KR100783633B1 - 직관형 전계방출형 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직관형 전계방출형 램프에 관한 것으로, 주전극선과 글라스 튜브 내벽의 투명전극 사이의 거리를 일정하게 유지하여 발광 균일도를 향상시킬 수 있는 직관형 전계방출형 램프를 제공한다. 이를 위한 본 발명은 글라스 튜브의 내벽에 투명전극과 형광체가 형성되고 상기 글라스 튜브 내에 주전극선이 배치되는 직관형 전계방출형 램프에 있어서, 상기 주전극선의 일단은 헤드부인 컵체와 몸체인 지지대를 포함하여 이루어진 제 1 전극지지봉을 포함하는 양극 스템에 의하여 결합 고정되고, 상기 주전극선의 타단은 헤드부인 컵체와 몸체인 지지대를 포함하여 이루어진 제 2 전극지지봉을 포함하는 음극 스템에 의하여 결합 고정되어, 상기 주전극선이 상기 글라스 튜브의 실질적인 중앙선을 따라 정렬 지지되는 것을 특징으로 한다.
직관형, 전계방출형 램프, 컵형 전극지지봉, 접시형 접속구, 글라스 블록

Description

직관형 전계방출형 램프{Straight Pipe Type Field-Emission Lamp}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직관형 전계방출형 램프의 단면도,
도 2는 도 1의 직관형 전계방출형 램프의 양극 스템의 확대 단면도,
도 3은 도 1의 직관형 전계방출형 램프의 음극 스템의 확대 단면도,
도 4는 종래의 직관형 전계방출형 램프의 단면도,
도 5는 도 4의 직관형 전계방출형 램프의 양극 스템의 확대 단면도,
도 6는 도 4의 직관형 전계방출형 램프의 음극 스템의 확대 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 직관형 전계방출형 램프 110 : 글라스 튜브
112 : 투명전극 114 : 형광체
120 : 주전극선 122 : 나노카본
130 : 양극 스템 132 : 제 1 컵체
133 : 제 1 글라스 비드 134 : 제 2 글라스 비드
136 : 접시형 접속구 138 : 글라스 블록
139 : 보조전극선 140 : 음극 스템
142 : 제 2 컵체 143 : 제 3 글라스 비드
149 : 제 2 지지대
본 발명은 직관형 전계방출형 램프에 관한 것으로, 특히, 컵형 전극지지봉을 이용하여 양극 스템(Stem) 및 음극 스템을 형성하고, 주전극선과 투명전극 사이의 거리를 일정하게 유지함으로써, 발광 균일도를 향상시킬 수 있는 직관형 전계방출형 램프에 관한 것이다.
일반적으로 전계방출형 램프는 외부로부터 인가된 전계에 의해 전자 방출부로부터 전자를 양극을 향해 방출시키고, 그 방출시킨 전자를 양극에 도포한 형광체에 고속으로 가속하면서 충돌시켜, 그 형광체를 전자 충격에 의해 발광시킴으로써, 조명광을 발산한다.
이러한 전계방출형 램프는 발광면이 평면적인 평판형이 널리 보급되어 있고, 최근에는 발광면이 선형적인 직관형이 등장하고 있다.
도 4는 종래의 직관형 전계방출형 램프의 단면도이고, 도 5는 도 4의 직관형 전계방출형 램프의 양극 스템의 확대 단면도이며, 도 6은 도 4의 직관형 전계방출형 램프의 음극 스템의 확대 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 직관형 전계방출형 램프(30)는 그 내주면을 따라 ITO가 도포되어 투명전극(312)이 형성되고, 투명전극(312)상에는 형광체(314)가 도포된 글라스 튜브(310)와, 글라스 튜브(310)의 내부 중앙에 배치되고 그 외주면을 따라 전계전자 방출을 위한 나노카본(322)이 형성된 주전극선(320)과, 글라스 튜브(310)의 일측에 주전극선(320)과 연결되는 양극 스템(330)과, 글라스 튜브(310)의 타측에 주전극선(320)과 연결되는 음극 스템(340)으로 구성된다.
여기서, 주전극선(320)은, 그 양단이 각각 제1보조전극선(339) 및 제 2 보조전극선(349)에 용접(welding) 결합되는데, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 각 용접부(331,341)는 주전극선(320)과 보조전극선(339) 및 제 2 보조전극선(349)이 서로 겹쳐진 상태로 용접된다.
이와 같이 구성된 종래의 직관형 전계방출형 램프(30)는, 먼저, 직관형 전계방출형 램프(30)의 양단에 외부 전원(D/C 전원)을 접속하면, 주전극선(320)의 외주면에 형성된 나노카본(322)으로부터 전계전자 방출이 발생하는데, 주전극선(320)으로부터 방출된 전자는 글라스 튜브(310)의 내주면에 형성된 투명전극(312)에 의하여 형성되는 전계에 의해 가속화된다.
이때, 가속화된 방출전자가 투명전극(312) 상에 도포된 형광체(314)에 충돌하면, 형광체(314)에 의해 직관형 전계방출형 램프(30)가 발광한다.
그러나, 이와 같은 종래의 직관형 전계방출형 램프는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 주전극선의 양단과 보조전극선이 용접에 의해 결합 고정되는데, 이때 용접에 의한 용접결합부는 주전극선과 보조전극선을 일정부분 겹쳐지는 상태로 되기 때문에, 주전극선과 글라스 튜브의 내주면에 형성된 투명전극 사이의 거리가 일정하도록 주전극선을 글라스 튜브 내의 정중앙에 배치하기가 곤란하며, 따라서, 글라스 튜브 전체에 대한 주전극선과 투명전극 사이의 거리가 불균일하게 되어 직관형 전계방출형 램프의 발광균일도가 악화되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 주전극선과 글라스 튜브 내벽의 투명전극 사이의 거리를 일정하게 유지하여 발광 균일도를 향상시킬 수 있는 직관형 전계방출형 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 글라스 튜브의 내벽에 투명전극과 형광체가 순차로 형성되고 상기 글라스 튜브 내에 주전극선이 배치되는 직관형 전계방출형 램프에 있어서, 상기 주전극선의 일단은 헤드부인 컵체와 몸체인 지지대를 포함하여 이루어진 제 1 전극지지봉을 포함하는 양극 스템에 의하여 결합 고정되고, 상기 주전극선의 타단은 헤드부인 컵체와 몸체인 지지대를 포함하여 이루어진 제 2 전극지지봉을 포함하는 음극 스템에 의하여 결합 고정되어, 상기 주전극선이 상기 글라스 튜브의 실질적인 중앙선을 따라 정렬 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 전극지지봉의 지지대와 제2전극지지봉의 지지대 각각 위에 형성된 글라스 비드를 포함할 수 있다. 여기서 직류 전원이 상기 투명전극과 상기 제 2 전극지지봉의 지지대 사이에 인가될 수 있다.
또한 상기 양극 스템의 제 1 전극지지봉의 지지대는 일직선상으로 정열된 보조전극 선이 글라스 블록에 의하여 부착되고 상기 제 1 전극지지봉의 지지대와 상기 보조전극선의 양 말단부는 글라스 블록의 글라스 재질내에서 서로 이격 배치되는 것을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 보조전극선 상에 형성되어 투명전극으로의 전기적 접속을 가능하도록 하는 접시형 접속구를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 접시형 접속구의 외측으로 상기 제 1 전극지지봉의 지지대 상에 형성된 글라스 비드를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 접시형 접속구의 볼록면이 상기 글라스 튜브의 내부를 향하도록 할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직관형 전계방출형 램프의 단면도이고, 도 2는 도 1의 직관형 전계방출형 램프의 양극 스템의 확대 단면도이며, 도 3은 도 1의 직관형 전계방출형 램프의 음극 스템의 확대 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 직관형 전계방출형 램프(10)는 원통형의 글라스로 이루어진 글라스 튜브(110)와, 글라스 튜브(110)의 내부 중앙에 배치되는 주전극선(120)과, 글라스 튜브(110)의 일측에서 주전극선(120)을 지지하는 양극 스템(130)과, 글라스 튜브(110)의 타측에서 주전극선(120)과 연결되어 지지하는 음극 스템(140)으로 구성된다.
글라스 튜브(110)는 그 내벽을 따라 ITO(Indium tin Oxide)가 도포되어 직관형 전 계방출형 램프(10)의 양극인 투명전극(112)이 형성되고, 투명전극(112)상에는 발광을 위한 형광체(114)가 도포된다.
주전극선(120)은 직관형 전계방출형 램프(10)의 음극으로서, 그 양단은 양극 스템(130)의 제 1 컵형 전극지지봉 및 음극스템(140)의 제 2 컵형 전극지지봉이 각각 결합 고정되고, 그 외주면에는 전계전자 방출을 위한 나노카본(122)이 형성된다.
양극 스템(130)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 주전극선(120)의 일단에 결합되는 헤드부인 제 1 컵체(132)와 몸체인 제1지지대(131)로 이루어진 제 1 컵형 전극지지봉, 제1지지대(131) 상에 형성되는 제 1 글라스 비드(133)와, 제1지지대(131) 말단부를 외부 인가 전원으로부터 접속 차단하는 글라스 블록(138)과, 글라스 블록(138)에 의하여 연이어 결합되는 보조전극선(139)과, 보조전극선(139) 상에 형성되어 인가된 외부 전원을 투명전극(112)에 접속해 주는 접시형 접속구(136)와, 보조전극선(139) 상의 접시형 접속구(136) 후단에 형성된 제 2 글라스 비드(134)로 구성된다. 접시형 접속구(136)는 서로 대향하는 오목면과 볼록면을 갖춘 판상의 금속재료로 형성되는 것이 바람직하며 대략 접시형태로 형성되고 제1보조전극선(139)이 그 중심을 관통하여 지나는 구조를 지닌다.
여기서, 제 1 컵체(132), 제1지지대(131), 제 1 글라스 비드(133), 글라스 블록(138), 접시형접속구(136) 및 제 2 글라스 비드(134) 및 보조전극선(139)은 모두 중심선 대칭의 구조를 가지며 전체적으로 주전극선(120)과 일직선상에 정렬되도록 형성 결합된다.
제 1 컵형 전극지지봉은 주전극선(120)의 일단에 끼워 맞추어지도록 헤드부에 컵 형상의 제 1 컵체(132)를 구비하고, 주전극선(120)에 결합시 프레스(press) 등의 공정에 의해 제1컵체(132)의 외주부를 클램핑 함으로써, 주전극선(120)에 결합 고정되어 주전극선(120)을 지지하게 된다.
제 1 글라스 비드(133) 및 제 2 글라스 비드(134)는 글라스 튜브(110)내로의 삽입 및 마무리 공정(sealing)시 주전극선(120)과 그에 연결된 제 1 컵체(132), 글라스 블록(138) 및 접시형접속구(138)가 그 정열 및 지지상태를 유지할 수 있도록 제 1 컵형 전극(132)과 글라스 블록(138)의 사이와 접시형접속구(136)의 외측에 각각 형성된다.
글라스 블록(138)은 보조전극선(139)에 인가된 전원이 제1전극지지봉의 제 1 컵체(132)로 공급되지 않고 차단되도록 보조전극선(139)의 말단부와 제1지지대(131)의 말단부가 서로 이격되게 배치되고, 양 말단부는 글라스 재질의 몸체에 의해 둘러싸여 일체로 고정된다.
한편, 접시형 접속구(136)는 보조전극선(139)을 통하여 외부의 전원(D/C 전원)으로부터 인가된 전원이 글라스 튜브(110)의 내벽에 형성된 투명전극(112)에 공급되도록 접속하는 역할을 한다.
음극 스템(140)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 주전극선(120)의 타단에 결합될 수 있도록, 헤드부에 제 2 컵체(142)가 형성되고 제 2 컵체(142)의 하부에 연결된 몸체인 제 2 지지대(149)로 구성된 제2 컵형 전극지지봉과, 제 2 지지대(149) 상에 형성된 제 3 글라스 비드(143)로 구성된다.
제 2 컵체(142)는 주전극선(120)의 타단에 끼워 맞추어지도록 컵 형상으로 이루어지는데, 주전극선(120)에 결합시 프레스 등의 공정에 의해 컵 형상의 외주부를 클램핑 함으로써, 주전극선(120)에 결합 고정되어 주전극선(120)을 지지한다.
제 3 글라스 비드(143)는 글라스 튜브(110)의 마무리 공정시 주전극선(120) 및 그에 결합된 제 2 컵형 전극지지봉이 그 결합 및 지지상태를 유지할 수 있도록 제2지지대(149) 상에 형성된다. 제 2 컵체(142), 제 2 지지대(149) 및 제 3 글라스 비드(143)는 모두 중심선 대칭구조를 가지며, 전체적으로 주전극선(120)과 일직선상에 정렬될 수 있도록 형성된다.
제1컵형 전극지지봉의 제1지지대(131), 보조전극선(139) 및 제2 컵형 전극지지봉의 제 2 지지대(149)의 직경은 주전극선(120) 직경의 약 1/2로 형성하는 것이 바람직하나, 적절히 가감 가능하다.
이와 같은 구성을 갖는 직관형 전계방출형 램프(10)는 주전극선(120)을 글라스 튜브(110)의 내부 중앙선 상에 정확하게 배치하기가 용이하며, 따라서, 주전극선(120)과 글라스 튜브(110)의 내주면에 형성된 투명전극(112) 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있으므로, 발광 균일도를 크게 향상시킬 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 직관형 전계방출형 램프(10)의 동작을 설명한다.
먼저, 직관형 전계방출형 램프(10)의 양단에 각각 형성된 양극 스템(130) 및 음극 스템(140)의 각 외부단자에 전원(D/C 전원)을 접속하여, 고전위는 양극 스템(130)의 접시형 접속구(136)를 거쳐 글라스 튜브(110)의 내벽에 형성된 투명전극(112)에 인가되고, 저전위는 음극 스템(140)의 제2컵체(142)를 통하여 주전극선(120)에 인가된다. 그리고 주전극선(120)의 외주면에 형성된 나노카본(122)으로부터 전계전자 방출이 발생하는데, 방출된 전자는 주전극선(120)과 글라스 튜브(110)의 내벽에 형성된 투명전극(112)과의 사이에 형성된 전계에 의해 가속화된다. 이때, 가속화된 방출전자가 투명전극(112) 상에 도포된 형광체(114)에 충돌하면, 형광체(114)에 의해 직관형 전계방출형 램프(10)가 발광한다. 여기서 글라스 블록(138) 내에서 양극과 음극 전극 간에 발생 가능한 방전이나 간섭 현상을 배제하기 위해서는 제1보조전극(139)과 제1지지대(131)의 양 단말부 사이의 거리는 적어도 주전극선(120)의 직경의 두 배 정도의 거리를 이격시키는 것이 바람직하다.
여기서, 주전극선(120)은 상술한 바와 같이 그 양단이 제 1 컵체(132) 및 제 2 컵체(142)에 의해 결합 고정되면, 일직선상으로 글라스 튜브(110)의 내부 중앙선을 따라 정확히 배치하기가 용이하기 때문에, 직관형 전계방출형 램프(10) 전체에 대하여 주전극선(120)과 글라스 튜브(110)의 내벽에 형성된 투명전극(112)과의 거리가 일정하게 유지된다.
본 발명에 따른 직관형 전계방출형 램프의 조립 과정의 일례를 기술하면, 먼저 상술한 바와 같은 구조를 지니는 양극 스템(130)과 음극 스템(140), 그리고 나노카본(122)이 형성된 주전극선(120), 투명전극(112) 및 형광체(114)가 그 내벽에 형성된 글라스 튜브(110)를 준비한다. 그리고 주전극선(120)의 양단에 양극 스템(130)과 음극 스템(140)을 제1컵체(132) 및 제2컵체(142)를 이용하여 클램핑 결합한다. 그리고 양극 스템(130)과 음극 스템(140)이 결합된 주전극선을 지그를 이용하여 글 라스 튜브(110) 내로 도1의 좌측에서 우측 방향으로 삽입하고, 제3글라스 비드(143) 부위를 가실링 한다. 이 때, 접시형 접속구(136)는 그 볼록면이 글라스 튜브(110) 내부를 향하고 그 오목면이 외부를 향하므로 투명전극(112)의 피막이 벗겨지는 등의 과도한 손상을 주지 않고 삽입이 가능하고, 삽입이 된 후에는 어느 정도의 탄성을 받으면서 글라스 튜브(110) 내벽의 투명전극(112)에 밀착하여 안정된 전기적 접속을 제공하게 된다. 이후 제2 글라스 비드(134) 부위를 배기 융착하여 실링을 마무리 하게 된다. 제1 글라스 비드(133)는 주로 양 단에 스템이 결합된 주전극선(120)을 글라스 튜브(110) 내에 삽입하기 전후에 센터링 기능을 수행하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 직관형 전계방출형 램프는 양극 스템(130)과, 주전극선(120) 및 음극 스템(140)이 모두 중심선 대칭 구조로 되어, 주전극선(120)을 글라스 튜브(110)의 중앙선에 정확히 정열 배치하는 것이 용이하고, 투명전극(112)과 주전극선(120) 사이의 간격을 직관형 전계방출형 램프(10) 전체에 걸쳐 일정하게 유지하므로, 주전극선(120)으로부터 전자가 방출되어 형광체(114)에 도달되는 시간이 균일하게 되어 발광균일도가 크게 향상된다.
위에서 양극 스템의 바람직한 실시예로서 접시형 연결구(139) 및 글라스 블록(138)을 구비하는 예를 제시하였으나, DC전원의 고전위를 투명전극(112)에 직접 접속하는 방법을 채택하는 경우라면, 접시형 연결구(139) 및 글라스 블록(138) 또는 제2글라스 비드(134)를 생략하더라도, 주전극선(120)을 글라스 튜브(110)의 중앙선에 정확히 정열 배치하는 것이 용이한 효과는 여전하다. 이러한 경우에는 양극 스 템(130)의 외부단자는 제1지지대(131)가 되고, 제1지지대는 전원 접속 기능은 수행하지 아니하고 단순히 지지 기능만을 수행한다.
만일 접시형 연결구(138)는 없이 보조전극선(139)이 글라스 블록(138)에 의하여 제1 지지대(131)에 부착된다면 고전위가 보조전극선에 접속되는 우발 상황이 발생되어도 방전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 직관형 전계방출형 램프(10)는 일반조명용 형광등으로 사용할 수 있으며, 또한, 백라이트용(BLU) CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 및 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)에 사용할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 직관형 전계방출형 램프는 컵형 전극지지봉을 주전극선의 양단에 일직선상으로 결합 고정하여 주전극선을 지지함으로써, 주전극선과 글라스 튜브 내주면의 투명전극 사이의 거리를 일정하게 유지하여, 발광 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 주전극선을 결합 고정하는 컵형 전극과 연결된 보조전극선 상에 글라스 비드를 형성함으로써, 주전극선의 중심선상에 견고하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 글라스 튜브의 내벽에 투명전극과 형광체가 순차로 형성되고 상기 글라스 튜브 내에 주전극선이 배치되는 직관형 전계방출형 램프에 있어서,
    상기 주전극선의 일단은 헤드부인 컵체와 몸체인 지지대를 포함하여 이루어진 제 1 전극지지봉을 포함하는 양극 스템에 의하여 결합 고정되고, 상기 주전극선의 타단은 헤드부인 컵체와 몸체인 지지대를 포함하여 이루어진 제 2 전극지지봉을 포함하는 음극 스템에 의하여 결합 고정되어, 상기 주전극선이 상기 글라스 튜브의 중앙선을 따라 정렬 지지되는 것을 특징으로 하는 직관형 전계방출형 램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극지지봉의 지지대와 상기 제2전극지지봉의 지지대 각각의 위에 형성된 글라스 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 직관형 전계방출형 램프.
  3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,
    직류 전원이 상기 투명전극과 상기 제 2 전극지지봉의 지지대 사이에 인가되는 것을 특징으로 하는 직관형 전계방출형 램프.
  4. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 양극 스템의 제 1 전극지지봉의 지지대는 일직선상으로 정열된 보조전극선이 글라스 블록에 의하여 부착되고 상기 제 1 전극지지봉의 지지대와 상기 보조전극선의 양 말단부는 글라스 블록의 글라스 재질내에서 서로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 직관형 전계방출형 램프.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 보조전극선 상에 형성되어 보조전극선으로부터 투명전극으로의 전기적 접속을 가능하도록 하는 접시형 접속구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직관형 전계방출형 램프.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 접시형 접속구의 외측으로 상기 보조전극선 상에 형성된 글라스 비드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직관형 전계방출형 램프.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 접시형 접속구의 볼록면이 상기 글라스 튜브의 내부를 향하도록 한 것을 특징으로 하는 직관형 전계방출형 램프.
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