KR100932854B1 - 조명 장치 - Google Patents

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KR100932854B1
KR100932854B1 KR1020080127360A KR20080127360A KR100932854B1 KR 100932854 B1 KR100932854 B1 KR 100932854B1 KR 1020080127360 A KR1020080127360 A KR 1020080127360A KR 20080127360 A KR20080127360 A KR 20080127360A KR 100932854 B1 KR100932854 B1 KR 100932854B1
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조광섭
정종문
황하청
이종규
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광운대학교 산학협력단
일진전기 주식회사
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Abstract

본 발명은 조명 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 조명 장치는 방전가스가 주입되고 양단부가 밀봉되며 내주면에 소정 간격 이격되어 반복적으로 형광체가 도포되는 적어도 하나의 유리관과 유리관의 양단부에 형성된 외부전극을 갖는 외부전극 형광램프, 외부전극 형광램프에 교류를 공급하는 전원 장치 및 외부전극 형광램프 및 전원 장치를 포함하고, 형광체에 의해 발생되는 빛과 방전가스에 의해 발생되는 자외선을 방출하는 하우징을 포함하되, 유리관의 도포된 형광체 사이에는 자외선을 방출하기 위한 자외선 투과부가 형성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 유리관을 형광체를 도포한 부분과 도포하지 않은 부분으로 나누어, 형광체를 도포하지 않은 부분에서 발생하는 자외선, 오존 등을 사용해 살균이나, 소독, 공기 정화를 하고, 형광체를 도포한 부분을 통해 일반 조명등의 기능을 할 수 있다.
외부전극 형광램프, 자외선, 오존, 살균, 소독

Description

조명 장치{Lighting Device}
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리관 내주면에 형광체를 부분적으로 도포하여, 조명등의 기능과 살균, 소독 및 공기 정화 기능을 동시에 갖는 조명 장치에 관한 것이다.
형광등을 이용한 다양한 조명 장치들이 현재 사용되고 있다. 형광등 조명 장치는 가정이나 사무실, 산업시설이나 공공시설 등 모든 분야에서 광범위하게 사용되고 있으며, 액자형 패널 형태로서 광고판으로도 이용되고 있다. 일반 형광등은 직경이 수 cm의 열음극 형광램프이며, 이를 이용한 조명 장치는 소정의 전원 장치와 함께 다양한 형태로 디자인되어 사용되고 있다.
외부전극형 형광램프는 일반적으로 액정표시장치(LCD)의 백라이트(backlight) 광원 등으로 사용되고 있다. 외부전극형 형광램프는 원통형 무전극 유리관의 내부 표면에 형광체를 도포하고 내부에 방전가스 등을 주입하여 봉입한 후 외부 표면의 양쪽 끝부분에 외부전극을 형성한 것으로, 외부전극에 고주파 전압을 인가하여 점등시킨다.
외부전극 형광램프는 직경이 수 mm인 세관을 사용함으로써 박형의 조명 장치 제작이 가능하며, 전극을 외부에 형성함으로써 용이하게 제작할 수 있어 대형 TV나, 컴퓨터 모니터 등의 광원 등으로 폭 넓게 사용되고 있는 새로운 종류의 광원이다.
이러한 외부전극 형광램프는 구동 시 자외선을 발생하는데, 예를 들어 수은 램프는 254 nm, 제논 램프의 경우에는 147 nm의 자외선을 발생한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 유리관의 내주면에 소정 간격 이격되어 도포되는 형광체를 통해 조명등의 기능을 제공하면서 동시에 외부전극 형광램프 구동 시 발생하는 자외선을 사용해 살균이나, 소독, 공기 정화를 할 수 있는 조명 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적에 따른 본 발명의 조명 장치는 방전가스가 주입되고 양단부가 밀봉되며 내주면에 소정 간격 이격되어 반복적으로 형광체가 도포되는 적어도 하나의 유리관과 상기 유리관의 양단부에 형성된 외부전극을 갖는 외부전극 형광램프, 상기 외부전극 형광램프에 교류를 공급하는 전원 장치 및 상기 외부전극 형광램프 및 전원 장치를 포함하고, 상기 형광체에 의해 발생되는 빛과 상기 방전가스에 의해 발생되는 자외선을 방출하는 하우징을 포함하되, 상기 유리관의 도포된 형광체 사이에는 자외선을 방출하기 위한 자외선 투과부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 유리관은 자외선을 투과하는 유리재로 된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 유리관은 석영관(Quartz) 또는 알루미노실리케이트(Aluminosilicate) 유리관 중에 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 형광체는 상기 유리관의 길이 방향으로 도포되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 형광체는 상기 유리관의 길이 방향에 수직인 방향으로 도포되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 하우징은 불투명재로 이루어지고, 상기 형광체에 대응하는 위치에 형성되어 상기 형광체에 의한 빛을 방출하고, 상기 자외선에 의해 생성된 오존을 방출하기 위한 복수의 구멍이 형성되는 상부 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 하우징은 투명재, 반투명재 또는 투과재 중에 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 자외선에 의해 생성된 오존을 외부로 방출하기 위한 구멍 형상의 오존 방출부가 형성되는 상부 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 유리관의 내주면에 형광체를 부분적으로 도포하여 형광체가 도포된 부분은 조명등의 기능을 하고, 형광체가 도포되지 않은 부분은 외부전극 형광램프 구동시 자외선, 오존 등을 발생시켜 살균, 소독, 공기 정화의 기능을 할 수 있다.
따라서, 조명등과 살균, 소독, 공기 정화 기능을 가지므로 의료기관, 냉장고, 엘리베이터, 신발장 등에 설치하여 쾌적함을 제공할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 가급적 설명을 생략 한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되며, 각 구성요소의 크기를 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 첨부 도면을 통틀어 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 조명 장치는 도 1 내지 도 3을 참조하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 외부전극 형광램프의 유리관을 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 외부전극 형광램프를 보여주는 도면이다. 도 3은 도 2의 A-A'선 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 조명 장치(10)는 외부전극 형광램프(100), 전원 장치(S) 및 외부전극 형광램프(100)를 감싸는 하우징(150)을 포함하여 구성된다.
외부전극 형광램프(100)는 유리관(110)과 유리관(110)의 양단에 형성된 외부전극(130)을 포함하여 구성된다. 유리관(110)은 자외선을 투과하는 유리재로 이루어지고, 내주면에 형광체(112)가 도포되어 있으며, 내부에 불활성 가스와 수은 가스로 이루어진 방전가스가 주입되어 양단이 밀봉된 형태를 갖는다. 외부전극 형광램프(100)의 유리관(110)은 수은 저감이 없는 그린 유리관을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어 석영관(Quartz) 또는 알루미노실리케이트(Aluminosilicate) 유리관을 사용할 수 있다. 특히, 알루미노실리케이트 유리관은 종래의 외부전극 형광램 프에 사용되는 보로-실리케이트(Boro-silicate)나 일반 소다-라임(Soda-lime) 유리관에 비하여, 유전 특성이 우수하고, 고전압 방전에서 유리관의 파손(핀홀 현상)이 없으며, 흑화 현상이 거의 없다.
외부전극(130)은 유리관(110)의 양단에 각각 연결된 것으로, 유리관(110)보다 직경이 약간 큰 원통형의 금속 캡(Metal cap)으로 이루어져 유리관(110)의 양단을 감싸도록 대칭형으로 설치된다. 외부전극(130)과 유리관(110)의 직경이 거의 동일한 경우, 외부전극(130)을 유리관(110)에 연결할 때 유리관(110) 표면에 흠집이 발생될 수 있다. 따라서, 유리관(110)과 외부 전극(130) 사이에 충진되는 솔더 페이스트의 두께를 고려하면서, 외부 전극(130)이 유리관(110)에 맞물려 접착될 수 있도록 외부 전극(101)의 직경을 정한다.
방전가스는 다양한 조합으로 이루어질 수 있는데, 주로 네온, 아르곤 및 수은이 혼합된 가스, 수은 및 네온이 혼합된 가스, 수은 및 아르곤이 혼합된 가스, 수은, 네온 및 제논이 혼합된 가스, 수은, 아르곤 및 제논이 혼합된 가스, 수은 및 제논이 혼합된 가스, 무수은 가스로서 제논, 네온 및 아르곤이 혼합된 가스 등이 사용된다. 이로 인하여 수은 램프의 경우 254 nm의 자외선이 발생되고, 제논 램프의 경우 147 nm의 자외선이 발생된다.
형광체(112)는 외부전극(130)을 통해 유리관(110)에 전압이 인가되면, 빛을 발생시키는 것으로, 유리관(110)의 내주면에 도포된다. 형광체(112)를 유리관(110) 내주면에 형성하는 방식은 먼저, 용액조(BATH)에 담겨진 형광체 슬러리에 유리관(110)을 넣고, 유리관(110) 위 부분에서 빨아들여 유리관(110) 내부에 형광 체(112)를 도포한 후, 유리관(110) 내부의 일정 부분까지 형광체(112)가 도포되면 빨아들이는 것을 멈추고, 형광체 슬러리를 용액조로 내린 후, 유리관(110) 내부에 일정하게 도포된 형광체(112)에 공기를 불어주어 건조하는 방식으로 이루어진다. 이때, 형광체(112)는 유리관(110)의 내주면 전체에 도포되지 않고 소정 간격 이격되어 부분적으로 도포된다. 유리관(110)에 형광체(112)를 부분적으로 도포하기 위해서는 형광체 슬러리를 유리관(110)에 전체적으로 도포하고 솔을 사용하여 부분적으로 닦아내거나, 형광체 슬러리를 도포한 유리관과 도포하지 않은 유리관을 교대로 접합하는 방법을 사용할 수 있다.
자외선 투과부(114)는 도포된 형광체(112) 사이의 공간으로, 자외선 투과부(114)를 통해 유리관(110) 내부에서 발생된 자외선이 외부로 방출된다.
전원 장치(S)는 외부전극 형광램프(100)에 교류를 공급하는 장치로, 도시하지는 않았으나, 직류를 교류로 변환하여 출력하는 인버터와, 인버터에서 출력되는 교류를 입력받아 커넥터로 공급하는 복수개의 트랜스포머를 포함하여 구성되며, 하우징(150)의 하부면에 설치된다.
하우징(150)은 외부전극 형광램프(100) 및 전원 장치(S)를 포함하는 것으로, 상부 하우징(152) 및 하부 하우징(154)을 포함하여 구성된다. 하우징(150)에는 외부전극 형광램프(100)가 다수 개 포함될 수 있다.
상부 하우징(152)은 외부전극 형광램프(100)의 윗면을 덮는 것으로, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 불투명 재질로 이루어진다. 따라서 상부 하우징(152)에는 형광체(112)에 의한 빛을 방출시키기 위해, 형광체(112)에 대응되는 위치에 구 멍(156)이 형성된다. 구멍(156)은 도 2에서 사각형 형상으로 도시되어 있으나, 그 형상 및 크기는 이에 한정되지 않는다.
하부 하우징(154)은 상부면에 외부전극 형광램프(100)와 전원 장치(S)가 설치되고, 외부전극(130)이 접속되는 커넥터(미도시)가 양쪽에 설치된다.
상기와 같은 조명 장치(10)의 유리관(110) 내부에서는 방전가스에 의해 자외선이 발생되는데 자외선이 산소(O2)를 만나면 화학식 1과 같은 과정을 통해서 오존(O3)이 생성된다. 이때 생성된 오존은 구멍(156)을 통해 외부로 방출된다.
O2 + UV -> 2O
O + O2 -> O3
O3 + 유기물 -> Moxide
O3 + UV -> ·OH
·OH + 유기물 -> Moxide
화학식 1과 같은 과정을 통해 생성된 오존이 유기물을 분해하는 과정은 화학식 2 및 3과 같다. 화학식 2는 오존이 유기물과 직접 반응하여 분해하는 경우를 나타내고, 화학식 3은 오존이 유기물과 직접 반응하기 전에 자외선 등에 의하여 자기 분해하고, OH 라디칼(·OH)을 생성하여 유기물을 분해하는 과정은 나타낸다.
Figure 112008086141293-pat00001
화학식 2 및 3과 같이 오존에 의해 유기물을 분해하는 방법 이외에 자외선에 의해 유기물이 분해되는 과정을 살펴보면 화학식 4와 같다. 화학식 4는 파장이 400 nm 이하인 자외선에 의하여 과산화수소(H2O2)가 OH 라디칼로 변환되고, 이소프로판올(CH3CH(OH)CH3)이 OH 라디칼과 반응하여 아세톤(CH3COCH3)으로 변환되고, 아세톤이 OH 라디칼과 반응하여 아세트산(CH3COOH)과 메탄올(CH3OH)로 변환되고, 아세트산은 OH 라디칼과 반응하여 메탄올과 포름산(HCOOH)으로 변환되는 과정을 나타낸다. 또한, 상기와 같은 방법으로 생성된 메탄올은 OH 라디칼과 반응하여 포름산으로 변화하고, 다시 포름산이 OH 라디칼과 반응하여 이산화탄소(CO2)로 변화하는 과정을 나타낸다. 이때, 유기물은 메탄올(CH3OH)인 경우를 예로 들었으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 이소프로판올에 한정되지 않고 유기물은 자외선에 의하여 OH 라디칼과 반응하여 이산화탄소로 변환된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 조명 장치는 도 4 및 도 5를 참조하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 외부전극 형광램프를 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4의 B-B'선 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 조명 장치(20)는 오존 방출부(258)가 형성된 상부 하우징(252)을 포함하여 구성된다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 상부 하우징(252)은 투명재, 반투명재 또는 투과재 중에 선택된 어느 하나로 이루어져, 형광체(212)에 대응되는 상부 하우징(252)에 형광체(212)에 의한 빛을 방출하기 위한 구멍이 별도로 형성될 필요가 없다. 상부 하우징(252)은 외부전극 형광램프(110)에서 발생되는 오존을 방출하기 위한 오존 방출부(258)가 형성된다. 오존 방출부(258)는 그 크기, 위치, 형상 등이 한정되지 않으며 오존을 방출할 수 있는 구멍 형상이면 모두 가능하다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 외부전극 형광램프는 도 6a 및 도 6b를 참조하면 다음과 같다. 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 외부전극 형광램프의 유리관의 다양한 형태를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 외부전극 형광램프(300a, 300b)는 형광체(312a, 312b)가 유리관(310)의 길이 방향으로 도포된 것을 특징으로 한다. 도 6a는 형광체(312a)가 자외선 방출부(314)를 사이에 두고 유리관(310)의 상단 및 하단부에 형성된 것을 나타내고, 도 6b는 단면을 본 경우 유리관(310)의 위에서부터 2/3 부분까지 형광체(312b)가 도포되고 나머지 1/3 부분에 자외선 방출부(314)가 형성된 것을 나타낸다. 형광체 및 자외선 방출부의 형상 및 면적은 이에 한정되지 않고 다양한 형상 및 면적을 가질 수 있다.
이와 같은 외부전극 형광램프(300a, 300b)를 하우징에 설치할 때, 하우징의 상부 하우징이 불투명재로 이루어지는 경우 형광체(312a, 312b)에 대응하는 위치에 구멍이 형성되어, 빛과 오존을 방출하는 것이 바람직하다. 또한, 상부 하우징이 투명재, 반투명재 또는 투과재 중에 선택된 어느 하나로 이루어지는 경우에는 형광체(312a, 312b)의 위치 및 면적에 관계없이 빛을 방출하기 위한 구멍이 불필요하고, 오존을 방출하기 위한 오존 방출부가 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 조명 장치는 살균, 소독 및 공기 정화에 사용될 수 있다. 예를 들어, 냉장고, 의료기관, 엘리베이터, 신발장 등과 같은 곳에 설치할 수 있으며, 이때, 조명 장치를 설치하는 장소에 따라 외부전극 형광램프의 개수를 달리하여 설치할 수 있다.
지금까지 실시예를 통하여 본 발명에 따른 조명 장치에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 외부전극 형광램프의 유리관을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 외부전극 형광램프를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A'선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 외부전극 형광램프는 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 B-B'선 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 외부전극 형광램프의 유리관의 다양한 형태를 나타내는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 20 : 조명 장치 100, 300a, 300b : 외부전극 형광램프
110, 310 : 유리관 112, 312a, 312b : 형광체
114, 314 : 자외선 투과부 130, 330 : 외부전극
150, 250 : 하우징 152, 252 : 상부 하우징
154, 254 : 하부 하우징 156 : 구멍
258 : 오존 방출부

Claims (7)

  1. 방전가스가 주입되고 양단부가 밀봉되며 내주면에 소정 간격 이격되어 반복적으로 형광체가 도포되는 적어도 하나의 유리관과 상기 유리관의 양단부에 형성된 외부전극을 갖는 외부전극 형광램프;
    상기 외부전극 형광램프에 교류를 공급하는 전원 장치; 및
    상기 외부전극 형광램프 및 전원 장치를 포함하고, 상기 형광체에 의해 발생되는 빛과 상기 방전가스에 의해 발생되는 자외선을 방출하는 하우징;
    을 포함하되,
    상기 유리관의 도포된 형광체 사이에는 자외선을 방출하기 위한 자외선 투과부가 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유리관은 자외선을 투과하는 유리재로 된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유리관은,
    석영관(Quartz) 또는 알루미노실리케이트(Aluminosilicate) 유리관 중에 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 유리관의 길이 방향으로 도포되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 유리관의 길이 방향에 수직인 방향으로 도포되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 하우징은,
    불투명재로 이루어지고, 상기 형광체에 대응하는 위치에 형성되어 상기 형광체에 의한 빛을 방출하고, 상기 자외선에 의해 생성된 오존을 방출하기 위한 복수의 구멍이 형성되는 상부 하우징;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 하우징은,
    투명재, 반투명재 또는 투과재 중에 선택된 어느 하나로 이루어지고, 상기 자외선에 의해 생성된 오존을 외부로 방출하기 위한 오존 방출부가 형성되는 상부 하우징;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05211004A (ja) * 1992-01-31 1993-08-20 Mitsubishi Electric Corp 多色ムード照明装置
JP2008098022A (ja) 2006-10-13 2008-04-24 Ushio Inc 二重管型希ガス放電ランプ
KR20090024321A (ko) * 2007-09-04 2009-03-09 조정열 살균 기능을 갖는 이중관 구조의 외부 전극 형광 램프

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