KR100387689B1

KR100387689B1 - 고압방전램프점등장치 및 조명장치

Info

Publication number: KR100387689B1
Application number: KR10-2000-0031326A
Authority: KR
Inventors: 미타가즈토시; 혼다히사시; 아시다세이지
Original assignee: 도시바 라이텍쿠 가부시키가이샤
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: CN1277535A; DE10028089B4; CN1192688C; DE10028089A1; US6388394B1; KR20010049503A

Abstract

형광램프용 점등회로수단과 같은 부하특성을 구비한 점등회로수단으로 시동하여 점등하고, 더욱 글로우·아크전이 시에 전극물질의 증발에 의한 흑화가 생기기 어려운 고압방전램프점등장치 및 이것을 사용한 조명장치를 제공한다.

바람직하게는 투광성 세라믹스로 이루어지는 투광성 방전용기(1)는, 방전공간을 둘러싸는 포위부(1a) 및 포위부(1a)의 양 끝단에 연이어 통하는 한 쌍의 오목부(1c)를 구비하고 있다.

전극(2)은, 투광성 방전용기(1)의 오목부(1c)내에 끼워 넣어져 오목부(1c)의 내면과 전극(2)과의 사이에 조그만 간극(g)을 형성하고, 또 선단이 포위부(1a)내로 돌출하고 있다.

도입도체(3)의 선단이 전극(2)의 기단부에 고정부착되고, 투광성 방전용기 (1)는 도입도체(3)를 통하여 밀봉되고 있다.

방전매체는, 시동가스 및 버퍼가스로서 네온 및 아르곤을 포함하고 있다.

고압방전램프를 시동점등하는 점등회로수단은, 2차 개방전압으로부터 2차 단락전류까지 연속하고 있는 부하특성을 구비하고 있다.

이상의 구성에 의해, 고압방전램프의 전극환산전류밀도가 작아져서, 방전개시전압이 저하하고, 양광주손실이 증가하여, 글로우·아크전이시의 글로우전력이 작아져 흑화가 적어지기 때문에, 상기 점등회로수단으로 점등하여도 시동시에 흑화가 발생하지 않는다.

또한, 글로우·방전이전시간을 0.5∼3.0초의 범위내로 하는 것에 의해서도 흑화를 저감할 수 있다.

Description

고압방전램프점등장치 및 조명장치{High pressure discharge lamp lighting device and lighting device}

본 발명은 고압방전램프를 소형의 점등회로수단으로 시동점등이 가능하도록 한 고압방전램프점등장치 및 조명장치에 관한 것이다.

근래, 광파이버용 광원이나 할로겐전구대체광원으로서, 램프전력이 10∼30W 정도의 소형의 메탈퍼라이트램프가 개발되고 있다. 이러한 메탈퍼라이트램프는, 램프효율이 할로겐전구에 비교하여 약 3∼4배인 동시에, 전구형 형광램프에 비하여 현저히 작기 때문에 점광원으로서 취급할 수 있다.

따라서, 상기한 소형의 메탈퍼라이트램프는, 할로겐전구와 전구형 형광램프의 이점을 구비한 광원이라고 할 수 있다. 그러나, 고압방전램프이기 때문에, 시동시에 비교적 높은 펄스전압을 발생시키기 위한 이그나이터를 조립한 안정기 즉 점등회로수단 또는 이그나이터를 조립하지 않은 점등회로수단과 별도로 설치한 이그나이터를 사용할 필요가 있다. 물론, 전구형 형광램프도 또한 방전램프이기 때문에 점등회로수단을 필요로 하지만, 고압방전램프용 점등회로는 전구형 형광램프의 점등회로에 비교하면 압도적으로 크다. 이 때문에, 애써 소형의 고압방전램프가 개발되더라도, 광원, 안정기 즉 점등회로수단 및 조명기구를 시스템으로서 받아들였을 때에는, 결국 크게 되어버린다.

그래서, 본 발명자는, 이 문제를 회피하기 위해서 형광램프 특히 전구형 형광램프에 사용되고 있는 소형의 고주파인버터를 주체로 하는 점등회로수단을 사용하는 것을 검토하였다. 이 점등회로수단은, 일반적으로 회로구성이 간단하고, 또한 고주파로 동작하기 때문에, 소형인 것에 더하여 경량이고 염가이다.

그런데, 고압방전램프를 형광램프용 소형의 점등회로수단으로 점등시키면, 시동점멸시에 심한 흑화를 생기게 하는 것을 알았다.

본 발명자가 상기 흑화의 원인과 대책에 대하여 상세하게 조사한 결과, 이하의 결론을 얻었다.

(1) 흑화물은 전극물질의 텅스텐이 주체이다.

(2) 흑화는 시동시, 특히 글로우·아크전이시에 전극의 텅스텐이 증발하여, 투광성 방전용기의 내면에 부착함으로써 발생한다.

이들 결론하에서, 더욱 시동점멸시에 흑화를 생기게 하지 않는 종래의 고압방전램프용 점등회로수단과 비교하면서, 글로우·아크전이시의 전극의 거동을 조사한 결과, 형광램프용 점등회로수단과, 고압방전램프용 점등회로수단의 사이에 존재하는 부하특성의 차가 원인의 하나인 것을 알 수 있었다.

도 1은 고압방전램프용 점등회로수단 및 형광램프용 점등회로수단의 부하특성을 나타내는 그래프이다.

도면에 있어서, 가로축은 전류를, 세로축은 전압을, 각각 나타낸다.

도면중, 곡선 A는 고압방전램프용 점등회로수단의 부하특성을, 곡선 B는 형광램프용 점등회로수단의 부하특성을 각각 나타낸다. 또, 고압방전램프의 정격동작점은, 양 점등회로수단 모두 부하특성의 전압 72∼75V, 전류280∼340mA의 범위에 생기기 때문에, 거의 동일하다.

그러나, 고압방전램프용 점등회로수단의 부하특성은, 도면의 곡선 A로 나타낸 바와 같이, 2차 개방전압 V₂₀이 상대적으로 낮고, 2차 단락전류 Is가 크다. 이것은 시동시에는 이그나이터에 의해서 높은 펄스전압을 발생하고, 이것을 점등회로수단의 출력전압에 중첩하여 인가하기 때문에, 점등회로수단으로서는 시동시에 고전압을 필요로 하지 않으며, 고압방전램프에 있어서는 시동시에 램프전압이 낮기 때문에, 램프전류가 커지기 때문이다.

이에 대하여, 형광램프용 점등회로수단의 부하특성은, 도면의 곡선 B로 나타낸 바와 같이, 2차 개방전압 V₂₀이 상대적으로 높고, 또한 2차 단락전류 Is가 작아서, 이들 2점 사이에서 연속적으로 형성되어 있다. 이 때문에, 글로우·아크전이시에 상당하는 저전류영역, 예를 들면 30mA 이하의 영역에서는, 2차 공급전압이 고압방전램프용 점등회로수단의 부하특성에 비하여 꽤 높다.

또한, 글로우·아크전이시의 글로우전력을 구한 결과, 형광램프용 점등회로수단을 사용한 경우에는, 고압방전램프용 점등회로수단을 사용한 경우의 수배(數倍)였다.

이상의 점에서, 상술한 흑화는 지나친 글로우전력에 의한 전극물질의 텅스텐의 증발이 원인의 하나라고 생각된다.

한편, 상술의 흑화, 글로우·아크전이시간의 여하에 따라서도 영향받는 것을 알았다. 즉, 종래, 석영유리방전용기를 구비한 고압방전램프를 종래의 일반적인 코일 및 철심형의 고압방전램프용 안정기 즉 점등회로수단으로 점등하는 경우, 시동시의 흑화는, 글로우 방전중의 수은이온 및 희가스이온에 의한 텅스텐전극의 스퍼터링에 의해서 생기기 때문에, 흑화를 작게 하기 위해서는, 글로우·아크전이시간이 짧을수록 좋다고 생각되고 있었다.

그러나, 본 발명자의 조사에 의하면, 투광성 세라믹스 방전용기를 구비한 고압방전램프에 있어서는, 그 특유의 구성과 글로우 방전시의 독특한 거동 때문에, 글로우·아크전이시간이 너무 짧으면 흑화가 촉진되는 것을 알 수 있었다.

또한, 반대로, 글로우·아크전이시간이 너무 길어도, 흑화에는 좋지 않은 것도 알 수 있었다. 이하, 글로우·아크전이시간과 흑화의 관계에 대하여 설명한다.

즉, 투광성 세라믹스 방전용기를 구비한 고압방전램프는, 투광성 세라믹스 방전용기가 방전공간을 둘러싸는 포위부와, 이 포위부에 연이어 통하는 소직경 통부로 형성되고, 소직경 통부의 내부에 전극축부가 끼워 넣어져, 소직경 통부의 내면과 전극축의 사이에 캐피러리로 칭해지는 조그만 간극이 고리형상으로 형성되어 있다. 그리고, 고압방전램프의 안정점등상태에 있어서는, 조그만 간극의 속부분에 잉여의 방전매체가 액상(液相)상태로 체류하고, 그 표면에 최냉부가 형성되기 때문에, 고압방전램프의 소등중에 조그만 간극의 내부에는, 방전매체가 액상 내지 고상(固相)상태로, 더욱이 전극에 접촉한 상태로 다량으로 부착하고 있다.

고압방전램프가 시동할 때는, 조그만 간극내의 전극축부 및 선단의 전극주부를 포함한 전체가 전극으로서 작용하고, 그들 주위에 글로우 방전이 일어난다. 이 때, 글로우·아크전이전력의 일부가 방전매체의 증발 때문에 소비되어, 방전매체는, 그 대부분이 일단 증발한다. 이것은 상대적으로 글로우·아크전이에 필요한 온도쯤의 글로우·아크전이온도까지의 온도상승을 지연시켜, 글로우·아크전이시간을 길게 한다. 글로우·아크전이시간이 너무 길면, 전극의 스퍼터링이 현저해지고, 흑화가 발생한다. 이 때문에, 방전매체의 양 및 종류에 따라서도 글로우·아크전이는 영향을 받을 수 있다. 그러나, 방전매체중 발광금속은, Na, Tl, In이나 Na, T1, Dy 등의 조합사용을 생각할 수 있으나, 그들 글로우·아크전이에 주는 차는 그다지 없었다.

이에 대하여, 글로우·아크전이시간이 길어지지 않도록, 시동시의 고압방전램프에의 전체 투입전력을, 최소 글로우·아크전이전력보다 많게 하는 것도 생각할 수 있으나, 과도한 글로우전력의 공급은, 전극이 과잉으로 가열되는 원인이 되어, 전극의 지나친 증발을 초래하여, 역시 흑화촉진의 원인이 된다.

그렇게 하여, 고압방전램프가 글로우 방전으로부터 아크방전으로 전이한 후에는, 전극주부에 아크스폿이 형성되기 때문에, 잉여의 방전매체는, 다시 조그만 간극의 속부분에 응집하여 액상상태로 체류하고, 그 표면이 최냉부로 되어, 고압방전램프는 안정적으로 점등한다.

또, 석영유리 방전용기를 구비한 고압방전랩프는, 많은 경우에 최냉부가 방전공간을 둘러싸는 포위부의 내면의 전극으로부터 떨어진 일부에 형성되기 때문에,글로우·아크전이시간을 될 수 있는 한 짧게 하는 것이 흑화에 대하여 효과적이 된다. 또한, 형광램프용 고주파점등에 사용하는 점등회로수단으로 고압방전램프를 점등한 경우의 흑화에 대하여 논한 것은, 적어도 본 발명자가 아는 범위에서는 발견되지 않았다.

그러나, 고압방전램프를 안정적으로 점등하기 위해서는, 항상 음향적 공명현상이 생기지 않도록 해야만 한다. 이하, 음향적 공명현상에 대하여 설명한다. 즉, 종래로부터 이 음향적 공명현상을 회피하는 수단으로서 여러가지 제안이 이루어지고 있다. 그 중 간단하고 효과적인 수단은, 고압방전램프의 공진주파수보다 명백히 낮은 동작주파수로 고압방전램프를 점등하는 것이다.

고압방전램프의 공진주파수는, 투광성 방전용기의 방전공간의 형상 및 크기에 의해서 변화한다. 그리고, 특히 방전공간의 형상이 복잡하면 예를 들면 원통형상이라 하면, 복수 모드의 공진주파수가 나타난다. 이 때문에, 공진주파수에 있어서의 복수의 모드중 최저주파수인 기본주파수의 모드보다 명백히 낮은 동작주파수로 고압방전램프를 점등하지 않으면, 음향적 공명현상을 회피할 수 없다.

그런데, 상기 조건을 만족하고자 하면, 동작주파수를 현저히 낮게 하지 않으면 안되어, 이에 따라 점등회로수단의 소형화를 도모할 수 없게 된다.

이에 대하여, 음향적 공명현상의 기본주파수의 예를 들면 10배정도의 충분히 높은 동작주파수로 고압방전램프를 점등하면, 음향적 공명의 문제를 회피할 수 있는 것도 알려져 있다. 그러나, 이와 같이 동작주파수가 높아지면, 방사 노이즈 및 라인 노이즈가 매우 강해진다. 이것을 전자실드로써 대응하면, 결국 고압방전램프점등장치가 대형화하여 버린다고 하는 문제가 있다.

여기서, 본 발명은, 고압방전램프 및 또는 그 점등회로수단을 개량하여 소형화를 도모함과 동시에, 글로우·아크전이시에 전극물질의 증발에 의한 흑화가 생기기 어려운 소형의 고압방전램프점등장치 및 그것을 사용한 조명장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 더욱 음향적 공명현상을 회피하면서 소형화를 도모한 고압방전램프점등장치 및 이것을 사용한 조명장치를 제공하는 것을 부수적인 목적으로 한다.

도 1은 고압방전램프용 안정기 및 형광램프용 안정기의 부하특성을 나타내는 그래프,

도 2는 본 발명의 방전램프장치에 있어서의 투광성 세라믹스 방전용기의 포위부의 진구도를 설명하는 설명도,

도 3은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 고압방전램프를 나타내는 일부절결단면도,

도 4는 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 고압방전램프의 전극환산전류밀도와 음극강하전압과의 관계를 비교예의 그것과 함께 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 고압방전램프의 봉입가스압력과 방전개시전압과의 관계를 비교예의 그것과 함께 나타내는 그래프,

도 6은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 고압방전램프의 봉입가스압력과 글로우·아크전이시간 및 흑화도와 관계를 나타내는 그래프,

도 7은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 고압방전램프의 다른 봉입압력에 대한 광속유지율특성을 비교예의 그것과 함께 나타내는 그래프,

도 8은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 점등회로수단을 나타내는 회로도,

도 9는 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 2 실시형태에 있어서의 점등회로수단을 나타내는 회로도,

도 10은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 3 실시형태에 있어서의 점등회로수단을 나타내는 회로도,

도 11은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 4 실시형태에 있어서의 고압방전램프를 나타내는 정면도,

도 12는 마찬가지의 상단부만을 밀봉한 상태를 나타내는 고압방전램프의 종단면도,

도 13은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 4 실시형태에 관련한 글로우·아크전이시간과 광속유지율과의 관계를 나타내는 그래프,

도 14는 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 4 실시형태에 관련하여 고압방전램프의 글로우·아크전이시간의 측정법을 설명하는 회로도,

도 15는 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 4 실시형태에 관련하여 고압방전램프의 램프전압파형을 모식적으로 나타내는 파형도,

도 16은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 5 실시형태에 있어서의 고압방전램프를 나타내는 정면도,

도 17은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 6 실시형태에 있어서의 고압방전램프를 나타내는 정면도,

도 18은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 7 실시형태에 있어서의 위쪽만을 조립한 상태의 고압방전램프를 나타내는 종단면도,

도 19는 본 발명의 조명장치의 제 1 실시형태로서의 전구형 고압방전램프를 나타내는 중앙단면정면도,

도 20은 본 발명의 조명장치의 제 2 실시형태로서의 전구형 고압방전램프를 나타내는 중앙단면정면도,

도 21은 마찬가지의 종단면도,

도 22는 본 발명의 조명장치의 제 3 실시형태로서의 스포트라이트를 나타내는 정면도,

도 23은 본 발명의 조명장치의 제 4 실시형태로서의 스포트라이트를 나타내는 정면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 투광성 세라믹스방전용기 1a : 포위부

1b : 소직경 통부 lc : 오목부

2 : 전극 3 : 도입도체

4 : 시일 g : 조그만 간극

본 발명의 제 1 실시형태에 따른 고압방전램프점등장치는, 방전공간을 둘러싸는 포위부 및 포위부의 끝단부에 연이어 통하여 배치되어 포위부보다 안지름이 작은 오목부를 구비한 투광성 방전용기, 투광성 방전용기의 오목부의 내면과의 사이에 조그만 간극을 형성하면서 오목부내에 끼워 넣어져 있는 동시에 선단이 투광성 방전용기의 중공부내에 돌출하고 있는 가늘고 긴 전극, 선단이 전극의 기단부에 접속되어 적어도 중간이 투광성 방전용기에 봉착되어 기단부가 투광성 방전용기로부터 외부로 노출한 도입도체, 및 적어도 네온 및 아르곤을 포함하여 투광성 방전용기내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있는 고압방전램프와; 2차 개방전압으로부터 2차 단락전류까지 연속적인 부하특성을 구비하고, 고압방전램프를 고주파로 점등하는 점등회로수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명 및 이하의 각 발명에 있어서, 특히 지정하지 않는 한 용어의 정의 및 기술적 의미는 다음에 의한다.

〔고압방전램프에 대하여〕

<투광성 방전용기에 대하여>

투광성 방전용기는, 포위부 및 오목부를 구비하고 있으며, 석영유리 또는 투광성 세라믹스 등에 의해 형성할 수 있다. 한편, 「투광성」이란, 방전에 의해서 발생한 빛을 투과하여 외부로 도출할 수 있는 정도로 광투과성인 것을 말하며, 투명인 것뿐만 아니라, 광확산성이라도 좋다. 또한, 적어도 포위부가 투광성을 구비하고 있으면 좋고, 필요하면 오목부는 차광성이어도 좋다.

포위부는 점등중의 전극사이에 일어나는 주로 양광주를 둘러싼다. 또한, 포위부는 구형상, 타원구형상, 방추형상 등 여러가지 형상인 것을 허용한다.

오목부는 포위부의 양 끝단 또는 한쪽 끝단부에 형성되고, 그 내부에 전극이 끼워 넣어짐으로써, 그 내면과 후술하는 전극과의 사이에 조그만 간극을 형성한다.

또한, 투광성 방전용기가 석영유리로 이루어지는 경우에는, 석영유리는 가열연화시키면, 가공할 수 있기 때문에, 핀치시일 등의 밀봉수단에 의해서 기밀로 밀봉할 수 있다.

이에 대하여, 투광성 방전용기가 투광성 세라믹스로 이루어지는 경우에는, 가열연화시켜 가공하는 것은 할 수 없기 때문에, 세라믹스 밀봉용 화합물을 사용한 시일에 의해서 밀봉할 수 있다.

<전극에 대하여>

전극은 재료에 텅스텐 또는 도프 드 텅스텐을 사용하고 있고, 가늘고 긴 오목부내에 끼워 넣어져 오목부의 내면과의 사이에 조그만 간극을 형성함과 동시에, 선단이 포위부내에 돌출하고 있다.

전극의 선단부는 표면적을 크게 하여 방열을 양호하게 하기 위해서, 필요에 따라 텅스텐의 코일을 둘러 장착할 수 있다.

전극의 중간부는 투광성 방전용기의 오목부의 내면과의 사이에 되도록이면 균일한 조그만 간극 즉 캐피러리를 형성하기 위해서, 일정한 굵기인 것이 바람직하다.

전극의 기단부는 투광성 방전용기에 대하여 소요의 위치에 고정함과 동시에, 외부에서 전류를 도입하기 위해서 기능한다. 투광성 방전용기가 석영유리로 이루어지는 경우에는, 봉착 금속박을 구비한 도입도체의 봉착 금속박에 전극의 기단부를 용접하여 전기적으로 접속함과 동시에, 용접부보다 선단측 부분을 석영유리로 느슨하게 지지할 수 있다.

이에 대하여, 투광성 방전용기가 투광성 세라믹스로 이루어지는 경우에는, 전극의 기단부는 도입도체에 용접 등에 의해 고정부착됨으로써 전기적 및 기계적으로 지지된다. 또, 용접에 있어서 열적으로 완충하는 등의 목적을 위해, 몰리브덴 등의 부재를 도입도체와 전극의 기단과의 사이에 개재시킬 수 있다.

<도입도체에 대하여>

도입도체는, 전극사이에 전압을 인가함과 동시에, 전극에 전류를 공급하고, 또한 투광성 방전용기를 밀봉하기 위해서 기능하는 도체로, 선단이전극의 기단부에접속하고, 기단이 투광성 방전용기의 외부에 노출하고 있다. 또, 「투광성 방전용기의 외부에 노출하고 있다」란, 투광성 방전용기로부터 외부로 돌출하고 있어도 좋고, 또한 돌출하지 않아도 좋지만, 외부에서 전류공급할 수 있는 정도로 외부에 면하고 있는 것을 의미한다.

또한, 도입도체는, 이것을 지지함으로써, 고압방전램프전체를 지지하는 데 이용하여도 좋다.

또한, 투광성 방전용기가 석영유리로 이루어지는 경우, 도입도체를 봉착 금속박 및 선단이 봉착 금속박에 용접된 도입선에 의해서 구성할 수 있다.

더욱 또한, 투광성 방전용기가 투광성 세라믹스로 이루어지는 경우, 도입도체를 니오브 등의 봉착성 금속의 막대형상체, 파이프형상체나 코일형상체 등으로 구성할 수 있다. 이 경우, 니오브 등은 산화성이 강하기 때문에, 고압방전램프를 대기로 통한 상태로 점등하는 경우에는, 내산화성의 도체를 도입도체에 더욱 접속함과 동시에, 도입도체가 대기에 접촉하지 않도록 예를 들면 시일 등에 의해서 피복할 필요가 있다.

<방전매체에 대하여>

방전매체는 적어도 시동가스 및 버퍼가스로서 네온 및 아르곤을 포함한 것으로 하고, 점등중 약 1기압이상의 압력을 보이도록 투광성 방전용기내에 봉입된다.

또한, 방전매체는 필요에 따라, 금속할로겐화물 및 또는 수은 등을 발광물질 또는 버퍼증기로서 사용할 수 있다.

네온 및 아르곤중의 아르곤은 네온에 대하여 분압으로 O.1∼10%의 범위로 혼합할 수 있다.

또한, 네온 및 아르곤은, 일반적으로 50∼580 torr의 봉입압력으로 사용할 수 있다. 또, 봉입압력이 50torr 미만이면, 글로우·아크전이시간이 길어져서 전극물질의 텅스텐의 증발에 의한 흑화가 많아진다. 반대로, 봉입압력이 580torr를 넘으면, 고압방전램프의 시동전압이 높아져, 글로우전력이 증가하여 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.

방전매체에 금속할로겐화물을 사용하는 경우, 금속할로겐화물을 구성하는 할로겐으로서는 요소, 브롬소, 염소 또는 불소 중 어느 한 종류 또는 복수 종류를 사용할 수 있다.

발광금속의 금속할로겐화물은 발광색, 평균연색평가수 Ra 및 발광효율 등에 대하여 원하는 발광특성을 구비한 방사를 얻기 위해서, 또는 투광성 세라믹스 방전용기의 크기 및 입력전력에 따라서, 기지의 금속할로겐화물중에서 임의소망으로 선택할 수 있다. 예를 들면, 나트륨(Na), 리튬(Li), 스카디움(Sc) 및 희토류 금속으로 이루어지는 그룹중에서 선택된 한 종류 또는 복수 종류의 할로겐화물을 사용할 수 있다.

또한, 버퍼증기로서 적량의 수은 대신에 증기압이 비교적 높고 가시광영역에 있어서의 발광이 적거나, 발광하지 않는 금속 예를 들면 알루미늄 등의 할로겐화물을 봉입할 수도 있다.

또한, 네온 및 아르곤에 더하여, 필요에 따라 기타 희가스를 봉입할 수 있다.

<그 밖의 구성에 대하여>

(1) 외관에 대하여

본 발명의 고압방전램프는 투광성 방전용기가 대기중에 노출한 상태에서 점등하도록 구성할 수 있다. 그러나, 필요하면, 투광성 방전용기를 외관내에 기밀로 수납할 수 있다. 또한, 외관의 내면을 고압방전램프의 발광부를 초점으로 하는 반사면으로 함으로써, 지향성을 구비한 고압방전램프를 얻을 수 있다.

(2) 반사경에 대하여

본 발명의 고압방전램프는 발광부를 작게 할 수 있기 때문에, 집광이 용이하고, 광학적으로 유리하지만, 필요에 따라 반사경과 일체화하여 사용할 수 있다. 이 경우, 투광성 방전용기를 내부에 수납하는 외관의 내면에 반사경을 형성하여도 좋고, 고압방전램프를 별도로 설치한 반사경에 조합하여도 좋다.

〔점등회로수단에 대하여〕

본 발명에서 규정하고 있는 점등회로수단의 부하특성은, 소위 형광램프용 점등회로수단으로 대표되는 부하특성이다. 그리고, 본 발명은, 이러한 부하특성을 구비한 점등회로수단을 사용하여 기술(旣述)의 구성을 구비한 고압방전램프를 점등하면, 시동시의 흑화가 발생하지 않는다고 하는 신규의 지견에 기초하여 이루어진 것이다.

따라서, 본 발명에 있어서는, 형광램프용으로 제조된 점등회로수단을 유용할 수 있다. 그러나, 고압방전램프용으로서 본 발명에 있어서 규정하는 소정의 부하특성을 만족하도록 설계되어, 제조된 점등회로수단을 사용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

본 발명에 있어서, 「고주파」란, 주파수 5kHz 이상을 말한다.

또한, 본 발명에 있어서는, 점등회로수단의 2차 개방전압 V₂₀를 비교적 자유도가 큰 범위로 설정할 수 있다. 즉, 일반적으로는 고압방전램프의 방전개시전압 Vs에 대한 점등회로수단의 2차 개방전압 V₂₀의 비율 V₂₀/Vs(%)를 이하의 범위로 설정할 수 있다.

110≤V₂₀/Vs≤300

한편, 고압방전램프의 방전개시전압 Vs는 통계적으로 불균일한 것으로, 그 특정에 있어서는, 충분히 유의할 필요가 있다.

그런데, 안정기의 기본적 회로구성은, 상기 부하특성을 구비하고 있으면, 어떠한 것이라도 좋다. 예를 들면, 하프브릿지형 인버터, 풀브릿지형 인버터, 병렬인버터, 일석식 인버터 예를 들면 블로킹발진형 인버터 등을 주체로 하는 회로구성이어도 좋다.

〔본 발명의 작용에 대하여〕

글로우·아크전이를 위해서는, 그 전제로서 글로우 방전이 정규 글로우 방전으로부터 이상 글로우 방전으로 천이할 필요가 있다. 천이가 생기기 위한 조건은, 음극강하전압 Vk과 전극환산전류밀도 j/p²[단, j는 글로우 방전전류(mA), p는 전극표면적(mm²)]과 서로 관계 있는 동시에, 버퍼가스의 종류에 의해서 변화한다.

본 발명의 고압방전램프점등장치에 있어서는, 고압방전램프가 방전매체에 버퍼가스로서 네온 및 아르곤을 포함하고 있는 동시에, 투광성 방전용기의 포위부에 연이어 통하는 오목부내에 전극이 끼워 넣어져 있고, 또한 점등회로수단이 형광램프용 점등회로수단과 동일한 부하특성 즉 2차 개방전압으로부터 2차 단락전류까지 연속적인 부하특성을 구비하는 동시에, 2차 개방전압이 적어도 고압방전램프의 방전개시전압에 접근하고 있기 때문에, 이하의 이유에 의해 글로우·아크전이시의 글로우 전력을 작게 할 수 있다.

(1) 전극환산전류밀도가 작아진다

먼저, 버퍼가스가 네온 및 아르곤이면, 아르곤과만 비교하면, 동일음극강하전압이더라도, 정규 글로우 방전으로부터 이상 글로우 방전으로 천이할 때의 글로우 전류가 작아지며, 이에 따라 글로우 전력이 작아진다.

또한, 글로우 방전시에는 투광성 방전용기의 포위부내에 돌출한 전극의 선단부분에 더하여 오목부내의 조그만 간극에 노출하고 있는 전극의 중간부분도 전극으로서 작용하기 때문에, 전극의 실효적인 유효표면적이 증대한다. 이 때문에, 음극강하전압이 일정하더라도, 전극환산전류밀도가 작아진다.

(2) 방전개시전압이 저하한다

버퍼가스가 네온 및 아르곤이면, 아르곤과만 비교하면, 주지와 같이 방전개시전압이 저하하기 때문에, 글로우·아크전이시에 점등회로수단으로부터 공급하는 전압을 낮게 할 수 있어, 이에 따라 글로우전력이 저감한다. 또, 방전개시전압은 이것을 2kVp-p 이하로 하는 것이 가능해진다.

(3) 양광주 손실이 증가한다

버퍼가스가 네온 및 아르곤이면, 아르곤과만 비교하면, 양광중 손실이 증가하여, 전극에의 투입전력이 저감된다.

이상의 결과, 글로우 전력을 아르곤만인 경우와 비교하여 약 1/5정도까지 저감할 수 있다. 이에 따라 글로우·아크전이시간이 적절히 연장되어, 전극물질의 텅스텐의 증발은 억제되고, 흑화가 현저히 저감하는 것이 확실해졌다. 또, 글로우·아크전이시간은 버퍼가스의 봉입압력을 최적화함으로써, 실용상 허용범위로 할 수 있다.

한편, 투광성 방전용기의 오목부의 내면과 전극과의 사이에 조그만 간극을 형성하고 있기 때문에, 조그만 간극의 가장 속부분에 원하는 온도의 최냉부를 확보할 수 있다. 또, 조그만 간극내 바닥부에는 미증발의 방전매체가 점등중에 액상상태로 체류한다.

그렇게 하여, 본 발명에 의하면, 이그나이터를 사용하지 않고 소형의 점등회로수단을 사용하여 소형의 고압방전램프점등장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 2 실시형태에 따른 고압방전램프점등장치는, 방전공간을 둘러싸는 포위부 및 포위부의 끝단부에 연이어 통하여 배치되어 포위부보다 내직경이 작은 오목부를 구비한 투광성 방전용기, 투광성 방전용기의 오목부의 내면과의 사이에 조그만 간극을 형성하면서 오목부내에 끼워 넣어져 있는 동시에 선단이 투광성 세라믹스 방전용기의 포위부내에 돌출하고 있는 가늘고 긴 전극, 선단이 전극의 기단부에 접속되어 적어도 중간이 투광성 방전용기에 봉착되어 기단부가 투광성 방전용기로부터 외부에 노출한 도입도체, 및 적어도 네온 및 아르곤을 포함하여 투광성 세라믹스 방전용기내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있는 고압방전램프와; 2차 개방전압이 적어도 고압방전램프의 방전개시전압에 접근하고 있는 동시에, 2차 개방전압으로부터 2차 단락전류까지 연속적인 부하특성을 구비하여, 고압방전램프를 고주파로 점등하는 점등회로수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 제 1 실시형태에 대하여 점등회로수단의 2차 개방전압이 고압방전램프의 방전개시전압에 접근하고 있어, 시동시의 글로우전력을 보다 작게 할 수 있도록 구성하고 있다.

「2차 개방전압이 방전개시전압에 접근하고 있다」란, 2차 개방전압 V₂₀이 고압방전램프의 방전개시전압의 110%이상, 200% 이하인 것을 말한다.

고압방전램프의 램프전력이 50W 이하인 경우, 안정기는 그 2차 개방전압 V₂₀이 2.5kVp-p이하, 적합하게는 2kVp-p이하로, 2차 단락전류 Is가 1.0A 이하인 부하특성을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 3 실시형태에 따른 고압방전램프점등장치는, 방전공간을 둘러싸는 포위부 및 포위부의 끝단부에 연이어 통하여 배치되어 포위부보다 내직경이 작은 오목부를 구비한 투광성 방전용기, 투광성 방전용기의 오목부의 내면과의 사이에 조그만 간극을 형성하면서 오목부내에 끼워 넣어져 있는 동시에 선단이 투광성 방전용기의 포위부내에 돌출하고 있는 가늘고 긴 전극, 선단이 전극의 기단부에 접속되어 적어도 중간부가 투광성 방전용기에 봉착되어 기단이 투광성 방전용기로부터 외부로 노출한 도입도체, 및 적어도 네온 및 아르곤을 포함한 투광성 방전용기내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있는 고압방전램프와; LC공진회로를 구비한 고주파인버터를 주체로 하는 점등회로수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기의 조건을 만족하는 인버터로서는, 하프브릿지형 인버터, 일석식 인버터 예를 들면 블로킹발진형 인버터, 병렬인버터 등을 사용하여 구성할 수 있다.

인버터의 발진제어는 자려 및 타려의 어떤 것이라도 좋다. 또한, 인버터의 발진주파수는, 일정하여도 좋고, 가변이어도 좋다.

LC공진회로의 공진주파수에 대한 인버터의 동작주파수를 상황에 따라서 변화시키는 형태의 경우, 인버터의 동작주파수를 변화시킴으로써, 점등회로수단의 출력전압을 제어할 수 있다. 즉, 시동시에는 동작주파수를 LC 공진회로의 공진주파수에 접근시키면, 출력전압이 높아져, 2차 개방전압을 고압방전램프의 방전개시전압에 접근시킬 수 있다. 그리고, 점등후에는 반대로 동작주파수를 공진주파수로부터 멀어지게 하면 출력전압이 저하한다. 따라서, 점등회로수단의 부하특성을, 2차 개방전압이 고압방전램프의 방전개시전압에 접근하고 있어, 2차 개방전압으로부터 2차 단락전류까지 연속적으로 할 수 있다.

또한, 동작주파수가 일정한 형태인 경우, LC공진회로의 공진주파수가 상황에 따라서 변화하도록 구성함으로써, 점등회로수단의 출력전압을 제어할 수 있다. 즉, 무부하시에 LC공진회로의 인덕터(L)가 포화하여 그 인덕턴스가 작아지며, 공진주파수가 높아져 동작주파수에 접근하기 때문에, 점등회로수단의 출력전압이 높아진다. 또한, 부하시에는, 램프전류에 따라서 LC 공진회로의 인덕터의 포화가 없어져, 공진주파수가 동작주파수로부터 멀어지게 되고, 이에 따라 출력전압이 저감한다.

본 발명에 있어서는, 점등회로수단의 회로구성이 간단해지고, 한층 더 소형이며, 염가인 고압방전램프점등장치를 얻을 수 있다.

또한, 점등회로수단이 LC공진회로를 구비함으로써, 출력전압의 파형을 정현파로 할 수 있다.

제 1 내지 제 3 실시형태의 어느 하나의 고압방전램프점등장치에 있어서, 고압방전램프는, 방전공간을 둘러싸는 포위부 및 포위부의 끝단부에 연이어 통하여 배치되어 포위부보다 내직경이 작은 오목부를 형성하는 소직경 통부를 구비한 투광성 세라믹스 방전용기, 투광성 세라믹스 방전용기의 오목부의 내면과의 사이에 조그만 간극을 형성하면서 오목부에 끼워 넣어져 있는 동시에 선단이 투광성 세라믹스 방전용기의 포위부내에 돌출하고 있는 가늘고 긴 전극, 선단이 전극에 접속되어 전극을 지지하고 기단이 투광성 세라믹스 방전용기로부터 외부로 노출하는 도입도체, 투광성 세라믹스 방전용기의 소직경 통부 및 도입도체의 사이를 봉착하고 있는 세라믹스 밀봉용 화합물의 시일, 및 적어도 네온 및 아르곤을 포함하여 투광성 세라믹스 방전용기내에 봉입된 방전매체를 구비하는 것을 특징으로 한다.

<투광성 세라믹스 방전용기에 대하여>

「투광성 세라믹스 방전용기」란, 단결정의 금속산화물 예를 들면 사파이어와, 다결정의 금속산화물 예를 들면 반투명의 기밀성 알루미늄산화물, 이트륨-알루미늄-가네이트(YAG), 이트륨산화물(YOX)과, 다결정비산화물 예를 들면 알루미늄질화물(AlN)과 같은 광투과성 및 내열성을 구비한 재료로 이루어지는 방전용기를 의미한다.

또한, 투광성 세라믹스 방전용기를 제작하기 위해서는, 양측 밀봉의 경우, 중앙의 포위부와, 포위부의 양 끝단 또는 한쪽 끝단의 오목부를 형성하는 소직경 통부를 처음부터 일체로 형성할 수 있다. 그러나, 예를 들면 포위부를 형성하는 구형부와, 구형부의 양 끝단에 접속하여 소직경 통부를 형성하는 작은 직경 통체를, 각각 따로 가소결하고 나서 소요에 접합시켜, 전체를 소결함으로써, 일체의 투광성 세라믹스 방전용기를 형성할 수도 있다. 또는, 예를 들면 포위부를 형성하는 원통과, 원통의 양 끝단면에 끼워맞춤하여 폐쇄하는 한 쌍의 끝판과, 끝판의 중심구멍에 끼워맞춤하여 소직경 통부를 형성하는 작은 직경 통체를, 각각 따로 가소결하여 소요에 끼워맞춤시켜, 전체를 소결함으로써, 일체의 방전용기를 형성할 수도 있다.

이에 대하여, 한쪽 밀봉구조인 경우, 양 끝단 밀봉구조의 경우와 마찬가지로 처음부터 전체를 일체로 형성할 수 있으나, 개구부를 갖는 구형상체나 바닥이 있는 통체와, 소직경 통부를 형성하는 통체를, 각각 따로 가소결하고 나서, 소요에 끼워맞춤시켜 전체를 소결하여 일체화시킬 수도 있다. 또한, 소직경 통부는, 한 쌍의 전극에 대하여 공통의 하나이어도 좋고, 각각 따로 한 쌍 형성하여도 좋다. 한편, 공통의 하나의 소직경 통부를 설치하는 경우, 한 쌍의 관통구멍을 형성한 세라믹스로 이루어지는 중간통체를 소직경 통부에 삽입하고 나서, 전류공급도체를 삽입하여 밀봉하도록 하면, 전류공급도체 및 전극사이의 소요의 간격을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 투광성 세라믹스 방전용기의 내용적은 제한되는 것은 아니지만, 소형의 고압방전램프를 얻기 위해서는, 투광성 세라믹스 방전용기를0.05cc이하, 적합하게는 0.04cc 이하로 하면 좋다. 이 경우, 투광성 세라믹스 방전용기는, 그 전체길이가 35mm이하, 적합하게는 10 ∼3Omm이다.

<도입도체에 대하여>

도입도체는 열팽창계수가 투광성 세라믹스의 열팽창계수와 근사한 도전성금속인 니오브, 탄탈, 티타늄, 지르코늄, 하프늄 및 바나듐 등을 사용할 수 있다. 투광성 세라믹스 방전용기의 재료에 알루미나 세라믹스 등의 알루미늄산화물을 사용하는 경우, 니오브 및 탄탈은 평균열팽창계수가 알루미늄산화물과 거의 동일하기 때문에, 밀봉에 적합하다. 이트륨 산화물 및 YAG의 경우도 차가 적다. 질화알루미늄을 투광성 세라믹스 방전용기에 사용하는 경우에는, 도입도체에 지르코늄을 사용하면 좋다.

<세라믹스밀봉용 화합물의 시일에 대하여>

세라믹스밀봉용 화합물의 시일은 소직경 통부의 단면에 있어서 도입도체 및 소직경 통부의 사이에 부여되어, 가열에 의해 용융하여 소직경 통부와 도입도체와의 사이에 침투하고, 냉각에 의해 고화(固化)하여 양자사이를 기밀로 시일한다. 이 시일에 의해 도입도체는 소정의 위치에 고정부착된다.

소직경 통부내에 삽입되어 있는 도입도체는, 상기 시일에 의해서 완전히 피복되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 시일을 도입도체에 고정부착하고 있는 가늘고 긴 전극의 기단부를 약간의 거리, 적합하게는 0.2∼3mm 에 걸쳐 피복하도록 구성하면, 도입도체가 할로겐화물 등의 방전매체에 의해서 부식되기 어려워진다.

<본 발명의 작용에 대하여>

투광성 세라믹스 방전용기의 소직경 통부내에 도입도체의 선단에 가늘고 긴 전극의 기단부를 고정부착하여, 도입도체와 소직경 통부와의 사이에 세라믹스밀봉용 화합물의 시일을 형성하면, 투광성 세라믹스 방전용기는 기밀로 밀봉되는 동시에, 소직경 통부가 형성하는 오목부 속에 시일에 의해서 폐쇄된 바닥이 형성되고, 또한 오목부의 내면과, 소직경 통부의 내부에 끼워 넣어져 있는 전극과의 사이에 조그만 간극이 형성된다.

투광성 방전용기의 재료로 투광성 세라믹스를 사용하고 있기 때문에, 고램프효율이며, 긴 수명의 고압방전램프를 구비한 고압방전램프점등장치를 얻을 수 있다.

또한, 투광성 세라믹스 방전용기는 네온을 투과하지 않으므로, 장기간 점등하여도 네온이 소실하기 어렵기 때문에, 장기간에 걸쳐 소기의 우수한 작용을 발휘한다.

고압방전램프점등장치에 있어서, 고압방전램프는, 네온 및 아르곤이 100∼200torr의 압력으로 봉입되고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 고압방전램프의 네온 및 아르곤의 적합한 봉입압력을 규정하고 있다.

즉, 시동가스 및 버퍼가스의 봉입압력의 여하에 의해 글로우·아크전이시간 및 흑화의 정도가 변화한다. 봉입압력이 증가함에 따라서, 글로우전력이 증가하여, 전극의 가열속도가 상승하기 때문에, 글로우·아크전이시간이 줄어드는 경향이 인정된다.

이에 대하여, 네온 및 아르곤의 봉입압력이 과잉이 되면, 흑화가 증대하고, 반대로 과소가 되면, 글로우·아크전이시간의 증가에 의해서 전극의 증발량이 증가한다.

그래서, 네온 및 아르곤의 봉입압력을 상기의 범위로 규정함으로써, 글로우·아크전이시간은 2∼3초가 됨과 동시에, 흑화가 현저히 저감한다. 이 정도의 글로우·아크전이시간은, 실용상 허용범위에 있다고 말할 수 있다.

본 발명의 제 4 실시형태에 따른 고압방전램프점등장치는, 방전공간을 둘러싸는 포위부 및 포위부의 끝단부에 연이어 통하여 배치되어 포위부보다 내직경이 작은 소직경 통부를 구비한 투광성 세라믹스 방전용기, 투광성 세라믹스 방전용기의 소직경 통부의 내면과의 사이에 조그만 간극을 형성하면서 소직경 통부내에 끼워 넣어져 있는 가늘고 긴 전극, 및 투광성 세라믹스 방전용기내에 봉입된 방전매체를 구비하고 있는 고압방전램프와; 고압방전램프를 고주파로 점등하는 점등회로수단을 구비하고, 고압방전램프의 글로우·아크전이시간이 0.5∼3.0초의 범위내가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

고압방전램프의 투광성 세라믹스 방전용기, 전극 및 전류공급도체 및 점등회로수단에 있어서는, 선행하는 청구항에 있어서 이미 언급하고 있는 것과 동일하기 때문에, 여기서는 생략한다.

〔방전매체에 대하여〕

방전매체는 적어도 시동가스 및 버퍼가스로서 희가스를 포함하는 것으로 하고, 점등중 약 1기압이상의 압력을 보이도록 투광성 세라믹스 방전용기내에 봉입되며, 또한 필요에 따라, 금속할로겐화물 및 또는 수은 등을 발광물질 또는 버퍼증기로서 사용할 수 있는 점에 대해서는, 선행하는 청구항과 동일하다. 또한, 희가스에 대해서는 정규 글로우방전으로부터 이상 글로우방전으로 천이할 때의 글로우전류를 작게 하거나, 방전개시전압을 저하시키고 싶은 경우 즉 글로우·아크전이시간을 조정할 때에, 네온 및 아르곤을 혼합하여 봉입할 수 있다. 또, 이 경우, 아르곤은, 네온에 대하여 분압으로 O.1∼10%의 범위로 혼합할 수 있다. 또한, 네온 및 아르곤은, 일반적으로 50∼580torr, 바람직하게는 100∼200torr의 봉입압력으로 사용할 수 있다. 한편, 봉입압력이 50torr 미만이면, 글로우·아크전이시간이 길어지고, 전극물질의 텅스텐의 증발에 의한 흑화가 많아진다. 한편, 봉입압력이 580torr를 넘으면, 고압방전램프의 시동전압이 높아지고, 글로우전력이 증가한다.

〔글로우·아크전이시간에 대하여〕

본 발명에 있어서는, 글로우·아크전이시간이 0.5∼3초의 범위내가 되도록 구성되어 있지 않으면 안된다. 이 글로우·아크전이시간은, 오실로스코프에 의해 램프전압파형의 강하점을 측정하고, 측정회수 5회의 평균치로써 구하는 것으로 한다. 또, 램프전압파형의 강하점은, 양쪽의 전극이 글로우·아크전이할때의 강하점이 아니면 안된다. 따라서, 한 쌍의 전극이 동시에 글로우·아크전이할 뿐만 아니라, 시간적으로 어긋남이 있을 때에는, 뒤에 글로우·아크전이하는 전극에 대한 강하점이다.

그런데, 글로우·아크전이시간이 0.5초 미만이면, 글로우·아크전이전력이 단시간에 많이 투입되게 되어, 전극의 과대한 가열이 행하여지고, 이 때문에 전극의 증발이 과잉으로 행하여져, 흑화가 촉진되어 광속유지율이 너무 저하하므로, 불가하다.

또한, 글로우·아크전이시간이 3.0초를 넘으면, 글로우·아크전이시간이 길어짐으로써, 전극의 스퍼터링이 현저하게 되어, 시동시의 흑화를 촉진하여, 광속유지율이 저하하기 때문에, 불가하다.

그렇게, 글로우·아크전이시간이 0.5∼3.0초의 범위내에 있으면, 점등 3000시간으로 80% 이상의 광속유지율을 확보하는 것이 가능하게 된다. 또, 상기 점등시간은, 고압방전램프를 165분간 점등, 15분간 소등의 점멸사이클시험을 실시한 시간을 말한다.

또한, 글로우·아크전이시간은, 고압방전램프의 수단 및 또는 점등회로수단과의 매칭을 적절히 설정함으로써, 상기 범위내가 되도록 구성할 수 있다.

〔본 발명의 작용에 대하여〕

본 발명에 있어서는, 투광성 세라믹스 방전용기를 구비한 고압방전램프의 글로우·아크전이시간이 소정범위내가 되도록 구성하고 있는 것에 의해, 시동시의 흑화가 저감되고, 그 때문에 광속유지율을 높게 할 수 있다.

또한, 글로우·아크전이시간이 3초 이내이면, 통상의 조명목적에 있어서 특단의 위화감을 주지 않는 허용범위내에 있다고 말할 수 있다.

고압방전램프점등장치에 있어서, 고압방전램프는, 램프전력이 50W 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 고압방전램프가 소형이기 때문에, 광파이버용 광원 등에 적합한동시에, 할로겐전구에 대체 가능한 고압방전램프점등장치를 램프전력에 의해서 규정하고 있다.

이 종류의 소형의 고압방전램프는, 그 각 부의 사양을 아래와 같이 구성하면 적합하다. 이하의 각 수단을 모두 만족하는 것은 바람직하지만, 필요하면 1개 또는 임의의 수의 조합을 허용하는 것으로 한다.

(1) 도입도체의 직경 øs(mm)과 전극의 직경 øe(mm)과의 관계; 하기식을 만족시킨다.

0.2≤øe/øs≤0.6

세라믹스밀봉용 화합물의 시일의 온도를 저감하여 시일이 할로겐화물에 의해서 부식하는 것을 방지하는 동시에, 조그만 간극의 온도를 높게 하여 발광효율을 높이기 위해서는, 한편으로는 도입도체를 되도록이면 굵게 하여 그 열저항을 삭감하면서, 다른 한편으로는 전극의 열저항을 크게 하면 좋다. 직경비 øe/ øs가 O.2미만에서는 전극이 지나치게 가늘어지고, 0.6을 넘으면, 시일의 온도 및 조그만 간극의 온도를 소요의 값으로 유지할 수 없다.

(2) 투광성 세라믹스 방전용기의 내용적과 직선투과율의 관계; 내용적을 0.1cc이하, 적합하게는 0.05cc이하로 함과 동시에, 중공부의 평균직선투과율을 20% 이상 적합하게는 30% 이상으로 한다.

직선투과율은, 파장 550nm 에서 측정한 것으로 한다. 또한, 「평균직선투과율」이란, 대상부분에 대하여 다른 5개소의 위치에 있어서 측정한 직선투과율데이터를 상가평균하여 구한 값을 말한다.

내용적이 상기한 바와 같이 작은 투광성 세라믹스 방전용기의 경우, 그 포위부의 평균직선투과율이 20%이상이면, 조합시키는 광학계 예를 들면 반사경과의 광학적 효율(기구효율)을 높게 할 수 있는 동시에, 투광성 세라믹스 방전용기의 크랙이 생기기 어렵다.

또, 투광성 세라믹스 방전용기의 내용적은, 해당 용기를 수중에 넣어 내부에 물이 가득차고 나서, 양쪽의 소직경 통부의 개구끝단을 봉쇄하여 수중에서 꺼내고, 내부의 물을 경량하여, 측정한다.

(3) 투광성 세라믹스 방전용기의 전체길이; 30mm 이하로 한다.

(4) 조그만 간극; 0.21mm 이상으로 한다.

램프전력이 50W 이하의 소형이고, 수명이 길고 또한 고램프효율의 고압 방전램프를 얻기 위해서는, 종래 기술을 비례적으로 축소하여 적용하는 것은 적당하지 않은 것이 판명되고 있다.

그래서, 조그만 간극을 상기한 바와 같이 설정함으로써, 전극의 열저항이 커져, 방전플라즈마나 전극으로부터의 열전달이 적어지고, 시일의 온도가 내려간다. 그 때문에, 시일에 리크가 생기기 어렵게 된다.

본 발명의 제 5 실시형태에 따른 고압방전램프점등장치는, 진구도가 0.6이상의 거의 구형을 이루고 있어 방전공간을 둘러싸는 포위부를 구비한 투광성 세라믹스 방전용기, 투광성 세라믹스 방전용기에 임재하는 한 쌍의 전극, 및 투광성 세라믹스 방전용기내에 봉입된 네온 및 아르곤을 포함하는 방전매체를 구비하고, 램프전력이 50W 이하인 고압방전램프와; 고압방전램프를 동작주파수 40∼80kHz의 고주파로 점등하는 점등회로수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

〔고압방전램프에 대하여〕

<투광성 세라믹스 방전용기에 대하여>

투광성 세라믹스 방전용기는, 그 포위부가 진구도 0.6이상의 거의 구형을 이루고 있는 점에서 특징적이다. 이하, 진구도에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 방전램프장치에 있어서의 투광성 세라믹스 방전용기의 포위부의 진구도를 설명하는 설명도이다.

도면에 있어서, (1)은 투광성 세라믹스 용기, (1a)는 포위부, (1b)는 소직경 통부, x는 중심축, y는 중심축으로 직각인 축이다.

투광성 세라믹스 용기(1)는 투광성 세라믹스를 성형하고 형성되어 있고, 전체길이는 L이다.

포위부(1a)는 투광성 세라믹스 용기(1)의 중앙부에 배설되어 있고, 소요의 진구도 Rb를 가진 거의 구형상을 이루고 있다. 그리고, 포위부(1a)는, 중심축 x에 직각인 축 y에 따른 최대내직경 a, 최대외직경 Oa와, 중심축 x에 따른 축길이 b를 가지고 있다.

소직경 통부(1b)는 포위부(1a)의 중심축 x에 따른 양 끝단으로부터 일체적으로 돌출하여 형성되어 있고, 내부에는 중심축에 따른 연통구멍(1b1)이 형성되어 있으며, 길이 L1, L2를 갖고 있다. 또, 연통구멍(1b1)은 그 안끝단이 포위부(1a)에 연이어 통하고, 외끝단이 외부에 연이어 통하고 있다.

또한, 소직경 통부(1b)는 그 내부에 후술하는 전극이 끼워 넣어짐으로써, 그내면과 전극과의 사이에 캐피러리로도 불려지는 조그만 간극을 형성함과 동시에, 투광성 세라믹스 방전용기를 밀봉하기 위해서 사용할 수 있다.

또, 한 쌍의 소직경 통부(1b)의 길이의 합 L1+ L2은, 투광성 세라믹스 방전용기(1)의 전체길이 L로부터 포위부(1a)의 축길이 b를 뺀 값이다.

그렇게 하여, 포위부(1a)의 축길이 b는, 축 y 및 포위부(1a)의 내면의 교점(P1)과, 포위부(1a)와 소직경 통부(1b)와의 경계부의 아르 부분의 내면 P2과의 사이를 연결하는 직선 1의 연장부가 중심축 x와 교차하는 점을 P3으로 했을 때에, 좌우의 P3와 P3와의 사이의 거리를 말하는 것으로 한다.

진구도 RB는 포위부(1a)의 최대내직경 a 및 축길이 b로부터 하기 식에 의해 주어진다.

RB= a/b

진구도 RB의 값은 투광성 세라믹스 방전용기(1)의 포위부(1a)와 소직경 통부(1b)와의 경계부 즉 내면 P2가 각져 있으며, 또한 소직경 통부(1b)의 통구멍(1b1)의 내직경이 작고, 또한 포위부(1a)가 완전한 진구이면, 1에 접근한다. 그러나, 진구도 RB는, 그 정의로부터 하면, 내면 P2의 아르의 크기 및 소직경 통부(1b)의 내직경의 크기에 의해서 영향받는다. 그리고, 내면 P2의 아르의 크기는, 투광성 세라믹스 방전용기의 제조방법에 의해 영향을 받아 변화할 수 있다. 또한, 소직경 통부(1b)의 통구멍(1b1)의 내직경은, 전극의 직경 및 조그만 간극의 갭 크기가 램프설계에 의해 영향을 받는다. 또한, 이들 여하는 공진주파수에 그 만큼 큰 영향이 없기 때문에, 본 발명에 있어서는 진구도 RB를 다소 설계의 여유도를 고려하여 상기와 같이 규정하고 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 투광성 세라믹스 방전용기의 포위부의 형상은, 진구도 RB가 0.6인 경우, 일반적으로는 축방향으로 장축이 있는 회전타원형에 거의 유사한 다소 가로길이지만, 거의 구형의 형상인 것을 포함한다.

또한, 진구도 RB는, 1을 넘은 값이더라도 도 2에 있어서의 x축 방향보다는 y 축 방향으로 다소 부풀은 거의 구형을 이루는 범위가 존재한다. 이 때문에, 진구도 RB는, 일반적으로는 1.2정도, 바람직하게는 1.1까지 허용된다.

다음으로, 투광성 세라믹스 방전용기는, 포위부 이외의 구성에 있어서는, 특별히 제한되지 않는다.

<그 밖의 구성에 대하여>

전극, 방전매체 및 램프전력에 대해서는, 선행하는 청구항에서 이미 언급되었기 때문에, 여기서는 생략한다.

〔점등회로수단에 대하여〕

점등회로수단은, 동작주파수 40∼80kHz의 고주파를 발생하여 고압방전램프를 점등한다. 그리고, 상기 동작주파수는, 회로구성에는 관계가 없기 때문에, 점등회로수단에 있어서는 임의의 회로구성을 채용할 수 있다.

〔본 발명의 작용에 대하여〕

본 발명에 있어서는, 투광성 방전용기의 포위부가 진구도 0.6이상의 거의 구형으로, 방전매체가 네온 및 아르곤을 포함하고, 램프전력이 50W 이하이며, 또한 점등회로수단의 동작주파수가 40∼80kHz 인 것에 의해, 고압방전램프의 공진주파수가 높아져, 동작주파수가 공진주파수보다 명백히 더 낮아지기 때문에, 음향적 공명현상이 생기지 않는다.

또한, 상기 동작주파수의 범위이면, 회로부품 특히 코일부품이 작아지기 때문에, 점등회로수단의 소형화에 대하여 효과적이다.

또한, 고주파를 발생하기 때문에, 점등회로수단에 사용하는 반도체스위칭수단도 비교적 염가로 얻을 수 있는 동시에, 스위칭손실도 적기 때문에, 높은 주파수변환효율을 얻을 수 있다.

본 발명의 제 5 실시형태에 따른 고압방전램프점등장치에 있어서, 고압방전램프의 글로우·아크전이시간은, 0.5∼3.O 초의 범위내가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 본 발명의 제 5 실시형태에 더욱 글로우·아크전이시간을 상기 범위로 규정함으로써, 형광램프의 점등에 사용하는 바와 같은 소형의 점등회로수단을 사용하여 점등하여도, 시동시에 흑화가 생기기 어려운 고압방전램프장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 1 내지 제 5 실시형태의 어느 하나의 고압방전램프점등장치에 있어서, 점등회로수단은, LC공진형의 고주파인버터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 더욱 간단한 회로구성으로 시동시에 소요의 시동전압을 발생시킬 수 있는 구성을 구비하고 있다. 상세한 것은, 본 발명의 제 3 실시형태에서 기술하고 있다.

본 발명의 제 1 내지 제 5 실시형태의 어느 하나의 고압방전램프점등장치에 있어서, 점등회로수단은, 그 2차 무부하전압이 1.0∼3.0 kVp-p 인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 점등회로수단의 2차 무부하전압이 상기 구성인 것에 의해, 이그나이터를 필요로 하지 않고 고압방전램프를 확실하게 시동할 수 있는 구성을 규정하고 있다.

또한, 상기 범위의 2차 무부하전압이면, 점등회로수단의 구성이 간단해진다. 예를 들면, LC공진형의 고주파인버터에 의해서 용이하게 소요의 2차 무부하전압을 얻을 수 있다.

본 발명의 조명장치는, 조명장치본체와; 조명장치본체에 지지된 본 발명의 제 1 내지 제 5 실시형태의 어느 하나의 고압방전램프점등장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 조명장치는, 고압방전램프의 발광을 어떠한 목적으로 사용하는 모든 장치를 포함하는 넓은 개념이다. 예를 들면, 전구형 고압방전램프, 조명기구, 이동체용전조등, 광파이버용광원장치, 화상투사장치, 광화학장치, 지문판별장치 등에 적용할 수 있다.

또, 조명장치본체란, 상기 조명장치로부터 고압방전램프를 제외한 나머지 부분을 말한다.

본 발명에 있어서, 「전구형 고압방전램프」란, 고압방전램프와, 그 안정기를 일체화하여, 더욱 수전용 꼭지쇠를 부설하여 이루어지며, 꼭지쇠에 적응하는 램프소켓에 장착함으로써, 백열전구를 점등하는 것 같은 감각으로 사용할 수 있도록 구성한 조명장치를 의미한다.

또한, 전구형 고압방전램프를 구성하는 경우, 고압방전램프의 발광을 원하는 배광특성을 얻을 수 있도록, 집광하기 위한 반사경을 구비할 수 있다.

또한, 고압방전램프의 높은 휘도를 저감하기 위해서, 광확산성의 글로브 또는 커버를 구비할 수 있다.

더욱 또한, 꼭지쇠는, 원하는 수단의 것을 사용할 수 있다. 따라서, 재래의 광원램프와의 대체를 도모할 목적인 경우에는, 재래의 광원램프의 꼭지쇠와 같은 꼭지쇠를 채용하면 좋다.

또한, 조명장치가 조명기구의 경우, 조명기구는, 점등회로수단을 구비하여 고압방전램프를 장착한 구성의 것이어도 좋고, 점등회로수단을 구비하지 않고 전구형 고압방전램프를 장착한 구성이 것이어도 좋다. 또한, 점등회로수단을 구비한 조명기구의 경우, 점등회로수단은, 조명기구에 배설되어 있어도 좋고, 조명기구로부터 떨어진 위치, 예를 들면 천정 뒤에 배설되어 있어도 좋다.

[발명의 실시형태]

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 고압방전램프를 나타내는 일부절결단면도이다.

도면에 있어서, (1)은 투광성 세라믹스 방전용기, (2)는 전극, (3)은 도입도체, (4)는 시일이며, 상하대칭구조이지만, 아래쪽의 전극(2), 도입도체(3) 및시일(4)은 도시를 생략하고 있다.

투광성 세라믹스 방전용기(1)는, 포위부(1a), 소직경 통부(1b,1b) 및 오목부(1c,1c)를 구비하고 있다.

포위부(1a)는 양 끝단이 연속적인 곡면에 의해서 좁아지고 있는 거의 구형상을 이루고 있다.

소직경 통부(1b)는 포위부(1a)와 연속한 곡면에 의해 연결되는 일체성형에 의해서 투광성 세라믹스 방전용기(2)를 형성하고 있다.

오목부(1c)는 소직경 통부(1b)의 내부에 형성되어 있다.

전극(2)은 도프 드 텅스텐으로 이루어지며, 막대형상을 하고 있어, 선단이 포위부(1a) 내에 돌출하여 오목부(1c) 내에 끼워 넣어지고, 오목부(1c) 및 전극(2)의 사이에 조그만 간극(g)이 형성되어 있다.

도입도체(3)는 니오브로 이루어지며, 막대 형상을 하고 있어, 선단이 전극(2)의 기단부에 용접되고, 기단이 투광성 세라믹스 방전용기(1)의 외부로 돌출하고 있다.

시일(4)은 세라믹스밀봉용 화합물을 용융하여, 고화함으로써, 투광성 세라믹스 방전용기(1)의 소직경 통부(1b) 및 봉착성 부분(2a)의 사이에 개재하여 투광성 세라믹스 방전용기(1)를 기밀로 밀봉하는 동시에, 도입도체(3)가 투광성 세라믹스 방전용기(1)의 내부에 노출하지 않도록 피복하고 있다. 또한, 이 밀봉에 의해, 전극(2)을 소정 위치에 고정하고 있다.

시일(3)을 형성하기 위해서는, 세라믹스 밀봉용 화합물을 소직경 통부(1b)의단면에 있어서, 도입도체(3)의 외부에 돌출하고 있는 부분의 둘레에 시여하여, 가열용융시켜 도입도체(3) 및 오목부(1c) 내면의 사이의 간극에 진입시켜 소직경 통부(1b) 내에 삽입되어 있는 도입도체(3) 전체를 피복함과 동시에, 더욱 전극(2)의 기단부도 피복하여, 냉각에 의해 고화시킨다.

그런데, 투광성 세라믹스 방전용기(1)내에는, 네온 및 아르곤을 포함하는 시동가스 및 버퍼가스와 발광금속의 금속할로겐화물을 포함하는 방전매체가 봉입되어 있다.

[실시예 1]

도 3에 나타내는 고압방전램프로서, 이하의 사양이다.

투광성 세라믹스 방전용기 : YAG제로, 전체길이 25mm, 포위부(1a)의 외직경이 5mm, 내직경 4.5mm (두께 0.5mm), 소직경 통부(1b)가 외직경 1.8mm, 내직경 0.75mm(두께 0.53mm)

전극 : 직경 0.25mm, 전극간 거리 3mm

도입도체 : 니오브, 직경 0.64mm

조그만 간극(g) : 0.25mm

방전매체 : 시동가스 및 버퍼가스가 Ne3%+ Ar500torr, 그 외에 적당량의 수은 및 할로겐화물

램프전력 : 20W

도 4는 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 고압방전램프의 전극환산전류밀도와 음극강하전압과의 관계를 비교예의 그것과 함께 나타내는 그래프이다.

도면에 있어서, 가로축은 전극환산전류밀도 j/p²(mA/mm²/torr²)를, 세로축은 음극강하전압 Vk(V)를, 각각 나타낸다. 곡선 C는 본 실시형태, 곡선 D는 비교예이다. 한편, 비교예는 버퍼가스가 아르곤뿐인 것 이외는, 사양이 본 실시형태와 동일하다.

도면으로부터 명백한 바와 같이, 시동가스 및 버퍼가스를 네온 및 아르곤으로 하면, 전극환산전류밀도가 작아져, 글로우전력이 저감되는 것을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 고압방전램프의 봉입가스압력과 방전개시전압과의 관계를 비교예의 그것과 함께 나타내는 그래프이다.

도면에 있어서, 가로축은 봉입가스압력(torr)을, 세로축은 방전개시전압 Vs(V)을, 각각 나타낸다. 곡선 E는 본 실시형태, 곡선 F는 비교예이다. 또, 비교예는 도 3과 동일하다.

도면으로부터 명백하듯이, 시동가스 및 버퍼가스를 네온 및 아르곤으로 하면, 아르곤뿐일 때보다 방전개시전압이 저하하는 것을 알 수 있다.

도 6은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 고압방전램프의 봉입가스압력과 글로우·아크전이시간 및 흑화도와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도면에 있어서, 가로축은 봉입가스압력(torr)을, 세로축은 왼쪽이 글로우·아크전이시간(sec), 오른쪽이 흑화도를, 각각 나타낸다. 곡선 G는 글로우·아크전이시간, 곡선 H는 흑화도이다. 한편, 흑화도는 시감평가에 의해 구한 것으로, 수치가 클수록 흑화가 많다.

도면은, 시동가스 및 버퍼가스를 네온 및 아르곤, 그 봉입압력을 변화시킨 고압방전램프에 대하여 글로우·아크전이시간 및 흑화도를 측정하여 플롯한 것이다.

도면에서 봉입압력이 100∼200torr의 범위가 최적인 것을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 고압방전램프의 다른 봉입압력에 대한 광속유지율 특성을 비교예의 그것과 함께 나타내는 그래프이다.

도면에 있어서, 가로축은 점등시간(hr)을, 세로축은 광속유지율(%)을, 각각 나타낸다. 곡선 I는 네온 및 아르곤을 1OOtorr 봉입한 실시예, 곡선 J는 마찬가지로 150torr 봉입한 실시예, 곡선 K는 아르곤만을 100torr 봉입한 비교예의 광속유지율특성을 각각 나타내고 있다.

본 발명에 의하면, 실용상 양호한 광속유지율특성을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 점등회로수단을 나타내는 회로도이다.

도면은, 하프브릿지형 고주파인버터를 주체로 하는 형광램프용 점등회로수단을 사용한 고압방전램프점등장치를 나타내고 있다. 그리고, 도면에 있어서, (AS)는교류전원, (f)는 과전류퓨즈, (NF)는 노이즈필터, (RD)는 정류화직류전원, (Q1)은 제 1 스위칭수단, (Q2)는 제 2스위칭수단, (GD)는 게이트 드라이브회로, (ST)는 시동회로, (GP)는 게이트보호회로, (LC)는 부하회로이다.

교류전원(AS)은, 상용 100V 전원이다.

과전류퓨즈(f)는 배선기판에 일체로 형성한 패턴퓨즈이며, 과전류가 흘렀을 때에 녹아 끊어져 회로가 타서 손상되지 않도록 보호한다.

노이즈필터(NF)는 인덕터(L1) 및 콘덴서(C1)로 이루어지며, 고주파인버터의 동작에 따라 발생하는 고주파를 전원측으로 유출하지 않도록 제거한다.

정류화 직류전원(RD)은, 브릿지형 정류회로(BR) 및 평활콘덴서(C2)로 이루어지며, 브릿지형 정류회로(BR)의 교류입력단이 노이즈 필터(NF) 및 과전류퓨즈(f)를 통해 교류전원(AS)에 접속하고, 또한 직류출력단이 평활콘덴서(C2)의 양 끝단에 접속하고 있어, 평활화직류를 공급한다.

제 1 스위칭수단(Q1)은, N채널형 MOSFET으로 이루어지며, 그 드레인이 평활콘덴서(C2)의 플러스측에 접속하고 있다.

제 2 스위칭수단(Q2)은, P채널형 MOSFET으로 이루어지며, 그 소스가 제 1 스위칭수단(Q1)의 소스에 접속하고, 드레인이 평활콘덴서(C2)의 마이너스측에 접속하고 있다.

따라서, 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1,Q2)은, 순방향으로 직렬접속되고, 그 양 끝단이 정류화 직류전원(RD)의 출력단사이에 접속하고 있게 된다.

게이트드라이브회로(GD)는, 귀환회로(FBC), 직렬공진회로(SOC) 및 게이트전압출력회로(GO)로 이루어진다.

귀환수단(FBC)은, 후술하는 전류제한인덕터(L2)에 자기결합하고 있는 보조코일로 이루어진다.

직렬공진회로(SOC)는, 인덕터(L3) 및 콘덴서(C3)의 직렬회로로 이루어지며, 그 양 끝단은 귀환수단(FBC)에 접속하고 있다.

게이트전압출력회로(GO)는, 직렬공진회로(SOC)의 콘덴서(C3)의 양 끝단에 나타나는 공진전압을 콘덴서(C4)를 통해 꺼내도록 구성되어 있다. 그리고, 콘덴서(C4)의 한쪽 끝단은, 콘덴서(C3)와 인덕터(L3)와의 접속점에 접속하고, 콘덴서(C4)의 다른 끝단은 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1,Q2)의 각각의 게이트에 접속하고 있다. 또한, 콘덴서(C3)의 다른 끝단이 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1,Q2)의 소스에 접속하고 있다. 그 결과, 콘덴서(C3)의 양 끝단에 나타난 공진전압은, 게이트전압출력회로(GO)를 통해 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1,Q2)의 게이트·소스사이에 인가된다.

시동회로(ST)는, 저항기(R1,R2,R3)로 이루어진다.

저항기(R2)는, 그 한쪽 끝단이 평활콘덴서(C2)의 플러스측에 접속하고, 다른 끝단이 제 1 스위칭수단(Q1)의 게이트에 접속하고 있는 동시에, 저항기(R2)의 한쪽 끝단 및 게이트드라이브회로(GD)의 게이트전압출력회로(GO)의 게이트측의 출력단 즉 콘덴서(C4)의 다른 끝단에 접속하고 있다.

저항기(R2)의 다른 끝단은, 직렬공진회로(SOC)의 인덕터(L3) 및 귀환회로

(FBC)의 접속점에 접속하고 있다.

저항기(R3)는, 그 한쪽 끝단이 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1,Q2)의 접속점 즉 각각의 소스 및 게이트전압출력회로(GO)의 소스측에 접속하고, 다른 끝단이 평활콘덴서(C2)의 마이너스측에 접속하고 있다.

게이트보호회로(GP)는, 한 쌍의 제너다이오드를 역직렬 접속하여 이루어지며, 게이트전압출력회로(GO)에 병렬접속하고 있다.

부하회로(LC)는, 고압방전램프(HDL), 전류제한 인덕터(L2) 및 직류커트콘덴서(C5)의 직렬 회로와, 고압방전램프(HDL)에 병렬접속한 공진콘덴서(C6)로 이루어지며, 한쪽 끝단이 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1,Q2)의 접속점에, 다른 끝단이 제 2 스위칭수단(Q2)의 드레인에 접속하고 있다.

고압방전램프(HDL)는, 도 2에 나타내는 구성을 구비하고 있다.

전류제한 인덕터(L2)와 공진콘덴서(C6)는, 직렬공진회로를 형성한다. 한편, 직류커트콘덴서(C5)는, 용량이 크기 때문에, 직렬공진에 크게는 영향주지는 않는다.

(Q2)의 드레인·소스사이에 접속된 콘덴서(C7)는, 제 2 스위칭수단(Q2)의 스위칭중의 부하를 경감한다.

다음에, 회로동작에 대하여 설명한다.

교류전원(AS)을 투입하면, 정류화직류전원(RD)에 의해 평활화된 직류전압이 평활콘덴서(C2)의 양 끝단에 나타난다. 그리고, 직렬접속된 제 1 및 제 2스위칭수단(Q1,Q2)의 양 드레인사이에 직류전압이 인가된다. 그러나, 양 스위칭수단(Q1,Q2)은, 게이트전압이 인가되어 있지 않기 때문에, 오프하고 있다.

상기 직류전압은, 동시에 시동회로(ST)에도 인가되기 때문에, 저항기(R2)의 양 끝단에는 주로 저항기(R1,R2,R3)의 저항치의 안분비에 따른 전압이 나타난다. 그리고, 저항기(R2)의 단자전압은, 제 1 및 제 2 스위칭수단(Q1,Q2)의 게이트·소스사이에 양극성의 전압으로서 인가된다.

그 결과, 제 1 스위칭수단(Q1)은, 스레쉬 홀드전압을 넘도록 설정되어 있기 때문에, 온한다. 이에 대하여, 제 2 스위칭수단(Q2)의 게이트·소스사이에 인가되는 전압은, 소요의 게이트전압과는 역극성이기 때문에, 오프상태인채로이다.

제 1 스위칭수단(Q1)이 온하면, 정류화 직류전원(RD)으로부터 제 1 스위칭수단(Q1)을 통해 부하회로(LC)에 전류가 흐른다. 이에 따라 전류제한인덕터(L2) 및 공진콘덴서(C6)의 직렬공진회로가 공진하여 공진콘덴서(C6)의 단자사이에 높은 공진전압이 나타나고, 고압방전램프(HDL)에 인가된다.

한편, 전류제한 인덕터(L2)에 전류가 흐름으로써, 자기결합하고 있는 귀환회로(FBC)에 전압이 유기된다. 이에 따라 직렬공진회로(SOC)가 직렬공진하여, 콘덴서(C3)에는 승압된 부전압이 발생하기 때문에, 게이트보호회로 (GP)에 의해 일정전압으로 클립되어, 게이트전압출력회로(GO)를 통해 제 1 및 제 2 스위칭수단 (Q1,Q2)의 게이트·소스사이에 인가된다.

이에 따라, 제 2스위칭수단(Q2)은 스레쉬 홀드전압을 넘기 때문에, 온한다.

이에 대하여, 지금까지 온하고 있는 제 1 스위칭수단(Q1)은, 게이트전압이 역극성이 되기 때문에, 오프한다.

제 2 스위칭수단(Q2)이 온하면, 부하회로(LC)의 전류제한 인덕터(L2)에 축적되어 있는 전자에너지 및 콘덴서(C6)의 전하가 방출되어, 전류제한인덕터(L2)로부터 제 2 스위칭수단(Q2)을 통해 부하회로(LC) 내를 역방향으로 전류가 흐르고, 콘덴서(C6)의 양 끝단에는 극성이 반전된 공진에 의한 높은 전압이 나타나, 고압방전램프(HDL)에 인가된다. 이후, 이상에서 설명한 동작을 반복한다.

그런데, 고압방전램프(HDL)가 시동하기 이전에는, 발진주파수가 전류 제한인덕터(L2) 및 콘덴서(C6)가 형성하는 직렬공진회로의 공진주파수에 상대적으로 접근한 주파수로 하프브릿지형 고주파인버터가 작동하기 때문에, 그 2차 개방전압은 약 550V(실효치) 즉 약 1.5kVp-p으로, 고압방전램프(HDL)의 방전개시전압과 거의 같은 값으로 설정되고 있다. 또한, 2차 단락전류는 약 550mA이며, 부하특성은, 도 1의 곡선 B에 나타내는 것과 마찬가지로 2차 개방전압으로부터 2차 단락전류까지 연속적으로 되어 있다.

따라서, 펄스전압을 발생하는 이그나이터를 사용하지 않아도, 얼마되지 않아 고압방전램프(HDL)는, 시동하고, 약간의 시간을 지나 글로우·아크전이가 행하여져, 부하특성곡선상의 정격램프전류치의 위치가 동작점이 되어 안정적으로 점등한다. 한편, 고압방전램프는, 도 3에 기술한 바와 같은 구성이기 때문에, 시동시에 흑화는 거의 생기지 않는다.

도 9는 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 2 실시형태에 있어서의 점등회로수단을 나타내는 회로도이다.

도면에 있어서, 도 8과 동일부분에 있어서는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다.

본 실시형태는, 점등회로수단이 풀브릿지형 고주파인버터(FBI)를 주체로 하고 있는 점에서 다르다.

(BUT)는 승압쵸퍼, (BDT)는 강압쵸퍼, (FBI)는 풀브릿지형 고주파인버터이다.

승압쵸퍼(BUT)는, 인덕터(L4), 스위칭수단(Q3), 다이오드(D1) 및 평활콘덴서 (C8)로 구성되어 있고, 평활콘덴서(C8)의 양 끝단에 정류화비평활 직류전원전압에 대하여 승압된 약 580V의 평활화직류전압을 발생한다.

강압쵸퍼(BDT)는, 스위칭수단(Q4) 및 콘덴서(C9)로 구성되어 있고, 스위칭수단(Q4)의 온듀티를 가변으로 하여 콘덴서(C9)의 적분작용에 의해 출력전압을 변화하면서 정전력제어를 행하도록 제어된다.

풀브릿지형 고주파인버터(FBI)는, 4개의 스위칭수단(Q5∼Q8)을 브릿지접속하여 입력단을 강압쵸퍼(BDT)의 콘덴서(C9)의 양 끝단에 접속하고, 출력단사이에 부하회로(LC)를 접속하고 있다. 한편, 부하회로(LC)의 인덕터(L5)는, 주로 스위칭수단(Q3)내지 (Q6)이 온하였을 때의 전류의 피크값을 억제하는 작용을 한다. 풀브릿지형 인버터의 경우, 전류제한인덕턴스는 필요가 없어진다.

이렇게, 풀브릿지형 고주파인버터(FBI)는, 그 직류입력전압을 변화시킴으로써, 출력전압을 조정할 수 있어, 고압방전램프(HDL)의 시동시에 약580V를 출력하고, 점등시에 약 75V를 출력한다.

도 10은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 2 실시형태를 나타내는 회로도이다.

도면에 있어서, (AS)는 저주파교류전원, (SW)는 전원스위치, (HB)는 점등회로수단, (HDL)은 고압방전램프이다.

저주파교류전원(AS)은, 100V 상용교류전원이다.

전원스위치(SW)는, 후술하는 점등회로수단(HB)의 입력을 온, 오프한다.

점등회로수단(HB)은, LC공진형의 고주파인버터를 주체로 하여 구성되어, 고압방전램프(HDL)에 고주파전압을 공급함과 동시에, 전류제한 인덕턴스를 구비하고 있다.

도 11은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 2 실시형태에 있어서의 고압방전램프를 나타내는 정면도이다.

도 12는 마찬가지로 상단부만을 밀봉한 상태를 나타내는 고압방전램프의 종단면도이다.

각 도면에 있어서, 도 3과 동일부분에 대해서는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다.

고압방전램프(HDL)는, 재질 및 크기를 제외하면 도 3에 나타낸 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 있어서의 고압방전램프와 거의 동일하다.

전류공급도체(10)의 소직경 통부(1b)의 단면에 접촉하는 위치에 120°간격으로, 3개의 방사형상 돌기부(3a)가 일체로 형성되어 있다. 이 방사형상 돌기부(3a)는, 각각 축방향에 따른 테이퍼를 바깥면에 가지고 있어, 전류공급도체(10)의 투광성 세라믹스 방전용기(1)의 소직경 통부(1b)의 단면에 접촉하여 스토퍼가 되는 동시에, 전류공급도체(10) 및 전극(2)을 소직경 통부(1b)에 대하여 동축이 되도록 위치를 규정한다.

[실시예 2]

〔고압방전램프〕

투광성 세라믹스 방전용기(1) : 투광성 알루미나세라믹스제로, 전체길이 24mm, 중공부(1a)의 외직경이 6mm, 내직경 5mm(두께 0.5mm), 소직경 통부(1b)가 외직경 1.7mm, 내직경 0.7mm(두께 0.5mm)

전극(2) : 텅스텐을 주성분으로 하고, 직경 0.25mm, 노출길이 7mm, 전극사이거리 3mm

전류공급도체(10) : 봉착성부분이 니오브로 이루어지고, 직경 0.64mm

조그만 간극(g) : 0.225mm

시일(4) : 전류공급도체(10) 및 전극(2)의 피복길이 3.5mm

방전매체 : 시동가스 및 버퍼가스가 Ne3%+ Ar100torr, 그 외에 수은 1mg 및 Tl, Dy, In 등의 발광금속의 요드화물 1.5mg

〔점등회로수단〕

회로구성 : LC공진형의 고주파인버터를 주체로 한다.

점등주파수 : 45kHz

〔점등조건〕

램프전력 : 23W

램프전압 : 72V

램프전류 : 0.3A

도 13은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 2 실시형태에 관련한 글로우·아크전이시간과 광속유지율과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도면에 있어서, 가로축은 글로우·아크전이시간(초)을, 세로축은 광속유지율 (%)을, 각각 나타낸다. 또한, 도면은, 글로우·아크전이시간이 여러가지 다른 고압방전램프점등장치를 준비하여, 고압방전램프를 165분간 점등하고, 5분간 소등하는 점멸시험을 3000시간 실시한 후에, 그 글로우·아크전이시간과 광속유지율을 측정한 결과에 기초하여 작성한 것이다.

도면에서 명백하듯이, 글로우·아크전이시간과 광속유지율과의 사이에는, 분명한 상관이 인정되고, 글로우·아크전이시간이 0.5∼3.0초의 범위내이면, 광속유지율이 80% 이상으로 되는 것을 확인할 수 있다.

또한, 글로우·아크전이시간이 1.0∼2.5초의 범위내이면, 광속유지율이 90% 이상으로 되는 것도 알 수 있다.

도 14는 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 2 실시형태에 관련하여 고압방전램프의 글로우·아크전이시간의 측정법을 설명하는 회로도이다.

도면에 있어서, OSC는 스토리지(storage)형의 오실로스코프 (oscilloscope)이다.

즉, 고압방전램프(HDL)의 양 끝단에 오실로스코프의 측정단자를 접속하여, 전원스위치(SW)에 의한 안정기(HB)에의 전원투입시부터 램프전압파형의 변화를 관측하여, 양쪽의 전극이 글로우·아크전이하였을 때의 경과시간을 글로우·아크전이시간으로서 계측한다. 그리고, 측정회수 5회의 평균치를 가지고 글로우·아크전이시간으로 한다.

도 15는 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 1 실시형태에 관련하여 고압방전램프의 램프전압파형을 모식적으로 나타내는 파형도이다.

도면에 있어서, 가로축은 시간(초)을, 세로축은 전압을, 각각 나타낸다. 또한, 도면은 시간 0에서 전원스위치(SW)를 투입하고, 2초일 때에 한쪽의 전극측이 글로우·아크전이하고, 2.5초일 때에 다른쪽의 전극측이 글로우·아크전이한 경우를 나타내고 있다. 따라서, 이 도면에 나타내는 예에서는, 글로우·아크전이시간은 2.5초이다. 한편, 글로우·아크전 이후에는 안정적인 점등상태로 이행하고 있다.

도 16은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 3 실시형태에 있어서의 고압방전램프를 나타내는 정면도이다.

도면에 있어서, 도 11과 동일부분에 있어서는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다. 또한, (5)는 접속도체, (6)은 시동보조도체이다.

접속도체(5)는 몰리브덴선으로 이루어지며, 도면에 있어서 위쪽의 전류공급도체(10)에 한쪽 끝단이 접속하고, 기단이 점등회로수단측에 접속한다.

시동보조도체(6)는, 마찬가지로 몰리브덴선으로 이루어지며, 기단이 접속도체(5)에 용접에 의해 접속하고, 선단이 아래쪽의 전극(도시하지 않음)의 주위를 둘러싸는 소직경 통부(1b)의 중간부에 감겨져 있다.

이렇게, 본 실시형태에 있어서는, 시동시에 도면에 있어서 아래쪽의 전극과 시동보조도체(6)와의 사이에 점등회로수단의 출력전압이 인가되기 때문에, 그들 사이의 전계강도가 커져, 방전매체의 절연파괴가 촉진된다. 그 결과, 상대적으로 낮은 전압에서도 고압방전램프는 시동한다.

한편, 본 실시형태의 고압방전랩프는, 도시하지 않은 외관내에 수납된다.

도 17은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 4 의 실시형태에 있어서의 고압방전램프를 나타내는 정면도이다.

도면에 있어서, 도 16과 동일부분에 대해서서는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다. 또한, (7)은 외관, (8)은 꼭지쇠이다.

외관(7)은, R형의 밸브형상을 하고 있어, 도면에 있어서 바닥부를 제외하고 내면에 반사면(7a)을 구비하고 있는 동시에, 내부는 배기되어 진공으로 되어 있다. 반사면(7a)은 알루미늄증착에 의해 형성되고 있다.

또한, 외관(7)의 내부에는, 도 16에 나타내는 바와 같은 투광성 세라믹스 방전용기(1)가 수납되어 있다. 투광성 세라믹스 방전용기(1)의 포위부(1a)가 반사면(7a)의 초점에 위치하도록 고정되어 있다.

꼭지쇠(8)는, E26형 나사꼭지쇠로 이루어지며, 외관(7)의 네크부(7b)에 의해 고정부착되어 있다.

도 18은 본 발명의 고압방전램프점등장치의 제 5 실시형태에 있어서의 위쪽만을 조립한 상태의 고압방전램프를 나타내는 종단면도이다.

도면에 있어서, 도 3과 동일부분에 있어서는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다.

고압방전램프는, 도면에 나타낸 바와 같이, 투광성 세라믹스 방전용기(1),한 쌍의 전극(2), 전류공급도체(10), 제 1 시일(4) 및 도면에 나타나지 않은 방전매체에 더하여, 세라믹스워셔(19), 외부리드선(18), 제 2 시일(9)을 구비하고 있다. 또, 도면은, 구성을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 위쪽만을 조립하여 밀봉한 상태를 나타내고 있지만, 실제는 상하대칭구조로 되어 있다. 또한, 제 1 시일(4)은, 도 3에 있어서의 시일(4)과 마찬가지이다.

투광성 세라믹스 방전용기(1)의 포위부(1a)는, 도 2에 있어서 설명한 바와 같이, 거의 구형을 구비하고 있다.

세라믹스워셔(19)는, 중앙의 관통구멍(7a)을 구비하여, 전류공급도체(10)및 외부리드선(18)의 접속부를 포위하고 있다.

외부리드선(18)은, 내산화성금속으로 이루어지며, 전류공급도체(10)의 기단에 용접되어, 전류공급도체(10)와 동일방향으로 연재하고 있다.

제 2 시일(9)은, 세라믹스워셔(19)의 관통구멍(7a)내를 중심으로 전류공급도체(10)의 소직경 통부(1b)에서 외부에 노출하고 있는 기단부를 둘러싸고 있다. 따라서, 전류공급도체(10)는, 제 1 및 제 2 시일(4,9)에 의해서 완전하게 피복되어 있다.

방전매체로서, 발광금속의 할로겐화물, 수은 및 희가스가 봉입되어 있다.

[실시예 3]

〔고압방전램프(11a)〕

투광성 세라믹스 방전용기(1) : 재질-투광성 알루미나 세라믹스제

전체길이- 28mm

포위부(1a)-외직경a이 6.5mm, 내직경 5.5mm(두께 0.5mm), 내용적 0.087cc, 진구도는 0.68, 축길이 b(도 1참조)가 7.2mm

소직경 통부(1b)-외직경 1.7mm, 내직경 0.7mm(두께 0.5mm), 길이 9mm

중량- 386mg

전극(2) : 재질-주성분텅스텐, 직경 0.25mm, 길이 7.5mm, 전극사이거리 3mm

조그만 간극(g) : 0.225mm

전류공급도체(10) : 재질-니오브, 직경 0.64 mm, 길이 4mm, 소직경 통부(1b)에의 삽입깊이 3.5mm

외부리드선(18) : 재질-Fe-Ni-Co합금, 직경 0.64mm, 길이 55mm

제 1 시일(4) : 재질-Al₂O₃-SiO₂-Dy₂O₃계의 세라믹스밀봉용 화합물 즉 플릿유리, 융점 1500℃

세라믹스워셔(19) : 재질-알루미나세라믹스

제 2 시일(9):재질-CaO-BaO-SiO 계의 결합용 유리 즉 플릿유리, 융점 1045℃

방전매체 : 시동가스 및 완충가스-분압으로 Ne3%+ Ar97%의 혼합가스를 15Otorr

완충증기-수은 1.5mg

발광금속의 화합물-NaI:TlI:DyI₃을 몰비로 71:8:21의 비율로 1.4mg

램프전력 : 20W

램프중량 : 487mg

램프전력(W)/투광성 세라믹스 방전용기의 중량(mg) : 0.0518(w/mg)

램프전력(W)/고압방전램프의 중량(mg) : 0.0411(w/mg)

포위부의 내용적당 발광매체의 봉입량 : 16.09(mg/cc)

포위부(1a)의 축길이(b)에 대한 전극간 거리(gE) 비율/b : 0.427

〔점등회로수단〕

회로구성: LC공진형인 동시에, 한 쌍의 스위칭수단을 컴프리멘터리 접속한 하프브릿지형의 고주파인버터를 주체로 한다.

점등주파수 : 45kHz

〔점등조건〕

램프전압 : 70V

램프전류 : 0.26A

램프효율 : 781m/W

불점수명 : 7000시간

도 19는 본 발명의 조명장치의 제 1 실시형태로서의 전구형 고압방전램프를 나타내는 중앙단면정면도이다.

도면에 있어서, 도 18과 동일부분에 있어서는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다.

(11)은 고압방전램프장치, (12)는 고정수단, (13)은 점등회로수단, (14)은 수전수단, (15)는 케이스, (16)은 접속선, (17)은 보호수단이다.

고압방전램프장치(11)는, 고압방전램프(11a) 및 반사경(11b)으로 이루어진다.

고압방전램프(11a)는, 도 18에 나타내는 고압방전램프를 사용하고 있다.

반사경(11b)은, 반사면(11b1), 한 쌍의 관통구멍(11b2) 및 지지대(11b3)를 구비하고 있다.

반사면(11b1)은, 회전포물면형상을 하고 있다.

한 쌍의 관통구멍(11b2)은, 반사면(11b1)의 소정의 위치에 대향하여 형성되어 있고, 반사면(11b1)의 내외를 연통하고 있다. 소정의 위치란, 반사면(11b1)의 가로방향으로 횡단하고, 또한 초점을 통과하는 위치이다.

지지대(11b3)는, 반사면(11b1)의 배면측에 통형상으로 형성되어 돌출 하고 있다.

이렇게, 고압방전램프(11a)는, 그 양 끝단의 소직경 통부(1b)를 반사경(11b)의 한 쌍의 관통구멍(11b2)에 삽입하여 반사경(11b)에 조립할 수 있고, 양자는 일체화되어 있다.

고정수단(12)은 판부(12a) 및 마개체부(12b)가 일체로 형성되어 있다.

판부(12a)는, 후술하는 케이스(15)의 덮개(15b)의 배면에 둘레가장자리부가 접촉한다.

마개체부(12b)는, 고압방전램프장치(11)의 반사경(11b)의 지지대(11b3)의 통 속에 삽입되고, 또한 접착됨으로써, 고압방전램프장치(11)를 덮개(15b)에 접착하고 있다.

점등회로수단(13)은, 형광램프용으로서의 부하특성을 구비하고 있으며, 고주파인버터 및 전류 제한수단을 포함하여, 고압방전램프(11a)를 고주파점등한다. 그리고, 점등회로수단(13)은, 반사경(11b)의 배면에 배설되어 있다. 한편, (13a)는 배선기판이다.

수전수단(14)은, E11형 나사꼭지쇠로 이루어지며, 해당 나사꼭지쇠가 통전상태의 램프소켓(도시하지 않음)에 장착되었을 때에 수전하여 방전램프점등장치(13)를 힘을 가한다.

케이스(15)는, 이상의 각 구성요소를 수납하여, 소정의 위치관계로 유지한다. 또한 케이스(15)는, 케이스본체(15a) 및 덮개(15b)로 이루어지며, 도면에 있어서 상부가 절두원추형상을 이룸과 동시에, 하단이 개방된 원통형이다. 그리고, 점등회로수단(13)은, 케이스본체(15a)내에 수납되어 있다. 케이스(15)의 그 절두부에 수전수단(14)을 배치하고 있다.

덮개(15b)는, 케이스본체(15a)의 하단에 끼워맞춤상태로 도시하지 않은 접착제에 의해서 고정부착된다. 또한, 덮개(15b)의 중앙에는, 개구(15b1)가 형성되어 있고, 상술의 고압방전램프장치(11)를 수용하고 있다. 또한, 덮개(15b)에는, 그 외에 접속선(16)이 통과하는 끼움 구멍(15b2)이 형성되어 있다.

접속선(16)은, 케이스(15)의 내부에 수납되어 있는 방전램프점등장치(13)로부터 연재하여, 덮개(15b)의 끼움 구멍(15b2)을 통과하여, 고압방전램프(11a)의 외부리드선(18)에 접속하고 있다.

보호수단(17)은 덮개(15b)와 일체로 형성되어 있다.

이렇게, 보호수단(17)은, 고압방전램프장치(11)의 주위에 고리형상으로 기립하여 반사경(11b), 고압방전램프(11a)의 반사경(11b)으로부터 외부에 노출하고 있는 부분 및 접속선(16)을 둘러싸고 보호한다.

도 20은 본 발명의 조명장치의 제 2 실시형태로서의 전구형 고압방전램프를 나타내는 정면도이다.

도 21은, 마찬가지로 종단면도이다.

각 도면에 있어서, 도 18 및 도 19와 동일부분에 대해서는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다.

고압방전램프장치(11)는, 고압방전램프(11a), 반사경(11b) 및 전면보호판 (11c)으로 이루어진다.

고압방전램프(11a)는, 도 18에 나타내는 고압방전램프와 유사한 구성이다. 단, 외부리드선(18)이 고압방전램프(11a)의 축에 대하여 직각방향으로 도출되고 있는 점에서 다르다.

반사경(11b)은, 그 반사면(11b1)이 유리성형품으로 이루어지는 기체의 내표면에 형성한 회전포물면의 위에 알루미늄을 증착함으로써 형성되어 있다.

전면보호판(11c)은, 투광성 내열부재로 이루어지며, 반사경(11b)의 투광개구에 내열성 접착제에 의해서 접착되어, 투광개구를 폐색하고 있다.

점등회로수단(13)은, 그 출력단이 고압방전램프(11a)의 외부리드선(18)에 접속하고 있다.

수전수단(14)은, E26형 나사꼭지쇠로 이루어진다.

케이스(15)는, 내열성합성수지를 성형하여 형성되어 있다.

도 22는, 본 발명의 조명장치의 제 3 실시형태로서의 스포트라이트를 나타내는 정면도이다.

도면에 있어서, (21)은 조명기구본체, (22)는 고압방전램프장치이다.

조명기구본체(21)는, 받침대(21a), 지주(21b) 및 등체(21c)를 구비하고 있다.

받침대(21a)는, 천정에 직접부착 또는 라이팅덕트를 통해 천정에 매달도록 구성되고, 내부에 방전램프점등장치(도시하지 않음)를 수납하고 있다.

지주(21b)는, 받침대(21a)에서 수직 하강하여 등체(21c)를 지지하고 있다. 내부에 방전램프점등장치로부터 등체(21c)에 접속하는 절연피복도선(도시하지 않음)을 수용하고 있다.

등체(21c)는, 내부에 램프소켓(도시하지 않음)을 수납하고 있다.

고압방전램프장치(22)는, 고압방전램프(HDL), 반사경(22a) 및 꼭지쇠(22b)를 구비하고 있다.

이렇게, 등체(21c)의 램프소켓에 고압방전램프장치(22)의 꼭지쇠(22b)를 장착하면, 고압방전램프(HDL)가 고휘도로 점등하여, 반사경(22a)에 의해 집광되기 때문에, 원하는 샤프한 배광특성을 얻어 피조체를 양호하게 조명할 수 있다.

또, 종래의 할로겐램프를 사용하는 스포트라이트와 같이 할로겐램프를 장착하여도 양호하게 점등할 수 있다.

도면에 있어서, 도 17 및 도 22와 동일부분에 대해서는 동일부호를 붙이고 설명은 생략한다.

조명기구본체(21)는, 도 22와 동일하다.

고압방전램프(HDL)는, 도 17에 나타내는 것과 동일이다.

그렇게, 조명기구본체(21)의 등체(21c)의 내부에 배설되어 있는 램프소켓(도시하지 않음)에 고압방전램프(HDL)의 꼭지쇠를 장착하면, 고압방전램프(HDL)가 고휘도로 점등하여, 그 외관(7)의 반사면(7a)에 의해 집광되기 때문에, 원하는 샤프한 배광특성을 얻어 피조체를 양호하게 조명할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 의하면, 투광성 방전용기의 포위부의 끝단부에 연이어 통한 오목부를 형성하고, 오목부내에 전극을 끼워 넣어 그 선단을 포위부내에 돌출시키고, 또한 오목부의 내면과 전극과의 사이에 조그만 간극을 형성함과 동시에, 방전매체를 봉입한 고압방전램프를, 소형의 점등회로수단을 사용하여 점등하여도, 시동시의 전극물질의 증발에 의한 흑화가 생기기 어려운 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 1 및 2 실시형태에 의하면, 더욱 투광성 방전용기의 포위부의 양 끝단에 연이어 통한 오목부를 형성하고, 오목부내에 전극을 끼워 넣어 그 선단을 포위부내에 돌출시키고, 또한 오목부의 내면과 전극과의 사이에 조그만 간극을 형성함과 동시에, 시동가스 및 버퍼가스로서 네온 및 아르곤을 봉입한 고압방전램프를, 부하특성이 2차 개방전압으로부터 2차 단락전류까지 연속하고 있는 형광램프용 점등회로수단을 사용하여 점등함으로써, 글로우방전시의 전극환산전류밀도를 작게 하여 글로우·아크전이시의 글로우전력을 작게 할 수 있기 때문에, 시동시의 전극물질의 증발에 의한 흑화가 생기기 어려운 동시에, 소형의 점등회로수단을 사용하는 것이 가능한 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 2 실시형태에 의하면, 더욱 점등회로수단의 2차 개방전압이 고압방전램프의 방전개시전압에 접근하고 있는 것에 의해, 시동시의 글로우전력을 보다 작게 한 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 3 실시형태에 의하면, 더욱 LC공진회로를 구비한 고주파인버터를 주체로 하는 점등회로수단을 사용함으로써, 출력전압의 조정이 원활한 동시에, 회로구성이 간단하고, 한층 더 소형이고 또한 염가인 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

더욱 고압방전램프가 투광성 세라믹스 방전용기를 구비함으로써, 전극의 주위에 조그만 간극을 구비한 오목부를 용이하게 형성할 수 있는 동시에, 고램프효율이고, 또한 긴 수명의 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

더욱 고압방전램프의 방전매체의 네온 및 아르곤이 100∼200torr의 압력으로 봉입되어 있는 것에 의해, 시동시의 흑화가 현저히 저감하는 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 4 실시형태에 의하면, 더욱 고압방전램프의 글로우·아크전이시간이 0.5∼3.0초의 범위내인 것에 의해, 시동시의 흑화가 저감하는 고압방전램프점등장치를 제공할 수가 있다.

더욱 고압방전램프의 글로우·아크전이시간이 1.0∼2.5초의 범위내인 것에 의해, 시동시의 흑화가 현저히 저감하는 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

더욱 고압방전램프가 투광성 세라믹스 방전용기에 근접하여 배설된 시동보조도체를 구비함으로써, 시동전압이 낮은 동시에, 점등회로수단의 한층 더한 소형화가 가능한 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

더욱 고압방전램프의 안정시의 주파수가 5∼500kHz인 것에 의해, 실제적인 고주파점등용 점등회로수단을 구비한 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

더욱 고압방전램프의 램프전력이 50W 이하인 것에 의해, 예를 들면 광파이버용 광원 등의 소형인 조명장치에 적합하고, 할로겐전구에 대체 가능한 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 5 실시형태에 의하면, 더욱 투광성 세라믹스 방전용기의 진구도가 0.6이상이고, 방전매체가 네온 및 아르곤을 포함하여, 램프전력이 50W이하이며, 또한 점등회로수단의 동작주파수가 40∼80kHz인 것에 의해, 시동시의 흑화가 현저하게 억제되며, 또한 점등회로수단을 소형화할 수 있는 동시에, 음향적 공명현상이 발생하지 않는 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

더욱 글로우·아크전이시간이 0.5∼3.0초의 범위내인 것에 의해, 시동시의 흑화가 저감하는 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

더욱 점등회로수단이 LC공진형의 고주파인버터를 구비함으로써, 출력전압의 조정이 원활한 동시에, 회로구성이 간단하고, 한층 더 소형이고 또한 염가인 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

더욱 점등회로수단의 2차 무부하전압이 1.0∼3.0kVp-p인 것에 의해, 점등회로수단을 한층 더 소형화한 고압방전램프점등장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 조명장치에 의하면, 본 발명의 제 1 내지 5 실시형태의 효과를 갖는 조명장치를 제공할 수 있다.

Claims

진구도가 0.6이상인 거의 구형을 이루고 있고 방전공간을 둘러싸는 포위부 및 포위부의 끝단부에 연이어 통하여 배치되어 포위부보다 내직경이 작은 오목부를 구비한 투광성 방전용기, 투광성 방전용기의 오목부의 내면과의 사이에 조그만 간극을 형성하면서 오목부내에 끼워 넣어져 있는 동시에 선단이 투광성 방전용기의 포위부내에 돌출 하고 있는 가늘고 긴 전극, 선단이 전극의 기단부에 접속되어 적어도 중간부가 투광성 방전용기에 봉착되고 기단이 투광성 방전용기로부터 외부로 노출한 도입도체, 및 적어도 네온 및 아르곤을 포함하여 투광성 방전용기내에 봉입된 방전매체를 구비하며, 글로-아크 전이시간 0.5초∼3초의 범위에 있도록 구성되어 있는 고압방전램프와;

2차 개방전압으로부터 2차 단락전류까지 연속적인 부하특성을 구비하며, 고압방전램프의 방전개시전압(Vs)에 대한 2차 개방전압(V₂₀)의 비율, V₂₀/Vs(%)의 값을 110∼300(%)으로 하는 고압방전램프를 고주파로 점등하는 점등회로수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압방전램프점등장치.
진구도가 0.6이상의 거의 구형을 이루고 있고 방전공간을 둘러싸는 포위부 및 포위부의 끝단부에 연이어 통하여 배치되어 포위부보다 내직경이 작은 오목부를 구비한 투광성 방전용기, 투광성 방전용기의 오목부의 내면과의 사이에 조그만 간극을 형성하면서 오목부내에 끼워 넣어져 있는 동시에 선단이 투광성 방전용기의 포위부내에 돌출 하고 있는 가늘고 긴 전극, 선단이 전극의 기단부에 접속되어 적어도 중간부가 투광성 방전용기에 봉착되고 기단이 투광성 방전용기로부터 외부에 노출한 도입도체, 및 적어도 네온 및 아르곤을 포함하여 투광성 방전용기내에 봉입된 방전매체를 구비하며, 글로-아크 전이시간 0.5초∼3초의 범위에 있도록 구성되어 있는 고압방전램프와;

2차 개방전압이 적어도 고압방전램프의 방전개시전압에 접근하고 있는 동시에, 2차 개방전압으로부터 2차 단락전류까지 연속적인 부하특성을 구비하며, 고압방전램프를 고주파로 점등하는 점등회로수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압방전램프점등장치.
진구도가 0.6이상의 거의 구형을 이루고 있고 방전공간을 둘러싸는 포위부 및 포위부의 끝단부에 연이어 통하여 배치되어 포위부보다 내직경이 작은 오목부를 구비한 투광성 방전용기, 투광성 방전용기의 오목부의 내면과의 사이에 조그만 간극을 형성하면서 오목부내에 끼워 넣어져 있는 동시에 선단이 투광성 방전용기의 중공부내에 돌출하고 있는 가늘고 긴 전극, 선단이 전극의 기단부에 접속되어 적어도 중간부가 투광성 방전용기에 봉착되고 기단이 투광성 방전용기로부터 외부에 노출한 도입도체, 및 적어도 네온 및 아르곤을 포함하여 투광성 방전용기내에 봉입된 방전매체를 구비하며, 글로-아크 전이시간 0.5초∼3초의 범위에 있도록 구성되어 있는 고압방전램프와;

고압방전램프의 방전개시전압(Vs)에 대한 2차 개방전압(V₂₀)의 비율, V₂₀/Vs(%)의 값을 110∼300(%)으로 한 LC공진회로를 구비한 고주파인버터를 주체로 하는 점등회로수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압방전램프점등장치.
진구도가 0.6이상인 거의 구형을 이루고 있고 방전공간을 둘러싸는 포위부를 구비한 투광성 세라믹스 방전용기, 투광성 세라믹스 방전용기에 임재하는 한 쌍의 전극, 및 투광성 세라믹스 방전용기내에 봉입된 네온 및 아르곤을 포함하는 방전매체를 구비하며, 글로-아크 전이시간 0.5초∼3초의 범위에 있도록 구성되고, 램프전력이 50W 이하인 고압방전램프와;

고압방전램프의 방전개시전압(Vs)에 대한 2차 개방전압(V₂₀)의 비율, V₂₀/Vs(%)의 값을 110∼300(%)으로 하는 고압방전램프를 동작주파수 40∼80kHz의 고주파로 점등하는 점등회로수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압방전램프점등장치.
조명장치본체와;

조명장치본체에 지지된 청구항 1 항 내지 4 항 중의 어느 한 항의 기재의 고압방전램프점등장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.