KR200157658Y1 - 음극선관용 편향 요크 - Google Patents

Abstract

본 고안은 종래의 음극선관용 편향 요크가 주요 발열원인 수평 편향 코일이 페라이트 코어로부터 가장 내측에 위치하고 있으므로 주파수가 증가됨에 따라 열에너지를 효과적으로 외부로 배출시킬 수 없어 편향 요크 내부의 온도 상승으로 인해 제품 손상이 발생되는 문제점이 있기 때문에, 편향 요크를 구성할 때 수직 편향 코일을 가장 내측에 위치시키고, 홀더와 수평 편향 코일을 설치하며, 그 외측에 페라이트 코어를 설치함으로써, 편향 요크 내부의 온도 구배를 작게 하여 열발산이 용이하고 편향 코일의 온도가 낮아지도록 하며, 편향 요크의 동작에 따라 온도가 고온으로 상승되지 않게 하여 편향 코일이 타거나 음극선관의 네크 부위가 열로 인해 파손되는 일을 방지할 수 있는 음극선관용 편향 요크에 관한 것이다.

Description

음극선관용 편향 요크

본 고안은 텔레비젼이나 모니터에서 사용되는 음극선관(Cathode Ray Tube;이하, CRT)에 있어서, CRT의 네크 부분에 부착되어 전류의 공급에 따라 발생된 자계를 이용하여 전자빔을 상하 좌우로 편향시키는 음극선관용 편향 요크에 관한 것이다.

편향 요크는 음극선관의 후면 유리 외측에 설치되는데, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 전자빔을 수평 방향으로 편향시키는 수평 편향 코일(11)과, 전자빔을 수직 방향으로 편향시키는 수직 편향 코일(12)과, 상기 수직 편향 코일(11)과 수직 편향 코일(12) 사이에 위치되어 절연과 지지의 역할을 하는 홀더(미 도시)와, 상기 편향 코일(11,12)에 의해 발생된 자속이 귀환되고 편향 감도를 상승시키기 위한 페라이트 코어(13)로 구성된다.

상기 수평 편향 코일(11)은 주로 말안장형으로 형성되고, 수직 편향 코일(12)은 수평 편향 코일(11)과 동일하게 말안장형(saddle type)으로 형성되기도 하고 페라이트 코어(13)의 외측에 감겨진 토로이달형(toroidal type)으로 형성되기도 한다.

일반적으로 안장형의 수평 편향 코일(11)을 페라이트 코어(13)의 안쪽에 설치하고, 홀더를 매개로 하여 역시 말안장형의 수직 편향 코일(12)이 수평 편향 코일(11)의 외측에서 감싸는 모양으로 설치한다.

상기와 같이 구성된 편향 요크는 전류가 인가될 경우 자속을 발생시켜 자계를 형성하게 된다. 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 형성된 수평 편향 코일(11)은 수직 방향으로 흐르는 자속을 형성하고, 수직 편향 코일(12)은 수평 방향의 자속을 형성하게 된다.

편향 코일에 전류가 인가되면 도 3에 도시된 바와 같이 자속이 형성되고, 플레밍의 왼손 법칙에 따르면 "자계내에 전하를 띤 입자가 들어가면 그 흐름 방향에 대해 수직으로 운동"하게 되므로, 수평 편향 코일(11)에 의해 형성된 자계내에서는 전자빔이 수평 방향으로 편향되고, 수직 편향 코일(12)에 의해 형성된 자계내에서는 전자빔이 수직 방향으로 편향된다.

그런데, 상기와 같이 구성된 편향 요크 구조는 음극선관에서 주로 사용되고 전자빔을 정확히 이동시키기 위하여 편향 코일에 전류를 인가할 때 열이 발생되므로, 본 고안은 열 발생의 관점에서 본 음극선관용 편향 요크에 관한 것이다.

종래의 음극선관용 편향 요크는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 후면 유리(20)의 외측에 설치되어 전자빔을 수평 방향으로 편향시키는 수평 편향 코일(21)과, 상기 수평 편향 코일(21)의 외측에 위치되어 전자빔을 수직 방향으로 편향시키는 수직 편향 코일(22)과, 편향 코일(21,22)에 의해 발생된 자속이 귀환되고 편향 감도를 상승시키기 위한 페라이트 코어(23)와, 상기 수평 편향 코일(21)과 수직 편향 코일(22) 사이에 위치되어 절연과 지지의 역할을 하는 홀더(24)로 구성된다.

이때, 상기 수평 편향 코일(22)은 말안장형이 주로 사용되고, 상기 수직 편향 코일(21)은 말안장형과 페라이트형중 어느 것을 사용해도 관계없지만, 모니터(Monitor)나 고선명 텔레비젼(High Diffinition Television;HDTV)과 같이 동작 주파수가 큰 경우에는 주로 말안장형을 사용한다.

상기와 같이 구성된 CRT용 편향 요크는 전자빔을 편향시킬 때 편향 코일(21,22)의 저항으로 인해 열을 발생하게 되고, 이 열은 후면 유리 및 페라이트 코어를 통해 외부로 발산된다. 특히, 상기 수평 편향 코일(21)은 양끝의 일부분을 제외하고는 모두 수직 편향 코일(22)에 의하여 덮여져 있고, 수직 편향 코일(22) 또한 페라이트 코어(23)에 의해 감싸여진 구조로 되어 있으므로, 편향 코일(21,22)에서 발생된 열은 주로 페라이트 코어(23)를 통하여 외부로 발산되고, 일부는 후면 유리(20)를 통해 외부로 발산된다.

이는 상기 후면 유리(20)의 안쪽에 전자총(30)이 들어 있고 내부가 진공이기 때문이고, 그 결과로 열이 빠져나가는 경로를 살펴보면 열은 유리를 따라 관축방향으로는 일부가 나가고 대부분은 페라이트 코어(23)쪽으로 나간다. 따라서, 편향 코일(21,22)측의 온도 상승을 억제하기 위해서는 페라이트 코어(23)를 통한 방열이 원활하게 해야 하는데, 편향 감도를 위해 밀착 설계된 각 부품들은 온도 발산에 적합하지 않다.

다시 말하면, 편향 요크의 동작시 편향 전류와 편향 코일(21,22)의 저항 혹은 인덕턴스 때문에 열이 발생되고, 이 열은 CRT의 후면 유리(20)를 통해 전도되거나 페라이트 코어(23)를 통해 외부로 발산된다. 그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 CRT용 편향 요크에서는 홀더(24)와 수직 편향 코일(22), 페라이트 코어(23)와, 그 사이사이의 공기층으로 인해 열발산이 원활하지 못하게 된다.

컴퓨터용 모니터는 수평 방향 주파수가 80 ㎑에서 110 ㎑ 그리고 그 이상으로 점점 더 높아지고 있고, 텔레비젼의 경우에도 기술의 진보에 따라 NTSC 방식의 15.75 ㎑에서 고선명 텔레비젼(HDTV)의 경우에는 32.5 ㎑ 또는 48 ㎑까지 높아진다. 이에 따라 소비되는 에너지도 커지고 발열량이 증가하게 되므로, 편향 요크의 온도 상승은 더욱 심해지고 이를 사용한 텔레비젼이나 모니터의 동작이 불안정해지거나 고장이 발생할 수 있다.

또한, 근래의 디스플레이 장치는 평면화 및 대형화가 급속도로 진행중인 바 음극선관을 이용한 칼라 텔레비젼 및 컴퓨터용 모니터에서도 완전 평면의 화면이 등장하고 편향각이 90 내지 110도 보다 커지고 있다. 편향각이 커지면 큰 편향 전류를 필요로 하고, 보다 큰 편향 에너지를 사용하게 되므로, 편향 전류에 비례하여 열이 더욱 많이 발생되고 있다.

수평 편향 코일(21)에서 발생되는 열을 낮추는 수단으로, 가는 동선을 여러 가닥 꼬아 만든 전선을 이용하여 편향 코일의 표면적을 높일 수 있다. 이는 고주파수 동작시 코일의 표면을 통하여 전하가 이동되는 것을 이용한 것으로, 표면적을 증가시켜 저항을 낮추고 저항에 의한 발열을 줄여 온도 상승을 저감시킨다. 또, 자속이 통과되는 통로인 페라이트 코어(23)의 재료를 투자율이 높은 것으로 하여 온도를 낮출 수도 있다.

도 6은 종래의 CRT용 편향 요크 내부의 온도 분포를 도시한 도면으로서, 수평 편향 코일(21)에서의 온도가 가장 높고, 그 열이 후면 유리(20) 및 페라이트 코어(23)를 통해 외부로 발산되는 것을 도시하고 있다. 그런데, 주요 발열원인 수평 편향 코일(21)의 열이 발산되기까지는 많은 열저항을 이기고 나가야 하므로 원활하게 발산되지 않는다.

이때, 열의 발산이 온도의 차이를 이용하여 이루어진 점을 미루어, 페라이트 코어(23)의 온도를 낮추기 위해 방열판을 설치하는 방법도 고려할 수 있으나, 편향 요크의 경우에는 교류 자장으로 동작하고 대개의 열전도체가 전기 도체인 점을 감안하면 와전류에 의한 에너지 손실 및 이에 따른 열이 발생되므로 소기의 성과를 달성할 수 없게 된다.

즉, 상기와 같이 구성된 종래의 CRT용 편향 요크는 주요 발열원인 수평 편향 코일이 페라이트 코어로부터 가장 내측에 위치하고 있으므로 주파수가 증가됨에 따라 열에너지를 효과적으로 외부로 배출시킬 수 없어 편향 요크 내부 온도 상승으로 인한 제품 손상이 발생되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 주요 발열원인 수평 편향 코일을 주방열원인 페라이트 코어에 거의 접촉되도록 설치하여 페라이트 코어에서 발생된 열을 조기에 발산함으로써, 내부 온도의 증가를 방지하고 제품 손상을 방지할 수 있는 음극선관용 편향 요크를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 음극선관용 편향 요크의 구조가 개략적으로 도시된 횡단면도,

도 2는 도 1의 "A-A" 단면이 도시된 종단면도,

도 3a는 수직 편향 코일의 자계 형성도,

도 3b는 수평 편향 코일의 자계 형성도,

도 4는 편향 코일의 사용 상태가 도시된 상태도,

도 5는 종래의 음극선관용 편향 요크의 1/4 부분이 도시된 단면도,

도 6은 종래의 음극선관용 편향 요크에서의 온도 분포도,

도 7은 본 고안에 의한 음극선관용 편향 요크의 1/4 부분이 도시된 단면도,

도 8은 편향 코일에서의 열 흐름이 개략적으로 도시된 도면,

도 9는 본 고안에 의한 음극선관용 편향 요크에서의 온도 분포도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50 : 후면 유리 51 : 수평 편향 코일

52 : 수직 편향 코일 53 : 페라이트 코어

54 : 홀더

본 고안은 전자총에서 방사되는 전자빔을 수평 방향으로 편향시키는 수평 편향 코일과, 전자빔을 수직 방향으로 편향시키는 수직 편향 코일과, 상기 수평 편향 코일과 수직 편향 코일 사이에 개재되어 절연 및 지지 역할을 하는 홀더와, 이들을 감싸고 편향 코일에서 발생되는 자속의 귀환 통로인 페라이트 코어로 구성된 음극선관용 편향 요크에 있어서, 상기 수직 편향 코일을 가장 안쪽에 위치시키고, 홀더, 수평 편향 코일 순으로 배치한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 의한 CRT용 편향 요크는 도 7에 도시된 바와 같이 전자총에서 방사되는 전자빔을 수평 방향으로 편향시키는 수평 편향 코일(51)과, 전자빔을 수직 방향으로 편향시키는 수직 편향 코일(52)과, 상기 수평 편향 코일(51)과 수직 편향 코일(52) 사이에 개재되어 절연 및 지지 역할을 하는 홀더(54)와, 이들을 감싸고 편향 코일(51,52)에서 발생되는 자속의 귀환 통로인 페라이트 코어(53)로 구성되고, 상기 수직 편향 코일(52)이 가장 안쪽에 위치되며, 순차적으로 상기 홀더(54)와 수평 편향 코일(51) 및 페라이트 코어(53)가 설치된다.

여기서, 상기 수평 편향 코일(51)과 수직 편향 코일(52)은 모두 말안장형이 사용되고, 수평 편향 코일(51)은 홀더(54)와 페라이트 코어(53) 사이에 대칭으로 배치된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 CRT용 편향 요크는 수평 편향 코일에서 발생된 열을 페라이트 코어를 통해 즉시 발산하므로 편향 요크 내부의 온도 상승을 방지할 수 있다.

수직 편향 코일(52)은 30 내지 60 ㎐의 동작 주파수를 가지며 온도가 크게 상승되지 않는다. 반면, 수평 편향 코일(51)은 일반 텔레비젼(NTSC 방식)에서는 15.75 ㎑, 고선명 텔레비젼(HDTV)의 경우는 33.5 ㎑ 혹은 48 ㎑, 컴퓨터용 모니터에서는 80 내지 110 ㎑까지 다양하며, 이러한 동작 주파수에 따라 열발생량이 크다.

한편, 편향 코일에서 발생된 열이 외부로 빠져나가는 것은 하기의 수학식 1과 같은 퓨리어의 법칙을 따른다.

여기서, q 는 전달열량, dT 는 온도 구배, k_x 는 열전도율이다. 열전도율은 구리의 경우 4000 W/mK로 높은 반면 공기는 0.02 W/mK 정도로 매우 낮다. 따라서, 열이 많이 발생되는 부품과 외부와의 사이에 되도록 공기층이 없이 열전도체를 따라 최단 거리로 구성되는 것이 요구된다.

또한, 전달열량은 온도 구배에 비례하므로 편향 요크 내부의 온도 분포는 열이 발생하는 부품의 배열 순서에 따라 온도 분포와 열전달량이 달라질 수 있다. 즉, 온도가 높은 부품이 바깥쪽에 있어서 열발산에 유리하다.

본 고안의 CRT용 편향 요크는 도 7에 도시된 바와 같이 수직 편향 코일(52)-공기층-홀더(54)-수평 편향 코일(51)-공기층-페라이트 코어(53)의 순서로 배치되어 있으므로 열발산이 유리하다. 즉, 가장 외측의 페라이트 코어(53) 내면에 설치되는 편향 코일(51,52)중에서 발열량이 가장 많은 수평 편향 코일(51)을 페라이트 코어(53)에 가장 가깝게 설치하여 수평 편향 코일(51)에 의해 발생된 열이 원활하게 빠져나갈 수 있도록 하고 있다.

도 8은 본 고안에 의한 CRT용 편향 요크에서의 열발산 상태가 도시된 도면으로서, 수평 편향 코일(51)에서 발생된 열이 페라이트 코어(53)를 통해 외부로 발산되는 상태를 도시하고 있다. 즉, 수평 편향 코일(51)이 페라이트 코어(53)에 밀착되어 있으므로 수평 편향 코일(51)의 열이 페라이트 코어(53)를 통해 빠르게 발산된다.

여기서 상기한 수학식 1을 참조하면, 종래의 CRT용 편향 요크는 수평 편향 코일(21)이 가장 안쪽에 있어서, 수평 편향 코일(21)-공기층-홀더(24)-공기층-수직 편향 코일(22)-공기층-페라이트 코어(23)와 같은 열전달 구조를 갖고 있으므로, 열저항이 매우 높고 온도가 급격히 상승하게 된다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 안쪽으로 갈수록 점점 더 높은 온도 분포를 하여 수평 편향 코일(21)에서 매우 높은 온도 분포를 하도록 하여야 수평 편향 코일(21)의 열이 외부로 빠져나갈 수 있다. 결국, 상기 수평 편향 코일(21)의 온도가 매우 높아 편향 요크 내부의 온도가 상승되는 것을 피할 수 없다.

그러나, 본 고안의 CRT용 편향 요크는 도 9에 도시된 바와 같이 수평 편향 코일(51)에서 발생한 열이 페라이트 코어(53)와의 온도 구배를 통해 외부로 쉽게 발산되므로 편향 요크 내부의 온도가 종래의 편향 요크에 비해 낮아진다.

즉, 열전도율은 구리가 공기에 비해 엄청나게 큰데, 주요 발열원인 수평 편향 코일(51)과 주요 방열원인 페라이트 코어(53) 사이에 개재되는 공기층이 작고 플라스틱재인 홀더(54)가 개재되지 않으므로 둘 사이의 열저항이 작아지고 열이 쉽게 발산된다. 따라서, 편향 요크 내의 온도가 낮은 상태에서 각 부품이 열평형에 도달하게 되어, 제품을 안정화시킨다.

이때, 페라이트 코어(53) 안에 있는 부품들의 위치를 바꾸는 것은 편향 요크의 기본 기능인 편향에는 큰 영향을 주지 않으므로, 간단한 구조 변경으로도 편향 코일의 온도를 낮출 수 있다.

이와 같이, 본 고안에 의한 CRT용 편향 요크는 구조를 수평 편향 코일의 열에너지 배출이 용이하여 편향 요크 내부의 온도 구배가 작아지고 편향 코일의 온도가 낮아지며, 편향 요크의 동작에 따라 온도가 고온으로 상승되지 않으므로 편향 코일이 타거나 음극선관의 네크 부위가 열로 인해 파손되는 일이 방지되는 이점이 있다.

또한, 편향 요크의 온도가 낮아지므로 부품의 열변형이 적어져 온도 상승에 따른 편향 요크의 기본 특성인 컨버젼스 특성의 열화가 방지되고, 수평 편향 코일의 열발산을 위해 사용되는 고가의 릿즈 와이어를 요구하지 않으므로 원가를 절감할 수 있는 다른 이점이 있다.

Claims (2)

1. 전자총에서 방사되는 전자빔을 수평 방향으로 편향시키는 수평 편향 코일과, 전자빔을 수직 방향으로 편향시키는 수직 편향 코일과, 상기 수평 편향 코일과 수직 편향 코일 사이에 개재되어 절연 및 지지 역할을 하는 홀더와, 이들을 감싸고 편향 코일에서 발생되는 자속의 귀환 통로인 페라이트 코어로 구성된 음극선관용 편향 요크에 있어서,

   상기 수직 편향 코일을 가장 안쪽에 위치시키고, 홀더, 수평 편향 코일 순으로 배치한 것을 특징으로 하는 음극선관용 편향 요크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수평 편향 코일은 말안장형으로 형성되고 홀더와 페라이트 코어 사이에 대칭된 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 음극선관용 편향 요크.