KR100896196B1

KR100896196B1 - 형광램프에 수은을 도입시키기 위한 장치

Info

Publication number: KR100896196B1
Application number: KR1020080008640A
Authority: KR
Inventors: 남기평; 강종태; 김재철
Original assignee: 희성소재 (주)
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-05-12
Also published as: JP2009176709A; TW200933688A; CN101499395A

Abstract

본 발명은 형광램프에 수은을 도입시키기 위한, 조성물 및 상기 조성물의 용기를 포함하는 수은도입장치에 관한 것이다.

조성물의 용기는 Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 3층 구조를 갖는 판재로 제조되고 또한 홈 또는 슬릿 형상의 개구부가 형성되어 있는 구조이다.

조성물은 Ti_100-XHg_X(X 값은 10 이상 60 이하)의 수은 화합물에 Zr_100-YAl_Y(Y 값은 10 이상 70 이하)의 합금, Ti, Ta 또는 Fe를 첨가하여 구성된다.

Description

형광램프에 수은을 도입시키기 위한 장치{A DEVICE FOR INTRODUCING MERCURY INTO A FLUORESCENT LAMP}

본 발명은 형광램프, 특히 LCD TV 및 모니터 등의 백라이트 유닛(Back Light Unit: BLU)으로 사용되는 형광램프에 수은을 도입시키기 위한 장치에 관한 것이다.

형광램프는 발광 과정에서 소량의 수은을 필요로 하는데, 수은과 같은 유해 물질의 산업상 사용에 대해 국제적으로 제약이 보다 엄격해졌으므로, 램프 제조 공정에서 발광용도로서 주입되는 수은은 성능에 문제가 없는 한 소량(수 ㎎; 램프의 종류와 크기에 따라 조금씩 다름)을 주입하는 것이 바람직하다.

따라서, 소량의 수은의 정확한 도입을 위하여 수은 방출 효율이 높고 수은을 안정적으로 보유할 수 있는, 조성물 및 상기 조성물의 용기를 포함하는 수은도입장치가 필요하다.

조성물의 용기의 재료로는 통상적으로 강철, 니켈, 또는 니켈 처리된 철을 사용하며, 특히 제조비용 절감과 실용성을 감안하여 Fe 판의 양면에 Ni를 도금한 Ni도금/Fe판/Ni도금의 구조물이 주로 사용되어 왔다. 하지만, 상기 도금 구조물을 사용할 경우 도금과정에서 불순물이 혼입되고 도금이 균일하지 않을 경우 수은 방출에 부정적인 영향을 끼칠 수 있었다. 그러므로, 수은 방출 효율이 높으며 수은을 안정적으로 보유할 수 있는 용기가 요구된다.

또한, 기존 용기의 형상은 원통형, 구형, 또는 막대형으로 수은 방출을 위한 개구부가 없거나, 있더라도 그 형상이 수은 방출에 효과적이지 못했다. 그리고, 용기에 조성물을 압입한 후 판재 겹침에 의해 홈 또는 슬릿 형상의 개구부를 형성하는 경우, 제조과정에서의 분진 발생이 심하고 압입된 조성물이 부스러질 우려가 있었다. 용기에 형성된 개구부는 조성물에 포함된 수은을 증기 형태로 램프 내에 방출시키는 역할을 하고 램프 내부의 잔류가스를 흡착, 제거하는 기능을 한다. 그러므로, 조성물을 적절히 보유할 수 있을 뿐만 아니라 수은 방출 및 잔류가스의 흡착, 제거 효과를 높이기 위해 적절한 개구부가 형성된 용기가 요구된다.

한편, 형광램프는 램프 내의 진공도가 높을수록(일부 불활성 가스로 채우는 램프는 공기가 없을수록) 성능이 좋고 수명이 길어진다. 따라서, 수은도입장치에 사용되는 조성물은, 램프 내 제거하고자 하는 가스를 화학적으로 흡수할 수 있는 특성을 가져야 하는데, 이를 위해, 제거하고자 하는 잔류 가스의 성분과 사용 조건에 따라, 여러 가지 금속 성분을 혼합하여 제조된다. 상기 조성물의 궁극적인 목적은 수은을 안정적으로 보유하면서 램프 내에서 특정 온도조건에 따라 쉽게 활성화되어 수은 방출이 용이하고 램프 내의 불순가스를 용이하게 흡수할 수 있게 하는 것이다. 또한, 램프가 완성되면 수은 방출 후의 수은도입장치는 램프 내에 남아 있을 수도 있고 용이하게 제거될 수도 있다.

한편, 수은도입장치는 그 내부에 충전된 조성물 중의 수은을 활성화시키기 위해 고온에서 가열하는 공정을 거친다. 수은 방출을 위한 최적 활성화 온도는 약 550 내지 약 650℃로 알려져 있으나, 종래 대부분의 조성물의 활성화 온도는 약 700 내지 약 750℃로, 최적 온도보다 고온에서 활성화된다. 활성화 온도가 너무 높으면 전극 산화를 유발시켜 형광램프의 성능을 제대로 발휘할 수 없고, 일반 유리를 사용하여 램프를 제조하는 경우에는 제조과정에서 유리가 견디지 못하고 손상을 입게 되는 문제점이 있었다. 그리고, 상기 온도에서 문제가 없는 석영과 같은 경질 유리를 사용할 경우에는 원자재 비용이 높아짐은 물론 고온에서 수은을 방출시키기 위한 고가의 고주파 장비를 별도로 갖추어야 하는 어려움이 있었다. 또한, 고온에서 수은을 방출하는 조성물은 활성화 단계에서 방출된 수은이 총 수은의 약 30 내지 약 40% 밖에 되지 않는 문제점이 있었다. 따라서, 램프가 가동하는데 필요한 양보다 2 내지 3배 많은 수은량을 램프로 도입하여야 했다. 과량의 수은은 램프의 수명이 끝날 때까지 램프 내에 잔류하고 이는 결과적으로 폐램프의 처리 문제를 초래하였다. 반면, 500℃ 이하에서 수은이 활성화되어 방출된다면 램프제조 공정 중에 수은이 이미 방출되어 조성물 중에 잔존하는 수은이 거의 없으므로, 램프 내에 도입된 수은이 필요량보다 부족하여 목적하는 효과를 달성할 수 없었다.

상기와 같이 종래 수은 방출 효과가 낮은 조성물의 경우 램프 제조시 소요되는 단위 조성물의 양이 더 많아져야 하므로, 제조원가가 증대되고 수은 방출율이 일정하게 유지되지 못하여 램프 간 품질 편차가 크다는 문제점이 있었다. 그러므로, 수은을 안정적으로 보유할 수 있으며 최적 온도에서 저온 활성화가 가능하고 수은 방출 효율이 높은 조성물이 요구된다.

본 발명의 목적은 형광램프에 소량의 수은을 정량적으로 도입하기 위하여, 수은 방출 효율이 높고 수은을 안정적으로 보유할 수 있는, 조성물 및 상기 조성물의 용기를 포함하는 수은도입장치를 제공하는 것이다.

구체적으로, 본 발명의 목적은 수은 방출 효율이 높고 조성물을 안정적으로 보유할 수 있는 용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 수은을 안정적으로 보유하면서 램프 내에서 특정 온도조건에 따라 쉽게 활성화되어 수은 방출이 용이하고 램프 내의 불순가스를 용이하게 흡수할 수 있는 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 수은도입장치는, Hg 화합물이 포함된 조성물 및 상기 조성물의 용기를 포함하고 있다. 상기 용기는 Fe로 이루어진 판의 양면에 Ni로 이루어진 클래드 금속을 적층시켜 형성되는 상부 Ni클래드/Fe판/하부 Ni클래드의 3층 구조를 갖는 판재로 이루어지고, 상기 판재의 전체 두께는 0.05 내지 0.4mm이며 상부 및 하부의 Ni 클래드 층의 두께는 각각 1.0 내지 20㎛이다. 또한, 상기 용기는 홈 또는 슬릿 형태의 개구부를 가지는데, 바람직하게는 상기 개구부의 폭은 0.15mm 내지 0.6mm이고 깊이는 0.1mm 내지 0.6mm이다. 그리고, 본 발명의 수은도입장치는 다양한 길이로 절단하여 사용가능하며, 그 절단면이 동일한 단면형상 및 단면적을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 조성물은 수은 방출을 위한 수은 함유 금속간 화합물 또는 화합물(이하, 본 발명에서는 이러한 수은 함유 물질을 통칭하여 수은 화합물이라고 함)을 포함하고 있다. 상기 조성물은 (i) Ti 0.05 내지 5중량%, 또는 Ta 0.05 내지 5중량%, 또는 Ti 및 Ta를 그 함량의 합이 0.05 내지 5중량%가 되도록 포함하고, (ii) Ti_100-XHg_X(X 값은 10 이상 60 이하)의 수은 화합물과 Zr_100-YAl_Y(Y 값은 10 이상 70 이하)의 Zr-Al의 합금이 Z:10-Z(Z 값은 5 이상 9 이하)의 중량비율로 혼합된 혼합물이 잔부를 구성한다. 또한, 상기 조성물은 Fe를 0.05 내지 5중량%로 추가로 포함할 수 있다.

추가적으로, 본 발명의 수은도입장치에 충전되는 조성물은 Ta를 0.05 내지 5중량%로 포함하며, Ti_100-XHg_X(X 값은 10 이상 60 이하)의 수은 화합물이 잔부를 구성한다. 또한, 상기 조성물은 Fe를 0.05 내지 5중량%로 추가로 포함할 수 있다.

본 발명은 조성물의 용기의 재료로서 Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 3층 구조를 갖는 판재를 사용함으로써, 수은 방출과정에서 자체 불순가스 발생을 차단하며 수은 방출 효율을 높인다. 또한, 상기 용기에 홈 또는 슬릿 형상의 개구부를 형성함으로써, 램프 내부로 안정적인 수은도입이 가능하고 수은 방출 효율을 극대화할 수 있을 뿐 아니라 작업 환경의 오염 문제를 최소화한다. 또한, 본 발명에 따른 조성물은, 흡착 효율을 높이고 강한 내부식성으로 조성물의 산화를 방지하고 수은 방출 효과를 증대시키고 저온 활성화를 가능하게 하고 비용을 절감시킨다.

본 발명에 따른 조성물의 용기는 그 재료로서, Fe로 이루어진 판의 양면에 Ni로 이루어진 금속 클래드(clad)를 적층시켜 형성되는, 상부 Ni클래드/Fe판/하부 Ni클래드의 3층 구조를 갖는 판재를 사용한다. 바람직하게는, 상기 판재의 전체 두께는 약 0.05 내지 약 0.4mm이며 상부 및 하부의 Ni 클래드 층의 두께는 각각 약 1.0 내지 약 20㎛이다.

본 발명은 상기 Ni클래드/Fe판/Ni클래드로 이루어진 구조물을 사용함으로써, Fe 판의 양면에 Ni를 도금한 기존의 Ni도금/Fe판/Ni도금의 구조물에 비하여 공정상에서 불순물을 함유하지 않아, 수은 화합물 함유 조성물로부터 수은을 방출하는 과정에서 자체 불순가스 발생을 차단하며 수은 방출 효율을 높이는 효과를 가진다. 또한, 수은 화합물 함유 조성물이 충전된 용기를 램프에 도입한 후 수은 방출을 위해 고주파 장비 등을 활용하여 열을 가할 때, Ni도금/Fe판/Ni도금의 구조물의 경우 열전도도가 떨어지고 열방사율이 낮아서 더 많은 열량을 필요로 하게 된다. 반면, Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 구조물의 경우, 판재 구조물의 두께가 동일한 경우, 도금 판재에 비해 클래딩된 Ni층의 두께가 상대적으로 더 두껍고 두께가 균일하며, 불순물 혼입이 적어, 열전도도가 향상되고 열방사율이 상대적으로 증가하게 된다(니켈의 열전도도 = 0.907 w/cmㆍk, 철의 열전도도 = 0.802 w/cmㆍk).

이로써 보다 적은 열량으로도 램프가 필요로 하는 열 공급이 가능하며, 과잉의 열 공급에 의한 전극 산화의 우려를 최소화 하여 수은 방출 효율을 극대화할 수 있고, 고주파 장치의 효율을 높여서 제조비용 절감에 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 본 발명의 조성물의 용기의 형상은, 홈 또는 슬릿 형태의 개구부를 가지며 상기 개구부 형상을 변화시켜 램프 내부로의 안정적인 수은 도입이 가능하게 하고 수은 방출 효율을 극대화할 수 있다. 수은도입장치의 개구부는 다양한 단면형상을 가지는 와이어 형태 또는 막대 형태일 수 있으며, 조성물에 포함된 수은을 증기형태로 램프 내에 방출시키는 역할을 하고 램프 내부의 잔류가스를 흡착, 제거할 수 있게 하는 기능을 한다.

본 발명에서 용기에 형성되는 홈 또는 슬릿 형태의 개구부는 폭이 바람직하게는 0.15mm 내지 0.6mm, 보다 바람직하게는 0.2mm 내지 0.4mm이고, 경우에 따라 상기 개구부가 용기 벽을 관통하여 조성물의 일정 부분까지 이르도록 할 수도 있는데 홈 또는 슬릿의 깊이는 바람직하게는 0.1mm 내지 0.6mm이다. 홈의 폭이 좁을 경우 수은 방출이 용이하지 않고 홈의 폭이 넓어질수록 수은 방출 효과가 증가하지만 0.6mm를 초과하면 용기 내의 조성물을 안정적으로 보유할 수 없고 조성물이 가루상으로 부스러져 성형성이 무너지므로 램프에 도입하여 사용하기가 곤란하다. 또한, 홈의 깊이는 깊어질수록 수은 방출 효과가 증가하지만 홈의 깊이가 0.6mm를 초과할 경우 조성물이 불순가스를 흡착하는 게터(getter)로서의 특성을 제대로 발휘할 수 없다. 종래 홈이 없거나 좁게 형성된 수은 도입장치와 비교하여 본 발명의 형상이 수은 방출 효과가 현저히 높음을 하기의 실시예를 통하여 확인할 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 구체예를 들어 설명하는데, 이들 구체예들은 본 발명의 일부 실시예일 뿐으로 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.

도 1에서 장치(10)는 Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 판재를 오각형(오각형의 한 변에 해당하는 부분이 열린

와 같은 모양임)의 단면을 갖도록 성형한 후, 그 내부에 수은화합물을 포함하는 조성물(11)을 충전하고, 용기의 양측 벽의 단부(13,13')가 개구부인 가늘고 긴 홈(14)을 형성하도록 접혀지는 형태로 성형한 것이다. 이때 홈은 일정한 개구부 폭을 유지하며 수은이 가장 용이하게 방출될 수 있는 형태를 취하게 되며, 상기 홈을 형성하는 과정에서 상부에 연속 롤링을 통하여 조성물이 다져지게 된다. 따라서, 조성물 분말을 용기 내부에 보유하는데 훨씬 효과적인 결과를 얻을 수 있다.

본 발명은 용기의 형상을 제조하는 과정 중 조성물을 충전하는 방식으로 제조되므로, 조성물의 충전과 홈의 형성이 동시에 또는 연속적으로 이루어지는 특징을 지니고 있으며, 연속 롤링을 통한 조성물 다짐 효과로 인해 분진 발생이 거의 없고 사용시에도 부스러짐에 대한 우려가 거의 없다. 따라서, 종래 수은도입장치의 제조과정 및 사용시, 조성물에 포함된 수은의 분말형태인 비산이 작업 환경을 오염시키는 문제점이 있었으나, 본 발명의 제조공정은 분진 발생이 적어 작업 환경을 개선할 수 있는 장점이 있다.

제조된 수은도입장치는 와이어 형태로서, 코일 형태로 감기어질 수도 있고 목적에 따라 적당한 크기로 절단하여 사용될 수도 있다.

도 2 내지 7 은 본 발명에 따른 오각형, 원형, 삼각형, 사각형 등 다양한 단면형상을 가진 수은도입장치의 형상을 예시한다. 제조방법은 도 1과 관련하여 설명한 제조방법과 유사하다.

도 1 내지 9에서 예시한 바와 같이 본 발명의 수은도입장치의 형상은 대상 램프의 형상 및 크기에 따라 다양하게 변형시켜 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 수은도입장치는 다양한 길이로 절단하여 사용가능하고, 절단 길이는 용도에 따라 다양하게 할 수 있는데, 예컨대 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp: EEFL) 또는 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL)에 수은을 도입하는 용도로 사용하는 경우는 통상 길이를 2 내지 15mm로 하여 사용한다. 바람직하게는 그 절단면이 동일한 단면형상 및 단면적을 갖게 하여 실용성을 높이고 최종 제품의 품질을 일정하게 유지할 수 있다. 그리고, 최종 램프의 제조시 수은도입장치는 램프 내에 남아있을 수도 있고 용이하게 제거될 수도 있다.

또한, 본 발명은 상기 용기에 충전되는 조성물을 추가적으로 제공한다. 이러한 조성물은 수은 화합물에 Zr-Al 합금, Ti, Ta 및 Fe로 구성된 군에서 선택되는 1개 또는 2개 이상의 금속을 혼합하여 제조한다. 구체적으로, 본 발명의 조성물은 (i) Ti 0.05 내지 5중량%, 또는 Ta 0.05 내지 5중량%, 또는 Ti 및 Ta를 그 함량의 합이 0.05 내지 5중량%가 되도록 포함하고, (ii) Ti_100-XHg_X(X 값은 10 이상 60 이하이고, 바람직하게는 15 이상 50 이하이고, 보다 바람직하게는 20 이상 40 이하임)의 수은 화합물 및 Zr_100-YAl_Y(Y 값은 10 이상 70 이하이고, 바람직하게는 20 이상 50 이하이고, 보다 바람직하게는 25 이상 45 이하임)의 Zr-Al 합금이 Z:10-Z(Z 값은 5 이상 9 이하)의 중량비율로 혼합된 혼합물이 잔부를 구성하는 조성물을 제공 한다. 또한, 본 발명은 상기 조성물에 Fe 0.05 내지 5중량%를 추가적으로 포함하는 조성물을 제공한다.

Zr은 가장 보편적으로 사용되고 있는 구성성분이며 내부식성이 강하고 불순가스 흡착능이 탁월한 원소로서, 공기 중에서 하기 반응식 1 및 반응식 2와 같은 발열반응으로 불순가스를 화학적으로 제거하는 역할을 수행한다.

Zr + O₂ → ZrO₂

Zr + ½N₂ → ZrN

또한, Al은 높은 전기전도도 및 열전도도를 가지며 가공성 및 내식성이 우수한 특징을 가진다.

그리고, Ti는 흡착 효율을 더욱 높이고 수은 방출율을 증가시키며 강한 내부식성으로 인해 조성물의 산화를 방지하는 효과가 있다. Ti는 0.05 내지 5중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 0.05중량% 미만일 경우에는 내부식성의 효과를 얻을 수 없고, 5중량%를 초과하면 비용 대비 효과가 떨어져 경제성이 없다.

또한, Ta는 부식방지에 효과가 있어 조성물을 안정화시키며, 하기 실시예를 통하여 입증되듯이 수은 방출 효과를 높일 수 있다. 더욱이, Ta는 활성화 온도를 100℃ 하강시켜 저온 활성화 효과를 높일 수 있다. Ta는 0.05 내지 5중량%로 첨가하는 것이 바람직한데, 0.05중량% 미만일 경우에는 저온 활성화 효과를 얻을 수 없 고, 5중량%를 초과하면 Ta는 고가이므로 비용대비 효과가 떨어져 경제성이 없기 때문이다. 즉, 본 발명에서는 조성물에 Ta를 0.05 내지 5중량%로 첨가함으로써, 550 내지 650℃의 이상적인 활성화 온도에서 수은 방출이 가능하도록 하였다. 따라서, 전극손상을 최소화시킬 수 있고, 고가의 고주파 장비 없이 램프 제조 공정에서 사용하고 있는 일반로나 가스 불꽃 등을 이용하여 제조할 수 있는 장점이 있다. 또한, 저온 활성화를 통해 수은 방출 효과를 높임으로써 수은의 양을 정확하게 주입할 수 있어 고품질의 램프를 제조할 수 있고, 작업 환경의 오염 문제를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 수명이 끝난 폐램프에도 잔존하는 수은량이 거의 없어 환경문제를 해소할 수 있다.

또한, Fe는 열과 전기의 양도체로서 조성물 활성화 공정시 활성효율을 높일 수 있는 매개체 역할을 담당한다. 조성물의 용기의 재료로서 강철, 니켈 또는 니켈 처리된 철이 사용된 경우, 용기의 재료와 거의 유사한 전기 및 열전도도를 가지는 Fe를 소량 첨가함으로써 조성물 활성화 공정에서 열 및 전기의 투입시 더욱 원활한 열전도효과를 얻을 수 있다. 그러나, 조성물에 Fe가 다량 함유될 경우, 조성물의 산화를 유발하여 오히려 성능저하를 일으킬 수 있다. 구체적으로, Fe는 0.05 내지 5중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 0.05중량% 미만일 경우에는 매개체 역할 증대효과를 얻을 수 없으며, 5중량% 초과하면 조성물의 산화를 유발하여 성능저하를 일으킬 수 있기 때문이다. 한편, Fe는 가장 저렴하게 구할 수 있는 광물이므로 원재료 비용의 절감 효과도 있다.

추가적으로, 본 발명은 Ta를 0.05 내지 5중량%를 포함하며, Ti_100-XHg_X(X 값은 10 이상 60 이하이고, 바람직하게는 15 이상 50 이하이고, 보다 바람직하게는 20 이상 40 이하임)의 수은 화합물이 잔부를 구성하는 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 조성물에 Fe 0.05 내지 5중량%를 추가적으로 포함하는 조성물을 제공한다. 본 발명은 Zr 및 Al을 첨가하지 않음으로써 상대적인 원가절감 효과를 얻을 수 있으며, Zr 및 Al이 첨가된 조성에 비하여 수은 방출율에 있어서 거의 동등한 효과를 나타낸다. 이는 하기 실시예를 통해 확인할 수 있다.

한편, 조성물은 분말의 입경이 150㎛ 이하인 것이 95% 이상인 형태로 사용하는 것이 바람직하고, 실질적으로 모든 입자의 입경이 150㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 분말입도가 작을수록 분말의 비표면적이 커져, 조성물의 불순가스 흡착 효율과 수은 방출 효과를 높일 수 있다. 입경이 150㎛를 초과하면 상대적으로 흡착 효율이 저하되며 수은 방출 효율도 급격히 저하된다. 또, 입자크기가 너무 작으면 관리상에 어려움이 발생하며 쉽게 산화될 우려가 있다. 조성물이 산화될 경우 램프에 투입되어도 수은 방출 및 불순 가스 흡입이라는 고유의 역할을 제대로 수행할 수 없게 된다.

실시예

효과 실험 1: 용기의 재료에 따른 수은 석출 효과의 비교

도 8 및 표 1은 조성물의 용기의 재료로서 Ni도금/Fe판/Ni도금의 판재 또는 Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 판재를 사용한 각각의 수은도입장치를 램프 내에 투입하고 수은 방출공정 이후 램프 파괴실험을 통한 램프 내 불순가스 함량을 측정한 결과이다. 실험에 사용된 장치의 크기 및 수은함량은 동일하게 하였으며, 고주파 출력은 4.3kV로 고정하였다. 도 8 및 표 1에 나타낸 바와 같이, Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 판재를 사용한 수은도입장치가, Ni도금/Fe판/Ni도금의 판재를 사용한 수은도입장치에 비해 램프 내 불순가스 함량이 보다 적게 나타났다.

도 9는 Ni도금/Fe판/Ni도금의 판재와 Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 판재의 단면을 예시한 것으로, Ni도금/Fe판/Ni도금의 판재에 비해 Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 판재에서 Ni 층이 보다 두껍게 형성되어 있다.

도 10 및 표 2는 Ni도금/Fe판/Ni도금의 판재와 Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 판재를 각각 사용하여 EEFL을 제조한 후 수은 석출량 측정결과를 도시한 것이다. Ni도금/Fe판/Ni도금의 판재로 사용한 경우에 비해 Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 판재를 사용한 경우, 수은 석출량의 평균은 2.92mg에서 3.90mg으로 증가하였고 수은 석출 효율도 60.14%에서 80.46%로 역시 증가하였다.

항 목	H₂(%)	CH₄(%)	N₂(%)	CO(%)	O₂(%)	CO₂(%)
Ni도금/Fe판/Ni도금	0.0027	0.0041	0.0218	0.0019	0.0003	0.0005
Ni클래드/Fe판/Ni클래드	0.0016	0.0011	0.0149	0.0009	0.0001	0.0002

구분	Ni도금/Fe판/Ni도금	Ni클래드/Fe판/Ni클래드
고주파 출력(kV)	4.3	4.3
게터 길이(mm)	5	5
단위길이당 수은함량(mg/mm)	0.97	0.97
1	2.83	3.88
2	2.96	3.85
3	2.88	3.72
4	3.32	3.87
5	2.75	3.85
6	2.82	3.99
7	2.79	4.10
8	2.93	3.95
9	2.97	3.91
평균값	2.92	3.90
최대값	3.32	4.11
최소값	2.75	3.72
최대값과 최소값의 차	0.57	0.39
Hg 석출 효율	60.14%	80.46%

효과 실험 2: 용기의 형상에 따른 수은 방출 효과의 비교

본 발명의 조성물을 홈이 없는 구형(81), 홈이 없는 원통형(82), 홈이 아주 가는 막대형(83)의 용기 및 도 1에 도시된 본 발명에 따른 홈의 폭이 0.15mm 내지 0.6mm인 용기(84)에 충전한 4개의 수은도입장치를 제조하여 수은 방출 효과를 비교하였다. 상기 수은도입장치를 각각 진공 챔버 내에 도입하고 챔버 내 온도를 10초 동안　900℃로 상승 및 20초 동안 900℃로 유지하는 유도가열 처리 후, 수은분석측정기로 시료 내의 잔여 수은을 측정하는 방법으로 진행하였고, 수은도입장치의 형상에 따른 수은 방출 효율을 도 11에 도시하였다. 도 11에 의하면, 구형(81)과 원통형(82)에 비해 홈을 가지고 있는 막대형(83)과 본 발명의 형상(84)이 수은 방출 효율이 높았고, 홈이 아주 가늘게 형성된 막대형(83)에 비해, 홈의 폭이 0.15mm 내지 0.6mm인 본 발명의 형상(84)이 높은 수은 방출 효율을 나타내었다.

효과 실험 3: 조성물에 따른 수은 방출 효과의 비교

Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 판재를 단면이 오각형인 용기로 성형한 후 그 내부에 조성물을 충전하고, 연속적으로 용기의 양측벽의 단부를 접어 얇은 홈 모양의 개구부를 형성하도록 하여, 도 1에 도시된 바와 같은 와이어 형태로 제조한 후 일정한 형태로 절단하여 수은도입장치를 준비하였다. 상기 수은도입장치는 측면이 1.13 ×0.9 mm 이며 4.5 mm의 길이를 갖는다. 수은 함량은 수은도입장치 길이 1mm당 1.02mg(즉, 1.02mg/mm)이 되도록 통일하였다. 수은 방출시험은 상기 수은도입장치를 진공 챔버 내에 도입하고 챔버 내 온도를 10초 동안　900℃로 상승 및 20초 동안 900℃로 유지하는 유도가열 처리 후, 수은분석측정기로 시료 내의 잔여 수은을 측정하는 방법으로 진행하였다. 각각의 시료 내의 방출된 수은량은 %단위로 비교하여 표 3에 나타내었다.

구분	화학성분(중량%)						수은방출율
구분	Ti	Hg	Zr	Al	Ta	Fe	수은방출율
비교예 1	나머지	47	17	3	-	-	92%
실시예 1	나머지	47	17	3	2	-	96%
실시예 2	나머지	47	15.5	2.5	-	-	93%
실시예 3	나머지	47	15.5	2.5	2	-	97%
실시예 4	나머지	47	17	3	-	1	94%
실시예 5	나머지	47	17	3	2	1	98%
실시예 6	나머지	47	17	3	2	1.5	99%
비교예 2	나머지	47	-	-	-	-	80%
실시예 7	나머지	47	-	-	2	-	87%
실시예 8	나머지	47	-	-	2	1	89%

상기 표 3에 의하면, 비교예 1은 Ti-Hg 화합물 및 Zr-Al 합금만으로 구성된 조성물을 사용하고, 실시예 1은 비교예 1의 조성에 Ta을 2중량% 첨가한 조성물을 사용하여 수은 방출율을 측정한 것이다. Ta을 2중량% 더 첨가한 실시예 1에서 수은 방출율이 4% 증가하였다. 실시예 2는 비교예 1의 조성에서 Zr 및 Al의 함량을 줄이고, Ti을 추가로 2중량% 첨가한 경우이다. Ti를 더 첨가함으로써, 수은 방출율이 비교예 1보다 1% 증가하였다. 실시예 3은 실시예 2의 조성에 Ta를 추가로 2중량% 첨가한 경우이다. 실시예 2에 비하여 Ta의 첨가에 의해 수은 방출 효율이 4% 증가하였다. 또한, 실시예 1 및 실시예 3을 비교하면, Ta를 2중량% 포함하고 있는 조성에서도, Zr 및 Al의 함량을 감소시키고 Ti를 추가로 2중량% 첨가함으로써 수은 방출 효율이 증가하였다. 실시예 4는 비교예 1의 조성에 Fe를 1중량% 첨가하였다. 실시예 4는 비교예 1에 비해 수은 방출율이 2% 증가하였다. 실시예 5 및 실시예 6은 비교예 1의 조성에, 각각 Ta를 2중량%씩 첨가하고 Fe를 동시에 소량 첨가하여 조성물을 제조한 경우이다. 이 경우 수은 방출율이 비교예 1에 비하여 6 내지 7% 더 증가하였다. 비교예 2는 Ti 및 Hg 만으로 조성물을 제조한 경우이다. 실시예 7은 비교예 2의 조성에 Ta만을 2중량% 첨가하였다. 실시예 7은 비교예 2에 비해 수은 방출량이 7% 증가하였다. 실시예 8은 비교예 2의 조성에 Ta 및 Fe를 소량 첨가한 경우로서 비교예 2에 비해 수은 방출율이 9% 증가하였다. 또한, 실시예 7의 Ta만 첨가한 경우보다 실시예 8과 같이 Ta 및 Fe를 동시에 첨가한 경우가 수은 방출율이 더 높았다. 실시예 7 내지 8은 Zr 및 Al을 첨가하지 않고, Ti 및 Hg에 Ta 또는 Ta 및 Fe을 동시에 첨가하여 상대적인 원가절감 효과를 얻고자 하였으며, 비교예 1과 비교하였을 때 수은 방출율에 큰 차이가 없었다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변경 실시가 가능하다.

도 1 내지 7은 본 발명의 조성물의 용기를 여러 가지 형상으로 나타낸 수은도입장치의 예를 도시한 것이다.

도 8은 EEFL램프 파괴실험을 통한 램프 내 불순가스 함량을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.

도 9는 Ni도금/Fe판/Ni도금의 판재와 Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 판재의 단면 형상의 예를 도시한 것이다.

도 10은 Ni도금/Fe판/Ni도금의 판재와 Ni클래드/Fe판/Ni클래드의 판재에 따른 수은 석출량 측정결과를 도시한 것이다.

도 11은 수은도입장치의 형상에 따른 수은 방출 효율을 비교 도시한 그래프이다.

* 도면의 부호 설명

10 : 본 발명에 따른 수은도입장치

11 : 본 발명에 따른 조성물

12 : 본 발명에 따른 조성물의 용기

13, 13' : 조성물의 용기의 단부

14 : 홈

81 : 홈이 없는 구형 수은도입장치

82 : 홈이 없는 원통형 수은도입장치

83 : 홈이 아주 가는 막대형 수은도입장치

84 : 본 발명에 따른 수은도입장치

Claims

Hg 화합물이 포함된 조성물 및 상기 조성물의 용기를 포함하는 수은도입장치로서,

상기 용기는 Fe로 이루어진 판의 양면에 Ni로 이루어진 클래드 금속을 적층시켜 형성되는, 상부 Ni클래드/Fe판/하부 Ni클래드의 3층 구조를 갖는 판재로 이루어지고;

상기 판재의 전체 두께는 0.05 내지 0.4mm이며 상부 및 하부의 Ni 클래드 층의 두께는 각각 1.0 내지 20㎛이며;

상기 용기는 홈 또는 슬릿 형태의 개구부를 가지고,

상기 용기가 길이 방향에 따라 동일한 단면형상 및 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는,

형광램프에 수은을 도입시키기 위한 수은도입장치.
제 1 항에 있어서,

상기 개구부의 폭은 0.15mm 내지 0.6mm이고 깊이는 0.1mm 내지 0.6mm인 것을 특징으로 하는 수은도입장치.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 조성물은

(i) Ti 0.05 내지 5중량%, 또는 Ta 0.05 내지 5중량%, 또는 Ti 및 Ta를 그 함량의 합이 0.05 내지 5중량%가 되도록 포함하고;

(ii) Ti₁₀₀ _- _XHg_X(X 값은 10 이상 60 이하)의 수은 화합물과 Zr₁₀₀ _- _YAl_Y(Y 값은 10 이상 70 이하)의 Zr-Al의 합금이 Z:10-Z(Z 값은 5 이상 9 이하)의 중량비율로 혼합된 혼합물이 잔부를 구성하는 것을 특징으로 하는 수은도입장치.
제 4 항에 있어서,

상기 조성물이 Fe를 0.05 내지 5중량%로 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수은도입장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 조성물이 Ta를 0.05 내지 5중량%로 포함하며, Ti₁₀₀ _- _XHg_X(X 값은 10 이상 60 이하)의 수은 화합물이 잔부를 구성하는 것을 특징으로 하는 수은도입장치.
제 6 항에 있어서,

조성물이 Fe 0.05 내지 5중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수은도입장치.
제 1 항에 따른 수은도입장치에 의해 수은이 도입된 것을 특징으로 하는 형광램프.
제 1 항에 따른 수은도입장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광램프.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 형광램프는 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp: EEFL) 또는 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL)인 것을 특징으로 하는 형광램프.