KR20070039304A - 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기에 관한 것으로서, 일정한 내부공간을 구비하며 그 내부로 인가된 마이크로파의 외부 누설을 차폐하여 공진모드를 형성하고 발생된 빛은 외부로 방출되도록 하는 공진기와; 상기 공진기의 내부공간에 수용되며 상기 공진기로 인가된 마이크로파에 의하여 내부에 봉입된 발광물질이 플라즈마화 되어 발광하는 발광부와, 상기 발광부가 소정의 높이로 상기 공진기의 내부공간에 배치되도록 상기 발광부를 지지하는 지지부로 구성되는 무전극전구와; 상기 공진기의 내부공간 일측에 구비되어 상기 무전극전구 측으로 마이크로파의 집속을 강화시켜 상기 무전극전구의 초기 발광을 돕도록 구비된 초기 점등 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 중출력 무전극 조명기기를 구동시에 무전극전구의 초기 점등을 용이하게 하고 도파관과 공진기 내부의 임피던스를 조절하여 발광 효율을 높일 수 있는 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기가 제공된다.

Description

초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기{MIDDLE OUTPUT PLASMA LIGHTING SYSTEM HAVING IGNITER}

도 1은 종래의 중출력 무전극 조명기기의 구조를 도시한 단면도,

도 2는 도 1의 공진기 내부에 무전극전구가 설치된 구조를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기의 구조를 도시한 단면도,

도 4는 도 3의 공진기 내부에 이그나이터가 설치된 구조를 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기의 구조를 도시한 단면도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

30 : 마이크로파 발생부 40 : 도파관

50 : 공진기 60 : 무전극전구

61 : 발광부 62 : 지지부

130 : 이그나이터 131 : 단부

132 : 실린더

본 발명은, 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 중출력 무전극 조명기기를 구동시에 무전극전구의 초기 점등을 용이하게 하고 도파관과 공진기 내부의 임피던스를 조절하여 발광 효율을 높일 수 있는 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기에 관한 것이다.

도 1은 종래의 중출력 무전극 조명기기의 구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 공진기 내부에 무전극전구가 설치된 구조를 도시한 단면도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 종래의 중출력 무전극 조명기기는, 일정한 내부공간을 구비한 케이싱(10)의 내부공간 일측에 전원이 인가되면 고전압을 발생시키는 고전압 발생부(20)와, 고전압 발생부(20)에서 발생되는 고전압이 인가되면 고주파를 갖는 마이크로파를 발진하는 마이크로파 발생부(30)와, 마이크로파 발생부(30)에서 인가된 마이크로파를 안내하는 도파관(40)을 구비하고, 케이싱(10)의 외부에 도파관(40)에 의하여 안내된 마이크로파의 외부 방출을 차폐하여 공진모드를 이루도록 하는 공진기(50)와, 공진기(50)의 중심에 회전가능하게 배치되어 공진모드에 의하여 내부에 봉입된 불활성가스가 플라즈마화 되면서 빛을 발생시키는 무전극전구(60)를 포함하여 구성되어 있다.

도파관(40)은 원통 형상의 관으로 일측면은 마이크로파 발생부(30)와 연결되어 있으며 도파관(40)의 상단면에는 도파관(40)의 높이 방향을 따라 소정의 높이를 갖는 공진기결합부재(41)가 돌출 형성되어 있다.

공진기결합부재(41)는 도파관(40)보다 작은 직경을 갖는 링형으로 형성되어 그 중심은 관통되어 있으며, 외측면에는 공진기(50)가 고정 결합되어 있다.

공진기(50)는 무전극전구(60)를 내부공간에 수용하고 상기 내부공간의 둘레방향을 따라 마이크로파의 외부 방출을 차폐하여 무전극전구(60)에 전달하고 무전극전구(60)에서 발생한 빛을 외부로 투과할 수 있도록 그물 구조를 갖는 원통 형상의 메시(51)로 이루어지며, 공진기(50)의 외형을 원통 형상의 모양을 유지할 수 있도록 스틸 재질로 형성되어 있다.

미러(70)는 공진기결합부재(41)의 직경과 동일한 직경을 갖는 원판 형상으로 공진기결합부재(41)의 상단면과 접촉되게 배치되며, 미러(70)의 중심에는 도파관(40)의 높이 방향을 따라 소정의 길이로 무전극전구(60)가 연장되어 도파관(40)의 외부로 노출되게 구비되어 있다.

한편, 무전극전구(60)는 봉입물질이 봉입되는 소정의 내부 체적을 가지는 구형상의 발광부(61)와, 발광부(61)와 일체로 동일 재질로 연장 형성되는 지지부(62)로 구성되어 있다.

발광부(61)는 케이싱(10)의 내측에 설치되고 지지부(62)는 도파관(40)의 중심부를 지나도록 관통되게 설치되어 있으며, 그와 같이 설치된 지지부(62)는 케이싱(10)의 내부에 설치된 구동모터(90)의 모터축에 연결되어 일정한 속도로 회전되도록 되어 있다.

발광부(61)는 주로 석영(quartz)과 같이 광투과율이 높고 유전손실이 극히 적은 재질로 제작하는 것이 바람직하며, 발광부(61)의 내부에 봉입되는 봉입물질은 플라즈마를 형성하여 발광을 주도하는 금속, 할로겐족 화합물, 황 또는 셀런 등과 같은 발광물질과, 발광초기에 발광부(61)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.

도면중 미설명 부호인 70은 미러, 80은 반사갓, 100은 냉각팬, 110은 상기 냉각팬을 회전시키는 제2구동모터, 120은 에어덕트이다.

이러한 구성에 의하여, 종래의 중출력 무전극 조명기기는, 고전압 발생부(20)에 구동 신호를 입력하면 고전압 발생부(20)는 교류 전원을 승압하여 승압된 고전압을 마이크로파 발생부(30)에 공급하고 마이크로파 발생부(30)는 고전압에 의해 발진하면서 매우 높은 주파수를 갖는 마이크로파를 생성한다. 이 마이크로파는 도파관(40)을 거쳐서 공진기(50) 내부로 방사되면서 무전극전구(60) 내에 충전된 불활성가스를 여기(exiting)시켜 발광물질이 지속적으로 플라즈마화 되면서 고유한 방출 스펙트럼을 가지는 빛을 발생하고, 이 빛은 무전극전구(60)의 후방에 배치된 미러(70)의 표면에 도달한 후 무전극전구(60)의 전방으로 반사되어 공간을 밝히는 것이다.

무전극전구(60)의 초기 점등 특성은 일반적으로 소비전력이 크고 무전극전구(60)의 체적이 클수록 좋아지게 되는데, 이러한 종래의 중출력 무전극 조명기기에 있어서, 무전극전구(60)의 체적이 고출력 무전극 조명기기의 무전극전구 체적의 2/5 정도로 줄어들게 되므로 무전극전구(60)에 봉입되는 발광물질의 양이 줄어들게 되어 초기 점등에 충분한 전계가 발생되지 않으므로 무전극전구(60)의 초기 점등이 용이하지 않거나 점등이 되더라도 점등된 상태가 안정화될 때까지 점등 상태가 유지되지 않는다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 중출력 무전극 조명기기를 구동시에 무전극전구의 초기 점등을 용이하게 하고 도파관과 공진기 내부의 임피던스를 조절하여 발광 효율을 높일 수 있는 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 일정한 내부공간을 구비하며 그 내부로 인가된 마이크로파의 외부 누설을 차폐하여 공진모드를 형성하고 발생된 빛은 외부로 방출되도록 하는 공진기와; 상기 공진기의 내부공간에 수용되며 상기 공진기로 인가된 마이크로파에 의하여 내부에 봉입된 발광물질이 플라즈마화 되어 발광하는 발광부와, 상기 발광부가 소정의 높이로 상기 공진기의 내부공간에 배치되도록 상기 발광부를 지지하는 지지부로 구성되는 무전극전구와; 상기 공진기의 내부공간 일측에 구비되어 상기 무전극전구 측으로 마이크로파의 집속을 강화시켜 상기 무전극전구의 초기 발광을 돕도록 구비된 초기 점등 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 초기 점등 수단은 상기 공진기의 내주면 일측에 구비되며 상기 공진기의 지름 방향을 따라 소정의 길이로 연장 형성된 실린더 형상의 이그나이터인 것이 바람직하다.

이는, 상기 공진기의 내부공간으로 노출되는 이그나이터의 외면이 굴곡지기 않아서 모서리가 존재할 경우 사용자가 원하지 않는 위치에서 아크가 발생됨을 방지하기 위함이다.

또한, 상기 실린더의 직경은 1~5 mm 로 형성되는 것이 효과적이다.

이는, 이그나이터가 너무 가늘게 형성되면 상술한 바와 같이 모서리와 동일한 효과를 가져와 원하지 않는 위치에서 아크가 발생할 수 있으며, 이그나이터가 너무 굵게 형성되면 이그나이터의 표면에서 발열 현상이 발생됨을 방지하기 위함이다.

아울러, 상기 이그나이터는, 상기 공진기와 전기적으로 접속되도록 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이그나이터의 단부는 굴곡지게 형성되는 것이 효과적이다.

이는, 상술한 바와 같이, 이그나이터의 표면에 모서리가 형성되어 원하지 않는 곳에서 아트가 발생함을 방지하기 위함이다.

아울러, 상기 이그나이터의 단부와 상기 지지부 사이의 거리는 1 cm 이상으로 이격 배치되는 것이 바람직하다.

이는, 이그나이터의 단부와 지지부사이에 아크가 발생되어 상기 무전극전구가 파손됨을 방지하기 위함이다.

또한, 상기 이그나이터는 상기 공진기의 저부면과 상기 발광부 사이의 높이로 설치되는 것이 효과적이다.

이는, 상기 공진기의 내부로 인가되는 마이크로파의 양이 상기 공진기의 저 부면과 상기 발광부 사이의 높이에서 가장 많으므로 이그나이터를 공진기의 저부면과 상기 발광부 사이의 높이에 설치하여 이러한 마이크로파를 상기 무전극전구 측으로 더 강하게 집속시키기 위함이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

다만, 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기의 구조를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 공진기 내부에 이그나이터가 설치된 구조를 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기의 구조를 도시한 단면도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기는, 일정한 내부공간을 구비하며 그 내부로 인가된 마이크로파의 외부 누설을 차폐하여 공진모드를 형성하고 발생된 빛은 외부로 방출되도록 하는 공진기(50)와, 공진기(50)의 내부공간에 수용되며 공진기(50)로 인가된 마이크로파에 의하여 내부에 봉입된 발광물질이 플라즈마화 되어 발광하는 발광부(61)와, 발광부(61)가 소정의 높이로 공진기(50)의 내부공간에 배치되도록 발광부(61)를 지지하는 지지부(62)로 구성되는 무전극전구(60)와, 공진기(50)의 내부공간 일측에 구비되어 무전극전구(60) 측으로 마이크로파의 집속을 강화시켜 무전극전구(60)의 초기 발광을 돕도록 구비된 초기 점등 수단을 포함하여 구성되어 있다.

공진기(50)는 무전극전구(60)를 내부공간에 수용하고 상기 내부공간의 둘레방향을 따라 마이크로파의 외부 방출을 차폐하여 무전극전구(60)에 전달하고 무전극전구(60)에서 발생한 빛을 외부로 투과할 수 있도록 그물 구조를 갖는 원통 형상의 메시(51)로 이루어지며, 공진기(50)의 외형을 원통 형상의 모양을 유지할 수 있도록 스틸 재질로 형성되어 있다.

미러(70)는 공진기결합부재(41)의 직경과 동일한 직경을 갖는 원판 형상으로 공진기결합부재(41)의 상단면과 접촉되게 배치되며, 미러(70)의 중심에는 도파관(40)의 높이 방향을 따라 소정의 길이로 무전극전구(60)가 연장되어 도파관(40)의 외부로 노출되게 구비되어 있다.

무전극전구(60)는 봉입물질이 봉입되는 소정의 내부 체적을 가지는 구형상의 발광부(61)와, 발광부(61)와 일체로 동일 재질로 연장 형성되는 지지부(62)로 구성되어 있다.

발광부(61)는 케이싱(10)의 내측에 설치되고 지지부(62)는 도파관(40)의 중심부를 지나도록 관통되게 설치되어 있으며, 그와 같이 설치된 지지부(62)는 케이싱(10)의 내부에 설치된 구동모터(90)의 모터축에 연결되어 일정한 속도로 회전되도록 되어 있다.

발광부(61)는 주로 석영(quartz)과 같이 광투과율이 높고 유전손실이 극히 적은 재질로 제작하는 것이 바람직하며, 발광부(61)의 내부에 봉입되는 봉입물질은 플라즈마를 형성하여 발광을 주도하는 금속, 할로겐족 화합물, 황 또는 셀런 등과 같은 발광물질과, 발광초기에 발광부(61)의 내부에 플라즈마를 형성시키기 위한 아 르곤 가스, 크립톤 가스 등의 불활성가스와, 수은과 같이 초기방전을 도와 점등을 용이하게 하거나 발생되는 빛의 스펙트럼 등을 조절하기 위한 방전촉매물질로 이루어진다.

한편, 초기 점등 수단은 공진기(50) 내주면의 일측에 구비되며 공진기(50)의 지름 방향을 따라 소정의 길이를 갖으며 단부(131)가 굴곡지게 형성된 실린더(132) 형상의 이그나이터(130)이다.

이그나이터(130)는 금, 은, 구리, 알루미늄 등의 전도성이 우수한 금속재질로 형성되어 공진기(50)와 전기적으로 접속되고 실린더의 직경은 1 mm ~ 5 mm 로 제작되며 이그나이터(130)의 단부(131)와 무전극전구(60)의 지지부(62)는 적어도 1 cm 이상의 거리를 갖도록 이격 배치되어 있다.

실린더(132)의 지름이 1 mm 이하일 경우에는 실린더(130)의 단부(131)가 아니라 실린더(132) 표면 전체에서 아크가 발생할 수 있으며, 지름이 5 mm 이상일 경우에는 실린더(132)의 표면에서 발열 현상이 발생하게 된다.

또한, 이그나이터(130)의 단부(131)와 지지부(62) 사이의 이격 거리가 1 cm 이하일 경우에는 이그나이터(130)의 단부(131)와 지지부(62) 사이에 스파크가 발생하여 무전극전구(60)가 파손될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 고전압 발생부(20)에 구동 신호를 입력하면 고전압 발생부(20)는 교류 전원을 승압하여 승압된 고전압을 마이크로파 발생부(30)에 공급하고 마이크로파 발생부(30)는 고전압에 의해 발진하면서 매우 높은 주파수를 갖는 마이크로파를 생성한다. 이 마이크로파는 도파관(40)을 거쳐서 공진기(50) 내부 로 방사되면서 무전극전구(60) 측으로 인가되는데 이때, 이그나이터(130)에 의하여 마이크로파 에너지가 강하게 발광부(61)에 인가되어 무전극전구(60) 내에 충전된 불활성가스를 여기(exiting)시켜 발광물질이 지속적으로 플라즈마화 되면서 고유한 방출 스펙트럼을 가지는 빛을 발생하고, 이 빛은 무전극전구(60)의 후방에 배치된 미러(70)의 표면에 도달한 후 무전극전구(60)의 전방으로 반사되어 공간을 밝히는 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기의 구조를 도시한 단면도로서, 본 발명의 일 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기에서는 초기 점등 수단(140)이 지지부(62)의 높이 방향을 따라 소정의 길이로 연장 형성되어 지지부(62)의 외주면에 권회되어 있어서 무전극 조명기기를 제조시에 공진기(60)의 내주면에 별도의 이그나이터(130)를 고정시켜야하는 불편함을 해소한 것으로서 동작 및 효과는 상술한 본 발명의 일 실시예와 동일하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 일정한 내부공간을 구비하며 그 내부로 인가된 마이크로파의 외부 누설을 차폐하여 공진모드를 형성하고 발생된 빛은 외부로 방출되도록 하는 공진기와; 상기 공진기의 내부공간에 수용되며 상기 공 진기로 인가된 마이크로파에 의하여 내부에 봉입된 발광물질이 플라즈마화 되어 발광하는 발광부와, 상기 발광부가 소정의 높이로 상기 공진기의 내부공간에 배치되도록 상기 발광부를 지지하는 지지부로 구성되는 무전극전구와; 상기 공진기의 내부공간 일측에 구비되어 상기 무전극전구 측으로 마이크로파의 집속을 강화시켜 상기 무전극전구의 초기 발광을 돕도록 구비된 초기 점등 수단을 구비하도록 함으로써, 중출력 무전극 조명기기를 구동시에 무전극전구의 초기 점등을 용이하게 하고 도파관과 공진기 내부의 임피던스를 조절하여 발광 효율을 높일 수 있는 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기가 제공된다.

Claims (8)

1. 일정한 내부공간을 구비하며 그 내부로 인가된 마이크로파의 외부 누설을 차폐하여 공진모드를 형성하고 발생된 빛은 외부로 방출되도록 하는 공진기와;

   상기 공진기의 내부공간에 수용되며 상기 공진기로 인가된 마이크로파에 의하여 내부에 봉입된 발광물질이 플라즈마화 되어 발광하는 발광부와, 상기 발광부가 소정의 높이로 상기 공진기의 내부공간에 배치되도록 상기 발광부를 지지하는 지지부로 구성되는 무전극전구와;

   상기 공진기의 내부공간 일측에 구비되어 상기 무전극전구 측으로 마이크로파의 집속을 강화시켜 상기 무전극전구의 초기 발광을 돕도록 구비된 초기 점등 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 초기 점등 수단은 상기 공진기의 내주면 일측에 구비되며 상기 공진기의 지름 방향을 따라 소정의 길이로 연장 형성된 실린더 형상의 이그나이터인 것을 특징으로 하는 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 실린더의 직경은 1~5 mm 로 형성되는 것을 특징으로 하는 초기 점등 수 단을 구비한 중출력 무전극 조명기기.
4. 제2항에 있어서,

   상기 이그나이터는, 상기 공진기와 전기적으로 접속되도록 금속재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기.
5. 제2항에 있어서,

   상기 이그나이터의 단부는 굴곡지게 형성되는 것을 특징으로 하는 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기.
6. 제2항에 있어서,

   상기 이그나이터의 단부와 상기 지지부 사이의 거리는 1 cm 이상으로 상호 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이그나이터는 상기 공진기의 저부면과 상기 발광부 사이의 높이로 설치되는 것을 특징으로 하는 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기.
8. 제1항에 있어서,

   상기 초기 점등 수단은 상기 지지부의 높이 방향을 따라 소정의 길이로 연장 형성되어 상기 지지부의 외주면에 권회되는 것을 특징으로 하는 초기 점등 수단을 구비한 중출력 무전극 조명기기.

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