KR20010079891A

KR20010079891A - 형광 램프

Info

Publication number: KR20010079891A
Application number: KR1020017003645A
Authority: KR
Inventors: 야노히데또시
Original assignee: 고바야시 히사오; 하리손 도시바 라이팅구 가부시키가이샤
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2001-08-22
Also published as: CN1322373A; TW476092B; EP1146544A4; WO2001022473A1; EP1146544A1

Abstract

본 발명의 형광 램프는 내벽면에 형광체 피막이 형성되고, 양단부에 밀봉부가 형성된 유리관 내부에 크세논 가스를 포함하는 방전 매체가 봉입되어 있다. 이 유리관 내의 일단부에는 내부 전극이 배치되어 있으며, 이 내부 전극에 접속된 제1 급전용 리드선이 상기 한쪽 밀봉부를 기밀하게 관통하여 접속되어 있다. 상기 유리관의 외주면에는 관축 방향에 따라서 나선형으로 권취된 도선으로 이루어지는 외부 전극이 설치되어 있다. 상기 유리관의 타단부에는 상기 밀봉부 내에 일단부측이 매설되고, 타단부가 상기 유리관 밖으로 도출된 제2 급전용 리드선이 설치되어 있으며, 상기 외부 전극의 단부가 상기 제2 급전용 리드선에 전기적으로 접속되는 동시에 기계적으로 고정되어 있다. 또, 상기 유리관을 포함하는 상기 외부 전극의 외주면에는 투광성 수지 필름층이 피복되고, 이에 의해 상기 외부 전극이 상기 유리관의 외주면에 일체적으로 고정되어 있다.

Description

형광 램프{FLUORESCENT LAMP}

예를 들어 퍼스널 컴퓨터 혹은 카 내비게이션 등의 전자 기기에 사용되는 액정 표시 장치에는 액정 패널을 배면으로부터 균일한 빛을 조사하기 위한 배면광용 광원으로서 형광 램프가 사용된다. 이러한 배면광 광원으로서의 형광 램프는 액정 표시 장치의 표시 면적의 대형화, 박형화, 고성능화의 요구와 함께 형광 램프 자체도 발광관 직경의 소경화, 관 길이의 장대화와 함께, -40℃ 내지 85℃라는 넓은 주위 온도하 혹은 수% 내지 100%에 미치는 광강도의 제어하에서의 안정된, 그리고 충분한 광강도, 관축 방향으로 균일한 발광 분포 등이 요구되고 있다.

종래 이러한 배면광용 광원으로서의 형광 램프는 방전 가스로서 수은 가스를 이용하는 램프가 널리 사용되고 있지만, 낮은 주위 온도에 있어서의 발광 강도가 불충분하다고 하는 결점을 갖는 동시에, 수은이 환경 오염을 일으킬 우려가 있으므로, 수은 가스를 사용하지 않는 형광 램프가 요망되고 있다.

한편, 네온 가스, 크립톤 가스 혹은 크세논 가스와 같은 불활성 가스를 방전가스로서 이용한 소형 방전등 혹은 형광등이, 일본 특허 공개 소57-63756호 공개 공보에 개시되어 있다. 이 방전등은 2개의 전극 중 한쪽 전극을 유리관 내에, 다른쪽 전극을 유리관 밖에 설치하고, 또한 상기 유리관 내의 전극을 유리관의 길이 방향에 따라서 유리관의 대략 전체 길이에 걸쳐 설치하는 한편, 상기 유리관 밖의 전극을 상기 유리관 내에 설치된 전극에 대하여 상기 유리관 외주에 설치한 것이다. 그리고, 이 방전등은 관 직경이 2㎜ 내지 10㎜, 관 길이가 50 내지 200㎜인 소형 방전등으로, 직선형 혹은 만곡시킨 방전등을 단일 또는 여러개 조합함으로써, 문자, 숫자 혹은 기호 등을 발광 표시시키는 형식의 디스플레이 수단으로서 이용하는 것, 기타 에너지 절약 타입의 파일럿 램프 혹은 표지등으로서도 이용되는 것이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 구조의 종래의 방전등 혹은 형광 램프에 있어서는 내부 전극의 전체 길이에 걸쳐 외부 전극과의 사이의 방전 거리를 한결같이 형성하는 것이 어렵고, 이 결과 부분 방전을 일으켜 유리관 전체 길이에 걸쳐 안정된 발광 기둥을 형성할 수 없다고 하는 문제를 발생한다. 즉, 액정 표시 장치에 있어서의 배면광 장치용 광원에 있어서는, 예를 들어 유리관의 외경 1.6㎜ 내지 10㎜ 정도, 길이 100 내지 500㎜ 정도의 가늘고 긴 형광 램프가 이용되지만, 이러한 유리관 내의 전체 길이에 걸쳐 방전 거리가 일정해지도록 전극을 설치하는 것은 제조 기술적으로 매우 곤란하다.

또한, 액정 표시 장치에 있어서는 그 사용 상태에 있어서 형광 램프가 진동의 영향을 받는 경우가 많고, 이에 의해 내부 전극이 국부적으로 변형하므로 방전거리를 항상 일정하게 유지하기 어렵다.

또, 액정 표시 장치에 있어서는 배면광용 광원으로서 W관이나 U자관과 같이 유리관을 복잡한 형상으로 가공하여 이용되는 경우도 있지만, 이러한 구조에 있어서는 그 전체 길이에 걸쳐 내부 전극을 외부 전극과의 사이의 방전 거리가 일정해지도록 형성하는 것은 매우 어려운 일이다.

다음에, 상기와 같은 구조의 종래의 방전등 혹은 형광 램프에 있어서, 가령 전체 길이에 걸쳐 방전 글로 영역이 형성되었다고 해도, 특히 방전 가스로서 크세논이 포함되는 방전 매체를 사용하면, 내부 전극의 주위에서 전자 방출이 활발해지므로 확산 발광 기둥이 형성되기 어려우며, 이 결과 자외선의 발생이 억제된다. 따라서, 이러한 전극 구조를 자외선 여기에 의한 발광을 목적으로 한 형광체가 유리관 내벽에 도포된 형광 방전등에 사용하면 충분한 밝기를 얻을 수 없는 결점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 형광 램프에 있어서의 상기한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 하는 것이다. 즉, 본 발명은 크세논 가스를 포함하는 희석 가스를 방전 매체와, 충분한 밝기로 안정적인 발광을 행하는 액정 표시 장치의 배면광 광원용의 형광 램프를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 형광 램프에 관한 것으로, 특히 퍼스널 컴퓨터, 카 내비게이션 등의 전자 기기에 사용되는 액정 표시 장치에 이용되는 배면광용 광원에 적합한 형광 램프에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태를 도시한 형광 램프의 측면도이다.

도2는 도1에 도시한 형광 램프의 종단면도 및 점등 회로를 부설한 구성을 도시한 설명도이다.

도3은 도2에 있어서의 형광 램프의 일단부를 확대하여 도시한 종단면도이다.

도4는 본 발명의 다른 실시 형태의 형광 램프를 도시한 종단면도이다.

도5는 도4의 형광 램프의 종단면도 및 점등 회로를 부설한 구성을 도시한 설명도이다.

도6은 도5에 있어서의 형광 램프의 일단부를 확대하여 도시한 종단면도이다.

도7은 도4의 형광 램프에 외부 전극을 권취하기 위한 권선 공정을 설명하기위한 개략도로, (a)는 평면도, (b)는 단면도이다.

도8은 도5에 도시되는 점등용 전원(18)에 의한 본 발명의 형광 램프의 구동 조건을 도시한 도면이다.

도9는 마찬가지로 도5에 도시되는 점등용 전원(18)에 의한 본 발명의 형광 램프의 구동 조건을 도시한 도면이다.

도10은 도4에 도시한 관전력(와트)과 구동용 펄스 주파수를 각각 횡축과 종축에 예로 들어, 이렇게 주어진 램프 관전력에 있어서 안정되게 발광하기 위한 펄스 주파수 영역을 구하여 플롯한 그래프이다.

도11은 상기 실시 형태에 있어서의 형광 램프의 관전력에 대한 발광 강도를 종래의 수은형 및 크세논형의 형광등과 비교하여 도시한 그래프이다.

도12는 도4에 도시한 본 발명의 형광 램프에 대해, 밝기의 조정을 PWM 조광 방법을 이용하여 행한 경우의 조광 신호의 듀티율에 대한 상대적 전체 광속(%)을 도시한 그래프이다.

도13은 본 발명의 형광 램프를 조립한 액정 표시 장치용의 배면광 유닛의 구성을 도시한 사시도이다.

도14는 본 발명의 다른 실시 형태인 형광 램프를 도시한 종단면도이다.

도15는 상기 구성의 형광 램프에 반송시 혹은 취급 조작에 있어서, 통상 가해지는 것과 동일한 정도의 외력을 의식적으로 가한 후, 소요의 고주파 전압을 전압을 인가하고, 유리관 축 방향에 있어서의 휘도를 각각 측정하여 발광 분포를 구한 결과를 도시한 그래프이다.

도16은 본 발명의 또 다른 실시 형태를 도시한 형광 램프의 단부의 구성을 도시한 종단면도이다.

도17은 제2 급전용 리드선(114b)의 변형예를 도시한 도면이다.

본 발명의 형광 램프는 양단부가 기밀하게 밀봉되고, 내부에 방전 매체가 봉입된 유리관과, 이 유리관의 내벽면에 형성된 형광체층과, 이 유리관 내의 일단부에 배치되고, 한쪽의 전위가 부여되는 내부 전극과, 상기 유리관의 양단부 사이에관축에 따라서 소정의 피치로 나선형으로 권취된 도선으로 이루어지며, 다른쪽의 전위가 부여된 외부 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 형광 램프에 있어서는 상기 방전 매체는 크세논 가스 혹은 크세논 가스와 다른 희석 가스와의 혼합 가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 발명의 형광 램프에 있어서는 상기 외부 전극은 상기 유리관과 함께 그들의 외주면이 투광성의 수지 필름층으로 피복되고, 이에 의해 상기 외부 전극이 상기 유리관의 외주면에 일체적으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고, 본 발명의 형광 램프는 내벽면에 형광체 피막이 형성되고, 내부에 방전 매체가 봉입되도록 양단부에 밀봉부가 형성된 유리관과, 이 유리관의 한쪽 밀봉부를 기밀하게 관통하는 제1 급전용 리드선과, 이 급전용 리드선의 상기 유리관 내에 연장된 선단부에 접속된 내부 전극과, 상기 유리관의 다른쪽 밀봉부 내에 일단부측이 매설되고, 타단부가 상기 유리관 밖으로 도출된 제2 급전용 리드선과, 상기 유리관의 외주면에 관축 방향에 따라서 나선형으로 권취 장착되고, 단부가 상기 제2 급전용 리드선에 전기적으로 접속되는 동시에 기계적으로 고정된 도전선으로 이루어지는 외부 전극을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 발명의 형광 램프에 있어서는 상기 유리관의 다른쪽 밀봉부 내에 일단부측이 매설된 제2 급전용 리드선은 그 단부가 상기 유리관 내부로 노출하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 형광 램프에 있어서는 상기 외부 전극을 구성하는 도전선의단부는 상기 제2 급전용 리드선의 주위에 권취 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고, 본 발명의 형광 램프에 있어서는 상기 외부 전극을 구성하는 도전선의 단부는 상기 제2 급전용 리드선의 주위에, 상기 유리관의 외주면에 있어서의 상기 외부 전극을 구성하는 도전선의 권취 방향과 동일한 방향으로 권취 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 발명의 형광 램프에 있어서는 상기 외부 전극을 포함하는 유리관의 외주면이 투광성 수지 필름층으로 피복되고, 이에 의해 상기 외부 전극이 상기 유리관의 외주면에 일체적으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 형광 램프에 있어서는 상기 유리관의 다른쪽 밀봉부 내에 일단부측이 매설된 상기 제2 급전용 리드선은 그 단부에 걸림 고정부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고, 본 발명의 형광 램프에 있어서는 상기 방전 매체는 크세논 가스 혹은 크세논 가스와 다른 희석 가스와의 혼합 가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 형광 램프는 양단부에 밀봉부가 형성된 유리관과, 이 유리관의 내벽면에 형성된 형광체 피막과, 상기 유리관 내에 봉입된 희석 가스를 포함하는 방전 매체와, 상기 유리관의 한쪽 밀봉부를 관통하여 기밀 봉착된 제1 급전용 리드선과, 이 제1 급전용 리드선의 선단부에 설치된 내부 전극과, 상기 유리관의 다른쪽 밀봉부 내에 일단부가 매설되고, 타단부가 유리관 밖으로 도출된 제2 급전용 리드선과, 상기 유리관의 외주면에 형성된 위치 결정부와, 이 위치 결정부로 안내되어 상기 유리관의 외주면에 관축 방향의 대략 전체 길이에 걸쳐 나선형으로 권취되는 동시에, 일단부가 상기 제2 급전용 리드선에 접속 고정된 도전선으로 이루어지는 외부 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명의 형광 램프의 구성을 도시한 측면도, 도2는 점등 회로를 포함하는 형광 램프의 구성을 도시한 종단면도, 도3은 도2에 있어서의 형광 램프의 단부를 확대하여 도시한 종단면도이다.

이들의 도면에 있어서, 본 발명의 형광 램프는 발광관으로서 기능하는 유리관(11)을 구비하고, 이 유리관(11)의 양단부는 밀봉부(12a, 12b)에 의해 기밀하게 밀봉되어 있다. 이 유리관(11)의 내벽면에는 형광체 피막(13)이 형성되어 있다.

여기에서 유리관(11)은 예를 들어 외경 1.6 내지 10㎜ 정도, 길이 50 내지 5OO㎜ 정도로, 그 기밀하게 밀봉된 내부 공간에는 방전 매체로서, 예를 들어 크세논 가스와 같은 희석 가스, 또는 크세논 가스를 주체로 한 혼합 희석 가스가 봉입되어 있다.

유리관(11)의 한쪽 밀봉부(12a)에는 이 내부를 관통하여 기밀하게 밀봉 부착된 제1 급전용 리드선(14a)이 설치되고, 기밀 공간 내부로 연장된 선단부에는 원통형의 내부 전극(15)이 설치되어 있다. 이 내부 전극(15)은 예를 들어 Ni판으로 형성되어 내경이 약 2.0㎜, 길이가 약 4.0㎜인 일단부가 바닥이 있는 원통 부재이다. 또, 관전압을 저감하기 위해 내부 전극의 내외 벽면에 전자 방출성 물질을 설치할수도 있다. 여기에서, 전자 방출성 물질은 냉음극 형광 램프에 사용되고 있는 에미터로, 가령 산화바륨 등 알칼리 토류 금속의 산화물, 붕소화 란탄 등 희토류 원소의 붕화물을 주체로 한 것이다. 또, 이 내부 전극(15)은 예를 들어 Ni 혹은 Ni 합금 등 Ni계 금속 등을 소재로 하여, 원주형, 평판형 혹은 V자형으로 형성해도 좋다. 그리고 원통형 혹은 원주형의 경우는 방전 공간에 대향하는 단부면이 직경이 축소된 절두 원추형 부재나 원추형 부재의 구성이 바람직하다. 또한, 내부 전극의 치수는 일반적으로 이용하는 유리관의 내경 등에 따라서 외경 0.6 내지 2.0㎜ 정도, 길이 2 내지 5㎜ 정도이다.

다음에, 제1 급전용 리드선(14a)는 예를 들어 약 직경 0.4㎜인 코발이나 텅스텐으로 이루어지는 선형 부재 내지는 봉형 부재이며, 일단부가 원통형 부재인 바닥이 있는 벽면에 용접 혹은 코오킹에 의해 접속되고, 타단부측은 유리관(11)의 밀봉부(12a)로부터 도출되고 있다.

또한, 유리관(11)의 외주면에는 관축(도시하지 않음) 방향의 대략 전체 길이에 걸쳐 약 0.1㎜인 Ni선으로 이루어지는 도전선을 나선형으로 권취 장착하여 이루어지는 외부 전극(16)이 설치되어 있다. 또, 이 외부 전극(16)은 직경 0.05 내지 0.5㎜ 정도의 Ni선 혹은 Cu선 등으로 구성할 수 있다. 여기에서, 외부 전극(16)의 재질은 외부 전극에 있어서의 전력 손실을 저감하기 위해, 저항율 2 × 10^-4Ωcm 이하인 것이 바람직하며, 또한 그 단면 형상은 정원형, 타원형, 긴 원형이나 반원형 등의 원형상 또는 삼각형, 사각형, 직사각형이나 사다리꼴 등의 다각형상 혹은 이들에 닮은 형상이라도 좋다.

이 외부 전극(16)은 관축에 따라서 대략 균일한 배광 분포를 얻기 위해, 유리관(11)의 관축에 따라서 소정의 피치로 권취되어 있다. 즉, 외부 전극의 권선 피치는 유리관의 외경(또는 내경)에도 따르지만 0.1 내지 1O㎜ 정도로, 소정의 배광 분포를 얻기 위해 유리관의 위치에 따라 변화시켜 조정하고 있다. 예를 들어, 내부 전극으로부터 분리됨에 따라 권선 피치를 연속적 혹은 단계적으로 좁혀 가면, 관축 방향으로 대략 균일한 배광 특성을 얻을 수 있다.

여기에서, 권선 피치의 연속적인 변화라 함은 유리관 내의 내부 전극(15)이 배치되는 측의 단부로부터의 관축 방향에 따른 거리에 따라서 권선 피치를 연속적으로 변화시키는 것을 말한다.

또한, 권선 피치의 단계적인 변화라 함은 다음과 같은 경우를 들 수 있다. 즉, 유리관 외벽면의 도전선을 권취한 부분을 유리관 축 방향으로 2 이상의 구간으로 나눠,

(a) 하나의 구간 내에서의 권선 피치를 각각 균일하게 하여 내부 전극으로부터 멀어짐에 따라서, 구간마다 차례로 권선 피치를 바꾸는 경우,

(b) 인접하는 구간의 단부에 있어서의 권선 피치를 상한과 하한으로 하여, 이를 넘지 않는 범위에서 연속적으로 각 구간 내의 권선 피치를 바꾸는 동시에, 내부 전극으로부터의 거리에 따라서 구간마다의 단위 길이당의 평균 권선 피치를 임의로 변화시키는 경우,

(c) 각 구간 내의 권선 피치는 일정 혹은 느슨하게 변화시켜 각 구간의 경계부분에서 권선 피치를 급격하게 변화시키는 경우,

(d) 상기 (a), (b), (c) 중 2 이상을 조합시킨 경우, 등을 들 수 있다.

이와 같이, 내부 전극(15)으로부터 분리됨에 따라 권선 피치를 좁혀 가면, 관축에 따라서 대략 균일, 혹은 원하는 배광 특성을 얻을 수 있다.

이와 같이 구성된 외부 전극(16)의 외주면은 예를 들어 투광성의 열수축 튜브와 같은 수지 필름층(17)으로 피복되고, 또한 전극의 피치가 관축 방향으로 변동하지 않도록 고정되어 있다. 이 수지 필름층(17)으로서는 예를 들어 열수축성의 폴레에틸렌테레프탈레이트수지, 폴리이미드수지나 불소수지제 등의 튜브나 필름 등, 적절한 내열성을 갖는 것이 바람직하다.

다음에, 유리관(11)의 다른쪽 밀봉부(12b)에는 이 밀봉부(12b) 내에 일단부측이 매설되고, 타단부가 상기 유리관(11)의 외부로 도출된 제2 급전용 리드선(14b)이 설치되어 있다. 이 때, 리드선(14b)은 방전 매체에 접촉하지 않는 것으로 한다. 이 제2 급전용 리드선(14b)은 예를 들어 외경 0.1 내지 2.0㎜ 정도의 Ni선, 코발선 혹은 듀메트선 등의 선재 혹은 Ni이나 Mo 등의 리본형의 박이나 박판으로 이루어진다. 이 제2 급전용 리드선(14b)의 밀봉부(12b) 내로의 매립은 제2 급전용 리드선(14b)의 표면을 유리 절연층 등으로 피복한 비이드 스템으로 하고, 이 스템을 유리관(11)의 단부 내에 위치시켜 버너로 가열하여 밀봉하는 방법, 혹은 밀봉 전의 유리관(11)의 단부 내에 제2 급전용 리드선(14b)의 일단부 측을 삽입해 두고, 유리관 단부를 버너로 가열하여 매설하는 등의 방법에 의해 행할 수 있다.

또한, 이 제2 급전용 리드선(14b)을 구성하는 금속선은 전체적으로 같은 재질제로 해도 좋지만, 유리 내에 매몰ㆍ밀봉되는 부분과, 밀봉부 밖으로 도출하여 전압 공급선(18b)이 접속되는 부분과의 재질을 바꾼 구성으로 해도 좋다. 예를 들어 유리에 밀봉되는 부분은 유리와의 밀봉 봉착 강도를 높이기 위해 코발선이나 듀메트선으로 하고, 전압 공급선(18b)에 속하는 부분은 용접성을 높이기 위해 Ni선을 사용할 수 있다.

이 제2 급전용 리드선(114b)에는 유리관(11)의 외부로 도출된 부분에 있어서, 외부 전극(16)의 단부가 전기 용접, 납땜, 혹은 코오킹(19)에 의해 접속ㆍ고정되어 있다.

다음에, 내부 전극(15) 및 외부 전극(16)에는 제1 및 제2 급전용 리드선(14a, 114b) 및 전압 공급선(18a, 18b)을 거쳐서, 예를 들어 인버터를 포함하는 점등용 전원(18)으로부터 소정의 고주파 펄스 전압, 예를 들어 20 내지 100kHz, 1 내지 4kV의 펄스 전압이 인가된다. 이 결과, 양 전극(15, 16) 사이에 있어서 방전이 개시되어 유리관(11) 내에서 자외선을 방사한다. 이렇게 하여 방사된 자외선이 유리관(11) 내벽면의 형광체 피막(13)을 여기하고, 가시광선으로 변환되어 유리관(11) 밖으로 방사되어 형광 램프로서 기능한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 형광 램프는 유리관(11)의 한쪽 단부 근방에 있어서의 관 내부에 배치된 내부 전극(15)과 유리관(11)의 외주면에 설치된 외부 전극(16)으로 이루어지는 간단한 전극 구조에 의해 크세논 가스의 방전에 의거한 높은 발광 강도로 안정된 형광을 발광할 수 있다.

또한, 본 발명의 형광 램프에 있어서의 내부 전극(15)은 유리관(11) 내의 단부에, 유리관(11)의 전체 길이에 비교하여 훨씬 짧아 종래 2개의 내부 전극을 갖는 크세논형의 형광 램프에 이용되고 있는 내부 전극과 거의 동일한 구조의 내부 전극을 이용할 수 있으므로, 종래의 제조 기술을 이용하여 용이하게 제조할 수 있다.

또, 본 발명의 형광 램프에 있어서의 외부 전극(16)은 그 외주면을 열수축성의 수지 필름층(17)에 의해 피복 고정되어 있으므로, 그 피치는 항상 소정의 값으로 유지할 수 있고, 이에 의해 관축에 따라서 균일한 발광을 행하게 하는 동시에, 높은 발광 출력을 확보할 수 있다. 즉, 상기와 같이 구성한 본 발명의 형광 램프에 있어서는 유리관(11)의 외주면에 외부 전극(16)이 소정의 피치로 나선형으로 권취되어 있지만, 이 권선의 피치는 관축 방향에 있어서의 발광 분포 및 광출력에 영향을 끼친다. 이로 인해, 외부 전극(16)이 권취된 유리관(11)의 외주면은 투광성의 수지 필름층(17)에 의해 피복되어 외부 전극(16)이 절연 보호되는 동시에, 나선형의 권선은 밸브(11)의 외주면에 밀착 고정된다.

또한, 이 외부 전극(16)의 단부는 제2 급전용 리드선(114b)에 땜납(19)에 의해 접속되어 있으며, 제2 급전용 리드선(114b)은 또한, 유리관(11)의 다른쪽 밀봉부(12b) 내에 그 일단부측이 매설되어 있으므로, 외부 전극(16)에 외력이 인가되는 것에 기인하는 피치의 변동, 혹은 단선 사고를 방지할 수 있다. 즉, 외부 전극(16)은 선 직경이 0.5㎜ 이하로 가는 도전선으로 형성되어 있으므로, 인장 강도에도 한계가 있으며, 유리관(11)의 외주면으로의 권취 장착시 혹은 점등용 전원(18)으로의 배선시, 액정 표시 장치로의 조립시 그 밖의 경우에 단선을 발생하기 쉽다. 또한, 외부 전극(16)에 인가되는 외력이 큰 경우에는 수지 필름층(17)을 파손하여, 외부 전극(16)에 위치 어긋남을 일으켜 피치에 변동을 발생할 우려도 있었다. 그러나, 본 발명에 있어서는 전술한 바와 같이 제2 급전용 리드선(114b)을 설치하고, 이에 외부 전극(16)의 도출단부를 접속 고정함으로써, 상기한 문제를 해결하여 항상 안정된 높은 광출력을 발광하는 형광 램프를 얻을 수 있었다.

도4 내지 도6은 본 발명의 제2 실시 형태를 도시한 도면으로, 도4는 형광 램프의 측면도, 도5는 점등 회로를 포함하는 형광 램프의 종단면도, 도6은 도5에 있어서의 형광 램프의 단부를 확대하여 도시한 종단면도이다. 이들의 도면에 있어서는 도1 내지 도3에 도시한 형광 램프의 구성 부분과 실질적으로 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략하고, 이하에서는 다른 구성 부분을 중심으로 설명한다.

이 실시예에 있어서는 유리관(11)의 외경이 3.0㎜, 관 길이가 176㎜로, 그 내벽에는 R, G, B의 삼색 혼합 형광체층(13)이 형성되고, 방전 매체는 크세논과 네온의 혼합 가스가 이용되고 있다.

외부 전극(16)은 도6에 확대하여 도시한 바와 같이, 유리관(11)의 외주면에 나선형으로 권취된 도선의 단부(16b)는 제2 급전용 리드선(114b)의 주위에 권취되어 전기 용접 혹은 납땜에 의해 접속된다. 도선의 단부(16b)는 제2 급전용 리드선(114b) 주위에, 유리관(11)의 외주면에 있어서의 권취 방향과 동일한 방향으로 권취된다.

이러한 외부 전극(16)의 장착 구조는 외부 전극(16)을 구성하는 가는 도선을권선기를 이용하여 유리관(11)의 외주면에 소정의 피치로 권취하는 제조 공정에 있어서 유효하다. 즉, 도7은 이러한 권선 공정을 도시한 개략도로, (a)는 평면도, (b)는 단면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 유리관(11)을 그 관축을 회전축으로 하여 화살표 A 방향으로 정속 회전하는 한편, 관축 방향(화살표 B)에 권선 피치에 따른 속도로 이동한다. 그리고, 유리관(11)에 대하여 직행하는 방향으로 배치된 금속선 노즐(71)로부터 일정한 장력이 가해진 금속선(72)을 공급한다. 이러한 권선 장치를 이용하여 권선을 행하는 경우, 권선은 유리관(11)의 단부에 매설된 제2 급전용 리드선(114b)으로부터 개시한다. 권선 개시시에 있어서는 유리관(11)의 화살표 B 방향으로의 이동 속도를 낮게 하고, 제2 급전용 리드선(114b)의 근원 부분에 권선 피치를 대략 제로로 밀하게 권취한다. 계속해서 유리관(11)의 화살표 B 방향으로의 이동 속도를 상승시켜 유리관(11)의 외주면 상에 소정의 피치로 권취한다. 이 경우, 유리관(11)의 화살표 B 방향으로의 이동 속도를 타단부(12a)를 향해 서서히 상승함으로써, 권선 피치를 크게 할 수 있다. 따라서, 외부 전극(16)의 나선형의 권선은 유리관(11)의 내부 전극(15)이 배치되어 있는 단부(12a)로부터 반대의 단부(12b)를 향해 서서히 피치가 좁아지도록 권취할 수 있다.

그리고, 외부 전극(16)의 권선을 제2 급전용 리드선(114b)부로부터 개시하는 동시에, 이 부분에 밀하게 권취함으로써 권선 단부가 고정되므로, 권선 공정 중에 권선의 느슨함이나 위치 어긋남을 발생하는 일이 없으므로, 정확한 피치로 권선을 행할 수 있다.

또, 권선 완료 후에 있어서도 제2 급전용 리드선(114b)에 권선 단부가 고정되므로, 배선시 혹은 액정 표시 장치로의 조립시 혹은 운반시에 있어서도 권선의 느슨함이나 위치 어긋남을 발생하는 일이 없으므로, 정확한 피치를 유지할 수 있다.

도8 및 도9는 도5에 도시되는 점등용 전원(18)에 의한 본 발명의 형광 램프의 구동 조건을 도시한 도면이다. 크세논형의 형광 램프에 있어서는 발광 기둥이 가는 돌조 상태(수축 발광 기둥)가 되기 쉬워 이것이 불규칙하게 이동하므로, 발광 동작이 불안정해져 발광 강도도 저하하는 경향이 있다. 이러한 수축 발광 기둥이 형성되는 것을 방지하기 위해, 통상 점등용 전원(18)으로서 펄스 전원이 이용되어 그 주파수를 조정할 필요가 있다.

도8의 (a)는 이러한 램프 구동용의 펄스파형과 형광 램프의 방전 전류의 관계를 실험적으로 도시한 그래프이다. 즉, 구동용 펄스파형으로서 피크 전압 1kV, 펄스 전력 3.0W, 주파수 40kHz, 듀티율(D)이 45%인 파형을 이용한 경우, 방전 전류파형에 있어서의 방전 중지 기간은 7μsec가 되었다. 이 결과, 도8의 (b)에 도시한 바와 같이, 발광 기둥(81) 내의 수축 발광 기둥 부분(82)은 유리관(11)의 중앙부에까지 도달하여 불안정한 발광 동작을 도시하였다．

도9의 (a)는 주파수를 20kHz라 하고, 다른 조건을 동일하게 한 펄스파형과 형광 램프의 방전 전류의 관계를 실험적으로 도시한 그래프이다. 이 경우의 방전 전류파형에 있어서의 방전 중지 기간은 18μsec가 되며, 도9의 (B)에 도시한 바와 같이 수축 발광 기둥은 형성되지 않아 발광 기둥(91)이 유리관(11)의 직경 방향으로 확대하는 상태(확산 발광 기둥)가 유리관(11)의 대략 전체 길이에 걸쳐 확대하여 안정되고 또한 충분한 강도의 자외선 발광 동작을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

도10은 관전력(램프 방전시에 램프에 공급되는 전력을 말함. 단위는 와트)과 구동 펄스의 점등 주파수를 각각 횡축과 종축에 예로 들어, 이렇게 주어진 관전력에 있어서 안정되게 발광하기 위한 점등 펄스 주파수를 구하여 그려 넣은 그래프이다. 이 그래프로부터, 램프의 동작 상태는 안정적인 발광 영역(101), 불안정한 발광 영역(102), 강도 불충분한 발광 영역(103)으로 나누어진다. 또한, 도10의 (a), (b), (c)는 방전 가스의 압력을 가스압이 각각 8.0kPa, 13.3kPa, 18.6kPa의 경우를 도시하고 있다. 이들의 실험적으로 구한 그래프로부터, 가스압을 높게 함으로써 안정적인 발광 영역(101)을 확대할 수 있는 것을 알 수 있다.

도11은 상기 실시 형태에 있어서의 형광 램프의 관전력에 대한 발광 강도를, 종래의 수은형 및 크세논형의 형광등과 비교하여 도시한 그래프이다. 도면 중, 곡선 121은 본 발명의 형광 램프, 곡선 122는 2개의 내부 전극을 구비한 종래의 수은형 형광 램프, 곡선 123은 2개의 내부 전극을 구비하여 펄스에 의해 구동되는 종래의 크세논형 형광 램프, 곡선 124는 2개의 내부 전극을 구비하여 정현파에 의해 구동되는 종래의 크세논형 형광 램프의 상대적 전체 광속(%)을 각각 도시하고 있다.

이 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 형광 램프의 전체 광속은 종래의 크세논형 형광 램프의 2배 이상이며, 종래의 수은형 형광 램프에 비교해도 그 50%에 달한다.

또, 본 발명의 형광 램프는 밝기를 2% 내지 100%까지 광범위하게 조광하는경우에 있어서도, 변동도 없는 안정적인 광출력 특성을 구비하고 있다. 도13은 밝기의 조정을 PWM 조광 방법을 이용하여 행한 경우의 조광 신호의 듀티ㆍ비율에 대한 상대적 전체 광속(%)을 나타낸 그래프이다.

도13은 본 발명의 형광 램프를 조립한 액정 표시 장치용의 배면광 유닛의 구성을 도시한 사시도이다. 이 배면광 유닛은 7인치 크기의 액정 표시 패널용의 유닛으로, 도광판(141)의 양측에 상기 본 발명의 형광 램프(142)가 2개씩 배치되어 있다. 도광판(141)의 양측에 배치된 2개의 형광 램프(142)는 각각 도광판(141)의 측면에 따라서 설치된 반사경(143) 내에 수납되어 있다. 그리고 도광판(141)의 상면에는 프리즘 시트 및 확산 시트(144)가 적층되고, 하면에는 반사 시트(145)가 적층되어 있다.

이와 같이 구성된 배면광 유닛은 그 두께가 11㎜이며, 램프의 관전력을 11 와트로 했을 때, 배면광 유닛의 휘도는 6,OOOcd/㎡이며, 카 내비게이션용의 표시 장치용의 배면광 유닛으로서는 충분한 휘도를 얻을 수 있었다.

도14는 본 발명의 다른 실시 형태인 형광 램프를 도시한 종단면도로, 도면 중, 도1 내지 도3과 동일 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 설명은 생략한다.

도14에 도시한 형광 램프는 유리관(11)의 외주면에 예를 들어 홈 혹은 요철부로 이루어지는 1 또는 복수의 위치 결정부(11a,…)가 형성되어 있다. 권선 위치 결정부(11a,…)는 유리관(11)의 외주면 상에서, 외부 전극(16)을 구성하는 도선의 권취가 개시되고, 또한 종료하는 양단부, 혹은 이들의 중간 위치에 설치된다. 이들의 위치 결정부(11a,…)는 전술한 바와 같이 유리관(11)의 관축에 따라서, 연속적 혹은 단계적으로 변화하는 외부 전극(16)의 권취 피치에 맞추어 연속적 혹은 적당한 간격을 두고 미리 형성해 둔다. 그리고 이들의 위치 결정부(11a,…)를 가이드로 하여 권선을 행함으로써, 설계대로의 정확한 피치 간격의 권선이 가능해져 권선 작업이 용이해진다.

또, 외부 전극(16)을 포함하는 유리관(11)의 외주면에는 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로, 열수축성 수지 튜브와 같은 투광성 수지 필름층(17)이 피복되어 외부 전극(16)을 유리관(11)의 외주면에 고정하고 있다. 또한, 외부 전극(16)의 도선의 단부(16b)는 유리관(11)의 다른쪽 밀봉부(12b) 내에 그 일단부측이 매설된 제2 급전용 리드선(114b)에 권취되어 접속ㆍ고정되어 있다. 따라서, 외부 전극(16)에 외적인 힘이 작용하더라도 권선의 관축 방향의 이동은 억제되므로, 유리관 축 방향의 배광 불균일이 대폭으로 개선되는 동시에, 광출력의 저하도 방지된다.

또, 권선 위치 결정부(11a,…)는 오옥한 홈형에 한정되지 않으며, 유리 등에 의한 볼록형이라도 혹은 오목부와 볼록부의 양자에 의해 외부 전극(6)을 결합하도록 해도 좋다. 또한, 그들의 형성 위치 혹은 갯수도 필요에 따라서 선정할 수 있다.

도15는 상기 구성의 형광 램프에 반송시 혹은 취급 조작에 있어서, 통상 가할 수 있으면 동일한 정도의 외력을 의식적으로 가한 후, 소요의 고주파 전압을 인가하고, 유리관 축 방향에 있어서의 휘도를 각각 측정하여 발광 분포를 구한 결과를 도시한 그래프이다. 도면의 곡선 A로 도시한 바와 같이, 본 발명의 형광 램프는 유리관 전체 길이에 걸쳐 대략 같은 발광 휘도를 이루는 것이 확인되었다. 또, 도면의 곡선 B는 상기 본 발명에 관계되는 형광 램프와 비교하기 위해, 외부 전극(16)을 제2 급전용 리드선(114b)을 거치는 일 없이 직접 인출하고, 또한 유리관(11)의 외주면에 위치 결정부(11a,…)를 형성하고 있지 않은 형광 램프를 상기와 마찬가지인 외력을 가했을 때의 배광 분포를 도시한다.

또, 도15의 그래프는 횡축이 유리관(11)의 내부 전극(15) 측의 단부(12a)로부터의 거리(cm)를, 종축에 휘도(cd/㎡)를 각각 나타내고 있다.

도16은 본 발명의 또 다른 실시 형태인 형광 램프 단부의 구성을 도시한 종단면도이다. 도16에 있어서, 상술한 각 실시 형태에 있어서의 램프의 구성 부분과 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 설명은 생략한다.

상술한 각 실시 형태에 있어서는 유리관(11)의 다른쪽 밀봉부(12b) 내에 그 일단부 측이 매설된 제2 급전용 리드선(114b)은 그 열팽창율이 유리관(11)의 열팽창율에 근사하고 있는 경우는 서로 밀착하여 밀봉부(12b) 내에 견고하게 고정된다. 그러나, 양자의 열팽창율에 큰 차가 있는 경우, 혹은 밀봉부(2b)의 형성시에 있어서의 가열 버너의 문제점 등이 있는 경우, 제2 급전용 리드선(114b)과 유리 밀봉부(12b)의 밀착성이 불충분해져, 점등 전원으로의 배선시, 반송시 혹은 형광 램프의 조립시 등에 밀봉부(2b)로부터 제2 급전용 리드선(114b)이 빠져 나와 버릴 우려가 있다.

이 때문에, 이 실시 형태에 있어서는 도16에 도시한 바와 같이 제2 급전용 리드선(114b)의 밀봉부(2b) 내에 매설되는 선단부 부분에, 리드선 본체부(171)의직경보다 큰 직경을 갖는 대경부(172)가 형성되어 있다.

또한, 도17의 (a) 내지 (d)에는 제2 급전용 리드선(114b)의 변형예가 도시되어 있다. 즉, 이 도17의 (a)에 도시되는 제2 급전용 리드선(114b)에 있어서는 밀봉부(2b) 내에 매설되는 단부를 에칭 처리나 도금 처리(패딩) 등에 의해 조면(粗面)부(181)가 형성되고, 도17의 (b)에 도시되는 제2 급전용 리드선(114b)에 있어서는 선단부 부분을 절삭이나 타박상 등에 의해 요철부(182)가 형성되고, 도17의 (c)에 도시되는 제2 급전용 리드선(114b)에는 선단부를 절곡하여 절곡부(183)가 형성되고, 그리고 도17의 (d)에 도시되는 제2 급전용 리드선(114b)에는 선단부를 압궤하여 리드부보다 폭 넓은 편평부(184)가 형성되어 있다.

이들의 제2 급전용 리드선(114b)에는 선단부 부분에 대경부(172), 조면부(181), 요철부(182), 절곡부(183) 혹은 편평부(184) 등의 걸림 고정부가 형성되어 있으므로, 유리관(11)의 밀봉부(12b) 내에 매설될 때 용융한 유리가 선단부의 주위로 돌아 유리가 고화한 후는 유리와의 밀착이 불충분하더라도 제2 급전용 리드선(114b)이 축 방향으로 빠져 나오는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 발명의 취지를 일탈하지 않은 범위에서 다양한 변형을 채용할 수 있다. 예를 들어 유리관의 재질, 외경, 길이, 형상, 외부 전극의 재질, 형상, 걸림 고정 수단, 내부 전극의 재질, 형상, 배치, 투광성 수지 필름 층의 소재 혹은 가스의 종류 등을 형광 램프의 용도 내지 사용 상태에 대응하여 적절하게 변경할 수 있다.

Claims

양단부가 기밀하게 밀봉되어 내부에 방전 매체가 봉입된 유리관과, 이 유리관의 내벽면에 형성된 형광체층과, 이 유리관 내의 일단부에 배치되어 한쪽의 전위가 부여되는 내부 전극과, 상기 유리관의 양단부 사이에 관축에 따라서 소정의 피치로 나선형으로 권취된 도선으로 이루어지며, 다른쪽의 전위가 부여된 외부 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
제1항에 있어서, 상기 방전 매체는 크세논 가스 혹은 크세논 가스와 다른 희석 가스의 혼합 가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
제2항에 있어서, 상기 외부 전극은 상기 유리관과 함께 그들의 외주면이 투광성의 수지 필름층으로 피복되고, 이에 의해 상기 외부 전극이 상기 유리관의 외주면에 일체적으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
내벽면에 형광체 피막이 형성되어 내부에 방전 매체가 봉입되도록 양단부에 밀봉부가 형성된 유리관과, 이 유리관의 한쪽 밀봉부를 기밀하게 관통하는 제1 급전용 리드선과, 이 급전용 리드선의 상기 유리관 내로 연장된 선단부에 접속된 내부 전극과, 상기 유리관의 다른쪽 밀봉부 내에 일단부측이 매설되어 타단부가 상기 유리관 밖으로 도출된 제2 급전용 리드선과, 상기 유리관의 외주면에 관축 방향에따라서 나선형으로 권취 장착되고, 단부가 상기 제2 급전용 리드선에 전기적으로 접속되는 동시에 기계적으로 고정된 도전선으로 이루어지는 외부 전극을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
제4항에 있어서, 상기 유리관의 다른쪽 밀봉부 내에 일단부측이 매설된 제2 급전용 리드선은 그 단부가 상기 유리관 내부로 노출되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 형광 램프.
제5항에 있어서, 상기 외부 전극을 구성하는 도전선의 단부는 상기 제2 급전용 리드선의 주위에 권취 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
제6항에 있어서, 상기 외부 전극을 구성하는 도전선의 단부는 상기 제2 급전용 리드선의 주위에, 상기 유리관의 외주면에 있어서의 상기 외부 전극을 구성하는 도전선의 권취 방향과 동일한 방향으로 권취 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
제7항에 있어서, 상기 외부 전극을 포함하는 유리관의 외주면이 투광성 수지 필름층으로 피복되고, 이에 의해 상기 외부 전극이 상기 유리관의 외주면에 일체적으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
제8항에 있어서, 상기 유리관의 다른쪽 밀봉부 내에 일단부측이 매설된 상기 제2 급전용 리드선은 그 단부에 걸림 고정부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
제8항에 있어서, 상기 방전 매체는 크세논 가스 혹은 크세논 가스와 다른 희석 가스의 혼합 가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
양단부에 밀봉부가 형성된 유리관과, 이 유리관의 내벽면에 형성된 형광체 피막과, 상기 유리관 내에 봉입된 희석 가스를 포함하는 방전 매체와, 상기 유리관의 한쪽 밀봉부를 관통하여 기밀 봉착된 제1 급전용 리드선과, 이 제1 급전용 리드선의 선단부에 설치된 내부 전극과, 상기 유리관의 다른쪽 밀봉부 내에 일단부가 매설되어 타단부가 유리관 밖으로 도출된 제2 급전용 리드선과, 상기 유리관의 외주면에 형성된 위치 결정부와, 이 위치 결정부로 안내되어 상기 유리관의 외주면에 관축 방향의 대략 전체 길이에 걸쳐 나선형으로 권취되는 동시에, 일단부가 상기 제2 급전용 리드선에 접속 고정된 도전선으로 이루어지는 외부 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
제11항에 있어서, 상기 외부 전극을 포함하는 유리관의 외주면이 투광성 수지 필름층으로 피복되고, 이에 의해 상기 외부 전극이 상기 유리관의 외주면에 일체적으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
제12항에 있어서, 상기 방전 매체는 크세논 가스 혹은 크세논 가스와 다른 희석 가스와의 혼합 가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 형광 램프.