KR20010035890A - An integral cavity-reflector electrodeless discharge lamp bulb - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 조명기구에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 고주파 에너지를 전구 내부의 필라멘트나 전극을 사용하지 않고, 전구외부에서 유도결합(inductive coupling), 용량성 결합(capacitive coupling), 마이크로웨이브 결합(microwave coupling) 등의 방법을 통해 직접 전구에 인가하여 전구 내부의 물질을 방전시키고 이때 발생하는 방전광을 조명에 사용하도록 하는 무전극 방전등용 공동-반사경 일체형 전구에 관한 것이다.The present invention relates to a luminaire, and more particularly, to induction coupling, capacitive coupling, and microwave coupling outside the bulb without the use of filaments or electrodes inside the bulb. The present invention relates to a cavity-reflector integrated light bulb for an electrodeless discharge lamp that is directly applied to a light bulb through a method such as) to discharge a material inside the light bulb and to use the generated discharge light for illumination.
무전극 방전등용 전구에 관한 종래의 기술에는 다음의 세 가지 방법이 있다.There are three methods in the related art related to the bulb for an electrodeless discharge lamp.
첫째 방법으로는 간단한 구형 방전구의 모양을 조금 변화하여 공간적으로 균일한 광도를 갖도록 하는 방법으로서, 이 경우 외부의 무전극 방전용 공동이 필요하다.The first method is to slightly change the shape of a simple spherical discharge port to have a spatially uniform brightness, and in this case, an external electrodeless discharge cavity is required.
둘째 방법으로는 무전극 방전등 전구의 일부를 빛을 반사시키는 세라믹 재질의 오목 반사경을 포함하는 방법으로서 빛이 방출되는 부분은 투명한 유리재질로 구성하여 빛이 투과되도록 하며, 내용물의 밀봉을 위하여 유리재질과 세라믹 재질을 접합시켜야 하며, 이 역시 무전극 방전을 위한 외부 공동이 필요하다.The second method includes a concave reflector made of ceramic material that reflects a part of the bulb of the electrodeless discharge lamp. The light emitting part is made of a transparent glass material so that light is transmitted and the glass material is sealed to seal the contents. And a ceramic material must be bonded, which also requires an external cavity for electrodeless discharge.
세 번째 방법으로는 일체형 세라믹 반사 판으로 구성된 무전극 방전등용 전구로서, 반사율이 비교적 높은 세라믹 반사막이 전구를 둘러싼 외벽에 도포된 무전극 전구로서 고주파 에너지를 전구에 인가하기 위한 전극이 외부에 위치하며, 세라믹재료의 일부는 방열판으로 이용된다. 세라믹 반사판은 금속반사판에 비해 효율이 낮고 열전도도 낮아 냉각효율도 떨어진다. 또한 전구 외부에 전극이 필요하므로 효율적인 EMI대책이 필요하다.The third method is an electrodeless discharge bulb which consists of an integral ceramic reflector plate. An electrodeless bulb in which a ceramic reflector with a relatively high reflectance is applied to the outer wall surrounding the bulb. Part of the ceramic material is used as a heat sink. Ceramic reflector plates have lower efficiency and lower thermal conductivity than metal reflectors, resulting in lower cooling efficiency. In addition, an electrode is required outside the bulb, which requires efficient EMI protection.
이와 같은 종래의 무전극 방전등용 전구는 다음과 같은 단점을 지니고 있다.Such a conventional non-electrode discharge lamp bulb has the following disadvantages.
무전극 방전등의 전구의 일부를 세라믹 재료로 만들어 이를 반사경 역할을 하고, 빛이 방출되는 부분은 투명한 유리재질로 구성하여 빛이 투과되도록 한 무전극 방전등용 전구는 빛의 반사효율이 낮고 유리재질과 세라믹 재질을 접합하여야 하므로 제작이 어렵다.A part of the bulb of the electrodeless discharge lamp is made of a ceramic material to act as a reflector, and the light emitting part is made of a transparent glass material so that the light is transmitted. It is difficult to manufacture because the ceramic material must be bonded.
또한 무전극 방전등용 전구는 광선을 내보낼 수 있는 세라믹 반사막이 전구를 둘러싼 외벽에 도포 되어 있으나 외부의 공동 혹은 고주파 에너지를 내보내기 위한 전극이 외부에 필요하다. 그리고 방열판으로 이용되는 세라믹재료의 일부는 열 전도도가 낮아 냉각 효과가 떨어지는 문제점이 있었다.In addition, the bulb for the electrodeless discharge lamp is coated with a ceramic reflective film that can emit light beams on the outer wall surrounding the bulb, but an external cavity or an electrode for emitting high frequency energy is required on the outside. And some of the ceramic material used as the heat sink had a problem that the cooling effect is low due to low thermal conductivity.
도 4는 종래의 개별장치로 구성된 무전극 방전등용 전구 및 외부 공동을 간략히 예시한 것으로서 전구(10)와 공동(20)이 다른 몸체로 이루어진 것이 특징이다. 미설명 부호 30은 플라즈마이고, 40은 고주파의 입력부 및 입사방향을 도시한 것이다.4 is a simplified illustration of a bulb and an external cavity for an electrodeless discharge lamp composed of a conventional individual device, characterized in that the bulb 10 and the cavity 20 is made of a different body. Reference numeral 30 denotes a plasma, and 40 denotes a high frequency input unit and an incident direction.
방전물질을 가두는 전구(10)는 금속망(21)으로 이루어진 고주파공동(20) 내부에 위치하여 전체 부피가 커지고 외부에 별도로 반사경을 설치해야만 한다.The light bulb 10 confining the discharge material is located inside the high frequency cavity 20 made of the metal mesh 21 so that the total volume is increased and a reflector must be separately installed outside.
방전을 위한 고주파는 금속망(21)으로 이루어진 고주파공동(20)으로 입사되어 전구(10) 내부에 주입된 물질을 방전하여 여러 방향으로 빛을 방출한다.The high frequency for discharging is incident into the high frequency cavity 20 made of a metal mesh 21 to discharge the material injected into the bulb 10 to emit light in various directions.
따라서 외부에 설치하는 반사경의 제작이 어렵고 전등의 전체 부피가 커진다. 아울러 모든 방향으로 방출되는 빛을 모아 한 방향으로 보낼 경우 반사효율이 떨어지며 전체적인 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.Therefore, it is difficult to manufacture a reflector to be installed outside, and the entire volume of the lamp becomes large. In addition, there is a problem in that the reflection efficiency is lowered and the overall manufacturing cost increases when collecting the light emitted in all directions to send in one direction.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명에서는 반사율이 높고, 소형화가 가능하며, 사용목적에 따라 광 추출 효율을 높이거나 특정 파장영역을 전구 내부로 반사하거나 외부로 통과시킬 수 있도록 하며, 금속으로 이루어진 일체형 반사경에 의하여 반사효율 및 냉각효과가 우수하도록 한 무전극 방전등용 공동-반사경 일체형 전구를 제공하는데 그 목적이 있다.In the present invention devised to solve such a problem, the reflectance is high, it is possible to miniaturize, to increase the light extraction efficiency or to reflect a specific wavelength region inside the bulb or to pass outside, depending on the purpose of use, It is an object of the present invention to provide a cavity-reflector integrated bulb for an electrodeless discharge lamp having excellent reflection efficiency and cooling effect by the integrated reflector made.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시한 단면도로서 빛을 발생하는 물질이 포함된 전구가 방전에 필요한 전자파를 유지하는 공동역할을 하는 것임.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention is a light bulb containing a light-generating material is to play a role of maintaining the electromagnetic waves required for discharge.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing yet another embodiment of the present invention.
도 4는 종래의 개별장치로 구성된 무전극 방전등용 전구 및 외부공동을 도시한 개략 구성도.Figure 4 is a schematic configuration diagram showing a bulb and an external cavity for an electrodeless discharge lamp composed of a conventional individual device.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
110: 전구외벽 111: 공동110: bulb outer wall 111: cavity
120: 전구내벽 130: 광 방출면120: inner wall of the bulb 130: light emitting surface
140: 다중막 코팅 150: 플라즈마 상태140: multilayer coating 150: plasma state
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 발광효율을 높이고 방전물질에서 방출된 빛을 일정한 방향으로 보내도록 하는 반사경을 포함하는 반사경-공동 일체형 무전극 전구로서, 고주파 공동(Cavity) 및 가시광을 반사하는 반사경 역할을 하도록 하는 금속 재질로 이루어진 전구외벽과; 소정의 형태로서 방전물질을 가두는 역할을 하도록 석영 또는 유리로 이루어진 전구내벽과; 상기 전구외벽과 연결되어 고주파공동의 일부로 작용하며, 금속망으로 이루어진 광 방출면이 하나의 몸체로 구성됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a reflector-cavity integrated electrodeless light bulb including a reflector for improving luminous efficiency and transmitting light emitted from a discharge material in a predetermined direction, which reflects high-frequency cavities and visible light. A light bulb outer wall made of a metal material to serve as a reflector; A bulb inner wall made of quartz or glass so as to trap the discharge material in a predetermined form; It is connected to the outer wall of the bulb and acts as a part of the high frequency cavity, characterized in that the light emitting surface made of a metal mesh is composed of one body.
또한, 상기 광 방출면은 전구내벽의 금속망과 접하는 외면에 소정 파장영역의 빛을 반사 또는 통과시키도록 하기 위한 다중막 코팅층을 형성함을 특징으로 한다.In addition, the light emitting surface is characterized in that to form a multi-layer coating layer for reflecting or passing the light of a predetermined wavelength region on the outer surface in contact with the metal mesh of the inner wall of the bulb.
본 발명의 특징은 상기 전구외벽은 일 측이 개방된 공동을 형성하여 외부에서 고주파 전력을 공급받아 상기 전구내벽의 내부에 봉입된 방전물질을 방전시켜 가시광선을 발생하도록 함을 특징으로 하는 것이다.A feature of the present invention is characterized in that the bulb outer wall forms an open cavity at one side to receive high-frequency power from the outside to discharge the discharge material encapsulated inside the bulb inner wall to generate visible light.
이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 기본적인 일체형 전구의 형태로서 고주파 공동(Cavity) 및 가시광을 반사하는 반사경 역할을 하도록 하는 금속 재질로 이루어진 전구외벽(110)과; 소정의 형태로서 방전물질을 가두는 역할을 하도록 석영 또는 유리로 이루어진 전구내벽(120)과; 상기 전구외벽(110)과 연결되어 고주파공동의 일부로 작용하며, 금속망으로 이루어진 광 방출면(130)이 하나의 몸체로 구성된 것이다.1 is a light bulb outer wall 110 made of a metal material to serve as a reflector reflecting high-frequency cavity and visible light in the form of a basic integrated light bulb; A bulb inner wall 120 made of quartz or glass so as to trap the discharge material in a predetermined form; It is connected to the bulb outer wall 110 and acts as a part of the high frequency cavity, the light emitting surface 130 made of a metal mesh is composed of a single body.
상기 광 방출면(130)은 전구내벽(120)의 금속망과 접하는 외면에 소정 파장영역의 빛을 반사 또는 통과시키도록 하기 위한 다중막 코팅층(140)을 형성한다.The light emitting surface 130 forms a multi-layer coating layer 140 for reflecting or passing light of a predetermined wavelength region on the outer surface of the bulb inner wall 120 in contact with the metal network.
상기 전구외벽(110)은 일 측이 개방된 공동(111)을 형성하여 외부에서 고주파 전력을 공급받아 상기 전구내벽(120)의 내부에 봉입된 방전물질을 방전시켜 가시광선을 발생하도록 하는 것이다.The bulb outer wall 110 forms a cavity 111 at which one side is opened to receive high-frequency power from outside to discharge the discharge material encapsulated in the bulb inner wall 120 to generate visible light.
상기 투명한 석영 또는 유리로 이루어진 전구내벽(120)은 방전물질을 가두는 역할을 한다. 전구 내부에 주입된 물질이 방전하여 빛을 발생하는 플라즈마상태(150)가 되기 위하여 고주파가 고주파 공동역할을 하는 금속으로 이루어진 전구외벽(110)으로 입사된다. 이때 금속으로 이루어진 전구외벽(110)은 전구내벽(120)에 주입된 방전물질의 방전을 시작하거나 유지하는 고주파 공동역할을 한다.The inner wall 120 of the transparent quartz or glass serves to trap the discharge material. In order to form a plasma state 150 in which the material injected into the light bulb discharges to generate light, the high frequency light is incident on the light bulb outer wall 110 made of a metal that acts as a high frequency cavity. In this case, the bulb outer wall 110 made of metal serves as a high frequency cavity for starting or maintaining the discharge of the discharge material injected into the bulb inner wall 120.
금속망으로 이루어진 전구의 광 방출면(130)은 전구외벽(110)과 연결되어 고주파 공동의 일부로 작용한다. 이때 광 방출면(130)인 전구내벽(120)의 금속망과 접하는 외면은 특별한 파장영역의 빛을 반사 또는 통과하는 일반적인 다중막코팅(140) 처리를 할 수 있다.The light emitting surface 130 of the bulb made of a metal mesh is connected to the bulb outer wall 110 to act as part of the high frequency cavity. At this time, the outer surface in contact with the metal mesh of the inner wall 120 of the light emitting surface 130 may be subjected to a general multi-layer coating 140 to reflect or pass light of a particular wavelength region.
도 2와 도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로 일체형 전구의 다른 형태로 제작된 형상을 보여주는 것으로 상기 전구내벽(120), 전구외벽(110) 및 광 방출면(130)은 한 몸체로 구성된 것이다.2 and 3 illustrate another embodiment of the present invention, which shows a shape manufactured in another form of an integrated light bulb, wherein the bulb inner wall 120, the bulb outer wall 110, and the light emitting surface 130 have one body. It consists of.
이와 같은 본 발명은 공동- 반사경이 일체형으로 구성된 것으로 전구내벽(120)은 방전으로 빛을 발하는 물질을 가두는 투명한 물질로 구성되며, 전구외벽(110)은 무전극 방전에 필요한 고주파 방전용 공동(Cavity)(111)역할을 한다.In the present invention as described above, the bulb reflector is integrally formed, and the inner wall of the bulb 120 is made of a transparent material that traps a material emitting light by discharge, and the outer wall of the bulb 110 is a high frequency discharge cavity necessary for electrodeless discharge. Cavity).
상기 공동(111)내에서 고주파가 입력되는 것으로 도면중 화살표는 고주파의 입사방향을 나타낸 것이며, 150은 전구의 내부에서는 발생된 발광 플라즈마의 예를 도시한 것이다.The high frequency is input in the cavity 111, and the arrow in the figure shows the incident direction of the high frequency, and 150 shows an example of the light emitting plasma generated inside the bulb.
공동으로 사용되는 전구의 외벽은 전구내 발광물질로부터 방출되는 빛을 필요한 방향으로 보내기 위한 반사경 역할을 하는 금속재료로 구성되며, 광 방출면(130)은 금속성 망사로 이루어진 금속성 전구외벽(110)의 일부이며, 공동의 일부로서 방전에 이용되는 고주파의 외부 유실을 막고 방전물질에서 발생된 빛은 통과시킨다.The outer wall of the bulb that is used jointly is composed of a metal material that serves as a reflector for transmitting the light emitted from the light emitting material in the bulb in the required direction, the light emitting surface 130 of the metallic bulb outer wall 110 of the metallic mesh As part of the cavity, it prevents the external loss of high frequency used for discharge and passes the light generated by the discharge material.
상기 금속성 망사는 금속증착, 레이저증발, 사진식각, 기계적 가공 등의 방법으로 생성될 수 있다.The metallic mesh may be produced by metal deposition, laser evaporation, photolithography, mechanical processing, or the like.
상기 금속성 망사가 전구내벽(120)에 접하는 면은 다중막 코팅처리를 하여 특정영역의 파장대를 반사하거나 통과시키도록 한다.The surface where the metallic mesh is in contact with the inner wall of the bulb 120 is subjected to a multi-layer coating to reflect or pass the wavelength band of a specific region.
전구외벽(110)인 공동(111)은 일부가 개방되어 외부에서 고주파 전력을 공급받아 전구내벽(120) 내부에 봉입된 방전물질을 방전시키며, 상기 전구내벽(120)과 전구외벽(110)이 접하는 금속으로 이루어진 외벽은 연마를 하여 방전물질에서 방출된 빛을 광 방출면(130)으로 반사하는 반사경역할을 하고 구조에 따른 방향성을 부여할 수 있다. 따라서 반사경 전구외벽(110)은 전구의 광 추출 효율을 향상시킨다.The cavity 111, which is the bulb outer wall 110, is partially opened to supply high frequency power from the outside to discharge the discharge material encapsulated inside the bulb inner wall 120, and the bulb inner wall 120 and the bulb outer wall 110 are The outer wall made of metal in contact with each other may act as a reflector reflecting light emitted from the discharge material to the light emitting surface 130 by polishing, and may provide directionality according to the structure. Therefore, the reflector bulb outer wall 110 improves the light extraction efficiency of the bulb.
또한 금속으로 이루어진 전구외벽(110)은 열전도도가 높은 재료로 제작하고, 방열판을 접속하여 전구의 온도를 낮추어 줌으로서 전구의 냉각효과를 높일 수 있다.In addition, the bulb outer wall 110 made of metal may be made of a material having high thermal conductivity, and by lowering the temperature of the bulb by connecting a heat sink to increase the cooling effect of the bulb.
본 발명은 발광효율을 높이고 방전물질에서 방출된 빛을 일정방향으로 보내는 반사경을 포함하는 반사경-공동 일체형 무전극 전구로서 외부의 커다란 방전공동(Cavity)을 사용하는 경우와 비교해 볼 때 무게와 부피를 크게 줄일 수 있으며 소형으로 제작이 가능하다.The present invention is a reflector-cavity integrated electrodeless bulb that includes a reflector that improves luminous efficiency and emits light emitted from a discharge material in a predetermined direction, and the weight and volume thereof are compared with those of using a large external discharge cavity. It can be greatly reduced and can be made compact.
금속으로 이루어진 전구외벽은 고주파 공동과 가시광선(또는 자외선이나 적외선) 반사거울로서 이용될 수 있어 전구내부에서 발생된 빛을 한 방향으로 모아 보낼 수 있다. 전구내부의 빛이 통과하는 방출면에 무반사막을 적용할 경우 광 추출효율을 크게 높여 전등의 전체적인 효율을 높일 수 있고, 특정 파장영역을 반사하거나 통과하는 다중막 코팅을 적용하면 원하는 영역의 파장대를 강조하거나 억제하는 역할을 할 수 있다. 또한 일체형 금속공동 외벽은 전구의 냉각효과를 높일 수 있다. 본 발명은 종래기술의 근본적인 문제점인 외부의 커다란 공동(Cavity)을 전구와 일체화함으로써 소형화가 가능하도록 한 것이다.The bulb outer wall made of metal can be used as a high frequency cavity and a visible (or ultraviolet or infrared) reflecting mirror to collect light generated inside the bulb in one direction. When the antireflection film is applied to the emission surface through which light passes inside the bulb, the light extraction efficiency can be greatly increased, and the overall efficiency of the lamp can be increased. When the multi-layer coating reflecting or passing through the specific wavelength range is applied, the wavelength band of the desired area is emphasized. Can act or contain it. In addition, the integrated metal cavity outer wall can increase the cooling effect of the bulb. The present invention allows miniaturization by integrating a large external cavity, which is a fundamental problem of the prior art, with a light bulb.
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