KR200245131Y1

KR200245131Y1 - 원적외선 방사 기능을 구비한 광촉매 램프

Info

Publication number: KR200245131Y1
Application number: KR2020010014447U
Authority: KR
Inventors: 신계주
Original assignee: 신계주
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2001-10-29

Abstract

본 고안은 원적외선이 방사되는 기능과 오염방지 및 악취제거는 물론 세균을 사멸시키는 기능을 동시에 구비한 광촉매 램프에 관한 것으로서, 단부에 전극이 부착되고 전극 사이의 전자방출로 인해 발생된 자외선에 의해 가시광선을 방출하는 형광물질층이 내면에 도포된 유리관을 구비하는 램프에 있어서, 상기 유리관의 외면에는 광촉매막이 형성되고, 유리관의 일단에 고정된 베이스 또는 베이스 핀과 연결되는 기구체의 내면 또는 외면에 바이오 세라믹 코팅층이 형성된 것을 특징으로 한다. 본 고안에 따른 램프는 유리관의 외면에 형성된 광촉매막에 의하여 램프 표면에 부착된 오염물질이 분해되므로 항상 깨끗한 상태로 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기구체의 내면 또는 외면에 형성된 바이오 세라믹 코팅층에 의하여 생체에 유익한 원적외선이 방사되므로, 건강 및 환경에 대한 소비자의 욕구를 동시에 만족시킬 수 있다.

Description

원적외선 방사 기능을 구비한 광촉매 램프{A photocatalytic lamp for radiating far infrared}

본 고안은 방오, 탈취, 항균 등의 기능과 원적외선 방사 기능을 동시에 구비한 광촉매 램프에 관한 것으로서, 상세하게는 램프 표면에 부착된 오염물질을 분해하여 항상 깨끗한 상태로 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 생체에 유익한 원적외선을 방사하여 건강 및 환경에 대한 소비자의 욕구를 동시에 만족시킬 수 있는 램프에 관한 것이다.

일반적으로, 조명장치는 실내의 조도를 조절하는 단순한 기능을 수행한다. 조명장치 중 대표적인 직관 형광램프의 구조를 도 1을 참조하여 살펴 보면, 유리관(11)의 내벽에 형광물질층(12)이 도포되어 있고, 양쪽 단부에 텅스텐으로 이루어진 전극(13)이 부착되어 있다. 전극에는 에미터라고 불리우는 전자방사 물질이 충진되어 있으며, 유리관(11) 내부에는 적정량의 수은과 2~4 Torr 정도의 아르곤과 같은 불활성 기체가 봉입되어 있다. 이러한 형광램프는 전극(13)에 전원이 인가됨에 따라 전극으로부터 전자방출이 이루어지고, 방출된 전자가 수은 원자와 충돌하여 자외선이 발생되면 형광물질층(12)이 여기되어 가시광선을 발생시킴으로써 점등이 이루어진다.

이와 같은 조명장치는 대부분 노출형으로 설계 및 설치되므로 사용기간이 경과함에 따라 분진, 악취성분, 세균 등이 부착되어 광원의 광속이 저하될 뿐만 아니라 이를 유지 관리하기 위한 간접비용이 발생함은 물론 환경 문제로까지 비화되는것이 현 실정이다. 이에 따라, 최근에는 조명장치에 방오(오염방지), 탈취(악취제거), 항균(세균사멸) 등의 친환경적 기능과 생체활성 기능이 추가적으로 부여된 조명장치가 개발되고 있다.

예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제1999-81038호 및 대한민국 공개특허공보 제1999-82389호에는 유리관의 외면에 산화티탄막을 도포하므로써 방오(오염방지), 탈취, 항균 등의 친환경적 기능이 추가적으로 부여된 램프를 개시하고 있다. 또한, 대한민국 특허공보 제141672호에는 유리관의 내면 또는 외면에 바이오 세라믹을 코팅하므로써 원적외선을 방사하는 램프를 개시하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 기술들은 개별적인 각각의 기능들만을 수행하고 있으므로 생체활성 기능과 친환경적 기능 등 다양한 기능을 요구하는 소비자의 욕구를 만족시키지 못할 뿐만 아니라, 램프에 복합적 기능을 부여할 때 발생하는 광원의 광속 저하 등의 문제 해결방법을 제시하고 있지 않다.

따라서, 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 램프 표면에 부착된 오염물질을 분해하여 항상 깨끗한 상태로 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 생체에 유익한 원적외선을 방사하여 건강 및 환경에 대한 소비자의 욕구를 동시에 만족시키며 광원의 광속을 저하시키지 않는 램프를 제공하는데 있다.

도 1은 통상적인 직관 형광램프의 사시도 및 그 단면도이고,

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 램프의 단면도이고,

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 램프의 단면도이고,

도 4는 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 램프의 단면도이고,

도 5는 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 램프의 단면도이고,

도 6은 본 고안에 따른 램프의 오염물질 분해 효과를 나타낸 그래프이고,

도 7은 본 고안에 따른 램프의 악취제거 효과를 나타낸 그래프이고,

도 8은 본 고안에 따른 램프의 세균사멸 효과를 나타낸 그래프이고,

도 9a 및 도9b는 각각 본 고안에 따른 램프의 양파에 대한 생육효과를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11, 21, 31, 41 : 유리관 12 : 형광층

13, 23 : 전극 27, 37, 47, 57 : 광촉매막

28a, 38a, 48a, 58a : 기구체 29 : 바이오 세라믹 코팅층

28b, 38b, 48b, 58b : 베이스 또는 베이스 핀

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 고안은 단부에 전극이 부착되고 전극 사이의 전자방출로 인해 발생된 자외선에 의해 가시광선을 방출하는 형광물질층이 내면에 도포된 유리관을 구비하는 램프에 있어서, 상기 유리관의 외면에는 광촉매막이 형성되고, 유리관의 일단에 고정된 베이스 또는 베이스 핀과 연결되는 기구체의 내면 또는 외면에 바이오 세라믹 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 램프를 제공한다.

본 고안에 따른 램프에 있어서, 광촉매막은 이산화티탄으로 이루어진 것이 바람직하며, 상기 이산화티탄은 브루카이트(Brookite)형인 것이 더욱 바람직하다.

이하에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 본 고안을 상세히 설명하고자 하나, 본 고안의 범위가 이에 한정되지 않음은 물론이다.

도 2는 본 고안에 따른 콤팩트형 형광램프의 단면도이고, 도 3 내지 5는 본 고안에 따른 램프의 다양한 변형예이다. 도면을 참조하면, 본 고안에 따른 램프는 통상적인 램프와 같이 단면이 원형인 유리관(21, 31, 41) 내벽에 형광물질층(미도시)이 도포되어 있고, 양쪽 단부에는 텅스텐 전극(23, 33)이 부착되어 있다. 전극(23, 33)에는 에미터라고 부르는 전자방사 물질이 충진되어 있고, 유리관(21, 31, 41) 내부에는 수은과 아르곤과 같은 불활성 기체가 봉입되어 있다. 전극(23, 33)에 전원이 인가되면 전자방출이 이루어지고, 방출된 전자와 수은 원자가 충돌하여 자외선이 발생되면 형광물질층이 여기되어 가시광선을 발생시키므로써 점등이 이루어진다.

램프의 유리관(21, 31, 41)의 외면에는 광촉매막(27, 37, 47, 57)이 형성되어 있는데, 이러한 광촉매막(27, 37, 47, 57)은 광원 및 그 조립체로부터 발생되는 빛 에너지에 의해서 유리관(21, 31, 41) 표면에 부착된 각종 오염물질, 악취성분,세균 등을 공기중의 산소, 물분자와 광화학 반응시키므로써 탄산가스나 물로 분해하여 제거하는 기능을 한다. 유리관에 부착되는 오염물질은 대부분 탄소와 수소의 결합체이므로 광촉매막은 이산화티탄(TiO₂)을 사용하여 형성하는 것이 바람직하며, 특히 브루카이트형 이산화티탄을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 이산화티탄 광촉매가 촉매 기능을 발휘하기 위해서는 자외선이 필요한데, 이러한 자외선으로는 광원 자체에서 발생되는 근자외선(350~400nm)이 이용된다. 즉, 유리관 외벽에 형성된 광촉매인 이산화티탄에 광원으로부터 발생된 자외선이 조사되면 이산화티탄이 갖고 있는 전자(e^-)와 정공(h⁺)이 표면으로 나와 공기중의 산소나 물과 반응하여 두 종류의 활성산소(-OH, O₂ ^-)를 생성한다. 이러한 활성산소는 유리관에 부착된 오염성분을 분해, 제거하므로써 광량의 저하를 방지하며, 유리관의 청소 등 유지관리에 소요되는 비용과 시간을 줄일 수 있게 된다. 이 외에, 광촉매막의 강력한 산화작용은 세균사멸에도 효과가 있으며 담배의 니코틴 냄새나, 곰팡이 냄새 등 악취성분을 제거할 수 있다.

또한, 본 고안의 램프에는 유리관(21, 31, 41)의 일단에 고정된 베이스 또는 베이스 핀(28b, 38b, 48b, 58b)과 연결되는 기구체(28a, 38a, 48a, 58a)의 내면 또는 외면에 바이오 세라믹 코팅층(29, 39, 49, 59)이 형성되어 있다. 바이오 세라믹 코팅층(29, 39, 49, 59)은 원적외선 방사체인 산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화나트륨(Na₂O₃) 등을 포함한다.

원적외선이란 전자파의 일종으로 가시광선보다 긴 장파장을 나타내며 특히 강한 열작용을 갖는 방사선을 말한다. 원적외선(3~1,000㎛)은 방사에 의해 전달되고 인체나 물질 깊숙히 침투하여 흡수되며 물질 고유의 파장과 공명, 공진하여 활성화되는 특성을 갖는다. 인체에 대한 침투력은 파장의 평방근으로 계산되는데, 예를 들어, 조사되는 방사에너지의 파장이 4배가 되면 침투력은 2배가 된다. 따라서, 파장이 짧은 근적외선(0.78~1.4㎛) 및 중간적외선(1.4~3.0㎛)은 파장이 긴 원적외선에 비하여 침투력이 떨어진다. 유기체인 인체 내에 공명흡수 현상이 일어나면 분자 내에 커다란 에너지가 발생하여 그 대부분이 열로 변하고, 일부는 활성 에너지로 변하여 분자가 활성화된다. 인체 피부의 투과력은 공명흡수의 경우 30~50nm이고, 공명흡수가 아닌 경우에는 1~2mm에서 흡수되고 나머지는 반사된다.

따라서, 본 고안에서는 광원에서 발생하는 에너지를 이용하여 바이오 세라믹 코팅층으로부터 원적외선을 방사하게 하므로써 동물, 식물의 성장촉진, 인체의 혈액순환 촉진, 신진대사 촉진, 조직 재생능력 향상, 피로 및 노화 억제 등의 효과를 나타내게 한다.

본 고안에서는 기구체(28a, 38a, 48a, 58a)의 내면 또는 외면에 바이오 세라믹 코팅층(29, 39, 49, 59)이 형성되는데, 바이오 세라믹 코팅층과 광촉매막이 적층되어 형성되면, 광원의 광속 저하가 나타날 뿐만 아니라 적층 공정에도 어려움이 있다. 따라서, 본 고안과 같이, 광촉매막은 유리관의 외부에 형성하고 바이오 세라믹 코팅층은 기구체 내면 또는 외면에 형성하면, 광원의 광속 저하 없이 친환경적이고 건강에도 좋은 램프를 제조할 수 있다.이러한 바이오 세라믹 코팅층은 기구체의 내면 또는 외면에 표기되는 인쇄물의 인쇄용 도료에 바이오 세라믹 분말을 혼입하여 형성할 수도 있다.

이하, 본 고안을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 고안에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 고안의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 고안의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 고안을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.

실시예

도 2의 램프 외관에 부착된 유분 및 먼지 등을 알코올로 세척하여 탈지처리한 후, 산화티탄졸을 유리관의 외면에 스핀코팅법을 이용하여 도포하고 건조하여 광촉매막을 형성하였다. 또한, 기구체의 내면에 산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화나트륨(Na₂O₃)을 주성분으로 하는 바이오 세라믹을 인쇄법을 이용하여 도포한 후 건조하여 코팅층을 형성하였다. 이렇게 제조한 원적외선 방사 기능과 광촉매 기능을 갖는 본 고안에 따른 램프에 대하여 다음의 시험을 실시하였다.

방오(오염물질 분해) 효과 시험

본 고안의 램프와 일반램프를 점등한 상태에서 휘도계로 측정한 값을 최대휘도로 하고, 램프 표면에 오염 물질인 유기색소를 도포한 후, 측정된 휘도를 초기휘도로 하여 시간 경과에 따른 휘도의 변화를 측정, 오염물질의 분해율을 도 6에 나타냈다.

도 6에 나타난 바와 같이, 본 고안에 따른 램프는 일반램프에 비해 시간 경과에 따른 오염물질 분해율이 월등히 높아짐을 알 수 있다.

탈취(악취제거) 효과 시험

본 고안의 램프와 일반램프를 밀폐된 상자 안에 고정시킨 후, 악취발생원인 아세트알데히드를 주입하였다. 이어서, 가스텍으로 측정하여 초기농도가 100ppm이 되도록 한 후 램프를 점등하여 시간 경과에 따른 아세트알데히드의 농도변화를 도 7에 나타냈다.

도 7에 나타난 바와 같이, 본 고안에 따른 램프는 일반램프에 비해 시간 경과에 따라 아세트알데히드의 농도가 현저히 감소됨을 알 수 있다.

항균(세균사멸) 효과 시험

광촉매막이 형성된 배양접시와 일반 접시에 대장균을 각각 10ml씩 담고 자외선 강도 0.5mW/㎠의 형광램프를 조사하여 시간대별 세균사멸율을 측정하여 도 8에 나타냈다.

도 8에 나타난 바와 같이, 광촉매막이 형성된 배양접시가 일반접시에 비해 세균사멸율이 매우 높게 나타난 것으로 볼 때, 본 고안의 램프가 항균 효과를 나타내고 있음을 알 수 있다.

양파의 생육 시험

서로 격리시킨 양파를 각각 본 고안의 램프와 일반램프를 점등한 상태에서 8일간 노출시킨 후 양파의 뿌리 발아 속도를 비교하여 도 9a 및 도 9b에 나타냈다.

도 9a 및 도 9b에 나타난 바와 같이, 바이오 세라믹 코팅층이 형성된 본 고안의 램프에 노출된 양파가 일반램프에 비해 뿌리 개체수가 1.66배, 개체길이가 1.6배 길게 생장하여 생육효과가 우수함을 알 수 있다.

이와 같이, 본 고안에 따른 램프는 오염물질을 분해하는 광촉매막과, 원적외선을 방사하는 바이오 세라믹 코팅층을 동시에 구비하므로써 방오, 항균, 탈취 효과와 생체활성 효과를 동시에 나타내어 건강 및 환경에 대한 소비자의 욕구를 동시에 만족시킬 수 있다. 또한, 광촉매막과 바이오 세라믹 코팅층을 겹치지 않게 적절한 부분에 형성하므로써 오염원에 의한 광원의 광속 저하도 방지할 수 있다.

Claims

단부에 전극이 부착되고 전극 사이의 전자방출로 인해 발생된 자외선에 의해 가시광선을 방출하는 형광물질층이 내면에 도포된 유리관을 구비하는 램프에 있어서,

상기 유리관의 외면에는 광촉매막이 형성되고, 유리관의 일단에 고정된 베이스 또는 베이스 핀과 연결되는 기구체의 내면 또는 외면에 바이오 세라믹 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 램프.
제1항에 있어서,상기 바이오 세라믹 코팅층은 상기 기구체의 내면 또는 외면에 인쇄되는 인쇄용 도료와 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 램프.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광촉매막은 이산화티탄으로 결정구조가 브루카이트(Brookite)형인 것을 특징으로 하는 램프.