KR20080088361A - 방전 램프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방전 램프에 관한 것으로서, 유리 벌브, 형광체막, 외부 전극 및 방전 매체를 구비하며, 유리 벌브는 양단이 봉착부로 기밀하게 봉착되어 있고, 한쪽의 봉착부 내면은 각부의 곡률반경이 500㎛ 이상의 곡면 형상이고, 이와 같은 방전 램프에 의하면 점등 시의 유리 벌브의 봉착부 내면의 손상을 억제할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

방전 램프{DISCHARGE LAMP}
본 발명은 예를 들면 액정 텔레비전과 같은 액정 표시 장치의 백라이트 광원에 사용되는 방전 램프에 관한 것이다.
방전 램프의 구조로서는 양단이 봉착(封着)된 직관(直管) 형상의 유리 벌브(glass bulb)내에 수은과 희(希) 가스로 이루어진 방전 매체가 봉입되고, 유리 벌브의 내면에 형광체를 포함하는 형광체막이 형성되고, 유리 벌브의 양단의 외면에 외부 전극이 각각 설치된 구조가 알려져 있다(예를 들면 일본 실용신안공개공보 소61-126559호, 일본 공개특허공보 제2004-146351호 참조).
이와 같은 방전 램프에 있어서, 외부 장치의 점등 회로로부터 한쌍의 외부 전극에 고주파, 고전압을 인가하여 유리 벌브 내에 방전을 일으키고, 이 방전에 의해 유리 벌브 내의 방전 매체를 여기하여 자외선을 발생시키고, 이 자외선을 형광체막으로 가시광으로 변환하여 유리 벌브외로 방사한다.
일반적으로 유리 벌브의 양단에는 밀봉을 위한 봉착부가 설치되어 있다. 봉착부의 형성 방법으로서는 예를 들면 유리 벌브의 개구된 단부를 버너 가열 등으로 용융 또는 연화시켜 관구(管球)를 폐합하여 봉착부를 형성하는 방법, 또는 유리 벌 브의 개구된 단부를 가열 용융 또는 연화시켜 핀처(pincher) 등으로 압궤(壓潰)하여 봉착부를 형성하는 방법 등이 있다. 이 중, 용융 또는 연화시켜 관구를 폐합하여 봉착부를 형성한 경우에는 봉착부 내면의 각부(角部)의 형상이 예각 형상이 되는 것이 알려져 있다.
그러나, 유리 벌브의 봉착부의 내면(즉, 방전 매체와 접하는 측), 특히 유리 벌브의 직선부(유리 벌브의 관축 방향에 대해 평행한 부위) 내면으로부터 단부 내면으로 이행하는 각부는 예각 형상이 많고, 전계 강도가 증대되기 쉽다. 이온화된 방전 매체의 과도한 충돌에 의해 각부가 스퍼터링되고, 금이나 균열 등의 손상이 발생하기 쉽다.
본 발명의 목적은 이와 같은 과제에 대처하기 위해 이루어진 것으로서, 점등 시의 유리 벌브의 봉착부 내면의 손상을 억제하는 것이 가능한 방전 램프를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 제 1 형태에 따른 방전 램프는 양단에 봉착부를 구비하고, 봉착부 중 적어도 한쪽은 직선부 내면으로부터 단부 내면으로 이행하는 각부의 곡률반경이 500㎛ 이상인 유리 벌브와, 유리 벌브의 양단 외면에 형성된 외부 전극과, 유리 벌브의 내면에 피착된 형광체막과, 유리 벌브내에 봉입된 방전 매체를 구비하는 것을 특징으로 한다.
방전 램프에 있어서, 각부의 곡률반경을 유리 벌브의 내부 직경 이하로 할 수 있다.
방전 램프에 있어서, 각부의 곡률반경이 500㎛ 이상인 봉착부는 한쪽의 단부가 폐합된 유리 벌브의 다른쪽이 개구된 단부측으로부터 상기 벌브 내에 기체를 흘려넣고, 상기 폐합된 단부를 가열하여 연화시켜 형성할 수 있다.
방전 램프의 외부 전극이 용융 땜납조내에 유리 벌브의 단부를 담궈 형성된 금속 도체막으로 할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 특별히 지정하지 않는 한 용어의 정의 및 기술적 의미는 이하와 같다.
방전 램프는 유리 벌브, 외부 전극, 형광체막 및 방전 매체를 구비하고 있다.
유리 벌브는 양단이 봉착부에 기밀하게 밀봉(봉착)되어 있다. 본 발명에서는 적어도 한쪽의 봉착부 내면(방전 매체와 접하는 측)은 유리 벌브의 직선부 내면으로부터 유리 벌브의 단부 내면으로 이행하는 각부의 곡률반경이 500㎛ 이상의 곡면 형상이다. 곡률반경의 상한값은 통상 유리 벌브의 내부 반경이다. 또한, 유리 벌브의 형상은 직관 형상, 고리 형상, U자 형상, W자 형상, 더블 또는 트리플 U자 형상 등, 또는 복수개의 직관 형상의 유리 벌브를 서로 이은 것이라도 좋다. 유리 벌브의 재질은 연질 유리(예를 들면 소다 유리(소다 석화 유리), 납 유리 등), 또는 경질 유리(예를 들면 붕산 유리(borosilicate glass), 알루미노실리케이트 유리, 석영 유리 등)를 이용할 수 있다. 유리 벌브의 크기는 상기 곡률반경이 500㎛ 이상이면 그 램프 길이, 외부 직경, 내부 직경은 특별히 한정되지 않는다.
외부 전극은 유리 벌브의 양단부 외면에 설치된 금속 도체막이다. 외부 전극을 구성하는 금속 도체막은 용융 땜납조내에 유리 벌브의 관단부(管端部)를 디핑함으로써 형성할 수 있다. 땜납 재료로서는 주석(Sn), 주석과 인듐(In)의 합금, 또는 주석과 비스마스(Bi)의 합금 중 어느 하나이면 좋다. 바람직하게는 추가 첨가재로서 안티몬(Sb), 아연(Zn) 및 알루미늄(Al)으로부터 선택되는 적어도 1 종를 땜납 재료에 첨가한다. 이에 의해 유리 벌브의 표면과 금속 도체막의 밀착성을 양호하게 하고, 금속 도체막을 벗겨지기 어렵게 할 수 있다. 외부 전극의 막두께는 5㎛ 정도인 것이 바람직하고, 관축 방향(유리 벌브의 직선부에 대해 평행한 방향) 의 길이는 20mm 정도인 것이 바람직하다.
형광체막은 유리 벌브의 내면에 피착(유리 벌브의 내면을 덮도록 부착)하도록 형성되어 있다. 형광체막의 막두께는 램프 특성에 따라서 적절히 조정할 수 있지만, 예를 들면 8~30㎛의 범위이다. 형광체막은 유리 벌브의 내면에 형광체 슬러리를 도포한 후, 건조, 소성을 차례로 실시하여 형성된다. 형광체 슬러리는 형광체, 결착제(예를 들면 알루미나(산화 알루미늄), 분산제(예를 들면 카르본산형 분산제), 증점제(예를 들면 니트로셀룰로스(nitrocellulose) 또는 폴리에틸렌옥사이드), 및 용매(예를 들면 아세트산 부틸(butyl acetate) 또는 물)를 함유하고, 이들을 충분히 교반한 것이다. 형광체는 적색 형광체(Y2O3:Eu), 녹색 형광체(LaPO4:Ce) 및 청색 형광체(BaMg2Al10O17:Eu)의 합계 3 종류의 형광체로 이루어진 삼파장 발광형 형광체(이하, 삼파장 형광체라고 함), 연속 파장 발광형 할로린산염 형광체 등을 이용할 수 있다. 형광체는 램프의 종류나 용도에 따라서 적절히 선택하여 이용된다. 또한, 형광체막과 유리 벌브 사이에는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 필요에 따라서 하지(下地)로서 금속 산화물(예를 들면 산화알루미늄, 산화이트륨, 산화아연 등)로 이루어진 보호막이나 투명 도전막을 형성해도 좋다.
방전 매체는 희가스, 또는 희가스와 수은으로 이루어지고, 유리 벌브내에 봉입된다. 희가스는 아르곤(Ar), 네온(Ne), 크립톤(Kr) 및 크세논(Xe)으로부터 선택된 적어도 1 종이다. 그 혼합비나 봉입압은 램프 특성에 맞춰 적절히 조정할 수 있다. 수은은 액상 수은이라도 좋지만, 이 이외에 예를 들면 아연(Zn), 납(Pb), 주석(Sn), 비스마스(Bi) 및 인듐(In)으로부터 선택된 적어도 1 종의 금속과 수은으로 구성되는 아말감(amalgam)을 입상(粒狀)으로 가공한 것, 또는 GEMEDIS(상품명)와 같은 수은 합금을 판형상으로 가공한 형태로 봉입할 수 있다. 수은의 봉입량은 환경에 악영향을 미치지 않고, 램프의 점등 안정성을 확보할 수 있는 범위이면 좋다.
본 발명의 방전 램프를 점등하는 점등 회로는 고주파 전압(예를 들면, 10kHz 이상)으로 점등시키는 회로를 구비한 것으로서, 방전을 위한 전기 에너지를 방전 램프에 공급하는 전원 기능과, 방전 램프의 음 특성(방전 전류가 증가하면 램프 전압이 낮아짐)을 보충하기 위한 임피던스 기능을 구비한 것을 이용할 수 있다.
본 발명의 제 1 형태에 따른 방전 램프에 의하면 점등 시의 유리 벌브의 봉착부 내면의 손상을 억제할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태)
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 방전 램프의 구성을 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시한 방전 램프(1)에 있어서 유리 벌브(2)의 봉착부(6a) 근방의 요부 확대도이다.
방전 램프(1)는 유리 벌브(2), 형광체막(3), 외부 전극(4) 및 방전 매체를 구비하고 있다.
유리 벌브(2)는 양단이 봉착부(6a, 6b)로 밀봉(봉착)된 직관 형상의 기밀 용기이다. 실시형태에서는 한쪽의 봉착부(6a)의 내면의 형상은 유리 벌브의 직선부로부터 유리 벌브의 단부로 이행하는 각부(A)에서의 곡률반경(R)이 500㎛의 곡면 형상으로 되어 있다. 다른쪽의 봉착부(6b)의 내면 형상은 실시형태에서는 그 대략 중앙에 오목부를 갖는 형상이다. 유리 벌브(2)의 길이는 전체 길이 360mm이고, 유리 벌브(2)의 관 직경은 외부 직경 3mm, 내부 직경 2mm이다.
방전 매체는 유리 벌브(2) 내에 봉입되어 있고, 수은과 Ne-Ar의 혼합 희가스(조성비: Ne/Ar=95몰%/5몰%)로 이루어진다. 수은의 봉입량은 4.2~7.0mg이다.
형광체막(3)은 유리 벌브(2)의 내면에 막두께 20㎛로 피착되도록(유리 벌브(2)의 내면을 덮도록 부착) 형성되어 있다. 형광체막(3)은 유리 벌브(2)의 내면에 형광체 슬러리를 도포한 후, 건조, 소성을 차례로 실시하여 형성된다. 형광체 슬러리는 적색 형광체(Y2O3:Eu), 녹색 형광체(LaPO4:Ce) 및 청색 형광체(BaMg2Al10O17:Eu)의 합계 3 종류의 형광체로 이루어진 삼파장 형광체와, 결착제(예를 들면 알루미나(산화알루미늄))와, 분산제(예를 들면 카르본산형 분산제)와, 증점제(예를 들면 니트로셀룰로스(nitrocellulose))와, 용매(예를 들면 아세트산부틸(butyl acetate)을 함유하고, 이들을 충분히 교반한 것이다.
외부 전극(4)은 유리 벌브(2)의 양단부의 외면에 형성된 금속 도체막이다. 외부 전극(4)을 구성하는 금속 도체막은 용융 땜납조 내에 유리 벌브(2)의 관 단부를 디핑함으로써 형성된다. 땜납 재료로서는 주석, 주석과 인듐(In)의 합금, 또는 주석과 비스마스(Bi)의 합금 중 어느 하나이면 좋다. 바람직하게는 추가 첨가재로서 안티몬(Sb), 아연 및 알루미늄(Al)으로부터 선택되는 적어도 1 종을 땜납 재료에 첨가한다. 이에 의해 유리 벌브(2) 표면과 금속 도체막의 밀착성을 양호하게 하고, 금속 도체막을 벗겨지기 어렵게 할 수 있다. 외부 전극(4)의 막두께는 5㎛ 정도, 관축 방향(유리 벌브(2)의 직선부에 대해 평행한 방향)의 길이는 20mm 정도이다.
실시형태의 방전 램프(1)는 예를 들면 이하와 같이 제작된다.
우선, 양단이 개구된 직관형 유리 벌브(2)를 준비하고, 직관형 유리 벌브(2) 내에 형광체 슬러리를 흘려넣고 나서 외부 전극(4)이 형성되는 유리 벌브(2) 양단의 내면에 부착된 형광체 슬러리를 제거한다. 그리고, 건조, 소성을 차례로 실시하여 형광체막(3)을 유리 벌브(2) 내면의 소정 위치(직선부)에 피착하도록 형성한다.
계속해서, 유리 벌브(2)의 한쪽의 단부를 버너 가열 등으로 용융 또는 연화시키고, 관구를 폐합하여 봉착시킨다. 계속해서, 봉착된 유리 벌브(2)의 한쪽의 단부를 버너 가열로 연화하면서 유리 벌브(2)의 다른쪽이 개구된 단부측으로부터 벌브(2)내에 기체를 흘려 유리 벌브(2) 내를 가압하는 것으로 각부(A)의 곡률 반경(R)이 500㎛의 곡면 형상을 갖는 봉착부(6a)를 형성한다.
그 후, 유리 벌브(2)의 다른쪽이 개구된 단부를 가열 연화하여 핀쳐 등으로 압궤하여 대략 중앙에 오목부를 구비한 다른쪽의 봉착부(6b)를 형성한다.
계속해서, 상기 봉착부(6b)에 동시에 밀봉된 배기관(도시하지 않음)을 통해 벌브(2) 내의 배기 및 방전 매체의 봉입 등을 실시한 후, 이 배기관의 선단을 용봉(溶封)한다.
그리고, 용융 땜납조 내에 유리 벌브(2)의 관단부를 디핑하여 금속 도체막으로 이루어진 외부 전극(4)을 유리 벌브(2)의 양단의 외면에 형성한다.
이와 같이 하여 실시형태의 방전 램프(1)가 제작된다.
방전 램프(1)의 점등은 우선 외부 장치의 점등 회로로부터 한쌍의 외부 전극(4) 사이에 고주파 전력(예를 들면 10kHz 이상)을 인가하여 유리 벌브(2) 내에 방전을 일으킨다. 계속해서 이 방전에 의해 유리 벌브(2) 내의 방전 매체를 여기하여 자외선을 발생시키고, 이 자외선에 의해 형광체막(3) 중의 형광체가 여기되어 소정의 가시광선을 방사한다.
실시형태의 방전 램프(1)에 의하면 유리 벌브(2)의 한쪽의 봉착부(6a)의 내면을 각부(A)의 곡률반경(R)이 500㎛가 되도록 곡면 형상으로 하여 전계의 집중을 완화하고, 이온화된 방전 매체의 과도한 충돌을 저감하여 금이나 균열 등의 손상을 억제할 수 있다.
계속해서 본 발명의 실시예 및 그 평가 결과에 대해서 설명한다.
(실시예 1, 비교예 1~2)
한쪽의 봉착부(6a) 내면의 각부(A)의 곡률반경(R)이 하기 표 1에 나타내는 값이 되도록 실시예와 비교예의 유리 벌브(2)를 제작하고, 이 유리 벌브(2)를 이용하여 도 1에 도시한 구성의 방전 램프(1)를 제작했다.
방전 램프(1)를 연속 점등시켜 유리 벌브(2)의 봉착부(6a) 내면의 금, 균열 의 발생의 유무를 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope)으로 관찰하여 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2
봉착부의 각부(A)의 곡률반경R[㎛] 500 170 130
유리벌브의 봉착부 내면의 외관 ○ △ ×
본 발명의 제 1 태양에 따른 전극 마운트에 의하면, 전극과 봉착 부재를 적어도 일부가 접하도록 접합하는 것으로 램프 점등 시에 전극으로부터 발생하는 열을 효율적으로 방열할 수 있고, 사용 시의 온도 상승에 따른 손상이나 성능 저하를 억제할 수 있다.
또한, 봉착 부재와 전극이 면이 일치되도록 접합하여 램프의 점등 시에 전극으로부터 발생하는 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
또한, 용접부에 대해 용융한 심선과 피복층이 서로 합금화되지 않도록 하여 용융한 피복층의 Cu 성분이 봉착 부재에 접촉하기 어렵게 할 수 있다. 이에 의해 용융한 Cu 성분이 봉착 부재에 접한 부분을 기점으로 하여 발생하는 용융부의 표면이나 내부로의 균열을 저감할 수 있고, 용접부의 접합 강도의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 제 2 태양에 따른 냉음극 형광램프에 의하면 상기 전극 마운트를 사용하여 고신뢰성의 냉음극 형광 램프를 제공할 수 있다.
본 발명의 제 3 태양에 따른 전극 마운트에 의하면 봉착 부재와 전극이 접하지 않아도 전극과 봉착 부재와의 이간 거리가 0.05mm 이내가 되도록 하여 저융점 접합재를 통해 접합하여 램프 점등 시에 전극으로부터 발생하는 열을 양호하게 방열할 수 있다.
본 발명의 제 4 태양에 따른 냉음극 형광 램프에 의하면 상기 전극 마운트를 사용하여 고신뢰성의 냉음극 형광 램프를 제공할 수 있다.○는 봉착부 내면에 손상이 없는 것을 의미한다. △는 봉착부 내면에 손상이 여러군데 발생한 것을 의미한다. ×는 봉착부 내면에 손상이 다수 발생한 것을 의미한다.
상기 표 1로부터 명확해진 바와 같이, 유리 벌브(2)의 봉착부(6a) 내면의 각부(A)의 곡률반경(R)이 500㎛인 실시예 1은 봉착부(6a) 내면의 금이나 균열 등의 손상을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명이 실시형태에 따른 방전 램프의 구성을 도시한 단면도, 및
도 2는 도 1에 도시한 방전 램프의 요부 확대도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 방전 램프 2 : 유리 벌브
3 : 형광체막 4 : 외부 전극
6a, 6b : 봉착부

Claims (4)

  1. 양단에 봉착부를 구비하고, 상기 봉착부 중 적어도 한쪽은 직선부 내면으로부터 단부 내면으로 이행하는 각부의 곡률반경이 500㎛ 이상인 유리 벌브,
    상기 유리 벌브의 봉착부 외면에 형성된 외부 전극,
    상기 유리 벌브의 내면에 피착된 형광체막, 및
    상기 유리 벌브내에 봉입된 방전 매체를 구비하는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 곡률반경은 상기 유리 벌브의 내부 직경 이하인 것을 특징으로 하는 방전 램프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각부의 곡률반경이 500㎛ 이상인 봉착부는 한쪽의 단부가 폐합된 유리 벌브의 다른쪽이 개구된 단부측으로부터 상기 벌브 내로 기체를 흘려넣고, 상기 폐합된 단부를 가열하여 연화시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 방전 램프.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 외부 전극은 용융 땜납조 내에 유리 벌브의 단부를 담궈 형성된 금속 도체막인 것을 특징으로 하는 방전 램프.
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