KR100924517B1

KR100924517B1 - 형광램프

Info

Publication number: KR100924517B1
Application number: KR1020070127228A
Authority: KR
Inventors: 김호기; 김철호; 한승우; 김센; 굴나라 케네스보나 맘베테르지나
Original assignee: 김호기
Priority date: 2007-12-08
Filing date: 2007-12-08
Publication date: 2009-11-02
Also published as: KR20090060072A

Abstract

본 발명은 방전시 발생하는 자외선과의 충돌로 형광체가 열화하는 것을 최소로 하여서 램프의 수명을 연장시키는 형광램프에 관한 것으로, 유리관 내면에, 형광체로 구성된 형광체층과, 탈이온수 및 마그네슘 염류를 포함하는 혼합물이 상기 형광체층 상에 도포된 후 소성되어 이루어진 마그네시아층을 구비한 것이다.

Description

형광램프{High light resource lamp}

본 발명은 방전시 발생하는 자외선과의 충돌로 형광체가 열화하는 것을 최소로 하여서 램프의 수명을 연장시키는 형광램프에 관한 것이다.

형광램프는 양쪽 끝이 봉해져 전극을 붙인 좁은 유리관으로 되어 있고, 이 유리관에는 아르곤, 네온, 크립톤 및 수은 가스가 대기압의 약 0.3% 정도의 압력으로 차 있다. 여기서, 유리관 속에 차 있는 약 1000분의 1을 차지하는 수은 가스는 빛을 내는 역할을 하게 되며 양쪽의 전극에 전압을 걸면 유리관은 다음과 같은 원리로 빛을 발하게 된다.

앞서 기재한 바와 같이, 유리관 양쪽에 배치된 전극(13 ; 도 1 참조)에 전압을 걸면 이동하는 전자가 수은 가스와 충돌하면서 185nm와 254nm 정도의 파장을 갖는 자외선을 방출시키고, 유리관 내면에 도포된 형광체는 상기 자외선을 받아 이를 가시광선으로 변환 방출시킨다.

현재 모든 종류의 형광램프는 광 자원의 효율을 높일 수 있는 방향으로 제작된다. 여기서, 광 자원(Light resource)은 광이 일정기간 지속되는 양을 말하는 것으로, 통상적으로 광원의 성능을 의미하며, 광 자원은 광속(Lumen)과 수 명(Hours)의 곱으로 표현된다. 따라서, 광 자원 효율(Lumen x Hour /watt)을 높이기 위해서는 광효율을 개선하고 형광램프의 수명을 늘려야 한다.

일반적으로 형광램프(10)는 도 1(종래 형광램프을 개략적으로 도시한 부분단면도)에 도시한 바와 같이, 형광체를 유리관(11) 내면에 일정 두께로 도포한 후 소성시킴으로서 형광체층(12)을 이룬다. 이러한 형광체층(12)은 투명성이 0.4 ~ 0.5이므로, 형광체층(12)에서 방출되는 가시광선이 형광체층(12)과 유리관(11)을 관통해 외부로 방출되는 광속은 40 ~ 50% 정도가 될 것이다.

따라서, 종래 형광램프(10)이 갖는 광 자원의 비효율성을 개선하기 위해서는 동일한 사용전력 대비 광속을 높이는 것이 중요하다. 여기서, 광속을 높이기 위한 가장 쉬운 방법은 형광체층(12)의 투명성을 높이는 것이고, 형광체층(12)의 투명성을 높이는 가장 쉬운 방법은 형광체층(12)의 두께를 얇게 하는 것이다.

그런데, 형광체층(12)이 일정 두께 이하이면, 자외선에 반응하는 형광체의 양이 줄면서 가시광선의 발생량이 현저히 감소하는 문제가 있다.

결국, 형광램프(10)의 광 자원 효율을 높이기 위해서는 형광램프(10) 자체의 전체적인 구조적 변화를 이루어야 한다. 그러나, 이를 위해서는 많은 시간과 비용이 요구되는 연구가 필요하므로, 현재 형광램프(10)의 광 자원 효율 개선은 요원한 상태였다.

한편, 형광램프(10)의 수은으로부터 방출되는 자외선은 185nm와 254nm 정도의 파장을 갖는다. 여기서, 185nm 파장을 갖는 자외선은 전체 자외선 량의 12% 이상을 차지하고, 254nm 파장을 갖는 자외선은 전체 자외선 량의 65% 차지한다. 그 런데, 종래 형광램프(10)이 포함하는 형광체층(12)은 254nm의 파장을 갖는 자외선과 반응하여 가시광선을 발생시키므로, 185nm의 파장을 갖는 자외선 대부분은 유리관(11)에 그대로 흡수되어 열로 소실된다.

계속해서, 이렇게 발생한 열은 형광체층(12)을 이루는 형광체를 열화시킨다. 물론, 열화된 형광체는 변성이 진행되어 형광체의 형광기능을 상실시키고, 결국 가시광선의 방출을 줄여 형광램프(10)의 수명을 단축하는 원인이 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로, 방전으로 발생한 자외선에 의해 형광체가 열화되는 것으로 줄이고, 형광램프의 광 자원 효율을 개선하여 소비전력 대비 방출되는 광속을 높이는 한편, 이를 통해 수명과 효율이 개선되는 형광램프의 제공을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

유리관 내면에, 형광체로 구성된 형광체층과, 탈이온수 및 마그네슘 염류를 포함하는 혼합물이 상기 형광체층 상에 도포된 후 소성되어 이루어진 마그네시아층을 구비한 형광램프이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

탈이온수 및 마그네슘 염류를 포함하는 혼합물을 형광체와 혼합한 후, 유리관 내면에 도포 및 소성시켜 이루어진 형광체혼합층을 구비한 형광램프이다.

본 발명에 따르면, 형광체의 열화에 주원인이 되는 특정영역의 자외선을 가시광으로 변환시켜서 자외선에 의한 형광체의 가열률을 줄이고 광속은 높임으로서, 형광램프의 수명과 광 자원 효율을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

참고로, 아래에서 설명하는 형광체층(12), 마그네시아층(14), 보강 마그네시아층(15) 등의 도시된 두께는 설명의 이해를 돕기 위해 과장되게 도시한 것으로, 실제로 상기 마그네시아층(14) 및 보강 마그네시아층(15) 등의 두께는 200 ~ 600nm로 도포될 것이고, 형광체층(12)은 수 ~ 수백 ㎛가 될 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 형광램프의 제1실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도인 바, 이를 참조하여 설명한다.

마그네시아(산화마그네슘; MgO)는 PDP 생산에서 활용되는 투명한 박막이며, 보호막으로 쓰인다. 일반적으로, PDP 생산에서 활용되는 마그네시아는 147nm 파장의 자외선을 가시광선으로 변환시키며, 주로 진공상태에서 형성된다. 그런데, PDP 생산에서 활용되는 마그네시아는 생산비용이 커 형광램프에 적용하기에는 적절치 않으며, 형광램프에서 극히 소량 발생하는 147nm 파장의 자외선에만 반응하므로, 마그네시아와 형광램프의 결합은 용이하게 착안할 수 없었다.

본 발명에 따른 제1실시예는 물론 제2실시예 내지 제7실시예에서는, 소금(염)을 고가의 유기체 용매(고밀도의 에탄올, 메탄올 등) 또는 유기 바인더가 아닌 저가의 탈이온수(멸균증류수)에 용해하여 마그네시아(산화마그네슘)를 확보하고, 이렇게 형성된 마그네시아 혼합액을 대기 중에서 소성 처리하여, 마그네시아를 형성한다. 이렇게 형성된 마그네시아는 185nm의 자외선과 100% 가까이 반응하여 가시광선을 만들어낼 수 있게 된다. 또한, 상기 마그네시아 형성을 위해 저렴한 자 재가 활용되므로, 마그네시아를 형광램프에 적용하는 데 있어 부담을 획기적으로 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 마그네시아(산화마그네슘)의 주성분인 마그네슘(Mg)은 탈이온수를 용매로 한 소금(염) 중 1 ~ 2중량%로 함유되는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 따라서, 상기 소금(염)으로부터 마그네슘을 얻는데 한정하지 않고, 마그네슘을 얻을 수 있는 염류라면 본 발명에서 모두 적용 가능하므로, 이하에서는 상기 소금(염)을 '마그네슘 염류'로 표기하여 설명하도록 한다.

한편, 마그네슘 염류와 탈이온수 용액으로 된 마그네시아(산화마그네슘)를 대기중에서 소성하면, 무수한 미세기공인 나노기공이 형성된다. 이렇게 형성된 나노기공은 자외선에 대한 가시광선으로의 변화율을 높이고, 가시광선의 투과율을 높여 광 자원 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

아래의 [표 1]은 탈이온수를 용매로 한 다양한 마그네슘 염류 용액의 마그네슘 구성비(중량%)를 게시한 것이다.

마그네슘 염류 용액	마그네슘 구성비(중량%)
Mg(NO₃)₂ㆍ6H₂O	0 ~ 30
Mg(CH₃COO)₂ㆍ4H₂O	60 ~ 100
MgCl₂	0 ~ 10

[표 1]에서 제시한 바와 같이, 마그네슘 염류는 다양한 것들이 이용될 수 있는데, 이들 중 마그네슘의 구성비가 큰 Mg(CH₃COO)₂ㆍ4H₂O를 마그네시아 생성에 적용하는 것이 바람직할 것이다.

이렇게 생성된 상기 마그네시아는 열로 소실되는 특정 영역의 자외선을 가시광으로 변환시켜서, 형광체의 열화로 인한 변성률을 최소화한다.

계속해서, 상술한 과정을 통해 제작 형성된 마그네시아는 형광체와 혼합한 후, 이를 유리관(11) 내에 도포함으로서 형광체혼합층(12a)을 이룬다.

상기 형광체혼합층(12a)은 방전으로 발생한 다양한 파장의 자외선을 모두 가시광으로 바꾸어 외부로 방출할 수 있으며, 결국 열로 소실되는 양을 줄일 수 있다. 물론, 형광체를 열화시키는 열이 감소하므로 형광체는 보존되고, 형광램프(10a)의 수명은 연장되는 효과를 기대할 수 있다.

[실험예 1]

여기서는 제1실시예가 적용된 형광램프(10a)을 직접 제작하고, 종래 형광램프(10)와 그 효율을 비교해 어느 정도 효과가 있는지를 확인한다.

(1) 유리관(11) 3개를 준비하고, 이 중 2개의 유리관 내면에 종래 형광램프(10)에 포함된 형광체층을 각각 형성시킨다. 이때, 상기 형광체층에 포함되는 형광물질의 양은 2.7g ~ 3.0g으로 한다.

(2) 형광체층이 형성된 2개의 유리관(11) 중 1개에 알루미나 성분의 보호막을 씌운다. 여기서, 상기 알루미나는 종래 형광램프(10)에서 형광체층을 보호하기 위해 대표적으로 사용되는 보호막의 성분이다.

(3) 상술한 과정으로 형성된 마그네시아를 형광체와 혼합한 후, 형광체층을 도포하지 않은 유리관에 도포한다.

(4) 도포된 형광체와 마그네시아 혼합물을 건조한다.

(5) 건조 후, 400 ~ 560℃로, 바람직하게는 450℃ 이상으로 하여 최고 온도에서 5 ~ 20분간, 바람직하게는 10 ~ 15분간 소성한다.

(6) 소정 처리 후 일정온도로 서서히 냉각하면서, 40 ~ 120분간, 바람직하게는 60 ~ 120분간 냉각시킨다.

(7) 상기 (3),(4),(5),(6) 과정을 통해 제작된 형광체혼합층(12a)을 갖는 본 발명에 따른 제1실시예의 형광램프(10a)와, 상기 (1),(2) 과정을 통해 제작된 2개의 형광램프를 각각 220볼트 전압을 9와트에 사용하도록 세팅한 후, 15와트 전압에 걸어 수명을 측정한다.

참고로, 알루미나 보호막이 도포된 형광램프(표준등)은 정상적인 전력과 전압(9와트)에 걸면 평균 수명이 7500시간이고, 조도변화가 100%에서 70%으로 내려가면 해당 형광램프의 수명이 다한 것으로 간주하였다.

[표 2]는 상술한 조건에서 이루어지는 3개의 형광램프의 실험결과를 게시한 것이다.

시간	조도변화 (형광체층만 포함)	조도변화 (보호막포함)	조도변화 (형광체혼합층)
0	100%	100%	100%
100	77	97	98
200	69.5	95.5	97.5
300	64.5	92.2	97
400	60.5	88.5	96.5
500	57	84	96
700	51.5	79.5	95.5
1225	42	75	94
1444	39	71.5	93.5
1600	37	68	93.2
1700	36	66.5	93

[실험예 1]의 실험은 1700시간에서 중단할 수 밖에 없었고, 본 발명에 따른 제1실시예의 형광램프(10a)는 1700시간 현재 7% 정도 감소한 상태였다.

도 3은 본 발명에 따른 형광램프의 제2실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도인 바, 이를 참조하여 설명한다.

형광램프(10b)의 광 자원 효율을 높이기 위해서는 유리관(11) 내에 발생한 자외선 대비 방출되는 가시광선의 광속이 커야하고, 이를 위해 자외선과 형광체 간의 반응효율을 높여야 한다.

본 발명에 따른 제2실시예는 종래 형광램프(10)에서 대부분이 소실되는 185nm 파장의 자외선을 가시광선으로 변환시킬 수 있는 마그네시아(산화마그네슘; MgO)를 형광체층(12) 상에 도포하여 마그네시아층(14)을 형성시킨다.

[실험예 2]

여기서는 제2실시예가 적용된 형광램프(10b)을 직접 제작하고, 종래 형광램프(10)과 비교해 어느 정도 광 자원 효율이 개선되었는지를 확인한다.

(1) 유리관(11) 8개를 준비하고, 내면에 형광체층(12)을 형성시킨다. 이때, 상기 형광체층(12)에 포함되는 형광물질의 양은 2.7g ~ 3.0g으로 한다.

(2) 형광체층(12)이 형성된 8개의 유리관(11) 중 4개에 마그네슘 염류 용액을 도포한다. 상기 마그네슘 염류에서 차지하는 마그네슘은 1 ~ 2 중량%가 적절한데, 본 실험예에서는 마그네슘 염류의 마그네슘을 1.5 중량%로 하였다.

(3) 도포된 상기 마그네슘 염류 용액을 건조한다.

(4) 건조 후, 400 ~ 560℃로, 바람직하게는 450℃ 이상으로 하여 최고 온도에서 5 ~ 20분간, 바람직하게는 10 ~ 15분간 소성한다.

(5) 소정 처리 후 일정온도로 서서히 냉각하면서, 40 ~ 120분간, 바람직하게는 60 ~ 120분간 냉각시킨다.

(6) 마그네시아층(14)을 포함하는 유리관(11)으로 구성된 36와트 형광램프(10a)을 제작한 후, 동일한 36와트의 종래 형광램프(10)과 광속(lm) 및 광효율(lm/watt)를 비교한다.

[표 3]은 [실험예 2]를 통해 확인된 본 발명에 따른 형광램프(10b)의 광효율을 게시한 것이다. [표 3]은 [실험예 2]의 과정에 따라 제작된 형광램프 샘플을 8개 준비하고, 동일한 환경에서 실험하여 그 결과를 얻은 것이다.

형광램프 샘픔번호	광속(lm)	광효율(lm/watt)
1	3005	83.47
2	3027	84.08
3	2993	83.13
4	3096	86.00
종래 형광램프 1	2840	78.88
종래 형광램프 2	2768	76.88
종래 형광램프 3	2832	76.66
종래 형광램프 4	2873	79.80

[실험예 2]에 따라 제작된 본 발명에 따른 형광램프(10b)는 종래 형광램프(10)에 비해 약 10%의 효율향상을 보였다.

도 4는 본 발명에 따른 형광램프의 제3실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도인 바, 이를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 제3실시예는 종래 형광램프(10)에서 대부분이 소실되는 185nm 파장의 자외선을 가시광선으로 변환시킬 수 있는 마그네시아(산화마그네슘; MgO)를 유리관(11)과 형광체층(12) 사이에 보강 마그네시아층(15)을 배치하여서, 자외선의 변환효율을 높인 형광램프(10c)를 제작한 것이다.

상기 보강 마그네시아층(15)은 앞서 설명한 제1실시예의 마그네시아층(14)과 동일한 과정으로 제작되므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

앞서 설명한 바와 같이, 마그네시아는 특정 영역(185nm 파장)의 자외선을 흡수하여서 열로 소실되는 것을 줄이고, 이를 통해 형광체가 받는 열을 최소화시켜서 형광체의 열화를 방지한다. 또한, 상기 마그네시아는 형광체의 열화방지 이외에도 유리관(11)의 표면이 가열되면서 그을리거나 열화되어 훼손되는 것을 방지한다.

즉, 상기 보강 마그네시아층(15)은 형광체층(12)을 관통한 자외선을 걸러내어서 유리관(11)의 열화현상을 감소시키는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 형광램프의 제4실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도인 바, 이를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 제4실시예는 종래 형광램프(10)에서 대부분이 소실되는 185nm 파장의 자외선을 가시광선으로 변환시킬 수 있는 마그네시아(산화마그네슘; MgO)를 형광체층(12) 상하에 각각 형성시켜서 마그네시아층(14)과 보강 마그네시아층(15)을 포함하는 형광램프(10d)를 제작한 것이다.

[실험예 3]

여기서는 제4실시예가 적용된 형광램프(10d)를 직접 제작하고, 종래 형광램프(10)와 비교해 어느 정도 광 자원 효율이 개선되었는지를 확인한다.

(1) 유리관(11) 8개를 준비하고, 그 중 4개의 내면에 형광체층(12)을 형성시킨다. 상기 형광체층(12)에 포함되는 형광물질의 양은 2.7g ~ 3.0g으로 한다.

(2) 남은 유리관(11) 4개에 마그네슘 염류 용액을 도포한다. 상기 마그네슘 염류에서 차지하는 마그네슘은 1 ~ 2 중량%가 적절한데, 본 실험예에서는 마그네슘 염류의 마그네슘을 1.5 중량%로 하였다.

(3) 도포된 상기 마그네슘 염류 용액을 건조한다.

(6) 상기 유리관(11) 4개에 마그네슘 염류 용액이 모두 냉각되어 보강 마그네시아층(15)을 이루면, 그 상면에 형광체층(12)을 형성시킨다. 상기 형광체층(12)에 포함되는 형광물질의 양은 2.7g ~ 3.0g으로 한다.

(7) 상기 형광체층(12)이 완성되면 상기 형광체층(12)의 상면에서, 상기 (3)~(5) 과정을 반복하여 마그네시아층(14)을 형성시킨다.

(8) 마그네시아층(14) 및 보강 마그네시아층(15)을 포함하는 유리관(11)으로 구성된 36와트 형광램프(10b)을 제작한 후, 동일한 36와트의 상기 (1) 과정을 통해 제작된 종래 형광램프(10)과 광속(lm) 및 광효율(lm/watt)를 비교한다.

[표 4]는 [실험예 3]을 통해 확인된 본 발명에 따른 형광램프(10d)의 광효율을 게시한 것이다. [표 4]는 [실험예 3]의 과정에 따라 제작된 형광램프 샘플을 8개 준비하고, 동일한 환경에서 실험하여 그 결과를 얻은 것이다.

형광램프 샘픔번호	광속(lm)	광효율(lm/watt)
1	3105	86.24
2	3089	85.86
3	3117	86.58
4	3218	89.39
종래 형광램프 1	2840	78.88
종래 형광램프 2	2768	76.88
종래 형광램프 3	2832	76.66
종래 형광램프 4	2873	79.80

[실험예 3]에 따라 제작된 본 발명에 따른 형광램프(10d)는 종래 형광램프(10)에 비해 약 13%의 효율향상을 보였다.

도 6은 본 발명에 따른 형광램프의 제5실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도인 바, 이를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 형광램프(10e)의 제5실시예에서는 형광체와 자외선 간의 접촉효율을 높이기 위해 형광체층(12')의 표면에 요철을 형성시킨다. 결국, 상기 형광체층(12')의 표면에 형성된 요철에 의해 자외선과의 접촉면적이 증가하면서, 종래에 비해 광속이 5 ~ 15%까지 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

그런데, 상기 형광체층(12')의 표면을 이루는 요철 중 요부의 경우, 그 두께가 종래 형광체층(12)의 두께보다 얇아지면서 상당한 양의 자외선이 얇아진 요부를 통해 유리관(11)으로 흡수되어 소실될 수 있고, 결국 소실된 자외선 양만큼의 가시광선 양이 감소하게 된다. 즉, 상기 층의 표면에 요철을 형성시키면, 자외선이 가시광선으로 변환되는 효율을 높일 수 있으나, 소실되는 자외선이 증가하면서 결국에는 형광램프으로부터 방출되는 가시광선의 양이 오히려 감소하게 되는 문제가 있는 것이다.

물론, 상기 층의 표면에 요철을 형성시키되, 요부의 두께를 종래 형광체층(12)의 두께로 늘리고, 철부의 두께를 이에 상응하는 두께로 연장함으로서, 자외선의 소실량을 줄일 수 있으나, 이는 형광체를 포함하는 상기 층을 관통하는 가시광선의 투과량을 감소시키게 된다.

이를 위해 본 발명에 따른 제5실시예는, 상기 층의 요부와 같이 형광체가 얇게 도포된 부분에서 자외선의 소실량을 줄이기 위해 자외선을 가시광선으로 변화시킬 수 있고, 가시광선의 투과율을 높일 수 있는 투명한 박막인 마그네시아층(14)을 형광체층(12')의 표면에 도포한다.

계속해서, 상술한 바와 같이 형광체층(12')의 표면에 요철을 형성하기 위해 본 발명에 따른 제5실시예에서는 분말형태의 형광체와 바인더를 혼합한 후 전분을 추가 혼합하고, 소성을 통해 바인더 및 전분을 제거한다. 결국, 전분이 점유한 공간에 요부가 형성되면서 형광체층(12')의 표면에 요철이 드러난다.

일반적으로, 소성 과정은 유리관(11) 내면에 도포된 분말형태의 형광체, 바인더 및 전분의 혼합물을 건조시킨 후, 400 ~ 560℃로 열을 가해 굽는 것으로, 상기 바인더 및 전분은 혼합물을 굽는 과정에서 완전히 전소해 소멸되고, 이로써 형성된 형광체층(12')의 표면에는 무수한 요부를 갖는 자연스러운 요철이 형성된다.

[실험예 4]

여기서는 제5실시예가 적용된 형광램프(10e)를 직접 제작하고, 종래 형광램프(10)과 비교해 어느 정도 광 자원 효율이 개선되었는지를 확인한다.

[표 5]는 형광체층(12')을 이루는 분말형태의 형광체, 바인더 및 전분의 구성비를 게시한 것이다.

층 구성물질	조성비(중량%)
형광체	60.05
바인더	28.55
전분	11.4

(1) 유리관(11) 8개를 준비하고, 이 중 4개에는 전분이 포함되지 않은 형광체층(12)을 형성시키고, 남은 4개에는 [표 4]의 구성으로 된 형광체층(12')을 형성시킨다. 이때, 상기 형광체층(12, 12')에 각각 포함되는 형광물질의 양은 2.7g ~ 3.0g으로 한다.

(2) 도포된 상기 형광체층(12, 12')을 각각 건조시킨다.

(3) 건조 후, 400 ~ 560℃로, 바람직하게는 450℃ 이상으로 하여 최고 온도에서 5 ~ 20분간, 바람직하게는 10 ~ 15분간 소성한다.

(4) 소정 처리 후 일정온도로 서서히 냉각하면서, 40 ~ 120분간, 바람직하게는 60 ~ 120분간 냉각시킨다.

(5) 상기 형광체층(12')이 형성된 4개에 마그네슘 염류 용액을 도포한다. 상기 마그네슘 염류에서 차지하는 마그네슘은 1 ~ 2 중량%가 적절한데, 본 실험예에서는 마그네슘 염류의 마그네슘을 1.5 중량%로 하였다.

(6) 마그네시아층(14)을 포함하는 유리관(11)으로 구성된 36와트 형광램프(10c)을 제작한 후, 동일한 36와트의 종래 형광램프(10)과 광속(lm) 및 광효율(lm/watt)를 비교한다.

[표 6]은 [실험예 4]를 통해 확인된 본 발명에 따른 형광램프(10e)의 광효율을 게시한 것이다. [표 6]은 [실험예 4]의 과정에 따라 제작된 형광램프 샘플을 8개 준비하고, 동일한 환경에서 실험하여 그 결과를 얻은 것이다.

형광램프 샘픔번호	광속(lm)	광효율(lm/watt)
1	3308	91.89
2	3298	91.61
3	3373	93.69
4	3382	93.94
종래 형광램프 1	2840	78.88
종래 형광램프 2	2768	76.88
종래 형광램프 3	2832	76.66
종래 형광램프 4	2873	79.80

[실험예 4]에 따라 제작된 본 발명에 따른 형광램프(10e)는 종래 형광램프(10)에 비해 약 17%의 효율향상을 보였다.

도 7은 본 발명에 따른 형광램프의 제6실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도인 바, 이를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 제6실시예의 형광램프(10f)는 유리관(11)과 형광체층(12') 사이에 보강 마그네시아층(15)을 형성시켜서, 자외선의 변환효율을 높인 것이다.

[실험예 5]

여기서는 제6실시예가 적용된 형광램프(10f)를 직접 제작하고, 종래 형광램프(10)과 비교해 어느 정도 광 자원 효율이 개선되었는지를 확인한다.

(3) 도포된 상기 마그네슘 염류 용액을 건조한다.

(6) 상기 유리관(11) 4개에 마그네슘 염류 용액이 모두 냉각되어 보강 마그네시아층(15)을 이루면, 그 상면에 요철을 구비한 형광체층(12')을 형성시킨다. 상기 형광체층(12')에 포함되는 형광물질의 양은 2.7g ~ 3.0g으로 한다. 여기서, 상기 형광체층(12')의 형성과정은 [실험예 3]에서 이미 설명한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략한다.

(7) 상기 형광체층(12)이 완성되면 상기 형광체층(12')의 상면에서, 상기 (3)~(5) 과정을 반복하여 마그네시아층(14)을 형성시킨다.

[표 7]은 [실험예 5]를 통해 확인된 본 발명에 따른 형광램프(10f)의 광효율을 게시한 것이다. [표 7]은 [실험예 5]의 과정에 따라 제작된 형광램프 샘플을 8개 준비하고, 동일한 환경에서 실험하여 그 결과를 얻은 것이다.

여기서도, 마그네시아층(15)을 포함하는 유리관(11)으로 36와트 형광램프(10b)을 제작한 후, 동일한 36와트의 종래 형광램프(10)과 광속(lm) 및 광효율(lm/watt)를 비교한다.

형광램프 샘픔번호	광속(lm)	광효율(lm/watt)
1	3284	91.22
2	3205	89.03
3	3301	91.70
4	3346	92.94
종래 형광램프 1	2840	78.88
종래 형광램프 2	2768	76.88
종래 형광램프 3	2832	76.66
종래 형광램프 4	2873	79.80

[실험예 5]에 따라 제작된 본 발명에 따른 형광램프(10f)는 종래 형광램프(10)에 비해 약 18%의 효율향상을 보였으며, 이상적인 조건 하에서는 최대 30%의 효율향상을 기대할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 형광램프의 제7실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도인 바, 이를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 제7실시예의 형광램프(10g)는 조명을 위해 가시광선이 하방으로 직사 방출되는 유리관(11)의 내측 일면에는 형광체로 구성된 제1형광체층(12a)을 유리관(11) 내면에 우선 형성시킨 후, 이 제1형광체층(12a) 상에 제1마그네시아층(14')을 형성시키고, 가시광선이 형광램프 상에 배치된 반사면(20)을 향해 상방으로 방출되는 유리관(11)의 내측 타면에는 형광체로 구성된 제2형광체층(12b)를 형성시킨 후, 이 제2형광체층(12b) 상에 제2마그네시아층(14")을 형성시킨다.

[실험예 6]

제1형광체층(12a)은 종래 형광램프(10)에 형성된 기존 형광체층(12)에 비해 상대적으로 그 두께를 작게 형성시켜서 가시광선의 투과율을 높이는 한편, 제2형광체층(12b)은 종래 형광램프(10)에 준하는 두께로 형성시켜서, 제1,2형광체층(12a, 12b)의 두께를 다르게 한다.

[표 8]은 [실험예 6]을 통해 확인된 본 발명에 따른 형광램프(10g)의 광효율을 게시한 것이다. [표 8]은 [실험예 6]의 과정에 따라 제작된 형광램프 샘플을 8개 준비하고, 동일한 환경에서 실험하여 그 결과를 얻은 것이다.

여기서도, 제1,2형광체층(12a, 12b)과 제1,2마그네시아층(14', 14")을 포함하는 유리관(11)으로 36와트 형광램프(10g)를 제작한 후, 동일한 36와트의 종래 형광램프(10)과 광속(lm) 및 광효율(lm/watt)를 비교한다.

형광램프 샘픔번호	광속(lm)	광효율(lm/watt)
1	2920	81.11
2	2868	79.66
3	2850	79.16
4	2945	81.82
종래 형광램프 1	2840	78.88
종래 형광램프 2	2768	76.88
종래 형광램프 3	2832	76.66
종래 형광램프 4	2873	79.80

[실험예 8]에 따라 제작된 본 발명에 따른 형광램프(10g)는 종래 형광램프(10)에 비해 약 5%의 효율향상을 보였다.

한편, 별도의 실험을 실시하지 않았으나, [실험예 8]의 제1,2형광체층(14', 14")에 적용되지 않은 요철을 형성시키고, 이를 위해 제1,2형광체층(14', 14") 형성과정 중 전분을 추가함으로서 완성된 형광램프의 경우, 광효율은 더욱 개선될 것으로 기대된다.

도 1은 종래 형광램프을 개략적으로 도시한 부분 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 형광램프의 제1실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 형광램프의 제2실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 형광램프의 제3실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 형광램프의 제4실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 형광램프의 제5실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도이고,

도 7은 본 발명에 따른 형광램프의 제6실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도이고,

도 8은 본 발명에 따른 형광램프의 제7실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.

Claims

유리관 내면에, 형광체로 구성된 형광체층과, 탈이온수 및 마그네슘 염류를 포함하는 혼합물이 상기 형광체층 상에 도포된 후 소성되어 이루어진 마그네시아층을 구비하되, 상기 마그네슘 염류는 Mg(CH₃COO)₂ㆍ4H₂O와, Mg(NO₃)₂ㆍ6H₂O 및 MgCl₂ 중 선택된 어느 하나 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 형광램프.
제 1 항에 있어서,

상기 유리관 내면과 상기 형광체층 사이에, 탈이온수 및 마그네슘 염류를 포함하는 혼합물이 소성되어 이루어진 보강 마그네시아층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광램프.
제 1 항에 있어서,

상기 형광체층은, 유리관 내측 일면에 형성된 제1형광체층과, 유리관 내측 타면에서 상기 제1형광체층 보다 두껍게 형성된 제2형광체층으로 구성된 것을 특징으로 하는 형광램프.
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탈이온수 및 마그네슘 염류를 포함하는 혼합물을 형광체와 혼합한 후, 유리관 내면에 도포 및 소성시켜 이루어진 형광체혼합층을 구비하되, 상기 마그네슘 염류는 Mg(CH₃COO)₂ㆍ4H₂O와, Mg(NO₃)₂ㆍ6H₂O 및 MgCl₂ 중 선택된 어느 하나 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 형광램프.
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