KR20030028186A

KR20030028186A - 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치

Info

Publication number: KR20030028186A
Application number: KR1020010060190A
Authority: KR
Inventors: 김현정; 최준식
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-08
Also published as: EP1304725A2; KR100393816B1; RU2223572C1; CN1411031A; CN1251299C; JP4170681B2; US6960885B2; US20030057842A1; JP2003109407A; EP1304725A3

Abstract

본 발명은 마이크로파를 이용한 무전극 램프 장치에 관한 것으로서, 마이크로파를 출력할 수 있도록 안테나를 구비한 마그네트론과; 상기 마그네트론의 외측에 상기 안테나의 돌출방향을 따라 연장되도록 배치되는 도체로 된 내측가이드와, 상기 내측가이드와 상호 동축적으로 배치되고 상기 내측가이드와의 사이에 마이크로파의 전송을 위한 공간을 형성하며 일 측에 상기 마이크로파가 전달될 수 있도록 적어도 하나의 슬롯이 형성되어 있는 도체로 된 외측가이드를 구비한 동축도파관과; 통형상을 가지고 상기 동축도파관의 축선방향을 따라 연장되도록 배치되며 적어도 상기 슬롯영역을 수용하는 공진기와; 내부에 상기 마이크로파에 의해 발광하는 발광물질을 수용하여 상기 공진기의 내부에 배치되는 벌브와; 상기 벌브의 둘레에 배치되어 마이크로파를 투과함과 동시에 상기 벌브의 광을 소정 방향으로 반사되도록 하는 리플렉터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 콤팩트한 구성이 가능하여 활용도를 제고시킬 수 있는 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치가 제공된다.

Description

마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치{ELECTRODELESS DISCHARGE LAMP USING MICROWAVE}

본 발명은, 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 콤팩트한 구성이 가능하여 활용도를 제고시킬 수 있도록 한 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치에 관한 것이다.

무전극 방전 램프는 투명강성의 벌브의 내부에 아르곤(Ar) 등과 같은 불활성가스를 적당량을 봉입하여, 마이크로파로 여기시켜 플라즈마 상태에서 광이 방사되도록 한 램프의 일종이다. 이러한 무전극 방전 램프는 통상의 백열등이나 형광등에 비해 수명이 길고 조명효과가 우수한 특징을 가지고 있다.

도 1은 종래의 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 무전극 방전 램프 장치는, 케이싱(101)과, 케이싱(101)의 내부에 배치되어 마이크로파를 출력시키는 마그네트론(103)과, 마그네트론(103)의 일 측에 배치되어 마이크로파를 전송하는 도파관(105)과, 내부에 불활성 가스(G)가 봉입되며 케이싱(101)의 일 측 외부에 돌출되도록 배치되는 벌브(107)와, 벌브(107)의 둘레에 배치되어 벌브(107)의 광을 일 측으로 반사되도록 하는 리플렉터(111)를 구비하고 있다.

도파관(105)은 소정 주파수의 마이크로파를 전송할 수 있도록 마이크로파의 진행방향에 대해 구형(矩形)단면 형상을 가지도록 형성되어 있으며, 도파관(105)을 사이에 두고 마그네트론(103)의 대향 측에는 마그네트론(103)에 고압의 전력을 제공하는 고압트랜스(113)가 배치되어 있다.

도파관(105)의 하측에는 벌브(107)와 일체로 연결되어 벌브(107)를 회전 구동시키는 벌브구동모터(109)가 배치되어 있으며, 벌브구동모터(109)의 하측에는 마그네트론(103) 및 고압트랜스(113)의 냉각을 위한 냉각팬(115)이 배치되어 있으며, 냉각팬(115)은 냉각팬구동모터(116)에 일체로 회전가능하게 결합되어 있다. 냉각팬(115)의 둘레에는 케이싱(101)의 외부로부터 흡입된 공기를 마그네트론(103) 및 고압트랜스(113)로 각각 제공할 수 있도록 에어가이드(117)가 각각 형성되어 있다.

리플렉터(111)는 벌브(107)로부터 방사되는 광을 벌브(107)의 회전축선방향을 따라 전방영역으로 반사할 수 있도록 내부에 반사면이 형성되어 있으며, 벌브(107)의 둘레에는 벌브(107)로부터 방사되는 광의 투과를 허용함과 동시에 마이크로파를 차단하는 망상체로 된 투광부재(119)가 배치되어 있다.

한편, 자유 공간을 전파하는 전자파는, 전계와 자계에 직각되는 방향으로 진행하는 전송 모드(mode), 즉, 횡전자계 모드(TEM mode : Transverse Electromagetic Mode)로 되고, 도파관 내를 전파하는 전자파는 도파관 내의 벽에서 반사를 반복하면서 진행하므로 이들의 전자파가 합해져 전계 E만이 진행방향에 대해서 완전히 직각이고 자계 H는 진행방향의 성분이 있는 전기적 횡파인 TE 모드(Transverse Electric Mode) 또는 자계 H만이 진행방향에 완전히 직각이고 전계 E는 진행방향의 성분을 갖는 자기적 횡파인 TM 모드(Transverse Electric Mode)중의 하나로 된다.

구형 도파관으로 전송 가능한 전파 모드로는 TE파, TM파 및 TE파와 TM파의혼합파이며, TEM 모드는 속이 빈 도파관, 구형 또는 원형 도파관에서는 존재 할 수 없으며, 두 개의 도체로 구성된 동축선로나 평행2선식 등에는 존재한다.

그런데, 이러한 종래의 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치에 있어서는, 마그네트론(103)으로부터 출력된 마이크로파를 부하 측에 전송할 수 있도록 마그네트론(103)과 공진기 사이에 개재된 도파관(105)은 전송 주파수의 규격, TE 모드 또는 TM 모드에 대응하여 일정 이상의 크기, 즉 가로폭 및 세로폭이 일정 이상의 크기를 가져야만 되는 구형 도파관(105) 또는 일정 이상의 직경을 가지는 원형 도파관이 사용되고 있다.

따라서, 이러한 종래의 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치는 통상의 백열등 또는 형광등 등의 램프류에 비해 수명이 길고 조명효과가 우수하다고 하는 특징이 있음에도 불구하고 도파관(105)의 크기를 줄일 수 없다고 하는 단점 때문에 콤팩트한 구성이 요구되는 저출력 시스템, 예를 들면 액정프로젝터, 프로젝션 텔레비전 등과 같은 기기의 광원으로는 적용되지 못하고 있어 실질적인 활용도가 미흡하게 된다고 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 콤팩트한 구성이 가능하여 활용도를 제고시킬 수 있는 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치의 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로파를 이용한 무전극 램프 장치의 단면도,

도 3은 도 2의 요부확대도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 케이싱20 : 마그네트론

30 : 벌브31 : 구체

32 : 축결합부33 : 전동모터

40 : 리플렉터41 : 회전지지부

43 : 공진기45 : 투광부재

50 : 동축도파관51 : 내측가이드

53 : 외측가이드54 : 슬롯

56 : 매칭 튠 스터브

상기 목적은, 본 발명에 따라, 일 측에 마이크로파를 출력할 수 있도록 돌출된 안테나를 구비한 마그네트론과; 상기 안테나의 돌출방향을 따라 연장되도록 배치되는 내측가이드와, 상기 내측가이드와 상호 동축적으로 배치되고 상기 내측가이드와의 사이에 마이크로파의 전송을 위한 공동을 형성하며 일 측에 상기 마이크로파가 전달될 수 있도록 적어도 하나의 슬롯이 형성되어 있는 외측가이드를 구비한 동축도파관과; 통형상을 가지고 상기 동축도파관의 축선방향을 따라 연장되도록 배치되며 적어도 상기 슬롯영역을 수용하는 공진기와; 내부에 상기 마이크로파에 의해 발광하는 발광물질을 수용하여 상기 공진기의 내부에 배치되는 벌브와; 상기 벌브의 둘레에 배치되어 마이크로파를 투과함과 동시에 상기 벌브의 광을 소정 방향으로 반사되도록 하는 리플렉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 벌브의 회전구동을 위한 벌브회전구동수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 벌브회전구동수단은, 상기 동축도파관의 축선방향에 가로로 일단이 상기 벌브의 일 측에 일체로 회전 가능하게 연결되는 회전축을 구비한 전동모터를 포함하는 것이 효과적이다.

또한, 망상체로 형성되고 상기 리플렉터의 둘레에 배치되어 마이크로파의 누설을 차단함과 동시에 상기 리플렉터로부터 반사되는 광의 투과를 허용하는 투광부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로파를 이용한 무전극 램프 장치의 단면도이고, 도 3은 도 2의 요부확대도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이,본 무전극 램프 장치는, 일 측에 개구(11)가 형성되고 내부에 수용공간을 형성하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 배치되어 마이크로파를 출력하는 마그네트론(20)과, 내부에 불활성 가스(G)가 봉입되며 케이싱(10)의 내부에 개구(11)에 인접되게 배치되는 벌브(30)와, 벌브(30)의 둘레에 배치되어 케이싱(10)의 개구(11)를 통해 벌브(30)로부터 발생된 광이 반사되도록 하는 리플렉터(40)와, 리플렉터(40) 및 벌브(30)의 둘레에 공동을 형성하는 공진기(43)와, 일 측은 마그네트론(20)에 접촉되도록 배치되고 타단은 공진기(43)의 내부에 수용되도록 배치되어 마그네트론(20)으로부터 출력된 마이크로파를 공진기(43)에 전달하는 동축도파관(50)을 포함하여 구성되어 있다.

케이싱(10)의 개구(11)에는 일 측이 돌출되게 수용 결합되는 리플렉터(40)는 마이크로파가 투과될 수 있는 부재로 형성되어 있으며, 벌브(30)가 수용되는 단부영역은 벌브(30)의 봉입물질이 마이크로파에 의해 여기될 수 있도록 공진기(43)의 내부에 수용되게 결합되어 있다.

리플렉터(40)는 벌브(30)로부터 방사되는 광을 일 측 방향으로 반사할 수 있도록 내면에 포물선 형태의 단면을 가지는 반사면이 형성되어 있으며, 리플렉터(40)의 개구 측 단부는 케이싱(10)의 개구(11)를 통해 외부로 노출되게 설치되어 있다. 리플렉터(40)의 일 측에는 후술할 벌브(30)의 축결합부(32)를 회전 가능하게 지지할 수 있도록 축선방향에 가로로 회전지지부(41)가 형성되어 있다.

벌브(30)는 마이크로파의 인가시 발광할 수 있도록 불활성 가스(G)가 봉입되어 있는 구체(31)와, 구체(31)의 일 측에 구체(31)를 회전 구동시키는전동모터(33)의 회전축(35)이 일체로 회전 가능하게 연결될 수 있도록 형성된 축결합부(32)를 구비하고 있다.

케이싱(10)의 개구영역에는 마이크로파가 케이싱(10)의 외부로 누설되는 것을 차단함과 동시에 리플렉터(40)로부터 반사되는 광이 투과할 수 있도록 금속부재로 망상체로 된 투광부재(45)가 설치되어 있다.

공진기(43)는 금속부재로 리플렉터(40)의 벌브(30) 수용측 단부영역을 수용할 수 있게 일 측이 개구된 통형상을 가지도록 형성되어 있으며, 대향 측에는 동축도파관(50)의 일단이 수용 결합되어 있다. 동축도파관(50)의 타측 단부영역에는 마그네트론(20)이 결합되어 있으며, 마그네트론(20)의 상부영역에는 마이크로파를 출력할 수 있도록 판면으로부터 돌출된 안테나(22)가 구비되어 있다.

마그네트론(20)을 사이에 두고 마그네트론(20)에 고압의 전력을 제공하는 고압트랜스(15) 및 마그네트론(20)의 냉각을 위한 냉각팬(17)이 상호 대향 배치되어 있으며, 냉각팬(17)의 일측 케이싱(10)의 벽부에는 외부로부터 공기를 유입할 수 있도록 공기유입구(12)가 형성되어 있다.

한편, 동축도파관(50)은 마그네트론(20)의 안테나(22)의 돌출방향을 따라 배치되는 봉형상의 도체로 된 내측가이드(51)와, 내측가이드(51)의 둘레에 상호 동축적으로 배치되어 마이크로파의 전송을 위한 공동을 형성하는 금속부재로 된 외측가이드(53)를 구비하고 있다.

외측가이드(53)는 일측이 개구된 원통형상을 이루며, 내측가이드(51)는 외측가이드(53)에 비해 짧은 길이를 가지며 외측가이드(53)의 폐쇄측 단부의 중앙영역으로부터 축선방향을 따라 연장되게 형성되어 있다. 외측가이드(53)의 폐쇄측 단부영역의 둘레면에는 마그네트론(20)으로부터 출력된 마이크로파가 공진기(43)의 내부로 복사/전달될 수 있도록 관통된 슬롯(54)이 형성되어 있으며, 외측가이드(53)의 개방측 단부영역의 둘레면에는 임피던스의 정합을 위한 매칭 튠 스터브(Matching Tune Stub)(56)가 구비되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 고압트랜스(15)에 의해 마그네트론(20)에 전력이 인가되면 마그네트론(20)은 발진을 개시하여 안테나(22)를 통해 동축도파관(50)의 내부로 마이크로파를 방사하게 된다. 이 때, 마그네트론(20)의 일측에 배치된 냉각팬(17)은 마그네트론(20)으로 송풍하여 발열된 마그네트론(20)을 냉각시키게 된다.

마그네트론(20)의 안테나(22)를 통해 동축도파관(50)의 내부로 출력된 마이크로파는 동축도파관(50)의 슬롯(54)을 통해 공진기(43)의 내부로 복사/전달된다. 공진기(43)의 내부로 마이크로파가 방사되면 벌브(30)의 내부의 봉입물질은 여기되어 플라즈마 상태에서 발광하게 된다. 이 때 벌브(30)는 전동모터(33)에 의해 회전됨으로써 에너지가 편중이 억제되어 안정적으로 발광상태를 유지하게 된다.

벌브(30)로부터 방사되는 광은 리플렉터(40)에 의해 일측 방향으로 반사되며, 리플렉터(40)의 주위에 배치된 투광부재(45)는 공진기(43) 및 리플렉터(40)의 외부로 마이크로파가 누설되는 것을 차단함과 동시에 리플렉터(40)로부터 방사되는 광의 투과를 허용하여 광이 대상영역을 조명할 수 있도록 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 마그네트론과 공진기 사이에 콤팩트한 구성이 가능한 동축도파관을 개재시켜 마그네트론으로부터 출력되는 마이크로파를 공진기에 전달되도록 함으로써, 구형 도파관을 사용하여 크기를 축소시킬 수 없던 종래와는 달리, 기기의 크기를 줄일 수 있어 콤팩트한 구성이 요구되는 저출력 시스템에 적용 가능한 마이크로파를 이용한 무전극 램프 장치가 제공된다.

Claims

마이크로파를 출력할 수 있도록 안테나를 구비한 마그네트론과; 상기 마그네트론의 외측에 상기 안테나의 돌출방향을 따라 연장되도록 배치되는 도체로 된 내측가이드와, 상기 내측가이드와 상호 동축적으로 배치되고 상기 내측가이드와의 사이에 마이크로파의 전송을 위한 공동을 형성하며 일측에 상기 마이크로파가 전달될 수 있도록 적어도 하나의 슬롯이 형성되어 있는 도체로 된 외측가이드를 구비한 동축도파관과; 통형상을 가지고 상기 동축도파관의 축선방향을 따라 연장되도록 배치되며 적어도 상기 슬롯영역을 수용하는 공진기와; 내부에 상기 마이크로파에 의해 발광하는 발광물질을 수용하여 상기 공진기의 내부에 배치되는 벌브와; 상기 벌브의 둘레에 배치되어 마이크로파를 투과함과 동시에 상기 벌브의 광을 소정 방향으로 반사되도록 하는 리플렉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치.
제1항에 있어서,

상기 벌브의 회전구동을 위한 벌브회전구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치.
제2항에 있어서,

상기 벌브회전구동수단은, 상기 동축도파관의 축선방향에 가로로 일단이 상기 벌브의 일측에 일체로 회전 가능하게 연결되는 회전축을 구비한 전동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

망상체로 형성되고 상기 리플렉터의 둘레에 배치되어 마이크로파의 누설을 차단함과 동시에 상기 리플렉터로부터 반사되는 광의 투과를 허용하는 투광부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 무전극 방전 램프 장치.