KR100690678B1 - 비회전 전구를 갖는 무전극 조명기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비회전 전구를 갖는 무전극 조명기기에 관한 것으로, 전자파를 발생하는 마그네트론과, 마그네트론에서 전달되는 전자파는 가둬 소정의 공진주파수로 공진하도록 하는 공진기와, 공진기의 내부에 고정 설치하여 상기 마그네트론에서 전달되는 전자파에 의해 플라즈마화되면서 봉입물질이 발광하는 전구와, 마그네트론에서 발생하는 전자파를 공진기로 전달하도록 그 일측에는 상기 마그네트론의 출구부를 연통하는 반면 타측에는 상기 공진기를 연통하는 도파관과, 도파관의 중간에 설치하여 전자파의 전기장을 평면상의 두 직각방향성분으로 분해되도록 하고 이 두 방향성분이 상호 위상속도차를 발생시켜 원편파를 형성하도록 하는 유전체판을 포함함으로써, 전구에 전달되는 전자파를 원편파 형상으로 전환하여 상기 전구를 회전시키지 않더라도 플라즈마를 균일하게 회전시킬 수 있어 전구를 회전시키는 모터를 배제할 수 있고 이를 통해 모터로 인한 생산비용과 소음은 줄이고 전구의 수명은 연장할 수 있다.

Description

비회전 전구를 갖는 무전극 조명기기{IRROTATIONAL BULB WITH PLASMA LIGHTING SYSTEM}

도 1은 종래 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 본 발명 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도,

도 3은 본 발명 무전극 조명기기를 파단하여 보인 사시도,

도 4는 본 발명의 무전극 조명기기에서 원통형 도파관과 유전체판의 설치 상태를 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

11 : 케이싱 12 : 마그네트론

13 : 고압발생기 14 : 도파관

15 : 전구 16 : 공진기

17 : 반사갓 18 : 유전체거울

20 : 유전체판 M : 팬모터

본 발명은 무전극 조명기기에 관한 것으로, 특히 한 개의 원통형 도파관을 사용하여 원편파를 생성하도록 하는 비회전 전구를 갖는 무전극 조명기기에 관한 것이다.

일반적으로 전자파를 이용한 조명기기는 무전극 플라즈마 전구에 전자파를 가하여 이로부터 가시광선 또는 자외선을 발광시키는 장치로서 통상적인 백열등이나 형광등에 비해 램프의 수명이 길고 조명의 효과가 우수한 특징을 가지고 있다.

도 1은 종래 전자파를 이용한 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래 무전극 조명기기는, 케이싱(1)의 내부에 장착하여 마이크로파를 생성하는 마그네트론(2)과, 마그네트론(2)에 상용 교류전원을 고압으로 승압하여 공급하는 고압발생기(3)와, 마그네트론(2)의 출구부에 연통하여 그 마그네트론(2)에서 생성한 마이크로파를 전달하는 도파관(4)과, 내부에 발광물질을 봉입하고 도파관(4)을 통해 전달한 마이크로파 에너지에 의해 봉입한 물질이 여기(excited state)하여 플라즈마화 하면서 빛을 발생하는 전구(5)와, 도파관(4)과 전구(5)의 앞쪽에 씌워져 마이크로파는 차단하면서 상기 전구(5)에서 발광된 빛은 통과하는 공진기(6)와, 공진기(6)를 수용하여 전구에서 발생하는 빛을 직진토록 집중 반사하는 반사갓(7)과, 전구(5) 후방측의 공진기(6) 내부에 장착하여 전자파는 통과하면서 빛은 반사하는 유전체거울(8)과, 케이싱(1)의 일측에 구비하여 마그네트론(2)과 고압발생기(3)를 냉각하는 냉각팬(9)으로 구성하고 있다.

도파관(4)은 그 일측면에 상기한 전구(5)와 공진기(6)를 결합하는 반면 측벽면에는 마그네트론(2)의 출구부(미부호)를 삽입 결합하도록 내부에 공간부를 구비하여 직사각통을 원통모양으로 말아 형성하고 있다.

전구(5)는 소정의 내부체적을 구비하여 석영재질로 된 구 형상으로 형성하고 그 내부에 플라즈마화 하면서 빛을 발하도록 상기한 발광물질과 불활성가스 그리고 방전촉매물질 등을 봉입하여 케이싱(1)의 외부에 배치하는 발광부(5a)와, 발광부(5a)에 일체로 연장 형성하여 상기 케이싱(1)의 내부에서 지지하고 그 끝단에 전구모터(M1)의 회전축을 결합하여 상기한 발광부(5a)가 회전하도록 하는 지지부(5b)로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 M2는 냉각팬을 회전시키는 팬모터이다.

상기와 같은 종래 마이크로파를 이용한 조명시스템은 다음과 같이 동작한다.

즉, 제어부에서 고압발생기(3)에 구동신호를 입력하면, 고압발생기(3)는 교류 전원을 승압하여 승압된 고압을 마그네트론(3)에 공급하고, 마그네트론(2)은 고압에 의해 발진하면서 매우 높은 주파수를 갖는 마이크로파를 생성하며, 이렇게 생성된 마이크로파는 도파관(4)을 통해 공진기(6) 내부로 방사되면서 전구(5) 내의 봉입된 물질을 방전하여 고유한 방출 스펙트럼을 가지는 빛을 발생하고, 이 빛은 반사갓(7)과 유전체거울(8)에 의해 전방으로 반사하면서 공간을 밝힌다. 이때, 전구(5)는 그 발광부(5a) 내부의 플라즈마 온도를 균일하게 유지하도록 상기 전구모터(M1)에 의해 소정의 속도로 회전을 하는 것이었다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 무전극 조명기기에 있어서는, 전술한 바와 같이 전구 내 플라즈마의 온도를 균일하게 유지하기 위해 상기한 전구모터(M1)를 사용하여 전구(5)를 회전시키는 것이었으나, 이는 전구모터(M1)의 사용으로 인해 소음이 발생하는 것은 물론 생산비용이 증가하고 모터(M1)의 수명이 짧아 결국 전 구(5)의 국부적 가열이 진행되면서 전구의 수명도 단축되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 전자파를 이용한 조명기기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 전구를 회전시키지 않고서도 그 전구내 플라즈마의 온도를 균일하게 유지할 수 있는 비회전 전구를 갖는 무전극 조명기기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 전자파를 발생하는 마그네트론과, 상기 마그네트론에서 전달되는 전자파는 가둬 소정의 공진주파수로 공진하도록 하는 공진기와, 상기 공진기의 내부에 고정 설치하여 상기 마그네트론에서 전달되는 전자파에 의해 플라즈마화되면서 봉입물질이 발광하는 전구와, 상기 마그네트론에서 발생하는 전자파를 공진기로 전달하도록 그 일측에는 상기 마그네트론의 출구부를 연통하는 반면 타측에는 상기 공진기를 연통하는 도파관과, 상기 도파관의 중간에 설치하여 전자파의 전기장을 평면상의 두 직각방향성분으로 분해되도록 하고 이 두 방향성분이 상호 위상속도차를 발생시켜 원편파를 형성하도록 하는 유전체판을 포함한 비회전 전구를 갖는 무전극 조명기기를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 비회전 전구를 갖는 무전극 조명기기를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 3은 본 발명 무전극 조명기기를 파단하여 보인 사시도이며, 도 4는 본 발명의 무전극 조명기기에서 원통형 도파관과 유전체판의 설치 상태를 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 전자파를 이용한 무전극 조명기기는, 케이싱(11)의 내부에 장착하여 마이크로파를 생성하는 마그네트론(12)과, 마그네트론(12)에 상용 교류전원을 고압으로 승압하여 공급하는 고압발생기(13)와, 마그네트론(12)의 출구부에 연통하여 그 마그네트론(12)에서 생성한 마이크로파를 전달하고 전자파를 횡방향 평면을 따라 전기장(Electric Field)이 형성되는 TE₁₁모드로 변환시키도록 원통형으로 형성하는 도파관(14)과, 발광물질을 봉입하여 후술할 공진기(16)에 고정 설치하고 상기 도파관(14)을 통해 전달한 전자파 에너지에 의해 발광물질이 플라즈마화 하면서 빛을 발생하는 전구(15)와, 도파관(14)과 전구(15)의 앞쪽에 씌워져 마이크로파는 차단하면서 상기 전구(15)에서 발광된 빛은 통과하는 공진기(16)와, 공진기(16)를 수용하여 전구(15)에서 발생하는 빛이 직진하도록 반사하는 반사갓(17)과, 전구(15) 후방측의 공진기(16) 내부에 장착하여 전자파는 통과하면서 빛은 반사하는 유전체거울(18)과, 케이싱(11)의 일측에 구비하여 마그네트론(12)과 고압발생기(13)를 냉각하는 냉각팬(19)으로 구성한다.

도파관(14)은 도 3 및 도 4에서와 같이 직경이 72mm 이상인 원통모양으로 형성하고, 그 일 측면에는 상기한 마그네트론(12)의 출구를 연통 결합하는 반면 타 단에는 상기한 공진기(16)를 연통 결합한다.

또, 도파관(14)의 내부 중앙에 길이방향으로 세워져 전자파의 전기장를 평면상의 두 직각방향성분으로 분해되도록 하고 이 두 방향성분이 상호 위상속도차를 발생시켜 원편파를 형성하도록 하는 유전체판(20)을 설치한다.

유전체판(20)은 도 4에서와 같이 직사각형의 판체로 형성하고 그 두께를 도파관의 규격(통상, 반지름과 높이)에 따라 결정되는 파장(λ) 대비 1/4λ 정도로 형성하며 전기장에 대해 45°로 기울어지도록 설치하는 것이 바람직하다.

전구(15)는 소정의 내부체적을 구비하여 석영재질로 된 구 형상으로 형성하고 그 내부에 플라즈마화 하면서 빛을 발하도록 상기한 발광물질과 불활성가스 그리고 방전촉매물질 등을 봉입하여 상기한 공진기(16)의 내부에 고정 배치하는 발광부(15a)와, 발광부(15a)에 일체로 연장 형성하여 상기한 유전체판(20)의 중심에 고정 설치하는 지지부(15b)로 이루어진다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 M은 냉각팬을 회전시키는 팬모터이다.

상기와 같은 본 발명 비회전 전구를 갖는 무전극 조명기기가 가지는 작용효과는 다음과 같다.

즉, 고압발생기(13)가 교류 전원을 승압하여 승압된 고압을 마그네트론(12)에 공급하면, 마그네트론(12)은 고압에 의해 발진하면서 전자파를 생성하고, 이 전자파는 도파관(14)을 통해 공진기(16) 내부로 방사하면서 전구(15) 내의 봉입된 물질을 방전하여 빛을 발생하며, 이 빛은 반사갓(17)과 유전체거울(18)에 의해 전방으로 반사하면서 공간을 밝힌다.

여기서, 도파관(14)은 전기장이 횡방향 평면을 따라 형성되는 TE₁₁ 모드형의 원통형 도파관으로 형성하고 그 내부에 유전체판(20)을 설치하여 마그네트론(12)에서 발생하는 전자파의 일부, 즉 판 방향의 편파 성분은 유전체판(20)을 통과하면서 직각인 편파 성분 보다 전자파의 위상속도가 90°정도 늦어지면서 전체적으로 원편파의 형상을 띠게 된다.

이렇게 하여, 원편파 모양의 전자파가 상기한 전구의 발광부에 채운 봉입물질을 골고루 가열하여 전구 내 플라즈마를 회전시키는 역할을 하게 되는 것이다.

본 발명에 의한 비회전 전구를 갖는 무전극 조명기기는, 원통형 도파관의 내부에 전자파의 방향 성분 간 위상속도차를 유발하는 유전체판을 설치함으로써, 전구에 전달되는 전자파를 원편파 형상으로 전환하여 상기 전구를 회전시키지 않더라도 플라즈마를 균일하게 회전시킬 수 있어 전구를 회전시키는 모터를 배제할 수 있고 이를 통해 모터로 인한 생산비용과 소음은 줄이고 전구의 수명은 연장할 수 있다.

Claims (3)

1. 전자파를 발생하는 마그네트론과,

   상기 마그네트론에서 전달되는 전자파는 가둬 소정의 공진주파수로 공진하도록 하는 공진기와,

   상기 공진기의 내부에 고정 설치하여 상기 마그네트론에서 전달되는 전자파에 의해 플라즈마화되면서 봉입물질이 발광하는 전구와,

   상기 마그네트론에서 발생하는 전자파를 공진기로 전달하도록 그 일측에는 상기 마그네트론의 출구부를 연통하는 반면 타측에는 상기 공진기를 연통하는 도파관과,

   상기 도파관의 중간에 설치하여 전자파의 전기장을 평면상의 두 직각방향성분으로 분해되도록 하고 이 두 방향성분이 상호 위상속도차를 발생시켜 원편파를 형성하도록 하는 유전체판을 포함한 비회전 전구를 갖는 무전극 조명기기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도파관은 횡방향 평면을 따라 전기장이 형성되는 TE₁₁ 모드 원통형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 비회전 전구를 갖는 무전극 조명기기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 유전체판은 도파관의 규격에 따른 파장(λ) 대비 1/4λ의 두께를 갖도록 형성하여 전기장에 대해 45°기울어지게 배치하는 것을 특징으로 하는 비회전 전구를 갖는 무전극 조명기기.

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