KR100795517B1 - 내부 전극 형광램프 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 내부전극 형광램프는, 희가스가 충전되고 내벽에는 형광체가 도포된 밀폐형 램프 튜브와, 상기 튜브의 양단부에 제공되는 전극과, 상기 전극에 전력을 공급하는 리드선을 구비하는 내부전극 형광램프에 있어서, 상기 전극은 금속 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 하는 내부전극 형광램프이다. 본 발명에 의한 내부전극 형광램프는 메쉬형 시트를 사용하여 전극을 구성하므로 전자의 유효 방출 계수가 증가하여 발광효율이 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 전극의 단부를 카본 코팅하여 장시간 전극이 플라즈마에 노출된 경우에도 열에 의해 소실 및 유실되는 현상을 방지, 전극의 내구성을 증가시킬 수 있다.

형광램프, 내부, 전극, 메쉬

Description

내부 전극 형광램프{Inner Electrode Flourscent Lamp}

도 1은 평판형 냉음극 형광램프를 나타낸 사진,

도 2는 도 1에 도시된 형광램프의 전극이 설치된 단부를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에 의한 일 실시예로서 금속 메쉬 전극이 적용된 형광램프의 단부를 나타낸 단면도,

도 4는 여러가지 형태의 금속 메쉬 전극의 실시예를 나타낸 도면,

도 5는 도 4의 (라)를 적용한 전극의 사진,

도 6은 도 4의 (다)를 적용한 전극의 사진,

도 7은 도4의 카본코팅(c)의 확대 사진, 그리고,

도 8은 메쉬의 실시예들을 나타낸 도면이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100; 램프튜브 110; 형광막

200; 전극부 210; 전극

220; 외부리드선 230; 내부리드선

300; 비드글라스

본 발명은 액정표시장치용 백라이트 등에 사용되는 내부전극 형광램프에 관한 것으로서, 특히 전극부에 메쉬형(Mesh type) 전극을 적용한 내부전극 형광램프에 관한 것이다.

일반적으로, 표시장치(display device)는 정보처리장치에서 출력된 전기적 신호를 영상으로 변경시킨다. 표시장치는 CRT 방식 표시장치(Cathode Ray Tube type display device) 및 평판 표시장치(flat display device)로 구분된다. 대표적인 평판 표시장치인 액정표시장치(Liquid Crystal Display device, LCD)는 CRT 방식 표시장치에 비하여 무게가 가볍고 부피가 작은 장점을 갖는다.

액정표시장치는 전압차에 의하여 발생한 전계에 의하여 배열이 변경되고, 배열에 따라서 광의 투과율을 변경시키는 액정을 포함한다. 액정은 스스로 광을 발생하는 발광소자가 아니고, 광을 받아들여 영상을 표시하는 수광소자이기 때문에 백라이트라고 하는 광원을 필요로 한다.

평판 표시장치 중 백라이트에는 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)을 배치하는 방식과, 형광체가 도포된 상하 기판을 조립한 평판 형광램프방식이 채용되고 있다. 형광램프는 전극의 배치를 기준으로 내부 전극 형광램프와 외부전극 형광램프, 혼합형 형광램프, 무전극 형광램프로 구분된다. 도 1은 내부 전극형 평판형 형광램프의 사진이다.

일반적인 내부 전극 형광램프는, 유리로 형성된 램프의 양단이 전극 어셈블 리에 의해 기밀하게 밀봉되어 있고, 전극에 고주파 고전압이 인가되면 발광한다.

도 2는 종래의 내부전극 형광램프의 단부를 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이, 일반적인 냉음극 형광램프는 경질 유리로 된 램프 튜브(10)와 램프 튜브(10)의 양단에 밀봉 접합된 전극부(20)로 구성된다.

상기 램프튜브(10) 내부에는 방전매체로서 수은과 아르곤과 네온 등의 혼합가스가 충전되어 있으며, 램프튜브(10)의 내벽에는 형광체가 도포되어 형광막(11)이 형성된다. 램프튜브(10) 양단의 전극부(20)는 금속으로 이루어진 전극(21)과, 전극(21)에 전력을 공급하는 외부리드선(22)과, 상기 전극(21)과 외부리드선(22)을 연결하는 내부리드선(23)으로 구성된다.

상기 전극(21)은 주로 니켈이 사용되며, 방전면적을 확대시키기 위하여 컵형상으로 이루어진다. 상기 내부리드선(23)은 램프 튜브(10)와 융착되어 램프 튜브(10)의 내측에 위치된 전극(21)과 연결되며 외부에 융착된 비드글라스(30)에 의해 보호된다.

이와 같은 구성의 내부전극 형광램프는 다음과 같은 과정을 거쳐 제작된다.

먼저, 램프튜브(10)의 내벽면에 형광체(11)를 도포한다. 그리고 램프튜브(10)의 내측에 수은을 주입하고 램프튜브(10)의 단부에 전극부(20)를 설치한다. 이 상태에서 램프튜브(10) 내부를 진공상태로 만든 다음 혼합가스를 충전하고 내부의 수은이 램프튜브(10)의 내부에 골고루 퍼지도록 고온으로 확산시킨 후 램프튜브(10)를 봉합시켜 제작을 완료한다.

이와 같이 제작된 내부전극 형광램프의 외부리드선(22)을 통해 고전압을 인 가시키면, 램프튜브(10) 내부의 전자가 전극(21) 측으로 유인되면서 가속되고, 가속된 전자가 전극(21) 표면에 충돌하는 과정에서 발생 된 2차전자에 의해 방전이 개시된다.

전극(21)으로부터 발산된 전자는 수은원자와 충돌하고 이 충돌로 인하여 253.7nm의 자외선이 발생된다. 상기 자외선은 램프(10) 내벽에 도포된 형광체(11)를 자극하게 되며, 이 형광체(11)가 253.7nm의 파장대를 가시광선 파장영역까지 증폭시켜 가시광선이 생성되는 것이다.

이와 같은 내부전극 형광램프는 6mA에서 50,000시간에 이르는 긴 수명과 고효율 및 고휘도의 성능을 발휘하며, 컴팩트한 사이즈로 제작이 가능하고, 램프튜브(10)의 직경이나 길이의 조정이 자유롭고 형상변경이 용이하며, 자연광과 같은 따뜻한 색조는 물론 높은 연색성을 나타내는 장점들로 인하여, LCD, 액정TV와 같은 액정 디지털 기기에 설치되는 백라이트로서 널리 이용되고 있다.

상기 완성된 내부전극 형광램프는 여러 가지 요소에 의하여 그 수명이나 성능에 영향을 받게 되는데, 예컨대, 램프 내의 수은 및 전극의 양이 적어지거나 전극이 지나치게 과열되면 그 수명이 짧아지게 된다.

종래의 전극부는 도 2에 도시된 바와 같이 전극(21)을 금속 컵형으로 형성하여 전자방출 빈도수가 충분치 않고 플라즈마 발생 후 플리커링이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내부전극 형광램프의 전극을 금속 메쉬(Mesh)로 구성함으로써, 휘도와 수명을 향상시키고 소비전력을 감소시킨 내부전극 형광램프를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 희가스가 충전되고 내벽에는 형광체가 도포된 밀폐형 램프 튜브와, 상기 튜브의 일단부에 제공되는 적어도 하나의 전극과, 상기 전극에 전력을 공급하는 리드선을 구비하는 내부전극 형광램프에 있어서, 상기 전극은 금속 메쉬로 구성되는 것을 특징으로 하는 내부전극 형광램프를 제공한다.

상기 전극은, 금속 메쉬를 두루마리 형태로 말아서 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 전극은, 컵 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 컵은 지름 크기가 동일한 원통형 또는, 개구 단부의 지름을 폐쇄 단부의 지름보다 크게 형성한 나팔형으로 형성할 수 있다.

또한, 상기 전극은, 개구단부를 길이 방향으로 절개 후 바깥쪽으로 절곡하여 나팔꽃 형상으로 형성할 수 있다.

상기 전극은 카본 코팅된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면 을 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 3은 본 발명에 의한 일 실시예로서, 금속 메쉬 전극(210)이 적용된 형광램프의 단면을 나타낸 도면이고, 도 4는 여러가지 형태의 금속 메쉬 전극(210)의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 (라)를 적용한 전극의 사진이고, 도 6은 도 4의 (다)를 적용한 전극의 사진이며, 도 7은 도4의 카본코팅(c)의 확대 사진이고, 도 8은 메쉬의 실시예들을 나타낸 도면이다.

도시하는 바와 같이 형광램프는 내벽에 형광체가 도포되고, 내부에 희가스가 밀봉된 램프튜브(100)와 램프 튜브 내부에 방전을 발생시키기 위해 램프 튜브의 내부에 설치되며, 메쉬 시트로 형성되는 전극(210)을 구비하는 전극부(200)를 포함한다.

램프튜브(100) 내측면에 자외선에 의한 자극에 의해 발광하는 형광체가 얇은 두께로 도포되어 형광막(110)이 형성되고, 램프튜브(100)의 내부에는 방전 매체로서 적량의 수은과 불활성가스(Ar, Ne, 혼합가스 등)와 같은 희가스가 봉입된다.

형광체는 램프 튜브(100)의 내부에서 발생한 비가시광선, 예를 들면, 자외선을 가시광선으로 변환시킨다.

희가스는 램프튜브(100)의 내부에 봉입되어 방전에 의하여 비가시광선을 발생시킨다. 희가스는 램프튜브(100)의 내부에서 이동하는 전자와 충돌하여 비가시광선을 발생하는 수은 및 패닝효과에 의하여 냉음극 형광램프의 구동전압을 보다 낮 추기 위한 미량의 아르곤, 네온, 크세논, 크립톤 등을 포함한다.

비드글래스(300)는 램프 튜브(100)의 내측면에 결합하여 램프 튜브(100)로부터 희가스가 외부로 누설되지 않도록 한다.

전극부(200)는 금속 메쉬로 형성된 전극(210)과, 전극에 전압을 인가하기 위한 내부리드선(220)과 외부리드선(230)을 포함한다. 전극(210)은 램프튜브(100)의 양 단부를 통해 램프튜브(100)의 내부에 배치된다. 각 전극(210)은 램프튜브(100)의 내부에서 전자의 이동에 의해 방전을 발생시킨다. 전극으로부터 발생한 전자는 희가스 중 수은과 충돌하여 비가시광선을 발생시킨다.

본 발명에 의한 내부전극 형광램프는 전극(210)을 도8에 도시된 바와 같은 메쉬 시트로 형성하여 전자를 발생하는 전극(210)의 표면적을 증가시킨다.

전극을 구성하는 메쉬 시트(mesh sheet)는 몰리브덴, 텅스텐, 니오브, 티탄, 니켈과 같은 금속재료 와이어(금속사;金屬絲)를 이용하여 도 8에 도시된 바와 같은 형태의 망상(網狀)으로 직조하여 형성한다. 메쉬 시트는 일함수가 낮고 용융점이 높은 금속을 사용하는 것이 바람직하다.

금속 메쉬 전극(210)은 도 4(가) 내지 (다)에 도시된 바와 같이 내부에 공동(hollow)이 형성된 컵 형상을 갖는다. 전극은 컵 형상으로 제작함으로써 유효 발광길이를 감소시키지 않으면서 전극의 표면적을 크게 증가시켜 수은 소모량을 크게 감소시켜 수명을 향상시킬 수 있다.

금속 메쉬 전극(210)은 도 4 (라)와 같이 메쉬 시트를 두루마리 모양으로 말아 더욱 표면적을 증가시킬 수 있고, 도 4 (다)와 같이 단부를 길이방향으로 소정 갯수로 절개한 후 바깥으로 절곡시킨 형상으로 형성함으로써 전자 발생 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 도 4 (나)와 같이 전극을 원통형이 아닌 상단의 지름이 크도록 형성함으로써 플라즈마 발생 후 플리커링이 발생하는 것을 감소시킬 수 있다.

이와 같이 전극을 금속 메쉬로 형성하여 전자의 유효 방출 계수가 증가된다. 또한, 전극의 표면적이 증가할 수록 수은 소모량이 점차 감소하고, 수명, 휘도, 소비전력이 크게 개선된다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 메쉬 시트로 구성된 전극 단부를 카본 코팅하여 카본 코팅부(C)를 형성한다. 장시간 전극이 플라즈마에 노출되는 경우 열에 의해 소실 또는 유실되는 전극의 팁에 내구성이 우수한 탄소재를 코팅하여 내구성을 증가시키게 된다. 카본 코팅부(C)는 전극 단부에 형성하는 것이 바람직하고, 전극 전체를 코팅하는 것도 가능하다. 카본 코팅부(C)는 방전에 의한 마멸로부터 전극을 장기간 견딜 수 있도록 하고, 내스패터성을 향상시킨다. 그 결과, 전극은 우수한 전자 방사 특성을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있고, 형광램프의 수명을 늘릴 수 있다.

본 발명에 의한 메쉬 전극이 적용된 내부전극 형광램프는 복수개의 채널로 구성되는 평판형 형광램프는 물론 직관형(直管形) 형광램프에도 적용 가능하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 메쉬형 시트를 사용하여 전극을 구성하므로 전자의 유효 방출 계수가 증가하여 발광효율이 증가시킬 수 있게 된 다. 또한, 전극의 단부를 카본 코팅하여 장시간 전극이 플라즈마에 노출된 경우에도 열에 의해 소실 및 유실되는 현상을 방지, 전극의 내구성을 증가시킬 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 희가스가 충전되고 내벽에는 형광체가 도포된 밀폐형 램프 튜브와, 상기 튜브의 양단부에 제공되는 전극과, 상기 전극에 전력을 공급하는 리드선을 구비하는 내부전극 형광램프에 있어서,

   상기 전극은 금속 메쉬로 구성된 컵 형상으로 형성되어지되,

   상기 컵은 개구 단부의 지름을 폐쇄 단부의 지름보다 크게 형성한 나팔형인 것을 특징으로 하는 내부전극 형광램프.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 전극은, 개구단부가 길이 방향으로 복수개소에서 절개된 후 바깥쪽으로 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 내부전극 형광램프.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 전극은, 그 표면에 카본 물질이 도포된 것을 특징으로 하는 내부전극 형광램프.

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