KR860000636B1 - 형광램프 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

형광램프

제1도는 종래 형광램프의 특성 선도로서,

제1(a)도는 관외경-광효율 선도.

제1(b)도는 관외경-수명선도.

제1(c)도는 관외경-관전류 선도.

제2도는 봉입가스로서 크리프톤 가스를 사용한 실험예의 특성선도로서,

제2(a)도는 관외경-관전류 선도.

제2(b)도는 관외경-수명선도.

제3도 내지 제5도는 본 발명에 의한 형광램프의 특성선도로서 제3도는 관외경-원자량 선도.

제4도는 관외경-광효율 선도.

제5도는 관외경-수명선도.

본 발명은 기종램프와 기구에 대한 호환성을 가지며, 램프의 사용수명이 연장되고 광효율이 개선되는 성전력형 형광램프에 관한 것이다.

일반적으로 형광램프는 그 관경이 작을수록 광효율이 증가함은 특허공고번호 제70-267호에서와 같이 이미 공지된바 있으나 단순히 관경을 줄이고 관경에 따라 가스봉입압력을 조정할 경우에는 관전류와 광속 및 수명등의 특성이 저하하며 더우기 관경 29mm 이하에서는 알곤가스만의 사용으로는 실용상 제작이 어려운 문제점이 있었다.

즉, 현재 일반가정이나 수요자에게 보급되고 있는 공칭 정격 20W 및 40W의 직관형 형광램프에 있어서 관외경은 어느것이나 약 38mm이며 전장은 20W의 경우 약 580mm 1.5, 40W의 경우 1200mm이며, 전국은 관의양단으로부터 약 35mm떨어진 내측에 각각 위치하고 소량의 수은 외에 불확성가스인 알곤가스를 약 200-350Pa 정도의 압력으로 봉입하여서된 것이다.

이러한 종래 형광램프의 발광원리는 형광램프의 양단의 필라멘트 전극에 전류를 흘리면 필라멘트가 900℃-16mm로 가열되어 열전자 방사물질의 열전자 대량으로 방출되고, 방출된 열전자가 프러스 전극측으로 이동함으로써 방전이 개시되는 것이다.

열전자가 이동되면 전계에서 얻는 "에너지"에 의해서 열전자가 관내의 수은과 알곤의 기체원자와 충돌하여 여기서 기체원자로부터 전자가 탈출하여 전리를 이루며, 여기서 발생된 전리에너지는 자외선으로 방출되어 유리관 내벽에 도포된 형광체에 부딪쳐서 가시광선을 유리관 외부로 발광시키게 되는 것이다.

이와같은 복잡한 발광원리를 가지는 형광램프는 관내에 봉입되는 가스의 종류에 따라 램프의 특성은 크게 달라질 수 있으므로 관경이 작은 램프일수록 그에 따른 가스종류나 압력을 고려하여 설계하지 않으면 램프의 특성에 매우 큰 영향을 주게 된다.

그래서 본 발명자는 관경이 형광램프보다 작은 램프에 대해서 기존 안정기와 기구에 대한 호환성과 특성을 면밀히 분석하여 여러가지 실험과 고찰을 하여 왔다.

먼저 광경을 38mm부터 350Pa까지 다양한 규격으로 하고 일반적으로 사용되는 알곤가스를 20W로 일정하게 봉입한 후 관의 길이는 기존 20W짜리 램프길이로 하고 100V용 KS 20W 안정기를 사용하여 100V 전원을 인가하고, 주위온도 20℃, 상대습도 60%의 상태에서 특성을 측정한 결과 제1도와 같았다.

제1(a)도에서 보는 바와같이 광효율의 상대치는 형광램프 20W의 관외경 38mm의 광효율을 100%로 했을때 비로서 관경이 작을수록 광효, 은 형광램프보다 증가하며 27mm-30mm의 부근에서 최대치를 보이고 26mm 이하의 관경부터는 완만한 곡선을 이루며 감소됨을 볼 수가 있다.

한편, 제1(b)도, 제1(c)도에서 보듯이 수명과 관전류는 관경이 작을수록 비례하여 감소하는 현상을 보이고 있는바, 램프에 있어서 관전류의 감소가 램프의 수명단축의 원인으로 생각할때, 기준 램프전력에 대하여 적정관전류를 유지시키는 것이 램프의 수명단축을 방지할 수가 있음을 알 수 있다.

여기에서 관경이 작을수록 램프의 관전류가 감소하는 원인으로는 관경이 가늘수록 전자의 탄성충돌에서 손실되는 에너지가 감소되는 것과 동시에 양극성 확산에 대한 전자와 수은이온대비 손실이 커지기 때문에 관단전압이 커지므로 관전류가 감소하는 것이다.

실제로 관경 축소에 따라 판단 전압이 비례하여 상승하므로 점등관의 가동전압보다 높아졌을때에는 점등관이 재기등하여 램프의 수명이 더욱 단축되는 결과를 초래하게 된다.

이와같이 관경이 가늘어 짐에 따라 관전압이 상승하고 관전류는 감소되어 램프의 수명을 단축시키므로 관경이 작은 램프설계에 있어서는 관전류를 감소시키지 않도록 설계하는 것이 바람직하며 관경의 구별없이 0W의 경우 0.350±0.03A, 40W의 경우 0.435±0.03A를 유지시키기 위한 방법으로는 첫째 압력을 낮게하는 방법, 둘째, 안정기의 엄피던스를 낮추는 방법, 셋째 봉입가스의 원자량을 늘이는 방법이 있다.

그리고 첫째의 방법은 봉입가스의 압력을 낮게하면 32mm에서는 다소 전류를 상승시킬 수 있으나 29mm이하에서는 기준전류로 하기 위해서는 압력이 100Pa 이하로 낮아지므로 전극의 전자 방사물질의 손실이 많아져서 수명이 짧아지는 문제가 있으므로 29mm 이하에서는 가스압력에 의한 관전류 유지는 어렵게 된다.

둘째의 방법은 안정기의 임피던스를 낮추려면 권선이 기존 굵기보다 가늘게 하거나 길이를 길게하여야 하므로 안정기가 과열되거나 기존 안정기보다 커져서 기존 안정기와의 호환성이 나빠진다.

본 발명자는 실험에 따라 셋째 방법인 가스원자량을 조정하는 방법으로서 알곤가스 (원자량 42)보다 원자량이 큰 봉입가스를 사용함으로써 전자가 봉입가스 원자와의 일회당 탄성충돌에서 손실되는 에너지와 양극성확산에 대한 전자와 수은이온 대비손실이 감소되고 양광주의 전계도 저하되므로 관전압은 낮아지고 관전류는 반대로 높아질 수 있음을 알 수 있었다.

실험에 따르면 봉입가스로 크리프튼 가스(원자량 S4)를 취하고 관경에 따라 똑같이 330Pa의 압력으로 봉입하여 특성을 측정한 결과 제2도와 같이 최저 16mm에서도 20W의 정격전류치인 0.35A보다 1.2배나 상승하였고 38mm에서는 무려 2배이상의 전류가 상승하여 램프의 필라멘트가 과열하여 램프 양단의 흑화현상이 나타났으며 안정기가 과열되는 등의 문제가 발생하였다.

그러나, 제2도에 나타난 실험결과로 종합하여 볼때 램프의 관전류는 유리관의 관경과 봉입가스의 원자량에 비례하므로 관경에 의해 감소된 관전류는 봉입가스의 원자량으로 증가시킬 수 있음을 발견하고, 이에 따라 본 발명을 완성하게 된 것이다.

본 발명의 목적은 관경을 축소하여 광효율을 높힐 수 있으면서도 관전류와 전압이 안정되어 점등관의 재기동 현상을 억제하여 사용수명이 연장되며, 기존 안정기나 램프기구에 호환성이 있고 원가를 절감할 수 있는 형광램프를 제공하려는 것이다.

본 발명에서는 램프의 전력 20W를 기준으로 하여 관전류 0.35±0.03A를 유지하면서 광효율이 높고, 수명이 연장되도록 하기 위하여 네온가스와 알곤가스 및 크리프톤 가스를 혼합조성하여 관외경에 따하 그 평균원자량을 적정치로 설정한다.

여기서 평균원자량은 혼입된 가스의 량과 원자량을 산술평균으로 산출한 값으로 예컨대 알곤가스(원자량 42) 20%와 크리프톤가스(원자량 84) 80%를 혼합조성할 경우 평균원자량은 75.6이다.

본 발명에 의한 형광램프에서 40W의 경우는 관전류 0.435±0.03A 20W의 경우 관전류 0.35±0.03A를 유지하는데 적정한 평균원자량은 실험결과 제3도와 같이 나타났으며, 이를 표로써 정리하면 다음표와 같다.

제3도 및 상기표에서 알수 있듯이 관경이 작아질수록 평균원자량은 증가되는바, 평균원자량을 크게하기 위해서는 원자량이 작은 네온이나 알곤보다 원자량이 큰 크리프톤가스를 다량혼합 조성하면 된다.

제3도 및 상기표에 따라 관외경 별로 네온가스와 알곤가스 및 크리프톤가스 또는 네온가스와 크리프톤가스 또는 알곤가스와 크리프톤가스를 적정 평균원자량을 갖도록 혼합조성하여 봉입압력 380Pa로 균일하게 봉입하고, 그 특성을 특정한 결과 제4도 및 제5도와 같았다.

제4도에 도시한 바와같이 관외경이 작을수록 광효율이 향상되면서도 제5도에 도시한 바와같이 수명에 있어서도 관경에 따라 완만한 변화를 나타냈으며, 관외경이 작을수록 수명이 연장됨을 알 수 있었다.

이는 본 발명에 의하면 관전류가 관외경의 변화에따라 변동되지 않고 적정치인 20W의 경우 0.35±0.03A 40W의 경우 0.435±0.03A를 유지하게 되며 전압이 상승되지 않아 점등관의 재기동 현상이 억제되기 때문이다.

또한 봉입가스 압력이 380Pa로 균일하게 되기 때문에 전극의 방사물질의 손실이 크게 감소되어 효율이 보다 높게된다.

[실시예 1]

관외경 32mm인 램프내에 네온가스와 알곤가스 및 크리프톤가스를 평균원자량이 48로 되도록 혼합조성하여 봉입압력 380Pa로 봉입하여 20W짜리 형광램프를 제조한 다음 2그 특성을 측정한 결과 관전류 0.35±0.03A를 유지하면서 광효율이 기존형광램프를 100으로 할때 104로 나타났으며 수명이 5000시간으로 연장되었다.

또한 전압상승이 억제되어 점등관의 재기동 현상이 나타나지 않았다.

[실시예 2]

관외경 26mm인 램프내에 알곤가스와 크리프톤가스를 평균원자량이 60이 되도록 혼합조성하여 380Pa봉입하고 40W짜리 형광램프를 제조한 다음 그 특성을 측정한 결과 관전류 0.435±0.03A를 유지하면서 광효율이 108로 나타났으며, 수명이 5100시간으로 연장되었으며, 점등관의 재기동 현상은 나타나지 않았다.

[실시예 3]

관외경 16mm인 램프에 네온가스와 크리프톤가스를 평균원자량이 75가 되도록 혼합조성하고 380Pa로 봉입하여 20W짜를 형광램프를 제조하고 그 특성을 측정한 결과 관전류 0.35+0.03A를 유지하면서 광효율이 116으로 나타났으며, 수명은 5300시간으로 연장되었으며 점등관의 재기동 현상은 나타나지 않았다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 관외경을 줄이면서도 봉입가스 압력을 380Pa로 봉입하면서 광효율을 향상시킬 수 있으면서도 관전류가 적정치로 유지되며 전압 상승이 억제되어 점등관의 재기동 현상이 발생되지 않고 수명이 연장되는 효과가 있으며, 기존 안정기나 램프기수등에 호환성을 가지며 효율적인 관외경 축소에 따라 원자재 절감과 이에 따른 원가절감을 도모할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. (정정) 형광램프의 관외경에 따라 네온가스/알곤가스/크리프톤가스로 구성하는 가스의 혼합비를 조성하여 관경 32mm에서는 그 평균 원자량을 48이하로 하고, 29mm에서는 52이하, 26mm에서는 60이하, 20mm에서는 67이하, 16mm에서는 75이하로하여 상기 어느것이나 봉입압력은 380Pa 이하로 봉입하여 되는 형광램프.

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