KR20050058941A - 플라즈마 램프 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명 플라즈마 램프 시스템은 하측면 일측이 개구되어 개구부가 형성되어 있는 박스체로된 케이스와, 그 케이스의 내부에 설치되어 고전압을 발생시키는 고전압발생기와, 그 고전압발생기의 주변에 설치되어 고전압발생기에서 공급되는 고전압에 의해 전자파가 발생되는 마그네트론과, 그 마그네트론의 출력부에 연결설치되며 마그네트론의 출력부에서 출력되는 전자파의 이송통로가 되는 도파관과, 그 도파관의 전방에 배치되어 도파관으로 이동되는 전자파에 의해 내부의 봉입물질이 플라즈마화되며 발광이 되는 전구와, 그 전구를 감싸도록 설치되어 상기 도파관을 통하여 공급되는 전자파를 공진시키기 위한 공진기와, 상기 공진기의 내측에 설치되며 공진기의 크기변화에 따라 최적의 전자파 공진이 이루어지도록 공진기의 내부 높이를 조절하기 위한 공진조절부재와, 상기 전구의 케이스의 개구부를 통하여 측면으로 조명되도록 전구 후위의 케이스 내측 저부에 배치되는 반사갓을 포함하여 구성되어, 상기 공진조절부재에 의해 공진기의 크기를 자류롭게 설계할 수 있게 됨에 따라 측면 조명을 위해 전구의 발광부 위치를 변경할때에 반사갓의 크기 및 배치를 자유롭게 설계하여 효과적인 배광 및 조명설계가 가능하다.

Description

플라즈마 램프 시스템{PLASMA LAMP SYSTEM}

본 발명은 플라즈마 램프 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전구의 배광위치를 자유롭게 설계할 수 있도록 하여 여러방향으로의 조명방향 및 반사갓의 배치설계가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 플라즈마 램프 시스템에 관한 것이다.

플라즈마 램프 시스템(plasma lamp system)은 전자파 발생기에서 발생되는 전자파 에너지를 도파관을 통하여 하측이 개구된 망체상의 공진기 내부에 전달하고, 이것이 공진기의 내부에 설치된 전구에 인가되어 전구에 봉입된 봉입물질이 플라즈마화 되면서 가시광선 또는 자외선을 발광하고, 그 발광되는 빛이 미러 및 반사갓에 의해 전방으로 반사되는 조명기기로서, 일반적으로 사용되는 백열등이나 형광등에 비하여 수명이 길고, 조명의 효과가 우수한 특징을 가지고 있다.

도 1은 종래 플라즈마 램프 시스템의 구조를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 플라즈마 램프 시스템은 박스체로된 케이스(case)(1)의 내부 일측에 상용 교류전원을 고압으로 승압시키기 위한 고전압 발생기(high voltage generating unit)(2)가 설치되어 있고, 타측에는 그 고전압 발생기(2)에서 공급되는 고전압에 의해 전자파가 발생되는 마그네트론(magnetron)(3)이 설치되어 있다.

그리고, 상기 마그네트론(3)과 고전압발생기(2) 사이의 케이스(1) 내측 상부 중앙에는 마그네트론(3)에서 발생되는 전자파(microwave)를 안내하기 위한 도파관(wave guide)(4)이 케이스(1)에 형성된 개구부(1a)에 상단부가 삽입되도록 고정되어 있다.

또한, 상기 도파관(4)의 중심부에 수직방향으로 형성된 축공(4a)에는 회전축(5)이 회전가능하게 결합되어 있는데, 그와 같이 상기 케이스(1)에 형성된 개구부(1a)를 통하여 상부 외측으로 돌출되는 상단부에는 전자파 에너지에 의하여 발광되는 물질이 봉입되어 있는 구형의 전구(bulb)(6)가 설치되어 있고, 하단부에는 회전축(5)을 회전시키는 것에 의하여 발광되는 전구(6)를 냉각시킬 수 있도록 연결관(7)에 의하여 모터축(8a)이 연결된 전구회전모터(8)가 결합되어 있다.

그리고, 상기 케이스(1)의 외측에 위치하는 도파관(4)의 상단부에는 도파관(4)을 통하여 유입되는 전자파의 누출은 차단하고 전구(6)에서 발광되는 빛은 통과되도록 하는 금속망체로된 공진기(resonator)(9)가 전구(6)를 감싸도록 결합되어 있는데, 그와 같이 결합된 공진기(9)의 주변에는 전구(6)에서 발생되어 공진기(9)를 통과한 빛을 반사시키기 위하여 공진기(9)의 외측을 감싸도록 설치되는 반원형의 반사갓(10)이 고정되어 있다.

또한, 상기 케이스(1)의 내부 하측에는 마그네트론(3)과 고전압발생기(2)를 냉각할 수 있도록 팬모터(fan motor)(11)와 냉각팬(cooling fan)(12) 및 토출구(13a)가 형성된 팬 하우징(fan housing)(13)으로 구성된 냉각팬 조립체(14)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 팬 하우징(13)에는 냉각팬(12)의 회전에 의하여 외부공기를 흡입하기 위한 흡입구(13b)가 형성되어 있고, 상기 케이스(1)의 상면 가장자리에는 상기 흡입구(13b)를 통하여 흡입된 공기가 고전압발생기(2)와 마그네트론(3)을 거쳐서 외부로 배출될 수 있도록 수개의 배출구(1b)가 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호 15은 미러이다.

상기와 같이 구성되어 있는 종래의 무전극 조명기기는 전원이 인가되면 고전압발생기(2)에서 고전압이 발생되고, 그와 같이 발생되는 고전압은 마그네트론(3)에 공급되며, 마그네트론(3)에서는 인가되는 고전압에 의하여 전자파를 생성시키게 된다.

상기와 같이 발생된 전자파는 도파관(4)을 통하여 공진기(9)의 내부로 방사되고, 그 방사되는 전자파에 의하여 전구(6)에 봉입된 물질을 방전시켜서 플라즈마에 의한 빛이 발생되어 지며, 그와 같이 발생되는 빛은 미러(14)와 반사갓(10)에 의하여 반사되면서 전방으로 비춰지게 된다.

그리고, 상기와 같이 전구(6)에서 빛이 발생되면 전구회전모터(8)가 일정속도로 회전하며 연결관(7)을 통하여 회전축(5)을 회전시켜서 회전축(5)의 단부에 고정된 전구(6)를 회전시키는 것에 의하여, 전구(6)가 소정온도 이상으로 가열되지 않도록 냉각하게 된다.

또한, 케이스(1)의 내측 하부에 설치된 팬모터(11)도 회전을 하여 냉각팬(12)을 회전시키고, 그 냉각팬(12)의 회전에 의하여 흡입구(13b)를 통하여 흡입된 외부공기는 토출구(13a)를 통하여 유동되며 고전압발생기(2)와 마그네트론(3)을 냉각한 후, 케이스(1)의 상면에 형성된 배출구(1b)를 통하여 케이스(1)의 외부로 배출되어 진다.

한편, 상기 공진기(9) 전체 높이(H)는 사용되는 사용주파수에 의해 크기가 정해지며, 그 정해진 공진기(9)의 중심위치(h)에 전구(6)가 위치하는 것이 전계의 세기가 가장 강하게 인가되므로 최적성능을 고려하여 전구(6)를 공진기(9)의 중심위치에 위치하도록 설계하게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성되어 있는 종래 플라즈마 램프 시스템은 정해진 기본 모우드에서 측면으로의 조명 및 넓은 면적의 조명이 이루어지도록 설계하기 위해서는 전구(6)의 높이(h)가 더 높아지도록 설계되어야 하는데, 그와 같이 전구(6)의 높이가 높아지게 되면 공진기(9)의 높이(H)도 크게 설계되어야 하며, 그와 같이 공진기(9)의 크기가 커지게 되면 전자파의 손실에 의해 조명효율이 저하되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 공진기의 전구의 위치 및 공진기의 길이를 자유롭게 설계하여 조명효율을 향상시키도록 하는데 적합한 플라즈마 램프 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 측면으로 조명이 이루어지도록 하는 동시에 넓은 면적의 조명이 이루어질 수 있도록 용이한 배광설계가 이루어질 수 있는 플라즈마 램프 시스템을 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여

하측면 일측이 개구되어 개구부가 형성되어 있는 박스체로된 케이스와,

그 케이스의 내부에 설치되어 고전압을 발생시키는 고전압발생기와,

그 고전압발생기의 주변에 설치되어 고전압발생기에서 공급되는 고전압에 의해 전자파가 발생되는 마그네트론과,

그 마그네트론의 출력부에 연결설치되며 마그네트론의 출력부에서 출력되는 전자파의 이송통로가 되는 도파관과,

그 도파관의 전방에 배치되어 도파관으로 이동되는 전자파에 의해 내부의 봉입물질이 플라즈마화되며 발광이 되는 전구와,

그 전구를 감싸도록 설치되어 상기 도파관을 통하여 공급되는 전자파를 공진시키기 위한 공진기와,

상기 공진기의 내측에 설치되며 공진기의 크기변화에 따라 최적의 전자파 공진이 이루어지도록 공진기의 내부 높이를 조절하기 위한 공진조절부재와,

상기 전구의 케이스의 개구부를 통하여 측면으로 조명되도록 전구 후위의 케이스 내측 저부에 배치되는 반사갓을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프 시스템이 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 플라즈마 램프 시스템을 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 램프 시스템을 보인 사시도이고, 도 4는 도 3의 저면도이며, 도 5는 도 4의 A-A'를 절취한 단면도이고, 도 6은 도 4의 B-B'를 절취한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 요부 저면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 램프 시스템은 케이스(case)(101), 고전압발생기(high voltage generating unit)(102), 마그네트론(magnetron)(103), 도파관(wave guide)(104), 전구(105), 공진기(resonator)(106), 공진조절부재(107), 반사갓(reflector)(108)을 구비한다.

상기 케이스(101)는 직육면체의 박스체로서, 하측면 일측이 개구되어 개구부(101a)가 형성되어 있다.

상기 고전압발생기(102)는 상기 케이스(101)의 내측 후위에 고정되고, 상용 교류전원이 인가되면 고전압을 발생하여 마그네트론(103)으로 공급할 수 있도록 되어 있다.

상기 마그네트론(103)은 전자파를 발생하는 전자파 발생기로서, 고전압이 입력되면 전기 에너지를 전자파와 같은 고주파 에너지로 전환시키며, 그와 같이 전환된 고주파 에너지는 출력부인 안테나를 통하여 출력하게 된다.

상기 도파관(104)은 상기 마그네트론(103)의 안테나가 입구부에 삽입되도록 결합되어 있어서, 마그네트론(103)의 안테나에서 발생되는 전자파를 안내하여 출구쪽으로 안내하도록 되어 있다.

상기 전구(105)는 봉입물질이 봉입되는 소정의 내부 체적을 가지는 구형상의 발광부(111)와, 그 발광부(111)와 일체로 동일재질로 연장형성되는 고정부(112)로 구성되어 있다.

상기 발광부(111)는 케이스(101)의 개구부(101a)가 형성된 내측에 배치되어 있고, 상기 고정부(112)는 상기 도파관(104)의 중심부롤 지나도록 관통되게 설치되어 있으며, 그와 같이 설치된 고정부(112)는 케이스(101)의 내부에 설치된 전구회전모터(113)의 모터축에 연결되어 소정속도로 회전되도록 되어 있다.

상기 발광부(111)는 주로 석영(quartz)과 같이 광투과율이 높고 유전손실이 극히 적은 재질로 제작하는 것이 바람직하며, 그 발광부(111)의 내부에 봉입되는 봉입물질은 플라즈마를 형성하여 발광을 주도하는 금속, 할로겐족 화합물, 황 또는 셀런 등과 같은 발광물질과, 발광초기에 발광부(111)의 내부에 플라즈마를 형성시키기 위한 아르곤 가스, 크립톤 가스 등의 불활성가스와, 수은과 같이 초기방전을 도와 점등을 용이하게 하거나 발생되는 빛의 스펙트럼 등을 조절하기 위한 방전촉매물질로 이루어진다.

상기 공진기(106)는 빛은 통과되고 전자파를 차단할 수 있도록 된 원통형의 금속망체로서, 개구부가 상기 도파관(104)의 출구부에 결합됨과 아울러 상기 전구(105)를 감싸도록 설치되어 있다.

상기 공진조절부재(107)는 금속재질의 원형 봉상으로 되어 있고, 상기 공진기(106)의 내부에 배치되어 공진기(106)의 내부에서 전자파의 공진이 일어날 수 있도록 공진간격(L)을 항상 일정하게 조절하게 된다. 또한, 그 공진조절부재(107)는 임피던스 매칭을 위한 링형의 스터브(121)가 일체로 형성되어 있다.

즉, 본 실시예에서와 같이 케이스(101)의 내측 벽체(101b)에서 전구(105) 까지의 간격(L')이 통상적인 플라즈마 램프 시스템에서 보다 넓게 형성되어 있는데, 상기와 같이 전구(105)까지의 간격(L')이 넓어짐에 따라 공진기(106)의 전체 길이(L")가 길어지게 설계되어 있으며, 이와 같은 상태에서 기본 모드에서 전자파의 공진이 발생될 수 있도록 공진간격(L)을 조절하기 위한 공진조절부재(107)가 공진기(106)의 내부에 설치된 것이다.

상기 반사갓(108)은 소정의 곡률반경을 가지는 금속판체로서, 상기 케이스(101)의 개구부(101a) 저면에 소정간격을 두고 한쌍이 설치되어 상기 전구(105)의 발광부(111)에서 발광이 되는 빛을 개구부(101a)를 통하여 조명하도록 되어 있다.

도면중 미설명부호 132는 램프커버이다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명에 따른 플라즈마 램프 시스템은 고전압발생기(102)에서 발생되는 고전압이 마그네트론(103)에 입력되면, 마그네트론(103)에서 고주파 에너지를 가지는 전자파를 발생되고, 그와 같이 발생되는 전자파는 안테나를 통하여 출력이 되며, 그 출력되는 전자파는 도파관(104)을 통하여 공진기(106)의 내부로 안내되며, 그 공진기(106)의 내부에서 적정 공진주파수가 선택되어 진다.

상기와 같이 선택된 공진주파수 대역의 전자파는 공진기(106)의 공진공간 내부에서 공진하면서 전구(105)의 발광부(111)에 강한 전기장을 형성시키고, 그와 같이 형성된 전기장에 의해 발광부(111)의 내측에 봉입된 불활성가스가 방전이되며, 그와 같은 방전시 발생되는 열이 발광물질을 기화하여 플라즈마를 형성시키고, 그 플라즈마가 전자파에 의해 지속적으로 방전상태를 유지함으로써 높은 광도의 빛이 방출되게 된다. 이 빛은 반사갓(108)에 의해 반사되어 개구부(101a)를 통하여 조명되어 진다.

상기와 같은 동작되는 본 발명의 플라즈마 램프 시스템은 케이스(101)의 벽체(101b)에서 전구(105)의 발광부(111) 간격(L')이 넓게 배광설계가 이루어져 있고, 그 발광부(111)의 후위에 발광부(111)에서 발광되는 빛을 반사하기 위한 반사갓(108)이 배치되어 있어서, 발광부(111)에서 발광되는 빛이 측방으로 조명될때 보다 넓은 면적을 조명할 수 있도록 반사갓(108)의 크기와 배치를 할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 플라즈마 램프 시스템은 공진조절부재에 의해 공진기의 크기를 자류롭게 설계할 수 있게 됨에 따라 측면 조명을 위해 전구의 발광부 위치를 넓게 변경할때에 반사갓의 크기 및 배치를 자유롭게 설계할 수 있고, 그에 따라 넒은 면적을 조명할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 측면 조명이 이루어지는 가로등과 같은 조명기기로 이용시 효율적인 조명이 이루어지는 효과가 있다.

도 1은 종래 플라즈마를 이용한 조명기기를 보인 사시도.

도 2는 도 1의 종단면도.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 램프 시스템을 보인 사시도.

도 4는 도 3의 저면도.

도 5는 도 4의 A-A'를 절취한 단면도.

도 6은 도 4의 B-B'를 절취한 단면도.

도 7은 본 발명의 요부 저면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 케이스 101a : 개구부

102 : 고전압발생기 103 : 마그네트론

104 : 도파관 105 : 전구

106 : 공진기 107 : 공진조절부재

108 : 반사갓 113 : 전구회전모터

121 : 스터브

Claims (4)

1. 하측면 일측이 개구되어 개구부가 형성되어 있는 박스체로된 케이스와,

   그 케이스의 내부에 설치되어 고전압을 발생시키는 고전압발생기와,

   그 고전압발생기의 주변에 설치되어 고전압발생기에서 공급되는 고전압에 의해 전자파가 발생되는 마그네트론과,

   그 마그네트론의 출력부에 연결설치되며 마그네트론의 출력부에서 출력되는 전자파의 이송통로가 되는 도파관과,

   그 도파관의 전방에 배치되어 도파관으로 이동되는 전자파에 의해 내부의 봉입물질이 플라즈마화되며 발광이 되는 전구와,

   그 전구를 감싸도록 설치되어 상기 도파관을 통하여 공급되는 전자파를 공진시키기 위한 공진기와,

   상기 공진기의 내측에 설치되며 공진기의 크기변화에 따라 최적의 전자파 공진이 이루어지도록 공진기의 내부 높이를 조절하기 위한 공진조절부재와,

   상기 전구의 케이스의 개구부를 통하여 측면으로 조명되도록 전구 후위의 케이스 내측 저부에 배치되는 반사갓을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전구의 고정부에 모터축이 연결되는 전구회전모터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 공진조절부재의 상단부에 임피던스 매칭을 위한 스터브가 더 구비된 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프 시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 반사갓은 소정곡률반경을 가지는 금속판체로서, 케이스의 내측 저부에 소정간격을 두고 한쌍이 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 램프 시스템.