KR100684505B1 - 싱글 브리지 무전극 형광램프 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무전극 형광램프에 관한 것으로 양단이 폐쇄된 제1 유리관과 제2 유리관, 및 상기 제1 유리관과 제2 유리관의 길이 방향 중심부가 서로 융착, 연통하여 형성된 방전통로를 포함하고 내부에 수은증기와 희가스가 봉입되어 있으며 내벽에 형광체 막이 도포되며 투광성 재질로 형성된 램프 밀봉체; 및 상기 방전통로의 둘레를 감싸도록 형성되며, 외부의 전원을 공급받는 알에프 발진기로부터 동작 전원을 공급받아 일정한 자계를 형성하는 코어 및 코일;로 구성된 무전극 형광램프를 제공함으로써 연질 유리를 사용한 간단한 제조 공정으로 램프 밀봉체를 제조하여 제조 단가를 감소시킬 수 있도록 한다.

무전극 형광램프, 싱글 브리지, 램프 밀봉체, 유리관

Description

싱글 브리지 무전극 형광램프 및 그 제조 방법{Single Bridge Electrodeless Fluorescent Lamp and Manufacturing method thereof}

도 1은 종래의 무전극 형광램프의 일 실시예를 나타낸 단면도,

도 2는 종래의 무전극 형광램프의 램프 밀봉체 제작 단계를 나타낸 도면,

도 3은 도 2의 무전극 형광램프의 램프 밀봉체를 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 의한 형광램프의 일 실시예를 나타낸 사시도,

도 5는 도 4의 A-A선의 단면도,

도 6은 본 발명에 의한 무전극 형광램프의 램프 밀봉체 제조 방법을 나타낸 흐름도, 그리고,

도 7은 도 4의 형광램프에 코어와 브라켓이 결합된 상태의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

본 발명은 무전극 형광 램프에 관한 것으로서, 특히 한 쌍의 유리관의 중심부가 브리지된 싱글 브리지 무전극 형광 램프 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

형광램프에는 열음극 형광램프(hot cathode fluorescent lamp:이하 HCFL이라 함)과 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp: 이하 CCFL이라 함), 그리고 무전극 형광램프(electrodeless fluorescent lamp)등이 있다.

HCFL과 CCFL은 유리관 내부의 방전 공간 양단부에 전극을 설치하고 전극에 고 전압을 인가하여 방전에 의한 형광 발광으로 빛을 발생시킨다. 이와 같은 내부 전극형 형광램프는 램프의 수명이 짧은 단점이 있다. 한편 무전극 형광램프는 유리관을 봉합한 후 유리관의 외부에 외부전극을 설치하고 외부전극에 의해 유리관 내 전기장을 형성하고 기체 방전에 의하여 빛을 발생시키는 것으로 HCFL이나 CCFL보다 램프의 수명이 길다는 장점이 있다.

무전극 형광램프는 콘덴서에 고주파 전계를 가하여 무전극 방전을 시키는 전계 결합형과, 램프에 감겨진 코일에 고주파 전류를 흘려 무전극 방전을 시키는 자계 결합형(유도결합형이라고도 함) 방전램프가 있다. 무전극 형광램프는 전형적인 희가스인 알곤, 크립톤 등과 수은이 혼합된 혼합기체를 방전시켜 수은에서 방사되어지는 자외선을 유리관 내면에 도포되어 있는 형광체를 통하여 가시광선을 발생시키는 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 유도결합형 무전극 형광램프를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 유도결합형 무전극 형광램프는, E26규격의 꼭지쇠(11)와, 고주파 점등용 발진기가 내장된 발진부(12), 내측에 형광체(16)가 도포되고 발진부(12)와 연결되는 구 형상의 발광관(15), 발광관(15)의 중심부에는 발진부(12)와 연결되는 페라이트 등으로 이루어진 코어(19)가 일정 길이로 고정되며, 코어(19)의 외측에는 고주파 자계를 발생하는 코일(18)이 감겨진다. 코일(18)의 외측에는 내관(17)이 있어 발광관(15)과 코어가 분리된다. 발광관(15) 내부에는 수은 증기압을 적정한 범위로 제어하는 주아말감(13)과 보조아말감(14)이 설치된다. 발진부는 발광관 내에서 약 2A 또는 그 이상의 방전 전류를 가지는 방전을 형성하도록 충분한 무선 주파수 에너지를 수은 증기와 완충 가스에 공급한다.

이와 같은 무전극 형광 램프는 발광관 즉, 램프 밀봉체가 필요하다. 램프 밀봉체는 중공형 폐루프를 형성하지만 다양한 다른 형태를 가질 수 있다. 타원형 램프 밀봉체(US 3,987,334) 다양한 형태의 무전극 램프 밀봉체 JP7-94152가 게시된다.

도2는 대한민국 특허 10-0459777 오스람 실바니아 인코퍼레이티드의 관형 폐루프 램프 밀봉체 및 그 제조방법에 게시된 관형 폐루프 램프 밀봉체의 제조 과정을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 과정에 의해 제조된 램프 밀봉체를 나타낸 도면이다. 도시하는 바와 같이 제조 과정은 직선형 유리관(10)의 단부에 돔을 형성하고, 돔을 가열하여 몰드를 이용해 폐쇄된 단부(24)를 가지는 림(22)을 구비한 블리스터(20)를 형성한 후, 폐쇄된 단부를 제거하여 림(22)에 의해 한정된 홀(26)을 형성한다.

이와 같이 돔 상에 홀(26)의 림(22)이 형성된 2개의 유리관은 다음과 같은 방법으로 접합된다. 몰딩 방법을 이용하여 동일한 두께와 직경을 가지는 림(22)을 서로 용융하여 시일링 결합부(40)를 형성한다

상기 방법을 사용하면 림의 평면이 유리관 축에 평행한 방향이 될 수 있도록 돔에 인접한 유리관을 벤딩해야 하며 2개의 유리관 양쪽 단부 상에서 각각 수행되어야 한다. 2개의 유리관은 폐루프 밀봉체를 형성하기 위해 서로 결합되어야 한다. 램프 밀봉체는 유리관을 결합함으로써 형성된다.

E에 도시된 바와 같이 실링된 폐루프 밀봉체를 형성하기 위하여 유리관(10)의 림(22)은 결합부에서 타 유리관(30)의 림(36)에 결합된다. 도 3에 도시된 바와 같이 램프 밀봉체는 폐루프를 형성하기 위해 브리지(126)에 의해 각각의 단부 또는 근처에 결합되는 유리관을 포함한다. 브리지는 유리관 상의 절반 브리지들을 통합함으로써 형성된다. 유리관의 직선부분들은 서로 평행하고 떨어져 배치된다. 관은 5.0cm의 외부직경을 가지고 브리지는 3.4cm의 외부직경을 가진다

즉, 폐루프 램프 밀봉체를 제조하기 위해서는 유리관 절단, 돔을 유리관 제1단부내에 형성, 돔 단부를 관축에 대해 40도 각도로 벤딩, 돔에 제1단부는 블리스터를 형성하도록 블로우 몰딩법을 사용하여 몰딩, 블리스터는 림에 의해 한정된 홀을 형성하도록 개방, 돔을 유리관의 제 2단부에 형성, 유리관의 제2단부를 관축에 대해 45도 각도로 벤딩, 제2단부를 블로우 몰딩하여 블리스터를 형성, 블리스터는 림에 의해 한정된 홀을 형성하도록 개방, 유리관의 내부표면을 인광물질로 코팅하는 단계를 수행한다.

제2유리관도 같은 단계를 수행한다. 각각의 관은 각각의 단부에 절반 브리지를 가지고, 하나 이상의 배기관은 형성된 유리관 중 어느 하나 또는 양쪽에 부착될 수 있다. 상기와 같이 형성된 2개의 유리관은 결합장치 상에서 정합 림에서 서로 용융되어 폐루프 밀봉체를 형성한다.

상기와 같은 제조 방법은 유리관을 밴딩, 몰딩, 실링하는 과정을 거치게 되므로 연질의 소다라임 유리로는 제조가 불가능하여 두께가 두껍고 무거운 석영 유리를 사용하여야 하는 단점이 있다.

석영 유리를 사용하여 상기 제조 공정을 거쳐 램프 밀봉체를 제작하면 제작된 무전극 형광램프의 무게가 무겁고, 그 제조 공정이 복잡하여 제작 시간이 오래 걸리고, 제작 단가가 상승하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 양단이 폐쇄된 유리관 중심부를 융착 연통시켜 램프 밀봉체를 제조함으로써 연질 유리를 사용한 간단한 제조 공정으로 램프 밀봉체를 저렴하게 제작할 수 있도록 한 무전극 형광램프 및 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 양단이 폐쇄된 제1 유리관과 제2 유리관, 및 상기 제1 유리관과 제2 유리관의 길이 방향 중심부가 서로 융착, 관통하여 형성된 방전통로를 포함하고 내부에 수은증기와 희가스가 봉입되어 있으며 내벽에 형광체 막이 도포되며 투광성 재질로 형성된 램프 밀봉체; 및 상기 방전통로의 둘레를 감싸도록 형성되며, 외부의 전원을 공급받는 알에프 발진기로부터 동작 전원을 공급받아 자계를 형성하는 코일이 권회된 환상 코어;로 구성된 무전극 형광램프를 제공한다.

상기 제1 유리관 및 제2 유리관은 소다라임 유리 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 램프 밀봉체의 내부 일측에 설치되어 상기 수은증기의 압력을 조절하는 아말감 및/또는 보조아말감을 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 무전극 형광램프의 램프 밀봉체 제조 방법은, 양단이 폐쇄되고 공기공급관이 일측에 형성된 제1 유리관과 제2 유리관 중심부 각각을 용융수단으로 가열하는 단계; 상기 제1 유리관과 상기 제2 유리관 각각에 압축공기를 공급하는 단계; 상기 압축공기에 의해 부풀어 나는 용융부를 대향하는 자세로 위치시켜 서로 접촉하도록 하는 단계; 및 상기 압축공기를 계속 공급하여 상기 용융부가 파열하여 연통하도록 하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점 들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 본 발명에 의한 램프 밀봉체의 일 실시예로서, 도시하는 바와 같이 램프 밀봉체(100)는 양단이 폐쇄된 제 1 유리관(110), 제 2 유리관(120), 및 상기 제1 유리관(110)과 제2 유리관(120)의 길이 방향 중심부가 서로 융착하여 형성된 방전통로(130)를 포함한다.

제1 유리관(110) 및 제2 유리관(120)은 밴딩, 몰딩, 씰링 등의 공정이 필요없으므로 소다라임과 같은 연질 유리로 형성하는 것이 바람직하다. 제1 유리관(110)과 제2 유리관(120)은 양 끝이 폐쇄된 유리관으로 구성하고, 제조 중에는 일측에 공기공급관이 포함되며, 중심부 각각을 용융수단으로 가열, 융착, 연통시켜 방전통로(130)를 형성한다.

도 6은 본 발명에 의한 램프 밀봉체의 제조 방법의 동작 수순을 나타낸 흐름도로서 도시하는 바와 같이, S10 단계에서 소다라임 유리와 같은 연질 유리로 구성되고 양단이 폐쇄된 소정 길이의 제1 유리관(110)과 제2 유리관을 준비하고, 중심부 각각을 용융수단으로 가열한다. 용융수단은 일반적으로 유리를 가열하는 토치를 사용하는 것이 바람직하다.

S20 단계에서 용융수단으로 램프 밀봉체(100)의 유리관을 가열하여 가열 부위의 열팽창이 진행할때 램프 밀봉체(100)의 공기공급관(도면 중 미도시)으로 압축공기를 공급한다. 압축공기는 컴프레셔와 같은 압축공기 발생수단으로부터 공기공급관을 통하여 공급할 수 있다. 방전램프 내부로 압축공기가 유입되면 용융수단에 의해 가열되면서 용융을 시작하던 용융부는 압축공기의 압력에 의해 유리관 외측으로 부풀게 된다.

S30 단계에서 부풀어나는 용융부를 대향하는 자세로 위치시켜 용융부가 부풀면서 서로 접촉이 이루어지도록 한다. 압축공기가 계속하여 공급되면 용융부의 팽창이 한계점에 도달하는 시점부터 각 용융부는 서로 접촉하게 된다.

S40 단계에서 계속해서 압축공기를 공급하면 용융부는 부풀어지면서 그 두께가 점차 얇아지게 되는데 두께가 줄어들면서 파단 강도가 약하게 되므로 용융부는 일정한 시점에 도달하면 파열되면서 서로 연통하는 상태가 된다. 즉 용융부가 서로 파열되면서 방전통로(130)를 형성하게 된다.

이와 같이 제조되는 램프 밀봉체(100)가 형광램프에 사용되기 위해서 유리관의 내부표면은 인광물질로 코팅된다.

산화 알미늄 장벽 코팅을 사용하여 유리관의 내부를 코팅할 수 있다. 장벽 코팅의 오븐 건조 후 유리관은 코팅, 건조되며 베이킹된다.

램프 밀봉체(100)의 배기 과정은 유리와 인광물질의 가스를 배기하기 위해 오븐에서 가열되는 동안 램프 밀봉체(100)는 불활성 가스를 사용한 플러싱과 배기의 반복된 주기를 겪게 된다. 크립톤이 될 수 있는 최종 충진 가스는 바람직하게 0.2torr의 압력에서 유입된다. 소량의 수은과 아말감이 유입되고 공기공급관은 끝을 절단하여 마감처리(tip off)된다.

도 7은 이와 같이 제조되는 램프 밀봉체(100)가 발광하도록 전기에너지를 공급하는 코어(210)와 코일(220)이 결합된 실시예를 나타낸 도면이다.

도시하는 바와 같이 방전통로(130)의 둘레를 감싸도록 코일(220)이 권선된 코어(210) 설치한다. 방전통로(130)가 제1,2 유리관(110.120)의 중심부에 형성되므로 제1,2 유리관(110,120) 양단까지 고르게 코어(210)와 코일(220)에 의한 자기장이 공급된다. 자기장의 영향 범위가 약 40cm이므로 방전 통로(130)에서 제1,2 유리관(110, 120)의 단부까지 40cm가 초과되지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.

브라켓(230)에 의해 설치 장소에 고정된다.

이와같이 본 발명에서는 유리관의 밴딩, 몰딩, 실링 공정이 필요없는 간단한 공정으로 소다라임과 같은 연질 유리로 용이하게 형광램프의 램프밀봉체를 제조하고 이를 이용하여 저렴하고 적은 용량의 무전극 형광램프를 제공할 수 있도록 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 무전극 방전 램프 및 그 제조방법은 유리관을 밴딩, 몰딩, 실링 공정 없이 간단한 브리징을 통해 연통시켜 램프 밀봉체를 제작함으로써 무겁고 두꺼운 석영유리를 사용하지 않고 연질의 소다라임 유리를 사용함으로써, 공정을 간단하여 제조 비용을 감소시키고, 원하는 용량의 무전극 형광램프를 제작할 수 있도록 한다.

Claims (5)

1. 양단이 폐쇄된 제1 유리관과 제2 유리관, 및 상기 제1 유리관과 제2 유리관의 길이 방향 중심부가 서로 융착, 관통하여 형성된 방전통로를 포함하는 램프 밀봉체; 및

   상기 방전통로의 둘레를 감싸도록 형성되며, 외부의 전원을 공급받아 자계를 형성하는 코일이 권회된 환상 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글 브리지 무전극 형광램프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 램프 밀봉체의 내부에 수은증기와 희가스가 봉입되며, 내벽에 형광체 막이 도포되는 것을 특징으로 하는 싱글 브리지 무전극 형광램프.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 유리관 및 제2 유리관은 소다라임 유리 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 싱글 브리지 무전극 형광램프.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 램프 밀봉체의 내부 일측에 설치되어 상기 수은증기의 압력을 조절하는 아말감 및/또는 보조아말감을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글 브리지 무전극 형광램프.
5. 무전극 형광램프의 램프 밀봉체 제조 방법에 있어서,

   양단이 폐쇄되고 일측에 공기공급관이 형성된 제1 유리관과 제2 유리관 중심부 각각을 용융수단으로 가열하는 단계;

   상기 제1 유리관과 상기 제2 유리관 각각에 상기 공기공급관을 통해 압축공기를 공급하는 단계;

   상기 압축공기에 의해 부풀어 나는 용융부를 대향하는 자세로 위치시켜 서로 접촉하도록 하는 단계; 및

   상기 압축공기를 계속 공급하여 상기 용융부가 파열하여 연통하도록 하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 싱글 브리지 무전극 형광램프의 램프 밀봉체 제조방법.

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