KR100831209B1

KR100831209B1 - 무전극 조명기기의 공진기 구조

Info

Publication number: KR100831209B1
Application number: KR1020050021136A
Authority: KR
Inventors: 현승엽; 김현정; 이지영; 황리나
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2008-05-21
Also published as: DE602005012794D1; JP2006261098A; US20060202628A1; EP1703543A2; CN1835187A; EP1703543B1; US7196474B2; KR20060099733A; EP1703543A3; CN100508107C

Abstract

본 발명은 무전극 조명기기의 공진기 구조에 관한 것으로, 마그네트론에서 발생하는 전자파를 공진시키는 공진기의 내부에 전구를 수용하여 그 전구에 수용된 봉입물질이 전자파에 의해 플라즈마화되면서 빛을 발생하도록 하는 무전극 조명기기에 있어서, 공진기는 주변 환경 변화에 따라 그 길이를 길이방향으로 가변할 수 있도록 직경이 서로 다른 복수 개를 상호 미끄러지게 삽입하여 결합하도록 구성함으로써, 전구의 종류에 따라 공진기의 길이를 가변하거나 개구율을 조절할 수 있어 공진기를 길이별 또는 개구율별로 별도로 제작할 필요가 없어 이에 따른 시간과 비용을 줄여 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 전구의 교체시 조립공정수를 줄여 관리비용을 절감할 수 있다.

Description

무전극 조명기기의 공진기 구조{CAVITY STRUCTURE FOR PLASMA LIGHTING SYSTEM}

도 1은 종래 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 종래 무전극 조명기기의 공진기를 보인 종단면도,

도 3은 본 발명 무전극 조명기기의 공진기를 분해하여 보인 사시도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명 공진기의 각 사용상태를 보인 종단면도,

도 5a 내지 도 5c는 본 발명 공진기의 변형예에 대한 각 사용상태를 보인 종단면도,

도 6a 내지 도 6c는 본 발명 공진기의 변형예에 대한 각 사용상태를 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

5 : 전구 10 : 공진기

11,12,13 : 제1,제2,제3 공진기 15 : 클램프

본 발명은 전자파를 이용한 무전극 조명기기에 관한 것으로, 특히 주변의 조 건 변화에 따라 길이와 부위별 개구율을 가변할 수 있는 무전극 조명기기의 공진기 구조에 관한 것이다.

일반적으로 무전극 조명기기(PLS : Plasma Lighting System)는 전자레인지에 주로 사용되고 있는 고주파 발진기(마그네트론)을 이용하여 그 고주파 발진기에서 발생하는 전자파가 전구내 버퍼가스(buffer gas)를 플라즈마 상태로 만들면서 금속화합물이 빛을 연속적으로 발산하도록 함으로써 전극 없이도 뛰어난 광량의 빛을 제공할 수 있는 기기이다.

이러한 무전극 조명기기의 전구에는 통상 작동 중 플라즈마를 형성하여 발광을 주도하는 금속, 할로겐족 화합물, 황 또는 셀런 등과 같은 발광물질과, 발광초기에 발광부 내부에 플라즈마를 형성하기 위한 아르곤(Ar), 크립톤(Xe), 크립톤(Kr) 등의 불활성가스와, 그리고 초기 방전을 도와 점등을 용이하게 하거나 발생되는 빛의 스펙트럼 등을 조절하기 위한 방전촉매물질을 함께 봉입하고 있다.

도 1은 종래 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 2는 종래 무전극 조명기기의 공진기를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 무전극 조명기기는, 케이싱(1)의 내부에 장착하여 전자파를 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 전자파를 전달하는 도파관(4)과, 발광물질과 불활성가스 그리고 방전촉매물질을 함께 봉입하여 전자파 에너지에 의해 봉입한 발광물질이 플라즈마화 하면서 빛을 발생하는 전구(5)와, 도파관(4)과 전구(5)의 앞쪽에 씌워져 전자파를 소정의 공진주파수로 공진하면서 전자파는 가두는 반면 상기 전구(5)에서 발광된 빛은 통과시키는 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.

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

공진기(6)는 도 2에서와 같이 전방측은 막히고 후방측은 개구된 원통모양으로 형성하되, 동일한 개구율을 가지는 단일의 금속성 메시(mesh)로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 M2는 냉각팬을 회전시키는 팬모터이다.

상기와 같은 종래 무전극 조명기기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 제어부의 지령에 따라 고압발생기(3)에 구동 신호를 입력하면, 고압발생기(3)는 교류 전원을 승압하여 승압된 고압을 마그네트론(2)에 공급하고, 마그네트론(2)은 고압에 의해 발진하면서 매우 높은 주파수를 갖는 전자파를 생성한다. 이 전자파는 도파관(4)을 통해 공진기(6) 내부로 방사하면서 전구(5) 내에 봉입된 불활성가스를 여기(exiting)시켜 발광물질이 지속적으로 플라즈마화 하면서 고유한 방출 스펙트럼을 가지는 빛을 발생하고, 이 빛은 반사갓(7)과 유전체거울(8)에 의 해 전방으로 반사되면서 공간을 밝히는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 무전극 조명기기에 있어서는, 주변 환경의 변화, 예컨대 전구(5)의 색깔을 바꾼다든지 할 때 그 색깔에 맞게 공진기(6)의 길이(혹은 체적)와 개구율도 함께 바꿔주어야 높은 광 효율을 유지할 수 있는데, 이 경우 종래에는 공진기(6)를 광 색깔에 맞게 교체하여야 하므로 길이별 또는 개구율별로 여러 종류의 공진기(6)를 각각 제작하여 시간과 비용이 과다하게 소요될 뿐만 아니라 이를 교체하기 위하여는 시스템의 일부를 재조립하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 무전극 조명기기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 주변 환경 변화에 따라 공진기의 길이와 개구율을 가변할 수 있는 무전극 조명기기의 공진기 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 마그네트론에서 발생하는 전자파를 공진시키는 공진기의 내부에 전구를 수용하여 그 전구에 수용된 봉입물질이 전자파에 의해 플라즈마화되면서 빛을 발생하도록 하는 무전극 조명기기에 있어서, 공진기는 주변 환경 변화에 따라 그 길이를 길이방향으로 가변할 수 있도록 직경이 서로 다른 복수 개를 상호 미끄러지게 삽입하여 결합하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기의 공진기 구조를 제공한다.

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

도 3은 본 발명 무전극 조명기기의 공진기를 분해하여 보인 사시도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명 공진기의 각 사용상태를 보인 종단면도이며, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명 공진기의 변형예에 대한 각 사용상태를 보인 종단면도이고, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명 공진기의 변형예에 대한 각 사용상태를 보인 종단면도이다.

도 1을 참조하면 본 발명에 의한 무전극 조명기기는, 케이싱(1)의 내부에 장착하여 전자파를 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 전자파를 전달하는 도파관(4)과, 발광물질과 불활성가스 그리고 방전촉매물질을 함께 봉입하여 전자파 에너지에 의해 봉입한 발광물질이 플라즈마화 하면서 빛을 발생하는 전구(5)와, 도파관(4)과 전구(5)의 앞쪽에 씌워져 전자파를 소정의 공진주파수로 공진하면서 전자파는 가두는 반면 상기 전구(5)에서 발광된 빛은 통과시키되 주변 환경 변화에 따라 그 길이를 가변할 수 있도록 형성하는 공진기(10)와, 공진기(10)를 수용하여 전구에서 발생하는 빛을 직진토록 집중 반사하는 반사갓(7)과, 전구(5) 후방측의 공진기(10) 내부에 장착하여 전자파는 통과하면서 빛은 반사하는 유전체거울(8)과, 케이싱(1)의 일측에 구비하여 마그네트론(2)과 고압발생기(3)를 냉각하는 냉각팬(9)을 포함한다.

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 전구 모터(M1)의 회전축을 결합하는 지지부(5b)로 이루어진다.

또, 전구(5)는 후술할 제1 공진기(11)와 제2 공진기(12)를 서로 겹치도록 배치하거나 직렬로 나란하게 배치할 경우 개구율이 가장 작은 부위가 전계가 가장 높기 때문에 그 위치에 배치하는 것이 초기 점등이나 광도를 높일 수 있어 바람직하다.

공진기(10)는 도 3에서와 같이 주변 환경 변화에 따라 그 길이를 길이방향으로 가변할 수 있도록 직경이 서로 다른 제1 공진기(11)와 제2 공진기(12)를 삽입하여 결합하는 것으로, 제1 공진기(11)와 제2 공진기(12)는 소정의 개구율을 가지는 메시(mesh) 형상으로 형성하되 두 공진기(11)(12)의 개구율을 서로 동일하게 형성할 수도 있고 도 5a 내지 도 5c에서와 같이 서로 상이하게 형성할 수도 있다.

또, 안쪽에 배치하는 제1 공진기(11)는 길이방향으로 양쪽이 모두 개구되도록 형성하여 마그네트론(2)의 출구에 연통하도록 도파관(4)에 고정 결합하는 반면 바깥쪽에 배치하는 제2 공진기(12)는 길이방향 바깥쪽이 막히도록 형성하여 상기한 제1 공진기(11)의 외주면에 미끄러지도록 삽입 결합한다.

또, 제1 공진기(11)와 제2 공진기(12)는 조명기기의 설치후 전구(5)의 빛 색깔 등을 교체할 때 상기한 공진기(10)의 길이를 가변함에 따라 바깥쪽에 위치하는 제2 공진기(12)의 겹쳐진 부위에 클램프(15)를 이용하여 안쪽으로 조이면서 가변된 위치를 고정하는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 무전극 조명기기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 제어부의 지령에 따라 고압발생기(3)에 구동 신호를 입력하면, 고압발생기(3)는 교류 전원을 승압하여 승압된 고압을 마그네트론(2)에 공급하고, 마그네트론(2)은 고압에 의해 발진하면서 매우 높은 주파수를 갖는 전자파를 생성한다. 이 전자파는 도파관(4)을 통해 공진기(10) 내부로 방사하면서 전구(5) 내에 봉입된 버퍼가스를 여기(exiting)시켜 발광물질이 지속적으로 플라즈마화 하면서 고유한 방출 스펙트럼을 가지는 빛을 발생하고, 이 빛은 반사갓(7)과 유전체거울(8)에 의해 전방으로 반사하면서 공간을 밝힌다.

여기서, 전구(5)를 다른 색이나 광량으로 교환할 때와 같이 주변 환경이 변하는 경우에는 전구(5)에 적절한 전자파를 전달하기 위하여 공진기(10)의 길이나 개구율을 가변시켜 주어야 한다. 예컨대, 도 4a에서와 같이 제1 공진기(11)와 제2 공진기(12)를 겹치도록 배치한 상태에서 사용하던 조명기기의 전구(5)를 다른 종류의 전구, 즉 다른 봉입물질을 구비한 전구로 교체하는 경우에는 도 4b와 같이 그 봉입물질에 필요한 적정 공진주파수를 적정 전계로 공급할 수 있도록 공진기 길이를 가변하여야 한다. 이를 위해 도 4b에서와 같이 제2 공진기(12)를 당겨 공진기의 내부체적을 적절하게 확장하고 이를 통해 전자파의 공간분포가 바뀌도록 하여 전구에 들어가는 전자파의 양을 달리함으로써 전구에서 다른 빛깔의 광이 적절한 광 효율로 발생되도록 한다.

또, 도 5a 내지 도 5c에서와 같이 제1 공진기(11)와 제2 공진기(12)의 개구율을 상이하게 형성함으로써 공진기의 길이를 조절하는 동시에 개구율도 함께 가변할 수 있다.

한편, 도 6a 내지 도 6c는 공진기를 다단으로 구성할 수도 있다. 이 경우에도 제1 공진기(11)와 제2 공진기(12)는 양측이 개구된 원통모양의 메시로 형성하는 반면 제3 공진기(13)는 한 쪽이 막힌 원통모양의 메시로 형성하는 것이 바람직하다. 또, 각 공진기(11)(12)(13)의 개구율을 동일하게 형성할 수도 있고 각각의 공진기 개구율을 상이하게 형성할 수도 있다.

본 발명에 의한 무전극 조명기기의 공진기 구조는, 주변 환경 변화에 따라 그 길이를 길이방향으로 가변할 수 있도록 직경이 서로 다른 복수 개를 삽입하여 결합함으로써, 전구의 종류에 따라 공진기의 길이를 가변하거나 개구율을 조절할 수 있어 공진기를 길이별 또는 개구율별로 별도로 제작할 필요가 없어 이에 따른 시간과 비용을 줄여 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 전구의 교체시 조립공정수를 줄여 관리비용을 절감할 수 있다.

Claims

마그네트론에서 발생하는 전자파를 공진시키는 공진기의 내부에 전구를 수용하여 그 전구에 수용된 봉입물질이 전자파에 의해 플라즈마화되면서 빛을 발생하도록 하는 무전극 조명기기에 있어서,

상기 공진기는 주변 환경 변화에 따라 그 길이를 길이방향으로 가변할 수 있도록 직경이 서로 다른 복수 개를 상호 미끄러지게 삽입하여 결합하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기의 공진기 구조.
제1항에 있어서,

상기 공진기는 복수 개가 서로 개구율이 동일한 메시(mesh) 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기의 공진기 구조.
제1항에 있어서,

상기 공진기는 복수 개가 서로 개구율이 상이한 메시 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기의 공진기 구조.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 공진기 중에서 가장 안쪽에 배치하는 공진기는 길이방향으로 개구되도록 형성하여 마그네트론의 출구에 연통하도록 고정 배치하는 반면 가장 바깥쪽에 배치하는 공진기는 길이방향 바깥쪽이 막히도록 형성하여 미끄럼 결합하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기의 공진기 구조.
제4항에 있어서,

상기 공진기는 바깥쪽 공진기의 겹쳐진 부위에 클램프를 이용하여 안쪽으로 조이면서 가변된 위치를 고정하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기의 공진기 구조.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 공진기는 전구가 위치하는 부위의 개구율이 가장 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기의 공진기 구조.
제5항에 있어서,

상기 공진기는 전구가 위치하는 부위의 개구율이 가장 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기의 공진기 구조.