KR100436884B1 - 방전램프 점등장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부전극형 형광 방전램프의 점등장치이다. 스위칭소자(8)를 소정 주파수의 구동신호로 온/오프하고, 트랜스(9)의 2차측에 도1A에 도시하는 반복전압 파형을 발생시켜, 이 전압파형을 외부전극식 형광 방전램프(1)에 인가하여 점등시킨다. 상기 반복 전압 파형은 그 일주기내의 최대피크를 가지는 파형의 전압이 0V에 있어서의 폭(W0)을 반복주기(t)에 대해 2W0<t로 하고, 그 반치폭(W)(도1a, b간의 폭)을 소정값(예를들면 2.5μsec이하)로 설정한다. 이에따라 상기 방전램프(1)의 봉입 가스압을 올려도 안정적인 방전을 유지하는 것이 가능해져 높은 조도를 얻을 수 있다.

Description

방전램프 점등장치

OA 기기의 원고조명이나 OA기기의 액정화면의 백 라이트등에 사용되는 형광램프로써, 외부전극식 형광방전 램프가 알려져 있다.

상기 외부전극식 형광 방전램프는 유리관 외면에 선상 또는 띠형상의 한쌍의 외부전극을 배설하고, 상기 전극에 연속적으로 고주파전압이나 펄스적 고주파 전압을 인가하여 점등시키는 것이다.

도12는 상기한 외부전극 형광 방전램프의 구조를 도시하는 도면이고, 동 도면(a)는 외부전극식 형광 방전램프의 관측방향으로 수직인 방향의 단면도를 도시하고, (b)는 그 측면도를 도시하고 있다.

도12에 도시하는 바와같이, 외부전극식 형광 방전램프(1)는 유리등의 유전체로 이루어지는 방전용기(3)와, 그 관축방향의 측면에 대략 전체 길이에 걸쳐 배설된 알루미늄등의 재질로 이루어지는 한쌍의 띠형상 혹은 선상의 전극(2, 2')과, 방전용기(3)의 내면에 형성된 형광물질(4)로 구성되어 있다.

종래에 있어서, 상기 외부전극식 형광 방전램프(1)의 점등은 내부전극식의 냉음극 형광 방전램프와 마찬가지로, 고주파 전압을 외부전극에 인가함으로써 행했다.

즉, 도13에 도시하는 바와같이, 외부전극식 형광 방전램프(1)의 한쌍의 전극(2, 2')에 고주파 전원회로(5)를 접속하고, 전극(2, 2')에 예를들면 도14에 도시하는 파형의 고주파 교류전압을 인가한다. 이에따라 외부전극(2, 2')으로 끼워진 방전용기(3)의 내부의 방전공간에 방전용기(3)의 측면을 통하여 고주파 전압이 인가되어 방전을 발생한다. 이와같은 기술을 개시한 것에 일본국 특개평 3-225745호(미국 특허 제5, 117, 160호)가 있다.

상기한 종래의 점등방식에 있어서, 외부전극식 형광 방전램프의 조도를 더 높히는 수단의 하나로써, 방전용기(3)의 내부에 봉입한 희소가스의 가스압을 높히는 방법이 있다.

그러나, 상기와 같이 봉입압력을 높힌 경우, 외부 전극식 형광 방전램프의 인가전압을 높히지 않으면 방전에 필요한 전류가 부족하여 안정적인 방전을 얻을 수 없게 되어버린다.

봉입압력을 높힌 경우의 방전용기(3)의 내부의 방전의 형상을 더 자세하게 설명하면, 이 방전은 발광이 집중하는 부위가 램프의 전역에 다수 발생하고, 또한 이 국소적인 다수의 발광 집중부위가 시간적으로 그 위치가 변화하는 것 이고, 방전용기(3)내의 발광상태가 줄무늬상으로 관찰된다. 도15에 이 줄무늬상의 방전현상을 모식도적으로 도시한다.

그런데, 도12에 도시하는 외부전극식 형광 방전램프(1)는 외부전극(2, 2')과 유전체인 방전용기(3)로 구성되는 콘덴서로 간주할 수 있다.

이와같은 외부전극식 형광 방전램프(1)에 흐르는 램프전류는 외부전극(2, 2')과 유전체로 이루어지는 방전용기(3)와의 사이에서 형성되는 정전용량의 크기에 따라 결정된다. 외부전극식 형광 방전램프(1)의 조도를 높히기 위해서는, 더 많은 전류를 흐르게 할 필요가 있고, 외부전극(2, 2')으로의 인가전압의 크기 및 전압의 고주파 주파수를 높히지 않으면 안된다.

그러나, 인가전압을 높히면 외부전극(2, 2') 사이의 유전체 표면의 면에 따른 방전 발생의 위험성이나 점등 회로내에서의 절연파괴가 발생할 위험성등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 방전용기내의 봉입 가스압을 올려도 안정적인 방전을 유지할 수 있고, 또한 보다 높은 조도를 얻을 수 있는 외부전극식 형광 방전램프의 점등장치를 얻는 것이다.

상기한 바와같이 정현파를 인가하는 종래의 점등방식에 있어서는, 방전용기(3)의 내부에 봉입한 희소가스의 가스압을 높히고, 방전램프(1)로의 인가전압을 높히면 상기 도15에 도시한 현상이 발생하고, 안정적인 방전을 유지할 수 없다.

그래서, 다양한 실험을 행하여 검토한 결과, 상승이 급준하고, 반복주기(t)에 대해 폭이 소정치 이하의 최대 피크파형을 가지는 반복 전압 파형을 인가하여방전램프(1)를 점등시킴으로써, 봉입가스압을 높혀도 안정적인 방전을 유지할 수 있는 것이 명확하게 되었다.

즉, 도1A에 도시하는 바와같이, 램프 양단에서 측정한 전압(도1에 있어서의 P-Q간 전압)파형에 있어서, 상기 1주기내의 전압의 최대 피크를 가지는 파형이 전압0V와 교차하는 위치에서 최대 피크치(동 도면에 있어서 H)의 반의 전압치(동 도면에 있어서 H/2)를 취하는 2점a, b의 폭을 반치폭(W)으로 정의했을 때, 상기 반치폭(W)이 소정치 이내의 반복 전압파형을 방전램프(1)에 인가함으로써, 봉입가스압을 올려도 안정적인 방전을 유지할 수 있고, 조도를 높힐 수 있는 것을 알았다.

본 발명은 팩시미리, 복사기, 이미지 리더등의 정보기기의 원고판독 참조용이나 액정 디스플레이의 백 라이트 장치용등으로 이용되는 외부전극식 형광방전램프의 점등장치에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 실시예의 방전램프 점등장치에 있어서의 플라이 백 방식의 기본구성회로를 도시하는 도면,

도2는 본 발명의 다른 실시예의 점등장치의 플라이 백 방식의 회로구성을 도시하는 도면,

도3은 다이오드를 구비한 MOSFET의 회로구성을 도시하는 도면,

도4는 본 발명에서 사용한 플라이 백 방식의 실험회로의 구성을 도시하는 도면,

도5는 반치폭과 방전램프(φ8관)의 조도와의 관계를 도시하는 도면,

도6은 반치폭과 방전램프(φ6.5관)의 조도와의 관계를 도시하는 도면,

도7은 방전램프 점등시의 램프 전압 파형을 도시하는 도면,

도8은 파형을 다르게 했을 때의 램프 전력과 조도와의 관계를 도시하는 도면,

도9는 점등주기와 조도와의 관계를 도시하는 도면,

도10은 Xe 가스분말과 휘도 변동율의 관계를 도시하는 도면,

도11은 Ne 혼압비와 조도와의 관계를 도시하는 도면,

도12는 외부전극식 형광 방전램프의 구조를 도시하는 도면,

도13은 외부전극식 형광 방전램프의 종래의 정현파 고주파 점등방식의 회로도,

도14는 종래의 외부전극식 형광 방전램프 점등용 전압 파형의 개념도를 도시하는 도면,

도15는 봉입 가스 압력을 크게 했을 때에 나타나는 불안정한 방전현상의 모식도이다.

본 발명은 상기 원리에 의거하여 다음과 같이 하여 상기 과제를 해결한다.

(1)유리관 내부에 He, Ne, Ar, Kr, Xe중 적어도 1종류 이상의 희소가스를 소정량 봉입 밀폐하고, 상기 유리관 내부에 형광체 물질을 도포하며, 상기 유리관 외면의 관축방향으로 띠형상의 전극을 적어도 2개 이상 배설하는 외부전극식 형광 방전램프를 점등시키는 램프 점등장치에 있어서, 램프전압의 반복파형에 있어서의 일주기내의 유일한 최대 피크를 가지는 파형의 전압이 0V일 때의 폭을 W0으로 했 을때, 전압파형의 반복주기(t)에 대해 2W0< t로 한 반복파형을 가지는 전압을 인가하여 상기 방전램프를 점등시킨다.

이에따라 방전램프에 봉입하는 가스압을 올려도 안정적인 방전을 유지하는 것이 가능해지고, 종래의 정현파를 인가하는 점등방식에 비해 발광조도를 높일 수 있다.

(2) 상기 방전램프 점등장치에 있어서, 램프전압의 반복파형에 있어서의 일주기내의 유일한 최대 피크를 가지는 파형의 전압이 0V일 때의 폭을 W0으로 했을 때, 전압파형의 반복주기(t)에 대해 2W0 < t로 하고, 또한, 정현파에 의해 상기 램프를 점등시킨 경우에 얻어지는 최대조도를 L로 하고, 이 때와 동일한 램프전력을 상기 조건으로 부여한 경우에, 상기 조도(L)가 얻어지는 최대 피크를 가지는 파형의 반치폭(Wx)으로 했을 때, 사용할 램프전압에 있어서의 최대 피크를 가지는 파형의 반치폭(W)을 W < Wx로 한 반복파형을 가지는 전압을 인가하여 방전램프를 점등시킨다.

(3) 상기 (1) (2)에 있어서, 최대 피크를 가지는 파형의 반치폭(W)을 W

2.5μsec로 한다.

(4) 상기 (1) (2)에 있어서, 반복 전압파형의 주기(t)를 5μsec 내지 70μsec로 한다.

(5) 상기 (1) (2)에 있어서, Xe가스 분압이 80Torr이상이고 또한 전체 봉입가스압이 760Torr 이하의 가스를 유리관 내부에 봉입한 외부전극식 형광 방전램프를 점등시킨다.

(6) 상기 (1) (2)에 있어서, 최대 피크 전압에 연속하는 진동파에 발광에 기여하는 유효전력을 인가시킨다.

(7) 상기 (1) (2)에 있어서, 램프전압의 반복 파형을 플라이 백 방식의 회로에 의해 발생시킨다.

본 발명의 청구항1∼7의 발명에 있어서는, 상기(1)∼(7)과 같이 구성하였으므로, 방전램프에 봉입하는 가스압을 올려도 안정적인 방전을 유지하는 것이 가능해지고, 종래의 정현파를 인가하는 점등방식에 비해 조도를 높일 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예의 방전램프 점등장치의 기본회로 구성을 도시하는 도면이다. 동 도면에 있어서, 1은 상기한 외부 전극식 형광 방전램프(이하 방전램프라고 한다), 6은 직류전원, 7은 구동회로, 8은 스위칭소자, 9는 트랜스이다. 이 도면은 플라이 백 방식의 기본회로 구성을 도시하고 있고, 스위칭소자(8)는 구동회로(7)가 출력하는 소정의 주파수의 구동신호로 온/오프한다. 상기 구동신호에 의해 스위칭소자(8)가 온으로 되면 직류전원(6)→트랜스(9)의 1차측 권선→스위칭소자(8)→그랜드(G)의 경로로 전류가 흐르고, 트랜스(9)에 에너지가 축적된다.

그리고, 스위칭소자(8)가 오프로 되면, 트랜스(9)에 흐르던 전류가 차단되기 때문에, 상기 트랜스(9)에 축적된 에너지가 방출되고, 트랜스(9)의 1차측, 2차측에 동 도면A에 도시하는 급준한 상승을 하는 전압파형이 발생한다.

이 전압파형은 회로정수에 따른 감쇠정수로 감쇠하고, 다음에 스위칭소자(8)가 온으로 된 후 오프로 되면 상기와 마찬가지로 다시 급준한 상승을 하는 전압파형이 발생한다.

상기와 같이 구동회로(7)가 출력하는 구동신호에 의해 소정의 주파수로 스위칭소자(8)를 온/오프 할 때마다 트랜스(9)의 2차측에는 동 도면A에 도시하는 바와같이 급준한 상승을 하는 전압파형이 반복 발생하고, 이 전압파형이 방전램프(1)에 인가된다.

상기 방전램프 점등장치에 있어서, 상기한 바와같이, 상기 전압파형의 반치폭(W)을 소정값 이내로 하고, 소정의 반복주기(t)로 방전램프(1)에 인가함으로써, 방전램프(1)에 봉입하는 가스압을 올려도 안정적인 방전을 유지할 수 있다.

이것은 상승시간이 빠른, 즉 높은 주파수성분을 많이 포함하는 전압을 방전램프(1)에 인가함으로써, 유리등으로 구성되는 방전용기(3)가 유전체로써 사실상 작용하지 않고, 내부에 봉입된 가스 그 자체에 직접 전압을 인가하는 상태에 근접하기 때문이라고 생각할 수 있다.

즉, 유리를 통하여 점등하는 방전램프는 유리 그 자체가 유전체이기 때문에, 램프에 전압을 인가하면, 이 유리표면이 대전하고, 브레이크 다운 전압에 달했을 때 방전을 개시한다. 이 방전은 곧 유리표면을 중화시키고, 전위균배가 없어져 버리므로 방전이 정지한다. 그리고, 다음 방전이 개시하면, 마찬가지로 유리표면이 중화하여 방전이 정지하는 동작을 반복한다.

이 현상은 유리표면 상태나 그 때의 대전상태에 따라 유리표면의 모든 부분에서 발생한다.

램프에 인가되는 전압이 정현파인 경우, 전압은 비교적 느리게 상승하고, 같은 전압파형이 연속적으로 반복하여 나타나므로, 이들 현상이 끊임없이 발생하고,상기한 바와같이 줄무늬상의 방전이 발생하는 것처럼 보이는 것으로 생각할 수 있다.

이 때문에, 정현파를 인가하는 종래의 점등방식의 경우에는, 조도를 높게하기 위해 방전램프에 봉입하는 가스압을 올리면, 후술하는 바와같이 Xe 가스의 분압이 80Torr이상으로 되었을 때, 상기 현상이 일어나 휘도 변동율이 급준하게 커진다.

이에대해, 상승시간이 빠른 전압파형을 램프에 인가한 경우에는 상기한 바와같이, 방전용기(3)내에 봉입된 가스 그 자체에 직접 전압을 인가한 상태에 근접하기 때문에, 상기한 유전체 표면이 중화하는 현상이 적어지고, 줄무늬상의 방전이 발생하지 않아 안정된 발광이 발생하는 것으로 생각된다.

여기서, 방전램프(1)의 Xe가스에서 발광하는 자외선 조도는 방전램프(1)에 인가하는 상기 전압의 반복 주파수(점등 주파수라고 한다)가 너무 높거나 낮아도 저하한다. 이것은 다음의 이유에 의한 것으로 생각할 수 있다.

(1) 점등 주파수를 저하시킨 경우.

입력전력 일정으로 점등 주파수를 낮추면, 램프 전압 파형의 1 반복당 에너지는 점등 주파수를 낮게 하는데 따라 커진다. 한편, Xe의 발광효율은 입력 에너지가 커지면 낮아진다.

이 때문에 점등 주파수를 낮게 할수록, 발광효율이 저하하여 조도가 낮아지는 것으로 생각할 수 있다.

(2) 점등주파수를 높게한 경우.

상기 (1)에서 설명한 것에서 점등주파수를 상승시키면 어느 일정 주파수까지는 조도가 올라가는데, 더 주파수를 높히면 다음의 전압파형이 자외선을 발생하는 여기종(勵起種)을 부수게 되고 조도가 저하한다.

이것은 여기종의 수명과 관계있고, 한번 발생한 여기종의 수명보다 빠른 주기로 다음의 전압파형을 방전램프에 인가한 경우, 아직 남아있는 여기종을 다음 주기에서 얻어지는 에너지로 부정(否定)하고,여기종에서의 효율이 좋은 발광을 얻을 수 없게 되는 것으로 생각할 수 있다.

이상과 같이, 방전램프(1)에 인가하는 전압의 반치폭(W)을 소정치 이내로 하고, 또한 방전램프(1)에 인가하는 전압의 반복 주파수를 적절한 범위로 선정함으로써 봉입가스의 전력을 높게해도 안정적인 발광상태에서 방전램프를 점등시킬 수 있다.

도2는 본 발명의 다른 실시예의 점등장치의 플라이 백 방식의 회로구성을 도시하는 도면이고, 본 실시예는 스위칭소자(8)에 직렬로 다이오드(D)를 설치한 것이다.

예를들면 상기 스위칭소자(8)로써 MOSFET를 이용한 경우, 통상 도3에 도시하는 바와같이 구조상 드레인과 소스 사이에 다이오드(D1)가 설치된다. 이 때문에, 도2에 도시하는 점등회로의 경우, 입력을 오프로 한 순간에 트랜스(9)의 일차측에 역기(逆起)전력이 발생하여 도3의 화살표 방향으로 전류가 흐르고, 효율이 매우 저하한다.

그래서, 도2에 있어서는, 스위칭소자(8)에 직렬로 다이오드(D1)를 접속하고,상기 전류를 저지하도록 구성한 것이다.

상기와 같이 구성함으로써, 도3에 도시하는 다이오드(D1)가 설치된 스위칭 소자를 사용해도 효율을 저하시키지 않고 상기한 반치폭(W)이 소정치 이내의 전압파형을 얻을 수 있다.

이하, 상기 점등장치를 이용하여 외부 전극식 형광 방전램프(1)를 점등시켰을 때의 실험결과를 도시한다.

도4는 본 실시예에서 사용한 플라이 백 방식의 실험회로의 구성을 도시하는 도면이고, 도4는 스위칭소자(8)로써 MOSFET를 이용하여 도2에 도시한 바와같이 스위칭소자(8)에 직렬로 다이오드(D)를 접속한 것이고, 트랜스(9)의 일차측에 50Ω의 저항R1과 1000pF의 콘덴서C1의 직렬회로로 이루어지는 스너버(snubber)회로(10)를 접속했다.

그리고, 트랜스(9)의 일차측의 한쪽 단자에 24V의 직류전원을 접속하고, 다른쪽 단자에 다이오드(D1)를 통하여 스위칭소자(8)를 접속하며, 스위칭소자(8)에 동 도면에 도시하는 바와같이 파고치가 12V의 구동신호를 부여했다. 또한 24V의 직류전원에는 440μF의 콘덴서C2를 접속했다.

트랜스(9)로써는 다음의 (1)∼(4)의 특성을 가지는 것을 사용하고, 트랜스(9)의 2차측에 발생하는 반복전압 파형의 반치폭을 변화시켰다.

(1) 반치폭 0.4μs일 때

1차측의 인덕턴스(inductance) 8.5μH

2차측의 인덕턴스 0.34mH

(2) 반치폭 0.8μs일 때

1차측의 인덕턴스 8.5μH

2차측의 인덕턴스 1.3mH

(3) 반치폭 0.9μs일 때

1차측의 인덕턴스 8.5μH

2차측의 인덕턴스 5.4mH

(4) 반치폭 3.0μs일 때

1차측의 인덕턴스 8.5μH

2차측의 인덕턴스 12.1mH

도5, 도6은 상기 실험회로에 의해 얻어진 반치폭과 방전램프의 조도와의 관계를 도시하는 도면이다.

도5는 방전램프로써 관직경φ8mm, 램프길이360mm이고, 전극폭8mm의 띠형상 전극 2매(한쌍)를 가지는 것을 이용하고, 다음의 A, B의 조건으로 방전램프를 점등시켰을 때의 반치폭과 조도와의 관계를 도시하고 있고, 동 도면에 있어서, [본 발명 점등방식]은 도4의 회로를 이용하여 점등시킨 경우를 도시하고, [종래 점등방식]은 정현파 고주파 교류전압으로 방전램프를 점등시킨 경우를 도시하고 있다.

조건 A: 램프 전력 7W

조건 B: 램프 전력 13W

또한, 본 발명 점등방식의 점등 주파수는 조건A의 경우 40kHz, 조건B의 경우 70kHz로 점등했다.

동 도면에서 명백한 바와같이, 조건A, B중 어느 경우에 있어서도, 종래 점등방식의 경우에는 반치폭의 값에 상관없이 조도가 대략 일정한데 대해, 본 발명 점등방식의 경우에는 반치폭을 작게하는데 따라 조도가 높아지고, 반치폭을 2.8μs∼3μs보다 작게 했을 때 종래 점등방식보다 조도가 높아진다.

도6은 방전램프로써 관직경φ6.5mm, 램프길이360mm이고, 전극폭7mm의 띠형상 전극 2매(한쌍)를 가지는 것을 이용하여, 상기 B와 같은 조건, 즉 램프전력13W로 방전램프를 점등시켰을 때의 반치폭과 조도의 관계를 도시하고 있고, 도5와 같은 [본 발명 점등방식]은 도4의 회로를 이용하여 점등시킨 경우를 도시하고, [종래 점등방식]은 정현파 고주파 교류전압으로 방전램프를 점등시킨 경우를 도시하고 있다. 또한 이 때의 본 발명 점등방식의 점등 주파수는 70kHz에서 행했다.

도6의 경우에 있어서도, 반치폭이 2.6μs보다 작을 때, 종래 점등방식보다 조도가 높아진다.

이상의 실험에서 점등조건, 방전램프의 관직경을 바꾸어도 반치폭(W)을 적어도 W

2.5μs로 했을 때, 종래 점등방식보다 조도가 높아지는 것을 확인할 수 있었다.

다음에, 방전램프에 인가하는 전압파형과 조도와의 관계를 조사하기 위해 도4에 도시하는 회로의 회로 파라미터를 바꾸어 도7(a)∼(c)에 도시하는 파형1∼3의 전압을 발생시켜 방전램프에 인가하고, 램프전력과 조도의 관계를 조사했다. 또한, 도7에 있어서는 파형1→파형2→파형3의 순서로 최대 피크 전압에 연속하는 진동파가 작아진다.

그 램프전력은 예를들면 피크 전압이 1400V일 때, 파형1에서 13.5W, 파형2에서 12.7W, 파형3에서 11.0W였다. 이것은 파형3의 램프전력을 1로 하면 파형1이 1.22이고 파형2가 1.14에 상당한다. 이 램프전력의 다름은 최대 피크전압에 연속하는 진동파에 입력되는 발광에 기여하는 전력의 상이에 의거한다.

이와같이, 최대 피크 전압에 연속하는 진동파에도 발광에 기여하는 유효전력을 입력할 수 있으면, 피크전압을 낮추면서 필요한 광량을 얻는 것이 가능해져 점등회로등에 있어서 절연, 내압등의 취급이 용이해진다.

도8은 상기 파형1∼3을 방전램프에 인가했을 때의 램프전력과 조도의 관계를 도시하는 도면이고, 동 도면은 방전램프로써 관직경φ8mm, 램프길이360mm를 이용하고 점등주파수70kHz의 경우를 도시하고 있다.

동 도면에 도시하는 바와같이, 방전램프에 인가하는 전압파형이 변해도 대략 같은 조도를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 도7(a)∼(c)에 도시하는 바와같이 한쪽의 극성에만 전압피크가 나타나는 파형1∼3뿐만아니라, 동 도면(d)에 도시하는 바와같이 양쪽의 극성에 전압피크가 나타나는 전압파형(4)이어도 같은 효과를 얻을 수 있는 것으로 생각되고 요컨대 소정치 이하의 반치폭(W)(예를들면 W

2.5μs이하)를 가지는 전압파형을 소정의 시간간격으로 방전램프에 인가함으로써, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

도9는 점등주기와 조도의 관계(램프전력 일정: 13W)를 도시하는 도면이고, 상기 도5와 마찬가지로 [본 발명 점등방식]은 도4의 회로를 이용하여 점등시킨 경우를 도시하고, [종래 점등방식]은 정현파 고주파 교류전압으로 방전램프를 점등시킨 경우를 도시하고 있고, 관직경φ8mm, 램프길이360mm의 방전램프를 이용했다.

동 도면에 도시하는 바와같이, [본 발명 점등방식]에 있어서는 점등주기가 길어지면 조도는 저하하고, 또한 점등주기가 짧아도 조도는 저하한다. 이것은 상기한 바와같이 점등 주파수를 낮게하면(점등주기를 길게하면)발광효율이 저하하여 조도가 낮아지고, 또한 점등주파수를 너무 높게하면(점등주기를 너무 짧게하면), 여기종에서의 효율좋은 발광을 얻을 수 없게 되기 때문이라고 생각된다.

한편, [종래 점등방식]에 있어서는 점등주기가 대략 30μs까지는 일정한 조도를 유지하고, 대략 30μs를 초과하면 조도가 저하한다.

상기 실험에서 [본 발명 점등방식]을 사용할 경우, 점등주기를 대략 5μs∼7μs로 했을 때, [종래 점등방식]보다 높은 조도를 얻을 수 있는 것을 알았다.

다음에, 방전램프에 봉입한 Xe 가스성분과 휘도 변동율의 관계를 조사했다.

상기한 바와같이, 방전램프의 봉입압력을 높힌 경우, 도15에 도시한 바와같이 [종래 점등방식]에 있어서는 방전용기(3)내의 발광상태가 줄무늬상으로 관찰된다. 그래서 [종래 점등방식]을 사용한 경우와 [본 발명 점등방식]을 사용한 경우에 대해 Xe 가스분압과 휘도 변동율의 관계를 조사하고, 본 발명의 효과를 확인했다.

또한, 휘도 변동율은 방전램프를 점등시키고 나서 n분 경과후에 있어서의 방전램프의 최대치 휘도(a)(상기 도15에 있어서의 발광집중부위의 휘도의 최대치), 최소치 휘도(b)(도15에 있어서의 어두운 부분의 휘도의 최소치)로 정의되는 것이고, 다음식에 의해 산출된다.

휘도변동율(%) = { (a - b) / (a + b)} ×100

도10은 Xe 가스분압과 휘도 변동율의 관계를 도시하는 도면이고, 상기 도5와 마찬가지로 [본 발명 점등방식]은 도4의 회로를 이용하여 점등시킨 경우를 도시하고 [종래점등방식]은 정현파로 방전램프를 점등시킨 경우를 도시하고 있고, 관직경φ8mm, 램프길이360mm의 방전램프를 이용하여 램프전력13W로 점등시켜 점등하고 나서 3분 경과후의 휘도 변동율을 구했다.

동 도면에 도시하는 바와같이, [종래 점등방식]에 있어서는 Xe 가스 분압이 100Torr 이상이 되면 휘도변동율이 급격하게 커진다. 이에대해 [본 발명점등방식]에 있어서는 Xe 분압을 올려도 휘도변동율은 변하지않고, 본 발명에 의해 Xe 가스분압을 80Torr 이상으로 해도 안정적으로 점등상태를 유지할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

이상과 같이, [본 발명 점등방식]을 이용함으로써, Xe 가스 봉입압력을 [종래 점등방식]에서는 휘도변동율이 크고 안정된 점등상태를 유지하는 것이 곤란했던 80Torr이상으로 할 수 있고, [종래 점등방식]에 비해 높은 조도를 얻는 것이 가능해 졌다.

그런데, 방전램프의 조도를 높히는 방법의 하나로써, 방전램프에 봉입하는 가스로써 Xe - Ne계의 혼합가스를 사용하는 방법이 있다.

도11은 상기 가스계를 이용하여 Xe 가스압을 100Torr로 하고, Ne 가스의 혼합비를 변화시킨 경우의 조도효율을 도시하는 도면이고, 동 도면은 관직경φ8mm, 램프길이360mm의 방전램프를 이용하여 점등주파수70kHz, 램프 전력을 일정(20W)하게 한 경우를 도시하고 있다.

동 도면에 도시하는 바와같이, Xe 가스분압을 100Torr로 한재로, Ne가스의 혼합비를 크게 하면, 조도효율은 상승한다.

상기와 같이 Xe-Ne계의 혼합가스를 사용한 경우라도, [본 발명 점등방식]을 사용했을 때, 도10과 마찬가지로 Xe 가스의 분압을 크게해도 안정된 방전상태를 유지할 수 있는 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 것이 확인되고 있다.

또한, Xe 가스의 분압을 100Torr로 하고, Ne 가스의 혼합비를 80%로 하면, 방전램프내의 전체압은 500Torr로 되는데, 방전램프에 봉입하는 전체압이 760Torr 이상이 되면 방전램프 제작시에 램프가 팽창하는등의 문제가 발생하고, 방전램프의 제작이 곤란해진다.

이 때문에, 방전램프에 봉입하는 가스압은 전체압에서 760Torr이하로 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 방전램프 점등장치는 팩시미리, 복사기, 이미지 리더등의 정보기기의 원고판독 조명용이나 액정 디스플레이의 백 라이트 장치에 이용할 수 있다.

Claims (7)

1. 유리관 내부에 He, Ne, Ar, Kr, Xe중 적어도 1종류 이상의 희소가스를 소정량 봉입 밀폐하고, 상기 유리관 내부에 형광체 물질을 도포하며, 상기 유리관 외면의 관축방향으로 띠형상의 전극(2, 2')을 적어도 2개 이상 배설하는 외부전극식 형광 방전램프(1)를 반복파형을 가지는 램프전압으로 점등시키는 방전램프 점등장치로써, 상기 램프전압의 반복파형에 있어서의 일주기내의 유일의 최대 피크(H)를 가지는 파형의 전압이 0에서의 폭(W0)을, 전압파형의 반복주기(t)에 대해 2W0 < t로 한 것을 특징으로 하는 방전램프의 점등장치.
2. 제1항에 있어서, 정현파에 의해 상기 램프(1)를 점등시킨 경우에 얻어지는 최대조도를 L로 하고, 이 때와 동일한 램프전력을 상기 조건으로 부여한 경우에, 상기 조도(L)가 얻어지는 최대 피크를 가지는 파형의 반치폭(Wx)으로 했을 때, 사용할 램프전압에 있어서의 최대 피크를 가지는 파형의 반치폭(W)을 W < Wx로 한 것을 특징으로 하는 방전램프의 점등장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최대 피크를 가지는 파형의 반치폭(W)을 W

   

   2.5μsec로 한 것을 특징으로 하는 방전램프의 점등장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 반복전압파형의 주기(t)를 5μsec 내지 70μsec로 한 것을 특징으로 하는 방전램프의 점등장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, Xe가스 분압이 80Torr이상이고, 또한 전체 봉입가스압이 760Torr 이하의 가스를 유리관 내부에 봉입한 외부전극식 형광 방전램프(1)를 점등시키는 것을 특징으로 하는 방전램프의 점등장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최대 피크 전압에 연속하는 진동파에 발광에 기여하는 유효전력이 인가되는 것을 특징으로 하는 방전램프의 점등장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 램프전압의 반복 파형을 플라이 백 방식의 회로에 의해 발생시키는 것을 특징으로 하는 방전램프의 점등장치.

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