KR100619740B1 - Lighting system using plasma - Google Patents

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Abstract

본 발명 플라즈마를 이용한 조명장치는 내부에 일정 공간부를 가지는 케이스와, 그 케이스의 내부 일측에 설치되어 전자파를 발생시키기 위한 마그네트론과, 상기 마그네트론의 출력측에 일측이 연결되어 마그네트론을 안내하는 도파관과, 상기 도파관의 출구측에 연결되어 상기 도파관을 통하여 유입되는 전자파를 공진시키기 위한 공진기와, 그 공진기의 내부에 배치됨과 아울러 내측에 발광물질이 봉입되어 상기 공진기에서 공진되는 전자파의 전계에 의해 플라즈마 방전이 발생되며 발광이 이루어지는 전구와, 상기 전구의 주변에 일정간격을 두고 소정의 단면적으로 대향되게 설치되고 공급되는 전원에 의해 상기 전구의 초기 방전을 유도하는 한쌍의 방전전극을 포함하여 구성되어, 조명장치를 켜면 먼저 방전전극에 공급되는 파워 소스에 의해 방전전극 사이에 방전이 일어나고, 그 방전에 의해 전구에 봉입된 발광물질의 시드 전자와 이온들을 발생시켜서 초기 방전이 일어나도록 하여, 이후에 마그네트론에서 발생된 전자파에 의한 주방전이 빠르게 일어나게 된다. 그에 따라 전구의 발광물질에 초기방전을 돕기 위해 첨가되던 수은과 같은 물질을 배제할 수 있으므로 무수은의 친환경적인 전구의 채용이 가능하다.The present invention provides a lighting apparatus using a plasma, a case having a predetermined space therein, a magnetron installed on one side of the case to generate electromagnetic waves, one side of which is connected to the output side of the magnetron to guide the magnetron, and Plasma discharge is generated by a resonator connected to the outlet side of the waveguide for resonating the electromagnetic wave flowing through the waveguide, and disposed inside the resonator and filled with a light emitting material inside to resonate in the resonator. And a pair of discharge electrodes which induce an initial discharge of the bulb by a power source which is installed and supplied to face a predetermined cross-sectional area at a predetermined interval around the bulb, and emits light. When turned on, the power source supplied to the discharge electrode Discharge is generated between the discharge electrodes, and seed electrons and ions of the light emitting material encapsulated in the bulb are generated by the discharge so that initial discharge occurs, so that a discharging by the electromagnetic waves generated in the magnetron occurs quickly. Accordingly, it is possible to exclude materials such as mercury, which are added to the light emitting material of the bulb to help the initial discharge, it is possible to adopt an environment-friendly bulb of mercury.

Description

플라즈마를 이용한 조명장치{LIGHTING SYSTEM USING PLASMA}Lighting device using plasma {LIGHTING SYSTEM USING PLASMA}

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 조명장치의 구조를 보인 사시도.1 is a perspective view showing the structure of a lighting apparatus using a plasma according to the present invention.

도 2는 도 1의 종단면도.2 is a longitudinal cross-sectional view of FIG.

도 3은 본 발명의 방전전극이 설치된 부분의 확대 단면도.3 is an enlarged cross-sectional view of a portion provided with the discharge electrode of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 방전전극의 단면도. 4 is a cross-sectional view of the discharge electrode according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

101 : 케이스 102 : 마그네트론101: Case 102: Magnetron

103 : 도파관 104 : 공진기103 waveguide 104 resonator

105 : 전구 108 : 방전전극105: bulb 108: discharge electrode

108a : 유리 108b : ITO 코팅막108a: glass 108b: ITO coating film

본 발명은 플라즈마를 이용한 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전구의 주변에 별도로 설치된 2개의 방전전극에서 발생되는 전계에 의하여 안정적인 초기방전이 이루어지도록 하여 친환경적인 전구의 설계가 가능토록 한 플라즈마를 이용한 조명장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lighting apparatus using a plasma, and more particularly to a plasma that enables the design of an environment-friendly light bulb by the stable initial discharge is made by the electric field generated from two discharge electrodes separately installed around the bulb. It relates to a lighting device used.

플라즈마를 이용한 조명기기(lighting device)는 전자파 에너지를 발생시키는 마그네트론과, 그 마그테트론에서 발생되는 전자파를 후술하는 공진기의 내부로 전달하는 도파관과, 그 도파관을 통하여 공급된 전자파에 의해 후술하는 전구에 플라즈마 방전이 발생되며 강한 전계가 형성되도록 하기 위한 공진기 및 발광물질이 봉입되어 강하게 걸리는 전계에 의해 발광이 이루어지는 전구로 이루어져 있다.A lighting device using plasma includes a magnetron for generating electromagnetic energy, a waveguide for transmitting electromagnetic waves generated from the magnetron to a resonator, which will be described later, and a light bulb described later by an electromagnetic wave supplied through the waveguide. Plasma discharge is generated in the resonator for forming a strong electric field and a light emitting material is enclosed by a strong electric field of the light emitting is made of a light bulb.

상기와 같이 구성된 플라즈마를 이용한 조명기기는 마그네트론에서 발생되는 전자파가 도파관을 통하여 공진기에 전송되고, 그와 같이 공급된 전자파가 공진기의 내부에 설치된 무전극 전구에 인가되어 전구가 가시광선 또는 자외선을 발광하게 되며, 일반적으로 사용되는 백열등이나 형광등에 비하여 수명이 길고, 조명의 효과가 우수한 특징을 가지고 있다.In the lighting apparatus using the plasma configured as described above, the electromagnetic waves generated from the magnetron are transmitted to the resonator through the waveguide, and the supplied electromagnetic waves are applied to the electrodeless bulb installed in the resonator so that the bulb emits visible or ultraviolet light. Compared with incandescent lamps and fluorescent lamps which are generally used, they have a long service life and have excellent light effect.

그런데, 상기 전구에는 초기 방전 개시를 위해 필요한 전계의 강도를 낮추기 위해 발광물질과 함께 수은이 첨가되어 있는데, 그와 같은 수은의 첨가는 환경 친화적인 측면에서는 첨가되지 않는 것이 바람직함에도 초기방전을 위해 불가피하게 첨가하여야 하는 문제점이 있었다.However, mercury is added to the bulb together with a light emitting material to lower the strength of the electric field required for initial discharge initiation. However, the addition of such mercury is inevitable for initial discharge even though it is preferable not to be added in an environmentally friendly aspect. There was a problem that must be added.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 무수은 무전극 전구의 초기방전이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하여, 환경친화적인 무전극 전구의 채택이 가능토록 한 플라즈마를 이용한 조명장치를 제공함에 있다.An object of the present invention devised in view of the above problems is to provide a lighting device using a plasma to enable the initial discharge of the mercury-free electrodeless bulb to be stable, the adoption of an environmentally friendly electrodeless bulb. .

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여In order to achieve the object of the present invention as described above

내부에 일정 공간부를 가지는 케이스와,The case which has a constant space part inside,

그 케이스의 내부 일측에 설치되어 전자파를 발생시키기 위한 마그네트론과,A magnetron installed at one inner side of the case to generate electromagnetic waves,

상기 마그네트론의 출력측에 일측이 연결되어 마그네트론을 안내하는 도파관과,A waveguide connected at one side to an output side of the magnetron to guide the magnetron;

상기 도파관의 출구측에 연결되어 상기 도파관을 통하여 유입되는 전자파를 공진시키기 위한 공진기와,A resonator connected to an outlet side of the waveguide for resonating electromagnetic waves flowing through the waveguide;

그 공진기의 내부에 배치됨과 아울러 내측에 발광물질이 봉입되어 상기 공진기에서 공진되는 전자파의 전계에 의해 플라즈마 방전이 발생되며 발광이 이루어지는 전구와,A light bulb disposed inside the resonator and filled with a light emitting material therein, the plasma discharge being generated by an electric field of electromagnetic waves resonated in the resonator, and emitting light;

상기 전구의 주변에 일정간격을 두고 소정의 단면적으로 대향되게 설치되고 공급되는 전원에 의해 상기 전구의 초기 방전을 유도하는 한쌍의 방전전극을,A pair of discharge electrodes for inducing the initial discharge of the bulb by the power supplied and installed to face a predetermined cross section at a predetermined interval around the bulb,

포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 조명장치가 제공된다.Provided is an illumination device using a plasma comprising a configuration.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 플라즈마를 이용한 무전극 조명장치를 첨부된 도면의 실시 예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, referring to the embodiment of the accompanying drawings, the electrodeless illumination device using the present invention plasma configured as described above in more detail as follows.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 조명장치의 구조를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 종단면도이며, 도 3은 본 발명의 초기방전전극이 설치된 부분의 확대 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명이 구비된 무전극 조명기기는 케이스(case)(101)의 내부에 전자파(microwave)를 발생시키기 위한 마그네트론(magenatron)(102)이 설치되어 있다.1 is a perspective view showing the structure of a lighting apparatus using a plasma according to the present invention, Figure 2 is a longitudinal sectional view of Figure 1, Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion where the initial discharge electrode of the present invention is installed, Likewise, in the electrodeless lighting device provided with the present invention, a magnetron 102 for generating microwaves is provided inside the case 101.

그리고, 상기 마그네트론(102)의 출력측에는 마그네트론(102)에 발생되는 전자파를 전송하기 위한 도파관(waveguide)(103)의 일측이 결합되어 있고, 상기 케이스(101)의 외측에는 상기 도파관(103)을 통하여 전송된 전자파를 공진시키기 위한 망체상의 공진기(resonator)(104)가 결합되어 있다.In addition, one side of a waveguide 103 for transmitting electromagnetic waves generated by the magnetron 102 is coupled to the output side of the magnetron 102, and the waveguide 103 is disposed outside the case 101. A resonator 104 on the network for resonating the electromagnetic waves transmitted through is coupled.

또한, 상기 공진기(104)의 내부에는 공진기(104)에서 공진이 되는 전자파에 의하여 발광이 되는 발광물질이 봉입되어 있는 구형상의 전구(bulb)(105)가 설치되어 있고, 그 전구(105)는 벌브축(105a)의 하단부에 모터축(106a)이 연결된 모터(106)에 의해 회전되어지도록 되어 있다.In addition, a spherical bulb 105 is provided inside the resonator 104 in which a light emitting material that emits light is emitted by electromagnetic waves resonating in the resonator 104. The motor shaft 106a is rotated by the motor 106 connected to the lower end of the bulb shaft 105a.

그리고, 상기 케이스(101)의 외측에는 상기 공진기(104)를 감싸도록 반사갓(107)이 설치되어 전구(105)에서 발광되는 빛이 공진기(104)를 통과한 후 반사갓(107)에서 반사되어지도록 되어 있다.In addition, a reflection shade 107 is installed outside the case 101 to surround the resonator 104 such that light emitted from the bulb 105 is reflected by the reflection shade 107 after passing through the resonator 104. It is.

또한, 상기 전구(105)의 양측에 위치되도록 한쌍의 방전전극(108)이 설치되어 있어서, 두 전극 사이에 발생되는 전계에 의해 초기방전이 이루어지도록 되어 있다.In addition, a pair of discharge electrodes 108 are provided to be located on both sides of the bulb 105, so that the initial discharge is made by an electric field generated between the two electrodes.

상기 방전전극(108)은 유전물질로된 글래스(108a)에 ITO(indium tin oxide) 코팅막(108b)이 코팅된 것으로, 전구(105)에 발생되는 광을 차단하지 않는 상태에서 방전이 이루어지도록 되어 있다.The discharge electrode 108 is coated with an indium tin oxide (ITO) coating film 108b on a glass 108a made of a dielectric material, and the discharge is performed in a state in which light generated in the light bulb 105 is not blocked. have.

그리고, 상기 방전전극(108)은 서로 대향하게 배치되는 글래스(108a)의 외측면에 ITO 코팅막(108b)이 코팅되도록 하는 것이 두 방전전극(108)에 전압을 걸어줄 때 전계가 균일하게 형성됨과 아울러 아크의 발생이 방지된다.In addition, the discharge electrode 108 is formed so that the ITO coating film 108b is coated on the outer surface of the glass 108a disposed to face each other so that an electric field is uniformly applied when the voltage is applied to the two discharge electrodes 108. In addition, the generation of arcs is prevented.

상기 방전전극(108)은 주방전을 개시하기 위한 초기방전을 위한 방전전극(108)이므로 별도의 독립적인 파워 소스(power sourse)를 이용하는 것이 바람직하다.Since the discharge electrode 108 is a discharge electrode 108 for initial discharge to initiate a discharging, it is preferable to use a separate independent power source.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 플라즈마를 이용한 조명장치는 2개의 방전전극(108) 사이에서 발생되는 전계에 의해 전구(105)의 내부에 봉입되어 있는 발광물질의 초기방전이 이루어진 후, 마그네트론(102)에서 발생되는 전자파에 의한 주방전에 의해 플라즈마 형성되며 발광이 이루어진다.In the lighting apparatus using the plasma of the present invention configured as described above, after the initial discharge of the light emitting material enclosed in the bulb 105 by the electric field generated between the two discharge electrodes 108, the magnetron ( Plasma is formed by the electric discharge by the electromagnetic wave generated in 102 and the light is emitted.

즉, 별도의 파워 소스가 2개의 방전전극(108)에 공급되면 2개의 방전전극(108) 사이에서 방전이 일어나는데, 이와 같이 발생되는 방전에 의해 전구(105) 내부에서 시드전자(seed electrons)와 이온(ions)들을 발생시켜서 주방전이 빠르게 발생되도록 돕게 된다.That is, when a separate power source is supplied to the two discharge electrodes 108, a discharge occurs between the two discharge electrodes 108. The seed electrons and the seed electrons in the bulb 105 are generated by the discharge generated in this way. By generating ions, it helps the kitchen develop quickly.

상기와 같이 방전전극(108)들에 의해 초기방전이 발생됨과 동시에 고전압이 마그네트론(102)에 공급되면 마그네트론(102)에서는 인가되는 고전압에 의하여 전자파를 생성시키게 되며, 그와 같이 발생된 전자파는 도파관(103)을 통하여 공진기(104)의 내부로 방사되고, 그 방사되는 전자파에 의하여 전구(105)에 봉입된 발광물질을 방전시켜서 플라즈마에 의한 빛이 발생되어 지며, 그와 같이 발생되는 빛은 반사갓(107)에 의하여 반사되면서 전방으로 비춰지게 된다. 상기와 같이 마그네트론(102)에서 발생되는 전자파에 의해 전구(105)의 주방전이 일어날 때는 방전전극(108)에 공급되는 파워소스는 차단되도록 하는 것이 바람직하다.As described above, when the initial discharge is generated by the discharge electrodes 108 and a high voltage is supplied to the magnetron 102, the magnetron 102 generates electromagnetic waves by a high voltage applied thereto, and the generated electromagnetic waves are waveguides. Light emitted by the plasma is emitted into the resonator 104 through the 103 and discharges the light-emitting material encapsulated in the light bulb 105 by the emitted electromagnetic waves, so that the light generated by the plasma is reflected. Reflected by 107 is reflected forward. As described above, when the electric discharge of the bulb 105 occurs due to the electromagnetic wave generated from the magnetron 102, the power source supplied to the discharge electrode 108 is preferably blocked.

한편, 상기와 같이 초기방전을 일으키는 방전전극(108)은 투명한 재질로 되 어 있어서 전구(105)의 양측에 배치되어 있음에도 불구하고 전구(105)에서 발광되는 빛이 그대로 투과되어 지므로, 방전전극(108)에 의한 빛의 차단이나 그로 인한 발광효율의 저하는 발생되지 않는다. On the other hand, the discharge electrode 108 that causes the initial discharge as described above is made of a transparent material, so that the light emitted from the bulb 105 is transmitted as it is, even though it is disposed on both sides of the bulb 105, the discharge electrode ( 108) the light is not blocked or a decrease in luminous efficiency is caused.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 플라즈마를 이용한 조명장치는 전구의 양측에 방전전극을 설치하고, 그 방전전극에 별도의 파워소스가 공급되도록 하여, 조명장치를 켜면 먼저 방전전극에 공급되는 파워 소스에 의해 방전전극 사이에 방전이 일어나고, 그 방전에 의해 전구에 봉입된 발광물질의 시드 전자와 이온들을 발생시켜서 초기 방전이 일어나도록 하여, 이후에 마그네트론에서 발생된 전자파에 의한 주방전이 빠르게 일어나게 된다. 그에 따라 전구의 발광물질에 초기방전을 돕기 위해 첨가되던 수은과 같은 물질을 배제할 수 있으므로 무수은의 친환경적인 전구의 채용이 가능하다.As described above in detail, the lighting apparatus using the plasma of the present invention is provided with a discharge electrode on both sides of the bulb, so that a separate power source is supplied to the discharge electrode, the power source is first supplied to the discharge electrode when the lighting device is turned on The discharge occurs between the discharge electrodes and generates seed electrons and ions of the light emitting material encapsulated in the bulb by the discharge so that the initial discharge occurs, so that the electric discharge caused by the electromagnetic waves generated in the magnetron occurs quickly. Accordingly, it is possible to exclude materials such as mercury, which are added to the light emitting material of the bulb to help the initial discharge, it is possible to adopt an environment-friendly bulb of mercury.

Claims (4)

내부에 일정 공간부를 가지는 케이스와,The case which has a constant space part inside, 그 케이스의 내부 일측에 설치되어 전자파를 발생시키기 위한 마그네트론과,A magnetron installed at one inner side of the case to generate electromagnetic waves, 상기 마그네트론의 출력측에 일측이 연결되어 마그네트론을 안내하는 도파관과,A waveguide connected at one side to an output side of the magnetron to guide the magnetron; 상기 도파관의 출구측에 연결되어 상기 도파관을 통하여 유입되는 전자파를 공진시키기 위한 공진기와,A resonator connected to an outlet side of the waveguide for resonating electromagnetic waves flowing through the waveguide; 그 공진기의 내부에 배치됨과 아울러 내측에 발광물질이 봉입되어 상기 공진기에서 공진되는 전자파의 전계에 의해 플라즈마 방전이 발생되며 발광이 이루어지는 전구와,A light bulb disposed inside the resonator and filled with a light emitting material therein, the plasma discharge being generated by an electric field of electromagnetic waves resonated in the resonator, and emitting light; 상기 전구의 주변에 일정간격을 두고 소정의 단면적으로 대향되게 설치되고 공급되는 전원에 의해 상기 전구의 초기 방전을 유도하는 한쌍의 방전전극을,A pair of discharge electrodes for inducing the initial discharge of the bulb by the power supplied and installed to face a predetermined cross section at a predetermined interval around the bulb, 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 조명장치.Lighting device using a plasma comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방전전극은 투명한 유전체에 ITO 코팅막이 코팅된 투명재질인 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 조명장치.The discharge electrode is a lighting device using a plasma, characterized in that the transparent material coated with an ITO coating film on a transparent dielectric. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 방전전극은 서로 대향하게 설치되는 유리의 외측에 ITO 코팅막이 위치되게 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 조명장치.The discharge electrode is a lighting device using a plasma, characterized in that the ITO coating film is disposed on the outer side of the glass facing each other. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 방전전극은 별도의 독립적인 파워 소스가 공급되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 조명장치.The discharge electrode is a lighting device using a plasma, characterized in that a separate independent power source is supplied.
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