KR100912666B1 - 무전극 형광 램프의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무전극 형광 램프의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 제조성이 개선된 엔벨로프(envelope) 타입의 무전극 형광 램프의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 제1 직경의 제1 유리직관 및 제2 유리직관을 준비하는 단계; 상기 제1 직경과 암수맞춤결합관계에 있는 제2 직경을 지닌 제1 평행부 및 제2 평행부가 구비된 제1 유리U관 및 제2 유리U관을 준비하는 단계; 상기 제1 유리직관의 일단을 상기 제1 유리U관의 제1 평행부와 암수맞춤결합하되 그 접촉면에 유리접착제를 이용하여 접합하는 단계; 상기 제2 유리직관의 일단을 상기 제1 유리U관의 제2 평행부와 암수맞춤결합하되 그 접촉면에 유리접착제를 이용하여 접합하는 단계; 상기 제1 유리직관의 타단과 상기 제2 유리직관의 타단을 각각 상기 제2 유리U관의 제1 평행부와 제2 평행부에 동시에 암수맞춤결합하되 유리접착제를 이용하여 접합하는 단계를 포함하여 제작 방법을 제안한다.

무전극 형광 램프, 엔벨로프, 유리관, 유리접착제

Description

무전극 형광 램프의 제조방법{method of manufacturing electrodeless fluorescent lamp bulbs}

본 발명은 무전극 형광 램프의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 제조성이 개선된 엔벨로프(envelope) 타입의 무전극 형광 램프의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 무전극 형광 램프에 관하여 설명한다.

무전극 형광 램프는 램프 내부에 전극이 구비되지 않는 것을 특징으로 한다. 무전극 형광 램프는 외부의 전력소스에서 인가되는 자기장에 의해 램프 내부에서 발광이 이루어지는데, 상술한 자기장에 의해 가속되는 전자들이 램프 내에 충전되어 있는 수은원자와 출동하여 빛을 방사하며, 이렇게 방사된 빛은 램프 내에 도포된 형광 물질을 통해 가시광선으로 발광한다.

일반적으로 무전극 형광램프는 램프 내에 불활성 가스인 아르곤, 크립톤 등과 수은이 혼합된 혼합기체를 외부에서 인가되는 고주파 전원에 의해 방전시켜 수 은에서 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 벌브 타입과 엔벨로프 타입으로 구분된다. 벌브 타입은 벌브 내로 삽입되는 안테나에서 고주파 자기장이 발생하여 발광이 이루어지는 구조를 갖는다. 또한, 엔벨로프 타입은 관형 폐루프(closed-loop)로 이루어지는 유리관 주변에 환상의 페라이트(ferrite) 코어와 페라이트 코어에 연결된 도선이 구비되며, 이러한 페라이트 코어 및 도선을 통해 외부에서 자기장을 인가하여 발광이 이루어진다. 도 1은 종래의 엔벨로프 타입의 무전극 형광 램프를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 관형 폐루프로 이루어진 유리관을 통해 발광이 이루어지며, 관형 폐루프의 소정 위치에는 페라이트 및 도선(미도시)이 구비되어 자기장을 인가한다.

상기 엔벨로프 타입의 무전극 형광 램프의 경우, 유리관으로 제작되며 충전 재료를 밀봉하는 램프 엔벨로프의 제조 방법이 다양하게 제안되었다. 이하, 종래에 제안된 램프 엔벨로프의 제조 방법이 적용된 램프 엔벨로프에 관하여 설명한다.

도 2 및 도 3은 종래에 제안된 램프 엔벨로프를 위해 사용되는 유리관을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 램프 엔벨로프의 제작을 위하여, 돔(12)이 유리 관(10)의 일단부상에 형성된 유리관(10)이 준비된다. 상기 돔(12)은 유리관(10)의 직경과 동일한 직경을 가지는 반구 형태를 가진다. 도 3에 도시된 바와 같이 상기 돔(12)에는 블리스터(blister)(20)가 형성되며, 상기 블리스터(20)는 폐쇄된 단부(24)를 가지는 림(22)을 구비한다. 상기 폐쇄된 단부는 종래의 절단 기법에 의해 절단되어 홀을 형성한다.

도 3에 도시된 유리관이 2개 준비되면, 용융을 통해 각 홀을 결합한다. 구체적으로, 각 유리관을 용융 상태까지 가열하고 이들을 가압함으로써 각 홀을 결합한다.

도 3의 유리관을 결합하면 도 4의 형상을 갖는 램프 엔벨로프를 얻을 수 있다. 도 4의 엔벨로프의 결합부(30)에는 페라이트(ferrite) 코어와 페라이트 코어에 연결된 도선이 구비되며, 이러한 페라이트 코어 및 도선을 통해 외부에서 자기장을 인가하여 발광이 이루어진다. 페라이트 코어를 통한 효율적인 자기장의 공급과 페라이트 코어의 안정적인 고정을 위하여, 상기 페라이트 코어는 상대적으로 가늘게 형성되는 결합부(30) 둘레에 고정된다.

엔벨로프 타입의 무전극 형광 램프의 경우, 복수 개의 유리관을 결합하여 램프 엔벨로프를 제작하기 때문에, 확실한 실링과 높은 공정 수율이 매우 중요하다.

종래의 방법에 따라 램프 엔벨로프를 제작하면 확실한 실링을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 복수 개의 유리관이 결합되는 공정이 높은 수준의 숙련도를 요구하는 문제가 있었다. 즉, 종래 기술은 램프 엔벨로프 제작시 유리관을 구부리고, 블리스터를 만들어 용융하여 두 개의 유리관을 결합시키기 때문에 작업자의 높은 숙련도가 요구된다. 또한, 두 개의 유리관을 결합시키기 위해 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.

또한, 종래의 방법에 따르는 경우 높은 수준의 실링을 유지하기 위해서는 동일한 벽두께와 동일한 직경의 블리스터를 갖는 유리관들이 사용되어야 하는 문제가 있다.

또한, 종래의 방법에 따라 제작된 램프 엔벨로프는 복수 개의 유리관이 결합된 결합부에 페라이트가 위치하는데, 이 경우 용융되어 형성된 결합부의 둘레의 크기가 이미 제작된 페라이트와 맞지 않거나 결합부의 둘레와 페라이트가 완전히 밀착되지 않는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 용이하게 제조 가능한 무전극 형광 램프를 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 서로 다른 크기의 유리관들을 사용하여 간편하게 제작되는 무전극 형광 램프의 제조 방법을 제안하는 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 제1 직경의 제1 유리직관 및 제2 유리직관을 준비하는 단계; 상기 제1 직경과 암수맞춤결합관계에 있는 제2 직경을 지닌 제1 평행부 및 제2 평행부가 구비된 제1 유리U관 및 제2 유리U관을 준비하는 단계; 상기 제1 유리직관의 일단을 상기 제1 유리U관의 제1 평행부와 암수맞춤결합하되 그 접촉면에 유리접착제를 이용하여 접합하는 단계; 상기 제2 유리직관의 일단을 상기 제1 유리U관의 제2 평행부와 암수맞춤결합하되 그 접촉면에 유리접착제를 이용하여 접합하는 단계; 상기 제1 유리직관의 타단과 상기 제2 유리직관의 타단을 각각 상기 제2 유리U관의 제1 평행부와 제2 평행부에 동시에 암수맞춤결합하되 유리접착제를 이용하여 접합하는 단계를 포함하여 제작 방법을 제안한다.

바람직하게, 상기 유리접착제는 프릿 글래스이다.

본 발명에 따른 제조방법에 따르면, 유리관을 구부리는 등의 복잡한 작업 대신에 이미 제작된 유리관들을 사용하는 방식에 따라 제조되기 때문에 숙련도 높은 작업을 불필요하여 무전극 형광 램프의 제조성이 향상되는 특징이 있다. 또한, 서로 다른 크기의 유리관들을 사용하여 무전극 형광 램프를 제작할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 구체적인 특징 및 효과는 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예를 통해 더욱 구체화될 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 5는 본 실시예에 따른 무전극 형광 램프의 모습을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 무전극 형광 램프는 제1 유리직관(501), 제2 유리직관(502), 2개의 유리U관(503), 트랜스포머 코어(504)와 트랜스포머 코어(504) 상에 배치되는 입력선(505), 전원 소스(506)를 포함한다. 상기 제1 유리직관(501)과 제2 유리직관(502) 및 2개의 유리U관(503)이 접합되어 하나의 엔벨로프를 형성한다.

상기 제1 유리직관(501) 및 제2 유리직관(502)은 높은 수준의 실링을 유지하기 위해 각각 일체형으로 형성되고, 균일한 두께로 제작되는 직관인 것이 바람직하다.

상기 유리U관(503)은 일체로 형성되며, 상기 제1 유리직관(501)의 일단을 향하는 제1 평행부(503a)와 상기 제2 유리직관(502)의 일단을 향하는 제2 평행부(503b)를 구비한다. 상기 제1 평행부(503a)와 제2 평행부(503b)는 유리U관(503)의 양단에 구비된다. 상기 제1 평행부(503a)와 제2 평행부(503b)는 중앙부(503c)로부터 굽혀져 평행하게 연장되어 동일한 방향을 향하도록 일체로 형성되며, 이하 이러한 형상을 갖는 유리관을 '유리U관' 이라 칭한다. 상기 유리 U관(503)은 'ㄷ' 자 형상 또는 'U'자 형상을 갖는 몰드(mold)를 통해 제작된다.

상술한 바와 같이, 제1 유리직관(501) 및 제2 유리직관(502)은 일체형으로 형성되는 직관이고 상기 유리U관(503)은 몰드에 의해 형성되는 유리관이므로, 본 실시예에 사용되는 유리관을 제조하는데 유리관을 구부리는 등의 숙련도가 요구되지 않으므로 제작 시간이 획기적으로 단축되는 효과가 있다.

상기 유리U관(503)은 복수 개 구비되어, 폐루프 형상의 램프 엔벨로프를 형성한다. 도시된 바와 같이, 2개의 유리직관(501, 502)이 구비되는 경우, 상기 유리직관(501, 502)의 일단은 두 개의 유리U관(503) 중 어느 하나에 접합되고, 상기 유리직관(501, 502)의 타단은 나머지 하나에 접합된다.

구체적으로, 제1 유리직관(501) 및 제2 유리직관(502)과 두 개의 유리U관을 준비한다. 이후, 어느 하나의 유리U관(503)의 제1 평행부(503a)와 제2 평행부(503b)에 상기 유리직관(501)을 차례로 끼워 접합한다. 이후, 나머지 하나의 유리U관의 제1 평행부 및 제2 평행부에 상기 유리직관(501, 502)들을 동시에 끼워 접합한다. 상술한 방법에 의하면 무전극형광램프용 엔벨로프를 용이하게 제작할 수 있다.

상기 유리U관의 중앙부(503c) 둘레에는 트랜스포머 코어(504)가 배치되고, 상기 트랜스포머 코어(504) 상에는 입력선(505)이 배치된다. 상기 트랜스포머 코어(504)는 자속을 발생하기 위한 부재로서, 종래에 알려진 다양한 자성 물질로 제작될 수 있으며, 예를 들어, 페라이트 코어가 사용될 수 있다. 전원소스(506)는 입력선(505)을 통해 고주파 에너지를 공급하며, 상기 고주파 에너지는 램프 엔벨로프 내에 방전이 발생하게 한다. 구체적으로, 코일로 입력되는 RF 전류에 의해 자속이 발생하며, 이 자속은 램프 엔벨로프를 따라 방전이 유지되는 전압을 유도한다. 램프 엔벨로프 내에서의 방전은 자외선을 방사하고, 이 자외선은 도포된 발광물질을 자극하여 가시광선의 방사가 유발된다.

도 5의 구조에 따르면 유리관들이 접합된 부분이 아닌 일체형으로 형성된 중앙부(503c)의 둘레에 트랜스포머 코어(503)가 배치된다. 유리관들이 접합되는 경우에, 접합된 부분의 둘레가 트랜스포머 코어(504)의 내경보다 커지는 문제가 발생할 수 있으나, 일체형으로 형성된 유리U관(503)을 사용하는 경우 상대적으로 고가의 장비인 트랜스포머 코어(503)의 내경에 정확하게 맞도록 유리관의 크기를 설정하여 제작할 수 있다. 또한, 유리U관(503)과 트랜스포머 코어(504)를 밀착시켜 트랜스포머 코어(504)를 정확히 위치시키며, 자속을 효율적으로 램프 엔벨로프로 전달할 수 있다.

또한, 도 5의 구조에 따르면, 제1 유리직관(501)과 제2 유리직관(502)은 유리U관의 양단 즉, 제1 및 제2 평행부(503a, 503b)에 접합되는데, 이 경우 유리접착제를 통해 부착되는 것이 바람직하다. 상대적으로 저렴하고 간단한 공정으로 생산되는 제1 유리직관(501)과 제2 유리직관(502)을 상기 유리U관의 양단(503a, 503b)에 접착시키는 공정을 사용하는 것이 바람직하다. 종래 기술의 경우, 유리관을 구부리고 돔과 블리스터 형상을 만들고, 두 개의 유리관을 용융시켜 접합하는데 숙련된 기술과 많은 시간이 필요하였다. 그러나, 본 실시예는 트랜스포머 코어가 위치하는 부분은 일체형으로 형성된 유리U관을 사용하며, 유리U관과 유리직관을 유리접착제를 통해 접착하는 방식을 사용하므로, 숙련된 기술과 많은 시간의 투여 없이도 종래에 상응하는 손쉽게 램프 엔벨로프를 제작할 수 있다.

상기 유리접착제는 바람직하게 프릿 글래스(frit glass)이다. 프릿 글래스의 경우, 고체인 바인더(주로 니트로 셀룰로오스(Nitro Cellulose: NC)가 사용됨)와 액체인 용매(주로 부틸 카르비톨 아세테이트(Butyl Carbitol Acetate: BCA)가 사용되며, 바인더와 용매가 혼합된 용액을 비히클(vehicle)이라 부른다. 이러한 비히클은 주로 PbO 계열 또는 P₂O₅ 계열의 파우더와 결합하여 프릿 글래스를 구성한다. 구체적으로 본 발명에 사용되는 파우더는, PbO 계열의 경우 예를 들어, PbO, ZnO, B₂O₃, BaO 및 SiO₂ 등의 조합으로 이루어질 수 있으며, 각 구성 성분의 양은 필요에 따라 적절히 조정될 수 있다. 또한 P₂O₅ 계열의 경우에 사용되는 주성분은 예를 들어 P₂O₅, ZnO, BaO, Al₂O₃, 및 SiO₂로 구성될 수 있으며, 구성 성분의 양은 필요에 따라 적절히 조정될 수 있다는 것은 당업자에게 충분히 이해될 수 있다.

도 6은 제1 및 제2 유리직관(501, 502)과 유리U관(503)이 접합하는 구조를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 제1 유리직관(501)은 유리U관의 제1 평행부(503a)에 접합되고, 제2 유리직관(502)은 유리U관의 제2 평행부(503b)에 접합된다.

제1 평행부(503a)와 제1 유리직관(501)의 일단은 암수맞춤결합에 의해 접합되는 것이 매우 바람직하다. 암수맞춤결합이라 함은 서로 다른 크기의 유리관들이 접촉면을 통해 끼워지는 형상으로 접합되는 것을 말한다. 암수맞춤결합이 이루어지기 위해서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 접촉면 상에 형성되는 프릿 글래스(601)를 통해 제1 평행부(503a)와 제1 유리직관(501)의 일단이 결합하도록, 제1 평행부(503a)의 직경과 제1 유리직관(501)의 직경이 적절하게 형성되어야 한다는 것은 당업자라면 충분히 이해할 수 있다.

높은 수준의 실링을 위해서는 제1 유리직관(501)의 단면의 형상은 제1 평행부(503a)의 단면의 형상에 상응하고, 제2 유리직관(502)의 단면의 형상은 제2 평행부(503b)의 단면의 형상에 상응하는 것이 바람직하다. 또한, 도시된 바와 같이, 제1 유리직관(501)의 단면의 크기는 제1 평행부(503a)의 단면의 크기와 상이하며, 제2 유리직관(502)의 단면의 크기는 제2 평행부(503b)의 단면의 크기와 상이한 것이 바람직하다.

상술한 특징에 의해 제1 및 제2 유리직관(501, 502)은 제1 및 제2 평행부(503a, 503b)에 끼워지는 방식, 즉 압수맞춤결합관계에 의해 접합된다. 또한, 프릿 글래스를 통해 유리직관(501, 502)과 평행부(503a, 503b)가 접착되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 및 제2 유리직관(501,502) 각각의 결합부에 프릿 글래스(601)를 주입한 후, 제1 및 제2 평행부(503a, 503b)에 끼우고, 프릿 글래스(601)가 응고되는 온도인 400℃∼650℃의 고온에서 수 내지 수십 분간 가열하여 상기 프릿 글래스(601)를 응고시킨다.

도 7a는 제1 및 제2 유리직관(501, 502)과 유리U관(503)이 접합하는 구조의 또 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 제1 유리직관(501)과 제2 유리직관(502)의 외주면 상에는 요철(501a, 502a) 형상이 형성된다. 상기 요철(501a, 502a) 형상은, 제1 및 제2 유 리직관(501, 502)의 길이 방향에 수직하는 방향 또는 길이 방향으로 형성될 수 있으며, 톱니 모양이나 그르부(groove) 형상일 수 있다. 상기 요철(501a, 502a) 형상은 외주면 상에 스크래치를 주는 방식으로 제작될 수 있다.

상기 요철(501a, 502a) 형상으로 인해 제1 및 제2 유리직관(501, 502)과 제1 및 제2 평행부(503a, 503b) 간의 접촉 면적이 증가하여, 프릿 글래스(601)에 의한 접착력이 더욱 증가한다.

도 7b는 도 7a의 일례의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 7b의 일례는 요철 형상이 제1 평행부(503a)와 제2 평행부(503b)에 형성되는 일례를 나타낸다.

도 8은 도 6의 일례에 대한 변형예를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 유리직관(501, 502)의 단면의 크기가 제1 및 제2 평행부(503a, 503b)에 비해 더 크게 형성될 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 도 7a 및 도 7b의 변형예를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 제1 및 제2 유리직관(501, 502)의 단면의 크기가 제1 및 제2 평행부(503a, 503b)에 비해 더 큰 경우, 요철 형상은 제1 및 제2 유리직관(501, 502)의 내주면에 형성되거나, 제1 및 제2 평행부(503a, 503b)의 외주면에 형성될 수 있다.

도 10은 본 실시예의 또 다른 일례를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 제1 및 제2 평행부(503a, 503b)의 일단을 경사지게 형성하여 제1 및 제2 유리직관이 (501, 502)이 용이하게 삽입되도록 하는 것이 가능하다.

도 6 내지 도 10의 형상으로 접합된 유리U관에는 도 11과 같은 적어도 하나의 배기관(1101)이 형성될 수 있다. 도 6 내지 도 10의 형상으로 형성된 램프 엔벨 로프는 불활성 가스를 사용한 플러싱(flushing)과 배기의 반복된 주기를 겪게 된다. 크립톤 등의 최종 중진 가스는 소정의 압력으로 유입되며, 소량의 수은과 아말감 등이 유입되고 상기 배기관(1101)은 마감처리(tip-off)된다.

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.

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

도 1은 종래의 엔벨로프 타입의 무전극 형광 램프를 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3은 종래에 제안된 램프 엔벨로프를 위해 사용되는 유리관을 나타낸다.

도 4는 종래의 램프 엔벨로프를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 실시예에 따른 무전극 형광 램프의 모습을 나타내는 도면이다.

도 6은 제1 및 제2 유리직관(501, 502)과 유리U관(503)이 접합하는 구조를 나타내는 도면이다.

도 7a는 제1 및 제2 유리직관(501, 502)과 유리U관(503)이 접합하는 구조의 또 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도 7b는 도 7a의 일례의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 8은 도 6의 일례에 대한 변형예를 나타내는 도면이다.

도 9a 및 도 9b는 도 7a 및 도 7b의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 10은 본 실시예의 또 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도 11은 유리U관에 형성되는 배기관을 나타내는 도면이다.

Claims (4)

1. 제1 직경의 제1 유리직관 및 제2 유리직관을 준비하는 단계;

   상기 제1 직경과 암수맞춤결합관계에 있는 제2 직경을 지닌 제1 평행부 및 제2 평행부가 구비된 제1 유리U관 및 제2 유리U관을 준비하는 단계;

   상기 제1 유리직관의 일단을 상기 제1 유리U관의 제1 평행부와 암수맞춤결합하되 그 접촉면에 유리접착제를 이용하여 접합하는 단계;

   상기 제2 유리직관의 일단을 상기 제1 유리U관의 제2 평행부와 암수맞춤결합하되 그 접촉면에 유리접착제를 이용하여 접합하는 단계;

   상기 제1 유리직관의 타단과 상기 제2 유리직관의 타단을 각각 상기 제2 유리U관의 제1 평행부와 제2 평행부에 동시에 암수맞춤결합하되 유리접착제를 이용하여 접합하는 단계를 포함하며,

   암수맞춤결합되는 양 접촉면의 적어도 일면에는 요철부가 형성되는 것을 특징으로 하는 무전극형광램프용 엔벨로프의 제작 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유리접착제는 프릿 글래스인 것을 특징으로 하는 무전극형광램프용 엔벨로프의 제작 방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 유리U관 및 제2 유리U관 중의 적어도 하나에는 배기관이 형성되는 것을 특징으로 하는 무전극형광램프용 엔벨로프의 제작 방법.

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