KR19990007961A - 콤팩트형 초단파 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 콤팩트형 초단파 램프는 한쪽 방향에 중심이 벗어나도록 위치시킨 결합 슬롯과 반대방향으로 중심이 벗어나도록 위치시킨 경사진 전구 스템으로 구성되고 있으며, 대체적으로 WR-284형 도파관의 폭과 WR-340형 도파관 길이로 된 특수한 도파관(10)이 사용되고 있다.

Description

콤팩트형 초단파 램프

최근 초단파 전력 램프는 가시영역에서 효율적인 방사를 위해 황이나 셀레늄을 기본으로 하는 충전물을 사용이 공개되어 왔다.

예컨대, 1995년 4월 4일에 발행된 미국 특허 제5,404,076호에서 공시되었으며 여기에 인용된 참조문에 반영되어 있다.

본 발명은 초단파 전력 램프에 관한 것이고, 특히 이 램프는 콤팩트(compact)화한 구조의 램프에 관련된 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 램프의 측면도.

도 2는 도 1에서 나타낸 램프 도파관의 평면도.

도 3은 도 1의 램프 도파관의 결합 슬롯을 수직면으로 본 단면도.

도 4는 도 1의 램프를 장착한 도파관과 부수적인 구성부품을 나타낸 평면도.

상기 초단파 램프는 조명원으로 사용되며 상업과 공업용의 특수 조명기구로써 사용됨을 알 수 있다. 이 조명기구의 응용분야는 기존 램프류의 일반적인 개념에 합당하는 램프를 제작하는 것이 바람직하다. 이 램프들의 대부분이 가공(架空)위치에 설치하는 램프에 연결된 유도성 안전기(inductive ballst)는 큰 형태의 안전기가 부착사용되어 왔다. 따라서 유사한 위치에 설치할 수 있는 패키지(package)한 축소된 크기가 가능하다면 신규 램프장치는 많은 유용성을 갖도록 할 수 있을 것이다. 무전극 램프 장치는 합리적으로 가능한 콤팩트화한 많은 부품이 요구된다. 이들 부품들은 초단파를 수용하여 빛의 발산을 허용하는 금속망을 내포한 초단파 봉입관(cavity) 내부에 아크플라즈마를 수용하는 석영전구와 초단파를 발생시키는 마그네트론(magnetron)과 마그네트론으로부터 봉입관으로 초단파를 송입시키는 도파관(wave guide)과 마그네트론 냉각팬(fan)을 구동시키며, 마그네트론과 전력공급장치를 냉각시키는 모터장치들로 구성되며, 이 램프 전구가 초단파 봉입관내에서 방전이 안전하게 이루어지도록 램프 전구를 회전시키는 모터가 구비되어 있다.

많은 분야에서 사용가능하게 신규한 램프의 다목적 기능의 증가를 위해 램프 자체는 반사기(reflector)가 부착안되고 있다.

램프가 어떠한 설계에서는 구멍을 통하여 반사기에 삽입되지만 차라리, 필요한 빛이 다른 영역으로 분산시키는 용도로 사용하는 것이 적합하다. 이와 같은 경우는 최소 100mm의 길이인 램프 케이스에서 외측으로 광원을 확산하는 것이 필요하며, 직경이 작은 유입 구멍을 가지면 반사기의 효율을 증가시킨다.

램프의 전체 길이는 가능한 한 짧게 하는 것이 바람직하며, 전구를 회전시키는 모터는 초단파 영역의 외부에 설치하여야 하기 때문에 램프 장치의 길이가 어느 정도 커지게 된다. 이와 같은 구성에서는 전구 스템(bulb stem)은 결합슬롯과 도파관을 관통하게 되고, 모터의 결합기구는 도파관의 외측에 위치하도록 한 것은 아주 긴 스템(stem)이 파손될 우려가 있기 때문이다.

보다 더 큰 문제는, 차단 주파수가 발생된 불필요한 장해 신호를 완전히 제거되도록 도파관은 충분히 좁은 폭이 되도록 하여야 하나, 마그네트론 안테나의 위치에서 아크(arc)를 방지하기 위해 충분한 높이를 가져야만 하는 문제에 당면하게 된다. 통상적인 WR-284 도파관은 장해신호를 제거하깅 아주 높은 폭으로 되어 있으나, 폭과 관련된 높이의 관행적인 비율은 약 1대 2가 되기 때문에 아크가 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 콤팩트 구조로 된 초단파 전력 조명 램프를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전구를 지지하는 스템의 길이가 아주 짧은 초단파 전력 조명 램프를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 아크를 제거하는 램프를 제공하는데 있다.

본 발명의 첫번째 견해에 따르면, 초단파 램프의 결합슬롯은 도파관의 중심부에서 단말 벽면에 위치하고, 한편 전구 스템은 중심부의 측단인 종단판을 통과하며 종단 벽면에 대해 90°보다 적은 각도로 되어 있어 전구는 봉입곤의 중앙부에 지지되고 있다.

전구 스템(bulb stem)에 결합되는 모터와 축은 봉입관의 외부에 있는 스템의 말단에 위치하고 있다. 이와 같은 전구 스템은 극히 짧은 길이로 할 수 있기 때문에 보다 견고하고 유연성 있게 지지하는 구조로 되어 있다.

본 발명의 다음의 견해에 의하면, 결합슬롯이 부착된 도파관은 봉입관의 상단 벽면과 평행하게 되어 있어, 램프의 전체 길이를 최소화시키고 있다,

본 발명의 또 다음의 견해에 의하면, 신규의 도파관 구조물이 사용되었으며, 이 도파관은 높이가 약 WR-340도파관이며, 폭은 WR-284 도파관의 크기로 되어 있다. 따라서, 마그네트론 안테나는 아크(arc)가 발생하지 않으며, 규정 주파수 이외의 장해신호 주파수는 제거된다.

도 1은 본 발명에 따른 램프를 나타내고 있다. 램프는 초단과 봉입관(54) 내부에 램프(2)를 포함하고, 이 램프는 석영제품으로 되어 있으며, 황이나 셀레늄을 기본으로 하는 방전용 매체가 봉입되어 있다.

초단판 봉입관(54)은 원통형이며 하나의 측벽과 두개의 상단벽으로 이루어지고, 도 1에서 나타낸 측벽과 상단벽은 원통형의 금속망(3)으로 되어 있어, 빛은 방출은 가능하나 초단파 방사선은 실질적으로 투과시키지 않는다. 또 도 1에서의 봉입관(54)의 하부 종단 벽면은 도파관(10)의 외측 표면(8)에 접하고 있다.

상기와 같이, 도 1에서의 초단파 램프는 현존하는 비초단파 램프를 대체 사용할 수 있으며, 기존 램프와 같은 일반적인 램프와 동일한 것이나, 이 형태는 가급적 콤팩트(compact)형으로 제작하는 것이 바람직하다.

종래 기술의 어떤 초단파 램프는 전구 스템이 종단벽에서 신장하여 도파관을 지나 봉입관으로 이송되며, 램프와 접합부 보강용 쇠고리가 도파관의 반대측에 부착되어 있어, 초단파 자장의 분산을 완전하게 방지할 수 없다. 그와 같은 구성은 램프의 전체 길이가 전구 스템의 길이만큼 증가하여 그 영향으로 인해 전구 파손을 초래하게 된다.

본 발명에 의한 결합슬롯(14)은 봉입관(54) 종단벽 중심부의 일단에 위치하며, 한편 전구 스템(2)은 종단벽을 통해 삽입되어 종단벽에서 중심선이 상대 측벽으로 경사지게 기울어져 있고, 전동기(26)와 접합 쇠고리(30)는 도파관(10)에서 격리된 봉입관(54)의 외측에 장착되어 있다. 또한 도파관(10)의 길이 방향은 봉입관의 종단벽과 평행하게 뻗어 있어 램프의 길이 방향은 아니다. 이 때문에 램프의 전체 길이는 짧아져 보다 더 콤팩트(compact)되도록 하며, 봉입관 내부의 전구는 짧은 스템 위에 보다 견고하게 지지된다.

도 1에 대해 다시 설명하면, 도 2에서와 같이 사각형의 도파관(10)은 내벽(12)과 외벽(8)으로 되어 있으며, 도파관(10)의 상단 벽면(16)에는 결합슬롯(14)이 부착되어 있다.

안테나(20)가 부착된 마그네트론(18)은 도시된 바와 같이 도파관(10)에 장착되어 있다. 초단파 전력은 도파관(10) 내부를 지나 결합 슬롯(14)을 통하여 초단파 봉입관(54)으로 이송되어, 전구(2)의 내부에 있는 충전제를 여기시킨다. 도 2에서 구멍(21)은 마그네트론 안테나(20)와 가스킷 돌출부를 관통되게 한다.

도 1과 도 2에서, 전구 스템(22)은 90°보다 작은 각도(바람직한 실시예에서는 약 77°)로 구멍을 통하게 되며, 전구는 금속망(3)으로된 원통형 벽면구조인 봉입관(54)의 중심부에 위치하게 된다. 모터(26)는 모터 지지부(25)에 장착되며, 일반적으로 석영으로 만들어진 접합용 쇠고리(30)는 전구 스템(22)과 모터(26)를 결합시킨다. 모터 지지구(28)의 신장부(34)는 도파관(10)의 외측 바닥에서 접착되며, 공간부(36,gap)는 모터 지지구(28)와 도파관의 종단벽 사이에 있다.

도 1에서, 도파관(10)은 도파관의 끝부분을 지나서 참조번호(40)에서 좌측으로 뻗어 있고, 또한 도파관의 상부면은 상판(32,plate)에 대해 평행하게 되어 있으며, 플랜지(44,46)의 종단에서 상판(42)과 접합된다.

도 1과 도 2에서 금속망(52)은 도파관(10)의 상부표면(봉입관의 종단)에 부착되어 있고, 원통형 금속망(3)은 클램프에 의해 금속링(52)에 부착되며, 금속망은 상판(42)의 구멍을 통과하도록 한다. 유리 또는 석영으로된 투명한 원통형 봉입관(54)은 리테이너(56)에 의해 상판(42)에 장착되고, 열의 차단은 상판(32)과 상판(42)사이의 공간에서 처리된다.

램프의 작동에 있어서, 마그네트론(18)에 의해 발생된 초단파 전력은 도파관(10)과 결합슬롯(14)을 지나 전구(2)가 내포된 봉입관 내부로 이송된다. 이 장치를 콤팩트(compact)화하여 축소시키고, 마그네트론과 봉입관 사이의 안전성을 갖도록 하기 위해, 마그네트론 안테나(2)를 결합슬롯(14)에 관내 파장(도파관의 신호전파 파장)이 1/4로 위치되게 한다.

또한 규정되지 않은 주파수 신호(spurious signal)를 제거하기 위해 차단 주파수를 크게 높일 수 있게 충분히 좁은 폭의 도파관이 형성되도록 한 필요성을 알게 되었다. 예컨대, 표준 작동점인 2450MHz이하인 200MHz신호대역을 분리시키기 위해 마그네트론 안테나(20)는 1/4 파장의 도파관 길이를 사용하는 것은 상기와 같이 상태를 악화시키는 경향이 있다.

WR-284(IEC 규격의 해당치는, R-32) 도파관은 규정치 이외의 신호를 제거하기 위해 충분히 좁혀졌다는 것을 알게 되었으나 이와 같은 도파관의 높이는 아크가 발생치 않는 마그네트론 안테나(20)를 수용하기에는 상당히 적다는 것을 알게 되었다.

이와 같은 문제의 해결을 위해, 도파관의 폭이 약 WR-284이고 높이는 약 WR-340(IEC 규격의 해당치는 R-26)을 가진 특수한 도파관이 사용되었다. 이는 2078MHz이하의 신호전송을 차단시키며, 마그네트론과 결합슬롯 사이의 위상변위를 감소시킴으로써 신호대역을 벗어나는 주파수를 억제시키는데 효과를 발생한다. 동시에 도파관의 높이는 마그네트론 안테나에서 아크 발생을 방지하는데 충분하다.

마그네트론 후면의 도파관 종단벽이 더 멀리 떨어져 움직이는 것은 통상적으로 실행되는 것이며, 메탈 동조 노브(metal tuning knob)는 도파관에 대한 램프의 임피던스를 정합(match)시키는데 사용된다. 이 노브(knob)는 그 위치에서 콘덴서 기능의 역할을 하며 파장을 1/4의 길이로 감소시킴으로써 이와 같은 사실은 마그네트론 안테나와 동등하게 된다. 동조 노브(tuning knob)는 안테나의 측면에 배치할 수 있어, 마그네트론 안테나 자체는 도파관을 가로지르는 하나의 콘덴서로써 아크를 제거시키는 역할을 한다.

일반적으로는, 1/4 파장만큼 안테나를 더 짧게 하여 유도성 위치로 종단벽을 배치함으로써 보상된다. 벽면을 더 멀리 바깥쪽으로 이동시킴으로써, 유도성 인덕턴스는 감소되고 안테나는 필요한 동조성 커패시턴스로 볼 수 있고, 최적의 위치는 실험적으로 가동성의 도파관의 종단벽을 사용함으로써 찾아낼 수 있다.

상기한 여러가지 초단파 램프에 있어서, 도파관 내의 동조 노브(tuning knob)를 위치시켜 정합(match)이 이루어지도록 하며, 모든 부하위상이 개선될 수 있다면, 도파관의 반파장이 필요하게 된다.

도 2에서와 같이, 전류통로를 변경하기 위한 슬롯 측면에 있는 차단막(60)을 설치함으로써 상기 시스템은 조화를 이룬다.

도 3에 대해 설명하면, 도 3은 도 1에서 램프의 배면(좌측으로부터 우측으로 역전된 상태)을 나타내고 있고, 유전체(62)는 석영으로 만들어져 있으며, 이 부재는 도파관 내측의 종단벽과 배치되어, 슬롯의 단부에 위치하면서 결합슬롯을 지나 돌출되어 있다. 이 유전체(62)는 슬롯의 폭 넓이 정도이고, 이 부재(62)의 기능은 슬롯을 가로질러아크를 방지하기 위한 것이다.

도 4는 도 1에서의 상판(32)에 부설된 마그네트론과 관련 부품들에 대한 평면도이다.

마그네트론(18)은 필라멘트 변압기(70)에서 필라멘트 전력을 공급받고, 한편 강압 변압기(72)는 전구 회전용 모터(26)에 전력을 공급하며, 모터 지지구(28)와 콘덴서(74)의 결선상태를 도 4에서의 도파관(10)과 결합슬롯(14)이 장전됨을 보여주고 있다.

본 발명에서 바람직한 실시예와 연관하여 설명되었으나 당해 숙련기술분야에서 변형도 있을 수 있으며, 본 발명은 첨부된 청구항에 의해 명확하게 이해될 것이다.

Claims (10)

1. 상단벽과 측면벽으로 구성된 초단파 봉입관(54), 상기 봉입관의 내부에 방전용 충전물이 봉입된 전구(2), 초단파 전력을 발생시키는 장치,

   상기 봉입관(54)에 상기 초단파 전력을 결합시키는 장치,

   슬롯(14)이 예정된 방향을 따라 상기 종단벽 중앙의 한 측면에 위치하며 상기 봉입관(54)의 종단벽에 슬롯(14)을 수용하는 결합장치,

   상기 종단벽과 거의 평행하는 길이 방향으로 뻗어있는 도파관(10),

   상기 전구를 지지하는 스템(22)은 예정된 방향으로 상기 종단벽의 중심의 상대 측면에 위치한 상기 종단벽의 구멍(21)을 통과하여, 상기 스템(22)은 상기 봉입관(54)의 측벽 구조물의 중앙에 상기 전구(2)가 위치하도록 상기 종단벽에 대해 90°보다 작은 각도로 향하게 한 전구 스템,

   또 상기 스템(22)을 회전시키기 위해 상기 봉입관(54)의 외부에서 상기 스템을 결합시키기 위한 축을 구비하여 상기 봉입관의 외부에 설치한 모터 장치,

   등으로 구성된 것을 특징으로 하는 무전극 램프.
2. 제1항에 있어서, 도파관(10)의 최대 길이가 상기 전구(2)에서 격리되어 있는 상기 결합슬롯(14)의 측면상에 배치시킨 것을 특징으로 하는 무전극 램프.
3. 제2항에 있어서, 상기 초단파 봉입관(54)이 원통형 TE₁₁₁봉입관인 것을 특징으로 하는 무전극 램프.
4. 제3항에 있어서, 상기 봉입관(54)은 종단벽을 제외한 부분이 금속망(3)으로 포위되어 있으며, 상기 금속망(3)으로 둘러싸인 봉입관이 투명성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 무전극 램프.
5. 제4항에 있어서, 상기 슬롯(14)과 접근하여 고정된 금속성 동조 부재(tuning member, 52)를 구비한 것을 특징으로 하는 무전극 램프.
6. 제4항에 있어서, 상기 슬롯(14)이 한 벽면에 대향하여 아크(arc)를 제지시키는 유전체를 구비한 것을 특징으로 하는 무전극 램프.
7. 제2항에 있어서, 초단파 전력을 발생시키는 장치는 안테나(20)가 부착된 마그네트론(18)이며, 안테나(20)와 슬롯(14) 사이의 치수(dimension)는 관내 파장(guide wave length)이 1/4정도로 한 것을 특징으로 하는 무전극 램프.
8. 제2항에 있어서, 초단파 전력 발생장치는 안테나(20)가 부착된 마그네트론(18)이고, 정상상태에서는 2450MHz의 초단파 전력이 발진되며, 상기 안테나는 도파관(10)의 길이 방향에 대해 수직으로 또 도파관의 높이 방향과는 평행하여 뻗어 있으며, 상기 도파관은 대체로 WR-340 도파관 높이와 WR-284 도파관 폭을 구비한 것을 특징으로 하는 무전극 램프.
9. 제8항에 있어서, 안테나와 슬롯 사이의 도파관의 치수가 약 1/4정도의 관내 파장으로 된 것을 특징으로 하는 무전극 램프.
10. 초단파 봉입관,

    상기 봉입관 내부에 방전용 충전물이 봉입된 전구,

    초단파 전력의 표준 주파수인 2450MHz를 발진시키는 안테나가 부착된 마그네트론,

    상기 초단파 전력을 상기 봉입관에 결합시키는 수단, 상기 봉입관과 도파관 사이에 있는 슬롯(14)을 포함하여 결합시키는 수단,

    안테나(20)가 도파관의 높이 치수와 평행하게 되도록 한 상기 도파관(10)에 입력을 공급하는 상기 마그네트론,

    WR-340 도파관 높이 정도의 길이와 WR-284 도파관의 넓이 정도의 폭을 가진 상기 도파관으로 구성된 것을 특징으로 하는 무전극 램프.