KR20040085000A - 직관형 램프용 결합 부재 및 그러한 결합 부재를 가진조명 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각각 2개의 단부를 가진 2개 이상의 직관형 램프를 결합하기 위해 결합 부재(2)를 제안한다. 이러한 목적으로 결합 부재(2)는 각 램프의 한 쪽 단부를 수용하기 위해 제공된 연속 수용 영역을 포함한다. 이 수용 영역은 램프 단부들 사이의 영역에서의 휘도 감소를 줄이기 위해 반사기(6)를 갖는다. 2개 또는 그 이상의 직관형 램프들과 본 발명에 따른 하나 이상의 결합 부재를 조합하면 발광 길이가 상이한 조명 시스템들이 모듈 방식으로 구현될 수 있다.

Description

직관형 램프용 결합 부재 및 그러한 결합 부재를 가진 조명 시스템{COUPLING ELEMENT FOR ELONGATE LAMPS AND ILLUMINATION SYSTEM HAVING THIS COUPLING ELEMENT}

본 발명은 직관형 램프, 특히 애퍼쳐 램프(aperture lamp)용 결합 부재(coupling element)에 관한 것이다. 또한 본 발명은 적어도 2개의 직관형 램프 및 적어도 하나의 상기 램프용 결합 부재를 포함하는 조명 시스템에 관한 것이다.

애퍼쳐 램프는 상기 애퍼쳐 램프의 종축을 따라 램프관의 내측 및 외측에 가시광선용 반사기를 구비하며, 상기 반사기는 종축을 따라 정해진 영역(=애퍼쳐)에 걸쳐서 컷아웃(cutout)이 있다. 가장 간단하게는 반사기가 적절한 두께의 발광 물질층으로 구현된다. 대안으로 발광 물질층 하부에 추가의 반사층이 배치될 수도 있다. 이 때, 전체 애퍼쳐에 걸쳐서 더 얇은 발광 물질층이 연장될 수도 있다. 램프 내부에서 발생한 빛은 항상 애퍼쳐를 통과해야만 외부로 나갈 수 있다. 그로 인해 애퍼쳐 내부에서는 반사기가 없는 경우보다 더 높은 휘도가 달성된다. 또한 상기 빛은 본질적으로 일정한 방향을 향한다. 즉, 가능한 한 높은 조도에 유리한 각도 범위 내에서 방사된다.

상기 타입의 램프는 예컨대 복사기, 스캐너, 팩스기 등과 같은 사무자동화 기기, 소위 OA 기기(OA =OfficeAutomation)용 노광 장치에 사용된다. 또한 바람직한 방사 각도 범위가 요구되는 또 다른 사용 영역, 예컨대 자동차 공학 분야에서 방향 지시등이나 브레이크등 및 실내 조명등의 용도로 사용될 수도 있다.

수많은 응용 분야에서, 상이한 길이의 램프, 예컨대 상이한 크기의 스캐너 영역을 위해 상이한 길이의 램프가 요구된다. 예를 들면, A3 이하 규격의 문서 크기에 적합한 장치가 있고, A2 또는 A0 이하 규격의 문서 크기에 적합한 장치들도 있다. 이 경우, 각각 상응하는 다양한 길이의 램프가 필요하다.

US 6 097 155로부터 한 쪽 단부에 2개의 접속 핀을 가진 베이스를 구비한 관형 애퍼쳐 형광 램프가 공지되어 있다. 상기 램프는 또한 관 종축에 대해 평행하게 대각선으로 배치된 2개의 스트립형 전극도 구비하고, 상기 전극들 중 하나는 방전관 벽의 외측에 놓이고, 다른 하나는 방전관 벽의 내측에 놓인다. 상기 두 전극은 베이스의 내부에서 2개의 접속 핀들과 연결된다. 상기 접속 핀들은 전선을 통해 펄스 전압원의 두 극에 연결된다. 이러한 램프는 상대적으로 높은 유효 방사 효율을 특징으로 한다.

본 발명의 목적은 다양한 요건에 비교적 간단하게 적응될 수 있는 발광 길이를 가진 조명 시스템을 제공하는 것이다.

도 1a는 하프-셸(half-shell) 형태의 결합 부재(coupling element)에 의해 연결된 2개의 애퍼쳐 램프(aperture lamp)를 구비한 본 발명에 따른 조명 시스템의 부분 종단면도이다.

도 1b는 도 1a의 조명 시스템을 라인 Ia-Ib를 따라 잘라낸 횡단면도이다.

도 2a는 2개의 애퍼쳐 램프가 중공 실린더 형태의 결합 부재에 의해 연결되는 또 다른 변형예의 부분 종단면도이다.

도 2b는 도 2a의 조명 시스템의 횡단면도이다.

도 3a는 2개의 애퍼쳐 램프가 직육면체 형태의 결합 부재에 의해 연결되는 변형예의 부분 종단면도이다.

도 3b는 도 3a의 조명 시스템의 횡단면도이다.

도 4a는 두 부분으로 된 결합 부재가 연결된 상태에 있는 또 다른 변형예의 부분 종단면도이다.

도 4b는 도 4a의 조명 시스템의 횡단면도이다.

도 4c는 도 4a의 두 부분으로 된 결합 부재가 분리된 상태에 있는 변형예의부분 종단면도이다.

도 5는 결합 부재에 전기 콘택이 제공되는 또 다른 변형예의 부분 종단면도이다.

도 6은 도 1a와 1b의 조명 시스템을 따라 측정된 조도를 나타낸 그래프이다.

상기 목적은 각각 2개의 단부를 가진, 적어도 2개의 직관형 램프를 결합하기위한 결합 부재에 의해 달성되고, 이 때 상기 결합 부재는 각 램프의 한쪽 단부를 수용하기 위해 제공된 연속적인 수용 영역(receptacle area)을 가지며, 상기 수용 영역은 반사기를 포함한다.

본 발명은, 특정 길이를 가진 2개 이상의 램프가 본 발명에 따른 하나 이상의 결합 부재들과 결합됨으로써 상이한 발광 길이를 가진 조명 시스템들이 모듈 방식으로 구현될 수 있다는 장점을 가진다.

본 발명의 기본 개념은 우선, 길이가nㆍL(n= 2, 3, 4, ...)인 단 1개의 직관형 램프 대신 각각 길이 "L"을 가지는n개의 직관형 램프들의 단부가 각각 특정 결합 부재와 연결되어 하나의 조명 시스템을 형성하는 것이다. 이러한 방식으로n개의 램프들을 연결하기 위해서는 (n-1)개의 결합 부재가 필요하다. 본 발명은 일반적으로 개별 램프들이 반드시 직선을 따라 연결되어야 하는 것은 아니라는 의미로 이해되어야 한다. 오히려 각진 구조도 포함되어야 한다. 램프 단부들 사이의 영역에서의 휘도 감소를 줄이기 위해, 각 결합 부재의 수용 영역이 반사기를 포함한다.

램프의 한 쪽 단부를 통해 방출되는 빛은 먼저 반대쪽 램프 단부에 부딪치고 거기서 상기 램프 안으로 결합되거나 상기 램프의 표면으로부터 반사된다. 반대쪽 램프에 결합된 빛은 바람직하게는 상기 램프 단부에서의 불가피한 빛 감소를 최소화하는데 기여한다. 제 2 램프에서 반사된 빛은 유용한 빛으로서 외부로 직접 퍼지거나, 제 1 램프로 다시 반사되거나 결합 부재의 수용 영역, 특히 반사기에 부딪친다. 중심부에서는 그로 인해 축방향으로 나타나는 빛이 측면 방향으로 편향되어, 도입부에 언급한 직관형 램프의 조명을 위해 사용될 수 있다.

광선속의 상당량을 램프의 한쪽 단부 또는 양 단부의 단부면을 통해 방출하는 모든 직관형 램프에서 본 발명의 바람직한 효과가 나타나지만, 스트립형 전극에 의한 유전적으로 방해된 방전(dielectrically impeded discharge)을 기초로 하는 직관형 램프가 특히 바람직한 것으로 입증되었다. 스트립형 전극은 직관형 방전관 벽의 외측 또는 내측에 배치된다. 이러한 전극 형태는 또한 실린더형 방전관의 각 단부면에 장착되는 종래의 전극과 달리 빛을 방출하지 않는 단부의 길이를 최소로 유지할 수 있다. 그와 동시에 단부면들로부터 상당한 광선속이 축방향 외부로 결합되는데(coupled out), 그 이유는 형광 램프의 경우에는 발광체 코팅에 의해, 그리고 애퍼쳐 램프의 경우에는 반사기 코팅에 의해 관형 방전관이 관 축을 따라 빛을 안내하는 광 도파관처럼 작용하기 때문이다.

결합 부재의 반사기는 산란성(diffusely) 반사 영역 또는 예컨대 수용 영역 상에 설치된 반사막과 같은 반사 영역으로 구현된다. 그러나 이 경우 상기 반사기가 반드시 독립적인 수단으로 구현될 필요는 없으며, 결합 부재 자체로 형성될 수도 있는데, 이는 예컨대 결합 부재가 적절한 반사체로 이루어지거나 예를 들어 백색과 같은 색상을 가지는 방식, 또는 결합 부재의 수용 영역이 예를 들어 연마되는 것과 같이 적절하게 처리되는 방식일 수 있다. 중요한 것은 램프의 단부면들 사이에 흡수 영역이 제공되지 않는다는 점인데, 그 이유는 상기 흡수 영역이 다중 반사로 인해 상당한 광 손실을 야기할 수 있기 때문이다. 따라서 이러한 관점에서 수용 영역이 연속 형태로 형성된다. 그러나 수용 영역 또는 결합 부재가 반드시 일체형이어야 하는 것은 아니며, 2개 이상의 부품으로 구성될 수도 있다. 본 발명에 따른 결합 부재의 효과와 관련하여 실시예에서 보충 설명한다.

또한 2개 램프의 단부는 바람직하게는 상기 두 램프의 단부면들이 서로 접촉되지 않는 상태에서 가능한 한 서로 가깝게, 통상 약 1mm의 간격을 두고 결합 부재 내부에 배치된다. 그로 인해 한 편으로는 동작중인 램프가 열에 의해 팽창되는 경우에 응력이 발생하는 현상이 방지된다. 다른 한 편으로는 상기 두 단부면 사이의 갭에 의해 야기된 광선속 감소의 부피 팽창이 가능한 한 작게 유지된다. 단부면들 사이의 상호 간격이 최소인 램프 단부 배치를 간소화하기 위해, 결합 부재가 적절한 스톱을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 스톱은 예컨대 수용 영역 내에 러그형 융기부의 형태로 구현될 수 있으며, 이 때 융기부의 세로방향 폭이 단부면들 사이의 최소 상호 간격을 결정한다. 이와 관련하여 "연속적인 수용 영역"이라는 개념은 수용 영역 내에 배치되고 양쪽 램프 단부 사이를 완전히 분리시키지 않는 스톱을 포함하기 위한 것이다.

한 바람직한 실시예에서는 결합 부재가 관형 램프관을 가진 램프를 수용하기 위해 제공되며, 이 때 수용 영역은 수용될 램프관 외측의 관형 곡면에 적응되어 있다. 이를 위해 수용 영역이 예컨대 하프-셸(half-shell)의 내부 영역에 의해 구현될 수 있다. 하프-셸은 광 방출 개구를 반드시 비어 있는 상태로 남겨두기 때문에, 상기 하프-셸 자체는 광 불투과성 재료로 이루어질 수 있다. 이는 결합 부재가 선택적으로 중공 실린더로서 형성되는 경우에는 적용되지 않는다. 즉, 실제로 광 방출을 가능하게 하기 위해서는 중공 실린더가 광 투과성 재료, 예컨대 플렉시글라스(Plexiglas)로 제조되어야 한다. 내부면의 일부는 반사기 영역으로서 역할을 하는데, 이 때 광 방출 영역은 비어 있는 채로 남겨진다. 이에 대한 대안으로 결합 부재가 직육면체로 제조될 수도 있으며, 이 때 수용 영역은 상기 직육면체 내에 적절한 홀(hole)로 구현된다. 상기 홀이 직육면체 내에 완전히 포함되지 않고 광 방출을 가능하게 하는 관통 개구를 형성하는 경우에는 상기 직육면체 역시 광 불투과성 재료로 이루어질 수 있다. 이 경우에도 항상 내부면의 일부가 반사기 영역으로서 여할을 한다. 직육면체 형태의 장점은, 직육면체로 성형된 결합 부재가 동시에 램프 베이스로도 사용되고, 적절하다면, 예컨대 추가 실장 수단에 의해 램프 캐리어(lamp carrier) 상에 실장될 수 있다는 것이다.

2개 이상, 예컨대 3개의 램프가 본 발명에 따른 결합 부재들을 통해 서로 연결되어 하나의 조명 시스템을 형성하는 경우, "가운데" 램프를 전력 공급원에 연결하기 위해 2개의 결합 부재 중 적어도 하나에 전기 콘택이 제공되어야 한다. 2개의 "외측(outer)" 램프들 중 적어도 하나는 일반적으로 자신의 자유 단부의 베이스 단자를 통해 전력 공급원에 연결된다. 각각의 램프가 램프관의 외부 측면에 배치되는 스트립형 전극을 구비한 경우, "가운데" 램프의 상태가 특히 간단하게 나타난다. 그렇게 되면 결합 부재에는 콘택 영역, 예컨대 수용 영역의 종축을 따라 배치되는 직관형 스프링 콘택만 제공되면 충분하며, 상기 스프링 콘택은 "외측" 램프의 전극들을 "가운데" 램프의 상응하는 전극으로 연결한다. 따라서 원칙적으로는 모든 결합 부재에 전술한 콘택이 제공되는 경우 전체 램프가 단일 전력 공급원에 의해 전력을 공급받을 수도 있다. 그러나 일반적으로는 전력 공급 측면에서도 본 발명에 따른 개념의 모듈 특성을 구현하기 위해서 적어도 두 개의 외측 단부에 각각 하나의 전력 공급원을 제공하는 것이 더 바람직할 것이다. 이러한 관점에서 결합 부재에 전력 공급용 추가 단자들을 제공하는 것도 바람직할 수 있다.

또 다른 변형예에서는 결합 부재가 두 부분(two parts)으로 형성된다. 두 부분은 예컨대 클립식 닫개(closure)에 의해 서로 결합될 수 있다. 이러한 방식으로 각각의 램프가 개별 부품으로서 제조될 수 있고, 그렇게 되면 조립시 추가 부품없이 바로 결합될 수 있다.

하기에는 실시예를 참고로 본 발명이 더 상세히 설명된다.

도 1a와 도 1b는 결합 부재(2)에 의해 연결된 2개의 막대형 애퍼쳐 형광 램프(3)(일부분만 도시됨)를 포함하는, 본 발명에 따른 직관형 조명 시스템(1)의 종단면과 라인 Ia-Ib을 따라 잘라낸 횡단면을 각각 개략적으로 도시한 것이다.

각각의 램프(3)는 램프관 벽의 내측에 막대형 램프(3)의 종축에 대해 평행하게 대각선으로 배열된 2개의 선형 전극(4)(종단면도에서는 3개 전극 중 하나만 볼 수 있음; 횡단면도에서는 전극이 보이지 않음)을 갖고 있다. 상기 전극(4)은 램프관의 내부와 관련하여, 즉 램프 동작시 방전과 관련하여 유전체 장벽으로서 작용하는 유리 납땜층(도시되지 않음)으로 덮여 있다. 따라서 이 경우에는 양 측면에서 유전적으로 방해되는 방전이 관련된다. 방전관 벽의 내측은 발광 물질층(5)을 포함하며, 이 때 램프 종축에 대해 평행하게 정렬된 직관형 애퍼쳐가 컷아웃 되어 있다. 램프관 내부에는 약 15 kPa의 크세논 부분 압력을 가진 크세논-네온 혼합물이 존재한다. 램프(3)의 나머지 부분은 실질적으로 US-A 2002/0163306에 공개되어 있는 램프에 상응한다. 그러므로 더 상세한 내용(물론 본 문서에서는 대부분 부수적인 역할에 해당되는 내용)은 상기 문서의 공개 내용, 특히 상기 문서의 도 3과 도 5 그리고 관련 도면 설명을 참고한다.

결합 부재(2)는 불투명한 플라스틱 재료로부터 2개 램프(3)의 한쪽 단부가 각각 배치되는 하프-셸로서 형성된다. 이 때, 상기 하프-셸(2)은 발광 물질층(5)의 팽창부에서, 즉 애퍼쳐의 에지에서 끝난다. 결합 부재(2) 내에 배치된 램프 단부들 사이의 상호 간격(a)은 약 1mm이다. 결합 부재(2)의 오목한 내부 측면은 알루미늄 박막(6)으로 반사-코팅되어 있다.

도 2a와 도 2b는 전술한 실시예의 한 변형예를 개략적으로 도시한 것이다. 여기서 도 1a 및 도 1b와 동일한 기능에는 동일한 도면 부호를 표시하였다. 본 변형예에서는 결합 부재가 투명 플라스틱 재료로부터 중공 실린더(7)로서 형성되어 있다. 중공 실린더(7)의 내부 측면에 놓인 반사층(6)의 팽창(獨: Ausdehnung)은 마찬가지로 발광 물질층(5)(여기서는 물론 비반사 코팅된 애퍼쳐)의 팽창에 적응된다.

도 3a 및 도 3b에 개략적으로 도시된 변형예에서는 결합 부재가 2개 램프(3)의 각 단부를 수용하기 위한 하프-셸 타입의 리세스를 가진 직육면체형 램프 베이스(8)로서 역할을 한다. 본 실시예에서 평면 베이스 영역(9)은 램프 캐리어 상에 장착되기에 적합하다. 또한 결합 부재(8)의 내부 측면 중앙에 추가로 러그 타입 스톱(10)이 제공되고, 상기 스톱(10)은 2개 램프(3)의 단부들 사이의 상호 간격의 설정을 간편하게 한다.

도 4a 내지 도 4c에 개략적으로 도시된 변형예는, 결합 부재(11)가 두 부분으로 형성된다는 점에서만 도 3a와 도 3b에 도시된 실시예와 차이가 있다. 상기 두 부분은 래칭 러그(latching lug)(12) 및 관련 개구(13)에 의해 서로 단단하게 연결될 수 있다.

도 5는 램프관(15)의 외부 측면에 선형 전극(14)이 배치되는 변형예를 개략적으로 도시한 것이다. 즉, 여기서는 관 벽이 유전 방해 방전용 유전체로서 사용된다. 결합 부재(14)는 하나의 램프(15)의 2개의 외부 전극(14)을 또 다른 램프(15)의 2개의 외부 전극(14)과 도전 연결하는 2개의 직관형 콘택 스프링(17)을 포함하고 있다.

도 6은 도 1a와 도 1b의 실시예에 대해 애퍼쳐 위로 약 8mm의 거리에서 측정된 조도(y축)의 상대적 추이를 도시한 그래프이며, 이 때 L1 및 L2는 2개의 램프를 상징한다. 측정 곡선(18, 19)은 결합 부재 내부에 반사막이 있는 경우와 없는 경우의 결과를 나타낸다. 반사막이 없는 경우에는 2개 램프 단부 사이의 전이 영역에서 조도(측정 위치는 x축에 표시되어 있음)가 약 20% 감소한다. 반사막이 있는 경우에는 상대적 조도의 감소량이 약 25% 줄어든다. 또한 최소값 영역이 넓어지는 것, 즉 좁고 어두운 구역(dark zone)이 본 발명에 따라 더 넓고 더 밝은 구역으로 보상되는 것을 알 수 있다.

전술한 예시들은 각각 결합 부재에 의해 서로 연결된 2개의 램프를 포함하는 시스템을 보여주고 있다. 그러나 본 발명은 물론 3개 이상의 램프를 구비한 시스템도 포함할 수 있으며, 이 경우 이미 도입부에서 설명한 것처럼 2개 또는 상응하는 더 많은 수의 결합 부재가 필요하다.

본 발명을 통해 다양한 요건에 비교적 간단하게 적응될 수 있는 발광 길이를 가진 조명 시스템을 제공할 수 있다.

Claims (19)

1. 각각 2개의 단부를 가진 2개 이상의 직관형 램프를 결합하기 위한 결합 부재(2)로서, 각 램프의 한 쪽 단부를 수용하기 위해 제공되며, 반사기(6)를 포함하는 연속적인 수용 영역을 구비한 결합 부재.
2. 제 1항에 있어서,

   관형 램프관을 가진 램프들을 수용하기 위해 제공되며, 상기 수용 영역은 수용될 램프관의 외부 측면의 관형 곡면에 적응되는 결합 부재.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 수용 영역은 하프-셸(2)(half-shell)의 내부 영역에 의해 구현되는 결합 부재.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 수용 영역은 상기 결합 부재 내의 홀(hole)에 의해 구현되는 결합 부재.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 수용 영역은 중공 실린더(7)의 내부 영역에 의해 구현되는 결합 부재.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 반사기는 반사 영역에 의해 구현되는 결합 부재.
7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 반사기는 산란성 반사 영역에 의해 구현되는 결합 부재.
8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 반사기는 상기 수용 영역 상에 배치된 반사막(6)에 의해 구현되는 결합 부재.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 결합 부재는 램프 베이스로서 발전되는 결합 부재.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    전기 콘택들(17)을 구비한 결합 부재(16).
11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,

    전력 공급 전압용 단자들을 구비한 결합 부재.
12. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,

    램프 캐리어 상에 장착하기 위한 수단을 포함하는 결합 부재.
13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

    두 개의 부분으로 이루어진 결합 부재(11).
14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항의 특징들을 가진 하나 이상의 결합 부재(2) 및 2개 이상의 직관형 램프(3)를 포함하는 조명 시스템(1)으로서, 상기 2개 이상의 램프들(3)의 각각의 한 쪽 단부가 상기 하나 이상의 결합 부재(2) 내에 배치되는 조명 시스템.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 2개 이상의 램프들(3)의 단부면들이 상기 결합 부재(2) 내부에서 서로 접촉되지 않는 상태로 가능한 한 가깝게, 일반적으로 약 1 mm의 간격을 두고 배치되는 조명 시스템.
16. 제 14항에 있어서,

    상기 결합 부재(8)는 상기 2개 램프들(3)의 단부면들 사이의 최소 상호 간격을 한정하는 스톱(10)을 포함하는 조명 시스템.
17. 제 14항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 2개 이상의 램프들(3)은 애퍼쳐 램프(aperture lamp)인 조명 시스템.
18. 제 14항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 2개 이상의 램프들(3)은 유전적으로 방해된 방전(dielectrically impeded discharge) 램프인 조명 시스템.
19. 제 14한 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,

    하나 이상의 제 1 램프의 양쪽 단부에 각각의 결합 부재가 제공되고, 상기 결합 부재 내에는 다시 제 2 램프 및 제 3 램프의 각각의 한 쪽 단부가 배치되며, 상기 제 1 램프의 전극들은 상기 결합 부재의 전기 콘택을 통해 상기 제 2 램프의 전극들에 연결되는 조명 시스템.