KR20030045542A - A capacitive electrodeless fluorescent lamp and power supplying to that - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 형광등에 관한 것으로, 자세하게는 직관형 유리관의 내벽에 형광체를 도포하고 그 내부는 진공으로 하여 봉인한 다음, 유리관 양단에 코일을 감아 외부전극을 형성하고 전원을 인가함으로써 전기장을 형성하고 코일 전극 부근에 자기장 효과를 주어 방전 효율을 향상시킨, 무전극 형광등 및 그 전원인가방법을 제시한 것이다.The present invention relates to a fluorescent lamp, and in detail, a phosphor is coated on the inner wall of a straight tube, and the inside thereof is sealed by vacuum, and then a coil is wound around both ends of the glass tube to form an external electrode and power is applied to form an electric field. The present invention provides an electrodeless fluorescent lamp and a method of applying the same, which provide a magnetic field effect near an electrode to improve discharge efficiency.
가정이나 사무실에서 많이 사용하는 형광등(10)은 도 1에 도시한 바와 같이, 유리형태의 관 내부에 2개의 전극을 넣고 수은(Hg)이나 아르곤(Ar) 등의 가스를 봉입하여 방전시킴으로써 형광시키는 전등이다.Fluorescent lamp 10, which is frequently used in homes or offices, as shown in Fig. 1, by putting two electrodes in a glass-shaped tube, and by discharging a gas such as mercury (Hg), argon (Ar) to discharge It is a light fixture.
보통 형광등에는 약 2배 이상의 전류를 흘러 코일이 예열되며 이 예열에 의해 열전자가 방출되고, 이때의 방전으로 수은을 기화시켜 수은증기를 형성한 다음 자외선을 발생시킨다. 그리고 발생된 자외선은 관벽의 형광물질과 충돌하여 가시광선 즉 빛을 발하게 된다.Usually, about 2 times or more of the current flows in the fluorescent lamp to preheat the coil, and the preheating releases hot electrons. At this time, mercury is vaporized to form mercury vapor and then generate ultraviolet rays. The generated ultraviolet rays collide with the fluorescent material of the tube wall to emit visible light, that is, light.
일반적으로 대부분의 형광등은 내부에 수은이 충전되어 있는 백색등이지만, 이외에도 질소에 의한 녹색형광, 아르곤 가스에 의한 적자색 형광은 물론, 특수조명용으로 청색, 녹색, 황색, 적색 등 다양한 색깔의 형광등이 사용되고 있다.In general, most fluorescent lamps are mercury-filled white lamps, but in addition to green fluorescence by nitrogen and red-purple fluorescence by argon gas, fluorescent lamps of various colors such as blue, green, yellow and red are used for special lighting. have.
그러나 일반적인 형광등은 방전시 필라멘트를 가열하여 열전자를 방출하기 때문에 가열부위가 열에 의해 소모되는 문제점이 있다. 즉 형광등을 오래 사용하다 보면 양끝에 검게 그을리는 전극열하 현상이 있고, 이러한 현상이 생기게 되면 전극의 열전자 방출 효율이 악화되어 주어진 시스템에서는 더 이상 방전이 되지 않아 사용하지 못하는 문제점이 있다.However, a general fluorescent lamp has a problem in that a heating part is consumed by heat because it discharges hot electrons by heating the filament during discharge. That is, if the fluorescent lamp is used for a long time, there is an electrode degradation phenomenon blackened at both ends, and when such a phenomenon occurs, the thermal electron emission efficiency of the electrode is deteriorated, and there is a problem in that it cannot be used any more in a given system.
아울러 일반적으로 형광등은 내부에 수은(Hg ; mercury)이 충전되는데, 이러한 수은은 인체나 자연에 치명적인 오염의 문제를 일으키는 원인이 되며 환경적인 측면에서도 이롭지 못하다.In addition, fluorescent lamps are generally filled with mercury (Hg), which causes harmful pollution to humans and nature and is not beneficial to the environment.
따라서 형광등의 장시간 사용으로 인한 전극의 열하현상을 방지함과 동시에 그 수명을 늘이는 것이 요구되고 있다. 아울러 방전의 효율을 높일 수 있는 새로운 형광기술이 필요하다. 또한 환경 및 인체에 해를 주는 문제도 해결되어야 한다.Therefore, it is required to prevent the thermal degradation of the electrode due to the long time use of the fluorescent lamp and to extend its life. In addition, there is a need for a new fluorescent technology that can increase the efficiency of discharge. In addition, problems that harm the environment and the human body should be solved.
따라서 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 직관형 유리관의 내벽에 형광체를 도포하고 그 내부는 진공으로 하여 봉인한 다음, 유리관 양단에 코일을 감아 외부전극을 형성하고 전원을 인가함으로써 전기장을 발생시키는, 무전극 형광등 및 그 전원인가방법에 대한 기술을 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention for solving the above problems is to apply a phosphor to the inner wall of the straight tube glass tube and sealed inside the vacuum, then wound the coil around the glass tube to form an external electrode and apply the electric field The present invention provides a technique for generating an electrodeless fluorescent lamp and a method of applying the same.
이를 위해서는 형광등의 전극을 직관형 유리관의 외부에 위치시키는 구조를 채택하고, 이러한 전극에 전원을 인가하는 방법에 대한 새로운 개념을 도입하는 등 다양한 기술적 구성이 필요하다.To this end, various technical configurations are required, such as adopting a structure in which an electrode such as a fluorescent lamp is positioned outside the straight glass tube and introducing a new concept of a method of applying power to the electrode.
도 1은 종래 형광등의 사시도.1 is a perspective view of a conventional fluorescent lamp.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 무전극 형광등을 나타낸 도면.2 is a view showing an electrodeless fluorescent lamp according to the first embodiment of the present invention.
도 3은 제2실시예에 따른 무전극 형광등을 나타낸 도면.3 is a view showing an electrodeless fluorescent lamp according to a second embodiment;
-- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ---Explanation of symbols for the main parts of the drawing-
20 : 형광등 봉입체221, 222 : 코일전극20: fluorescent lamp enclosure 221, 222: coil electrode
241, 242 : 방전활성극체241, 242: discharge active electrode
30 : 전원32 : 임피던스체30: power supply 32: impedance body
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무전극 형광등은,The electrodeless fluorescent lamp of the present invention for achieving the above object,
직관형의 유리관 내벽에 형광물질을 도포하고 진공상태에서 방전가스를 주입하여 봉입한 형광등 봉입체, 및 형광등 봉입체의 양단에 코일을 일정 폭만큼 감아 형성한 두 개의 코일전극을 포함하며,Fluorescent lamp encapsulation is applied by coating a fluorescent material on the inner wall of the straight tube and injecting the discharge gas in a vacuum state, and two coil electrodes formed by winding a coil to both ends of the fluorescent lamp encapsulation.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무전극 형광등은,Electrode fluorescent lamp of the present invention for achieving another object,
직관형의 유리관 내벽에 형광물질을 도포하고 진공상태에서 방전가스를 주입하여 봉입한 형광등 봉입체, 형광을 활성화하기 위해 형광등 봉입체의 양단에 형성한 두 개의 방전활성극체, 및 두 개의 방전활성극체 주위에 코일을 일정 폭만큼 감아 형성한 두 개의 코일전극을 포함하는 특징이 있다.Fluorescent lamp encapsulated by coating fluorescent material on the inner wall of the straight tube and injecting discharge gas under vacuum, two discharge active electrodes formed on both ends of the fluorescent lamp encapsulation for activating fluorescence, and around two discharge active electrodes It is characterized by including two coil electrodes formed by winding a coil by a predetermined width.
아울러 본 발명의 무전극 형광등의 전원인가방법은,In addition, the power supply method of the electrodeless fluorescent lamp of the present invention,
전술한 구조의 무전극 형광등에 있어서, 두 개의 코일전극 각 일측단에 전원을 인가하여 형광시키는 것을 특징이 있으며,In the electrodeless fluorescent lamp of the above-described structure, it is characterized in that the fluorescent light by applying power to one end of each of the two coil electrodes,
여기에 추가적으로 두 개의 코일전극의 또 다른 각 일측단에 전류저항 성분을 갖는 임피던스체를 더 포함하여 연결하고 두 개의 코일전극 각 일측단에 전원을 인가하여 형광시키는 것을 특징이 있다.In addition, it further comprises an impedance body having a current resistance component at each of the other end of the two coil electrodes further connected, and characterized in that the fluorescent power by applying power to each one end of the two coil electrodes.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른, 무전극 형광등 및 그 전원인가방법을 자세히 설명한다.Hereinafter, an electrodeless fluorescent lamp and a power applying method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 무전극 형광등을, 도 3은 제2실시예에 따른 무전극 형광등을 나타낸 도면이다.2 is a view showing an electrodeless fluorescent lamp according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view showing an electrodeless fluorescent lamp according to a second embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 두 구조(A, B)의 무전극 형광등은, 원통직관형의 유리관 내부에 형광체를 도포하고 진공상태로 봉입한 형광등 봉입체(20), 그리고 이러한 형광등 봉입체의 양끝단을 일정간격의 폭 만큼 감은 코일전극(221, 222)을 포함하고 있다.As shown in FIG. 2, the electrodeless fluorescent lamps of the two structures (A and B) according to the first embodiment of the present invention are coated with fluorescent materials inside a cylindrical tube-shaped glass tube and sealed in a vacuum state 20. And coil electrodes 221 and 222 wound at both ends of the fluorescent light enclosure by a predetermined interval.
도 3에 도시한 제2실시예의 무전극 형광등은, 형광등 봉입체(20)의 양단에 형광의 활성을 위한 방전활성극체(241, 242)를 형성시키며, 코일전극(221, 222)은 이 방전활성극체(241, 242)의 주위를 일정간격의 폭 만큼 감도록 형성된다.In the electrodeless fluorescent lamp of the second embodiment shown in FIG. 3, discharge active electrodes 241 and 242 for activating fluorescence are formed on both ends of the fluorescent lamp enclosure 20, and the coil electrodes 221 and 222 are discharge-active. It is formed to wind the circumference of the pole bodies 241 and 242 by a width of a predetermined interval.
본 발명의 실시예들에 따른 형광등은 도시한 바와 같이 형광이 일어나는 형광등의 내부에는 전극을 형성하지 않고, 외부에서 전극을 형성시켜 주는 무전극(electrodeless) 구조의 형광등(Fluorescent Lamp)이다.The fluorescent lamp according to the embodiments of the present invention is a fluorescent lamp having an electrodeless structure that forms an electrode from the outside without forming an electrode inside the fluorescent lamp where fluorescence occurs as shown.
이러한 제1실시예의 형광등에 있어서 형광등봉입체(20)는 직관형의 유리관 내벽에 형광체를 도포하고 공기를 뽑아 진공상태로 만든 후에 봉입하게 된다. 이 후 일정 폭만큼 형광등봉입체(20)의 양단에 코일을 감아 코일전극(221, 222)을 형성한다.In the fluorescent lamp of the first embodiment, the fluorescent lamp encapsulation body 20 is coated after the fluorescent material is applied to the inner wall of the straight tube-shaped glass tube and the air is extracted to make a vacuum state. Thereafter, coils are wound around both ends of the fluorescent light enclosure 20 by a predetermined width to form coil electrodes 221 and 222.
도 2의 제1실시예는 형광등의 구조적인 형태는 같으나, 이러한 형광등에 불이 들어오게 하는 즉 형광의 방법에 차이를 두고 있는 것이다.In the first embodiment of FIG. 2, the structural form of the fluorescent lamp is the same, but the fluorescent lamp is turned on, that is, the method of fluorescence is different.
먼저 이러한 제1실시예에 도 2의 (A)와 같이 전원(30)만을 인가하여 형광을 실시하는 경우가 있다. 그리고 도 2의 (B)와 같이 임피던스체(32 ; impedance)를 연결하여 코일전극(221, 222)과 전원(30)에 의한 폐회로를 구성한 후 불이 들어오게 하는 형광방법을 사용하게 된다.First, as shown in FIG. 2A, only the power supply 30 is applied to the first embodiment to fluoresce. Then, as shown in FIG. 2B, an impedance body 32 is connected to form a closed circuit formed by the coil electrodes 221 and 222 and the power supply 30, and then a fluorescence method is used.
도 2의 (A)와 같이 고전압의 전원(30)을 인가하게 되면 형광등 양단의 코일전극(221, 222)에 전하가 쌓이게 되어 높은 전기장이 유리관 내부에 형성되고, 이 전기장에 의해 형광등이 방전된다. 여기서의 고전압은 약 1 KV 내외가 바람직하며 꼭 이러한 크기를 맞추어야 하는 것은 아니며 이외에도 다양한 크기의 전압을 인가하는 것이 가능하다. 또한 본 실시예들에 있어서 이러한 전원(30)으로는 교류 사인파나 펄스파 전원이 바람직하다.When the high-voltage power supply 30 is applied as shown in FIG. 2A, electric charges are accumulated on the coil electrodes 221 and 222 at both ends of the fluorescent lamp, and a high electric field is formed inside the glass tube, and the fluorescent lamp is discharged by the electric field. . The high voltage here is preferably about 1 KV and does not necessarily have to be adjusted to such magnitudes. In addition, it is possible to apply voltages of various magnitudes. In addition, in the present embodiments, such a power source 30 is preferably an AC sine wave or a pulse wave power source.
본 발명의 제1실시예는 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 임피던스체(32)를추가하여 폐회로를 구성한 상태로 전원(30)을 인가하는 것도 가능하다.In the first embodiment of the present invention, as shown in Fig. 2B, it is also possible to apply the power supply 30 in a state where a closed circuit is formed by adding the impedance body 32.
이러한 임피던스체(30)는 저항(Resistance), 콘덴서(Capacitance), 코일(Inductance)을 병렬 또는 직렬로 연결한 것으로 이렇게 연결한 각종 소자들은 교류성분의 저항값을 나타내게 된다.The impedance body 30 is connected in parallel or in series with a resistance, a capacitor, and a coil. The various elements connected in this way represent resistance values of AC components.
따라서 임피던스체(32)의 양단에는 임피던스 값의 전압강하에 해당하는 만큼의 전압이 걸리게 된다. 따라서 이러한 전압강하는 코일전극(221, 222)의 양단에 전위차를 발생시키고 강한 전기장을 유리관 내에 형성하여 형광등을 방전시키게 된다. 또한 전류가 코일전극(221, 222)에 지속적으로 흐르기 때문에 코일 안쪽 유리관에 자기장이 형성되어 전자기 유도 현상이 발생하며 이에 따라 플라즈마 밀도가 증가해 형광등의 광효율이 향상된다.Therefore, the voltage corresponding to the voltage drop of the impedance value is applied to both ends of the impedance body 32. Therefore, such a voltage drop causes a potential difference between both ends of the coil electrodes 221 and 222, and a strong electric field is formed in the glass tube to discharge the fluorescent lamp. In addition, since the current continuously flows through the coil electrodes 221 and 222, a magnetic field is formed in the inner glass tube of the coil, which causes electromagnetic induction. As a result, the plasma density increases, thereby improving the light efficiency of the fluorescent lamp.
도 3에 도시한 본 발명의 제2실시예는 형광등봉입체(20)의 양단에 형광상태를 활성화시키기 위한 방전활성극체(241, 242)를 형성시킨 구조이다.The second embodiment of the present invention shown in FIG. 3 has a structure in which discharge active electrodes 241 and 242 for activating a fluorescent state are formed at both ends of the fluorescent light enclosure 20.
도시한 바와 같이 방전활성극체(241, 242)는 형광등봉입체(20) 양단을 실린더 형태로 오목하게 형성하고 여기에 담기는 형상으로 형성하는 것도 가능하고, 이와는 달리 형광등봉입체(20) 양단은 단면적으로 형성하고 이러한 단부로부터 튀어나오는 형태로 형성하는 것도 가능하다. 다만 방전활성극체(241, 242)는 방전을 활성화시키는 작용을 하므로 이러한 방전활성극체(241, 242) 주위에 코일전극용 코일이 감기는 것이 중요하다.As shown in the figure, the discharge active electrodes 241 and 242 may be formed in a shape in which both ends of the fluorescent lamp encapsulation 20 are concave in the form of a cylinder and are contained therein. It is also possible to form it into a shape which protrudes from this end. However, since the discharge active electrodes 241 and 242 act to activate the discharge, it is important that the coil for coil electrode is wound around the discharge active electrodes 241 and 242.
이러한 방전활성극체(241, 242)로는 기억장치용 자기 코어 등을 만드는 철(Fe)의 화합물인 페라이트 코어(ferrite core), 니켈(Ni), 철(Fe), 구리(Cu), 크롬(Cr) 등의 화합물인 뮤메탈(mu-metal), 그리고 니켈(Ni)과 철(Fe) 합금의 한 종류로 자왜현상이 거의 없는 퍼멀로이(permalloy) 등을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 방전활성극체(241, 242)의 물질은 강자성체의 종류들로서 보통 페로마그네틱(Perro Magnetic Material Core)으로 부르기도 한다.The discharge active electrodes 241 and 242 include a ferrite core, a compound of iron (Fe), nickel (Ni), iron (Fe), copper (Cu), and chromium (Cr), which are compounds of iron (Fe) that make a magnetic core for a storage device. It is preferable to use a mumal (metal), a compound such as), and a permalloy having almost no magnetostriction as one of nickel (Ni) and iron (Fe) alloys. The materials of the discharge active electrodes 241 and 242 are types of ferromagnetic materials, and are commonly referred to as a ferro magnetic material core.
이러한 방전활성극체(241, 242)는 방전상태를 고양(enhance)시키는 효과를 발휘하여 밝기를 향상시킨다. 즉 이러한 강자성체는 비교투자율(μa)이 약 1,000∼10,000정도 되기 때문에 자기감도를 향상시키는 효과가 발휘된다.The discharge active electrodes 241 and 242 have an effect of enhancing the discharge state to improve brightness. In other words, the ferromagnetic material exhibits an effect of improving magnetic sensitivity since the relative magnetic permeability (μ a ) is about 1,000 to 10,000.
따라서 도 3과 같이 고전압(30)에 임피던스체(32)를 연결하여 방전시키는 경우는, 방전활성극체(241, 242)를 사용하지 않는 도 2의 제1실시예에 비해 비교투자율(μa)의 비율에 영향을 받아 대단히 큰 형광효율을 얻을 수 있다.Accordingly, when the impedance body 32 is connected to the high voltage 30 and discharged as shown in FIG. 3, the relative permeability (μ a ) is compared with that of the first embodiment of FIG. Very large fluorescence efficiency can be obtained depending on the ratio of.
아울러 도 3에 도시한 제2실시예에서는 중앙에 임피던스체(32)를 연결하여 방전시키는 경우를 나타내었으나, 도 2의 (A) 경우와 같이 임피던스체(32)를 연결하지 않고 방전시키는 것이 가능하며 이 경우에도 대단히 큰 형광효율을 얻을 수 있게 된다.In addition, in the second embodiment illustrated in FIG. 3, the discharge is performed by connecting the impedance body 32 to the center. However, as shown in FIG. 2A, the impedance body 32 may be discharged without connecting the impedance body 32. In this case, very large fluorescence efficiency can be obtained.
본 실시예의 평판형광등에서 직관형 유리관 내에는 헬륨(He), 아르곤(Ar), 그리고 제논(Xe) 등의 비활성 혼합가스를 넣어 방전시키게 된다. 필요에 따라 수은(Hg)을 넣어 방전시키는 것도 가능하나, 수은은 환경을 오염시키는 원인이 되고 생태계에 위험을 주므로 사용하지 않은 것이 바람직하다.In the planar fluorescent lamp of the present embodiment, an inert mixed gas such as helium (He), argon (Ar), and xenon (Xe) is discharged into a straight glass tube. It is also possible to discharge mercury (Hg) as needed, but mercury is not used because it causes pollution to the environment and poses a danger to the ecosystem.
또한 본 실시예의 형광등 봉입체(20)는 관경(관의 지름)을 작게는 1mm에서크게는 400∼500mm 까지 변화시켜 가며 제작할 수도 있고, 직관형의 형광등 봉입체(20)의 단면모양을 원형, 타원형, 사각형 등 다양하게 변화시키는 것도 가능하다. 아울러, 코일전극(221, 222)에 사용하는 코일도 0.1mm의 작은 굵기에서 약 2mm 이상의 굵은 코일을 사용할 수도 있으며 다층으로 감아 제작할 수 있는 등, 본 발명의 기술개념에 따라 다양하게 변화시켜 실시할 수 있다.In addition, the fluorescent light enclosure 20 of the present embodiment may be manufactured by changing the diameter (diameter of the tube) from as small as 1mm to as large as 400 to 500mm, the cross-sectional shape of the straight fluorescent lamp enclosure 20 is circular, elliptical, It is also possible to change a variety of squares. In addition, the coils used for the coil electrodes 221 and 222 may also be made of a thick coil of about 2 mm or more in a small thickness of 0.1 mm, and may be manufactured by winding in multiple layers. Can be.
본 발명은 종래의 형광등과 달리, 유리관 외부에 코일형태의 전극을 위치시켜 내부에는 전극이 없는 무전극(electrodeless) 구조로 제작하고 형광의 효율을 높일 수 있는 전원인가 방법을 채택함으로써 전극의 열하현상을 방지하고 방전효과를 높이는 효과가 있다. 아울러 이를 통하여 형광기술의 발전에 기여할 것으로 예상된다.The present invention, unlike the conventional fluorescent lamp, by placing a coil-shaped electrode on the outside of the glass tube to produce an electrodeless structure (electrodeless) structure without an electrode inside and adopting a power application method that can increase the efficiency of fluorescence thermal degradation phenomenon of the electrode Prevents and enhances the discharge effect. In addition, it is expected to contribute to the development of fluorescent technology.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100611033B1 (en) * | 2004-08-10 | 2006-08-10 | 주식회사 뉴파워 프라즈마 | Fluorescent lamp with coil antenna and surface light source device using the same |
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2001
- 2001-12-04 KR KR1020010076295A patent/KR20030045542A/en not_active Application Discontinuation
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| KR100611033B1 (en) * | 2004-08-10 | 2006-08-10 | 주식회사 뉴파워 프라즈마 | Fluorescent lamp with coil antenna and surface light source device using the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |