 리드선(70)은 Ni 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 봉착선(60)은 코바르 단선(Kovar wire)으로 형성된다.

따라서, 코바르 단선으로 이루어진 봉착선(61)과 리드선(70)을 용접하여 리드 와이어를 형성하고, 봉착선(61) 부분에 산화피막(62)을 0.3∼0.8㎛ 두께로 형성한 후, 확장계수가 51×10^-7/℃인 비드글래스(63)를 용착시킨다. 이후, 컵 형상의 전극(50)을 상기 봉착선(61)에 용접하여 전극부를 구성한다.물론, 상기 봉착선(61)과 리드선(70)을 용접하여 리드 와이어를 먼저 구성하는 대신에, 코바르 단선으로 된 봉착선(61)에 산화피막(62)을 먼저 형성하고, 산화피막(62)의 외측에 비드글래스(63)의 용착를 용착한 다음에 전극(50)을 용접하고 전 부분에 걸쳐 Ni로 도금처리하여 전극부를 구성할 수도 있다.

상기와 구성된 본 발명의 냉음극 형광램프의 전극구조는 형광램프를 구성하는 벌브의 양끝단에 설치되어 상호 방전을 일으킴으로써 형광체가 발광되도록 한다.먼저, 벌브(80)의 끝단 안쪽 부분에 전극(50)을 위치시킨 다음 봉착부(60)의 비드글래스(63)를 벌브(80)의 끝단 내면에 융착시킨다. 물론, 이와 같은 작업은 벌브(80) 내에 공기가 잔류되지 않도록 진공 분위기에서 진행한다. 따라서, 전극(50)은 봉지된 벌브(80)의 안쪽에 위치하게 되고, 리드선(70)은 벌브(8080 바깥쪽으로 돌출된 형태가 된다.그런데, 상기 전극(50)은 컵 형상으로 형성되어 있으므로, 기존의 봉 타입 및 슬리브 타입에 비해 표면적이 증가되어 방전면적이 확대된다. 즉, 기존의 봉 타입 전극의 경우 전극의 표면에서만 전자가 방출되는 것과 비교할 때 컵 형상의 전극에서는 컵의 외벽뿐만 아니라 내벽측에서도 전자가 방출되어 방전 면적이 확대되는 것이다. 그리고, 슬리브 타입의 경우에는 전극의 특정 부분이 일그러지게 형성되어 비방전 면적이 존재하는데 비하여, 컵 형상의 경우에는 일그러진 부분이 없으므로 전극의 전면에서 전자가 방출되며 방전 면적이 확대된다.

결과적으로, 전극의 표면적이 증가되어 방전면적이 확대되므로 전극에서 방출되는 전자의 양이 증가되며, 이는 불필요한 전원의 손실을 방지할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 냉음극 형광램프의 전극구조는 전극의 표면적을 크게 하기 위해 전극부를 내부가 중공된 컵 형상으로 형성함으로써 방전 면적이 증대됨과 아울러 전극부의 형상이 기존과 달리 일그러지지 않고도 전극 경이 크게 될 수 있고, 결국 수은 소모량이 적어지고 수명이 길어져 형광램프의 고효율화가 기대될 있는 효과가 있다.

또한, 봉착부의 금속선에 적정 산화피막을 형성하여 관내의 기밀성을 향상시킴으로써 장기간 점등 중에도 슬로우리크가 억제되어 휘도 유지율이 향상됨은 물론이고 장수명화을 기대할 수 있는 효과도 있다.

Claims (4)

1. 벌브의 끝단 내측에 위치되어 외부에서 전원이 공급되면 전자를 방출하되 방전 면적을 증대시킬 수 있도록 내부가 중공된 컵(Cup) 형상으로 형성된 전극과, 상기 전극과 외부의 전원 연결을 위해 벌브의 외측으로 인출된 리드선과, 상기 전극과 리드선을 연결하고 상기 벌브의 끝단 부분에 봉합되는 봉착부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프의 전극구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 봉착부는 일단이 상기 전극에 용접되고 타단은 상기 리드선에 용접되는 봉합선과, 유리와의 결합이 용이하도록 상기 봉합선의 표면에 형성된 산화피막과, 상기 산화피막의 외측에 용착되고 상기 벌브의 끝단 내측에 융착되어 벌브의 내부를 기밀시키는 비드글래스로 구성된 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프의 전극구조.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 봉착선은 코바르 단선으로 형성되고, 상기 산화피막은 0.3∼0.8㎛ 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프의 전극구조.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 비드글래스는 확장계수가 51×10^-7/℃인 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프의 전극구조.