KR100651767B1 - 병목형 외부전극 방전램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백라이트나 조명용 램프 등으로 사용되는 외부전극 방전램프에 관한 것이다. 외부전극 방전램프에서 고효율을 얻기 위해서는 전극의 전기용량이 충분해야 하며, 이를 위해 외부전극의 도포 면적이 충분히 넓어야 한다. 한편 방전램프는 방전관의 압력이 높을수록 수명이 길어지므로, 압력이 높고, 동시에 전극의 도포면적이 충분히 넓은 구조를 제공해야 한다.

본 발명에서는 외부전극 부분을 병목형으로 하여 전극부분의 관경을 작게 함으로써, 압력을 높이면서도 방전 전압은 낮춘 전극 구조를 제시하고 있으며, 외부전극의 면적을 최대한 넓게 함으로써 전기적인 용량을 크게 하여 고효율 장수명을 실현하였다.

외부전극 형광램프, 백라이트, 병목형, 네온 싸인

Description

병목형 외부전극 방전램프 {BOTTLE NECK EXTERNAL ELECTRODE DISCHARGE LAMP}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 병목형 외부전극 방전램프의 단면도.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 별도의 직경을 갖는 병목형 외부전극 방전램프의 단면도

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 관 내부에 판막 구조를 갖는 병목형 외부전극 방전램프의 단면도

도 4는 본 발명에 따른 발광 싸인 장치에 사용하기 위해 방전관을 구부린 병목형 외부전극 방전램프의 단면도

도 5는 종래의 외부전극 방전램프의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 유리관 11 : 외부전극

12 : 병목부 13 : 전극 캡

14 : 판막

본 발명은 백라이트나 조명용 램프 또는 싸인용 광원 등으로 사용되는 외부전극 방전램프 및 형광램프에 관한 것이다.

종래의 LCD용 백라이트에 적용되는 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)는 대개 직경이 수 mm인 유리관 양 끝에 실린더형의 니켈 전극을 삽입하고, 전극 리드선과 유리관 양끝을 봉합시켜 고휘도의 빛을 발생시키는 방식으로서, 전극이 방전관 내부에 설치되므로 금속전극과 유리관의 접합으로 인한 수명과 양산성 등의 문제점이 있다.

외부전극 형광램프(External Electrode Fluerescent Lamp; EEFL)는 밀폐된 유리관에 가스를 봉입한 뒤, 유리관 양단 외부에 전극을 형성함으로써 전극이 가스 방전 공간에 노출되지 않은 상태에서 가스 방전 동작을 실시하고 플라즈마를 유도하여 빛을 내는 방식을 사용한다. EEFL에 있어서 유리관 내부에서 일어나는 가스 방전 현상은 일반 램프와 같으나 유리관 자체가 유전체로 작용하기 때문에 방전을 유도하기 위해 인가하는 외부전압에 앞선 방전으로 인하여 발생된 공간전하들의 축적에 의한 벽전하가 더해져서 전압이득이 발생하게 된다.

이러한 EEFL의 특징은 다음과 같다. 첫째, EEFL은 다른 광원들에 비해 수명이 길다. 이는 CCFL 등에서와 같이 스퍼터링 현상이 일어나지 않아 흑화 현상이 발생하지 않으며, 전극 형성을 위해 유리와 금속간의 접촉이 필요 없으므로 미세한 접촉결합에 따른 수명저하를 방지할 수 있기 때문이다. 그리하여 EEFL은 일반 형광등의 10배 이상, 기타 방전램프의 3배 이상으로 수명이 지속됨으로써 유지 보수 비용을 현저히 절감시킬 수 있다. 둘째, EEFL은 고효율의 특성을 갖는데, 이는 고유 의 벽전하를 적절히 이용하는 회수회로를 채택함으로써 고효율 구동이 가능하기 때문이다. 셋째, EEFL은 단일의 구동장치로 다수의 구동이 가능하다. CCFL은 방전시 전압강하가 매우 커서 여러 개의 관을 한 개의 구동장치로 동시에 구동시키기가 대단히 어려우나, EEFL은 근본적으로 전압강하가 매우 적으므로 다수의 관을 한 개의 구동장치로 동시 동작시키는 것이 가능하다.

도 5는 종래의 외부전극 방전램프의 전극부분을 도시한 단면도이다. 종래의 외부전극 방전램프는 방전가스가 봉입된 유리관(10)의 양 단부 외벽에 외부전극(11)을 형성함으로써 구성된다. 외부전극(11)에는 전극의 손상을 방지하기 위한 전극 캡(13)을 씌워져 있다.

종래의 EEFL을 비롯한 외부전극 방전램프는 주로 장수명의 관점에서 개발되어 왔다. 외부전극 방전램프의 수명은 방전관 내부의 기체 압력에 크게 의존하는 경향이 있는데, 즉 압력이 클수록 램프의 수명은 증가하게 되는 것이다. 그러나 램프의 압력을 높게 하면 방전전압이 높아지고 효율이 낮아진다는 문제점이 있다. 따라서 수명의 증대와 함께 고효율을 감안하여 방전 기체의 압력을 결정해야 한다.

따라서 본 발명의 목적은 외부전극 방전램프의 방전 압력을 높여서 내구성을 향상시키면서도 동시에 고효율을 실현하고자 하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 내부에 방전가스가 주입된 유리관; 및 상기 유리관의 양 단부 외벽에 형성된 외부전극;을 포함하여 구성되는 데, 상기 유리관은 외부전극 부분에서 병목형상의 함몰부를 갖는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 유리관은 함몰부를 기준으로 단부 쪽의 관경이 중앙부 쪽의 관경보다 크게 구성할 수 있으며, 상기 외부전극의 손상을 방지하기 위한 전극 캡을 더 포함하도록 할 수 있다. 상기 외부전극은 액상의 금속재를 도포한 후 소정의 열처리를 통하여 형성할 수도 있고, 테이핑 방식 또는 도금방식으로 형성할 수도 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 장치는, 소정의 관경을 갖는 유리관의 양 단부에 상기 유리관보다 큰 관경을 갖는 유리관을 접합하여 밀봉한 후 방전가스를 주입한 접합 유리관; 및 상기 접합 유리관의 양 단부 외벽에 형성된 외부전극;을 포함하여 구성되는데, 상기 접합 유리관은 접합부 내측에 판막이 형성된 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 판막은 단부쪽 유리관 또는 중앙부쪽 유리관의 어느 한쪽 유리관 말단이 접합부에서 내측으로 도입되어 형성된다. 상기 외부전극의 손상을 방지하기 위한 전극 캡을 더 포함하도록 할 수 있다. 상기 외부전극은 액상의 금속재를 도포한 후 소정의 열처리를 통하여 형성할 수도 있고, 테이핑 방식 또는 도금방식으로 형성할 수도 있다.

상기의 방전램프들은 방전관을 구부려서 소정의 글자나 형상을 표현하도록 함으로써 발광 싸인 장치로 이용할 수 있다.

외부전극 방전램프에서 압력은 소위 "파센법칙(Paschen's Law)"으로 결정되는데, 방전관의 길이가 방전관의 관경보다 매우 크다는 가정 하에서, 방전기체의 압력 P와 방전 관경 D와의 관계가 대개 PD ≒ 10 ~ 20 (Torr cm)을 만족하도록 제작된다. 따라서 방전관의 압력을 높이기 위해서는 방전관의 관경을 작게 해야 하는 데, 이때의 관경은 실제로 외부 전극 부분의 관경이 중요하다. 본 발명에서는 외부전극 부분을 병목형으로 하여 전극부분의 관경을 작게 함으로써, 압력을 높이면서도 방전 전압은 낮춘 전극 구조를 제시하고 있으며, 동시에 외부전극의 면적을 최대한 넓게 함으로써 전기적인 용량을 크게 하여 고효율 장수명을 실현하였다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 외부전극 방전램프를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 외부전극 방전램프의 끝부분의 단면도이다. 도 1에서 보여지는 바와 같이 튜브형 유리관(10)의 외부전극(11) 부분에 병목부(12)를 설치한다. 유리관(10)은 내벽에는 형광층을 형성하여 형광램프로 사용할 수도 있고, 형광층을 형성하지 않은 방전램프로 사용할 수도 있는바, 형광층의 형성은 이하의 실시예에서도 마찬가지로 적용된다. 외부전극(11)에는 전극의 손상을 방지하기 위해 전극 캡(13)이 씌워져 있다. 병목부(12)는 유리관 자체에 열을 가하여 함몰시키거나, 또 다른 유리관을 접합하는 방식으로 형성한다. 외부전극(11)은 도전재를 코팅하여 형성하는데, 일반적으로 은, 알루미늄, 탄소 등으로 만든 액상 접착제를 바른 후, 소정의 열처리를 통해 유리관 표면에 잘 붙도록 한다. 상기 액상 접착제를 도포하고 열처리를 통해 전극을 형성하는 방식은 한국특허출원 10-2002-0007392에 잘 나타나 있다. 상기 외부전극(11)은 또한 유리관(10)의 양단부에 구리나 알루미늄 등의 접착식 금속 테이프를 붙이는 금속 테이핑(taping)방식 또는 유리관(10)의 양단부에 금속을 도금하는 금속 도금 방식을 통하여 형성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른, 외부전극 방전램프의 끝 부분에 관경이 큰 유리관을 접합하여 제작한 병목형 램프의 전극부분의 단면도이다. 관경이 큰 전극부에 의하여 외부전극(11)의 도포 면적을 넓게 함으로써 방전전압을 낮춘다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 관 내부에 판막 구조를 갖는 병목형 외부전극 방전램프의 단면도이다. 도 3a 및 도 3b에서는 관경이 큰 유리관을 접합하고 접합부의 유리관 내부에 판막(14)을 설치함으로써, 상기 판막(14)에 의하여 관경이 좁아진 형태를 제시하고 있다. 도 3a는 판막(14)을 유리관의 양 끝에 형성하고, 또 다른 관경의 유리관을 접합한 경우이며, 도 3b는 관경이 큰 양 끝 유리관에 판막(14)을 설치한 후 관경이 작은 유리관에 접합한 경우이다.

상기 외부전극의 병목부나 판막은 대개 외부전극의 안쪽 끝에서 전체 전극 길이의 1/3의 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 그 이유는 본 발명자의 실험 결과 전극부의 1/3의 위치가 가장 전기장이 크게 만들어지는 위치이기 때문인데, 이는 핀홀이 발생하는 위치와 동일하다.

도 4는 소위 "네온 싸인관"에 적용한 병목형 외부전극 방전램프의 일 예이다. 네온 싸인관은 직관이나 램프 자체를 구부려서 글자나 형상을 제작하는데, 도 4와 같이 끝 부분을 구부려서 외부전극을 병목형으로 설치한다.

이러한 본 발명에 따른 병목형 외부전극 방전램프는, 백라이트가 요구하는 6만 시간 이상의 장수명과 아울러 고효율을 제공한다. 또한 본 발명은 소위 "네온 싸인" 용으로 사용하여 전력과 자원 절감 효과를 얻을 수 있다.

Claims (14)

1. 내부에 방전가스가 주입된 유리관; 및

   상기 유리관의 양 단부 외벽에 형성된 외부전극;을 포함하되,

   상기 유리관은 외부전극의 개방단부에서부터 상기 외부전극 전체길이의 1/3 지점에 병목 형상의 함몰부를 갖는 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
2. 제1항에 있어서, 상기 유리관의 함몰부를 기준으로 단부 쪽의 관경이 중앙부 쪽의 관경보다 큰 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
3. 제1항에 있어서, 상기 외부전극의 손상을 방지하기 위한 전극 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
4. 제1항에 있어서, 상기 외부전극은 액상의 금속재를 도포한 후 소정의 열처리를 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
5. 제1항에 있어서, 상기 외부전극은 테이핑 방식 또는 도금방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
6. 제1항에 있어서, 발광 싸인 장치로 이용하기 위해 유리관을 구부려서 소정의 글자나 형상을 표현하도록 한 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
7. 제1항에 있어서, 상기 유리관 내벽에는 형광층이 형성된 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
8. 소정의 관경을 갖는 유리관의 양 단부에 상기 유리관보다 큰 관경을 갖는 유리관을 접합하여 밀봉한 후 방전가스를 주입한 접합 유리관; 및

   상기 접합 유리관의 양 단부 외벽에 형성된 외부전극;을 포함하되,

   상기 접합 유리관은 외부전극의 개방단부에서부터 상기 외부전극 전체길이의 1/3 지점에 접합부로부터 내측으로 돌출된 판막이 형성된 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
9. 제8항에 있어서, 상기 판막은 단부쪽 유리관 또는 중앙부쪽 유리관의 어느 한쪽 유리관 말단이 접합부에서 내측으로 도입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
10. 제8항에 있어서, 상기 외부전극의 손상을 방지하기 위한 전극 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
11. 제8항에 있어서, 상기 외부전극은 액상의 금속재를 도포한 후 소정의 열처리를 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
12. 제8항에 있어서, 상기 외부전극은 테이핑 방식 또는 도금방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
13. 제8항에 있어서, 발광 싸인 장치로 이용하기 위해 유리관을 구부려서 소정의 글자나 형상을 표현하도록 한 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.
14. 제8항에 있어서, 상기 유리관 내벽에는 형광층이 형성된 것을 특징으로 하는 병목형 외부전극 방전램프.

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