KR102585541B1 - 광 조사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예들은 광을 방출하는 발광관과, 상기 발광관의 외측에 구비되는 제1 전극과, 상기 제1 전극과 대응되도록 상기 발광관의 외측에 구비되는 제2 전극과, 상기 제1·2 전극에 전압 인가시 상기 발광관측으로 광을 방출하는 보조 발광체를 포함하는 엑시머 램프; 및 상기 엑시머 램프가 내부에 구비되고, 상기 보조 발광체의 일부를 수용하는 접점 조정부를 갖는 케이스;를 포함하는, 광 조사 장치를 제공한다.

Description

광 조사 장치 {LIGHT IRRADIATION DEVICE}

본 발명의 실시예들은 램프의 시동 특성과 광 조사 효율을 향상시킬 수 있고 소형화가 가능함과 아울러 외부 요인에 의한 부품 손상 및 광 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있는 광 조사 장치에 관한 것이다.

최근에 자외선을 이용한 광 조사 장치는 산업, 환경, 의료, 살균 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 이러한 광 조사 장치에 사용되는 광원 중, 엑시머 램프는 유전체 배리어 방전(Dielectric Barrier Discharge)을 이용한 램프의 일 종류이다. 이때, 유전체 배리어 방전이란, 절연 유전체에 의해 분리된 두 전극 사이에 발생하는 방전을 의미하며, 이 방전을 통해 광을 방출하여 조사하는 램프가 엑시머 램프이다.

이 중 종래의 외부 전극형 엑시머 램프는 구성이 간단하여 제작비용이 저렴하며, 다수의 발광관을 사용할 수 있어 광 효율이 높고 발광관의 배열 방식에 따라 평면 형태의 광원으로 구성할 수 있는 장점을 가지고 있다.

도 1a는 종래의 외부전극형 엑시머 램프를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 엑시머 램프를 정면측에서 나타낸 단면도이며, 도 1c는 도 1a의 엑시머 램프를 측면측에서 나타낸 단면도이다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 종래 외부전극형 엑시머 램프는 내부 공간(S)에 방전 가스를 봉입한 발광관(1)과, 상기 발광관(1)의 길이방향을 따라 상기 발광관(1)의 하부에 분리 또는 전기적으로 절연되어 구비되는 제1·2 전극(2, 3)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 발광관(1)은 복수로 배열되어 평면 광원 구조로 구성될 수 있으며, 상기 제1·2 전극(2, 3)은 상기 발광관(1)의 길이방향을 따라 교대로 복수로 구비될 있다. 여기서, 상기 방전공간(S)에는 유전체 배리어 방전에 의해 엑시머 분자를 형성하기 위한 방전용 가스가 충전되며, 상기 제1·2 전극(2, 3)에 고주파 및 고전압의 전원이 인가됨으로써 엑시머 방전이 발생되고 엑시머 방전에 의해 상기 발광관(1)의 외부로 광이 방출된다. 이때, 방출된 광의 파장에 따라 광 세정, 공기 정화, 표면 개질, 피부 치료, 살균 소독 등 다양한 용도로 사용된다.

그러나, 종래 외부 전극형 엑시머 램프의 제1·2 전극(2, 3)은 비 예열형이기 때문에 초기 전자를 방출할 수 없어 외부에서 도입되는 빛 또는 전자와 방사선 등을 초기 전자로 사용할 수 밖에 없다. 또한, 종래 외부 전극형 엑시머 램프는 광 조사 장치 내부에 외부로부터 차폐 수용되어 사용되는 경우가 많아 저온 환경이나 암흑 환경에서 시동 특성이 좋지 않아 방전 개시까지 장시간이 필요하는 등 점등 지연 또는 심할 경우 점등 불량 등의 문제점이 있었다.

이를 개선하기 위하여 엑시머 램프의 일측에 소형 방전 램프 또는 LED 등 보조 광원을 구비하고 상기 보조 광원으로부터 엑시머 램프에 광을 조사할 수 있으나, 이와 같은 경우 다음과 같은 문제점이 있었다.

먼저, 종래 외부전극형 엑시머 램프의 측면측 또는 정면측에 보조광원을 구비할 수 있으나, 상기 보조광원을 광 조사 장치에 설치할 경우, 상기 보조광원으로부터 외부로 방출되는 광의 노출을 차폐하는 추가적인 구조와 보조광원을 위한 별도의 설치 공간 그리고 보조광원에 전원을 공급하기 위한 별도의 회로 구성 등 추가적인 설계가 필요함으로써 광 조사 장치의 크기가 증가하고 제작 비용이 상승하는 문제점이 있었다.

또한, 종래 외부전극형 엑시머 램프의 하부측에 보조광원을 구비할 수도 있으나, 상기 보조광원으로부터 방출되는 광 파장이 상기 엑시머 램프로부터 방출되는 광 파장에 혼합 간섭되어 엑시머 램프로부터 조사되는 광에 얼룩이 발생하며, 상기 보조광원의 추가 설치 공간 및 추가 회로 구성 등 광 조사 장치의 전체 두께가 커지는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1949001호 (2019.02.11.)

본 발명의 실시예들은 보조 발광체를 통하여 발광관의 내부에 동일한 파장의 에너지를 공급함으로써 시동 특성과 광 조사 효율을 향상시킬 수 있는 광 조사 장치를 제공하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명의 실시예들은 보조 발광체를 설치하기 위한 별도의 공간 및 전원 공급을 위한 별도의 회로 구성 등을 할 필요가 없어 소형화가 가능하고 제작비용을 절감할 수 있는 광 조사 장치를 제공하기 위한 것이다.

아울러, 본 발명의 실시예들은 외부 진동과 부품 하중 및 조립 공차 등 외부 요인에 의해 부품이 손상되거나 광 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있는 광 조사 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 광을 방출하는 발광관과, 상기 발광관의 외측에 구비되는 제1 전극과, 상기 제1 전극과 대응되도록 상기 발광관의 외측에 구비되는 제2 전극과, 상기 제1·2 전극에 전압 인가시 상기 발광관측으로 광을 방출하는 보조 발광체를 포함하는 엑시머 램프; 및 상기 엑시머 램프가 내부에 구비되고, 상기 보조 발광체의 일부를 수용하는 접점 조정부를 갖는 케이스;를 포함하는, 광 조사 장치가 제공된다.

여기서, 상기 접점 조정부는, 상기 케이스의 내측면에 상기 보조 발광체의 일부가 삽입되어 안착되는 홈 형태로 형성될 수 있다.

이때, 상기 보조 발광체가 삽입되는 방향을 따라서, 상기 접점 조정부의 깊이는 상기 보조 발광체의 가장자리 사이의 최대거리의 절반보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제1·2 전극은 상호 마주보는 외측면으로부터 각각 돌출된 제1·2 전극 단부를 가질 수 있으며, 상기 보조 발광체는 상기 제1·2 전극 단부의 마주보는 외측면에 인접될 수 있다.

이때, 상기 접점 조정부는 상기 제1·2 전극 단부 사이의 거리와 대응되는 폭으로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 발광관과 상기 보조 발광체는 상기 제1·2 전극에 전압 인가시 발생하는 유전체 배리어 방전(Dielectric Barrier Discharge)에 의해 동일한 파장 영역의 광을 방출할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 보조 발광체를 통하여 발광관과 동일한 파장 영역을 갖는 광을 발광관 내부로 공급하여 발광관 내부의 가스 이온화를 촉진함으로써, 광 조사 장치의 시동 특성과 광 조사 효율을 향상할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시예들에 따르면, 발광관의 방전을 위한 제1·2 전극 사이에 보조 발광체를 구비함으로써, 보조 발광체를 위한 추가적인 설치 공간을 생략하여 광 조사 장치의 소형화가 가능하고 제작 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 발광관의 방전을 위하여 제1·2 전극에 전압 인가시 보조 발광체의 방전을 동시에 유도함으로써, 보조 발광체의 방전을 위한 별도의 공간 및 회로 구성을 생략할 수 있으며 이에 따라 광 조사 장치를 보다 소형화할 수 있고 제작 비용을 보다 절감할 수 있는 이점이 있다.

아울러, 본 발명의 실시예들에 따르면, 광 조사 장치를 생활 가전 제품 등에 적용할 경우 생활 가전 제품에서 발생하는 진동이 전달되거나, 광 조사 장치의 설치 방향에 따른 부품의 자체 하중 및 부품의 조립 공차 등에 의해 보조 발광체가 정위치에서 이격됨으로써 발생하는 광 조사 장치의 부품 손상 또는 광 불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.

도 1a는 종래의 외부전극형 엑시머 램프를 개략적으로 나타낸 평면도
도 1b는 도 1a의 엑시머 램프를 정면측에서 나타낸 단면도
도 1c는 도 1a의 엑시머 램프를 측면측에서 나타낸 단면도
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 광 조사 장치를 정면측에서 개략적으로 나타낸 단면도
도 2b는 도 2a의 평면도
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 광 조사 장치의 주요부분의 작용을 설명하기 위한 확대도
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 광 조사 장치가 광을 하향 조사하도록 설치된 상태에서 경우 주요부분의 작용을 설명하기 위한 확대도
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 광 조사 장치의 케이스를 개략적으로 나타낸 평면도
도 4b는 도 4a의 정면측 단면도
도 4c는 도 4b의 ‘A’부를 나타낸 확대도

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 개시되는 실시예들은 이에 제한되지 않는다.

실시예들을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 개시되는 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 개시되는 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 광 조사 장치를 정면측에서 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 평면도이다. 그리고, 도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 광 조사 장치의 주요부분의 작용을 설명하기 위한 확대도이고, 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 광 조사 장치가 광을 하향 조사하도록 설치된 상태에서 경우 주요부분의 작용을 설명하기 위한 확대도이다. 또한, 도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 광 조사 장치의 케이스를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 정면측 단면도이며, 도 4c는 도 4b의 ‘A’부를 나타낸 확대도이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광 조사 장치(10)는, 유전체 배리어 방전에 의해 광을 방출하는 엑시머 램프(100)와, 상기 엑시머 램프(100)가 내부에 구비되는 케이스(200)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 엑시머 램프(100)는, 방전가스가 봉입되는 내부 공간을 가지며 유전체 배리어 방전시 광을 방출하는 발광관(110)과, 상기 발광관(110)의 하부 우측에 구비되는 제1 전극(120)과, 상기 제1 전극(120)과 대응되도록 상기 발광관(110)의 하부 좌측에 구비되는 제2 전극(130)과, 상기 제1·2 전극(120, 130) 사이에 구비되어 상기 제1·2 전극(120, 130)에 전압 인가시 상기 발광관(110) 측으로 광을 방출하는 보조 발광체(140)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제1·2 전극(120, 130)은 상호 마주보는 외측면으로부터 각각 돌출된 제1·2 전극 단부(121, 131)를 가질 수 있으며, 상기 보조 발광체(140)는 상기 제1·2 전극 단부(121, 131)의 마주보는 외측면(121a, 131a)에 인접되게 구비될 수 있다.

또한, 상기 케이스(200)에는 상기 보조 발광체(140)의 하측 일부를 수용하는 접점 조정부(201)가 형성될 수 있으며, 상기 접점 조정부(201)는 상기 케이스(200)의 내측면에 상기 보조 발광체(140)의 하측 일부가 삽입되어 안착되는 홈 형태로 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 케이스(200)에 상기 접점 조정부(201)가 형성됨으로써 외부 요인에 의해 상기 보조 발광체(140)가 상기 제1·2 전극 단부(121, 131)의 외측면(121a, 131a)으로부터 이격되는 것을 방지할 수 있다.

일 예로, 본 실시예의 광 조사 장치(10)를 냉장고, 에어컨, 공기 청정기 등 생활 가전 제품에 설치하여 사용할 경우, 도 3a에 도시된 바와 같이 생활 가전 제품에서 발생하는 진동이 광 조사 장치(10)에 전달됨으로써 상기 보조 발광체(140)가 상기 발광관(110) 측으로 이동하면서 상기 제1·2 전극 단부(121, 131)의 외측면(121a, 131a)으로부터 이격될 수 있다.

또한, 도 3b에 도시된 바와 같이 본 실시예의 광 조사 장치(10)를 하향 조사 방식으로 설치한 경우, 부품의 자체 하중 및 부품의 조립 공차 등에 의해 상기 보조 발광체(140)가 상기 발광관(110) 측으로 이동하면서 상기 제1·2 전극 단부(121, 131)의 외측면(121a, 131a)으로부터 이격될 수 있다.

이때, 본 실시예의 광 조사 장치(10)는 상기 보조 발광체(140)가 상기 접점 조정부(201)에 삽입된 만큼 상기 제1·2 전극 단부(121, 131)의 외측면(121a, 131a) 상에서 상기 보조 발광체(140)의 접점 범위를 연장시킬 수 있다.

즉, 상기 보조 발광체(140)가 상기 발광관(110) 측으로 이동하더라도 상기 보조 발광체(140)는 상기 제1·2 전극 단부(121, 131)의 외측면(121a, 131a)에 인접된 상태를 유지할 수 있다.

따라서, 상기 보조 발광체(140)가 정위치에서 이격됨으로써 발생하는 광 조사 장치(10)의 부품 손상 또는 광 불량을 방지할 수 있다.

보다 상세하게, 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 상기 접점 조정부(201)의 깊이(d)는 상기 보조 발광체(140)가 삽입되는 방향을 따라서 상기 보조 발광체(140)의 가장자리 사이의 최대거리(D)의 절반보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 상기 접점 조정부(201)는 ‘D/2 > d’ 의 수식이 성립하도록 형성할 수 있다.

이때, 상기 접점 조정부(201)의 폭(w)은 상기 제1·2 전극 단부(121, 131)의 외측면(121a, 131a) 사이의 거리와 대응되는 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 경우, 외부 요인이 발생하더라도 상기 보조 발광체(140)가 상기 제1·2 전극 단부(121, 131)의 외측면(121a, 131a)으로부터 안정적으로 인접된 상태를 유지할 수 있으며 아울러 광 조사 장치(10)의 광 특성을 최적화 상태로 유지하면서 케이스(200)의 두께 증가를 최소화할 수 있다.

한편, 상기 보조 발광체(140)는 상기 발광관(110)의 축방향과 교차되는 축방향을 갖는 관 형태로 이루어질 수 있으나 이에 한정된 것은 아니며, 상기 제1·2 전극 단부(121, 131)의 마주보는 외측면(121a, 131a)에 인접되는 구조이면 원, 타원, 다각형 중 어느 하나의 단면 형태를 가진 관 형태로 이루어지거나 원형, 타원형, 다각형으로 이루어진 관 이외의 형태로 이루어질 수도 있다.

그리고, 상기 보조 발광체(140)의 내부에는 상기 발광관(110)의 내부 공간에 봉입된 동일한 방전가스가 봉입될 수 있다. 이때, 상기 방전가스는 불활성 가스로 제논(Xe) 가스일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 임의의 엑시머(KrCl, XeI, XeCl, Xe 등) 중 어느 하나일 수 있다. 이때, 상기 보조 발광체(140)는 유전체 배리어 방전에 의해 광이 투과될 수 있는 소재이면 소재의 종류에 한정되지 않고 다양한 소재의 적용이 가능하다.

그러므로, 상기 제1·2 전극(120, 130)에 서로 다른 영역의 전압이 인가되면 상기 제1·2 전극 단부(121, 131) 사이에서 발생하는 전계에 의해 상기 보조 발광체(140)는 유전체 배리어 방전(Dielectric Barrier Discharge)을 일으키며, 상기 유전체 배리어 방전을 통해 보조 발광체(140)에서 방출되는 광은 상기 발광관(110)측으로 조사되어 발광관(110)의 내부 공간에 존재하는 방전가스에 에너지를 공급한다. 이에 따라, 상기 방전가스의 이온화를 촉진함으로써 상기 발광관(110) 및 이를 포함하는 엑시머 램프(100)의 시동 특성을 높이고 점등성을 향상시킨다.

이때, 상기 보조 발광체(140)에서 방출되는 광은 상기 발광관(110)에서 방출되는 광과 동일한 파장 영역을 가지며, 이에 따라 상기 발광관(110)을 통해 외부로 조사되는 광의 양을 증가시킴으로써 광 조사 성능 및 효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 보조 발광체(140)에서 상기 발광관(110)으로 동일한 파장 영역을 갖는 광을 방출 조사함으로써 상기 발광관(110)을 통해 외부로 조사되는 광의 얼룩과 번짐 등의 광 불량을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 보조 발광체(140)는 상기 제1·2 전극(120, 130) 사이의 공간에 구비되어 제1·2 전극 단부(121, 131)의 전계를 통해 광을 방출함으로써, 상기 보조 발광체(140)를 설치하기 위한 별도의 공간과 별도의 장치 및 회로 구성이 불필요하다. 이에 따라, 시동 특성을 높이기 위하여 엑시머 램프(100) 및 이를 포함하는 광 조사 장치(10)의 크기를 증가시킬 필요가 없기 때문에 엑시머 램프(100) 및 이를 포함하는 광 조사 장치를 소형화할 수 있고 제조 비용을 절감할 수 있다.

한편, 도 2a를 참조하면, 상기 보조 발광체(140)가 인접되는 상기 제1·2 전극 단부(121, 131)의 외측면(121a, 131a) 사이의 거리는 상기 발광관(110)의 직경(R)보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 보조 발광체(140)가 관 형태로 형성될 경우 상기 보조 발광체의 직경(r)은 상기 발광관(110)의 직경(R)보다 작게 형성될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 광 조사 장치(10)는 엑시머 램프(100)의 사이즈 변경 없이 상기 보조 발광체(140)에 의한 시동 특성 및 광 조사 효율을 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 : 광 조사 장치
100 : 엑시머 램프
110 : 발광관
120 : 제1 전극
121 : 제1 전극 단부
121a : 제1 전극 단부의 외측면
130 : 제2 전극
131 : 제2 전극 단부
131a: 제2 전극 단부의 외측면
140 : 보조 발광체
200 : 케이스
201 : 접점 조정부
R : 발광관의 직경
r : 보조 발광체의 가장자리 최대거리
d : 접점 조정부의 깊이
w : 접점 조정부의 폭

Claims (6)

1. 광을 방출하는 발광관과, 상기 발광관의 외측에 구비되는 제1 전극과, 상기 제1 전극과 대응되도록 상기 발광관의 외측에 구비되는 제2 전극과, 상기 제1·2 전극에 전압 인가시 상기 발광관측으로 광을 방출하는 보조 발광체를 포함하는 엑시머 램프; 및
   상기 엑시머 램프가 내부에 구비되고, 상기 보조 발광체의 일부를 수용하는 접점 조정부를 갖는 케이스;를 포함하는, 광 조사 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 접점 조정부는, 상기 케이스의 내측면에 상기 보조 발광체의 일부가 삽입되어 안착되는 홈 형태로 형성되는, 광 조사 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 보조 발광체가 삽입되는 방향을 따라서, 상기 접점 조정부의 깊이는 상기 보조 발광체의 가장자리 사이의 최대거리의 절반보다 작게 형성되는, 광 조사 장치.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3에 있어서,
   상기 제1·2 전극은 상호 마주보는 외측면으로부터 각각 돌출된 제1·2 전극 단부를 가지고, 상기 보조 발광체는 상기 제1·2 전극 단부의 마주보는 외측면에 인접되는, 광 조사 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 접점 조정부는 상기 제1·2 전극 단부 사이의 거리와 대응되는 폭으로 형성되는, 광 조사 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 발광관과 상기 보조 발광체는 상기 제1·2 전극에 전압 인가시 발생하는 유전체 배리어 방전(Dielectric Barrier Discharge)에 의해 동일한 파장 영역의 광을 방출하는, 광 조사 장치.