KR100453889B1 - 콤팩트형광램프용형광체조성물및이를이용한콤팩트형광램프의제조방법 - Google Patents

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Abstract

콤팩트 형광 램프의 나트륨 석출로 인한 튜브의 흑화현상을 방지하기 위하여 콤팩트 형광 램프 튜브 유리의 내벽에 산화알루미늄을 도포하여 제조하는 종래의 방법에서 생산성을 향상시키기 위하여 콤팩트 형광 램프의 제조공정시 형광체와 산화알루미늄을 혼합한 형광체 조성물을 도포함으로써 종래의 산화알루미늄 도포공정을 삭제시켜 생산성을 향상시킴과 동시에 나트륨의 석출로 인한 튜브의 흑화현상을 방지한다.

Description

콤팩트 형광 램프용 형광체 조성물 및 이를 이용한 콤팩트 형광 램프의 제조방법
[산업상 이용분야]
본 발명은 콤팩트 형광 램프(Compact Fluorescent Lamp:CFL)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콤팩트 형광 램프의 제조공정시 형광체와 산화알루미늄을 혼합한 형광체 조성물을 도포함으로써 종래의 산화알루미늄 도포공정을 삭제하여 생산성을 향상시킴과 동시에 나트륨의 석출로 인한 튜브의 흑화현상을 방지하는 콤팩트 형광 램프용 형광체 조성물에 관한 것이다.
[종래 기술]
일반적으로 콤팩트 형광 램프(Compact Fluorescent Lamp:CFL)는 수년간 발광원으로 사용되어 왔다. 콤팩트 형광램프는 백열등과 비교하였을 때에 낮은 전력 소비량 및 높은 효율, 즉 유입된 전력에 대하여 유출되는 빛을 가지고 있다. 흔히 효율은 왓트 당 루멘스(lumens per watt:LPW)로 나타낸다. 그럼에도 불구하고 가정용으로 사용하는 데에 있어서는 백열등이 우수하게 사용되며, 콤팩트 형광램프는 백열등 기부, 즉 E26-형 스크류 기부로 제공될 뿐이다. 백열등이 우세하게 사용되는데에는 여러 이유가 있겠으나 우선적으로 콤팩트 형광 램프는 칼라 연출이 좋지 못하고 밸러스트(ballast)를 필요로 한다는 것을 꼽을 수 있다. 따라서 백열등을 콤팩트 형광 램프로 대치하여 사용하기 위해서는 형광 램프에 포개진 엔벨로프(envelope)를 가져서 형광등과 동등한 밝기를 얻어야 한다.
이러한 콤팩트 형광 램프는 원통형의 유리관 내부를 진공으로 형성한 채로 양단에 전극을 형성하고 내부에 아르곤(Ar), 네온(Ne), 또는 수은(Hg) 등을 단독 또는 혼합한 방전기체를 주입하여 제조한다. 이렇게 제조된 콤팩트 형광 램프는 양단 전극에 소정의 전류가 인가되어 그 사이에 전계가 형성되면 내부에 주입된 기체가 방전하여 빛을 발산하게 됨으로써 광원으로 이용될 수 있다.
콤팩트 형광 램프의 성능에 있어서 전극의 표면적이 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다. 즉, 콤팩트 형광 램프의 전류에 대해 전극의 표면적이 부족하면 전극의 스퍼터링(sputtering)이 증가하여 조기흑화가 발생되어 수명이 단축된다. 또한 콤팩트 형광 램프의 직경이 작게 되면 관내봉입 수은에 대한 공간을 확보하기가 어렵기 때문에 콤팩트 형광 램프 전류에 대해 적당한 전극 표면적을 확보하는 것이 필요하다.
그리고 콤팩트 형광 램프에 사용되는 형광체는 효율이 높은 이트륨(Y), 세륨(Ce), 테르븀(Tb) 등의 희토류 원소를 주로 사용하고 있고, 액정표시소자용 백라이트에서는 청색, 녹색, 적색의 형광체를 혼합한 백색계의 3파장형이 사용되고 있으며 각 형광체의 혼합비를 가변하면서 여러 가지 색을 표현한다.
상기와 같은 콤팩트 형광 램프의 일반적인 종래의 제조방법은 다음과 같다.
소정의 길이로 절단된 원통형의 유리관 한 쪽의 개구에 제 1전극을 삽입하고 리이드를 외부로 인출한 다음, 상기 유리관의 단부를 버너로 가열하여 실링한다. 그리고 상기 제 1전극이 실링된 유리관의 다른 단부를 회전시키면서 버너로 가열하여 네크부를 형성한다. 그 후에 상기 유리관의 네크부를 가이드로 하여 제 2전극을 삽입하고 진공펌프를 개재하여 유리관 내부의 공기를 배기하고 상기 네크부를 버너로 가열하여 실링 및 밀봉을 행한다.
한편, 콤팩트 형광 램프의 특성상 유리에 함유된 나트륨(Na) 성분이 수명 중 자외선의 영향을 받아 유리의 표면으로 석출되어 수은아말감을 형성되어 흑화가 진행되는데 이것은 광속을 저하시키는 주요한 요인으로 작용하고 있다.
그러므로 이를 방지하기 위하여 7% 이하의 저나트륨 유리를 사용하거나 유리 내벽에 산화알루미늄(Al2O3)을 코팅하여 나트륨 석출로 인한 흑화를 방지하고 있으나, 제조공정시 산화알루미늄을 코팅한 후 형광체를 도포해야 하므로 전체 공정수가 증가하여 콤팩트 형광 램프의 가격을 높이는 결점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 첫째, 콤팩트 형광 램프의 유리 내벽으로 나트륨이 석출되어 콤팩트 형광 램프가 흑화되는 현상을 방지하고, 둘째, 보다 콤팩트 형광 램프를 경제적으로 제조하여 생산성을 향상시키고자 하는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명은 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 구성을 갖는다.
본 발명에 있어서, 본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 구성을 갖는다.
본 발명에 있어서, 형광체, 산화알루미늄, 분산제, 수산화암모늄 그리고 바인더(binder)를 포함하는 콤팩트 형광 램프용 형광체 조성물을 제공한다.
상기 형광체는 25 ∼ 27중량%, 상기 산화알루미늄은 1.5 ∼ 2.5중량%, 상기 분산제는 0.01 ∼ 0.03중량%, 상기 수산화암모늄은 0.1 ∼ 0.5중량%, 상기 바인더는 70 ∼ 72중량%인 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 있어서, 유리관의 한쪽 개구에 제 1전극을 형성 및 실링하고 상기 유리관의 다른 단부에 제 2전극을 삽입, 배기 및 실링하여 콤팩트 형광 램프용 튜브를 형성하고 상기 콤팩트 형광 램프용 튜브의 유리를 예열하고 상기 콤팩트 형광 램프용 튜브에 제 1항의 콤팩트 형광 램프용 형광체 조성물을 도포하고 상기 형광체 조성물을 도포한 콤팩트 형광 램프용 튜브를 건조하고 홀딩하는 공정을 포함하는 콤팩트 형광 램프의 제조방법을 제공한다.
콤팩트 형광 램프용 튜브의 유리는 0.4 ∼ 0.6kgf/cm2에서 건조하며 15 ∼ 20초 동안 홀딩하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 산화알루미늄을 형광체 조성물의 1.5 ∼ 2.5중량% 혼합하여콤팩트 형광 램프에 도포하면 산화알루미늄이 유리 내벽에 자연 도포되어 나트륨의 석출로 인한 유리 흑화현상을 방지할 수 있다. 그러나 산화알루미늄의 함량이 2.5 중량%이상이 되면 형광체의 기능이 저하되고 1.5중량%이하가 되면 콤팩트 형광 램프의 보호기능이 저하가 된다.
다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
이제 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위한 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
현탁액 조합방법은 40L을 기준으로 하였을 때에 다음과 같다.
우선 조합 용기에 순수 12L를 가하고 산화알루미늄 1.28kg을 서서히 첨가하면서 교반시켰다. 그 후에 분산제 1.6g, 형광체 16kg을 일정량씩 서서히 첨가하면서 약 10분 동안 교반시켰다. 그리고 순수 7L를 첨가하였다. pH 10∼11의 수산화암모늄(NH4OH) 0.13L를 가하고 난 후의 상기 조합액에 4% 바인더 17.7kg을 가하였다. 그리고 마지막으로 순수를 첨가하여 점도 25sec로 조절하여 콤팩트 형광 램프용 형광체 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 제조한 콤팩트 형광 램프용 형광체 조성물을 콤팩트 형광 램프 튜브에 도포하고 1.0kgf/cm2압력으로 건조하고 40초 동안 홀딩하여 콤팩트 형광 램프 막의 품질을 평가하였다.
실시예 2
실시예 1의 형광체 조성물을 콤팩트 형광 램프 튜브에 도포하고 2.0kgf/cm2압력으로 건조하고 20초 동안 홀딩하여 콤팩트 형광 램프 막의 품질을 평가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예 3
실시예 1의 형광체 조성물을 유리를 예열한 상태의 콤팩트 형광 램프 튜브에 도포하고 2.5kgf/cm2압력으로 건조하고 콤팩트 형광 램프 막의 품질을 평가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예 4
실시예 1의 형광체 조성물을 콤팩트 형광 램프 튜브에 도포하고 1.25kgf/cm2압력으로 건조하고 콤팩트 형광 램프 막의 품질을 평가한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실시하였다.
실시예 5
실시예 1의 형광체 조성물을 콤팩트 형광 램프 튜브에 도포하고 1.0kgf/cm2압력으로 건조하고 콤팩트 형광 램프 막의 품질을 평가한 것을 제외하고는 실시예3과 동일하게 실시하였다.
실시예 6
실시예 1의 형광체 조성물을 콤팩트 형광 램프 튜브에 도포하고 0.6kgf/cm2압력으로 건조하고 15초 동안 홀딩하여 콤팩트 형광 램프 막의 품질을 평가한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실시하였다.
상기 실시예의 막 평가 결과를 하기의 표 1에 기술하였다.
[표 1]
막품질 평가
Figure pat00001
상기의 표에서 보는 바와 같이 예열한 유리를 사용하고 0.4 ∼ 0.6kgf/cm2의 건조압력이고 15 ∼ 20초의 홀딩시간으로 제조했을 때 막상태가 양호한 것으로 나타났으며 특히 0.6kgf/cm2에서 건조하고 15초 동안 홀딩했을 때에 매우 우수한 막을 갖는 콤팩트 형광 램프가 제조되었다.
본 발명은 산화알루미늄의 성질을 이용한 것으로서 형광막을 도포할 때에 형광체에 산화알루미늄을 8% 정도 혼합하여 막을 형성시키면 산화알루미늄이 유리 내벽에 자연 도포되어 나트륨의 석출로 인한 콤팩트 형광 램프의 흑화현상을 방지할 수 있으므로 종래 기술보다 공법 면에서나 제조비면에서 경제적인 기술로서 생산성 향상을 도모할 수 있다.

Claims (4)

  1. 형광체;
    산화알루미늄;
    분산제;
    수산화암모늄; 그리고
    바인더;
    를 포함하는 콤팩트 형광 램프용 형광체 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 형광체는 25 ∼ 27중량%, 상기 산화알루미늄은 1.5 ∼ 2.5중량%, 상기 분산제는 0.01 ∼ 0.03중량%, 상기 수산화암모늄은 0.1 ∼ 0.15중량%, 상기 바인더는 70 ∼ 72중량%인 콤팩트 형광 램프용 형광체 조성물.
  3. 유리관의 한쪽 개구에 제 1전극을 형성 및 실링하고;
    상기 유리관의 다른 단부에 제 2전극을 삽입, 배기 및 실링하여 콤팩트 형광 램프용 튜브를 형성하고;
    상기 콤팩트 형광 램프용 튜브의 유리를 예열하고;
    상기 콤팩트 형광 램프용 튜브에 제 1항의 콤팩트 형광 램프용 형광체 조성물을 도포하고;
    상기 형광체 조성물을 도포한 콤팩트 형광 램프용 튜브를 건조하고 홀딩하는;
    공정을 포함하는 콤팩트 형광 램프의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 콤팩트 형광 램프용 튜브의 유리는 0.4 ∼ 0.6kgf/cm2에서 건조하며 15 ∼ 20초 동안 홀딩하는 콤팩트 형광 램프의 제조방법.
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