반사판 및 금속 하우징을 구비한 조명 장치(LIGHTING DEVICE WITH REFLECTOR AND METAL HOUSING)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2009-0028612
(43) 공개일자 2009년03월18일
(51) Int. Cl.

F21V 25/12 (2006.01) F21V 7/22 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2009-7000184
(22) 출원일자 2009년01월06일
심사청구일자 없음
번역문제출일자 2009년01월06일
(86) 국제출원번호 PCT/IB2007/052051
국제출원일자 2007년05월31일
(87) 국제공개번호 WO 2007/141714
국제공개일자 2007년12월13일
(30) 우선권주장
06115068.6 2006년06월07일
유럽특허청(EPO)(EP)
(71) 출원인
코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
네덜란드 엔엘-5621 베에이 아인드호펜 그로네보
드세베그 1
(72) 발명자
스'히렌, 그레타, 제이., 엠.
네덜란드 엔엘-5656 아아 아인드호펜 프로프. 홀
스트란 6 내
카쎄나르, 테우니스, 에이.
네덜란드 엔엘-5656 아아 아인드호펜 프로프. 홀
스트란 6 내
(74) 대리인
양영준, 백만기
전체 청구항 수 : 총 10 항
(54) 반사판 및 금속 하우징을 구비한 조명 장치
(57) 요 약
조명 장치(10)는 발광을 위한 램프(10) 및 상기 램프를 수용하는 오목 반사판(20)를 포함한다. 반사판은 네크부
(21), 반사부(22), 및 발광 윈도우(23)를 구비한다. 반사부는 외면(24)을 갖는다. 횡단 투명 전면판(25)은 발
광 윈도우의 측면에 제공된다. 벽(31)을 갖는 금속 하우징(30)은 상기 반사판 둘레에 제공된다. 반사부의 외면
의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%가 금속 하우징의 벽에 의해 클래딩된다(clad). 투명 전면판은 하우징
의 연장부(35)에 배치될 수 있고. 2°내지 25°범위의, 바람직하게는, 4°내지 10°범위의 각도(α)로 발광 윈도
우 축에 대하여 기울어질 수 있다.
대 표 도 - 도2
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공개특허 10-2009-0028612
특허청구의 범위
청구항 1
발광 램프(10)와,
네크부(neck part; 21), 반사부(22), 발광 윈도우(23)를 구비하며, 동작 동안 상기 램프에 의해 방출된 광을 반
사하도록 상기 램프를 수용하는 오목 반사판(20) - 상기 반사부는 광학 축(27)과 축 방향을 규정하며, 외면
(outer surface; 24)을 갖고, 상기 네크부와 상기 발광 윈도우 사이에 배치되어 있음 - 와,
상기 발광 윈도우의 측면에 배치된 횡단 투명 전면판(transversal, transparent front plate; 25)과,
벽(31)을 갖고서, 상기 반사판와 상기 램프 둘레에 배치된 금속 하우징(30)
을 포함하는 조명 장치(1)에 있어서,
상기 반사부의 외면의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%가 상기 금속 하우징의 벽에 의해 클래딩(clad)되어
있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
청구항 2
제1항에 있어서,
상기 하우징에는 상기 발광 윈도우를 넘어 상기 축 방향으로 연장되는 연장부(35)가 제공되어 있고, 상기 연장
부 내에 상기 투명 전면판이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
청구항 3
제2항에 있어서,
상기 연장부에는 환기 개구부(vent openings; 36)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
청구항 4
제3항에 있어서,
상기 투명 전면판은 클릭 레그(click legs; 37)에 의해 상기 연장부 내에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 조
명 장치.
청구항 5
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연장부는, 용접, 크림핑(crimping), 또는 폴딩(folding)에 의해 상기 하우징에 고정되어 있는 것을 특징으
로 하는 조명 장치.
청구항 6
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 전면판은, 2°내지 25°범위, 바람직하게는, 4°내지 10°범위의 각도(α)로 상기 광학 축에 대하여
기울어진 것을 특징으로 하는 조명 장치.
청구항 7
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 전면판에는 UV-차단 반사방지 코팅(UV-blocking anti-reflection coating; 26)이 제공된 것을 특징
으로 하는 조명 장치.
청구항 8
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
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상기 네크부는 축 방향으로 상기 하우징의 외부로 연장된 돌출부(29)를 갖고, 상기 돌출부에는 베이스(40)가 제
공된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
청구항 9
제8항에 있어서,
상기 베이스는, 상기 반사판으로부터 멀어지게 대면하는 횡단 단부면(transversal end face; 45)을 갖고, 상기
단부면에는 적어도 2개의 전기적 컨택트(44)가 제공된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
청구항 10
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 베이스는 상기 금속 하우징과 접하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에서 정의한 바와 같은 조명 장치에 관한 것이다.<1>
배 경 기 술
이러한 조명 장치는 WO 2005/101457에 알려져 있다. 비디오 프로젝터나 프로젝션 텔레비전에 사용되는 고압 방<2>
전 램프는 폭발하기 쉽고, 이에 따라 뜨거운 유리 단편들이 주위에 흩어질 수 있다. 이러한 폭발로 인해 유리
반사판 또는 투명 전면판(front plate)가 파괴되면, 뜨거운 유리 단편들은 프로젝터나 텔레비전 밖으로 떨어질
때 화재를 일으킬 수 있거나 사람들을 해칠 수 있다. 이것은, 알려져 있는 조명 장치에서, 램프와 반사판을 금
속 하우징으로 둘러쌈으로써 방지된다. 그러나, 상기 하우징은 램프와 조명 장치의 열적 관리의 문제점을 악화
시킨다. 동작 동안, 램프는 열을 생성하고 뜨거워진다. 조명 장치가 (국부적으로) 매우 뜨거워지면, 램프의
수명이 감소된다. 알려져 있는 조명 장치에서, 금속 하우징은, 외면상에 냉각 팬을 구비하고 있으며, 조명 장
치와 램프의 열적 관리의 문제점에 대응하고자 열이 램프로부터 멀리 전도될 수 있도록 열적 브리지(thermal
bridges)를 통해 반사판에 연결되어 있다. 이러한 문제점으로 인해, 알려져 있는 조명 장치는 복잡한 구조를
갖고 있으며 상대적으로 넓은 공간을 가져야 하는 단점이 있다.
예를 들어, US 2006/109656에 개시되어 있는 바와 같이 알려져 있는 다른 조명 장치는, 하우징에 환기 개구부과<3>
냉각 팬을 제공함으로써 열적 관리의 문제점에 대처한다. 램프를 냉각시키는 데 팬이 사용되는 경우, 조명 장
치로부터 미광(stray light)이 발생할 수 있고 최종 사용자와 램프 자체 사이에 직접적인 시선(line of sight)
이 발생할 수 있는 문제가 발생한다. 장해물 없는 공기 통로(open air passage)와 차광의 이러한 모순된 요구
사항들은 루버형 구조(louver-like constructions)를 이용함으로써 종종 해결된다. 이러한 구조에서는, 구조가
복잡하고, 공간이 넓고, 비용이 많이 드는 단점이 있다. 때때로, 특별한 중첩 차광 블레이드(overlapping
light-blocking blade)들을 갖는 팬이 필요하다. 이러한 팬은 통상적인 팬보다 훨씬 더 비싸다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 목적은, 서두에서 설명한 유형의 조명 장치를 제공하는 것이며, 알려져 있는 조명 장치의 단점들이<4>
상쇄(counteract)된다. 이를 위해, 서두에서 언급한 조명 장치는 청구항 제1항의 특징부에서 정의된다.
유리는 양호하지 못한 열 전도체이므로, 램프와 반사판 둘 다는 고른 온도를 갖지 않으며, 즉, 국부적인 핫스팟<5>
을 갖는다. 램프는 전극들 사이의 자신의 벽에서 핫스팟을 갖고, 반사판은 네크에 인접한 핫스팟을 갖고, 이것
은 발광 윈도우를 향하여 소정의 밀리미터만큼, 예를 들어, 5mm 내지 7mm 만큼 시프트되어 있으며, 즉, 램프의
방전 경로가 위치해 있는 반사판의 초점 근처에 있다. 상기 핫스팟은 물질에 과도한 스트레스를 야기할 수 있
고, 이것은 램프 고장으로 이어질 수 있다. 상기 핫스팟의 발생은 반사판의 반사부의 유리 표면의 적어도 50%
를 클래딩하는 금속 하우징에 의해 상쇄되고, 즉, 이것은 금속 하우징과 외측 반사부 사이의 실질적인 (분리)
(공기) 가스층 없이 반사부의 외면으로부터 가까운 거리에 존재한다. 방사가 주요 열 전달 메카니즘이므로, 열
이 반사판에 걸쳐 보다 균등하게 확산될 것이고 이에 따라 핫스팟이 보다 낮은 온도를 갖게 되며, 즉, 조명 장
치의 열적 관리가 개선된다. 실험에 의하면, 약 70%의 클래딩의 경우 핫스팟의 온도가 약 110℃만큼 감소되었
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고, 즉, 반사판 상에서의 핫(테스트) 스팟의 온도가 308℃로부터 200℃로 감소되었음이 증명되었다. 반사부의
70%를 초과하는 부분이 하우징의 금속 벽에 의해 클래딩된 경우, 조명 장치의 열적 관리는 더 개선된다. 게다
가, 본 발명의 조명 장치는 반사판의 외부 윤곽을 적어도 부분적으로 추종하는 하우징을 갖고, 이에 따라 하우
징이 비교적 작게 되고, 즉, 알려져 있는 조명 장치의 하우징보다 훨씬 작은 공간을 차지하게 된다. 또한, 하
우징은, 사람이 램프에 의해 생성되는 UV 방사 및/또는 미광에 불필요하게 노출되는 것을 간단하게 상쇄한다.
바람직한 일 실시예에서, 조명 장치는, 발광 윈도우를 넘어 축 방향으로 연장되는 연장부가 하우징에 제공되고,<6>
이러한 연장부에 투명 전면판이 위치해 있는 것을 특징으로 한다. 하우징 뿐만 아니라 연장부는 알루미늄. 주
석판, 스테인레스 스틸, 또는 다른 임의의 적절한 금속으로 형성될 수 있다. 연장부에는 바람직하게는 투명 전
면판을 바람직한 위치에서 유지하기 수단이 제공되고, 이 수단은, 예를 들어, 투명 전면판을 연장부 내에 보다
쉽게 고정할 수 있게 하는 클릭 레그(click legs)이다. 냉각을 개선하기 위해, 예를 들어, 연장부가 추가로 양
극 산화(anodized)될 수 있는 알루미늄으로 형성되거나 높은 발광/흡수 계수를 갖는 내열 페인트(heat-
resistant paint)로 페인팅될 수 있는 다른 물질로 형성될 수 있다는 점에서 연장부의 열적 흡수/발광 계수가
증가된다. 다른 방안으로 또는 추가적으로, 연장부에는, 예를 들어, 냉각 공기가 램프를 통과할 수 있도록 하
는 구멍 또는 슬릿과 같은 환기 개구부(vent openings)가 제공된다. 다른 실시예에서는, 금속 그리드와 클릭
레그의 기능들을 조합한 별도의 금속부가 사용될 수 있다. 환기 개구부의 크기는 제한되어야 하며, 이에 따라
램프 폭발시 10mm
3
보다 큰, 바람직하게는, 5mm
3
보다 작지 않은 유리 단편들이 하우징 내에 구속된다.
일 실시예에서, 조명 장치는, 하우징, 연장부, 투명 전면판이 제 위치에 배치된 후 연장부가 용접, 크림핑<7>
(crimping), 또는 폴딩(folding)에 의해 하우징에 연결된 것을 특징으로 한다. 그래서, 하우징 상으로 클릭된
연장부와 비교할 때 상대적으로 강건하게(robust) 연장된 하우징을 얻게 된다. 램프가 폭발하는 경우, 연장된
하우징은 그 폭발을 비교적 잘 견딜 수 있어서 비교적 큰 정도까지 유리 단편들이 하우징 내에 구속된다.
바람직한 추가 실시예에서, 조명 장치는, 투명 전면판의 위치가 2°내지 25°범위, 바람직하게는, 4°내지 10°<8>
범위의 각도만큼 광학 축에 대하여 기울어진 것을 특징으로 한다. 따라서, 램프 온도의 상승을 야기시킬 수도
있는, 램프의 (비교적 뜨거운) 부분들, 예를 들어, 램프의 전면 밀봉부(seal)에 대한 재 반사(back reflectio
n)의 효과가 저감된다. 이러한 재 반사를 더 저감하기 위해, 투명 전면판에는, 바람직하게는, 램프에 대면하는
투명 전반사의 측면에 반사방지 코팅(anti-reflection coating)이 제공된다. 바람직하게는, 반사방지 코팅은
사람이 UV 방사에 우연히 노출되는 것을 상쇄하도록 그 UV 방사를 반사하거나 흡수한다. 보다 바람직하게는,
코팅은 램프 부분들 상으로의 재 반사를 저감하고 이에 따라 램프의 보다 낮은 온도를 얻도록 UV 방사를 흡수한
다.
추가 실시예에서, 조명 장치는, 네크가 축 방향으로 하우징의 외부로 연장되는 돌출부를 갖고 이 돌출부에 베이<9>
스가 제공된 것을 특징으로 한다. 상기 베이스에는, 예를 들어, 총검형 피팅(bayonet-like fitting)이나 에디
슨형(Edison-like) 피팅과 같이 표준화된 램프 홀더에서 그 베이스의 사용을 허용하는 수단이 제공될 수 있다.
알려져 있는 비디오 프로젝터 및 프로젝션 텔레비전의 제조자는 지금까지 전용 램프 홀더 및 램프 구획부를 사
용함으로써 프로젝터 시스템 내에서의 조명 장치의 전기적 연결을 해결하였다. 프로젝션 램프는 램프 홀더 내
에 구축되어, 프로젝터 또는 텔레비전 시스템의 램프 구획부 내에 배치된 유닛을 형성한다. 알려져 있는 조명
장치는, 각 조명 장치마다 서로 다른 비디오 프로젝터들과 프로젝션 텔레비전들 사이에서 조명 장치들의 상호교
환을 방해하는 특정한 램프 홀더를 필요로 하는 단점을 갖는다. 표준 베이스는 이러한 단점을 상쇄한다. 베이
스는 바람직하게는 반사부에 대면하는 환상 단부(annular end)를 갖고 이 환상 단부는 금속 하우징에 접한다.
베이스는 일반적으로 접합(cementing)에 의해 네크에 고정된다. 램프 폭발시 가장 부서지기 쉬운 반사판의 부
분들은, 베이스, 하우징, 투명 전면판에 의해 완전히 둘러싸인다.
바람직한 추가 실시예에서, 조명 장치는 베이스가 반사판으로부터 멀어지게 대면하는 횡단 단부면(transversal<10>
end face)을 갖고 이 단부면에 적어도 2개의 전기적 컨택트가 제공된 것을 특징으로 한다. 알려져 있는 조명
장치에서의 램프 및 반사판의 유닛은 일반적으로 컨택트 와이어 또는 스크류 컨택트를 램프 홀더에 대한 전기적
연결부로서 갖는다. 이것은 램프 고장시 또는 램프 수명의 종료시 유닛의 연결을 해제하고 새로운 유닛을 연결
하는 작업이 번거롭다는 단점을 갖는다. 본 발명의 이 실시예는 이러한 단점을 상쇄하는데 그 이유는 램프 홀
더가 생략될 수 있기 때문이다. 이것은 비디오 프로젝터 및 프로젝션 텔레비전의 제조자가 조명 장치를 보다
쉽고도 비용 효율적으로 응용할 수 있게 한다. 부피가 큰 램프 홀더를 생략함으로써, 제조자가 보다 작고 컴팩
트한 비디오 프로젝터를 설계할 수 있다. 유닛만이 교체되므로, 할로겐 반사판 램프 및 램프 베이스의 표준화
와 마찬가지로, 프로젝션 램프의 세계적 표준화에 도달하는 것이 훨씬 더 쉽다. 램프 구획부(lamp
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공개특허 10-2009-0028612
compartment)에서의 컨택트 스프링은 램프를 제 위치에 두도록 앞쪽으로 가압하고 전기적 컨택트를 확실히
한다.
베이스는, 보다 낮은 와트량의 램프, 즉, 약 30W 내지 50W의 공칭 전력을 갖는 램프를 위해, 예를 들어, 알루미<11>
늄 산화물과 같은 세라믹 물질 또는 PPS(폴리 페닐렌 황화물)나 LCP(액정 폴리머)와 같은 적절한 열경화성 물질
로 형성될 수 있다. 다양한 하우징 및 연장부를 제조할 수 있는 기술은 펀칭, 스피닝, 딥 드로잉(deep
drawing), 다이 캐스팅, 또는 충격 압출(impact extrusion)이 가능하다.
실 시 예
도 1은 프로젝션을 위한 조명 장치(1)를 도시한다. 조명 장치는, 발광을 위한 램프(10), 즉, 도면에서는 짧은<17>
아크 고압 수은 가스 방전 램프(short arc high-pressure mercury gas discharge lamp)와, 이러한 램프를 수용
하는 오목 반사판(20)을 포함한다. 반사판은 네크부(21), 반사부(22), 발광 윈도우(23)를 포함한다. 반사부는
포물선 형상을 갖고 초점(19) 및 광학 축(27)을 규정하며 외면(24)을 갖는다. 횡단 투명 전면판(transversal,
transparent front plate; 25)은 발광 윈도우(23)에 배치된다. 예를 들어, 알루미늄이나 스테인레스 스틸로 형
성되고 벽(31)을 갖는 금속 하우징(30)은 상기 반사판 둘레에 배치된다. 반사부(22)의 외면(24)의 적어도 50%
는 금속 하우징(30)의 벽(31)에 의해 클래딩되고(clad), 도면에서는 약 90%이다. 본 명세서에서 사용되는 "클
래딩"이란, 예를 들어, 하우징의 벽이 반사판의 외면의 외부 윤곽을 밀접하게 추종하고 이 벽이 상기 외면에 국
부적으로 접함을 의미하는 것으로 이해된다. 투명 전면판(25) 및 반사판(20)은 유리, 예를 들어, 알루미노 실
리케이트(alumino-silicate) 또는 보로 실리케이트(boro-silicate) 유리와 같은 경질 유리(hard glass)로 형성
되어 있다. 전면 유리에는, 네크부(21)/램프(10)에 대면하는 투명 전면판의 측면 상에 UV 차단 반사방지 코팅
(UV-blocking anti-reflection coating; 26)이 제공되어 있다. 도면에서, 코팅은, 예를 들어, SiO2와 TiO2층들
이 교대로 된 이색성 코팅(dichroic coating)인 반사방지 컴포넌트와, PRINZ에 의한 UB4-420/6 또는 UB4-
420/10이라 칭하는 UV 차단 컴포넌트를 포함한다. 투명 전면판은 실리콘 시멘트에 의해 반사판에 고정된다.
램프(10)는 석영 유리, 즉, 적어도 95 중량%의 SiO2 함유량을 갖는 유리로 형성된다. 램프는 2개의 대향 밀봉
부(opposing seals; 12)에 의해 밀봉된 방전 공간(11)을 포함하고, 두 대향 밀봉부(12)는 방전 공간(11)으로부
터 램프의 외부로 연장되는 몰리브덴 전류 전도체(13), 몰리브덴 포일(14), 텅스텐 전극(15)을 포함하고, 전류
피드스루(current feedthrough)가 제공된다. 반사판의 초점(19)은 램프의 전극(15)들 사이에 위치한다. 각 밀
봉부는 각자의 중공(16)을 더 포함하고, 전류 전도체들 중 하나에 연결된 안테나(17)에 의해 둘러싸인 하나의
중공은, 중공(16)과 더불어, 램프의 (핫(hot) 재) 점화에 기여한다. 램프(10)의 하나의 밀봉부는 예를 들어 접
합에 의해 반사판의 네크에 고정된다. 반사판의 네크는 돌출부(29)를 갖고 이 돌출부에는 하우징에 인접하지만
접하지 않게 위치한 베이스(40)가 제공된다. 베이스(40)는 예를 들어, PPS 또는 LCP와 같은 합성 수지로 형성
되며, 금속 클램프(42) 및 베이스 돌출부(43)가 끼워지는 고정 홈(28)에 의해 클릭 구조를 통해 네크에 고정된
다. 베이스는 외부 전기적 연결을 위한 전기적 컨택트(44)들을 더 포함한다. 전류 전도체(13)들은 이러한 전
기적 컨택트(44)들에 연결된다. 조명 장치는 25W 내지 500W 범위의 공칭 전력을 갖는 램프에 적합하다. 그러
나, 조명 장치는 30W 내지 80W 범위의 공칭 전력을 갖는 램프를 위한 것이다. 도면에서, 조명 장치의 램프는
40W의 공칭 전력을 갖는다.
도 2는 본 발명의 조명 장치의 제2 실시예의 측단면도이다. 제2 실시예에서, 조명 장치는 80W의 공칭 전력을<18>
갖는다. 베이스(40)는 세라믹 물질, 즉, 조밀하게 소성된 알루미늄 산화물(densely sintered aluminum oxid
e)로 형성되며, 반사판(20)의 네크(21) 상에 접합된다. 베이스의 환상 단부(annular end; 41)는 금속 하우징
(30)에 접하고, 광학 축(27)을 횡단하며 반사판으로부터 멀어지게 대면하는 단부면(45)에서 2개의 전기적 컨택
트(44)를 갖고, 이 전기적 컨택트들은 포지셔닝 돌출부(46)에 의해 분리된다. 반사판은 금속 하우징 내에 배치
되고, 반사판의 반사부(22)의 약 60%가 상기 하우징의 벽(31)에 의해 클래딩된다. 금속 하우징(30)에는 하우징
상으로 용접된 금속 연장부(35)가 제공된다. 연장부에서, 투명 전면판(25)은, 5°의 각도(α)로 광학축(27)에
대하여 기울어진 클릭 레그(도 3 및 도 4 참조)로 고정된다. 연장부에는 램프를 냉각시키기 위한 환기 개구부
(36)의 그리드가 제공된다. 이 구멍은 3mm
2
이하의 크기를 갖고, 하우징 내에 3mm
3
보다 큰 유리 단편들의 대부
분을 구속한다.
도 3 및 도 4는 발광 윈도우 측에서 볼 때 그리고 램프 베이스 측에서 볼 때 도 2의 조명 장치를 각각 도시하는<19>
사시도이다. 클릭 레그(37)가 도시되어 있으며, 이것은 투명 전면판을 연장부 내에 고정시킨다. 환기 개구부
(36)는 연장부(35)의 외주면에 걸쳐 약 30%만큼 연장된다. 다른 방안으로, 예를 들어 1mm의 폭을 갖는 2개의
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작은 슬릿이 연장부의 외주면의 약 50%에 걸쳐 축 둘레로 연장된다. 용접 스팟(38)이 도시되어 있으며, 이를
통해 연장부(35)가 하우징(30) 상으로 용접된다. 그 형상으로 인해, 포지셔닝 돌출부(46)는 장착된 위치에 있
을 때 조명 장치의 불필요한 회전을 상쇄한다.
도면의 간단한 설명
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 명백해질 것이다.<12>
도 1은 본 발명의 조명 장치의 제1 실시예의 측단면도이다.<13>
도 2는 본 발명의 조명 장치의 제2 실시예의 측단면도이다.<14>
도 3은 발광 윈도우의 측면으로부터 본 도 2의 조명 장치의 사시도이다.<15>
도 4는 램프 베이스의 측면으로부터 본 도 2의 조명 장치의 사시도이다.<16>
도면
도면1
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도면2
도면3
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도면4
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