KR100563110B1 - 마이크로웨이브로 여기되는 무전극 방전 전구 및마이크로웨이브로 여기되는 방전 램프 시스템 - Google Patents

마이크로웨이브로 여기되는 무전극 방전 전구 및마이크로웨이브로 여기되는 방전 램프 시스템 Download PDF

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Abstract

마이크로웨이브로 여기되는 향상된 무전극 방전 전구 및 이 전구를 사용하는 램프 시스템은 높은 발광 효율로 거의 백색의 광을 발생하도록 설계된다. 상기 전구는 희토류 원소 할로겐화물, 나트륨 할로겐화물, 수은, 및 희유 가스의 혼합물을 함유하는 봉입물을 에워싼다. 상기 희토류 원소 할로겐화물은 세륨 할로겐화물 및 프라세오디뮴의 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 할로겐화물이다. 세륨 할로겐화물 및/또는 프라세오디뮴 할로겐화물을 수은과 공동으로 포함함으로써, 상기 전구는 마이크로웨이브로 활성화될 때 우수한 발광 효율로 거의 백색의 광을 발생할 수 있다.
봉입물, 마이크로웨이브, 무전극 방전 전구, 방전 램프 시스템

Description

마이크로웨이브로 여기되는 무전극 방전 전구 및 마이크로웨이브로 여기되는 방전 램프 시스템 {MICROWAVE-EXCITED ELECTRODELESS DISCHARGE BULB AND MICROWAVE-EXCITED DISCHARGE LAMP SYSTEM}
본 발명은 마이크로웨이브로 여기되는 무전극 방전 전구 및 이 전구를 사용하는 마이크로웨이브로 여기되는 방전 램프 시스템에 관한 것이다.
이전의 일본특허공개공보 제10-69890호에는 마이크로웨이브에 의해 활성화되어 광을 생성하는 마이크로웨이브로 여기되는 무전극 방전 전구에 대해 개시되어 있다. 상기 전구는 인듐 브롬화물 및 아르곤으로 이루어진 봉입물을 포함한다. 그렇지만, 상기 전구는 발광 효율(luminous efficacy)이 낮기 때문에 만족스럽지 못하다.
WO 92/08240에는 유사한 마이크로웨이브로 여기되는 무전극 방전 전구에 대해 개시되어 있다. 상기 전구는 셀레늄 또는 황 중 어느 하나 그리고 수은을 포함하지 않는 소량의 희유 가스(rare gas)로 이루어진 봉입물을 포함한다. 상기 전구의 방출 스펙트럼은, 550 nm의 비교적 강한 녹색을 제공하여 인간의 눈에는 어색한 녹색을 띤 백색(greenish white)이 되어 버리는 특징이 있다. 색상 보상 필터가 사용될 수는 있지만 발광 효율을 떨어뜨린다. 그러므로, 높은 발광 효율로 거의 백색의 광을 제공하는 것이 요망된다.
이와 관련해서, 특별한 희토류 원소 할로겐화물 및 나트륨 할로겐화물의 조합과 함께 수은을 포함하면 거의 백색의 광을 제공할 뿐만 아니라 발광 효율도 향상시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 실제로, 마이크로웨이브 여기 전구를 위해 수은을 포함하면 마이크로웨이브 에너지가 전구의 표면으로부터 전구의 내측으로 나아가는 관통 깊이를 길게 할 수 있으며, 이에 의해 광출력을 제공하는 역할을 하는 전구 내의 유효 발광 영역을 증가시킨다.
미국특허 제5,363,015호에는 13.56 MHz의 무선 주파수 전자기장(radio frequency electromagnetic field)에 의해 활성화되는 무전극 방전 전구 또는 램프에 대해 개시되어 있다. 상기 전구는 프라세오디뮴 할로겐화물, 희토류 원소 할로겐화물, 나트륨 할로겐화물, 및 세슘 할로겐화물로 이루어진 봉입물을 포함한다. 상기 전구는 수은 없이 제조되어 마이크로웨이브가 아닌 13.56 MHz의 RF에 의해 활성화되도록 설계되어 있다. 그러므로, 상당한 양의 수은이 첨가된다면, 수은의 고유한 높은 증기압으로 인해, 램프를 개시하는 시간과 전구의 동작이 유지되는 시간 사이에서 램프 임피던스의 상당한 불일치가 전구에 생기게 된다. 이러한 결과에 의해, RF를 발생하는 소스와 동작하고 있는 동안 제공되는 전구의 임피던스가 일치할 때는 램프 개시가 오히려 어려워진다. 다른 한편, 램프를 개시하는 시간에 제공되는 임피던스와 상기 RF 소스가 일치할 때는, 전구가 안정한 동작 상태로 진행되기 전에 소멸되어 버리거나, 결과적인 전력 반영으로 인해 안정한 라이팅 동작(stable lighting operation) 동안 발광 효율이 저하될 가능성이 있다.
본 발명은 상술한 바를 감안하여, 마이크로웨이브로 여기되는 향상된 무전극 방전 전구 및 이 전구를 사용하는 램프 시스템을 제공하기 위해 이루어졌다. 본 발명에 따른 전구는 희토류 원소 할로겐화물, 나트륨 할로겐화물, 수은, 및 희유 가스의 혼합물을 함유하는 봉입물을 에워싼다. 상기 희토류 원소 할로겐화물은 세륨 할로겐화물 및 프라세오디뮴 할로겐화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 할로겐화물이다. 세륨 할로겐화물 및/또는 프라세오디뮴 할로겐화물을 수은과 공동으로 포함함으로써, 상기 전구는 마이크로웨이브로 활성화될 때 우수한 발광 효율로 거의 백색의 광을 생성할 수 있다.
상기 세륨 할로겐화물은 세륨 요오드화물, 세륨 브롬화물, 및 세륨 염화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 할로겐화물이다. 유사하게, 상기 프라세오디뮴 할로겐화물은 프라세오디뮴 요오드화물, 프라세오디뮴 브롬화물, 및 프라세오디뮴 염화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 할로겐화물이다.
양호하게, 상기 수은은 상기 전구의 체적에서 적어도 2 mg/cm3 의 양으로 포함되어, 전구의 체적 내에서 광을 생성하는 유효 발광 영역을 증가시키며, 이에 의해 발광 효율을 향상시킨다.
상기 희토류 원소 할로겐화물 및 상기 나트륨 할로겐화물은 대응하는 희토류 원소 대 나트륨의 몰비(molar ratio)가 1:1 내지 1:10, 가장 양호하게는 1:3.5 내 지 1:5.5로 포함된다. 상기 몰비의 범위 내에서는, 광의 상관 색상 온도(correlated color temperature)의 큰 변동을 수반함이 없이 광을 매우 용이하게 디밍(dimming)할 수 있다.
본 발명은 또한 마이크로웨이브로 여기되는 방전 램프 시스템을 제공하며, 상기 방전 램프 시스템은 마이크로웨이브 발생기, 상술한 봉입물을 에워싸는 무전극 방전 전구가 내부에 설치되는 마이크로웨이브 공진기(microwave cavity), 및 상기 마이크로웨이브 공진기가 상기 마이크로웨이브 공진기로부터 발광 방사를 방출하기 위해 상기 봉입물을 여기하는 전자기장을 제공하도록 상기 마이크로웨이브를 상기 마이크로웨이브 공진기로 지향하게 하는 도파관을 포함한다. 그러므로, 상기 시스템에 의해 상기 전구는 증가된 발광 효율로 거의 백색의 광을 생성할 수 있다.
본 발명의 상기 목적 및 다른 목적 및 이로운 특징들이 첨부된 도면을 참조하는 이하의 실시예들의 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1은 발명의 양호한 실시예에 따라 마이크로웨이브로 여기되는 방전 램프 시스템의 사시도.
도 2는 상기 램프 시스템의 단면도.
도 3은 방전되기 전 상기 시스템의 방전관을 횡단하여 발생되는 전계 세기 도시도.
도 4는 방전된 후 상기 시스템의 방전관을 횡단하여 발생되는 전계 세기 도시도.
도 5는 전구로부터 방출되는 광의 스펙트럼 분포를 도시하는 그래프.
도 6은 봉입물은 동일하지만 전극들을 구비하는 전구로부터 방출되는 광의 스펙트럼 분포를 도시하는 그래프.
도 7은 상기 전구의 입력 와트수와 발광 효율간의 관계를 도시하는 그래프.
도 8은 상기 전구의 수은 밀도와 상대 효율간의 관계를 도시하는 그래프.
도 9는 소량의 수은을 포함하는 전구의 발광 세기 도시도.
도 10은 대량의 수은을 포함하는 전구의 발광 세기 도시도.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방전 전구의 입력 와트수와 발광 효율간의 관계를 도시하는 그래프.
도 12는 상기 전구의 상기 입력 와트수와 상관 색상 온도간의 관계를 도시하는 그래프.
도 13은 상기 전구로부터 방출되는 광의 u-v 색도 좌표에 있어서 상기 입력 와트수와 흑체 궤적(blackbody locus)으로부터의 색도 편차(Duv)간의 관계를 도시하는 그래프.
도 14는 상기 전구에 있어서 가변하는 입력 와트수와 가변하는 Na 대 Pr의 가변하는 몰비에 따른 상관 색도 온도(CCT) 도시도.
도 15는 상기 전구로부터 방출되는 광의 스펙트럼 분포를 도시하는 그래프.
이제 도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예에 따라 마이크로웨이브로 여기되는 무전극 방전 램프 시스템이 도시되어 있다. 상기 시스템은 예를 들어, 2.45 GHz의 주파수를 갖는 마이크로웨이브 에너지를 발생하는 마그네트론 또는 마이크로웨이브 발생기(10), 및 방전 전구(50)가 내부에 설치되는 공동 공진기(cavity resonator) 형태의 마이크로웨이브 공진기(20)를 포함한다.
상기 마이크로웨이브 공진기(20)는 높이가 75 mm인 포물면 사발(paraboloidal bowl)(21) 및 직경이 190 mm이고 상기 공진기의 상부를 밀폐하는 원형의 상부 플레이트(22)를 갖는 반구형으로 형성된다. 상기 포물면 사발(21)은 예를 들어 알루미늄 플레이트로 제조되어 가시광에 대한 높은 반사성을 제공하며, 반면에 상부 플레이트(22)는 예를 들어 금속망으로 제조되어 가시광은 투과할 수 있지만 마이크로웨이브 파워는 투과하지 못한다. 상기 포물면 사발(21)과 상기 상부 플레이트(22)는 전기적으로 상호접속되어 전자기 차폐를 구성한다.
전구(50)는 퓨즈를 단 수정(fused quartz)으로 제조되어 밀폐된 구조물로 되어 있고, 수정으로 만들어진 스터드(stud)(51)에 의해 상기 포물면 사발(21)의 바닥부의 지지를 받도록 상기 공진기(20)의 중앙에 설치된다. 상기 전구(50)는 대체적으로 구형이며 외측 직경이 27 mm이고 내측 직경이 25 mm이다. 상기 전구 내에는 아르곤 30 Torr, 수은 40 mg, 세륨 요오드화물 5 mg 및 나트륨 요오드화물 10 mg의 혼합물을 함유하는 봉입물이 에워싸여 있으며 세륨 대 나트륨(Ce : Na)의 결과적인 몰비는 1 : 7 이다. 위와 같은 조성을 포함하는 전구를 이후 본 명세서에서는 예1이라 한다.
마이크로웨이브 공진기(20)는 2.45 GHz의 주파수로 결합 슬롯(42)에 도달하는 마이크로웨이브 에너지를 공진시켜, 전구(50) 내의 가스를 이온화하고 여기시킴으로써 광을 생성하도록 설계되어 있다. 가스 방전의 초기 단계에서, 수은은 주로 가스를 방전시키는 역할을 한다. 전구 벽 온도가 가스 방전에 의해 발생되는 열의 영향으로 인해 상승하면, 금속 할로겐화물 즉, 실내 온도에서 고체 상태로 있는 세륨 요오드화물 및 나트륨 요오드화물은 증발되어 대응하는 금속 원자들과 할로겐 원자들로 분리된다. 이에 의해, 금속 원자들(세륨 및 나트륨)은 여기되어 가시광을 생성하고 이 가시광은 직접적으로 또는 포물면 사발(21)의 내부 표면 상에 반사된 후, 상기 상부 플레이트(22)를 통과한다.
전구(50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 공진기(20) 내에 위치하여 방전의 개시 전에 전구(50)를 횡단하여 일어나는 전계 세기를 수신한다. 방전 개시 후, 도전성 플라즈마가 전구 내에서 발생하고 도 4에 도시된 바와 같이 전계를 상쇄시켜 전구 벽의 근처에만 강한 전계가 남는다. 그러므로, 전구 벽 근처로부터만 강한 가시광이 생성된다. 그 결과적인 광이 도 5에 도시된 바와 같은 스펙트럼 분포를 보이며, 도 5에서 "Ce"는 넓은 가시 범위를 카버하는 파장의 광을 생성하는 반면, "Na"는 590 nm 파장 주위의 광을 주로 생성하는 것을 보이고 있다. 무전극 전구에 의해 얻어지는 스펙트럼 분포는, 동일한 봉입물을 에워싸지만 전극들이 있고 이 전극들 양단에 AC 전압을 인가하는 밸러스트에 의해 활성화되는, 전극이 있는 전구(electroded bulb)에 의해 얻어지는 스펙트럼 분포와는 현저히 다르다. 도 6은 상기 전극이 있는 전구에 대한 스펙트럼 분포를 도시하며, "Na"가 광을 방출하는 역할을 하는 도 5의 스펙트럼 분포, 즉 약 590 nm 파장의 광의 세기에 대한 세기 강하(intensity drop)와는 상당한 차이를 보여주고 있다. 즉, 이 때문에 상기 전극이 있는 전구는 전구의 중심에서 방전을 발생하며, 전구의 중심에서 "Na"에 의해 야기되는 광은 자기-흡수(self-absorption), 즉 전구 벽에 도달하기 전에 나트륨 원자들의 재흡수를 격게 되어 전구 벽을 통해 전체적으로 전파되지 못하며, 이로 인해 "Na"에 의해 야기되는 광의 발광 효율은 낮아지게 된다. 대조적으로, 본 실시예에서의 무전극 전구는 실질적으로 "Na"에 의해 야기되는 광의 재흡수를 격지 않아 발광 효율이 향상된다.
도 7은 예1의 전구 및 이전의 일본특허공개공보 제10-69890호에 대응하며 인듐 브롬화물 InBr로 채워지는 전구에 있어서, 입력 와트수와 발광 효율간의 관계를 도시하는 그래프이다. 상기 전구들은 동일한 환경에서 동일한 마이크로웨이브 발생 시스템을 사용해서 테스트되었다. 그래프에서, 곡선 (a)는 세륨 요오드화물과 나트륨 요오드화물로 채워진 예1의 전구의 발광 효율을 나타내며, 곡선 (c)는 InBr로 채워진 전구의 발광 효율을 나타낸다. 그래프로부터 명백한 바와 같이, 예1의 전구는 종래의 전구보다 우수한 발광 효율을 보이고 있으며, 거의 백색의 광을 생성한다. 이것은 세륨이 광을 효과적으로 방출하는 효과와 나트륨이 마이크로웨이브 여기로 인한 자기-흡수를 격지 않는다는 효과 때문이다. 예1의 전구에 의해 생성되는 광은 u-v 색도 좌표에 있어서, 상관 색상 온도(CCT) 3028 K, 평균 색상 렌더링 인덱스(average color rendering index) 65, 및 흑체 궤적으로부터의 색도 편차[Duv] 0.006을 갖도록 되어 있다.
또한 그래프에서, 곡선 (b)는 세륨 요오드화물 대신에 프라세오디뮴 요오드 화물 Prl3 및 나트륨 요오드화물로 채워진 전구에 대한 발광 효율을 나타내도록 점선으로 도시되어 있으며 이러한 전구를 이후 예2라 한다. 예2의 전구 역시 종래의 전구에 대한 곡선 (c)에 비해 우수한 발광 효율을 나타내고 있음을 확인할 수 있다. 이와 관련해서, 본 발명의 전구는 400 W의 입력 와트수에서 약 150 lm/W의 효율성을 보이는 바, 이는 인듐 브롬화물을 포함하는 종래 마이크로웨이브로 여기되는 전구보다 약 1.9배 더 높고 또한 위에서 언급한 전극이 있는 전구보다도 1.5배 높다는 것에 주목하라.
또한, 발광 효율을 향상시키기 위해 상기 봉입물에 첨가되는 수은의 양에 대한 검사를 수행한다. 그 결과가 도 8에 도시되어 있으며, 이 도면에서 곡선들 (d), (e) 및 (f)는 15 W/cm2, 20 W/cm2, 및 25 W/cm2의 서로 다른 전구 벽 로딩(bulb wall loading)에 대해 수은의 양을 변화시킨 상대 효율을 각각 나타낸다. 상기 전구 벽 로딩은 입력 와트수에 대응하며 그러므로 전구 온도와 효율에 직접적으로 관련이 있다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 2 mg/cm3 이상의 양으로 첨가되는 수은은 효율을 크게 증가시킬 것이며, 이 효율 증가는 특히 마이크로웨이브로 여기되는 전구에서 달성될 것으로 여겨진다. 상기 전극이 있는 전구에 더 많은 양의 수은을 첨가하면, 이 전구는 반발성의 충돌이 증가할 뿐만 아니라 가스의 대류 손실(convection loss)이 일어나서 효율이 저하된다. 또한, 상기 전극이 있는 전구는 과도하게 높은 램프 전압 또는 가스의 대류로 인한 불안정한 방전을 야기할 수 있다. 그렇지만, 마이크로웨이브로 여기되는 무전극 전구에서는, 수은의 양을 증가시키면 증발된 수은이 버퍼 가스(buffer gas)로서 주로 작용하게 되어 전구 내에서 내부 저항(internal resistance)이 증가한다. 즉, 수은은 할로겐화물보다 이온화 전압이 높으므로 할로겐화물보다 먼저 이온화되지 않는다.
도 9 및 도 10으로부터 수은의 상기 효과를 용이하게 확인할 수 있다. 상술한 바와 같이, 마이크로웨이브로 여기되는 무전극 전구는 전구 벽 근처에서만 광을 방출한다. 수은의 양이 2 mg/cm3 미만으로 첨가되는 경우에는, 상대 발광 세기는 도 9에 도시된 바와 같은 곡선을 나타낸다. 한편, 수은의 양이 2 mg/cm3 이상으로 첨가되는 경우에는, 상대 발광 세기는 도 10의 곡선을 나타내며 전구의 직경을 따라 강한 광을 생성하는 광 방출 영역에서 어텐던스 증가(attendance increase)를 나타내고 있다. 그러므로, 수은의 양을 2mg/cm3 이상으로 첨가하면 발광 효율을 향상시키는 데 특히 이점이 있다. 또한, 이러한 효과에 따라, 플라즈마가 전구 벽으로부터 어느 정도 떨어져서 안쪽으로 이동하며 이에 의해 상기 봉입물과 전구를 형성하는 수정과의 원하지 않는 화학 반응을 억제시켜 전구의 저하를 방지함으로써 전구의 수명을 연장시킬 수 있다. 그렇지만, 첨가되는 수은의 양은 50 mg/cm3 를 초과하지 않는 것이 바람직한 데, 왜냐하면 반발성의 충돌을 증가시킬 수 있고 광 방출 영역의 과도한 증가로 인한 재흡수 손실을 야기할 수 있기 때문이다.
전구 직경은 외측 직경이 23 mm로 감소되도록 설계될 수 있다. 이 전구의 특성도 또한 u-v 색도 좌표에 있어서, 입력 와트수 350 W에서의 발광 효율 150 lm/W, 상관 색상 온도 3028 K, 평균 색상 렌더링 인덱스 65, 및 흑체 궤적으로부터의 색도 편차[Duv] 0.006을 나타내도록 되어 있다.
예2 내지 예4의 수정으로 만들어진 구형 전구들은 외측 직경 23 mm(내측 직경 21 mm)을 가지도록 준비되고, 아래의 테이블에 열거된 바와 같이, 아르곤 30 Torr, 수은 30 mg, 및 프라세오디뮴 요오드화물과 나트륨 요오드화물 8 mg의 혼합물을 함유하는 봉입물을 에워싸며, 프라세오디뮴 대 나트륨의 몰비는 가변한다.
예2 예3 예4
아르곤 30 Torr 30 Torr 30 Torr
수은 30 mg 30 mg 30 mg
프라세오디뮴 요오드화물 6.2 mg 4 mg 3.1 mg
나트륨 요오드화물 1.8 mg 4 mg 4.9 mg
Pr:Na의 몰비 1:1 1:3.5 1:5.5

예2 내지 예4는 상관 색상 온도, 발광 효율, 디밍 성능(dimming performance) 및 램프 수명을 포함하는 특성들과 관련해서 Pr 대 Na의 최적 몰비를 평가하기 위해 준비된다.
도 11은 예1을 위한 도 7과 유사하며, 예2 내지 예4에서 측정된 발광 효율(lwm/W)을 가변하는 입력 와트수와 함께 보여주고 있으며, 도 11에서 곡선들 (g), (h) 및 (i)는 예2, 예3 및 예4를 각각 나타낸다. 도 11로부터, 예2 내지 예4의 전구들은 300 W 내지 350W의 입력 와트수 범위에 있어서, 예1을 참조해서 언급한 바와 같은 전극이 있는 전구보다 효율이 1.5배 향상되었음을 알 수 있다.
도 12는 예2 내지 예4에서 측정된 상관 색상 온도 (K)를 가변하는 입력 와트수와 함께 보여주고 있으며, 도 12에서, 곡선들 (j), (k) 및 (l)는 예2, 예3 및 예4를 각각 나타낸다. 이 결과로부터, 전구의 색상 온도는 Pr 대 Na의 몰비를 가변시킴으로써 용이하게 조정될 수 있고, 예3 및 예4의 전구들은 가변하는 입력 와트수에 따라 색상 온도를 상대적으로 일정하게 유지할 수 있다는 것을 알 수 있으며, 이는 색상의 인식가능한 변화를 수반함이 없이 전구를 디밍하는데 특히 이점이 있다. 여기에서, 예1 및 예2의 전구들은 상기 전극이 있는 전구에 비해 가변하는 입력 전압에 따른 색상 온도 변동이 낮다는 것에 주목하라. 또한, 상업적으로 입수할 수 있는 종래의 금속 할로겐화물 전구들은 디밍 시에 상당한 색상 온도 변화를 격는 것으로 알려져 있다. 이와 관련해서, 본 발명의 전구는 종래의 전구들에 비해 색상 디밍 성능이 일정하다는 이점이 있다.
도 13은 예2 내지 예4에서 측정되는 u-v 색도 좌표에 있어서, 흑체 궤적으로부터의 색도 편차[Duv]를 도시하고, Duv에 1000을 곱하여 용이한 눈금측정 표준(calibration standard)을 제공하며, 이 표준에서는 -12 내지 +12의 Duv에서 자연스런 백색 광이 명백하다. 곡선들 (m), (n) 및 (o)는 예2, 예3 및 예4를 각각 나타내고 있다. 이 결과로부터, Pr 대 Na의 몰비가 보다 커질수록, 그 결과적인 광은 순수 광(true light)으로 되고 있음을 알 수 있다. 그러므로, 1:3.5 내지 1:5.5의 몰비를 갖는 예3 및 예4가 백색 광에 가능한 가까운 광을 제공하기에 가장 양호하다.
도 14는 예2 내지 예4의 결과들에 기초한 보외법(extrapolation)에 의해, 가변하는 입력 와트수에 따른 그리고 Pr 대 Na의 가변하는 몰비에 따른 상관 색상 온도(CCT)를 보여주며, 도 14에서, 곡선들 (p), (q), (r), 및 (s)는 200 W, 250 W, 300 W 및 350 W의 입력 와트수로 각각 동작되는 전구의 CCT를 나타낸다. 이 결과들에 대한 평가에 따르면, 1:1 내지 1:10의 Pr:Na 몰비는 백색이 오히려 충분한 다양한 라이팅 환경(lighting environment)에서 사용하기 위한 전구에 5000 K 내지 2000 K의 CCT를 제공할 수 있다는 것과, 1:1 내지 1:7의 Pr:Na 몰비는 거의 백색의 광을 생성하는 데 요구되는 전구에 5000 K 내지 3000 K의 CCT를 제공할 수 있다는 것과, 1:1 내지 1:4의 Pr:Na 몰비는 상기 거의 백색의 광 이외에도 긴 램프 수명을 필요로 하는 높은 베이가 장착된 램프(high bay mounted lamp)나 스트리트 램프(street lamp)로서 사용하기 위한 전구에 4200 K 내지 3200 K의 CCT를 제공할 수 있다는 것이 명백하다.
예3의 스펙트럼 분포를 예시적으로 도시하고 있는 도 15에서 확인되는 바와 같이, 마이크로웨이브-여기로 인한 590 nm 파장 주위의 Na의 비-재흡수의 결과와, 프라세오디뮴의 포함으로 인한 파장들의 넓은 분포의 결과와의 조합에 의해, 전구는 발광 효율이 향상된다.
상기 예들에 있어서는, 단지 세륨 요오드화물과 프라세오디뮴 요오드화물이 각각 세륨 할로겐화물과 프라세오디뮴 할로겐화물로서 설명되었지만, 이온화된 세륨 및 프라세오디뮴이 광을 생성하는 역할을 하므로, 세륨 브롬화물과 세륨 염화물이 세륨 할로겐화물로서 동등하게 사용될 수 있다는 것과, 프라세오디뮴 브롬화물과 프라세오디뮴 염화물도 또한 프라세오디뮴 할로겐화물로서 동등하게 사용될 수 있다는 것에 유념해야 한다. 또한, 상기 설명에는 상세히 서술되지 않았지만, 이온화된 세륨과 프라세오디뮴 모두는 이온화된 나트륨과 결합해서 거의 백색의 광을 효과적으로 생성하는 역할을 하므로, 세륨 할로겐화물 중 어떠한 것이라도 프라세오디뮴 할로겐화물 중 어떠한 것과 결합시킬 수 있다.
상기 실시예들은 반구형의 마이크로웨이브 공진기를 설명하고 있지만, 상기 공진기는 다면형이나, 회전하는 타원형의 일부나, 또는 원통형과 같은 적절한 형상을 취할 수 있다. 또한, 상기 전구도 임의의 적절한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 마이크로웨이브는 설명된 도파관 대신에 대안적으로 동축케이블을 사용해서 투과될 수 있다. 이와 관련해서, 상기 도파관은 설명된 결합 슬롯 대신 안테나에 의해 마이크로웨이브 공진기에 결합될 수 있다.
본 발명은 마이크로웨이브로 여기되는 무전극 방전 전구 및 이 전구를 사용하는 마이크로웨이브로 여기되는 램프 시스템에서 적절하게 이용가능하다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
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  5. 삭제
  6. 마이크로웨이브로 여기되는 방전 램프 시스템에 있어서,
    마이크로웨이브를 발생하는 마이크로웨이브 발생기와,
    봉입재를 포함하는 무전극 방전 전구가 배부에 설치되고, 공동 공진기인 마이크로웨이브 공진기(microwave cavity)와,
    상기 마이크로웨이브 공진기가 광을 방사하도록 상기 봉입재를 여기하는 전자기장을 제공하여 상기 마이크로웨이브 공진기로 마이크로웨이브를 유도하는 도파관
    을 포함하며,
    상기 방전 봉입물은
    희토류 원소 할로겐화물,
    나트륨 할로겐화물,
    수은, 및
    희유 가스의 혼합물을 포함하며,
    상기 희토류 원소 할로겐화물은 세륨 할로겐화물 및 프라세오디뮴 할로겐화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 할로겐화물이며,
    상기 세륨 할로겐화물은 세륨 요오드화물, 세륨 브롬화물, 및 세륨 염화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 할로겐화물이며,
    상기 프라세오디뮴 할로겐화물은 프라세오디뮴 요오드화물, 프라세오디뮴 브롬화물, 및 프라세오디뮴 염화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 할로겐화물이며,
    상기 방전 전구의 내부 용적에 수은이 2 mg/cm3 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브로 여기되는 방전 램프 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서, 상기 희토류 원소 할로겐화물 및 상기 나트륨 할로겐화물은 대응하는 희토류 원소 대 나트륨의 몰비가 1:1 내지 1:10으로 포함되는 마이크로웨이브로 여기되는 방전 램프 시스템.
  10. 제6항에 있어서, 상기 희토류 원소 할로겐화물 및 상기 나트륨 할로겐화물은 대응하는 희토류 원소 대 나트륨의 몰비가 1:3.5 내지 1:5.5로 포함되는 마이크로웨이브로 여기되는 방전 램프 시스템.
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