KR102494939B1 - 자외선 램프 - Google Patents

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Abstract

본 출원에 따른 자외선 램프는, 상부 커버 및 상부 커버와 일체로 형성되는 하부 커버를 포함하는 램프 튜브, 램프 튜브 내에 고정되는 인쇄 회로 기판, 인쇄 회로 기판 상에 배치되고 상부 커버에 대향하되 인쇄 회로 기판의 제어에 따라 자외선을 상부 커버 방향으로 발광하는 적어도 하나의 자외선 발광 장치, 그리고 인쇄 회로 기판과 상부 커버 사이에 배치되거나, 램프 튜브의 외면 중 적어도 일부를 감싸는 난연 레이어를 포함한다.

Description

자외선 램프{ULTRAVIOLET LAMP}
본 출원은 전자 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 램프 튜브를 포함하는 자외선 램프에 관한 것이다.
자외선은 일반적으로 100~400 나노미터(nanometer)의 파장 영역을 가지는 광을 의미하며, 가시광선에 비해 높은 에너지를 갖는다. 태양으로부터의 자외선은 자외선A(ultraviolet-A), 자외선 B(ultraviolet-B), 및 자외선 C(ultraviolet-C)로 구분되며, 자외선 C는 오존층에 대부분 흡수되고, 자외선 A 및 자외선 B는 지표면에 도달하는 것으로 알려져 있다.
자외선은 다양한 분야들에서 활용될 수 있다. 자외선 램프는 램프 튜브 및 램프 튜브 내에서 자외선을 발광하는 발광 장치를 포함한다. 램프 튜브는 자외선에 대한 높은 투과율, 자외선을 장시간 투과할 때 변형되지 않는 물성을 요구한다.
본 출원은 향상된 성능 및 신뢰성을 갖는 자외선 램프 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 자외선 램프는, 상부 커버 및 상기 상부 커버와 일체로 형성되는 하부 커버를 포함하는 램프 튜브; 상기 램프 튜브 내에 고정되는 인쇄 회로 기판; 및 상기 인쇄 회로 기판 상에 배치되고 상기 상부 커버에 대향하되, 상기 인쇄 회로 기판의 제어에 따라 구동하는 적어도 하나의 자외선 발광 장치를 포함하되, 상기 적어도 하나의 자외선 발광 장치는 360nm 이상의 파장을 갖는 자외선을 상기 상부 커버를 향해 발광하고, 상기 상부 커버는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함한다.
실시 예로서, 상기 자외선 램프는 상기 인쇄 회로 기판과 상기 상부 커버 사이에 배치되는 난연 레이어를 더 포함할 수 있다.
실시 예로서, 상기 자외선 램프는 상기 램프 튜브 내에 고정되며, 상기 인쇄 회로 기판에 의해 발생되는 열을 방출하도록 구성되는 히트 싱크를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 히트 싱크의 상부에 그루브가 형성되고, 상기 인쇄 회로 기판 및 상기 난연 레이어는 상기 그루브 내에 위치하고, 상기 난연 레이어는 상기 인쇄 회로 기판을 커버할 수 있다.
실시 예로서, 상기 자외선 램프는 상기 램프 튜브 내에 고정되며, 상기 인쇄 회로 기판에 의해 발생되는 열을 방출하도록 구성되는 히트 싱크를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 히트 싱크의 상부에 그루브가 형성되고, 상기 인쇄 회로 기판은 상기 그루브 내에 위치하고, 상기 난연 레이어는 상기 히트 싱크의 상기 상부 및 상기 인쇄 회로 기판을 커버할 수 있다.
실시 예로서, 상기 자외선 램프는 상기 인쇄 회로 기판을 지지하며 상기 인쇄 회로 기판에 의해 발생되는 열을 방출하도록 구성되는 히트 싱크; 및 상기 히트 싱크와 상기 하부 커버 사이에 배치되고, 외부로부터의 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고 상기 변환된 직류 전원을 상기 인쇄 회로 기판에 제공하도록 구성되는 전원 공급 장치를 포함할 수 있다. 이때, 상기 하부 커버는 상기 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하되 불투명하도록 형성될 수 있다.
실시 예로서, 상기 자외선 램프는 상기 램프 튜브의 끝단에 고정되는 베이스를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 적어도 하나의 자외선 발광 장치는 소정의 지향 범위 내에서 상기 자외선을 발광하되 상기 베이스가 상기 소정의 지향 범위 밖에 위치하도록 상기 인쇄 회로 기판 상에 위치할 수 있다.
실시 예로서, 상기 자외선 램프는 상기 램프 튜브의 끝단에 고정되는 베이스를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 베이스는 자외선 안정제를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 자외선 램프는 상부 커버 및 상기 상부 커버와 일체로 형성되는 하부 커버를 포함하는 램프 튜브; 상기 램프 튜브 내에 고정되는 인쇄 회로 기판; 상기 인쇄 회로 기판 상에 배치되고 상기 상부 커버에 대향하되, 상기 인쇄 회로 기판의 제어에 따라 자외선을 상기 상부 커버 방향으로 발광하는 적어도 하나의 자외선 발광 장치; 및 상기 인쇄 회로 기판과 상기 상부 커버 사이에 배치되는 난연 레이어를 포함할 수 있다. 상기 상부 커버는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함할 수 있다.
실시 예로서, 상기 적어도 하나의 자외선 발광 장치는 360nm 이상의 파장을 갖는 자외선을 발광할 수 있다.
실시 예로서, 상기 하부 커버는 상기 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하되 불투명하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일면은 자외선 램프의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 램프의 제조 방법은, 제 1 원료 및 제 2 원료를 용융하여 제 1 용융물 및 제 2 용융물을 각각 생성하고; 상기 제 1 용융물 및 상기 제 2 용융물을 하나의 금형에 통과시켜 일체로서 상부 커버 및 하부 커버를 형성하고; 상기 상부 커버 및 상기 하부 커버를 냉각하고; 인쇄 회로 기판 및 상기 인쇄 회로 기판의 제어에 따라 구동하는 적어도 하나의 자외선 발광 장치를 상기 상부 커버 및 상기 하부 커버 내에 배치하는 것을 포함한다. 상기 적어도 하나의 자외선 발광 장치는 상기 상부 커버에 대향하고, 상기 적어도 하나의 자외선 발광 장치는 360nm의 파장을 갖는 자외선을 상기 상부 커버를 향해 발광하고, 상기 상부 커버는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자외선 램프는 상부 커버 및 상기 상부 커버와 일체로 형성되는 하부 커버를 포함하는 램프 튜브; 상기 램프 튜브 내에 고정되는 인쇄 회로 기판; 상기 인쇄 회로 기판 상에 배치되고 상기 상부 커버에 대향하되, 상기 인쇄 회로 기판의 제어에 따라 자외선을 상기 상부 커버 방향으로 발광하는 적어도 하나의 자외선 발광 장치; 및 상기 인쇄 회로 기판과 상기 상부 커버 사이에 배치되거나, 상기 램프 튜브의 외면 중 적어도 일부를 감싸는 난연 레이어를 포함한다.
실시 예로서, 상기 상부 커버는 폴리메틸메타크릴레이트 또는 석영을 포함할 수 있다.
실시 예로서, 상기 하부 커버는 상기 폴리메틸메타크릴레이트 또는 석영을 포함하되 불투명하도록 형성될 수 있다.
실시 예로서, 상기 난연 레이어는 상기 램프 튜브의 내면 중 적어도 일부에 부착될 수 있다.
본 출원에 따르면, 향상된 성능 및 신뢰성을 갖는 자외선 램프 및 그 제조 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 램프를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 자외선 램프를 보여주는 측면도이다.
도 3은 도 1의 I-I'선에 따른 자외선 램프의 단면도이다.
도 4a는 빛의 파장의 변화에 따라 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 상부 커버의 투과율의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 4b는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 상부 커버가 360nm의 파장을 갖는 자외선을 투과할 때 시간에 따른 상부 커버의 투과율의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 5는 빛의 파장의 변화에 따라 확산제를 갖는 상부 커버의 투과율의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자외선 램프의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자외선 램프의 단면도이다.
도 8은 인쇄 회로 기판, 자외선 발광 장치들, 히트 싱크, 및 난연 레이어를 보여주는 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자외선 램프의 단면도이다.
도 10은 도 1의 II-II'선에 따른 자외선 램프의 단면도이다.
도 11은 도 1의 자외선 램프의 변형 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 12는 도 11의 자외선 램프의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자외선 램프의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자외선 램프의 단면도이다.
도 15는 도 1의 램프 튜브의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
위 발명의 배경이 되는 기술 란에 기재된 내용은 오직 본 발명의 기술적 사상에 대한 배경 기술의 이해를 돕기 위한 것이며, 따라서 그것은 본 발명의 기술 분야의 당업자에게 알려진 선행 기술에 해당하는 내용으로 이해될 수 없다.
아래의 서술에서, 설명의 목적으로, 다양한 실시예들의 이해를 돕기 위해 많은 구체적인 세부 내용들이 제시된다. 그러나, 다양한 실시예들이 이러한 구체적인 세부 내용들 없이 또는 하나 이상의 동등한 방식으로 실시될 수 있다는 것은 명백하다. 다른 예시들에서, 잘 알려진 구조들과 장치들은 장치는 다양한 실시예들을 불필요하게 이해하기 어렵게 하는 것을 피하기 위해 블록도로 표시된다.
도면에서, 레이어들, 필름들, 패널들, 영역들 등의 크기 또는 상대적인 크기는 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다. 또한, 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 소자 또는 레이어가 다른 소자 또는 레이어와 "연결되어 있다”고 서술되어 있으면, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자나 레이어를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 그러나, 만약 어떤 부분이 다른 부분과 "직접적으로 연결되어 있다”고 서술되어 있으면, 이는 해당 부분과 다른 부분 사이에 다른 소자가 없음을 의미할 것이다. "X, Y, 및 Z 중 적어도 어느 하나", 그리고 "X, Y, 및 Z로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나"는 X 하나, Y 하나, Z 하나, 또는 X, Y, 및 Z 중 둘 또는 그 이상의 어떤 조합 (예를 들면, XYZ, XYY, YZ, ZZ) 으로 이해될 것이다. 여기에서, "및/또는"은 해당 구성들 중 하나 또는 그 이상의 모든 조합을 포함한다.
여기에서, 첫번째, 두번째 등과 같은 용어가 다양한 소자들, 요소들, 지역들, 레이어들, 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 소자들, 요소들, 지역들, 레이어들, 및/또는 섹션들은 이러한 용어들에 한정되지 않는다. 이러한 용어들은 하나의 소자, 요소, 지역, 레이어, 및/또는 섹션을 다른 소자, 요소, 지역, 레이어, 및 또는 섹션과 구별하기 위해 사용된다. 따라서, 일 실시예에서의 첫번째 소자, 요소, 지역, 레이어, 및/또는 섹션은 다른 실시예에서 두번째 소자, 요소, 지역, 레이어, 및/또는 섹션이라 칭할 수 있다.
"아래", "위" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어가 설명의 목적으로 사용될 수 있으며, 그렇게 함으로써 도면에서 도시된 대로 하나의 소자 또는 특징과 다른 소자(들) 또는 특징(들)과의 관계를 설명한다. 이는 도면 상에서 하나의 구성 요소의 다른 구성 요소에 대한 관계를 나타내는 데에 사용될 뿐, 절대적인 위치를 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 도면에 도시된 장치가 뒤집히면, 다른 소자들 또는 특징들의 “아래”에 위치하는 것으로 묘사된 소자들은 다른 소자들 또는 특징들의 “위”의 방향에 위치한다. 따라서, 일 실시예에서 “아래” 라는 용어는 위와 아래의 양방향을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 장치는 그 외의 다른 방향일 수 있다 (예를 들어, 90도 회전된 혹은 다른 방향에서), 그리고, 여기에서 사용되는 그런 공간적으로 상대적인 용어들은 그에 따라 해석된다.
여기에서 사용된 용어는 특정한 실시예들을 설명하는 목적이고 제한하기 위한 목적이 아니다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함한다” 고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 다른 정의가 없는 한, 여기에 사용된 용어들은 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 램프(100)를 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1의 자외선 램프(200)를 보여주는 측면도이다.
도 1을 참조하면, 자외선 램프(100)는 램프 튜브(110), 인쇄 회로 기판(120), 적어도 하나의 자외선 발광 장치(130), 베이스들(141, 142), 및 적어도 하나의 전원 핀(151)을 포함한다.
램프 튜브(110)는 상부 커버 및 상부 커버와 일체로 형성되는 하부 커버를 포함한다. 램프 튜브(110)는 X 방향으로 연장되며 자외선 램프(100)의 내부 공간을 정의한다. 램프 튜브(110)는 Z 방향의 높이를 갖는다. 램프 튜브(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이 원통 형상을 가질 수 있다.
도 2를 참조하면, 상부 커버(111)는 투명한 재질로서 형성된다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 상부 커버(111)는 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate), PMMA) 및/또는 석영(quartz)을 포함한다. 하부 커버(112)는 램프 튜브(110)의 내부 공간 내 하부 커버(112)에 대응하는 공간을 가리도록 불투명한 재질로서 형성될 수 있다. 하부 커버(112)는 폴리메틸메타크릴레이트 및/또는 석영을 포함할 수 있다. 실시 예로서, 하부 커버(112)는 색소(pigment), 충전제(filler), 그와 유사한 것들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 인쇄 회로 기판(120, Printed Circuit Board)은 X 방향으로 연장되며, Y 방향의 너비를 갖는다. 인쇄 회로 기판(120)은 램프 튜브(110) 내에 고정된다. 인쇄 회로 기판(120)은 전원 핀(151)을 통해 수신되는 전원에 기반하여 적어도 하나의 자외선 발광 장치(130)를 구동한다.
적어도 하나의 자외선 발광 장치(130)는 인쇄 회로 기판(120) 상에 배치된다. 도 1에서, 10개의 자외선 발광 장치들이 X 방향을 따라 인쇄 회로 기판(120) 상에 배열되는 것으로 예시된다. 자외선 발광 장치(130)는 상부 커버(111)에 대향한다. 자외선 발광 장치(130)는 인쇄 회로 기판의 제어에 따라 자외선을 발광하도록 구성된다. 자외선 발광 장치(130)는, 그것의 자외선이 투명한 상부 커버 방향으로 발광하도록 고정될 것이다. 실시 예로서, 자외선 발광 장치(130)는 자외선 발광 다이오드(ultraviolet LED)일 수 있다.
베이스들(141, 142)은 램프 튜브(110)의 양 끝단들에 고정된다. 베이스들(141, 142)은 램프 튜브(110)의 내부를 외부로부터 차단할 수 있다. 베이스들(141, 142)에는 적어도 하나의 전원 핀(151)이 고정된다. 전원 핀(151)은 외부 커넥터(미도시)에 연결되어 인쇄 회로 기판(120)의 구동을 위한 전원을 수신한다. 실시 예로서, 외부 커넥터가 직류 전원을 제공하는 경우, 인쇄 회로 기판(120)은 전원 핀(151)을 통해 직류 전원을 수신할 것이다. 실시 예로서, 외부 커넥터가 교류 전원을 제공하는 경우, 자외선 램프(100)는 전원 핀(151)을 통해 수신된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하도록 구성되는 전원 공급 장치를 더 포함할 수 있다. 전원 공급 장치는 변환된 직류 전원을 인쇄 회로 기판(120)에 제공할 것이다.
실시 예로서, 베이스들(141, 142)은 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC)를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1의 I-I'선에 따른 자외선 램프(100)의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 자외선 램프(100)는 히트 싱크(160)를 더 포함한다. 히트 싱크(160)는 인쇄 회로 기판(120)의 구동 시 발생하는 열을 방출하도록 구성된다. 예를 들면, 히트 싱크(160)의 하부는 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 요철들을 포함할 수 있다. 복수의 요철들에 의해 히트 싱크(160)의 하부는 넓은 표면적을 갖게 되고, 그러므로 히트 싱크(160)는 효율적으로 열을 방출할 수 있다.
히트 싱크(160)는 램프 튜브(110)에 고정된다. 예를 들면, 상부 커버(111) 및 하부 커버(112)는 내부 공간을 향해 돌출되는 돌출부(111_1) 및 돌출부(112_1)를 각각 포함하며, 히트 싱크(160)는 돌출부들(111_1, 112_1)에 의해 고정될 수 있다.
히트 싱크(160)의 상부에 그루브(161)가 형성될 수 있다. 인쇄 회로 기판(120)이 그루브(161) 내에 위치함으로써, 히트 싱크(160)는 인쇄 회로 기판(120)을 지지할 것이다. 히트 싱크(160)는 그루브(161)의 상부로부터 Y 방향 혹은 Y 방향과 반대방향으로 돌출되는 적어도 하나의 돌출부(162, protrusion)를 포함할 수 있다. 돌출부(162)에 의해, 인쇄 회로 기판(120)은 히트 싱크(160)에 효과적으로 고정될 수 있다.
도 4a는 빛의 파장의 변화에 따라 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 상부 커버(111)의 투과율의 변화를 보여주는 그래프이다. 도 4a에서, 가로축은 나노미터(nanometer, nm) 단위의 파장을 나타내며 세로축은 투과율을 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 200nm에서 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 상부 커버(111)는 0%의 투과율을 갖는다. 약 300nm 부근에서 상부 커버(111)의 투과율은 급격하게 증가한다. 약 340nm에서 상부 커버(111)의 투과율은 90%보다 높아지며, 360nm 이상의 파장에서 상부 커버(111)의 투과율은 90%보다 높은 값으로 안정적으로 유지된다. 예를 들면, 400nm, 500nm, 600nm, 700nm, 800nm, 900nm, 1000nm, 및 1100nm에서 상부 커버(111)의 투과율은 90%보다 높은 값을 갖는다. 이는, 약 360nm에서 폴리메틸메타크릴레이트가 임계적 의의를 갖는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 자외선 발광 장치(130)는 360nm 이상의 파장을 갖는 자외선을 상부 커버(111)를 향해 발광하며, 상부 커버(111)는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함한다. 상부 커버(111)는 해당 자외선을 높은 투과율로 투과할 수 있다.
자외선은 일반적으로 약 100~400 nm의 파장 영역을 가질 수 있다. 자외선 발광 장치(130)는 360~400 nm의 파장 영역 중 선택된 파장을 갖는 자외선을 발광할 수 있다.
한편, 폴리메틸메타크릴레이트는 상대적으로 낮은 온도에서 변형(strain)되는 물성(material property)을 가질 수 있다. 360nm 이상의 파장을 갖는 자외선이 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 상부 커버(111)에 투과될 때 열에 의한 상부 커버(111)의 변형 가능성이 문제된다.
도 4b는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 상부 커버(111)가 360nm의 파장을 갖는 자외선을 투과할 때 시간에 따른 상부 커버(111)의 투과율의 변화를 보여주는 그래프이다. 도 5는 빛의 파장의 변화에 따라 확산제를 갖는 상부 커버(111)의 투과율의 변화를 보여주는 그래프이다. 도 4b 및 도 5에서, 가로축은 시간을 나타내며 세로축은 투과율을 나타낸다.
도 4b를 참조하면, 상부 커버(111)가 360nm의 파장을 갖는 자외선에 노출되는 시간이 증가하더라도, 상부 커버(111)의 투과율은 약 90%로 유지된다. 예를 들면, 상부 커버(111)가 해당 자외선에 노출되는 시간이 0시간, 250시간, 500시간, 750시간, 1000시간, 2000시간, 및 3000시간일 때, 상부 커버(111)의 투과율은 약 90%이다. 실험 오차에 따라, 상부 커버(111)의 투과율은 약 5%~10% 변경될 수 있음이 이해될 것이다.
상부 커버(111)가 360nm의 파장을 갖는 자외선에 계속적으로 노출됨에도 투과율이 높게 유지되는 것은, 상부 커버(111)가 해당 자외선에 계속적으로 노출되더라도 변형되지 않음을 의미할 수 있다. 예를 들면, 상부 커버(111)가 해당 자외선에 계속적으로 노출되더라도, 상부 커버(111)의 색이 변하거나 상부 커버(111)에 크랙이 발생하지 않을 것이다. 이는, 해당 자외선이 사용되는 경우 상부 커버(111)에서 열이 쉽게 발생하지 않음을 의미할 수 있다. 이는, 상부 커버(111)가 해당 자외선을 흡수하지 않고 효율적으로 투과하는 것에서 기인한다고 이해될 수 있다. 따라서, 폴리메틸메타크릴레이트가 비교적 낮은 온도에서 변형되는 물성을 가짐에도 불구하고, 360nm 이상의 파장을 갖는 자외선을 발광하는 자외선 발광 장치가 제공되는 경우 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 상부 커버(111)는 변형되지 않을 수 있다.
결과적으로, 상부 커버(111)는 360nm 이상의 파장을 갖는 자외선을 높은 투과율로 투과하면서도, 해당 자외선에 장시간 노출되더라도 변형되지 않을 것이다.
실시 예로서, 상부 커버(111)는 빛을 확산시키기 위한 확산제를 포함하지 않거나 적은 량의 확산제를 포함할 수 있다. 가시광선을 발광하는 램프의 튜브에 확산제가 포함될 수 있다. 확산제에 의해, 튜브에 투과되는 가시광선은 확산되어 가시광선의 균일도는 상승한다. 상부 커버(111)에 확산제가 포함된다고 가정한다. 360nm 이상의 파장을 갖는 자외선은 확산제에 의해 흡수 및 산란되어 상부 커버(111)의 투과율은 감소할 수 있다. 도 5를 참조하면, 상부 커버(111)의 투과율은 360nm에서 10% 미만이며, 400nm 이상에서 90%의 투과율을 갖는다. 이는, 상부 커버(111)가 확산제를 포함하는 경우 가시광선에 대해 높은 투과율을 갖지만, 360nm~400nm의 파장을 갖는 자외선에서는 낮은 투과율을 가짐을 의미한다. 본 실시 예에 따르면, 상부 커버(111)는 확산제를 포함하지 않거나 적은 량의 확산제를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상부 커버(111)의 360nm 이상의 파장을 갖는 자외선에 대한 투과율은 도 4b를 참조하여 설명된 바와 같이 높게 유지될 것이다. 나아가, 확산제에 의한 자외선의 흡수 및 굴절이 발생되지 않으므로, 열에 의한 상부 커버(111)의 변형 가능성은 감소할 수 있다.
실시 예로서, 상부 커버(111)는 충격 보강제, 예를 들면 아크릴계 러버(rubber)를 포함하지 않거나 적은 량의 충격 보강제를 포함할 수 있다. 충격 보강제에 의한 자외선의 흡수 없이, 상부 커버(111)의 360nm 이상의 파장을 갖는 자외선에 대한 투과율은 도 4b를 참조하여 설명된 바와 같이 높게 유지될 것이다.
예를 들면, 상부 커버(111)는 순수 폴리메틸메타크릴레이트(clear PMMA)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자외선 램프(100)의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상부 커버(211) 및 하부 커버(212) 내부에 인쇄 회로 기판(220), 자외선 발광 장치(230), 히트 싱크(260), 및 전원 공급 장치(270, Power Supply)가 제공된다.
도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명된 바와 같이, 상부 커버(111)는 360nm의 파장을 갖는 자외선에 대해 변형 없이 높은 투과율을 가진다. 이에 따라, 히트 싱크(260)가 높은 높이(H1)에 위치하여 자외선 발광 장치(230)와 상부 커버(211) 사이의 거리가 도 3의 실시 예보다 짧아지도록, 램프 튜브의 내부 구조는 변경될 수 있다.
히트 싱크(260)는 높이(H1)보다 높거나 같은 위치에 위치할 수 있다. 높이(H1)는 램프 튜브(도 1의 110 참조)의 반지름에 해당하는 높이(H2)보다 높을 수 있다. 이에 따라, 히트 싱크(260)와 하부 커버(212) 사이에서 전원 공급 장치(270)가 배치되는 영역이 확보될 수 있다. 이때, 상부 커버(211)는 폴리메틸메타크릴레이트 및/또는 석영을 포함하되 투명하도록 형성될 수 있고, 하부 커버(212)는 폴리메틸메타크릴레이트 및/또는 석영을 포함하되 불투명하도록 형성될 수 있다.
히트 싱크(260)는 다양한 방식들에 따라 램프 튜브에 고정될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 커버(212)는 램프 튜브의 내부 영역으로 돌출된 제 1 및 제 2 돌출부들(212_1, 212_2)을 포함하고, 히트 싱크(260)는 제 1 및 제 2 돌출부들(212_1, 212_2)에 고정될 수 있다.
전원 공급 장치(270)는 외부로부터의 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 변환된 직류 전원을 인쇄 회로 기판(220)에 제공하도록 구성된다. 실시 예로서, 전원 공급 장치(270)는 스위치 모드 전원 공급기(Switched Mode Power Supply, SMPS)일 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자외선 램프(100)의 단면도이다. 도 8은 인쇄 회로 기판(320), 자외선 발광 장치들(330), 히트 싱크(360), 및 난연 레이어(380)를 보여주는 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 상부 커버(311) 및 하부 커버(312) 내부에 인쇄 회로 기판(320), 자외선 발광 장치(330), 히트 싱크(360), 및 난연(flame resisting) 레이어(380)가 제공된다.
상부 커버(311)에 포함된 폴리메틸메타크릴레이트는 비교적 낮은 온도에서 변형되는 물성을 가질 수 있다. 한편, 인쇄 회로 기판(320)은 구동 시 스파크 및 화염 등을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 인쇄 회로 기판(320) 및 상부 커버(311) 사이에 난연(難燃, flame resisting) 레이어(380)가 제공된다. 난연 레이어(380)는 인쇄 회로 기판(320) 상에 배치될 수 있다. 난연 레이어(380)는 연소하기 어려운 물질을 포함한다. 난연 레이어(380)는 인쇄 회로 기판(320)에서 발생되는 스파크 및 화염 등으로부터 상부 커버(311)를 보호할 수 있다.
히트 싱크(360)에 그루브(361)가 형성될 수 있다. 히트 싱크(360)는 그루브(361)의 상부로부터 Y 방향 혹은 Y 방향과 반대방향으로 돌출되는 적어도 하나의 돌출부(362)를 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판(320) 및 난연 레이어(380)는 그루브(361)에 수용되고 돌출부(362)에 의해 고정될 수 있다.
도 8을 참조하면, 난연 레이어(380)는 적어도 하나의 홀(381)을 포함한다. 각 홀(381)은 인쇄 회로 기판(320) 상의 각 자외선 발광 장치(330)에 대응할 수 있다. 난연 레이어(380)가 인쇄 회로 기판(320)에 부착될 때, 자외선 발광 장치(330)는 홀(381)을 통과한다. 부착 후에, 자외선 발광 장치(330)는 난연 레이어(380)를 관통하여 상부 커버(311)를 향해 돌출될 것이다. 인쇄 회로 기판(320) 및 난연 레이어(380)는 그루브(361) 내에 고정된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자외선 램프(100)의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상부 커버(411) 및 하부 커버(412) 내부에 인쇄 회로 기판(420), 자외선 발광 장치(430), 히트 싱크(460), 및 난연 레이어(480)가 제공된다.
인쇄 회로 기판(420)은 히트 싱크(460)에 형성된 그루브(461) 내에 위치한다. 난연 레이어(480)는 히트 싱크(460)의 상부 및 인쇄 회로 기판(420)을 커버하도록 제공될 수 있다. 예를 들면, 점착제가 사용되어 난연 레이어(480)가 히트 싱크(460)의 상부 및 인쇄 회로 기판(420) 상에 고정될 수 있다.
도 10은 도 1의 II-II'선에 따른 자외선 램프(100)의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 상부 커버(111) 및 하부 커버(112) 내부에 인쇄 회로 기판(120), 자외선 발광 장치(130), 및 히트 싱크(160)가 제공된다. 램프 튜브(110, 도 1 참조)의 일단에 베이스(141)가 고정된다. 베이스(141)는, 도 10에 도시된 바와 같이 상부 커버(111) 및 하부 커버(112)를 수용하기 위한 홈들을 포함할 수 있다. 베이스(141)는 X 방향으로 돌출되어 히트 싱크(160)를 지지하는 지지부(141_1)를 포함할 수 있다.
자외선 발광 장치(130)는 소정의 지향 범위(RG)를 가질 것이다. 예를 들면, 자외선 발광 장치(130)는 120도의 지향각 내에서 자외선을 발광할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 자외선 발광 장치(130)는 베이스(141)가 지향 범위(RG) 밖에 위치하도록 위치할 것이다. 자외선 발광 장치(130)는 베이스(141)가 지향 범위(RG) 밖에 위치하도록 특정 거리만큼 베이스(141)로부터 이격될 것이다.
실시 예로서, 베이스(141)는 자외선 안정제를 포함할 수 있다. 자외선 안정제에 따라, 베이스(141)에 자외선이 조사되더라도 베이스(141)의 물성은 안정적으로 유지될 수 있다. 예를 들면, 자외선 안정제는 흡수제, ?차(quencher), HALS(Hindered Amine Light Stabilizer), 그와 유사한 것 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 11은 도 1의 자외선 램프(100)의 변형 실시 예(500)를 보여주는 도면이다. 도 12는 도 11의 자외선 램프(500)의 단면도이다. 설명의 편의를 위해, 자외선 램프(500)의 일부분이 도 11 및 도 12에 도시된다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 램프 튜브(510)는 상부 커버(511) 및 하부 커버(512)를 포함한다. 상부 커버(511) 및 하부 커버(512)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 상부 커버(111) 및 하부 커버(112)와 마찬가지로 구성된다. 이하 중복되는 설명은 생략된다.
베이스(541)는 램프 튜브(510)의 끝단에 고정된다. 베이스(541)는 히트 싱크(560)를 지지하도록 구성되는 지지부(541_1)를 포함할 수 있다.
자외선 발광 장치(530)는 인쇄 회로 기판(520) 상에 배치된다. 인쇄 회로 기판(520)은 히트 싱크(560) 상에 배치되며, 램프 튜브(510)의 내부 공간으로부터 연장되어 베이스(541)를 관통하는 돌출부(521)를 포함할 수 있다. 돌출부(521)의 형상은 전원을 제공하는 외부 커넥터가 수용되도록 형성될 것이다. 자외선 램프(500)는 돌출부(521)를 통해 전원을 수신할 것이다.
외부 커넥터가 직류 전원을 제공하는 경우, 인쇄 회로 기판(520)은 돌출부(521)를 통해 직류 전원을 수신할 수 있다. 외부 커넥터가 교류 전원을 제공하는 경우, 자외선 램프(500)는 돌출부(521)를 통해 수신된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하도록 구성되는 전원 공급 장치(도 6의 270 참조)를 더 포함할 수 있다. 전원 공급 장치는 변환된 직류 전원을 인쇄 회로 기판(520)에 제공할 것이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자외선 램프(100)의 단면도이다.
도 13을 참조하면, 자외선 램프(100)는 난연 레이어(180)를 더 포함한다. 난연 레이어(180)는 램프 튜브(110)의 내면에 배치된다.
인쇄 회로 기판(120), 자외선 발광 장치(120), 및/또는 히트 싱크(160)는 열을 발생 및/또는 전달할 수 있으며, 해당 열은 램프 튜브(110)에 전달될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 램프 튜브(110)의 내면 중 적어도 일부에 부착되는 난연 레이어(180)가 더 제공될 수 있다. 이에 따라, 램프 튜브(110) 및/또는 자외선 램프(100)가 변형되거나 연소되는 것은 방지될 수 있다.
실시 예로서, 램프 튜브(110)의 내면 전체에 난연 레이어(180)가 배치될 수 있다. 다른 실시 예로서, 램프 튜브(110)의 내면 중 일부에 난연 레이어(180)가 배치될 수 있다.
실시 예로서, 난연 레이어(180)는 불소(fluorine)를 포함할 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자외선 램프(100)의 단면도이다.
도 14를 참조하면, 난연 레이어(190)는 램프 튜브(110)의 외면 중 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 실시 예로서, 램프 튜브(110)의 외면 전체에 난연 레이어(190)가 배치될 수 있다. 다른 실시 예로서, 램프 튜브(110)의 외면 중 일부에 난연 레이어(190)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 램프 튜브(110) 및/또는 자외선 램프(100)가 변형되거나 연소되는 것은 방지될 수 있다. 나아가, 난연 레이어(190)는 램프 튜브(110)를 감싸서 지지함으로써 램프 튜브(110)가 외부 충격에 의해 비산(飛散, scatter)되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 이러한 이점은 램프 튜브(110)가, 예를 들면 석영을 포함하여, 잘 깨지는 성질을 가질 때 더 두드러진다.
도 15는 도 1의 램프 튜브(110)의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 15를 참조하면, S110단계에서, 상부 커버(111, 도 2 참조)에 대응하는 제 1 원료 및 하부 커버(112, 도 2 참조)에 대응하는 제 2 원료가 준비된다. 예를 들면, 제 1 원료 및 제 2 원료는 각각 서로 다른 호퍼들에 제공될 수 있다.
제 1 원료는, 폴리메틸메타크릴레이트 및/또는 석영을 포함한다. 실시 예로서, 제 1 원료는 확산제를 포함하지 않거나 적은 량의 확산제를 포함할 수 있다. 실시 예로서, 제 1 원료는 충격 보강제를 포함하지 않거나 적은 량의 충격 보강제를 포함할 수 있다.
제 2 원료는 폴리메틸메타크릴레이트 및/또는 석영, 그리고 하부 커버(112)가 유색을 갖도록 하기 위한 물질들, 예를 들면 색소(pigment), 충전제(filler), 그와 유사한 것을 포함할 수 있다.
S120단계에서, 제 1 원료가 용융되어 제 1 용융물을 생성하고, 제 2 원료가 용융되어 제 2 용융물을 생성한다.
예를 들면, 제 1 용융물 및 제 2 용융물은 각각 서로 다른 실린더들에서 생성될 것이다. 각 호퍼로부터 해당 원료가 실린더에 공급될 것이다. 실린더 내에서, 공급된 원료는 적절한 압력에서 수송, 용융, 및 압축되어 용융물을 생성할 것이다.
S130단계에서, 제 1 용융물 및 제 2 용융물은 하나의 금형에 통과된다. 예를 들면, 서로 다른 실린더들을 통해 수송되는 제 1 용융물 및 제 2 용융물은 하나의 금형을 통과할 것이다. 예를 들면, 상부 커버 및 하부 커버는 이형 압출(Profile extrusion process) 방식에 따라 성형될 수 있다.
금형은 다양한 형상들 중 어느 하나를 가질 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들면, 금형은 도 3에 도시된 상부 커버(111) 및 하부 커버(112)에 대응하는 형상을 가질 수 있다 다른 예로서, 도 6에 도시된 상부 커버(211) 및 하부 커버(212)에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제 1 용융물 및 제 2 용융물을 하나의 금형에 통과시킴으로써, 투명한 상부 커버(111) 및 불투명한 하부 커버(112)가 일체로서 형성될 수 있다.
S140단계에서, 상부 커버(111) 및 하부 커버(112)가 냉각되어 램프 튜브(110)를 제공한다. 예를 들면, 상부 커버(111) 및 하부 커버(112)는 금형에 따라 성형된 형상을 유지하도록 냉각수에 의해 냉각될 수 있다. 예를 들면, 램프 튜브(110)는 적절한 길이를 갖도록 커팅될 수 있다.
이후, 인쇄 회로 기판(120, 도 3 참조), 자외선 발광 장치(130, 도 3 참조), 히트 싱크(160, 도 3 참조)가 램프 튜브(110) 내에 배치될 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 자외선 램프는 360nm 이상의 파장을 갖는 자외선을 상부 커버를 향해 발광하는 자외선 발광 장치, 그리고 폴리메틸메타크릴레이트를 갖는 상부 커버를 포함한다. 상부 커버는 해당 자외선을 높은 투과율로 투과하면서 해당 자외선에 장시간 노출되더라도 변형되지 않을 것이다. 따라서, 향상된 성능 및 신뢰성을 갖는 자외선 램프가 제공될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 자외선 램프
110: 램프 튜브
111: 상부 커버
112: 하부 커버
120: 인쇄 회로 기판
130: 적어도 하나의 자외선 발광 장치

Claims (14)

  1. 상부 커버 및 상기 상부 커버와 일체로 형성되는 하부 커버를 포함하는 램프 튜브;
    상기 램프 튜브 내에 고정되는 인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판 상에 배치되고 상기 상부 커버에 대향하되, 상기 인쇄 회로 기판의 제어에 따라 자외선을 상기 상부 커버 방향으로 발광하는 적어도 하나의 자외선 발광 장치;
    상기 램프 튜브 내에 고정되며, 상기 인쇄 회로 기판에 의해 발생되는 열을 방출하도록 구성되는 히트 싱크; 및
    상기 인쇄 회로 기판을 커버하는 난연 레이어를 포함하며,
    상기 히트 싱크의 상부에 그루브가 형성되고,
    상기 인쇄 회로 기판 및 상기 난연 레이어는 상기 그루브 내에 위치하고,
    상기 상부 커버는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 자외선 발광 장치는 360nm(nanometer) 이상의 파장을 갖는 자외선을 발광하도록 구성되는 자외선 램프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 커버는 상기 폴리메틸메타크릴레이트 또는 석영을 포함하되 불투명하도록 형성되는 자외선 램프.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 난연 레이어는 상기 히트 싱크의 상기 상부 및 상기 인쇄 회로 기판을 커버하는 자외선 램프.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프 튜브의 내면 중 적어도 일부에 부착되는 난연 레이어를 더 포함하는 자외선 램프.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판을 지지하며 상기 인쇄 회로 기판에 의해 발생되는 열을 방출하도록 구성되는 히트 싱크; 및
    상기 히트 싱크와 상기 하부 커버 사이에 배치되고, 외부로부터의 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고 상기 변환된 직류 전원을 상기 인쇄 회로 기판에 제공하도록 구성되는 전원 공급 장치를 더 포함하되,
    상기 하부 커버는 상기 폴리메틸메타크릴레이트 또는 석영을 포함하되 불투명하도록 형성되는 자외선 램프.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프 튜브의 끝단에 고정되는 베이스를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 자외선 발광 장치는,
    소정의 지향 범위 내에서 상기 자외선을 발광하되, 상기 베이스가 상기 소정의 지향 범위 밖에 위치하도록 상기 인쇄 회로 기판 상에 위치하는 자외선 램프.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프 튜브의 끝단에 고정되는 베이스를 더 포함하고,
    상기 베이스는 자외선 안정제를 포함하는 자외선 램프.
  11. 상부 커버 및 상기 상부 커버와 일체로 형성되는 하부 커버를 포함하는 램프 튜브;
    상기 램프 튜브 내에 고정되는 인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판 상에 배치되고 상기 상부 커버에 대향하되, 상기 인쇄 회로 기판의 제어에 따라 자외선을 상기 상부 커버 방향으로 발광하는 적어도 하나의 자외선 발광 장치;
    상기 램프 튜브 내에 고정되며, 상기 인쇄 회로 기판에 의해 발생되는 열을 방출하도록 구성되는 히트 싱크; 및
    상기 인쇄 회로 기판과 상기 상부 커버 사이에 배치되어 상기 인쇄 회로 기판을 커버하는 난연성 물질을 포함하며,
    상기 히트 싱크의 상부에 그루브가 형성되고,
    상기 인쇄 회로 기판 및 상기 난연성 물질은 상기 그루브 내에 위치하고,
    상기 상부 커버는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 자외선 발광 장치는 360nm(nanometer) 이상의 파장을 갖는 자외선을 발광하도록 구성되는 자외선 램프.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 난연성 물질은 상기 히트 싱크의 상기 상부 및 상기 인쇄 회로 기판을 커버하는 난연 레이어를 포함하는 자외선 램프.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 난연성 물질은 상기 램프 튜브의 내면 중 적어도 일부에 부착되는 자외선 램프.

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