KR20070077454A - 형광 램프 및 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 녹색 형광체로서 가장 적합한 것을 사용함으로써 고연색성을 나타내고, 고휘도 또한 장수명의 형광 램프를 제공하는 것이다.

본 발명은 유리관(2)의 내벽면에 3파장 형광체의 형광체층(3)이 형성되고, 유리관의 내부에 방전 매체(4)가 봉입되고, 유리관의 양단부에 내부 또는 외부에 전극(5)이 배치된 형광 램프(1)에 있어서, 3파장 형광체의 녹색 형광체로서 파장의 피크가 470 nm 내지 500 nm와 530 nm 내지 560 nm에 있는 LaPO₄ : Ce, Tb계, MgAl₁₁O₁₉ : Ce, Tb계 중 어느 하나 또는 복수의 제1 녹색 형광체와, 파장의 피크가 500 nm 내지 530 nm에 있는 Zn₂SiO₄ : Mn계, BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu, Mn계, MgGaO₄ : Mn계 중 어느 하나 또는 복수의 제2 녹색 형광체의 혼합체를 사용한 것이다.

방전 매체, 형광 램프, 형광체층, 유리관, 도광판

Description

형광 램프 및 조명 장치{FLUORESCENT LAMP AND LIGHTING DEVICE}

도1은 본 발명의 제1 실시 형태의 유전체 배리어 방전형 형광 램프의 정면도.

도2는 본 발명의 제1 실시 형태의 유전체 배리어 방전형 형광 램프의 단면도.

도3은 본 발명의 제2 실시 형태의 냉음극 형광 램프의 단면도.

도4는 본 발명의 제1 내지 제5 실시예의 휘도 특성의 그래프.

도5는 본 발명의 제1 내지 제5 실시예의 수명 특성의 그래프.

도6은 본 발명의 제1 내지 제5 실시예의 고연색 형광체비별 NTSC비의 그래프.

도7은 본 발명의 제3 실시 형태의 백라이트 유닛의 분해 사시도.

도8은 본 발명의 제4 실시 형태의 백라이트 유닛의 분해 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 1A : 형광 램프

2, 2A : 유리관

3, 3A : 형광체층

4, 4A : 방전 매체

5, 5A : 전극

21 : 도광판

22 : 리플렉터

24 : 반사 시트

25 : 확산 시트

26 : 집광 시트

201 : 반사 케이스

202 : 후방 프레임

203 : 전방 프레임

[문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2000-340180호 공보

본 발명은 형광 램프 및 그것을 광원으로 하는 조명 장치에 관한 것이다.

액정용 디스플레이, 액정 텔레비전, 계기용 표시 패널 등의 백라이트 광원으로서 이용되는 형광 램프는, 일반적으로 유리관의 내벽면에 3파장 형광체의 형광체층이 형성되고, 유리관의 내부에 희가스와 수은과의 혼합 가스가 방전 매체로서 봉입되고, 유리관의 양단부의 내부 또는 외부에 전극이 배치된 구성이다.

그리고, 종래 이러한 형광 램프에서는 일반식 (Sr, Ba, Mg)₅(PO₄)₃C1 : Eu로 나타내어지는 제1 청색 형광체와, 일반식 (Ba, Sr, Eu)(Mg, Mn)Al₁₀O₁₇로 나타내어지는 제2 청색 형광체의 양쪽을 청색 성분 형광체로서 이용하고, 제2 청색 형광체를 제1 청색 형광체에 대해 중량으로 10 ％ 이상, 50 ％ 이하의 비율로 포함시킴으로써 휘도를 저하시키는 일 없이 연색성을 향상시키는 제안이 되어 있다(일본 특허 출원 공개 제2000-340l80호 공보 - 특허 문헌 1).

이 형광 램프의 경우, 녹색 형광체로서 LaPO₄ : Ce, Tb계, MgAl₁₁O₁₉ : Ce, Tb계를 사용하는 것이 나타내어져 있고, 이들 녹색 형광체는 모두 고휘도, 장수명이다. 그러나, 이들은 고연색성을 중시하도록 되어 있는 최근의 LCD의 백라이트 광원으로서는 가장 적합한 것이 아니다.

그래서, 종래 고연색성을 중시하는 LCD의 백라이트 광원용 형광 램프에는 녹색 형광체로서 Zn₂SiO₄ : Mn계, BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu, Mn계, MgGaO₄ : Mn계의 형광체를 사용함으로써 고연색성을 나타내도록 하고 있다. 그런데, 이 후자의 녹색 형광체를 사용한 형광 램프의 경우, 고휘도 특성을 기대할 수 없고 또한 유지율도 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

[특허 문헌 1]

일본 특허 출원 공개 제2000-340180호 공보

본 발명은 이러한 종래의 기술적 과제에 비추어 이루어진 것으로, 녹색 형광 체로서 가장 적합한 것을 사용함으로써 고연색성을 나타내고, 고휘도 또한 장수명의 형광 램프 및 그것을 광원으로 하는 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1의 발명은, 유리관의 내벽면에 3파장 형광체의 형광체층이 형성되고, 상기 유리관의 내부에 방전 매체가 봉입되고, 상기 유리관의 양단부의 내부 또는 외부에 전극이 배치된 형광 램프에 있어서, 상기 3파장 형광체의 녹색 형광체로서 파장의 피크가 470 nm 내지 500 nm와 530 nm 내지 560 nm에 있는 LaPO₄ : Ce, Tb계, MgAl₁₁O₁₉ : Ce, Tb계 중 어느 하나 또는 복수의 제1 녹색 형광체와, 파장의 피크가 500 nm 내지 530 nm에 있는 Zn₂SiO₄ : Mn계, BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu, Mn계, MgGaO₄ : Mn계 중 어느 하나 또는 복수의 제2 녹색 형광체와의 혼합체를 이용한 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 6의 발명의 조명 장치는, 청구항 1의 형광 램프를 광원으로서 장착한 것을 특징으로 하는 것이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 기초로 하여 상세하게 설명한다.

(제1 실시 형태)

도1 및 도2에는 본 발명의 제1 실시 형태의 형광 램프로서, 유전체 배리어 방전 형광 램프를 도시하고 있다. 이 형광 램프(1)는 유리관(2)의 내벽에 형광체층(3)이 형성되고, 유리관(2)의 내부 방전 공간에는 수은과 네온, 아르곤, 크세논 등의 희가스를 혼합한 혼합 가스가 방전 매체(4)로서 봉입되고, 유리관(2)의 양단 부가 밀봉되어 있다. 유리관(2)의 양단부의 외표면에는 금속 도체층으로 이루어지는 외부 전극(5)이 형성되어 있다. 이러한 구성의 형광 램프(1)를 점등시키는 경우, 유리관(2)의 양단부의 전극(5, 5) 사이에 고주파 점등 장치(인버터)(6)로부터 고주파 전압을 인가하면, 외부 전극(5, 5)의 내측의 유리 부분의 C성분을 통해 유리관(2) 내의 방전 공간에 고주파 전력이 주입되고, 유리관(2) 내에서 지속 방전이 발생되고, 수은에 의해 자외선이 발생한다. 이 자외선은 유리관(2)의 내벽의 형광체층(3)에 입사하여 형광을 발광시키고, 이 형광을 가시광으로서 유리관(2)으로부터 외부로 방사시킨다.

상기 형광 램프(1)의 유리관(2)의 내벽면에 형성되는 3파장 형광체의 형광체층(3)에는, 그 녹색 형광체로서 파장의 피크가 470 nm 내지 500 nm와 530 nm 내지 560 nm에 있는 LaPO₄ : Ce, Tb계, MgAl₁₁O₁₉ : Ce, Tb계 중 어느 하나 또는 복수의 제1 녹색 형광체와, 파장의 피크가 500 nm 내지 530 nm에 있는 Zn₂SiO₄ : Mn계, BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu, Mn계, MgGaO₄ : Mn계의 어느 하나 또는 복수의 제2 녹색 형광체의 혼합체를 이용하고 있다. 제1 녹색 형광체와 제2 녹색 형광체의 혼합비는, 제1 녹색 형광체에 대해 제2 녹색 형광체를 중량으로 5 ％ 이상, 95 ％ 이하의 비율로 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 ％ 내지 95 ％이다.

3파장 형광체 중 적색 형광체에는, 예를 들어 Y₂0₃ : Eu의 형광체, 청색 형광체에는 예를 들어 BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu의 형광체를 이용하고 있다.

본 실시 형태의 형광 램프에 따르면, 형광체층의 3파장 형광체 중 녹색 형광체로서 파장의 피크가 470 nm 내지 500 nm와 530 nm 내지 560 nm에 있는 제1 녹색 형광체와, 파장의 피크가 500 nm 내지 530 nm에 있는 제2 녹색 형광체의 혼합체를 그 조성비를 적절하게 조정하여 사용함으로써, 고연색성을 나타내는 500 nm 부근의 파장광의 발광 강도가 높고, 또한 고휘도, 장수명 특성도 유지할 수 있다.

(제2 실시 형태라 함)

본 발명은 이러한 유전체 배리어 방전형의 형광 램프에 한정되지 않고, 도3에 도시한 바와 같은 유리관(2A)의 내벽면에 형광체층(3A)이 형성되고, 또한 유리관(2A)의 내부에 방전 가스(4A)가 봉입되고, 유리관(2A)의 양단부 각각 내부에 전극(5A)이 설치된 냉음극 형광 램프(1A)에 대해서도 적용할 수 있고, 넓게 방전 가스에 의한 방전에 의해 자외선을 발생시켜 그 자외선을 조사시킴으로써 형광을 발광하여 가시광으로서 외부로 방사하는 형광 램프에 널리 적용할 수 있는 것이다.

(실시예)

적색 형광체로서 Y₂O₃ : Eu, 청색 형광체로서 BaMg₂Al₁₆O₂₇ : Eu, 그리고 녹색 형광체로서 파장의 피크가 470 nm 내지 500 nm와 530 nm 내지 560 nm에 있는 제1 녹색 형광체로서 LaPO₄ : Ce, Tb, 파장의 피크가 500 nm 내지 530 nm에 있는 제2 녹색 형광체로서 BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu, Mn을 선택하여 이들의 혼합체를 이용하고, 이들 녹색 형광체의 배합 조성비를 중량 ％로 제1 녹색 형광체에 대해, 제2 녹색 형광체가 0 ％(1), 25 ％(2), 50 ％(3), 75 ％(4), 100 ％(5)가 되도록 혼합하고, 또한 광원 색이 JISZ9112에 규정되어 있는 주광색 색도 범위에 들어가도록 적색, 녹색, 청색 성분의 형광체를 혼합하여, 혼합 형광체를 조합하였다.

그 혼합 형광체를 결착제를 포함하는 바인더에 충분히 분산시켜 형광체 슬러리를 조제하였다. 이 형광체 슬러리를 유리관 내에 주지의 방법으로 균일하게 도포하여, 주지의 방법으로 형광 램프를 제작하였다.

여기서, (2) 내지 (4)는 본 발명의 실시예이며, (1), (5)는 비교예이다.

이와 같이 하여 얻은 실시예 (2) 내지 (4) 및 비교예 (1), (5)에 따른 형광 램프의 특성으로서 휘도 특성, 수명 특성, NTSC비를 측정하였다. 결과는, 도4 내지 도6에 나타내는 바와 같았다.

도4는 종래의 고휘도, 장수명이기는 하지만 저연색성인 제1 녹색 형광체와, 종래의 고연색성이기는 하지만 저휘도, 단수명 특성의 제2 녹색 형광체를 양자의 혼합비를 변화시켜 그들의 상대 휘도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 즉, 상기 도면의 횡축은 제1 녹색 형광체에 대한 제2 녹색 형광체의 조성비[％]를 나타내고, 종축은 상대 휘도[％]를 나타내고 있다. 상기 도면에 있어서, 비교예 (1)은 제1 녹색 형광체만이며 제2 녹색 형광체를 포함하지 않는 경우, 비교예 (5)는 제2 녹색 형광체만이며 제1 녹색 형광체를 포함하지 않는 경우, (2), (3), (4)는 본 발명의 실시예이며, 제1 녹색 형광체에 대한 제2 녹색 형광체의 조성비가 각각 25 ％, 50 ％, 75 ％인 경우의 상대 휘도를 나타내고 있다. 상기 도면으로부터, 제1 녹색 형광체에 제2 녹색 형광체를 혼합함으로써, 상대 휘도는 제1 녹색 형광체만인 경우보다도 낮지만, 제2 녹색 형광체만인 경우보다도 높은 값을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 제2 녹색 형광체의 조성비가 증가함에 따라, 상대 휘도는 서서히 저하하고 있는 것을 알 수 있다.

도5는 본 발명의 실시예에 관한 형광체의 수명 특성을 비교예와 함께 나타내는 그래프이다. 즉, 상기 도면에 있어서 횡축은 이들 형광체를 이용한 형광 램프의 점등 시간을 나타내고, 종축은 휘도 유지율[％]을 나타내고 있다. 상기 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 (2), (3), (4)의 휘도 유지율은 비교예 (1)의 휘도 유지율보다 작고 비교예 (5)의 휘도 유지율보다 큰 것을 알 수 있다. 또한, 제2 녹색 형광체의 조성비가 증가함에 따라, 휘도 유지율도 서서히 저하하고 있는 것을 알 수 있다.

도6은 본 발명의 실시예에 관한 형광체의 색도도를 비교예, CIE1931 규격 및 NTSC 규격에 의한 색도도와 함께 나타내는 색도도이다. 상기 도면으로부터, 본 발명의 실시예 (2), (3), (4)의 연색성을 나타내는 삼각형의 면적은, 비교예 (1)의 면적보다 크고, 비교예 (5)의 면적보다 작은 것을 알 수 있다. 또한, 제2 녹색 형광체의 조성비가 증가함에 따라, 면적은 서서히 확대되고 있는 것을 알 수 있다.

이들의 측정 결과로부터, 본 발명의 실시예에 관한 녹색의 형광체는, 종래의 고휘도, 장수명이기는 하지만 저연색성인 제1 녹색 형광체만을 녹색 형광체로서 이용한 형광 램프보다도 고연색성을 나타내고, 또한 종래의 고연색성이기는 하지만 저휘도, 단수명 특성의 제2 녹색 형광체만을 녹색 형광체로서 이용한 형광 램프보다도 고휘도, 장수명의 특성을 나타내는 형광 램프를 얻을 수 있었다.

(제3 실시 형태)

본 발명의 제3 실시 형태의 조명 장치로서, 액정 모니터(LCD)용 백라이트 유닛에 대해 도7을 이용하여 설명한다. 본 실시 형태의 백라이트 유닛은 에지 라이트 방식이며, 아크릴제 도광판(21)의 에지를 따라 역ㄷ자 홈 혹은 U자 홈을 갖는 리플렉터(22)를, 그 홈이 도광판(21)의 에지에 대향하여 개구하도록 배치하고, 또한 광원으로서 제1 실시 형태의 유전체 배리어 방전형의 형광 램프(1)를 리플렉터(22)에 2개 병렬로 내부 삽입하고 있다. 또한, 도광판(21)의 이면측에는 반사 시트(24)를 맞대고, 그 표면측에는 광확산 시트(25), 그리고 집광 시트(26)를 배치하고 있다.

이러한 구성의 제3 실시 형태의 백라이트 유닛에서는, 백라이트 광원으로서 제1 실시 형태의 형광 램프(1)를 이용함으로써 고휘도로 하여 장수명 또한 고연색성을 나타내는 백라이트 유닛을 제공할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 백라이트 유닛의 광원으로서는 제2 실시 형태의 냉음극 형광 램프(1A)를 채용할 수도 있고, 그에 의해서도 동일한 효과를 발휘한다.

(제4 실시 형태)

본 발명의 제4 실시 형태의 조명 장치로서, LCD용의 다른 백라이트 유닛에 대해 도8을 이용하여 설명한다. 본 실시 형태의 백라이트 유닛은 직하형 백라이트 방식이며, 반사 케이스(201)에 광원으로서 복수개의 유전체 배리어 방전형의 형광 램프(1)를 병렬하도록 수용하고, 후방 프레임(202)과 전방 프레임(203)으로 보강한 구조이다. 반사 케이스(201) 내에는 형광 램프(1)의 배면에 근접 또는 접촉하도록 광반사 작용이 있는 리플렉터 시트 또는 판재, 수지 성형품을 수용하고 있다.

이러한 구성의 제4 실시 형태의 백라이트 유닛이라도, 백라이트 광원으로서 제1 실시 형태의 유전체 배리어 방전형의 형광 램프(1)를 이용함으로써 고휘도로 하여 장수명, 또한 고연색성을 나타내는 백라이트 유닛을 제공할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 백라이트 유닛의 광원으로서는, 제2 실시 형태의 냉음극 형광 램프(1A)를 채용할 수도 있고, 그에 의해서도 동일한 효과를 발휘한다.

본 발명에 따르면, 형광체층의 3파장 형광체의 녹색 형광체로서 고휘도, 장수명 특성을 나타내는 LaPO₄ : Ce, Tb계, MgAl₁₁O₁₉ : Ce, Tb계의 제1 녹색 형광체와, 고연색성을 나타내는 Zn₂SiO₄ : Mn계, BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu, Mn계, MgGaO₄ : Mn계의 제2 녹색 형광체의 혼합체를 이용함으로써, 고연색성을 나타내는 500 nm 부근의 파장광의 발광 강도를 높일 수 있고, 또한 고휘도, 장수명 특성도 유지할 수 있고, 고연색성과 고휘도, 장수명 특성을 더불어 갖는 형광 램프 및 그것을 이용한 조명 장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

1. 유리관의 내벽면에 적색, 청색 및 녹색의 3파장 형광체의 형광체층이 형성되고, 상기 유리관의 내부에 방전 매체가 봉입되고, 상기 유리관의 양단부의 내부 또는 외부에 전극이 배치된 형광 램프에 있어서, 상기 3파장 형광체의 녹색 형광체로서 파장의 피크가 470 nm 내지 500 nm와 530 nm 내지 560 nm에 있는 LaPO₄ : Ce, Tb계, MgAl₁₁O₁₉ : Ce, Tb계 중 어느 하나 또는 복수의 제1 녹색 형광체와, 파장의 피크가 500 nm 내지 530 nm에 있는 Zn₂SiO₄ : Mn계, BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu, Mn계, MgGaO₄ : Mn계 중 어느 하나 또는 복수의 제2 녹색 형광체의 혼합체를 이용한 것을 특징으로 하는 형광 램프.
2. 제1항에 있어서, 상기 3파장 형광체의 녹색 형광체로서 상기 제1 녹색 형광체에 대해 상기 제2 녹색 형광체를 중량으로 5 ％ 이상, 95 ％ 이하의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
3. 제2항에 있어서, 상기 3파장 형광체 중 적색 형광체에는 Y₂0₃ : Eu의 형광체, 상기 청색 형광체에는 BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu의 형광체를 이용하는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
4. 제1항에 있어서, 상기 3파장 형광체의 녹색 형광체로서 상기 제1 녹색 형광체에 대해 상기 제2 녹색 형광체를 중량으로 50 ％ 이상, 95 ％ 이하의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
5. 제4항에 있어서, 상기 3파장 형광체 중 적색 형광체에는 Y₂0₃ : Eu의 형광체, 상기 청색 형광체에는 BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu의 형광체를 이용하는 것을 특징으로 하는 형광 램프.
6. 제1항에 기재된 형광 램프를 광원으로서 장착한 조명 장치.

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