KR100360324B1 - 조명장치 및 표시장치 - Google Patents

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Abstract

저온환경하에서도 휘도의 저하를 방지한 조명장치를 제공한다.
냉음극(28,28)사이에 방전등점등장치(37)에 의하여 전압을 인가하고, 시동, 점등한다. 냉음극(28,28)사이의 방전에 의하여 수은증기를 여기하고, 파장 254nm의 자외선이 여기하여 3파장형광체가 발광하고, 반사경(6)에서 도광판(7)방향으로 반사하여, 도광판(7)에 의하여 빛을 도광하고, 광산판(9) 및 집광판(10)을 통하여 액정표시유니트(12)를 배면으로부터 조사하여 표시한다. 방전등점등장치(37)는, 승압쵸퍼회로에 의하여 승압하여 인버터회로에 의하여 고주파로 변환하고 저압수은증기방전램프(5)를 시동점등한다. 서미스터(35)에서 검출한 온도가 10℃이하인 경우에는, 점등개시로부터 2분간, 출력전류가 정격전류의 4mA보다 높은 6mA가 되도록 한다.

Description

조명장치 및 표시장치{A lighting apparatus and an indicator}
본 발명은, 저온환경하에서의 특성을 향상한 조명장치 및 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 저압수은증기방전램프는, 저온환경하에서는 수은증기압이 낮아지고, 발광효율이 저하하여 상온시의 10% 이하로 휘도가 저하한다.
이 때문에, 저온환경하에서 저압수은증기방전램프를 사용하는 경우에는, 저압수은증기방전램프에 히터를 설치하여, 저압수은증기방전램프를 따뜻하게 해서 사용하여 휘도의 저하를 막고 있다.
그런데, 히터를 장착하면 제품 비용이 상승함과 동시에, 장치가 대형화되는등의 악영향이 있다.
한편, 예를 들면 2중관을 사용함으로써, 저온환경하에서도 휘도의 저하를 억제한 저압수은증기방전램프가, 예를 들면 일본국 실용공고평4-52932호공보에 기재되어 있다.
이 일본국 실용공고평4-52932호공보에 기재의 저압수은증기방전램프는, 방전공간을 형성하는 직관통(直管筒)형상의 내관에 간극을 통해 동축형상으로 이 내관을 기밀하게 둘러싸는 외관을 설치하고, 내관을 단열한 상태로 외기와의 접촉을 방지한 구성을 갖고 있고, 저온환경하에서도 발광효율의 저하를 억제할 수 있는 것이다.
그런데, 일본 실용공고평4-52932호공보에 기재되어 있는 2중관을 사용한 저압수은증기방전램프에서는, 저온환경아래의 발광효율의 저하를 억제하는 데 한계가 있고, 휘도의 저하를 상온시의 57% 정도로 하는 것은 가능하지만, 단일관에 히터를 설치한 경우만큼은 개선할 수 없다. 또한, 2중관의 경우에는, 외관의 주위에 히터를 설치하더라도 내관이 단열되어 있기 때문에 충분히 내관을 가열할 수가 없다.
한편, 일본국 특개평7-272888호공보에는, 냉음극형광램프의 단일관의 밸브의 주위온도가 일정온도이하일 때, 램프전압을 상승하는 점등장치가 기재되어 있다.
그런데, 이 특개평7-272888호공보에 기재의 냉음극형광램프에서는, 단일관이기 때문에 밸브로부터의 방열량이 많고, 램프전압을 증가시키더라도 효과적으로 냉음극형광램프의 온도를 상승시킬 수 없다.
그렇지만, 일본국 실용공고평4-52932호공보에 기재되어 있는 2중관을 사용한 저압수은증기방전램프로서는, 단일관에 히터를 설치한 경우만큼은 개선되지 않고, 2중관의 경우에는 외관의 주위에 히터를 설치하더라도 내관이 단열되어 있기 때문에 충분히 내관을 가열할 수 없다.
또한, 특개평7-272888호공보에 기재의 냉음극형광램프로서는, 단일관이기 때문에 밸브로부터의 방열량이 많고, 램프전압을 증가하더라도 효과적으로 냉음극형광램프의 온도를 상승시킬 수 없다는 문제를 갖고 있다.
본 발명의 상기 문제점에 비추어 봐 이루어진 것으로, 저온환경하에서도 휘도의 저하를 방지한 조명장치 및 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은, 본 발명의 1실시의 형태의 조명장치의 저압수은증기방전램프를 횡단면으로 나타내는 설명도,
도 2는, 본 발명의 저압수은증기방전램프를 나타내는 종단면도,
도 3은, 본 발명의 액정표시장치를 나타내는 단면도,
도 4는, 본 발명의 방전등점등장치를 나타내는 회로도,
도 5는, 본 발명의 방전등점등장치의 동작을 나타내는 플로우챠트,
도 6은, 본 발명의 주위온도가 -30℃에서의 관면온도 및 전류와 시간의 관계를 나타내는 그래프,
도 7은, 본 발명의 주위온도가 -1O℃에서의 관면온도 및 전류와 시간의 관계를 나타내는 그래프,
도 8은, 본 발명의 관면온도 및 전류와 시간의 관계를 나타내는 그래프,
도 9는, 본 발명의 저압수은증기방전램프의 시간과 상대휘도와의 관계를 나타내는 그래프,
도 10은, 본 발명의 온도와 램프전류치와의 관계를 나타내는 그래프,
도 11은, 본 발명의 온도와 램프전류통전시간과의 관계를 나타내는 그래프,
도 12는, 본 발명의 온도와 슬로프다운시간과의 관계를 나타내는 그래프,
도 13은, 본 발명의 다른 실시의 형태의 조명장치의 저압수은증기방전램프를 횡단면으로 나타내는 단면도,
도 14는, 본 발명의 또 다른 실시의 형태의 조명장치의 저압수은증기방전램프를 횡단면으로 나타내는 단면도,
도 15는, 본 발명의 다른 실시의 형태의 방전등점등장치를 나타내는 블록도,
도 16은, 본 발명의 동작의 시간과 전류치와의 관계를 나타내는 그래프,
도 17은, 본 발명의 다른 동작의 시간과 전류치와의 관계를 나타내는 그래프,
도 18은, 본 발명의 전광점등시 및 조광점등시의 동작의 시간과 전류치와의 관계를 나타내는 그래프,
도 19는, 본 발명의 전광점등시 및 조광점등시의 다른 동작의 시간과 전류치와의 관계를 나타내는 그래프,
도 20은, 본 발명의 다른 실시의 형태의 자동차용표시장치를 나타내는 단면도,
도 21은, 본 발명의 시간과 램프전류치와의 관계를 나타내는 그래프,
도 22는, 본 발명의 시간과 상대휘도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
5,46,76 : 저압수은증기방전램프
12 : 표시수단으로서의 액정표시유니트
22 : 내관으로서의 발광관
23 : 외관
28 : 전극으로서의 냉음극
31 : 플렉시블프린트 기판
35,82 : 램프 센서인 온도 센서로서의 서미스터
37 : 방전등점등장치
84 : 플렉시블프린트기판
제 1 항의 조명장치는, 방전공간에 전극이 밀봉장착되어 수은 및 희(希)가스가 봉입된 내관, 및, 기밀공간내에 이 내관을 둘러싼 외관을 갖는 방전램프와; 방전램프의 주위의 환경을 검출하는 램프 센서와 ; 이 램프 센서로 검출된 주위의 환경에 따라서 램프전력을 증감하도록 제어하는 방전등점등장치를 구비하고 있는 것으로, 램프 센서에 의해 검출된 주위환경에 따라서 방전등점등장치로 공급하는 램프전력을 증감시킴으로써, 주위환경에 관계없이 방전램프의 휘도를 저하시키지 않고 점등시켜, 시동시에는 조기에 소정의 휘도로 올릴 수 있다.
제 2 항의 조명장치는, 제 1 항의 조명장치에 있어서, 방전램프 및 램프 센서에의 배선이 형성된 플렉시블프린트기판을 구비한 것으로, 플렉시블프린트기판에의해 방전램프 및 램프 센서에 용이하게 배선할 수 있다.
제 3 항의 조명장치는, 제 1 항 또는 제 2 항의 조명장치에 있어서, 램프 센서는, 온도 센서로, 방전등점등장치는, 온도 센서로 검출한 온도가 낮을 때에 공급하는 램프전력을 증가하도록 제어하는 것으로, 온도 센서에 의해 온도가 낮게 검출되면 방전등점등장치로 공급하는 램프전력을 증가시킴으로써, 온도가 낮은 상태에서도 방전램프의 휘도를 저하시키는 일없이 점등시킨다.
제 4 항의 조명장치는, 제 1 항 또는 제 2 항의 조명장치에 있어서, 램프 센서는, 온도 센서로, 방전등점등장치는, 온도 센서로 검출한 온도가 높을 때에 공급하는 램프전력을 감소하도록 제어하는 것으로, 온도 센서에 의해 온도가 높게 검출되면 방전등점등장치로 공급하는 램프전력을 감소시킴으로써, 온도가 높은 상태라도 방전램프의 휘도를 저하시키는 일없이 점등시킨다.
제 5 항의 조명장치는, 제 1 항 또는 제 2 항의 조명장치에 있어서, 램프센서는, 온도 센서이며, 방전등점등장치는, 시동시에 온도 센서로 검출한 온도에 따라서 램프전력의 증감치 또는 램프전력의 공급시간중의 어느 하나 이상을 결정하여, 램프전력을 공급하는 것으로, 시동시에 온도 센서로 검출한 온도에 따라서 램프전력의 증감치 또는 램프전력의 공급시간중의 어느 하나 이상을 변화시켜, 시동시부터 방전램프의 휘도를 저하시키는 일없이 점등시킨다.
제 6 항의 조명장치는, 제 1 항 또는 제 2 항의 조명장치에 있어서, 램프센서는, 온도센서이며, 방전램프에 밀착하여 설정된 것으로, 방전램프의 온도에 근거하여 방전등점등장치의 전력을 변화시키기 때문에, 방전램프의 온도에 따라서 적절히 방전등점등장치의 전력을 증가할 수 있고, 방전램프의 휘도가 저하하는 것을 확실히 방지한다.
제 7 항의 조명장치는, 제 1 항 또는 제 2 항의 조명장치에 있어서, 램프센서는, 온도센서이며, 외관의 전극에 근접한 위치에 배설된 것으로, 온도변화하기 쉽게 발열원이 되는 전극의 근방에 온도 센서를 배설함으로써, 방전램프의 온도변화에 큰 영향을 주는 전극근방이기 때문에 열전도하기 쉽고, 전극의 온도에 따라서 적절히 방전등점등장치의 전력을 증가할 수 있고, 방전램프의 휘도가 저하하는 것을 확실히 방지한다.
제 8 항의 조명장치는, 제 1 항 또는 제 2 항의 조명장치에 있어서, 램프센서는, 온도센서이며, 방전등점등장치측에 설치되어 있으므로, 온도센서로의 배선을 쉽게 하여 온도검출한다.
제 9 항의 조명장치는, 제 1 항 또는 제 2 항의 조명장치에 있어서, 램프센서는, 휘도센서이며, 휘도를 검출함에 의해 휘도를 저하시키는 일없이 점등시킨다.
제 10 항의 표시장치는, 제 1 항 또는 제 2 항의 조명장치와; 이 조명장치에 조사되는 표시수단을 구비한 것으로, 각각의 작용을 나타낸다.
[실시형태]
이하, 본 발명의 1실시의 형태를 액정표시장치의 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 액정표시장치를 나타내는 단면도로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 액정표시장치(1)는, 전면에 조사용의 개구(2)를 갖는 얇은 상자형의 케이스체(3)를 구비하여, 이 케이스체(3)내에는 조명장치가 되는 백라이트유니트(4)가 수납되어 있다. 이 백라이트 유니트(4)는, 저압수은증기방전램프(5)를 갖고, 이 저압수은증기방전램프(5)의 근방에는 이 저압수은증기방전램프(5)를 내포하도록 근접도체를 겸한 은증착된 필름의 반사경(6)이 한방향을 개구한 상태로 감겨있고, 이 반사경(6)의 조사방향으로는 아크릴수지제의 도광판(7)이 배설되고, 이 도광판(7)은 케이스체(3)의 개구(2)에 대향하여 위치하고 있다. 또한, 도광판(7)의 배면측에는 평면형상의 반사판(8)이 배설되고, 도광판(7)과 케이스체(3)의 개구(2)와의 사이에는, 확산판(9) 및 집광판(10)으로 구성되는 제광(制光)수단(11)이 배설되어 있다. 그리고, 케이스체(3)의 개구(2)의 전면측에는, 표시수단으로서의 액정표시유니트(12)가 배설되어 있다.
다음에, 저압수은증기방전램프(5)를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1은 저압수은증기방전램프를 횡단면으로 나타내는 조명장치의 설명도이며, 도 2는 저압수은증기방전램프를 나타내는 종단면도로, 어느 것이나 개념적으로 나타낸 것으로, 상세한 형상, 치수 등을 정확히 나타낸 것이 아니다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 저압수은증기방전램프(5)는, 코닝 (corning)사의 제품번호 7050의 붕규산유리의 직관형상의 내관으로서의 발광관(22)을 가지며, 이 발광관(22)과 동축형상이며 발광관(22)과 같은 붕규산유리제의 투과성의 외관(23)이 발광관(22)의 양끝단에 있어서 봉하여 고정되어 있다. 발광관(22)내의 방전공간에는 방전로(24)가 형성되고, 이들 발광관(22) 및 외관(23) 사이에는 기밀공간의 간극(25)이 형성되고, 발광관(22) 및 외관(23)의 양끝단에는 일체인 봉지부(26)가 형성되어 있다. 또, 코닝(corning)사의 제품번호7050의 붕규산유리는, 열팽창율이 46×1O-7/℃이다. 또한, 발광관(22) 및 외관(23)은, 기타 소다연유리, 소다라임유리, 연유리 혹은 경질유리등의 유리제이면 좋다.
또한, 발광관(22) 및 외관(23)의 양끝단의 봉지부(26,26)에는 각각 1개의 와이어로서의 코발(Fe-Ni-Co 합금)선(27,27)에 접속된 니켈(Ni)제의 통형상의 한 쌍의 전계방출형의 전극으로서의 냉음극(28,28)이 설치됨과 동시에, 비드유리(29,29)에 의해 밀봉장착되어 있다. 저압수은증기방전램프(5)는 정격전류 4mA이고, 전장 280mm이며, 발광관(22)은 두께 0.3mm, 관외경 2.2mm이고, 발광관(22)의 내면에는 3파장형광체가 도포되고, 내부에는 10.6 kPa의 압력으로 네온(Ne) 90%, 아르곤(Ar) 10%의 혼합봉입가스가 봉입됨과 동시에 수은증기가 봉입되어 있다. 또, 발광관(22)의 안표면적(S)은 약 10cm2이다. 외관(23)은 두께 0.3mm, 관외경 3.Omm 이다. 또한, 봉지부(26)내의 코발선(27)의 길이는 2 mm로 설정되어 있고, 냉음극(28)의 발열이 음극주변부로 열전도하여 최냉부가 생기는 것을 방지하여, 효율이 저하하는 것을 방지하고 있다. 또, 봉지부(26)내의 코발선(27)의 길이는, 5mm 이하이면 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 발광관(22)의 내면에는, 3파장발광형의 형광체(30)를 설치하고, 청색에는 예컨대 (SrCaBa)5(PO4)3Cl:Eu, 녹색에는 예컨대 LaPO4:Ce, Tb, 적색에는 예컨대 Y2O3:Eu를 각각 사용한다.
또한, 이 간극(25)의 발광관(22) 및 외관(23)의 지름방향의 거리는 0.1 mm로, 간극(25)내에 133Pa의 압력에서 크세논(Xe)가스가 봉입되어 있다.
또한, 냉음극(28,28)의 근방의 발광관(22)의 내면에, 각각 α 알루미나를 설치하고, Exo 전자를 발생시킴으로써 시동을 쉽게 하도록 하여도 좋다.
여기서, 저압수은증기방전램프(5)를 형성하는 방법에 관해서 설명하면, 우선, 발광관(22)에 Ne-Ar 혼합가스 및 수은(Hg)을 주체로 한 방전매체를 봉입하여 양단부에 코발선(27)의 비드유리(29)를 장착하여 봉해 막는다. 다음에, 발광관(22)의 한쪽의 끝단부를 외관(23)의 한쪽의 끝단부에 위치맞춤시켜 가스버너로써 발광관(22) 및 외관(23)을 용융하여 코발선(27)의 비드유리(29)의 부분을 봉하여 막는다. 또한, 진공계에서 배기하면서 고온, 예를 들면 400℃ 이상으로 가열하여 간극(25) 내부의 불순가스를 배기한다. 마지막으로, 배기측의 발광관(22)의 끝단부를 외관(23)상으로부터 가열하여, 발광관(22) 및 외관(23)을 주로 코발선(27)상에서 봉하여 막고, 발광관(22) 및 외관(23)의 양끝단을 절단하여 저압수은증기방전램프(5)를 완성시킨다.
또한, 코발선(27)은 플렉시블프린트기판(31)에 설정된 배선(32)에 접속되어 있고, 저압수은증기방전램프(5)의 외관(23)의 주위에는 램프 센서인 온도 센서로서의 서미스터(35)가 외관(23)에 접촉하여 설정되어, 이 서미스터(35)도 플렉시블프린트기판(31)에 설정된 배선(36)에 접속되고, 플렉시블프린트기판(31)은, 방전등점등장치(37)에 접속되어 있다.
또한, 이 방전등점등장치(37)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 직류전원(E)에,승압쵸퍼회로를 접속하고, 이 승압쵸퍼회로(41)는 직류전원(E)에 트랜지스터(Q1) 및 다이오드(D1)의 직렬 회로를 접속하여, 이 다이오드(D1)에 인덕터(L1) 및 콘덴서(C1)의 직렬 회로를 접속하고, 트랜지스터(Q1)의 베이스에 IC(42)를 접속하고 있다. 또한, 이 IC(42)에는, 저항(R1), 서미스터(35), 저항(R2), 저항(R3) 및 다이오드(D2)의 온도검지회로(43)가 접속됨과 동시에, 콘덴서(C1)에 대하여 병렬로 접속된 저항(R5) 및 저항(R6)의 직렬 회로의 출력검출회로(44)가 접속되어 있다.
또한, 승압쵸퍼회로(41)에 역변환용의 인버터회로(45)가 접속되고, 이 인버터회로(45)에 저압수은증기방전램프(5)가 접속되어 있다.
다음에, 상기 실시형태의 동작에 관해서 도 5에 나타내는 플로우챠트를 참조하여 설명한다.
우선, 냉음극(28,28)사이에 방전등점등장치(37)에 의해 전압이 인가되어, 시동, 점등한다. 그리고, 냉음극(28,28)사이의 방전에 의해서 수은증기가 여기되고, 파장 254 nm의 자외선이 여기되어, 3파장 발광형형광체가 발광하고, 반사경(6)으로 도광판(7)방향으로 반사되어, 도광판(7)에 의해 빛이 도광되며, 확산판(9) 및 집광판(10)을 통해 액정표시유니트(12)를 배면에서 조사하고, 표시한다.
우선, 이 방전등점등장치(37)는, 승압쵸퍼회로(41)에 의해 승압하여 인버터회로(45)에 의해 고주파로 변환하여 저압수은증기방전램프(5)를 시동점등하고, 서미스터(35)에 의해 온도를 검지하여(스텝1), 서미스터(35)로 검지된 온도가 임의로 설정된 온도, 예를 들면 1O℃ 이하인 경우에는, 출력전류가 정격전류의 4mA보다 높은 임의의 설정된 점등초기의 전류치, 예를 들면 6mA로 결정하고(스텝2), 이 높은 전류의 상태를 유지하는 임의의 설정된 시간, 예컨대 점등개시로부터 2분간으로 결정하고(스텝3), 또한, 저압수은증기방전램프(5)에 공급하는 전류치를 급격히 저하시키면 급격히 어둡게 된 느낌이 들어 불쾌하기 때문에, 예를 들면 지수함수와 같이 서서히 전류치를 정격전류치에까지 저하시키는 슬로프다운시간을 결정한다 (스텝4). 그리고, 서미스터(35)로 검지된 온도가 10℃ 이하인 경우에는, 점등개시로부터 2분간은 출력전류를 6mA가 되도록 전류치를 증가시켜 전류치가 큰 점등초기의 상태로 하여(스텝5), 소정시간이 경과한 뒤에는 전류치를 슬로프다운시켜 정상전류치로 한다.
그리고, 피드백에 의하여 전류를 제어할 때의 전류치의 저하에 있어서는, 예를 들면 도 6에 나타낸 바와 같이 되고, 예를 들면 주위온도가 -30℃인 경우에는, 온도가 역치를 중심으로 상승/하강하기 때문에, 역치보다 온도가 높아질 때마다 전류를 저하시키고, 역치보다 온도가 낮아 질 때마다 전류를 증가시켜, 예를 들면 관면온도가 5℃가 될 때마다 전류를 작게 하고, 주위온도가 -30℃이면 관면온도의 저하도 빠르기 때문에 순간치 제어에 의해 전류치를 상승 또는 하강시킨다.
또한, 마찬가지로 피드백에 의해 전류를 제어할 때의 전류치의 저하에 있어서는, 예를 들면 도 7에 나타낸 바와 같이 되며, 예컨대 주위온도가 -10℃인 경우에는, 관면온도가 5℃로 상승한 후에는, 주위온도가 -l0℃이면 관면온도는 저하하지 않기 때문에 전류치를 저하하여 그대로 유지한다.
한편, 저압수은증기방전램프(5)의 온도가 소정치, 예를 들면 50℃ 이상 높은 것을 서미스터(35)에 의해 검출하면, 방전등점등장치(37)는 저압수은증기방전램프 (5)에 공급하는 전력을 감소시키기 때문에, 예를 들면 도 8에 나타낸 바와 같이 온도에 대응하여 단계적으로 공급하는 전류를 작게 하여도 좋다.
여기서, 저압수은증기방전램프(5)의 휘도의 기동 특성은, 예를 들면 도 9에 나타낸 바와 같이, 제어온도 5℃에서, 주위온도 -30℃, 0℃ 및 25℃에서 비교하면, 주위온도가 25℃의 경우에는 60초 경과하기 이전에 거의 소정의 휘도를 얻을 수 있지만, 0℃의 경우에는 약간 긴 시간이 필요하게 되고, -30℃의 경우에는 120초 이상의 시간이 필요하게 된다. 또, 도 9에서는, 주위온도가 25℃인 경우의 5분 경과후의 휘도를 100%로 하고 있어, 주위온도가 -30℃인 경우에 경과시간이 120초를 넘은 후에, 주위온도가 25℃ 및 0℃의 경우와 비교해서 휘도가 높아지게 되는 것은, 발광관(22)의 온도를 필요이상으로 상승시키지 않기 때문이다.
또한, 주위의 온도와 초기에 주는 램프전류치의 관계는, 예컨대 도 10에 나타낸 바와 같이 기준이 되는 온도보다 낮아짐에 따라서 전류치를 크게 하도록 하고, 주위의 온도와 램프전류를 크게 하는 시간의 관계는, 예를 들면 도 11에 나타낸 바와 같이 기준이 되는 온도보다 낮게 됨에 따라서 시간을 길게 하도록 하고, 주위의 온도와 램프전류를 저하시키는 슬로프다운시간의 관계는, 예를 들면 도 12에 나타낸 바와 같이 기준이 되는 온도보다 낮아짐에 따라서 슬로프다운시간을 길게 하도록 하여도 좋다.
그리고, 실험에 의하면, 주위온도 -30℃에서 통상대로의 전류로 전력을 변화시키지 않고서 점등하면, 통상안정시의 휘도의 57%의 휘도밖에 얻지 못하는데 비해, 점등개시시에 정격전류의 1.5배의 전류를 공급하면 자기발열량이 증가하여 60초로 상온안정시의 휘도의 90%에 도달하고, 점등개시로부터 2분후에 램프전류를 정격에 되돌리었지만, 저압수은증기방전램프(5)의 이중구조에 의한 보온효과에 의해, 휘도가 저하하는 일없이 안정시의 90%의 휘도로 안정되게 계속 점등한다.
또한, 상기 실시의 형태로 발광관(22)에 네온(Ne)가스 90%, 아르곤(Ar)가스 10%를 포함하는 혼합가스를 10.6kPa, 외관(23)의 봉입가스의 크세논(Xe)을 133Pa로 봉입하여, 주위온도 85℃에서 점등시키면, 수은증기압이 과도하게 상승하여 상온안정휘도인 58%밖에 얻을 수 없다. 이 때, 발광관(22)의 냉음극(28)의 상부의 온도는 120℃가 되지만, 램프전류를 3mA까지 저하시키면, 냉음극(28)의 자기발열량이 저하하여 상부의 온도는 110℃이 되어, 수은증기압의 상승을 억제할 수 있고, 휘도가 향상한다.
상기 실시형태에 의하면, 반사경(6)에, 도전성부재인 금속막을 증착한 필름을 사용할 수 있기 때문에, 저압수은증기방전램프(5)의 빛의 이용효율을 향상할 수 있고, 또한, 도전성부재이외의, 각종 합성 필름, 플라스틱부재를 사용하여도 좋다.
또한, 발광관(22)과 외관(23)과는, 동질의 유리인 것이 바람직하지만, 각각 다른 재질이라도 좋고, 예컨대 한쪽을 연질유리, 다른쪽을 경질유리로 해도 좋다.
또, 냉음극(28)은, 수은(Hg)합금을 니켈, 스텐레스(SUS) 슬리브내에 가지고, 외측에 BaAl2O4를 용사(溶射)하더라도 좋다. 또한, BaAl2O4외에도, LiAlO2라도 좋다. 또한, 리튬(Li) 또는 바륨(Ba)에, 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 지르코늄 (Zr)의 금속중 어느 한 종을 가한 복합산화물도 적용가능하다.
또한, 냉음극(28)에는 전자방사물질이 포함되어 있더라도 좋고, 이 전자방사물질에는 양이온 충격 등의 γ(gamma)작용으로 2차전자를 적극적으로 방출하는 물질이면 다른 물질이라도 좋고, 예를 들면 LaSrCoO3, LaB6+BaA12O4, LaSrCoO3+BaA12O4, LaSrCrCoO3+BaA12O4, LaSrCoO3+LaB6+BaA12O4, LaSrCrCoO3+ LaB6+BaA12O4, LaB6+BaTiO3, LaSrCoO3+BaTiO3, LaSrCrCoO3+BaTiO3, LaSrCoO3+ LaB6+BaTiO3, 혹은, LaSrCrCoO3+LaB6+BaTiO3등을 사용할 수 있다.
또한, 발광관(22) 및 외관(23)은, 예를 들면 소다라임유리, 연유리 혹은 경질유리등 임의의 재질로 형성되고, 동질인 것이 바람직하지만, 다른 재질이더라도 아무런 문제는 없다.
또한, 서미스터(35)를 저압수은증기방전램프(5)의 봉지부(26)의 근방에 설치하더라도 좋고, 이와 같이 서미스터(35)를 봉지부(26)의 근방에 설치하면 봉지부(26)는 발광관(22)부터의 열전도에 의해 민감하게 온도가 변화하기 때문에, 발광관(22)의 온도변화에 따라서 공급하는 전류를 용이하게 또한 적절하게 제어할 수 있다.
또한, 밝기의 저하보다 비용의 저감, 전원의 유지 혹은 회로구성을 간단히 하기 위해서, 전류가 높은 상태로부터 정격전류로 전류치를 감소시킬 때는, 슬로프다운에 상관없이 단지 단계적으로 직접 전류치를 감소시켜도 좋다.
또한, 다른 실시의 형태의 조명장치를 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13은, 다른 실시의 형태의 조명장치를 나타내는 단면도로, 도 1에 나타내는 실시의 형태에 있어서, 서미스터(35)를 냉음극(28)의 근방의 외관(23)상에 배설한 것이다.
이와 같이 냉음극(28)근방의 외관(23)상에 서미스터(35)를 배설함으로써, 발열원이 되는 냉음극(28)의 열이 열전도하기 쉽고, 발광관(22)의 온도변화에 따라서 저압수은증기방전램프(5)에의 공급전력을 적절히 할 수 있다.
다음에, 다른 실시의 형태의 조명장치를 도 14를 참조하여 설명한다.
도 14는 다른 실시의 형태의 조명장치를 나타내는 단면도로, 도 1에 나타내는 실시형태에 있어서, 서미스터(35)를 방전등점등장치(37)내에 수납하여 설치한 것이다.
이와 같이, 서미스터(35)를 방전등점등장치(37)에 수납함으로써, 저압수은증기방전램프(5)의 온도를 직접적으로는 검출할 수 없지만 장치주위의 분위기온도를 검출함과 동시에 서미스터(35)까지의 배선이 불필요하게 되기 때문에, 플렉시블프린트배선기판(31) 등도 불필요하게 되어 구성을 간단하게 할 수 있다.
또한, 다른 실시의 형태의 방전등점등장치를 도 15를 참조하여 설명한다.
도 15는 다른 실시의 형태의 방전등점등장치를 나타내는 블록도이며, 방전등점등장치(51)는, 전원에 과도전압 및 역전압으로부터 장치를 보호하는 과도전압/역전압보호회로(52)가 접속되어, 이 과도전압/역전압보호회로(52)에는 전압치 등을 변환하는 DC/DC 컨버터(53)가 접속되고, 이 DC/DC 컨버터(53)는 전류증가/증가시간제어회로(54)에 의하여 제어된다.
또한, DC/DC 컨버터(53)는 저압수은증기방전램프(5)의 조광량을 설정하는 조광제어회로(55)를 통해 인버터회로(56)에 접속되고, PWM 신호가 조광제어회로(55)에 접속됨과 동시에, 조광신호평활회로(57) 및 가산회로(58)를 통해 전류증가/증가시간제어회로(54)에 접속되어 있다.
또한, 방전등점등장치(51)에는 유니트(61)가 접속되어, 이 유니트(61)는 3개의 저압수은증기방전램프(5)가 인버터회로(56)에 대하여 병렬로 접속되고, 전류/시간제어용의 서미스터(35)와, 주위온도검지용의 서미스터(62)가 가산회로(58)에 접속되어 있다.
다음에, 상기의 실시의 형태의 동작에 관해서 설명한다.
기본적으로는 도 4에 나타내는 방전등점등장치와 같이 동작하고, DC/DC 컨버터(53)의 출력전압을 변화시킴으로써, 인버터회로(56)의 출력전류를 증감시킨다.
우선, 예를 들면 도 16에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 0℃에서는 t1을 50초로, -5℃에서는 t2를 70초로 하고, -30℃ 내지 -10℃의 영역에서는 t3을 90초로 각각 설정하여, 온도가 낮게 되면 될수록 정격전류보다 큰 전류를 흘림과 동시에 큰 전류를 흘리는 시간을 길게 하지만, 소정치 이하의 온도의 부분에서는 정격전류보다 큰 전류의 전류치를 일정하게 함과 동시에 큰 전류를 흘리는 시간을 일정하게 한다. 또, 정격전류까지 전류를 저하시키는 시간에 대한 전류감소의 비율은 어느 쪽의 경우에도 같게 한다.
이와 같이, 온도가 낮게 됨에 따라서 큰 전류를 흘림과 동시에 큰 전류를 흘리는 시간을 길게 하면, 저온시라도 휘도의 상승을 빨리 할 수 있고, 또한, 소정온도이하인 경우에는, 큰 전류의 전류치 및 흘리는 시간을 일정하게 함으로써, 필요이상으로 전류를 증가시키거나 큰 전류를 흘리는 것을 없애고, 전원용량을 필요이상으로 크게 할 필요가 없어진다.
다음에, 예를 들면 도 17에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 0℃에서는 t1을 60초로, -5℃에서는 t2를 90초로 하고, -30℃ 내지 -10℃의 영역에서는 t3을 120초로 각각 설정하고, 온도가 낮은 경우의 정격전류보다 큰 전류의 전류치는 일정하지만 큰 전류를 흘리는 시간을 길게 하고 있지만, 소정치 이하의 온도의 부분으로서는 정격전류보다 큰 전류를 흘리는 시간을 일정하게 한다. 또, 정격전류까지 전류를 저하시키는 시간에 대한 전류감소의 비율은 어느 쪽의 경우에도 같게 한다.
이와 같이, 온도가 낮게 됨에 따라서 큰 전류를 흘리는 시간을 길게함으로써, 저온시라도 휘도의 상승을 빨리 할 수 있고, 또한, 소정온도이하인 경우에는, 큰 전류를 흘리는 시간을 일정하게 함으로써, 필요이상으로 긴 시간 큰 전류를 오래 흘리는 것을 없애고, 전원용량을 필요이상으로 크게 할 필요가 없어진다.
우선, 예를 들면 도 18에 나타낸 바와 같이, 전광(全光)점등시도 조광(調光)점등시도 어느 쪽의 경우에도 정격전류보다 큰 전류의 전류치는 같이 하여, 조광점등시에는 전광점등시의 경우에 비해서 큰 전류로 하는 시간을 길게 한 것이다. 또, 정격전류까지 전류를 저하시키는 시간에 대한 전류감소의 비율은 어느 쪽의 경우에도 같게 한다.
이와 같이, 온도가 상승하기 어려운 조광점등시에 큰 전류를 흘리는 시간을 길게 함으로써, 조광점등시라도 휘도의 상승을 빠르게 할 수 있다.
또한, 예를 들면 도 19에 나타낸 바와 같이, 조광점등시에는 전광점등시에서정격전류보다 큰 전류의 전류치를 크게 하여, 조광점등시에는 전광점등시의 경우에 비해서 큰 전류로 하는 시간을 길게 한 것이다. 또, 정격전류까지 전류를 저하시키는 시간에 대한 전류감소의 비율은 어느 쪽의 경우에도 같게 한다.
이와 같이, 온도가 상승하기 어려운 조광점등시에 큰 전류를 흘림과 동시에 큰 전류를 흘리는 시간을 길게 함으로써, 조광점등시의 휘도의 상승을 보다 빠르게 할 수 있다.
다음에, 다른 실시의 형태의 자동차용 표시장치를 도 20을 참조하여 설명한다.
도 20은 다른 실시의 형태의 자동차용표시장치를 나타내는 단면도로, 도 20에 나타낸 바와 같이, 자동차용표시장치(71)는, 백라이트유니트(72)를 갖고, 이 백라이트유니트(72)는, 전면에 조사용의 개구(73)를 가지고 내면에는 반사면이 형성된 얇은 상자형의 반사체(74)를 구비하고, 이 반사체(74)의 개구(73)는 확산판(75)에서 폐색되어 있다. 또한, 반사체(74) 안에는 도 1 및 도 2 등에 나타낸 것과 같은 저압수은증기방전램프(76)가 반사체(74)및 확산판(75) 사이에 고무 홀더(77)로 고정되어, 저압수은증기방전램프(76)에는 리드선(78)이 부착되어 있다. 또한, 확산판(75)의 전면측에는, 도시하지 않은 자동차용 계량기판이 장착되어 있다. 또, 반사체(74)의 배면측에는 개구(79) 및 리드선삽통구멍(80)이 개구형성되어 있다.
또한, 반사체(74)의 배면측에는 중계회로(81)가 부착되어 있고, 이 중계회로(81)에는 저압수은증기방전램프(76)가 전기적으로 접속됨과 동시에, 램프 센서인 온도 센서로서의 서미스터(82)가 납땜되어 부착되고, 이 서미스터(82)는 반사체(74)의 개구(73)를 통해 반사체(74) 안에 임하여, 저압수은증기방전램프(76)와 대향하고, 저압수은증기방전램프(76)의 주위온도를 검출한다. 또한, 반사체(74)의 리드선삽통구멍(83)에 대응하여 리드선삽통구멍(83)이 개구형성되어, 반사체(74)의 리드선삽통구멍(83) 및 중계회로(81)의 리드선삽통구멍(83)을 연통시키고, 저압수은증기방전램프(76)의 리드선(78)을 끼워 통하게 하여, 이들 리드선(78)을 중계회로(81)에 접속한다.
또한, 이 중계회로(81)에는 예를 들면 도 4에 나타내는 것과 같은 방전등점등장치가 탑재된 플렉시블프린트기판(84)이 케이블(85)에 접속되어 있다.
그리고, 이 자동차용표시장치(71)도 상술의 실시형태와 같이 동작한다.
여기서, 도 1 및 도 2에 나타내는 실시형태와 같은 크기의 저압수은증기방전램프(46)를 사용하여, 주위온도가 -40℃에서, 도 21에 나타낸 바와 같이, 저압수은증기방전램프(46)의 시동때부터 10분간 램프전류를 6mA로 하고, 그 후 10분 걸려 직선적으로 20분까지의 사이에 전류치를 정격전류치의 4mA까지 슬로프다운시키면, 도 22에 나타낸 바와 같이, 저압수은증기방전램프(46)는 시동후 약 1분 내지 2분 정도로 상대휘도의 50% 정도까지 상승하고, 슬로프다운에 의해 휘도의 저하에 위화감도 없고, 파선에 나타낸 전력을 증가하지 않은 경우에 비해서 상대휘도의 상승이 대폭 빠르고, 자동차용으로서도 문제가 없다.
또한, 자동차의 경우, 시동후 약 20분 정도시간이 경과하면 엔진의 열, 혹은, 플렉시블프린트기판(84)의 열에 의해, 주위온도가 상승하기 때문에 20분 경과한 뒤에도 문제가 없다고 여겨진다.
제 1 항의 조명장치에 의하면, 램프 센서에 의해 검출된 주위환경에 따라서 방전등점등장치로 공급하는 램프전력을 증감시킴으로써, 주위환경에 관계없이 방전램프의 휘도를 저하시키지 않고 점등할 수 있음과 동시에, 시동시에는 빠른 시기에 소정의 휘도로 올릴 수 있다.
제 2 항의 조명장치에 의하면, 제 1 항의 조명장치에 더하여, 방전램프 및 램프센서에의 배선이 형성된 플렉시블프린트기판을 구비하였기 때문에, 플렉시블프린트기판에 의해 방전램프 및 램프 센서에 용이하게 배선할 수 있다.
제 3 항의 조명장치에 의하면, 제 1 항 또는 제 2 항의 조명장치에 더하여, 온도 센서에 의해 온도가 낮게 검출되면 방전등점등장치로 공급하는 램프전력을 증가시킴으로써, 온도가 낮은 상태라도 방전램프의 휘도를 저하시키는 일없이 점등할 수 있다.
제 4 항의 조명장치에 의하면, 제 1 항 또는 제 2 항의 조명장치에 더하여, 온도 센서에 의해 온도가 높게 검출되면 방전등점등장치로 공급하는 램프전력을 감소시킴으로써, 온도가 높은 상태라도 방전램프의 휘도를 저하시키는 일없이 점등할 수 있다.
제 5 항의 조명장치에 의하면, 제 1 항 또는 제 2 항의 조명장치에 더하여, 시동시에 온도 센서로 검출한 온도에 따라서 램프전력의 증감치 및 램프전력의 공급시간의 적어도 어느 한쪽을 변화시켜, 시동시부터 방전램프의 휘도를 저하시키는 일없이 점등할 수 있다.
제 6 항의 조명장치에 의하면, 제 3 항 내지 제 5 항중 어느 한항의 조명장치에 더하여, 온도 센서는 방전램프에 밀착하여 설정되었기 때문에, 방전램프의 온도에 근거하여 방전등점등장치의 전력을 변화시키기 위해서, 방전램프의 온도에 따라서 적절히 방전등점등장치의 전력을 증가할 수 있고, 방전램프의 휘도가 저하하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
제 7 항의 조명장치에 의하면, 제 3 항 내지 제 6 항중 어느 한항의 조명장치에 더하여, 온도센서는, 외관의 전극에 근접한 위치에 배설되었기 때문에, 온도변화하기 쉽고 발열원이 되는 전극의 근방에 온도 센서를 배설함으로써, 방전램프의 온도변화에 큰 영향을 주는 전극근방이기 때문에 열전도하기 쉽고, 전극의 온도에 따라서 적절히 방전등점등장치의 전력을 증가할 수 있으며, 방전램프의 휘도가 저하하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
제 8 항의 조명장치에 의하면, 제 3 항 내지 제 5 항중 어느 한항의 조명장치에 더하여, 온도 센서는, 방전등점등장치측에 설치된 것으로, 온도 센서에의 배선을 쉽게 하여 온도검출할 수 있다.
제 9 항의 조명장치에 의하면, 제 1 항 또는 제 2 항의 조명장치에 더하여, 휘도 센서로 휘도를 검출함에 의해 휘도를 저하시키는 일없이 점등할 수 있다.
제 10 항의 표시장치에 의하면, 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한항의 조명장치에 조사되는 표시수단을 구비한 것으로, 각각의 효과를 나타낼 수 있다.

Claims (10)

  1. 방전공간에 전극이 밀봉되어 수은 및 희가스가 봉입된 내관 및 기밀공간내에 이 내관을 둘러싼 외관을 갖는 방전램프와 ;
    방전램프의 주위의 환경을 검출하는 램프 센서와;
    이 램프 센서로 검출된 주위의 환경에 따라서 램프전력을 증감하도록 제어하는 방전등점등장치;
    를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 방전램프 및 램프 센서에의 배선이 형성된 플렉시블프린트기판을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 램프 센서는, 온도 센서이며,
    방전등점등장치는, 온도 센서로 검출한 온도가 낮을 때에 공급하는 램프전력을 증가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 램프 센서는, 온도 센서이며,
    방전등점등장치는, 온도 센서로 검출한 온도가 높을 때에 공급하는 램프전력을 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 램프 센서는, 온도 센서이며,
    방전등점등장치는, 시동시에 온도 센서로 검출한 온도에 따라서 램프전력의 증감치 및 램프전력의 공급시간중의 어느 하나 이상을 결정하여, 램프전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 램프센서는, 온도센서이며, 방전램프에 밀착하여 설치된 것을 특징으로 하는 조명장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 램프센서는, 온도센서이며, 외관의 전극에 근접한 위치에 배설된 것을 특징으로 하는 조명장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 램프센서는, 온도센서이며, 방전등점등장치측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 램프 센서는, 휘도 센서인 것을 특징으로 하는 조명장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 조명장치와 ;
    이 조명장치에 조사되는 표시수단을 구비한 것을 특징으로 하는 표시장치.
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