KR101232566B1 - 냉각구조를 갖는 무전극 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높은 광출력에 따라 발생하는 열을 신속하게 배출하여 최적의 성능을 구현할 수 있도록 구성된 냉각구조를 갖는 무전극 램프에 관한 것으로, 무전극 램프에 있어서, 내측에 자외선에 반응하는 형광층이 형성되고, 불활성 기체가 수은과 함께 봉입 되며, 일측에 삽입부(111)가 형성된 투광성 재질의 벌브(110); 상기 삽입부(111)에 삽입되며 전자기유도 현상을 일으키는 코일부(120); 외부 안정기로부터 고주파를 공급받아 상기 코일부(120)에 공급하는 소켓부(130); 일측으로 상기 소켓부(130)를 지지하고 타측으로 상기 벌브(110)를 지지하되, 내측에는 상기 코일부(120)의 열을 전달하는 열전도부(141)가 형성되고 외측으로 상기 열전도부(141)를 통해 전달된 열을 방출하는 요철구조의 방열부(142)가 형성된 열전도성 재질의 몸체부(140); 를 포함하여 이루어지되, 상기 소켓부(130)는 일측 중심에 형성된 제1전극부(131)와, 상기 제1전극부(131)의 외측으로 이격되어 형성된 제2전극부(132)와, 상기 제1전극부(131)와 제2전극부(132) 사이를 절연하며 상기 몸체부(140) 내측으로 연통되는 보조방열공(134)이 다수 형성된 제2절연부(133)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각구조를 갖는 무전극 램프 {ELECTRODELESS LAMP WITH COOLING STRUCTURE}

본 발명은 무전극 램프에 관한 것으로, 자세하게는 높은 광출력에 따라 발생하는 열을 신속하게 배출하여 최적의 성능을 구현할 수 있도록 구성된 냉각구조를 갖는 무전극 램프에 관한 것이다.

일반적으로 내측에 형광체가 도포 되고 불활성 기체 및 수은이 밀봉된 벌브와, 유도코일로 이루어지는 무전극 램프는, 유도코일에 고주파 전류를 가함으로써 발생하는 유도 전자계에 의해 벌브 내에 기전력이 발생하고, 이를 통해 벌브 내에서 발생하는 플라즈마에서 나온 자외선이 벌브 내부에 도포 된 형광체를 자극하여 가시광선을 방출하는 원리로 빛을 방출한다.

이와 같은 무전극 램프는 기존 램프의 필라멘트 등과 같은 전극이 없으므로, 전극 열화의 문제점이 있는 기존의 램프보다 상대적으로 수명이 길다는 장점이 있어 가로등과 같은 옥외 조명뿐만 아니라, 접근이 어려운 고소지역, 터널, 지하차도 등에 그 이용이 증가하고 있다.

일반적으로 무전극 램프는 높은 광출력을 위해 벌브 내에서 원활하게 수은증기가 생성되어야 하며 이를 위한 충분한 온도를 필요로 한다. 하지만, 온도상승에 필요한 점등시간을 줄이기 위해 입력 전력을 크게 하거나 주변 온도가 높은 경우 벌브의 온도가 필요 이상으로 높아짐으로 수은 증기압이 과도하게 높아져 광출력이 저하되는 문제가 있다.

즉 무전극 램프의 광출력은 벌브 내의 수은 증기압에 의해 지배되므로 온도를 효과적으로 제어함으로써, 벌브 내의 수은 증기압을 최적화할 수 있고, 나아가 광출력도 최적화할 수 있으므로 무전극 램프에서 발생하는 열을 효과적으로 제어할 수 있는 구조가 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 발생하는 열을 효과적으로 관리하여 성능을 극대화하고 수명을 증대시킬 수 있는 냉각구조를 갖는 무전극 램프를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 무전극 램프에 있어서, 내측에 자외선에 반응하는 형광층이 형성되고, 불활성 기체가 수은과 함께 봉입 되며, 일측에 삽입부가 형성된 투광성 재질의 벌브; 상기 삽입부에 삽입되며 전자기유도 현상을 일으키는 코일부; 외부 안정기로부터 고주파를 공급받아 상기 코일부에 공급하는 소켓부; 일측으로 상기 소켓부를 지지하고 타측으로 상기 벌브를 지지하되, 내측에는 상기 코일부의 열을 전달하는 열전도부가 형성되고 외측으로 상기 열전도부를 통해 전달된 열을 방출하는 요철구조의 방열부가 형성된 열전도성 재질의 몸체부; 를 포함하여 이루어지되, 상기 소켓부는 일측 중심에 형성된 제1전극부와, 상기 제1전극부의 외측으로 이격되어 형성된 제2전극부와, 상기 제1전극부와 제2전극부 사이를 절연하며 상기 몸체부 내측으로 연통되는 보조방열공이 다수 형성된 제2절연부로 이루어지고, 상기 열전도부에는 내측으로 상기 벌브와의 간격을 형성시키는 요홈부와, 상기 요홈부측의 열이 대류작용에 의해 벌브의 반대쪽으로 이동하도록 형성된 관통부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 몸체부는 알루미늄 또는 알루미늄합금재질로 이루어지며, 상기 몸체부와 소켓부 사이에는 몸체부 내측과 연통되는 주방열공이 다수 형성된 절연재질의 제1절연부가 형성될 수 있다.

이때, 상기 몸체부 내측으로 온도변화에 따라 상기 주방열공을 개폐하도록 열팽창계수가 다른 두 종류의 얇은 금속판을 붙여 제작된 개폐부를 더 포함할 수 있다.

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본 발명을 통해 기존에서와 같이 램프의 열을 등기구나 반사부에 전달하는 등의 부가적인 냉각수단이 없이도 열을 효과적으로 방출할 수 있어 무전극 램프의 광출력을 극대화할 수 있다.

특히 온도변화에 따라 방열공이 개폐되는 구조를 통해 시동시에는 방열공이 닫혀 수은증기압 발생을 촉진하여 점등시간이 단축하고, 시동 후 온도 상승시 방열공이 열려 내부 열을 신속하게 방출시켜 광출력 향상과 함께 성능을 극대화할 수 있다. 뿐만 아니라, 무전극 램프가 야외나 습도가 높은 지역에 설치될 경우 사용하지 않는 동안 방열공이 닫혀 외부로부터의 수분침투를 방지하고, 점등 후 방열공이 개방되면서 발생한 열과 함께 내부의 수분이 외부로 자연스럽게 방출되므로 수분 등으로 인한 손상을 효과적으로 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외형을 나타낸 평면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조를 나타낸 분해 사시도,
도 3은 타측 방향에서 바라본 몸체부의 내측을 나타낸 사시도,
도 4는 일측 방향에서 바라본 몸체부의 외측을 나타낸 사시도,
도 5는 몸체부 내측에 형성되는 개폐부의 모습을 나타낸 작동도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 냉각구조를 갖는 무전극 램프의 구성을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외형을 나타낸 평면도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조를 나타낸 분해 사시도이다.

도 1 내지 2에서와 같이 본 발명 냉각구조를 갖는 무전극 램프는 벌브(110)와, 코일부(120)와, 소켓부(130)와, 몸체부(140)로 주요구성이 이루어진다.

상기 벌브(110)는 투광성 재질로 이루어지며 내벽에 자외선에 반응하여 가시광선을 방출하는 형광층이 형성되고, 내부에 불활성 기체가 수은과 함께 봉입 된다. 이때 봉입 되는 불활성 기체는 아르곤(Ar)과 크립톤(Kr)이 사용되며 수은은 약 6㎎정도로 미량포함된다.

또한, 상기 벌브(110)는 일측에 상기 코일부(120)가 삽입될 수 있도록 함몰된 형태의 삽입부(111)가 형성된다. 첨부된 도면에서는 상기 삽입부(111)가 단일의 함몰된 구멍과 같은 형태를 띠고 이에 대응되는 형태로 코일부(120)가 형성된 것을 도시하고 있으나, 삽입부가 도넛형태를 띠고 이에 대응되도록 코일부를 형성하는 등의 다양한 형태변형이 가능하다.

상기 코일부(120)는 상기 삽입부(111)에 삽입되어 전자기유도 현상을 일으키는 구성으로 안정기를 통해 상기 코일부(120)에 고주파가 인가하면 코일부(120) 주변에 자기장이 형성되며 이는 2차 회로에 해당하는 상기 벌브(110) 내부에 기전력을 발생시킨다. 이후 발생한 기전력에 의해 상기 벌브(110) 내부의 전자가 가속되어 플라즈마가 발생하며, 플라즈마에서 나오는 자외선이 상기 벌브(110) 내측에 형성된 형광층과 반응하여 가시광선을 발생시킨다.

상기 소켓부(130)는 외부 안정기로부터 고주파를 공급받아 상기 코일부(120)에 공급하는 부분으로 기존 램프의 소켓과 동일한 구성이다. 즉 상기 소켓부(130)는 기존의 등기구와 호환되는 형태의 소켓으로 이루어져, 기존의 램프를 교체하여 본 발명을 적용하기 위해 기존의 등기구를 교체할 필요없이 그대로 사용하면서 램프와 안정기만 교체할 수 있도록 호환성을 갖는다.

도 3은 타측 방향에서 바라본 몸체부의 내측을 나타낸 사시도, 도 4는 일측 방향에서 바라본 몸체부의 외측을 나타낸 사시도로서, 도 3 내지 4에서와 같이 상기 몸체부(140)는 일측으로 상기 소켓부(130)를 지지하고, 타측으로 상기 벌브(110)를 지지하며, 상기 벌브(110)와 코일부(120)에서 발생하는 열을 외측으로 방출하는 구조를 갖는다. 즉 기존의 무전극 램프의 경우 본 발명에서의 몸체부와 같은 구성없이 발생하는 열은 소켓부를 통해 반사부를 포함한 등기구에 전가되는 구조로 냉각효율이 좋지 않다는 문제가 있으므로 본 발명에서는 방열구조를 갖는 몸체부(140)를 구비함으로 냉각효율을 높이게 된다.

구체적으로 상기 몸체부(140)는 열전도성이 우수한 재질로 이루어지며, 외측으로는 요철구조로 형성되어 공기와의 접촉면적을 넓힌 방열부(142)가 형성되며, 내측으로는 상기 코일부(120)의 열을 상기 몸체부(140)에 원활하게 전달하는 열전도부(141)가 형성된다.

바람직하게 상기 몸체부(140)는 가벼우면서도 우수한 열전도성을 갖는 알루미늄 또는 알루미늄합금재질로 이루어질 수 있다. 이때 감전이나 합선 등의 사고를 방지하기 위해 상기 몸체부는 상기 코일부 및 소켓부와 전기적으로 절연되는 것이 바람직하다. 또한, 첨부된 도면에서는 상기 코일부(120)와 소켓부(130)가 별도의 전선(121)을 통해 전기적으로 연결된 모습을 실시예로 나타내고 있으나, 상기 열전도부 내부에 관통공을 형성하여 전선이 관통할 수 있도록 하는 등의 다양한 형태변화가 가능하다.

또한, 상기 몸체부(140)와 소켓부(130) 사이의 전기적 절연을 위해 절연재질의 제1절연부(143)가 형성되며, 상기 제1절연부(143)에는 몸체부(140) 내측과 연통되는 주방열공(144)이 다수 형성되어 몸체부(140) 내측에 축적되는 열이 외측으로 원활하게 방출될 수 있도록 구성된다. 즉 발생하는 열은 벌브를 통해 직접 방출되기도 하지만, 상기 코일부(120)와 열전도부(141)를 통해 몸체부(140)의 방열부(142)와 상기 주방열공(144)을 통해 함께 열이 방출된다.

도 5는 몸체부 내측에 형성되는 개폐부의 모습을 나타낸 작동도로서, 온도변화에 따라 상기 주방열공(144)이 개폐될 수 있는 구조가 나타나 있다.

앞서 언급한 바와 같이 무전극 램프의 온도가 필요 이상으로 높아질 경우 광출력이 저하되므로 원활한 냉각이 필요하나, 상기 코일부(120)에 고주파를 가하여 안정적으로 벌브에서 밝은 빛을 방출하는 시간(점등시간)은 벌브의 온도가 빨리 상승할수록 짧아지는 특성이 있다. 즉 무조건 열을 방출할 수 있는 구조가 아닌 효과적으로 열을 관리할 수 있는 구조가 필요하며, 이를 위해 상기 몸체부(140) 내측으로 온도변화에 따라 상기 주방열공(144)을 개폐하도록 열팽창계수가 다른 두 종류의 얇은 금속판을 붙여 제작된 개폐부(145)가 구비된다.

구체적으로 상기 개폐부(145)는 바이메탈로서 온도상승시 열팽창계수가 더 큰 금속판이 더 많이 팽창하면서 반대쪽으로 휘어지므로 상기 주방열공(144)에 접하는 부분에 열팽창계수가 큰 금속판을 그 반대쪽에 상대적으로 열팽창계수가 작은 금속판이 위치하도록 설치된다. 팽창이 잘 되는 금속은 니켈·망가니즈·철의 합금, 니켈·몰리브데넘·철의 합금, 니켈·망가니즈·구리의 합금 등이 있고 상대적으로 팽창이 잘 되지 않는 금속은 니켈·철의 합금이 있으므로 선택하여 사용할 수 있다.

즉 도 5의 (a)에서와 같이 상기 코일부(120)에 고주파가 가해지지 않은 상태에서 상기 개폐부(145)에 의해 상기 주방열공(144)은 모두 닫힌다. 이를 통해 점등시간 동안 열을 방출을 일부 막아줌으로 점등시간을 단축할 수 있는 효과를 발생시키며, 온도가 필요 이상으로 높아질 경우 (b)와 같이 상기 개폐부(145)가 휘어지면서 상기 주방열공(144)이 열려 상기 몸체부(140) 내측의 열이 외측으로 방출된다.

이와 함께 상기 개폐부(145)은 수분의 침투를 막고 수분으로 인한 몸체부(140) 내부의 부식 등의 손상을 예방하는 역할도 하게 된다. 즉 무전극 램프가 고소지역 등 접근이 용이치 않은 옥외장소에 설치되거나 습도가 높은 지역에 설치될 때, 비바람이나 높은 습도로 인해 몸체부(140) 내측에 수분이 침투할 우려가 있다. 이때 램프가 작동하지 않는 시간에는 상기 개폐부(145)에 의해 주방열공(144)이 닫혀 수분의 침투를 막게 되며, 램프가 작동하여 온도가 상승하는 동안에는 주방열공(144)이 열려 내부에 잔존하는 수분을 방출함으로 몸체부(140) 내측으로 수분이 침투하거나 수분이 축적되는 것을 효과적으로 방지하고 부식 등의 손상을 예방할 수 있다.

이에 부가하여 상기 소켓부(130)를 통해서도 열을 방출하도록 구성될 수 있다.

이를 위해 상기 소켓부(130)는 도 4에서와 같이 일측 중심에 형성된 제1전극부(131)와, 상기 제1전극부(131)의 외측으로 이격되어 형성된 제2전극부(132)와, 상기 제1전극부(131)와 제2전극부(132) 사이를 절연하는 제2절연부(133)로 이루어진다. 이는 램프의 통상적인 소켓구조라 할 수 있으나 본 발명에서는 상기 제2절연부(133)에 몸체부(140) 내측으로 연통되는 보조방열공(134)을 다수 형성된다. 상기 몸체부(140)의 내측에는 상기 열전도부(141)를 제외하고는 공간이 형성되므로, 상기 코일부(120)에서 발생하는 열은 대류작용에 의해서도 이동하게 되며, 상기 주방열공(144)과 더불어 보조방열공(134)을 통해 몸체부(140) 외측과 원활한 열교환이 이루어질 수 있다.

이때 상기 열전도부(141)는 도 2 내지 3에 나타난 바와 같이 상기 벌브(110)와의 간격을 형성시키는 요홈부(141a)와, 상기 요홈부(141a)측의 열이 대류작용에 의해 벌브(110)의 반대쪽으로 이동하도록 형성된 관통부(141b)가 형성되는 것이 바람직하다.

즉 상기 벌브(110)에서 발생한 열은 상기 코일부(120)와 열전도부(141)를 따라 전도되어 상기 몸체부(140)의 방열부(142)를 통해 방출되기도 하지만, 상기 몸체부(140) 내측의 대류를 통해 주방열공(144) 및 보조방열공(134)로 배출될 수 있다. 이를 위해 상기 열전도부(141)에는 벌브(110) 측으로부터 열이 주방열공(144) 및 보조방열공(134) 측으로 원활이 이동할 수 있도록 다수의 관통부(141b)가 형성되며, 특히 벌브(110)와 인접한 측에는 열이 유동할 수 있는 공간을 생성하기 위한 요홈부(141a)가 형성된다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음을 밝혀둔다.

110: 벌브 111: 삽입부
120: 코일부 121: 전선
130: 소켓부 131: 제1전극부
132: 제2전극부 133: 제2절연부
134: 보조방열공 140: 몸체부
141: 열전도부 141a: 요홈부
141b: 관통부 142: 방열부
143: 제1절연부 144: 주방열공
145: 개폐부

Claims (4)

1. 무전극 램프에 있어서,
   내측에 자외선에 반응하는 형광층이 형성되고, 불활성 기체가 수은과 함께 봉입 되며, 일측에 삽입부(111)가 형성된 투광성 재질의 벌브(110);
   상기 삽입부(111)에 삽입되며 전자기유도 현상을 일으키는 코일부(120);
   외부 안정기로부터 고주파를 공급받아 상기 코일부(120)에 공급하는 소켓부(130);
   일측으로 상기 소켓부(130)를 지지하고 타측으로 상기 벌브(110)를 지지하되, 내측에는 상기 코일부(120)의 열을 전달하는 열전도부(141)가 형성되고 외측으로 상기 열전도부(141)를 통해 전달된 열을 방출하는 요철구조의 방열부(142)가 형성된 열전도성 재질의 몸체부(140); 를 포함하여 이루어지되,
   상기 소켓부(130)는 일측 중심에 형성된 제1전극부(131)와, 상기 제1전극부(131)의 외측으로 이격되어 형성된 제2전극부(132)와, 상기 제1전극부(131)와 제2전극부(132) 사이를 절연하며 상기 몸체부(140) 내측으로 연통되는 보조방열공(134)이 다수 형성된 제2절연부(133)로 이루어지고,
   상기 열전도부(141)에는 내측으로 상기 벌브(110)와의 간격을 형성시키는 요홈부(141a)와, 상기 요홈부(141a)측의 열이 대류작용에 의해 벌브(110)의 반대쪽으로 이동하도록 형성된 관통부(141b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각구조를 갖는 무전극 램프.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부(140)는 알루미늄 또는 알루미늄합금재질로 이루어지며,
   상기 몸체부(140)와 소켓부(130) 사이에는 몸체부(140) 내측과 연통되는 주방열공(144)이 다수 형성된 절연재질의 제1절연부(143)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각구조를 갖는 무전극 램프.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 몸체부(140) 내측으로 온도변화에 따라 상기 주방열공(144)을 개폐하도록 열팽창계수가 다른 두 종류의 얇은 금속판을 붙여 제작된 개폐부(145)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각구조를 갖는 무전극 램프.
   
4. 삭제

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