KR101148726B1 - 무전극 조명 기기 - Google Patents

Abstract

무전극 조명 기기가 개시된다. 본 발명은 마그네트론을 구성하는 베인의 형상을 변경함으로써 무전극 조명 기기와 동일한 주파수 대역을 사용하는 전자 기기와의 간섭을 회피하고, 초기 기동 시와 정상 상태 시에 마그네트론의 필라멘트 전류를 다르게 함으로써 무선랜과의 간섭을 회피하고, 노이즈를 감쇄하며, 이와 함께 메쉬 형태의 공진기를 구비함으로써 효율을 높인다. 또, 본 발명은 직사각형 모양의 도파관이 대략 직각 모양으로 절곡되어 그 도파관의 도파공간을 기준으로 한 쪽에 마그네트론과 공진기를 배치함으로써 무전극 조명 기기의 크기 및 설치공간을 줄인다.

Description

무전극 조명 기기{PLASMA LIGHTING SYSTEM}

본 발명은 동일한 주파수 대역을 사용하는 전자 기기, 특히 무선랜 기기와의 통신 간섭을 회피하는 무전극 조명 기기에 관한 것이다.

일반적으로 무전극 조명 기기는 마그네트론과 같은 초고주파 발생부에서 발생되는 초고주파 에너지를 이용하여 무전극 전구에 봉입된 발광물질을 플라즈마화시켜 발광되도록 하는 조명 기기이다. 상기 무전극 조명 기기는 전구의 내부에 전극이나 필라멘트가 없는 무전극 전구를 사용함으로써 수명이 매우 길거나 반영구적이며, 상기 무전극 전구에서 발광되는 빛은 자연광과 같은 빛을 띄게 된다.

상기 무전극 조명 기기는 일반적으로 초고주파를 발생시키는 마그네트론과, 상기 마그네트론에서 전달되는 초고주파를 이용하여 빛을 발생하도록 발광물질이 충전된 무전극 전구와, 상기 무전극 전구를 수용하고 상기 마그네트론에서 전달되는 초고주파를 공진시키는 공진기와, 상기 마그네트론과 공진기 사이를 연통시켜 마그네트론에서 발생되는 초고주파를 공진기로 전달하는 도파관으로 이루어져 있다.

상기와 같은 무전극 조명 기기는 마그네트론에서 발생되는 초고주파가 도파관을 통해 공진기에 전달되고, 상기 공진기로 유입되는 초고주파가 그 공진기의 내부에서 공진되면서 상기 무전극 전구의 발광물질을 여기시킨다. 그러면 상기 무전극 전구에 충전된 발광물질이 플라즈마 상태로 변환되어 빛이 발생되고, 그 빛은 상기 무전극 전구의 후방측에 설치되는 반사갓에 의해 전방으로 조사된다.

한편, 종래 기술에 따른 무전극 조명 기기는 2450MHz의 공진주파수를 가지는 마그네트론을 사용하여 설계되어진 제품이기 때문에 2.4~2.5GHz대역을 사용하는 전자 기기들, 예를 들어 무선랜, 전자렌지, RFID, 블루투스 등과 채널 간섭이 발생한다. 특히, 무선랜(Wire Less LAN)은 무선 주파수(Radio Frequency)를 사용하여 무선으로 접속자간에 통신을 수행하는 통신 네트워크 방식의 하나로서, IEEE 규격에 따르면, 무선랜은 2.4GHz 또는 5GHz 등의 고주파를 사용한다. 도 14에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 무전극 조명 기기는 무선랜 기기와 7 채널 이상의 채널 간섭이 발생한다. 만일 무선랜 기기를 사용하는 장소에 무전극 조명 기기를 설치하는 경우에는 상호간에 간섭이 발생하지 않도록 채널 설정을 하거나, 또는 무선랜 기기의 사용 주파수 대역을 5GHz로 옮겨야 하는 문제점이 있다.

한편, 종래에는 무전극 조명 기기의 초기 기동성을 확보하기 위하여 마그네트론의 경시 변화, 예를 들어 온도적 특성,를 감안하여 필라멘트 전류로 충분히 초기 가열한 후에 마그네트론 고압 구동 유닛에 전압을 인가하였다. 그러나, 종래 기술에 따른 무전극 조명 기기는 필라멘트 전자방출량을 조절하는 기능을 구비하지 아니하여 무선랜과의 간섭을 일으키는 문제점이 있다. 또한, 종래 기술에 따른 무전극 조명 기기는 초기 가열 전류와 동작 전류에 차이가 없기 때문에 무전극 조명 기기에서 발생하는 노이즈로 인하여 무선랜과 통신 간섭이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 마그네트론 구조의 간단한 변경을 통해 동일한 주파수 대역을 사용하는 전자 기기와의 간섭을 회피하도록 한 무전극 조명 기기를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 마그네트론을 구성하는 베인의 형상을 변경하여 무전극 조명 기기의 발진 주파수를 조절할 수 있는 무전극 조명 기기를 제공함에 다른 목적이 있다.

본 발명은 초기 기동 시와 정상 상태 시에 마그네트론의 필라멘트 전류를 다르게 함으로써 무선랜과의 간섭을 회피하고, 마그네트론의 수명을 연장시킬수 있는 무전극 조명 기기를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무전극 조명 기기는, 상하 선단부 측에 수용홈을 구비한 복수의 베인과, 상기 복수의 베인의 상기 수용홈 각각에 교번적으로 접촉되도록 수용되는 두 쌍의 스트랩을 구비하고, 상기 복수의 베인과 상기 스트랩에 의해 결정된 발진 주파수를 가진 초고주파를 발진하는 마그네트론과, 상기 마그네트론에 연통되고, 도파 공간을 구비하여 상기 초고주파를 전달하는 도파관과, 발광 물질이 충전되고, 상기 초고주파에 따라 광을 발산하는 무전극 전구와, 메쉬 형태로 형성되고, 상기 무전극 전구를 수용하여 상기 도파관에 연결되는 공진 공간을 갖는 공진기와, 상용 전원을 구동 전압과 필라멘트 전류로 변환하여 상기 마그네트론에 인가하는 전원 유닛과, 상기 구동 전압과 상기 필라멘트 전류로 변환하는 제어 신호를 상기 전원 유닛에 출력하고, 미리 설정된 정상 상태에 이르면 초기 기동 시의 필라멘트 전류보다 낮은 필라멘트 전류가 상기 마그네트론에 인가되도록 제어하는 제어 유닛을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 무전극 조명 기기에 있어서, 상기 발진 주파수는, 2.4 내지 2.5 기가헤르츠 대역의 주파수를 사용하는 외부 전자기기와 간섭을 피하도록 설정된다. 여기서, 상기 복수의 베인 중 상기 스트랩과 접촉되지 않는 베인과, 스트랩 사이의 거리는, 상기 발진 주파수가 2,480 내지 2,490 메가 헤르츠의 주파수가 되도록 형성된다.

본 발명에 따른 무전극 조명 기기에 있어서, 상기 도파관은, 상기 마그네트론이 결합되는 방향으로 절곡되어 제1 도파부와 제2 도파부가 형성되고, 상기 제1 도파부와 상기 제2 도파부에 각각 상기 마그네트론과 상기 공진기가 결합된다. 여기서, 상기 제1 도파부와 상기 제2 도파부는 직각으로 절곡되고, 그 절곡 부위에 경사면이 형성된다. 또, 상기 도파관은, 상기 경사면에 설치되고, 상기 초고주파의 세기에 따라 임피던스를 정합하는 임피던스 정합부재를 포함한다.

본 발명에 따른 무전극 조명 기기에 있어서, 상기 도파관과 상기 공진기의 사이에는 이중 공진을 유도하는 슬롯이 형성된다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무전극 조명 기기는, 초고주파를 발진하는 마그네트론과, 상용 전원을 직류 전압으로 변환하는 정류 모듈과, 제어 신호에 따라 상기 직류 전압을 필라멘트 전류와 구동 전압을 변환하여 상기 마그네트론에 인가하는 구동 모듈을 구비하는 전원 유닛과, 상기 마그네트론에 연통되고, 도파 공간을 구비하여 상기 초고주파를 전달하는 도파관과, 상기 초고주파에 의해 여기되고, 플라즈마 상태가 되어 광을 발산하는 발광 물질이 충전된 무전극 전구와, 메쉬 형태로 형성되고, 상기 무전극 전구를 수용하여 상기 도파관에 연결되는 공진 공간을 갖는 공진기와, 상기 제어 신호를 상기 전원 유닛에 출력하고, 미리 설정된 정상 상태에 이르면 초기 기동 시의 필라멘트 전류보다 낮은 필라멘트 전류가 상기 마그네트론에 인가되도록 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 상기 초고주파는 2,480 내지 2,490 메가 헤르츠 대역의 발진 주파수를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 무전극 조명 기기에 있어서, 상기 전원 유닛은, 초기 기동 시에는 상기 필라멘트 전류를 미리 설정된 제1 전류로 인가하고, 미리 설정된 정상 상태에서는 상기 필라멘트 전류를 상기 제1 전류보다 작은 제2 전류 이하로 변경하여 인가한다. 여기서, 상기 제1 전류는 9 내지 11A이고, 상기 제2 전류는 4 내지 7A이다.

본 발명에 따른 무전극 조명 기기에 있어서, 상기 마그네트론은, 요크의 내측에 원통형상으로 구비된 양극 실린더와, 상하 선단부 측에 수용홈을 구비하고, 상기 양극 실린더의 내부에 방사상으로 배치되어 상기 초고주파를 유기하는 복수의 베인과, 상기 복수의 베인의 상기 수용홈에 교번적으로 접촉되도록 수용되는 두 쌍의 스트랩을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 복수의 베인과 상기 두 개의 스트랩은, 공진 회로를 형성하고, 상기 초고주파가 상기 발진 주파수를 갖도록 상기 복수의 베인과, 상기 복수의 베인과 접속되지 아니한 스트랩 사이의 거리가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 무전극 조명 기기는, 상기 무전극 전구가 발산하는 빛을 감지하는 광 감지 유닛을 더 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 제어 유닛은, 상기 감지된 빛의 펄스 수와 미리 설정된 기준 펄스 수를 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 감지된 빛의 펄스 수가 상기 기준 펄스 수보다 많으면 상기 정상 상태로 판단한다. 또한, 상기 제어 유닛은, 상기 제1 전류의 인가 시간이 미리 설정된 기준 시간 이상이면 상기 마그네트론에 상기 구동전압을 인가하도록 하고, 상기 펄스 수를 비교하여 상기 정상 상태 여부를 판단한다.

본 발명에 따른 무전극 조명 기기에 있어서, 상기 도파관과 상기 공진기의 사이에는 공진 모드를 변경하여 이중 공진을 유도하는 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 무전극 조명 기기는 마그네트론을 구성하는 베인의 형상을 변경하여 베인과 스트랩 사이의 거리를 결정함으로써 무전극 조명 기기의 발진 주파수를 변경할 수 있고, 무전극 조명 기기와 동일한 주파수 대역을 사용하는 전자 기기, 예를 들어 무선랜 기기와의 간섭을 회피할 수 있다.

본 발명에 따라 무전극 조명 기기와 동일한 주파수 대역을 사용하는 전자 기기, 예를 들어 무선랜 기기와의 간섭을 회피함으로써 시스템의 신뢰성을 향상시키고, 무선랜 기기의 사용주파수 대역을 다른 주파수 대역으로 변경하지 않도록 함으로써 사용자의 편의성을 제고할 수 있다.

본 발명에 따라 초기 기동 시와 정상 상태 동작 시에 마그네트론의 필라멘트 전류를 다르게 함으로써 초기 기동 시에는 마그네트론을 안정적으로 구동하고, 정상 상태 동작 시에는 무선랜과의 간섭을 회피할 수 있으며, 마그네트론의 수명을 연장시키는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따라 필라멘트 전류를 감소시킴으로써 노이즈를 줄이고, 효율을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명은, 직사각형 모양의 도파관이 대략 직각 모양으로 절곡되어 그 도파관의 도파공간을 기준으로 한 쪽에 마그네트론과 공진기를 배치함으로써, 상기 마그네트론과 상기 공진기 사이의 간격을 좁힐 수 있고 이를 통해 케이싱의 내부에 불필요한 공간을 제거하여 무전극 조명 기기의 크기를 줄일 수 있으며, 이를 통해 무전극 조명 기기의 설치공간을 줄이고 설치작업을 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 무전극 조명 기기의 케이싱 내부를 측면에서 보인 정면도;
도 2는 도 1에서의 도파관과 공진기를 측면에서 단면하여 보인 정면도;
도 3은 본 발명에 따른 무전극 조명 기기에서, 마그네트론의 베인과 스트랩를 포함한 애노드를 보인 사시도;
도 4는 본 발명에 따른 무전극 조명 기기에서, 마그네트론의 베인과 스트랩의 연결관계를 설명하기 위한 횡단면도;
도 5는 본 발명에 따른 무전극 조명 기기에서, 마그네트론의 베인과 스트랩의 연결관계를 설명하기 위한 종단면도;
도 6은 본 발명에 따른 무전극 조명 기기에서, 마그네트론의 베인과 스트랩에 의해 형성된 공진회로의 등가 회로도;
도 7은 본 발명에 따른 무전극 조명 기기의 구성을 개략적으로 보인 블록도;
도 8은 본 발명에 따른 필라멘트 전류 변경에 따른 무전극 조명 기기의 특성 변화를 설명하기 위한 그래프;
도 9는 본 발명에 따른 무전극 조명 기기와 무선랜 기기 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프;
도 10은 도 2의 A부를 확대하여 보인 도;
도 11은 도 2의 B부를 확대하여 보인 도;
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 무전극 조명 기기의 제어 방법을 개략적으로 보인 흐름도;
도 14는 종래 기술에 따른 무전극 조명 기기와 무선랜 기기 사이의 통신 간섭 관계를 설명하기 위한 그래프;
도 15는 일반적인 무전극 조명 기기의 마그네트론의 구성을 보인 사시도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 무전극 조명 기기를 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무전극 조명 기기는, 상하 선단부 측에 수용홈을 구비한 복수의 베인과, 상기 복수의 베인의 상기 수용홈 각각에 교번적으로 접촉되도록 수용되는 두 쌍의 스트랩을 구비하고, 상기 복수의 베인과 상기 스트랩에 의해 결정된 발진 주파수를 가진 초고주파를 발진하는 마그네트론(300)과, 상기 마그네트론(300)에 연통되고, 도파 공간을 구비하여 상기 초고주파를 전달하는 도파관(400)과, 발광 물질이 충전되고, 상기 초고주파에 따라 광을 발산하는 무전극 전구(600)와, 메쉬 형태로 형성되고, 상기 무전극 전구(600)를 수용하여 상기 도파관에 연결되는 공진 공간을 갖는 공진기(500)와, 상용 전원을 구동 전압과 필라멘트 전류로 변환하여 상기 마그네트론에 인가하는 전원 유닛(200)과, 상기 구동 전압과 상기 필라멘트 전류로 변환하는 제어 신호를 상기 전원 유닛에 출력하고, 미리 설정된 정상 상태에 이르면 초기 기동 시의 필라멘트 전류보다 낮은 필라멘트 전류가 상기 마그네트론에 인가되도록 제어하는 제어 유닛(미도시)을 포함하여 구성된다. 상기 전원 유닛(200)과, 상기 마그네트론(300)과, 상기 도파관(400)은 케이싱(100)의 내부공간에 설치되고, 상기 공진기(500)는 케이싱(100)의 외부에 설치된다. 상기 무전극 조명 기기는 상기 무전극 전구(600)에서 발광되는 빛을 전방으로 집광시키는 반사갓(700)을 더 포함한다.

도 1을 참조하면, 상기 도파관(400)은 직사각형 모양으로 도파공간(S1)이 형성되고 상기 마그네트론(300)이 결합되는 제1 도파부(410)와, 상기 제1 도파부(410)에서 절곡되어 연속되는 도파공간(S1)이 형성되고 후술할 공진기(500)의 공진공간(S2)이 연통되는 제2 도파부(420)로 이루어진다.

도 2를 참조하면, 상기 제1 도파부(410)에서 제2 도파부(420)까지의 도파공간(S1)은 서로 연통되고 그 단면적도 대략 동일하게 형성된다. 그리고 상기 제1 도파부(410)의 일측면에는 상기 마그네트론(300)의 안테나부(310)가 삽입되도록 도입구멍(411)이 형성되고, 상기 제2 도파부(420)의 일측면, 즉 바깥면에는 상기 공진기(500)의 공진공간(S2)과 도파공간(S1)이 연통되도록 슬롯 (커플링 슬롯, 421, 이하 '도출 슬롯')이 형성될 수 있다. 상기 도출 슬롯(421)은 도파관(400)의 중심에 형성되는 것이 좋다. 즉, 상기 도파관(400)의 중심에 무전극 전구(600)가 위치함에 따라 상기 무전극 전구(600)의 주변, 즉 전계를 가장 높일 수 있는 위치에 상기 도출 슬롯(421)이 형성되는 것이 좋다. 상기 도출 슬롯(421)의 형상은 공진기(500)의 횡단면 형상에 맞춰 형성되는 것이 공진기의 결합을 용이하게 한다. 상기 도출 슬롯(421)은 도파관에서의 공진 모드를 공진기에서의 공진 모드로 변경한다. 예를 들어 TE 모드를 TM 모드로 바꾼다. 이에 따라 상기 도출 슬롯(421)은 상기 무전극 조명 기기가 이중 공진을 형성하도록 한다.

도 2를 참조하면, 상기 공진기(500)는 그 내부에 무전극 전구(600)를 수용할 수 있는 공진공간(S2)을 가지는 통모양으로 형성된다. 상기 공진기의 일단, 즉 전방단은 덮히고, 그 타단, 즉 후방단은 상기 공진공간(S2)에서의 공진모드가 형성되도록 열린 형상으로 형성된다. 그리고 상기 공진기(500)의 일측, 즉 무전극 전구(600)의 발광부(610)가 수용되는 부위는 초고주파를 가두는 반면 빛은 방출할 수 있도록 그물형상, 즉 메쉬 형태로 형성된다. 상기 공진기(500)의 타측, 즉 상기 도파관(400)에 고정되는 부위는 메시가 없는 원띠형상으로 고정부(520)가 형성된다.

상기 마그네트론(300)은 안테나부(310)의 길이방향이 제1 도파부(410)의 길이방향에 직교하는 방향으로 결합되고, 상기 공진기(500)는 그 축중심이 상기 제2 도파부(420)의 길이방향에 직교하는 방향으로 결합된다. 따라서, 상기 마그네트론(300)의 설치방향과 공진기(500)의 설치방향은 대략 직교하는 방향을 이루게 된다.

도 3을 참조하면, 상기 마그네트론(300)은 상하 선단부 측에 수용홈을 구비한 복수의 베인(330)과, 상기 복수의 베인의 상기 수용홈 각각에 교번적으로 접촉되도록 수용되는 두 쌍의 스트랩(344, 345)을 구비하고, 상기 복수의 베인과 상기 스트랩에 의해 결정된 발진 주파수를 가진 초고주파를 발진한다. 여기서, 도 15의 마그네트론 전체의 형상 및 마그네트론을 구성하는 다른 구성요소들은 본 발명에 그대로 적용될 수 있다.

먼저 도 15를 참조하면, 상기 마그네트론은 상부요크(1a)와 하부요크(1b)가 대략 "ㅁ"자 형상이 되도록 결합된 요크(1)의 내측에는 원통형상의 양극 실린더(2)가 설치되어 있고, 그 양극 실린더(2)의 내부에는 고주파 성분을 유기시키도록 공동공진기를 형성하는 복수개의 베인(3)이 축심방향을 향하여 방사형태로 배치되어 있으며, 그 베인(3)의 선단부측에는 그 상,하부에 각각 내측균압링(4)과 외측균압링(5)이 교번적으로 접속되도록 결합되어 있어서, 상기 양극 실린더(2)와 베인(3)이 양극부(ANODE)를 이루도록 되어 있다.

그리고, 상기 양극 실린더(2)의 중심축상에는 베인(3)의 선단부와 일정간격의 작용공간(6)이 형성되도록 나선형으로 권선된 필라멘트(7)가 설치되어 있는데, 그 필라멘트(7)는 텅스텐과 산화토륨의 혼합물로 되어 있으며, 공급되는 동작전류에 의해 가열되어 열전자를 방출하는 음극부(캐소드; CATHODE)를 이루도록 되어 있다.

또한, 상기 필라멘트(7)의 상단부에는 방출되는 열전자가 상방향으로 방사되는 것을 차단하기 위해 탑실드(8)가 고착되어 있고, 하단부에는 방출되는 열전자가 하방향으로 방사되는 것을 차단하기 위해 앤드실드(9)가 고착되어 있는데, 그 앤드실드(9)의 중앙부에 형성된 관통공에는 몰리브덴 재질의 센터리드(10)가 삽입되어 탑실드(8)의 하면에 접합 고정되어 있고, 하면에는 그 센터리드(10)와 일정간격을 두고 설치되며 몰리브덴 재질로된 사이드리드(11)의 상단부가 접합 고정되어 있다.

그리고, 상기 양극 실린더(2)의 상,하측 개구부에는 자성체로된 깔대기 형상의 상부폴피스(13)와 하부폴피스(14)가 결합되어 있고, 그 상부폴피스(13)의 상측과 하부폴피스(14)의 하측에는 원통형상의 A-실(15)과 F-실(16)이 각각 브레이징으로 접합되어 있는데, 그 A-실(15)의 상측과 F-실(16)의 하측에는 고주파를 외부로 출력하는 A-세라믹(17)과 절연을 위한 F-세라믹(18)이 브레이징으로 접합되어 있고, 상기 A-세라믹(17)의 상측에는 배기관(19)이 브레이징으로 접합되어 있으며, 그 배기관(19)의 상단부는 양극 실린더(2)의 내부를 진공상태로 밀봉하기 위해 절단과 동시에 접합되어 있다.

또한, 상기 A-실(15)의 내측에는 공동공진기 내에서 발진되는 고주파를 출력하기 위한 안테나(20)가 설치되는데, 그 안테나(20)의 하단부는 어느 하나의 베인(3)에 접속되어 있고, 상단부는 상기 배기관(19)의 내측 상면에 고정되어 있다.

그리고, 상기 양극 실린더(2)의 상측과 하측에는 요크(1)의 내측면에 접촉되도록 상부마그네트(21)와 하부마그네트(22)가 결합되어 있어서, 상기 상,하부폴피스(13)(14)와 함께 자계를 형성할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 요크(1)의 하측에는 박스체로된 필터박스(26)가 결합되어 있고, 그 필터박스(26)의 내측에는 입력부로 역류하는 고조파 노이즈를 감쇄시키기 위한 1쌍의 초크코일(27)이 설치되어 있는데, 그 1쌍의 초크코일(27)의 일단부는 상기 F-세라믹(18)에 형성된 관통공에 삽입되도록 결합되는 1쌍의 F-리드(28)의 하단부에 전기적으로 접속되어 있다.

그리고, 상기 F-세라믹(18)의 관통공에 삽입결합된 F-리드(28)의 상단부는 상기 F-세라믹(18)의 상측에 설치된 1쌍의 디스크(29) 하면에 각각 접합되어 있고, 그 디스크(29)들의 상면에는 상기 센터리드(10)와 사이드리드(11)의 하단부가 각각 접합되어 있다.

또한, 상기 필터박스(26)의 측벽에는 캐패시터(31)가 설치되어 있는데, 그 캐패시터(31)의 내측 단부는 상기 초크코일(27)에 전기적으로 접속되어 있고, 그 초크코일(27)에는 저주파 노이즈를 흡수하기 위한 페라이트(32)가 길이방향으로 삽입되어 있다.

그리고, 상기 요크(1)의 내주면과 양극 실린더(2)의 외주면 사이에는 냉각핀(41)이 설치되어 있고, 상기 A-세라믹(17)의 상측에는 배기관(19)의 접합부를 보호할 수 있도록 안테나 캡(42)이 씌워져 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 마그네트론(300)은 요크의 내측에 원통형상으로 구비된 양극 실린더(320)와, 상기 양극 실린더의 내부에 방사상으로 배치되어 초고주파 성분을 유기하는 복수의 베인(330)과, 상기 복수의 베인의 상기 수용홈 각각에 교번적으로 접촉되도록 수용되는 두 쌍의 스트랩(344, 345)은 양극부(애노드; Anode)를 형성한다. 이에 의해 형성되는 공진 회로는 도 6과 같다. 즉, 전원 유닛(200)를 통해 애노드에 전원이 인가되면, 상기 애노드는 공진 회로를 형성하여 초고주파를 발진한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 인가된 애노드 전력에 따른 전자의 운동으로 형성된 전자군은 주기적인 초고주파 발진주파수의 배수의 역수분의 일 만큼의 주기로 베인(330)에 간섭을 일으킨다. 이 작용에 의해 베인(330)간의 마주보는 공간 즉 공진기에는 서로 마주보는 베인(330) 간에 작용하는 정전용량의 캐패시턴스 성분과 상기 마주보는 베인(330)과 이를 연결하는 양극 실린더(320)로 이루어지는 인덕턴스 성분이 회로상에서 병렬 공진 회로를 구성한다. 병렬 공진 회로에 의해 공진주파수

가 결정되고, 상기 공진 주파수를 가진 초고주파가 베인(330)으로부터 유기되어 안테나(350)를 통하여 외부로 방사된다. 이때, 상기 마그네트론(300)은 인접한 베인(330)의 고주파 전위가 역으로 되는 π모드의 형태로 안정적으로 발진한다.

도 4를 참조하면, a는 제2 스트랩(345)과 베인(330)간의 간격, b는 제1 스트랩(344)과 제2 스트랩간의 거리, c는 제2 스트랩(345)과 베인(330)의 간격, d1 및 d2는 제2 스트랩(345)과 베인(330)간의 이격 거리, e는 스트랩(344, 345)의 두께이다. 일반적으로 스트랩(344, 345)의 두께 e는 1.30 밀리미터 정도이다. 또한, 2,450 MHz의 발진 주파수를 갖는 무전극 조명 기기의 경우에는 상기 a, b, c, d1의 거리 또는 간격이 일정하게 하여 사용하는데, 그 거리 또는 간격은 0.70 내지 0.75 밀리미터이다. 그러나, 이러한 경우에 상기한 바와 같이 무선랜 기기와 간섭을 일으키게 된다.

본 발명에 따라 다른 거리 또는 간격은 그대로 유지한 채 상기 제2 스트랩(345)과 베인(330)간의 이격 거리 d1에 d2를 더하여 발진 주파수를 변경할 수 있다. 예를 들어, 발진 주파수를 2,480 내지 2,490 MHz를 사용하고자 하는 경우에는 상기 제2 스트랩(345)과 베인(330)간의 전체 이격 거리 d를 상기 초고주파의 발진 주파수가 2,450 MHz일 때의 이격 거리 d1에 0.20 밀리미터 이상의 d2를 더하여 늘리면 된다. 즉, 제2 스트랩(345)과 베인(330)간의 전체 이격 거리 d를 늘리면, 발진하는 초고주파의 주파수가 2,480 내지 2,490 MHz로 변경되게 되고, 2.4 GHz 대역의 주파수를 사용하는 외부 전자기기, 예를 들어 무선랜 기기, 블루투스 등과의 간섭을 줄이거나 피할 수 있게 한다. 물론 다른 부분들의 거리 또는 간격을 변경함으로써 초고주파의 발진 주파수를 변경할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 마그네트론의 베인과 스트랩에 의해 형성된 공진회로의 등가 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이, 마그네트론 내의 베인(330)의 형상을 변경하면, 양극부 내의 인덕턴스(L)과 커패시턴스(C)가 변하게 되고, 이에 따라 마그네트론의 발진 주파수, 즉 공진 주파수가 변하게 된다. 상기한 바와 같이, 마그네트론의 공진주파수는

과 같이 표현할 수 있다. 여기서, L은 양극부의 인덕턴스 값이고, C는 Cr와 Cs의 합으로 구성된다. Cr은 공진회로에 의한 커패시턴스(Resonator Capacitance)와 각 구성요소의 가장자리에서 발생하는 프린징 커패시턴스(Fringing Capacitance)의 합이다. 반면, Cs는 상기 베인(330)과 상기 스트랩(345) 간의 커패시턴스이다. 상기 제2 스트랩(345)과 베인(330)간의 이격 거리 d(=d1+d2)가 증가하면 상기 베인(330)과 상기 스트랩(345) 간의 커패시턴스 Cs가 감소한다. 또한, Cs가 감소하면 전체 커패시턴스가 감소하게 되고, 마그네트론의 발진 주파수, 즉 공진 주파수가 증가하게 된다.

본 발명에 따른 무전극 조명 기기는, 상용 전원을 구동 전압과 필라멘트 전류로 변환하여 상기 마그네트론(300)에 인가하는 전원 유닛(200)과, 상기 구동 전압과 상기 필라멘트 전류로 변환하는 제어 신호를 상기 전원 유닛(200)에 출력하고, 미리 설정된 정상 상태에 이르면 초기 기동 시의 필라멘트 전류보다 낮은 필라멘트 전류가 상기 마그네트론(300)에 인가되도록 제어하는 제어 유닛(800)을 더 포함한다.

상기 전원 유닛(200)은, 상기 상용 전원을 직류 전압으로 변환하는 정류 모듈(210)과, 상기 직류 전압을 상기 구동 전압과 상기 필라멘트 전류로 변환하는 구동 모듈(230)을 포함한다.

상기 정류 모듈(210)은 브리지 회로 등을 이용하여 상용 교류 전원을 입력받아 직류 전압으로 변환한다. 이때 변환된 직류 전압은 맥류이다. 상기 정류 모듈(210)은 평활 회로를 더 포함한다. 상기 평활 회로는 커패시터 등의 반도체 소자로 구성되어, 상기 맥류를 직류 전압으로 평활화한다. 또한, 상기 구동 모듈(230)은 상기 평활화된 직류 전압을 입력받게 된다.

상기 구동 모듈(230)은 상기 제어 유닛(800)으로부터 출력된 제어 신호들을 근거로 상기 정류유닛(200)으로부터 입력받은 직류 전압을 상기 마그네트론의 필라멘트 전류와 상기 마그네트론을 구동하는 구동 전압으로 변환한다. 이때, 상기 제어 신호들은 주파수 제어 신호나 듀티(Duty) 제어 신호가 된다. 상기 구동 모듈(230)은 상기 제어 유닛(800)으로부터 제1 제어신호를 입력받고, 상기 제1 제어신호를 근거로 상기 정류 모듈(210)으로부터 입력받은 직류 전압을 변환하여 상기 마그네트론의 필라멘트에 전류를 공급한다. 또한, 상기 구동 모듈(230)은 상기 제어 유닛(800)으로부터 제2 제어신호를 입력받고, 상기 제2 제어신호를 근거로 상기 정류 모듈(210)로부터 입력받은 직류 전압을 변환하여 상기 마그네트론에 구동 전압을 공급한다.

상기 제어 유닛(800)은 초기 기동시에는 상기 필라멘트 전류를 미리 설정된 제1 전류로 인가하고, 미리 설정된 정상 상태에서는 상기 필라멘트 전류를 상기 제1 전류보다 작은 제2 전류로 변경하도록 하는 제어 신호를 출력한다. 이때, 상기 제1 전류로는 9 내지 11A를 사용하고, 상기 제2 전류로는 4 내지 7A를 사용하는 것이 좋다. 즉, 초기 기동시에는 무전극 조명 기기의 기동성을 확보하고, 마그네트론의 온도적 특성에 따른 변화와 같은 경시적 변화를 감안하여 9 내지 11A의 다소 높은 전류를 상기 마그네트론(300) 내의 필라멘트에 인가한다.

상기 구동 모듈(230)은 상기 제1 제어신호를 근거로 상기 직류전압의 주파수를 가변하여 제1 교류전압으로 변환하는 제1 인버터(231)와, 상기 제2 제어신호를 근거로 상기 직류전압의 주파수를 가변하여 제2 교류전압으로 변환하는 제2 인버터(232)와, 상기 제1 교류전압을 변환하여 상기 필라멘트 전류를 발생하는 제1 변환부(233)와, 상기 제2 교류전압을 변환하여 상기 구동전압을 발생하는 제2 변환부(234)를 포함하여 구성된다. 물론 상기 제1 인버터(231)와 제2 인버터(232)는 하나의 인버터 유닛으로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 제1 변환부(233)와 제2 변환부(234) 역시 하나의 변환유닛, 즉 변압기를 통해 구성할 수도 있다. 상기 구동 모듈(230)은 상기 제2 변환부(234)로부터 출력된 상기 구동 전압을 고압으로 승압하여 상기 마그네트론에 인가하는 고압발생부(235)를 더 포함하여 구성된다.

상기 제1 인버터(231)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등의 스위칭 소자들로 구성되고, 주파수 제어 신호 또는 듀티 제어 신호 등과 같은 스위칭 제어 신호인 제1 제어신호를 상기 제어 유닛(800)으로부터 입력받아 상기 제1 제어신호를 근거로 상기 정류 모듈(210) 또는 하기 역률 보상 모듈(220)으로부터 입력된 직류 전압을 제1 교류 전압으로 변환한다. 상기 제1 변환부(233)는 일반적인 변압기로서, 상기 제1 인버터(231)에 따라 상기 제1 교류 전압을 변환하여 상기 마그네트론의 필라멘트에 전류를 공급한다.

상기 제2 인버터(232)도 역시 IGBT 등의 스위칭 소자들로 구성된다. 상기 제2 인버터(232)는 주파수 제어 신호 또는 듀티 제어 신호 등과 같은 스위칭 제어 신호인 제2 제어신호를 입력받고, 상기 제2 제어신호를 근거로 상기 정류 모듈(210) 또는 하기 역률 보상 모듈(220)로부터 입력된 직류 전압을 제2 교류 전압으로 변환한다. 이어서, 상기 제2 변환부(234)는 일반적인 변압기로서, 상기 제2 인버터(234)에 따라 상기 제2 교류 전압을 변환하여 상기 마그네트론을 구동하는 구동 전압을 공급한다.

상기 고압발생부(235)는 상기 제2 변환부(234)를 통해 변환된 마그네트론 구동 전압을 승압하여 고압을 상기 마그네트론(300)에 인가한다.

본 발명에 따른 무전극 조명 기기는 상기 정류 모듈(210)과 상기 구동 모듈(230)의 사이에 연결되고, 상기 정류 모듈(210)로부터 출력된 직류전압의 역률을 보상하는 역률 보상 모듈(220)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어 유닛(800)은 역률 보상 데이터를 미리 저장할 수 있다. 즉, 상기 제어 유닛(800)은 상용 교류 전원을 입력받아 그 상용 교류 전원의 변동 상태를 감지하여 그에 따른 역률 보상 데이터를 상기 역률 보상 모듈(220)에 인가하고, 상기 역률 보상 모듈(220)은 상기 역률 보상 데이터를 이용하여 상기 정류 모듈(210)로부터 출력된 직류전압의 역률을 보상한다. 또한, 상기 구동 모듈(230)은 상기 역률 보상 모듈(220)로부터 역률이 보상된 직류전압을 입력받게 된다.

또한, 본 발명에 따른 무전극 조명 기기는 상기 정류 모듈(210)에 입력되는 입력전압을 검출하는 입력전압 검출유닛(910)과, 상기 정류 모듈(210)에 입력되는 입력전류를 검출하는 입력전류 검출유닛(920)을 더 포함할 수 있다. 상기 제어 유닛(800)은 검출된 입력전압과 입력전류를 근거로 상기 역률 보상 모듈(220)과 상기 제1 인버터(231) 및 제2 인버터(232)를 포함하는 상기 구동 모듈(230)을 제어한다.

본 발명에 따른 무전극 조명 기기는 상기 도파관으로 출력되는 초고주파에 따른 무전극 전구의 광을 감지하는 광 감지 유닛(930)을 더 포함할 수 있는데, 상기 광 감지 유닛(930)으로는 포토 센서, 포토 트랜지스터(Photo Transistor) 등을 사용할 수 있다. 상기 무전극 조명 기기는 무전극 전구를 통해 빛이 발생하는 벌브 단에 포토 센서를 구비하고, 회전에 따른 광의 펄스 수를 계수한다.

도 2 및 도 11을 함께 참조하면, 상기 광 감지 유닛(930)은 상기 마그네트론(300)과 공진기(500)의 사이에 설치된다. 상기 무전극 조명 기기는 상기 광 감지 유닛(930)을 이용하여 상기 무전극 전구(600)의 발광부(610)에서 방전이 일어나고 있는지를 판단하고, 만약 방전이 일어나지 않는다면 상기 마그네트론(300)의 구동을 정지시킨다. 상기 무전극 조명 기기는 마그네트론의 구동을 정지함으로써 마그네트론(300)으로 초고주파가 역류하여 상기 마그네트론(300)이 손상되는 것을 보호한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 광 감지 유닛(930)은 상기 마그네트론(300)의 운전 여부를 제어하는 제어 유닛(800)에 전기적으로 연결된다.

상기 광 감지 유닛(930)은 무전극 전구(600)의 발광부(610)에 일체로 연결되는 축부(620)의 주변에 설치되는 것이 상기 광 감지 유닛(930)의 설치작업을 용이하게 할 수 있다. 이를 위해, 상기 마그네트론(300)과 공진기(500)의 사이에는 상기 무전극 전구(600)의 축부(620)에 결합되어 그 무전극 전구(600)를 회전시키기 위한 전구모터(1000)가 설치된다. 또, 상기 전구모터(1000)를 지지하는 모터 브라켓(1010)에 광 감지 유닛(930)을 설치하기 위한 센서공(1011)이 형성된다. 상기 센서공(1011)은 빛을 감지하기 좋은 위치, 예를 들면 상기 축부(620)가 지나가는 위치에 형성되는 것이 좋다. 그리고 상기 센서공(1011)은 전자파의 누설을 고려하여 적정한 크기로 형성되는 것이 좋다.

이때, 상기 제어 유닛(800)은 상기 광 감지 유닛(930)이 감지한 광의 펄스 수와 미리 설정된 기준 펄스 수를 비교한다. 상기 비교 결과, 상기 감지된 광의 펄스 수가 상기 기준 펄스 수보다 많으면 상기 제어 유닛(800)은 정상 상태로 판단한다. 여기서, 상기 기준 펄스 수는 무전극 조명 기기의 특성에 따라 달리 설정될 수 있다.

상기 제어 유닛(800)은 기준 시간을 미리 설정하고, 상기 제1 전류 이상의 전류 인가시간이 미리 설정된 기준 시간 이상이면 상기 마그네트론에 고압의 구동 전압을 인가하고, 상기 펄스 수를 비교하여 정상 상태 여부를 판단한다. 예를 들어 상기 제어 유닛(800)은 기준 시간을 4초라고 설정하고, 4초가 경과한 다음 상기 제2 인버터(232)에 제2 제어신호를 출력하여 상기 마그네트론(300)에 고압을 인가한다. 그런 다음 상기 광 감지 유닛(930)을 이용하여 정상 상태, 안정적인 점등 상태에 도달하였는지 여부를 판단한다.

상기 무전극 조명 기기가 일정 출력 이상을 발생하는 안정적인 점등 상태에 도달한 것으로 판단되면, 상기 제어 유닛(800)은 상기 제1 제어신호를 통해 상기 마그네트론의 필라멘트 전류를 감소시켜 제2 전류를 공급하게 한다. 즉, 상기 제어 유닛(800)은 상기 마그네트론의 필라멘트 전류를 9 내지 11A에서 4 내지 7A로 변경한다. 이렇게 함으로써, 마그네트론으로부터 출력되는 초고주파의 주파수 밴드폭이 줄어들고, 노이즈가 감소하게 된다.

도 14를 참조하면, 무선랜은 ISM Band(Industrial Scientific and Medical Radio Band) 중 2.4 ~ 2.5 GHz 대역의 주파수를 사용한다. 특히, 무선랜은 1~11 채널에 대해 5 MHz 단위로 2.412 MHz에서 2.472 MHz의 주파수 대역을 사용한다. 일반적인 무전극 조명 기기에서 발진되는 초고주파는 2.45 ~ 2.46 GHz의 대역에 걸쳐 있다. 따라서, 무선랜 사용주파수 밴드와 무전극 조명 기기에서 발생되는 초고주파는 약 7 채널에 걸쳐 통신 간섭이 발생한다.

반면, 도 9를 참조하면, 본 발명에 따라 상기 마그네트론을 구성하는 구성 요소들의 크기, 형상을 변경하면, 예를 들어 상기 베인(330)과 스트랩(344, 345)의 이격 거리를 늘리면 무선랜 사용주파수 밴드와 무전극 조명 기기의 초고주파에 의해 발생하는 약 7 채널에 걸친 통신 간섭을 피할 수 있게 된다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따라, 예를 들어 광 출력을 일정하게 유지하는 정상 상태에서 필라멘트 전류를 9A에서 6A로 감소시키면, A, C 영역에서와 같이 노이즈가 감쇄되고, B 영역에서와 같이 주파수 대역폭이 줄어들게 되며, 무선랜과의 주파수 간섭을 줄어들게 된다(a에서 b로 된다). 또, 상기 마그네트론(300) 내의 베인(330)과 스트랩(344, 345)의 이격 거리를 늘리면 본 발명에 따른 무전극 조명 기기의 사용 주파수가 2,480 내지 2,490 MHz가 된다. 이렇게 함으로써, 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 무전극 조명 기기는 2.5GHz 이하에서 동작하면서도 다른 전자기기와 간섭, 특히 무선랜 기기와의 채널 간섭을 피할 수 있다.

도 10을 참조하면, 상기 제1 도파부(410)와 제2 도파부(420) 사이에는 상기 마그네트론(300)에서 발진되는 초고주파가 반사되는 것을 최소화할 수 있도록 경사면(431)을 갖는 절곡부(430)가 형성된다. 상기 경사면(431)의 경사각(α)은 대략 40~50°정도로 형성되는 것이 초고주파의 반사율을 최소로 낮출 수 있다. 그리고 상기 제2 도파부(420)의 길이는 초고주파의 주파수 크기에 따라 다를 수 있으나, 만약 초고주파의 주파수가 2485kz의 경우는 대략 λg/4, 즉 40~45mm 정도로 형성하는 것이 초고주파의 반사량을 최소로 줄일 수 있다.

도 2 및 도 10을 함께 참조하면, 상기 경사면(431)의 중앙에는 부하변동에 따른 최적의 임피던스 매칭을 이룰 수 있도록 임피던스 정합부재(이하, 스터브(stub))(440)가 소정의 깊이만큼 도파공간의 내부로 삽입되어 설치된다. 상기 스터브(440)는 동이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 속찬 봉 또는 속빈 봉 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 스터브(440)는 그 삽입깊이가 가변될 수 있도록 나사 체결될 수도 있으나, 상기 스터브(440)의 규격이나 삽입깊이가 조명 기기의 부하와 소스(발진주파수, RS파워)가 매칭되면 자동으로 결정되므로 상기 스터브(440)를 도파관(400)의 경사면(431)에 고정 결합하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 상기 스터브(440)의 규격은 직경이 10~12mm 정도이고 삽입깊이는 20~25mm 정도가 되도록 설치한다.

도 7을 다시 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무전극 조명 기기는, 초고주파를 발진하는 마그네트론(300)과, 상용 전원을 직류 전압으로 변환하는 정류 모듈(210)과, 제어 신호에 따라 상기 직류 전압을 필라멘트 전류와 구동 전압을 변환하여 상기 마그네트론에 인가하는 구동 모듈(230)을 구비하는 전원 유닛(200)과, 상기 마그네트론(300)에 연통되고, 도파 공간을 구비하여 상기 초고주파를 전달하는 도파관(400)과, 상기 초고주파에 의해 여기되고, 플라즈마 상태가 되어 광을 발산하는 발광 물질이 충전된 무전극 전구(600)와, 메쉬 형태로 형성되고, 상기 무전극 전구(600)를 수용하여 상기 도파관에 연결되는 공진 공간을 갖는 공진기(500)와, 상기 제어 신호를 상기 전원 유닛(200)에 출력하고, 미리 설정된 정상 상태에 이르면 초기 기동 시의 필라멘트 전류보다 낮은 필라멘트 전류가 상기 마그네트론에 인가되도록 제어하는 제어 유닛(800)을 포함하고, 상기 초고주파는 2,480 내지 2,490 메가 헤르츠 대역의 발진 주파수를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 전원 유닛(200)은, 초기 기동 시에는 상기 필라멘트 전류를 미리 설정된 제1 전류로 인가하고, 미리 설정된 정상 상태에서는 상기 필라멘트 전류를 상기 제1 전류보다 작은 제2 전류 이하로 변경하여 인가한다. 여기서, 상기 제1 전류는 9 내지 11A이고, 상기 제2 전류는 4 내지 7A이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 상기 마그네트론(300)은, 요크의 내측에 원통형상으로 구비된 양극 실린더(320)와, 상하 선단부 측에 수용홈을 구비하고, 상기 양극 실린더의 내부에 방사상으로 배치되어 상기 초고주파를 유기하는 복수의 베인(330)과, 상기 복수의 베인의 상기 수용홈에 교번적으로 접촉되도록 수용되는 두 쌍의 스트랩(344, 345)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 복수의 베인과 상기 두 개의 스트랩은, 공진 회로를 형성하고, 상기 초고주파가 상기 발진 주파수를 갖도록 상기 복수의 베인과, 상기 복수의 베인과 접속되지 아니한 스트랩 사이의 거리가 형성된다.

상기 일 실시예와 중복되는 설명은 그에 갈음하고 이하 생략한다.

이하에서, 본 발명의 실시예들에 따른 무전극 조명 기기의 동작을 설명한다.

상기 전원 유닛(200)에 구동 신호를 입력하면, 그 전원 유닛(200)은 교류 전원을 승압하여 승압된 고전압을 마그네트론(300)에 공급하고, 상기 마그네트론(300)은 고전압에 의해 발진하면서 매우 높은 주파수를 갖는 초고주파를 생성한다. 이 초고주파는 상기 마그네트론(300)의 안테나부(310)를 통해 그 마그네트론(300)의 외부로 방출되고, 이 방출된 초고주파는 상기 도파관(400)의 도파공간(S1)으로 안내된다. 상기 도파관(400)의 도파공간(S1)으로 안내된 초고주파는 상기 제1 도파부(410)에서 제2 도파부(420)로 전달되고, 그 제2 도파부(420)에서 도출 슬롯(421)을 통해 상기 공진기(500) 내부로 안내되어 방사되며, 이 방사된 초고주파에 의하여 상기 공진기(500) 내부에는 공진모드가 형성된다. 그러면, 상기 공진기(500)의 내부에 형성된 공진모드에 의하여 무전극 전구(600) 내에 충전된 방전물질은 여기(exciting)되어 지속적으로 플라즈마화 되면서 고유한 방출 스펙트럼을 가지는 빛을 발광하고, 이 빛은 반사갓(700)에 의해 전방으로 반사하면서 공간을 밝힌다.

여기서, 상기 마그네트론(300)과 공진기(500)는 상기 도파관(400)의 일측, 즉 상기 제1 도파부(410)와 상기 제2 도파부(420)가 절곡되어 대략 도파공간(S1)의 길이방향을 중심으로 어느 한 쪽에서 상기 마그네트론(300)과 상기 공진기(500)가 설치됨에 따라 상기 마그네트론(300)과 공진기(500)가 비교적 긴밀하게 배치되어 불필요한 공간을 줄여 무전극 조명 기기의 크기를 줄일 수 있고 이를 통해 무전극 조명 기기를 설치하기 위한 설치공간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 설치작업을 용이하게 할 수 있다.

상기 도파관(400)의 제1 도파부(410)와 제2 도파부(420)가 절곡 형성됨에 따라 상기 마그네트론(300)에서 발진되는 초고주파가 상기 제1 도파부(410)와 제2 도파부(420) 사이의 절곡된 절곡부(430)에서 반사되어 마그네트론(300)쪽으로 되돌아올 수 있다. 하지만, 상기 제1 도파부(410)와 상기 제2 도파부(420) 사이의 절곡부(430)에 경사면(431)이 형성됨에 따라 상기 제1 도파부(410)에서 전달되는 초고주파가 상기 경사면(431)에 의해 제2 도파부(420)쪽으로 원활하게 이동할 수 있게 된다. 이에 따라 상기 무전극 조명 기기의 수명저하를 방지하는 동시에 광효율이 향상될 수 있다.

상기 경사면(431)에는 스터브(440)가 설치됨에 따라 고출력에서 저출력까지 부하 변동에 따른 임피던스 변화에 능동적으로 대응할 수 있어 다양한 규격의 무전극 조명 기기를 제공할 수 있다.

상기 무전극 전구(600)의 축부(620) 주변에 광 감지 유닛(930)이 설치되어 그 축부(620)를 통해 전달되는 빛을 감지함으로써 방전여부를 판단하고 빛이 감지되지 않으면 방전되지 않았다고 판단하여 마그네트론을 신속하게 정지시킴으로써 상기 마그네트론의 손상을 미연에 방지할 수 있다.

또, 상기 마그네트론은 상하 선단부 측에 수용홈을 구비하고, 상기 양극 실린더의 내부에 방사상으로 배치되어 상기 초고주파를 유기하는 복수의 베인과, 상기 복수의 베인의 상기 수용홈에 교번적으로 접촉되도록 수용되는 두 쌍의 스트랩을 이용하여 발진 주파수가 2,480 내지 2,490 MHz가 되도록 한다.

또, 상기 무전극 조명 기기는 광 출력을 일정하게 유지하는 정상 상태에서 필라멘트 전류를 낮추면 노이즈가 감쇄되고, 주파수 대역이 줄어들게 되며, 사용하는 초고주파의 대역폭이 줄게 되어 무선랜과의 주파수 간섭을 줄어들게 된다. 이와 함께, 마그네트론 내의 베인과 스트랩의 구조를 변경하면 사용 주파수가 2,480 내지 2,490 MHz가 되고, 이에 따라 2.5GHz 이하에서 동작하면서도 다른 전자기기와 간섭, 특히 무선랜 기기와의 채널 간섭을 피할 수 있다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 무전극 조명 기기의 제어 방법은, 마그네트론의 필라멘트 전류를 미리 설정된 제1 전류로 인가하는 초기기동단계(S100)와, 미리 설정된 정상 상태에 도달했는지 여부를 판단하는 정상상태판단단계(S110)와, 상기 정상 상태에 도달하면, 상기 필라멘트 전류를 상기 제1 전류보다 작은 제2 전류로 변경하는 필라멘트전류변경단계(S120)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 정상상태판단단계(S110)는 상기 제1 전류 이상으로 인가하여 미리 설정된 기준 시간이 경과하였는지 판단하는 초기기동시간판단과정(미도시)과, 상기 제1 전류 이상의 전류 인가시간이 미리 설정된 기준 시간이 경과되면 상기 마그네트론에 고전압의 구동전압을 인가하는 구동전압인가과정(미도시)과, 상기 마그네트론으로부터 도파관으로 출력되는 초고주파에 따른 무전극 전구의 광을 감지하는 광감지과정(미도시)과, 상기 감지된 광의 펄스 수와 미리 설정된 기준 펄스 수를 비교하는 펄스수비교과정(미도시)을 포함하여 구성되고, 상기 비교 결과, 상기 감지된 광의 펄스 수가 상기 기준 펄스 수보다 많으면 상기 정상 상태로 판단한다.

본 발명의 일 예에 따른 무전극 조명 기기의 제어 방법은 상기 마그네트론에 인가되는 전체 전력을 일정하게 유지하는 입력전력유지단계(S130)를 더 포함할 수 있고, 상기 입력전력유지단계(S130)는, 상기 감소된 필라멘트 전류만큼 상기 마그네트론의 구동전압을 승압하여 공급하는 것을 특징으로 한다.

초기 기동시에 상기 필라멘트 전류를 미리 설정된 제1 전류로 인가하여 유지하게 한다(S100). 이때, 상기 제1 전류로는 9 내지 11A를 사용하는 것이 좋다. 즉, 초기 기동시에는 무전극 조명 기기의 기동성을 확보하고, 마그네트론의 온도적 특성에 따른 변화와 같은 경시적 변화를 감안하여 9 내지 11A의 다소 높은 전류를 마그네트론 내의 필라멘트에 인가한다.

상기 정상상태판단단계(S110)는 상기 마그네트론으로부터 출력된 초고주파에 따른 광을 감지하고, 감지된 광의 펄스 수와 미리 설정된 기준 펄스 수를 비교한다. 상기 비교 결과, 상기 감지된 광의 펄스 수가 상기 기준 펄스 수보다 많으면 정상 상태로 판단한다. 여기서, 상기 기준 펄스 수는 무전극 조명 기기의 특성에 따라 달리 설정될 수 있다.

상기 정상상태판단단계(S110)는 상기 제1 전류 이상의 전류 인가시간이 미리 설정된 기준 시간 이상이면 상기 마그네트론에 고압을 인가하고, 상기 펄스 수를 비교하여 정상 상태 여부를 판단하도록 한다.

상기 무전극 조명 기기는 안정적인 점등 상태에 도달한 것으로 판단되면, 상기 제1 제어신호를 통해 상기 마그네트론의 필라멘트 전류를 감소시켜 제2 전류를 공급한다(S120). 여기서, 상기 제2 전류로는 4 내지 7A를 사용하는 것이 좋다. 즉, 상기 마그네트론의 필라멘트 전류를 9 내지 11A 이상에서 4 내지 7A 이하로 변경한다. 이렇게 함으로써, 마그네트론으로부터 출력되는 초고주파의 주파수 밴드가 줄어들고, 노이즈가 감소하게 된다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 필라멘트 전류를 a에서 b로, 즉 9A에서 6A로 감소시키면, A, C 영역에서와 같이 노이즈가 감쇄되고, B 영역에서와 같이 주파수 대역폭이 줄어들게 되며, 무선랜과의 주파수 간섭을 회피할 수 있게 된다.

그런 다음, 상기 무전극 조명 기기는 상기 마그네트론에 인가되는 전체 전력을 일정하게 유지하는데, 상기 감소된 필라멘트 전류만큼 상기 마그네트론의 구동전압을 승압하여 공급한다. 이를 통해 마그네트론의 수명을 연장시키며, 노이즈를 줄이고, 무전극 조명 기기의 운용효율을 향상시키게 된다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 예에 따른 무전극 조명 기기의 제어 방법은, 마그네트론의 필라멘트 전류를 미리 설정된 제1 전류 이상으로 인가하여 기동하는 제1 단계(S200)와, 상기 제1 단계 후, 미리 설정된 기준 시간 경과여부를 판단하는 제2 단계(S210)와, 상기 제2 단계의 판단 결과, 미리 설정된 기준 시간이 경과되면 상기 마그네트론에 고전압의 구동전압을 인가하는 제3 단계(S220)와, 상기 마그네트론으로부터 도파관으로 출력되는 초고주파에 따른 무전극 전구의 광을 감지하는 제4 단계(S230)와, 상기 감지된 광의 펄스 수와 미리 설정된 기준 펄스 수를 비교하는 제5 단계(S240)와, 상기 제5 단계의 비교 결과, 상기 감지된 광의 펄스 수가 상기 기준 펄스 수보다 많으면 상기 정상 상태로 판단하는 제6 단계(미도시)와, 상기 정상 상태에 도달하면, 상기 필라멘트 전류를 상기 제1 전류보다 작은 제2 전류로 변경하는 제7 단계(S250)를 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명의 다른 예에 따른 무전극 조명 기기의 제어 방법은 상기 감소된 필라멘트 전류만큼 상기 마그네트론의 구동전압을 승압하여 공급하는 제8 단계(S260)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 무전극 조명 기기는 초기 기동시에는 상기 필라멘트 전류를 미리 설정된 제1 전류로 인가하여 유지하게 하고(S200), 상기 제1 전류 이상의 전류 인가시간이 미리 설정된 기준 시간 이상인지 판단한다(S210). 상기 판단 결과, 상기 제1 전류 이상의 전류 인가시간이 미리 설정된 기준 시간 이상이면 상기 마그네트론에 고압을 인가하고(S220), 상기 펄스 수를 비교하여 정상 상태 여부를 판단하도록 한다. 예를 들어 기준 시간을 4초라고 설정하고, 4초가 경과한 다음 제2 제어신호에 따라 상기 마그네트론에 고압을 인가한다. 그런 다음 상기 무전극 조명 기기는 상기 광을 감지하여 정상 상태, 안정적인 점등 상태에 도달하였는지 여부를 판단한다. 다시 말하면, 상기 마그네트론으로부터 출력된 초고주파에 따른 광을 감지하고(S230), 감지된 광의 펄스 수와 미리 설정된 기준 펄스 수를 비교한다(S240). 상기 비교 결과, 상기 감지된 광의 펄스 수가 상기 기준 펄스 수보다 많으면 정상 상태로 판단한다. 여기서, 상기 기준 펄스 수는 무전극 조명 기기의 특성에 따라 달리 설정될 수 있다.

상기 무전극 조명 기기는 안정적인 점등 상태에 도달한 것으로 판단되면, 상기 제1 제어신호를 통해 상기 마그네트론의 필라멘트 전류를 감소시켜 제2 전류를 공급한다(S250). 즉, 상기 마그네트론의 필라멘트 전류를 9 내지 11A 이상에서 4 내지 7A 이하로 변경한다. 이렇게 함으로써, 마그네트론으로부터 출력되는 초고주파의 주파수 밴드가 줄어들고, 노이즈가 감소하게 된다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 필라멘트 전류를 9A에서 6A로 감소시키면, A, C 영역에서와 같이 노이즈가 감쇄되고, B 영역에서와 같이 주파수 대역폭이 줄어들게 되며, 무선랜과의 주파수 간섭을 회피할 수 있게 된다.

그런 다음, 상기 마그네트론에 인가되는 전체 전력을 일정하게 유지하는데, 상기 감소된 필라멘트 전류만큼 상기 마그네트론의 구동전압을 승압하여 공급한다(S260). 이를 통해 마그네트론의 수명을 연장시키며, 노이즈를 줄이고, 무전극 조명 기기의 운용효율을 향상시키게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무전극 조명 기기는 마그네트론을 구성하는 베인의 형상을 변경함으로써 무전극 조명 기기와 동일한 주파수 대역을 사용하는 전자 기기와의 간섭을 회피한다. 또, 본 발명은 초기 기동 시와 정상 상태 시에 마그네트론의 필라멘트 전류를 다르게 함으로써 무선랜과의 간섭을 회피하고, 노이즈를 감쇄하며, 이와 함께 메쉬 형태의 공진기를 구비함으로써 효율을 높인다. 아울러, 본 발명은 직사각형 모양의 도파관이 대략 직각 모양으로 절곡되어 그 도파관의 도파공간을 기준으로 한 쪽에 마그네트론과 공진기를 배치함으로써 무전극 조명 기기의 크기 및 설치공간을 줄인다.

100: 케이싱 200: 전원 유닛
300: 마그네트론 400: 도파관
410: 제1 도파부 420: 제2 도파부
430: 절곡부 431: 경사면
500: 공진기 600: 무전극 전구
700: 반사갓 800: 제어 유닛
930: 광 감지 유닛 1000: 전구 모터

Claims (22)

1. 상하 선단부 측에 수용홈을 구비한 복수의 베인과, 상기 복수의 베인의 상기 수용홈 각각에 교번적으로 접촉되도록 수용되는 두 쌍의 스트랩을 구비하고, 상기 복수의 베인 중 상기 스트랩과 접촉되지 않는 베인과, 스트랩 사이의 거리에 의해 결정된 2,480 내지 2,490 메가 헤르츠의 발진 주파수를 가진 초고주파를 발진하는 마그네트론;
   상기 마그네트론에 연통되고, 도파 공간을 구비하여 상기 초고주파를 전달하는 도파관;
   발광 물질이 충전되고, 상기 초고주파에 따라 광을 발산하는 무전극 전구;
   상기 무전극 전구가 발산하는 빛을 감지하는 광 감지 유닛;
   메쉬 형태로 형성되고, 상기 무전극 전구를 수용하여 상기 도파관에 연결되는 공진 공간을 갖는 공진기;
   상용 전원을 구동 전압과 필라멘트 전류로 변환하여 상기 마그네트론에 인가하는 전원 유닛; 및
   상기 구동 전압과 상기 필라멘트 전류로 변환하는 제어 신호를 상기 전원 유닛에 출력하고, 감지된 빛의 펄스 수와 미리 설정된 기준 펄스 수를 비교하여 상기 감지된 빛의 펄스 수가 상기 기준 펄스 수보다 많으면 미리 설정된 정상 상태로 판단하며, 상기 정상 상태에 이르면 초기 기동 시의 필라멘트 전류보다 낮은 필라멘트 전류가 상기 마그네트론에 인가되도록 변경하고 상기 마그네트론에 인가되는 전체 전력을 일정하게 유지하도록 감소된 필라멘트 전류만큼 상기 마그네트론의 구동전압을 승압하는 제어 유닛;을 포함하는 무전극 조명 기기.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 발진 주파수는, 2.4 내지 2.5 기가헤르츠 대역의 주파수를 사용하는 외부 전자기기와 간섭을 피하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
   상기 초기 기동 시의 필라멘트 전류의 인가 시간이 미리 설정된 기준 시간 이상이면 상기 마그네트론에 상기 구동전압을 인가하도록 하고, 상기 감지된 빛의 펄스 수와 상기 기준 펄스 수를 비교하여 상기 정상 상태 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
7. 제1 항에 있어서, 상기 전원 유닛은,
   상기 상용 전원을 직류 전압으로 변환하는 정류 모듈; 및
   상기 직류 전압을 상기 구동 전압과 상기 필라멘트 전류로 변환하는 구동 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
8. 제7 항에 있어서, 상기 구동 모듈은,
   상기 직류 전압을 제1 교류 전압으로 변환하는 제1 인버터;
   상기 직류 전압을 제2 교류 전압으로 변환하는 제2 인버터;
   상기 제어 신호에 따라 상기 제1 교류 전압을 상기 필라멘트 전류로 변환하는 제1 변환부;
   상기 제어 신호에 따라 상기 제2 교류 전압을 상기 구동 전압으로 변환하는 제2 변환부; 및
   상기 구동 전압을 고압의 구동 전압으로 승압하는 고압 발생부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 정류 모듈과, 상기 구동 모듈의 사이에 연결되고, 상기 정류 모듈로부터 출력된 직류 전압의 역률을 보상하는 역률 보상 모듈;을 더 포함하는 무전극 조명 기기.
10. 제1 항에 있어서, 상기 도파관은,
    상기 마그네트론이 결합되는 방향으로 절곡되어 제1 도파부와 제2 도파부가 형성되고, 상기 제1 도파부와 상기 제2 도파부에 각각 상기 마그네트론과 상기 공진기가 결합되는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 도파부와 상기 제2 도파부는 직각으로 절곡되고, 그 절곡 부위에 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
12. 제11 항에 있어서, 상기 도파관은,
    상기 경사면에 설치되고, 상기 초고주파의 세기에 따라 임피던스를 정합하는 임피던스 정합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
13. 제1 항에 있어서,
    상기 도파관과 상기 공진기의 사이에는 이중 공진을 유도하는 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
14. 2,480 내지 2,490 메가 헤르츠 대역의 발진 주파수를 가진 초고주파를 발진하는 마그네트론;
    상용 전원을 직류 전압으로 변환하는 정류 모듈과, 제어 신호에 따라 상기 직류 전압을 필라멘트 전류와 구동 전압으로 변환하여 상기 마그네트론에 인가하는 구동 모듈을 구비하는 전원 유닛;
    상기 마그네트론에 연통되고, 도파 공간을 구비하여 상기 초고주파를 전달하는 도파관;
    상기 초고주파에 의해 여기되고, 플라즈마 상태가 되어 광을 발산하는 발광 물질이 충전된 무전극 전구;
    상기 무전극 전구가 발산하는 빛을 감지하는 광 감지 유닛;
    메쉬 형태로 형성되고, 상기 무전극 전구를 수용하여 상기 도파관에 연결되는 공진 공간을 갖는 공진기; 및
    상기 제어 신호를 상기 전원 유닛에 출력하고, 상기 감지된 빛의 펄스 수와 미리 설정된 기준 펄스 수를 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 감지된 빛의 펄스 수가 상기 기준 펄스 수보다 많으면 미리 설정된 정상 상태로 판단하는 제어 유닛;을 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    초기 기동 시에는 상기 필라멘트 전류를 미리 설정된 제1 전류로 인가하고, 상기 정상 상태에서는 상기 필라멘트 전류를 상기 제1 전류보다 작은 제2 전류 이하로 변경하고 상기 마그네트론에 인가되는 전체 전력을 일정하게 유지하도록 감소된 필라멘트 전류만큼 상기 마그네트론의 구동 전압을 승압하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
15. 삭제
16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 전류는 9 내지 11A이고, 상기 제2 전류는 4 내지 7A인 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
17. 제14 항에 있어서, 상기 마그네트론은,
    요크의 내측에 원통형상으로 구비된 양극 실린더;
    상하 선단부 측에 수용홈을 구비하고, 상기 양극 실린더의 내부에 방사상으로 배치되어 상기 초고주파를 유기하는 복수의 베인; 및
    상기 복수의 베인의 상기 수용홈에 교번적으로 접촉되도록 수용되는 두 쌍의 스트랩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
18. 제17 항에 있어서,
    상기 복수의 베인과 상기 두 쌍의 스트랩은, 공진 회로를 형성하고,
    상기 초고주파가 상기 발진 주파수를 갖도록 상기 복수의 베인과, 상기 복수의 베인과 접속되지 아니한 스트랩 사이의 거리가 형성되는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
19. 삭제
20. 삭제
21. 제14 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
    상기 제1 전류의 인가 시간이 미리 설정된 기준 시간 이상이면 상기 마그네트론에 상기 구동전압을 인가하도록 하고, 상기 감지된 빛의 펄스 수와 상기 기준 펄스 수를 비교하여 상기 정상 상태 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.
22. 제14 항에 있어서,
    상기 도파관과 상기 공진기의 사이에는 공진 모드를 변경하여 이중 공진을 유도하는 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 무전극 조명 기기.

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