KR200319681Y1 - 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프에 관한 것으로, 작은 전력으로 적외선을 발산하는 전외선 방사체의 주위에 공명흡수작용을 통해 전외선을 증폭시킬 수 있는 물질을 충진하여 공명흡수작용에 의해 빛을 발산할 수 있도록 하는 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프에 관한 것이다. 본 고안에 따르면, 열원이되는 부재가 약 500℃의 저온으로 발열되기 때문에 에너지 효율이 높게 된다. 또한, 빛으로 전이되는 열원이 이중 구조로 된 석영 유리관의 내부 유닛에 포함되어 빛이 발산되는 부분과 분리되게 구성되어 램프의 내부 벽에 발생되는 흑화현상을 방지할 수 있다. 그리고, 빛의 방출과 더불어 고온으로 발열되기 때문에 부가적인 난방의 효과를 기대할 수 있다.

Description

적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프{LAMP HAVING A EMITTING LIGHT AND A GENERATION OF HEAT FUNCTION THROUGH AMPLIFICATION OF INFRARED}

본 고안은 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프에 관한 것으로, 작은 전력으로 적외선을 발산하는 전외선 방사체의 주위에 공명흡수작용을 통해 전외선을 증폭시킬 수 있는 물질을 충진하여 공명흡수작용에 의해 빛을 발산할 수 있도록 하는 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프에 관한 것이다.

일반적으로 조명용 램프는 온도반사 방식을 이용하는 백열등과 할로겐 램프 등이 있고, 방전방식을 이용하는 형광등, 수은등 및 네온등 등이 있다.

종래의 온도반사 방식으로 빛을 발산하는 백열전구는 필라멘트가 약 2000℃ 이상으로 발열이 되어야 빛을 발산하고, 이때 빛으로 전환되는 전기 에너지는 약 15% 정도이며 나머지 에너지는 손실되고 있다. 또한, 점등 중에 고온으로 발열되어야만 하기 때문에 필라멘트 표면으로부터 텅스텐의 원자가 증발하여 관 내벽에 부착하며 관벽흑화를 일으켜서 빛의 투과를 감소시킨다.

그리고, 할로겐전구는 유리구 내에 불황성가스 이외에 요오드, 브롬, 염소 등의 할로겐 화합물을 미량 봉입한 것으로 할로겐은 낮은 온도에서 텅스텐과 결합하고 높은 온도에서는 분해하는 성질이 있다. 전구 내에 소량의 할로겐을 넣으면 할로겐이 증발되어 확산되면서 250℃ 이상에서는 증기상태로 관벽에 부착되지 않고 전구의 내부를 떠다니게 되는데, 유리구의 관벽에 가까이 위치되어 온도가 저하된 할로켄 증기가 필라멘트로부터 증발된 텅스텐 증기와 결합하여 할로겐화 텅스텐으로 된다.

이러한 할로겐화 텅스텐은 투명하고 증발하기 쉬운 것으로 대류에 의하여 2,000℃ 이상의 고온의 필라멘트 가까이 가면 고온으로 인해 분해되고 텅스텐은 필라멘트로 되돌아가고 할로겐은 확산된다. 이 활로겐이 관벽에 가면 또다시 텅스텐과 결합되고 다시 고온의 필라멘트에 의해 원상태로 돌아가는 할로겐 재생 사이클을 이루고 있으나, 필라멘트의 증발로 흑화현상을 완전히 차단하지는 못하는 실정이었다. 그리고, 이와 같은 과정에서도 고온의 필라멘트에 의해 빛을 발산하게 되기 때문에 에너지 효율은 양호하지 못하다는 단점이 있다.

또한, 방전방식을 이용하는 형광등, 수은등 및 네온등 등에 있어서도 상기 문제점들은 해결되지 못하고 있다.

따라서, 상기한 문제점들을 해결하기 위한 본 고안의 일 목적은 작은 전력으로 빛을 발산할 수 있도록 하여 에너지 효율을 극대화 시키는 데에 있다.

본 고안의 다른 일 목적은 빛을 발산하는 기능과 더불어 열도 함께 발산할수 있도록 하여 부가적인 전열기능을 갖도록 하는 데에 있다.

본 고안의 또 다른 일 목적은 발산체가 낮은 온도로 발열되도록 하여 램프의 전구 내벽에 발생되는 흑화현상의 발생을 방지하는 데에 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적을 이루기 위한 일 특징은 내부에 적외선 방사부재가 위치되고, 상기 적외선 방사부재는 양 단부에는 전원인가를 위한 리드선이 연결된 상태로 내부 유닛을 구성하는 석영 유리관의 일측 압착 밀봉부에 리드선이 고정되어 내부가 진공으로 밀봉되는 상기 적외선 방사체; 및 내부에 상기 적외선 방사체가 위치되어 압착 밀봉부로부터 돌출된 리드선이 외부 유닛을 구성하는 석영 유리관의 일측 압착 밀봉부에 고정되어 다른 리드선과 연결되게 구성되며, 상기 내부 유닛을 구성하는 석영 유리관과 외부 유닛을 구성하는 석영 유리관 사이에는 진공 상태에서 공명흡수작용 물질이 주입되어 밀봉되는 외부 유닛인 석영 유리관으로 구성되는 것에 있다.

상기 공명흡수작용 물질은 증류수를 이용할 수도 있고, 또한 주입비율은 부피비율이 약 1/1800이 되게 주입되는 것이 바람직하다.

상기 외부 유닛을 구성하는 석영 유리관의 압착 밀봉부에는 중심전극 및 나사전극이 결합된 베이스로 구성되며, 상기 중심전극 및 나사전극에는 상기 압착 밀봉부에서 돌출된 리드선과 연결되는 각각 리드선이 연결되게 구성된 소켓이 결합되게 구성할 수도 있다.

그리고, 적외선 방사부재에 연결되는 리드선이 내부 유닛을 구성하는 석영 유리관과 외부 유닛을 구성하는 석영 유리관의 양 방향으로 돌출되게 구성할 수도있다.

도 1은 본 고안에 따른 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 고안에 따른 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프의 일 구성요소인 적외선 방사체의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프의 일 실시예이다.

도 4는 본 고안에 따른 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프의 다른 일 실시예이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

100 ... 램프 110 ... 적외선 방사체

111,121 ... 석영 유리관 112,122 ... 압착밀봉부

113 ... 1차 연결판 114 ... 연결리드선

115,125 ... 밀폐부 116 ... 1차 리드선

123 ... 2차 연결판 124 ... 2차 리드선

130 ... 적외선 방사부재 131 ... 전극단자

140 ... 진공공간 150 ... 공명흡수작용 공간

160 ... 공명흡수작용 물질 200 ... 소켓

210 ... 베이스 220 ... 나사전극

230 ... 중심전극 240 ... 리드선

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예를 통해 구체적인 기술내용을 설명하겠다.

우선, 본 고안은 유리관이 이중의 구조로 이루어져 내부 유닛은 낮은 온도로 발열하며 적외선을 발산시키고, 외부 유닛은 발산된 적외선을 흡수하여 공명흡수작용을 통해 이를 증폭시켜 온도를 상승작용을 통해 빛으로 전환시키게 된다.

여기서 공명흡수작용이란 원자나 분자가 동종(同種)의 다른 원자나 분자의 복사(輻射)를 흡수하여 바닥상태[基底狀態]로부터 들뜬상태[勵起狀態]로 전이(轉移)하는 현상이다.

흡수된 에너지는 열에너지로 변하거나, 엷은 기체에서 다시 빛으로 방출된다. 이것을 공명복사라 하며, 복사를 하는 원자가 E1으로부터 E0로 전이하여 hν의 에너지의 광자를 방출하면, 공명흡수하는 쪽의 원자는 hν를 흡수하여 E0으로부터 E1으로 전이한다. 다만 E0, E1은 각각 원자의 바닥상태, 그리고 중간 전이 없는 가장 들뜬상태의 에너지를 나타낸다.

예를 들어 물질을 구성하고 있는 분자의 진동수는 원적외선 파장대(0.5∼1,000미크론) 범위 내에 있으므로 동일한 파장대의 원적외선이 어떤 물질에 조사되면 흡수되어 분자의 공명현상이 일어나게 되고, 진동이 점점 격하게 되는데, 이와 같이 증폭된 진동에너지의 일부는 자기 발열에 의해 열로 변하고 일부는 분자운동을 활성화시키는 활성화에너지로 작용하게 된다.

본 고안은 이와 같은 작용을 통해 에너지를 증폭시켜 열을 빛으로 전환시키는 원리를 이용하게 된다.

도 1과 도 2에 도시된 것과 같이 본 고안은 외부 유닛을 구성하는 석영 유리관(121)의 내부에 내부 유닛을 구성하는 적외선 방사체(110)가 삽입되어 결합되는 구조를 갖는다.

상기 적외선 방사체(110)는 내부에 적외선 방사부재(130)가 위치되는데, 상기 적외선 방사부재(130)는 카본 또는 세라믹이 도포된 발열체 등과 같이 적외선을 방출하는 부재를 이용한다. 상기 적외선 방사부재(130)의 양 단부에는 이하 설명되는 것과 같은 구조의 리드선이 연결된다. 즉, 상기 방사부재(130)의 양 단부에 전극단자(131)가 결합되고, 상기 전극단자(131)는 1차 리드선(116)에 연결된다. 그리고, 상기 1차 리드선(116)은 다시 1차 연결판(113)에 의해 연결리드선(114)와 연결된다.

상기 적외선 방사부재(130)는 석영유리관(111)의 내부에 위치되는데, 상기 석영 유리관(111)은 내부를 진공상태로 만들기 위하여 일 측이 압착밀봉부(112)로 구성되고, 다른 일 측이 밀폐부(115)로 구성된다.

상기 압착 밀봉부(112)를 형성할 때, 1차 리드선(116)과 연결 리드선(114)를 1차 연결판(113)에 의해 연결한 상태에서 상기 1차 연결판(113)이 압착 밀봉부(112)의 중앙에 위치되게 한 후, 가열을 하여 압착을 하게 된다. 그 후에 석영 유리관(111)의 공기를 배출시킨 후 밀폐부(115)를 열로 융착시켜 석영 유리관(111)의 내부를 진공 상태로 만든다.

이와 같이 구성되는 적외선 방사체(110)는 도 1에 도시된 것과 같이 외부 유닛을 구성하는 석영유리관(121)의 내부에 일정한 공간, 즉 공명흡수작용 공간(150)이 형성되게 결합된다.

상기 외부 유닛을 구성하는 석영 유리관(121)은 내부 유닛을 구성하는 석영 유리관(111)과 유사한 구조로 일 측이 압착 밀봉부(122)로 다른 일 측이 밀폐부(125)로 구성된다.

상기 압착 밀봉부(122)를 형성할 때에는 연결 리드선(114)이 2차 연결판(123)에 의해 2차 리드선(124)와 연결된 상태에서 상기 2차 연결판(123)이 압착 밀봉부(122)의 중앙에 위치되게 한 후, 가열을 하여 압착을 하게 된다.

그 후 석영 유리관(121)의 공기를 배출시킨 후, 상기 석영 유리관(121)의 내부에 공명흡수작용 물질(160)을 주입한 후에 밀폐부(125)를 열로 융착시킨다.

본 실시예에서 상기 공명흡수작용 물질(160)로 증류수를 사용하였으며, 상기 증류수의 주입량은 부피비율이 약 1/1800이 되게 주입하였다.

이와 같이 구성되는 램프(100)는 상기 2차 리드선(124)에 전원이 공급되면, 적외선 방사부재(130)가 약 500℃로 발열되면서 적외선을 방출하게 된다. 이때, 방출된 적외선은 공명흡수작용 공간(150)으로 방출되어 공명흡수작용 물질(160)에 의해 흡수되고, 상기 적외선을 흡수한 공명흡수작용 물질(160)은 바닥사태에서 들뜬상태로 전이되게 된다. 이와 같이 전이된 공명흡수작용 물질(160)은 온도가 2000℃ 이상으로 상승하게 되면서 빛을 발산하게 된다.

여기서 알 수 있는 것은 적외선 방사부재(130)는 약 500℃의 저온으로 발열되기 때문에 에너지 소비가 매우 작게 되고, 또한 발열온도가 낮기 때문에 적외선 방사부재(130)가 거의 증발되지 않아 흑화현상이 발생되지 않는 다는 것이다. 이것은 공명흡수작용 공간(150)에서 2000℃ 이상으로 온도가 상승되고, 내부 유닛을 구성하는 적외선 방사체(110)의 내부에서는 약 500℃ 정도로만 온도가 상승되기 때문이다.

상기와 같이 구성되는 램프(100)는 압착 밀봉부(122)에 소켓(200)이 결합되는데, 상기 소켓(200)은 중심전극(230) 및 나사전극(220)이 결합된 베이스(210)로 구성되며, 상기 중심전극(230) 및 나사전극(220)에는 각각 리드선(240)이 연결되고, 상기 리드선(240)은 램프(100)의 압착 밀봉부(122)에서 돌출된 2차 리드선(124)과 연결된다.

도 4에는 본 고안에 따른 다른 형태의 램프(100-1)가 도시되어 있는데, 이 램프(100-1)는 리드선들의 위치를 양 방향으로 돌출되게 구성된 것 이외에 다른 기술적인 사항들은 상기 설명된 것과 동일하다.

상기 램프(100-1)의 구조는 석영 유리관(120-1)의 내부에 적외선 방사체(110-1)가 결합되고, 상기 적외선 방사체(110-1)의 내부에 위치되는 적외선 방사부재(130-1)의 양 단부에는 각각 1차 리드선(116-1), 1차 연결판(113-1), 연결 리드선(114-1), 2차 연결판(123-1) 및 2차 리드선(124-1)이 차례로 연결된다.

본 고안에 따르면, 열원이되는 부재가 약 500℃의 저온으로 발열되기 때문에 에너지 효율이 높게 된다. 또한, 빛으로 전이되는 열원이 이중 구조로 된 석영 유리관의 내부 유닛에 포함되어 빛이 발산되는 부분과 분리되게 구성되어 램프의 내부 벽에 발생되는 흑화현상을 방지할 수 있다. 그리고, 빛의 방출과 더불어 고온으로 발열되기 때문에 부가적인 난방의 효과를 기대할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 고안에 따른 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 실용신안등록청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (5)

1. 내부에 적외선 방사부재가 위치되고, 상기 적외선 방사부재는 양 단부에는 전원인가를 위한 리드선이 연결되는 상태로 내부 유닛을 구성하는 석영 유리관의 일측 압착 밀봉부에 리드선이 고정되어 내부가 진공으로 밀봉되는 상기 적외선 방사체; 및

   내부에 상기 적외선 방사체가 위치되어 압착 밀봉부로부터 돌출된 리드선이 외부 유닛을 구성하는 석영 유리관의 일측 압착 밀봉부에 고정되어 다른 리드선과 연결되게 구성되며, 상기 내부 유닛을 구성하는 석영 유리관과 외부 유닛을 구성하는 석영 유리관 사이에는 진공 상태에서 공명흡수작용 물질이 주입되어 밀봉되는 외부 유닛인 석영 유리관으로 구성되는 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공명흡수작용 물질은 증류수인 것을 특징으로 하는 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공명흡수작용 물질은 부피비율이 약 1/1800이 되게 주입되는 것을 특징으로 하는 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프.
4. 제 1 항에 있어서, 외부 유닛을 구성하는 석영 유리관의 압착 밀봉부에 중심전극 및 나사전극이 결합된 베이스로 구성되며, 상기 중심전극 및 나사전극에는 상기 압착 밀봉부에서 돌출된 리드선과 연결되는 각각 리드선이 연결되게 구성된 소켓이 결합되는 것을 특징으로 하는 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 램프는 적외선 방사부재에 연결되는 리드선이 내부 유닛을 구성하는 석영 유리관과 외부 유닛을 구성하는 석영 유리관의 양 방향으로 돌출되게 구성되는 것을 특징으로 하는 적외선 증폭을 이용한 발광 및 발열 기능을 갖는 램프.