KR100464303B1 - 방전발광소자 - Google Patents

Abstract

방전 발광소자가 개시된다. 개시된 방전 발광소자는 양 단부 내부에 방전전극을 가진 방전튜브, 상기 방전튜브의 내벽에 코팅되는 플러렌 코팅막 및 상기 방전전극에 접속 연결되며 상기 방전튜브의 외부에 설치되어 전원과 연결되는 리드를 구비하는 것에 특징이 있으며, 방전튜브를 저전압에서 발광시킬 수 있는 이점을 가진다.

Description

방전 발광소자{Arc light lamp using fullerene compound}

본 발명은 방전 발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저전압구동이 가능한 방전 발광소자에 관한 것이다.

네온싸인이나 아르곤 아크램프, 아크방전 조명기구 등의 방전 발광소자는 실외의 조명, 공장 내의 조명 및 점포 등의 실내조명에 많이 사용되고 있으며 특히 네온싸인은 화려한 색감 때문에 상업적 이용도가 높다.

도 1에는 종래의 방전 발광소자의 구성이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 종래의 방전 발광소자는 발광튜브(11)가 튜브상(像)으로 형성되어 밀봉되며 그 양단에는 스템부(16)가 형성되고 또한 그 내부에는 방전용 방전전극(13)이 설치된다. 그리고 외부에는 상기 방전전극(13)으로 전류를 공급하기 위해 리드(12)가 스템부(16)를 관통하여 연장된다. 상기 리드(12)와 전원(15) 사이에는 입력되는 직류 전원이 교류로 발진되어 발광튜브(11)에 인가되도록 한 저항 및 콘덴서 등이 포함된 회로(14)가 구성되어 있다. 상기 밀봉된 발광튜브(11)는 여러 금속 물질로 충진되는데, 이러한 충진 물질(A)은 하나 또는 그 이상의 크립톤, 아르곤 및 크세논과 같은 불활성 가스와 함께 수은, 나트륨 및 금속 할로겐화물을 포함한다.

상기와 같은 구조를 가진 종래의 방전 발광소자는 다음과 같이 동작된다.

먼저 전원(14)에서 전류가 공급되면, 입력된 전류는 저항및 콘덴서에 의하여 교류로 변환되고, 이렇게 변환된 교류 전류는 방전튜브(11)에 인가된다.

그러므로 상기 방전튜브(11)의 내부에는 전위차가 발생되고 이 전위차에 의하여 방전튜브(11)의 내부에 주입된 가스가 발광하게 되며 이러한 발광시 방전튜브(11)의 온도는 통상 700℃ 내지 800℃ 이상의 고온이 유지되어야 한다.

또한 이러한 발광을 실현하기 위해서는 네온싸인의 예를 들면 방전튜브(11)의 길이 1m 당 1,000V 라는 높은 전압이 필요하기 때문에 안전성과, 파워 서플라이(Power Supply)의 대형화로 인한 높은 제작비용이 소요된다.

일례로 5m×2m 짜리 간판에 직사각형 형태의 네온 싸인을 제작하기 위해서는 구동 전압이 14,000V 나 되어야 한다. 따라서 아크 방전의 경우 등 파워 서플라이를 고출력화하는 데 그 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 저구동전압으로 구동이 가능한 방전 발광소자를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 방전 발광소자는 광원으로서 양 단부 내부에 방전전극을 가진 방전튜브, 상기 방전튜브의 내벽에 플러렌 화합물이 소정 두께로 코팅되어 형성되는 플러렌 코팅막 및 상기 방전전극에 접속 연결되며 상기 방전튜브의 외부에 설치되어 전원과 연결되는 리드를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 방전전극은 플러렌 코팅막이 코팅되는 것을 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 방전튜브의 내벽과 상기 방전전극에 코팅되는 플러렌 코팅막은 그 두께를 각각 300옹스트롬 내지 1,000옹스트롬 범위 내로 결정하는 것이 바람직하다. 또한 상기 플러렌 코팅막은 네온과 플러렌이 화합되어 있는 것을 적용함이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방전 발광소자가 도 2 에 도시되어 있다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명의 방전 발광소자는 광원으로서 양 단부 내부에 방전전극(13)을 가진 방전튜브(11), 상기 방전튜브(11)의 내부벽에 플러렌 화합물이 소정 두께로 코팅되어 형성되는 플러렌 코팅막(17) 및 상기 방전전극(13)에 접속 연결되며 상기 방전튜브(11)의 외부에 설치되어 전원(15)과 연결되며 스템부(16)를 관통하여 연장되는 리드(12)를 구비한다. 여기서 전계방출용인 방전전극(13)은 상기 플러렌 코팅막(17)을 방전전극(13) 팁에 코팅함으로써 전자의 방출을 더욱 용이하게 한다.

상기 방전전극(13)과 상기 방전튜브(11)의 내벽에 코팅되는 상기 플러렌 코팅막(17)의 두께는 방전에 의하여 플러렌이 효과적으로 승화할 수 있도록 300옹스트롬 내지 1,000옹스트롬인 것이 바람직하다.

또한 상기 플러렌 코팅막을 이루는 플러렌 화합물은 네온과 플러렌이 화합된 것이거나 알칼리금속과 플러렌이 화합된 것(AxC60;A 는 네온 또는 알칼리 금속, x 는 1-3 사이의 값)이 바람직하다.

또한 플러렌과 결합하는 방전기체로는 네온싸인은 네온, 아르곤램프는 아르곤, 수은 램프는 수은과 화합물을 형성하는 것이 바람직하다.

도 3에는 플러렌의 분자구조가 도시되어 있다.

도면을 참조하여보면 플러렌 분자는 3 개의 축퇴(縮退)된 컨덕션 밴드 미니멈(Conduction Band Minium)을 포함하고 있다. 이 플러렌은 분위기 기체로 네온을 사용하면 네온이 플러렌 분자 내부에 갇히게 된다. 플러렌 분자는 다른 원자로부터 잉여의 전자를 6 개 까지 받아들일 수 있는 그 사례가 드문 물질이다.

상기와 같은 구조를 가진 본 발명에 따른 방전 발광소자는 다음과 같이 동작된다.

먼저 전원(15)에서 전류가 인가되면 상기 전류는 상기 전원(15)과 접속 연결된 리드(12)를 경유해서 방전튜브(11)의 방전전극(13)으로 흐르게 된다. 상기 방전튜브(11) 내부에서는 방전전극(13)에 코팅된 플러렌 분자가 다른 원자로부터 잉여의 전자를 받아 안정하게 보유하고 있다가 방전전극(13)에서 약간의 에너지를 가해주면 다량의 전자를 방출한다. 이후 방전으로 인하여 방전튜브(11)의 내부온도가 올라가면, 방전튜브(11)면에 코팅된 플러렌 코팅막(17)으로부터 플러렌이 승화되어 기체로 변하게 된다. 상기 플러렌은 승화성 고체로서 섭씨 약 300℃ 정도의 상압(常壓)에서도 쉽게 승화된다. 다음으로 승화된 플러렌은 기체 상태에서 방전튜브(11) 내부에 있는 네온 등과 같은 방전기체 원소 또는 알칼리 금속과 결합하여 플러렌 화합물 이온(B)을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 기체상태의 플러렌 화합물 이온(B)은 이온밀도를 높여주고, 방전기체의 원소들이 빛을 발광하도록 도와주므로써 저구동 전압으로 아크발광이 가능하도록 해 준다.

이상 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 방전 발광소자는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째; 방전튜브를 저전압에서 발광시킬 수 있다.

둘째; 저전압에서 구동시키기 때문에 회로가 간단하고, 제작비용을 절감할 수 있다.

셋째; 저전압에서 발광 시키기 때문에 유사시 감전의 위험이 적다.

넷째; 저전압에서 발광시키기 때문에 소모전력이 적다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명 되었으나 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해 할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래의 방전 발광소자를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방전 발광소자를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 플러렌의 분자구조를 도시한 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

11; 방전튜브 12; 리드

13; 방전전극 17; 플러렌(Fullerene) 코팅막

A; 충진 물질 B; 플러렌 화합물

Claims (5)

1. 광원으로서 양 단부 내부에 방전전극을 가진 방전튜브;

   상기 방전튜브의 내벽에 플러렌 화합물이 소정두께로 코팅되어 형성되는 것으로, 방전에 따른 상기 방전튜브의 온도상승에 의하여 상기 플러렌 화합물로부터 승화된 플러렌이 기체상태에서 상기 방전튜브 내의 다른 원소와 결합하여 플러렌 화합물 이온을 생성시키는 플러렌 코팅막; 및

   상기 방전전극에 접속 연결되며 상기 방전튜브의 외부에 설치되어 전원과 연결되는 리드; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 방전 발광소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방전전극은 플러렌 코팅막이 코팅되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방전 발광소자.
3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 방전튜브의 내벽의 플러렌 코팅막과 상기 방전전극의 플러렌 코팅막은 그 두께가 각각 300옹스트롬 내지 1,000옹스트롬 범위인 것을 특징으로 하는 방전 발광소자.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 플러렌 코팅막은 네온과 플러렌이 화합된 것을 특징으로 하는 방전 발광소자.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 플러렌 코팅막은 알칼리금속과 플러렌이 화합된 것을 특징으로 하는 방전 발광소자.