KR20150089183A - 무전극 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무전극 조명장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 마이크로파를 발생시키기 위한 마그네트론; 상기 마이크로파에 의하여 빛을 발생시키며, 서로 다른 파장에서 각각 고유파장의 최대 강도를 갖는 메인 도즈 및 추가 도즈가 각각 봉입된 벌브; 상기 마그네트론에서 발생한 마이크로파를 상기 벌브로 안내하기 위한 도파관; 상기 벌브를 회전시키기 위한 모터; 상기 벌브로부터 방사된 빛의 특정 파장의 강도를 감지하기 위한 센서; 및 상기 모터와 연결되며, 상기 센서를 통해 감지된 특정 파장의 빛의 강도에 기초하여 상기 벌브의 회전속도를 조절하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명장치가 제공된다.

Description

무전극 조명장치{Plasma lighting system}
본 발명은 무전극 조명장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 연색지수(CRI)를 조절할 수 있는 무전극 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 마이크로파(수 100MHz - 수 GHz)를 이용한 조명장치(Microwave dischage lamp}는 무전극 플라즈마 전구에 마이크로파를 가하여 가시광선을 발생시키는 장치이다.
상기 마이크로파 조명장치는 무전극 방전 램프로 전극이 없는 석영구(벌브) 내에 불활성 가스가 봉입된다.
최근 마이크로파 조명장치는 황(Sulfur)을 고압 상태로 방전시키면서 가시광 영역의 연속 스펙트럼을 방사하는 구조를 갖는다. 또한, 상기 마이크로파 조명장치는 무전극 조명장치로도 지칭된다.
한편, 연색지수(Color Rendering Index: CRI)는 광원의 성질 중 하나로서, 조명된 사물의 색재현 충실도를 나타낸다. 즉, 연색지수는 자연광(태양광)에서 본 사물색과 특정 조명에서 본 사물의 색이 어느 정도 유사한지를 수치화한 것이다.
상기 무전극 조명장치는 도즈(dose)로 황을 사용함에 따라 연속 스펙트럼의 광특성을 갖는다. 그러나, 황을 도즈로 사용하는 경우, 무전극 조명장치의 연색지수는 약 80 전후로 결정되고, 일반적인 HID 조명장치에 비하여 낮은 연색지수를 갖는 문제가 있다.
본 발명은 연색지수를 조절할 수 있는 무전극 조명장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 동작 중 연색지수를 조절할 수 있는 무전극 조명장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 특정 파장의 강도를 증가 또는 감소시킬 수 있는 무전극 조명장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 일정수준 이상의 광속을 확보하고, 광효율을 유지시킴과 동시에 소정 CRI를 구현할 수 있는 무전극 조명장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 마이크로파를 발생시키기 위한 마그네트론; 상기 마이크로파에 의하여 빛을 발생시키며, 서로 다른 파장에서 각각 고유파장의 최대 강도를 갖는 메인 도즈 및 추가 도즈가 각각 봉입된 벌브; 상기 마그네트론에서 발생한 마이크로파를 상기 벌브로 안내하기 위한 도파관; 상기 벌브를 회전시키기 위한 모터; 상기 벌브로부터 방사된 빛의 특정 파장의 강도를 감지하기 위한 센서; 및 상기 모터와 연결되며, 상기 센서를 통해 감지된 특정 파장의 빛의 강도에 기초하여 상기 벌브의 회전속도를 조절하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명장치가 제공된다.
여기서, 상기 마이크로파가 인가되는 경우, 상기 메인도즈는 제1 온도에서 플라즈마 로 전환되고, 상기 추가도즈는 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 플라즈마로 전환될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 무전극 조명장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
메탈할라이드(Metalhalide)와 같은 하나 이상의 추가 도즈(addictive dose)를 벌브에 봉입하고, 플라즈마 상태로 전환시킴으로써, CRI(Color Rendering Index)를 제어할 수 있다. 특히, 무전극 조명장치의 동작 중에 CRI를 제어할 수 있다.
또한, 벌브의 온도를 조절하여 추가 도즈를 선택적으로 기화시킴으로써, 특정 파장의 강도를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 이때, 상기 벌브의 온도는 벌브의 회전속도를 제어함으로써 조절될 수 있다.
또한, 추가 도즈의 끓는점은 메인 도즈의 끓는점보다 높게 결정된다. 따라서, 황과 같은 메인 도즈를 우선 기화시키고, 추가 도즈를 선택적으로 기화시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 무전극 조명장치는 일정수준 이상의 광속을 확보하고, 광효율을 유지시킴과 동시에 연색지수(CRI)를 가변시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 무전극 조명장치를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 무전극 조명장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 무전극 조명장치를 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명과 관련된 무전극 조명장치의 일 작동상태를 나타내는 그래프이다.
도 5 및 도 6은 본 발명과 관련된 무전극 조명장치의 제어방법을 나타내는 플로우 차트들이다.
이하, 본 발명의 일 실시예와 관련된 무전극 조명장치룰 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 무전극 조명장치(100)를 나타내는 개념도이고 도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 무전극 조명장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 무전극 조명장치(100)는 마그네트론(110)과 도파관(120)과 벌브(140) 및 모터(170)를 포함한다. 또한, 상기 무전극 조명장치(100)는 벌브(140)를 둘러싸는 공진기(130)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무전극 조명장치(100)는 외관을 형성하는 하우징(180)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 하우징(180)에는 상기 모터(170) 및/또는 마그네트론(110)이 수용될 수 있다. 또한, 상기 하우징(180)에는 도파관(120)의 적어도 일부 영역 이상이 수용될 수도 있다.
이하, 상기 무전극 조명장치(100)를 구성하는 각 구성요소를 구체적으로 설명한다.
상기 마그네트론(110)은 소정의 주파수를 갖는 마이크로파를 발생시킨다. 또한, 상기 마그네트론(110)과 일체 또는 별도로 고전압발생부가 마련될 수도 있다.
상기 고전압발생부는 고전압을 발생시키며, 상기 고전압발생부에서 발생된 고전압은 상기 마그네트론(110)으로 인가되어 고주파를 갖는 마이크로파를 발생시킨다.
또한, 상기 도파관(120)은 상기 마그네트론(110)에서 발생한 마이크로파를 상기 벌브(140)로 안내하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 상기 도파관(120)은 상기 마그네트론(110)에서 발생된 마이크로파를 안내하는 도파공간(121)과 상기 마이크로파를 상기 공진기(130)로 전달하기 위한 개구부(122)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 도파관(120)의 내부는 마이크로파를 안내하는 기능을 수행할 수 있고, 상기 도파관(120)의 외주면은 무전극 조명장치(100)의 외관을 형성할 수도 있다.
또한, 상기 도파공간(121) 내부에는 상기 마그네트론(110)의 안테나부(111)가 삽입될 수 있다. 상기 마이크로파는 상기 도파공간(121)을 따라 안내된 후 상기 개구부(122)를 통해 상기 공진기(130) 내부로 전달된다.
또한, 상기 공진기(130)는 유입된 마이크로파의 외부 방출을 차폐함으로써 공진모드를 형성한다. 상기 공진기(130)는 상기 마이크로파를 여기시켜 강한 전계를 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 일 실시태양으로, 상기 공진기(130)는 메쉬(mesh) 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 마이크로파가 상기 개구부(122)를 통해서만 상기 공진기(130) 내부로 유입될 수 있도록 상기 공진기(130)는 상기 도파관(120)의 개구부(122) 및 벌브(140)를 둘러싸도록 장착될 수 있다.
또한, 상기 도파관(120)의 개구부(122) 측에는 상기 개구부(122)의 일부 영역을 둘러싸는 반사부재(150)가 마련될 수 있다. 또한, 상기 반사부재(150)는 상기 개구부(122)가 형성된 도파관(120)의 소정 영역(123) 중 일부에 마련될 수 있다.
상기 벌브(140)는 상기 소정 영역(123) 중 일부를 관통하여 상기 모터(170)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 소정 영역(123)은 공진기(130)에 의해 둘러싸일 수 있다. 또한, 상기 벌브(140)의 회전축(142)은 상기 소정영역(123)을 관통하도록 구비되며, 상기 소정영역(123)에는 벌브(140)의 회전축(142)의 삽입구(124)가 마련된다.
한편, 상기 반사부재(150)는 상기 개구부(122)를 통해 공진기(130) 내부로 유입되는 마이크로파를 안내하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 반사부재(150)는 벌브(140) 측으로 전계를 집중시키기 위하여 공진기(130) 내부의 마이크로파를 벌브(140) 측으로 반사시키는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 공진기(130) 내부에는 발광물질이 수용된 벌브(140)가 배치되고, 상기 벌브(140)에 마련된 회전축(142)은 전술한 모터(170)에 장착될 수 있다.
또한, 상기 모터(170)를 통해 상기 벌브(140)를 회전시킴으로써 벌브(140)의 특정영역에 핫 스팟 또는 전계 집중 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 벌브(140)는 발광물질이 수용된 구 형상의 봉입부(141)와 상기 봉입부(141)로부터 연장된 회전축(142)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 벌브(140)의 회전축(142)에는 상기 벌브(140)로부터 방사된 빛의 광특성을 감지하기 위한 센서(143)가 장착된다.
상기 센서(143)는 하우징(180) 내부에 위치되도록, 상기 벌브(140)의 회전축(142)에 마련될 수 있다. 또한, 상기 센서(143)는 벌브(140)의 회전축(142)의 일부 영역에 마련될 수 있다. 즉, 상기 센서(143)는 상기 벌브(140)로부터 발생한 빛 중 벌브의 회전축(142)이 통과하는 삽입구(124)를 통해 다시 도파관(120) 내부로 반사된 빛의 광특성을 감지하도록 마련될 수 있다.
상기 센서(143)는 포토 센서일 수 있다. 또한, 상기 포토 센서는 벌브(140)로부터 방사된 빛의 특정파장의 강도를 측정(감지)하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 상기 포토 센서(143)는 벌브(140)의 회전축(142)과 삽입구(124) 사이의 공간을 통해 유입되는 빛의 광특성을 감지할 수 있도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 포토 센서는 복수 개로 마련될 수 있다. 여기서 각 포토 센서는 서로 다른 특정 파장의 강도를 각각 측정할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 포토 센서의 개수는 후술할 추가 도즈의 개수와 동일하게 마련될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 무전극 조명장치(100)의 발광원리를 설명한다.
마그네트론(110)에서 발생한 마이크로파는 도파관(120)을 통해 공진기(130)로 전달된다. 또한, 상기 공진기(130)로 유입된 마이크로파는 공진기(130) 내부에서 공진되면서 상기 벌브(140)의 발광물질을 여기시킨다.
이때 상기 벌브(140) 내부에 수용된 발광물질이 플라즈마 상태로 변화되어 빛이 발생하고, 상기 빛은 공진기(130) 외부로 방사된다.
한편, 상기 무전극 조명장치(100)는 상기 벌브(140)로부터 발생하는 빛의 방향을 조절하고 외부로 안내하기 위한 반사부재(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 반사부재는 반구 형상의 반사갓일 수 있다.
본 문서에서 도즈(Dose)라 함은 마이크로파에 여기되어 빛을 발광하는 발광물질을 나타낸다. 상기 도즈는 상기 벌브(140) 내부에 봉입된다. 또한, 상기 도즈는 황(Sulfur)을 포함하는 메인 도즈(main dose)와 무전극 조명장치(100)의 연색지수(CRI)를 제어하기 위한 추가 도즈(addictive dose)를 포함한다. 상기 추가 도즈에 의하여 상기 무전극 조명장치(100)는 연색지수가 증가하거나 감소할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 무전극 조명장치를 나타내는 구성도이다.
상기 무전극 조명장치(100)는 상기 모터(170)와 연결되며, 상기 모터(170)의 회전속도를 조절하기 위한 제어부(160)를 포함한다. 상기 제어부(160)는 상기 모터(170)에 공급되는 입력전압을 조절함으로써 상기 모터(170)의 회전속도를 조절할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 모터(170)에는 상기 벌브(140)의 회전축(142)이 장착된다. 즉, 상기 모터(170)의 회전속도를 조절함으로써 상기 벌브(140)의 회전속도가 조절될 수 있다. 상기 제어부(160)는 상기 벌브(140)의 회전속도를 조절한다.
정리하면, 상기 제어부(160)는 모터(170)의 회전 속도를 조절함으로써, 상기 모터(170)와 연결된 벌브(140)의 회전속도를 조절할 수 있다.
한편, 상기 벌브(140)는 회전을 통해 열을 외부로 방출하게 된다. 따라서, 상기 벌브(140)의 회전속도는 상기 벌브(140)의 온도와 관련이 있다.
구체적으로, 상기 벌브(140)의 회전속도(또는 모터의 회전속도)를 증가시키면, 상기 벌브(140)의 온도는 감소하게 된다. 또한, 상기 벌브(140)의 회전속도(또는 모터의 회전속도)를 감소시키면, 상기 벌브(140)의 온도는 증가하게 된다.
일 실시태양으로, 상기 제어부(160)는 상기 벌브(140)의 온도를 증가시키기 위하여 모터(170)의 입력전압을 낮출 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제어부(160)는 상기 벌브(140)의 온도를 감소시키기 위하여 상기 모터(170)의 입력전압을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 벌브(140)의 온도는 상기 도즈가 플라즈마 상태로 전환되는 온도와 관련이 있다. 일 실시태양으로, 상기 벌브(140)의 온도는 상기 도즈의 끓는점과 관련이 있다.
전술한 바와 같이, 상기 벌브(140) 내부의 도즈는 플라즈마 상태로 전환됨에 따라 빛을 발생시킨다. 구체적으로, 상기 벌브(140)의 온도가 상기 도즈의 끓는점 이상으로 증가하는 경우, 상기 도즈는 플라즈마로 전환됨에 따라 외부로 빛을 발생시키게 된다.
도 4는 본 발명과 관련된 무전극 조명장치의 일 작동상태를 나타내는 그래프이다. 도면부호 L1은 메인도즈의 방사파형을 나타내고, L2는 추가도즈의 방사파형을 나타낸다.
상기 벌브(140)에는 메인 도즈(main dose) 및 추가 도즈(addictive dose)가 각각 봉입된다. 상기 메인 도즈 및 추가 도즈는 소정 온도 이상에서 상기 마이크로파에 의하여 각각 빛을 발생시킨다.
도 4를 참조하면, 상기 메인도즈와 상기 추가 도즈는 서로 다른 파장에서 각각 고유파장의 최대 강도를 갖는다.
또한, 상기 메인 도즈는 무전극 조명장치(100)의 광속을 발생시키는 기능을 수행한다. 상기 메인 도즈는 황(Sulfur)을 포함할 수 있다. 이때 황을 사용함에 따라 상기 무전극 조명장치(100)는 연속 스펙트럼의 광특성을 갖는다.
그러나, 황만을 도즈로 사용하는 경우, 무전극 조명장치(100)의 연색지수는 약 80 전후로 결정되는 문제가 있다. 이때 상기 추가도즈는 무전극 조명장치(100)의 연색지수를 높이는 기능을 수행할 수 있다.
상기 마이크로파가 인가되는 경우, 상기 메인도즈는 제1 온도에서 플라즈마 로 전환되고, 상기 추가도즈는 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 플라즈마로 전환될 수 있다.
구체적으로, 상기 벌브(140)로 상기 마이크로파가 인가되면, 벌브(140)의 온도는 점차 상승하게 된다. 이때, 상기 벌브(140)의 온도가 제1 온도에 도달하는 경우, 상기 메인도즈는 플라즈마로 전환된다. 따라서, 상기 무전극 조명장치(100)는 황(메인 도즈)의 고유파장에 대응되는 빛을 방사한다.
이후, 상기 벌브(140)의 온도가 제1 온도보다 높은 제2 온도에 도달하는 경우, 상기 추가도즈는 플라즈마로 전환된다. 이때, 상기 무전극 조명장치(100)는 상기 추가도즈의 고유파장에 대응되는 빛을 추가로 방사한다.
상기 메인 도즈와 상기 추가 도즈는, 특별한 경우를 제외하고, 플라스마 상태에서 상기 벌브(140) 내부에 독립적으로 존재하게 된다. 따라서, 상기 무전극 조명장치(100)로부터 방출되는 빛의 파장은 메인도즈의 고유파장(L1)과 추가 도즈의 고유파장(L2)의 합으로 방사될 수 있다(도 4 참조).
일 실시태양으로, 상기 메인 도즈의 끓는점과 상기 추가 도즈의 끓는점은 서로 다르다. 구체적으로, 메인 도즈가 기화됨에 따라 빛을 발생하는 벌브(140)의 온도와 추가 도즈가 기화됨에 따라 빛을 발생하는 벌브(140)의 온도가 서로 다르다.
전술한 바와 같이, 벌브(140)의 온도를 조절하면, 상기 메인 도즈만을 플라즈마 기화시킴으로써 빛을 발생시킬 수도 있고, 상기 메인 도즈 및 상기 추가 도즈를 각각 플라즈마 기화시킴으로써 빛을 발생시킬 수도 있다.
전술한 바와 같이, 상기 메인 도즈와 상기 추가 도즈는 서로 다른 파장에서 각각 고유파장의 최대 강도를 갖는다. 따라서, 메인 도즈만이 플라즈마가 되어 빛을 발생시키는 경우와 메인 도즈와 추가 도즈가 각각 플라즈마가 되어 빛을 발생시키는 경우의 광특성(예를 들어, 연색지수)은 서로 다르게 된다.
여기서 상기 추가 도즈의 끓는점은 상기 메인 도즈의 끓는점보다 높다. 또한, 상기 추가 도즈는 메인 도즈보다 녹는점과 끓는점이 각각 높을 수 있다.
상기 제어부(160)는 상기 센서(143)를 통해 감지된 특정 파장의 빛의 강도에 기초하여 상기 벌브의 회전속도를 조절한다. 연색지수는 빛이 여러 파장 대에서 방사되는 것과 관련이 있다. 또한, 상기 추가도즈는 무전극 조명장치(100)의 연색지수를 증가시키는 기능을 수행한다.
일 실시태양으로, 일반적인 무전극 조명장치는 메인 도즈로 황을 포함하며, 실제 방사되는 빛은 다소 푸른색 계열이 강하게 나타날 수 있다. 붉은 계열의 파장이 상대적으로 부족하기 때문이다.
따라서, 무전극 조명장치(100)의 연색지수를 높이기 위해서는 장파장(붉은색 계열)의 방사강도를 증가시켜야 한다. 이와 같이, 붉은색 계열의 장파장의 방사강도는 추가도즈를 통해 구현될 수 있다.
이때 상기 센서(143)는 벌브(140)에서 방사되는 빛이 소정 CRI 이상을 갖도록 하는 추가도즈의 피크파장(peak wavelength)의 강도를 감지할 수 있다.
또한, 상기 추가도즈의 피크파장의 강도가 최소강도 이상인 경우 벌브(140)로부터 방출되는 빛의 CRI가 소정값 이상으로 유지될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제어부(160)는, 상기 센서(143)로부터 측정되는 특정 파장의 강도가 제1 강도(I1)와 제1 강도(I1)보다 큰 제2 강도(I2) 사이에서 유지되도록 상기 벌브(140)의 회전속도를 조절할 수 있다.
구체적으로, 제1 강도는 벌브(140)에서 방사되는 빛이 소정 CRI 이상을 갖도록 하는 추가도즈의 피크파장(peak wavelength)의 최소강도일 수 있다. 즉, 상기 제어부(160)는 센서(143)로부터 감지된 추가도즈의 피크파장의 강도가 최소강도(제1 강도) 이상으로 유지되도록 상기 벌브(140)의 회전 속도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 센서(143)로부터 감지된 추가도즈의 피크파장의 강도가 최소강도보다 낮을 수 있다. 이때, 상기 제어부(160)는 추가도즈를 플라스마 상태로 전환시키기 상기 벌브(140)의 온도를 증가시킬 수 있다.
이러한 경우, 상기 제어부(160)는 상기 벌브의 회전속도를 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부(160)는 모터(170)의 회전속도가 감소되도록 상기 모터(170)의 입력전압을 감소시킬 수 있다.
한편, 마이크로파와 같은 에너지가 벌브(140)에 인가되는 경우, 상기 에너지는 메인 도즈(황)와 추가 도즈에 각각 분배되고, 상기 메인 도즈와 상기 추가 도즈에 의하여 각각 소비될 수 있다. 이때, 상기 추가도즈는 가시광선 내의 특정 파장을 중심으로 빛을 방사한다. 따라서, 무전극 조명장치(100)의 광속은 메인도즈가 주로 담당하게 되고, 추가도즈는 연색성을 높이는 기능을 담당한다.
이때, 상기 추가도즈의 피크 파장의 강도가 제2 강도보다 높게 감지되는 경우, 추가도즈 측으로 더 많은 에너지가 분배됨을 의미한다. 즉, 메인 도즈 측으로 분배되는 에너지가 감소함을 의미할 수 있다. 이러한 경우, 무전극 조명장치(100)의 효율이 떨어지게 된다. 따라서, 상기 센서(143)로부터 측정되는 특정 파장의 강도는 제1 강도(I1)와 제1 강도(I1)보다 큰 제2 강도(I2) 사이에서 유지되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 추가 도즈는 칼슘브로마이드(CaBr2) 및 칼슘아이오다이드(CaI2) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 추가 도즈는 황보다 낮은 파장에서 고유파장의 최대 강도를 갖는 제1 추가도즈 및 황보다 높은 파장에서 고유파장의 최대 강도를 갖는 제2 추가도즈 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
이때, 제1 추가도즈는 적어도 하나 이상의 메탈할라이드를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 추가도즈는 메탈과 할로겐의 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 메탈은 칼륨(K), 구리(Cu), 바륨(Ba) 및 세슘(Cs)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나일 수 있다. 또한, 상기 할로겐은 염소(Cl), 브롬(Br), 아이오딘(I) 및 아스탄틴(At)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 추가도즈는 칼륨(K), 구리(Cu), 바륨(Ba) 또는 세슘(Cs)을 포함하는 메탈 및 염소(Cl), 브롬(Br), 아이오딘(I) 또는 아스탄틴(At)을 포함하는 할로겐의 화합물 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 제2 추가도즈는 메탈과 할로겐의 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 추가도즈의 메탈은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 루비듐(Rb)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나일 수 있다. 또한, 상기 제2 추가도즈의 할로겐은 염소(Cl), 브롬(Br), 아이오딘(I) 및 아스탄틴(At)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나일 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 추가도즈는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 또는 루비듐(Rb)을 포함하는 메탈 및 염소(Cl), 브롬(Br), 아이오딘(I) 또는 아스탄틴(At)을 포함하는 할로겐의 화합물 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명과 관련된 무전극 조명장치의 제어방법을 나타내는 플로우 차트들이다.
도 5를 참조하면, 상기 무전극 조명장치(100)의 제어방법은 무전극 조명장치의 CRI제어방법과 관련된다.
상기 제어방법은 포토센서(143)로 특정 파장의 빛의 강도를 측정하는 단계(S101)를 포함한다. 상기 포토센서 측정단계(S101)는 무전극 조명장치(100)에 전원을 인가한 후, 벌브(140) 내부 플라즈마가 준안정(Quasi-stable)된 상태에서 수행될 수 있다.
상기 포토센서는 전술한 바와 같이, 황(메인도즈) 이외에 첨가된 추가도즈가 생성하는 고유파장 중 최대강도를 갖는 파장(피크파장)에 민감한 포토센서일 수 있다. 또한, 상기 추가도즈가 복수 개 첨가될 경우, 상기 포토센서는 복수 개로 마련될 수 있다.
또한, 상기 제어방법은 포토센서 측정값(E)과 일정 CRI 이상이 되도록 하는 추가도즈의 피크 파장의 최소강도(E_min)를 비교하는 단계(S102)를 포함한다.
이때, 포토센서 측정값(E)이 추가도즈의 피크 파장의 최소강도(E_min) 보다 큰 경우, 상기 제어부(160)는 벌브(140)의 회전속도를 유지(S104)할 수 있다. 이와는 다르게, 포토센서 측정값(E)이 추가도즈의 피크 파장의 최소강도(E_min) 보다 작은 경우, 상기 제어부(160)는 벌브(140)의 회전속도를 변경(S103)할 수 있다.
한편, 상기 제어부(160)는 상기와 같은 측정단계(S101)와 비교단계(S102)를 소정 시간간격으로 반복 수행할 수 있다. 또한, 상기 제어부(160)는 추가도즈의 특성에 따라 벌브(140) 내부의 플라즈마 온도를 높이기 위해 모터(170) 입력전압을 낮출 수도 있다. 이와는 다르게, 상기 제어부(160)는 벌브(140) 내부의 플라즈마 온도를 낮추기 위해 모터(170) 입력전압을 높일 수도 있다.
도 6을 참조하면, 무전극 조명장치(100)의 제어방법은 다음과 같은 단계를 추가로 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 포토센서 측정값(E)과 일정 CRI 이상이 되도록 하는 추가도즈의 피크 파장의 최소강도(E_min)를 비교 단계가 수행된다. 이때, 측정값(E)이 최소강도(E_min)보다 작은 경우, 벌브의 회전속도를 변경하게 된다(S201).
벌브(140)의 회전속도가 변경은 모터의 입력전압의 변경을 통해 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제어부(160)는 모터의 입력전압(V_m)이 소정 범위 내의 값인지를 판단하게 된다. 즉, 변경된 모터의 입력전압(V_m)은 모터가 구동될 수 있는 최대 입력 전압(V_Th _H)보다는 작거나 같아야 할 할 것이다. 마찬가지로, 변경된 모터의 입력전압(V_m)은 모터의 최소 입력 전압(V_Th _L) 이상이어야 할 것이다.
여기서, 모터의 최소 입력 전압(V_Th _L)은 무전극 조명장치(100)의 플리커(flicker)가 발생하지 않고, 벌브(140) 표면온도가 일정이상 도달하지 않도록 소정의 벌브(140) 회전수를 형성하는 전압에 해당한다.
이때, 상기 모터(170)의 입력 전압이 일정 범위 밖으로 벗어나는 경우, 상기 제어부(160)는 시스템을 정지하고, 사용자에게 알림 신호를 출력할 수 있다(S204).
구체적으로, 상기 제어부(160)는 무전극 조명장치(100)를 오프(off)시킬 수 있다. 동시 또는 차례로, 상기 제어부(160)는 통신 또는 LED점등과 같은 방법으로 사용자에게 알릴 수 있다.
또한, 상기 모터(170)의 입력 전압이 일정 범위 내를 만족시키는 경우, 상기 제어부(160)는 변경된 벌브 회전속도를 유지시킨다(S203). 이후, 소정 시간(예를 들어, 60초)이 경과하면, 상기 제어부(160)는 포토센서 측정값(E)과 일정 CRI 이상이 되도록 하는 추가도즈의 피크 파장의 최소강도(E_min)를 다시 비교하는 단계를 수행할 수 있다.
100: 조명장치
110: 마그네트론
120: 도파관
130: 공진기
140: 벌브
150: 반사부재
160: 제어부
170: 모터

Claims (8)

  1. 마이크로파를 발생시키기 위한 마그네트론;
    상기 마이크로파에 의하여 빛을 발생시키며, 서로 다른 파장에서 각각 고유파장의 최대 강도를 갖는 메인 도즈 및 추가 도즈가 각각 봉입된 벌브;
    상기 마그네트론에서 발생한 마이크로파를 상기 벌브로 안내하기 위한 도파관;
    상기 벌브를 회전시키기 위한 모터;
    상기 벌브로부터 방사된 빛의 특정 파장의 강도를 감지하기 위한 센서; 및
    상기 모터와 연결되며, 상기 센서를 통해 감지된 특정 파장의 빛의 강도에 기초하여 상기 벌브의 회전속도를 조절하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로파가 인가되는 경우, 상기 메인도즈는 제1 온도에서 플라즈마 로 전환되고, 상기 추가도즈는 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 플라즈마로 전환되는 것을 특징으로 하는 무전극 조명장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제어부는, 메인도즈가 플라즈마 상태가 된 경우 벌브의 회전속도를 감소시킴으로써 추가도즈를 플라즈마 상태로 전환시키는 것을 특징으로 하는 무전극 조명장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 센서로부터 측정되는 특정 파장의 강도가 제1 강도와 제1 강도보다 큰 제2 강도 사이에서 유지되도록 상기 벌브의 회전속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 벌브의 회전속도를 조절하기 위하여 모터의 입력전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 강도는 벌브에서 방사되는 빛이 소정 CRI 이상을 갖도록 하는 추가도즈의 피크파장(peak wavelength)의 최소강도인 것을 특징으로 하는 무전극 조명장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 도즈는 황(Sulfer)을 포함하고,
    상기 추가 도즈는 칼슘브로마이드(CaBr2) 및 칼슘아이오다이드(CaI2) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 벌브의 회전축에 마련되는 것을 특징으로 하는 무전극 조명장치.
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