KR101256672B1 - 외부전극 형광램프 - Google Patents

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Abstract

전극 효율을 높이고 핀홀 현상을 방지할 수 있는 개선된 외부전극 형광램프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 외부전극 형광램프는 가스가 봉입된 유리관 및 상기 유리관 양단부에 형성된 적어도 두 층이상의 전극부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
클래드(Clad), 외부전극 형광램프(EEFL)

Description

외부전극 형광램프{External Electrode Fluorescent Lamp}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 외부전극 형광램프를 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 외부전극 형광램프의 단면을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 제 1 및 제 2 외부 전극을 부착하는 공정을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 외부전극 형광램프를 나타낸 도면.
도 5는 도 4의 외부전극 형광램프의 단면을 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
100, 200:외부전극 형광램프 110, 210:방전관
112, 212:유리관 114, 214:형광물질
116. 216:충진가스 118, 218:인버터
120:제 1 외부 전극 122:제 2 외부 전극
220:외부 전극
본 발명은 외부전극 형광램프에 관한 것으로, 특히 전극 효율을 높이고 핀홀 현상을 방지할 수 있는 외부전극 형광램프에 관한 것이다.
일반적으로, 형광램프는 크게 전극이 유리관의 내부에 위치하는 내부 전극형과 전극이 유리관의 외부에 위치하는 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp:이하 EEFL 라 함)로 구분되는데, 내부 전극형은 통상의 형광등과 같은 열음극 형광램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp:이하 HCFL 라 함)와, 냉음금 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp:이하 CCFL 라 함)로 구분된다.
백라이트용으로 널리 사용되고 있는 냉음극 형광램프(CCFL)는 유리관 양단부의 내벽에 실린더 형의 내부 전극을 설치하고, 상기 내부 전극을 통한 전압방전에 의하여 빛을 발생시킨다.
한편, 상기 냉음극 형광램프(CCFL)의 유리관 양단부의 내벽에 내부 전극을 설치하는 것이 매우 어려울 뿐 아니라 도광판 및 확산판이 필요하고 상기 내부 전극과 유리관의 접합 부위가 쉽게 손상되어 램프의 수명이 단축되는 문제점이 있다.
상기 외부전극 형광램프(EEFL)는 네온과 아르곤으로 된 충진 가스에 미량의 수은을 첨가한 혼합가스를 유리관에 주입하여 봉합한 후 유리관 양단부의 외부 전극을 설치하여 상기 외부 전극이 유리관벽과 용량성 결합(Capacitive coupling)에 의해 유리관 내 전기장을 형성하여 플라즈마 방전에 의해 빛을 발생시키는 것이다.
즉, 상기 외부전극 형광램프(EEFL)는 용량성 결합(Capacitive coupling)에 의해 유리관 내부의 양끝에 입자가 쌓여서 플라즈마 전류가 방전관 내에 교차적으로 흐르는 교류형 방전을 이용한 것이다.
따라서, 상기 외부전극 형광램프(EEFL)는 상기 외부 전극이 플라즈마와 직접 접촉하지 않으므로 수명이 길고, 내부에 전극이 없으므로 램프의 제작이 간단하며 다양한 형태로 변형이 가능하다.
또한, 다수의 램프를 병렬로 연결하여 구동할 수 있으므로 전력소모가 작고, 밝기가 균일한 장점이 있어 점차 널리 사용되는 추세이다.
한편, 상기 외부전극 형광램프(EEFL)에 있어서 유리관 내에 채워지는 충진가스(방전가스)는 일반적으로 95% 함량비의 네온과 5% 함량비의 아르곤 혹은 75% 중량비의 네온과 25% 함량비의 아르곤으로 이루어진다.
그리고 상기 외부전극 형광램프(EEFL)에서 충진가스의 압력이 높으면 높아질수록 램프의 휘도도 낮아지나 유리관 양 끝단의 외부 전극부분에 치명적인 핀홀을 유발시킬 수 있는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 상기 외부전극 형광램프(EEFL)가 고 주파수로 구동하게 되면 상기 유리관 내에 충진된 충진가스의 이온들의 교류 이동은 더욱 더 활성화 되어 상기 유리관과 충돌을 하게 되면서 상기 유리관 양 끝단의 외부 전극부분에 핀홀이 증가하는 문제가 발생한다.
상기 핀홀이 증가함에 따라 상기 유리관 내부에 충진된 충진가스가 밖으로 방출되어 상기 외부전극 형광램프가 작동을 하지 않게 되는 문제가 발생한다.
본 발명은 유리관 외부에 이중 전극을 형성하여 핀홀현상을 방지할 수 있는 외부전극 형광램프를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 외부전극 형광램프는 가스가 봉입된 유리관 및 상기 유리관 양단부에 형성된 적어도 두 층이상의 전극부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 외부전극 형광램프는 가스가 봉입된 유리관 및 상기 유리관 양단부에 형성되어 적어도 둘 이상의 도전성 금속을 합금하여 이루어진 전극부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 외부전극 형광램프를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 외부전극 형광램프(100)는 형광물질(114)이 도포된 유리관(112)과, 상기 유리관(112) 내에 네온(Ne)과 아르곤(Ar) 으로 이루어진 충진가스(116)에 미량의 수은(Hg)을 첨가한 혼합가스를 채워 넣은 후 상기 유리관(112)을 밀봉하여 제조된 방전관(110)과, 상기 방전관(110)의 양단부에 형성된 제 1 외부 전극(120)과, 상기 제 1 외부 전극(120)을 감싸며 형성된 제 2 외부 전극(122)을 포함한다.
또한, 상기 외부전극 형광램프(100)는 상기 외부전극 형광램프(100)를 구동하는 구동전압을 생성하는 인버터(118)와 전기적으로 연결되어 있다.
상기 제 2 외부 전극(122)은 상기 제 1 외부 전극(120)에 대응되며 상기 제 1 외부 전극(120)을 감싸며 형성된다.
상기 제 1 외부 전극(120)은 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속으로 형성되 며, 상기 제 2 외부 전극(122)은 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속으로 형성된다. 상기 제 1 외부 전극(120)은 상기 몰리브덴(Mo) 뿐만 아니라 전기적인 특성이 우수한 재질의 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 외부 전극(122)은 상기 니켈(Ni) 뿐만 아니라 스퍼터링에 강한 재질의 금속으로 형성될 수 있다.
일예로, 상기 제 1 외부 전극(120)은 상기 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속 뿐만 아니라 상기 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속과 마찬가지로 전기적인 특성이 우수한 니오브(Nb) 재질의 도전성 금속으로 형성될 수 있다.
상기 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속은 전기적인 특성은 우수하지만, 스퍼터링에 약한 성질을 갖고 있고, 상기 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속은 전기적인 특성은 약하지만, 스퍼터링에 강한 성질을 갖고 있다.
상기 유리관(112) 내부에 충진된 충진가스(116)가 상기 인버터(118)로부터 공급된 구동전압에 의해 활성화 되어 이온과 전자를 방출하게 되어 상기 이온이 상기 유리관(116) 내벽과 충돌하는 현상을 스퍼터링이라고 한다.
상기 인버터(118)로부터 구동전압이 상기 외부전극 형광램프(100)의 제 1 및 제 2 외부 전극(120, 122)으로 공급되면 상기 제 1 및 제 2 외부 전극(122)으로부터 전자가 방출되어 상기 외부전극 형광램프(100) 내에 충진된 충진가스(116)와 충돌하여 기하급수적으로 전자와 이온의 양이 증가하게 된다.
상기 늘어난 전자들에 의해 유리관 내부에 전류가 흐르게 됨으로써, 상기 전자에 의해 상기 불활성 기체가 여기되면서 자외선이 방출된다. 상기 자외선은 상기 유리관 내벽에 도포된 발광성 형광체에 충돌하여 가시광선을 방출시킨다.
또한, 상기 증가된 이온들이 상기 외부전극 형광램프(100)의 유리관(112) 내벽과 충돌하게 되면서 핀홀이 발생하게 되는데 상기 핀홀은 상기 유리관(112)의 양단부에 형성된 제 1 외부 전극(120)이 형성된 부분에 발생하게 된다.
상기 유리관(112)과 상기 제 1 외부 전극(120)이 맞 닿는 부분에 핀홀이 발생하더라도 상기 제 2 외부 전극(122)이 상기 제 1 외부 전극(120)을 감싸고 있기 때문에 핀홀로 인해 상기 유리관(112) 내부에 충진된 충진가스(116)가 방출되는 것을 방지한다.
상기 제 1 외부 전극(120)은 앞서 서술한 바와 같이, 스퍼터링에 약한 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속으로 상기 유리관(112) 내부에 위치하는 이온들이 상기 유리관(112)과 충돌하는 스퍼터링 현상에 약하지만, 전기적인 특성은 뛰어나다.
이러한 특성때문에 상기 제 1 외부 전극(120)을 상기 유리관(112)의 양단부에 위치시키면, 상기 유리관(112) 내에 이온이 상기 유리관(112)과 충돌하면서 핀홀을 발생시킬 수 있으나, 상기 스퍼터링 현상에 강한 제 2 외부 전극(122)이 상기 제 1 외부 전극(120)을 감싸기 때문에 상기 핀홀로 인해 상기 유리관(112) 내의 충진가스(116)가 방출되는 것을 방지할 수 있다.
이는 상기 제 2 외부 전극(122)이 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속으로 상기 스퍼터링 현상에 강하기 때문이다.
상기 제 2 외부 전극(122)만을 상기 유리관(122) 양단부에 형성하는 경우, 스퍼터링 현상에 강하지만, 전기적은 특성이 약해서 소비전력이 증가하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 외부전극 형광램프(100)는 전기적인 특성이 좋은 몰리브 덴(Mo) 재질의 도전성 금속과 스퍼터링 현상에 강한 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속을 외부전극으로 사용하는 것이다.
도 2는 도 1의 외부전극 형광램프의 단면을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 외부전극 형광램프(100)는 앞서 서술한 바와 같이, 충진가스(116)가 충진된 유리관(112) 상에 제 1 및 제 2 외부 전극(120, 122)이 형성된다.
상기 제 1 외부 전극(120)은 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속이고, 상기 제 2 외부 전극(122)은 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속으로 이루어진다.
상기 제 1 및 제 2 외부 전극(120, 122)은 클래드(Clad) 방식으로 부착된다.
상기 클래드(Clad) 방식은 도 3은 통해 후술할 것이다.
상기 제 1 외부 전극(120)의 함량비를 10%로 하고 상기 제 2 외부 전극(122)의 함량비를 90%로 하여 상기 유리관(112)의 양단부에 형성한다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 외부 전극(120, 122)의 함량비는 조절 가능하다.
도 3은 도 2의 제 1 및 제 2 외부 전극을 부착하는 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속과 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속을 고압에서 롤링에 의해 압연한다. 상기 롤링에 의해 압연된 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속과 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속은 냉간 압연과 열간 압연을 수차례 반복해서 부착된다.
상기 부착된 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속과 니켈(Ni) 재질의 도전성 금 속은 각각 고유의 성질을 유지한채 상기 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속은 제 1 외부 전극(120)이 되고, 상기 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속은 제 2 외부 전극(122)이 되어 상기 유리관(112) 양단부에 형성된다.
상기 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속인 제 1 외부 전극(120)이 베이스 전극이 되고, 상기 베이스 전극인 제 1 외부 전극(120)을 상기 제 2 외부 전극(122)이 감싸는 형태로 상기 유리관(122) 양단부에 형성된다.
앞서 서술한 바와 같이, 상기 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속은 스퍼터링 현상에 약해서 상기 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속을 이용해서 외부 전극을 형성할 경우 핀홀이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 상기 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속은 스퍼터링에 강해서 상기 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속을 이용해서 외부 전극을 형성할 경우 핀홀이 몰리브덴(Mo) 재질보다 감소하게 된다.
상기 몰리브덴(Mo) 외부전극 형광램프와 상기 니켈(Ni) 외부전극 형광램프에 동일한 관전류를 흐르게 하기 위해서는 상기 몰리브덴(Mo) 외부전극 형광램프로 공급되는 구동전압의 레벨이 상기 니켈(Ni) 외부전극 형광램프보다 작다.
상기 몰리브덴(Mo) 외부전극 형광램프는 상기 니켈(Ni) 외부전극 형광램프보다 소비전력면에서 우수하다.
따라서, 본 발명에 따른 외부전극 형광램프는 전기적인 특성이 우수한 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속과 스퍼터링에 강한 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속을 제 1 및 제 2 외부 전극(120, 122)으로 이용해서 램프의 효율을 증가시키고 핀홀을 방지할 수 있다.
상기 제 1 외부 전극(120)을 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속으로 형성하고 상기 제 2 외부 전극(122)을 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속으로 형성하게 되는 외부전극 형광램프의 경우, 상기 외부전극 형광램프(100)보다는 효율이 감소할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 외부전극 형광램프는 전기적인 특성이 좋은 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속을 제 1 외부 전극으로 형성하고 스퍼터링 현상에 강한 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속을 제 2 외부 전극으로 형성하여 램프의 효율을 증가시키고 스퍼터링 현상에 의해 발생하는 핀홀을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 외부전극 형광램프는 핀홀이 감소함에 따라 유리관 내부에 충진된 충진가스가 방출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 외부전극 형광램프가 고 주파수로 구동하더라도 핀홀에 의해 충진가스가 방출되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 외부전극 형광램프를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 외부전극 형광램프의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 외부전극 형광램프(200)는 형광물질(214)이 도포된 유리관(212)과, 상기 유리관(212) 내에 네온(Ne)과 아르곤(Ar) 으로 이루어진 충진가스(216)에 미량의 수은(Hg)을 첨가한 혼합가스를 채워 넣은 후 상기 유리관(212)을 밀봉하여 제조된 방전관(210)과, 상기 방전관(210)의 양단부에 형성된 외부 전극(220)을 포함한다.
또한, 상기 외부전극 형광램프(200)는 상기 외부전극 형광램프(200)를 구동하는 구동전압을 생성하는 인버터(218)와 전기적으로 연결되어 있다.
상기 외부 전극(220)은 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속과 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속을 합금한 것이다.
상기 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속과 몰르브덴(Mo) 재질의 도전성 금속을 두 금속의 녹는점 이상의 온도에서 녹인후 합금된 니켈-몰리브덴(Ni-Mo) 금속을 형성하여 상기 외부 전극(220)으로 사용한다.
상기 니켈(Ni) 재질은 본 발명의 제 1 실시예에서 언급한 바와 같이, 전기적 특성은 약하지만 스퍼터링에 강하고, 상기 몰리브덴(Mo) 재질은 스퍼터링에 약하지만 전기적 특성은 강하다.
따라서, 이러한 성질을 갖는 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속과 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속을 합금하여 외부 전극(220)으로 사용하게 되면, 서로의 단점을 보완할 수 있다.
상기 니켈-몰리브덴(Ni-Mo) 합금으로 된 외부 전극(220)은 상기 유리관(212) 양단부에 위치하여 상기 외부전극 형광램프(200)를 구성하게 된다.
상기 유리관(212) 상에 형성되어 상기 유리관(212) 내부에 충진되어 있는 충진가스(216)의 이온과 상기 유리관(212)이 충돌하게 되어도 스퍼터링에 강한 니켈(Ni) 재질이 상기 외부 전극(220)에 포함되어 있으므로 상기 충진가스(212)가 상기 유리관(212) 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 전기적인 특성이 우수한 몰리브덴(Mo) 재질이 상기 외부 전 극(220)에 포함되어 있으므로 상기 외부전극 형광램프(200)의 효율이 증가될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 외부전극 형광램프는 니켈-몰리브덴(Ni-Mo) 합금을 이용해서 외부 전극을 형성함으로써 램프의 효율을 증가시키고 스퍼터링 현상에 의해 발생하는 핀홀을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 외부전극 형광램프는 핀홀이 감소함에 따라 유리관 내부에 충진된 충진가스가 방출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 외부전극 형광램프가 고 주파수로 구동하더라도 핀홀에 의해 충진가스가 방출되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 외부전극 형광램프는 전기적인 특성이 우수한 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속을 제 1 외부 전극으로 형성하고 상기 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속 상에 스퍼터링에 강한 특성을 갖는 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속을 제 2 외부 전극으로 형성함으로써, 램프의 효율을 증가시키고 스퍼터링 현상에 의해 발생하는 핀홀을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 외부전극 형광램프는 핀홀이 감소함에 따라 유리관 내부에 충진된 충진가스가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 외부전극 형광램프가 고 주파수로 구동하더라도 핀홀에 의해 충진가스가 누출되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (7)

  1. 내부에 형광체가 형성된 중심 영역과, 그 외 가장자리 영역을 포함하는 유리관; 및 상기 유리관 양단부 가장자리 영역을 감싸도록 형성된 두 층 이상의 전극부를 포함하고,
    상기 전극부는 유리관의 외측면으로부터 몰리브덴(Mo) 재질의 도전성 금속과 니켈(Ni) 재질의 도전성 금속이 서로 대응되는 크기로 순차적으로 형성되고, 상기 몰리브덴 재질의 도전성 금속과 니켈 재질의 도전성 금속은 고압에서 롤링에 의해 압연한 후 냉간 압연과 열간 압연을 반복 수행하여 부착되는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 몰리브덴 재질의 도전성 금속은 10%의 중량비로 이루어지고, 상기 니켈 재질의 도전성 금속은 90%의 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부전극 형광램프.
  6. 삭제
  7. 삭제
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