KR20060004683A - 적외선 방출체 및 조사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적외선 방출체에 관한 것으로, 상기 방출체의 방사선원은 광 및 IR-방사선을 방출하는 발광 수단(2)이고, 상기 발광 수단(2)을 둘러싸는 상기 방출체의 용기(1)는 간섭 필터(13)로 코팅되어 있으며, 상기 간섭 필터는 700 nm 내지 3500 nm 파장 범위의 예정된 부분 영역의 적외선 방사선에 대해서만 투과적이다. 상기 부분 영역 밖에 있는 전자기 광선은 용기(1) 내부로 역반사 된다.

Description

적외선 방출체 및 조사 장치{INFRARED RADIATOR AND IRRADIATION DEVICE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 적외선 방출체 및 상기와 같은 유형의 적외선 방출체를 구비한 조사 장치에 관한 것이다.

상기와 같은 유형의 적외선 방출체는 예를 들어 유럽 공개 공보 EP 1 072 841 A1호에 개시되어 있다. 상기 공보는 실제로 백열 램프와 유사하게 구성된 적외선 방출체를 기술한다. 적외선 방사선원(infrared radiation source)으로서는, 작동 중에 적외선 방사선뿐만 아니라 광도 방출하는 백열 필라멘트(incandescent filament)가 이용된다. 상기 적외선 방출체는 포물선 형태의 반사기(reflector)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 반사기는 적외선 방사선을 원하는 방향으로 전환하여 가시광선을 전송한다. 반사기 개구는 빛을 투과시킬 수 없는 필터 디스크(filter disk)에 의해서 커버된다. 백열 필라멘트를 둘러싸는 적외선 방출체의 용기의 도움(dome) 영역에는 광을 반사하는, 바람직하게는 무열광 미러(cold-lighting mirror)로서 형성된 코팅이 제공된다.

본 발명의 목적은, 가급적 간단한 구조를 갖는 효율적인 적외선 방출체를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 특징에 의해서 달성된다. 본 발명의 특히 바람직한 특징들은 종속 청구항들에 개시되어 있다.

본 발명에 따른 적외선 방출체는 적외선 방사선을 형성하기 위한 발광 수단을 구비하며, 상기 발광 수단은 적외선 방사선을 투과시킬 수 있는 용기의 내부 공간에 배치되어 있다. 상기 용기는 내부 공간을 둘러싸는 영역 및 상기 영역에 연결된 적어도 하나의 폐쇄된 단부를 포함한다. 또한, 상기 용기는 간섭 필터(interference filter)로 코팅되어 있고, 상기 필터는 본 발명에 따라 상기 내부 공간을 둘러싸는 전체 용기 영역에 걸쳐 있으며, 상기 필터는 700 nm 내지 3500 nm 파장 범위의 예정된 부분 영역의 적외선 방사선을 투과하도록 그리고 발광 수단에 의해서 방출되는 가시 스펙트럼 범위의 방사선 그리고 예정된 파장 범위 밖에 있는 적외선 방사선이 용기의 내부 공간으로 역반사 되도록 형성되어 있다. 전술한 간섭 필터에 의해서는, 본 발명에 따른 적외선 방출체에 의하여 실제로 원하는 파장 범위의 적외선 방사선만이 방출된다. 발광 수단에 의해서 형성되는 가시 광선 및 원치 않는 적외선 방사선은 용기의 내부 공간으로 역반사 되고, 상기 발광 수단을 가열하기 위해서 이용된다. 그럼으로써, 적외선 방출체의 효율은 상승되고, 발광 수단에 의해서 발생되는 광의 방출 그리고 상기 적외선 방사선의 원치 않는 부분의 방출은 추가의 보조 수단 없이도 충분히 방지될 수 있다.

용기 내부에 포함된 물질과의 화학 반응에 의한 간섭 필터의 손상을 피하기 위하여, 상기 간섭 필터는 바람직하게 상기 용기의 외부 표면에 코팅으로서 형성되어 있다. 적외선 방사선원으로서는 바람직하게 백열 소자, 바람직하게는 백열 필라멘트 또는 크세논 가스 방전이 사용된다. 상기 적외선 방사선원이 발광 수단인 이유는 상기 적외선 방사선원이 원하는 적외선 방사선 이외에 광도 형성하기 때문이지만, 상기 적외선 방사선원을 사용하면 다른 적외선 방사선원을 사용하는 것보다 높은 효율에 도달할 수 있다고 나타났다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라, 상기 목적을 위하여, 백열 소자는 적외선 방사선의 작동 중에 자신의 정격 작동 데이터(rated operational data)에 의해서 바람직하게는 적어도 2900 ℃의 온도까지 가열된다.

간섭 필터에 의해서 내부 공간으로 역반사 되는 방사선 및 상기 내부 공간으로 역반사 되는 광에 의한 백열 소자의 최적의 가열을 보장하기 위하여, 적외선 방사선의 용기는 바람직하게 비대칭으로 형성되고, 바람직하게 백열 필라멘트로서 형성된 백열 소자를 용기 내에서 축 방향으로 정렬되어 있다. 간섭 필터에서의 반사의 각도 의존성을 최소로 하기 위하여, 내부 공간을 둘러싸는 용기의 영역이 바람직하게는 타원형으로 형성됨으로써, 간섭 필터의 두께는 전체 영역에 걸쳐서 대체로 일정하게 유지될 수 있다.

간섭 필터가 투과성을 나타내는 700 nm 내지 3500 nm 파장 범위의 예정된 부분 영역은 본 발명에 따른 적외선 방출체의 사용에 의존한다. 본 발명에 따른 적외선 방출체가 적외선 막을 갖는 사진 카메라용으로 사용되면, 투과성 부분 영역은 바람직하게 720 nm로부터 920 nm까지 연장된다. 실리콘을 기재로 한 반도체-이미지 센서를 구비한 전자 카메라에 사용하기 위해서, 상기 간섭 필터의 투과성 부분 영역은 바람직하게 800 nm로부터 1000 nm까지 연장된다. 인듐-갈륨-비소화물(InGaAs)을 기재로 한 반도체-이미지 센서를 구비한 전자 카메라에 사용하기 위해서, 상기 간섭 필터의 투과성 부분 영역은 바람직하게 800 nm로부터 2000 nm까지 연장된다. 가열- 또는 열 방출체로서의 사용을 위해서는, 상기 간섭 필터의 투과성 부분 영역이 바람직하게 800 nm로부터 1200 nm까지 연장된다. 물 보일러 또는 건조 장치에 사용하기 위해서는, 간섭 필터의 투과성 부분 영역이 바람직하게 2500 nm로부터 3500 nm까지 연장된다. 간섭 필터는, 투과성 부분 영역 안에서의 상기 필터의 투과가 상기 부분 영역에서 방사선원에 의해서 방출되는 방사선의 적어도 80 %에 달하고, 투과성 부분 영역 밖에 있는 파장에서의 상기 필터의 투과가 최대 10 %에 달하도록 형성되었다. 투과성 부분 영역의 광선보다 더 짧은 파장의 전자기 광선에 대한 투명도는 바람직하게 심지어 10 %보다 훨씬 더 낮다. 상기 투명도가 광에 대해서는 바람직하게 단지 0.1 %이다.

본 발명에 따른 적외선 방출체에 의해서 형성되는 적외선 방사선의 지향성 방출을 성취하기 위하여, 상기 방출체는 바람직하게 적외선 방출체를 둘러싸는 반사기를 포함하는 조사 장치 내부로 삽입될 수 있다. 반사기로서는, 예를 들어 알루미늄으로 이루어진 포물선 형태의 금속 바디, 또는 그 내부면에 금속층이 제공된 포물선 형태의 플라스틱 바디 혹은 유리 바디가 적합하다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 아래에서 자세히 설명된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선 방출체의 측면도이고,

도 2는 도 1에 도시된 적외선 방출체를 구비한 조사 장치의 개략도이며,

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 적외선 방출체의 측면도이다.

도 1에 개략적으로 도시된 적외선 방출체로서는, 대략 50 와트의 전력을 소비하는 할로겐 백열 램프가 다루어진다. 상기 백열 램프는 석영 유리로 이루어져 한 측이 밀봉된 용기(1)를 포함하며, 상기 용기에는 자외 광선을 흡수하는 도핑제가 제공되어 있다. 상기 용기(1)의 내부 공간에는 텅스텐으로 이루어진 백열 필라멘트(2)가 배치되어 있으며, 상기 백열 필라멘트는 용기(1)의 밀봉된 단부(10)로부터 돌출하는 2개의 전류 리드(current lead)(3, 4)에 의해서 전기 에너지를 공급 받는다. 용기(1)의 내부 공간을 둘러싸는 영역(11) - 즉, 밀봉된 단부(10) 외부에 있는 용기 영역 및 상기 밀봉된 단부(10)에 마주 놓인 도움(12) - 은 실제로 타원체의 형상을 가지며, 상기 영역(11)은 할로겐 백열 램프 또는 적외선 방출체의 종축(A-A)을 기준으로 회전 대칭이다. 용기(1)의 도움(12)은 용융되고 밀봉된 배기관(exhaust tube)에 의해서 형성된다. 백열 필라멘트(2)는 축 방향으로 타원형 영역에 배치되어 있다. 상기 타원형 영역(11)의 외부 표면 및 상기 용기(1)의 도움(12)은 간섭 필터(13)로 코팅되어 있으며, 상기 간섭 필터는 실제로 다만 800 nm 내지 1000 nm의 파장 범위로부터 방출되는 적외선에 대해서만 투과적이다. 백열 필라멘트(2)의 작동 중에 방출되는 광 및 상기 백열 필라멘트에 의해서 발생되는, 상기 투과성 파장 범위 밖에 있는 적외선은 간섭 필터(13)에 의해서 실제로 백열 필라멘트(2)로 역반사 되어 상기 백열 필라멘트를 가열하기 위해서 이용된다. 간섭 필터(13)는 공지된 방식으로 서로 교체되는, 광학적으로 저굴절 및 고굴절 되 는, SiO₂ 및 TiO₂로 이루어진 다수의 층들로 구성되어 있다. 800 nm 미만의 단파 범위에서의 특히 광에 대한 투과성을 더욱 줄이기 위하여, 간섭 필터(13)는 또한 예컨대 Fe₂O₃로 이루어진 흡수층을 포함할 수 있다. 상기 간섭 필터(13)의 광 투과성은 백열 필라멘트(2)에 의해서 방출되는 광의 약 0.1 %이다. 백열 필라멘트(2)는 동작 중에 2900 ℃의 온도까지 가열된다.

도 2는, 실제로 도 1에 도시된 적외선 방출체(7) 및 포물선 형태의 알루미늄 반사기(8)로 이루어진 본 발명에 따른 조사 장치(6)의 개략도이다. 추가적으로, 상기 조사 장치(6)는 경우에 따라서 냉각 수단, 예컨대 냉각 팬을 포함할 수 있다. 적외선 방출체(7)의 밀봉된 단부(10)가 반사기 목(80) 내부로 삽입되어 있음으로써, 적외선 방출체(7)는 알루미늄 반사기(8)의 대칭축에 배치되어 있다. 적외선 방출체(7)에 의해서 발생되는 적외선 방사선은 알루미늄 반사기(8)에 의해서 상기 반사기(8)의 대칭축과 평행한 방향으로 전환된다. 상기 조사 장치(6)는 예를 들어 자동차 적외선 원거리 전조들을 위한 적외선 방사선원으로서 적합하다.

도 3에는, 본 발명에 따른 적외선 방출체의 제 2 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 적외선 방출체는 제 1 실시예에 따른 적외선 방출체와 대체로 동일하다. 상기 적외선 방출체는 밀봉된 단부(10)에 마주 놓인 도움의 영역에 용기(1)가 형성된다는 점에서만 제 1 실시예의 적외선 방출체와 상이하다. 이와 같은 이유에서, 도 1 및 3에서는 적외선 방출체의 동일 부분에 대하여 동일한 도면 부호가 사용되었다. 도 3에서 밀봉된 적외선 방출체의 용기(1)는 도 1에 도시된 적외 선 방출체와 달리 배기관 부속품(12)을 포함하지 않는다. 상기 용기(1)의 진공화 및 할로겐 충전물의 삽입은 용기(1)가 밀봉되기 전에 상기 용기(1)의 단부(10)를 통해서, 예를 들면 전술한 제조 단계들이 실온 조건하의 보호 가스 분위기 안에서 실행됨으로써 이루어진다. 대안적으로는, 밀봉된 단부(10) 내에서 전력 공급 라인(3, 4) 사이에 배치된 배기관(도시되지 않음)도 사용될 수 있다.

Claims (15)

1. 적외선 방사선을 투과시킬 수 있는 용기(1)의 내부 공간(5)에 배치된, 적외선 방사선을 형성하기 위한 발광 수단(2)을 구비한 적외선 방출체로서,

   상기 용기(1)는 상기 내부 공간(5)을 둘러싸는 영역(11) 및 상기 영역에 연결된 적어도 하나의 폐쇄된 단부(11)를 포함하고,

   상기 용기(1)는 간섭 필터(13)로 코팅되어 있으며,

   상기 간섭 필터(13)는 적어도 상기 내부 공간(5)을 둘러싸는 전체 영역(11)에 걸쳐 있으며,

   700 nm 내지 3500 nm 파장 범위의 예정된 부분 영역의 적외선 방사선을 투과하도록, 그리고 발광 수단(2)에 의해서 방출되는 가시 스펙트럼 범위의 방사선 그리고 예정된 파장 범위 밖에 있는 적외선 방사선이 용기(1)의 내부 공간(5)으로 역반사 되도록 상기 간섭 필터(13)가 형성된, 적외선 방출체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 간섭 필터(13)가 상기 용기(1)의 외부 표면에 코팅으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 적외선 방출체.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 발광 수단(2)이 적어도 하나의 백열 소자를 포함하는 것을 특징으로 하 는, 적외선 방출체.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 백열 소자(2)가 적외선 방사선의 작동 중에는 자신의 정격 작동 데이터에 의해서 적어도 2900 ℃의 온도까지 가열되도록, 상기 적어도 하나의 백열 소자(2)의 재료, 구조 및 치수가 선택되는 것을 특징으로 하는, 적외선 방출체.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 백열 소자(2)가 백열 필라멘트인 것을 특징으로 하는, 적외선 방출체.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 용기(1)가 축 대칭으로 형성되고, 상기 적어도 하나의 백열 필라멘트(2)가 상기 용기(1) 내부에서 축 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는, 적외선 방출체.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 내부 공간(5)을 둘러싸는 상기 용기(1)의 영역(11)이 타원체로 형성되는 것을 특징으로 하는, 적외선 방출체.
8. 제 1 항에 있어서,

   예정된 부분 영역이 720 nm로부터 920 nm까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 적외선 방출체.
9. 제 1 항에 있어서,

   예정된 부분 영역이 800 nm로부터 1000 nm까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 적외선 방출체.
10. 제 1 항에 있어서,

    예정된 부분 영역이 800 nm로부터 1200 nm까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 적외선 방출체.
11. 제 1 항에 있어서,

    예정된 부분 영역이 800 nm로부터 2000 nm까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 적외선 방출체.
12. 제 1 항에 있어서,

    예정된 부분 영역이 2500 nm로부터 3500 nm까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 적외선 방출체.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 발광 수단이 크세논 가스 방전인 것을 특징으로 하는, 적외선 방출체.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 따른 적외선 방출체(7)를 구비한 조사 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 적외선 방출체(7)를 둘러싸는 적외선 방사선용 반사기(8)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 조사 장치.

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