KR200385616Y1 - Apparatus for Electrodeless Multiple Bulb With Multiple Spectrum Lighting Sources - Google Patents
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Abstract
본 고안은 마이크로파로 여러개의 무전극 방전 램프를 점등시키는 무전극 조명장치에 관한 것으로 마그네트론을 장착한 도파관의 길이를 도파관 선로의 파장 길이의 정수배 지점에서 폐쇄시키고 도파관 선로의 1/2 파장 길이에 해당하는 자계면 임의의 개소에 슬롯을 형성시켜 마이크로파를 분배하고, 삼면이 고효율 반사체로 구성되고 한 면에는 마이크로파를 차폐하며 빛을 투과시키는 이중 격자망을 설치하며 TE01n모드로 공진되는 등기구 구조물과 각각의 등기구 구조물에서 방출되는 가시광의 파장이 다른 무전극 램프를 두개 이상 설치하여 분배된 마이크로파가 등기구 구조물 내에서 공진되어 램프를 여기시켜 가시광을 발생하도록 한 단일 마그네트론에서 발생된 마이크로파로 임의의 개소에 복수개의 방출 파장이 다른 램프를 점등시키는 무전극 조명장치에 관한 것이다.The present invention relates to a non-electrode lighting apparatus for lighting a plurality of electrodeless discharge lamps with microwaves, and closes the length of the waveguide with the magnetron at an integer multiple of the wavelength length of the waveguide line and corresponds to the half wavelength of the waveguide line. To distribute the microwaves by forming slots in arbitrary places on the magnetic field, and the three sides are composed of high-efficiency reflectors, and one side is equipped with a double grid that shields the microwaves and transmits light and resonates in TE01n mode. Microwaves generated from a single magnetron in which two or more non-electrode lamps having different wavelengths of visible light emitted from the luminaire structure are installed to resonate within the luminaire structure to excite the lamp to generate visible light, and thus, a plurality of electrodes at a plurality of locations Radios light up lamps with different emission wavelengths It relates to a pole lighting device.
Description
본 고안은 마이크로파를 이용하여 발광파장이 다른 여러 개의 무전극 램프를 동시에 구동시키는 무전극 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로파 발생수단인 마그네트론에서 발생시킨 마이크로파를 도파관 상의 슬롯에서 분배하고 분배된 마이크로파를 무전극 램프가 설치된 등기구 구조물에 주입시켜 무전극 램프에 충진된 기체에서 발산하는 고유 스펙트럼을 조명에 이용하게 한 것으로 램프의 전극 부분에서 발생되는 수명 단축의 요인을 제거하여 반영구적으로 사용할 수 있도록 한 복합 파장 특성을 갖는 무전극 조명장치에 관한 것이다. The present invention relates to an electrodeless lighting device that simultaneously drives a plurality of electrodeless lamps having different light emission wavelengths using microwaves. More specifically, the microwaves generated by the magnetron, which is a microwave generating means, are distributed and distributed in slots on the waveguide. By injecting microwaves into the luminaire structure where the electrodeless lamp is installed, the intrinsic spectrum emitted from the gas filled in the electrodeless lamp is used for lighting, and it can be used semi-permanently by eliminating the factor of shortening the lifespan generated in the electrode part of the lamp. The present invention relates to an electrodeless lighting device having a composite wavelength characteristic.
일반적으로 조명기기에 사용되는 램프는 필라멘트를 가열하여 가시광을 얻는 직열 램프와 관 내부에 방전 전류를 흘려 발광시키는 방전 램프가 있으며, 방전 램프는 관 내에 방전을 일으키는 전극을 설치하고 수은, 나트륨, 황, 탈륨, 인듐 등 기화 가스를 충전하여 직류 전기장 또는 저주파 교류 전기장에 의해 전자가 지속적으로 방출되어 형성되는 방전 전류가 충진된 증기를 전리시켜 기체의 고유 스펙트럼을 방출하도록 한 것으로, 이러한 기존의 방전 램프는 방전시 전극을 가열하여 열전자를 방출하므로 전극의 가열부가 열에 의해 검게 그을리는 흑화 현상이 발생하고 전극이 소손되면 전극의 열전자 방출 효율이 크게 떨어져 수명을 다하여 정기적으로 교체해 주어야 하며, 이에 따라 추가적인 비용이 발생하고 교체에 따른 시간 및 인력이 소모되는 문제가 있었다. Generally, lamps used in lighting equipment include direct heat lamps that heat filaments to obtain visible light, and discharge lamps that emit light by discharging a discharge current inside the tube. By discharging gaseous gas such as thallium or indium, the discharge current formed by the continuous discharge of electrons by a direct current electric field or a low frequency alternating current electric field is ionized to emit a unique spectrum of the gas. In the discharge, hot electrons are discharged by heating the electrode, so blackening phenomenon occurs in which the heating part of the electrode is blackened by heat, and when the electrode is burned out, the thermal electron emission efficiency of the electrode is greatly decreased, and thus it is necessary to replace it regularly at the end of its lifetime. Costly and take time and labor to replace There has been a problem.
이러한 배경을 바탕으로 방전 전극을 없게 한 무전극 방전램프가 개발되었으며, 무전극식 램프의 원리는 전기장의 방향이 계속해서 반전하는 고주파 교류 전기장 내를 전자가 왕복하면서 기체 분자와 충돌하고 이 때 발생하는 가시광을 방출하도록 한 것이다. Based on this background, an electrodeless discharge lamp has been developed which eliminates the discharge electrode. The principle of the electrodeless lamp collides with gas molecules while electrons reciprocate in a high frequency alternating current electric field where the direction of the electric field continues to reverse. To emit visible light.
고주파 전기장 내에 설치된 방전관은 내부의 기체 분자가 여기되어 방전을 일으키게 되고, 따라서 전구체 내부에 전극을 형성하지 않고도 외부에서 고주파를 주입시킴으로써 방전을 형성하여 가스 특성에 따라 고유 스펙트럼의 빛을 방사하게 되며 이러한 방식의 무전극식 램프는 높은 발광 효율과 긴 수명을 갖는 장점으로 인하여 사용이 확산되는 추세이다. In the discharge tube installed in the high frequency electric field, gas molecules inside are excited to generate a discharge. Therefore, a high frequency is injected from the outside without forming an electrode inside the precursor to form a discharge to emit light of a unique spectrum according to gas characteristics. Electrodeless lamps of the type have a tendency to spread because of the advantages of high luminous efficiency and long life.
무전극 램프에 사용되는 전자파는 수백 KHz ~ 수 MHz를 사용하는 고주파 전원방식과 수 GHz대를 사용하는 초고주파 방전등 방식으로 구분된다. 고주파를 이용하는 무전극 램프는 형광방전을 이용한 무전극 형광등이 있으며 초고주파를 이용한 광원은 황을 충전한 황 램프를 효시로 개발되고 있다. The electromagnetic waves used in the electrodeless lamp are classified into a high frequency power supply method using hundreds of KHz to several MHz and an ultra high frequency discharge lamp method using several GHz bands. Electrodeless lamps using high frequency include electrodeless fluorescent lamps using fluorescent discharge, and sulfur-filled sulfur lamps are being developed as light sources using ultra-high frequency.
황 램프는 체적을 최소화 시킨 마이크로파 공진기 내에 가시광 스펙트럼 특성을 갖는 물질을 충진한 구형 방전관을 설치하고 방전관이 설치된 공진기에 강한 초고주파 전기장을 가하여 프라즈마를 발생시켜 충진물질이 가시광을 방출하도록 한 것으로 발광 스펙트럼이 태양광과 유사하며 효율이 최대 120 루멘/W로 높아 신 광원으로 주목받고 있는 실정이다. The sulfur lamp has a spherical discharge tube filled with a material having visible spectral characteristics in a microwave resonator that minimizes the volume, and applies a very high frequency electric field to the resonator where the discharge tube is installed to generate a plasma so that the filling material emits visible light. It is similar to solar light and its efficiency is up to 120 lumens / W, which is attracting attention as a new light source.
그러나 광 효율적 측면에서 이론적인 값은 555nm에서 685루멘/W로 발전의 가능성을 내포하고 있는 것이다. However, the theoretical value in terms of light efficiency implies the possibility of power generation from 555 nm to 685 lumens / W.
또한, 황 램프에 사용할 수 있는 마그네트론은 2450MHz대의 700 ~ 1200W 출력을 가진 산업용 마그네트론으로 기존의 초고주파 방전램프는 100000루멘 이상의 고휘도 점광원을 형성하게 되어 직접조명으로 사용하기에는 적당하지 않으며, 이에 대한 해소책으로 점 광원을 면 광원으로 분산키는 광 파이프가 개발되기도 하였다.또 다른 방법으로 300와트 급의 초고주파 무전극 램프를 위한 소출력 마그네트론을 개발하고저 하는 시도가 진행되고 있다. In addition, the magnetron that can be used for the sulfur lamp is an industrial magnetron with 700 ~ 1200W output of 2450MHz, and the existing ultra-high frequency discharge lamp forms a high-brightness point light source of more than 100,000 lumens, which is not suitable for direct lighting. Light pipes have been developed to disperse point light sources into surface light sources. In addition, attempts have been made to develop low-power magnetrons for 300 watt ultra-high frequency electrodeless lamps.
본 고안은 상기 설명한 당해 기술 분야의 기술 배경 하에서 이루어진 것으로서, 종래의 고출력 마그네트론을 이용한 초고주파 방전 램프가 갖는 광속 집중 현상을 해소하여 생활 조명에 활용하며 미적용된 방전 기체를 사용하여 광효율을 극대화시키는 동시에 광 파장의 조합에 의한 연색 지수를 높여 에너지 절약과 무전극 램프의 특징인 장수명화를 달성할 수 있는 복합 파장 특성을 갖는 무전극 조명장치를 제공함을 목적으로 하는 것이다. The present invention is made under the technical background of the above-described technical field, and solves the light beam concentration phenomenon of the ultra-high frequency discharge lamp using the conventional high-power magnetron, which is utilized for living lighting, and maximizes the light efficiency by using an unapplied discharge gas. It is an object of the present invention to provide an electrodeless illumination device having a complex wavelength characteristic that can increase the color rendering index by a combination of wavelengths and achieve energy saving and long life, which is a characteristic of an electrodeless lamp.
본 고안의 또 다른 목적은 폐방전관의 파기시 발생하는 수은, 나트륨 등 가스의 누출로 인한 환경 오염을 감소시키고 고 효율을 통한 조명 에너지를 절감할 수 있는 무전극 조명장치를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide an electrodeless lighting device that can reduce the environmental pollution caused by the leakage of gas such as mercury, sodium, etc. generated during the destruction of the waste discharge tube and reduce the lighting energy through high efficiency.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에서는 마그네트론이 장착된 도파관에 형성된 하나 이상의 슬롯에 의하여 분배된 마이크로파를 공진 조건에 맞춘 등기구 구조물에 주입하여 등기구 구조물 내의 무전극 램프가 점등하도록 구성된 조명장치에 있어서, 관내 파장의 5배수 이상의 길이 지점에서 폐쇄시켜 1차 공진조건을 충족하도록 형성되고 임의의 파절점에 마그네트론에서 발생한 마이크로파를 분배하기 위한 슬롯이 형성된 도파관과; In order to achieve the above object, the present invention is a lighting device configured to light an electrodeless lamp in a luminaire structure by injecting microwaves distributed by at least one slot formed in a waveguide equipped with a magnetron into a luminaire structure according to resonance conditions, A waveguide formed by closing at a length of at least five times the wavelength to satisfy the first resonance condition and having a slot for distributing microwaves generated at the magnetron at an arbitrary fracture point;
상기 파절점에 대응하는 슬롯이 바닥면에 형성되고 적어도 일면은 개방부를 형성하며 내벽면은 반사갓으로 형성되고 서로 다른 파장의 광을 발생하는 무전극 램프가 내부에 배치된 등기구 구조물을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 파장 특성을 갖는 무전극 조명장치를 제공한다.The slot corresponding to the fracture point is formed on the bottom surface, at least one surface is formed with an opening portion, the inner wall surface is formed with a reflector and has a luminaire structure in which an electrodeless lamp for generating light of different wavelengths is disposed therein. Provided is an electrodeless illumination device having a composite wavelength characteristic.
또한, 발 명에서 상기 마그네트론으로부터 발생된 마이크로파를 전송하기 위한 도파관은 직사각형 구조, ㄷ자 구조, ㅁ 자 구조의 어느 하나일 수 있으며, 상기 등기구 구조물에 설치된 무전극 방전램프는 복수의 원주형 방전 램프를 하나의 슬리브에 직선 배열하여 설치한 방전 램프, 각각 방사 파장이 다른 복수의 램프를 병열 배치한 방전 램프, 환형의 각기 다른 파장의 램프를 평면 배열한 방전 램프를 조합하여 구성될 수 있다.In addition, in the present invention, the waveguide for transmitting microwaves generated from the magnetron may be any one of a rectangular structure, a c-shaped structure, and a wh-shaped structure. An electrodeless discharge lamp installed in the luminaire structure may include a plurality of cylindrical discharge lamps. It can be configured by combining a discharge lamp provided by arranging linearly in one sleeve, a discharge lamp in which a plurality of lamps having different radiation wavelengths are arranged in parallel, and a discharge lamp in which planarly arranged lamps of different wavelengths are annular.
더우기, 본 고안의 바람직한 실시예에서 상기 무전극 방전램프에 주입될 가스는 각각 상이한 원자 스펙트럼을 발광하도록 염소, 나트륨, 불소가 주 성분일 수 있다. Furthermore, in the preferred embodiment of the present invention, the gas to be injected into the electrodeless discharge lamp may be chlorine, sodium, and fluorine as main components so as to emit different atomic spectra.
또한, 본 고안에서 상기 등기구 구조물의 개방부는 가시광을 투과시키는 ITO를 코팅한 유리 혹은 투명 플라스틱으로 구성되거나 금속제 이중 격자망으로 이루어지며, 상기 마그네트론은 2450MHz대의 마그네트론이나 900MHz대 또는 5.8GHz대의 마그네트론이 사용될 수 있다.In addition, in the present invention, the opening of the luminaire structure may be made of glass or transparent plastic coated with ITO that transmits visible light, or may be made of a metal lattice mesh, and the magnetron may be a magnetron of 2450 MHz or a magnetron of 900 MHz or 5.8 GHz. Can be.
한편, 본 고안에서 마이크로파 발생수단에는 냉각기구가 구비되고, 상기 무전극 램프는 공진조건에 맞추어 설계된 등기구 구조물에 따라 크기가 변경된다. On the other hand, in the present invention, the microwave generating means is provided with a cooling mechanism, the electrodeless lamp is changed in size depending on the luminaire structure designed according to the resonance conditions.
본 고안의 상기 목적들 및 다른 목적들과 특정한 장점과 신규한 특징들은 첨부 도면과 관련한 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다. The above and other objects and specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 복합파장 특성을 갖는 무전극 조명장치에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an electrodeless lighting device having a composite wavelength characteristics using a microwave according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 본 고안의 복합 파장 특성을 갖는 무전극 조명장치의 원리적인 사항을 설명하면 다음과 같다.First, the principle of the electrodeless lighting device having a composite wavelength characteristic of the present invention will be described.
마이크로파는 도파관에 의하여 전송되며 직사각형 도파관 내의 파장은 자유공간에서의 파장과는 달리 도파관 자계면의 길이에 의하여 결정되며, 예를 들어 2450MHz의 초고주파의 경우 자계면이 86mm인 도파관의 내부에서의 한 파장의 길이는 자유공간에서의 한 파장의 길이인 212mm보다 짧은 172mm로 변환되어 전송된다.Microwaves are transmitted by waveguides, and the wavelength in a rectangular waveguide is determined by the length of the waveguide magnetic interface, as opposed to the wavelength in free space.For example, in the case of ultra-high frequency of 2450MHz, one wavelength inside the waveguide with 86mm magnetic field. The length of is converted to 172mm shorter than 212mm, the length of one wavelength in free space, and transmitted.
따라서 사각형 도파관 내에서 공진되는 초고주파는 1/2 파장인 86mm마다 파절점을 갖게 되어, 이 점에 좁은 개구면(이하 슬롯이라 한다)을 형성하면 효과적으로 초고주파 전력을 인출할 수 있으며, 공진체로 형성된 도파관 상의 파절점에 슬롯을 통하여 방전관에 주입될 전력을 분배하도록 하는 것이다.Therefore, the ultra-high frequency resonating in the rectangular waveguide has a fracture point every 86mm, which is 1/2 wavelength. If a narrow opening surface (hereinafter referred to as a slot) is formed at this point, ultra-high frequency power can be effectively drawn out. It is to distribute the power to be injected into the discharge tube through the slot at the fracture point of the image.
또한 초고주파 전력의 분배는 슬롯의 크기를 달리 조절함으로 복수개의 램프의 밝기를 달리할 수도 있도록 하며 램프의 충진 물질을 달리하여 각각의 방전 가스가 갖는 고유의 원자 또는 분자 스펙트럼의 빛을 발산하도록 하여 조명 뿐만아니라 자외선과 근 적외선의 광원체로써의 기능을 부여 할 수 있도록 한 것이다. In addition, the distribution of ultra-high frequency power allows the brightness of a plurality of lamps to be changed by adjusting the size of slots differently, and the light of the atomic or molecular spectrum of each discharge gas is emitted by varying the filling material of the lamps. In addition, it is able to give functions as a light source body of ultraviolet rays and near infrared rays.
원자 스펙트럼이 자외선을 방출하는 원소로는 중수소, 요오드, 수은, 황, 란타늄, 등이 있으며 가시광선용으로는 나트륨, 황, 염소 및 불소, 제논이 있으며, 자외선을 가시광선으로 변환시킨 형광등 등이 있다. 적외선용으로는 마그네슘 등을 사용할 수 있다. Elements that emit ultraviolet rays in the atomic spectrum include deuterium, iodine, mercury, sulfur, lanthanum, and the like, and sodium, sulfur, chlorine, fluorine, and xenon for visible light, and fluorescent lamps that convert ultraviolet light into visible light. . Magnesium etc. can be used for infrared rays.
본 고안에서는 발광체의 표면적이 넓은 원주형 램프를 사용하여 눈부심 현상을 줄이고 램프의 과열을 줄이는 동시에 방출 파장을 가시광선인 450 ~ 700nm 대에서 고르게 방출 할 수 있도록 염소와 나트륨, 불소를 저압으로 충진한 3개의 발광체로 구성함으로써 각각의 원자 스펙트럼에서 발광된 빛이 가시광선의 전 파장대에서 조화되어 고도의 연색 특성을 갖도록 한 것이 하나의 특징이다. The present invention uses a cylindrical lamp with a large surface area of the luminous body to reduce glare and reduce overheating of the lamp, and to fill the chlorine, sodium, and fluorine at low pressure so that the emission wavelength is evenly emitted in the visible light range of 450 to 700 nm. One feature is that the light emitted from each atomic spectrum is harmonized in all wavelengths of visible light to have a high color rendering characteristic by being composed of four light emitters.
또한, 본 고안은 하나의 마이크로파 발생수단을 이용하여 다수개의 무전극 방전 램프를 발광시키도록 구성함으로써 무전극 램프의 특성인 반 영구적 수명과 스펙트럼을 달리하는 다용도의 광원을 발생시키도록 하며 또한 전선없이 점등되는 방폭형의 발광체를 구성할 수 있는 것이 다른 특징이다.In addition, the present invention is configured to emit a plurality of electrodeless discharge lamps by using a single microwave generating means to generate a multi-purpose light source having a semi-permanent life and spectrum that is the characteristic of the electrodeless lamp and without wires Another feature is that the explosion-proof light-emitting body can be constituted.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 복합파장 특성을 갖는 무전극 조명장치의 개략적인 구성을 도시한 사시도로서, 종래의 초고주파를 전송하기 위하여 사용되었던 도파관(2)을 도파관 관내 파장 길이( λg) 의 Ν배의 길이(바람직하게는 관내 파장의 5배수 이상의 길이)에서 폐쇄시켜 TE01N 모드의 공진기를 구성하고, 도파관의 재질은 가볍고 전도도가 높은 알루미늄이 바람직하며, 등기구 구조물을 설치하고자 하는 위치에 근접한 파절점에 복수개의 슬롯(4)을 형성시킨다. 이 슬롯(4)과 등기구 구조물(20)에 형성하고 있는 복수개의 슬롯(26)이 일치하도록 등기구 구조물(20)을 도파관(2) 상에 고정시키게 된다. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an electrodeless lighting device having a composite wavelength characteristic using a microwave according to a preferred embodiment of the present invention, the waveguide (2) that was used to transmit a conventional ultra-high frequency waveguide tube wavelength The resonator of TE01N mode is constructed by closing at the length of Ν times the length (λg) (preferably more than 5 times the length of the tube), and the material of the waveguide is preferably light and high conductivity aluminum, and to install the luminaire structure. A plurality of slots 4 are formed at the fracture point close to the position. The luminaire structure 20 is fixed on the waveguide 2 so that the slot 4 and the plural slots 26 formed in the luminaire structure 20 coincide.
한편, 본 고안에서는 상기와 같이 구성된 도파관(2)의 일 단부에 마이크로파를 발생하는 수단으로서 마그네트론(1)을 설치하는 데, 본 실시예에서는 2450MHz대의 마그네트론(1)이 마이크로파 발생수단으로 사용되나 900MHz대 또는 5.8GHz대와 같은 다른 주파수대의 설비가 사용될 수도 있다. Meanwhile, in the present invention, the magnetron 1 is installed as a means for generating microwaves at one end of the waveguide 2 configured as described above. In this embodiment, the magnetron 1 of 2450 MHz band is used as the microwave generating means, but the 900 MHz Bands or other frequency bands, such as the 5.8 GHz band, may be used.
이어서, 상기와 같이 구성된 마그네트론(1)에서 발생한 마이크로파를 전송하기 위한 도파관(2)에 장착된 복수의 등기구 구조물(20)은 도 1 도시와 같이 일측이 개방된 개방부(21)를 구비하고 내부에 무전극 방전램프가 장착된 오목부가 형성된 직사각형 형상으로서 오목부의 내벽면은 반사갓(22)으로 형성하는 데, 가시광의 반사도를 높이기 위하여 금속체에 알루미늄을 증착하여 가시광 반사율을 90% 이상으로 하여 광효율을 높이는 데 도움이 되도록 하였다. Subsequently, the plurality of luminaire structures 20 mounted on the waveguide 2 for transmitting microwaves generated by the magnetron 1 configured as described above have an opening 21 having one side open as shown in FIG. The inner wall surface of the recess is formed by the reflector 22, and the aluminum wall is deposited on the metal to increase the visible light reflectance so that the visible light reflectance is 90% or more. To help increase the
또한, 이러한 구조의 등기구 구조물(20)의 바닥면의 소정 위치에는 도파관(2)에 형성된 슬롯(4)에 대응하여 마이크로파가 인입하기 위한 슬롯(26)이 형성되며, 이러한 등기구 구조물(20)의 오목부에 무전극 방전램프(30)가 장착된다. In addition, a slot 26 for introducing microwaves is formed at a predetermined position of the bottom surface of the luminaire structure 20 having such a structure to correspond to the slot 4 formed in the waveguide 2. An electrodeless discharge lamp 30 is mounted in the recess.
그리고 본 고안의 실시예에서 개방부(21)에 설치된 금속 그물망은 전도체로서 차폐기능을 수행하여 전자파의 누설을 방지하고 가시광선의 투과는 허용하기 위한 것으로 100~150 매쉬의 금속망으로 이루어지거나, 개방부(21)를 ITO가 코팅된 유리 또는 투명 플라스틱류로 구성하였다. 또한, 그물망의 셀의 크기는 1/8인치 미만이며 두께가 5 내지 10㎜인 것으로 구성할 수 있다.And in the embodiment of the present invention, the metal mesh installed in the opening 21 is a conductor to perform a shielding function to prevent the leakage of electromagnetic waves and to allow the transmission of visible light is made of a metal mesh of 100 ~ 150 mesh, or open Part 21 was made of glass or transparent plastics coated with ITO. In addition, the size of the cell of the mesh can be configured to be less than 1/8 inch and the thickness is 5 to 10mm.
다음에 상기와 같은 구조의 등기구 구조물(20)에 장착되는 무전극 방전램프(30)의 구성을 설명하면, 제1 실시예로서의 등기구 구조물(20a)에는 복수의 무전극 방전램프(30a-30c)가 병렬로 설치되는 데, 각각의 무전극 방전램프(30a-30c)는 램프의 과열을 방지하고 파장을 서로 상이하게 방출할 수 있도록 염소, 나트륨, 불소 가스가 각각 10-4 - 10-2 Torr의 압력으로 원자 스펙트럼을 발광하도록 충진된 무전극 방전관으로서 구성된다.Next, the configuration of the electrodeless discharge lamp 30 mounted on the luminaire structure 20 having the above structure will be described. A plurality of electrodeless discharge lamps 30a-30c are provided in the luminaire structure 20a according to the first embodiment. Each electrodeless discharge lamp 30a-30c has a chlorine, sodium, and fluorine gas of 10 -4-10 -2 Torr, respectively, to prevent the lamp from overheating and emit different wavelengths. It is configured as an electrodeless discharge tube filled to emit an atomic spectrum under pressure.
한편, 제2 실시예로서의 등기구 구조물(20b)은 도 4 도시와 같이 상대적으로 길이가 짧은 무전극 램프(30a, 30b, 30c)가 직렬로 수납된 슬리브(40)가 장착된 구조이다. 이러한 슬리브(40)는 석영(quartz)으로 제작함이 바람직하다.On the other hand, the luminaire structure 20b as the second embodiment has a structure in which a sleeve 40 in which relatively short electrodeless lamps 30a, 30b, and 30c are housed in series as shown in FIG. The sleeve 40 is preferably made of quartz.
또한 제3 실시예로서의 등기구 구조물(20c)은 어느 하나의 방출 파장을 방출할 수 있도록 염소, 나트륨, 불소의 어느 하나의 가스가 충진된 무전극 램프(30)를 하나만 설치하여 구성된다.Also, the luminaire structure 20c as the third embodiment is constructed by installing only one electrodeless lamp 30 filled with any one of chlorine, sodium, and fluorine so as to emit any one emission wavelength.
도 2는 본 고안의 복합파장 특성을 갖는 무전극 조명장치의 다른 실시예를 도시하는 데, 마이크로파를 전송하는 도파관(2)의 구조를 'ㄷ"자 형상으로 구성하였다. 이러한 구조에서도 상기 실시예에서와 같이 소정 개소에 마이크로파를 방출할 수 있도록 복수의 슬롯(4)이 형성되며, 이러한 구조의 도파관(2) 위에 복수의 등기구 구조물(20b)이 장착된다. Figure 2 shows another embodiment of the electrodeless lighting device having a composite wavelength characteristic of the present invention, the structure of the waveguide 2 for transmitting microwaves is configured in the shape of the letter 'C'. A plurality of slots 4 are formed to emit microwaves in a predetermined position as in the above, and a plurality of luminaire structures 20b are mounted on the waveguide 2 of this structure.
도 2에서는 직렬로 배치된 무전극 램프(30a,30b,30c)가 수납된 슬리브(40)가 장착된 등기구 구조물(20b)을 복수개 설치한 예를 도시하고 있다. 본 실시예에서는 도파관(2)의 자계면이 휘어지도록 하여 등기구 구조물을 배치한 것이나 조명이 요구되는 위치에 따라 임의로 공진조건을 충족시켜 변형될 수 있다. 상기와 같은 도파관(2)의 형상은 "ㅁ"자 형상으로 구성할 수 있음은 물론이다.FIG. 2 shows an example in which a plurality of luminaire structures 20b equipped with a sleeve 40 in which the electrodeless lamps 30a, 30b and 30c arranged in series are mounted are installed. In the present embodiment, the magnetic field surface of the waveguide 2 is bent to arrange the luminaire structure or may be deformed by arbitrarily satisfying the resonance condition according to the position where the illumination is required. Of course, the shape of the waveguide 2 as described above can be configured in a "wh" shape.
도 3은 상기 설명한 바와 같이, 본 고안의 제2 실시예로서의 등기구 구조물(20b)의 예를 도시한 것으로서, 복수의 방전관, 즉 염소 방전램프(30a), 나트륨 방전램프(30b), 불소 방전램프(30c)가 직렬로 조합하여 배치된 슬리브(40)를 나타내고 있다.3 shows an example of a luminaire structure 20b as a second embodiment of the present invention as described above, and includes a plurality of discharge tubes, that is, a chlorine discharge lamp 30a, a sodium discharge lamp 30b, and a fluorine discharge lamp ( 30c) shows the sleeve 40 arranged in series.
도 4는 본 고안에 사용되는 복합파장 특성을 갖는 무전극 조명장치를 구성하기 위한 또 다른 실시예로서 정방형의 도파관(2)에 파장을 달리하는 환형 방전 램프(30a, 30b, 30c)가 평면 배열된 등기구 구조물(20d)의 예를 도시한 것이며, 등기구 구조물의 공진 모드를 te551모드인 정방형으로 형성하여 각기 다른 광 파장을 갖는 방전 램프(30a, 30b, 30c)가 환형으로 제작 설치된 구성이다. 이 실시예에서는 수평과 수직면에 각각 5개의 파절점을 가진 공진 패턴이 형성된다. 4 is a planar arrangement of annular discharge lamps 30a, 30b, and 30c having different wavelengths in a square waveguide 2 as another embodiment for constructing an electrodeless lighting device having a composite wavelength characteristic used in the present invention. An example of the luminaire structure 20d is shown, and the resonant mode of the luminaire structure is formed in a square of te551 mode, and discharge lamps 30a, 30b, and 30c having different light wavelengths are manufactured and installed in an annular shape. In this embodiment, a resonance pattern having five fracture points in each of the horizontal and vertical planes is formed.
도 5는 본 고안에 따른 복합 파장 특성을 갖는 무전극 조명장치를 구성하는 도파관(2)과 등기구 구조물(20)에서의 전자파 공진 패턴을 나타낸 것으로서, 파절점에서 집속된 전자파는 슬롯(4)을 통하여 등기구에 유입되게 되며, 등기구 구조물(20)에 대응 형성된 슬롯(26)을 통하여 마이크로파가 등기구 구조물(20)에 수용되며, 등기구 구조물(20)은 유입된 전자파에 공진되는 조건을 충족하고 있다.FIG. 5 is a view illustrating an electromagnetic resonance pattern of the waveguide 2 and the luminaire structure 20 constituting the electrodeless lighting device having the composite wavelength characteristic according to the present invention. Is introduced into the luminaire through, the microwave is accommodated in the luminaire structure 20 through the slot 26 formed to correspond to the luminaire structure 20, the luminaire structure 20 satisfies the conditions that are resonant with the introduced electromagnetic waves.
도 6은 가시광 영역에서 발광 효율이 높은 본 고안에 따른 무전극 조명장치에서 발광한 광의 스펙트럼을 도시한 도면이으로서, 3가지 물질로부터 방출된 파장분포와 발산되는 광 에너지의 분포를 도시한 것으로, 염소가스의 스펙트럼(53)과 나트륨의 스펙트럼(54), 불소의 스펙트럼(55)이 가시광선 전체 영역에 고루 분포됨을 나타내고 있다. 보편적으로 사용되는 수은의 스펙트럼 특성은 피크치인 253nm의 파장의 15k임과 비교할 때 본 고안의 경우 스펙트럼 특성의 평균치는 40k 정도로 3배 정도 효율이 증가되었음과 연색 특성이 우수함을 나타내고 있다. FIG. 6 is a view illustrating a spectrum of light emitted from an electrodeless illuminator according to the present invention having high luminous efficiency in the visible light region, and illustrating distribution of wavelengths emitted from three materials and light energy emitted. The spectrum 53 of chlorine gas, the spectrum 54 of sodium, and the spectrum 55 of fluorine are distributed evenly over the entire visible light region. The spectral characteristics of mercury used in general are 15k of the wavelength of 253 nm, which is the peak value, and the average of the spectral characteristics is about 40k.
본 고안의 바람직한 실시예에 있어서는, 마그네트론(1)을 방열시켜 냉각하기 위한 냉각기구가 마그네트론(1) 외부에 설치될 수 있으며, 달리 적절한 구조를 취할 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, a cooling mechanism for heat dissipating and cooling the magnetron 1 may be installed outside the magnetron 1, and may otherwise take an appropriate structure.
또한, 본 고안의 바람직한 실시예에서는 등기구 구조물(20)의 일 측면을 발광면으로 형성하였으나, 본 고안은 이에 한하지 않으며 2측면 또는 3측면에 발광면을 형성할 수 있다. In addition, in a preferred embodiment of the present invention, one side of the luminaire structure 20 is formed as a light emitting surface, but the present invention is not limited to this, and the light emitting surface may be formed on two or three sides.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 고안의 복합파장 특성을 갖는 무전극 조명장치의 작용 및 효과를 설명한다.Hereinafter will be described the operation and effect of the electrodeless lighting device having the composite wavelength characteristics of the present invention configured as described above.
본 고안에 따른 마그네트론을 이용한 고효율 무전극 방전램프의 작동 원리는 다음과 같다. The operation principle of the high efficiency electrodeless discharge lamp using the magnetron according to the present invention is as follows.
마그네트론(1)으로부터 발생한 마이크로파는 도파관(2)에서 공진되어 일정한 전계 분포를 유지하게 되며, 도파관(2)에 형성된 복수의 슬롯(4)에서 분기되어 공진형 등기구 구조물(20)에 주입되어 공진 캐비티의 특성에 일치되는 패턴을 형성하며 공진된다. 이 전자파는 방전램프(30)의 충진 물질을 여기시켜 일정 크기 이상의 에너지를 갖게 되면 충진 물질은 원자의 오비탈에서 이탈하게 되고 다시 기저 상태로 돌아오는 과정에서 고유 스펙트럼을 발산하게 되며 반사갓(22)에 의하여 일정방향으로 빛을 방출하게 된다. Microwaves generated from the magnetron 1 are resonated in the waveguide 2 to maintain a constant electric field distribution, are branched from a plurality of slots 4 formed in the waveguide 2 and injected into the resonant luminaire structure 20, thereby resonating the cavity. Resonance forms a pattern that matches the characteristics of the. When the electromagnetic wave excites the filling material of the discharge lamp 30 to have energy of a certain size or more, the filling material is deviated from the orbital of the atom and emits a unique spectrum in the process of returning to the ground state. Thereby emitting light in a predetermined direction.
이를 보다 상세하게 설명하면, 마그네트론(1)에서 발생된 2450MHz 의 초고주파는 도파관(2)에 주입되며, 이때 도파관의 길이는 도파관 관내 파장(λg)의 정수배의 길이에서 설정되도록 정해져서 관내의 전자계 분포는 도 5 도시와 같은 파절점(13)을 형성하며 공진된다. 이 파절점의 위치에 슬롯(4)을 형성하면 초고주파는 분기되어 등기구 구조물(20)에 중첩되어 형성된 슬롯(26)을 통하여 등기구 구조물(20)에 유입된다. In more detail, the 2450MHz ultra-high frequency generated by the magnetron 1 is injected into the waveguide 2, where the length of the waveguide is determined to be set at an integer multiple of the wavelength λg in the waveguide tube so that the electromagnetic field distribution in the tube is The resonance point 13 is formed as shown in FIG. 5. When the slot 4 is formed at the fracture point, the ultra-high frequency branches and flows into the luminaire structure 20 through the slot 26 formed to overlap the luminaire structure 20.
따라서, 등기구 구조물(20)은 2450MHz에 공진되어 있으며 이때의 공진모드는 te01n으로 그 공진패턴은 n+1개의 파절점을 갖게된다. 각 등기구 구조물에 유입되는 초고주파의 세기는 슬롯(4)의 개구면 길이에 의하여 조절될 수 있으며, 일 예로서 길이 60~70mm, 폭 5~10mm로 형성할 수 있다. 등기구 구조물(20)내에 설치된 방전램프(30)에 충진된 기체는 전자파의 에너지를 받아 여기되고 여기된 전자는 안정된 기저상태로 돌아오는 과정에서 고유의 광 파장을 방출하게 된다. Accordingly, the luminaire structure 20 is resonated at 2450 MHz, and the resonance mode is te01n, and the resonance pattern has n + 1 fracture points. The intensity of the ultra-high frequency flowing into each luminaire structure can be adjusted by the length of the opening surface of the slot 4, for example, may be formed of 60 ~ 70mm in length, 5 ~ 10mm in width. The gas filled in the discharge lamp 30 installed in the luminaire structure 20 is excited by the energy of the electromagnetic waves, and the excited electrons emit a unique light wavelength in the process of returning to the stable ground state.
도 6은 본 고안에 적용된 염소 원자의 스펙트럼(53)과 나트륨 원자의 스펙트럼(54)과 불소 원자의 스펙트럼(55)의 파장과 광량을 도시한 것으로 이때의 광량은 방전램프의 효율에 직접적인 영향을 미치는 주요 인자로서, 저압 나트륨 램프의 효율이 200루멘/W으로 현존하는 램프중 가장 효율이 높은 것은 익히 알려진 사실이다. 한편, 염소원자의 스펙트럼(53)은 480nm~ 550nm에 분포되어 청색을 띄고 있으며 광량은 나토륨보다 높은 100000이며, 불소 원자의 스펙트럼(55)은 625nm~780nm로 적색을 띄며 광량은 나트륨보다 낮은 편이나 이상 3원소의 스펙트럼의 조합으로 연색성이 높은 발광 특성을 얻게된다. FIG. 6 shows the wavelength and light amount of the chlorine atom spectrum 53, the sodium atom spectrum 54, and the fluorine atom spectrum 55 applied to the present invention, and the light amount directly affects the efficiency of the discharge lamp. As a major factor, it is well known that the low pressure sodium lamp has the highest efficiency of 200 lumens / W. On the other hand, the spectrum of chlorine atoms (53) is distributed in the range of 480nm to 550nm is blue, the amount of light is 100000 higher than that of natrium, the spectrum of fluorine atoms (55) is 625nm ~ 780nm red, and the amount of light is lower than sodium However, by combining the spectra of three or more elements, high color rendering properties can be obtained.
상기 설명한 바와 같은 구성을 갖는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 복합 파장 특성을 갖는 무전극 조명장치에 따르면, 고출력으로 마이크로파를 방출하는 마그네트론을 이용하여 출력 파장이 다른 특성을 갖는 여러 개의 무전극 방전 램프를 여러 개의 등기구 구조물에 나누어 하나의 구동수단으로 발광시킬 수 있으므로 연색성을 높이고 발광 부위를 집속 또는 분산시켜 점광원에서와 같은 눈부심 현상을 줄이고 원하는 색깔의 조명을 구현하는 고출력의 조명장치를 얻을 수 있다. According to the electrodeless illumination device having a composite wavelength characteristic using a microwave according to a preferred embodiment of the present invention having the configuration as described above, by using a magnetron that emits microwaves at a high output, Since the electrode discharge lamp can be divided into several luminaire structures to emit light with a single driving means, high color rendering, high intensity lighting devices that focus or disperse light emitting parts, reduce glare as in point light sources, and achieve lighting of desired color. You can get it.
또한, 본 고안에서 구현시킨 여러 종류의 무전극 램프에서 저압 나트륨이 충전된 무전극 방전 램프의 경우 효율이 200루멘/왓트의 고효율이며, 연색도 80이상의 색 재현을 나타내어 색감이 좋은 조명장치를 구성할 수 있다. In addition, the electrodeless discharge lamp filled with low pressure sodium in various electrodeless lamps implemented in the present invention has a high efficiency of 200 lumens / watt and a color rendering of more than 80 color rendering to form a good color lighting device. can do.
더우기, 본 고안에 의하면 전극 열화 현상에 의한 수명 감소 요인이 없으므로 결과적으로 램프의 수명이 매우 길어지는 효과로 인하여 파기에 따른 오염의 문제를 절감시켜 환경적인 효과도 매우 크다. In addition, according to the present invention, there is no factor of reducing the lifespan due to electrode degradation, resulting in a very long life of the lamp, thereby reducing the problem of pollution due to the destruction, and the environmental effect is also very large.
그 외에, 본 고안의 조명장치에 의하면 공진 캐비티를 구성한 도파관의 손실이 적어 마이크로파 에너지가 소실되는 것을 최소화하면서 발광을 유지하는 효과가 있다. In addition, the lighting apparatus of the present invention has the effect of maintaining the light emission while minimizing the loss of the microwave energy due to the small loss of the waveguide constituting the resonant cavity.
비록 본 고안이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나 본 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 이 기술분야의 당업자들은 다양한 수정이나 변형이 가능하다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 고안의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다. Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, various modifications or variations are possible to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the appended claims will include such modifications and variations as fall within the spirit of the present invention.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 직선 배열된 복합파장 특성을 갖는 무전극 조명장치의 구성도,1 is a block diagram of an electrodeless lighting device having a composite wavelength characteristics arranged in a straight line according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 고안의 다른 실시예에 따라 배열된 복합 파장 특성을 갖는 무전극 조명장치의 구성도,2 is a block diagram of an electrodeless lighting device having a composite wavelength characteristic arranged according to another embodiment of the present invention,
도 3은 본 고안을 구성하는 등기구 구조물에 장착되는 일 예로서의 슬리브를 도시한 평면도,3 is a plan view showing an example of a sleeve mounted to the luminaire structure of the present invention,
도 4는 본 고안의 또 다른 실시예로서의 조광면을 넓게 한 환형 복합 파장 램프의 설치 구조를 도시한 도면,4 is a view showing an installation structure of an annular composite wavelength lamp having a wide dimming surface as another embodiment of the present invention;
도 5는 본 고안을 구성하는 도파관과 등기구 구조물의 전계 파장 분포를 보이기 위한 도면,5 is a view for showing the electric field wavelength distribution of the waveguide and the luminaire structure of the present invention,
도 6은 본 고안의 복합파장 특성을 갖는 무전극 조명장치를 구성하는 램프들의 발광 스펙트럼도이다.6 is a light emission spectrum diagram of the lamps constituting the electrodeless lighting device having the composite wavelength characteristic of the present invention.
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 마그네트론 2: 도파관 1: magnetron 2: waveguide
4: 슬롯 20: 등기구 구조물4: slot 20: luminaire structure
13: 파절점 21: 개방부13: fracture point 21: opening
22: 반사갓 26: 등기구 구조물 슬롯22: reflector shade 26: luminaire structure slot
30: 방전램프 40: 슬리브30: discharge lamp 40: sleeve
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| KR200452818Y1 (en) * | 2009-11-30 | 2011-03-21 | (주) 코콤 | ??? down lighting apparatus |
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