KR100894741B1 - 형광램프 소성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형광램프 제조 공정에 관한 것으로, 본 발명에 따른 형광램프 소성장치는, 형광램프 제조를 위한 유리관을 지지하여 회전시키는 복수의 회전롤러와, 상기 유리관을 가열시키기 위해 상기 복수의 회전롤러 상측에 배치된 가열부와, 상기 회전롤러에 지지된 유리관을 승강시켜 상기 가열부를 따라 수평이동시키는 승강블럭과, 상기 복수의 회전롤러 중 적어도 하나 이상의 외주면을 둘러싸도록 결합된 탄성부재를 포함하여 이루어지며, 유리관이 탄성부재와 접촉하게 되므로 접촉시 충격에 의해 변형되거나 파손되는 것이 최소화된다.

형광램프, CCFL, EEFL, 소성, 롤러.

Description

형광램프 소성 장치{APPARATUS FOR BAKING FLUORESCENT LAMP}

본 발명은 형광램프 제조 공정에 관한 것으로, 형광램프 제조 공정 중 형광램프를 소성하는 장치에 관한 것이다.

평판 디스플레이 장치 중에서 액정표시소자는 자체적으로 발광하지 못하는 비발광소자이기 때문에 별도의 광원을 제공하는 백라이트 유닛(Back-Light Unit: BLU)이 요구된다.

이러한 백라이트 유닛에는 수 mm의 직경을 가지는 형광램프가 사용된다. 이 형광램프에는, 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL)와 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp: EEFL) 등이 사용된다.

냉음극 형광램프(10)의 일반적인 구조를 보면 도 1에 도시된 바와 같이, 긴 유리관(11)과, 내측 양단에 부착된 양극(12) 및 음극(13)과, 유리관(11)의 양단에 형성되어 두 전극을 외부와 연결하는 리드(16)로 구성된다. 또한 유리관(11)의 내벽에는 형광물질(14)이 도포되어 있으며, 유리관의 내부 공간(15)은 수은 증기 와, 아르곤, 네온 등 불활성 가스의 혼합가스가 충전되어 있다.

한편, 외부전극 형광램프(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 유리관(21)의 양끝을 봉합시키고, 램프(20) 양단을 외측에서 감싸는 형태의 전극(22, 23)을 형성시킨 구조이며, 이 외부전극(22, 23)에 의하여 유리관(21) 내에 전기장을 형성하여 기체를 방전시키는 방식이다. 마찬가지로, 상기 유리관(21)의 내벽에는 형광물질(24)이 도포되어 있으며, 유리관의 내부 공간(25)은 수은과 아르곤, 네온 등의 혼합가스가 충전되어 있다.

이러한 냉음극 형광램프나 외부전극 형광램프를 제조하는 과정은, 유리관 내부에 형광물질을 도포하는 도포공정, 도포된 형광물질을 소성하여 안정화시키는 소성공정, 소성된 유리관의 내부 기체를 배기하는 배기공정, 배기된 유리관 내부에 혼합가스를 충전하고 유리관을 봉합하는 봉합공정을 포함한다. 이러한 각 공정을 진행하는 장치들 사이에는 해당 장치로 유리관을 반입하는 로딩장치와, 해당 장치로부터 유리관을 반출시키는 언로딩 장치가 배치되며, 각 장치 사이 또는 각 장치 내부에서 유리관을 이송하는 이송장치가 구비된다.

특히 소성공정에 사용되는 형광램프 소성장치는 일정한 온도로 유리관을 가열하여야 하는데, 유리관은 직경이 수 mm 정도인 세관인데다가 직경에 비해 길이가 매우 긴 부재이므로, 가열이 균일하게 이루어지지 않을 경우 유리관이 휘어지면서 변형되거나 심한 경우 파손될 가능성이 있다. 따라서 종래기술에 따른 형광램프 소성장치는 유리관이 가열되는 동안 회전시키기 위해 회전롤러와 같은 회전수단이 구비되어 있으며, 유리관을 보호하기 위해 유리관을 직접 회전시키기보다는 유리관 보다 직경이 큰 석영관을 별도로 구비하고, 이 석영관에 복수의 유리관을 내삽한 채로 공정을 진행한다. 한편 이웃하는 한 쌍의 회전롤러는 회전축 사이의 거리가 회전롤러의 직경보다 작도록 배치되어 이웃하는 한 쌍의 회전롤러는 일부분이 겹치도록 배치된다. 겹쳐진 한 쌍의 회전롤러는 측면에서 보았을 때 v자 모양에 가까운 오목한 형상의 부분을 이루게 되는데, 석영관은 이 위치에서 한 쌍의 회전롤러에 모두 접촉하여 회전롤러의 회전에 의해 회전하게 된다.

한편으로 일괄처리식(batch type)으로 제조 공정을 진행하기 위해 석영관은 일방향으로 연속적으로 진행하여야 할 필요가 있다. 이를 위해 회전롤러에 의해 회전중인 석영관을 회전롤러로부터 상승시킨 뒤 수평방향으로 일정 거리 이송시키고, 다시 석영관을 하강시켜 일정 거리만큼 이격된 위치에 있는 다른 회전롤러에 안치시킴으로써 간헐적으로 석영관을 이송하는 승강홀더와 같은 이송수단도 구비되어 있다.

그런데, 승강홀더가 하강할 때, 석영관은 회전롤러의 상단에 부딪히면서 얹혀지게 된다. 이때, 석영관에 내삽된 유리관이 회전롤러에 충돌에 의해 충격을 받게 된다. 유리관은 경질의 재료로 되어 있으므로, 충격에 약한 성질이 있다. 따라서 충격의 강도에 따라 유리관이 파손될 가능성이 있다. 여기에 더하여 유리관이 이송되는 도중 유리관은 상온보다 고온인 상태인데다가 직경에 비해 길이가 매우 긴 편인 부재이므로 충격에 의해 휘어지는 등의 변형이 발생할 수도 있다.

한편, 가열 중 유리관을 회전시키는 이유는 앞서 설명한 바와도 같이 유리관이 전체적으로 균일하게 가열되도록 하기 위한 것이다. 따라서 회전롤러와 석영관 사이에 미끄러짐이 발생하면 석영관에 내삽된 유리관의 회전량이 감소하거나 회전속도가 일정하지 않게 되고, 결과적으로 유리관이 불균일하게 가열될 가능성이 높아지는 문제가 있다. 불균일한 가열은 유리관의 변형이나 파손을 일으키므로, 결국 최종적인 형광램프 완제품의 불량 또는 수율 저하로 이어진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 유리관을 하강시키는 동작에 의해 유리관이 충격을 받지 않도록 하는 형광램프 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 유리관을 일정한 속도로 지속적으로 회전시킬 수 있는 형광램프 제조장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 형광램프 소성장치는, 형광램프 제조를 위한 유리관을 지지하여 회전시키는 복수의 회전롤러와, 상기 유리관을 가열시키기 위해 상기 복수의 회전롤러 상측에 배치된 가열부와, 상기 회전롤러에 지지된 유리관을 승강시켜 상기 가열부를 따라 수평이동시키는 승강블럭과, 상기 복수의 회전롤러 중 적어도 하나 이상의 외주면을 둘러싸도록 결합된 탄성부재를 포함하여 이루어진다. 유리관은 탄성부재와 접촉하게 되므로 접촉시 충격에 의해 변형되거나 파손되는 것이 최소화된다.

본 발명에 따른 형광램프 소성장치에 있어서, 상기 복수의 회전롤러는, 하나의 회전축에 한 쌍의 회전롤러가 결합된 단위롤러가 복수 개 배열되어 구성되고, 하나의 단위롤러와 이웃하는 단위롤러의 회전축 사이의 거리는 하나의 회전롤러의 직경보다 작은 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 형광램프 소성장치에 있어서, 상기 탄성부재는, 유리관 소성에 필요한 고온에서도 변형되거나 열화되지 않도록 내열성 엘라스토머로 된 것이 바람직하다.

한편 본 발명에 따른 형광램프 소성장치는, 상기 유리관을 수용하는 석영관을 더 포함하고, 상기 복수의 회전롤러는 상기 석영관을 지지하며, 상기 승강블럭은 상기 석영관을 승강 및 수평이동시키도록 함으로써 유리관의 파손 방지 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 형광램프 소성장치에 있어서, 상기 탄성부재는, 상기 회전롤러의 외주면에 끼워진 링 형상 부재인 것이 바람직하다. 또는 상기 탄성부재는 상기 회전롤러의 외주면에 탄성 재료를 코팅하여 형성할 수도 있다.

본 발명에 따르면 석영관을 지지하는 회전롤러의 외주면을 둘러싸도록 탄성부재가 구비되어 있으므로, 석영관이 하강할 때 탄성부재와 접촉하게 되어 접촉시 충격이 완화된다. 따라서 석영관에 내삽된 유리관의 파손 또는 변형을 예방할 수 있다. 석영관 없이 유리관만을 진행시킨 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한 회전롤러의 외주면에 구비된 탄성부재는 회전롤러의 외주면 보다 마찰력이 높으므로 결과적으로 유리관을 지속적이고도 일정한 속도로 회전시킬 수 있 다. 따라서 유리관이 전체적으로 균일하게 가열되며, 변형 및 파손이 최소화되므로 최종적인 완제품의 불량률을 감소시키고 수율을 증대시킬 수 있다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 형광램프 소성장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 형광램프 소성장치의 일실시예를 개략 도시한 정면도이고, 도 4는 도 3의 실시예의 회전롤러의 정면도이고, 도 5는 도 3의 실시예에서 가열부를 제거한 상태의 평면도이다.

형광램프를 제조하기 위한 유리관(30)은 직경이 수 mm에 지나지 않는 세관인 바, 파손의 위험이 있고 회전시켜야 하므로 보다 강도가 높고 직경이 커서 회전시키기 용이한 석영관(40) 내부에 삽입된 채로 공정에 투입되는 것이 바람직하다.

가열부(130)는 유리관(30)의 내벽에 도포된 형광물질을 소성 및 안정화시키기 위한 것으로, 열을 방사하는 전기 히터 등으로 이루어진다. 가열부(130)에서 방사된 열은 석영관(40)을 투과하여 유리관(30) 내벽에 도포된 형광물질을 가열하게 된다. 가열부(130)는 예열구간(P1), 본가열구간(P2), 유지구간(P3) 및 냉각구간(P4)으로 나누어 볼 수 있는데, 예열구간(P1)은 상온 상태인 유리관(30)을 가열하기 시작하는 구간이며, 본가열구간(P2)은 형광물질의 소성에 필요한 온도까지 유리관(30)을 가열하는 구간이고, 유지구간(P3)은 유리관(30)의 온도를 가열된 상태로 유지시키는 구간이며, 냉각구간(P4)은 유지구간(P3)을 거치면서 소성완료된 유 리관(30)을 외부로 반출하기에 앞서 냉각시키기 위해 가열온도를 낮추는 구간이다. 유리관(30)을 상온에 가깝도록 냉각시키기 위해 가열부(130)의 냉각구간(P4)에 대응되는 위치에는 냉각팬(140)이 추가로 배치된다. 냉각팬(140)은 회전롤러(110)의 하방에서 가열부(130)의 냉각구간(P4)과 대칭되도록 배치된다. 유리관(30)은 이와 같은 가열부(130)의 각 구간을 차례로 거치면서 진행되어야 한다.

이송부(110, 120)는 이와 같이 가열부(130)의 하방에서 유리관(30)을 일방향으로 진행시키기 위한 것으로, 회전롤러(110)와 승강블럭(120)을 포함하여 이루어진다.

복수의 회전롤러(110)는 하나의 회전축에 한 쌍의 회전롤러가 마주보도록 결합되어 이루어진 단위롤러의 집합으로 구성된다. 즉, 복수의 회전롤러(110)는 한 쌍씩 하나의 단위롤러를 이루며, 각 단위롤러는 복수 개가 유리관(30) 즉, 석영관(40)의 진행방향을 따라 나란히 배치되되, 이웃하는 단위롤러 사이의 간격은 하나의 회전롤러(110)의 직경보다 작아서, 도 3의 정면도에서 보는 바와 같이 석영관(40)의 진행방향을 따라 이웃하는 한 쌍의 회전롤러(111,112)는 일부분이 겹쳐보이도록 배치된다. 그러면 석영관(40)의 진행방향을 따라 이웃하는 한 쌍의 회전롤러(111,112) 사이에 V자 모양의 홈과 같은 형상이 만들어지는데, 석영관(40)은 이 홈 모양이 형성되는 지점에 위치하여 한 쌍의 회전롤러(111,112)에 의해 지지된다. 복수의 회전롤러(110)는 모두 같은 방향으로 회전할 수도 있으며, 서로 다른 방향으로 회전할 수도 있는데, 적어도 하나의 석영관(40)을 함께 지지하는 한 쌍의 회전롤러(111,112)는 서로 같은 방향으로 회전하여야 한다. 즉, 석영관(40)의 진행 방향을 따라 이웃한 두 개의 회전롤러(111,112) 사이에 석영관(40)이 위치하면 이 석영관(40)은 이웃하는 두 회전롤러(111,112)에 의해 함께 지지되며, 두 회전롤러(111,112)가 같은 방향으로 회전하므로, 마찰에 의해 석영관(40)은 반대방향으로 회전하고, 석영관(40) 내부에 삽입된 유리관(30) 또한 회전하게 된다. 이와 같이 유리관(30)을 회전시키는 이유는 유리관(30)이 세관이기 때문에 가열 과정이 균일하지 못하면 변형되거나 파손될 수 있으므로, 유리관(30) 전체에 고르게 열이 전달되도록 하기 위한 것이다.

승강블럭(120)은 유리관(30)이 예열구간(P1)으로부터 냉각구간(P4)에 이르기까지 차례로 진행하도록 하기 위한 것으로, 상단에 V자 형태의 홈이 형성되어 있으며, 승강 및 수평방향 이동이 가능하도록 설치된다. 승강블럭(120)은 초기 위치에서 회전롤러(110)의 상단보다 낮은 위치에 있다가, 회전롤러(110)보다 높은 위치로 상승하도록 작동된다. 그러면 석영관(40)은 승강블럭(120)의 홈(121)에 지지되면서 회전롤러(110)로부터 이탈하게 된다. 다음으로 승강블럭(120)은 수평 방향으로 이동하는데, 그 방향은 예열구간(P1)으로부터 냉각구간(P4)을 향하는 방향이다. 수평 이동된 승강블럭(120)은 다시 하강하여 회전롤러(110)보다 낮은 위치로 내려간다. 이 과정에서 승강블럭(120)에 지지되어 있던 석영관(40)은 다른 회전롤러(110)에 지지되며, 승강블럭(120)은 석영관(40)과 이격되게 된다. 이때 석영관(40)이 지지되는 회전롤러(110)는 승강블럭(120)이 수평 방향으로 이동한 거리만큼 처음 지지되었던 회전롤러(110)보다 냉각구간(P4) 측으로 이격된 지점에 위치한 다른 회전롤러(110)가 된다. 이와 같이 석영관(40)을 회전롤러(110)로 옮겨 실은 승강블럭(120)을 회전롤러(110)보다 낮은 위치에서 수평 방향으로 이동시키되, 냉각구간(P4)에서 예열구간(P1)을 향하는 방향으로 이동시킨다. 그러면 승강블럭(120)은 초기 위치로 돌아가며, 1회의 이송 싸이클을 완성하게 된다.

한편 도 4에 도시된 바와 같이, 회전롤러(110)의 외주면에는 탄성부재(110a)가 회전롤러(110)의 외주면을 둘러싸도록 배치되어 있다. 여기서 탄성부재(110a)란 회전롤러(110)의 외주면에 비해 탄성력이 더 좋은 재질로 된 것을 가리키며, 통상 회전롤러(110)는 금속재질로 된 것이므로 탄성부재(110a)는 고무, 합성수지 등으로 이루어질 수 있다.

탄성부재(110a)가 배치되어 있으므로, 석영관(40)이 승강블럭(120)에 지지된 채 하강하다가 회전롤러(110)에 근접하게 되면, 먼저 탄성부재(110a)와 접촉하게 된다. 그런데 탄성부재(110a)는 회전롤러(110)에 비해 탄성력이 크기 때문에 접촉에 의해 석영관(40)에 가해지는 충격이 대폭 완화된다. 또한 회전롤러(110)에 접촉하여 회전되는 과정에서도, 탄성부재(110a)의 마찰력이 일반적인 금속재질의 마찰력에 비해 크므로, 석영관(40)이 보다 안정적으로 회전하게 된다. 즉, 탄성부재(110a)는 충격을 흡수하기도 하지만 석영관(40)이 일정한 속도로 지속적으로 회전할 수 있도록 해주기도 한다. 탄성부재(110a)는 가열부(130)에 의해 가해지는 열에 의해서도 변형되지 않아야 할 것이 요구되므로, 내열성 엘라스토머로 이루어진 것이 바람직하다. 한편 탄성부재(110a)는 오링(O-ring)과 같은 링 형상의 부재로 별도 제조한 뒤 회전롤러(110)의 외주면에 끼우는 것으로 형성할 수도 있으나, 회전롤러(110)의 외주면에 합성수지와 같은 탄성 재료를 코팅하는 것으로 형성할 수도 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 CCFL의 구조를 나타낸 단면도,

도 2는 종래기술에 따른 EEFL의 구조를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 형광램프 소성장치의 일실시예를 개략 도시한 정면도,

도 4는 도 3의 실시예의 회전롤러를 도시한 정면도,

도 5는 도 3의 실시예에서 가열부를 제거한 상태의 평면도이다.

Claims (6)

1. 형광램프 제조를 위한 유리관을 지지하여 회전시키는 복수의 회전롤러와,

   상기 유리관을 가열시키기 위해 상기 복수의 회전롤러 상측에 배치된 가열부와,

   상기 회전롤러에 지지된 유리관을 승강시켜 상기 가열부를 따라 수평이동시키는 승강블럭과,

   상기 복수의 회전롤러 중 적어도 하나 이상의 외주면을 둘러싸도록 결합된 탄성부재를 포함하고,

   상기 탄성부재는 내열성 엘라스토머로 된 것을 특징으로 하는 형광램프 소성장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 회전롤러는,

   하나의 회전축에 한 쌍의 회전롤러가 결합된 단위롤러가 복수 개 배열되어 구성되고,

   하나의 단위롤러와 이웃하는 단위롤러의 회전축 사이의 거리는 하나의 회전롤러의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 형광램프 소성장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 유리관을 수용하는 석영관을 더 포함하고,

   상기 복수의 회전롤러는 상기 석영관을 지지하며,

   상기 승강블럭은 상기 석영관을 승강 및 수평이동시키는 것을 특징으로 하는 형광램프 소성장치.
5. 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성부재는,

   상기 회전롤러의 외주면에 끼워진 링 형상 부재인 것을 특징으로 하는 형광램프 소성장치.
6. 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성부재는,

   상기 회전롤러의 외주면에 탄성 재료를 코팅하여 형성된 것을 특징으로 하는 형광램프 소성장치.

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