KR20030026766A - 마이크로파를 이용한 조명시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로파를 이용한 조명시스템에 관한 것으로, 본 발명은 마이크로파를 발생하는 마그네트론과, 마그네트론과 연통하도록 장착하여 마이크로파는 가두고 빛은 통과하는 공진기와, 마이크로파에 의해 여기되면서 발광하는 발광물질을 봉입하여 공진기의 내부에 수용하는 전구와, 마그네트론과 공진기 사이에 개재하여 마이크로파를 원편파 형태로 전환하는 원편파 발생기를 포함함으로써, 시스템의 소형화가 가능하게 되는 것은 물론 마이크로파를 원편파 형태로 공진기 내부로 유입하여 전구에 봉입한 발광물질을 고르게 플라즈마화 시킴에 따라 광 균일도가 향상하는 효과가 있다.

Description

마이크로파를 이용한 조명시스템{MICROWAVE LIGHTING SYSTEM}

본 발명은 마이크로파를 이용한 조명시스템에 관한 것으로, 특히 설치공간의 제약을 감안하여 시스템의 폭을 작게 하고 광균일도를 높이는데 적합한 마이크로파를 이용한 조명시스템에 관한 것이다.

일반적으로 마이크로파를 이용한 조명기구는 무전극 플라즈마 전구에 마이크로파를 가하여 이로부터 가시광선 또는 자외선을 발광시키는 장치로서, 통상적인 백열등이나 형광등에 비해 램프의 수명이 길고, 조명의 효과가 우수한 특징을 가지고 있다.

도 1은 마이크로파를 이용한 조명시스템의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래 마이크로파를 이용한 조명시스템은, 케이싱(1)의 내부에 장착하여 마이크로파를 생성하는 마그네트론(2)과, 마그네트론(2)에 상용 교류전원을 고압으로 승압하여 공급하는 고압 발생기(3)와, 마그네트론(2)의 출구부에 연통하여 그 마그네트론(2)에서 생성한 마이크로파를 전달하는 도파관(4)과, 발광물질을 내부에 봉입하고 도파관(4)을 통해 전달한 마이크로파 에너지에 의해 봉입한 물질이 여기(excited state)하여 플라즈마화 하면서 빛을 발생하는 전구(5)와, 도파관(4)과 전구(5)의 앞쪽에 씌워져 마이크로파는 차단하면서 상기 전구(5)에서 발광된 빛은 통과하는 공진기(6)와, 공진기(6)를 수용하여 전구에서 발생하는 빛을 직진토록 집중 반사하는 반사경(7)과, 케이싱(1)의 일측에 구비하여마그네트론(2)과 고압 발생기(3)를 냉각하는 냉각팬 조립체(8)로 구성되어 있다.

도파관(4)은 소정의 내부공간을 구비하여 환형으로 형성하고, 그 일측면에 공진기(6)가 연통 결합하며, 일측 주벽에는 마그네트론(2)의 출구부가 삽입 결합하는 반면 그 마그네트론(2)의 반대편 주벽쪽에는 상기한 고압 발생기(3)를 설치하여 이루어져 있다.

전구(5)는 발광물질이 봉입된 발광부(5a)와, 발광부(5a)에 용접 결합하여 상기한 도파관(4)의 중앙 개구측을 통과하여 케이싱(1)의 내부에서 전구모터(9)에 결합하는 축부(5b)로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호 8a는 팬하우징, 8b는 냉각팬, 8c는 팬모터이다.

상기와 같은 종래 마이크로파를 이용한 조명시스템은 다음과 같이 동작한다.

즉, 제어부에서 고압 발생기(2)에 구동신호를 입력하면, 고압 발생기(2)는 교류 전원을 승압하여 승압된 고압을 마그네트론(1)에 공급하고, 마그네트론(1)은 고압에 의해 발진하면서 매우 높은 주파수를 갖는 마이크로파를 생성하며, 이렇게 생성된 마이크로파는 도파관(4)을 통해 공진기(3) 내부로 방사하면서 전구(5) 내의 봉입된 물질을 방전하여 고유한 방출 스펙트럼을 가지는 빛을 발생하고, 이 빛은 반사경과 유전체 거울(M)에 의해 전방으로 반사하면서 공간을 밝히는 것이었다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 마이크로파를 이용한 조명시스템은, 마그네트론(2)과 공진기(6) 사이에 마이크로파를 유도하는 원통 모양으로 형성하여 소정의 내부공간을 갖는 도파관(4)을 개재하므로 그 도파관(4)의 체적만큼 시스템의 전체 크기가 증가하여 제품을 소형화하는데 한계가 있었다.

또, 종래의 도파관(4)은 마이크로파가 직선편파(Linear Polarzation Wave) 형태로 발진하는데, 직선편파는 전파의 진행방향에 대하여 수직인 평면상의 일정한 한 방향으로만 전계의 크기가 조절되는 특성을 가지므로 마이크로파가 상호 간섭으로 인해 강한 부분과 약한 부분이 발생하여 균일하게 전구 내부의 발광물질을 균일하게 여기시키지 못함에 따라 광 균일도가 낮아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 마이크로파를 이용한 조명시스템의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 도파관이 차지하는 면적을 최소한으로 줄여 시스템의 전체크기를 소형화할 수 있는 마이크로파를 이용한 조명시스템을 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 마그네트론에서 발진하는 마이크로파가 원편파 형태로 공진기에 방사하도록 함으로써 광 균일도를 향상할 수 있는 마이크로파를 이용한 조명시스템을 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 마이크로파를 이용한 조명시스템의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 본 발명 마이크로파를 이용한 조명시스템의 일례를 보인 부분적으로 종단면도.

도 3은 본 발명 마이크로파를 이용한 조명시스템에서 도파관의 일례를 보인 종단면도.

도 4는 본 발명 마이크로파를 이용한 조명시스템에서 도파관의 일례를 보인 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 케이싱 2 : 마그네트론

5 : 전구 6 : 공진기

7 : 반사경 10 : 원편파 발생기

11 : 원편파 피더 11a : 단축홈

12 : 그라운드판 12a : 안테나 관통구

12b : 체결공 13 : 센터핀

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 마이크로파를 발생하는 마그네트론과, 마그네트론과 연통하도록 장착하여 마이크로파는 가두고 빛은 통과하는 공진기와, 마이크로파에 의해 여기되면서 발광하는 발광물질을 봉입하여 공진기의 내부에 수용하는 전구와, 마그네트론과 공진기 사이에 개재하여 마이크로파를 원편파 형태로 전환하는 원편파 발생수단을 포함한 마이크로파를 이용한 조명시스템을 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 마이크로파를 이용한 조명시스템을 첨부도면에 도시한일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 마이크로파를 이용한 조명시스템의 일례를 보인 부분적으로 종단면도이고, 도 3은 본 발명 마이크로파를 이용한 조명시스템에서 도파관의 일례를 보인 종단면도이며, 도 4는 본 발명 마이크로파를 이용한 조명시스템에서 도파관의 일례를 보인 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 마이크로파를 이용한 조명시스템은, 케이싱(1)의 내부에 장착하여 마이크로파를 생성하는 마그네트론(2)과, 마그네트론(2)에 상용 교류전원을 고압으로 승압하여 공급하는 고압 발생기(미도시)와, 발광물질을 내부에 봉입하여 마그네트론(2)에서 발생한 마이크로파 에너지에 의해 봉입한 물질이 플라즈마화 하면서 빛을 발생하는 전구(5)와, 전구(5)의 앞쪽에 씌워지도록 케이싱(1)에 결합하여 마이크로파는 차단하면서 전구(5)에서 발광한 빛은 통과하는 공진기(6)와, 마그네트론(2)과 공진기(6) 사이에 개재하여 그 마그네트론(2)에서 발생한 마이크로파를 원편파로 전환하는 원편파 발생기(10)와, 공진기(6)를 수용하여 전구(5)에서 발생하는 빛이 직진하도록 반사하는 반사경(7)을 포함한다.

마그네트론(2)은 후술할 원편파 발생기(10)의 그라운드판(12) 저면에 밀착하여 그 출구부인 안테나(2a)가 그라운드판(12)에 구비한 안테나 관통구(12a)를 통과하여 원편파 피더(11)의 저면에 구비한 안테나 접속부(미도시)에 삽입 결합한다.

전구(5)는 '구'모양으로 형성하여 발광물질을 봉입하는 발광부(5a)와, 발광부(5a)에 용접 결합하여 케이싱(1)의 안쪽으로 연장하는 축부(5b)로 이루어진다.

축부(5b)는 후술할 원편파 발생기(10)의 원편파 피더(11)와 그라운드판(12)을 차례대로 관통하여 그 끝단이 케이싱(1)의 내부에서 전구 모터(미도시)의 회전축에 결합한다.

원편파 발생기(10)는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 원판 모양으로 형성하고 평면상에 직교하는 단축(a)과 장축(b)의 축길이를 상이하게 형성하여 마그네트론(2)의 출구부인 안테나(2a)가 결합하는 원편파 피더(11)와, 마그네트론(2)의 안테나(2a)가 관통하여 결합하고 원편파 피더(11)의 일 측면에 소정의 간격을 두고 연결하는 그라운드판(12)으로 이루어진다.

원편파 피더(11)는 공진기(6)의 내부에 삽입하도록 진원형으로 형성하되, 평면상에서 서로 직교하는 양축 중에서 어느 한 축의 양쪽 끝단 외주면을 음각지게 단축홈(11a,11a)을 형성한다. 또, 원편파 피더(11)의 정중앙에는 상기한 그라운드판(12)과 연결하는 센터핀(13)이 압입 결합된다. 이 센터핀(13)은 전구의 종류에 따라 그 위치를 가변할 수 있다.

또, 원편파 피더(11)는 그 상면 일측에 피딩 포인트(P2)가 형성하도록 저면 일측에 마그네트론(2)의 안테나(2a)와 결합하는 안테나 결합부(미도시)를 돌출 형성한다.

그라운드판(12)은 그 중앙부에 마그네트론(2)의 안테나(2a))가 관통하는 안테나 관통구(12a)를 형성하고, 공진기(6)의 개구측을 밀봉하도록 하여 그 개구측 끝단을 복개한 상태에서 케이싱(1)에 가장자리를 체결 고정한다.

한편, 원편파 피더(11)와 그라운드판(12)에는 상기한 전구(5)의 축부(5b)가관통하도록 전구 관통구(미도시)를 일렬로 형성하거나, 또는 전구(5)가 원편파 발생기(10)를 통과하지 않고 비스듬하게 배치되도록 할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 12b는 체결공, P1은 센터 포인트이다.

상기와 같은 본 발명 마이크로파를 이용한 조명시스템의 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 마그네트론(2)은 고압에 의해 발진하면서 마이크로파를 생성하고, 이 마이크로파는 원편파 피더(11)를 통해 공진기(6) 내부로 방사하면서 전구(5) 내의 봉입된 물질을 방전하여 빛을 발생하며, 이 빛은 반사경(7)과 유전체 거울(M)에 의해 전방으로 반사하면서 공간을 밝힌다.

이때, 마그네트론(2)에서 발진하는 마이크로파는 원편판 피더(11)를 거치면서 전파의 진행방향에 대하여 수직인 평면 상에서 전계의 벡터 방향이 시간에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 원편파 형태를 띠고, 이로 인해 마이크로파가 전구(5)의 발광부(5a) 전체와 균일하게 접촉하면서 그 내부에 봉입한 발광물질 역시 균일하게 플라즈마화 하면서 고르게 빛을 내므로 전구(5)의 발광부(5a)에서 생성하는 빛의 광 균일도가 높아져 시스템의 신뢰성이 크게 향상한다.

한편, 마그네트론(2)과 공진기(6) 사이에 위치하는 원편파 발생기(10)의 일부인 원편파 피더(11)를 얇은 판상으로 형성하여 공진기(6) 내부에 삽입하고 또 원편파 발생기(10)의 다른 일부인 얇은 그라운드판(12)을 공진기(6) 끝단에 밀착하면서 케이싱(1)에 고정하며 그 그라운드판(12)의 저면에 마그네트론(2)을 밀착 결합하여조립함에 따라 원통형 도파관(4)이 차지하는 공간과 마그네트론(2)이 폭방향으로 차지하는 공간이 현저하게 줄어 전체적인 시스템의 크기를 작게 할 수 있다.

본 발명에 의한 마이크로파를 이용한 조명시스템은, 마그네트론과 공진기 사이에 패치(patch)구조를 갖는 원편파 발생기를 개재하여 구성함으로써, 시스템의 소형화가 가능하게 되는 것은 물론 마이크로파를 원편파 형태로 공진기 내부로 유입하여 전구에 봉입한 발광물질을 고르게 플라즈마화 시킴에 따라 광 균일도가 향상하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 마이크로파를 발생하는 마그네트론과,

   마그네트론과 연통하도록 장착하여 마이크로파는 가두고 빛은 통과하는 공진기와,

   마이크로파에 의해 여기되면서 발광하는 발광물질을 봉입하여 공진기의 내부에 수용하는 전구와,

   마그네트론과 공진기 사이에 개재하여 마이크로파를 원편파 형태로 전환하는 원편파 발생기를 포함한 마이크로파를 이용한 조명시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 원편파 발생기는 원판 모양으로 형성하고 평면상에 직교하는 양축의 축길이를 상이하게 형성하여 마그네트론의 출구부가 결합하는 원편파 피더와,

   마그네트론의 출구부가 관통하여 결합하고 원편파 피더의 일 측면에 소정의 간격을 두고 연결하는 그라운드판으로 구성한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 조명시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 원편파 피더는 진원형으로 형성하되, 평면상에서 서로 직교하는 양축 중에서 어느 한 축의 양쪽 끝단 외주면을 홈파기 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 조명시스템.
4. 제2항에 있어서,

   상기 원편파 피더는 공진기의 내부에 삽입하는 반면 그라운드판은 공진기의 일측을 밀봉하여 결합하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 조명시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 전구는 발광물질을 봉입한 발광부와, 발광부에 결합하여 모터의 회전축에 결합하는 축부로 구성하고,

   그 중 축부가 원편파 발생기를 관통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 조명시스템.