KR102313624B1 - Ｕｖ조사범위 가변형 자외선 방전 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방전 램프의 전체 길이 범위 내에서 UV조사범위를 탄력적으로 조정하여 상황에 따라 자외선 조명을 효율적으로 조사함을 제공하도록, 전방위로 자외선을 투과 가능한 유전체를 이루되 내부에 방전가스 및 자외선 방출물질이 봉입된 방전관과, 상기 방전관의 양쪽 끝단에 형성하는 한 쌍의 전극을 포함하는 자외선 방전 램프에 있어서, 상기 방전관의 외주면에 간격을 두고 연결 설치하되 상기 방전관의 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 결합하고, 외부 리드선에 접속 연결하는 가변외부전극과; 상기 가변외부전극에 구분된 전원신호를 전달하게 상기 외부 리드선에 전기적으로 접속 연결하는 가변조명제어유닛;을 포함하는 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프를 제공한다.

Description

ＵＶ조사범위 가변형 자외선 방전 램프 {Ultra Violet Discharge Lamp Having a Variable Control UV Irradiation Range}

본 발명은 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방전 램프의 전체 길이 범위 내에서 UV조사범위를 탄력적으로 조정하여 상황에 따라 자외선 조명을 효율적으로 조사하는 것이 가능한 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프에 관한 것이다.

일반적으로 자외선(ultraviolet; UV)은 파장에 따라 UV-A (320~400nm), UV-B (280~320nm), UV-C (200~280nm), Vacuum UV (100~200nm) 등으로 나뉘며, 파장에 따라 다른 용도로 사용된다. 이 중 UV-C는 살균선이라고 불리며 세균의 DNA 배열을 파괴하여 수중의 대장균 등을 빠르게 살균한다.

여기서 자외선 방출 물질로서 수은을 포함하는 방전 램프는 254nm의 자외선을 주로 발생시키는데, 이는 UV-C의 살균선에 해당되므로, 통상 자외선 살균 램프는 수은의 자외선을 이용하는 방전 방식을 취하고 있다.

이러한 자외선 살균 램프는 정수기, 컵 살균기 등과 같이 수 와트(W)의 작은 용량에서부터 하수 처리 시설 등과 같이 수 킬로와트(kW)의 대용량에 이르기까지 적용 범위가 매우 광범위하다.

[도 1]은 기존의 자외선 살균 램프 구조를 보여준다. 내부전극으로서 필라멘트 전극을 사용하는 기본 구조와 방전가스의 사용 등은 일반 형광램프의 경우와 동일하며, 자외선의 투과율을 높이기 위해 유리관 재질로 대부분 석영관을 사용하고 있다.

상기와 같은 자외선 램프와 관련하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 등록특허공보 제1129950호(2012.03.16.)에는 밀봉체의 내부에 한 쌍의 전극을 가짐과 더불어 금속이 봉입되고, 발광 영역인 밀봉체 발광부와, 상기 전극과 외부 리드 선을 금속박을 통해 접속하여 봉착한 시일부와, 상기 밀봉체 발광부와 상기 시일부를 연결하는 관 단부와, 상기 시일부의 양측에 부착된 베이스를 구비하고, 상기 전극을 연결하는 방향에 대해 직교하는 방향으로 냉각풍이 공급되는 봉 형상의 자외선 방전 램프로서, 상기 관 단부에는, 일단이 상기 베이스에 고정되고, 또 상기 시일부에 상당하는 위치에는 냉각풍의 통풍로가 형성되어 있는, 밀봉체와 간극을 가지는 차풍 부재가 설치되어 있고, 상기 차풍 부재는 통 형상이고, 상기 통풍로는, 상기 통 형상의 차풍 부재의 축대칭 위치에 형성된 2개소의 통풍구에 의해 구성되고, 상기 2개소의 통풍구를 연결하는 방향과 상기 시일부의 금속박 평면이, 평행이 되도록 구성됨에 따라 시일부의 열용량이 종래에 비해 변화하지 않는 자외선 방전 램프가 공지되어 있다.

또한, 공개특허공보 제10059호(2011.01.31.)에는 340㎚ 부근의 파장으로 80%의 투과율이 얻어지는 유리제의 발광관, 상기 발광관 본체내에 봉입된 시동용 불활성 가스 및 수은, 및 상기 발광관내에 대향하여 설치된 한쌍의 방전 전극을 구비하고, 상기 발광관 내벽에, 수은 스펙트럼인 2537㎚를 변환하고 300~340㎚ 사이에 변환 효율의 피크를 갖는 형광체의 양을 N(㎎)으로 하고, 도포하는 내표면적을 S(㎠)로 했을 때, N/S가 2＜(N/S)＜7인 조건으로 상기 형광체를 도포하여 구성됨에 따라 램프 축 방향의 조도차를 감소시키고 조도 유지율의 개선을 도모할 수 있는자외선 방전 램프가 공지되어 있다.

그러나 상기한 종래기술인 등록특허공보 제1129950호 및 공개특허공보 제10059호의 경우에는 양자 모두 관 형태로 연장된 램프의 길이에 대응된 전체영역으로만 조명구간이 한정되어 있기 때문에 자외선 조명의 조사패턴이 매우 한정적이며, 이는 램프의 활용도 및 기능성이 떨어진다는 문제가 있었다.

KR 등록특허공보 제10-1129950호 (2012.03.16.) KR 공개특허공보 제10-2011-0010059호 (2011.01.31.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 방전 램프의 전체 길이 범위 내에서 조명의 UV조사범위를 가변 조정할 수 있게 구성하므로 자외선 조사 대상 및 목적에 따라 조명구간의 다양성을 도모하면서 램프의 활용도 및 기능성을 높일 수 있는 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프를 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명이 제안하는 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프는 전방위로 자외선을 투과 가능한 유전체를 이루되 내부에 방전가스 및 자외선 방출물질이 봉입된 방전관과, 상기 방전관의 양쪽 끝단에 형성하는 한 쌍의 전극을 포함하는 자외선 방전 램프에 있어서, 상기 방전관의 외주면에 간격을 두고 연결 설치하되 상기 방전관의 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 결합하고, 외부 리드선에 접속 연결하는 가변외부전극과; 상기 가변외부전극에 구분된 전원신호를 전달하게 상기 외부 리드선에 전기적으로 접속 연결하는 가변조명제어유닛;을 포함하여 이루어진다.

상기 자외선 방전 램프에서는 자외선 방출 물질로 수은을 포함하여 자외선 254nm의 UV-C 파장역을 방사하도록 이루어진다.

상기 가변외부전극은, 상기 방전관의 외주면을 전체적 또는 부분적으로 감싸는 알루미늄 박막으로 이루어진다.

상기 가변외부전극에는, 부도체를 이루며 외측으로 연장 형성하는 파지부재를 구성한다.

상기 가변조명제어유닛은, 외부 입력전압 DC 12V이며, 상기 가변외부전극을 향한 출력전압 1900~2000Vac 및 출력주파수 28Khz로 이루어진다.

본 발명에 따른 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프에 의하면 방전관의 길이방향으로 위치를 슬라이딩 이동하며 UV조사범위를 가변 조정할 수 있게 구성하므로, 자외선 조사에 따른 살균영역을 가변 설정하여 램프의 활용도 및 기능성을 높이며 살균효율을 증진시키고, 다양한 조명연출을 도모할 수 있는 효과를 얻는다.

도 1은 종래 자외선 램프를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에서 가변외부전극의 위치조정 상태를 개략적으로 나타내는 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에서 가변조명제어유닛을 나타내는 회로도.

본 발명은 전방위로 자외선을 투과 가능한 유전체를 이루되 내부에 방전가스 및 자외선 방출물질이 봉입된 방전관과, 상기 방전관의 양쪽 끝단에 형성하는 한 쌍의 전극을 포함하는 자외선 방전 램프에 있어서, 상기 방전관의 외주면에 간격을 두고 연결 설치하되 상기 방전관의 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 결합하고, 외부 리드선에 접속 연결하는 가변외부전극과; 상기 가변외부전극에 구분된 전원신호를 전달하게 상기 외부 리드선에 전기적으로 접속 연결하는 가변조명제어유닛;을 포함하는 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프를 기술구성의 특징으로 한다.

다음으로 본 발명에 따른 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프의 일실시예는 [도 2]에 나타낸 바와 같이, 전방위로 자외선을 투과 가능한 유전체를 이루되 내부에 방전가스 및 자외선 방출물질이 봉입된 방전관(1)과, 상기 방전관(1)의 양쪽 끝단에 형성하는 한 쌍의 전극(3)을 포함하는 자외선 방전 램프에 있어서, 가변외부전극(10)과, 가변조명제어유닛(20)을 포함하여 이루어진다.

상기 방전관(1)은 자외선이 투과될 수 있는 투명한 연질유리나 석영재질을 사용하여 이루어지고, 내부에 자외선 방출물질을 구비토록 구성한다.

상기 자외선 방전 램프(L)의 방전관(1)에서는 자외선 방출 물질로 수은을 포함하여 자외선 254nm의 UV-C 파장역을 방사하도록 이루어진다. 즉, 본 발명의 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프(L)에서는 대장균 등의 세균에 대한 살균에 사용되는 200~280nm의 파장 대역에서 최적의 살균효과가 작용하는 254nm의 파장역을 방사하게 구성한다.

여기서, 자외선 방출 물질은 상기 가변외부전극(10)에의 전압 인가에 따라 상기 방전관(1) 내에 유도된 플라즈마 방전으로 인해 여기된 후(excited) 기저 상태로 돌아오는 과정에서 자외선을 방출한다. 또한, 방전가스로는 아르곤(Ar) 또는 아르곤(Ar)과 네온(Ne)의 혼합 가스가 사용될 수 있다.

상기 전극(3)에서는 도전성 리드선(도면에 미도시)에 의해 코일 형상의 텅스텐 필라멘트의 양단이 지지되어 있으며, 이때 리드선은 핀 형상의 접점에 접속된다.

상기 가변외부전극(10)은 상기 방전관(1)의 전체 길이에서 살균 조명에 따른 자외선의 조사범위를 한정하는 기능을 수행한다.

상기 가변외부전극(10)은 [도 2]에 나타낸 바와 같이, 2개가 한 쌍을 이루며 서로 간격을 두고 위치하되, 상기 방전관(1)의 외주면 상에 연결 설치한다. 즉, 자외선 조사 가능한 상기 방전관(1)의 전체 조사범위에서 한 쌍의 상기 가변외부전극(10) 간에 이격된 간격으로 자외선 조사범위를 한정한다.

상기 가변외부전극(10)은 [도 3]에 나타낸 바와 같이, 상기 방전관(1)의 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 결합한다. 예를 들어, 상기 가변외부전극(10)은 상기 방전관(1)을 따라 슬라이딩 이동하여 탄력적으로 위치 조정하므로, 자외선 조사범위 설정을 위한 한 쌍의 가변외부전극(10) 간의 간격을 조정한다.

상기 가변외부전극(10)은 상기 가변조명제어유닛(20)과 전기적으로 연결된 외부 리드선(11)에 접속 연결한다.

상기 가변외부전극(10)은 상기 방전관(1)의 외주면을 전체적 또는 부분적으로 감싸며, 알루미늄 박막으로 형성한다.

상기에서 가변외부전극(10)을 상기 방전관(1)의 외주면을 부분적으로 감싸게 형성하는 경우, 상기 방전관(1)의 외주면의 2/3 이상을 감싸 안정적인 결속상태를 지속적으로 유지할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

상기 가변외부전극(10)에는 사용자로부터 조작 가능한 파지부재(15)를 구비한다.

상기 파지부재(15)는 부도체로 이루어져 사용시 안정성을 도모하게 구성하며, 상기 파지부재(15)는 상기 가변외부전극(10)의 외측으로 연장 형성한다.

상기 파지부재(15)의 외주면에는 절연테이프를 감아 보다 안정적인 절연성을 도모할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.

상기 가변조명제어유닛(20)은 조명 조사범위가 가변 설정된 상태로 조명을 제어하게 상기 가변외부전극(10)에 구분된 전원신호를 전달한다.

상기 가변조명제어유닛(20)은 상기 가변외부전극(10)과 상기 외부 리드선에 의해 전기적으로 접속 연결한다.

상기 가변조명제어유닛(20)은 외부 입력전압 DC 12V이며, 상기 가변외부전극(10)을 향한 출력전압 1900~2000Vac 및 출력주파수 28Khz로 이루어진다.

즉, 상기 가변조명제어유닛(20)에서는 스위치(sw1) 조작에 의해 외부로부터 12V의 직류(DC) 전압을 입력받아 상기 자외선 방전 램프(L) 중 한 쌍의 상기 가변외부전극(10)에 1900~2000Vac의 교류(AC) 전압으로 출력하므로 제어 구동하게 된다.

상기 가변조명제어유닛(20)의 회로를 보다 상세히 설명하면, [도 4]에 도시한 바와 같이, DC입력측 +단자에 직렬 연결되는 정류 다이오드(D1)와, 상기 정류 다이오드(D1) 출력단에 직렬 연결되어 공급전압에서 발생되는 노이즈제거 필터(L1)와, 상기 노이즈제거 필터(L1) 출력단에 병렬 연결되는 스타트 저항(R1)과, 상기 스타트 저항(R1)에 출력단에 직렬 연결되는 NPN트랜지스터(TR1) 및 PNP트랜지스터(TR2)로 구성되는 Complementry push-pull(상호 보완 회로)와, 상기 NPN트랜지스터(TR1) 및 PNP트랜지스터(TR2) 출력단 사이에 병렬 연결되는 1차 콘덴서(C1) 및 승압트랜스(T1)과, 상기 승압트랜스(T1) 출력 +단자에 직렬 연결되는 2차 콘덴서(C2)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 스타트 저항(R1)에 의하여 NPN트랜지스터(TR1)가 먼저 동작되어 push-pull발진이 이루어지는데, NPN트랜지스터(TR1) 동작시 양극 반파형이 출력되고, PNP트랜지스터(TR2) 동작시 음극 반파형이 출력되어 Sin파가 출력된다.

또한, 상기 1차 콘덴서(C1) 및 승압트랜스(T1)에 의하여 28Khz 발진 출력되고, 승압트랜스(T1) 2차측에서 1,900~2,000 Vac의 고압을 얻게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프에 의하면, 방전관의 길이방향으로 위치를 슬라이딩 이동하며 UV조사범위를 가변 조정할 수 있게 구성하므로, 자외선 조사에 따른 살균영역을 가변 설정하여 램프의 활용도 및 기능성을 높이며 살균효율을 증진시키고, 다양한 조명연출을 도모하는 것이 가능하다.

상기에서는 본 발명에 따른 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

1 : 방전관 3 : 전극
10 : 가변외부전극 11 : 외부 리드선
15 : 파지부재 20 : 가변조명제어유닛

Claims (6)

1. 전방위로 자외선을 투과 가능한 유전체를 이루되 내부에 방전가스 및 자외선 방출물질이 봉입된 방전관과, 상기 방전관의 양쪽 끝단에 형성하는 한 쌍의 전극을 포함하는 자외선 방전 램프에 있어서,
   상기 방전관의 외주면에 간격을 두고 연결 설치하되 상기 방전관의 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 결합하고, 외부 리드선에 접속 연결하는 가변외부전극과;
   상기 가변외부전극에 구분된 전원신호를 전달하게 상기 외부 리드선에 전기적으로 접속 연결하는 가변조명제어유닛;을 포함하여 이루어지고,
   상기 가변조명제어유닛은, DC입력측 +단자에 직렬 연결되는 정류 다이오드(D1)와, 상기 정류 다이오드(D1) 출력단에 직렬 연결되어 공급전압에서 발생되는 노이즈제거 필터(L1)와, 상기 노이즈제거 필터(L1) 출력단에 병렬 연결되는 스타트 저항(R1)과, 상기 스타트 저항(R1)에 출력단에 직렬 연결되는 NPN트랜지스터(TR1) 및 PNP트랜지스터(TR2)로 구성되는 Complementry push-pull(상호 보완 회로)와, 상기 NPN트랜지스터(TR1) 및 PNP트랜지스터(TR2) 출력단 사이에 병렬 연결되는 1차 콘덴서(C1) 및 승압트랜스(T1)과, 상기 승압트랜스(T1) 출력 +단자에 직렬 연결되는 2차 콘덴서(C2)를 포함하는 전력증폭회로를 포함하여 이루어지는 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 자외선 방전 램프에서는 자외선 방출 물질로 수은을 포함하여 자외선 254nm의 UV-C 파장역을 방사하도록 이루어지는 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 가변외부전극은 상기 방전관의 외주면을 전체적 또는 부분적으로 감싸는 알루미늄 박막인 것을 특징으로 하는 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 가변외부전극에는 부도체를 이루며 외측으로 연장 형성하는 파지부재를 포함하여 이루어지는 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프.
   
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 가변조명제어유닛은 외부 입력전압 DC 12V이며, 상기 가변외부전극을 향한 출력전압 1900~2000Vac 및 출력주파수 28Khz로 이루어지는 UV조사범위 가변형 자외선 방전 램프.

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