KR100319899B1 - 외부환경용 조명장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도로의 터널이나 가로등에 적용되는 외부환경용 조명장치에 관한 것으로서,
기존에 외부환경의 조명을 위해 사용되던 저압나트륨 램프의 대체 조명수단으로 녹색 및 적색의 각 특수 형광체의 중량비를 90∼40％, 10∼60％로 적절히 배합시킨 2파장 형광램프를 사용함으로써 기존의 저압나트륨 램프와 비슷한 수준의 광효율을 얻을 수 있고, 주변환경과 피조물의 색을 정확하게 판별할 수 있는 연색성을 높일 수 있는 효과를 제공하게 된다.
또한, 본 발명에 의한 램프의 수명도 기존의 저압나트륨 램프에 비하여 7000HR 정도 향상됨으로써 고가인 기존의 저압나트륨 램프에 비하여 초기 설치에 따른 투자비 및 관리, 유지에 필요한 비용을 절감할 수 있는 효과도 제공하게 된다.
Description
본 발명은 도로의 터널이나 가로등에 적용되는 외부환경용 조명장치에 관한 것으로서, 특히 기존에 사용되던 저압나트륨(Na) 램프 대신에 거의 동일한 광효율을 가지면서도 높은 연색성을 확보할 수 있는 2파장 형광램프를 제조함으로써 등색의 시환경으로 피조물의 색을 잘 구별할 수 있고, 제품 가격이 상당히 저렴해질 수 있는 외부환경용 조명장치에 관한 것이다.
종래의 터널이나 가로등 조명수단으로는 인공 광원 중에서 가장 효율이 높은 저압나트륨 램프를 사용하고 있다. 상기 저압나트륨 램프는 등색의 단색광원이기때문에 등색의 시환경(視環境)으로 피조물의 색이 잘 구별되지 않고, 가격적인 측면에서도 그 비용이 크게 작용하였다.
이러한 이유로, 상기 저압나트륨 램프를 대신하여 터널 조명용으로 형광램프를 채용하려는 움직임이 국내 및 외국에서 활발히 진행되고 있다. 그러나, 형광램프는 주변환경 시감은 개선될 수 있지만 저압나트륨 램프보다 광효율이 낮기 때문에 소비전력을 증대시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 저압나트륨 램프와 형광램프의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기존 형광램프 보다 광효율을 극대화시키고 높은 연색성을 확보하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 기존에 외부환경의 조명을 위해 사용되던 저압나트륨 램프 대신에 녹색 및 적색의 특수 형광체의 중량비를 적절히 배합시킨 2파장 형광램프를 사용함으로써 광효율을 극대화시킬 수 있고, 주변환경과 피조물의 색을 정확하게 판별할 수 있는 연색성을 높일 수 있는 외부환경용 조명장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 외부환경용 조명장치에 적용되는 형광램프가 종류별로 도시된 도면으로서,
(a)는 직관형 형광램프, (b)는 환형 형광램프, (c)는 전구형 형광램프, (d)는 콤팩트형 형광램프가 각각 도시되어 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 외부환경용 조명장치의 제1 특징에 따르면, 관경이 8∼32㎜이고 관장이 100∼1500㎜인 소정의 유리발브에 산화알루미늄, 산화티탄, 산화규소, 산화세륨과 같은 금속산화물 중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 도포 건조한 후에 발광스펙트럼의 피크 파장이 520∼570㎚ 및 600∼640㎚ 정도의 범위를 갖는 녹색 및 적색의 각 형광체를 중량비 90∼40％, 10∼60％로 배합하여 도포 건조하고 수은 및 희가스를 봉입하여 일정 이상의 광효율 및 연색성을 유지시킨다.
또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 유리발브는 직관형 및 환형, 전구형, 콤팩트형 조명수단에 적용되는 것 중에서 어느 하나를 선택하여 그 선택된 조명수단에 대응되는 관경 및 관장을 갖도록 설계된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 외부환경용 조명장치에 적용되는 형광램프가 종류별로 도시된 도면이다.
일반적으로 형광램프는 도 1에 도시된 바와 같이 직관형 및 환형, 전구형, 콤팩트형에 따라 유리발브의 형태가 다르게 형성되는데, 이러한 형광램프의 조명은 유리발브 내부의 수은 및 희가스에 의해 자외선이 발생되어 그 발생된 자외선이 유리발브 내면에 도포되어 있는 발광형광체에 닿으면 상기 발광형광체가 여기 상태로 되어 어떤 일정 파장의 가시광선, 즉 형광을 내게 된다.
즉, 관경이 8∼32㎜이고 관장이 100∼1500㎜인 투명한 유리발브의 내면에 평균 입자경이 0.005∼3㎛인 산화알루미늄을 0.3∼0.7㎎/㎠로 도포 건조시키게 된다.여기서, 상기 산화알루미늄으로 형성되어 있는 금속산화물 피복은 산화알루미늄, 산화티탄, 산화규소, 산화세륨과 같은 금속산화물 중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 유리발브 내면에 보호막으로 도포하게 되는데 그 이유는 상기 유리발브 표면의 나트륨과 반응하여 흑화 유발물질 즉 수은 아말감이 생성되는 것을 억제함으로써 광속과 광속 유지를 향상시키기 위한 것이다.
특히, 상기 금속산화물 피복은 알칼리 이온과 수은 이온이 상호 이동되는 것을 방지하여 발광형광체의 휘도 저하와 유리발브 내면에 착색되는 되는 것을 방지하게 된다. 아울러, 상기 금속산화물 피복은 자외선 반사율을 증가시켜 자외선의 발광형광체의 발광 기여율을 높이며, 자외선에 따른 유리발브의 흑화를 억제하여 광속 유지율을 향상시키는 역할을 수행하게 된다.
상기와 같이, 유리발브 내면에 산화알루미늄을 도포한 후에 발광형광체를 도포하게 된다. 일반적으로 상기 발광형광체의 제조방법은 적색, 녹색, 청색의 각 형광체 중량비를 적절히 배합시키게 되지만, 본 발명에서는 수용성 바인더인 폴리에칠렌 옥사이드 수용액에 중량비로서 90∼40％의 녹색 발광형광체와, 중량비로서 10∼60％의 적색 발광 형광체를 혼합하게 된다.
이때, 상기 녹색 발광형광체는 제2 발광체(LaPO4: Ce, Tb)를 사용하며, 상기 적색 발광형광체는 제3 발광체(Y2O3: Eu)를 사용하게 된다.
이러한, 녹색 및 적색 발광형광체의 혼합물에 접착강도 증가제인 초산바륨[Ba(NO3)2]와 염화스트론듐[SrCL2]를 적절하게 첨가한 후에 약 수십 분간 볼밀을 수행하여 발광형광체 현탄액을 형성하게 되고, 상기 발광형광체를 금속산화물 피복이 입혀진 유리발브에 도포하게 됨으로써 2파장 형광램프가 완성되게 된다.
본 발명은 점등 초기 시동 전압의 상승으로 인해 형광램프의 점등 지연과 전극의 과도한 스퍼터링을 방지하기 위하여 고주파 점등장치를 사용하게 시동하게 된다.
이와 같이 제조되는 형광램프는 표 1에 도시된 바와 같이 도로의 터널이나 가로등에 적용되어 기존의 저압나트륨 램프와 거의 유사한 수준의 광효율을 가지면서 선정된 여러 가지 색을 연출하는 평균지수인 평균연색평가수(Ra)를 향상시키고, 연색성의 향상에 기여하게 된다.
| 형광체 배합비 | Ra | 관경 32㎜ | 관경 26㎜ | ||
| 광속(lm) | 효율(lm/W) | 광속(lm) | 효율(lm/W) | ||
| G : R = 8 : 2 | 52 | 4550 | 114 | 4150 | 130 |
| G : R = 7 : 3 | 58 | 4450 | 111 | 4000 | 125 |
| G : R = 6 : 4 | 68 | 4350 | 108 | 3900 | 122 |
| G : R = 5 : 5 | 76 | 4200 | 105 | 3750 | 117 |
표 1에서 보듯이, 관경이 32㎜인 경우에 녹색과 적색의 발광형광체 중량비의 배합비가 8 : 2에서는 광효율이 114(lm/W)이고, 녹색과 적색의 배합비가 7 : 3에서는 광효율이 111(lm/W), 녹색과 적색의 배합비가 6 : 4에서는 광효율이 108(lm/W), 녹색과 적색의 배합비가 5 : 5에서는 광효율이 105(lm/W)임을 알 수 있다.
반면에, 관경이 26㎜인 경우에 녹색과 적색의 발광형광체 중량비의 배합비가8 : 2에서는 광효율이 130(lm/W)이고, 녹색과 적색의 배합비가 7 : 3에서는 광효율이 125(lm/W), 녹색과 적색의 배합비가 6 : 4에서는 광효율이 122(lm/W), 녹색과 적색의 배합비가 5 : 5에서는 광효율이 117(lm/W)임을 알 수 있다.
또한, 평균연색평가수(Ra)는 형광램프의 관경과는 상관없이 녹색 및 적색의 발광형광체 중량비의 배합비가 8 : 2인 경우에는 52, 녹색과 적색의 배합비가 7 : 3인 경우에는 58, 녹색과 적색의 배합비가 6 : 4인 경우에는 68, 녹색과 적색의 배합비가 5 : 5인 경우에는 76으로 나타난다.
결국, 표 1에서는 광효율이 램프의 관경이 축소될수록, 녹색 발광형광체의 비율이 높을수록 향상되고, 평균연색평가수는 적색 발광형광체의 비율이 높을수록 향상되는 것을 보여준다.
이하, 본 발명의 형광램프가 다양한 관경 및 관장으로 제도되고, 각 형광램프에 따른 녹색 및 적색 발광형광체의 중량비 배합비를 달리함으로써 나타나는 형광램프의 특성을 여러 실시예를 통해 살펴보면 다음과 같다.
〈제1 실시예〉
관경이 26㎜이고 관장이 1198㎜인 직관형 형광램프에 녹색 및 적색의 발광형광체의 각 중량비 배합비를 8 : 2로 하여 터널이나 가로등에 채용되는 2파장 형광램프를 제조하고, 그 제조된 2파장 형광램프가 고주파 점등장치를 이용하여 램프 특성이 측정되게 되면 표 2와 같은 특성을 발생하게 된다.
| 램프 종류 | 소비전력(W) | 전광속(lm) | 효율(lm/W) | 수명(HRS) |
| 저압나트륨 램프 | 55 | 7,600 | 138 | 9,000 |
| 3파장 형광램프 | 32 | 3,170 | 99.1 | 16,000 |
| 2파장 형광램프 | 32 | 4,150 | 130 | 16,000 |
즉, 본 발명의 2파장 형광램프를 기존의 저압나트륨 램프 및 3파장 형광램프와 비교해 보면, 기존의 저압나트륨 램프에 비해 광효율은 거의 유사한 수준에 이르며, 기존의 3파장 형광램프에 비해 동일한 규격에서 광효율이 24％ 이상 향상되는 것을 알 수 있다.
〈제2 실시예〉
관경이 26㎜이고 관장이 1198㎜인 직관형 형광램프에 녹색 및 적색의 발광형광체의 각 중량비 배합비를 7 : 3으로 하여 터널이나 가로등에 채용되는 2파장 형광램프를 제조하고, 그 제조된 2파장 형광램프가 고주파 점등장치를 이용하여 램프 특성이 측정되게 되면 표 3과 같은 특성을 발생하게 된다.
| 램프 종류 | 소비전력(W) | 전광속(lm) | 효율(lm/W) | 수명(HRS) |
| 저압나트륨 램프 | 55 | 7,600 | 138 | 9,000 |
| 3파장 형광램프 | 32 | 3,170 | 99.1 | 16,000 |
| 2파장 형광램프 | 32 | 4,000 | 125 | 16,000 |
즉, 본 발명의 2파장 형광램프를 기존의 저압나트륨 램프 및 3파장 형광램프와 비교해 보면, 기존의 저압나트륨 램프에 비해 2파장 형광램프는 광효율은 약 90％ 수준에 이르며, 기존의 3파장 형광램프에 비해 동일한 규격에서 광효율이 20％이상 향상되는 것을 알 수 있다.
또한, 제2 실시예는 상기한 제1 실시예에 비해 녹색 발광형광체의 비율이 낮아짐으로 인해 광효율이 대략 5(lm/W)가 낮아짐을 알 수 있다.
〈제3 실시예〉
관경이 26㎜이고 관장이 1198㎜인 직관형 형광램프에 녹색 및 적색의 발광형광체의 각 중량비 배합비를 6 : 4로 하여 터널이나 가로등에 채용되는 2파장 형광램프를 제조하고, 그 제조된 2파장 형광램프가 고주파 점등장치를 이용하여 램프 특성이 측정되게 되면 표 4와 같은 특성을 발생하게 된다.
| 램프 종류 | 소비전력(W) | 전광속(lm) | 효율(lm/W) | 수명(HRS) |
| 저압나트륨 램프 | 55 | 7600 | 138 | 9000 |
| 3파장 형광램프 | 32 | 3170 | 99.1 | 16000 |
| 2파장 형광램프 | 32 | 3900 | 122 | 16000 |
즉, 본 발명의 2파장 형광램프를 기존의 저압나트륨 램프 및 3파장 형광램프와 비교해 보면, 기존의 저압나트륨 램프에 비해 2파장 형광램프는 광효율은 약 88％ 정도 수준에 이르며, 기존의 3파장 형광램프에 비해 동일한 규격에서 광효율이 29％ 이상 향상되는 것을 알 수 있다.
또한, 제3 실시예는 상기한 제1 및 제2 실시예에 비해 녹색 발광형광체의 비율이 현저히 낮아지는데, 이로 인하여 광효율이 제1 실시예보다는 8(lm/W), 제2 실시예보다는 3(lm/W)이 낮아짐을 알 수 있다.
〈제4 실시예〉
관경이 26㎜이고 관장이 1198㎜인 직관형 형광램프에 녹색 및 적색의 발광형광체의 각 중량비 배합비를 5 : 5로 하여 터널이나 가로등에 채용되는 2파장 형광램프를 제조하고, 그 제조된 2파장 형광램프가 고주파 점등장치를 이용하여 램프 특성이 측정되게 되면 표 5와 같은 특성을 발생하게 된다.
| 램프 종류 | 소비전력(W) | 전광속(lm) | 효율(lm/W) | 수명(HRS) |
| 저압나트륨 램프 | 55 | 7,600 | 138 | 9,000 |
| 3파장 형광램프 | 32 | 3,170 | 99.1 | 16,000 |
| 2파장 형광램프 | 32 | 3,750 | 117 | 16,000 |
즉, 본 발명의 2파장 형광램프를 기존의 저압나트륨 램프 및 3파장 형광램프와 비교해 보면, 기존의 저압나트륨 램프에 비해 2파장 형광램프는 광효율은 약 85％ 정도 수준에 이르며, 기존의 3파장 형광램프에 비해 동일한 규격에서 광효율이 15％ 이상 향상되는 것을 알 수 있다.
또한, 제4 실시예는 상기한 제1 내지 제3 실시예에 비해 녹색 발광형광체의 비율이 현저히 낮아지는데, 이로 인하여 광효율이 제1 실시예보다는 13(lm/W), 제2 실시예보다는 8(lm/W), 제3 실시예보다는 5(lm/W)가 낮아짐을 알 수 있다.
따라서, 2파장 형광램프는 녹색 및 적색 발광형광체의 배합비가 어떠한 경우라도 기존의 저압 나트륨 램프 보다 효율 및 연색성이 향상될 수 있다. 그러나, 2파장 형광램프의 효율을 더욱 증대시키기 위해서는 녹색 발광형광체의 비율을 높여야 하며, 높은 연색성을 확보하기 위해서는 적색 발광형광체의 비율이 높여야 하기때문에 상기 녹색 및 적색 발광형광체의 중량비를 적절히 배합시키는 것이 상당히 중요하다.
상기한 제1 내지 제4 실시예에서는 직관형 형광램프를 예를 들어 설명하고 있으나, 경우에 따라서는 8∼32㎜이고 관장이 130∼1500㎜인 환형 형광램프, 8∼20㎜이고 관장이 100∼200㎜인 전구형 형광램프, 8∼20㎜이고 관장이 142∼530㎜인 콤팩트형 형광램프에 모두 적용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 녹색과 적색의 발광형광체를 적절히 배합시킨 2파장 형광램프를 사용함으로써 기존 저압나트륨 램프에 비해 양호한 시환경은 확보할 수 있다. 특히, 2파장 형광램프는 터널 내에서 요구되는 색상에 대한 비율, 즉 연색성이 향상되어 터널 내에서 주변환경에 대한 피조물의 색을 명확하게 구분할 수 있게 된다.
무엇보다도, 본 발명의 2파장 형광램프는 현재 대부분 수입에 의존하고 있는 저압나트륨 램프의 대체 조명수단으로 채용될 수 있으며, 제품의 가격이 보다 저렴해지는 동시에 조명등에 대한 관리 및 유지보수의 비용도 절약될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 외부환경용 조명장치는 기존에 외부환경의 조명을 위해 사용되던 저압나트륨 램프 대신에 녹색 및 적색의 각 형광체 중량비를 적절히 배합시킨 2파장 형광램프를 사용함으로써 광효율을 극대화시킬 수 있고, 주변환경과 피조물의 색을 정확하게 판별할 수 있는 연색성을 높일 수 있는 효과가있다.
또한, 본 발명은 기존의 저압나트륨 램프에 비하여 수명이 7000HR 정도 향상됨으로써 고가인 기존의 저압나트륨 램프에 비하여 초기 설치에 따른 투자비 및 관리, 유지에 필요한 비용을 절감할 수 있는 효과도 제공하게 된다.
Claims (4)
- 관경이 8∼32㎜이고 관장이 100∼1500㎜인 소정의 유리발브에 산화알루미늄, 산화티탄, 산화규소, 산화세륨과 같은 금속산화물 중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 도포 건조한 후에 발광스펙트럼의 피크 파장이 520∼570㎚ 및 600∼640㎚ 정도의 범위를 갖는 녹색 및 적색의 각 형광체 중량비를 90∼40％, 10∼60％로 배합하여 도포 건조하고 수은 및 희가스를 봉입하여 일정 이상의 광효율 및 연색성을 유지시키는 것을 특징으로 하는 외부환경용 조명장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 유리발브는 직관형 및 환형, 전구형, 콤팩트형 조명수단에 적용되는 것 중에서 어느 하나를 선택하여 그 선택된 조명수단에 대응되는 관경 및 관장을 갖도록 설계된 것을 특징으로 하는 외부환경용 조명장치.
- 제1 항에 있어서,상기 외부환경용 조명장치는 상기 녹색 형광체의 중량비가 증가할수록 효율이 증가하는 것을 특징으로 하는 외부환경용 조명 장치.
- 제1 항에 있어서,상기 외부환경용 조명장치는 상기 적색 형광체의 중량비가 증가할수록 연색성이 높아지는 것을 특징으로 하는 외부환경용 조명장치.
Priority Applications (1)
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| KR1019990033703A KR100319899B1 (ko) | 1999-08-16 | 1999-08-16 | 외부환경용 조명장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1019990033703A KR100319899B1 (ko) | 1999-08-16 | 1999-08-16 | 외부환경용 조명장치 |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019990033703A KR100319899B1 (ko) | 1999-08-16 | 1999-08-16 | 외부환경용 조명장치 |
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-
1999
- 1999-08-16 KR KR1019990033703A patent/KR100319899B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
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