본 논문은 CRT 표시장치에서 고전류밀도를 구현하기 위한 전자총의 히터와 캐소드의 최적의 저전력설계와 실험을 수행하였다. CRT 표시장치에서 밝기, 고휘도, 고해상도와 대화면화를 위해서는 전자총 캐소드(cathode)의 고전류밀도가 필수적이다. 이를 위해서는 함침형 캐소드가 사용되며, 고전류밀도를 얻기 위해 히터의 동작온도를 높여야하는데 이에 비례하여 소비전력도 증가한다. 본 논문에서는 고전류밀도 캐소드 히터의 저전력 설계를 위하여 히터의 리드형태(Lead Type), 코팅(Coating)법, 발열부의 1차 및 2차 코일링의 피치와 권선수를 달리한 샘플을 제작, 시험하였다.
본 논문은 CRT 표시장치에서 고전류밀도를 구현하기 위한 전자총의 히터와 캐소드의 최적의 저전력설계와 실험을 수행하였다. CRT 표시장치에서 밝기, 고휘도, 고해상도와 대화면화를 위해서는 전자총 캐소드(cathode)의 고전류밀도가 필수적이다. 이를 위해서는 함침형 캐소드가 사용되며, 고전류밀도를 얻기 위해 히터의 동작온도를 높여야하는데 이에 비례하여 소비전력도 증가한다. 본 논문에서는 고전류밀도 캐소드 히터의 저전력 설계를 위하여 히터의 리드형태(Lead Type), 코팅(Coating)법, 발열부의 1차 및 2차 코일링의 피치와 권선수를 달리한 샘플을 제작, 시험하였다.
This paper has achieved that an optimal design and experiments of heater and cathode of electron gun that serve to embody high current density in CRT display. For the high brightness, high resolution and larger size in CRT display, high current density of electron gun is indispensible. An Impregnati...
This paper has achieved that an optimal design and experiments of heater and cathode of electron gun that serve to embody high current density in CRT display. For the high brightness, high resolution and larger size in CRT display, high current density of electron gun is indispensible. An Impregnation style cathode is used, and must heighten operating temperature of heater to get high current density for this, it is proportional hereupon and power dissipation increases. In this paper, to get low power cathode with high current density, There are produced and tested sample that differ lead type of heater, coating method, the pitch and number of winding of the first and second coiling in the heat emission area for the low power design of high current density cathode heater in this paper.
This paper has achieved that an optimal design and experiments of heater and cathode of electron gun that serve to embody high current density in CRT display. For the high brightness, high resolution and larger size in CRT display, high current density of electron gun is indispensible. An Impregnation style cathode is used, and must heighten operating temperature of heater to get high current density for this, it is proportional hereupon and power dissipation increases. In this paper, to get low power cathode with high current density, There are produced and tested sample that differ lead type of heater, coating method, the pitch and number of winding of the first and second coiling in the heat emission area for the low power design of high current density cathode heater in this paper.
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제안 방법
17가지 샘플은 코일링의 변수로는 레늄 텅스텐 선 (Wire)의 직경이 다른 3가지(4MG, 5.9MG, 7MG : 3종 류 굵기의 선)와 발열부의 피치 및 길이 그리고, 2차 코일링 조건을 1차 코일링 길이에 대하여 변경하였다. 설계의 기본적인 사항을 바탕으로 히터 전압(Ef) 6.
② 히터의 코팅 방법에 따른 온도를 측정하여 비교 분석하였다.
고해상도 CRT의 필수조건인 전자총의 고전류밀도를 구현하기 위하여 여러 가지 실험을 통하여 히터 및 캐소드의 최적의 설계를 실행하였다. 함 침형 캐소드가 산화물 캐소드보다 히터 온도가 200℃ 높지만 고전류밀도에 유리하며, 히터의 소비 전력을 2.
다음은 히터의 코팅 방법(전착법, 스프레이법)을 선택하기 위하여 각각 두 가지 형태로 샘플을 제작하여 특성을 측정하였다.
본 논문에서는 고전류밀도 전자총에 필요한 캐소드와 히터를 구현하기기 위하여 캐소드용 히터의 리드 형 태(Lead Type), 코팅 (Coating)법 그리고 발열부를 여러 가지 방법으로 설계, 시험하여 고해상도 CRT용 전 자총을 저전력 설계를 한다.
9MG, 7MG : 3종 류 굵기의 선)와 발열부의 피치 및 길이 그리고, 2차 코일링 조건을 1차 코일링 길이에 대하여 변경하였다. 설계의 기본적인 사항을 바탕으로 히터 전압(Ef) 6.3V, 히터 전류(If) 400mA, 975℃를 목표로 하여 아래 표 3과 같은 조건으로 코일링을 진행 후 히터에 6.3V 전압을 걸어 온도와 전류를 측정하여 온도 순으로 정리하였다.
실험 결과 그림 8과 같이 스프레이 법으로 제작된 샘 플은 전착법에 비해 소비전력이 0.15W 높고, 전착법에 비해 스프레이 법으로 제작된 히터의 발열 온도가 15℃ 정도 낮게 나오므로 전착법으로 히터 코팅 방법을 결정하였다. 그림 9는 제작된 히터의 샘플이다.
위에서 찾은 히터의 최적값을 이용하여 함 침형과 산 화물 캐소드의 온도와 수명을 비교하기 위하여, 함침 형 캐소드와 산화물 캐소드를 각각 두 가지 형태로 제 작하여 진공 챔버(Chamber)에 넣어서 진공을 시킨 후 8 Volt에서 30분 Agi昭후 그 값을 5~ 10[V]까지 측정하였다. 산화물 캐소드는 6.
이 실험에서 가장 중요하고 시간이 많이 걸린 온도에 가장 영향을 미치는 발열부의 피치 및 길이, 1차 코일링 및 2차 코일링을 달리한 17가지 샘플을 제작하여 최적의 조건을 찾기 위한 실험을 진행하여, 히터의 발열부 변경에 따른 결과를 측정하였다.
전자총 (Electron Gun)에 사용되는 저전력 히터 (E二6.3V 정격에서 2.5W, 400mA급의 소비 전력)의 최 적치를 찾기 위하여 다음과 같이 히터 재설계 실험의 결과를 분석하였다.
히터의 리드 형태를 결정하기 위하여 표 2와 같이 4종류의 리드 형태별 Ef에 따른 온도 및 If 특성을 평가하였다. 코일링 조건은 Re~W wire 3MG(wire를 20cm로 잘랐을 때의 무게), Mo wire(0=O.l), 2차 코일링 (0.9P, 0.45M, 2.5T), 코팅은 전착법으로 하였다.
그림 7(a)는 히터 전압에 따른 리드 형태별 온도를 나타내고, 그림 7(b)는 히터 온도에 대한 소비 전력을 나타낸다. 특성 측정 결과 그림 7에 나타난 바와 같이 온도가 975℃에서 소비전력이 유니 피치는 3.34W, 스트레이트는 2.73W, 트리플은 2.52W, 더블은 2.44W로 더블 리드(Double lead)가 다른 것에 비해 소비전력이 낮으므로 저전력 히터의 리드는 더블로 선택하여 나머지 시험을 하였다.
고해상도 CRT의 필수조건인 전자총의 고전류밀도를 구현하기 위하여 여러 가지 실험을 통하여 히터 및 캐소드의 최적의 설계를 실행하였다. 함 침형 캐소드가 산화물 캐소드보다 히터 온도가 200℃ 높지만 고전류밀도에 유리하며, 히터의 소비 전력을 2.5W 이내로 하기 위하여 발열 온도가 높게 나오는 더블 형태 (Double type)의 리드로 결정하여 히터를 저전력형으로 설계하였다. 히터의 코팅 표면의 균일성을 향상시키고 높은 온도 유지 및 편심 방지를 위해 히터 코팅 방법 중의 하나인 전착법을 적용하였다.
히터의 리드 형태를 결정하기 위하여 표 2와 같이 4종류의 리드 형태별 Ef에 따른 온도 및 If 특성을 평가하였다. 코일링 조건은 Re~W wire 3MG(wire를 20cm로 잘랐을 때의 무게), Mo wire(0=O.
데이터처리
④ 산화물 캐소드와 함 침형 캐소드 제작 후 Life Test를 실시하여 비교 분석하였다.
이론/모형
실제의 전압과 전류로부터 P(Re-W(레늄 텅스텐)의 비저항 값)를 구하고, 이 값과 정해진 레늄 텅스텐 (Re-W) Wire, 정격 전압 전류를 이용하여, 옴 법칙을 이용하여 식 (2)와 같이 전체 길이를 구한다. 여기서 주의해야 할 점은 단면적이 줄어들수록 길이가 길어질수록 냉저항이 커진다.
5W 이내로 하기 위하여 발열 온도가 높게 나오는 더블 형태 (Double type)의 리드로 결정하여 히터를 저전력형으로 설계하였다. 히터의 코팅 표면의 균일성을 향상시키고 높은 온도 유지 및 편심 방지를 위해 히터 코팅 방법 중의 하나인 전착법을 적용하였다.
성능/효과
최종적으로 CRT에서 가장 중요한 Life Test 실시하기 위해서 함침형 캐소드전자총과 산화물 캐소드전 자총을 장착한 CRT를 제작하여 Life Test를 3000시간을 걸어서 캐소드의 특성을 가장 잘 알 수 있는 40" EWT에 측정한 결과 40"EWT에서는 함침형 캐소드 가 산화물 캐소드보다 28% 성능 향상이 되었다. 함침형캐소드가 산화물 캐소드 대비 수명이 더 높다는 것을 알 수 있다.
시험 결과 6.3V 기준으로 함 침형 캐소드가 산화물 캐 소드 보다 평균치 온도가 175℃ 높게 나왔다. 6.
실험 결과에서 보듯이 샘플을 17가지를 제작하여 측정한 결과, 목표에 가장 근접한 조건인 샘플 1K6.3V에서 973℃ 404.6mA)이다. 히터의 저전력 최적설계는 기본적인 코일링 방법을 적용하여 설계하고 최적치 를 찾는 과정은 경험에 의한 방법이 병행되어야 한다.
위의 샘플 조건을 기준으로 하여 함 침형 캐소드와 같이 전자총을 조립 그리고 산화물 캐소드에는 기존 생산품 히터로 전자총을 조립하여 온도 측정을 해 본 결과 6.3V 기준으로 함 침형 캐소드 산화물 캐소드보다 평균치 온도가 175℃ 높게 측정되었다.
측정 결과 함 침형 캐소드로 제작된 저전력 히터가 기존 산화물 캐소드 히터보다 6.3V에서 소비전력을 만족하면서 높은 온도를 낼 수 있다는 것을 알 수 있다. EWT법의 Life Test 결과도 그림 11과 같이 함침 형이 산화물 캐소드보다 장수명을 보장함을 알 수 있다.
히터 코일링 변수인 Re-W(레늄 텅스텐)의 MG와 온도에 가장 영향을 많이 미치는 발열부의 피치 및 길 이 그리고 2차 코일링 조건을 1차 코일링 길이에 대하여 여러 현태로 변경하면서 설계의 기본적인 사항을 바탕으로 Ef-6.3V, If 400mA, 975℃ 목표로 하여 코일 링을 진행 후 6.3V에서 온도를 측정한 결과 샘플 11 type(6.3V에서 973℃ 404.6mAJ가 가장 목표에 근접 하 게 나왔다.
H. Suzuki, 'Electron Gun Systems for Color Cathode Ray Tubes', Advances in Imaging and Electron Physics, Academic Press, New York, 1998
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