KR100611033B1

KR100611033B1 - 코일 안테나를 갖는 형광 램프 및 이를 이용한 면광원 장치

Info

Publication number: KR100611033B1
Application number: KR1020040062807A
Authority: KR
Inventors: 위순임
Original assignee: 주식회사 뉴파워 프라즈마
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2006-08-10
Also published as: KR20060014207A

Abstract

본 발명은 코일 안테나 전극을 갖는 형광 램프와 이를 이용한 면광원 장치에 관한 것이다. 코일 안테나 전극을 갖는 형광 램프는 전극간 발생되는 제1 전기장과 각 전극의 자기장에 의해 유도되는 제2 전기장에 의해 고밀도의 플라즈마 방전이 이루어짐으로 고휘도의 가시광을 얻게 된다. 그럼으로 대면적의 면광원 장치에 탑재시에 적은 개수의 형광 램프를 사용하더라도 고휘도의 가시광을 얻을 수 있다. 또한 형광 램프의 제조 방법이 용이하여 제조 원가를 낮게 할 수 있다.

Description

코일 안테나를 갖는 형광 램프 및 이를 이용한 면광원 장치{FLUORESCENT LAMP WITH COIL ANTENNA AND SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 안테나 전극을 갖는 형광 램프의 사시도;

도 2는 도 1의 형광 램프의 A-A 단면도;

도 3은 도 1의 형광 램프의 B-B 단면도;

도 4는 중첩 권선된 코일 안테나 전극의 일 예를 보여주는 부분 단면도;

도 5는 코일 안테나 전극을 안테나 캡에 설치한 예를 보여주는 사시도;

도 6은 도 5의 안테나 캡이 장착된 형광 램프의 A-A 부분 단면도;

도 7은 코일 안테나 전극의 개방된 끝단 코일의 폭을 두껍게 변형한 예를 보여주는 사시도;

도 8은 도 7의 형광 램프의 A-A 단면도;

도 9는 코일 안테나 전극을 띠형 코일로 구성한 예를 보여주는 사시도;

도 10은 형광 램프의 양 측면에 전극판을 부가 설치한 예를 보여주는 사시도;

도 11은 도 10의 형광 램프의 A-A 단면도;

도 12 내지 도 18은 방전관에 내부 전극을 부가 설치한 예로서 내부 전극의 다양한 형태를 보여주는 부분 단면도;

도 19는 형광 램프의 양단 측면에 평판형 코일 안테나를 설치한 예를 보여주는 측면도;

도 20은 서어클 타입의 형광 램프에 코일 안테나 전극을 설치한 예를 보여주는 평단면도;

도 21 및 도 22는 형광 램프의 내부에 코일 안테나 전극만을 설치한 예를 보여주는 부분 단면도;

도 23은 방전관의 양단에 마그네틱 코어를 부가 설치한 예를 보여주는 사시도;

도 24는 도 19의 형광 램프의 A-A 단면도;

도 25는 본 발명의 코일 안테나 전극을 갖는 형광 램프를 이용한 면광원 장치의 사시도;

도 26은 도 25의 면광원 장치의 A-A 단면도;

도 27은 연속된 안테나 캡 구조를 보여주는 사시도;

도 28은 코일 안테나 전극들을 병렬로 연결한 예를 보여주는 회로도;

도 29 및 도 30은 전류 균형 회로의 일 예들을 보여주는 도면; 그리고

도 31은 코일 안테나 전극들을 직렬로 연결한 예를 보여주는 회로도이다.

본 발명은 형광 램프와 이를 이용한 면광원 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 코일 안테나 전극을 갖는 형광 램프와 이를 이용한 면광원 장치에 관한 것이다.

면광원은 액정 디스플레이 패널의 백 라이트 유닛, 일반 조명 기구, 광고용 디스플레이 패널 등으로 널리 사용되고 있다. 텔레비전이나 컴퓨터 모니터 등에 채용되는 액정 디스플레이 장치는 비발광형 소자로서 후단에서 광을 조사하는 백라이트 유닛(Back Light Unit; BLU)을 필요로 한다. 일반적으로, 백라이트 유닛은 크게 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL)를 사용한 방식과, 형광체층이 배포된 기판을 조립한 평판형광램프(flat-format fluorescent lamp; FFL) 방식의 면광원 장치가 사용되고 있다. 이외에도 백라이트에 사용되는 형광 램프로는 양끝 전극이 관외에 설치된 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL)나 전극을 형성하지 않는 무전극 형광램프 등도 사용되고 있다.

냉음극 형광 램프를 사용한 방식은 광원의 배치에 따라 에지 발광(edge light) 방식과, 다수개의 광원을 평면에 중첩 배열하는 직하발광(direct light) 방식으로 구별된다. 이와 같은 냉음극 형광 램프를 사용한 방식은 그 특성상 대형의 액정 디스플레이 패널에는 부적합하여, 평판형광램프 방식이 주로 채용되고 있다.

평판형광램프의 일반적인 구조는 배면기판과, 이 배면기판에 프레임을 매개하여 소정간격으로 이격되게 접합된 전면기판으로 이루어져 평판형의 방전 공간이 형성된다. 방전 공간에는 제논(Xe), 네온(Ne), 수은(Hg) 등의 방전 가스가 충진된다. 방전 공간의 내면에는 형광체가 도포되며, 배면기판에는 다수개의 전극들이 교대적으로 병렬 배열되고, 그 위에 유전체 장벽이 설치된다. 방전 전극에 전원이 인가됨에 따라 전극 간에 유전 장벽 방전(dielectric barrier discharge)으로 발생되는 자외선에 의해 형광체층이 여기 되어 가시광선이 발생된다.

대면적의 디스플레이 장치는 그에 적합안 대면적의 면광원이 필요하다. 그러나 상술한 바와 같은 종래의 면광원 장치들은 대면적으로 제조하는데 있어서 고가의 제조비용이 소요되며, 넓은 평면에 균일한 고휘도의 가시광선을 얻기가 용이하지 않은 문제점이 있다. 그럼으로 대면적화 하기에 제조가 용이한 구조를 갖고, 넓은 평면에 균일한 고휘도의 가시광선을 얻을 수 있는 그리고 제조 원가를 낮게 할 수 있는 면광원 장치가 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 대면적화 하기에 제조가 용이한 구조를 갖고, 넓은 평면에 균일한 고휘도의 가시광선을 얻을 수 있는 그리고 제조 원가를 낮게 할 수 있는 형광 램프 및 이를 이용한 면광원 장치를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의 하면, 형광 램프는: 내측면으로 형광체층이 도포되고 방전 가스가 충진된 관상의 방전관; 교류 전원을 공급하는 전원 공급원; 방전관의 일단 외측에 권선되며 전원 공급원의 출력단에 일단이 접속되고 타단이 개방된 제1 코일 안테나 전극 및; 방전관의 타단 외측에 권선되며 접지에 일단이 접속되고 타단이 개방된 제2 코일 안테나 전극을 포함하고, 제1 및 제2 코일 안테나 전극 사이에 발생되는 제1 전기장과 제1 및 제2 안테나 전극에 의해 발생되는 자기장으로부터 유도되는 제2 전기장에 의한 유도 기전력이 방전관 내부의 방전 공간으로 전달되어 플라즈마 방전과 이온의 가속이 이루어진다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일 안테나 전극은 이단 이상 중첩 권선된다.

이 실시예에 있어서, 상기 중첩 권선된 제1 및 제2 안테나 전극은 각 단 사이에 절연재를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일 안테나 전극이 각기 탑재되어 방전관의 양단에 각기 장착되는 한 쌍의 안테나 캡을 포함한다.

이 실시예에 있어서, 상기 전원 공급원의 출력단에 접속된 제1 코일 안테나 전극의 일단은 방전관의 끝단으로 위치하고 개방된 타단은 방전관의 중심으로 향하도록 배치되며; 접지에 접속된 제2 코일 안테나 전극의 일단은 방전관의 끝단으로 위치하고 개방된 타단은 방전관의 중심으로 향하도록 배치된다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일 안테나 전극의 개방된 끝단 코일의 폭은 상대적으로 넓게 형성된다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일 안테나 전극은 방전관의 양 끝단에서 중심부로 향하면서 권선의 폭이 증가된다.

이 실시예에 있어서, 방전관의 일단 외측면에 설치되는 제1 평판 전극과 방전관의 타단 외측면에 설치되는 제2 평판 전극을 포함하고, 제1 코일 안테나 전극의 일단이 제1 평판 전극과 연결되고 타단이 전원 공급원의 출력단에 접속되며, 제2 코일 안테나 전극의 일단이 제2 평판 전극과 연결되고 타단이 접지에 접속된다.

이 실시예에 있어서, 방전관의 일단 내측으로 설치된 제1 내부 전극과 타단 내측으로 설치된 제2 내부 전극을 포함하고, 제1 코일 안테나 전극의 일단이 제1 내부 전극과 연결되고 타단이 전원 공급원의 출력단에 접속되며, 제2 코일 안테나 전극의 일단이 제2 내부 전극과 연결되고 타단이 접지에 접속된다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은 소정 길이를 갖는 폴(pole) 형상을 갖는다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은 평판 형상을 갖는다.

이 실시예에 있어서, 상기 평판형의 제1 및 제2 내부 전극은 마주 대향하는 면으로 도전체의 돌기가 형성된다.

이 실시예에 있어서, 상기 평판형의 제1 및 제2 내부 전극은 마주 대향하는 면으로 탄소나노튜브가 형성된다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은 코일 형상을 갖는다.

이 실시예에 있어서, 상기 코일 형상을 갖는 제1 및 제2 내부 전극은 방전관의 양단에서 중심부로 향하면서 권선의 폭이 증가한다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은 링 형상을 갖는다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은 원뿔 형상을 갖는다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일 안테나 전극은 방전관의 양단 외측면으로 설치되는 평판 코일 형상을 갖는다.

이 실시예에 있어서, 상기 평판 코일 형상을 갖는 제1 및 제2 코일 안테나 전극은 중심부로부터 외측으로 폭이 증가하는 형상을 갖고, 중심부 일단이 전원 공급원 출력단 또는 접지에 접속되고, 외측 타단이 개방된다.

이 실시예에 있어서, 상기 방전관은 소정 길이를 갖는 직선 원통형 구조를 갖는다.

이 실시예에 있어서, 상기 방전관은 곡선형을 갖는다.]

이 실시예에 있어서, 상기 방전관은 양단이 마주 보도록 환형상을 갖는다.

이 실시예에 있어서, 방전관의 마주보는 양단에 장착되고 제1 및 제2 코일 안테나 전극이 설치된 안테나 캡을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 형광 램프는: 내측면으로 형광체층이 도포되고 방전 가스가 충진된 관상의 방전관; 교류 전원을 공급하는 전원 공급원; 방전관의 일단 내측에 설치되는 제1 코일 안테나 전극, 제1 코일 안테나 전극은 일단이 방전관의 외측으로 돌출되어 전원 공급원 출력단에 접속되고 타단은 방전관 내부에서 코일 형상으로 권선되며; 방전관의 타단 내측에 설치되는 제2 코일 안테나 전극, 제2 코일 안테나 전극은 일단이 방전관의 외측으로 돌출되어 접지에 접속되고 타단은 방전관 내부에서 코일 형상으로 권선되어, 제1 및 제2 코일 안테나 전극 사 이에 발생되는 제1 전기장과 제1 및 제2 안테나 전극에 의해 발생되는 자기장으로부터 유도되는 제2 전기장에 의한 유도 기전력이 방전관 내부의 방전 공간으로 전달되어 플라즈마 방전과 이온의 가속이 이루어진다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일 안테나 전극은 방전관의 양단에서 중심부로 향하면서 권선의 폭이 증가한다.

이 실시예에 있어서, 상기 방전관의 일단에 삽입 설치되는 제1 마그네틱 코어와 이에 감겨진 제1 권선, 방전관의 타단에 삽입 설치되는 제2 마그네틱 코어와 이에 감겨진 제2 권선을 포함하고, 제1 권선은 제1 코일 안테나 전극과 전원 공급원의 출력단 사이에 접속되고, 제2 권선은 제2 코일 안테나 접지 사이에 접속된다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 면광원 장치는: 교류 전원을 공급하는 전원 공급원; 내측면으로 형광체층이 도포되고 방전 가스가 충진된 다수개의 관상의 방전관; 각각의 방전관은 일단 외측에 권선되며 전원 공급원의 출력단에 일단이 접속되고 타단이 개방된 제1 코일 안테나 전극, 방전관의 타단 외측에 권선되며 접지에 일단이 접속되고 타단이 개방된 제2 코일 안테나 전극을 포함하고, 제1 및 제2 코일 안테나 전극 사이에 발생되는 제1 전기장과 제1 및 제2 안테나 전극에 의해 발생되는 자기장으로부터 유도되는 제2 전기장에 의한 유도 기전력이 방전관 내부의 방전 공간으로 전달되어 플라즈마 방전과 이온의 가속이 이루어지며; 다수개의 방전관이 병렬로 배열되어 설치되는 베이스 기판; 베이스 기판에 다수개의 방전관을 고정하는 고정 부재; 베이스 기판의 가장자리를 따라 설치되는 프레임; 다수개의 방전관의 전면으로 설치되어 방전관으로부터 발산되는 가시광을 확산시는 확산 판을 포함한다.

이 실시예에 있어서, 상기 베이스 기판과 다수개의 방전관 사이에 설치되는 반사판을 포함한다.

이 실시예에 있어서, 상기 다수개의 방전관에 각각 설치되는 복수개의 제1 코일 안테나 전극은 전원 공급원의 출력단에 병렬로 연결되고, 복수개의 제2 안테나 코일은 접지에 병렬로 연결된다.

이 실시예에 있어서, 상기 전원 공급원과 다수개의 제1 코일 안테나 전극 사이에 연결되어 다수개의 제1 안테나 코일로 통하는 전류 값들이 균형을 이루도록 하는 전류 균형 회로를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 회로는 다수개의 변압기를 구비하고, 다수개의 변압기의 일차권선들은 전원 공급원의 출력단과 접지 사이에 직렬로 연결되고, 다수개의 변압기의 이차권선은 다수개의 제1 코일 안테나 전극에 각기 접속된다.

이 실시예에 있어서, 상기 전류 균형 회로는 마그네틱 코어와, 마크네틱 코어에 공통 권수로 감겨진 다수개의 권선들을 포함하고, 다수개의 권선들의 일단은 전원 공급원의 출력단에 공통으로 접속되고 타단은 다수개의 제1 코일 안테나 전극에 각기 접속된다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일 안테나 전극이 각기 탑재되어 방전관의 양단에 각기 장착되는 한 쌍의 안테나 캡을 포함한다. 제1 코일 안테나 전극들이 탑재된 다수개의 안테나 캡은 소정 간격을 갖고 일체로 형성되고, 제2 코일 안테나 전극들이 탑재된 다수개의 안테나 캡은 소정 간격을 갖고 일체로 형성된다.

이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일 안테나 전극의 개방된 끝단 코일의 폭은 상대적으로 폭이 넓게 형성된다.

이 실시예에 있어서, 다수개의 방전관 각각은 일단 외측면에 설치는 제1 평판 전극과 방전관의 타단 외측면에 설치되는 제2 평판 전극을 포함하고, 제1 코일 안테나 전극의 일단이 제1 평판 전극과 연결되고 타단이 전원 공급원의 출력단에 접속되며, 제2 코일 안테나 전극의 일단이 제2 평판 전극과 연결되고 타단이 접지에 접속된다.

이 실시예에 있어서, 다수개의 방전관 각각은 일단 내측으로 설치된 제1 내부 전극과 타단 내측으로 설치된 제2 내부 전극을 포함하고, 제1 코일 안테나 전극의 일단이 제1 내부 전극과 연결되고 타단이 전원 공급원의 출력단에 접속되며, 제2 코일 안테나 전극의 일단이 제2 내부 전극과 연결되고 타단이 접지에 접속된다.

이 실시예에 있어서, 상기 방전관은 소정 길이를 갖는 원통형 구조를 갖는다.

이 실시예에 있어서, 상기 방전관은 곡선형을 갖는다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

(실시예)

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 안테나 전극을 갖는 형광 램프의 사시도이다. 도 2는 도 1의 형광 램프의 A-A 단면도이고 도 3은 도 1의 형광 램프의 B-B 단면도이다.

도면을 참조하여, 본 발명의 형광 램프(10)는 방전관(12)과 그 양단에 권선된 제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)을 구비한다. 방전관(12)은 원통형의 유리 재로 구성되고 내측면으로 형광체층(13)이 도포된다. 방전관(12)의 내부 방전 공간(11)에는 제논(Xe), 네온(Ne), 또는 수은(Hg) 등의 방전 가스가 충진 된다.

제1 코일 안테나 전극(14)은 방전관(10)의 일단 외측에 권선되며 교류 전원을 공급하는 전원 공급원(20)의 출력단에 일단(14-1)이 접속되고 타단(14-2)이 개방된다. 제2 코일 안테나 전극(16)은 방전관(10)의 타단 외측에 권선되며 접지 (22)에 일단(16-1)이 접속되고 타단(16-2)이 개방된다. 여기서 전원 공급원(20)의 출력단에 접속된 제1 코일 안테나 전극(14)의 일단(14-1)은 방전관(12)의 끝단으로 위치하고 개방된 타단(14-2)은 방전관(20)의 중심으로 향하도록 배치된다. 그리고 접지(22)에 접속된 제2 코일 안테나 전극(16)의 일단(16-1)은 방전관(12)의 끝단으로 위치하고 개방된 타단(16-2)은 방전관의 중심으로 향하도록 배치된다.

이와 같은 구조를 갖는 형광 램프(10)는 제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16) 사이에 발생되는 제1 전기장(E1)과 제1 및 제2 안테나 전극(14, 16)에 의해 발생되는 자기장(B)으로부터 유도되는 제2 전기장(E2)에 의한 유도 기전력이 방전관(12) 내부의 방전 공간(11)으로 전달되어 플라즈마 방전과 이온의 가속이 이루어진다.

제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)은 일반적인 동선을 사용하여 방전관(12)의 양단에 감아 설치한다. 또는 도전성 재료를 사용하여 방전관(12)의 양단 외측에 인쇄할 수 있다. 방전관(12)의 양단에 권선되는 제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 2단 이상으로 중첩되어 권선될 수 있다. 중첩 권선된 제1 및 제2 안테나 전극(14, 16)은 각 단 사이에 절연재(15)가 설치된다. 제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 원통형의 안테나 캡(24) 내부에 설치된 형태로 방전관(12)의 양단에 장착할 수 있다.

제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)은, 도 7 및 도 8에에 도시된 바와 같이, 개방된 끝단 코일(14-3, 16-3)의 폭을 상대적으로 넓게 형성할 수 있다. 또는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)은 띠형 코일로 구성하되 방전관(12)의 양 끝단에서 중심부로 향하면서 권선의 폭(W1~W8))이 증가(W1<W2<...<W8) 되는 형상을 갖도록 할 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)의 형상은 다양한 형태로 변형 실시가 가능하다.

도 10은 형광 램프의 양 측면에 전극판을 부가 설치한 예를 보여주는 사시도이고 도 11은 도 10의 형광 램프의 A-A 단면도이다. 도면을 참조하여, 방전관(12)의 양단 외측면으로 각기 제1 및 제2 평판 전극(17, 18)을 부가할 수 있다. 여기서 제1 코일 안테나 전극(14)의 일단(14-1)은 제1 평판 전극(17)과 연결되고 타단(14-2)이 전원 공급원(20)의 출력단에 접속된다. 그리고 제2 코일 안테나 전극(16)의 일단(16-1)은 제2 평판 전극(18)과 연결되고 타단(16-2)은 접지(22)에 접속된다.

도 12 내지 도 18은 방전관(12)에 내부 전극(30)을 부가 설치한 예로서 내부 전극의 다양한 형태를 보여주는 부분 단면도이다. 일 예로, 도 12에 도시된 바와 같이, 내부 전극(30)은 소정 길이를 갖는 폴(pole) 형상을 갖도록 할 수 있다. 다른 예로, 도 13에 도시된 바와 같이, 평판 형상을 갖도록 할 수 있다. 또 다른 예로서, 평판 형상의 내부 전극(30)은 마주 대향하는 면으로 다수의 도전체 돌기(34)가 형성되어 있도록 할 수 있다. 도전체 돌기(34)는 탄소나노튜브로 형성할 수 있다.

다른 예로, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 내부 전극(30)은 코일 형상을 갖도록 할 수 있으며 방전관(12)의 양단에서 중심부로 향하면서 권선의 폭 (W1~W4)이 증가(W1<W2<..<W4)하는 형상을 갖도록 할 수 있다. 다른 예로, 도 17에 도시된 바와 같이, 내부 전극(30)은 링 형상을 갖도록 할 수 있다. 다른 예로, 도 18에 도시된 바와 같이, 원뿔 형상을 갖도록 할 수 있다. 이와 같이 내부 전극(30)은 다양한 형태로 제작될 수 있으며 방전관(12)의 외측으로 돌출된 돌출부(32)는 제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)의 일단(14-1, 16-1)에 연결된다. 여기서 제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)의 타단(14-2, 16-2)은 전원 공급원(20)의 출력단과 접지(22)에 각기 연결된다.

형광 램프(10)의 변형된 예로서, 도 19는 형광 램프의 양단 측면에 평판형 코일 안테나를 설치한 예를 보여주는 측면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)은 방전관(12)의 양단 외측면에 평판 코일 형상으로 설치될 수 있다. 여기서, 평판 코일 형상을 갖는 제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)은 중심부로부터 외측으로 폭(W1, W2, W3,...,W8)이 증가(W1<W2<W3<...<W8)하는 형상을 갖고, 중심부 일단(14-2, 16-2)이 전원 공급원(20) 출력단 또는 접지(22)에 접속되고, 외측 타단(14-1, 16-1)이 개방된다.

형광 램프(10)는 곡선형 구조 예컨대, 도 20에 도시된 바와 같이, 방전관(10)의 양단이 마주 보도록 환형상을 갖도록 제조될 수 있다. 환형상의 방전관(12)은 그 양단에 안테나 캡(26)이 장착되며, 안테나 캡(26)은 양쪽으로 개방되며 제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)이 설치된다.

도 21 및 도 22는 형광 램프의 내부에 코일 안테나 전극만을 설치한 예를 보여주는 부분 단면도이다. 도면을 참조하여, 형광 램프(10)는 방전관(12)의 양 내 측에 내부 전극(30)만을 구비할 수 있다. 내부 전극(30)은 일단(32)이 방전관(12)의 외측으로 돌출되고, 타단은 방전관 내부에서 코일 형상으로 권선된다. 내부 전극(30)은 방전관의 양단에 마주 대향하여 설치되어 전원 공급원(20)과 접지(22)에 접속된다. 여기서, 코일 형상의 내부 전극(30)은 방전관(12)의 양단에서 중심부로 향하면서 권선의 폭(W1, W2,..,, W4)이 증가(W1<W2<..,<W4)하는 형상을 갖도록 할 수 있다.

내부 전극(30)을 갖는 경우에도 형광 램프(10)는 코일 형상을 갖는 내부 전극(30) 사이에 발생되는 제1 전기장(E1)과 내부 전극(30)에 의해 발생되는 자기장(B)으로부터 유도되는 제2 전기장(E2)에 의한 유도 기전력이 방전관(12) 내부의 방전 공간(11)으로 전달되어 플라즈마 방전과 이온의 가속이 이루어진다.

내부 전극(30)만을 갖는 방전관(12)의 양단에는, 도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 마그네틱 코어(32, 34)를 부가 설치할 수 있다. 각각의 마크네틱 코어(32, 34)에는 내부 전극과 연결되는 권선(33, 35)이 설치되고 각 권선은 전원 공급원(20)과 접지(22)에 각각 연결된다.

이상과 같은 본 발명의 코일 안테나 전극을 갖는 형광 램프는 코일 안테나 전극에 의해 전극간 발생되는 제1 전기장과 코일 안테나 전극에 의한 자기장으로부터 유도되는 제2 전기장에 의해 플라즈마 발생과 이온 가속이 이루어짐으로 플라즈마 발생 밀도가 높아짐으로 보다 많은 가시광선이 발생되어 높은 휘도를 얻을 수 있다.

다음은 이상과 같은 코일 안테나 전극을 갖는 형광 램프를 이용한 면광원 장 치에 대하여 첨부된 도면 도 25 내지 도 27을 참조하여 설명한다.

도 25는 본 발명의 코일 안테나 전극을 갖는 형광 램프를 이용한 면광원 장치의 사시도이고, 도 26은 도 25의 면광원 장치의 A-A 단면도이다.

도면을 참조하여, 본 발명의 면광원 장치(50)는 코일 안테나 전극을 갖는 다수개의 형광 램프(10)를 이용한 직하 방식의 광원이다. 면광원 장치(50)에 사용되는 형광 램프(10)는 상술한 실시예서 설명된 형광 램프(10) 중에서 어나 하나를 사용하여 구성할 수 있다.

면광원 장치(50)는 다수개의 형광 램프(10)의 방전관(12)이 병렬로 배열되어 설치되는 베이스 기판(52)을 구비한다. 베이스 기판(52)의 상부 양측에는 다수개의 방전관(12)을 고정하는 고정 부재(54)가 설치된다. 베이스 기판(52)의 가장자리를 따라 프레임(52)이 설치되고 그 위에 다수개의 방전관의 전면으로 확산판(57)이 설치된다. 확산판(57)은 다수개의 방전관(12)으로부터 발산되는 가시광을 고르게 확산시킨다. 그리고 베이스 기판(52)과 다수개의 형광 램프(10)의 방전관(12) 사이에는 반사판(58)이 설치된다.

방전관(12)의 양단에 권선되는 제1 및 제2 코일 안테나 전극(14, 16)은 안테나 캡(60)에 설치되어 방전관(12)의 양단에 장착될 수 있다. 도 27에 도시된 바와 같이, 다수개의 방전관(12)에 장착되는 안테나 캡(60)은 소정 간격을 갖고 일체로 형성될 수 있다.

다수개의 형광 램프(10)들은, 도 28에 도시된 바와 같이, 전원 공급원(20)과 접지(22) 사이에 병렬로 연결된다. 즉, 다수개의 형광 램프(10)에 각각 설치되는 복수개의 제1 코일 안테나 전극(14)은 전원 공급원(20)의 출력단에 병렬로 연결되고, 복수개의 제2 안테나 코일(16)은 접지(22)에 병렬로 연결된다. 이때, 각 형광 램프(10)로 입력되는 전류 값의 균형을 위해 전류 균형 회로(27)를 부가할 수 있다.

다수개의 형광 램프(10)로 입력되는 전류 값은 임피던스의 차이에 의해 전류 값이 서로 다르게 될 수 있으며 이러한 경우 부분적으로 휘도가 다르게 될 수 있다. 이러한 경우를 방지하기 위해 전원 공급원(20)과 형광 램프(10) 사이에 전류 균형 회로(current balance circuit)를 설치할 수 있다. 첨부도면 도 29 및 도 30에 전류 균형 회로의 예를 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 29를 참조하여, 전류 균형 회로(27)는 전원 공급원(20)과 다수개의 형괄 램프(10) 사이에 연결되어 다수개의 형광 램프(10)를 통하는 각 전류 값들이 균형을 이루도록 한다. 전류 균형 회로(27)는 다수개의 변압기를 구비하고, 다수개의 변압기의 일차권선들은 전원 공급원(20)의 출력단과 접지 사이에 직렬로 연결되고, 다수개의 변압기의 이차권선은 형광 램프(10)의 전원 입력단(T1, T2, T3,..., Tn)에 각기 접속된다.

도 30을 참조하여, 다른 구조의 전류 균형 회로(27)는 마그네틱 코어와, 마크네틱 코어에 공통 권수로 감겨진 다수개의 권선들을 포함하고, 다수개의 권선들의 일단은 전원 공급원(20)의 출력단에 공통으로 접속되고 타단은 형광 램프(10)의 전원 입력단(T1, T2, T3,..., Tn)에 각기 접속된다.

다수개의 형광 램프(10)의 전기적 연결 방법의 다른 예로 도 31에 도시된 바 와 같이, 다수개의 제1 코일 안테나 전극(14)들을 전원 공급원(20)에 직렬로 연결하고, 다수개의 제2 코일 안테나 전극(16)들을 접지(22)에 직렬로 연결 할 수도 있다.

이상과 같이 코일 안테나 전극을 갖는 형광 램프를 다수개 병렬로 배열하여 직하방식의 면광원 장치를 구성할 수 있다. 이와 같이 면광을 구성할 때 본 발명의 형광 램프는 고휘도의 가시광선을 얻을 수 있음으로 종래와 비교하여 적은 개수를 사용하여도 동일하거나 보다 높은 휘도를 얻을 수 있다.

이와 같이, 면광원을 구성하기 위한 형광 램프(10)의 방전관(12) 구조는 직선의 관상 구조를 갖도록 할 수 있고, 또는 곡선형 구조를 갖도록 할 수 도 있다. 방전관(12)의 구조는 면광원 장치가 탑재될 장치의 특징에 따라 필요한 구조를 갖도록 할 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코일 안테나를 갖는 형광 램프 및 이를 이용한 면광원 장치의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 코일 안테나 전극을 갖는 형광 램프는 전극간 발생되는 제1 전기장과 각 전극의 자기장에 의해 유도되는 제2 전기장에 의해 고밀도의 플라즈마 방전이 이루어짐으로 고휘도의 가시광을 얻게 된다. 그럼으로 대면적의 면광원 장치에 탑재시에 적은 개수의 형광 램프를 사용하더라도 고휘도의 가시광을 얻을 수 있다. 또한 형광 램프의 제조 방법이 용이하여 제조 원가를 낮게 할 수 있다.

Claims

내측면으로 형광체층이 도포되고 방전 가스가 충진된 관상의 방전관;

교류 전원을 공급하는 전원 공급원;

방전관의 일단 외측에 권선되며 전원 공급원의 출력단에 일단이 접속되고 타단이 개방된 제1 코일 안테나 전극;

방전관의 타단 외측에 권선되며 접지에 일단이 접속되고 타단이 개방된 제2 코일 안테나 전극; 및

상기 제1 및 제2 코일 안테나 전극은 이단 이상 중첩 권선되며, 상기 중첩 권선된 제1 및 제2 안테나 전극은 각 단 사이에 설치된 절연재를 포함하고,

제1 및 제2 코일 안테나 전극 사이에 발생되는 제1 전기장과 제1 및 제2 안테나 전극에 의해 발생되는 자기장으로부터 유도되는 제2 전기장에 의한 유도 기전력이 방전관 내부의 방전 공간으로 전달되어 플라즈마 방전과 이온의 가속이 이루어지는 형광 램프.
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제1항에 있어서, 방전관의 일단 외측면에 설치되는 제1 평판 전극과 방전관의 타단 외측면에 설치되는 제2 평판 전극을 포함하고,

제1 코일 안테나 전극의 일단이 제1 평판 전극과 연결되고 타단이 전원 공급원의 출력단에 접속되며, 제2 코일 안테나 전극의 일단이 제2 평판 전극과 연결되고 타단이 접지에 접속되는 형광 램프.
제1항에 있어서, 방전관의 일단 내측으로 설치된 제1 내부 전극과 타단 내측으로 설치된 제2 내부 전극을 포함하고,

제1 코일 안테나 전극의 일단이 제1 내부 전극과 연결되고 타단이 전원 공급원의 출력단에 접속되며, 제2 코일 안테나 전극의 일단이 제2 내부 전극과 연결되고 타단이 접지에 접속되는 형광 램프.
제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은 소정 길이를 갖는 폴(pole) 형상을 갖는 형광 램프.
제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은 평판 형상을 갖는 형광 램프.
제11항에 있어서, 상기 평판형의 제1 및 제2 내부 전극은 마주 대향하는 면으로 도전체의 돌기가 형성되어 있는 형광 램프.
제11항에 있어서, 상기 평판형의 제1 및 제2 내부 전극은 마주 대향하는 면으로 탄소나노튜브가 형성되어 있는 형광 램프.
제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은 코일 형상을 갖는 형광 램프.
제14항에 있어서, 상기 코일 형상을 갖는 제1 및 제2 내부 전극은 방전관의 양단에서 중심부로 향하면서 권선의 폭이 증가하는 형상을 갖는 형광 램프.
제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은 링 형상을 갖는 형광 램프.
제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은 원뿔 형상을 갖는 형광 램프.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일 안테나 전극은 방전관의 양단 외측면으로 설치되는 평판 코일 형상을 갖는 형광 램프.
제18항에 있어서, 상기 평판 코일 형상을 갖는 제1 및 제2 코일 안테나 전극은 중심부로부터 외측으로 폭이 증가하는 형상을 갖고, 중심부 일단이 전원 공급원 출력단 또는 접지에 접속되고, 외측 타단이 개방된 형광 램프.
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제1항에 있어서, 상기 방전관은 양단이 마주 보도록 환형상을 갖는 형광 램프.
제22항에 있어서, 방전관의 마주보는 양단에 장착되고 제1 및 제2 코일 안테나 전극이 설치된 안테나 캡을 포함하는 형광 램프.
내측면으로 형광체층이 도포되고 방전 가스가 충진된 관상의 방전관;

교류 전원을 공급하는 전원 공급원;

방전관의 일단 내측에 설치되는 제1 코일 안테나 전극, 제1 코일 안테나 전극은 일단이 방전관의 외측으로 돌출되어 전원 공급원 출력단에 접속되고 타단은 방전관 내부에서 코일 형상으로 권선되며;

방전관의 타단 내측에 설치되는 제2 코일 안테나 전극, 제2 코일 안테나 전극은 일단이 방전관의 외측으로 돌출되어 접지에 접속되고 타단은 방전관 내부에서 코일 형상으로 권선 되고;

방전관의 일단에 삽입 설치되는 제1 마그네틱 코어와 이에 감겨진 제1 권선; 및 방전관의 타단에 삽입 설치되는 제2 마그네틱 코어와 이에 감겨진 제2 권선을 포함하고,

제1 권선은 제1 코일 안테나 전극과 전원 공급원의 출력단 사이에 접속되고, 제2 권선은 제2 코일 안테나 접지 사이에 접속되며,

제1 및 제2 코일 안테나 전극 사이에 발생되는 제1 전기장과

제1 및 제2 안테나 전극, 제1 마그네틱 코어와 제1 권선, 제2 마그네틱 코어와 제2 권선에 의해 발생되는 자기장으로부터 유도되는 제2 전기장에 의한 유도 기전력이 방전관 내부의 방전 공간으로 전달되어 플라즈마 방전과 이온의 가속이 이루어지는 형광 램프.
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교류 전원을 공급하는 전원 공급원;

내측면으로 형광체층이 도포되고 방전 가스가 충진된 다수개의 관상의 방전관;

각각의 방전관은 일단 외측에 권선되며 전원 공급원의 출력단에 일단이 접속되고 타단이 개방된 제1 코일 안테나 전극, 방전관의 타단 외측에 권선되며 접지에 일단이 접속되고 타단이 개방된 제2 코일 안테나 전극을 포함하고,

제1 및 제2 코일 안테나 전극 사이에 발생되는 제1 전기장과 제1 및 제2 안테나 전극에 의해 발생되는 자기장으로부터 유도되는 제2 전기장에 의한 유도 기전력이 방전관 내부의 방전 공간으로 전달되어 플라즈마 방전과 이온의 가속이 이루어지며;

다수개의 방전관이 병렬로 배열되어 설치되는 베이스 기판;

베이스 기판에 다수개의 방전관을 고정하는 고정 부재;

베이스 기판의 가장자리를 따라 설치되는 프레임;

다수개의 방전관의 전면으로 설치되어 방전관으로부터 발산되는 가시광을 확산시는 확산판; 및

전원 공급원과 다수개의 제1 코일 안테나 전극 사이에 연결되어 다수개의 제1 안테나 코일로 통하는 전류 값들이 균형을 이루도록 하는 전류 균형 회로를 포함하는 면광원 장치.
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제27항에 있어서, 상기 전류 균형 회로는 다수개의 변압기를 구비하고, 다수개의 변압기의 일차권선들은 전원 공급원의 출력단과 접지 사이에 직렬로 연결되고, 다수개의 변압기의 이차권선은 다수개의 제1 코일 안테나 전극에 각기 접속되는 면광원 장치.
제27항에 있어서, 상기 전류 균형 회로는 마그네틱 코어와, 마크네틱 코어에 공통 권수로 감겨진 다수개의 권선들을 포함하고, 다수개의 권선들의 일단은 전원 공급원의 출력단에 공통으로 접속되고 타단은 다수개의 제1 코일 안테나 전극에 각기 접속되는 면광원 장치.
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제27항에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일 안테나 전극은 이단 이상 중첩 권선되고, 중첩 권선된 제1 및 제2 안테나 전극은 각 단 사이에 절연재를 포함하는 면광원 장치.
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제27항에 있어서, 다수개의 방전관 각각은 일단 외측면에 설치는 제1 평판 전극과 방전관의 타단 외측면에 설치되는 제2 평판 전극을 포함하고,

제1 코일 안테나 전극의 일단이 제1 평판 전극과 연결되고 타단이 전원 공급원의 출력단에 접속되며, 제2 코일 안테나 전극의 일단이 제2 평판 전극과 연결되고 타단이 접지에 접속되는 면광원 장치.
제27항에 있어서, 다수개의 방전관 각각은 일단 내측으로 설치된 제1 내부 전극과 타단 내측으로 설치된 제2 내부 전극을 포함하고,

제1 코일 안테나 전극의 일단이 제1 내부 전극과 연결되고 타단이 전원 공급원의 출력단에 접속되며, 제2 코일 안테나 전극의 일단이 제2 내부 전극과 연결되고 타단이 접지에 접속되는 면광원 장치.
제27항에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일 안테나 전극은 방전관의 양단 외측면으로 설치되는 평판 코일 형상을 갖는 면광원 장치.
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