KR100369096B1 - 무전극 방전등용 전구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무전극 방전등용 전구로서, 방전구와 접촉된 주위 공기 대류에 의한 열 분산이나, 공기 전도에 의한 열 분산을 완전히 차단하도록 방전구의 외부에 또다른 외부전구를 설치하고 방전구와 외부전구사이를 진공으로 형성하고, 집광이나 투광을 위한 반사경을 외부전구의 외면에 형성하여 별도의 외부 전등갓을 설치할 필요가 없는 무전극 방전등용 전구이다.

또한 본 발명은 상기의 외부전구 내에 다수의 방전구를 설치하여 높은 고휘도 광원을 제공할 수 있도록 하였으며, 또한 상기의 외부전구를 다층으로 구성하여 다양한 용도에 부응하도록 하였다.

Description

무전극 방전등용 전구{A light bulb for the electrodeless discharge lamp}

본 발명은 전극 없이 초고주파 (마이크로파) 혹은 고주파 방전에 의하여 발광되는 고휘도(High Luminescence) 조명용 무전극 방전 램프(electrodeless discharge lamp), 무전극 플라즈마 전구, 그리고 산업용 자외선등(UltraViolet Light Lamp) 등등에 사용될 수 있는 무전극 방전등용 전구에 관한 것이다.

최근, 고압 방전램프는 1∼100㎒ 대역의 고주파(또는 라디오파) 또는 주파수 범위가 300㎒∼30㎓의 초고주파(또는 마이크로파)의 전자파를 이용하여 빛을 내게하는 고효율, 고출력의 점광원으로서 액정 비디오 프로젝터용 광원 등으로의 응용이 진행되고 있다. 또한, 고효율, 고연색성이라는 특성 때문에 하이비전 중계에 대응한 스포츠 조명이나 박물관, 미술관, 대형공장, 공항 등의 대형시설 조명 등으로 사용되고 있다.

그 중에서도, 고주파 무전극 황전등과 같은 방전램프(방전등) 장치는 유전극 아크 방전램프에 비하여 효율이 월등히 높고, 방전 발광을 위한 충전물로부터 수은을 생략하는 것이 가능하다는 우수한 이점을 갖는다. 또, 방전공간 내부에 금속 전극을 포함하지 않기 때문에 전극 증발에 의한 밸브 내벽의 흑화가 발생하지 않는다. 따라서, 램프 수명이 반영구적이며 연색성 유지기간도 기존의 유전극 방전등에 비하여 수십배 이상 길다. 이들 특징 때문에 차세대의 고압 방전램프로서 연구 개발이 활발히 행해지고 있다.

이러한 종래의 무전극 방전 램프에 사용되는 전구는 방전을 위한 단일 구형의 전구를 공기 중에서 사용하기 때문에 전구와 접촉된 주위 공기의 대류 및 공기를 통한 직접적인 열 전도가 많아 폐쇄된 고휘도 무전극 전등 시스템을 만드는데적합하지 못하다.

종래 기술에서는 직경 3cm 정도의 단일 석영 구에 황(S) 또는 수은(Hg) 등의 발광물질을 아르곤과 같은 불활성 가스와 혼합하여 고주파(라디오파)나 초고주파 (마이크로파)가 공명될 수 있는 철망형 공동 안에서 방전하여 고휘도 백색 광이나 자외선광을 발하게 한다.

이러한 단일 전구가 공기 중에서 방전됨으로 섭씨 900도 이상의 방전구와 접촉된 주위 공기가 더워져 더운 공기의 대류가 이루어지며, 동시에 공기를 통한 열 전도가 생긴다. 따라서 대류에 의한 열 분산이 크며, 주변 장치의 고온 처리가 힘들다. 또한 이러한 열의 발생으로 밀폐된 등갓을 만들 수 없어, 방전구가 들어 있는 금속 공동 밖에 대형의 등갓을 씌워 방전구에서 나오는 광을 집광하거나 투광해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 무전극 방전등이 갖는 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 다중구조를 갖는 무전극 방전등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 공기 대류나 공기 전도에 의한 열 확산이 없는 무전극 방전등을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 무전극 방전등의 전구 자체에 집광 또는 투광을위한 반사경을 통합할수 있는 무전극 방전등을 제공하는 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무전극 방전등은 방전을 위한 방전구 바깥에 또다른 외부전구를 형성하며, 상기 외부전구의 외면 일측을 반사경으로 형성하며, 방전구의 형상 및 그 수량을 다양하게 구성하였다.

도1은 종래의 무전극 방전등의 개략 구성도.

도2는 종래의 무전극 방전등의 방전구의 단면도.

도3은 본 발명에 따른 제1실시예의 단면도.

도4는 본 발명에 따른 제2실시예의 단면도.

도5는 본 발명에 따른 제3실시예의 횡단면도.

도6은 본 발명에 따른 제3실시예의 종단면도.

도7은 본 발명에 따른 제4실시예의 횡단면도.

도8은 본 발명에 따른 제4실시예의 종단면도.

도9는 본 발명에 따른 제5실시예의 종단면도.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

1,1´,1˝: 방전구 2: 지탱봉

11,11´,11˝: 외부전구 12: 반사경

21: 도파관 22: 철망

이하 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 회전용 방전구가 부착된 기존의 무전극 방전등의 구조를 보여준다. 상기 도면에서 보는 바와 같이 종래에 사용되고있는 무전극 방전등은 고주파 또는 초고주파를 발생시키는 마그네트론과 같은 고주파 발생기(20)와 상기 고주파 발생기(20)와 연결된 도파관(21)과 상기 도파관(21)에 연결되며 철망(22)으로 구성된 둘러싼 공동안에 방전구(1)가 회전가능(회전하지 않는 구조도 가능함)하도록 설치된 구조를 취하고 있으며, 상기 방전구 내에는 황 또는 수은과 같은 발광물질을 아르곤과 같은 불활성 가스와 혼합하여 주입하고 있다.

도2는 도1에서와 같은 종래의 방전등의 방전구의 구조를 보여준다. 상기 도면에서 보는 바와 같이 기존의 방전구는 단일의 구형 방전구가 같은 재질의 절연체(예: 석영)로 된 지탱봉(2)에 부착된 구조를 취하고 있다. 따라서 방전구와 외부 공기와의 직접적인 접촉이 이루어지게되며, 따라서 방전구의 표면과 접촉하는 외부대기와 대류 또는 접촉에 의한 열전달이 이루어 지게 된다. 또한 단일 방전구의 구조를 취하고 있으므로 별도의 전등갓을 갖추어야 한다.

도3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전구의 단면도이다. 상기 도면에서 보는 바와 같이 본 발명은 기존의 방전구(1)의 외부에 또다른 외부전구(11)를 설치하고 상기 방전구(1)와 외부전구(11)사이의 공간을 진공으로 형성하였다. 상기 외부전구(11)는 방전구(1)와 마찬가지로 지탱봉(2)에 고정 장착하는 구조를 취하였다.

또한 본 발명의 외부전구(11)의 바깥쪽 표면의 일측면에 집광 또는 투광을 위해서 반사용 유전체로 박막코팅을 하여 반사경(12)으로 형성할 수 있으며, 바람직 하게는 외부전구(11)의 전면부를 제외한 그 뒤쪽부분의 외부 표면에 형성한다. 이렇게 하면 방전구에서 발생한 빛은 반사경에 의하여 전방으로 투사되게 되므로 별도의 전등갓을 설치할 필요가 없다.

물론 상기의 반사경(12)부분은 필요에 따라서 그 형성되는 부위를 달리하거나 각가지 곡율이 가능하며, 이 또한 본 발명에 속한다.

상기에서와 같이 본 발명은 외부전구(11)와 광원 방전구(1)사이에 진공층을 형성함으로서 방전구에서 발생한 열이 외부 공기의 대류를 통해서 분산되지 않으므로 주변 기기가 뜨거워지는 것을 방지할 수 있다.

도4는 본 발명의 제2실시예의 종단면을 보여준다. 상기 도면에서 보는 바와 같이 본 발명의 전구는 외부전구(11)의 내부에 설치되는 방전구(1´)의 형상을 그 종단면이 긴 타원형을 이루도록 원통형의 용기로 만들어서 그 내부의 발광물질들이더욱 용이하게 방전되도록 하였다.

도5는 본 발명의 제3실시예의 횡단면도이고 도6은 그 종단면도이다. 상기 도면에서와 같이 본 발명의 제3실시예에서는 외부전구(11)의 내부에 설치되는 방전구의 구조를 변형하였다. 즉 본 실시예에서는 복수개의 방전구(1˝)를 외부전구(11) 내에 설치한 구조를 취한다. 이는 둘 혹은 그 이상의 스펙트럼을 섞어 연색성의 변화를 제공하기 위한 변형이다.

상기 복수개의 방전구(1˝)는 지탱봉(2)에 고정시키는 것이 바람직 하며, 각기 별도의 광원으로써 작용하게 되어 빛의 연색성을 변경시킬 수 있다. 구의 크기는 필요에 따라 다른 것을 사용할 수 있다.

도7은 본 발명의 제4실시예의 횡단면도이며, 도8은 그 종단면도이다. 본 실시예에서는 외부전구를 복수개로 형성하여 다층의 외부전구층을 갖는 구조를 취하였다. 상기 도면에서 보는 바와 같이 방전구(1´또는1)의 외부에 여러개의 외부전구(11´,11˝)를 설치하되 층을 이루도록 설치하며, 각각의 외부전구는 그 각각의 사이가 공간을 형성토록 서로 이격되도록 한다.

상기 방전구(1´)와 그와 마주하는 안쪽의 외부전구(11´)사이에는 소정의 충진물을 충진하여 발광 가능토록 할 수 있으며, 가장 외부의 외부전구(11˝)와 그 안쪽의 외부전구(11´) 사이는 진공으로 하는 것이 바람직하며, 상기 방전구(1´)와 그와 마주하는 안쪽의 외부전구(11´)사이역시 진공으로 하는 것도 가능하다. 물론 상기의 실시예에서 외부전구의 갯수는 적당하게 구성할 수 있으며, 3개 이상도 가능하다.

물론 이와 같은 다층의 외부전구를 구성할 때는 가장 바깥쪽의 외부전구의 외면을 반사경으로 형성하는 것이 바람직하다.

도9는 본 발명의 제5실시예의 종단면도이다. 상기 도면에서 보는 바와 같이 본 발명의 제5실시예는 제4실시예에서와 같은 다층의 외부전구 안에 설치되는 방전구를 제3실시예에서와 같은 복수개의 방전구(1˝)로 형성하였다.

이상과 같은 구조의 본 발명은 종래의 초고주파 또는 고주파 도파관에 결합된 원통형 혹은 다른 형태의 금속망 공동 내에 삽입하여 사용할 수 있으며, 폐쇄된 원통에 금속망형 뚜껑으로 구성된 공동에도 사용할 수 있다.

이상에서 보는 바와 같이 본 발명은 방전구와 외부전구 사이에 진공층이 형성되므로 열전도나 공기 대류에 의한 열의 분산이 전혀 없으므로 그만큼 방전구의 열손실을 줄일 수 있으므로 필요전력을 감소시킬 수 있으며, 기존의 전구에서와 같은 방전구 주위에 고온의 대류열이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 방전구로 부터 나오는 열 발산은 복사 형태로만 일어나게 되므로 밀폐된 전구체를 구성할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 외부전구의 외표면을 반사경으로 사용할 수 있으므로 압축되고 간편한 고휘도 조명용 전구등갓 시스템을 구성 할 수 있는 효과를 제공한다. 따라서 투광 조명이나 일반 조명 혹은 산업용 고휘도 자외선 처리(UV curing)에 적합한 시스템을 간편하게 구성할 수 있다.

또한 본 발명은 방전구의 갯수를 복수개로 형성하여 서로 다른 스펙트럼의 광원을 제공할 수 있으므로 연색성을 필요한 대로 변환시킬 수 있다.

2중 혹은 다중 구조의 전구를 구성하여 조명용 전등의 연색성을 융통성 있게 변화 시킬 수 있으며,1차 전구를 냉각시키지 않으므로 방전 가스나 증기가 발광에 적합한 온도에 도달하는데 필요한 전자파 밀도가 종래 기술에서 필요한 것보다 낮아도 된다.

또한 본 발명은 대형 등갓을 제거하여 무전극 방전 램프의 전체 부피가 작고 간편해지며, 열전도 및 공기 대류가 전혀 없고 복사광은 전부 반사경에 의하여 외부로 전달되므로 복잡한 전등 냉각 장치가 필요 없는등 실로 다대한 효과를 제공하는 것이다.

Claims (7)

1. 고주파나 초고주파 도파관에 연결된 공동 안에 설치되며 내부에 발광물질과 불활성가스를 혼합 충진하여 방전이 발생하는 방전구(1)를 갖되, 상기 방전구를 또다른 외부전구 내에 설치한 무전극 방전등용 전구에 있어서;

   상기 외부전구의 외면의 일측에 반사용 유전체를 박막 코팅하여 반사경으로 형성한 것을 특징으로 하는 무전극 방전등용 전구.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서;

   상기 외부전구와 방전구 사이는 진공으로 형성한 것을 특징으로 하는 무전극 방전등용 전구.
4. 제1항에 있어서;

   상기 외부전구는 다수개가 그 사이사이에 각각 일정 공간을 형성토록 이격되어 다층을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무전극 방전등용 전구.
5. 제1항, 또는 제3항, 또는 제4항에 있어서;

   상기 방전구는 복수개로 형성된 것을 특징으로 하는 무전극 방전등용 전구.
6. 삭제
7. 삭제