KR100887920B1 - 저온용 형광 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 형광 램프를 병렬로 배열하고 투명 보온 덮개를 사용하여 냉동실, 냉동 창고 등과 같은 저온 환경에서도 실온에서와 같은 동작 특성을 가질 수 있는 저온용 형광 램프에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 저온용 형광 램프는, 방전 기체가 주입되어 봉입되는 유리관과, 상기 유리관의 양측단에 배치되는 전극으로 이루어지는 형광 램프에 있어서, 상기 형광 램프를 복수개의 다발로 묶어 각각의 전극을 전원에 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다. 상기 형광 램프는 외부 전극 형광 램프, 냉음극 형광램프 또는 일반 형광 램프를 사용할 수 있다. 또한, 그 형태에 있어서도 직관형, 절곡형 또는 구형으로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 아울러, 상기 복수개의 형광 램프는 클램프 등과 같은 고정 수단에 의해 다발로 고정되고, 단일관 또는 다중관 형태의 투명 보온 덮개에 삽입됨이 바람직하다.

형광 램프, 저온, 유리관, 인버터, 전극

Description

저온용 형광 램프{low temperature fluorescent lamp}

도 1은 종래의 형광 램프의 구조를 나타내는 개략적 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 복수개의 형광 램프를 묶은 다발 형태의 저온용 형광 램프를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 다발 형태의 저온용 형광 램프를 전기적으로 연결한 배선 예시도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 2에 도시된 다발형태의 저온용 형광 램프를 전기적으로 연결한 배선 예시도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 복수개의 형광 램프를 묶은 다발 형태의 저온용 형광 램프를 나타내는 개략적인 단면도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 도 5에 도시된 다발형태의 저온용 형광 램프를 전기적으로 연결한 배선 예시도이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 다발형태의 저온용 외부 전극 형광 램프를 투명 보온 덮개로 덮은 개략적인 단면도이다.

도 8은 도 7의 저온용 형광 램프를 다중 클램프 및 단일 전극을 이용하여 전원에 연결한 예시도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1, 100 : 형광 램프 10 : 전극부

11 : 필라멘트 12, 111 : 유리관

20 : 유리관 110 : 단일 전극

112 : 외부 전극 113 : 클램프

120, 121 : 투명 보온 덮개 200 : 인버터

본 발명은 저온용 형광 램프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수개의 형광 램프를 병렬로 배열하고 투명 보온 덮개를 사용하여 냉동실, 냉동 창고, 겨울날 실외에 노출된 자판기 등과 같은 저온 환경에서도 실온에서와 같은 동작 특성을 가질 수 있는 저온용 형광 램프에 관한 것이다.

일반적으로, 조명을 위해 사용되는 여러 조명장치 중에서 전력소모가 적고 설치비용이 저렴하며 조명성능이 우수한 형광 램프가 가장 많이 사용되고 있으며, 이러한 형광 램프는 방전등의 일종으로 가늘고 긴 원통형 유리관의 내벽에 형광물질을 바르고 내부에 수은과 아르곤 가스를 봉입한 다음 그 양단의 전극부에 전압을 걸어 방전시키면 다량의 자외선이 발산되고 이 자외선이 형광물질에 흡수되어 발광됨으로써 조명효과를 얻을 수 있는 것이다.

이러한 종래의 형광 램프 구조 및 원리를 도 1을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 실제로, 형광 램프 기구는 직관형, 절곡형 또는 구형의 형광 램프, 스타트램프 및 안정기의 3부분이 전기적으로 서로 연결되어 구성되며, 최근에는 형광램프의 슬림화를 위해 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 또는 외부 전극 형광램프(external electrode fluorescent lamp; EEFL)가 널리 사용되고 있지만, 도시의 편의상 직관형 형광 램프와 스타트램프만을 개략적으로 도시하였다.

도 1에 도시된 바와 같이, 광원인 대략 원통형의 긴 유리관(20)에는 양측단의 전극부(10)에 필라멘트(11)가 설치되어져있고, 필라멘트(11)에는 열전자가 튀어나가기 쉬운 물질, 즉 바륨이나 스트론튬이 발라져 있다. 물론, 유리관(20) 속에는 이미 설명한 것처럼 수은과 아르곤 가스로 채워져 있다.

전원 스위치를 넣으면 전원 전압은 스타트 램프(30)에 즉시 걸린다. 상기 스타트 램프(30)는 유리관속에 고정전극(31)과 바이메탈인 가동전극(32)이 부착되어 있으며, 그 속에 아르곤 가스를 넣어 밀봉한 구조로 되어 있다. 전원 스위치를 켜면 스타트 램프(30)의 전극 갭에 방전이 발생되고 가동전극(32)이 가열되어 늘어나 고정전극(31)과 접촉한다. 이때, 형광 램프에는 폐회로(閉回路)가 구성되어, 유리관(20)의 필라멘트(11)에 전류가 흘러 가열된다.

이어서, 상기 필라멘트(11)에서 열전자가 방출되고, 수은은 증발되어 다량의 자외선이 발산되고 이 자외선이 형광물질에 흡수되어 발광됨으로써 비로소 형광 램프(1')이 점등되어진다. 이때, 상기 방전이 시작되면 관전류(管電流)가 점점 증가 하여 상기 전극(10)이 파괴됨으로, 전류를 어느 값 이하로 제한하기 위하여 안정기(미도시)가 별도로 연결되어 사용되어진다. 여기서, 미설명의 부호 12는 유리관(20)의 양측단의 전극부(10)에 전원을 연결하기 위해 끼움 접속되는 결합 단자핀이다.

그러나 상기한 바와 같은 모든 종류의 형광 램프는 저온에서는 그 효율이 현저하게 저하되어, 대략 영하 18°이하에서는 점등이 되지 않거나 10% 이하의 저효율로 동작하게 된다. 즉, 상기 아르곤은 주위 온도가 저온으로 내려 갈수록 형광 램프에 흐르는 관전류량이 더욱더 감소되어져 영하 18°이하가 되면 점등이 되지 않을 뿐만 아니라 그 수명도 함께 단축되어지는 문제점이 있다.

따라서, 설치비용이 저렴하면서도 조명성능이 우수한 형광 램프를 북위 40도 이상의 겨울 환경이나, 각종 산업분야에 널리 이용되는 냉동실 또는 냉동 창고에서 사용할 수 없게 되고, 특히, 혹독한 겨울날 실외에 노출된 자판기 내에 설치된 형광 램프는 그 효율성이 더욱 저하되고 수명도 현저히 줄어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 복수개의 형광 램프를 다발 형태로 병렬로 배열하고 하나 또는 복수개의 관형태의 투명 보온 덮개 내에 삽입하여 냉동실, 냉동 창고 등과 같은 저온 환경에서도 실온에서와 같은 밝기와 효율을 나타내는 동작 특성을 가질 수 있는 저온용 형광 램프을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저온용 형광 램프는, 방전 기체가 주입되어 봉입되는 유리관과, 상기 유리관의 양측단에 배치되는 전극으로 이루어지는 형광 램프에 있어서, 상기 형광 램프를 복수개의 다발로 묶어 각각의 전극을 전원에 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극은 유리관 내부에 위치하는 내부 전극이며, 각각의 전극은 외부에 설치된 안정기 및 스타트 램프에 각각 전기적으로 연결되거나 또는 각각의 전극은 전자식 안정기에 각각 전기적으로 연결될 수도 있다.

또한, 상기 전극은 상기 유리관의 양단부를 감싸도록 형성된 외부 전극이며, 각각의 전극은 하나의 인버터를 통해 단일 전원에 연결될 수도 있다.

또한, 상기 복수개의 형광 램프는 클램프와 같은 고정 수단에 의해 다발로 고정될 수 있으며, 상기 복수개의 다발로된 형광 램프는 하나 또는 적어도 2개 이상의 다중관 형태의 투명 보온 덮개에 삽입되어 설치될 수도 있다.

또한, 상기 형광 램프는 직관형, 절곡형 또는 구형으로부터 선택된 어느 하나일 수도 있으며, 상기 형광 램프는 외부 전극 형광 램프 대신에 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL)일 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 복수개의 형광 램프를 묶은 다발 형태의 저온용 형광 램프를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 다발 형 태의 저온용 형광 램프를 전기적으로 연결한 배선 예시도로서 설명의 편의상 함께 설명하기로 한다. 여기서, 도 1에 도시된 유리관 형태의 형광 램프가 적어도 2개 이상이 병렬 형태로 묶인 다발형의 저온용 형광 램프(1)인 점을 제외하고는 동일하며, 그 차이점으로 중심으로 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 내주벽에는 형광체층(미도시)이 도포되고 수은과 아르곤 방전 기체 등이 주입되어 봉입된 유리관(20)과, 상기 유리관의 양측단에 배치되는 전극(10)으로 이루어지는 형광 램프가 3개의 병렬 형태로 묶여져 저온용 형광 램프(1)로 이용되어 진다. 여기서, 본 도면에서는 3개의 형광 램프(1)가 묶여져 있으나, 본 발명에서는 2개나 4개 또는 그 이상도 가능하며 그 수에 제한되는 것은 아니다. 또한, 복수개의 형광 램프(1)를 묶는 수단으로서는 클램프 등의 고정 수단을 이용하거나 또는 접착제 등을 이용하여 상호 접착하여 사용할 수 있으나 본 고안은 그 묶는 수단에 제한되는 것은 아니다. 더구나, 본 도면에서는 직관 형태의 형광 램프를 다발로 형성하고 있으나, 절곡형 또는 구형의 형광 램프 등도 다발로 형성할 수 있으며, 본 발명에서는 그 형상에 제한되는 것은 아니다.

도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 다발로 이루어진 저온용 형광 램프(1)를 전기적으로 연결하여 점등하기 위해서는 안정기 및 스타트 램프를 각각의 형광 램프 마다 그 외부에 설치하여 이들을 상호 연결하도록 되어 있다. 이와 같이, 다중의 다발로 이루어진 저온용 형광 램프(1)를 묶어서 병렬로 배치하여 점등함으로써, 단 1개의 형광 램프를 사용하는 경우보다 저온에서 효율적으로 작동할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 2에 도시된 다발형태의 저온용 형광 램프를 전기적으로 연결한 배선 예시도로서, 도 3에서와 같이 기계식 안정기를 사용하는 대신에 전자식 안정기를 사용한 점에서 상이하다. 따라서, 전자식 안정기를 사용하는 것에 의해 스타트 램프가 불필요하고 점등 시 깜박임으로 인한 기동 전력의 손실이 없다는 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 복수개의 형광 램프를 묶은 다발 형태의 저온용 형광 램프를 나타내는 개략적인 단면도로서, 도 2 내지 도 4에 도시된 내부 전극을 갖는 형광 램프를 사용하는 대신에 외부 전극(112)을 갖는 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp)를 다발 형태의 저온용 형광 램프(100)로 사용한 점에서 상이하며 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

여기서, 상기한 외부 전극 형광 램프는 직경이 수 mm인 실린더형 유리관(111)과 상기 유리관(111)의 양단부를 감싸도록 형성된 외부 전극(112)을 포함하는데, 상기 유리관(111)의 내주벽에는 형광체(미도시)가 도포되어 있으며, 불활성 기체나 수은(Hg) 등으로 이루어진 방전가스(discharge gas)가 주입된 후 양단부가 밀봉된다. 이러한 외부 전극 형광 램프는 일반 형광 램프보다 수명이 매우 길고, 효율이 높으며, 병렬 구동 방식이어서 1개의 안정기로 다수의 램프 점등이 가능한 장점이 있다. 또한, 상기 외부 전극(112)은 전기저항이 적은 도전성 재료, 예를 들면 알루미늄, 은, 구리 등으로 형성되며, 그 형태도 L자형, C자형, 나선형, 파동형 등 다양한 형상으로 구현이 가능하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 유리관(111)의 양단부를 감싸도록 형성된 외부 전 극(112)을 포함하는 외부 전극 형광 램프가 3개의 병렬 형태로 묶여져 저온용 형광 램프(100)로 사용되고 있다. 물론, 본 도면에서는 3개의 형광 램프가 묶여져 있으나, 본 발명에서는 2개나 4개 또는 그 이상도 가능하며 그 수에 제한되는 것은 아니다. 또한, 복수개의 저온용 외부 전극 형광 램프(100)를 묶는 수단으로서는 클램프 등의 고정 수단이나 다른 접착 수단을 이용할 수 있음은 물론이다. 아울러, 본 도면에서는 직관형태의 형광 램프를 다발로 형성하고 있으나, 절곡형 또는 구형의 형광 램프 등도 다발로 형성할 수 있으며, 본 발명에서는 그 형상에 제한되는 것은 아니다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 도 5에 도시된 다발형태의 저온용 형광 램프를 전기적으로 연결한 배선 예시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 3개의 외부 전극 형광 램프를 다발 형태의 병렬로 연결된 저온용 외부 전극 형광 램프(100)를 하나의 인버터(200)를 통해 단일 전원에 연결되어 있다. 이와 같이, 3개의 외부 전극 형광 램프를 다발 형태로 묶어 단일 전원에 연결하여 사용함으로써, 영하 18°이하의 저온에서도 효율적으로 작동될 수 있을 뿐만 아니라, 그 외부 배선 구조도 최소화 및 단순화되어 시공 및 설치 등이 간단한 장점이 있다.

한편, 램프를 구동하는 전원 공급장치인 상기 인버터(200)는 크게 스위칭 방식의 인버터와 LC 공진형 인버터 등으로 나누어질 수 있는데, 고휘도를 목적으로 다수의 형광램프를 단일 인버터로 구동하는 경우는 스위칭 방식의 인버터를 통하여 구형파 전원을 인가하며, 저전력 소비를 목적으로 단일 형광램프나 수개의 형광램 프를 구동하는 경우는 LC 공진형 인버터를 통하여 정현파 전원을 인가한다. 하지만 본 발명에서는 이러한 인버터의 종류에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 스위칭 인버터는 풀브릿지 방식, 하프브릿지 방식, 푸시풀 방식, 그리고 다중 진동 방식 등 여러 가지 방식을 채용할 수 있는데, 상기 스위칭 인버터는 널리 알려진 기술임으로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 다발형태의 저온용 외부 전극 형광 램프를 투명 보온 덮개로 덮은 개략적인 단면도이고, 도 8은 도 7의 저온용 형광 램프를 다중 클램프 및 단일 전극을 이용하여 전원에 연결한 예시도를 나타내는 것으로 설명의 편의상 함께 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 저온용 외부 전극 형광 램프(100)는 하나 또는 2개 이상의 다중관 형태의 투명 보온 덮개(120)(121)내에 삽입되어져 있다. 여기서, 상기한 투명 보온 덮개는 투명 재질이 바람직하나 반투명의 재질도 사용될 수 있다. 또한, 그 재질은 유리, 수지, 플라스틱, 폴리에스테르 등일 수 있으나, 보온성과 투명 또는 반투명성을 갖는 것이라면, 그 재질에 제한되는 것은 아니다. 이와 같이, 적어도 2개 이상의 외부 전극 형광 램프를 한 묶음으로 배열한 후에 투명 보온 덮개(120)(121) 내에 삽입되어져 있음으로 외부의 온도가 영하 18°이하의 저온일지라도 실온에서와 같은 동작 특성을 가질 수가 있게 된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 두 개의 투명 보온 덮개(120)(121) 내에 삽입되어져 있는 다발형태의 저온용 외부 전극 형광 램프(100)는 클램프(113)에 의해 고정되어지고 각각의 외부 전극(112)은 단일 전극(110)으로 연결되어 하나의 인버터 (200)를 통해 전기적으로 연결되어 외부 환경이 저온일지라도 상온(常溫)에서와 같은 밝기와 에너지 효율을 가질 수 있게 된다.

아울러, 도시된 예에서는 복수개의 형광 램프(1)를 묶는 수단으로서는 클램프(113)를 사용하지만, 상술한 바와 같이, 접착 수단 등을 이용하여 상호 접착하여 사용할 수 있으며, 본 고안은 그 묶는 수단에 제한되는 것은 아니다. 더구나, 도시된 예에서는 외부 전극 형광 램프(EEFL)에 대해 설명하고 있지만, 형광 램프의 슬림화, 저 소비전력, 고휘도 및 우수한 연색성을 갖는 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL)도 또한 다발형태의 병렬로 묶어 저온용 형광 램프로 사용할 있음은 물론이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않은 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 시킬 수 있음을 이해 할 수 있을 것이다.

따라서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 저온용 형광 램프에 의하면, 적어도 2개 이상의 형광 램프를 다발 형태로 병렬로 연결 배치하고, 적어도 두 개 이상의 관형태의 투명 보온 덮개 내에 삽입함으로써, 냉동실, 냉동 창고 등과 같은 저온 환경(영하 18°이하)에서도 그 밝기와 효율이 그대로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 방전 기체가 주입되어 봉입되는 유리관과,

   상기 유리관의 양단부를 감싸도록 형성된 외부 전극으로 각각 이루어져, 클램프에 의해 세 개 이상의 병렬형태로 상호 밀착하여 묶여진 다발로된 형광 램프와,

   상기 각 외부 전극에 하나의 인버터를 통해 단일 전원을 공급하도록 연결되는 단일 전극과,

   상기 각 외부 전극 및 단일 전극을 포함하는 복수개의 다발로된 형광 램프가 삽입되어 설치되는 두 개 이상의 다중관 형태의 투명 또는 반투명 보온 덮개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온용 형광 램프.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 형광 램프는 직관형 또는 절곡형인 것을 특징으로 하는 저온용 형광 램프.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 형광 램프는 냉음극 형광램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL)인 것을 특징으로 하는 저온용 형광 램프.

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