KR20060128505A - Plasma lighting system - Google Patents

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Abstract

An electrodeless lighting system is provided to equalize illumination in a space by forming a scattered reflection surface on a dielectric mirror which reflects the light generated from an electrodeless lighting bulb in a front direction. An electrodeless lighting system includes a magnetron generating electromagnetic waves, an electrodeless lighting bulb filled with a phosphor which is exited by the electromagnetic waves to emit visible rays, a resonator accommodating the electrodeless lighting bulb and shielding the electromagnetic waves and transmitting light, a reflective shade(7) reflecting the light generated from the electrodeless lighting bulb, and a dielectric mirror(10) mounted in the resonator for transmitting the electromagnetic waves and reflecting the light. The dielectric mirror has a scattered reflection surface(12) formed on the reflective surface.

Description

무전극 조명기기{PLASMA LIGHTING SYSTEM}Electrodeless Lighting Equipment {PLASMA LIGHTING SYSTEM}

도 1은 종래 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도,1 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional electrodeless lighting device;

도 2는 종래 무전극 조명기기의 유전체거울에서 반사되는 빛의 특성을 설명하기 위해 보인 개략도,Figure 2 is a schematic diagram showing the characteristics of the light reflected from the dielectric mirror of the conventional electrodeless lighting device,

도 3은 본 발명 무전극 조명기기에서 유전체거울을 보인 파단면도,Figure 3 is a sectional view showing a dielectric mirror in the electrodeless lighting device of the present invention,

도 4는 본 발명 무전극 조명기기의 유전체거울에서 반사되는 빛의 특성을 설명하기 위해 보인 개략도.Figure 4 is a schematic diagram showing the characteristics of the light reflected from the dielectric mirror of the electrodeless lighting device of the present invention.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

5 : 전구 5a : 발광부5 bulb 5a light emitting unit

7 : 반사갓 10 : 유전체거울7: reflection shade 10: dielectric mirror

11 : 정반사면 12 : 난반사면11: specular reflection 12: diffuse reflection

본 발명은 전자파를 이용한 무전극 조명기기에 관한 것으로, 특히 유전체거울에서 반사되는 빛이 난반사 되도록 하여 일정거리에서의 조도특성을 균일하게 하고자 하는 무전극 조명기기의 유전체거울 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an electrodeless illumination device using electromagnetic waves, and more particularly, to a dielectric mirror structure of an electrodeless illumination device to uniformly illuminate characteristics at a predetermined distance by allowing light reflected from the dielectric mirror to be diffusely reflected.

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.In general, a PLS (Plasma Lighting System) uses a high frequency oscillator (magnetron) mainly used in a microwave oven, and electromagnetic waves generated from the high frequency oscillator make a buffer gas in the bulb into a plasma state. It is a device that can provide excellent amount of light without electrode by allowing metal compound to emit light continuously.

도 1은 종래 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional electrodeless lighting device.

이에 도시한 바와 같이 종래의 무전극 조명기기는, 케이싱(1)의 내부에 장착하여 마이크로파를 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 마이크로파를 전달하는 도파관(4)과, 전자파 에너지에 의해 봉입물질이 플라즈마화 하면서 빛을 발생하는 무전극 전구(5)와, 도파관(4)과 전구(5)의 앞쪽에 씌워져 마이크로파는 차단하면서 상기 전구(5)에서 발광된 빛은 통과하는 공진기(6)와, 공진기(6)를 수용하여 전구에서 발생하는 빛을 직진토록 집중 반사하는 반사갓(7)과, 무전극 전구(5) 후방측의 공진기(6) 내부에 장착하여 전자파는 통과하면서 빛은 정반사만 하는 유전체거울(8)과, 케이싱(1)의 일측에 구비하여 마그네트론(2)과 고압발생기(3)를 냉각하는 냉각팬(9)으로 구성하고 있다.As shown in the drawing, a conventional electrodeless lighting device includes a magnetron 2 mounted inside the casing 1 to generate microwaves, and a high voltage generator for boosting and supplying commercial AC power to the magnetron 2 at a high pressure. 3), a waveguide 4 which communicates with the outlet of the magnetron 2 and transmits the microwaves generated by the magnetron 2, and an electrodeless light bulb which emits light while the encapsulating material is plasma-made by electromagnetic wave energy ( 5) and the front of the waveguide 4 and the light bulb 5 to block the microwaves while the light emitted from the light bulb 5 passes through the resonator 6 and the resonator 6 to receive the light generated from the light bulb. A reflection shade 7 for intensively reflecting light straight through, a dielectric mirror 8 mounted inside the resonator 6 at the rear of the electrodeless light bulb 5, and having only a specular reflection while passing electromagnetic waves, and a casing 1 Equipped on one side of the magnetron (2) and high And it consists of a cooling fan 9 for cooling the generator (3).

반사갓(7)은 무전극 전구(5)의 발광부(5a)에서 발생하는 빛이 전반사되어 직진할 수 있도록 소정의 곡률로 곡면지게 형성하고 있다.The reflection shade 7 is formed to be curved with a predetermined curvature so that the light generated from the light emitting portion 5a of the electrodeless light bulb 5 can be totally reflected and go straight.

유전체거울(8)은 도 2에서와 같이 고온에 매우 강하도록 석영으로 형성하고, 그 전면에 반사코팅층(8a)을 도포하여 전면(무전극 전구의 발광부쪽)이 반사면을 이루도록 형성하되 반사면은 정반사(거울반사)만 일어나도록 형성하고 있다.The dielectric mirror 8 is formed of quartz so as to be very resistant to high temperature, as shown in FIG. 2, and the front surface (the light emitting part of the electrodeless bulb) forms a reflective surface by applying a reflective coating layer 8a on the front surface thereof. Is formed so that only specular reflection occurs.

도면중 미설명 부호인 M1은 전구모터, M2는 팬모터이다.In the figure, reference numeral M1 denotes a bulb motor, and M2 denotes a fan motor.

상기와 같은 종래 무전극 조명기기는 다음과 같이 동작한다.The conventional electrodeless lighting device as described above operates as follows.

즉, 제어부의 지령에 따라 마그네트론(2)은 고압에 의해 발진하면서 매우 높은 주파수를 갖는 전자파를 생성하고, 이 전자파는 도파관(4)을 통해 공진기(6) 내부로 방사하면서 무전극 전구(5) 내에 봉입된 불활성가스를 여기(exiting)시킨다. 이 과정에서 발광물질이 지속적으로 플라즈마화 하면서 고유한 방출 스펙트럼을 가지는 빛을 발생하고, 이 빛은 반사갓(7)에 반사되어 직접 직진하거나 또는 무전극 전구(5)의 발광부(5a) 후면에 위치하는 유전체거울(8)에 반사되었다가 다시 반사갓(7)에 2차 반사되어 직진하면서 공간을 밝히는 것이었다. That is, the magnetron 2 generates an electromagnetic wave having a very high frequency while oscillating by a high pressure according to the command of the controller, and the electromagnetic wave 5 radiates into the resonator 6 through the waveguide 4. The inert gas enclosed therein is excited. In this process, the light emitting material continuously emits plasma and emits light having a unique emission spectrum. The light is reflected by the reflector 7 and proceeds directly or directly behind the light emitting part 5a of the electrodeless light bulb 5. It was reflected by the dielectric mirror 8, which was located, and then reflected by the reflection shade 7 again.

그러나, 상기와 같은 종래 무전극 조명기기는, 도 2에서와 같이 무전극 전구(5)에서 후방쪽으로 발진되는 빛이 유전체거울(8)에 반사되었다가 다시 반사갓(7)을 거쳐 전방쪽으로 직진하게 되나, 유전체거울(8)의 반사면이 정반사면으로만 형성됨에 따라 입사되는 빛의 일부가 반사갓 방향으로 반사되지 않고 그대로 전방의 공간을 향해 반사되면서 조명기기로부터 일정거리에서의 조도특성이 균일하게 되지 못하는 문제점이 있었다.However, in the conventional electrodeless illuminator as described above, as shown in FIG. 2, the light oscillating backward from the electrodeless bulb 5 is reflected by the dielectric mirror 8 and then goes straight forward through the reflection shade 7. However, as the reflecting surface of the dielectric mirror 8 is formed only as a specular reflecting surface, part of the incident light is not reflected in the direction of the reflecting lamp, but is reflected toward the space in front, so that the illuminance characteristic at a certain distance from the lighting device is uniform. There was a problem that could not be.

본 발명은 상기와 같은 종래 무전극 조명기기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 무전극 전구에서 발생한 후 유전체거울에 입사되는 빛이 난반사 되 도록 하여 조명의 조도특성을 균일하게 할 수 있는 무전극 조명기기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.The present invention has been made in view of the problems of the conventional electrodeless lighting device as described above, the electrodeless to make the illumination characteristics of the illumination uniformly by causing the light incident on the dielectric mirror after being generated from the electrodeless bulb is diffusely reflected It is an object of the present invention to provide a lighting device.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 전자파를 발생하는 마그네트론과, 전자파에 의해 여기(exiting)되면서 가시광을 방출하도록 발광물질을 봉입하는 무전극 전구와, 무전극 전구를 수용하도록 설치하여 전자파는 차단하면서 공진시키는 반면 무전극 전구에서 발광되는 빛은 통과시키는 공진기와, 공진기를 수용하여 무전극 전구에서 발생하는 빛을 직진토록 집중 반사하는 반사갓과, 무전극 전구 후방측의 공진기 내부에 장착하여 전자파는 통과하면서 빛은 반사하는 유전체거울을 포함하는 무전극 조명기기에 있어서, 유전체거울은 그 반사면에 난반사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기를 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, a magnetron for generating electromagnetic waves, an electrodeless bulb that encapsulates a light emitting material to emit visible light while being excited by electromagnetic waves, and installed to accommodate the electrodeless bulb to block electromagnetic waves. A resonator that passes the light emitted from the electrodeless bulb while resonating, a reflector that receives the resonator and intensively reflects the light generated from the electrodeless bulb, and is mounted inside the resonator behind the electrodeless bulb to pass electromagnetic waves. In the electrodeless illuminator comprising a dielectric mirror reflecting light, the dielectric mirror provides an electrodeless illuminator characterized by having a diffuse reflection surface on the reflecting surface.

이하, 본 발명에 의한 무전극 조명기기를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the electrodeless illuminator according to the present invention will be described in detail with reference to the embodiment shown in the accompanying drawings.

도 3은 본 발명 무전극 조명기기에서 유전체거울을 보인 파단면도이고, 도 4는 본 발명 무전극 조명기기의 유전체거울에서 반사되는 빛의 특성을 설명하기 위해 보인 개략도이다.3 is a sectional view showing a dielectric mirror in the electrodeless illuminator of the present invention, Figure 4 is a schematic view showing the characteristics of the light reflected from the dielectric mirror of the electrodeless illuminator of the present invention.

도 1을 참조하면 본 발명에 의한 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 버퍼가 스 그리고 방전촉매물질 등을 봉입하여 전자파 에너지에 의해 봉입한 발광물질이 플라즈마화 하면서 빛을 발생하는 무전극 전구(5)와, 도파관(4)과 무전극 전구(5)의 앞쪽에 씌워져 전자파를 소정의 공진주파수로 공진하면서 전자파는 차단하는 반면 상기 무전극 전구(5)에서 발광된 빛은 통과시키는 공진기(6)와, 공진기(6)를 수용하여 무전극 전구에서 발생하는 빛이 직진하도록 소정의 곡률로 형성하는 반사갓(7)과, 무전극 전구(5) 후방측의 공진기(6) 내부에 장착하여 전자파는 통과하면서 빛은 정반사와 난반사를 함께 하는 유전체거울(10)과, 케이싱(1)의 일측에 구비하여 마그네트론(2)과 고압발생기(3)를 냉각하는 냉각팬(9)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the electrodeless lighting device according to the present invention includes a magnetron 2 mounted inside the casing 1 to generate electromagnetic waves, and a high voltage for boosting and supplying commercial AC power to the magnetron 2 at a high pressure. The generator 3 and the waveguide 4 communicating with the outlet of the magnetron 2 to deliver the electromagnetic waves generated by the magnetron 2, and encapsulating a luminescent material, a buffer gas, a discharge catalyst material, etc. The light emitting material encapsulated by the plasma is covered in front of the electrodeless light bulb 5 and the waveguide 4 and the electrodeless light bulb 5, which generate light as the plasma is formed, thereby resonating the electromagnetic wave at a predetermined resonance frequency to block the electromagnetic wave. On the other hand, the resonator 6 through which the light emitted from the electrodeless light bulb 5 passes, the reflector 7 receiving the resonator 6 and forming a predetermined curvature so that the light generated from the electrodeless bulb goes straight; Backside of induction light bulb (5) Is mounted inside the resonator 6 of the dielectric mirror 10 having both light and specular reflection while passing electromagnetic waves, and provided on one side of the casing 1 to cool the magnetron 2 and the high-pressure generator 3. And a cooling fan 9.

유전체거울(10)은 고온에 매우 강하도록 석영으로 형성하고, 그 전면에 반사코팅층을 도포하여 전면(무전극 전구의 발광부쪽)이 반사면을 이루도록 한다. 반사면은 무전극 전구(5)에서 발생하는 빛이 정반사(거울반사)와 난반사(확산반사)가 함께 일어나도록 형성하되, 도 3에서와 같이 그 반사면의 가장자리쪽에 정반사면(11)을 형성하는 반면 중심쪽에는 쇼트(shot)가공이나 샌딩(sanding)가공 등을 통해 정반사면(11)과 대략 동일한 높이의 난반사면(12)을 형성한다.The dielectric mirror 10 is formed of quartz so as to be very resistant to high temperature, and a front surface (the light emitting part of the electrodeless bulb) forms a reflective surface by applying a reflective coating layer on the front surface thereof. The reflective surface is formed such that the light generated from the electrodeless light bulb 5 is caused to undergo specular reflection (mirror reflection) and diffuse reflection (diffuse reflection) together, and as shown in FIG. 3, the specular reflection surface 11 is formed at the edge of the reflection surface. On the other hand, in the center side, a diffuse reflection surface 12 having a height substantially equal to that of the regular reflection surface 11 is formed through shot processing or sanding processing.

또, 난반사면(12)은 그 표면적이 정반사면(11)의 표면적 보다는 작게 형성하되, 예컨대 반사율을 기준으로 할 때 난반사면(12)의 반사율이 정반사면(11)의 반사율 대비 80%이하가 되도록 하며 그 면적은 전체 반사면 표면적의 30% 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the diffuse reflection surface 12 has a surface area smaller than the surface area of the specular reflection surface 11, for example, the reflectance of the diffuse reflection surface 12 is 80% or less than the reflectance of the specular reflection surface 11 based on the reflectance. Preferably, the area is formed to be 30% or more of the total reflecting surface area.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.In the drawings, the same reference numerals are given to the same parts as in the prior art.

상기와 같은 본 발명 무전극 조명기기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.The electrodeless illuminator of the present invention as described above has the following effects.

즉, 제어부의 지령에 따라 전원공급부(미도시)에서 전원이 마그네트론(2)에 공급되어 마그네트론(2)에서는 고주파 에너지를 갖는 전자파를 발생하고, 이 전자파는 도파관(4)을 통해 공진기(6)의 내부로 유도되어 공진하면서 무전극 전구(5)의 발광부(5a)에 봉입한 불활성가스를 방전하며, 이 방전에 의해 발생하는 열이 발광물질을 기화하여 플라즈마를 형성하면서 높은 광도의 빛을 방출하고, 이 빛은 반사갓(7)과 유전체거울(10)에 의해 전방으로 반사되어 공간을 조명하게 된다.That is, power is supplied from the power supply unit (not shown) to the magnetron 2 according to the command of the control unit, and the magnetron 2 generates electromagnetic waves having high frequency energy, and the electromagnetic waves are resonator 6 through the waveguide 4. The inert gas enclosed in the light emitting portion 5a of the electrodeless bulb 5 is induced and resonates, and heat generated by the discharge vaporizes the light emitting material to form a plasma, thereby generating high intensity light. This light is reflected forward by the reflector 7 and the dielectric mirror 10 to illuminate the space.

여기서, 무전극 전구(5)의 발광부(5a)에서 발생하는 빛의 일부, 즉 발광부(5a)의 전반부에서 발생하는 빛은 대개 그대로 직진하거나 반사갓(7)에 반사된 후 직진하여 전방의 공간을 조명하는 반면 발광부(5a)의 후면부에서 발생하는 빛은 대개 후방측의 유전체거울(10)에 먼저 반사되었다가 반사갓(7)으로 이동하거나 또는 직진하게 되는데, 이때 유전체거울(10)로 입사되는 빛 중에서 그 유전체거울(10)의 가장자리로 입사되는 빛은 정반사면(11)에서 거울반사 되면서 반사갓(7)으로 이동하였다가 전방의 공간으로 이동하는 반면 유전체거울(10)의 중심쪽으로 입사되는 빛도 여러 방향으로 오톨도톨한 난반사면(12)에서 여러 방향으로 흩어져 확산반사 됨에 따라 결국 공간으로 직접 반사되는 빛의 양은 감소하고 대부분이 반사갓(7)으로 이동하여 반사된다.Here, a part of the light generated in the light emitting portion 5a of the electrodeless light bulb 5, that is, the light generated in the first half of the light emitting portion 5a is generally straight or is reflected by the reflector 7 and then straight ahead. While illuminating the space, light generated from the rear part of the light emitting part 5a is usually reflected first by the rear side mirror 10 and then moves to the reflection shade 7 or goes straight to the side surface of the dielectric mirror 10. Of the incident light, the light incident to the edge of the dielectric mirror 10 moves to the reflection shade 7 while being mirror reflected on the specular reflection surface 11 and moves to the space in front of the incident light, while being incident toward the center of the dielectric mirror 10. As the light is scattered and diffused in various directions from the diffuse reflection surface 12 which is tolled in various directions, the amount of light reflected directly into the space decreases and most of the light moves to the reflection shade 7 and is reflected.

이렇게 하여, 유전체거울로 입사되는 빛의 대부분이 입사되는 위치에 따라 정반사 또는 난반사가 되면서 반사갓으로 이동하여 그 반사갓을 거친 후 공간을 조명하게 되므로 조명기기로부터 일정 거리에서의 조도특성이 균일하게 되는 것이다.In this way, according to the position where most of the light incident on the dielectric mirror enters the specular reflection or diffuse reflection while moving to the reflecting shade and passes through the reflecting shade to illuminate the space uniformity characteristics at a certain distance from the luminaire .

본 발명에 의한 무전극 조명기기는, 무전극 전구에서 후방쪽으로 발생하는 빛을 전방으로 반사시키는 유전체거울에 난반사면을 형성함으로써, 유전체거울에 입사되는 빛의 대부분이 반사갓으로 이동하였다가 전방으로 반사되도록 하여 공간에서의 조도특성을 균일하게 할 수 있다.In the electrodeless illuminator according to the present invention, a diffuse reflection surface is formed in a dielectric mirror that reflects light generated rearward from the electrodeless bulb forward, so that most of the light incident on the dielectric mirror moves to the reflection shade and then reflects forward. It is possible to make the illuminance characteristic in the space uniform.

Claims (3)

전자파를 발생하는 마그네트론과, 전자파에 의해 여기(exiting)되면서 가시광을 방출하도록 발광물질을 봉입하는 무전극 전구와, 무전극 전구를 수용하도록 설치하여 전자파는 차단하면서 공진시키는 반면 무전극 전구에서 발광되는 빛은 통과시키는 공진기와, 공진기를 수용하여 무전극 전구에서 발생하는 빛을 직진토록 집중 반사하는 반사갓과, 무전극 전구 후방측의 공진기 내부에 장착하여 전자파는 통과하면서 빛은 반사하는 유전체거울을 포함하는 무전극 조명기기에 있어서,Magnetrons that generate electromagnetic waves, electrodeless bulbs that enclose a luminescent material to emit visible light as they are excited by electromagnetic waves, and are installed to accommodate the electrodeless bulbs to resonate while blocking electromagnetic waves while emitting light from the electrodeless bulbs. It includes a resonator through which the light passes, a reflection shade for receiving the resonator and intensively reflecting the light generated from the electrodeless bulb, and a dielectric mirror mounted inside the resonator at the rear of the electrodeless bulb to reflect light while passing electromagnetic waves. In the electrodeless lighting device, 유전체거울은 그 반사면에 난반사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기.The dielectric mirror is an electrodeless illuminator, characterized in that the reflection surface has a diffuse reflection surface. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 유전체거울은 그 반사면의 가장자리쪽에는 정반사면을 형성하는 반면 중심쪽에는 난반사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기.Dielectric mirror is an electrodeless lighting device, characterized in that to form a specular reflection surface at the edge side of the reflecting surface while the diffuse reflection surface at the center. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 난반사면의 표면적이 정반사면의 표면적 보다 좁은 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기.An electrodeless illuminator, characterized in that the surface area of the diffuse reflection surface is narrower than that of the specular reflection surface.
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