KR950014331B1 - 백열전구 및 반사경이 있는 전구 - Google Patents

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Description

백열전구 및 반사경이 있는 전구

제 1도는 본 발명의 백열전구를 이용한 반사경이 있는 전구의 제1실시예의 종단면도.

제 2도는 그 배광특성을 나타내는 선도.

제 3도는 제 1도의 백열전구의 측면도.

제 4도는 그 필라멘트의 형상특성을 나타내는 선도.

제 5도는 반사경과 발브의 관계를 설명하는 개략도.

제 6도는 배광패턴을 나타내는 도면.

제 7도는 본 발명의 백열전구를 이용한 반사경이 있는 전구의 제2실시예의 종단면도.

제 8도는 본 발명의 백열전구를 이용한 반사경이 있는 전구의 제3의 실시예의 종단면도.

제 9도는 본 발명의 백열전구를 이용한 반사경이 있는 전구의 제4의 실시예의 종단면도.

제 10도는 본 발명의 백열전구를 이용한 반사경이 있는 전구의 제5의 실시예의 종단면도.

제 11도는 본 발명의 백열전구를 이용한 반사경이 있는 전구의 제6의 실시예의 종단면도.

제 12도는 반사경과 발브의 관계를 설명하는 개략도.

제 13도는 배광패턴을 나타내는 선도.

제 14도는 본 발명의 백열전구를 이용한 반사경이 있는 전구의 제7의 실시예의 종단면도.

제 15도는 본 발명의 백열전구를 이용한 반사경이 있는 전구의 제8의 실시예의 종단면도.

제 16도는 본 발명의 백열전구를 이용한 반사경이 있는 전구의 제9의 실시예의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 할로겐전구 2 : 발브

3 : 압재봉지부 4 : 금속박도체

5 : 내부도입선 6 : 필라멘트

7 : 외부도입선 8 : 급전용단자핀

9,15 : 간성막 l0 : 반사경

11 : 반사경본체 12 : 투광구

13 : 부착통부 14 : 적외선 흡수막

본 발명은 백열전구(incandescent lamp) 및 이 백열전구와 반사경을 조합시킨 반사경이 있는 전구에 관한 것이다.

더 특정하면 본 발명은 백열전구로서, 그 발브의 내면 또는 외면에 적외선을 반사하는 동시에, 가시광을 투과하는 간섭막(interferonce layer)을 가지며, 필라멘트에서 반사되는 적외선을 이 간섭막으로 반사하여 필라멘트에 재흡수시키는 백열전구 및 이 백열전구를 이용한 반사경이 있는 전구에 관한 것이다.

종래부터 상품의 조명, 기타 높은 연색성(color rendering)을 필요로 하는 조명의 광원으로서 백열전구,가령 할로겐전구가 사용되고 있었다.

이리한 백열전구는 반사경과 조합시킨 반사경이 백열전구로서 사용될때가 많다.

이러한 반사경이 있는 백열전구는 필라멘트에서 방사된 빛을 반사경으로 반사시켜 전방의 소정된 범위에조사하는 투광형 램프이다.

그러나, 이러한 백열전구에서는 가시광과 함께 다량의 적의선과 다량의 열이 방사된다.

따라서, 이러한 백열전구로 상품을 조명한 경우에는, 이 방사되는 적외선으로 상품이 가열되어 이 상품의 약화를 초래할 수 있다.

이러한 불합리함을 방지하기 위해 상기의 반사경 반사면에 가시광을 반사시켜 적외선을 투과하는 간성막을 형성한 것이 사용되고 있었다.

이 간섭막은 종래부터 공지된 것으로서 복수의 보조층으로 구성되고, 각 보조층에서 빛을 간섭시켜 소정의 파장범위의 가시광만을 반사하고, 파장이 긴 적외선을 투과하는 것이다.

따라서, 백열전구의 필라멘트에서 이 반사경에 방사된 빛중 그 가시광만이 반사되어 전방으로 조사되고, 적외선은 이 간섭막을 투과하여 이 반사경의 본체부분에서 흡수되거나 또는 이 본체부분을 통과하여 전방으로 조사된다.

따라서, 전방으로 투사되는 적외선이 감소되어 상품등의 열에 의한 약화가 저감된다.

그러나, 상기와 같은 반사경이 있는 백열전구를 사용하더라도 전반으로 조사되는 적의선의 강도는 80%정도까지 밖에 감소되지 않는다.

따라서, 열에 의한 상품의 약화방지 효과에는 한계가 있다.

또한, 상기의 반사경의 간섭막을 투과한 적외선은 이 반사경의 본체부분에 흡수되어 이것을 가열하거나, 또한 후방으로 조사되어 조명기구나 건물의 벽등에 흡수되어 이것을 가열한다.

따라서, 이러한 반사경이 있는 백열전구를 다수사용한 경우에는 여기에서 방사되는 열에 의해 방의 온도가 상승하여 공기조화설비에 과대한 부당을 주는 불합리함이 있었다.

이러한 불합리함을 방지하기 위해 백열전구의 밸브내면 또는 외면에 적외선을 반사시켜 가시광을 투과하는 간섭막을 투과하는 간섭막을 피착한 백열전구가 있다.

이러한 백열전구는 필라멘트에서 방사된 빛중의 가시광만을 투과하며, 적외선은 이 간섭막에서 반사되어 필라멘트에 재흡수된다. 따라서, 이리한 백열전구는 방사되는 적외선의 강도를 효과적으로 저감시킬 수 있다.

또한, 이 필라멘트는 통전에 의한 저항발열에 덧불여 간섭막에 의해 반사된 적의선에 따라서도 가열된다. 따라서, 그만큼 소이전력이 저감되어 효율이 향상되는 동시에 가시광이외의 형태로 방사되는 열량도 감소된다.

따라서, 이리한 백열전구 및 반사경이 있는 백열전구는 이리한 것을 여러개 사용한 경우에도 주위로 방사되는 열량이 저감되어 공기조화 설비에 부담을 주는 것이 적어진다.

그런데, 이리한 백열전구, 가링 할로겐 전구는 필라멘트에서 방사된 적외선이 발브상의 간섭막으로 반사되어 재차 필라멘트상에 도달하도록 구성할 필요가 있다.

따라서, 종래의 이러한 할로겐 전구에서는 발브가 원통상을 이루고 있으며, 이 원통상의 발브중심축에 따라 필라멘트가 배치되어 있다.

그래서, 이 필라멘트에서 지름방향 바깥쪽으로 방사된 적외선은 이 간섭막에 따라 지름방향 안쪽으로 방사되어 재차 필라멘트상에 도달하여 흡수된다.

그러나, 이 필라멘트가 있는 부분에서 지름방향으로 방사되는 빛중에서 발보의 축방향에 대하여 수직인방향에서 경사진방향으로 방사된 적외선은 상기의 간섭막에서 반사된뒤, 이 필라멘트상의 축방향으로 떨어진 위치에 도달한다.

따라서, 이러한 적외선의 일부는 필라멘트의 단부에서 떨어진 위치에 도달하고, 이 필라멘트상에는 도달하지 않는다.

이러한 필라멘트의 단부에서의 적의선 재흡수 손실을 적게하려면 이 발브 및 필라멘트의 길이를 발브지름에 대하여 어느정도 길게 할 필요가 있다.

그러나, 이렇게 필라멘트를 길게하면, 이 필라멘트의 저항의 증대하므로, 이 필라멘트에 인가하는 전압을 높게할 필요가 있다.

특히, 저출력의 백열전구에서는 필라멘트의 지름이 가늘기 때문에 이 필라멘트에 인가해야할 전압이 더욱높아진다는 불합리함이 생긴다.

본 발명은 상기와 같은 불합리함을 개선하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1의 목적은 방사되는 적외선의 강도를 저감한 백열전구 및 반사정이 이는 백열전구를 제공하리는 것이다.

본 발명의 제2의 목적은 효율성있게 가시광 이의의 방사되는 열량을 저감시킨 백열전구 및 반경이 있는 백열전구를 제공하려는 것이다.

본 발명의 제3의 목적은 필라멘트를 짧게하여 소형화하고, 또한 인가해야할 전압을 낮게한 백열전구 및 반사경이 있는 백열전구를 제공하려는 것이다.

상기의 본 발명의 목적은 이하의 본 발명의 특징에 의해 달성된다.

본 발명의 백열전구는 그 발브가 구형 또는 회전타원형을 이루고 있으며, 이 발브의 내면 또는 외면에 적외선을 반사하여 가시광을 투과하는 간섭막이 피복되어 있다.

따라서, 필라멘트에서 방사된 빛중의 적외선은 상기의 간섭막에 의해 반사되어 필라멘트상으로 되돌아 가고, 이 필리멘트에 흡수된다. 이경우, 발브의 형상이 구형 또는 타원형이므로 필라멘트에서 방사된 적의선은 모두 이 필라멘트상을 향해 반사된다.

따라서, 종래의 원통형 발보인 경우와 같이 반사된 적외선이 필라멘트의 단부에서 떨어진 위치에 반사되는 일은 없다.

따라서, 본 발명의 백열전구는 필라멘트에서 방사된 빛이 낭비없이 필라멘트에 재흡수되어 효율이 향상되고, 이 전구에서 외부로 발산되는 적외선량과 열량이 감소하여 등이 과열되거나 공기조화 설비에 과대한 부하를 주는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같이 발보의 형상을 구형, 또는 회전 타원형으로 한 경우, 필라멘트의 형상을 이 발브의 형상에 대응시킨 형상으로 하는 것이 바람직하다.

가령 발브를 구형으로 한 경우에는, 필라멘트의 형상을 구형으로 한 경우가 가장 효율이 좋다.

그러나, 이리한 구형이 필라멘트를 제조하는 것은 곤란하여 실용적이지 못하다. 본 발명의 백열전구는 상기의 필라멘트형상으로서 제조가 용이한 종래와 같은 코일형 필라멘트를 사용하고 있다.

그리고, 이 필라멘트의 직경올 'd', 길이를 '1'로 했을 경우,

1.0 ＜ 1/d ≤ 4 .2

가 되도록 그 형상을 한정한 것이다.

이렇게 필라멘트의 형상을 한정하므로서 최대의 효율을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 백열전구와 일체적으로 조립시킨 반사경이 있는 전구에 관한 것이기도 한다.

이러한 반사경이 있는 전구는 전방으로 방사되는 빛속에 포함되는 적외선량이 적어서 조명되는 상품등의 열에 의한 약화를 유효하게 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 반사경이 있는 전구는 반사경의 형상으로서 회전 타원면을 사용하고, 이 회전타원의 긴축 길이를 'a', 백열전구의 발브외경을 'D'로 했을 때, 이들 관계를

D/≤0.25

로 한정한 것이다.

이렇게 한정하므로서 반사경에서 반사된 가시광이 백열전구의 발브에 의해 산란되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 반사경이 있는 전구는 발브의 뒷쪽부분, 또는 반사경의 중심부분에 빛의 투과를 방지하는 차광막이 피복되어 있다.

이에따라 필라멘트에서 방사된 빛이 이 반사경의 과열을 방지할 수 있다. 이하 도면을 참조하여 본 발명의 백열전구 및 이 백열전구를 사용한 반사경이 있는 전구의 실시예를 설명한다.

제 1도 및 제 3도에는 반사경이 있는 전구 및 이것에 사용되는 백열전구를 나타낸다.

도면에서 '1'은 백열전구, 가령 할로겐 전구, '10'은 반사경을 나타낸다. 상기 할로겐전구(1)는, 외경8∼15 정도의 투명한 석영유리로된 구형의 발브(2)를 나타내며, 이 발브(2)의 일단에는 압괘봉지부(pincehseal)(3)가 형성되어 있다.

이 할로겐전구(1)는 저전압, 가령 6∼36V 정도로 동작하는 것으로서, 상기 봉지부(3)에는 몰리브덴등으로된 한쌍의 금속박 도체(4)가 장착되어 있으며, 이를 금속박 도체에는 내부도입선(5)가 접속되어 있다.

이들 내부 도입선(5)는 발브(2)내로 도입되고, 이들 양탄 사이에 텅스텐 코인로 된 필라멘트(6)가 가설되어 있다. 필라멘트(6)는 코일축이 발브축(O₁)에 따라 발브축(O₁)위에 위치되도록 배치되어 있다.

상기 압괘봉지부(3)에 봉착된 한쌍의 금속박도체(4)에는 외부도입선(7)이 접속되어 있으며, 이들 외부도입선(7)에는 급전용 단자핀(8)이 접속되어 있다.

상기 발브(2)내에는 소정압의 아르곤가스와 브롬(Br) 화합물등의 할로겐이 봉입되어 있다.

이러한 발브(2)의 외면에는 적외선을 반사하고 가시광을 투과하는 간섭막(9)이 형성되어 있다.

이 간섭막(9)온 광지이므로 도시하지 않지만 고굴절율의 재료로된 제1의 보조층과 저굴절율의 재표로된 제2의 보조층을 번갈아 쌓아올리서 가령 합계 9∼17층의 다층막으로서 구성되어 있어서 적외선을 반사하지만 가시광을 투과하는 성질이 있다.

고굴절의 보조층은 산화티탄(TiO₂), 산화탄탄(Ta₂O₅), 산화지로코늠(ZrO₂), 황화아연(ZnS)등으로 구성되며, 또한 저굴절율의 보조층은 산화 규소(실리카=SiO₂), 불화마그내슘(M₉F₂)동으로 구성되어 있다.

이러한 구성의 할로겐전구(1)는 상기 반사경(10)에 수용되어 있다. 반사경(10)은 회전 포물면을 이루는 반사경 본체(11)를 구비하고 있다. 이 반사경본체(11)는 유리로 구성해도 좋지만, 본실시예의 경우에는 금속, 가령 알루미늄으로 형성되어 있다.

이 반사경 본체(11)의 배면 재구부에는 미러지름이 35∼60mm인 투광구(12)를 형성하고 있으며, 배면에는 부착통부(13)가 형성되어 있다.

또한, 램프 부착통(13)은 원통 또는 각통형을 이루며 상기 전구(1)의 압괘봉지부(3)가 전면쪽에서 투입되도록 되어 있다.

이 반사경본체(11)의 회전 포물면에는 반사면이 형성되어 있으며, 이 반사면에는 적외선 흡수막(14) 및간섭막(15) 이 적층되어 형성되어 있다. 적외선 흡수막(14)은 Cr₂O₃, Sr₂O₃, SiOx, TiOx, AlO₂등으로 형성되고, 알루미늄으로된 반사경 본체(11)의 내면에 형성되어 있다.

상기의 간섭막(15)은 상기와 같은 산화티탄(TiO₂), 산화탄탈(Ta₂O₅), 산화지로코늄(ZrO₂), 황화아연(ZnS)등의 고굴절율 보조충과 산화규소(실리카=SiO₂), 불화 마그네슘(M₉F₂)등의 저굴절을 보조층을 번갈아 가령 21층 적층하여 형성되고,적외선을 투과하여 가시광을 반사하는 간섭막이다.

이러한 반사경(10)에는 상기 할로겐전구(1)가 일체적으로 부착되어 있다.

즉, 상기 할로겐전구(1)의 압괘봉지부(3)는 반사경(10)의 램프부착통부(13)에 대하여 접착제(16)로 접합되어 있다.

이 경우, 전구(1)의 압괘봉지부(3)는 반사경(l0)의 전면쪽에서 램프부착통부(13)에 삽입되고, 할로겐전구(1)의 발브축(O₁)과 반사경(10)이 중심축 즉 광축(O₂)과 대략 일치하도록 하고, 또한 필라멘트(6)가 반사경(l0)의 촛점 위치에 대하여 소정의 위치가 되도록 위치조정한 상태에서 상기 압괘봉지부(3)의 의면과 램프부착통부(13)의 내면사이에 접착제(l6)를 충전하고, 이 접착제(16)를 건조고화하여 전극(1)과 반사경(10)을 접합한다.

또한, 접착제(16)는 알루미나, 실리카, 마그네시아, 실리코니아등의 금속화합물을 주성분으로한 내열성무기질접착제가사용된다. 또한, '17'은 폐쇄판으로서, 램프부착통부(13)의 후단개구부를 막아서 전극(l)의 위치결정 보조를 하며 또한 접착제의 유출을 방지한다.

이러한 구성의 반사경이 있는 전구의 작용을 설명한다. 할로겐전구(1)를 점등하면 필라펜트(6)가 발광하고, 이 빛은 발브(2)를 투과하여 반사경(10)의 간섭막(15)에서 반사되어 전면재구부(12)에서 전방으로 조사된다.

이 경우, 상기 필라멘트(6)에서 방사된 빛이 발브(2)를 투과하면 발브(2)의 외면에 형성한 적외선을 반사하고 가시광을 투과하는 간섭망(9)에 입사한다.

이 간섭막(9)에 도달할 빛중 가령 700∼1300nm의 적외선 영역의 빛은 이 간성막(9)에서 반사되며 주로가시광이 투과된다.

반사된 적외선은 필라멘트(6)로 되돌아가고, 따라서 필라멘트(6)는 상기 반사된 적외선으로 재차 가열되어지므로서 소비전력이 적어져서 반광효율이 향상된다.

이경우, 발브(2)는 구형을 이루고 있으며, 이 내면 또는 외면에 형성된 간섭막(9)도 대략 구성으로 배치되어 있으므로, 이 간섭막(9)에서 반사된 적외선은 발보(2)의 중심으로 향하게 된다.

따라서, 적외선은 발브(2)의 중심에 배치되어 있는 필라멘트(6)에 확실히 되돌아 오게되므로 적외선의 귀환 효율이 좋다.

따라서 램프효율이 향상된다. 그래서, 필라멘트(6)를 짧게해도 간섭막(9)에서 반사된 적외선은 발브(2)의 중심을 향하게 되어 이 필라멘트(6)에 확실히 귀환하므로서 저전압으로 작동하는 램프에 적용할 수 있다.

그리고, 상기 간섭막(9)을 투과하여 반사경(10)의 반사면에 도달한 빛은 반사면에 형성되어 있는 간섭막(15)으로 700nm 이상의 적외선영역의 빛이 이 간섭막(15)을 투과하여 적외선 흡수막(14)에서 흡수되어 반사경본체(11)에 전달된다.

따라서, 반사경본체(11)의 배면 표면에서 방출된다. 그리고, 간섭막(15)에 도달한 가시광은 이 간섭막(15)에 의해 반사되고 전면투광구(12)에서 전방을 향해 투광되어 피조사면을 조사한다.

그래서, 필라멘트(6)에서 방사되는 적외선은 발브(2)상의 간섭막(9)으로 차폐되고, 또한 반사경(10)이 다이크로익막(15)에서 배면쪽에 투과되므로 피조사면에 열이 도탈하지 않아서 상품등의 피조사물의 열악화를방지하게 된다.

이러한 실시예의 경우, 발브(2)을 구형으로 하고, 이 내면 또는 외면에 간섭막(9)을 형성한 할로겐전구(1)의 램프효율은 간섭막(9)을 형성하지 않는 경우에 비하여 20∼30% 향상된다.

또한, 적외선이 램프내부에서 재사용되므로 반사용(10)에 도달하는 적외선이 저감되어 반사경(10)의 전면에 조사되는 적외선은 10%이하로 감소된다. 또한, 반사경본체(11)에 도달하는 열도적이므로 반사경본체(11)의 온도는 상승도 적어진다. 따라서, 실내의 온도상승이 적어져서 공기조화 설비에 대한 부당을 적게할수 있다.

본 발명에 대하여 실험한 결과를 설명한다. 할로겐전구(1)는, 외경(D)이 12mm의 구형 발브로 구성되고, 정격 12V 35W인 것을 제작하였다.

이 램프는 간섭막(9)을 헝성하기 전에 램프효율이 약 17.51m/W였는데, 외면에 TiO₂-SiO₂의 다층막으로된 간섭막(9)을 형성하였던바, 램프효율이 약 23.1lm/W가 되고, 약 32%의 향상이 인정되었다.

또한, 정격 12V 50W의 램프를 제작하여 이 램프를 미러지름 50mm의 반사경(10)에 장착하여 간섭막(15)으로 반사된 전방 조사광의 분광 스트럼럼분포를 측정하였던바, 제 2도의 특성을 얻었다.

제 2도는 횡축에 파장(nm), 종축에 상대분광파워(%)를 나타내며, 도면에서 실선이 간섭막(9)을 형성한 램프이며, 파선이 간섭막을 형성하지 않는 램프인 경우이다.

이 측정결과에서도 본실시예의 미러가 있는 할로겐전구인 경우에는 적외선을 전방으로 거의 조사하지 않는 것이 명백하며 90%이상 컷트하는 것이 확인되었다.

그리고, 이경우 간섭막을 형성하지 않는 램프와 같은 정도의 조도를 얻기 위해 본 발명의 간섭막(9)을 형성한 램프의 경우에는 소비전력이 약 37W라면 달성할 수 있다는 것이 판명되어 있으며, 이것은 램프효율로 26%의 향상된 것으로서 이러한 소비전력이라면 반사경(10)의 온도상승은 적어진다.

그리고, 반사경(10)을 금속, 특히 알루미늄으로 제조하면 열전도성이 뛰어나서 방열 작용이 양호하며, 또한 내열성도 뛰어나므로 유리에 비하여 파손될 우리는 없다.

이 결과, 상기 반사경을 알루미늄으로 제조하고, 그 미러지름을 50mm에서 35mm로 변경하더라도 내열강도면에서 실용에 적합하며, 따라서 소형, 고효율화 요청에 부응할수 있다.

또한, 상기 구형의 할로겐전구(1)에 대하여 필라멘트(6)로 되돌리는 적외선의 귀환효율을 조사한 결과를설명한다. 우선, 적외선이 기하학적으로 어느정도 필라멘트(6)로 귀환할지를 나타내는 값을 형상계수라 부르기로 한다.

형상계수는 간섭막(9)에 따라 반사된 적외선이 모두 필라멘트로 되돌아간 경우를 「형상계수=1」로 정의하고, 모든 빛이 필라멘트로 되돌아가지 않고 빠져나가 버리는 경우를 「형상계수=0」으로 한다.

그리고, 제 3도에 나타낸 것처럼 구형발브(2)의 외경을 'D', 이 발브 중심에 필라멘트 중심이 설치된 필라멘트(6)의 길이를 '1', 필라멘트(6)의 코일지름을 'd'로 한다.

발보(2)가 구형인 경우, 필라멘트(6)가 가령 구형이라면 형상계수는 '1'로 한다.

그러나, 구형의 필라멘트는 제조가 어렵고 제조의 용이함과 필라멘트효율을 고려하면 현행 원통형의 코일형 필라멘트를 사용하는 것이 적당하다.

이 경우, ℓ/d=l로 하면 형상이 구형에 가까워져 효과적일 것으로 생각하는 경향이 있는데, 필라멘트단부에서 나오는 빛을 모으기 어려우며, 오히려 l을 어느정도 크게하는 편이 높은 형상계수를 얻을 수 있다.

또한, 발브지름(D)에 대하여 필라멘트에 충분히 작을때에 ℓ/d의 영향이 작다고 생각해도 좋다.여기에서, 이들 관계를

또는

가 되도록 설정하면 형상계수가 향상된다.

이들 필라멘트(6)의 길이(1)와 코일지름(d)의 관계 및 코일지름(d)과 발브지름(D)의 관계는 실험에 의한것으로서 실험결과를 제 4도에 나타낸다. 제 4도는 횡축에 ℓ/d를, 종축에 형상계수를 나타낸다.

형상계수가 1에 가까을수록 적외선이 필라멘트로 되돌아가는 귀환율이 좋아져서 팔리멘트에 재흡수되는 비율이 높아진다.

이 특성도에서 d/D＜0.05인 경우에는 ℓ/d의 변화에 의한 영향이 적어서, 특히 규제되지 않아서 언제나 높은 형상계수를 얻을 수 있음을 알수 있다.

그러나, 이경우에는 발브(2)가 대형화된다.

반대로, d/D＞0.15일때는 발브(2)는 소형이 되지만, 발브지름(D)에 대하여 필라멘트지름(d)이 크므로 길이도 어느정도 필요해진다.

0.05≤d/D≤의 범위에서 ℓ/d=1인 경우보다 형상계수가 향상되는 것은,1.0＜ℓ/d≤4.2의 범위이다.

따라서, 상기 (1)식 및 (2)식을 만족하거나 또는 (3)식을 만족하면 적외선 반사가시광 투과막을 형성하지않는 램프에 비하여 램프효율의 향상이 가능해진다.

이어서, 램프(1)의 크기와 반사경(10)의 관계를 조사하였으므로 그 결과를 설명한다.

이러한 구조의 샘플(1)은 발브(2)의 형상이 구형이므로 램프(1)의 후부를 향하여 방사된 빛이 반사경(10)의 꼭대기부에서 반사된 경우 그 반사광의 일부가 발브(2)의 후부면에 닿으며, 재차 뒷쪽으로 반사되고, 이반사를 반복하아 산란되어 소정의 비임광을 얻을수 없는 경우가 있다.

따라서, 반사경(10)의 크기와 램프(1)의 크기를 검토하였다.

제 5도에 반사경(10)과 램프(1)를 모형적으로 나타내었다. 반사경은 회전 타원면의 일부를 반사면으로 하여 사용하고 있으므로, 이 회전타원의 긴축의 길이를 'a'로하고, 타원의 촛점은 'Fr', 구형발브(2)의 외경을'D', 발브중심을 '0'으로 한다.

이러한 관계에서 반사경에서 반사된 가시광이 발브에 닿아서 산란하는 것을 방지하려면,

를 만족할 필요가 있다.

즉, 반사경(10)에 대하여 발브(2)가 너무 크면 반사경(10)에서 반사된 빛이 발브에 닿아서 빛이 산탄되어, 소정의 비임광을 얻을 수 없다.

또한, 발브중심(O)이 촛점위치(Fr)에 대하여 제 5도의 우측과 상하로 변동하면 반사광은 안쪽이 된다는것이 알려쳐 있으며, 이경우에는 반사광이 발브에 닿기쉽다.

반대로 발브중심(O)이 촛점위치(Fr)에 대하여 제 5도의 좌측으로 변위하면 반사경(10)과 발브(2)의 거리가 가까워지므로, 이경우도 반사광이 발브에 닿기 쉬워진다.

이러한 조건을 감안하면 발브의 크기 및 위치를 고려해야만 한다.

그래서 이러한 요인에 대하여 실험한 결과를 설명한다. 제 6도는 비임광의 배광패턴을 나타낸 것으로서 반사경이 있는 전구에 의한 가시광의 비임을 아래쪽으로 조사하여 램프 바로아래 1m인 거리에서의 조도분포를 측정한 것이다.

실제로 사용하여 허용될수 있는 패턴은 판정 '○' 및 '◎'으로 포시하고, '△' 및 '×'는 사용하지 않아야 될 패턴을 나타낸다.

표 1은 'O'와 'Fr'을 일치시켜 D/a의 값을 바꾼 경우에 상기 4도의 패턴의 어느것에 유사한가를 조사한것이다.

[표 1]

상기 표 1에서 D/a≤0.25라면 허용할 수 있는 배광이 얻어지며, D/a≤0.20이라면 발브에 의한 산란은 발생하지 않는 것으로 생각된다.

물론 'D'가 작을수록 좋은 것은 두말할 나위없다. 또한, 표 2는 D/a=0.25로 하고, 발브중심(O)의 위치와 촛점(Fr)의 위치관계를 조사한 것이다.

발브중심(O)의 위치가 촛점(Fr)에 대하여 반사경쪽으로 치우치고, 즉 제 5도에서 과측으로 치우쳐 있는경우에는 「-OFr」로 하고, 반대로 발브 중심(O)의 위치가 촛점(Fr)에 대하여 반사경에서 멀어지는, 즉 제 5도에서, 우측으로 치우쳐 있는 경우를 「+OFr」로 하였다.

[표 2]

상기 표 2에서 'O"Fr'의 거리는 ±2.0mm이내라면 허용할 수 있는 배광이 얻어지며, D/a가 작을수록 좋다.

이러한 것에서 상기 (4)식 및 (5)식을 만족하면 좋다는 것을 알수 있다. 또한, 본 발명은 상기 실시예에 제약되는 것은 아니다.

즉, 제 1도의 예에서는 코일 필라멘트(6)를 코일축이 발브축(O₁)에 따라 배치한 램프의 예를 나타냈는데, 제 7도에 나타낸 제 2의 실시예의 램프(1)와 같이 필라멘트(6a)가 발브축(O₁)에 대하여 90도 방향으로 엇갈리는 자세로 배치한 구조라도 좋다.

또한, 제 8도에 나타낸 제3의 실시예와 같이 반사경(10)의 전면투광구(12)의 전면렌즈등과 같은 투광성카바(20)를 부착한 미러가 있는 램프라도 좋다.

이러한 구조의 경우, 전구(1)가 만일 파손되었을때 발브(2)의 유리파면이 낙하되거나 비산되는 겻을 상기카바(20)로 방지할 수 있다.

이렇게 반사경(10)의 전면 투광구(12)를 카바(20)로 폐쇄하면 반사경 본체(11)의 온도가 한층 상승할 우려가 있는데, 본 발명의 전구와 같이 발브(2)의 내면 또는 외면에 적외선을 반사하여 가시광을 투과하는 간섭막을 형성한 경우에는 반사경본체(11)에 열부하를 주지않고 또한 반사경본체(11)를 알루미늄으로 구성하면 열적강도가 높아지므로 실용에 견딜수 있다.

그리고, 반사경본체(11)를 알루미늄으로 형성하면 전구(1)를 반사경(10)에 부착하는 경우에 접착제를 사용하는 수단이외에 끼워서 지지하는 밴드나 나사로 체결 고정하는등, 기계적 연결수단도 채택할수 있다.

또한, 본 발명의 전구(1)는 발브형상이 구형인 것에 한정되지 않으며 제 9도 및 제10도에 각각 제4의 실시예 및 제5의 실시예로서 나타낸 것처럼 회전 타원형의 발브(120)(130)라도 좋다.

이러한 회전 타원형 발보(120)(130)를 사용하는 경우에는 내부에 수용하는 필라멘트(6)의 코일축이 타원의 긴축에 따로도록 배치하는 동시에, 이 필라멘트(6)가 타원의 제1 및 제2촛점(Fl)(F2)사이의 위치에 존재하도록 구성한다.

이렇게하면 발브(120)(130)의 내면 또는 외면에 형성한 적외선 반사 가시광 투과막(9)에서 반사된 적외선이 확실히 필라멘트(6)로 되들아가서 램프효율이 향상된다.

또한, 구형발브(2)는 압괘봉지부(3)와는 반대쪽의 발브톱부와 두께를 측벽부분에 비하여 1.2∼1.8배 정도두껍게 해두는 것이 바람직하다.

이렇게하면 압괘봉지부(3)와의 열밸런스를 취할수 있어서 열왜곡의 발생을 방지하는네 유효해져서 발브의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 제 11도에는 본 발명의 제6의 실시예의 반사경이 있는 전구를 나타낸다. 이것은 전술한 제1의 실시에의 반사경이 있는 전구와 대략 동등한 구성이다.

그리고, 램프(1)의 발브(2) 후면에는 금속반사면(20)을 형성하고 있으며, 필라멘트(6)에서 반사되어 반사경(10)의 후면을 향하는 빛(적의선 및 가시광 모두)이 금속반사면(20)에서 반사되고, 따라서 반사경(10)의 후면을 향하여 투과되지 않는다.

그래서, 반사경(10)의 후부에 빛이 도달하지 않으므로 반사경의 후부와 발브(2)후면 사이에서 제 12도 A에 나타낸 반사의 반복이 발생하지 않게된다.

그래서 반사경(10)에서 전방으로 조사되는 비임광에 산탄이 섞이지 않게 되어 필요로 하는 배광을 얻을수 있다.

또한, 제 13도에서는 비임광의 배광본포를 측정한 결과를 나타낸다.

제 13도의 비임광의 배광은 반사경이 있는 전구에서 조사되는 비임을 아래쪽으로 하고, 램프바로 아래 1m거리에서의 조도분포를 측정한 것이다.

실선의 특성이 발브(2) 후면에 금속반사면(20)을 형성한 것, 파선의 특성이 발보(2)후면에 금속반사면(20)을 형성하지 않는 것이다.

이러한 특성의 비교에서도 본 발명의 효과가 확인된다.

또한 본 발명은 상기 실시예의 구성에 제약을 받는 것은 아니다. 즉, 발브(2)의 후면에 형성하는 차광막(20)은, 요컨대 필라멘트(6)에서 방사된 빛이 반사경(10)의 후부 반사영역을 향해 투과하는 것을 저지하는것이라면 좋으므로 상기 반사막(20)과 같이 반사작용을 걷울 수 있는것 이외에 알루미나 분말등으로된 반사확산막, 프로스트 가공에 의한 확산 투과막 또는 산화 코발트와 산화니켈등과 같은 흑색피막으로된 광흡수막이라도 좋다.

또한, 램프(1)는 발브형상이 구형인 것에 한정되지 않으며, 제 14도 및 제 15도에 각각 제 7도의 실시예 및 제8의 실시예로서 나타낸 것처럼 타원구형의 발브(120)(130)라도 좋다.

이러한 타원구 발브(120)(130)를 사용하는 경우에는 내부에 수용하는 필라멘트(6)의 코일축이 타원의 긴축에 따르도록 때치하는 동시에, 이 필라멘트(6)가 타원의 제1 및 제2촛점(Fl)(F2)의 위치에 존재하도록구성한다.

이렇게하면 발브(120)(130)의 내면 또는 외면에 형성한 적외선 반사가시광 투과막(9)에서 반사된 적외선이 확실히 필라멘트(6)로 되돌아가서 램프 효율이 향상된다.

그리고, 이러한 발브(120)(130)에서도 발브(2)후면에 차광막을 형성하면 비임광의 배광에 흐트러짐이 없어진다.

또한, 이들 제7 및 제8의 실시예는 상기 점이외에는 전술한 제 9도 및 제 10도에 나타낸 제 4 및 제 5의실시예와 동일하다.

또한, 본 발명은 램프(1)의 발브(2)에 빛의 직접투과를 방해하는 차광막을 형성하는 것에 한정되지 않고,반사경(10)쪽에 반사를 방지하는 대책을 강구해도 좋다.

즉, 제 16도에서는 제9의 실시예를 나타내며, 이 경우에는 반사경(10)의 꼭대기부에 반사를 방지하는 광흡수막(30) 또는 광학산막을 형성하고 있다.

이러한 광흡수막(30) 되는 광확산막을 형성하는 영역은 제 12도에서 '30'으로 나타낸 P점을 통과하는 구관부분이다.

이렇게 구성한 경우에는 필라멘트(6)가 방사되어 발브(2)의 후부를 통과하고, 반사경(10)의 후부에 도달한 빛은 상기 광흡수막(30) 또는 확산막에 의해 흡수 또는 확산되어지며, 발브(2)의 후면으로 향하는 것이 저지된다.

따라서, 이 경우에도 반사경의 후부와 발브(2)후면 사이에서 제 12도의 A로 나타낸 반사의 반복이 발생하지 않게되고, 그래서, 반사경(10)에서 전방으로 조사되는 비임광에 산란이 섞이지 않게되어 소정의 배광을 얻을 수 있게 된다.

또한, 이 제 16도에 나타낸 제9의 실시예인 것은 상기점 이외의 구성은 전술한 제 1도에 나타낸 제1의실시예와 동열한 구성이다.

발브축(O₁)에 따라 배치한 램프에 한정되지 않고 필라멘트(6)가 발브축(O₁)에 대하여 90도의 방향으로 교차하는 자세로 배치한 구조인 램프라도 좋다.

또한, 반사경(10)의 전면투광구(12)에 렌즈등과 같은 카바를 부착한 램프라도 좋다.

이러한 구조인 경우, 전구(1)가 만열 파손되었을때 발브(2)의 유리파편이 낙하되거나 비산되는 것을 상기카바로 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명은 사용하는 전구로서 할로겐전구에 제약받지 않으며 일반 백열전구라도 좋다.

또한, 반사면에 간섭막(14) 및 적외선 흡수막(15)을 설치한 반사경에 한정되지 않는다. 가령, 반사경본체(l1)가 유리로 형성되는 경우에는, 반사면에 간섭막만을 형성해도 좋다.

그리고, 단부의 봉지구조는 압괘봉지형으로 제약되지 않고 스템봉지라도 좋으며, 반사경에 고정하는 구조는 접착제(16)에 한정되지 않는다.

Claims (2)

1. 필라멘트를 수용한 발브의 내면 또는 외면에 적외선 반사 가시광 투과막을 형성하여, 상기 필리멘트로부터 방사된 적외선을 상기 적외선 반사 가시광 투과막에 의해 반사해서 필라펜트에 돌아가도록 한 백열전구에 있어서, 상기 전구는 저전압으로 동작하고, 발브의 형상을 구형 또는 타원형으로 형성하여, 필라멘트를 구형상 발브의 대략 중심 또는 타원형상 발브의 거의 장축상에 배치하고, 또한, 필라멘트의 길이를 /(mm), 필라멘트의 코일직경을 d(mm), 발브의 외경(발브가 타원형일 때는 단경)을 D(mm)로 할때, d/D＜0.05 또는 0.05≤ d/D≤0.15 및 1.0 ℓ/d≤4.2의 관계를 충족하고 있는 것을 특징으로 하는 백열전구.
2. 전면에 투광부를 설치항과 동시에 반사면에 가시광 반사 적외선 투과막을 형성한 회전 2차 곡면으로이루어진 반사경에 전구를 수용하고, 이 전구는 필라멘트를 수용한 발브의 내면 또는 외면에 적외선 반사가시광 투과막을 형성하고, 필라멘트로 부터 발브의 내면 또는 외면에 적외선 반사 가시광 투과막을 형성하고, 필라멘트로 부터 방사된 적외선을 상기 적의선 반사 가시광 투과막에 의해 반사하여 필라멘트에 들아오도록 한 반사경부각 전구에 있어서, 상기 전구는 저전압에서 동작하고, 발브의 형상을 구형 또는 타원형으로 형성하고, 필라멘트를 구형상 발브의 대략 중심 또는 타원형상 발브의 거의 장축상에 배치하고, 또한 필라멘트의 길이를/(mm), 필라멘트의 코일직경을 d(mm), 발브의 외경(발브가 타원형일 때는 단경)을 D(mm)로 할때, d/D＜0.05 또는 0.05≤ d/D≤0.15 및 1.0 ℓ/d≤4.2의 관계를 충족하고 있는 것을 특징으로 하는 반사정 부착전구.