KR20060117111A - 무전극 조명기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무전극 조명기기에 관한 것으로, 전자파를 발생하는 마그네트론과, 전자파가 공진하도록 소정의 내부공간을 구비하여 밀폐형상으로 형성하고 마그네트론과 연통하는 부위를 제외한 주면에는 전자파는 가두는 반면 빛은 통과시키도록 도전성 물질을 코팅하는 공진기와, 공진기의 내부에 수용하여 전자파에 의해 여기되면서 가시광을 방출하도록 봉입물질을 수용하여서 된 전구를 포함함으로써, 공진기 내부의 온도분포를 균일하게 하여 전구를 회전시키지 않고도 전구의 안정성을 유지할 수 있고 전구의 초기점등이 용이할 뿐만 아니라 광 효율을 높일 수 있다. 또, 공진기의 체적을 줄여 전체 조명기기의 크기를 소형화할 수 있고 공진기의 파손을 방지하여 수명을 연장할 수 있다.

Description

무전극 조명기기{PLASMA LIGHTING SYSTEM}

도 1은 종래 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 본 발명 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도,

도 3은 본 발명 무전극 조명기기에서 전구와 공진기를 보인 종단면도,

도 4는 도 3의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도,

도 5는 도 3의 "Ⅰ-Ⅰ"에 대한 변형예를 보인 선단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

11 : 케이싱 12 : 마그네트론

13 : 고압발생기 14 : 도파관

15 : 공진기 15a : 통체

15b : 도전성코팅면 16 : 공진기

16a : 발광부 16b : 지지부

17 : 반사갓 18 : 유전체거울

본 발명은 전자파를 이용한 무전극 조명기기에 관한 것으로, 특히 전구와 공 진기를 일체로 형성하여서 된 무전극 조명기기에 관한 것이다.

일반적으로 무전극 조명기기(PLS : Plasma Lighting System)는 전자레인지에 주로 사용되고 있는 고주파 발진기(마그네트론)을 이용하여 그 고주파 발진기에서 발생하는 전자파가 전구내 버퍼가스(buffer gas)를 플라즈마 상태로 만들면서 금속화합물이 빛을 연속적으로 발산하도록 함으로써 전극 없이도 뛰어난 광량의 빛을 제공할 수 있는 기기이다.

이러한 무전극 조명기기의 전구에는 통상 작동 중 플라즈마를 형성하여 발광을 주도하는 금속, 할로겐족 화합물, 황 또는 셀런 등과 같은 발광물질과, 발광초기에 발광부 내부에 플라즈마를 형성하기 위한 아르곤(Ar), 제논(Xe), 크립톤(Kr) 등의 불활성가스와, 그리고 초기 방전을 도와 점등을 용이하게 하거나 발생되는 빛의 스펙트럼 등을 조절하기 위한 방전촉매물질을 함께 봉입하고 있다.

도 1은 종래 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 무전극 조명기기는, 케이싱(1)의 내부에 장착하여 전자파를 생성하는 마그네트론(2)과, 마그네트론(2)에 상용 교류전원을 고압으로 승압하여 공급하는 고압발생기(3)와, 마그네트론(2)의 출구부에 연통하여 그 마그네트론(2)에서 생성한 전자파를 전달하는 도파관(4)과, 발광물질과 불활성가스 그리고 방전촉매물질을 함께 봉입하여 전자파 에너지에 의해 봉입한 발광물질이 플라즈마화 하면서 빛을 발생하는 전구(5)와, 도파관(4)과 전구(5)의 앞쪽에 씌워져 전자파를 소정의 공진주파수로 공진하면서 전자파는 가두는 반면 상기 전구(5)에서 발광된 빛은 통과시키는 공진기(6)와, 공진기(6)를 수용하여 전구에서 발생하는 빛 을 직진토록 집중 반사하는 반사갓(7)과, 전구(5) 후방측의 공진기(6) 내부에 장착하여 전자파는 통과하면서 빛은 반사하는 유전체거울(8)과, 케이싱(1)의 일측에 구비하여 마그네트론(2)과 고압발생기(3)를 냉각하는 냉각팬(9)으로 구성하고 있다.

전구(5)는 소정의 내부체적을 구비하여 석영재질로 된 구 형상으로 형성하고 그 내부에 플라즈마화 하면서 빛을 발하도록 상기한 발광물질과 불활성가스 그리고 방전촉매물질 등을 봉입하여 케이싱의 외부에 배치하는 발광부(5a)와, 발광부(5a)에 일체로 연장 형성하여 상기 케이싱(1)의 내부에서 지지하고 그 끝단에 전구모터(M1)의 회전축을 결합하는 지지부(5b)로 이루어져 있다.

공진기(6)는 전방측은 막히고 후방측은 개구된 원통모양으로 형성하되, 소정의 개구율을 가지는 금속성의 메시(mesh)로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 M2는 냉각팬을 회전시키는 팬모터이다.

상기와 같은 종래 무전극 조명기기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 제어부의 지령에 따라 고압발생기(3)에 구동 신호를 입력하면, 고압발생기(3)는 교류 전원을 승압하여 승압된 고압을 마그네트론(2)에 공급하고, 마그네트론(2)은 고압에 의해 발진하면서 매우 높은 주파수를 갖는 전자파를 생성한다. 이 전자파는 도파관(4)을 통해 공진기(6) 내부로 방사하면서 전구(5) 내에 봉입된 불활성가스를 여기(exiting)시켜 발광물질이 지속적으로 플라즈마화 하면서 고유한 방출 스펙트럼을 가지는 빛을 발생하고, 이 빛은 반사갓(7)과 유전체거울(8)에 의해 전방으로 반사되면서 공간을 밝힌다. 이때, 전구는 발광중에 고온으로 달구어 짐에 따라 전구의 안정성을 고려하여 전구모터를 이용하여 소정의 속도로 회전시키 면서 신속하게 냉각되도록 하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 무전극 조명기기에 있어서는, 전술한 바와 같이 전구(5)를 회전시킴에 따라 별도의 전구모터(M1)가 필요할 뿐만 아니라 자칫 전구(5)가 파손될 우려가 있었다.

또, 공진기(6)를 메시 형상으로 제작함에 따라 장시간 사용시 부식되어 쉽게 파손되므로 공진기(6)의 교체주기가 짧아지는 단점이 있었다.

또, 전자파가 공진기(6)의 내부에서 원활하게 공진되기 위하여는 공진기(6)의 내부체적을 일정 정도 확보하여야 하므로 무전극 조명기기의 크기가 커지는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 무전극 조명기기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 전구를 회전시키지 않고도 안정성을 유지할 수 있는 무전극 조명기기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 공진기의 수명을 연장할 수 있는 무전극 조명기기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

또, 공진기의 체적을 줄여 조명기기의 크기를 소형화할 수 있는 무전극 조명기기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 전자파를 발생하는 마그네트론과, 전자파가 공진하도록 소정의 내부공간을 구비하여 밀폐형상으로 형성하고 마그네트론과 연통하는 부위를 제외한 주면에는 전자파는 가두는 반면 빛은 통과시키도록 도전성 물질을 코팅하는 공진기와, 공진기의 내부에 수용하여 전자파에 의해 여기되면서 가시광을 방출하도록 봉입물질을 수용하여서 된 전구를 포함한 무전극 조명기기를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 무전극 조명기기를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 3은 본 발명 무전극 조명기기에서 전구와 공진기를 보인 종단면도이며, 도 4는 도 3의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도이고, 도 5는 도 3의 "Ⅰ-Ⅰ"에 대한 변형예를 보인 선단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 무전극 조명기기는, 케이싱(11)의 내부에 장착하여 전자파를 생성하는 마그네트론(12)과, 마그네트론(12)에 상용 교류전원을 고압으로 승압하여 공급하는 고압발생기(13)와, 마그네트론(12)의 출구부에 연통하여 그 마그네트론(12)에서 생성한 전자파를 전달하는 도파관(14)과, 케이싱(11)의 외곽에서 도파관(14)의 출구에 연통하도록 설치하여 전자파를 소정의 공진주파수로 공진시키면서 전자파는 가두는 반면 빛은 통과시키는 공진기(15)와, 공진기(15)의 내부에 고정 설치하고 그 내부에 발광물질과 버퍼가스를 봉입하여 전자파 에너지에 의해 봉입한 발광물질이 플라즈마화 하면서 빛을 발생하는 전구(16)와, 공진기(15)를 수용하여 전구에서 발생하는 빛을 직진토록 집중 반사하는 반사갓(17)과, 케이싱(11)의 일측에 구비하여 마그네트론(12)과 고압발생기(13)를 냉각하는 냉각팬(19)을 포함한다.

공진기(15)는 석영이나 세라믹의 재질을 이용하여 빛의 진행방향을 기준으로 전방과 후방이 모두 막힌 원통 모양 또는 전방만 막힌 밀폐형상으로 통체(15a)를 형성하고, 그 통체(15a)의 외주면 중에서 도파관(14)과 연통하는 후방측을 제외하고는 모든 외주면에 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide;ITO)와 같은 도전성 물질로 된 도전성 코팅면(15b)을 증착하여 형성한다. 여기서, 통체(15a)의 전방과 후방이 모두 막힌 경우에는 후방측 막힌 부위의 외측면에 반사코팅면(미도시)을 형성하여 전구에서 발생하는 빛을 전방으로 반사하도록 반사부(15c)로 활용할 수 있는 반면 전방만 막힌 경우에는 후방측에 상기한 반사코팅면을 구비한 유전체거울(도 1에 도시)(8)을 별도로 결합할 수 있다.

또, 공진기(15)의 내부에는 온도분포를 균일하게 하기 위하여 진공 또는 약한 농도의 질소와 같은 안정가스를 봉입하는 것이 바람직하다.

또, 공진기(15)의 내주면에는 상기한 전구(16)의 발광부(16a)를 향해 후술할 복수 개의 지지부(16b)를 연장하여 전구(16)와 일체로 형성하는 것이 바람직하다.

전구(16)는 주로 석영(Quartz)이나 세라믹과 같이 광투과율이 높고 유전손실이 극히 적은 재질을 구형으로 형성하여 상기한 공진기(15)의 내부공간에 배치하는 발광부(16a)와, 발광부(16a)에 일체로 연장하여 상기한 공진기(15)의 내주면에 일체로 고정하는 지지부(16b)로 이루어진다. 지지부(16b)는 도 4 및 도 5에서와 같이 두 개 또는 네 개 등의 복수 개로 형성하되 각 지지부(16b) 사이는 동일 간격으로 형성하는 것이 균일한 고정력을 위해 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 무전극 조명기기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 제어부의 지령에 따라 고압발생기(13)에 구동 신호를 입력하면, 고압발생기(13)는 교류 전원을 승압하여 승압된 고압을 마그네트론(12)에 공급하고, 마그네트론(12)은 고압에 의해 발진하면서 매우 높은 주파수를 갖는 전자파를 생성한다. 이 전자파는 도파관(14)을 통해 공진기(15) 내부로 방사하면서 전구(16)의 발광부(16a) 내에 봉입된 버퍼가스를 여기(exiting)시켜 발광물질이 지속적으로 플라즈마화 하면서 고유한 방출 스펙트럼을 가지는 빛을 발생하고, 이 빛은 반사갓(17)과 반사부(18)에 의해 전방으로 반사하면서 공간을 밝힌다.

여기서, 공진기(15)는 석영이나 세라믹을 이용하여 밀폐형상으로 형성함에 따라 그 내부를 진공상태로 유지하거나 질소 등의 안정가스를 봉입하여 공진기(15) 내부의 온도분포를 균일하게 함으로써 전구(16)를 회전시키지 않고도 안정성을 유지할 수 있다.

또, 공진기(15)의 통체(15a) 외주면에 인듐틴옥사이드 등으로 도전성코팅면(15b)을 형성함에 따라 전구의 초기점등이 용이할 뿐만 아니라 선별적으로 광 색깔을 확보하여 다양한 색깔의 시스템 설계가 가능하게 되고 이로 통해 광 효율을 높일 수 있다.

또, 전구(16)의 광 효율이 향상됨에 따라 공진기(15)의 체적을 줄일 수 있어 전체 조명기기의 크기를 소형화할 수 있다.

또, 공진기(15)를 석영이나 세라믹 등으로 제작하여 부식 등으로 인한 파손을 방지함으로써 공진기 수명을 연장할 수 있다.

본 발명에 의한 무전극 조명기기는, 도전성 물질을 코팅한 공진기의 내부에 전구를 일체로 형성하고 그 공진기에 안정가스를 봉입함으로써, 공진기 내부의 온도분포를 균일하게 하여 전구를 회전시키지 않고도 전구의 안정성을 유지할 수 있고 전구의 초기점등이 용이할 뿐만 아니라 광 효율을 높일 수 있다. 또, 공진기의 체적을 줄여 전체 조명기기의 크기를 소형화할 수 있고 공진기의 파손을 방지하여 수명을 연장할 수 있다.

Claims (6)

1. 전자파를 발생하는 마그네트론과,

   전자파가 공진하도록 소정의 내부공간을 구비하여 밀폐형상으로 형성하고 마그네트론과 연통하는 부위를 제외한 주면에는 전자파는 가두는 반면 빛은 통과시키도록 도전성 물질을 코팅하는 공진기와,

   공진기의 내부에 수용하여 전자파에 의해 여기되면서 가시광을 방출하도록 봉입물질을 수용하여서 된 전구를 포함한 무전극 조명기기.
2. 제1항에 있어서,

   도전성 물질은 인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide;ITO)인 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   전구와 공진기는 동일재질을 일체형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기.
4. 제3항에 있어서,

   전구는 공진기에서 연장하는 복수 개의 리브를 이용하여 지지하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기.
5. 제4항에 있어서,

   전구와 공진기는 석영 또는 세라믹으로 형성하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기.
6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서,

   공진기의 내부에는 진공 또는 안정가스를 봉입하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기.

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