KR100677533B1 - 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치는, 음극과 양극을 구비하여 전원 인가시 전자파를 생성하는 본체부와, 본체부의 일측에 구비하여 전원공급기로부터 전원을 입력받는 입력부와, 본체부의 타측에 구비하여 무전극 전구에 봉입한 발광물질이 플라즈마화되면서 빛을 생성하도록 상기 본체부에서 생성한 전자파를 도파관을 통해 공진기 내부로 공급하는 출력부로 된 마그네트론과; 마그네트론을 삽입하여 수용하도록 마그네트수용부를 형성하고, 그 내측면에 경사진 접촉경사면을 형성하는 방열커버와; 마그네트론의 본체부 외주면에 접촉하여 결합하고, 그 외측면에 상기 방열커버의 접촉경사면에 얹히도록 접촉경사면을 형성하여 상기한 마그네트론에서 발생하는 열을 방열커버로 전도하는 방열블록;을 포함함으로써, 마그네트론에 방열블록을 용이하게 조립할 수 있을 뿐만 아니라 방열블록과 방열커버를 긴밀하게 접촉할 수 있다. 또, 방열블록을 조립할 때 마그네트론이 변형되는 것을 미연에 방지하여 방열블록을 마그네트론에 긴밀하게 접촉하도록 함으로써 마그네트론에 대한 냉각효과를 높일 수 있다.

Description

무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치{MAGNETRON COOLING DEVICE FOR PLASMA LIGHTING SYSTEM}

도 1은 종래 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 종래 무전극 조명기기에서 마그네트론의 냉각장치를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 본 발명 무전극 조명기기에서 마그네트론의 냉각장치를 분해하여 보인 사시도,

도 4는 본 발명 무전극 조명기기에서 마그네트론을 도파관에 결합한 상태를 보인 사시도,

도 5는 도 4의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 마그네트론 11 : 본체부

11a : 아노드실린더 12 : 입력부

13 : 출력부 15 : 상판요크

15a : 체결편 16 : 하판요크

20 : 방열블록 21 : 블록경사면

30 : 방열커버 31 : 마그네트론수용부

32 : 커버경사면 33 : 체결홈

40 : 방열패드

본 발명은 전자파를 이용한 무전극 조명기기에 관한 것으로, 특히 마그네트론에서 발생하는 열을 전도에 의해 방열시키는 방열블록과 방열커버의 접촉성을 높일 수 있는 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 무전극 조명기기(PLS : Plasma Lighting System)는 전자레인지에 주로 사용되고 있는 고주파 발진기(마그네트론)을 이용하여 그 고주파 발진기에서 발생하는 전자파가 무전극 전구내 버퍼가스(buffer gas)를 플라즈마 상태로 만들면서 금속화합물이 빛을 연속적으로 발산하도록 함으로써 전극 없이도 뛰어난 광량의 빛을 제공할 수 있는 기기이다.

도 1은 종래 무전극 조명기기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 2는 종래 무전극 조명기기에서 마그네트론의 냉각장치를 분해하여 보인 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 무전극 조명기기는, 케이싱(1)의 내부에 장착하여 전원공급기(미도시)로부터 전류를 인가 받아 전자파를 생성하는 마그네트론(2)과, 마그네트론(2)의 출력부에 연통하여 그 마그네트론(2)에서 생성한 전자파를 전달하는 도파관(3)과, 전자파 에너지에 의해 봉입물질이 플라즈마화 하면서 빛을 발생하는 무전극 전구(4)와, 도파관(3)과 무전극 전구(4)의 앞쪽에 씌워져 전자파 를 소정의 공진주파수로 공진하면서 전자파는 차단하는 반면 상기 무전극 전구(4)에서 발광된 빛은 통과시키는 공진기(5)와, 공진기(5)를 수용하여 무전극 전구(4)에서 발생하는 빛을 직진토록 집중 반사하는 반사갓(6)과, 무전극 전구(4) 후방측의 공진기(5) 내부에 장착하여 전자파는 통과하면서 빛은 반사하는 유전체거울(7)을 포함하고 있다.

마그네트론(2)은 도 2에 도시한 바와 같이, 전원 인가시 전자파를 발생하는 본체부(2a)와, 본체부(2a)의 일 측에 형성하여 전원을 입력받는 입력부(2b)와, 본체부(2a)의 타 측에 형성하여 그 본체부(2a)에서 발생한 전자파를 무전극 조명기기의 시스템으로 출력하는 출력부(2c)로 이루어져 있다.

본체부(2a)는 그 내부에 음극을 이루는 필라멘트와 양극을 이루는 베인을 함께 수용하여 고주파 에너지를 생성하는 아노드실린더(2d)를 구비하고, 아노드실런더(2d)의 외주면에는 그 아노드실린더(2d)에서 발생하는 열을 열전도시켜 방열하는 방열블록(8)을 감싸 설치하며, 방열블록(8)의 외측면에는 상기 마그네트론(2) 전체를 감싸는 방열커버(9)에 접촉하도록 고정 설치하고 있다.

방열블록(8)은 마그네트론(2)의 본체부 외곽면을 이루는 요크판(2e)의 안쪽에 횡방향으로 후조립하도록 좌우 한 쌍으로 형성하여 그 내주면이 상기한 아노드실린더(2d)의 외주면에 긴밀하게 접촉하도록 긴 볼트로 조여 체결하고 있다. 또, 방열블록(8)은 그 외측면이 상기한 방열커버(9)의 내측면에도 긴밀하게 접촉하도록 나사로 조여 체결하고 있다.

도면중 미설명 부호인 8a 및 8b는 좌우측 방열블록, F는 냉각팬, M은 전구모 터이다.

상기와 같은 종래 무전극 조명기기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 제어부의 지령에 따라 마그네트론(2)은 고압에 의해 발진하면서 매우 높은 주파수를 갖는 전자파를 생성하고, 이 전자파는 도파관(3)을 통해 공진기(5) 내부로 방사하면서 무전극 전구(4) 내에 봉입된 불활성가스를 여기(exiting)시킨다. 이 과정에서 발광물질이 지속적으로 플라즈마화 하면서 고유한 방출 스펙트럼을 가지는 빛을 발생하고, 이 빛은 반사갓(6)과 유전체거울(7)에 의해 전방으로 반사되면서 공간을 밝힌다. 이때, 마그네트론(2)에서는 전자파 에너지를 생성하면서 주로 아노드실린더(2d)에서 고열이 발생하나, 이 열은 냉각팬(F)에 의한 대류에 의해 방열되는 한편 방열블록(8)을 통해 방열커버(9)로 전도되어 신속하게 냉각되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 무전극 조명기기의 마그네트론에 있어서는, 방열블록(8)과 방열커버(9)를 나사 체결하여 조립함에 따라 방열블록(8)과 방열커버(9) 사이에 들뜸 현상이 발생하면서 열전도 성능이 저하되어 마그네트론(2)에 대한 냉각효과가 저하될 우려가 있었다.

또, 방열블록(8)을 조립할 때 양쪽 방열블록(8a)(8b)을 마그네트론(2)의 본체부(2a)에 끼운 후 긴 볼트로 두 방열블록(8a)(8b)을 조여 체결함에 따라 조립공정이 복잡할 뿐만 아니라 볼트 체결시 그 조임력에 의해 마그네트론(2)의 본체부(2a), 즉 아노드실린더(2e)가 눌려 변형되거나 방열블록(8)과 아노드실린더(2d) 사이가 벌어져 냉각효과가 저하될 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 무전극 조명기기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 방열블록과 방열커버 사이를 긴밀하게 접촉할 수 있도록 하여 마그네트론에 대한 냉각효과를 높일 수 있는 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 마그네트론의 본체부에 방열블록을 용이하면서도 조립되는 부위의 변형이나 조립공차로 인한 냉각효과의 저하를 미연에 방지할 수 있는 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 음극과 양극을 구비하여 전원 인가시 전자파를 생성하는 본체부와, 본체부의 일측에 구비하여 전원공급기로부터 전원을 입력받는 입력부와, 본체부의 타측에 구비하여 무전극 전구에 봉입한 발광물질이 플라즈마화되면서 빛을 생성하도록 상기 본체부에서 생성한 전자파를 도파관을 통해 공진기 내부로 공급하는 출력부로 된 마그네트론과; 마그네트론을 삽입하여 수용하도록 마그네트수용부를 형성하고, 그 내측면에 경사진 접촉경사면을 형성하는 방열커버와; 마그네트론의 본체부 외주면에 접촉하여 결합하고, 그 외측면에 상기 방열커버의 접촉경사면에 얹히도록 접촉경사면을 형성하여 상기한 마그네트론에서 발생하는 열을 방열커버로 전도하는 방열블록;을 포함한 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 무전극 조명기기에서 마그네트론의 냉각장치를 분해하여 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명 무전극 조명기기에서 마그네트론을 도파관에 결합한 상태를 보인 사시도이며, 도 5는 도 4의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도이다.

도 1을 참조하면 본 발명에 의한 마그네트론 냉각장치를 구비한 무전극 조명기기는, 케이싱(1)의 일측에 내장하여 전원공급기(미도시)로부터 전원을 전달받아 전자파를 생성하고 후술할 본체부(11)에 방열블록(20)을 삽입하여 결합하는 마그네트론(10)과, 마그네트론(10)의 출력부(13)에 연통하여 그 마그네트론(10)에서 생성한 전자파를 전달하는 도파관(3)과, 전자파 에너지에 의해 봉입물질이 플라즈마화 하면서 빛을 발생하는 발광부(4a)를 상기한 케이싱(1)의 전방측 개구쪽에 배치하는 무전극 전구(4)와, 도파관(3)과 무전극 전구(4)의 앞쪽에 씌워져 전자파를 소정의 공진주파수로 공진하면서 전자파는 차단하는 반면 상기 무전극 전구(4)에서 발광된 빛은 통과시키는 공진기(5)와, 공진기(5)를 수용하도록 상기 케이싱(1)의 전방측 개구측에 설치하여 무전극 전구(4)에서 발생하는 빛을 직진토록 집중 반사하는 반사갓(6)과, 무전극 전구(4) 후방측의 공진기(5) 내부에 장착하여 전자파는 통과하면서 빛은 반사하는 유전체거울(7)을 포함한다.

마그네트론(10)은 도 3에서와 같이 전원 인가시 전자파를 발생하는 본체부(11)와, 본체부(11)의 일측에 형성하여 전원을 입력받는 입력부(12)와, 본체부(11)의 타측에 형성하여 그 본체부(11)에서 발생한 전자파를 무전극 조명기기의 시스템으로 출력하는 출력부(13)로 이루어진다.

본체부(11)는 도 4 및 도 5에서와 같이 그 내부에 음극을 이루는 필라멘트와 양극을 이루는 베인을 함께 수용하여 고주파 에너지를 생성하는 아노드실린더(11a)를 구비하고, 마그네트론(10)의 본체부(11)와 출력부(13)의 경계부위, 즉 본체부(11)를 감싸는 상판요크(15)에는 후술할 방열커버(30)의 마그네트론수용부(31)에 상기한 마그네트론(10)을 삽입한 후 그 마그네트론수용부(31)의 입구단에 얹어 나사 체결할 수 있도록 체결편(15a)을 돌출 형성한다.

또, 아노드실런더(11a)의 외주면에는 그 아노드실린더(11a)에서 발생하는 열을 열전도시켜 방열하는 방열블록(20)을 축방향으로 삽입하여 설치하며, 방열블록(20)의 외측면에는 상기 마그네트론(10) 전체를 감싸는 방열커버(30)에 접촉하도록 고정 설치한다.

방열블록(20)의 외측면은 후술할 방열커버(30)의 마그네트론수용부(31)에 삽입방향으로 갈수록 좁아지는 방향으로 경사져 후술할 방열커버(30)의 마그네트론수용부(31) 내측면에 구비한 커버경사면(32)에 얹혀지도록 블록경사면(21)을 형성한다.

또, 방열블록(20)의 블록경사면(21)과 방열커버(30)의 커버경사면(32) 사이에는 상기 방열블록(20)을 얹을 때 약간 수축되면서 접촉성을 높일 수 있도록 소정의 탄성을 가지고 열전도성이 우수한 재질로 된 열전도패드(40)를 개재할 수도 있다.

방열커버(30)는 한 쪽면이 개구된 속빈 육면체 형상으로 형성하여 그 내부에 상기한 마그네트론(10)을 삽입할 수 있도록 마그네트론수용부(31)를 형성하고, 그 마그네트론수용부(31)의 내측면에는 상기한 방열블록(20)의 블록경사면(21)에 대응하는 방향, 즉 마그네트론수용부(31)의 입구측으로 갈수록 넓어지는 방향으로 경사져 상기 방열블록(20)이 방열커버(30)에 얹히도록 커버경사면(32)을 형성한다. 또, 방열커버(30)의 마그네트론수용부(31) 입구단에는 상기한 마그네트론(10)의 체결편(15a)이 얹혀 체결되도록 체결홈(33)을 형성한다.

한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 방열블록은 복수 개를 좌우 양측에서 반경방향으로 끼워 마그네트론의 본체부(아노드실린더)에 접촉하도록 결합할 수도 있다. 이 경우 양쪽 방열블록의 접촉면에는 반원 모양의 결합홈을 형성한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 16은 하판요크이다.

상기와 같은 본 발명 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 전류를 음극인 필라멘트(미도시)에 인가하면, 필라멘트에서는 열전자를 방출하고, 이 열전자는 필라멘트와 양극인 베인(미도시) 및 아노드실린더(11a) 사이에 인가된 강한 전계와 자계에 의해 고주파 에너지를 방출하여 도파관(3)을 통해 공진기(5)로 공급하며, 공진기(5)에 공급된 전자파는 무전극 전구(4)에 봉입된 물질을 플라즈마화시켜 발광하도록 한다. 이때, 아노드실린더(11a)에서는 전자파를 생성하는 과정에서 고열이 발생하나, 이 고열은 전구모터(M)에 결합한 냉각팬(F)이 회전할 때 생기는 강제대류에 의해서도 방열되는 동시에 아노드실린더(11a)에 방열블록(20)을 결합하여 생기는 열전도에 의해서도 방열되면서 마그네트론(10)을 신속 하게 냉각할 수 있다.

한편, 마그네트론과 방열블록 그리고 방열커버를 조립하는 과정은 다음과 같다.

먼저, 마그네트론(10)의 본체부(11) 외주면, 보다 정확하게는 아노드실린더(11a)의 외주면에 방열블록(20)의 결합구멍(20b)을 외삽하여 결합한다.

다음, 마그네트론(10)의 본체부(11)를 감싸는 상판요크(15)를 이용하여 방열블록(20)을 수용하도록 하여 입력부(12)를 감싸는 하판요크(16)에 체결한다.

다음, 방열블록(20)을 결합한 마그네트론(10) 전체를 방열커버(30)의 마그네트론수용부(31)에 삽입하되, 방열블록(20)의 블록경사면(21)이 방열커버(30)의 커버경사면(32)에 얹히도록 하여 상기한 방열블록(20)이 방열커버(30)에 긴밀하게 접촉하도록 한다. 이때, 방열블록(20)의 블록경사면(21)과 방열커버(30)의 커버경사면(32) 사이에는 탄성을 가지는 열전도패드(40)를 개재하여 상기한 방열블록(20)과 방열커버(30)가 더욱 긴밀하게 접촉하도록 한다.

다음, 마그네트론(10)의 체결편(15a)을 방열커버(30)의 체결홈(33)에 밀착시킨 후 나사체결하여 상기한 방열블록(20)을 포함한 마그네트론(10)과 방열커버(30)를 한 개의 모듈화하여 조립을 완성한다.

본 발명에 의한 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치는, 마그네트론에 방열블록을 용이하게 조립할 수 있을 뿐만 아니라 방열블록과 방열커버를 긴밀하게 접촉할 수 있다. 또, 방열블록을 조립할 때 마그네트론이 변형되는 것을 미연에 방 지하여 방열블록을 마그네트론에 긴밀하게 접촉하도록 함으로써 마그네트론에 대한 냉각효과를 높일 수 있다.

Claims (5)

1. 음극과 양극을 구비하여 전원 인가시 전자파를 생성하는 본체부와, 본체부의 일측에 구비하여 전원공급기로부터 전원을 입력받는 입력부와, 본체부의 타측에 구비하여 무전극 전구에 봉입한 발광물질이 플라즈마화되면서 빛을 생성하도록 상기 본체부에서 생성한 전자파를 도파관을 통해 공진기 내부로 공급하는 출력부로 된 마그네트론과;

   마그네트론을 삽입하여 수용하도록 마그네트수용부를 형성하고, 그 내측면에 경사진 접촉경사면을 형성하는 방열커버와;

   마그네트론의 본체부 외주면에 접촉하여 결합하고, 그 외측면에 상기 방열커버의 접촉경사면에 얹히도록 접촉경사면을 형성하여 상기한 마그네트론에서 발생하는 열을 방열커버로 전도하는 방열블록;을 포함한 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치.
2. 제1항에 있어서,

   방열블록은 마그네트론의 본체부 외주면에 관통하여 접촉하도록 결합구멍을 형성하여 그 결합구멍에 상기 마그네트론의 본체부를 축방향으로 삽입 결합하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치.
3. 제1항에 있어서,

   방열블록은 마그네트론의 본체부 외주면에 양쪽에서 끼워 접촉하도록 결합홈을 각각 형성하여 상기 마그네트론의 본체부 외주면에 반경방향으로 삽입 결합하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   방열커버의 접촉경사면과 방열블록의 접촉경사면 사이에는 열전도성이 우수하고 탄성을 가지는 열전달패드를 더 개재하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치.
5. 제4항에 있어서,

   마그네트론과 방열커버는 그 방열커버의 마그네트론수용부에 상기한 마그네트론을 삽입한 후 체결하여 결합하는 것을 특징으로 하는 무전극 조명기기의 마그네트론 냉각장치.

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