KR20080042734A - 형광 램프 및 형광 램프 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 형광 램프는 유리관과, 유리관 내에 제공된 한 쌍의 전극과, 유리관의 내면 상에 형성되고 2 종류의 입자 크기 분포를 포함하는 분말로 구성된 보호막과, 보호막의 내면 상에 형성된 인광체 막과, 유리관 내에 수용된 방전 매체를 포함한다. 유리관의 내면 상에 2 종류의 입자 크기 분포를 포함하는 분말을 형성함으로써, 전술한 보호막은 볼록-오목면을 갖고 인광체 막의 표면의 접촉면도 볼록-오목 형상을 갖는다.

형광 램프, 유리관, 전극, 보호막, 인광체 막, 방전 매체

Description

형광 램프 및 형광 램프 제조 방법{FLUORESCENT LAMP AND METHOD OF MANUFACTURING FLUORESCENT LAMP}

본 출원은 2006년 11월 10일자로 출원된 일본특허출원 제2006-305827호에 기초하며 그로부터 우선권의 이익을 주장하고, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로써 수록된다.

본 발명은 형광 램프 및 형광 램프를 제조하는 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 유리관의 내면 상에 2 종류의 입자 크기 분포를 갖는 분말로 구성된 보호막을 포함하는 형광 램프 및 그 형광 램프를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래의 필라멘트형 형광 램프 및 냉음극 형광 램프는 유리관이 제공되고 인광체 층이 유리관의 내벽면 상에 제공되고, 각각 캡슐화된 한 쌍의 전극이 그 양 단부에 구비되는 구조를 갖는다.

본 발명에 있어서, 전극이 필라멘트이고 필라멘트 사이에서 방전이 발생하는 형광 램프, 그리고 전극이 냉음극 전극이고 냉음극 전극 사이에서 방전이 발생하는 형광 램프를 포괄적으로 간단히 형광 램프라 한다.

전술한 2가지를 구별하는 것이 필요할 때는, 전극이 필라멘트이고 필라멘트 사이에서 방전이 발생하는 형광 램프는 필라멘트형 형광 램프라 하고, 그리고 전극이 냉음극 전극이고 냉음극 전극 사이에서 방전이 발생하는 형광 램프는 냉음극 형광 램프라 한다.

유리관 내에는, 예컨대 네온과 아르곤의 혼합 가스로 구성된 비활성 기체와 수은이 방전 매체로서 수용되고, 유리관의 양 단부는 밀봉되어 유리관의 내부는 기밀 상태로 유지된다.

인광체 막이 유리관의 내면 상에 직접 제공되는 경우라도, 수은과 같은 방전 매체와 유리 사이에 화학적 반응을 방지하기 위해 또는 수은의 증착에 의해 유발되는 유리관의 흑색화 또는 열화를 방지하기 위해 유리관의 내면 상에 보호막이 또한 제공된다.

이런 경우에, 전형적으로 금속 산화물로 구성된 보호막이 코팅에 의해 유리관의 내면 상에 형성되고, 추가로 인광체 막이 보호막 상에 형성된다.

최신 장비의 성능 향상 및 크기 감소에 대한 요구의 증가와 함께, 이런 종류의 요구는 냉음극 형광 램프에 대해 특히 증가하고 있고, 인광체 재료 자체를 개선하는 것을 포함하여 인광체 막으로부터 광 출력의 효율을 개선할 필요가 있다. 한편, 유리관으로부터의 인광체 막의 박리가 문제가 되고 있다.

일본 특허공개공보 제09-283082호는 유리 벌브의 내면이 볼록-오목면을 형성하도록 에칭되고, 인광체 막이 볼록-오목면 상에 형성된 냉음극 형광 벌브를 개시하고 있다. 이것은 인광체 막을 통과하는 가시광선을 볼록-오목면에 의해 확산되 도록 함으로써 분산된 광으로써 균일하게 조사되도록 할 것이고, 결과적으로 램프 표면의 휘도는 균일하게 되고, 광속은 증가되고, 인광체 막의 박리가 방지될 것이라고 제안되어 있다.

일본 특허공개공보 제2005-340066호는 박리 결함을 감소시키도록 불소화 산처리에 의해 유리관의 내벽 상에 무광택 층이 형성되고, 인광체 층의 박리가 방지되도록 무광택 층 상에 인광체 층 또는 보호막이 형성되는 냉음극 형광 램프를 개시하고 있다.

일본 특허공개공보 제2003-272559호는 인광체의 소립자 및 금속 산화물의 미립자를 포함하는 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 형광 램프를 개시하고 있다. 이 보호막은 수은의 침투를 제한함으로써 보호막에 고휘도 성능을 갖는 형광 조사 기능을 부여하는 것으로 제안되어 있다.

그러나, 일본 특허공개공보 제09-283082호에 개시된 냉음극 형광 벌브에서는, 램프 표면의 휘도가 균일하게 되고 광속의 분배가 개선됨으로써 인광체 막의 박리를 방지하는 유리한 효과가 달성되지만, 보호막은 제공되지 않는다. 따라서, 유리 벌브 내에 수용된 수은과 유리 벌브를 구성하는 유리 물질이 투명 유리 벌브 내에 컬러의 변화를 야기하는 화학 반응을 일으킴으로써 시간에 걸쳐 광속을 감소시킨다는 문제가 남아 있다.

일본 특허공개공보 제2005-340066호에 개시된 냉음극 형광 램프에서는, 인광체 층의 박리에 의해 야기되는 결함을 감소하는 효과가 달성된다. 또한, 인광체 막이 보호막을 제공하지 않고 유리관 상에 직접 형성될 때, 인광체 막을 통과한 가 시광선이 무광층에 의해 확산되고, 그로 인해 램프 표면 상에 휘도가 균일하게 되는 다른 효과도 달성된다. 그러나, 유리 벌브 내에 수용된 수은과 유리 벌브를 구성하는 유리 물질이 화학 반응을 일으켜서 투명 유리 벌브 내에 컬러의 변화를 야기하고, 그로 인해 시간에 걸쳐 광속을 감소시키는 문제가 남아 있다. 한편, 보호막이 제공되면, 수은과 유리 물질 사이에 화학 반응이 방지될 수 있음에도 불구하고, 보호막과 인광체 막 사이의 접합면이 매끄럽기 때문에, 가시광선이 인광체 막을 통과한 후에 확산됨으로써 램프 표면의 휘도를 균일하게 하는 효과가 달성되는 것이 불가능하다.

일본 특허공개공보 제2003-272559호에 개시된 형광 램프에서는, 보호막 자체가 형광을 방사하는 기능을 갖지만, 볼록-오목면은 표면 상에 제공되지 않는다. 따라서, 가시광선이 인광체 막을 통과한 후 확산됨으로써 램프 표면의 휘도를 균일하게 하는 효과는 불가능하다.

종래로부터, 보호막의 주 목적은 유리관의 흑색화 또는 열화를 방지하는 것이다. 보호막을 제공하지 않는 것은 물론 문제를 야기한다. 그러나, 보호막이 제공되더라도, 일본 특허공개공보 제2003-272559호에 개시된 발명에서와 같이 보호막 자체가 형광 방사 기능을 갖는 단 하나의 예만 있으며, 보호막 자체에 의해 광학 성능을 개선하는 연구는 많이 시도되지 않고 있다.

본 발명의 목적은 유리 벌브의 유리 물질과 수은 사이에 접촉을 방지함으로 써 인광체 막의 박리를 방지할 수 있고, 또한 광을 포집하는 효율을 개선할 수 있는 보호막을 포함하는 형광 램프와, 이러한 형광 램프를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 형광 램프는 유리관과, 유리관 내에 제공된 한 쌍의 전극과, 유리관의 내면 상에 형성되고 2 종류의 입자 크기 분포를 포함하는 분말로 구성된 보호막과, 보호막의 내면 상에 형성된 인광체 막과, 유리관 내에 수용된 방전 매체를 포함한다.

보호막은 상기 유리관의 내면 상에 2 종류의 입자 크기 분포를 포함하는 분말을 함유한 확산 액체를 도포함으로써 형성된 보호막일 수 있다. 보호막을 구성하는 분말은 금속 산화물의 미립자일 수 있다. 또한, 금속 산화물은 Y, Ce 및 La를 포함하는 희토류 금속, Ti, Si, Al 및 Mg 중 어느 것의 산화물일 수 있다.

금속 산화물의 제1 미립자는 0.001 ㎛ 내지 0.1 ㎛, 바람직하게는 0.001 ㎛ 내지 0.01 ㎛ 범위 내의 중심 입경을 가질 수 있다. 금속 산화물의 제2 미립자는 1 ㎛ 내지 6 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위 내의 중심 입경을 가질 수 있다. 또한, 제2 미립자의 양은 제1 미립자의 1 % 이하, 바람직하게는 0.1 % 이하일 수 있다.

방전 매체는 수은과 비활성 기체로 구성된다.

형광 램프는 필라멘트형 형광 램프이고 방전은 필라멘트 사이에서 발생될 수 있으며, 형광 램프는 냉음극 형광 램프이고 방전은 냉음극 전극 사이에서 발생될 수 있다.

본 발명에 따른 형광 램프를 제조하는 방법은 유리관과, 유리관 내에 제공된 한 쌍의 전극과, 유리관의 내면 상에 형성되는 보호막과 인광체 막과, 유리관 내에 수용된 방전 매체를 포함하는 형광 램프를 제조하는 방법이며, 보호막은 2 종류의 입자 크기 분포를 포함하는 분말로 구성된다.

보호막은 유리관의 내면 상에 2 종류의 입자 크기 분포를 포함하는 분말을 함유한 확산 액체를 도포함으로써 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 형광 램프는 그 내부에 한 쌍의 전극이 제공되고 방전 매체로 충전된 유리관을 포함한다. 유리관은 인광체 막을 통과하는 방전 매체인 수은과 유리관의 유리 물질 사이에 접촉을 방지하기 위한 보호막이 그 내면 상에 형성된다. 이 보호막은 2 종류의 입자 크기 분포를 갖는 분말로 구성된다. 2 종류의 입자 크기 분포를 갖는 분말로 구성된 보호막은 유리관의 내면 상에 보호막을 도포함으로써 형성되기 때문에, 보호막이 도포된 내면 측은 더 큰 입경을 갖는 분말이 돌출되는 볼록-오목 형상을 갖는다. 이 표면 내측에 형성된 접촉면은 볼록-오목 형상을 갖기 때문에, 볼록-오목 형상을 갖는 인광체 막으로부터 방사된 광 비임은 보호막 및 유리관을 통해 확산된 광으로서 유리관의 외측까지 확산 및 방사된다. 이런 광 방사는 균일하게 되기 때문에, 전체 광속은 증가될 수 있다. 보호막은 볼록-오목면을 갖는다는 사실로 인해, 보호막의 내면 상에 위치된 인광체 막으로부터 발산되는 광을 더욱 효과적으로 포획하는 것이 가능하게 되고, 광은 균 일하게 되어 휘도(선명도)의 개선을 야기한다.

더욱이, 인광체 막의 접촉면은 볼록-오목 형상을 갖기 때문에 인광체 막의 박리를 방지하는 효과도 있다.

본 발명의 전술한 그리고 다른 목적, 특징 및 효과는 본 발명의 예를 도시한 첨부된 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시예의 형광 램프의 단면도이다. 도2의 (a) 및 도2의 (b)는 도1의 부분(A)의 일부 확대도로서, 도2의 (a)는 본 발명의 제1 실시예를 나타내고, 도2의 (b)는 관련 분야의 예를 도시하고 있다. 제1 실시예에서 형광 램프는 필라멘트형 형광 램프로 설명되고 있지만, 냉음극 형광 램프에도 적용될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예의 형광 램프(1)는 도1에 도시된 바와 같이, 원통형 형상을 갖고 양 단부에서 밀봉된 유리관(10)과, 유리관(10)의 내면에 도포된 보호막(20)과, 보호막의 내면 상에 형성된 인광체 막(30)과, 유리관(10)의 양 단부에 제공된 전극부(40)로 구성된다. 형광 램프(1) 내에는 수은 증기(51)와 희토류 기체(52)로 구성된 방전 매체가 수용된다.

전극부(40)는 외부 전원에 연결된 전극(41)과, 전극(41)에 연결되어 방전을 수행하는 필라멘트(42)와, 전극을 지지하는 기부(43)와, 유리관(10)에 전극부(40)를 고정하기 위한 스템(44)으로 구성된다.

유리관(10)은 형광 램프(1)를 구성하기 위한 기재이며, 유리 물질로 구성된 다. 유리관의 형상, 크기 및 유리 물질의 조성 등에 특별한 제한은 없으며, 투명하고 잘 부서지지 않는다. 유리관(10)의 형상은 도면에 도시된 원통형 형상으로 제한되지 않으며, 환형 또는 글러브 형상일 수 있다.

보호막(20)은 인광체 막(30)에 침투하는 수은 증기(51)가 유리관(10)과 접촉하게 되어 그들 사이에 화학 반응이 일어나는 것을 제한하고, 인광체 막(30)을 통과한 자외선 광이 유리관(10)을 조사하고 그로 인해 전술한 화학 반응을 가속시키는 것도 제한한다. 이는 화학 반응에 의해 야기되는 유리관(10)의 흑색화 및 컬러 변경을 제한함으로써, 형광 램프(1)의 광속의 감소를 제한한다. 보호막의 두께에는 특별한 제한은 없으며, 3 ㎛ 이하가 바람직한데, 그 이유는 두께가 더 크면 광 투과성을 감소시키기 때문이다.

본 발명의 보호막(20)은 유리관(10)의 내면 상에 2 종류의 입자 크기 분포를 포함하는 분말을 함유한 확산 액체를 도포함으로써 형성된다. 보호막을 구성하는 분말은 금속 산화물의 미립자이다. 금속 산화물로는, 자외선 광을 흡수하는 특성을 갖는 물질이 바람직하고, 그 산화물은 수은과 양립되지 않거나(예컨대, 그 산화물은 양의 표면 전하를 갖는 경향이 있다), 바람직하게는 유리보다 더 낮은 굴절성을 갖는다.

특히, 바람직하게는 금속 산화물은 Y, Ce 및 La를 포함하는 희토류 금속, Ti, Si, Al 및 Mg 중 어느 것의 산화물이다.

금속 산화물의 제1 미립자는 0.001 ㎛ 내지 0.1 ㎛, 바람직하게는 0.001 ㎛ 내지 0.01 ㎛ 범위 내의 중심 입경을 가질 수 있다. 또한, 금속 산화물의 제2 미 립자는 1 ㎛ 내지 6 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위 내의 중심 입경을 가질 수 있다. 또한, 제2 미립자의 양은 제1 미립자의 1 % 이하, 바람직하게는 0.1 % 이하일 수 있다.

도2의 (b)에 도시된 종래의 보호막에서, 종래의 보호막(22)의 표면은 평면이고, 인광체 막(30)이 그 위에 형성된다. 따라서, 인광체 막(30)의 발광면은 거의 평면 상태이다.

유리관(10)의 내면 상에 2 종류의 입자 크기 분포를 포함하는 분말을 함유한 확산 액체를 도포함으로써 형성된 보호막의 표면은 도2의 (a)에 도시된 바와 같이 표면 상에 더 큰 입자가 배치되는 볼록-오목면(21)이 된다. 그 상부에 형성된 인광체 막(30)의 표면도 또한 볼록-오목면(21)으로 되고, 표면 상에 입자로부터 방사되는 광은 확산되고, 보호막(20)으로 도입되고, 보호막(20)과 유리관(10)을 통과하여 넓은 각도로 외측에 투사된다.

이런 형광 램프(1)에서, 양 전극부(40) 사이에 전압이 인가되면, 양 필라멘트(42) 사이에 방전이 발생하고, 형광 램프(1)는 광을 방사하고, 광은 인광체 막(30), 보호막(20) 및 유리관(10)을 통과하여 외측으로 투사된다. 도2의 (b)에 도시된 종래의 형광 램프(30)에서, 인광체 막(30)을 통과하는 광은 거의 동일한 방향을 유지하면서 유리관(10)으로부터 외측으로 투사된다.

도2의 (a)에 도시된 본 발명의 형광 램프(1)에서, 인광체 막(30)을 통과하는 광선은 보호막(20)의 볼록-오목면(21)에서 확산되고, 보호막(20)을 통해 유리관(10)의 외측으로 넓은 각도로 균일하게 투사된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 보호막(20)은 인광체 막(30)에 침투하는 수은 증기(51)가 유리관과 접촉하게 되어 그들 사이에 화학 반응이 일어나는 것을 방지한다. 또한, 보호막(20)은 인광체 막(30)을 통과한 자외선 광이 유리관(10)과 접촉하여 전술한 화학 반응을 일으키는 것을 제한하는 효과가 있으며, 또한 인광체 막(30)을 통과하는 광선을 보호막(20)의 볼록-오목면(21)에서 확산시키고 보호막(20)을 통해 유리관(10)의 외측으로 균일하게 투사하는 기능을 한다.

또한, 인광체 막(30)과 보호막(20) 사이에 접촉면은 볼록-오목면(21)으로 되기 때문에, 그리고 접촉 면적이 크기 때문에, 인광체 막(30)의 박리는 방지될 수 있다.

도3은 본 발명의 제2 실시예의 형광 램프의 단면도이다. 제2 실시예의 형광 램프(3)는 냉음극 전극(47) 사이에서 방전이 발생하는 냉음극 형광 램프이다. 제2 실시예의 전극부(45)는 도입선(46)과 냉음극 전극(47)으로 구성된다는 점에서 제1 실시예와 상이하다. 전극(45) 이외의 구성은 제1 실시예와 동일하고 동일한 기능을 갖기 때문에, 그 구성 및 작동의 설명은 동일한 부호를 사용함으로써 생략한다. 본 실시예의 구성은 냉음극 형광 램프 뿐만 아니라 인광체를 사용하는 임의의 방전 램프에도 적용될 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예가 특정 용어를 사용하여 설명되었지만, 이런 설명은 단지 예시적인 목적을 위한 것이고, 첨부된 청구항의 사상과 범주로부터 벗어나지 않고 변경 및 변형될 수 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시예의 형광 램프의 단면도.

도2의 (a) 및 도2의 (b)는 도1의 부분(A)의 일부 확대도로서, 도2의 (a)는 본 발명의 제1 실시예를 나타내고, 도2의 (b)는 관련 분야의 예를 도시한 도.

도3은 본 발명의 제2 실시예의 형광 램프의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 형광 램프

10 : 유리관

20 : 보호막

30 : 인광체 막

40 : 전극부

41 : 전극

42 : 필라멘트

43 : 기부

44 : 스템

Claims (10)

1. 유리관과,

   상기 유리관 내에 제공된 한 쌍의 전극과,

   상기 유리관의 내면 상에 형성되고, 2 종류의 입자 크기 분포를 포함하는 분말로 구성된 보호막과,

   상기 보호막의 내면 상에 형성된 인광체 막과,

   상기 유리관 내에 수용된 방전 매체를 포함하는 형광 램프.
2. 제1항에 있어서, 상기 보호막은 상기 유리관의 내면 상에 2 종류의 입자 크기 분포를 포함하는 분말을 함유한 확산 액체를 도포함으로써 형성된 보호막인 형광 램프.
3. 제1항에 있어서, 상기 보호막을 구성하는 분말은 금속 산화물의 미립자인 형광 램프.
4. 제3항에 있어서, 상기 금속 산화물은 Y, Ce 및 La를 포함하는 희토류 금속, Ti, Si, Al 및 Mg 중 어느 것의 산화물인 형광 램프.
5. 제3항에 있어서, 상기 금속 산화물의 제1 미립자는 0.001 ㎛ 내지 0.1 ㎛, 바람직하게는 0.001 ㎛ 내지 0.01 ㎛ 범위 내의 중심 입경을 가지고, 상기 금속 산화물의 제2 미립자는 1 ㎛ 내지 6 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위 내의 중심 입경을 가지고, 상기 제2 미립자의 양은 제1 미립자의 1 % 이하, 바람직하게는 0.1 % 이하인 형광 램프.
6. 제1항에 있어서, 상기 방전 매체는 수은과 비활성 기체로 구성되는 형광 램프.
7. 제1항에 있어서, 상기 형광 램프는 필라멘트형 형광 램프이고, 방전은 필라멘트 사이에서 발생되는 형광 램프.
8. 제1항에 있어서, 상기 형광 램프는 냉음극 형광 램프이고, 방전은 냉음극 전극 사이에서 발생되는 형광 램프.
9. 유리관과, 상기 유리관 내에 제공된 한 쌍의 전극과, 상기 유리관의 내면 상에 형성되는 보호막 및 인광체 막과, 상기 유리관 내에 수용된 방전 매체를 포함하는 형광 램프를 제조하는 방법이며,

   상기 보호막은 2 종류의 입자 크기 분포를 포함하는 분말로 구성되는 형광 램프 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 보호막은 상기 유리관의 내면 상에 2 종류의 입자 크기 분포를 포함하는 분말을 함유한 확산 액체를 도포함으로써 형성되는 형광 램프 제조 방법.

Images