KR100894509B1 - 무전극 형광램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무전극 형광램프에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 광효율이 개선된 무전극 형광램프에 관한 것이다.

본 발명에 따른 형광램프는 내부에 방전 공간을 갖는 유리부재로서, 상기 방전 공간을 향하는 내측 면 중 일부에 형성되는 식각면 및 상기 식각면 상에 도포되는 형광물질층을 구비하는 외구; 상기 외구와 하단부를 상호 접합하여 벌브를 이루는 내관; 상기 벌브의 하측으로부터 결합되는 베이스; 및 상기 베이스로부터 삽입되어 상기 내관에 수용되고, 상기 방전 공간에 자계를 형성하는 안테나를 포함하는 특징이 있다.

무전극 형광 램프, 표면 처리, 형광 물질

Description

무전극 형광램프{electrodeless fluorescent lamp bulbs}

본 발명은 무전극 형광램프에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 광효율이 개선된 무전극 형광램프에 관한 것이다.

이하, 무전극 형광램프의 특징에 관하여 설명한다.

무전극 형광램프는 전구 내부에 필라멘트와 전극 없이 벌브(bulb)를 봉합한 후 벌브의 외부에 외부전극을 설치하고, 외부전극에 의해 벌브 내에 자계를 형성하여 기체 방전에 의해 발광한다. 보다 구체적으로, 무전극 형광램프는 안테나에서 고주파 자기장이 발생되면 벌브 내부에서 발광이 이루어지게 되는데, 먼저 방전 공간 내부에 충전된 수은원자가 자외선을 방사시키고, 상기 발광에 의해 벌브 내부의 온도가 상승하여 일정 온도 이상이 되면 배기관에 수용된 아말감에서 수은 원자를 방출시켜 발광이 이루어지게 된다.

일반적으로 무전극 형광램프는 벌브 내에 전형적인 불활성 가스인 아르곤, 크립톤 등과 수은이 혼합된 혼합기체를 외부에서 인가되는 고주파 전원에 의해 방 전시켜 수은에서 방사되는 자외선이 벌브 내면에 도포되어 있는 형광체를 통하여 가시광선으로 발광되는 것이다. 이러한 무전극 형광 램프는 전극을 사용하지 않으므로 통상적으로 사용되고 있는 형광램프에 비하여 8 내지 10배의 수명을 가지며, 조명 효과가 우수한 특징이 있다.

무전극 형광 램프는 전구형의 무전극 형광 램프와 엔벨로프 타입의 무전극 형광 램프로 구분될 수 있다. 전구형의 무전극 형광 램프는 종래의 백열 전구에 상응하는 형상을 갖는 램프 내에서 고주파 자기장을 발생시켜 발광을 수행하며, 엔벨로프 타입의 무전극 형광 램프는 폐루프 형상의 엔벨로프 램프의 외부에서 고주파 자기장을 발생시켜 발광을 수행한다.

도 1은 일반적인 무전극 형광 램프의 구조를 나타내는 단면도이다. 이하, 도 1을 참조하여 무전극 형광 램프의 구조를 설명한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 무전극 형광 램프(100)는 외구(10)와 스템(20)이 접합되어 형성되며, 상기 외구(10)와 스템(20)의 내벽에는 형광 물질(12)이 도포된다. 상기 스템(20)에 도포되는 형광 물질은, 형광 물질 속에 스템(20)을 담그는 딥(dip) 공정에 의해 형성된다.

상기 무전극 형광 램프(100)는 외구(10)의 하단부에 스템(20)이 접합되어 방전 공간(11)을 형성하며, 상기 스템(20)을 보호하기 위하여 외구(10) 하측에는 베이스(30)가 결합된다. 상기 스템(20)은 외구(10) 내측으로 방전 공간(11)과 구획된 안테나 수용부(21)를 구비하며, 하방으로는 방전 공간과 연통된 배기관(22)을 구비한다. 상기 배기관(22)은 방전 공간(11) 내부의 공기 및 불순물을 배기하기 위한 것으로 방전가스의 봉입공정 후 팁 오프(tip off)하여 밀봉한다. 이때 배기관(22)이 안테나 수용부 측방으로 2개 구비된 것은, 일측 배기관(22a)내에 아말감(23)을 수용하고 타측 배기관(22b)으로 배기공정 및 방전가스의 봉입을 수행하기 위함이다.

종래 무전극 형광 램프의 경우 고주파 전원에 의해 발생된 자외선이 스템(20) 또는 외구(10)에 도포된 형광물질을 자극하여 가시광선을 방사하였다.

종래의 전구형 형광 램프는 전방향으로 빛이 방사되는 특징이 있다. 이로 인해 전체적인 조명을 제공할 수는 있는 장점이 있으나, 특정한 공간에 조명을 집중하기 위해서는 별도로 반사갓 등의 부재를 추가해야하는 불편함이 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술을 개선하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 특정한 방향으로 조명이 집중되는 전구형 무전극 형광 램프 및 형광 램프의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 광효율이 개선된 전구형 무전극 형광 램프 및 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 형광램프는, 상술한 목적을 달성하기 위해, 내부에 방전 공간을 갖는 유리부재로서, 상기 방전 공간을 향하는 내측 면 중 일부에 형성되는 식각면 및 상기 식각면 상에 도포되는 형광물질층을 구비하는 외구; 상기 외구와 하단부를 상호 접합하여 벌브를 이루는 내관; 상기 벌브의 하측으로부터 결합되는 베이스; 및 상기 베이스로부터 삽입되어 상기 내관에 수용되고, 상기 방전 공간에 자계를 형성하는 안테나를 포함하는 특징이 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 제조 방법은, 상기 외구의 외측 면에 식각면이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 형광물질층은 상기 외구의 내측 면에 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 무전극 형광 램프는 외구의 내측 면에 수행되는 표면 처리에 의해 조명이 특정한 방향으로 집중되는 유리한 점이 있다. 또한, 외구에 수행되는 표면 처리에 의해 램프의 광속이 향상되는 유리한 점이 있다.

본 발명의 구체적인 구조 및 특징은 이하에서 설명하는 발명의 실시예에 의해 더욱 구체화될 것이다.

도 2는 본 실시예에 따른 무전극 형광램프의 일례를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 무전극 형광램프를 설명한다.

도시된 바와 같이, 도 2의 형광램프(200)는 외구(210), 내관(221), 베이스(230), 안테나(240)를 포함하여 이루어진다. 상기 외구(210)는 내부에 방전 공간(11)을 형성하는 유리 부재이며, 상기 내관(221)은 상기 안테나(240)를 수용하는 수용 공간을 구비한다. 상기 외구(210)와 내관(221)의 하단면을 상호 접합하여 형광램프의 벌브(250)를 형성한다. 상기 베이스(230)는 상기 벌브(250)의 하측으로부터 삽입되어 결합되며, 상기 안테나(240)는 상기 내관(221)에 수용되고, 상기 방전 공간(11)에 자계를 형성하여 발광을 유도한다.

본 실시예에 따른 무전극 형광 램프의 외구(210)에는 표면 처리가 수행되는 것이 바람직하다. 표면 처리는 상기 외구(210)의 내측 면 또는 외측 면에 수행될 수 있다. 상기 외구(210)의 내측 면은 상기 방전 공간(11)을 향하는 면이고, 상기 외구(210)의 외측 면은 외부를 향하는 면이다. 한편, 상기 표면 처리는 기계적, 화학적 방법을 포함하는 다양한 방법에 의해 표면을 식각하는 과정을 의미한다.

바람직하게, 상기 표면 처리는 상기 외구(210)의 내측 면의 일부에 수행된다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 외구(210)의 내측 면의 일부에는 표면 처리에 의한 식각면(220)이 존재할 수 있다. 한편, 형광 물질은 식각면(220) 뿐만 아니라 표면 처리가 수행되지 않은 면(270)에도 도포된다. 도시된 바와 같이 식각면(220) 상에 형광 물질(212b)이 도포되고, 표면 처리가 수행되지 않은 내측 면(270) 상에도 형광 물질(212a)이 도포된다.

식각면(220)이 형성되는 위치는 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이 외구의 특정 위치 이하로 식각면(220)이 형성될 수 있고, 도 3b에 도시된 바와 같이 형성될 수도 있다.

표면 처리가 수행된 식각면(220) 상에 형광물질(212b)이 도포되는 경우 다음과 같은 장점이 있다.

우선, 식각면(220) 표면의 굴곡으로 인하여 상기 식각면(220)에 도포된 형광물질(212b)의 밀도가 특정한 부분에서 증가하여 광효율이 개선되는 유리한 점이 있다. 동일한 자외선이 투과되는 경우, 형광물질의 밀도가 높을수록 형광물질로부터 방사되는 가시광선이 증가된다. 따라서, 식각면(220)의 표면 상태에 따라 형광물질(212b)이 특정한 부분에서 밀하게 도포되는 경우, 밀하게 도포된 부분에서 더 많 은 가시광선이 방사된다.

또한, 식각면(220)에 의해 빛 투과율이 감소하고 빛 반사율이 증가하는데, 이로 인해 식각면(220)이 형성된 방향으로는 빛이 방사되지 않고 반사되어, 식각면(220)에 대향하는 면으로 빛이 집중된다. 결국, 식각면(220)을 적절하게 조절하면, 특정한 방향으로 빛이 집중되어 조명 효과를 더욱 높일 수 있다.

상기 외구(210)의 내측 면에 식각면을 형성하는 경우에는, 화학적인 방법을 이용하여 식각면을 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 화학적 방법에 따라 표면 처리를 수행하는 방법은 다음과 같다. 상기 외구(210)의 내측 면에 표면 처리는 'GFro' 등의 유리 식각 용액(즉, 에칭 용액)을 통해 수행될 수 있다. 'GFro' 용액은 비불소계 에칭 용액으로 인체에 무해한 용액으로 알려져 있다. 구체적으로 에칭 용액을 섭씨 25 내지 35도 온도로 유지시키고, 표면 처리를 수행하고자 하는 외구(210)의 내측면에 상기 용액을 공급한다. 외구(210)의 내측면과 에칭 용액의 원활한 반응을 위해 용액을 연속해서 교반하는 것이 가능하며, 20 내지 30분 가량의 처리 후 물로 세척하여 표면처리를 마무리할 수 있다. 처리에 소요되는 시간은 외구(210)의 유리 재질에 따라 달라질 수 있다.

화학적 방법에 따라 표면 처리를 수행하면, 상대적으로 더욱 균일한 표면 처리를 할 수 있으며, 외구(210)의 내측 면과 같은 곡면에도 균일한 표면 처리를 수행하는 장점이 있다.

상술한 바와 같이 상기 표면 처리는 상기 외구(210)의 외측 면의 일부에 형성될 수도 있다.

도 4는 표면 처리는 상기 외구(210)의 외측 면의 일부에 형성된 일례를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 외구(210)의 외측 면의 일부에 표면 처리를 수행하는 경우, 외구(210)의 외측에 식각면(220)이 형성된다. 상기 식각면(220)은 벌브 내부로부터 방사되는 빛을 반사시키므로, 상기 식각면(220)에 대향하는 면으로 빛이 집중된다. 결국, 식각면(220)의 위치를 적절하게 조절하면, 특정한 방향으로 빛이 집중되어 조명 효과를 더욱 높일 수 있다.

외구의 특정 면에만 식각면(220)을 생성시키는 부분 식각의 경우, 식각이 필요없는 면에는 왁스 등의 레지스트 막을 코팅하여 일부 면에 대해서만 부분 식각을 처리할 수 있다.

도 4와 같이 상기 외구(210)의 외측면에 표면처리를 수행하는 경우에는 화학적 방법 또는 기계적 방법에 의해 표면 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 화학적 방법에 의한 표면 처리는 상술한 바와 같으며, 기계적 방법에 의한 표면 처리는 고속 샌드페이퍼 등의 장비를 사용하여 수행될 수 있다.

도 5는 기계적인 방법에 따라 유리 표면을 처리하는 방법을 나타낸다. 도 5에 제시된 방향으로 외구(210)의 외측면을 글라인더, 사포 등의 연마제를 사용하여 연마 처리를 수행할 수 있다. 기계적인 표면 처리 방법의 경우, 작업이 편리하다는 장점이 있으나, 화학적인 표면 처리 방법에 비하여 표면 처리가 불균일하다는 단점이 있다.

이하, 형광램프를 제조하는 전체 공정의 일례를 설명한다.

도 6은 형광램프를 제조하는 전체 공정을 나타내는 절차흐름도이다.

우선 내관(221)과 표면처리를 수행할 외구(210)를 준비하고, 준비된 외구(210)와 내관(221)에 대해서 세척 및 건조 과정이 수행된다(S300). 이후, 상기 외구(210)에 대해서 상술한 표면처리를 수행한다. 식각면이 형성되는 위치에 따라 화학적 또는 기계적 방법에 따라 표면처리를 수행하는 것이 바람직하다. 형광물질을 코팅하고 건조가 수행되는 과정 등이 수행된다(S320). 이후, 상기 내관(221)에 형광 물질이 코팅된 후, 건조 및 소성 과정이 수행된다(S310). 이후, 상기 내관(221)과 외구(210)가 접합되어 방전 가스가 봉입되고 배기가 이루어지는 마무리 과정이 수행된다(S330).

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것이다.

상술한 실시예에서 사용된 구체적인 수치들은 본 발명의 설명의 편의를 위한 것으로 본 발명의 내용이 이러한 구체적 수치들로 인해 제한되지 아니한다.

본 발명은 긴 수명과 향상된 조명 효과로 주목받고 있는 무전극 형광 램프에 관한 것이므로, 산업상 이용 가능성이 인정됨이 타당하다.

도 1은 일반적인 무전극 형광 램프의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 실시예에 따른 무전극 형광램프의 일례를 나타내는 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 식각면(220)이 형성되는 위치는 다양하게 결정되는 일례를 나타낸다.

도 4는 표면 처리는 상기 외구(210)의 외측 면의 일부에 형성된 일례를 나타낸다.

도 5는 기계적인 방법에 따라 유리 표면을 처리하는 방법을 나타낸다.

도 6은 형광램프를 제조하는 전체 공정을 나타내는 절차흐름도이다.

Claims (4)

1. 내부에 방전 공간을 갖는 유리부재로서, 상기 방전 공간을 향하는 내측 면 중 일부에 형성되는 식각면 및 상기 식각면 상에 도포되는 형광물질층을 구비하는 외구;

   상기 외구와 하단부를 상호 접합하여 벌브를 이루는 내관;

   상기 벌브의 하측으로부터 결합되는 베이스; 및

   상기 베이스로부터 삽입되어 상기 내관에 수용되고, 상기 방전 공간에 자계를 형성하는 안테나를 포함하는 무전극 형광램프.
2. 제1항에 있어서, 상기 식각면은 유리 식각 용액에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 무전극 형광램프.
3. 내부에 방전 공간을 갖는 유리부재로서, 상기 방전 공간을 향하는 내측 면에 도포되는 형광물질층을 구비하는 외측 면 중 일부에 식각면이 형성된 외구;

   상기 외구와 상호 접합하여 벌브를 이루는 내관;

   상기 벌브의 하측으로부터 결합되는 베이스; 및

   상기 베이스로부터 삽입되어 상기 내관에 수용되고, 상기 방전 공간에 자계를 형성하는 안테나를 포함하는 무전극 형광램프.
4. 제3항에 있어서, 상기 식각면은 상기 외측 면에 대한 연마에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 무전극 형광램프.

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