KR200388040Y1 - 냉음극 형광램프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 액정표시장치용 백라이트 등에 사용되는 냉음극 형광램프에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 전극부에 대한 열전도성이 우수하고, 전극 및 수은 소모량이 적어 램프의 수명을 향상시킬 수 있도록 한 냉음극 형광램프에 관한 것이다.

본 고안은 수은과 아르곤과 네온 등의 혼합가스가 충전되고 내벽에는 형광제가 도포된 램프와, 니켈로 이루어진 전극과 상기 전극에 전력을 공급하는 외부리드선과 상기 전극과 외부리드선을 연결하는 내부리드선으로 구성되어 상기 램프의 양단에 밀봉설치된 전극체를 구비하는 냉음극 형광램프에 있어서, 상기 내부리드선이 몰리브덴을 포함하여 구성된다.

이에 따라, 전극부에 대한 열전도성이 우수하고, 전극 및 수은 소모량이 적어 램프의 수명을 향상시키는 효과가 있다.

Description

냉음극 형광램프{Cold cathode fluorescence lamp}

본 고안은 액정표시장치용 백라이트 등에 사용되는 냉음극 형광램프에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 전극부에 대한 열전도성이 우수하고, 전극 및 수은 소모량이 적어 램프의 수명을 향상시킬 수 있도록 한 냉음극 형광램프에 관한 것이다.

최근 TFT-LCD 모니터의 사용이 급속도로 확산되고 있는 추세이나, LCD는 자체발광 소자가 아니기 때문에 백라이트라고 하는 광원을 필요로 한다. 종래의 열음극관은 전극의 구조를 소형화하기 어렵고 필라멘트로부터 고온이 발생되기 때문에 대부분 가스 방전의 발광 방식에 의해 램프 내부에 도포되어 있는 형광 물질을 자극함으로서 빛을 발산 시키는 냉음극 형광램프가 이용되고 있는 실정이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 냉음극 형광램프는 경질 유리로 된 램프(10)와 램프(10)의 양단에 밀봉 접합된 전극체(20)로 구성된다.

상기 램프(10) 내부에는 방전매체로서 수은과 아르곤과 네온 등의 혼합가스가 충전되어 있으며, 램프(10)의 내벽에는 형광제(11)가 도포된다. 램프(10) 양단의 전극체(20)는 금속으로 이루어진 전극(21)과, 전극(21)에 전력을 공급하는 외부리드선(22)과, 상기 전극(21)과 외부리드선(22)을 연결하는 내부리드선(23)으로 구성된다.

상기 전극(21)은 주로 니켈이 사용되며, 방전면적을 확대시키기 위하여 컵형상으로 이루어진다.

상기 내부리드선(23)은 램프(10)와 융착되어 램프(10)의 내측에 위치된 전극(21)과 연결되며 외부에 융착된 비드글라스(30)에 의해 보호된다. 따라서, 내부리드선(23)의 표면에는 열 전도성이 우수한 니켈이나 비드글라스(30)와 선팽창 계수가 유사한 철 54%, 니켈 29%, 코발트 17%로 구성된 코발(kovar) 또는 텅스텐으로 이루진다.

또한, 외부리드선(22)은 표면이 철과 니켈의 합금인 듀멧(dumet) 또는 니켈로 이루어진다.

이와 같은 구성의 냉음극 형광램프는 다음과 같은 과정을 거쳐 제작된다.

먼저, 램프(10)를 적정길이로 절단하고 내부를 세척한 뒤, 세척된 램프(10)의 내벽면에 형광체(11)를 도포한다. 그리고 램프(10)의 내측에 수은을 주입하고 램프(10)의 양측으로 전극체(20)를 설치한다. 이 상태에서 램프(10) 내부를 진공상태로 만든 다음 혼합가스를 충전하고 내부의 수은이 램프(10)의 내부에 골고루 퍼지도록 고온으로 확산시킨 후 램프(10)를 봉합시켜 제작을 완료한다.

이와 같이 제작된 냉음극 형광램프의 램프(10) 양단에 고전압을 인가시키면, 램프(10) 내부의 전자가 전극(21)측으로 유인되면서 가속되고, 가속된 전자가 전극(21)표면에 충돌하는 과정에서 발생 된 2차전자에 의해 방전이 개시된다.

전극(21)으로부터 발산된 전자는 수은원자와 충돌하고 이 충돌로 인하여 253.7nm의 자외선이 발생된다. 상기 자외선은 램프(10) 내벽에 도포된 형광체(11)를 자극하게 되며, 이 형광체(11)가 253.7nm의 파장대를 가시광선 파장영역까지 증폭시켜 가시광선이 생성되는 것이다.

이와 같은 냉음극 형광램프는 6mA에서 50,000시간에 이르는 긴 수명과 고효율 및 고휘도의 성능을 발휘하며, 컴팩트한 사이즈로 제작이 가능하고, 램프(10)의 직경이나 길이의 조정이 자유롭고 형상변경이 용이하며, 자연광과 같은 따뜻한 색조는 물론 높은 연색성을 나타내는 장점들로 인하여, LCD, 액정TV와 같은 액정 디지털 기기에 설치되는 백라이트로서 널리 이용되고 있다.

상기 완성된 냉음극 형광램프는 여러 가지 요소에 의하여 그 수명이나 성능에 영향을 받게 되는데, 예컨대, 램프 내의 수은 및 전극의 양이 적어지거나 전극이 지나치게 과열되면 그 수명이 짧아지게 된다.

그러나, 종래의 내부리드선(23)은 가속된 전자와의 충돌저항성이 떨어지는 니켈, 코발(kovar) 및 텅스텐 등과 같은 재질로 이루어져 있어서 전극이나 수은의 소모량이 크고, 열전도율이 낮아 전극으로부터의 열방출이 원활하지 않음으로써 램프의 수명을 단축시키는 문제가 있었다.

본 고안은 상기한 종래 문제점들을 고려하여 이루어진 것으로서, 전극부에 대한 열전도성이 우수하고, 전극 및 수은 소모량이 적어 램프의 수명을 향상시킬 수 있게 되는 냉음극 형광램프를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 수은과 아르곤과 네온 등의 혼합가스가 충전되고 내벽에는 형광제가 도포된 램프와, 니켈로 이루어진 전극과 상기 전극에 전력을 공급하는 외부리드선과 상기 전극과 외부리드선을 연결하는 내부리드선으로 구성되어 상기 램프의 양단에 밀봉설치된 전극체를 구비하는 냉음극 형광램프에 있어서, 상기 내부리드선이 몰리브덴을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 고안의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 고안자가 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하에서는 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 수은과 아르곤과 네온 등의 혼합가스가 충전되고 내벽에는 형광제(2)가 도포된 램프(10)와, 램프(10)의 양단에 밀봉설치되며 니켈로 이루어진 전극(21)과 이 전극(21)에 전력을 공급하는 외부리드선(22)과 상기 전극(21)과 외부리드선(22)을 연결하는 내부리드선(23)으로 구성된 전극체(20)를 구비한다.

여기서 본 고안에 따른 냉음극 형광램프는 내부리드선(23)을 제외하고 종래의 기술에서 설명한 냉음극 형광램프와 그 구성과 작용이 모두 동일하므로 여기서의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 고안에 따르면 상기 내부리드선(23)은 몰리브덴으로 구성된다. 내부리드선(23)이 몰리브덴으로 구성되면, 종래 니켈이나 코발선 또는 텅스텐선으로 이루어진 내부리드선에 비하여 전극(21)을 빠르게 냉각시킬 수 있다.

	비교예(코발 전극)			본 고안(몰리브덴 전극)
	제1전극	램프중앙	제2전극	제1전극	램프중앙	제2전극
1	143	55	144	127	56	129
2	145	56	141	125	56	131
3	141	56	145	126	56	127
4	137	56	144	137	56	128
5	129	56	137	134	57	134
6	134	55	141	139	56	127
7	134	56	135	129	55	137
8	135	56	141	134	55	127
9	141	56	143	132	54	130
10	142	56	137	128	56	134
평균	138	56	141	131	56	130

표 1은 내부리드선의 재질에 따른 전극부에 대한 열전도성을 파악하기 위하 여 종래의 코발로 이루어진 내부리드선과 비교 실험을 실시한 결과로서, 본 실험에 채용된 램프는 니켈전극에 0.8mm의 외경을 갖는 내부리드선과 0.6mm의 외경을 갖는 외부리드선이 설치된 외경이 2.5mm인 램프로서, 아르곤과 네온의 비율이 90:10으로 이루어진 혼합가스가 충진되었다.

본 실험은 상기의 램프에 6.5mA의 전류를 3분 동안 통전시켜 전극에 발열을 유도하였으며, 양측전극(제1전극, 제2전극)과 램프의 중앙에 온도센서를 설치하여 상온에서 총 10회에 걸쳐 각 부분의 온도를 정밀 측정하였다. 단위는 ℃이다.

표 1에서 알 수 있듯이, 내부리드선을 몰리브덴으로 구성한 경우, 코발로 구성된 종래의 내부리드선에 비하여 양측 전극의 온도가 7 ℃ 내지 9 ℃ 정도 더 저하되었으며, 이를 백분율로 환산할 때 냉각효율이 약 6% 내지 7% 정도 향상된 것을 알 수 있다.

이는, 몰리브덴의 열전도도가 코발의 열전도도보다 높아 전극에서 발생된 열을 램프 외부로 빠르게 방출시키기 때문이며, 따라서 몰리브덴으로 구성된 본 고안의 내부리드선을 이용하면 램프의 수명이 향상될 수 있다.

한편, 내부리드선(23)을 몰리브덴으로 구성하면, 종래 니켈이나 코발선 또는 텅스텐선으로 이루어진 내부리드선에 비하여 전극 및 수은의 소모량을 줄일 수 있다.

		실험 전	실험 후
		공통	비교예 1	본 고안
1차	1	2.11	1.89	2.08
	2	2.09	1.76	1.81
	평균	2.10	1.83	1.95
2차	1	2.09	1.43	1.88
	2	1.94	1.69	1.71
	평균	2.02	1.56	1.83

표 2는 내부리드선의 재질에 따른 수은의 소모량을 파악하기 위하여 종래의 코발로 이루어진 내부리드선과의 저온가속실험 결과로서, -10 ℃에서 9mA하에서 장시간 동안 램프를 작동시킨 후, 램프 내에 잔류된 수은량을 측정하였다.(단위: mg)

본 실험에 채용된 램프는 니켈전극에 0.8mm의 외경을 갖는 내부리드선과 0.6mm의 외경을 갖는 외부리드선이 설치된 외경이 2.5mm인 램프로서, 1차실험에서는 외경이 2.4mm, 길이가 394mm의 직관램프가 사용되었고, 2차실험에서는 외경이 3.0mm, 길이가 615mm이 "U"자형 램프가 사용되었다. 또한, 아르곤과 네온의 비율이 90:10으로 이루어진 혼합가스가 충진되었다. 1차 실험은 700시간, 2차실험은 1400시간 동안 진행되었다.

표 2에서 알 수 있듯이, 몰리브덴으로 구성된 본 고안의 내부리드선은 램프의 형상에 관계없이 코발로 구성된 종래의 내부리드선에 비하여 수은소모량이 적다는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 실험에서 전극의 두께도 함께 측정하였으며 그 결과, 본 고안에서는 전극의 두께변화가 없었던 반면, 코발로 이루어진 내부리드선이 적용된 실시예1의 경우에는 2차실험을 마친 후의 전극두께가 실험 전 0.12 mm에서 실험 후 0.08mm로 감소하였다.

이와 같은 결과들은, 모두 몰리브덴의 전자와의 충돌저항성이 코발의 충동저항성에 비하여 높기 때문에 전극 및 수은소모량이 적게 나타난 것으로서 몰리브덴으로 구성된 본 고안의 내부리드선을 이용하게 되면 램프의 수명이 향상될 수 있다..

상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 따른 냉음극 형광램프에 의하면, 전극과 외부전극을 연결하는 내부리드선이 몰리브덴으로 구성됨으로써 전극부에 대한 열전도성이 우수하고, 전극 및 수은 소모량이 적어 램프의 수명을 향상시키는 효과가 있다.

본 고안은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 실용신안청구범위에 의해 마련되는 본 고안의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 고안이 다양하게 개조 및 변화 될 수 있으며, 이 또한 본 고안의 범위에 포함되어야 한다.

도 1은 일반적인 냉음극 형광램프의 구성을 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...램프 11...형광체

20...전극체 21...전극

22...외부리드선 23...내부리드선

30...비드글라스

Claims (1)

1. 수은과 아르곤과 네온 등의 혼합가스가 충전되고 내벽에는 형광제가 도포된 램프와, 니켈로 이루어진 전극과 상기 전극에 전력을 공급하는 외부리드선과 상기 전극과 외부리드선을 연결하는 내부리드선으로 구성되어 상기 램프의 양단에 밀봉설치된 전극체를 구비하는 냉음극 형광램프에 있어서,

   상기 내부리드선이 몰리브덴을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉음극 형광램프.