KR100674880B1 - 형광램프 제조장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

외부전극을 가지는 형광램프(EEFL:External Electrode Fluorescent Lamp)의 제조 등에 사용될 수 있으며, 특히 램프 제조를 위한 일련의 작업 공정들이 간단할 뿐만 아니라, 양질의 램프를 대량 생산할 수 있는 형광램프 제조장치를 개시한다.

이러한 형광램프 제조장치는, 일정한 크기의 처리공간을 가지는 챔버와, 이 챔버의 처리공간측에 대응하여 다수개의 램프 제조용 유리관을 분리 가능하게 장착할 수 있는 카세트와, 상기 챔버의 처리공간 내부를 배기하고 가스 및 수은을 주입할 수 있도록 배기구, 가스공급구 및 수은주입구와 연결 상태를 제어하는 조절수단을 포함한다.

외부전극 형광램프, 램프 제조를 위한 처리공간을 가지는 챔버, 다수개의 램프 제조용 유리관의 장착을 위한 카세트, 램프의 대량생산, 공정 및 작업능률 향상, 조절수단, 가열수단

Description

형광램프 제조장치 및 방법{appratus and method for manufacturing Fluorescent Lamp}

도 1은 본 발명에 따른 형광램프 제조장치의 일부 분해사시도이다.

도 2는 도 1의 결합단면도이다.

도 3은 도 2의 챔버 내부 구조를 설명하기 위한 확대단면도이다.

도 4는 도 1의 카세트 구조를 설명하기 위한 전체사시도이다.

도 5는 도 4의 홀더 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

도 6은 도 4의 홀더들의 간격 및 자세 유지를 위한 구조를 설명하기 위한 부분 확대사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 형광램프 제조방법을 설명하기 위한 전체공정도이다.

도 8은 도 7의 유리관 설치공정을 설명하기 위한 제조장치의 단면도이다.

도 9, 도 10은 도 7의 배기공정을 설명하기 위한 단면도 및 확대단면도이다.

도 11은 도 7의 가스주입공정을 설명하기 위한 확대단면도이다.

도 12는 도 7의 수은주입공정을 설명하기 위한 확대단면도이다.

도 13은 도 7의 밀봉공정을 설명하기 위한 확대단면도이다.

본 발명은 형광램프를 용이하게 제조할 수 있으며, 특히 외부전극을 가지는 형광램프를 간단한 공정으로 대량 생산할 수 있는 형광램프 제조장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 냉음극 형광램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)는 내벽에 형광물질이 코팅된 유리관 내부에 램프의 발광 구동을 위한 일정량의 가스와 수은이 봉입되고, 관의 양단 내측에 2개의 전극이 형성된 구조로 이루어진다.

상기 램프의 발광 작용은, 상기 2개의 전극에 고전압을 인가하면 관 내부에 존재하는 전자가 전극(양극)측으로 이동하면서 충돌하여 2차 전자가 방출되어 방전이 이루어지고, 이와 같은 방전에 의해 유동하는 전자는 관 내부의 수은 원자와 충돌해서 대략 253.7nm의 자외선을 방출함과 아울러 이 자외선이 형광 물질을 여기시켜서 가시광선을 발광하는 구조이다.

상기한 냉음극 형광램프의 제조를 위한 일련의 공정들을 간략하게 설명하면, 유리관 내부에 형광체를 코팅하는 공정(coating)과 코팅된 형광체를 소결시키는 공정(baking) 그리고, 유리관 내부를 배기 및 밀봉시키는 공정(exhaust/sealing)들로 이루어진다.

상기에서 배기 및 밀봉공정은 상기 유리관 내부를 진공(眞空) 배기 시킨 후, 아르곤가스와 수은을 각각 일정량 주입한 다음 상기 유리관의 개방된 단부측을 열로서 밀봉 처리하는 것이다.

이때, 상기 유리관 내부로 주입되는 수은은 램프의 구동 및 발광품질 등에 직접적인 영향을 주게되므로 양질의 수은 주입품질에 의해 램프의 성능이 향상될 수 있도록 수은캡슐법이나 아말감법, 수은합금법 등과 같은 수은주입방법들이 제시되고 있지만 예를들어, 상기 수은캡슐법은 액상의 수은을 캡슐화하는 작업이 어렵고, 상기 아말감법은 Bi-In-Hg, Zn-Hg 등과 같은 고체 아말감입자의 용융점(鎔融點)이 대략 100도 내지 200도로 비교적 낮기 때문에 실링이나 배기 공정 등에서 쉽게 기화되는 문제가 있다.

그리고, 상기 수은합금법은 유리관 내부에 수은과 게터재가 코팅된 금속링을 설치하여야 하므로 비교적 직경이 큰 유리관에는 적용이 가능하지만 관의 직경이 작은 콤팩트형 형광램프나 LCD 백라이트용 냉음극관 등에는 적용하기 어렵다. 이러한 수은주입방법들이 가지는 문제점들은 유리관 내부에 수은을 투입하기 위한 과정에서 대부분 발생된다.

따라서 상기한 방법들의 단점을 개선한 대표적인 수은주입방법으로는 2002년 특허 출원되어 2004년 4월 29일 자로 공개된 대한민국 공개특허 10-2004-0035060호가 있다.

상기한 수은분배기를 이용한 형광램프 제조방법을 간략하게 설명하면, 직경 1.0㎜ 내지 4.0㎜, 길이 1.0㎜ 내지 5.㎜의 저부가 막힌 컵 형상의 니켈 또는 스테인레스 용기에 수은-게터재가 들어있는 형광램프용 수은분배기를 이용하여 배기관에 상기 수은분배기가 방전관 안으로 들어가지 않도록 하는 수축부를 형성하고 배기 후 수은분배기를 고주파로 가열하여 수은을 주입할 수 있도록 이루어진다.

특히, 상기한 방법은 상기 수은분배기를 유리관 내부에 설치하지 않고 배기 관의 구간상에 형성되는 수축부측에 걸려지도록 설치한 후 이와 같은 상태로 가열하여 수은을 주입하고, 수은을 분리 주입시킨 후에는 상기 배기관에서 수은분배기가 위치한 수축부를 절단 처리함으로서 상기 수은캡슐법이나 아말감법, 수은합금법들이 가지는 작업 및 공정상의 문제점들을 해결할 수 있는 것이다.

그러나, 상기한 종래기술에 의한 형광램프 제조방법은, 상기 수은분배기를 유리관의 배기관측에 매번 설치 및 제거하는 단계를 거치면서 수은 주입작업이 이루어지므로 이와 같은 공정을 일반 형광램프 제조를 위한 배기 및 가스주입 밀봉 작업과 같은 일련의 공정들과 연계되도록 시스템을 구축하려면 구조가 복잡해 질 뿐만 아니라, 제작이나 유지보수 등에 과다한 비용 및 시간 등이 소요되는 문제가 있다. 특히, 상기와 같은 방식의 수은 주입공정으로는 만족할 만한 작업 능률과 생산성 등을 얻기가 어려우므로 램프를 대량으로 생산하기에는 한계가 있다.

게다가, 상기 종래의 형광램프 제조방법은, 수은 주입공정의 특성상 유리관 내부에 전극이 형성되는 냉음극 형광램프의 제조에만 한정되는 구조이므로 예를들면, 전극이 유리관 양단부 외측에 형성되고 상기 냉음극 형광램프에 비하여 발광 품질의 향상은 물론이거니와 무게가 가볍고 크기를 대폭 줄일 수 있으며 램프 수명 및 소비 전력 그리고, 조립 호환성 등이 우수한 것으로 알려진 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp)와 같이 고부가가치를 가지는 형광램프의 제조에는 적용하기 어려우므로 만족할 만한 작업 호환성 및 설비의 효율성 등을 기대하기 어렵다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 외부전극을 가지는 형광램프의 제조 공정 및 구조가 간단할 뿐만 아니라, 양질의 램프를 대량으로 생산할 수 있는 형광램프 제조장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 일정한 크기의 처리공간을 가지는 챔버와, 이 챔버의 처리공간측에 대응하여 다수개의 램프 제조용 유리관을 분리 가능하게 장착할 수 있는 카세트와, 상기 챔버의 처리공간 내부를 배기하고 가스 및 수은을 주입할 수 있도록 배기구, 가스공급구 및 수은주입구와 연결 상태를 제어하는 조절수단을 포함하는 형광램프 제조장치를 제공한다.

상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위하여, 램프 제조를 위하여 일정한 크기의 처리공간을 가지는 챔버측에 다수개의 램프 제조용 유리관을 도킹(Docking)하여 밀폐된 챔버 분위기를 형성하는 공정과, 상기 처리공간을 통하여 상기 유리관들 내부의 불순물을 제거하고 진공 상태가 되도록 배기하는 공정과, 상기 처리공간을 통하여 상기 유리관들 내부에 가스를 주입하는 공정과, 상기 처리공간을 통하여 상기 유리관들 내부에 수은을 주입하는 공정과, 관 내부에 가스와 수은이 주입된 상태로 상기 유리관들을 밀봉하는 공정을 포함하는 형광램프 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1, 도 2, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 형광램프 제조장치는, 램프 제조를 위한 배기 및 가스주입, 수은주입이 가능한 처리공간(C)을 가지는 챔버(2)와, 이 챔버(2)의 처리공간(C)측에 대응하여 다수개의 램프 제조용 유리관(G)을 동시에 분리 가능하게 장착할 수 있는 카세트(4)와, 상기 챔버(2)의 처리공간(C) 내부를 배기하고 가스 및 수은을 주입이 가능한 상태로 전환할 수 있도록 설치되는 조절수단(6)을 포함한다.

상기 챔버(2)는 내구성 및 내부식성 그리고 내화학성, 내열성 등이 우수한 금속이 사용될 수 있으며, 도 1에서와 같이 단차지게 형성되는 박스 형태로 이루어지고, 내부에는 도 3에서와 같이 처리공간(C)이 형성된다.

상기 챔버(2)의 상측면에는 별도의 커버플레이트(10)가 분리 가능하게 부착되며, 이 커버플레이트(10)에 의해 상기 처리공간(C)을 개방 또는 차단할 수 있도록 이루어진다.

상기 커버플레이트(10)와 상기 챔버(2) 사이에는 도 3에서와 같이 이미 잘 알려진 시일용 고무링(12)이 설치되거나 이외에도 이미 잘 알려진 방법으로 시일 처리될 수 있다.

상기 챔버(2)는 후술하는 카세트(4)에 의해 다수개의 램프 제조용 유리관(G, 이하 "유리관"이라 함)들이 분리 가능하게 장착되고 이와 같은 상태로 용이하게 램프 제조를 행할 수 있도록 도 1에서와 같은 작업대(W)에 도면에서와 같은 자세로 설치된다.

그리고, 상기 챔버(2)측에는 도면에는 나타내지 않았지만 상기 처리공간(C) 을 진공 분위기에서 대기압 분위기로 용이하게 전환할 수 있도록 내부 압력의 조절이 가능한 이미 잘 알려진 압력조절용 밸브가 설치된다.

상기 처리공간(C)은 적어도 2열 이상의 배열로 상기 챔버(2)측에 고정 장착되는 다수개의 유리관(G)들에 대응하는 공간 구조로 이루어지고, 상기 챔버(2)는 상기 처리공간(C) 내부에서 램프 제조를 위한 배기와 가스주입 및 수은주입 등과 같은 작업이 가능하도록 이루어진다.

먼저, 상기 처리공간(C)측에 배기 및 가스주입이 가능하도록 도 1, 도 3에서와 같이 배기를 위한 배기관(L1)과 가스주입을 위한 가스관(L2)이 상기 처리공간(C)과 연통되도록 도면에서와 같이 각각 설치된다.

상기 배기관(L1)은 형광체가 코팅 및 소결 처리된 상태로 후술하는 카세트(4)에 의해 상기 챔버(2)의 처리공간(C)에 대응하여 위치하는 다수개의 유리관(G) 내부에 존재하는 유해가스나 이물질 입자와 같은 불순물 등을 배기 작용으로 제거하기 위한 것으로서, 도면에는 나타내지 않았지만 상기 배기관(L1)의 배출측에 별도의 진공펌프가 연결되어 상기와 같이 배기 작용이 이루어지도록 셋팅된다.

그리고, 상기 가스관(L2)은 상기 챔버(2)의 처리공간(C)측에 예를들면, 아르곤가스 등과 같이 형광램프의 발광 작용을 위한 가스를 공급하여 상기 유리관(G) 내부에 주입하기 위한 것으로서, 이 가스관(L2)의 유입측 단부에는 도면에는 나타내지 않았지만 일정량의 가스가 저장된 별도의 가스공급통과 연결되어 상기와 같은 가스 공급이 가능하도록 셋팅된다.

상기 배기관(L1)과 가스관(L2)측에는 도면에는 나타내지 않았지만 밸브들이 각각 설치되어 이 밸브에 의해 잘 알려진 방법으로 유로의 개폐가 제어되도록 이루어진다.

그리고, 상기 처리공간(C)측에는 상기 챔버(2)의 상측에서 상기 공간(C)을 개방할 수 있도록 설치되는 커버플레이트(10)를 개방하여 후술하는 조절수단(6)측에 직접 일정량의 수은이 공급되도록 셋팅된다.

상기 유리관(G) 내부에 주입되는 수은은 도 3에서와 같이 일정한 크기를 가지는 고체 형태의 수은입자(M)가 사용되며, 이러한 고체 수은입자(M)는 액상(液狀)에 비하여 증발열을 더욱 높일 수 있으므로 상기 챔버(2) 내부에서 열에 의한 증발 현상에 의해 손실되는 것을 방지할 수 있다.

상기에서는 챔버(2)의 커버플레이트(10)를 이용하여 상기 처리공간(C)측에 수은입자(M)가 공급되는 것을 일예로 설명하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를들면, 도면에는 나타내지 않았지만 별도의 공급관을 설치하여 이 관을 통하여 일정량의 수은입자(M)가 상기 조절수단(6)측에 균일하게 공급되도록 셋팅될 수도 있으며, 이외에도 본 발명의 목적을 만족하는 수은 공급 방법은 다양하게 실시될 수 있다.

또한, 상기 챔버(2)는 상기 처리공간(C)측에 대응하여 위치하는 유리관(G)들의 개구측 단부를 열로서 밀봉 처리가 가능하도록 이루어진다. 이를 위하여 상기 챔버(2)의 하측면에 도 3에서와 같은 세라믹 재질의 가열판(26)이 부착되고 이 가열판(26)에는 상기 다수개의 유리관(G)들에 대응하는 가열홀(28)들이 형성되며, 이 홀(28)들 사이사이에 도면에서와 같이 발열선(30)들이 내장된 구조일 수 있다.

상기 가열판(26)은 상기 챔버(2)측에 후술하는 카세트(4)가 도 2에서와 같이 분리 가능하게 장착될 때에 상기 챔버(2)의 하부측에 개구된 부분이 완전 밀폐될 수 있도록 상기 챔버(2)의 하측면에서 안쪽으로 들어간 상태로 설치된다.

그리고, 상기 챔버(2)는 상기 가열판(26)의 발열시 상기 처리공간(C)측에 고열이 전도되는 것을 차단함과 저온 분위기가 되도록 하여 수은입자(M)의 증발을 방지하기 할 수 있도록 이루어진다. 이를 위하여 도 3에서와 같이 상기 처리공간(C)과 상기 가열판(26) 사이에서 이 가열판(26)의 가열홀(28)들에 대응하도록 도 3에서와 같은 가이드홀(32)들이 형성된 냉각판(34)이 설치되고, 이 냉각판(34)에는 도면에서와 같은 냉각관(36)들이 내장된다.

상기 냉각판(34)은 상기 냉각관(36)을 통하여 이미 잘 알려진 방법으로 냉각 유체가 순환되면서 냉각이 이루어지는 수냉(水冷)식 또는 공랭(空冷)식 냉각 구조 중에서 어느 하나가 사용될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 챔버(2) 즉, 상기 처리공간(C)의 바닥면측에는 상기 가열판(26)의 가이드홀(32)에 대응하는 홀들이 도면에서와 같이 각각 형성된 열차단판(38)이 더 설치될 수 있다. 이 열차단판(38)은 열전도성이 낮은 재질로 이루어져서 상기 냉각판(34)과 함께 상기 가열판(26)측에서 발생하는 열을 더욱 효과적으로 차단할 수 있으므로 상기 가열판(26)의 열 손실을 대폭 줄여서 상기 유리관(G)의 밀봉 등과 같은 작업시에 발열 효율을 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 처리공간(C)측에서 저온 분위기가 유지되도록 하여 유리관(G)측에 주입되기 위한 고체 수은입자(M)들이 열에 의해 증발되면서 손실되는 것을 방지할 수 있다.

상기 카세트(4)는 다수개의 유리관(G)을 동시에 수납 적재하여 상기 처리공간(C)측에 대응하여 램프 제조가 가능하도록 분리 가능하게 장착하기 위한 것으로서, 도 4를 참조하면, 유리관(G)을 각각 1개씩 수납하는 홀더(14)들과, 이 홀더(14)들을 상기 챔버(2)의 처리공간(C)측에 분리 가능하게 고정하기 위한 도킹플레이트(16)를 포함한다.

상기 홀더(14)들은 상기 유리관(G)들이 도 5에서와 같은 상태로 분리 가능하게 끼워지는 홈부(18)를 가지며 이 홈부(18)는 상기 유리관(G)의 상측 단부가 상기 도킹플레이트(16)에서 도 4에서와 같이 돌출된 상태로 고정이 가능하도록 이루어진다.

상기 홀더(14)의 재질은 상기 유리관(G)들이 끼워진 후 물리적인 접촉 등에 의해 표면이 손상되거나 변형되는 것을 방지함은 물론이거니와 내구성 및 내열성 등이 우수한 금속이 사용될 수 있다.

상기 홀더(14)들은 상기 홈부(18)의 하측 단부를 용이하게 개방할 있도록 도 5에서와 같은 캡(20)이 나사 결합 등으로 분리 가능하게 결합된 구조일 수 있다. 이러한 구조는 예를들면, 상기 홈부(18)를 청소하거나 유지보수 등을 행할 때에 더욱 향상된 편의성을 제공할 수 있다.

그리고, 상기 홀더(14)들은 후술하는 도킹플레이트(16)에 고정된 후 자세가 변화되는 것을 방지할 수 있도록 예를들면, 도 4 및 도 6에서와 같은 바인더(40)들에 의해 1개 이상의 지점에서 간격 유지가 가능하도록 셋팅될 수 있다.

상기 도킹플레이트(16)는 상기 다수개의 홀더(14)들을 상기 챔버(2)의 처리 공간(C)측에 대응하여 램프 제조가 가능한 분위기 및 자세로 분리 가능하게 고정하기 위한 것으로서, 상기 홀더(14)들이 일정한 배열로 이격되어 도 4에서와 같은 자세로 관통 고정될 수 있도록 이루어진다.

상기 도킹플레이트(16)는 상기 챔버(2)의 하부측에서 물리적인 가압력으로 분리 가능하게 고정되도록 이루어진다. 이를 위하여 상기 챔버(2)의 하부측에 도 3에서와 같은 고정구(22)가 설치되고, 이 고정구(22)의 회전 또는 직선 운동에 의한 가압력으로 상기 챔버(2)측에 상기 도킹플레이트(16)가 분리 가능하게 고정되는 구조일 수 있다.

상기와 같은 고정구(22)의 작용을 위한 동력 전달은 도면에는 나타내지 않았지만 예를들면, 상기 고정구(22)가 실린더나 모터와 같은 구동원으로부터 동력을 전달받아서 상기와 같은 동작이 이루어지는 구조이거나, 레버나 페달 등을 설치하여 작업자의 손이나 발을 이용한 가압력에 의해 작동하는 구조일 수 있다.

상기 도킹플레이트(16)의 재질은 상기 홀더(14)들과 동일한 금속이 사용되고, 상기 챔버(2)측에 고정될 때에 시일이 유지되도록 도 3에서와 같이 상기 도킹플레이트(16)의 상측면이나 이에 대응하는 상기 챔버(2)의 하측면에 시일을 위한 고무링(24)이 설치되어 이미 잘 알려진 방법으로 시일이 유지되도록 이루어진다.

즉, 상기한 카세트(4)는 다수개의 유리관(G)을 상기 챔버(2)측에 동시에 분리 가능하게 장착할 수 있으며, 이러한 카세트(4)의 장착 상태에 의해 상기 챔버(2) 내부의 처리공간(C)이 램프 제조가 가능한 상태의 밀폐분위기가 되는 것이다.

한편, 상기 챔버(2)측에는 상기 처리공간(C)을 배기하고 가스주입 및 수은주 입이 가능한 상태로 전환할 수 있도록 조절수단(6)이 설치된다.

상기 조절수단(6)은, 도 3에서와 같이 상기 챔버(2) 즉, 처리공간(C) 바닥면에서 일정한 구간을 따라 이동이 가능한 판상의 형태로 이루어지고, 이 수단(6)이 이동할 때에 상기 챔버(2)측에 장착된 유리관(G)들의 상측 개구부가 상기 처리공간(C)과 물리적으로 차단된 상태 또는 서로 연통된 상태가 되도록 하면서 작업 분위기의 전환이 가능하게 이루어진다.

이를 위하여, 상기 조절수단(6) 즉, 판상의 플레이트에는 1개의 유리관(G)에 대응하여 배기 및 가스주입을 위한 제1조절홀(42)과 수은주입을 위한 제2조절홀(44)이 1조로 이루어져서 다수개의 유리관(G)들에 대응하도록 도 3에서와 같이 각각 형성된다.

그리고, 상기 유리관(G)을 밀봉 처리할 때에는 상기 처리공간(C)과 상기 유리관(G)의 개구측이 서로 차단된 상태가 되도록 상기 조절홀(42, 44)들에 인접한 지점에서 상기 냉각판(34)의 가이드홀(32)들을 직접 가로막아서 차단된 상태가 유지될 수 있도록 이루어진다.

상기 조절수단(6)에는 도 3에서와 같이 연결로드(46)가 상기 챔버(2)의 외측으로 도면에서와 같이 돌출되도록 연결되어 예를들면, 상기 연결로드(46)의 돌출측 단부가 실린더나 모터와 같은 별도의 구동원과 연결되어 상기 처리공간(C) 내부에서 정해진 구간을 따라 왕복 이동이 가능하도록 셋팅된다.

상기 제2조절홀(44)은 고체 상태의 수은입자(M)가 다수개 담겨진 상태에서 이에 대응하는 유리관(G) 내부로 1개씩 투입될 수 있도록 도 3에서와 같이 배출측 을 향하여 경사진 구조로 이루어진다.

상기한 조절수단(6)의 위치 조절을 위한 동력전달 구조는 상기와 같은 구동원들을 이용한 구조 이외에도 예를들면, 작업자의 손을 이용하여 위치 조절이 가능하도록 레버나 핸들 등이 설치될 수도 있다.

상기한 구조의 조절수단(6)은 상기 챔버(2)의 처리공간(C)에서 램프의 제조를 위한 배기 및 가스주입, 수은주입 그리고 밀봉 등과 같은 작업이 가능하도록 정해진 구간을 따라 이동하면서 상기 처리공간(C)의 분위기를 용이하게 전환할 수 있으며, 특히 이러한 구조는 상기 챔버(2) 즉, 단일의 처리공간(C)에서 배기나 가스주입은 물론이거니와 수은주입 작업을 용이하게 병행 처리할 수 있다.

또한, 상기 본 발명에 따른 형광램프 제조장치는 도 1에서와 같은 가열수단(8)을 더 포함하여 이루어진다.

상기 가열수단(8)은 발열 작용에 의해 상기 유리관(G) 내부의 배기 작용을 촉진시킴은 물론이거니와 예를들면, 유리관(G)의 밀봉 후 행해지는 수은입자(M)의 증발 처리시 더욱 원활한 증발작용이 이루어질 수 있도록 한 것으로서, 이를 위하여 도 1에서와 같이 상기 작업대(W)에서 상기 챔버(2)측에 설치되는 카세트(4)를 향하여 이동 가능하게 설치되는 이동플레이트(48)측에 예를들면, 봉(奉) 형상의 발열부재(50)들이 다수개 설치된 구조로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 발열부재(50)들은 상기 이동플레이트(48)에서 도 2에서와 같이 상기 홀더(14)들 사이사이에서 발열 작용이 가능하도록 배열된다.

그리고, 상기 이동플레이트(48)는 도 1에서와 같이 예를들면, 모터와 같은 구동원(D)의 동력을 직선 운동으로 전환이 가능한 스크류(52)측에 설치되어 이 스크류(52)의 회전시 나사부를 따라 이미 잘 알려진 방법으로 이동하는 구조이다.

다음으로 상기한 구조로 이루어지는 본 발명에 따른 형광램프 제조장치를 이용한 형광램프의 바람직한 제조방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 형광램프 제조를 위한 전체공정도로서, 램프 제조를 위하여 일정한 크기의 처리공간을 가지는 챔버측에 다수개의 램프 제조용 유리관을 도킹(Docking)하여 밀폐된 챔버 분위기를 형성하는 공정(S1)과, 상기 챔버의 처리공간을 통하여 상기 유리관들 내부의 불순물을 제거하고 진공 상태가 되도록 배기하는 공정(S2)과, 상기 챔버의 처리공간을 통하여 상기 유리관들 내부에 가스를 주입하는 공정(S3)과, 상기 챔버의 처리공간을 통하여 상기 유리관들 내부에 수은을 주입하는 공정(S4)과, 관 내부에 가스와 수은이 주입된 상태로 상기 유리관들을 밀봉하는 공정(S5)을 포함한다.

상기 챔버 분위기를 형성하는 공정(S1)은, 먼저 상기 카세트(4)의 홀더(14)측에 상기 유리관(G)들을 각각 삽입 수납한 후, 상기 홀더(14)들을 고정하는 도킹플레이트(16)를 도 8에서와 같은 방향으로 상기 챔버(2)측에 장착하면 된다.

이때, 상기 홀더(14)측에 수납되는 유리관(G)들은 도 5에서와 같이 이미 잘 알려진 방법으로 관 내부에 형광체(P)가 코팅 및 소결(baking)처리되고, 대기중에서 대략 1000도 내지 1200도 범위내로 가열되어 일측 단부만 밀봉 처리된 상태로 도면에서와 같은 방향으로 수납되며, 개방측 단부는 상기 도킹플레이트(16)측에서 일정 부분 돌출되어 도 3에서와 같이 상기 가열판(26)의 가열홀(28) 내측에 셋팅된 상태가 된다.

그리고, 상기 챔버(2)의 처리공간(C) 내부에 위치하는 조절수단(6)의 제2조절홀(44)에는 도 3에서와 같이 고체 상태의 수은입자(M)가 일정량 담겨진 상태이다.

상기와 같은 공정(S1)이 완료되면, 상기 챔버(2)의 처리공간(C)을 통하여 상기 유리관(G)의 내부 이물질이나 잔존 가스 등을 제거하고 진공 분위기가 되도록 배기공정(S2)을 행한다.

이때, 상기 가이드수단(6)은 상기 챔버(2)의 처리공간(C)을 통하여 상기 유리관(G) 내부가 배기 작용이 가능한 분위기가 되도록 상기 제1조절홀(42)들이 도 9 및 도 10에서와 같이 위치한 상태가 되며, 이와 같은 상태에서 상기 배기관(L1)과 연결되는 진공펌프에 의해 배기 작용이 이루어진다.

그리고, 상기와 같은 배기 작용시 상기 작업대(W)측에 설치된 가열수단(8)은 도 2에서와 같이 다수개의 발열부재(50)들이 상기 홀더(14)들 사이사이에 각각 위치하도록 상기 스크류(52)를 따라 카세트(4) 영역으로 이동한 후 대략 300도 내지 350도 범위내로 발열하게 되므로 이러한 발열작용에 의해 상기 유리관(G) 내부에서 더욱 원활한 배기 작용이 이루어진다.

상기 배기 작용이 완료되면 상기 배기관(L1)은 밸브에 의해 차단되어 상기 유리관(G) 내부와 상기 처리공간(C) 내부는 진공분위기가 되며, 상기 가열수단(8)은 상기 작업대(W)에서 다시 원래의 위치로 리턴된다.

상기와 같은 배기과정 후에는 상기 유리관(G) 내부에 가스를 주입하는 공정 (S3)을 행한다. 이 공정(S3)은 상기 배기공정(S2)을 행할 때에 동일하게 상기 챔버(2) 즉, 처리공간(C)에서 상기 조절수단(6)의 제1조절홀(42)이 도 11에서와 같이 위치한 상태에서 이루어진다.

즉, 상기와 같은 챔버(2) 분위기에서 상기 가스관(L2)을 통하여 외부의 가스 저장통으로부터 아르곤 가스가 공급되어 상기 처리공간(C)과 제1조절홀(42)을 경유하면서 상기 유리관(G) 내부에 일정량 주입되는 것이며, 이와 같은 가스주입이 완료되면 상기 가스관(L2)은 밸브에 의해 다시 차단된 상태가 된다.

상기 수은주입공정(S4)은 상기 챔버(2) 내부에 설치된 조절수단(6)에 의해 상기 제2조절홀(44)을 도 12에서와 같이 상기 유리관(G)들의 개구측 단부에 대응하도록 셋팅하면, 상기 제2조절홀(44)측에 담겨진 수은입자(M)가 배출측으로 낙하하면서 상기 유리관(G) 내부에 투입되는 것이다. 특히, 이와 같이 조절수단(6)을 이용하여 간단한 조작으로 상기 챔버(2) 내에서 수은을 주입하는 방법은 종래의 수은주입 방법들이 가지는 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있으므로 이로 인하여 작업능률 및 공정의 효율성 등을 대폭 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 공정들에 의해 유리관(G) 내부에 가스 및 수은주입이 완료되면 상기 유리관(G)의 개구측 단부를 밀봉하는 공정(S5)을 행한다. 이 공정(S5)은 상기 조절수단(6)에 의해 도 13에서와 같이 상기 유리관(G) 내부와 상기 챔버(2)의 처리공간(C)이 서로 차단된 상태에서 이루어진다.

즉, 상기와 같은 상태에서 상기 챔버(2) 하부에 설치된 가열판(26)의 발열선(30)들에 전기를 인가하여 대략 1000도 내지 1200도 범위내의 통상적인 밀봉 온도로 가열하면 내부에 가스와 수은입자(M)가 담겨진 상태로 상기 유리관(G)의 개방측 단부가 밀봉되는 것이다.

이때, 상기 가열판(26)측에서 고열이 발생하라도 상기 처리공간(C)을 사이에 두고 도 3에서와 같이 냉각판(34)과 열차단판(38)이 각각 설치되어 상기 챔버(2)의 처리공간(C)은 물론이거니와 이 공간(C) 내부에 설치된 조절수단(6)측에 열이 전도되는 것을 근본적으로 차단할 수 있으므로 상기 처리 공간(C) 내부를 항상 일정한 저온(低溫) 분위기로 유지하여 상기 조절수단(6)의 제2조절홀(44)측에 담겨진 잔여 수은입자(M)들이 열에 의해 증발되어 손실되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 상기와 같은 과정에 의해 유리관(G)의 개구측이 밀봉되면 상기 가열수단(8)을 도 2에서와 같이 상기 카세트(4)의 홀더(14)들 사이사이로 다시 위치하도록 작동시킨 후, 이와 같은 상태로 상기 발열부재(50)들을 발열시켜서 상기 유리관(G) 내부에 투입된 고체 상태의 수은입자(M)를 관 내부에서 균일하게 증발시키면 된다.

상기와 같은 가열수단(8)의 발열 작용으로 수은입자(M)가 증발 처리되면 상기 챔버(2)의 처리공간(2)이 진공 상태에서 대기압 상태가 되도록 압력조절밸브 등으로 내부 압력을 조절한 후 상기 챔버(2)측에서 상기 카세트(4)를 분리하면 된다.

그리고, 도면에는 나타내지 않았지만 상기와 같은 공정들을 거친 유리관(G)의 양측단에 이미 잘 알려진 방법으로 외부전극 즉, 메탈캡(metal cap)을 장착하면 된다.

따라서, 상기와 같은 공정들에 의해 상기 챔버(2)에 형성되는 단일의 처리공 간(C) 내에서 형광램프의 제조를 위한 일련의 공정들을 용이하게 행할 수 있는 것이다.

그리고, 상기한 배기공정(S2)과 가스주입공정(S3), 수은주입공정(S4) 그리고 밀봉공정(S5)들은 각 공정들이 작업자의 수동 조작에 의해 작동이 제어되는 구조이거나 예를들면, 센서나 타이머 등으로 구성되는 각종 제어장치를 설치하여 이미 잘 알려진 방법으로 자동 제어가 가능하도록 이루어질 수도 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 형광램프 제조장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 형광램프 제조장치는, 형광램프 제조를 위한 배기 및 가스주입, 유리관의 밀봉은 물론이거니와 수은주입과 같은 작업들을 조절수단에 의해 내부 분위기가 전환되는 챔버의 처리공간을 통하여 용이하게 행할 수 있으므로 작업능률 및 설비의 효율성 등을 대폭 향상시킬 수 있다.

특히, 램프 제조용 유리관들이 카세트측에 다수개가 동시에 수납되고, 이와 같이 수납된 상태로 상기 챔버측에 분리 가능하게 장착되면서 일련의 램프 제조를 위한 작업이 이루어지므로 양질의 램프를 대량으로 생산할 수 있으며, 유리관의 보관 및 운반성 등도 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 조절수단은, 상기 챔버의 처리공간에서 정해진 구간을 따라 이동 하는 동작에 의해 위치가 변화되면서 상기 처리공간의 분위기를 간단하게 전환시킬 수 있으므로 챔버 내부의 구조를 대폭 간소화할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 형광램프 제조방법은, 챔버 내부의 처리공간내에서 형광램프 제조를 위한 배기 및 가스주입, 유리관의 밀봉 등과 같은 일련의 공정은 물론이거니와 이들 공정들과 연계되어 수은주입 작업의 병행 처리가 가능하므로 공정 효율성 및 작업 능률 그리고 생산성 등을 대폭 향상시킬 수 있다.

Claims (11)

1. 일정한 크기의 처리공간을 가지는 챔버와, 이 챔버의 처리공간측에 대응하여 다수개의 램프 제조용 유리관을 분리 가능하게 장착할 수 있는 카세트와, 상기 챔버의 처리공간 내부를 배기하고 가스 및 수은을 주입할 수 있도록 배기구, 가스공급구 및 수은주입구와 연결 상태를 제어하는 조절수단을 포함하며,

   상기 조절수단은, 상기 챔버의 처리공간과 이 공간에 대응하여 장착되는 램프 제조용 유리관들 사이를 가로막는 자세로 이동 가능하게 위치하고, 상기 처리공간과 상기 각각의 유리관들 내부가 서로 연통 또는 차단된 상태로 전환이 가능하도록 통로 구간들이 관통 형성되는 형광램프 제조장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 카세트는, 램프 제조용 유리관을 수납하기 위한 다수개의 홀더들과, 이 홀더들을 상기 챔버의 처리공간측에 대응하여 분리 가능하게 고정하기 위한 도킹플레이트를 포함하며,

   상기 홀더들에 의해 적어도 2개 이상의 램프 제조용 유리관들을 상기 챔버의 처리공간측에 대응하여 램프 제조가 가능한 분위기 및 자세로 분리 가능하게 장착하는 형광램프 제조장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 챔버에는 상기 처리공간 내부를 저온 분위기로 유지할 수 있도록 수냉식 또는 공랭식의 냉각 라인을 가지는 냉각부가 형성되는 형광램프 제조장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 챔버에는 상기 처리공간 내부를 열차단이 가능한 분위기로 유지할 수 있는 차단막을 가지는 열차단부가 형성되는 형광램프 제조장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 제조장치는, 램프 제조용 유리관 내부의 배기 작용을 위한 가열수단을 더 포함하고,

   상기 가열수단은, 상기 챔버측에 분리 가능하게 고정된 다수개의 램프 제조용 유리관들에 대응하여 열전도가 가능한 상태로 위치하면서 발열 작용이 이루어지는 다수개의 발열부재들로 이루어지는 형광램프 제조장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 발열부재들은, 상기 챔버측에 고정된 다수개의 램프제조용 유리관 사이사이에서 이 관들의 길이 방향 또는 하측 단부에 대응하여 열 전도가 가능한 자세로 다수개가 이격 배열되는 형광램프 제조장치.
8. 램프 제조를 위하여 일정한 크기의 처리공간을 가지는 챔버측에 다수개의 램프 제조용 유리관을 도킹(Docking)하여 밀폐된 챔버 분위기를 형성하는 공정과, 상 기 처리공간을 통하여 상기 유리관들 내부의 불순물을 제거하고 진공 상태가 되도록 배기하는 공정과, 상기 처리공간을 통하여 상기 유리관들 내부에 가스를 주입하는 공정과, 상기 처리공간을 통하여 상기 유리관들 내부에 수은을 주입하는 공정과, 관 내부에 가스와 수은이 주입된 상태로 상기 유리관들을 밀봉하는 공정을 포함하는 형광램프 제조방법.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 챔버 분위기를 형성하는 공정은, 적어도 2개 이상의 램프 제조용 유리관들을 상기 처리공간에 대응하여 이들의 내부가 서로 연통되거나 차단이 가능한 상태로 장착하는 것을 특징으로 하는 형광램프 제조방법.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 수은주입공정은, 상기 처리공간 내측에 고체 수은입자가 일정량 담겨진 상태에서 상기 처리공간과 상기 램프 제조용 유리관 내부가 서로 차단된 상태에서 연통된 상태로 전환될 때에 상기 유리관 내부로 낙하하면서 주입되는 것을 특징으로 하는 형광램프 제조방법.
11. 청구항 8에 있어서, 상기 유리관 밀봉공정은, 상기 램프 제조용 유리관들 내부가 상기 챔버의 처리공간과 서로 차단된 상태에서 밀봉 처리되는 것을 특징으로 하는 형광램프 제조방법.

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