KR100859857B1 - 백라이트용 외부전극형 형광램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백라이트용 외부전극형 형광램프에 관한 것으로서, 특히 형광램프 양단의 외관을 감싸는 전극부위를 최소화하여 형광램프 길이 방향 전체에 대하여 휘도의 균일도를 유지시킬 수 있는 외부전극형 형광램프에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내주벽에 형광층이 도포되고 방전가스가 충진되는 유리관과, 상기 유리관의 양단부에 대칭형으로 설치되는 전극을 포함하는데, 상기 전극은 상기 유리관의 양단부를 감싸는 형태로 형성되는 말단전극과, 상기 말단전극으로부터 상기 유리관의 외주면을 따라 길이 방향으로 반원형태로 연장되는 보조전극 및 상기 보조전극 위에 도포되는 유전층으로 구성된다.

또한, 상기 전극은 상기 유리관의 양단부를 감싸는 형태로 형성되는 말단전극과 상기 말단전극으로부터 상기 유리관의 외주면을 따라 길이 방향으로 원형으로 연장되는 투명전극으로 구성될 수도 있다.

상기한 구성의 본 발명에 의하면, 외부전극의 비발광영역을 최소화하여 형광램프 길이 방향 전체에 대하여 휘도의 균일도를 유지시킴으로써 고휘도와 고효율을 얻을 수 있는 잇점이 있다.

백라이트, 형광램프, 말단전극, 보조전극, 투명전극

Description

백라이트용 외부전극형 형광램프{External electrode fluorescent lamp for backlight}

도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 외부전극 형광램프의 사시도.

도 2는 본 발명에 일실시예에 따른 보조전극 길이에 따른 휘도 분포에 대한 결과를 나타낸 도면.

도 3는 본 발명의 다른 실시예로서 보조전극의 말단에 링 형태로 형성되는 링전극을 구비한 외부전극 형광램프의 사시도.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서 말단전극으로부터 유리관의 길이방향으로 투명전극이 도포된 외부전극 형광램프의 사시도.

도 5는 종래의 외부전극 형광램프의 전극 길이에 따른 휘도와 효율의 실험 결과를 나타낸 도면.

도 6은 종래의 외부전극 형광램프의 전극길이에 따른 휘도 분포에 대한 결과를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 형광램프 11 : 유리관

12 : 형광층 13 : 말단전극

14 : 보조전극 15 : 유전층

16 : 링전극 17 : 투명전극

본 발명은 백라이트용 외부전극형 형광램프에 관한 것으로서, 특히 형광램프 양단의 외관을 감싸는 전극부위를 최소화하여 형광램프 길이 방향 전체에 대하여 휘도를 균일하게 유지시킬 수 있는 백라이트용 외부전극형 형광램프에 관한 것이다.

종래의 LCD용 백라이트에 적용되는 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp ; 이하 CCFL라 함)는 대개 직경이 수 mm인 유리관 양 끝에 실린더형의 니켈 전극을 삽입하고, 전극 리드선과 유리관 양끝을 봉합시켜 고휘도의 빛을 발생시키는 방식으로 전극으로 인한 비발광영역이 작다는 장점이 있다. 여기서, 비발광영역은 CCFL의 전극부분을 말한다.

그러나, 유리관 양단부의 내벽에 니켈 전극을 설치하는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라, CCFL의 경우 실장 측면에서 전극을 납땜 방식으로 연결하는 과정에서 램프의 전극 부분을 많이 손상시키는 문제점이 있었다.

한편, 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp ; 이하 EEFL라 함)는 램프 양단을 감싸는 형태(end-cap형)를 개시한 한국특허출원번호 10-2000-0083512와, EEFL의 외부전극을 액상의 금속재를 형광램프 양 끝에 도포하고, 소정의 고열처리를 통하여 제작된 외부전극 형광램프를 개시한 한국특허출원번호 10-2002-0007392 및 밸트(belt)형 외부전극을 개시한 미국특허 US5013966에 잘 나타나 있다.

상기 EEFL에서 고휘도와 고효율을 위한 최적의 외부전극의 길이는, 형광램프의 총길이와 형광램프의 직경에 관계한다. 즉, 상기 형광램프의 길이가 길어지면 최적의 외부전극의 길이도 길어지는 경향을 갖는다. 예를 들면, 형광램프의 길이가 50 cm일 경우 최적의 외부전극의 길이는 2-3 cm이며, 형광램프의 길이가 1 m로 길어지면 최적의 외부전극의 길이는 3-4 cm로 길어져야 한다.

도 5는 외부전극을 액상의 금속재를 도포하여 열처리 방식으로 형성한 EEFL의 전극길이에 따른 휘도와 인가 전력에 대하여 나타낸 도면으로서, 도 5(a)는 형광램프의 총 길이가 35cm, 형광램프의 직경은 2.6 mm이고, 도 5(b)는 형광램프의 총 길이가 54 cm, 형광램프의 직경이 3.0 mm일때 형광램프의 전극길이(ℓ)에 대한 휘도를 나타내고 있다.

도 5(a)는 형광램프의 총 길이가 35 cm일때 전극길이를 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5 (cm)로 변경하여 상기 전극길이에 따른 휘도와 효율을 나타낸 실험 결과이다.

도시된 바와 같이 동일한 전력(8W)에서 전극의 길이가 2.5 cm일때 고휘도와고효율이 측정됨을 알 수 있으며, 전극의 길이가 3 cm 또는 3.5 cm 일때는 오히려 휘도와 효율이 감소함을 알 수 있다.

도 5(b)는 형광램프의 총 길이가 54 cm일때 전극길이를 1, 2, 3, 4 (cm)로 변경하여 상기 전극길이에 따른 휘도와 효율을 나타낸 실험 결과이다.

도시된 바와같이 동일한 전력(6W)에서 전극의 길이가 3 cm 일때 고휘도가 측 정되고, 전극의 길이가 4 cm 일때 휘도의 증가는 포화상태가 된다.

따라서, 상기의 실험 결과에 의해 형광램프의 총 길이가 35cm ~54cm 일때 고휘도 및 고효율을 달성하기 위하여 전극의 길이를 최소한 2~3 cm를 확보하여야 한다.

그러나, EEFL에서 고휘도를 달성하기 위하여 확보되어야 하는 전극의 길이 약 2-3 cm는 비발광영역으로서, 비발광영역의 길이가 0.8~1 cm인 CCFL에 비하여 상대적으로 비발광영역이 넓고, 특히 전극배치구간은 휘도가 극히 낮은 일명 데드존(Dead Zone)으로써 CCFL에 비해 큰 데드존이 형성되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로 형광램프의 전극 하단부분을 유리관의 길이방향으로 연장시키는 벙법이 있다.

상기 도 6(a)는 한국특허출원 2000-64013호에 개시된 형태로써, 형광램프 양단부에 대칭적으로 설치되는 말단전극(1) 중에서 어느 한쪽의 말단전극 하단부에 보조전극(2)이 길게 배치된 경우이다. 상기 형태에 따른 효과를 실험하기 위해 형광램프의 총 길이는 35 cm, 형광램프의 직경은 2.6 mm, 말단전극(1)의 길이는 1 cm, 보조전극(2)의 길이는 23 cm로 하였다.

상기 6(a)에 도시된 실험 결과를 살펴보면, 전극과 전극 사이의 휘도가 약 30,000 cd/m² 이상을 나타냄을 알 수 있다. 그러나, 보조전극(2)부분은 길이 방향으로 휘도가 감소되며, 상기 보조전극(2) 끝부분의 약 5 cm 부분에서는 상기 전극 사이의 최고 휘도 보다 약 20 %가 감소하고, 형광램프 끝부분의 휘도는 상기 전극 사 이의 최고 휘도의 약 80 % (약 6,000 cd/m²)로 감소되어 전체적으로 휘도 분포가 매우 불규칙함을 알 수 있다.

도 6(b)는 US5013966호에 개시된 형태로써, 말단전극(1)의 양쪽이 모두 폭이 좁은 보조전극(2)을 갖는 경우이다. 여기서, 상기 형태에 따른 효과를 실험하기 위해 형광램프의 총 길이는 35 cm, 형광램프의 직경은 2.6 mm, 말단전극(1)의 길이는 1 cm, 보조전극(2)의 길이는 각각 10 cm로 하였다.

상기 6(b)에 도시된 실험 결과를 살펴보면, 전극 사이의 휘도는 약 30,000 cd/m²를 나타낸다. 한편, 양단부로 갈수록 휘도는 감소하며, 보조전극(2) 끝부분의 약 5 cm 부분에서는 상기 전극 사이의 최고 휘도 보다 약 20 %가 감소하고, 형광램프 끝부분의 휘도는 상기 전극 사이의 최고 휘도의 약 80 % (약 6,000 cd/m² )로 감소되어 도 6(a)의 구성과 마찬가지로 전체적인 휘도 분포가 매우 불규칙함을 알 수 있다.

따라서, 종래의 기술로서는 형광램프 전체의 휘도 분포가 매우 불규칙하여 균일한 휘도를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 형광램프 양단의 외관을 감싸는 전극부위를 최소화하여 형광램프 길이 방향 전체에 대하여 휘도의 균일도를 유지시킬 수 있는 백라이트용 외부전극형 형광램프를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내주벽에 형광층이 도포되고 방전가스가 충진되는 유리관과, 상기 유리관의 양단부에 대칭형으로 설치되는 전극을 포함하는데, 상기 전극은 상기 유리관의 양단부를 감싸는 형태로 형성되는 말단전극과 상기 말단전극으로부터 상기 유리관의 외주면을 따라 길이 방향으로 반원형태로 연장되는 보조전극으로 구성되고, 상기 말단전극의 길이는 상기 유리관의 길이방향으로 약 1.5㎝ 이하 이고 상기 보조전극의 길이는 상기 유리관의 길이방향으로 전체 유리관 길이의 약 15% 이내의 길이를 가지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 외부전극 형광램프의 사시도로서, 내주벽에 형광층(12)이 도포되고 방전가스가 충진되는 유리관(11)과, 상기 유리관(11)의 양단부에 대칭형으로 설치되는 전극을 포함하는데, 상기 전극은 상기 유리관(11)의 양단부를 감싸는 형태로 형성되는 말단전극(13)과, 상기 말단전극(13)으로부터 상기 유리관(11)의 외주면을 따라 길이 방향으로 반원형태로 연장되는 보조전극(14) 및 상기 보조전극(14) 위에 도포되는 유전층(15)을 포함하여 구성된다.

본 실시예에서, 형광램프의 총길이는 35㎝이고, 말단전극(13)의 길이는 상기 유리관(11)의 길이방향으로 1.5㎝ 이하이다.

상기 말단전극(13)은 빛의 방전시에 하전입자를 가두는 역할을 하므로 고휘도와 고효율을 제공한다. 상기 말단전극(13)은 비발광영역이므로 1.5cm 이내로 최 소화 시킴으로써 형광램프(10)의 길이방향 전체에 대하여 휘도의 균일도를 유지시킬 수 있다.

상기 보조전극(14)은 유리관(11) 하단에 설치되어 유리관(11) 상단으로 빛이발광하도록 한다. 또한, 상기 보조전극(14)은 최소화된 말단전극(13)의 면적을 보상하기 위하여 구비되었으며, 길이는 5 cm이고, 상기 유리관(11) 직경의 반에 해당하는 반원형태이다. 여기서, 상기 보조전극(14)의 두께를 유리관(11) 직경의 절반 보다 작게하면 고휘도와 고효율을 얻을 수 없으며, 상기 보조전극(14)의 길이는 상기 형광램프(10) 전체 길이에 및 직경에 따라 정해지고, 이는 상기 형광램프(10) 전체 휘도의 균일도에 영향을 미친다.

또한, 상기 보조전극(14) 부분은 유전층(15)을 더 형성한다. 상기 유전층(15)은 절연의 역활로 전기적인 누전과 안전을 위해 형성되며, 바람직하게는 PbO 등을 도포하는 방식으로 도포된다. 즉, 상기 외부전극 형광램프를 LCD용 광원으로 채용시에 말단전극(13) 부분이 전원연결을 위한 콘넥터에 삽입되는 형태로 결합될 때, 상기 보조전극(14) 부분이 외부와 노출되면 전기의 누전과 안전상의 문제가 있어 전기적인 누전과 안전을 위해 유전층을 도포하는 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 보조전극 길이에 따른 휘도 분포에 대한 결과를 나타낸 도면으로써, 본 실시예에서 형광램프의 총길이는 35㎝이고, 형광램프의 직경은 2.6 mm이며, 상기 유리관(11)의 양단을 감싸는 말단전극(13)의 길이는 약 1.5 cm이하 이다.

상기 유리관(11)의 하단에 배치된 보조전극(14)의 폭은 유리관(11) 직경의 절반인 반원형태이며, 상기 보조전극(14)의 길이는 상기 도 6(a)와 6(b)의 실험 결과에서 설명한 바와 같이 상기 형광램프(10)의 휘도의 균일도를 유지하기 위하여 5 cm로 하였다.

여기서, 상기 유리관(11)의 양단에 배치되는 말단전극(13)의 길이가 1.5 cm이며, 제2 전극(14)의 폭이 유리관(11) 직경의 반이고, 보조전극 길이가 5 cm인 경우, 상기 형광램프(10) 양단 전극부분의 휘도가 다소 감소하지만, 형광램프(10) 전체의 길이에 대한 휘도는 80 % 이내에서 균일하다. 따라서, 상기 형광램프(10) 전체에 고휘도와 고효율이 제공된다. 본 실시예에 있어서, 보조전극(14)의 길이는 5cm 이지만 상기 보조전극(14)의 길이가 전체 형광램프(10) 길이의 15%이하일 경우 동일한 효과가 발생한다.

상기 EEFL을 가장자리 발광형 백라이트로 구성하기 위하여, 상기 백라이트는 EEFL과, 형광램프(10) 양단부에 감싸는 형태의 말단전극(13) 부분에 전극 콘넥터가 설치되고, 상기 전극 콘넥터는 인버터에 연결되는 전원연결선이 설치된다. 상기 EEFL의 말단전극(13)부분에 설치되는 전극 콘넥터는 형광램프(10) 양단부의 전극과 전기적으로 통전되고, 형광램프(10)에 설치된 말단전극(13)을 감싸는 형태로서, 전기적으로 외부와 차단되어 누전을 방지하고 전기적인 안전성을 확보한다. 이를 위하여 전극 콘넥터는 도 1에서 양단부에 연결된 유전층(15)이 도포된 보조전극의 부분을 덮는 형태로 제작될 수도 있다.

도 3는 본 발명의 다른 실시예로서 보조전극의 말단에 링 형태로 형성되는 링전극을 구비한 외부전극 형광램프의 사시도로서, 상기 도 1에서 설명한 EEFL의 외부전극 형태에서 보조전극(14)의 말단에 링 형태로 형성된 링전극(16)을 설치한다. 여기서, 상기 링전극(16)은 보조전극(14)에 연결되어 전기적으로 통전되도록하며, 가능한 범위내에서 두께를 얇게(바람직하게, 약 1 mm)하여 비발광영역인 외부전극 부분을 최소화 하는 것이 바람직하다.

본 발명인의 실험결과에 의하면, 상기 유리관(11)을 감싸는 링 형태의 링전극(16)을 보조전극(14)의 말단에 설치하는 경우 동일한 길이의 보조전극(14)만을 사용하였을 때 보다 약 20%의 휘도와 효율이 증가되는 것으로 밝혀졌다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서 말단전극으로 부터 유리관의 외주면을 따라 길이 방향으로 원형으로 연장되는 투명전극이 도포된 외부전극 형광램프의 사시도로서, 내주벽에 형광층이 도포되고 방전가스가 충진되는 유리관(11)과, 상기 유리관(11)의 양단부에 대칭형으로 설치되는 전극을 포함하는데, 상기 전극은 상기 유리관(11)의 양단부를 감싸는 형태로 형성되는 말단전극(13)과 상기 말단전극(13)으로부터 상기 유리관(11)의 외주면을 따라 길이 방향으로 원형으로 연장되는 투명전극(17)으로 구성된다.

본 실시예에서, 상기 말단전극(13)의 길이는 상기 유리관(11)의 길이방향으로 약 1.5㎝ 이하 이고, 상기 투명전극(17)의 길이는 상기 유리관(11)의 길이방향으로 전체 유리관(11) 길이의 약 3cm 의 길이를 가진다.

상기 투명전극(17)을 유리관(11)에 도포함으로써 형광램프(10) 빛의 투과도를 높여 주는 효과가 있고, 이로써 형광램프(10)의 전체 길이에 대하여 휘도를 향상시킬 수 있다.

상기 투명전극(17)의 길이는 램프 전체 길이에 대한 휘도의 균일도에 의하여 정해지며, 상기 투명전극(17)의 길이가 전체 형광램프(10) 길이의 10%이하일 경우 동일한 효과가 발생한다.

상기 도 1 내지 도 4의 외부전극은 액상 금속재를 도포하여 소정의 열처리 과정으로 전극을 형성하며, 상기 액상 금속재의 도포 방식은 한국출원특허 10-2002-0007392에 잘 나타나 있다.

또한, 상기 외부전극은 유리관(11)의 양단부에 구리나 알루미늄 등의 접착식 금속 테이프를 붙이는 금속 테이핑(tapping) 방식 또는 유리관(10)의 양단부에 금속을 도금하는 금속도금 방식을 통하여 외부전극이 형성된다.

이상에서 본 발명에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음은 자명하며, 따라서 본 발명의 실시예에 따른 단순한 변경(예를들어, LCD 백라이트 또는 조명용 싸인장치의 백라이트 등)은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

상기한 구성의 본 발명에 의하면, 외부전극의 비발광영역을 최소화하여 형광램프 길이 방향 전체에 대하여 휘도의 균일도를 유지시킴으로써 고휘도와 고효율을 얻을 수 있는 잇점이 있다.

또한, 보조전극의 반원의 형태로 구성하여 유리관 상단으로 빛이 발광하도록 하여 발광효율을 증가시키고, 투명전극을 사용하여 빛의 투과도를 향상시킴으로써 빛의 휘도를 향상시키는 잇점이 있다.

Claims (11)

1. 내주벽에 형광층이 도포되고 방전가스가 충진되는 유리관과;

   상기 유리관의 양단부에 대칭형으로 설치되는 전극으로, 상기 유리관의 양단부를 감싸는 형태로 형성되는 말단전극과 상기 말단전극으로부터 상기 유리관의 외주면을 따라 길이 방향으로 반원형태로 연장되는 보조전극을 갖는 상기 전극과;

   상기 보조전극 위에 도포되는 유전층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 외부전극형 형광램프.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 전극은 액상의 금속재를 도포한후 소정의 열처리를 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트용 외부전극형 형광램프.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 전극은 테이핑 방식 또는 도금방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트용 외부전극형 형광램프.
5. 삭제
6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 보조전극의 말단에 링 형태로 형성되는 링전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 외부전극형 형광램프.
7. 삭제
8. 내주벽에 형광층이 도포되고 방전가스가 충진되는 유리관과;

   상기 유리관의 양단부에 대칭형으로 설치되는 전극으로, 상기 유리관의 양단부를 감싸는 형태로 형성되는 말단전극과 상기 말단전극으로부터 상기 유리관의 외주면을 따라 길이 방향으로 원형으로 연장되는 투명전극을 갖는 상기 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 외부전극형 형광램프.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 말단전극은 액상의 금속재를 도포한후 소정의 열처리를 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트용 외부전극형 형광램프.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 말단전극은 테이핑 방식 또는 도금방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트용 외부전극형 형광램프.
11. 삭제

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