KR100808409B1 - 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기 및 그의 공진기 - Google Patents

마이크로파를 이용한 무전극 조명기기 및 그의 공진기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기 및 그의 공진기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기는, 마이크로파를 발생시키는 마이크로파발생부와; 마이크로파에 의해 여기되어 발광하는 발광물질이 구비되는 발광부와, 상기 발광부에 연결되어 상기 발광부를 회전지지하는 지지부를 구비하여 상기 마이크로파발생부의 출력측에 배치되는 무전극전구와; 상기 무전극전구의 둘레에 이격되게 배치되며 마이크로파의 누설을 차폐하고 빛은 외부로 방사할 수 있게 메시 구조를 가지는 공진기본체와, 상기 공진기본체의 측벽 중 일부 구간을 외부에서 함몰되고 내부에서 상기 무전극전구 측으로 돌출되게 하여 형성되는 릿지부를 구비하여 상기 마이크로파발생부의 출력측에 결합되고 내부에 마이크로파의 공진모드가 이루어지도록 하는 공진기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 주변 부품의 크기를 변경시키지 아니하며 발광효율을 제고시킬 수 있다.

Description

마이크로파를 이용한 무전극 조명기기 및 그의 공진기{ELECTRODELESS LIGHTING SYSTEM USING MICROWAVE AND RESONATOR THEREOF}
도 1은 종래의 무전극 조명기기의 단면도,
도 2는 도 1의 공진기의 내부의 전기장의 분포를 도시한 도면,
도 3은 도 1의 무전극전구에 인가되는 전기장의 세기를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기의 단면도,
도 5는 도 4의 공진기의 확대도,
도 6은 도 4의 공진기의 내부의 전기장의 분포를 도시한 도면,
도 7은 도 4의 무전극전구에 인가되는 전기장의 세기를 도시한 단면도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기의 공진기의 내부의 자기장의 분포를 도시한 도면,
도 9는 도 8의 무전극전구에 인가되는 자기장의 세기를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 케이싱 121 : 마이크로파발생부
123 : 도파관 125 : 고전압발생부
131 : 무전극전구 133 : 발광부
135 : 지지부 151 : 공진기
153 : 공진기본체 155 : 릿지부
본 발명은, 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기 및 그의 공진기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 주변 부품의 크기를 변경시키지 아니하며 발광효율을 제고시킬 수 있도록 한 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기 및 그의 공진기에 관한 것이다.
도 1은 종래의 무전극 조명기기의 단면도이고, 도 2는 도 1의 공진기의 내부의 전기장의 분포를 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 무전극전구에 인가되는 전기장의 세기를 도시한 단면도이다. 도 1에 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 마이크로파를 발생시킬 수 있도록 마그네트론 등으로 형성되며, 고주파발생부(21)의 일 측에는 공진기(31)로 마이크로파를 안내할 수 있도록 도파관(23)이 형성되어 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.
한편, 도파관(23)의 출구측에는 공진기(31)가 설치되어 있으며, 공진기(31)의 내부에는 무전극전구(41)가 수용설치되어 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.
공진기(31)는, 마이크로파의 누설을 차폐하고 내부에 공진모드가 이루어지도록 메시(mesh) 구조를 가지는 금속부재를 원통형상으로 형성되어 있다. 공진기(31)의 내부 일 측에는 빛을 반사할 수 있도록 미러(33)가 설치되어 있으며, 공진기(31)의 외부에는 빛을 일 측으로 반사할 수 있도록 반사갓(35)이 설치되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 고전압발생부(25)에 의해 발생된 고전압이 고주파발생부(21)에 인가되면 고주파발생부(21)는 고주파에너지, 즉 마이크로파를 발생시키 게 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, 상대적으로 출력이 낮은 저출력용 기기의 경우 발광부(43)의 크기가 작아지기 때문에 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 발광부(43) 주변의 전기장의 세기가 약해지고, 이에 기인하여 전기장의 세기에 대응하는 플라즈마 발광효율이 저하되므로 전체적인 시스템의 효율이 미흡하게 된다고 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 주변 부품의 크기를 변경시키지 아니하며 발광효율을 제고시킬 수 있는 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기 및 그의 공진기를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 마이크로파를 발생시키는 마이크로파발생부와; 마이크로파에 의해 여기되어 발광하는 발광물질이 구비되는 발광부와, 상기 발광부에 연결되어 상기 발광부를 회전지지하는 지지부를 구비하여 상기 마이크로파발생부의 출력측에 배치되는 무전극전구와; 상기 무전극전구의 둘레에 이격되게 배치되며 마이크로파의 누설을 차폐하고 빛은 외부로 방사할 수 있게 메시 구조를 가지는 공진기본체와, 상기 공진기본체의 측벽 중 일부 구간을 외부에서 함몰되고 내부에서 상기 무전극전구 측으로 돌출되게 하여 형성되는 릿지부를 구비하여 상기 마이크로파발생부의 출력측에 결합되고 내부에 마이크로파의 공진모드가 이루어지도록 하는 공진기를 포함하는 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기에 의해 달성된다.
한편, 본 발명에 따르면, 마이크로파에 의해 여기되어 발광되는 발광물질을 구비하는 무전극전구의 둘레에 이격되게 배치되며 마이크로파의 누설을 차폐하고 빛은 외부로 방사할 수 있게 메시 구조를 가지는 공진기본체와; 상기 공진기본체의 측벽 중 일부 구간을 외부에서 함몰되고 내부에서 상기 무전극전구 측으로 돌출되게 하여 형성되는 릿지부를 구비하여 내부에 마이크로파의 공진모드가 이루어지도록 하는 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기의 공진기가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기의 단면도이고, 도 5는 도 4의 공진기의 확대도이며, 도 6은 도 4의 공진기의 내부의 전기장의 분포를 도시한 도면이고, 도 7은 도 4의 무전극전구에 인가되는 전기장의 세기를 도시한 단면도이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기의 공진기의 내부의 자기장의 분포를 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 무전극전구에 인가되는 자기장의 세기를 도시한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기는, 마이크로파를 발생시키는 마이크로파발생부(121)와, 마이크로파에 의해 여기되어 발광하는 발광물질을 구비하여 마이크로파발생부(121)의 출력측에 배치되는 무전극전구(131)와, 무전극전구(131)의 둘레에 이격되게 배치되는 공진기본체(153)와, 공진기본체(153)의 측벽 중 일부 구간이 무전극전구(131) 측으로 돌출되게 변형되어 형성되는 릿지(ridge)부(155)를 구비하여 마이크로파발생부(121)의 출력측에 결합되고 내부에 마이크로파의 공진모드가 이루어지도록 하는 공진기(151)를 포함하여 구성되어 있다.
마이크로파발생부(121)는 통상 마그네트론으로 구성되며, 케이싱(110)의 내부에 수용 설치되어 있다. 마이크로파발생부(121)의 일 측에는 마이크로파를 안내할 수 있도록 도파관(123)이 결합되어 있으며, 도파관(123)의 일 측에는 마이크로파발생부(121)에 고전압을 인가할 수 있도록 고전압발생부(125)가 배치되어 있다. 케이싱(110)의 일 측에는 마이크로파발생부(121)를 냉각시킬 수 있도록 송풍팬(117) 및 팬모터(118)가 구비된 덕트(115)가 설치되어 있다.
도파관(123)의 출구측에는 공진기(151)가 설치되어 있으며, 공진기(151)의 내부에는 무전극전구(131)가 회전가능하게 설치되어 있다. 무전극전구(131)는, 마이크로파에 의해 여기되어 플라즈마화되면서 발광하는 발광물질이 내부에 구비된 구형상을 가지는 발광부(133)와, 발광부(133)를 회전가능하게 지지할 수 있도록 막대형상을 가지며 발광부(133)의 일측에 일 단부가 일체로 결합되는 지지부(135)를 구비하고 있다. 지지부(135)의 타 단부는 도파관(123)에 회전가능하게 삽입 결합되어 있으며, 도파관(123)의 일 측에는 무전극전구(131)를 회전구동시킬 수 있도록 전구모터(137)가 설치되어 있다.
공진기(151)의 내부 일 측에는 빛을 반사할 수 있도록 미러(143)가 구비되어 있으며, 공진기(151)의 외측에는 빛을 일 측으로 반사할 수 있도록 반사갓(145)이 결합되어 있다.
한편, 공진기(151)는, 마이크로파의 누설을 차폐하여 내부에 공진모드가 이루어질 수 있도록 함과 아울러 빛이 외부로 방사될 수 있도록 메쉬(mesh) 구조로 된 금속부재를 원통형상으로 형성하여 된 공진기본체(153)와, 공진기본체(153)의 측벽 중 일부 구간을 외부에서 함몰되고 내부에서 상기 무전극전구(131)를 향해 돌출되게 하여 공진기본체(153)에 일체로 형성되는 릿지(ridge)부(155)를 구비하고 있다.
릿지부(155)는 중앙이 무전극전구(131)를 향하도록 돌출된 반원 단면 형상을 가지고 공진기본체(153)의 원주방향을 따라 연장된 그루브 형태로 형성되어 있다. 무전극전구(131)의 축선방향을 따른 상기 릿지부(155)의 크기(H1)는 무전극전구(131)의 발광부(133)의 직경(D)과 동일하게 형성되고, 중심(O2)이 무전극전구(131)의 중심(O1)과 동일선상에 배치되도록 형성되어 있다. 여기서, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 원통형상을 가지는 공진기본체(173)의 측벽 일부 구간에 사각 단면형상을 가지고 공진기본체(173)의 원주방향을 따라 연장된 형태의 릿지부(175)를 구비하도록 공진기(171)를 구성할 수도 있다. 이 경우, 무전극전구(131)의 축선방향을 따른 릿지부(175)의 중심(O2)은 무전극전구(131)의 발광부(133)의 중심(O1)과 동일 직선(L)상에 배치되고, 축선방향을 따른 릿지부(175)의 크기(H2)는 발광부(133)의 직경(D)에 비해 작은 크기로 형성되어 있다. 한편, 도 9 및 도 3에 도시된 전기장의 세기의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 사각 단면 형상의 릿지부(175)를 구비한 본 실시예의 공진기(171)가 종래에 비해 무전극전구(131)의 발광부(133)에 인가되는 전기장의 세기가 크게 증가함을 알 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 고전압발생부(125)에 의해 마이크로파발생부(121)에 고전압이 인가되면 마이크로파발생부(121)는 마이크로파를 발생시켜 도파관(123)을 통해 공진기(151)의 내부로 방사하게 된다. 이에 따라, 무전극전구(131)의 발광부(133) 내부의 발광물질은 마이크로파에 의해 여기되어 플라즈마화되면서 빛 및/또는 열 형태로 에너지를 방출하게 된다. 이 때, 공진기(151)의 내부에는 도 6에 도시된 바와 같이, 전기장이 분포되며, 도 7에 도시된 바와 같이, 무전극전구(131)의 발광부(133)에 인가되는 전기장의 세기는 릿지부(155)에 의해, 도 3에 도시된 종래의 전기장의 세기에 비해, 크게 증가되어 있으며, 이에 의해 발광효율이 제공됨을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 메시구조를 가지는 금속부재를 원통형으로 공진기본체를 형성하고 공진기본체의 측벽중 일부 구간을 무전극전구측으로 돌출되게 하여 릿지부를 형성함으로써 무전극전구의 발광부에 인가되는 전기장의 세기를 증가시킬 수 있어 발광효율을 제고시킬 수 있는 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기 및 그의 공진기가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 공진기가 결합되는 주변 부품의 크기를 변화시키지 아니하여도 되므로 기존 구성요소에 즉시 적용이 가능한 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 마이크로파를 발생시키는 마이크로파발생부와; 마이크로파에 의해 여기되어 발광하는 발광물질이 구비되는 발광부와, 상기 발광부에 연결되어 상기 발광부를 회전지지하는 지지부를 구비하여 상기 마이크로파발생부의 출력측에 배치되는 무전극전구와; 상기 무전극전구의 둘레에 이격되게 배치되며 마이크로파의 누설을 차폐하고 빛은 외부로 방사할 수 있게 메시 구조를 가지는 공진기본체와, 상기 공진기본체의 측벽 중 일부 구간을 외부에서 함몰되고 내부에서 상기 무전극전구 측으로 돌출되게 하여 형성되는 릿지부를 구비하여 상기 마이크로파발생부의 출력측에 결합되고 내부에 마이크로파의 공진모드가 이루어지도록 하는 공진기를 포함하는 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 릿지부는 상기 무전극전구측으로 중앙이 돌출된 호형상을 가지도록 형성되는 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 릿지부는 상기 무전극전구측으로 돌출된 사각단면 형상을 가지도록 형성되는 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기.
  4. 마이크로파에 의해 여기되어 발광되는 발광물질을 구비하는 무전극전구의 둘레에 이격되게 배치되며 마이크로파의 누설을 차폐하고 빛은 외부로 방사할 수 있게 메시 구조를 가지는 공진기본체와; 상기 공진기본체의 측벽 중 일부 구간을 외부에서 함몰되고 내부에서 상기 무전극전구 측으로 돌출되게 하여 형성되는 릿지부를 구비하여 내부에 마이크로파의 공진모드가 이루어지도록 하는 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기의 공진기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공진기본체는 원통형상을 가지며, 상기 릿지부는 중앙이 상기 무전극전구측으로 돌출된 호형상의 단면형상을 가지고 상기 공진기본체의 원주방향을 따라 연장되게 형성되는 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기의 공진기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 공진기본체는 원통형상을 가지며, 상기 릿지부는 사각단면형상을 가지고 상기 공진기본체의 원주방향을 따라 연장되게 형성되는 마이크로파를 이용한 무전극 조명기기의 공진기.
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