KR930008703Y1 - 조명장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

조명장치

제 1 도는 본 고안의 실시예에 의한 1차광원으로서의 전구를 나타낸 일부절단 측면도.

제 2 도는 본 고안의 다른 실시예에 의한 1차광원과 2차광원을 조합한 조명기구를 나타낸 일부절단 측면도.

제 3 도는 본 고안에 따른 원적외 분광 방사 에너지 분포를 나타낸 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전구 2 : 유리구

3 : 필라멘트 4 : 베이스 금구

5, 5′, 5″ : 세라믹 코팅층 6 : 반사갓

VIR : 가시광선 FIR : 원적외선

본 고안은 실내조명에 사용하는 조명장치에 관한 것이며, 특히 순수조명(純粹照明)을 위한 가시광선(可視光線)과 인체(人體)등에 이로운 원적외선(遠赤外線)을 함께 방사하는 조명장치에 관한 것이다.

통상 실내조명은 자기 발광체인 1차광원과, 이 1차광원으로부터 방사되는 광을 원하는 곳으로 조사하기 위한 2차광원을 선택적으로 사용한다.

1차광원으로서는 주로 전구(電球)가 사용되며, 2차광원으로서는 그 전구와 가깝게 혹은 멀리 설치하는 반사기가 사용된다.

전구는 매우 다종다양하지만 대개 유리구내에 봉입돈 저항발열체(텅스텐 필라멘트)를 전기적으로 가열하여 열전자 방출로써 발광하는 것이다. 그러나 이러한 전구에 있어서는 에너지 입력에 대하여 순수조명에 이용되는 광의 이용률이 매우 저조하다. 이것은 전구의 유리구나 그 주위에 설치한 반사기(갓)가 몹시 뜨거워지는 것으로 부터 알 수 있다. 이에 대하여 좀더 자세히 살펴본다면, 상기 필라멘트로부터 방사되는 광중에서 가시영역의 것은 파장 380~780㎜로서 전체 방사량의 약 10%에 불과하고, 적외영역의 것은 파장 780㎜~1㎜로서 전체 방사량의 약 72%를 차지하고 있다. 그런데 순수조명에 이용되는 것은 가시영역의 방사량 뿐이며 그 나머지는 대부분 열로 손실되고 만다. 즉 적외영역의 적외선은 열작용이 매우 강하여 유리구나 반사기 등에 흡수되어 열로 소실되는 것이다. 따라서 대부분의 전구에 있어서는 자체 손실을 감안할 때 순수조명을 위한 광의 이용률이 에너지 입력에 대하여 최대 10% 정도에 그치고 있다.

그럼에도 불구하고 종래에는 전구의 방사효율이나 반사기의 반사효율만을 개선하는데 그 노력을 기울여 왔었으므로 크게 개선시키지 못하고 있는 실정이었다.

상기한 적외영역중 장파장 부분의 원적외선은 인체등에 매우 이로운 것으로 알려져 있는데, 이것은 자연계에 존재하는 유기 고분자 화합물 분자의 고유 진동수와 가까와 그 분자내에 흡수되어 쉽게 공진(共振)하는 성질을 가지고 있는 것에서 비롯된다. 따라서 원적외선이 인체에 조사되면, 인체의 피하 세포조직을 활성화시켜서 몸을 따뜻하게 해주고 신진대사를 촉진시키며, 식품등에서는 제균(除筠), 탈취(脫臭) 작용으로 신선도 유지작용을 하고, 또한 공기중의 불순물을 제거하여 공기를 청정시키는 등, 생태계에 이롭다는 것이 실증적으로 입증되고 있는 것이다.

그러므로 이러한 원적외선이 열손실되는 것을 그대로 방치하는 것은 에너지 이용측면에서 볼때 바람직하지 않은 것이며, 반대로 이를 적극적으로 활용함은 조명기구의 에너지 이용측면은 물론 건강유지등 생태계 측면에서 조명기구의 이용가치를 높이는데 지극히 효과적이라 할 것이다.

그러나 종래의 조명시스템은 원적외선을 방사하는 예가 없었고 그대로 연손실되는 것이 그 전부였다. 무릇 상기한 적외영역의 광만을 그대로 열손실되는 것이 그 전부였다. 무릇 상기한 적외영역의 광만을 방사하는 적외선 전구가 있었는데, 이는 필라멘트 색온도 2,000~2,500°K에서 점등되도록 설계된 것으로 유리구를 투과하는 파장은 4μm까지이며 1.2μm에서 최대치를 갖는다. 그러나 이것은 적외부의 방사에너지가 93.5% 이상이고 가시부의 방사에너지가 6.5% 이하이므로 조명용으로서는 부적합하고 건조등 제한된 용도에만 한정되는 것이었다.

종래, 원적외선을 방사하는 기구로서는 사우나등이 건강기구, 식품보관기구, 정수기구, 침구, 조리기구등 매우 광범위하다.

그러나 이들 기구에 있어서는 원적외방사물질을 히터로 가열하거나 혹은 상온에서 자연 방사되게 한 것이었으므로, 전자의 경우 히터등의 부대 설비로 원가상승 및 에너지 과다손실의 문제점이 있었고, 후자의 경우 원적외선 방사량이 적어 그 효과가 저조한 결점이 있었다.

본 고안의 목적은 종래와 달리 별도의 히터설비가 없이 원적외선을 방사할 수 있도록 기존의 조명기구를 이용함으로써, 조명기구의 이용가치증대를 꾀하고 그 에너지 이용률을 한층 높이는데 있다.

상기 목적을 달리하기 위하여 본 고안은, 유리구 내에 저항발열체가 봉입된 전구를 사용하는 조명장치에 있어서, 상기 전구의 유리구 외면 또는 내면 일부에 그 전구로부터 발생되는 열에 의하여 가열되어 원적외선을 방사하는 원적외방사물질이 코팅되어, 가시광선과 원적외선을 함께 방사하도록 구성하는 것을 그 특징으로 한다.

이와같이 구성하는 본 고안에 의하면, 전구 또는 이 전구에 반사갓이 부착되는 조명기구에 있어서, 순수조명에 이용되는 가시광선과 인체등에 이로운 원적외선이 함께 방사되어 조명효과는 물론 인체의 저온사우나, 진열식품등의 신선도 유지효과, 실내 공기청정 등의 효과가 제공된다. 에너지 이용 측면에 있어서는 상기 원적외선이 적외영역의 열작용으로 가열되는 상기 원적외방사물질(예 : 1KK-199+OC :비디오 세라믹)로부터 방사되는 것이므로 그 가시광선과 원적외선의 총방사량은 전체의 80%에 달한다. 따라서 그 에너지 입력에 대한 광의 이용률이 극대화된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다.

제 1 도는 본 고안에 따라 1차광원으로서 가시광선(VIR)과 원적외선(FIR)을 함게 방사하는 전구(1)을 도시한다. 전구(1)는 원적외선(FIR)의 방사효율을 높이기 위하여 강한 열을 발산하는 할로겐 전구를 사용하였다. 그 전구(1)는 유리구(2)와, 이 유리구(2)내에 봉입된 저항발열체인 텅스텐 필라멘트(3), 및 베이스금구(4)로 구성되며, 그 유리구(2)의 표면중 상·하부 부분에 원적외 방사물질인 세라믹 코팅층(5)(5')이 형성되어 있다. 이 세라믹코팅층(5)(5')은 예를 들면 통상 수 종류의 무기질을 고온처리하여 독성물을 제거하고 미세한 분말로 만든 것으로서, 상기 유리구(2) 표면에 물리적인 중착 또는 소결 등으로 코팅 처리하여 고온 내열성을 가지도록 그 코팅층을 형성한다.

상기 베이스금구(4)를 통해 소정의 전압(상용전압)을 인가하면 필라멘트(3)는 색온도 3000°K로 점등되어 통상과 같이 10% 정도의 가시영역과 72% 정도의 적외영역의 광을 발생시킨다. 이때 가시영역의 대부분은 유리구(2)의 세라믹코팅층(5)(5')이 코팅되지 않은 부분을 그대로 투과하여 순수조명용으로서 실내로 조사된다.

적외영역의 광은 그 대부분이 유리구(2)에 흡수되어 열로 변화된다. 따라서 그 유리구(2)가 발열하게 되고 이 발열에 의하여 유리구(2)에 형성된 세라믹코팅층(5)(5')이 가열된다. 이 세라믹코팅층(5)(5')의 가열온도를 측정한 결과 최대 약 300℃까지 측정되었으며 이때의 원적외선(FIR) 방사에너지 분포는 제 3 도의 A곡선으로 됨을 알 수 있었다.

제 2 도는 본 고안의 다른 형태의 실시예이다. 이 실시예서는 일차광원으로서 기존의 할로겐 전구(1)를 그대로 사용하고, 다만 그 전구(1)의 후방에 이차광원인 반사갓(6)을 붙이고, 그 반사갓(6) 내면에 세라믹코팅층(5″)을 형성한 것이다. 이것은 예를 들면, 파장 1~25μm 범위의 원적외 영역을 다량방사하는 세라믹 파우더와, 파장 380~780㎜ 범위의 원적외 영역이 반사되도록 하는 가시광 반사물질(예 : 고순도의 A1)을 30중량% 정도 혼합한 것을, 두께 20μm정도로 내열온도 500℃까지 견디도록 소결코팅시킨다. 따라서 가시광선(VIR)의 일부는 유리구(2)를 투과하여 직접 대기에 방사되고 그 나머지 일부는 반사갓(6)의 세라믹 코팅층(5″)에서 반사되어 전면 조사되며, 원적외선(FIR)은 전술한 바와 같이 필라멘트(3)로부터 방사되는 적외영역의 광의 열작용으로 가온되는 유리구(2)는 복사열, 및 반사갓(6)의 자체 발열에 의하여 가열됨으로써 방사된다. 여기서 반사갓(6)으로 조사되는 가시영역의 광 일부중 그의 70% 정도가 반사갓(6)의 세라믹코팅층(5″)으로부터 반사되는 것으로 나타났다. 그리고 원적외 방사물질을 포함하는 세라믹코팅층(5″)은 약 200℃까지 온도 상승되었으며 이때의 그 원적외방사에너지 분포는 제 3 도의 B곡선으로 됨을 알 수 있다.

한편, 원의 변위칙(Wien's Displacement Law)에 따르면, λm. T=2.876×10=[㎜·°K]

여기서, λm은 최대분광방사가 일어나는 파장, T는 절대온도이다.

의 조건에 의하여, 온도가 상승될수록 λm은 짧아지고, 온도가 변화함에 따라 최대분광방사 파장이 변화하게 된다. 그러나 그 방사에너지는 제 3 도에서 보는 바와 같이 일정한 형태의 분포곡선을 그리므로 상기한 두실시예에서, 주변 환경등에 의하여 유리구(2)나 반사갓(6)의 온도가 다소변화하더라도 원적외선영역에서의 방사효율은 80%저도 유지되는 것이다.

본 고안에 따른 상기 두 실시예에 의하여 파장 1~25μm범위의 원적외선이 방출되고 있는데, 특히 이중 파장이 각각 3μm, 6~10μm, 12μm 이상의 원적외선은 인체의 피하 세포조직 40㎜까지 잘 침투되어 열로 작용하는 것으로 나타났다. 이로 인해 온열효과를 얻을 수 있었다. 또한 대기중에 있는 기체(Ar, N₂, Kr, Xe등등)는 그대로 투과하고, 대기중의 물분자(H₂O)나 이산화탄소 분자(CO₂)에는 흡수되어 공진함으로써 그들 분자내의 불순물을 제거하여 공기를 청정시키는 작용을 함이 드러났다.

본 고안은 상기한 두 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 전구의 유리구가 2중유리로 된 것을 사용하여 그 바깥 유리에 원적외방사수단을 구성하는 등 정구로부터 발생되는 열을 이용하여 원적외 방사물질이 가열되게 하는 다른 어떤 형태의 실시가 가능함은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 조명장치(기구)는 가시광선과 원적외선을 함께 바사하여 순수실내 조명역할과 건강,환경 개선등의 역할을 겸하는 것으로써, 피부노출이 심한 목욕탕, 헬스클럽, 실내수영장이나 식품을 진열하는 수퍼마켓, 어,채소류 시장, 그리고 먼지등이 만힝 발생하는 실내운동장, 공장 및 상점등의 조명시스템에 적합한 지극히 효과적인 고안인 것이다.

Claims (3)

1. 유리구 내에 저항발열체가 봉입된 전구를 사용하는 조명장치에 있어서, 상기 전구의 유리구 외면 또는 내면 일부에 그 전구로부터 발생되는 열에 의하여 가열되어 원적외선을 방사하는 원적외방사물질이 코팅되어, 가시광선과 원적외선을 함께 방사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 조명장치.
2. 유리구 내에 저항발열체가 봉입된 전구와, 이 전구 주위에 설치되어 그 전구로부터 방사되는 광의 일부를 반사시키는 반사갓을 구비한 조명장치에 있어서, 상기 반사갓에 상기 전구 및 광에 의하여 가열되어 원적외선을 방사하는 원적외방사물질이 코팅되어, 가시광선과 원적외선을 함께 방사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 조명장치.
3. 제 3 항에 있어서, 상기 원적외방사물질이 가시광선을 반사시키는 30%의 가시광반사물질을 포함하는 혼합물로 구성한 것을 특징으로 하는 조명장치.