KR100761281B1 - 무전극전구 및 이를 구비한 무전극 조명기기 - Google Patents

무전극전구 및 이를 구비한 무전극 조명기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무전극전구 및 이를 구비한 무전극 조명기기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 무전극전구를 구비한 무전극 조명기기는, 고주파를 발생시키는 고주파발생부와; 상기 고주파발생부의 일측에 배치되어 상기 고주파발생부에 의해 발생된 고주파의 방출을 차폐하여 내부에 공진모드가 형성되게 하는 공진기와; 내부에 발광물질이 구비된 발광부와, 상기 발광부에 연결되어 상기 발광부를 지지하는 지지부와, 상기 발광부와 접촉되는 상기 지지부의 접촉면으로부터 상기 발광부로부터 이격되게 함몰 형성되는 에너지전달억제홈을 구비하여 빛 또는 열 형태의 에너지전달을 억제하는 에너지전달억제부를 구비하여 상기 공진기의 내부에 배치되어 상기 고주파에 의해 여기되어 발광하는 무전극전구를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 불필요한 방전 에너지손실을 줄일 수 있어 광효율을 제고시킬 수 있으며 방전에너지에 기인한 주변 부품의 강제열화를 억제할 수 있다.

Description

무전극전구 및 이를 구비한 무전극 조명기기{ELECTRODELESS BULB AND ELECTRODELESS LIGHTING SYSTEM HAVING THE SAME}
도 1은 종래의 무전극 조명기기의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무전극전구를 구비한 무전극 조명기기의 단면도,
도 3은 도 2의 무전극전구의 확대도,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도,
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 무전극전구의 에너지전달억제부의 단면도,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무전극전구를 구비한 무전극조명기기의 단면도,
도 8은 도 7의 확대도,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무전극전구를 구비한 무전극 조명기기의 단면도,
도 10은 도 9의 확대도,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무전극전구의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 케이싱 121 : 고주파발생부
123 : 도파관 125 : 고전압발생부
131 : 공진기 141 : 무전극전구
143 : 발광부 145 : 지지부
147 : 전구모터 151 : 에너지전달억제부
본 발명은, 무전극전구 및 이를 구비한 무전극 조명기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 불필요한 방전 에너지손실을 줄일 수 있어 광효율을 제고시킬 수 있으며 방전에너지에 기인한 주변 부품의 강제열화를 억제할 수 있도록 한 무전극전구 및 이를 구비한 무전극 조명기기에 관한 것이다.
도 1은 종래의 무전극 조명기기의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 무전극 조명기기는, 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱(11)과, 케이싱(11)의 내부에 수용 설치되어 고주파 에너지를 발생시키는 고주파발생부(21)와, 케이싱(11)의 내부에 배치되어 고주파발생부(21)에 고전압을 인가하는 고전압발생부(25)와, 케이싱(11)의 일 측에 배치되며 고주파의 방출을 차폐하여 내부에 공진모드가 이루어지도록 하는 공진기(31)와, 공진기(31)의 내부에 배치되고 고주파에 의해 여기(exciting)되어 발광하는 무전극전구(41)를 구비하고 있다.
고주파발생부(21)는 통상 마그네트론 등을 형성되어 마이크로웨이브를 발생 시키도록 구성되며, 고주파발생부(21)의 일 측에는 공진기(31)로 마이크로파를 안내할 수 있도록 도파관(23)이 형성되어 있다. 도파관(23)의 출구측에는 내부에 공진모드가 이루어지도록 공진기(31)가 설치되어 있으며, 공진기(31)의 내부에는 무전극전구(41)가 회전가능하게 수용 설치되어 있다. 공진기(31)의 일 측에는 미러(33)가 설치되어 있으며, 공진기(31)의 외부에는 발광된 빛을 반사할 수 있도록 반사갓(35)이 설치되어 있다.
무전극전구(41)는, 내부에 고주파에 의해 여기되어 플라즈마화되면서 발광하는 불활성개스 등의 발광물질이 수용되는 구체로 형성된 발광부(43)와, 일 단이 발광부(43)와 일체로 결합되어 발광부(43)를 회전가능하게 지지하는 막대형상의 지지부(45)를 구비하고 있다. 지지부(45)는 도파관(23)에 회전가능하게 삽입되어 있으며, 도파관(23)의 일 측에는 지지부(45)와 결합되어 지지부(45)를 회전구동시키는 전구모터(47)가 설치되어 있다.
케이싱(11)의 일 측에는 고주파발생부(21)를 냉각시킬 수 있도록 덕트(15)가 설치되어 있으며, 덕트(15)의 내부에는 공기의 유동을 촉진시킬 수 있도록 회전가능하게 송풍팬(17)이 설치되어 있다. 덕트(15)의 외부에는 송풍팬(17)을 회전구동시킬 수 있도록 팬모터(18)가 설치되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 고전압발생부(25)에 의해 발생된 고전압이 고주파발생부(21)에 인가되면 고주파발생부(21)는 고주파에너지, 즉 마이크로파를 발생시키게 된다. 마이크로파는 도파관(23)을 따라 공진기(31)의 내부로 방사되고, 이에 의해 무전극전구(41)의 내부의 발광물질이 여기(exciting)되어 플라즈마화되면서 고유한 방출스펙트럼을 가지는 빛을 발생하게 된다.
그런데, 이러한 종래의 무전극 조명기기에 있어서는, 발광부(43) 및 지지부(45)는 통상 석영(quartz)으로 형성되어 있어, 플라즈마 방전시 발생되는 열에너지 및/또는 빛에너지가 지지부(45)를 통해 전구모터(47)측으로 이동하게 되어 방전에너지의 손실이 발생될 뿐만 아니라 전구모터(47)의 강제열화를 촉진시키게 된다고 하는 문제점이 있다. 특히, 저출력용 기기의 경우 지지부(45)에 대한 발광부(43)의 크기가 상대적으로 작기 때문에 에너지손실비율이 증가하게 되어 에너지효율이 더 크게 저하된다고 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 불필요한 방전 에너지손실을 줄일 수 있어 광효율을 제고시킬 수 있으며 방전에너지에 기인한 주변 부품의 강제열화를 억제할 수 있는 무전극전구 및 이를 구비한 무전극 조명기기를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 고주파를 발생시키는 고주파발생부와; 상기 고주파발생부의 일측에 배치되어 상기 고주파발생부에 의해 발생된 고주파의 방출을 차폐하여 내부에 공진모드가 형성되게 하는 공진기와; 내부에 발광물질이 구비된 발광부와, 상기 발광부에 연결되어 상기 발광부를 지지하는 지지부와, 상기 발광부와 접촉되는 상기 지지부의 접촉면으로부터 상기 발광부로부터 이격되게 함몰 형성되는 에너지전달억제홈을 구비하여 빛 또는 열 형태의 에너지전달을 억제하는 에너지전달억제부를 구비하여 상기 공진기의 내부에 배치되어 상기 고주파에 의해 여기되어 발광하는 무전극전구를 포함하는 무전극전구를 구비한 무전극 조명기기에 의해 달성된다.
한편, 본 발명에 따르면, 내부에 고주파에 의해 여기되어 발광하는 발광물질이 구비된 발광부와; 상기 발광부에 연결되어 상기 발광부를 지지하는 지지부와; 상기 발광부와 접촉되는 상기 지지부의 접촉면으로부터 상기 발광부로부터 이격되게 함몰형성되는 에너지전달억제홈을 구비하여 빛 또는 열 형태의 에너지전달을 억제하는 에너지전달억제부를 포함하는 무전극전구가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무전극전구를 구비한 무전극 조명기기의 단면도이고, 도 3은 도 2의 무전극전구의 확대도이며, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이고, 도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 무전극전구의 에너지전달억제부의 단면도이다. 본 무전극전구를 구비한 무전극조명기기는, 고주파를 발생시키는 고주파발생부(121)와, 고주파발생부(121)의 일측에 배치되어 고주파발생부(121)에 의해 발생된 고주파의 방출을 차폐하여 내부에 공진모드가 형성되게 하는 공진기(131)와, 내부에 발광물질이 구비된 발광부(143)와 빛 또는 열 형태의 에너지전달을 억제하는 에너지전달억제부(151)가 형성되며 발광부(143)의 일 측에 일체로 결합되는 지지부(145)를 구비하여 공진기(131)의 내부에 배치되어 고주파에 의해 여기되어 발광하는 무전극전구(141)를 포함하여 구성되어 있다.
고주파발생부(121)는 마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론으로 구성되어 케이싱(110)의 내부 일 측에 수용 설치되어 있다. 케이싱(110)의 내부 타측에는 상용전원으로부터 고전압을 발생시켜 고주파발생부(121)에 제공할 수 있도록 고전압발생부(125)가 설치되어 있으며, 고주파발생부(121)와 고전압발생부(125) 사이에는 고주파를 공진기(131)로 안내할 수 있도록 도파관(123)이 설치되어 있다.
도파관(123)의 출구측에는 고주파의 방출을 차폐하여 내부에 공진모드가 이루어지도록 하는 공진기(131)가 설치되어 있으며, 공진기(131)의 외측에는 일 측으로 빛을 반사할 수 있도록 반사갓(135)이 결합되어 있다. 공진기(131)는 원통형의 금속망으로 형성되어 있으며, 일 측에는 미러(133)가 배치되어 있다.
케이싱(110)의 일 측에는 고주파발생부(121)를 냉각시킬 수 있도록 송풍팬(117) 및 팬모터(118)가 구비된 덕트(115)가 설치되어 있으며, 도파관(123)의 일 측에는 무전극전구(141)를 회전구동시킬 수 있도록 전구모터(147)가 설치되어 있다.
한편, 무전극전구(141)는, 내부에 고주파에 의해 여기되어 발광하는 발광물질이 구비된 발광부(143)와, 빛 또는 열 형태의 에너지전달을 억제하는 에너지전달억제부(151)를 구비하여 발광부(143)의 일 측에 일체로 결합되는 지지부(145)를 구비하고 있다. 발광부(143)는 발광물질의 플라즈마 방전 시 발생된 빛이 외부로 투과할 수 있도록 석영으로 구형상으로 형성되어 있으며, 지지부(145)는 석영으로 막대형상을 가지도록 형성되어 일 단부가 발광부(143)에 일체로 결합되어 있다.
발광부(143)에 접촉되는 지지부(145)의 접촉측 단부에는 발광부(143)의 플라즈마 방전 시 열 또는 빛의 형태의 방전에너지가 지지부(145)를 따라 전구모터(147)측으로 이동되는 것을 억제할 수 있도록 에너지전달억제부(151)가 형성되어 있다. 에너지전달억제부(151)는 빛이 반사 및/또는 굴절될 수 있도록 발광부(143)로부터 이격되는 방향을 따라 단면적이 감소되게 소정 깊이로 함몰된 원추형 홈의 형태로 구현되어 있다. 여기서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 빛이 반사 또는 굴절될 수 있도록 지지부(175,195)의 길이방향에 경사지게 배치된 복수의 측부를 가지도록 사각형 단면 형상의 에너지전달억제부(181) 또는 육각형 단면 형상의 에너지전달억제부(201)와 같이 다각형 단면형상을 가지는 에너지전달억제부를 구비하도록 무전극전구(171,191)를 각각 구성할 수도 있다.
이러한 구성에 의하여, 고전압발생부(125)에 의해 고주파발생부(121)에 고전압이 인가되면 고주파발생부(121)는 마이크로파 등의 고주파에너지를 발생하고, 고주파에너지는 도파관(123)을 따라 공진기(131)의 내부로 안내된다. 이에 따라 무전극전구(141)의 내부의 발광물질이 여기되어 플라즈마화되면서 열 및 빛의 형태의 방전에너지를 방사하게 된다. 이 때, 에너지전달억제부(151)는 발광부(143)로부터 열에너지가 전도되는 것을 억제함과 아울러 빛에너지를 반사 및/또는 굴절시킴으로써 열에너지 및 빛에너지가 지지부(145)를 통해 전구모터(147)측으로 이동되는 것을 억제하게 된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무전극전구를 구비한 무전극조명기기의 단면도이고, 도 8은 도 7의 확대도이다. 전술 및 도시한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 도면 설명의 편의상 도시를 생략하고, 동일한 참조부호를 인용하여 설명하기로 한다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 무전극전구를 구비한 무전극조명기기는, 고주파를 발생시키는 고주파발생부(121)와, 고주파발생 부(121)의 일측에 배치되어 고주파발생부(121)에 의해 발생된 고주파의 방출을 차폐하여 내부에 공진모드가 형성되게 하는 공진기(131)와, 내부에 발광물질이 구비된 발광부(213)와 빛 또는 열 형태의 에너지전달을 억제하는 에너지전달억제부(221)가 형성되며 발광부(213)의 일 측에 일체로 결합되는 지지부(215)를 구비하여 공진기(131)의 내부에 배치되어 고주파에 의해 여기되어 발광하는 무전극전구(211)를 포함하여 구성되어 있다.
무전극전구(211)는, 내부에 고주파에 의해 여기되어 발광하는 발광물질이 구비된 발광부(213)와, 빛 또는 열 형태의 에너지전달을 억제하는 에너지전달억제부(221)를 구비하여 발광부(213)의 일 측에 일체로 결합되는 지지부(215)를 구비하고 있다. 발광부(213)는 발광물질의 플라즈마 방전 시 발생된 빛이 외부로 투과할 수 있도록 석영으로 구형상으로 형성되어 있으며, 지지부(215)는 석영으로 막대형상을 가지도록 형성되어 일 단부가 발광부(213)에 일체로 결합되어 있다.
한편, 에너지전달억제부(221)는 발광부(213)와 접촉되는 지지부(215)의 접촉면으로부터 소정 깊이로 함몰되게 형성된 원통형 홈(223)의 형태로 형성되어 있다. 여기서, 홈(223)의 형태는 원추형 또는 다각형 단면형상을 가지도록 형성할 수도 있다. 에너지전달억제부(221)의 내면에는 빛에너지가 난반사될 수 있도록 복수의 돌기 형태로 구현된 요철부(225)가 형성되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 고주파발생부(121)로부터 발생된 고주파가 공진기(131)의 내부로 방사되면 발광부(213)의 내부의 발광물질은 여기되어 플라즈마화되면서 빛에너지 및 열에너지를 방출하게 된다. 이 때, 에너지전달억제부(221)는 발광부(213)로부터의 열에너지의 전도를 억제함과 아울러 빛에너지가 난반사되도록 함으로써 방전에너지가 지지부(215)를 통해 전구모터(147)측으로 이동되는 것을 억제하게 된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무전극전구를 구비한 무전극 조명기기의 단면도이고, 도 10은 도 9의 확대도이며, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무전극전구의 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 무전극전구를 구비한 무전극조명기기는, 고주파를 발생시키는 고주파발생부(121)와, 고주파발생부(121)의 일측에 배치되어 고주파발생부(121)에 의해 발생된 고주파의 방출을 차폐하여 내부에 공진모드가 형성되게 하는 공진기(131)와, 내부에 발광물질이 구비된 발광부(233)와 빛 또는 열 형태의 에너지전달을 억제하는 에너지전달억제부(241)가 형성되며 발광부(233)의 일 측에 일체로 결합되는 지지부(235)를 구비하여 공진기(131)의 내부에 배치되어 고주파에 의해 여기되어 발광하는 무전극전구(231)를 포함하여 구성되어 있다.
무전극전구(231)는, 내부에 고주파에 의해 여기되어 발광하는 발광물질이 구비된 발광부(233)와, 빛 또는 열 형태의 에너지전달을 억제하는 에너지전달억제부(241)를 구비하여 발광부(233)의 일 측에 일체로 결합되는 지지부(235)를 구비하고 있다. 발광부(233)는 발광물질의 플라즈마 방전 시 발생된 빛이 외부로 투과할 수 있도록 석영으로 구형상으로 형성되어 있으며, 지지부(235)는 석영으로 막대형상을 가지도록 형성되어 일 단부가 발광부(233)에 일체로 결합되어 있다.
한편, 에너지전달억제부(241)는, 발광부(233)와 접촉되는 지지부(235)의 접 촉면으로부터 소정 깊이로 원통형상의 공간부가 형성되게 함몰된 홈(243)과, 홈(243)의 저부면에 빛에너지를 반사할 수 있도록 비금속물질, 예를 들면 이산화규소(SiO2) 및 탄탈룸옥사이드(Ta2O5) 등을 교번적으로 층상으로 배치되게 진공증착 등의 방법으로 부착시켜 형성되는 반사부(245)를 구비하고 있다. 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 포물면을 가지도록 형성되는 홈(263)과, 홈(263)의 내면에 비금속물질을 진공증착 등의 방법으로 부착하여 형성되는 반사부(265)를 가지는 에너지전달억제부(261)를 구비하도록 무전극전구(251)를 구성할 수도 있다. 이 경우, 홈(263)의 형상은 원추형 또는 다각형 단면형상을 가지도록 형성할 수도 있다.
이러한 구성에 의하여, 고주파발생부(121)로부터 발생된 고주파가 공진기(131)의 내부로 방사되면 발광부(233)의 내부의 발광물질은 여기되어 플라즈마화되면서 빛에너지 및/또는 열에너지의 형태로 방전에너지를 방출하게 된다. 이 때, 에너지전달억제부(241)는 발광부(233)로부터의 열에너지의 전도를 억제함과 아울러 빛에너지가 반사되도록 함으로써 방전에너지가 지지부(235)를 통해 전구모터(147)측으로 이동되는 것을 억제하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 발광부와 접촉되는 지지부에 에너지전달이 억제되도록 에너지전달억제부를 마련함으로써 열에너지 및/또는 빛에너지형태의 방전에너지가 지지부를 통해 전구모터측으로 이동되어 조명으로 이용되지 못하고 손실되는 것을 억제하여 발광효율 및 에너지효율을 제고시킬 수 있는 무전 극전구 및 이를 구비한 무전극 조명기기가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 지지부에 대한 발광부의 크기가 상대적으로 작은 저출력용 기기의 경우 방전에너지의 불필요한 손실을 줄일 수 있어 발광효율 및 에너지효율을 더욱 제고시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 고주파를 발생시키는 고주파발생부와; 상기 고주파발생부의 일측에 배치되어 상기 고주파발생부에 의해 발생된 고주파의 방출을 차폐하여 내부에 공진모드가 형성되게 하는 공진기와; 내부에 발광물질이 구비된 발광부와, 상기 발광부에 연결되어 상기 발광부를 지지하는 지지부와, 상기 발광부와 접촉되는 상기 지지부의 접촉면으로부터 상기 발광부로부터 이격되게 함몰 형성되는 에너지전달억제홈을 구비하여 빛 또는 열 형태의 에너지전달을 억제하는 에너지전달억제부를 구비하여 상기 공진기의 내부에 배치되어 상기 고주파에 의해 여기되어 발광하는 무전극전구를 포함하는 무전극전구를 구비한 무전극 조명기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지전달억제홈은 원추형으로 형성되는 무전극전구를 구비한 무전극 조명기기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에너지전달억제부는 빛을 반사할 수 있도록 배치되는 반사부를 더 포함하는 무전극전구를 구비한 무전극 조명기기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반사부는 비금속물질을 진공 증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 무전극전구를 구비한 무전극 조명기기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 반사부는 상기 에너지전달억제홈의 내면에 형성되는 요철부를 포함하는 무전극전구를 구비한 무전극 조명기기.
  6. 내부에 고주파에 의해 여기되어 발광하는 발광물질이 구비된 발광부와; 상기 발광부에 연결되어 상기 발광부를 지지하는 지지부와; 상기 발광부와 접촉되는 상기 지지부의 접촉면으로부터 상기 발광부로부터 이격되게 함몰형성되는 에너지전달억제홈을 구비하여 빛 또는 열 형태의 에너지전달을 억제하는 에너지전달억제부를 포함하는 무전극전구.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 에너지전달억제부는 상기 에너지전달억제홈의 내면에 비금속물질을 진공 증착하여 형성되는 반사부를 더 포함하는 무전극전구.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 에너지전달억제부는 상기 에너지전달억제홈의 내면에 형성되는 요철부를 포함하는 무전극전구.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20010048931A (ko) * 1999-11-30 2001-06-15 구자홍 무전극 램프의 집광구조

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