KR101511613B1 - 자외선에 의한 변색방지 도료가 코팅된 반사갓 및 과전압 보호 기능을 갖는 형광등 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자외선에 의한 변색방지도료가 코팅된 반사갓이 구비된 형광등기구에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 케이스; 상기 케이스의 내측 중간부에 장착되어 상기 케이스의 내부를 구획하며, 광을 반사하는 반사갓; 상기 케이스, 반사갓 또는 둘 모두의 표면에 도포되어 광의 반사율을 높이는 반사층;
형광램프에 전력을 공급하는 전자식 안정기 및 상기 케이스에 결합되어 발광하는 형광램프를 포함하며,
상기 반사층은 크리닝 강화 분체 도료 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 수평균 분자량이 700 내지 2,500이고 산가가 20 내지 80인 폴리에스테르 수지 20 내지 50 중량%, 당량이 500 내지 2,000인 에폭시 수지 20 내지 40 중량%, 경화촉진제 0.1 내지 3 중량%, 핀홀 방지제, 내자외선성 첨가제, 레벨링 첨가제 및 크레터링 방지 첨가제(anti-cratering additive)를 포함하고 핀홀 방지제:내자외선성 첨가제:레벨링 첨가제:크레터링 방지 첨가제의 혼합 중량비율이 3:3:2:2인 기능성 첨가제 1 내지 10 중량%, 이산화티타늄 20 내지 40 중량%, 및 유색 안료 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 크리닝 강화 분체 도료 조성물을 도포하고 열 경화시켜 형성된 것이고
상기 전자식 안정기는 상용 교류전원의 입력단에, 퓨즈와, 어레스터와 바리스터를 직렬로 연결한 서지 보호회로로 구성되는 입력전원 보호부;
로우패스필터와 커패시터로 구성하여, 전원 상의 노이즈를 제거하는 입력전원 필터부;
브릿지 다이오드로 구성되어 교류전원를 직류전원으로 변환하는 정류 회로와, 코일과 다이오드로 구성되어 맥류를 평활시키는 고역율 평활 회로로 구성되는 전원정류부;
상기 전원정류부에서 출력되는 직류전압에 저항과 병렬로 연결되는 제2 제너다이오드로 구성되어, 과전압을 검출하는 과전압 검출부;
고주파 펄스 신호를 출력하는 발진회로 IC와, 상기 펄스 신호에 의해 직류전원을 교류성분으로 변환하는 스위칭 소자로 구성되는 출력구동부;
트랜스포머와 공진 조절용 커패시터로 구성되어, 상기 트랜스포머에 의해, 상기 스위칭 소자에서 변환된 교류성분을 승압하여 상기 형광 램프에 공급하는 램프 점등부; 및,
실리콘 제어 정류기(SCR)로 구성되어, 과전압이 검출되면 상기 SCR이 온(On)되어 상기 발진회로 IC의 접지단자에 전원을 연결하는 보호회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 형광등 기구.

Description

자외선에 의한 변색방지 도료가 코팅된 반사갓 및 과전압 보호 기능을 갖는 형광등 기구{FLUORESCENT LAMP HAVING OVER VOLTAGE PROTECTION and REFLECTOR COATED WITH COATING FOR PREVENTING DISCOLORATION BY ULTRAVIOLET LIGHT}

본 발명은 형광등 기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게 에폭시와 폴리에스테르 수지계 하이브리형 분체 도료로 코팅된 반사갓이 구비되고 과전압 보호 기능을 갖는 전자식 안정기에 의하여 점등 되는 형광등 기구에 관한 것이다.

일반적으로 조명기구는 형광등기구, 백열등, 할로겐 등 다양한 조명기구를 포함하며, 근래에는 주거환경에 대한 관심이 높아짐으로써 새로운 조명기구가 개발되고 있는 추세이다.

이 중에서, 형광등기구는 가격적인 면을 고려할 때 발광효율이 우수한 조명매체임으로, 가정 혹은 산업시설에 널리 사용되고 있다. 또한, 에너지 절약에 대한 관심도 및 건강과 환경 문제에 대한 관심도가 증가함에 따라, 형광등기구가 널리 사용되고 있다.

도 1에는 이러한 종래의 형광등기구가 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 형광등은 케이스(1), 상기 케이스(1) 내부에 조립되는 반사갓(3), 및 상기 케이스(1)에 장착된 소켓(5)에 끼워짐으로서 발광하는 형광램프(7) 및 형광램프(8)에 점등 전력을 공급하는 전자식 안정기(8)로 이루어진다.

상기한 구조를 갖는 형광등기구에 있어서, 상기 반사갓(3)은 케이스(1)에 장착되어, 조립시 상기 케이스(1)의 일면을 커버한 상태로 조립된다. 또한, 상기 반사갓(3)의 표면에는 일정한 성분을 갖는 반사도료가 도포된다. 따라서, 형광램프(7)로부터 발광된 광은 상기 반사갓(3)에 의하여 반사됨으로써 조도를 높이게 되고, 형광램프(7)를 점등하기 전자식 안정기(8)는 형광램프(7)의 안정적 점등을 위한 과전압보호회호 승압회로 컨버터 등이 구비되어 있다.

특히, 전자식 안정기는 종래 자기식 안정기에 비해 수명이 길고, 잡음이 없고, 효율이 양호하여 근래 대부분의 형광등기구에 채용되고 있다. 이러한 전자식 안정기 중 자려식 안정기는 LC 공진회로를 구성하여 공진주파수를 설정하도록 되어 있으나 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분의 편차에 기인한 제품별 주파수 편차가 심하고, 공진주파수의 설정이 어려운 문제점이 있었다. 따라서, 최근에는 이를 개선하여 발진용 IC를 채용함으로써 공진주파수의 제품별 편차를 없애고, 공진주파수의 설정 및 조정이 용이한 타려식 안정기가 주로 이용되고 있다.

종래 타려식 안정기는 상용 교류전원을 입력받아 서지를 제거하는 등으로 안정화시키고, 이를 정류하여 발진용 IC의 동작 전원으로 제공한다. 발진용 IC는 발진기를 구동시켜 한 쌍의 스위칭 소자(대개는 피모스 트랜지스터)를 고주파 스위칭하고, 고주파 스위칭된 전원은 트랜스포머를 통해 승압되어 램프에 공급된다. 이때, 타려식 안정기는 입력측의 서지전압 및 전압변동에 약하므로, 이를 대비하기 위한 보호회로의 구성이 반드시 수반되어야 한다. 이를 위해, 램프 결착 불량시 회로보호 기능을 구비한 전자식 안정기가 제시되고 있다[특허문헌 1]

하나 상기와 같은 종래의 전자식 안정기는 전압이 인가되면 안정기 고장으로 정상 점등이 되지 않는 경우가 발생한다. 이와 같이, 확연히 형광등 기구의 성능이 나빠지는 경우에 대한 안전한 보상 및 보호대책이 필요하다.

그러나 기존의 보상 또는 보호대책은 해당 기능보유 소자의 가격적 영향 때문에 제품 가격이 크게 상승되었다. 따라서 이러한 보호 기능을 구비하여도 기존 제품 가격이 급격히 증가시키지 않으면서, 380 V 의 선로전압이 존재하는 환경에서 사용하는 정격 220 V 의 형광등 기구를 수명기간 동안 안전하고 성능유지가 되도록 사용할 수 있는 구성이 필요하다.

또한 종래의 형광등기구의 반사갓은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 반사갓에 도포된 반사도료의 반사율이 높지 않음으로, 반사갓의 표면적을 최대로 넓히기 위해 그 폭을 케이스의 폭과 동일한 정도로 넓게 형성한다. 따라서, 반사갓의 제조비용이 증가하는 문제점이 있다. 둘째, 반사율을 90 % 이상으로 유지하기 위하여 단가가 높은 알루미늄 재질의 반사갓을 수입하여 사용하거나 고가의 은제품을 추가하거나 재가공을 해서 사용함으로 제조비용이 증가한다. 셋째, 알루미늄 재질의 반사갓은 난반사나 휘도가 심해서 눈의 피로감이 증대되고 내구성이 약하여 제품의 수명이 짧다. 넷째, 형광등기구 갓용 도료가 외부의 오염에 취약하고, 형광램프로부터 방사되는 미량의 자외선에 노출되면 도료의 퇴색성 등으로 인해 반사 성능이 저하되고 고효율을 유지할 수 없다.

따라서, 상기와 같은 반사갓의 문제점을 해결하기 위해

대한민국특허 등록번호 제20-0439185호(선행특허문헌2)에는 자기정화형 친환경 백색고효율 형광등 기구를 제공하는 것으로서, 케이스와, 상기 케이스의 표면에 도포되어 광의 반사율을 높이고 정화기능을 하는 반사층과, 그리고 상기 케이스에 결합되어 발광하는 램프를 포함하며, 상기 반사층은 무기 항균제, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 레블링 첨가제, 기포방지제, 안료, 및 광촉매를 포함하는 반사 도료를 포함하는, 정화기능을 가지는 반사도료가 도포된 형광등 기구가 개시된다.

대한민국특허 등록번호 제10-0526485호(선행특허문헌3)에는 저온 경화형 수지를 함유하는 분체도료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기산 단량체 혼합물과 알코올의 혼합물을 반응시켜 제조된 프리폴리머 100중량부에 대해 트리멜리틱 무수물을 5∼20중량부를 단독, 또는 알리파틱산 또는 시크로 알리파틱 무수물산 혼합물 10중량부 이하를 첨가반응시킨 다음, 4급염을 첨가시켜 제조된 산값 30∼80인 산성 폴리에스테르 수지(폴리에스테르 수지 A)와 상기 프리폴리머 100중량부에 대해 트리멜리틱산 무수물 15∼30중량부를 단독으로 첨가 반응시켜 제조된 산값 120∼200인 수지(폴리에스테르 수지 B)의 혼합수지 20∼50중량% , 당량 600∼1,000의 디글리시딜에테르 비스페놀 A형 에폭시수지 20∼60중량%, 노블락 에폭시 수지 10중량% 이하, 티타늄 디옥사이드 20∼60중량% 및 통상적인 경화촉진제와 첨가제로 이루어진 분체도료 조성물을 제조함으로서 저온경화성(130∼140℃ ㅧ10∼15분) 뿐만 아니라 뛰어난 저장 안정성과 도막의 평활성 및 선영성, 외관 등의 물성을 만족스럽게 하는 저온경화형 수지를 함유하는 분체도료 조성물이 기재되어 있다.

대한민국특허 등록번호 제10-0936783호(선행특허문헌4)에는 발광다이오드 조명등에 관한 것으로서, 복수의 발광다이오드가 실장된 PCB 모듈, 상기 PCB 모듈이 적어도 하나 설치된 내부 바닥면의 상부에 상기 발광다이오드에서 발생된 빛이 방출되는 개구가 형성된 케이스를 포함하고, 상기 케이스의 외면에는 상기 발광다이오드에서 발생된 열을 외부로 방출하기 위해 나노그라핀을 포함하는 고전도성 도료가 도포된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명등이 기재되어 있다

하나 상기 선행문헌들에 나타난 도료를 사용한다 하여도 여전히 실내 및 실외의 오염원에 의해 노출될 경우에 쉽게 오염되며, 외부 오염물에 의한 침투 및 표면 흡착물질에 의하여 반사효율을 저감시킴으로 등기구 전체 효율을 감소시키는 원인으로 작용하는 문제점을 가지고 있다.

한국등록특허 제10-0629856호 (2006.09.28.공고) 한국등록실용 제20-0439185호 (2008.03.19.공고) 한국등록특허 제10-0526485호 (2006.03.09.공고) 한국등록특허 제10-0936783호 (2010.01.14.공고)

본 발명의 목적은 실내 및 실외의 오염원에 의해 노출될 경우에 쉽게 오염되지 않고, 외부 오염물에 의한 침투를 방지함은 물론, 표면 흡착물질을 최소화할 수 있고, 입력전원이 소정의 기준 전압 이상보다 높으면, 실리콘 제어 정류기(SCR)를 온(On)시켜 발진회로부의 전원을 접지(GND)로 보내고, 이를 통해 스위칭을 오프시킴으로써 램프 점등을 오프시켜 회로를 보호하는, 과전압 보호 기능을 갖는 전자식 안정기를 구비한 형광등 기구를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 주성분으로서 폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지를 함유한 하이브리드형 분체 도료 조성물을 포함하는 형광등 반사용 크리닝 강화 분체 도료 도포하고 열 경화시켜 형성된 반사층 및 과전압 보호 기능을 갖는 안정기가 구비된 형광등 기구에 관한 것으로서, 형광램프; 상용 교류전원의 입력단에, 퓨즈와, 어레스터와 바리스터를 직렬로 연결한 서지 보호회로로 구성되는 입력전원 보호부; 로우패스필터와 커패시터로 구성하여, 전원 상의 노이즈를 제거하는 입력전원 필터부; 브릿지 다이오드로 구성되어 교류전원를 직류전원으로 변환하는 정류 회로와, 코일과 다이오드로 구성되어 맥류를 평활시키는 고역율 평활 회로로 구성되는 전원정류부; 상기 전원정류부에서 출력되는 직류전압에 저항과 병렬로 연결되는 제2 제너다이오드로 구성되어, 과전압을 검출하는 과전압 검출부; 고주파 펄스 신호를 출력하는 발진회로 IC와, 상기 펄스 신호에 의해 직류전원을 교류성분으로 변환하는 스위칭 소자로 구성되는 출력구동부; 트랜스포머와 공진 조절용 커패시터로 구성되어, 상기 트랜스포머에 의해, 상기 스위칭 소자에서 변환된 교류성분을 승압하여 상기 형광 램프에 공급하는 램프 점등부; 및, 실리콘 제어 정류기(SCR)로 구성되어, 과전압이 검출되면 상기 SCR이 온(On)되어 상기 발진회로 IC의 접지단자에 전원을 연결하는 보호회로부를 포함하는 전자식 안정기(8)을 구비한 형광등 기구를 제공한다.

본 발명의 형광등 기구는 본 발명의 크리닝 강화 분체 도료 조성물을 포함하는 반사층 및 과전압 보호 기능을 갖는 안정기가 구비된 형광등 기구에 관한 것으로서, 형광램프; 상용 교류전원의 입력단에, 퓨즈와, 어레스터와 바리스터를 직렬로 연결한 서지 보호회로로 구성되는 입력전원 보호부; 로우패스필터와 커패시터로 구성하여, 전원 상의 노이즈를 제거하는 입력전원 필터부; 브릿지 다이오드로 구성되어 교류전원를 직류전원으로 변환하는 정류 회로와, 코일과 다이오드로 구성되어 맥류를 평활시키는 고역율 평활 회로로 구성되는 전원정류부; 상기 전원정류부에서 출력되는 직류전압에 저항과 병렬로 연결되는 제2 제너다이오드로 구성되어, 과전압을 검출하는 과전압 검출부; 고주파 펄스 신호를 출력하는 발진회로 IC와, 상기 펄스 신호에 의해 직류전원을 교류성분으로 변환하는 스위칭 소자로 구성되는 출력구동부; 트랜스포머와 공진 조절용 커패시터로 구성되어, 상기 트랜스포머에 의해, 상기 스위칭 소자에서 변환된 교류성분을 승압하여 상기 형광 램프에 공급하는 램프 점등부; 및, 실리콘 제어 정류기(SCR)로 구성되어, 과전압이 검출되면 상기 SCR이 온(On)되어 상기 발진회로 IC의 접지단자에 전원을 연결하는 보호회로부를 포함하는 전자식 안정기(8)을 구비함으로써, 실내 및 실외의 오염원에 의해 노출될 경우에 쉽게 오염되지 않고, 외부 오염물에 의한 침투를 방지함은 물론, 표면 흡착물질을 최소화할 수 있으며, 또한 이러한 크리닝 효과로 인하여, 형광등 기구의 반사율을 높일 수 있고 형광등 기구 효율을 높일 수 있으며, 다양한 형상의 반사갓에 반사도료를 적용함으로써 디자인적으로 다양화할 수 있고, 재료를 절곡한 후 도장을 함으로써 형광등 기구 효율을 증대할 수 있는 우수한 배광 분포를 얻어내기가 용이하고, 절곡부위의 박리현상이나 도막의 손상을 막을 수 있고, 과전압이 걸리는 경우 발진회로 IC 전원을 접지시켜 램프 점등을 오프시킴으로써, 과전압에 대하여 회로를 보호하고, 과전압이 소멸되면 형광등기구는 자동적으로 정상작동 되면서, 동시에 기존 제품가격범위에서 가격이 증가하지 않도록 하여 소비자 부담을 최소화하고, 형광등기구를 수명기간 동안 안전하게 성능을 유지시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래의 형광등기구을 도시하는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 구체예에 따른 반사갓이 장착된 형광등기구의 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 형광등기구의 분해 사시도이다.
도 4a는 도 2의 "A-A 선" 단면을 도시하는 단면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 형광등 반사갓의 다른 구체예를 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 4의 "B" 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제2 구체예에 따른 반사갓이 장착되지 않은 형광등기구의 저면 사시도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제3 구체예에 따른 반사갓이 장착된 형광등기구의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제4 구체예에 따른 반사갓이 장착된 형광등기구의 사시도이다.
도 9a ~ 9e는 본 발명이 적용 될 수 있는 다양한 형태의 형광등기구예시를 나타내는 제5 구체예에 따른 반사갓이 장착된 형광등기구의 사시도이다.
도 10a는 본 발명의 바람직한 제6 구체예에 따른 반사갓이 장착된 형광등기구의 저면 사시도이다.
도 10b는 도 10a에 도시된 "B-B" 단면도이다.
도 11a는 본 발명의 바람직한 제7 구체예에 따른 반사갓이 장착된 형광등기구의 저면 사시도이다.
도 11b는 도 11a에 도시된 "C-C" 단면도이다.
도 12a는 본 발명의 바람직한 제8 구체예에 따른 반사갓이 장착된 형광등기구의 저면 사시도이다.
도 12b는 도 12a에 도시된 "D-D" 단면도이다.
도 13a는 본 발명의 바람직한 제9 구체예에 따른 형광등기구의 저면 사시도.
도 13b는 도 13a에 도시된 "E-E" 단면도이다.
도 14a는 본 발명의 바람직한 제10 구체예에 따른 형광등기구의 저면 사시도이다.
도 14b는 도 14a에 도시된 "F-F" 단면도이다.
도 15a는 본 발명의 바람직한 제11 구체예에 따른 형광등기구의 저면 사시도이다.
도 15b는 도 15a에 도시된 "G-G" 단면도이다.
도 16a는 본 발명의 바람직한 제12 구체예에 따른 형광등기구의 저면 사시도이다.
도 16b는 도 16a에 도시된 "H-H" 단면도이다.
도 17은 내오염 및 자연 크리닝성에 대한 비교 실험 결과의 사진이다.
도 18는 실험실내 크리닝성 시험결과를 나타낸 그래프이다.
도 19은 실험실내 크리닝성의 시험결과를 나타낸 사진이다.
도 20은 본 발명에 따른 과전압 보호 기능을 갖는 전자식안정기가 구비된 형광등기구의 구성에 대한 블록도.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 과전압 보호 기능을 갖는 전자식안정기가 구비된 형광등기구의 회로도.

상기 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 일 양태는 케이스; 상기 케이스의 내측 중간부에 장착되어 상기 케이스의 내부를 구획하며, 광을 반사하는 반사갓; 상기 케이스와 반사갓의 표면에 도포되어 광의 반사율을 높이는 반사층; 과전압 보호 기능을 갖는 전자식 안정기 및 상기 케이스에 결합되어 발광하는 형광램프를 포함하며, 상기 반사층은 크리닝 강화 분체 도료 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 수평균 분자량이 700 내지 2,500이고 산가가 20 내지 80인 폴리에스테르 수지 20 내지 50 중량%, 당량이 500 내지 2,000인 에폭시 수지 20 내지 40 중량%, 경화촉진제 0.1 내지 3 중량%, 핀홀 방지제, 내자외선성 첨가제, 레벨링 첨가제 및 크레터링 방지 첨가제(anti-cratering additive)를 포함하는 기능성 첨가제 1 내지 10 중량%, 이산화티타늄 20 내지 40 중량%, 및 유색 안료 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 크리닝 강화 분체 도료 조성물을 도포하고 열 경화시킨 것이고, 전자식 안정기(8)는 입력전원 보호부(10), 입력전원 필터부(20), 전원정류부(30), 과전압 검출부(40), 출력 구동부(50), 램프 점등부(60), 보호 회로부(70)인 형광등 기구를 제공한다.

이하, 먼저 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 형광등기구 반사용 크리닝 강화 분체 도료를 도포한 반사갓을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 구체예에 따른 반사갓이 장착된 형광등 기구의 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 형광등 기구의 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 형광등 기구는 케이스(10), 상기 케이스(10)의 내측 중간부에 장착되어 광을 반사하는 반사갓(12), 상기 케이스(10), 반사갓 또는 둘 모두에 도포되어 광의 반사율을 높이는 반사층(13), 및 상기 케이스(10)에 결합되어 발광하는 형광램프(14)를 포함한다. 그리고, 전원을 공급하는 전자식안정기(8)는 케이스(10)의 내부에 장착된다.

이러한 구조를 갖는 형광등기구에 있어서, 상기 케이스(10)는 그 양단부 내측에 소켓(16)이 각각 장착된다. 그리고, 상기 전자식안정기(8)의 출력이 형광램프(14)의 양측 단자(18)가 이 소켓(16)에 각각 결합됨으로써 형광램프(14)가 발광하게 된다.

상기 반사갓(12)은 얇은 플레이트를 절곡함으로써 이루어진다. 그리고, 이러한 반사갓(12)은 그 폭(W1)이 상기 케이스(10)의 폭(W2) 보다 작게 형성됨으로써 케이스(10)의 내부 중간에 결합된다. 따라서, 상기 반사갓(12)은 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 케이스(10)의 내측을 두 부분으로 구획하며, 각각의 구획부(18,20)에 상기 형광램프(14)가 위치하게 된다.

물론, 경우에 따라서는 상기 반사갓(12)을 더 장착함으로써 두 부분 이상으로 구획할 수도 있다.

이러한 형태의 반사갓은 후술하는 반사율이 우수한 반사도료를 도포하는 경우, 반사율이 향상됨으로, 종래의 경우와 같이 케이스 전체에 반사갓을 장착하지 않고 상기한 바와 같이 케이스의 중간부에만 장착하여도 우수한 반사효과를 나타낼 수 있다. 또한, 재질이 다른 타 재료를 사용하지 않고도 우수한 반사효과를 나타낼 수 있다. 이와 더불어,

그리고, 상기한 바와 같이 반사갓(12)의 폭(W1)을 좁게 형성함으로써 반사갓(12)의 제조비용을 절감할 수 있다.

한편, 상기 반사층(13)은 도 5에 도시된 바와 같이, 반사갓(12)의 표면에 일정 두께로 도포되어 광을 효율적으로 반사함으로써 형광등 기구의 조도를 높일 수 있다.

이러한 반사층(13)은 크리닝 강화 분체 도료 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 수평균 분자량이 700 내지 2,500이고 산가가 20 내지 80인 폴리에스테르 수지 20 내지 50 중량%, 당량이 500 내지 2,000인 에폭시 수지 20 내지 40 중량%, 경화촉진제 0.1 내지 3 중량%, 핀홀 방지제, 내자외선성 첨가제, 레벨링 첨가제 및 크레터링 방지 첨가제를 포함하는 기능성 첨가제 1 내지 10 중량%, 이산화티타늄 20 내지 40 중량%, 및 유색 안료 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 크리닝 강화 분체 도료 조성물을 도포하고 열 경화시켜 형성된다.

하기에서는 크리닝 강화 분체 도료 조성물에 대해 보다 상세히 기술한다.

본 발명의 크리닝 강화 분체 도료 조성물은 물리적 오염물의 도막 침투를 줄이고 표면 흡착량을 최소화하면서 수도물 등에 의해 쉽게 크리닝 시킬 수 있는 기능을 가진 분체 도료의 조성물을 지칭한다. 이러한 크리닝 강화 분체 도료 조성물은 내장용 및 외장용 모든 분야에서 적용 가능하며, 모든 내구성을 갖는 제품에도 적용 가능하다. 이러한 분체 도료 조성물은 단독으로 또는 당해 분야에서 사용될 수 있는 일반 도료와 혼용하여 사용할 수 있으며, 이러한 혼용시에 광택 변화 외의 외관적 손상은 전혀 나타나지 않는다.

본 발명의 크리닝 강화 분체 도료 조성물은 1회 도포 및 1회 열 경화 단계를 통하여 형광등 기구용 케이스, 반사갓 또는 둘 모두에 적용 가능하다. 상기 크리닝 강화 분체 도료 조성물로 도포하는 경우에는 분말 입자 상태의 도료를 스프레이 건을 이용하여 케이스, 반사갓 또는 둘 모두에 정전 스프레이 방식으로 도포하고, 열로서 경화 단계를 거쳐 반사층을 형성하는 바, 평활성이 우수하다.

본 발명의 크리닝 강화 분체 도료 조성물은 성분의 측면에서, 폴리에스테르 수지와 에폭시 수지를 함유한 하이브리형 분체 도료 조성물이다.

각 성분에 대해 알아보면 하기와 같다.

본 발명의 크리닝 강화 분체 도료 조성물의 주성분으로 폴리에스테르 수지를 함유한다. 이러한 폴리에스테르 수지는 수평균 분자량이 700 내지 2,500이며, 산가가 20 내지 80인 것을 특징으로 한다. 수평균 분자량이 700 미만인 경우에는 Tg가 낮아서 저장성이 떨어지며, 하절기에 작업하는 경우에 도료의 온도가 높아져서 쉽게 굳게 되어 스프레이 작업성을 떨어뜨릴 수 있으며, 수평균 분자량이 2,500을 초과하는 경우에는 반응성이 저하되고 외관 평활성이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 폴리에스테르 수지는 이러한 조건을 충족하는 한 모든 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있으며, 이의 제조방법에 대해서도 특별히 한정하지 않는다. 본 발명에서 사용할 수 있는 폴리에스테르 수지는 바람직하게는 포화 폴리에스테르 수지를 포함한다. 또한, 폴리에스테르 수지의 함량은 크리닝 강화 분체 도료 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 20 내지 50 중량%이다. 이의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 가공성과 외관의 평활성이 저하되며, 이의 함량이 50 중량%를 초과하는 경우에는 경도가 저하되는 문제점이 발생한다. 바람직하게, 이의 함량은 30 내지 40 중량%이고, 더욱 바람직하게는 35 중량%이다.

본 발명의 크리닝 강화 분체 도료 조성물의 또다른 주성분으로 에폭시 수지를 함유한다. 이러한 에폭시 수지는 당량이 500 내지 2,000인 것을 사용하는 것을 특징으로 한다. 에폭시 수지의 당량이 500 미만인 경우에는 분체가 온도에 민감하여 쉽게 굳어지는 단점이 발생할 수 있다. 이러한 조건 하에서, 에폭시 수지는 바람직하게는 비스페놀 A형 에폭시 수지를 사용한다. 또한, 에폭시 수지의 함량은 크리닝 강화 분체 도료 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 20 내지 40 중량%이다. 이의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 가공성과 외관의 평활성이 저하되며, 이의 함량이 40 중량%를 초과하는 경우에는 경도가 저하되는 문제점이 발생한다. 바람직하게, 이의 함량은 25 내지 35 중량%이고, 더욱 바람직하게는 30 중량%이다.

두 가지 주성분의 함량과 관련하여, 폴리에스테르 수지와 에폭시 수지의 함량이 40 중량% 미만인 경우에는 가공성과 외관의 평활성이 저하되며, 80 중량%를 초과하는 경우에 경도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명의 크리닝 강화 분제 도료 조성물은 경화 촉진제를 함유한다. 경화 촉진제는 디부틸주석 디라우레이트 등과 같은 유기주석 화합물, 이미다졸 및 이미다졸 유도체, 트리에틸아민과 같은 3차 아민류, 산무수물 화합물 등을 포함할 수 있다. 본 발명에서 경화 촉진제의 함량은 크리닝 강화 분체 도료 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 3 중량%인데, 경화 촉진제의 함량을 늘리면 또한 더 낮은 온도에서 경화가 가능하다. 그러나, 경화 촉진제의 양을 과도하게 늘리면 도막 외관에서 황변, 핀홀 및 평활성 등이 불량해지는 문제점이 발생할 수 있다. 바람직하게, 이의 함량은 1 내지 2.5 중량%이고, 더욱 바람직하게는 2 중량%이다.

본 발명의 크리닝 강화 분체 도료 조성물은 또한 핀홀 방지제, 내자외선성 첨가제, 레벨링 첨가제 및 크레터링 방지 첨가제를 포함하는 기능성 첨가제를 함유한다.

핀홀 방지제는 핀홀 형성을 방지하기 위한 성분으로서, 당해 분야에서 사용 가능한 모든 핀홀 방지제를 사용할 수 있으며, 일 예로는 벤조인(바스프 사), 에이.디.디-900, -902(윌리사), 랑코 왁스 피.피-1362 디(랭거 사), 슬피놀-104(에어 프로덕트 사), 세라프로우 960(비.와이.케이), 2-하이드록시-1,2-디페닐-에타논 등이 사용될 수 있다. 내자외선성 첨가제는 형광등으로부터 발생한 자외선에 의해 도료의 성질을 저하시키는 것을 방지하기 위한 성분으로서, 벤조페논계 및 벤조트리아졸계 UV 흡수제, 유기 니켈 화합물, HALS(hindered amine light stabilizer)을 포함한다. HALS의 대표적인 제품으로는 Ciba-Geigy에서 개발한 Tinuvin 770, 900, 1130 및 Chimassorb 944, 사이택 사의 유브이-1164, 및 LG 화학에서 판매되는 Hisorb 770이 있다. 레벨링 첨가제는 난반사를 방지하기 위한 성분이다. 즉, 분체도료는 그 입자가 불균일하므로 평활된 면을 형성하는 것이 어려우므로 난반사의 원인이 된다. 이때, 레벨링 첨가제로는 다양한 종류의 첨가제가 포함 가능하지만, 바람직하게는 아크릴계의 실리카 케리어 아크릴 공중합체(Silica career acrilic copolymer), 실리콘계 레벨링 첨가제, 또는 불소계 레벨링제가 적용된다. 상기 실리콘계 레벨링제란, 폴리실록산 골격을 갖는 화합물을 포함하는 레벨링제이다. 상기 실리콘계 레벨링제로서는, 공지 내지 관용의 실리콘계 레벨링제를 사용할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상품명 "BYK-300", "BYK-301/302", "BYK-306", "BYK-307", "BYK-310", "BYK-315", "BYK-313", "BYK-320", "BYK-322", "BYK-323", "BYK-325", "BYK-330", "BYK-331", "BYK-333", "BYK-337", "BYK-341", "BYK-344", "BYK-345/346", "BYK-347", "BYK-348", "BYK-349", "BYK-370", "BYK-375", "BYK-377", "BYK-378", "BYK-UV3500", "BYKUV3510", "BYK-UV3570", "BYK-3550", "BYK-SILCLEAN3700", "BYK-SILCLEAN3720"(이상, 빅 케미·재팬(주) 제조), 상품명 "AC FS 180", "AC FS 360", "AC S 20"(이상, Algin Chemie 제조), 상품명 "폴리플로우 KL-400X", "폴리플로우 KL-400HF", "폴리플로우 KL-401", "폴리플로우 KL-402", "폴리플로우 KL-403", "폴리플로우 KL-404"(이상, 교에샤 가가꾸(주) 제조), 상품명 "KP-323", "KP-326", "KP-341", "KP-104", "KP-110", "KP-112"(이상, 신에쯔 가가꾸 고교(주) 제조), 상품명 "LP-7001", "LP-7002", "8032 ADDITIVE", "57 ADDITIVE", "L-7604", "FZ-2110", "FZ-2105", "67 ADDITIVE", "8618 ADDITIVE", "3 ADDITIVE", "56 ADDITIVE"(이상, 도레이·다우코닝(주) 제조) 등의 시판품을 사용할 수 있다. 상기 불소계 레벨링제란, 알킬기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소 원자로 치환된 불소화 알킬기를 갖는 화합물을 포함하는 레벨링제이다. 상기 불소계 레벨링제로서는, 공지 내지 관용의 불소계 레벨링제를 사용할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상품명 "BYK-340"(빅 케미·재팬(주) 제조), 상품명 "AC 110a", "AC 100a"(이상, Algin Chemie 제조), 상품명 "메가팩스 F-114", "메가팩스 F-410", "메가팩스 F-444", "메가팩스 EXP TP-2066", "메가팩스 F-430", "메가팩스 F-472SF", "메가팩스 F-477", "메가팩스 F-552", "메가팩스 F-553", "메가팩스 F-554", "메가팩스 F-555", "메가팩스 R-94", "메가팩스 RS-72-K", "메가팩스 RS-75", "메가팩스 F-556", "메가팩스 EXP TF-1367", "메가팩스 EXP TF-1437", "메가팩스 F-558", "메가팩스 EXP TF-1537"(이상, DIC(주) 제조), 상품명 "FC-4430", "FC-4432"(이상, 스미또모 쓰리엠(주) 제조), 상품명 "프터젠트 100", "프터젠트 100C", "프터젠트 110", "프터젠트 150", "프터젠트 150CH", "프터젠트 A-K", "프터젠트 501", "프터젠트 250", "프터젠트 251", "프터젠트 222F", "프터젠트 208G", "프터젠트 300", "프터젠트 310", "프터젠트 400SW"(이상, (주)네오스 제조), 상품명 "PF-136A", "PF-156A", "PF-151N", "PF-636", "PF-6320", "PF-656", "PF-6520", "PF-651", "PF-652"(이상, 기타무라 화학 산업(주) 제조) 등의 시판품을 사용할 수도 있다. 따라서, 이러한 난반사를 방지하기 위하여 레벨링 첨가제를 도포하게 되고, 결과적으로 반사율을 높이는 기능을 하게 된다. 크레터링 방지 첨가제는 마무리 과정의 크레이터 형성을 방지하는 첨가제로서, 당해 분야에서 사용할 수 있는 모든 크레터링 방지 첨가제를 사용할 수 있다. 바람직하게, 이러한 첨가제로 폴리라우릴아크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리(2-에틸헥실)아크릴레이트, 폴리(에틸-2-에틸헥실)아크릴레이트, 폴리라우릴메타크릴레이트, 폴리이소데실메타크리레이트 등과 같은 아크릴 중합체가 사용될 수 있고 변환된 아크릴레이트 타입도 사용될 수 있다. 또한, 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜 및 불소화 지방산의 에스테르와 같은 불포화 중합체, 예를 들면 2,500 이상의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜과 퍼플루오로옥탄노산의 에스테르가 사용될 수 있고, 또한, 1,000 이상의 분자량을 갖는 중합체 실옥산, 예를 들면 폴리디메틸실옥산 또는 폴리(메틸페닐) 실옥산이 사용될 수 있다. 이러한 기능성 첨가제는 상기 종류들 중 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 사용할 수 있다. 본 발명에서 이러한 기능성 첨가제의 함량은 1 내지 10 중량%인데, 기능성 첨가제의 함량이 늘어날수록 핀홀 및 평활성 등이 개선되지만, 이의 양이 과도하게 늘어나면 도막 외관의 경도가 떨어지는 단점이 발생할 수 있다. 바람직하게, 이의 함량은 3 내지 8 중량%이고, 더욱 바람직하게는 5 중량%이다. 또한, 기능성 첨가제에서 핀홀 방지제:내자외선성 첨가제:레벨링 첨가제:크레터링 방지 첨가제의 혼합 중량비율은 3:3:2:2가 가장 바람직하며, 이러한 혼합 비율에서 가장 우수한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 반사율을 증가시키기 위해 이산화 티타늄이 함유될 수 있으며, 바람직하게는 루틸형 이산화 티타늄(Rutile형 TiO₂)이 함유될 수 있다. 이러한 이산화 티타늄은 색상을 부여할 뿐만 아니라 도막의 표면에 형성되는 핀홀 등을 방지함으로써 반사율을 향상시킨다. 이산화 티타늄의 함량은 20 내지 40 중량%인데, 이의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 색상 부여 및 핀홀 방지에 따른 반사율 향상의 효과를 나타낼 수 없고, 40 중량%를 초과하는 경우에는 경도가 떨어질 수 있다. 바람직하게, 이의 함량은 20 내지 35 중량%이고, 더욱 바람직하게는 25 중량%이다.

또한, 안료가 함유될 수 있는데, 이는 도료에 백색과 적색 등의 색을 표현하거나 내구력을 증가(착색안료), 금속의 녹을 방지하거나 (방청안료), 광택을 조절하거나, 도막 강도를 증가하기 위하여 사용된다. 이의 함량은 0.1 내지 5 중량%인데, 이를 벗어나는 경우에는 안료 첨가에 따른 효과를 얻지 못할 수 있다. 바람직하게, 이의 함량은 1 내지 4 중량%이고, 더욱 바람직하게는 3 중량%이다.

본 발명에서는 그 표면을 지르코니움(Zirconium)으로 코팅 처리한 안료를 사용함으로써 광에 대한 반사율을 높이고, 또한 자외선(Ultraviolet)에 대한 저항성을 높인다.

또한, 상기 반사도료를 도포하는 과정에서 도막의 퍼짐성이 저하될 경우 그 표면이 일정하게 유지되지 못하여 광을 난반사시킬 수 있다. 따라서, 도막의 퍼짐성을 향상시키기 위하여 상기 안료와 합성수지의 합성비율을 적절하게 조절함으로써 도료의 경화속도 및 점도를 낮출 수 있다.

본 발명의 도료 제조단계를 다음과 같다.

본 발명의 크리닝 강화 분체 도료 조성물의 주성분인 폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지, 및 기능성 첨가제, 이산화 티타늄 및 안료 성분을 상기 기술된 함량으로 첨가 및 혼합하하여 압출기를 통과시킨 다음에, 분쇄하여 분체 도료를 제조한다. 이 때, 압출기의 내부 온도는 적절하게 조절될 수 있으며, 일 예로서 80 내지 100℃일 수 있다.

본 발명의 반사도료는 무용제형 도료로서 용제에 의한 중독이나 화재의 위험이 없으며 대기오염이나 수질오염 등의 공해문제를 줄일 수 있다.

또한, 반사층(13)의 두께를 70 내지 140 ㎛로 형성함으로써 도막을 견고하게 하고, 강도를 증가시켜 균열을 방지할 수 있음으로 내구성이 향상된다. 그리고, 본 발명에 따른 분체도료는 1회의 도포로 상기 두께의 두막이 형성 가능함으로 도장 작업이 간편하다. 또한, 이러한 분체도료는 휘발성분이 없음으로 작업환경이 상당히 개선될 수 있고, 점도 조정이 불필요함으로 도장 작업이 간편하다.

상기한 바와 같은, 성분들이 혼합된 반사도료는 도료의 두께가 70 내지 140 ㎛일 경우, 반사율이 90％이상 유지됨으로써 기존 반사도료에 비하여 반사율이 월등히 높다. 따라서, 표면적이 작은 반사갓 또는 그 형상이 다른 반사갓을 사용하여도 동일한 반사율을 나타낼 수 있다.

본 발명의 크리닝 강화 분체 도료 조성물을 포함하는 반사층을 포함함으로써, 실내 및 실회의 오염원에 의해 노출될 경우에 쉽게 오염되지 않고, 외부 오염물에 의한 침투를 방지함은 물론, 표면 흡착물질을 최소화할 수 있다.

또한, 반사갓을 먼저 절곡하여 형광등 형상을 형성한 후, 반사도료를 도포한다. 따라서, 절곡부위의 박리현상 등이 방지된다.

도 4(b)에는 이러한 반사갓의 다양한 구체예로서, 여러번 굴곡진 형상, 즉 다면굴곡형상의 반사갓(15)이 제공된다.

상기 반사갓(15)은 전술된 반사도료를 도포한다. 따라서, 상기한 반사갓(15)이 형광등(10)에 장착되는 경우, 빛의 반사율을 향상시켜 우수한 조명효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 구체예로서 별도의 반사갓 없이 직접 반사도료가 도포된 평면형상의 형광등기구도 가능하다. 즉, 상기 형광등 기구의 케이스(25)의 표면에 고효율의 반사도료를 도포함으로써 반사층(26)을 형성한다.

이 경우에도 반사율이 높은 반사도료를 도포하였음으로 빛이 케이스 내부에 직접 반사되어 우수한 조명효과를 얻을 수 있다.

따라서, 반사갓이 필요없음으로 제조단가가 절감되고 제조공정이 간단하다.

도 7에는 본 발명의 제3 구체예로서 일반적인 갓 형상의 형광등기구가 도시된다. 이러한 형태의 형광등기구(28)에도 반사율이 높은 상기의 반사도료를 도포함으로써 우수한 조명효과를 얻을 수 있다.

도 8에는 본 발명의 제4 구체예로서 삼각형상의 케이스(29)를 갖는 형광등이 도시된다. 이러한 형상의 형광등에도 그 표면에 상기한 반사도료를 도포함으로써 우수한 조명효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 전자식 안정기에 의하여 점등되는 형광램프가 내장된 여러 형태의 형광등 기구에도 적용 될수 있음을 알수 있으며, 적용가능한 여러 형태의 형광등등기구중 한 예로서 "Ｕ" 자형 형광등(30)에도 적용가능하다. 즉, "Ｕ" 자형 형광등(30)의 반사갓(34)에 반사도료를 도포함으로써 "Ｕ"자형 램프(32)로부터 발광되는 빛을 효과적으로 반사시킬 수 있다.

한편, 이러한 다양한 반사갓 이외에도 도 10a 내지 도 12b에 도시된 다양한 형태의 반사갓이 적용될 수 있다.

즉, 도 10a 및 도 10b 에 도시된 바와 같이, 슬림형 형광등(40)도 가능하고, 도 11a 및 도 11b 에 도시된 코너형 형광등(42)도 가능하고, 도 12a 및 도 12b에 도시된 매입 개방형에도 적용 가능하다.

또한, 도 13(a) 및 도 13(b)에 도시된 바와 같이, 많은 수의 램프(52)가 장착되는 형광등(50)에도 이러한 반사도료를 도포할 수 있다.

그리고, 도 14(a) 및 도 14(b)에도 이러한 반사도료가 도포 된 형광등(54)이 도시된다. 즉, 램프(56)가 지그재그 형상으로 배치되며 고정밴드(58)에 의하여 고정되는 형상이다.

또한, 도 15(a) 및 도 15(b)에 도시된 하나의 램프(61)가 장착된 형광등(60)에도 이러한 반사도료가 도포 될 수 있다.

그리고, 도 16(a) 및 도 16(b)에 도시된 바와 같이 육면체 형상의 형광등(64)에도 상기 반사도료가 도포 될 수 있다.

상기한 바와 같은 다양한 형태를 갖는 형광등에 반사도료를 도포한 경우, 반사율을 실험한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.

시험항목	시험방법	시험결과
도막 밀착성	ASTM D3359, 100/100일 것	100/100
도막 내충격성	ASTM D2794, 균열 없을 것	균열없음
도막 가요성(에릭슨)	KS D 4317, 균열 없을 것	균열없음
도막 긁힘저항성	ASTM D3363, F 이상일 것	긁힘없음
도막 방식성	KS D 9502, 240시간, 부풀음 없을것	부풀음 없음
내자외선성	2W, 24 시간 조사 후 색상 변색	ΔE < 2.0
내크리닝성	보드마커 Cleaning성	흔적없음

상기한 실험결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 반사도료를 도포한 반사갓의 경우 도막 밀착성, 내충격성, 가요성, 긁힘저항성, 방식성, 내자외선성, 및 내크리닝성에 있어서, 우수한 효과를 나타낸다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 구체예 및 실험예를 제시한다. 그러나 하기의 구체예 및 실험예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 구체예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

<실험예 1> 본 발명의 크리닝 강화 분체 도료 성능 실험

본 실험예에서는 형광등 기구용 도료의 내오염성 및 자연 크리닝성을 비교 실험하였다.

(1) 시험규격

ASTM D3719-00 방법; 먼지 및 이물질 오염으로 인한 변색 (밝고 어두움, Lightness Value)을 정량화하는 방법으로서, 상대적으로 비교 평가하는 방법이다. 또한, 45도 각도로 61일 노출시 오염 및 빗물에 의한 크리닝성도 함께 포함한다.

(2) 시험내용

시험장소; 옥외 오염노출 조건

옥외 노출방법 ; 45도 각도의 옥외 노출 거치대 사용

평가방법; ASTM E 1347-06, 색차 △L로 평가

시료; 본 발명의 크리닝 기능 외장용 분체도료와 일반외장용 도료(IP D1010)

시료색상; 백색

시험기간; 8주

(3) 시험결과

- 본 발명의 크리닝 기능 외장용 분체도료: △L = 2.3

- 일반외장용 도료(IP D1010): △L = 4.5

도 17은 내오염 및 자연 크리닝성에 대한 비교 실험 결과의 사진이다.

상기 시험결과 및 도 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 크리닝 기능 외장용 분체 도료는 내오염성 및 자연 크리닝성의 측면에 있어서 일반 도료에 비해 30 내지 50% 우수하다.

실험실내 크리닝성 시험결과 - 일반 분체도료와 비교

(1) 시험방법 및 규격 (내부규격)

적색, 푸른색, 검정색의 수성 보드 마카 (제조처; 동아)를 이용하여 각각 5줄의 선을 도막 표면에 그었다. 1 시간 방치한 후에 60초 동안 수돗물을 도막 표면 위에 흐르게 하였다. 크리닝 정도를 육안으로 평가하였다.

시험결과는 도 18 및 도 19에 나타내었다. 도 18 및 도 19를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 크리닝 기능 외장용 분체 도료로 형성된 도막 표면은 백색 및 흑색 모두에서 기존 외장용 도료 표면에 비해 현저하게 우수한 자연적 크리닝성을 나타내었고[도 18 참조], 1시간 방치한 후 60초 동안 수돗물을 흐르게 함으로써 자연적으로 크리닝됨을 알 수 있다[도 19 참조].

다음은 본 발명에 적용되는 전자식 안정기(8)에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 20 및 도21 에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 전자식 안정기(8)가 구비된 형광등 기구는 입력전원 보호부(810), 입력전원 필터부(820), 전원정류부(830), 과전압 검출부(840), 출력 구동부(850), 램프 점등부(860), 보호 회로부(870), 및, 형광 램프(880)로 구성된다.

입력전원 보호부(810)는 상용 교류전원(BLACK, WHITE)의 입력단에 퓨즈(FUSE)(F1)와 서지 보호회로(TNR)로 구성된다. 퓨즈(FUSE, F1)는 제품의 이상 등으로 과전류가 발생할 경우 입력전원을 차단하여 화재를 예방하고 제품을 보호한다. 바람직하게는, 퓨즈(F1)은 250V 2A의 용량으로 구성한다.

서지 보호회로는 서지 어레스터(Surge Arrestor)와 바리스터(VARISTOR, 예를 들어 7D 511)로 구성한다. 즉, 서지 보호 회로는 어레스터와 바리스터를 직렬로 연결하고, 전원의 입력단에 구성한다. 그래서 서지 보호 회로는 전원 입력시 낙뢰 등 전송로를 타고 유입되는 높은 전위의 서지 전압(SURGE VOLTAGE)을 흡수하도록 한다. 이를 통해, 형광등 기구를 서지 전압으로부터 안전하게 보호할 수 있다.

다음으로, 입력전원 필터부(820)는 로우패스필터(LF1)와 커패시터(C1, C2)로 구성하여, 전원 상의 노이즈를 제거한다. 이를 통해, 교류전원 입력을 안정화시킨다. 즉, 입력전원 필터부(20)는 인덕터(L)와 커패시터(C)로 구성되어, 전원 입력시 교류 전원으로부터 유입되는 잡음(EMI) 및 인버터로부터 발생되는 고주파 노이즈를 차단한다. 이 필터에서는 공통모드 잡음(COMMON MODE NOISE)와 정상모드 잡음(NORMAL MODE NOISE)을 모두 차단하여 잡음(EMI)을 최소화 시킨다.

다음으로, 전원정류부(830)는 전파정류를 하여 교류전원(AC)를 직류전원(DC)으로 변환하는 정류 회로와, 맥류를 평활시키는 고역율 평활 회로로 구성된다. 정류회로는 브릿지 다이오드(D1-D4)로 구성되어 정류시킨다. 또한, 평활 회로는 초크코일(L1)과 다이오드(D5,D6), 및, 커패시터(C6,C7)로 구성된다. 즉, 정류된 전원은 초크코일(L1)과 다이오드(D5,D6)를 통해 맥류분을 제거하고, 커패시터(C6,C7)를 통해 직류전원으로 출력된다. 즉, 초크코일(L1)과 다이오드(D5,D6)는 역률보상 회로이고, 초크코일(L1)은 부스트(boost) 트랜스로서 정류시 역률 보상을 위해 사용하는 트랜스이다.

과전압 검출부(840)는 전원정류부(830)에서 출력되는 직류전압을 분압하는 제1 및 제2 저항(R1,R2), 제2 저항(R2)와 병렬로 연결되는 제2 제노다이오드(ZD2)로 구성된다. 제2 제노다이오드(ZD2)는 보호 회로부(870)의 SCR(Q3)의 게이트와 연결된다. 한편, 제2 제노다이오드(ZD2)는 전원정류부(830)와 보호 회로부(870) 사이에 역방향으로 연결된다.

일반 빌딩에서 3상 4선식에서 상을 잘못 연결할 경우가 과전압이 발생할 수 있다. 이런 경우 전자식 안정기에 손상을 주게 되어 고장이 발생된다. 이를 방지하기 전원정류부(830)의 전압레벨을 검출하여 이상전압이 유입되면 회로를 보호해야 한다.

구체적으로, 과전압은 입력전원이 소정의 전압 이상으로 인입하면(예를 들어 입력전압이 AC300V 이상으로 인입하면), 커패시터(C6,C7)에 걸리는 직류전압을 제1 및 제2 저항(R1,R2)으로 전압 분배후, 제2 저항(R2)에 걸리는 전압레벨이 제2 제노다이오드(ZD2) 전압보다 높아진다. 이때, 실리콘 제어 정류기(SCR, Q3)를 온(On)시켜 발진회로 IC 전원을 접지(GND)로 보낸다. 그래서 스위칭을 오프(OFF)시켜 램프 점등을 오프(OFF)시킨다. 이를 통해, 회로가 보호될 수 있다. 회로 인입 전원이 정상적으로 변경되면, 자동으로 복귀하여 램프가 점등된다.

요약하면, 동일한 회로에 과전압(예:380V)이 인가시 높은 DC 전압이 C6,C7에 인가되고, 이 전압은 R1,R2에 의해 전압 분배된다. R2에 걸리는 전압이 ZD2(5.1V ZENOR DIODE)의 문턱전압보다 높아지면 과전압이 검출되면서 SCR Q3가 켜지게(TURN ON) 되고, 스위칭 회로의 스위칭 동작을 멈추게 한다. 이를 통해 출력전압이 발생하지 않아 회로를 보호할 수 있다. 과전압이 제거되고 정상전압이 인가시 회로는 자동으로 정상 동작된다.

형광등 기구의 사용회로에서 입력전원이 변화되면, 램프에 인가되는 전압도 동시에 바뀐다. 따라서 입력 전압이 높아질 경우, 형광 램프에 가해지는 전압도 높아지고 그 출력이 상승된다. 예를 들어, 형광램프 32W 제품의 경우 40W 이상 출력으로 상승될 수 있다. 이 경우, 부하(형광램프)에 데미지를 주며, 정류단 이후 회로가 파손될 수 있다. 이를 보호하기 위해 회로 구동을 제어하여야 하는데, 제어는 타려발진 IC에 인가되는 구동전압을 제한하는 것이 가장 간단한 제어 방법이며, 확실한 방법이다. 타려발진 IC가 오프(OFF)되면 모든 스위칭이 오프(OFF)되어, 형광 램프도 점등이 오프(OFF)된다. 이로써 설치현장에서 작업자가 전원을 인가시 설치된 조명기구 전체가 점등되지 않기 때문에, 교류(AC) 전원을 확인하여 전압 이상을 찾을수 있다. 또한, 회로 파손을 막을수 있기 때문에, 과전압으로 인한 문제로 제품을 교체하는 추가 비용이 발생하지 않는다.

또한, 보호 회로부(870)는 형광램프의 노화나 기타의 원인으로 인덕터의 전압이 일정 이상으로 상승하게 되면, FET가 동작하여 고주파 발진회로 IC의 동작을 멈추게 한다. 노화된 형광램프의 교체 및 기타의 이상원인이 제거되면 보호회로가 동작을 멈추고 램프의 시동이 정상상태로 돌아간다.

보호 회로부(870)는 단일의 SCR(Q3)로 입력측 과전압에 대하여 발진회로 IC(U1)의 구동을 제어하여 회로를 보호하는 기능을 한다. SCR(Q3)은 애노드에 트랜스포머(T2)의 2차측 코일 입력단자가 연결되고, 캐소드에 발진회로 IC(U1)의 접지단자(5번 단자)가 연결되며, 게이트에는 과전압 검출부(840)에 연결된다.

즉, 앞서와 같이, 과전압 검출부(840)는 전원정류부(830)와 SCR(Q3)의 게이트 사이에 역방향으로 연결된 제2 제너다이오드(ZD2) 및 제2 제너다이오드(ZD2)의 양단에 병렬 접속되는 제2 저항(R2)으로 구성된다. 전원정류부(830)에서 정류되고 제1 및 제2 저항(R1,R2)의 분압을 통해 전압강하된 전압이 과도하게 높을 경우, 제2 제너다이오드(ZD2)가 브레이크 다운되면서 과전압 검출부(840)에서 과전압이 검출된다. 즉, 제2 제너다이오드(ZD2)가 제너항복 전압에 의해 과전압을 검출한다. 이때, 보호 회로부(870)에 구비된 SCR(Q3)의 게이트에 전류가 인가된다. 그러면, SCR(Q3)이 도통되어 발진회로 IC(U1)의 접지단자(5번 단자)에 인가되어, 발진회로 IC(U1)가 동작을 중지한다. 결과적으로, 입력측 과전압으로부터 회로를 보호할 수 있다.

또한, 정상 전압으로 되돌아 오면, 제2 제너다이오드(ZD2)에 의한 SCR(Q3)의 게이트로의 전류가 차단되어, 발진회로 IC(U1)의 접지단자(5번 단자)에 오프(Off) 된다. 즉, 트랜스포머(T2)의 2차측 코일은 발진회로 IC(U1)의 전원단자(VCC, 8번단자)에 연결된다. 따라서 SCR(Q3)이 오프(Off)되면, 2차측 전압은 발진회로 IC(U1)의 전원단자로 전원을 공급한다. 따라서 다시 발진회로 IC(U1)에서 고주파 발진이 발생하여, 스위칭 소자(Q1,Q2)가 가동된다.

다음으로, 출력 구동부(850)는 발진회로 IC(U1)와, 스위칭 소자(Q1, Q2)로 구성된다. 발진회로 IC(U1)의 출력단자(6, 7번 단자)에서는 고주파의 발진 신호가 출력되며, 이 발진 신호는 스위칭 소자(Q1, Q2)를 교호로 스위칭하여 직류전원을 교류성분으로 변환한다. 스위칭소자(Q1, Q2)에서 변환된 교류성분은 트랜스포머(T2)에서 승압되어 형광 램프(880)에 공급된다.

회로의 IC는 타려발진용 IC로 회로에 전원인가시, 트랜스포머(T2)에 1차측 전압이 유기된 2차측 전압을 다이오드(D10)로 정류후 타려발진 IC(U1)에 구동전원을 인가한다. 이때 제1 제너다이오드(ZD1)는 구동전압 제한용으로 유기전압이 높을시 발진회로 IC(U1)의 파손을 보호하기 위해 사용한다.

발진회로 IC(U1)에 구동전압이 인가되면 출력단자(6, 7번 단자)에 펄스의 발진신호가 번갈아 출력된다. 상기 펄스 신호는 FET(field effect transistor)로 구성된 스위칭 소자(Q1, Q2)에 번갈아 가며 고주파 스위칭을 한다. 그래서 트랜스포머(T2)에 구형파 신호를 인가한다. 상기 구형파 신호는 트랜스포머(T2)와 커패시터(C15)의 공진으로 형광 램프(880)에 필요한 정형파로 변환후, 형광 램프(880)를 점등시킨다.

발진회로 IC(U1)의 4번 단자(PHF)는 부하의 이상동작 또는 오결선으로 인한 오류가 발생하면 트랜스포머(T2)의 유기전압이 일정 전압이상 상승시, 타려발진 IC내부에서 스위칭을 오프(OFF)시켜 회로를 보호하는 단자이다. 상기 4번 단자의 기능은 IC 자체 기능이다. 바람직하게는, 발진회로 IC(U1)는 페어차일드 제조사의 KA7541 모델을 이용한다.

램프 점등부(860)는 트랜스포머(T2)와 공진 조절용 커패시터(C15)로 구성된다. 스위칭소자(Q1, Q2)에서 변환된 교류성분은 트랜스포머(T2)에서 승압되어 형광 램프(880)에 공급된다. 이때, 형광 램프(880) 양단에는 공진 조절용 커패시터(C15)가 병렬 접속되어 트랜스포머(T2)의 누설 자속과 공진 주파수를 조절한다.

한편, 도 2의 회로에서 저항 R12, R13은 타려발진 IC(U1)의 초기 구동전압 인가용 저항으로서, 트랜스포머(T2)에 스위칭 전원이 인가되기 전에 발진회로 IC(U1)를 구동하기 위한 저항이다.

8: 전자식 안정기 10 : 케이스
12 ; 반사갓 13: 반사층
14, 880 : 형광램프
810 : 입력전원 보호부 820 : 입력전원 필터부
830 : 전원정류부 840 : 과전압 검출부
850 : 출력구동부 860 : 램프 점등부
70 : 보호회로부 80 : 형광 램프

Claims (4)

1. 케이스;
   상기 케이스의 내측 중간부에 장착되어 상기 케이스의 내부를 구획하며, 광을 반사하는 반사갓; 상기 케이스, 반사갓 또는 둘 모두의 표면에 도포되어 광의 반사율을 높이는 반사층; 및 상기 케이스에 결합되어 발광하는 형광램프:
   형광램프에 전력을 공급하는 전자식 안정기를 포함하는 형광등기구에 있어서,
   상기 반사층은 크리닝 강화 분체 도료 조성물의 총 중량을 기준으로 하여,
   수평균 분자량이 700 내지 2,500이고 산가가 20 내지 80인 폴리에스테르 수지 20 내지 50 중량%, 당량이 500 내지 2,000인 에폭시 수지 20 내지 40 중량%, 경화촉진제 0.1 내지 3 중량%,
   핀홀 방지제, 내자외선성 첨가제, 레벨링 첨가제 및 크레터링 방지 첨가제(anti-cratering additive)를 포함하고 핀홀 방지제: 내자외선성 첨가제: 레벨링 첨가제: 크레터링 방지 첨가제의 혼합 중량비율이 3:3:2:2인 기능성 첨가제 1 내지 10 중량%, 이산화티타늄 20 내지 40 중량%, 및
   유색 안료 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 크리닝 강화 분체 도료 조성물을 도포하고 열 경화시켜 형성된 것이고,
   상기 전자식 안정기는
   상용 교류전원의 입력단에, 퓨즈와, 어레스터와 바리스터를 직렬로 연결한 서지 보호회로로 구성되는 입력전원 보호부;
   로우패스필터와 커패시터로 구성하여, 전원 상의 노이즈를 제거하는 입력전원 필터부;
   브릿지 다이오드로 구성되어 교류전원를 직류전원으로 변환하는 정류 회로와, 코일과 다이오드로 구성되어 맥류를 평활시키는 고역율 평활 회로로 구성되는 전원정류부;
   상기 전원정류부에서 출력되는 직류전압에 저항과 병렬로 연결되는 제2 제너다이오드로 구성되어, 과전압을 검출하는 과전압 검출부;
   고주파 펄스 신호를 출력하는 발진회로 IC와, 상기 펄스 신호에 의해 직류전원을 교류성분으로 변환하는 스위칭 소자로 구성되는 출력구동부;
   트랜스포머와 공진 조절용 커패시터로 구성되어, 상기 트랜스포머에 의해, 상기 스위칭 소자에서 변환된 교류성분을 승압하여 상기 형광 램프에 공급하는 램프 점등부; 및,
   실리콘 제어 정류기(SCR)로 구성되어, 과전압이 검출되면 상기 SCR이 온(On)되어 상기 발진회로 IC의 접지단자에 전원을 연결하는 보호회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호 기능을 갖는것을 특징으로 하는 형광등 기구.
   
2. 제1항에 있어서
   보호회로부는 단일의 SCR(Q3)로 입력측 과전압에 대하여 발진회로 IC(U1)의 구동을 제어하기 위하여 SCR(Q3)은 애노드에 트랜스포머(T2)의 2차측 코일 입력단자가 연결되고, 캐소드에 발진회로 IC(U1)의 접지단자가 연결되며, SCR(Q3)의 게이트는 저항(R11)과 다이오드(D9)를 통하여 스위칭소자(Q3)에 연결되며, 아울러 SCR(Q3)의 게이트와 SCR(Q3)의 애노드사이를 저항R5,저항R6 저항10 및 콘덴서 C11로 연결한 것이고,
   램프 점등부는 트랜스포머(T2)와 공진 조절용 커패시터(C15) 및 다이오드(D10)으로 구성되며 트랜스포머(T2)의 일차측은 콘덴서C14와 병렬로 연결된 콘덴서 C10 과 제너다이오드(ZD1)을 통하여 발진회로 IC(U1)의 전원공급단자인 VCC 연결되며
   트랜스포머(T2)의 이차측의 일단은 다이오드(D10)을 통하여 저항7과 저항8을 통하여 발진회로 IC(U1)에 연결되고 트랜스포머(T2)의 이차측의 디른 일단은 SCR(Q3)의 케소드에 연결되는 것을 특징으로 하는 형광등 기구.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 반사층의 두께가 70 내지 140 ㎛인 형광등 기구.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반사층은 크리닝 강화 분체 도료 조성물의 총 중량을 기준으로 하여,
   폴리에스테르 수지 35 중량%,
   에폭시 수지 30 중량%,
   경화촉진제 2 중량%,
   핀홀 방지제, 내자외선성 첨가제, 레벨링 첨가제 및 크레터링 방지 첨가제를 포함하고 핀홀 방지제:내자외선성 첨가제:레벨링 첨가제:크레터링 방지 첨가제의 혼합 중량비율이 3:3:2:2인 기능성 첨가제 5 중량%,
   이산화티타늄 25 중량%, 및
   유색 안료 3 중량%를 포함하는 크리닝 강화 분체 도료 조성물을 도포하고 열 경화시켜 형성된 것을 특징으로 하는 형광등 기구.
   

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