KR19990024229A - Lamp using plasma - Google Patents

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KR19990024229A
KR19990024229A KR1019980057720A KR19980057720A KR19990024229A KR 19990024229 A KR19990024229 A KR 19990024229A KR 1019980057720 A KR1019980057720 A KR 1019980057720A KR 19980057720 A KR19980057720 A KR 19980057720A KR 19990024229 A KR19990024229 A KR 19990024229A
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plasma
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glass tube
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KR1019980057720A
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박상기
백홍구
박해일
노주현
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최인효
효성전기공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 고온에서 음전하(陰電荷)를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체상태인 플라즈마(Plasma)를 이용한 램프에 관한 것으로서, 형광램프의 내부에 플라즈마가 통과할 때 발생되는 자외선에 반응하는 형광물질을 코팅하고 형광램프의 일측 전극에 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마 전원을 연결하며 타측의 전극에는 플라즈마가 흘러 나갈 수 있는 접지선을 연결하여 플라즈마가 형광램프의 내부를 통과할 때 형광물질이 플라즈마에서 발생되는 자외선을 받아 발광하도록 하므로써 형광램프의 내부에 필라멘트와 같은 전극을 사용하지 않아 형광램프의 수명을 장기간 연장시키도록 하고 양측 전극의 내측으로 유전체를 구비하므로써 많은 양의 자외선을 방출시킴으로 높은 발광출력을 가지면서 형광램프의 크기를 소형화시킬 수 있도록 하고 대기압내에서 형광램프를 제작하므로 작업의 효율성을 증대시킬 수 있도록 하며 형광램프의 내부에 유해물질의 삽입을 배제하므로써 공해물질을 유발시키지 않도록 하여 환경오염을 해소함과 동시에 인체에 유해한 환경을 가지지 않도록 하여 작업장의 개선을 가져올 수 있도록 하는 플라즈마를 이용한 램프를 제공하고자 하는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lamp using a plasma, which is a gaseous state separated by electrons having a negative charge and positively charged ions at a high temperature, and reacts to ultraviolet rays generated when a plasma passes through a fluorescent lamp. Coating the fluorescent material and connect the plasma power source generated by the plasma generator to one electrode of the fluorescent lamp, and connect the ground wire through which the plasma can flow to the other electrode. It does not use filament-like electrodes inside the fluorescent lamp to emit light by receiving ultraviolet rays generated from the plasma, and prolongs the life of the fluorescent lamp for a long time and emits a large amount of ultraviolet rays by providing a dielectric inside the both electrodes. It is possible to reduce the size of fluorescent lamp while having luminous output. It is possible to increase the efficiency of work by manufacturing fluorescent lamps under atmospheric pressure and to avoid harmful substances by eliminating the insertion of harmful substances into the fluorescent lamps so as to solve environmental pollution and not have a harmful environment to human body. It is to provide a lamp using a plasma that can be brought to improve the workplace.

Description

플라즈마를 이용한 램프Lamp using plasma

본 발명은 고온에서 음전하(陰電荷)를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체상태인 플라즈마(Plasma)를 이용한 램프에 관한 것으로서, 특히 대기압 플라즈마를 이용하여 램프안의 이온화율을 크게 증가시킴으로써 자외선의 강도를 크게 높여 고광출력을 가지면서 수명은 반영구적이며 환경문제를 유발시키지 않는 플라즈마를 이용한 램프에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lamp using a plasma, which is a gaseous state separated by electrons having a negative charge and positively charged ions at a high temperature, and particularly by using an atmospheric pressure plasma to greatly increase the ionization rate in the lamp. The present invention relates to a lamp using a plasma that has a high light output and a semi-permanent life, and does not cause environmental problems.

일반적으로 어두운 곳을 밝히는 수단으로서는 필라멘트 전극을 이용한 전구와 형광물질의 발광에 의한 형광램프를 사용하고 있는 바, 현재 상용화되어 사용되고 있는 형광램프는 저압수은증기(약 2 - 10 torr) 중의 방전으로부터 발생하는 자외선을 유리관의 내벽에 칠한 각종 형광체에 조사하여 가시광으로 변환하는 광원이며, 형광체의 종류에 따라 여러 가지의 광색을 나타내는 것으로, 형광램프의 유리관 내에는 소량의 수은과 기동을 쉽게 하고 음극물질의 증발을 억제하기 위하여 아르곤이 수 토르(Torr) 봉입되어 있으며, 방전시 사용되는 필라멘트는 2중 또는 3중 코일 필라멘트를 사용하고 있고, 그 위에 고온시에 전자를 방출하기 쉬운 바리움(Ba), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토금속의 산화물인 음극물질이 칠해 지고 있으며, 이러한 형광램프의 발광은 필라멘트에 전류가 흐르면 필라멘트가 적열되고 음극 물질로부터 열전자가 방출하여 이 전자가 양극으로 전계에 의하여 이동하면서 충분한 운동에너지를 얻어서 관내의 수은이나 아르곤의 기체원자에 충돌하여 이들 원자를 여기 시켜서 발광을 하거나, 전리시키면서 방전을 지속한다.In general, as a means of illuminating a dark place, a bulb using a filament electrode and a fluorescent lamp by emitting light of a fluorescent material are used. The fluorescent lamp currently being used commercially is generated from discharge in low pressure mercury vapor (about 2-10 torr). It is a light source that converts ultraviolet rays to various kinds of phosphors coated on the inner wall of the glass tube and converts them into visible light.It shows various light colors according to the kinds of phosphors. Argon is filled with several torr to suppress evaporation, and the filament used for discharging uses double or triple coil filaments, and there is a barium (Ba) and strontium, which tend to emit electrons at high temperatures thereon. A negative electrode material, which is an oxide of an alkaline earth metal such as (Sr), is painted. When the current flows through the silver filament, the filament is glowing and hot electrons are emitted from the cathode material, and these electrons move by the electric field to the anode to obtain sufficient kinetic energy, and they collide with gas atoms of mercury or argon in the tube to excite these atoms to emit light. Or discharge while continuing to ionize.

이때, 여기되었다가 떨어질 때 발생하는 광자에너지에 의하여 자외선이 발생되며 이 자외선은 형광램프의 유리관 내벽에 칠한 형광체를 자극하여 파장이 긴 가시광선으로 변환되고, 형광체는 또한 자외선뿐만 아니라 시감도가 낮은 파장 등을 시감도가 높은 것으로 변환시킴으로써 종합적으로 발광효율이 높아진다.At this time, ultraviolet rays are generated by the photon energy generated when excited and dropped, and the ultraviolet rays are stimulated with phosphors coated on the inner wall of the glass tube of the fluorescent lamp and converted into long visible rays. By converting the light into high visibility, the luminous efficiency is increased overall.

그러나, 현재 사용하고 있는 형광램프는 내부를 진공상태로 만들기 때문에 저압(2∼10torr)으로 유지해야하므로 공정상 용이하지 않고, 저압으로 인하여 이온화될 수 있는 기채의 양이 작기 때문에 저압수은증기의 이온화율이 낮아서 발생하는 자외선의 양이 적고 이로 인하여 형광램프의 광출력이 낮으며, 사용중 필라멘트의 산화로 인하여 필라멘트로부터 방사되는 열전자가 감소하기 때문에 형광램프의 발광효율이 감소되어 잦은 필라멘트의 단선으로 수명이 단축되고, 형광램프 내에 자외선을 발생시키기 위해서 수은증기를 사용하기 때문에 환경오염문제를 유발하여 환경 친화적이지 못하며 수은증기 처리를 위한 부대 비용이 발생되며, 수은증기의 사용으로 인하여 인체에 유해한 영향을 미치는 문제점을 가지고 있고, 이와 같은 일반적인 문제점에도 불구하고 기술적인 장애로 인하여 1938년에 미국인 인멘(Inman)이 고압수은 방전관에 형광물질을 가미하여 형광등을 발명한 이래로 이를 개량하여 계속 사용하고 있는 실정으로 위의 문제를 해결하면서 저비용·고효율이며 기존의 생산라인의 수정을 거의 요구하지 않으므로써 설비투자 비용을 최소로 할 수 있는 새로운 개념의 형광램프의 개발이 요구되어진다.However, currently used fluorescent lamps have to be kept at low pressure (2-10torr) because they make the inside of the vacuum state, so it is not easy for the process, and the low pressure mercury vapor ionizes because the amount of gas that can be ionized due to low pressure is small. The amount of ultraviolet rays generated by the low rate is low, and thus the light output of the fluorescent lamp is low, and since the hot electrons emitted from the filament are reduced due to the oxidation of the filament during use, the luminous efficiency of the fluorescent lamp is reduced, so the life of frequent filament is broken. This shortened, mercury vapor is used to generate ultraviolet rays in the fluorescent lamp, which causes environmental pollution problems, which is not environmentally friendly, and incurs additional costs for the mercury vapor treatment. Has a problem, such a common statement In spite of the technical obstacles, American Inman invented fluorescent lamps by adding fluorescent materials to high-pressure mercury discharge tubes in 1938. In addition, it is required to develop a new concept fluorescent lamp that can minimize the cost of facility investment by requiring little modification of the existing production line.

그리고, 본 발명에서 이용하고자 하는 플라즈마는 자유전자수가 양이온수와 거의 같은 이온화된 기체로서 물질의 제 4형태로 표현되는 것으로서, 항성 사이의 우주, 태양을 포함한 별의 대기중 방전과, 그리고 실험용 열핵반응로에서 생성되는 것이고 극지(極地)에서 발생되는 오로라 현상을 대표적으로 설명할 수 있는 것이며, 글로 방전의 양광주(陽光柱)는 저온에서의 플라즈마이며 MHD발전에 사용하는 유체는 고온에서의 플라즈마로서 전기전도성이 높고 거의 전위차는 없으며 공간전하는 존재하지 않으며, 80년대 후반부터 본격적으로 연구되고 있는 대기압 플라즈마 발생분야에서 대기압하에서 플라즈마가 발생되는 원리에 대한 정확한 이론은 확립되어 있지 않으나 금속전극만을 사용하는 경우 대기압에서 플라즈마가 수 나노초(ns) 내지 수 마이크로초(μs)내에 아크(arc)로 전이되는 것이 관찰되었고, 이것은 일반적으로 자연현상에서 번개가 발생되는 것과 같은 원리로 원자들간의 매우 빈번한 충돌로 인하여 발생된 스트리머(streamer)가 수 개의 전도채널(conductive channel)로 발진하는 것이다.In addition, the plasma to be used in the present invention is an ionized gas having a free electron number almost equal to that of cationic water, represented by the fourth form of the material, the space between the stars, the atmospheric discharge of stars including the sun, and the experimental heat. It is produced in nuclear reactors and can explain aurora phenomenon that occurs in polar regions representatively. Yangyangju of glow discharge is plasma at low temperature and the fluid used for MHD power is plasma at high temperature. As the electrical conductivity is high, there is almost no potential difference, there is no space charge, and in the atmospheric plasma generation field, which has been studied since the late 80's, the exact theory on the principle of plasma generation under atmospheric pressure has not been established. If the plasma is at atmospheric pressure a few nanoseconds (ns) It has been observed that the transition to an arc within chromos (μs) is generally the same as lightning occurs in natural phenomena, so that a streamer generated by a very frequent collision between atoms causes several conduction. Oscillation in a channel (conductive channel).

본 발명은 상기와 같은 종래의 형광램프에서 발생된 문제점을 해결하기 위하여 플라즈마에서 발생되는 자외선을 이용하고자 창출한 것으로서, 형광램프의 내부에 플라즈마가 통과할 때 발생되는 자외선에 반응하는 형광물질을 코팅하고 형광램프의 일측 전극에 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마 전원을 연결하며 타측의 전극에는 플라즈마가 흘러 나갈 수 있는 접지선을 연결하여 플라즈마가 형광램프의 내부를 통과할 때 형광물질이 플라즈마에서 발생되는 자외선을 받아 발광하도록 하므로써 형광램프의 내부에 필라멘트와 같은 전극을 사용하지 않아 형광램프의 수명을 장기간 연장시키도록 하고 양측 전극의 내측으로 유전체를 구비하므로써 많은 양의 자외선을 방출시킴으로 높은 발광출력을 가지면서 형광램프의 크기를 소형화시킬 수 있도록 하고 대기압내에서 형광램프를 제작하므로 작업의 효율성을 증대시킬 수 있도록 하며 형광램프의 내부에 유해물질의 삽입을 배제하므로써 공해물질을 유발시키지 않도록 하여 환경오염을 해소함과 동시에 인체에 유해한 환경을 가지지 않도록 하여 작업장의 개선을 가져올 수 있도록 하는 플라즈마를 이용한 램프를 제공하고자 하는 것이다.The present invention was created to use the ultraviolet rays generated in the plasma in order to solve the problems caused by the conventional fluorescent lamp as described above, coating a fluorescent material reacting to the ultraviolet rays generated when the plasma passes inside the fluorescent lamp. And connect the plasma power generated by the plasma generator to one electrode of the fluorescent lamp, and connect the ground line through which the plasma can flow to the other electrode, so that the fluorescent material is generated from the plasma when the plasma passes through the inside of the fluorescent lamp. It is possible to extend the life of the fluorescent lamp by not using filament-like electrodes inside the fluorescent lamp for a long time and to emit a large amount of ultraviolet rays by providing a dielectric inside the electrodes on both sides, The size of fluorescent lamp can be downsized It is possible to increase the efficiency of work by manufacturing fluorescent lamps under atmospheric pressure, and to avoid harmful substances by eliminating the insertion of harmful substances into the fluorescent lamps. It is to provide a lamp using a plasma that can be brought to improve the workplace.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 구성상태를 나타낸 사시도.1 is a perspective view showing a configuration of a first embodiment of the present invention.

도 2는 제 1 실시예에 따른 작용을 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing the action according to the first embodiment;

도 3은 본 발명의 제 2 실시예인 일반전원을 이용한 램프의 사시도.3 is a perspective view of a lamp using a general power source which is a second embodiment of the present invention.

도 4는 제 2 실시예에서 사용되어 플라즈마를 방전시키는 유전체의 사시도.4 is a perspective view of a dielectric used in the second embodiment to discharge plasma;

도 5는 제 2 실시예의 결합상태 단면도.5 is a cross-sectional view of the bonded state of the second embodiment;

도 6은 도 5의 A부분 확대 단면도.6 is an enlarged cross-sectional view of portion A of FIG.

도 7은 제 2 실시예에 적용되는 유전체의 적용실시예를 도시한 사시도.7 is a perspective view showing an application embodiment of the dielectric applied in the second embodiment.

도 8은 적용실시예의 단면도.8 is a cross-sectional view of an application embodiment.

도 9는 다른 적용실시예를 도시한 단면도.9 is a sectional view showing another application embodiment.

도 10은 또 다른 적용실시예를 도시한 단면도.10 is a sectional view showing yet another application embodiment.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

(1) 램프 (2) 유리관(1) lamp (2) glass tube

(3) 형광물질 (4) 양극전극(3) fluorescent material (4) anode

(5) 음극전극 (6) 플라즈마 발생장치(5) cathode electrode (6) plasma generator

(7) 전선 (8) 접지선(7) wire (8) ground wire

(10) 안정기 (11)(12) 유전체(10) Ballasts (11) (12) Dielectrics

(13) 미세공극(13) micropores

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail by the accompanying drawings of the present invention.

첨부된 도면 도 1은 본 발명의 제 1 실시예인 플라즈마 발생장치를 램프에 연결시키는 구성상태를 나타낸 사시도이고, 도 2는 제 1 실시예에 따른 작용을 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예인 일반전원을 이용한 램프의 사시도이고, 도 4는 제 2 실시예에서 사용되어 플라즈마를 방전시키는 유전체의 사시도이며, 도 5는 제 2 실시예의 결합상태 단면도이고, 도 6은 도 5의 A부분 확대 단면도이다.1 is a perspective view showing a configuration of connecting a plasma generating apparatus as a first embodiment of the present invention to a lamp, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the operation according to the first embodiment, and FIG. 2 is a perspective view of a lamp using a general power source as a second embodiment, FIG. 4 is a perspective view of a dielectric used in the second embodiment to discharge plasma, FIG. 5 is a cross-sectional view of the bonding state of the second embodiment, and FIG. A section enlarged section view.

플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생장치(6)를 통해서 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마 발생장치(6)의 전극(9)과 내벽에 형광물질(3)이 코팅된 램프(1)의 일측 전극(4)을 전선(7)으로 연결시키며, 램프(1)의 타측전극(5)에는 플라즈마가 램프(1)를 통과하여 흘러나갈 수 있도록 접지선(8)을 연결하여 플라즈마가 램프(1)의 유리관(2) 내부를 통과할 때 플라즈마에서 발생되는 자외선에 의하여 램프(1)의 유리관(2) 내벽에 코팅된 형광물질(3)이 발광하게 하는 것이다.Plasma is generated through the plasma generator 6 for generating plasma, and the electrode 9 of the plasma generator 6 and one electrode 4 of the lamp 1 coated with the fluorescent material 3 on the inner wall thereof. Is connected to the wire (7), and the other electrode (5) of the lamp (1) is connected to the ground wire (8) so that the plasma can flow through the lamp (1), the plasma is connected to the glass tube (2) of the lamp (1) The fluorescent material 3 coated on the inner wall of the glass tube 2 of the lamp 1 emits light by ultraviolet rays generated from the plasma when passing through the inside.

또한, 본 발명의 다른 방법으로서는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 일반적인 전원(직류 또는 교류)을 이용하여 전원이 안정기(10)를 통해서 램프(1)의 일측에 형성된 음극전극(5)과 양극전극(4)에 연결되고, 상기 양측의 전극(4)(5)은 일측이 램프(1)의 유리관 외측으로 돌출 되고 타측은 유리관(2) 내부로 삽입되며 유리관(2) 내부에 삽입된 전극(4)(5)의 단부에 유전체(11)(12)를 구비하여 유리관(2)을 밀봉하며, 유리관(2)의 내벽에는 유전체(11)(12)를 통해서 생성된 플라즈마에서 발생하는 자외선에 반응하는 형광물질(3)이 코팅된 것이다.In addition, as another method of the present invention, as shown in Figs. 3 to 5, the cathode electrode 5 formed on one side of the lamp 1 through the ballast 10 using a general power source (direct current or alternating current). It is connected to the anode electrode (4), the electrodes (4) (5) on both sides of one side protrudes out of the glass tube of the lamp (1) and the other side is inserted into the glass tube (2) and inserted into the glass tube (2) Dielectrics 11 and 12 are provided at the ends of the electrodes 4 and 5 to seal the glass tube 2, and the inner wall of the glass tube 2 is generated in the plasma generated through the dielectric 11 and 12. It is coated with a fluorescent material (3) in response to the ultraviolet.

이때, 상기 램프(1)의 양측 전극(4)(5) 내부에는 사각이나 원형으로 판상의 형태를 가지는 유전체(11)(12)를 전극(4)(5)과 수직되게 형성하고, 상기 유전체(11)(12)에는 전력공급원의 형태(직류 또는 교류)에 따라 미세공극(13)을 형성하는 것으로서, 전력공급원이 직류의 경우에는 일측인 음극전극(5)에 미세공극(13)이 형성된 유전체(12)를 구비하고 타측인 양극전극(4)에는 미세공극(13)이 형성되지 않은 편평한 유전체(11)를 구비하는 것이고, 전력공급원이 교류인 경우에는 음극과 양극 모두의 전극(4)(5)에 미세공극(13)이 형성된 유전체(12)를 구비하므로써 발생된 플라즈마내 캐소드 펄(cathode fall)에서의 전류밀도를 조절하므로써 플라즈마의 안정화를 용이하게 하는 것이다.In this case, dielectrics 11 and 12 having a plate shape in a square or circular shape are formed perpendicular to the electrodes 4 and 5 in both electrodes 4 and 5 of the lamp 1. (11) (12) is to form a micro-cavity 13 according to the type (direct current or alternating current) of the power supply source, the micro-cavity 13 is formed on the cathode electrode 5, which is one side when the power supply source is DC The anode electrode 4 having the dielectric 12 and the other side is provided with a flat dielectric 11 having no micro voids 13 formed therein, and in the case where the power supply is AC, the electrodes 4 of both the cathode and the anode are alternating. It is to facilitate the stabilization of the plasma by controlling the current density in the cathode fall (cathode fall) generated in the plasma by having the dielectric 12 having the microcavity 13 formed in (5).

그리고, 상기 유전체(11)(12)는 정상 금속전극위에 벌크(bulk) 유전체를 가공하여 올려놓는 전극구조와 더불어 금속전극위에 직류 스퍼터 장비(DC spurter system)나 레디오 주파수 스퍼터 장비(RF spurter system), 이온도금장비(Ion plating system) 및 이온선 보조 증착장비(Ion Beam Assisted Deposition system)를 이용하여 박막 유전체를 증착하는 기술을 이용하고, 이러한 유전체(11)의 재질로서는 유리판, 내열유리(Pyrex), 알루미나(Al2O3), 산화마그네슘(MgO)등의 재료로써 형성하며 특히 유전체에서 발생되는 이차진자의 효율을 높이기 위하여 옥사이드(Oxide) 계열의 물질을 사용하는 것이 바람직한 것이다.In addition, the dielectrics 11 and 12 have an electrode structure in which a bulk dielectric is processed and placed on a normal metal electrode, and a DC spurter system or a radio frequency sputter system (RF spurter system) on the metal electrode. , A technique of depositing a thin film dielectric using an ion plating system and an ion beam assisted deposition system, and the material of the dielectric 11 is glass plate, heat resistant glass (Pyrex) , Formed of alumina (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), and the like, and in particular, in order to increase the efficiency of the secondary pendulum generated in the dielectric, it is preferable to use an oxide-based material.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 본 발명의 제 1 실시예로 사용되는 플라즈마 발생장치(6)를 이용한 램프의 작용을 도 1과 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.First, the operation of the lamp using the plasma generator 6 used in the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

상기 플라즈마 발생장치(6)는 고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체인 플라즈마를 발생하는 것으로서, 이는 장식용품 등에 널리 실용화가 되고 있는 것을 사용하되 발생전압을 높인 것을 사용하는 것이 바람직 한 것이고, 또한 램프(1)와 플라즈마 발생장치(6)를 연결하는 전선(7)이 결합되는 일측의 전극(4)과 플라즈마가 램프(1)를 통과하여 지나갈 수 있도록 하는 타측의 전극(5)은 (+)전원과 (-) 전원으로 분리된 상태가 아니라 하나의 전극으로 일측으로부터 플라즈마를 받아들여 타측으로 플라즈마가 통과하도록 하여 플라즈마가 일측 전극(4)으로부터 램프(1)의 내부에 유입되어 타측의 전극(5)으로 흘러나갈 때 발생되는 방전에 의하여 자외선이 발생되고 이러한 자외선이 램프(1)의 유리관(2) 내벽에 코팅된 형광물질(3)을 발광하게 하는 것이다.The plasma generator 6 generates a plasma, which is a gas separated by electrons having positive charges and positively charged ions at a high temperature, which is widely used for decorative products, but uses a high generated voltage. Preferably, the electrode 4 on one side to which the electric wire 7 connecting the lamp 1 and the plasma generator 6 is coupled and the electrode on the other side to allow the plasma to pass through the lamp 1 5) is not separated into a (+) power source and a (-) power source, and receives a plasma from one side with one electrode and allows the plasma to pass through the other side so that the plasma passes from the one side electrode 4 to the inside of the lamp 1. Ultraviolet rays are generated by discharge generated when flowing in and flows out to the electrode 5 on the other side, and the ultraviolet rays emit a fluorescent substance 3 coated on the inner wall of the glass tube 2 of the lamp 1. It is to make it mad.

이때, 램프(1)의 타측에 플라즈마가 통과하지 않도록 하면 플라즈마는 계속적으로 전이되는 특성을 가지고 있어 플라즈마가 유입되는 램프(1)의 일측은 밝게 발광되나 타측은 플라즈마의 특성인 정체성반사율에 의하여 자외선이 방출되지 않아 조도가 낮게 되는 것이고, 또한 타측의 전극(5)에 연결된 접지선(8)이 대지나 기타 전도성이 강한 물체에 연결되었을 때에는 플라즈마의 전이운동이 활발하게 이루어져 자외선의 방출이 활발하게 일어나 램프(1)의 조도를 높일 수 있는 것이나 타측의 전극(5)에 연결된 접지선(8)을 대기중 방전시키거나 전도성이 낮은 물체와 접지를 시키면 플라즈마의 전이운동이 활발하게 발생되지 않게 되어 조도가 낮게 되는 것이다.At this time, if the plasma does not pass to the other side of the lamp 1 has a characteristic that the plasma is continuously transitioned, one side of the lamp 1 into which the plasma flows is brightly emitted, but the other side is ultraviolet light due to the identity reflectance characteristic of the plasma When the ground wire 8 connected to the electrode 5 on the other side is connected to the earth or other highly conductive object, the transition of the plasma is actively performed, and the emission of ultraviolet rays occurs actively. If the illumination of the lamp 1 can be increased or if the ground wire 8 connected to the electrode 5 on the other side is discharged in the air or grounded with an object having low conductivity, the transition motion of the plasma is not actively generated. It will be low.

따라서, 플라즈마가 흘러나가도록 연결되는 타측의 전극(5)의 접지선(8)을 전도성이 강한 물체와 전도성이 약한 물체를 가변시키도록 접지하므로써 하나의 램프(1)로 서로 다른 조도를 얻을 수 있는 것이고, 또한 플라즈마 발생장치(6)에서 출력되는 플라즈마의 전원강도를 조절하여 램프의 조도를 조절할 수 있는 것이다.Therefore, the ground line 8 of the electrode 5 on the other side connected to the plasma flow out may be grounded to vary the highly conductive object and the weakly conductive object, thereby obtaining different illuminance with one lamp 1. In addition, it is possible to adjust the illuminance of the lamp by adjusting the power intensity of the plasma output from the plasma generator (6).

그리고, 본 발명의 제 2 실시예로 일반적인 전원을 이용한 램프의 작용을 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.And, the second embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 3 to 6 the operation of the lamp using a general power source as follows.

일반적인 전원을 안정기(10)를 통해서 램프(1)의 양측에 구비된 전극(4)(5)에 연결하고 전원을 인가시키면 램프(1)의 유리관(2) 내부로 삽입된 전극(4)(5)의 단부에 구비된 유전체(11)(12)에 의하여 플라즈마의 방전이 이루어지는 것으로서, 이때 전원이 (+)전원과 (-)전원으로 구분되는 직류전원을 사용할 때에는 램프(1)의 일측인 (+)단자인 양극전극(4)에는 미세공극(13)이 형성되지 않은 편평한 유전체(11)를 구비하고 (-)단자인 음극전극(5)에는 미세공극(13)이 다수개 형성된 유전체(12)를 구비하는 것이고, 전원이 (+)전원과 (-)전원으로 구분되지 않는 교류전원일 때에는 램프(1)의 양측전극(4)(5)에 다수개의 미세공극(13)을 형성한 유전체(12)를 구비하는 것으로, 전원이 인가되면 미세공극(13)내에서 모세관 효과(capillary effect)와 펜달 효과(pendal effect)에 의하여 플라즈마내에 존재하는 전자와 이온의 흐름을 조절하고 미세공극(13)내에서의 이온화율을 크게 증대시킴으로써 플라즈마가 더욱 안정적이고 강력하게 유지될 수 있는 것이다.The general power supply is connected to the electrodes 4 and 5 provided on both sides of the lamp 1 through the ballast 10, and when the power is applied, the electrode 4 inserted into the glass tube 2 of the lamp 1 ( The discharge of the plasma is caused by the dielectrics 11 and 12 provided at the end of 5). In this case, when the power source uses a DC power source divided into a (+) power source and a (-) power source, it is one side of the lamp 1. A positive electrode (4) having a positive electrode (4) is provided with a flat dielectric (11) without the formation of micropores 13, a negative electrode (5) terminal having a plurality of micropores (13) 12), and when the power source is an AC power source that is not divided into a positive power source and a negative power source, a plurality of micropores 13 are formed on both electrodes 4 and 5 of the lamp 1. It is provided with a dielectric (12), and when the power is applied in the microcavity 13 by the capillary effect (pendillary effect) and the pendant effect (pendal effect) By controlling the flow of electrons and ions present in the town, and significantly increase the ionization rate in the fine pores 13 to which the plasma is more stable and can be strongly held.

또한, 플라즈마가 발생되어 여기된 전자가 기저상태로 떨어질 때 자외선이 발생되는 것인바, 본 발명의 제 2 실시예에서는 이온화율이 기존의 플라즈마에서 보다 훨씬 높아졌기 때문에 기존의 자외선보다 훨씬 많은 양의 자외선이 발생되므로 이와 같이 발생된 자외선을 형광램프와 자외선램프에 적용하면 기존의 형광램프와 자외선램프보다 훨씬 우수한 성능의 램프인 것이며, 상기와 같은 전극구조는 수 밀리토르(mtorr)에서부터 대기압까지 사용할 수 있으며 유전체(12)에 형성된 미세공극(13)의 수에 따라 전류밀도를 용이하게 조절할 수 있는 것이다.In addition, when the plasma is generated and the excited electrons fall to the ground state, ultraviolet rays are generated. In the second embodiment of the present invention, since the ionization rate is much higher than that of the conventional plasma, the amount of ultraviolet rays is much higher than that of the existing ultraviolet ray. Therefore, when the generated ultraviolet rays are applied to fluorescent lamps and ultraviolet lamps, the lamps have much better performance than conventional fluorescent lamps and ultraviolet lamps. The electrode structure can be used from several millitorr to atmospheric pressure. The current density can be easily adjusted according to the number of micropores 13 formed in the dielectric 12.

이때, 제 2 실시예에서 사용되는 유전체(11)(12)는 공정상 금속전극위에 벌크(bulk)유전체를 가공하여 올려놓는 전극구조와 더불어 금속전극위에 직류 스퍼터 장비(DC spurter system)나 레디오 주파수 스퍼터 장비(RF spurter system), 이온도금장비(Ion plating system) 및 이온선 보조 증착장비(Ion Beam Assisted Deposition system)를 이용하여 박막 유전체를 증착하는 기술을 이용하는 것으로서, 이와 같은 공정은 유전체(11)(12)를 가공하여야 하는 불편함이 없을 뿐만 아니라 유전체(11)(12)의 두께를 용이하게 조절할 수 있는 장점을 가지는 것이며, 이러한 유전체(11)(12)의 재질로서는 유리판, 내열유리(Pyrex), 알루미나(Al2O3),산화마그네슘(MgO)등의 재료로서 형성하며 특히 유전체에서 발생되는 이차진자의 효율을 높이기 위하여 옥사이드(Oxide) 계열의 물질을 사용하는 것이 바람직한 것이다.In this case, the dielectrics 11 and 12 used in the second embodiment have an electrode structure in which a bulk dielectric is processed and placed on a metal electrode in the process, and a DC spurter system or a radio frequency on the metal electrode. A thin film dielectric is deposited using an RF spurter system, an ion plating system, and an ion beam assisted deposition system. In addition to the inconvenience of having to process the 12, it has the advantage that the thickness of the dielectrics 11 and 12 can be easily adjusted, and the materials of the dielectrics 11 and 12 include glass plates and heat-resistant glass (Pyrex). ), alumina (Al 2 O 3), formed as a material such as magnesium oxide (MgO), and to use the oxides (oxide) series material to increase the efficiency of the secondary pendulum generated in particular dielectric wind One will.

그리고, 첨부된 도면 도 7 내지 도 10에 도시된 것은 상기 제 2 실시예에 적용하는 적용 실시예를 나타낸 것으로서, 제 2 실시예에 적용되는 적용 실시예는 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 평편한 금속으로 이루어진 유전체(11)(12)의 일면에 세라믹층(14)을 부착하되 상기 세라믹층(14)에는 유전체(11)(12)에 형성되는 미세공극(13)과 동일한 효과를 가지도록 다수개의 홈(15)을 형성하여서 되는 것으로서, 전원의 공급수단(직류 또는 교류)에 따라서 음극전극(5)에 구비되는 유전체(12)에는 홈(15)을 형성하고 양극전극(4)에 구비되는 유전체(11)에는 홈을 형성하지 않은 세라믹층(14)을 부착하거나 양측의 전극(4)(5)에 구비되는 유전체(12)에 홈(15)이 형성된 세라믹층(14)을 부착하는 것이고, 또다른 방법의 적용실시예로서는 도 9에 도시된 바와 같이 유전체(11)(12)의 일측 표면에 다수의 요홈(16)을 형성한 후 일측 표면에 세라믹층(17)을 코팅하거나, 도 10에 도시된 바와 같이 미세공극(18)을 상기 제 2 실시예의 유전체(11)(12)에 형성된 미세공극(13)의 직경보다는 넓게 형성한 후 세라믹층(17)을 일측의 표면과 미세공극(18)의 내면에 코팅시키는 것으로서, 유전체(11)(12)에 형성되는 세라믹층(14)(17)에 의하여 금속의 편평한 유전체(11)(12)만을 사용하는 것보다 훨씬 안정적인 플라즈마를 발생시킬 수 있게 되는 것이다.7 to 10 show an application embodiment applied to the second embodiment, and the application embodiment applied to the second embodiment is illustrated in FIGS. 7 and 8. The ceramic layer 14 is attached to one surface of the dielectric 11 and 12 made of flat metal, and the ceramic layer 14 has the same effect as the microcavity 13 formed in the dielectric 11 and 12. In order to form a plurality of grooves 15, grooves 15 are formed in the dielectric 12 provided in the cathode electrode 5 according to the power supply means (direct current or alternating current). The ceramic layer 14 having no groove is attached to the dielectric 11 to be provided, or the ceramic layer 14 having the groove 15 is attached to the dielectric 12 provided at the electrodes 4 and 5 on both sides. As another embodiment of the application method, one of the dielectrics 11 and 12 is shown in FIG. After forming a plurality of grooves 16 on the surface, the ceramic layer 17 is coated on one surface, or as shown in FIG. 10, the micropores 18 are applied to the dielectrics 11 and 12 of the second embodiment. After forming a wider than the diameter of the formed micropores 13, the ceramic layer 17 is coated on the surface of one side and the inner surface of the micropores 18, the ceramic layer 14 formed on the dielectric (11) 12 By (17) it is possible to generate a much more stable plasma than using only the flat dielectric (11, 12) of the metal.

이와 같이 본 발명은 제 1실시예와 같이 플라즈마를 발생시키는 발생장치를 이용할 수도 있고 제 2 실시예에서와 같이 일반전원을 이용할 수 있는 것으로서, 현재 형광램프나 수은램프의 제작과 같이 수 밀리토르에서 수행되고 있는 공정을 더욱 간단하게 하면서도 램프의 효율을 증대시킬 수 있는 것이고, 대기압에서는 공정을 저압으로 해야하는 불편함을 해소시켜 공정이 용이하고 대기압과 미세공음극(micro hollow cathode)의 원리를 이용하기 때문에 저압일 때 보다 이온화율이 크게 증가하기 때문에 높은 광출력을 내며 이로 인하여 램프의 소형화를 이룰 수 있는 것이고, 필라멘트를 사용하지 않기 때문에 전극의 산화문제가 발생되지 않아 램프의 수명이 반영구적이며 특히, 수은증기를 사용하지 않기 때문에 환경문제를 유발하지 않으므로 작업환경의 개선과 인체의 유해함을 해소한 것이다.As described above, the present invention may use a generator for generating a plasma as in the first embodiment, or a general power source as in the second embodiment, and may be used in several millitorr as in the manufacture of fluorescent lamps or mercury lamps. It is possible to increase the efficiency of the lamp while simplifying the process being carried out, and the process is easy to solve the inconvenience of having to make the process low pressure at atmospheric pressure, and to use the principle of atmospheric pressure and micro hollow cathode. As a result, the ionization rate is greatly increased than at low pressure, which results in high light output, thereby miniaturizing the lamp, and since the filament is not used, oxidation of the electrode does not occur, and thus lamp life is semipermanent. Since mercury vapor is not used, it does not cause environmental problems. It is one of the improvements and eliminate harmful humans.

Claims (11)

플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생장치(6)를 통해서 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마 발생장치(6)의 전극(9)과 내벽에 형광물질(3)이 코팅된 램프(1)의 일측 전극(4)을 전선(7)으로 연결시키며, 램프(1)의 타측전극(5)에는 플라즈마가 램프(1)를 통과하여 흘러나갈 수 있도록 접지선(8)을 연결하여 플라즈마가 램프(1)의 내부를 통과할 때 플라즈마에서 발생되는 자외선에 의하여 램프(1)의 유리관(2) 내벽에 코팅된 형광물질(3)이 발광하게 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 램프.Plasma is generated through the plasma generator 6 for generating plasma, and the electrode 9 of the plasma generator 6 and one electrode 4 of the lamp 1 coated with the fluorescent material 3 on the inner wall thereof. Is connected to the wire (7), and the other electrode (5) of the lamp (1) is connected to the ground wire (8) so that the plasma flows through the lamp (1), the plasma passes through the interior of the lamp (1) When the fluorescent material (3) coated on the inner wall of the glass tube (2) of the lamp (1) by the ultraviolet rays generated in the plasma when the lamp using a plasma. 일반적인 전원(직류 또는 교류)을 이용하여 전원을 안정기(10)를 통해서 램프(1)의 일측에 형성된 음극전극(5)과 양극전극(4)에 연결하고 상기 양측의 전극(4)(5)은 일측이 램프(1)의 유리관(2) 외측으로 돌출 되고 타측은 유리관(2) 내부로 삽입되며 유리관(2) 내부에 삽입된 전극(4)(5)의 단부에 유전체(11)(12)를 구비하여 유리관(2)을 밀봉하며, 유리관(2)의 내벽에는 유전체(11)(12)를 통해서 생성된 플라즈마에서 발생하는 자외선에 반응하는 형광물질(3)이 코팅된 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 램프.Using a general power supply (direct current or alternating current), the power supply is connected to the cathode electrode 5 and the anode electrode 4 formed on one side of the lamp 1 through the ballast 10, and the electrodes 4 and 5 on both sides. One side protrudes out of the glass tube 2 of the lamp 1 and the other side is inserted into the glass tube 2 and the dielectric 11, 12 at the end of the electrode 4, 5 inserted into the glass tube 2. And seal the glass tube (2), and the inner wall of the glass tube (2) is coated with a fluorescent material (3) in response to ultraviolet rays generated in the plasma generated through the dielectric (11, 12) Lamp using plasma. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 램프(1)의 양측 전극(4)(5) 내부에는 사각이나 원형으로 판상의 형태를 가지는 유전체(11)(12)를 전극(4)(5)과 수직되게 형성하고, 상기 유전체(11)(12)에는 전력공급원의 형태(직류 또는 교류)에 따라 미세공극(13)을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 램프.Dielectrics 11 and 12 having a plate shape in a square or circular shape are formed perpendicular to the electrodes 4 and 5 in both electrodes 4 and 5 of the lamp 1, and the dielectric 11 12) a lamp using a plasma, characterized in that to form a micro-pore 13 according to the type of power supply (direct current or alternating current). 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 전력공급원이 직류의 경우에는 일측인 음극전극(5)에 미세공극(13)이 형성된 유전체(12)를 구비하고 타측인 양극전극(4)에는 미세공극(13)이 형성되지 않은 편평한 유전체(11)를 구비하는 것이고, 전력공급원이 교류인 경우에는 음극과 양극 모두의 전극(4)(5)에 미세공극(13)이 형성된 유전체(12)를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 램프.In the case of a direct current, a flat dielectric 11 having a dielectric 12 having a microcavity 13 formed on a cathode electrode 5 on one side and a microcavity 13 formed on the anode electrode 4 on the other side is formed. And a dielectric (12) having micropores (13) formed in the electrodes (4) and (5) of both the cathode and the anode when the power supply is alternating current. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 유전체(11)(12)는 정상 금속전극위에 벌크(bulk) 유전체를 가공하여 올려놓는 전극구조인 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 램프.Dielectric (11) (12) is a lamp using a plasma, characterized in that the electrode structure by placing a bulk dielectric on top of the normal metal electrode. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 금속전극위에 직류 스퍼터 장비(DC spurter system)나 레디오 주파수 스퍼터 장비(RF spurter system), 이온도금장비(Ion plating system) 및 이온선 보조 증착장비(Ion Beam Assisted Deposition system)를 이용하여 박막 유전체(11)(12)를 증착하는 기술을 이용한 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 램프.Thin film dielectric (11) using DC spurter system, radio sputter system, ion plating system and ion beam assisted deposition system on metal electrode Lamp using a plasma, characterized in that using a technique for depositing (12). 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 유리판, 내열유리(Pyrex), 알루미나(Al2O3),산화마그네슘(MgO)등의 재질로 유전체(11)(12)를 형성한 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 램프.A lamp using a plasma, wherein the dielectrics 11 and 12 are formed of a material such as a glass plate, heat resistant glass (Pyrex), alumina (Al 2 O 3 ) , magnesium oxide (MgO), or the like. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 이차진자의 효율을 높이기 위하여 옥사이드(Oxide) 계열의 물질로 유전체(11)(12)를 형성한 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 램프.Lamp using a plasma, characterized in that the dielectric (11, 12) formed of an oxide-based material to increase the efficiency of the secondary pendulum. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 평편한 금속으로 이루어진 유전체(11)(12)의 일면에 다수개의 홈(15)이 형성된 세라믹층(14)을 부착하여서 된 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 램프.A lamp using a plasma, characterized by attaching a ceramic layer (14) having a plurality of grooves (15) formed on one surface of a dielectric (11) (12) made of a flat metal. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 유전체(11)(12)의 일측표면에 다수의 요홈(16)을 형성한 후 일측표면에 세라믹층(17)을 요홈(16)에 코팅한 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 램프.A lamp using a plasma, characterized in that a plurality of grooves (16) are formed on one surface of the dielectric (11) (12) and then the ceramic layer (17) is coated on the grooves (16) on one surface. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 유전체(11)(12)에 미세공극(13)을 형성한 후 세라믹층(17)을 일측의 표면과 미세공극(18)의 내면에 코팅시킨 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 램프.Lamp having a plasma, characterized in that after forming the micro voids (13) in the dielectric (11) (12) is coated on the surface of one side and the inner surface of the micro voids (18).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100457438B1 (en) * 2002-03-20 2004-11-16 정은수 Fluorescent lamp without discharging electrons
WO2014077623A1 (en) * 2012-11-16 2014-05-22 주식회사 지아이티 Plasma processing device comprising multiple ballast modules

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