KR100456351B1 - 조광 가능한, 유전성 장해 방전용 방전등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유전성 장해 방전을 포함하는 방전등을 조광하기위한 방법에 관한 것이다. 연속적인 혹은 불연속적인 제어는, 펄스에 의한 유효 전력 공급의 전기적 매개변수에 영향을 줌으로써, 그리고 적절하게 구조화된 전극을 이용함으로써 달성될 수 있다.

Description

조광 가능한, 유전성 장해 방전용 방전등 {DIMMABLE DISCHARGE LAMP FOR DIELECTRICALLY IMPEDED DISCHARGES}

여기서 고려되는 방전등에 대한 유망한 적용 분야로는, 평면 스크린 시스템의 백라이트 혹은 신호장치 및 신호 자체의 백라이트를 예로 들수 있다. 전술한 내용 중 마지막으로 언급한 2가지 항목과 관련하여 본 출원서와 관련이 있는 EP-A-0 926 705의 공개 내용이 보충적으로 설명되어 있다. 또한 본 발명은 DE-A-197 18 395에 설명된 내부 전극을 가지는 모방 램프(copy lamp) 및 독일 출원 198 17 475.6에 기술된 외부 전극을 가지는 펜라이트에도 적합하다. 인용한 출원서의 공개내용은 각각 본 출원과 관련이 있다.

유전성 장해 방전용 방전등은 매우 다양한 크기와 기하학적 구조로 설계될 수 있으며, 그 외에도 상대적으로 높은 효율에 있어서 수은 함유의 충전물을 포함하는 전형적이면서 일반적인 방전등의 통상적인 단점이 회피된다는 사실 때문에, 방전등의 양적 보급뿐 아니라 적용 분야를 고려할 때에도 상기 방전등에 대한 사용의 증가가 기대된다.

다음의 내용은 종래기술에서 참조한 것이다.

DE 196 36 965 A1은 적어도 애노드와 방전매체 사이에 유전층을 가지는, 유전성 장해 방전용 방전등을 도시하고 있다. 상기 문서에 따르면, 국부 전계 강화에 의해서 개개의 방전을 위해 정의된 스폿(spot)이 제공된다. 그럼으로써 배전에 있어서의 균일성이 시간적인 관점에서 뿐만 아니라 공간적인 관점에서도 개선된다.

DE 197 11 893 A1은 또한 언급한 문서와 대부분 유사하며, 램프의 에지 영역 내에 스폿을 조밀하게 배치함으로써, 혹은 대안적으로는 상기 에지 영역에서 연소되는 개별 방전에 의해 전류밀도를 상승시킴으로써, 애노드가 확장되어 에지 감광이 저지된다는 이론을 전개하고 있다.

DE 41 40 497 C2는 유전성 장해 방전을 행하는 자외선 고출력 방사기가 제시되어 있으며, 상기 방사기에서는 UV 방사의 균일성을 개선하기 위해 에지 영역 내에서 변환되는 전기 출력이 방전 갭 혹은 유전 용량의 변경에 의해 증가된다.

DE 42 22 130 A1은 유전성 장해 방전의 범주에서 예컨대 방전관 벽에 용융되는 석영 드롭 혹은 벽부의 덴트(dent) 혹은 돌기(hump)와 같은 국부적 자장 왜곡 구조(물)의 점화 지원기능에 대해 다루고 있다.US 5 760 541호는 스트립 형태의 전극을 갖는 방전등을 기술하고 있으며, 상기 방전등의 구조적인 형상은 사인 형태의 에지, 리세스 및 다른 가능성에 의해서 방전등내에서의 필드 변조를 야기한다. 그럼으로써, 투과성 매체용 스캐닝 장치에 사용할 목적으로 상기 이질성을 시간적으로 불변하도록 국부적으로 교정하기 위해서, 방전등내에서의 명/암 분배의 시간적인 변동이 제거되어야 한다.DE 196 28 770호는, 작업 장소, 노후화, 주파수 변동, 온도 변화 등의 변동과 관련하여 전체 증폭 시스템의 출력 성능을 안정화하기 위해서, 위성 적용을 위한 트랜스폰더의 진행 파 튜브 증폭 소자의 출력을 최적화하기 위한 조치에 관한 것이다.GB 2 139 416호는, 영구 자석 및 자성 재료를 소정 장소에 배치하여 전자 방사 장치의 광선 송출을 국부적으로 변조시키는 것에 대해 기술하고 있다.US 4 584 501호는 방전 디스플레이를 기술하고 있으며, 상기 디스플레이에서는 상이한 방전 경로가 기계적으로 작동되는 플랩 밸브에 의해서 스위칭되고, 반투과성 미러의 사용에 의해서 다중 반사에 의한 광학 효과가 발생된다.그 다음에 공개된 DE 198 17 479호는 무성 방전등내 전극 장치를 별도로 작동 가능한 다양한 그룹으로 나누는 것에 관한 것이다.DE 43 11 197호는 본 명세서에서 관찰되는 방전등에 중요한 펄스 작동 방법 및 소정의 방전 타입을 형성하기 위한 파라미터 매칭 방법을 기술한다.

본 발명은 유전성 장해 방전용으로 설계된 방전등을 위한 동작 방법에 관한 것이다. 또한 상기 방전등은, 방전매체로 채워진 방전관, 적어도 하나의 애노드 및 적어도 하나의 캐소드를 포함한다. 최소한 애노드와 방전매체 사이에는, 유전성 장해 방전을 발생시키기 위한 유전층이 제공된다.

본 출원서에서 애노드 및 캐소드라는 개념은, 상기 개념이 본 발명을 유니폴라 동작에만 제한시키는 것으로 간주되어서는 안 된다. 바이폴라의 경우 애노드와 캐소드 사이에는 적어도 전기적인 측면에서는 어떠한 차이도 존재하지 않으며, 따라서 두 전극 그룹 중 하나의 전극에 대한 진술은 모든 전극에 적용된다.

도 1은, 4개의 출력단이 상호 겹쳐 도시된, 톱니형태의 애노드를 포함하는 전극 구조물에 관한 개략적인 평면도이며;

도 2는 사인파 형태의 애노드를 포함하는 전극 구조물 절단면의 개략적인 평면도이며;

도 3은 다른 출력단에서의 도 2의 구조물에 관한 개략도이며;

도 4는 도 2 및 도 3을 대체하는 실시예에 관한 개략도이며;

도 5는 사인파 형태의 캐소드와 애노드를 포함하는 도 2, 도 3 및 도 4를 대체하는 추가 실시예에 관한 개략도이며;

도 6은 본 발명에 따라 형성된 평면 방사체의 베이스 플레이트에 대한 평면도이며;

도 7은 본 발명에 따른 조명시스템의 개략적 블록선도이며;

도 8은 도 7에 따른 조명 시스템에 있어서 방전등에 공급되는 외부 전압 및 상기 방전등을 통과하는 전류에 대한 측정곡선을 갖는 도 7에 상응하는 다이아그램이며;

도 9는 방전등을 가지며, 바이폴라 동작방법 형태예에 적합한 안정기의 개략적인 회로도이며; 및

도 10은 도 9에 따른 조명 시스템에 있어서 방전등에 공급되는 외부 전압 및 상기 방전등을 통과하는 전류에 대한 측정곡선이 기입된 다이아그램이다.

본 발명의 기술적인 목적은, 유전성 장해 방전용 방전등의 사용 가능성을 확대 및 개선하는데 추가적인 기여를 하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 방전매체를 포함하는 방전관, 애노드 및 캐소드로 이루어진 전극 장치, 및 최소한 상기 애노드와 방전매체 사이에 존재하는 하나의 유전층을 포함하는 방전등의 동작 방법에 의해 달성되며, 이 경우 상기 전극 장치는 동작 전압을 변경하는 형태로 제어 길이를 따라 불균일하게 형성되며, 상기 전극 장치는 제어 길이를 따라 적어도 국부적인 평균값으로 단조 함수 방식으로 변동되는 방전 갭을 규정하고, 제어 길이내에 있는 전극 사이의 최대 불꽃 간극(d_max)과 제어 길이내에 있는 전극 사이의 최소 불꽃 간극(d_min) 사이의 편차와 상기 제어 길이 사이의 정량적 비율은: (d_max- d_min)/SL ≤ 0.6이며, 작동 중에는 방전등의 출력을 제어하기 위해서 방전등 파워 공급 장치의 전기적 파라미터가 변동된다.

본 발명은 또한 기술된 방전등과 앞서 언급한 방법에 맞게 설계된 안정기를 가지는 조명시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 동작방법 및 본 발명에 따른 조명시스템에 대한 바람직한 변형예들은 종속하는 청구항들에 제시되어 있다.

본 발명의 상기의 몇몇 형성예들은 방전등의 또 다른 기술적 특징들도 결부되어 있다. 이러한 점에 있어서 본 발명은 마찬가지로 그에 상응하게 형성된 방전등과 관련이 있다.

본 발명의 선행하는 일반적인 형성예에서 이미 제시한 바와 같이, 본 발명은 유전성 장해 방전을 가지는 방전등의 전력 제어를 목표로 한다. 이러한 점과 관련하여 본 발명은, 방전등에 있어서의 전극 특성에 따라서 최소한 하나의 제어 길이를 제공하는 것을 제안한다. 이와 같은 개념은 전극 구조물의 경로 섹션에 부여되며, 그리고 상기 경로 섹션을 따라서 불균일한 방전 전제조건들이 존재하게 된다. 상기 방전 전제조건의 불균일성에 의해 제어 길이에 따라 방전의 동작전압이 단조 함수 방식으로 변경되어야 하나, 최소한 유효 평균값 내에서 단조 함수 방식으로 변경된다. 동작전압을 단조 함수 방식으로 변경하기 위한 매우 불연속적인 방법에 대해서는 아래에서 다루어질 것이다.

이러한 점에서 동작전압의 개념은 특히 최소 동작전압에 관한 것이며, 상기 최소 동작전압은 단일 방전의 방전개시전압에 상응하는 것이 아니라, 방전 구조물이 전극 장치의 정해진 위치에 유지될 수 있도록 하는 최소 전압에 상응한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 펄스 방식으로 방전등 내에 입력되는 동작방법이 고려된다. 이러한 점과 관련하여서는 WO 94/23 442 또는 DE-P 43 11 197.1이 참조된다.

상기 출원서의 공개내용은 본 출원서와 관련이 있다.

이러한 펄스 방식으로 입력되는 유효 전력과 관련하여, 연속적인 조광동작에서 펄스 방식으로 주입되는 유효 전력에 상응하게 발생하는 정기적 차단 내지 부동시간 후에 잔여 이온화가 여전히 존재하는 경우의 개별 방전의 재개시는 재개시로서 간주되지 않는다. 오히려 재개시에 필요한 동작전압이라고 하면, 방전등이 완전히 새로이 스위칭 온되는, 다시 말해 방전 매체에서 잔여 이온화가 일어나지 않는 상태를 의미한다.

본 발명과의 연관성에 있어서 유전성 장해 방전용 방전등의 중요한 특성은 양(+)의 전류 전압 특성이다. 그러므로 상기 특성에서의 전류와 전압간의 분명한 연관성에 의해, 공급전압이 변경되며 램프 전류 역시 유전성 장해 방전에 의해 변경될 수 있다. 통상적인 방전등의 경우에는 상기 전류에 음성의 미분저항이 대항한다.

이러한 램프 전류의 변동과 관련해서 본 발명은 다음과 같은 사항이 기초가 된다. 본 발명과 관련한 펄스 방식의 동작방법의 중요한 장점은, 방해가 되는 유전체 앞에 비교적 넓은 부채꼴 형태의 방전 구조물이 형성되는 경우에만 유전성 장해 작용이 유리하게 이용된다는 점이다. 대부분의 경우 상기와 같은 전형적인 방전 구조물에서는, 상대적으로 낮은 전하 캐리어 농도가 우세하게 작용한다. 상기 전하 캐리어 농도는 방전등 동작의 효율에 있어서 매우 중요하다.

그러므로 통상적인 구조에 있어서 램프 전류의 상승은 개별 방전 구조물의 전하 캐리어 농도의 상승과 직접적으로결부되어 있으며, 그로 인해 빛 생성의 효율을 저하시킨다.

또한 램프 전류가 매우 높은 경우, 방전 구조물이 비교적 집중된 스폿을 보이는 캐소드(혹은 바이폴라 동작시 순간적인 캐소드)에 상당한 열적 부하를 초래하게 된다. 그에 상응하게 관련 캐소드 위치는 점 형태로 열부하를 받는다. 그 외에도 증폭된 램프 전류는 캐소드에서의 이온 충격에 의한 침식작용, 다시 말해 방전의 스퍼터링 작용을 증가시킨다.

그러나 다른 측면에서는 램프 전류를 최적의 값 이하로 떨어뜨리는 것도 단점과 결부된다. 즉, 그렇게 되면 불안정성이 발생할 수 있으며, 개별 전극 구조물이 소멸하거나 혹은 상이한 위치 사이에서 이리 저리 점프할 수 있기 때문이다. 그럼으로써 장소 및 시간에 따른 빛 생성의 균일성이 저하된다.

만약 통상적인 방식으로 램프 전류가 최적의 값 이상으로 증가하거나 혹은 상기의 최적의 값 이하로 떨어지면, 이와 같은 동작은 언제나 단점들과 결부된다. 그러므로 본 발명은, 방전의 전체 볼륨을 변경시켜 개별 방전 구조물의 전류밀도가 실제로 균일하게 유지될 수 있게 함으로써, 방전등 내에서의 전류 상승을 실행한다는 생각에서 출발한다. 상기와 같은 방전의 볼륨 변경은 제어 길이 내에서 근본적으로 2가지 상이한 방식으로 이루어질 수 있다. 한 방식에서는, 개개의 방전 구조물이 커튼과 같이 넓게 팽창된 방전 구조물로 확대된다. 다른 경우에는 제어 길이 내에서 다수개의 부분방전 구조물이 서로 나란하게 배열됨으로써, 제어 길이 내부에서 상기 부분 방전 구조물의 개수가 변경되면 방전의 전체 볼륨도 변경된다. 전술한 2가지 경우 간의 상황에 따라 유동적일 수 있다.

방전 구조물은 언제나 최소한 애노드 상에서는 제한 길이 범위를 초과하여 신장된다. 상기 제한 길이 범위에 따라, 본 발명의 장소 의존적 동작 전압의 범주에서 방전 전제 조건이 변경된다. 이때 나란히 배열된 개별 방전 구조물의 경우에는, 각각의 방전 구조물에 의한 국부 평균값 형성을 생각해 볼 수 있다. 그럼으로써 상기 평균값은 방전 구조물의 장소 의존도를 반영한다. 커튼과 같이 펼쳐진 방전 구조물의 경우 방전 전제조건의 장소 종속성은, 그에 상응하는 방전 구조물의 한계치가 전극을 따라 제어 길이 내에서 변위되는 것을 가능하게 한다.

만약 장소에 따른 빛 생성의 균일성이 방전등에 있어서 중요한 역할을 한다면, 제어 길이는 방전등의 전체 길이에 비해서 상대적으로 작게 측정된다. 다시 말해 방전등은 다수개의 개개의 제어 길이로 분리될 수 있다. 그런 다음 개개의 제어 길이 내에서의 방전 볼륨의 변동은 적합한 방식으로 빛 생성의 평균을 통해, 예컨대 디퓨저(diffuser), 프리즘 포일(prism foil) 등에 의해서 균일하게 될 수 있다. 그럼으로써 빛 생성의 전체적으로 균일한 특성이 얻어지는 동시에 예컨대 입력 전압의 증가 또는 감소에 따른 전류 상승 혹은 감소로 의한 전력의 변경이 반드시 방전 구조물의 변경과 결부될 필요가 없게 된다.

제어 길이 내 최소 동작전압의 단조 장소 종속성에 대한 상기의 불균일한 전극 장치의 여러가지 가능성이 존재한다. 주된 핵심은 방전에 표준이 되는 갭, 다시 말해 이른바 전극들간의 간극을 변경하는 것이다. 간극이 크면 클수록, 상기 갭에 걸친 방전에 대한 최소 동작전압도 커지게 된다.

그런 점에서 본 발명은 바람직하게, 제어 길이를 따라 간극이 최소한 국부 평균값 내에서 단조 함수 방식으로 변경되는 전극 장치를 목적으로 한다.본 발명의 범주 내에서는 정량적인 제한은 또한 불꽃 간극의 변동, 즉 제어 길이내에서 나타나는 최대 불꽃 간극(d_max)과 최소 불꽃 간극(d_min) 사이의 편차와 구간 길이로서의 제어 길이(SL) 사이의 관계에도 적용된다. 이러한 관계에 대한 상한선은 0.6, 바람직하게는 0.5이다. 특히 바람직하게는 0.4이다.전술한 관계는, 상기 관계가 0부터 상이한 경우에는 본 발명의 틀내에서 또한 매우 작은 값을 취할 수도 있다. 본 발명의 현저한 효과는 이미 예컨대 0.01의 값부터 나타날 수 있다.

이와 관련해서, 단조 함수 방식으로 변경되는 전극 갭을 가지는 제어 길이의 정해진 위치에서의 방전은 더욱 작은 갭을 갖는 인접 영역에서 개시되고, 그런 다음 순간적으로 이용할 수 있는 동작전압이 방전에 충분한 영역 내부로 이동할 수 있다는 점에 한해서 앞서 언급한 방전 개시전압과 최소 동작전압간의 차이가 분명하게 드러날 수 있다. 이러한 사실은, 경우에 따라 방전 구조물이 이용 가능한 전극표면에 걸쳐 분배되는 기본적인 현상으로부터 기인되는데, 그 이유는 방전매체 내 전계를 점차 차폐하여 전계분포의 영향에 의해 방전 구조물을 확대시키는 국부적 공간전하가 형성되기 때문이다.

그러나 본 발명에서는, 국부적인 전계강화를 위한 및 그와 더불어 개개의 방전을 국부화하기 위한 (앞서 주지된 바와 같은) 위치를 전극에 제공하는 것도 또한 가능하다. 상기의 구조의 경우, 방전 개시에 대해 충분하게 작은 방전 갭을 가지는 위치와 상기 갭이 단지 방전을 유지하기에만 충분한 또 다른 위치 간의 개별 방전 구조물의 이동이 간단히 이루어질 수 있는 것은 아니다. 다시 말해서, 국부적인 전계강화 위치들 사이의 영역도 또한 방전의 유지를 더 이상 가능하게 할 수 없다.

여기서 논의되는, 동작전압에 대해 표준값으로서 방전 갭 또는 불꽃 간극과 관련하여, 상기 국부 전계강화는 예컨대 하나 혹은 2개의 전극에 있는 작은 돌출부 또는 노우즈(nose)에 의해서 이루어질 수 있다. 그런 다음 상기 돌출부의 각각의 첨두에서부터 표준이 되는 방전 갭이 계산된다. 이와 관련하여 또한 각각의 위치에서 동작전압의 불연속적 라인이 형성될 수 있으며, 이 경우 본 발명은 바람직하게 국부 전계강화의 상기 위치들이 제어 길이 내에 있는, 상이한 동작전압의 단조롭게 등급화된 라인을 규정하는 경우를 목적으로 한다.

이와 같은 경우에는, 청구항 제 1 항에 언급한 동작전압이 또한 방전용 방전 개시전압과 일치할 수 있고, 방전 유지용 최소 동작전압과는 일치하지 않음을 명확하게 알 수 있다. 물론, 상기 극한의 경우들간의 전환 역시 본 발명에서는 고려할 수 있다. 이러한 의미에서 동작전압이라는 개념은 전극 장치의 각각의 상황에 맞추어진 것으로 이해되어야 한다.

동작전압에 영향을 미치기 위한 방전 갭의 변형예와 관련하여 전술된 경우와 더불어 애노드 폭을 추가로 변경할 수 있다. 한편으로 애노드 폭은 방전에 이용 가능한 국부적인 애노드 표면 및 그와 더불어 방전 전류를 결정한다. 펄스 방식으로 입력되는 두 유효 전력 사이의 부동시간간격의 끝에 남겨진 방전매체의 잔여 이온화는 방전 전류에 의존하며, 상기 잔여 이온화는 재개시 확률 및 재개시 전압을 결정한다. 추가로 애노드 표면이 크고, 그로 인해 방전 전류가 넓은 표면에 걸쳐 분포되는 경우에는, 유전체에서 전압 강하가 더 적게 이루어지며, 그에 따라 방전매체 내에서는 더욱 큰 전계가 형성된다.

이러한 점에서 애노드 폭의 변경이 기술한 캐소드 돌출부와 관련해서도 존재할 수 있으며, 실제로는 반드시 평평한 캐소드가 전제되지 않아도 된다.

마지막으로, 가스 충전시에 전술한 설명과 유사한 방식으로 방전 전류 및 전계에 영향을 미칠 수 있도록, 유전체의 두께를 변경할 수도 있다. 또한 상기와 같은 방식으로 전극 구조물의 불균일성이 방전의 동작전압을 국부적으로 변경시킬 수도 있다.

또한 본 발명에 있어서 한편으로는, 제어 길이 내부에 제어 가능한 다수의 개별 방전을 제공하거나 또는 하나의 제어 길이에 각각 할당된 방전 구조물의 개별 볼륨 팽창에 영향을 미치는 것이 가능하다. 후자의 경우 본 발명은, 단조롭게 장소에 의존하는 동작전압을 갖는 적합한 전극 구조물에 의해 제어 길이 내에서 방전 구조물이 커튼 모양으로 확대되는 것과 관련이 있다.

전술한 본 발명의 변형예들에서는 제어 길이를 따라 진행되는 동작전압의 연속적인 파형 및 불연속적인 장소 의존성을 설명하였다. 본 발명에서 전력제어라는 개념은 그에 상응하게 일반적으로 이해되어야 한다. 또한 여러가지 이산 출력단 사이에서 이루어지는 방전등의 스위칭이 다루어질 수 있는데, 이 경우 상기 출력단은 한편으로 이미 기술된, 개별 방전이 개별적으로 할당된 국부 전계강화의 위치를 갖는 불연속적인 전극 구조물에 의해서 뿐만 아니라 그에 상응하는 안정기의 전기 단에 의해서도 사전 설정될 수 있다.

그러나 본 발명은 바람직하게, 유전성 장해 방전을 행하는 방전등용 조광(dimming) 회로를 목적으로 한다. 상기 "조광(dim)"이라는 개념은, 정해진 영역이 연속적인 방식으로 혹은 적어도 준 연속적인 방식으로 전력제어에 의해 통과되어질 수 있는 전력 제어를 의미한다. "불연속적인 해결방법"으로 기술된 경우에 상기 내용은, 출력단의 선택범위 내에서 적어도 준 연속적인 전력 조정을 실행할 수 있기 위해서는 더 많은 수의 국부 전계강화 위치가 제어 길이 내에 존재해야 한다는 것을 의미한다.

지금까지는 방전전류와 방전볼륨의 조정과 관련하여, 방전등의 전압에 의한 제어에 대해 예로 설명하였다. 그러나 본 발명은 더욱 일반적인 것으로 간주되어야 한다; 근본적으로 전력을 조정 혹은 제어하기 위한 "전기적 파라미터"와 관련이 있다. 이러한 점에서 펄스 방식으로 유효 전력이 입력될 때는, 방전등에 존재하는 전압과 더불어 바람직하게 다음의 변형예가 고려된다 :

먼저 펄스 방식으로 유효 전력이 입력되는 경우에는 에지 상승 경사도가 영향을 받을 수 있다. 상기 변형예는 단일 펄스의 상승 범위 내에서 램프에 인가되는 전압의 시간 변화와 어느 정도 관련이 있다. 이러한 점에서 우선적으로 본 발명에 기초가 되는 개발작업의 경험적 결과가 다루어진다. 그러나 상기 제어 가능성에 대해 설명이 가능한 것은 다음과 같다; 전압 상승이 더욱 심해지고, 그로 인해 전압 곡선에서의 고주파 푸리에 성분의 관여도가 더욱 강해지면, 특히 유전체의 고주파 전도 능력은 저주파 혹은 직류 전도 능력에 비해 개선되고, 그로 인해 가스 충전시 존재하는 전계도 이미 다른 관계에서 설명한 바와 같이 상승된다. 또한 이러한 점에서 전계의 시간 변화에 따른 전자 에너지 분포의 변동은 중요한 역할을 한다.

방전등 내 동작전압에 영향을 미치기 위한 유효 전력 공급의 또 다른 시간 파라미터는 개별 유효 전력 펄스들간의 이른바 부동시간이다. 상기 부동시간은 다시 말해 개개의 펄스들 간에 어떠한 방전도 개시되지 않는 시간을 말한다. 상기 부동시간이 더욱 오래 지속될수록, 자연히 부동시간의 종료 시에 남아있는 방전 매체 내 잔여 이온화도 더욱 적어진다. 재점등 내지 재점등에 필요한 전압의 확률은 재차 잔여 이온화의 범위에 의존한다.

마지막으로 유효전력공급의 다른 시간 파라미터로서는 펄스지속시간 및 펄스의 반복 주기를 들 수 있다. 상기 파라미터들은 앞서 설명한 바와 유사한 방식으로 본 발명에 따라 전력을 제어하기 위해 이용될 수 있다.

방전 갭의 변형을 위해서는 본 발명에 따라, 전극들 중 적어도 하나의 전극이 사인파 형태로 동작하거나 전극들 중 적어도 하나의 전극이 톱니형태로 동작하는 것이 바람직하다. 상기 사인파 형태는 첨두가 없다. 다시 말해 전체적으로 원형의 형태를 취하고 있다. 상기 첨두는 국부적인 전계강화를 야기할 수 있다. 이러한 점은 많은 경우에 바람직하지 않을 수 있다. 한편으로는 전계강화가 최초의 점등을 용이하게 할 수 있으며, 다른 한편으로는 상기 전계강화가 - 애노드 상에서 - 지나치게 높은 전류밀도를 야기하여 방전 효율을 악화시킬 수 있다.

또한 사인파 형태는 극한값에서 출발하여 양측면으로 대칭으로 진행하는 이점을 갖는다. 즉, 방전구조가 양방향으로 동시에 커튼모양으로 펼쳐진다. 이 경우에는 특히 방전구조의 중심이 일정하게 유지되며, 이와 같은 특징은 방전등의 외관을 고려할 때 장점이 될 수 있다.

또한 톱니형태는 가능한 단점으로서 전술된 톱니의 첨두에서 라운딩 될 수도 있다. 또한 상기 형태는 양측으로 대칭일 수 있지만, 또한 비대칭일 수도 있다. 다시 말해 톱니형태는 예컨대 짧고 경사가 급한 램프(ramp) 및 길이는 길지만 경사는 완만한 램프로 이루어진다. 톱니형태의 중요한 점은 램프의 선형성이다. 다시 말해 상기 선형성은 방전 갭의 장소 의존성에 대한 선형성이다. 그럼으로써 - 변경된 전기적 파라미터와 방전 갭 사이의 정확한 수학적 관계를 제외하고는 - 제어 길이에 걸쳐서 전기 파라미터의 외부 개입과 그로 인해 초래되는 방전구조의 확대 사이에 전반적으로 동일한 관계가 존재하게 된다.

그러나 또한 톱니형태의 첨두를 원형으로 구현하지 않는 것도 바람직할 수 있다. 그럼으로써 이미 언급한 국부 전계강화에 의해, 그에 상응하는 대응 전극으로 향하는 첨두 앞에서 방전의 최초 개시를 용이하게 하는 상황이 제공된다. 그럼에도 불구하고 방전구조는 상기 첨두에서 출발하여 커튼모양으로 진행할 수 있다. 그에 상응하는 내용은 또한 제어 길이 내부에 있는 다수개의 개별 방전 구조들의 상호 순서에도 적용된다.

동일한 제어 길이 내에서 최소 불꽃 간극(d_min)과 최대 불꽃 간극(d_max)간의 또 다른 바람직한 정량성 관계는 다음과 같이 제시될 수 있다. 최소 불꽃 간극에 대한 최대 불꽃 간극의 비율은 0.3이상, 바람직하게는 0.4 및 0.5 이상 그리고 0.9 이하일 때 바람직하다.

제어 길이 규정과 관련하여, 상기 제어 길이가 기하학적 전극 구조물에 의해 사전 설정된 최소 전극 갭과 최대 전극 갭 사이에서 최대로 가능한 구간과 반드시 일치할 필요가 없다는 사실이 중요하게 언급될 수 있다. 이러한 점에서 제어 길이는 본 발명에 따른 출력제어에 의해 실제로 활용되는 전극 장치의 구간을 의미한다.

상기와 같은 구분은 무엇보다도 전극 구조물, 예컨대 2개의 반대 측면으로부터 "이용될 수 있는", 앞서 언급한 사인파 형태 혹은 톱니형태에서 중요하다. 다시 말해 여기서 바람직하게 고려되는, 전극관의 하나의 벽 상에 혹은 상기 벽과 반대편에 있는 벽 상에 배치된 전극의 스트립 구조에서는, 전극들 중에서 적어도 몇몇이 양측면, 특히 반대 측면으로의 방전을 위해 이용되는 방식의 교대 전극 시퀀스가 존재할 수 있다. 양 측면으로 개시되는 방전이 전극 스트립 상에서는 상호 방해를 야기하기 때문에, 예컨대 사인파 형태의 경우에는 사인곡선의 특정 부분은 한쪽의 가능한 방전 측면에 그리고 다른 한 부분은 다른 가능한 방전 측면에 할당될 수 있으며, 상기 다른 부분은 일반적으로 한 부분에 이웃하는 부분이다. 특히 이 경우에는 각각 다른 방전 측면에 할당된 영역들 사이에도 소정의 중간 구간이 제공될 수 있으며, 상기 영역들로부터는 기본적으로 어떠한 방전도 개시되어서는 안된다.

본 발명에 따라 폭방향으로 방전 구조의 신장을 고려할 때에는, 전극 상에, 특히 캐소드 상에 있는 임의의 층들이 상대적으로 평평한 것이 중요한 것으로 판명되었다. 특히 통상적으로 압력 특성에 따라 비교적 평평하게 증착되고, 그로 인해서 절대적으로 전극 상에 배치될 수 있는 발광 물질의 경우에는, 방해가 되는 입자성이 야기될 수 있다. 합리적인 정량성 한계치는 8μm의 입자성이며, 상기 값에서부터 아래쪽으로, 상기 층 상에서 폭방향으로 방전 구조의 신장이 가능해진다. 물론 5, 3 또는 1μm 및 그 이하의 더욱 작은 입자가 더욱 적합하다. 입자성은 모든 층의 기본적인 문제이며, 발광물질층에만 제한되지 않는다. 다른 한편으로 현재의 기술 상태에서는 특히 발광물질층들이 경우에 따라 비교적 거친 입자성을 갖는다. 소정의 이유에서 발광물질층에 대한 충분한 미립자의 대체물이 존재하지 않는다면, 본 발명에 따라 캐소드가 발광물질을 전혀 포함하지 않도록 하는 것, 다시 말해 발광물질의 증착 시에 상기 캐소드를 제외시키는 것이 바람직하다. 다른 층들, 대략 TiO₂또는 Al₂O₃로 이루어진 미립자 반사층은 상기 내용과 필연적으로 관계되지는 않는다.

그러나 상기 실시예는, 본 발명에 따른 방법이 캐소드 상에 입상의 발광물질 층 혹은 또 다른 입상층을 사용하는 경우에는 기능하지 못할 수도 있다는 것을 의미하지는 않는다. 이러한 점에서 또 다른 파라미터, 예컨대 제어 길이에 걸친 방전 갭의 상승 경사도가 중요한 역할을 하는데, 상기 파라미터에 의해서는 입상 층인 경우에도 그에 상응하는 형성이 가능하게 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 동작방법의 바람직한 변형예에서 램프는 바이폴라 전압 펄스로 트리거 된다. 다시 말해 안정기에 의해 발생되는 전압 펄스에, 반대 부호(극성)를 가지는 전압 펄스가 후속된다. 이러한 점에서 램프는 양측의 유전성 장해를 포함한다. 다시 말해 전체 전극들이 유전성 층으로 덮이게 된다. 바이폴라 동작방법은 특히 본 명세서에 기술된, 방전 물리적인 관점에서 볼 때 동일한 유형의 전극에 적합하다. 상기 전극은 시간에 따라 교대로 임시 애노드의 역할뿐 아니라 캐소드의 역할도 담당할 수 있다.

바이폴라 동작방법의 이점은, 예컨대 램프 내에서 방전 상태의 대칭화가 이루어질 수 있다는 것이다. 따라서, 비대칭 방전 상태에 의해서 야기되는 문제, 예컨대 암화(darkening)를 초래할 수 있는 유전체 내에서의 이온 이동 또는 방전의 효율을 저하시키는 공간전하 축적이 특히 효과적으로 억제된다.

바이폴라 동작방법을 위한 안정기로서는 예컨대 변형된 플럭스 컨버터(flux converter)가 고려된다. 상기 변형은 플럭스 컨버터의 트랜스포머내에서, 2차 회로내에 전압 펄스를 초래하는 1차 회로측 전류의 방향 전환을 목표로 한다. 이와 같은 조치는, 일반적으로 2차 회로측에서 방향을 전환하기 위해 취해지는 상응하는 전자 기술적 조치들보다 더 간단하다.

이러한 점과 관련하여 특히 상기 트랜스포머는 2개의 1차 회로측 권선을 포함하며, 상기 권선은 2가지 전류방향 중 한가지 방향에 각각 할당되어 있다. 다시 말해 2가지 방향 중 단지 한가지 방향의 1차 회로 전류용으로 이용되는 것이다. 이러한 점은, 2개의 1차 회로측 권선들이 교대로 전류를 공급받음을 의미하는 것이다. 예컨대 이와 같은 특징은 1차 회로내에 있는 2개의 클록 제어 스위치를 이용함으로써 나타날 수 있으며, 상기 스위치들은 각각 2개의 권선들 중 하나의 해당 권선을 통과하는 전류를 클록 제어한다. 따라서, 2가지 전류 방향 각각에는 타이밍 스위치 및 트랜스포머의 고유한 1차 회로측 권선이 각각 하나씩 할당되어 있다.

본 발명에 따른 안정기가 교류원에 사용되면, 2가지 1차 회로측 전류 방향을 고려하여, 반주기 방식으로 교대로 교류원으로부터 충전되는 2개의 저장 커패시터가 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 또한 저장 커패시터들 중 하나의 커패시터에 대한 부호의 교류 반주기 및 다른 저장 커패시터에 대한 다른 부호의 교류 반주기가 이용된다. 그런 다음 상기 2개의 저장 커패시터로부터 전류가 각각 한가지 방향을 위해서 인출될 수 있다. 이와 같은 특성은 트랜스포머의 1차측 회로 권선의 차폐된 이중 설계에 의해서 이루어질 수 있지만, 상기 권선은 실제로 필수적인 것은 아니다. 오히려 단지 하나의 1차 회로측 권선만이 그에 상응하는 스위치에 의해서 교대로 2개의 저장 커패시터들로부터 파워를 공급받을 수 있으며, 이 경우 각각의 저장 커패시터는 각각 하나의 전류 방향에 할당되어 있다. 교류원으로부터 저장 커패시터에 전원을 공급하기 위해, 그에 상응하는 정류회로가 사용될 수 있으며, 상기 회로의 세부 사항은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있는 사항들이다.

이미 설명된 바와 같이, 본 발명은 상응하는 방전등의 동작방법 뿐 아니라, 방전등 및 안정기로 이루어진 적합한 세트를 명명하는 조명 시스템을 또한 목적으로 한다. 이 경우 안정기는 본 발명에 따른 방법을 고려하여 설계된다. 다시 말해 상기 안정기는 하나의 전력 제어장치를 포함하고 있으며, 상기 장치를 이용하여, 방전 볼륨을 변경하기 위해 방전등 내에 상응하게 형성된 전극 구조물을 충분히 활용하기 위해서, 안정기에 의해 방전등 전력공급의 적합한 전기적 파라미터가 영향을 받을 수 있게 된다.

그러한 점에 있어서 본 발명의 다양한 형성예에 대한 전술한 실시예들은 조명 시스템에도 또한 동일하게 적용된다. 다시 말해 방전등 내 전극 구조물 뿐 아니라 안정기 내 전력 제어장치에도 각각 동일하게 적용된다.

또한 전술한 차폐와 관련하여 제시된 전극 구조물의 특이한 특징들을 고려할 때에는, 상응하게 형성된 방전등에 대한 보호 조치도 요구되며, 그 점과 관련하여서는 지금까지 명세서에 기술된 상응하는 설명들이 참조된다.

본 발명은 실시예를 참조하여 하기에서 자세히 설명된다. 공개된 특징들은 또한 다른 방식으로 조합될 수 있거나 혹은 그 자체로서 본 발명의 대상이 될 수 있다.다.

도 1은 곧바른 스트립 형태의 캐소드(1) 및 톱니 스트립 형태의 애노드(2)로 이루어진 동일한 전극 장치를 연속해서 4번 보여준다. 상부 영역에는 애노드(2) 상에 있는 유전성 커버(4)가 개략적으로 도시되어 있다. 또한 애도느(2)의 스트립 구조물의 주기 길이는 제어 길이(SL)로 표기되어 있다.

전극 사이에는, 유전 장해 방전을 포함하는 방전등의 펄스화된 유니폴라 동작방식의 특성을 나타내는 삼각형 방전 구조물(3)이 있다. 최상부에 도시되어 있는 경우 a)에서는, 각각의 제어 길이가 하나의 방전 구조물(3)을 갖는다. 그 아래 도시된 경우 b)에서는, 하나의 제 2 방전 구조물(3)이 각각의 제어 길이 내부에 부가된다. 동일한 내용이 도 1의 추가적인 2가지 단계 c) 및 d)에 적용되는데, 이 경우 최하부의 단계에서는 각각의 제어 길이(SL)가 각각 4개의 삼각형 방전 구조물(3)에 의해 실제로 완전히 채워져 있다. 상기 4개의 도식 a) 내지 d)는, 최상부의 경우에서 조정 가능한 최소 전력을 갖는 상태로부터 최하부의 경우에서 조정 가능한 최대 전력을 갖는 상태에 이르기까지 방전등의 조광 영역(dimm region)을 명확하게 도시하고 있으며, 이 경우 각각의 출력 전환단은 제어 길이(SL) 내부에 있는 개별 방전 구조물(3)의 소정 개수와 일치한다. 이 경우에는 개별 방전 구조물의 개수가 불연속적으로 변동되는 전력제어가 핵심이다. 그러나 상기 사항은 연속적인 조광 동작의 가능성이 없는 불연속적인 전력 제어와 반드시 일치하지는 않는데, 그 이유는 각각 상이한 개수의 방전 구조물을 갖는 출력단 사이의 갭내에서 각 방전 구조물 자체의 연속적인 전력 변동이 또한 가능하기 때문이다.

또한 인가된 공급전압이 최소인 경우에는, 개개의 방전 구조물(3)이 우선적으로 캐소드(1)와 애노드(2) 사이의 갭이 최소인 영역에서, 다시 말해 도면에서는 각각의 제어 길이의 좌측 에지에서 개시되는 것을 알 수 있다. 각각의 제어 길이의 완전히 좌측에 있는 에지에서 발생되는 최소 방전 갭 내지 최소 간극은 d_min으로 표기되어 있다.

각각의 최대의 불꽃 간극(d_max)은 각각의 제어 길이(SL) 내부에서 우측 에지에 위치하며, 도 1의 하단 실시예에서 제어 길이 내부에 배열되는 개별 방전 구조물(3) 중 마지막 방전 구조물에 의해서 비로소 달성된다.

각각 하나의 방전 구조물을 갖는 최상부에 도시된 실시예에 대해 더 언급할 내용은, 상기 방전 구조물(3)이 각각 톱니형태의 첨두에 "맞물려 있으며", 그로 인해 상기 방전의 개시는 방전등의 최초 동작 시작시에 그곳에서의 전계 상승에 의해서 용이해진다. 최초 1회에 걸쳐 방전 구조물(3) 중 하나의 구조물이 사전 설정되고, 그로 인해 인접부에서 소정의 잔여 이온화가 이루어지면, 도시된 추가 방전 구조물의 상응하는 개시는 이미 상기 동작에 의해서 용이하게 된다.

상기 도 1을 이해하는 데 중요한 점은, 위·아래로 겹쳐진 4쌍의 전극을 전체 전극 샘플로서 이해해서는 안 된다는 것인데, 그 이유는 그렇게 되면 인접 구조물의 톱니형태의 애노드(2)와 스트립 형태의 캐소드(1) 사이에서도 마찬가지로 방전이 개시될 수 있기 때문이다. 오히려 핵심적인 것은, 설명을 명확하게 하기 위해 단순화된 일 실시예의 4개의 개별 도식들이다.

그와 달리 도 2는 애노드(2)가 사인 형태로 진행하는 대안적인 실시예를 보여준다. 도 2에서도 또한 최소 방전 갭 영역 내에서는 우선적으로 3각형의 개별 방전 구조물(3)이 형성된다.

도 3은 도 2와 비교하여 하나의 캐소드(1)와 2개의 애노드(2)로 이루어진 동일한 전극 장치를 도시하고 있지만, 도 3에서는 더 높은 출력단이 도시되어 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예의 경우에는, 제 2 또는 제 3의 방전 구조물(3)이 이미 도 2에서 식별 가능한 구조물에 나란히 부가될 필요가 없다. 오히려 도 2의 상대적으로 좁은 방전 구조물(3)은 커튼모양으로 폭방향으로 신장되고, 사인파 형태의 애노드(2) 상에서 뿐만 아니라 스트립 형태의 캐소드(1) 상에서도 또한 더 큰 길이 섹션에 걸쳐있다.

도 3에서는, 애노드(2) 상에 도시된 개별 방전 구조물(3)이 좌측 영역에 표시된 제어 길이(SL)에 이미 가깝게 도달해 있음을 알 수 있다. 그와 달리 도 2에 있는 동일한 제어 길이(SL)는 방전 구조물(3)의 애노드 측면 중에서 단지 작은 일부분까지만 채워져 있다. 도 2 및 도 3은 각각 교대로 나란히 배치된 캐소드 스트립(1) 및 애노드 스트립(2)으로 이루어진, 크기가 더 큰 전극 장치의 일부 절단 섹션만을 보여준다. 그렇기 때문에, 표시된 제어 길이(SL)는 사인파 형태의 전체 주기 길이에는 해당되지 않고, 오히려 절반의 주기 길이에만 해당된다. 본 도면에 캐소드(1)에 대해 표시된 최대 방전 갭(d_max)을 초과하는 갭을 갖는 각각의 절반 주기들은 도시되지 않은 추가 캐소드(1)를 위한 방전 구조물들에 할당된다.

본 발명의 기초가 되는 개발작업을 진행하는 중에, 제어 길이 내부에 있는 개별 방전 구조물이 커튼 모양으로 신장되는 것을 용이하게 하기 위해서는 가스 형태의 방전 매체, 특히 Xe-방전 충전물의 압력을 비교적 낮게 설정하는 것이 바람직한 것으로서 판명되었다. 이 경우 낮은 압력이란 예컨대 80 Torr 미만 혹은 60 Torr 미만의 압력일 수 있다. 도시된 실시예에서 커튼모양의 신장을 위한 Xe-충전물의 압력은 50 Torr의 압력이 적합하다. 그와 달리 개별 방전 구조물의 볼륨의 변동 없이 개수가 변경되는 개별 방전 구조물이 상호 일렬로 배치된 실시예의 경우에는 100 Torr의 크세논 압력이 선택되었다.

추가 실시예인 도 4는 도 2 및 도 3에 비해 캐소드(1)가 사인파 형태를 갖는다는 점에서 교체가 이루어졌다. 상기 사인파 형태는 재차 각각 절반 주기 길이로 사인파 형태의 캐소드(1)의 반대 측면 상에 놓이는 2개의 애노드(2)에 할당되어 있다. 상기 실시예에서는 곧바른 스트립 형태의 애노드(2)가 각각 이중으로 발생하기 때문에, 결과적으로 각각의 애노드(2)는 각각 한 측면에서만 방전을 지지한다. 기하학적 변수인 제어 길이(SL), 최소 불꽃 간극(d_min) 및 최대 불꽃 간극(d_max)은 도 2 및 도 3의 실시예와 일치한다. 애노드를 이중으로 구현하는 기술에 대해서는, 공개 내용이 본 출원과 관련이 있는 독일 특허 출원서 제 197 11 892.5호가 참조된다.

또 다른 변형예는 도 5에 도시되어 있으며, 상기 실시예에서는 캐소드(1) 뿐만 아니라 애노드(2)도 사인파 형태이다. 본 실시예에서는 각각 이웃하는 사인파 스트립이 서로 절반 주기만큼 위상 이동됨으로써, 상기 사인파 스트립은 자신의 최대값 내지 최소값을 가지면서 서로 마주보고 있으며, 또한 사인파 형태에 의해서 이웃하는 전극들 사이의 방전 갭이 각각 변조된다.

이 경우에는 재차, 각 전극의 "양면성 기능"에 의해 단지 절반의 주기 길이가 제어 길이(SL)로 발생됨으로써, 결과적으로 최대 불꽃 간극(d_max)이 실제로 기하학적으로 형성되는 최대 갭과 일치하지 않는다는 사실이 적용된다.

상기 구조물은, 도 4에 도시된 트윈 애노드(2)가 절감될 수 있고, 하나의 사인파 애노드(2)로 대체될 수 있다는 이점을 갖는다. 본 발명의 상기 실시예에 대해서는 유사 출원서인 "전극 구성이 개선된 유전성 장해 방전용 방전등"이 참조되며, 상기 출원서는 동일한 출원인에 의해 동일한 출원일에 제출된 것이며, 상기 출원서의 공개 내용은 본 명세서에 포함되어 있다.

도 4의 구조물에 상응하는 구체적인 실시예는 마지막으로 도 6에 도시되어 있다. 상기 실시예에서는 우선적으로 평면 방사체의 유리 베이스 플레이트가 도면 부호 (6)으로 표기되어 있다. 다시 말해 상기 평면 방사체는 주요 제한 벽으로서 2개의 유리판을 구비한, 평탄하게 형성된 유전성 장해 방전 방전등이다. 상기 평면 방사체의 베이스 플레이트(6) 상에는 금속 실크스크린 패턴으로서 도 4에 따른 하나의 전극 패턴이 제공되어 있다. 본 실시예에서 고유의 전극(1, 2)은 프레임(7) 내부에 위치하며, 상기 프레임은 도시된 베이스 플레이트(6)를 도시되지 않은 하나의 덮개판과 연결시켜서 방전 볼륨을 외부로부터 밀폐시킨다. 이 경우 전극 스트립의 연장부는 자신의 방전 볼륨 내부에 있는 자체 섹션에 대해서, 유리 솔더 프레임의 밀봉부(7) 아래에서 한번 관통되어 있다.

상기 프레임(7) 내부에 있는 전극 형태는 도 4와 일치한다. 다시 말해 트윈 애노드(2)는 곧바른 스트립이며, 캐소드(1)는 하나의 사인파 형태를 갖는다. 프레임(7)의 외부면에서 각각의 전극(1, 2)은, 공통의 축상에서 캐소드의 경우에는 버스 형태의 외부 도체(8)에 연결되고, 애노드의 경우에는 외부 도체(9)에 연결되어 있다.

도 1의 실시예에서는 0.6mm 두께의 유전체, 다시 말해 연질의 유리층이 사용되었다.

실례	dmin	dmax	SL
도 1	10	12	31
도 2 및 도 3	5	8	8
도 4 및 도 6	4	6	9
도 5	5	9	9

250μm 두께의 유전체는 도 2-6의 실시예에 이용되었으며, 여기서는 유리 납땜이 사용되었다. 도 1, 도 2 및 도 3, 도 4 및 도 6 그리고 도 5에 따른 실시예에서 최소 간극(d_min), 최대 간극(d_max) 및 제어 길이에 대해서는 다음의 값들(mm로 표기됨)이 적용되었다.

상응하는 방전등에서 전력의 제어는, 펄스 형태의 전력공급의 전압 진폭 변동에 의해서 이루어졌다.

제어 평면 당개개의 방전의 개수	f = 55kHz인 경우 전압 U(V)	U = 2.8kV인 경우 주파수 f(kHz)	도
1	2,35	-	1a)
2	2,40	15	1b)
3	2,45	17	1c)
4	2,49	18	1d)

도 1의 구조에 있어서 명료화를 위해 2가지 연속적인 실험, 즉 전압진폭이 고정된 상태에서 전압의 변경 내지 펄스 반복 주파수의 변경이 병행하여 실행되었다. 각각의 결과들은 다음의 도표에 도시되어 있으며, 도표의 순서는 순서대로 도 1의 개별 도식 a)에서 d)까지에 해당된다.

도 2 내지 도 6에 도시된 경우에는, 개별 방전 구조물(3)의 커튼 모양의 신장이 의도적으로 이루어졌으며, 그로 인해 발광물질층에 있는 캐소드(1)의 위치에 리세스가 제공되었다. 상기 캐소드 표면을 평활화함으로써, 약간 더 높은 압력에서도 또한 커튼 모양의 신장이 가능했다. 그러므로 상기의 경우들에서도, 10kPa의 충전 가스 Xe의 압력이 사용되었다.

도 7은 본 발명에 따른 추가 평면 방사체의 전극 구조물을 개략적으로 도시하고 있다. 상기 평면 방사체는 바이폴라 동작 방법의 변형예를 위해서도 설계된 것이다. 그렇기 때문에, 제 1 극성의 제 1 전극 소트(10) 및 제 2 극성의 제 2 전극 소트(11)로 이루어진 전체 전극 구조물은 약 150μm 두께의 유리 솔더 층(도시되지 않음)으로 덮여 있다(양면성 유전 장해 방전). 상기 제 1 전극 소트(10)는 쌍으로 배치된 일련의 전극 스트립으로 이루어져 있으며, 이 경우 전체 전극쌍은 서로 연결되어 있다. 다시 말해 동일한 전기적 전위에 놓여 있다. 이러한 점에 있어서 각각의 쌍은 서로에 대해 반사면을 형성하는 톱니모양의 2개의 전극 스트립으로 구성되어 있다. 상기 전극의 각각의 "톱니"는 하나의 긴 평면의 램프(ramp)와 하나의 짧고 경사진 램프를 포함하고 있다. 상기 긴 평면 램프는 제어 길이로서 작용한다. 제 2 전극 소트(11)는 선형 전극 스트립을 포함하고 있으며, 상기 전극 스트립은 마찬가지로 쌍의 형태로 제 1 종류의 전극쌍들 사이에 배치되어 있다. 그 외에도 전체적인 선형 전극 스트립들은 서로에 대해 평행하게 마주보고 있으면서 서로 연결되어 있다. 다시 말해 상기 전극 스트립들은 동일한 전기적 전위에 있다. 톱니 모양의 전극 스트립과 바로 다음에 인접하는 선형 전극 스트립들, 다시 말해 "톱니"와 다음에 인접하는 선형 전극들간의 최소 갭은 약 3mm이며, 최대 갭, 다시 말해 "커프(kerf)"와 다음에 인접하는 선형 전극간의 갭은 약 5mm이다. 평면 방사체의 방전관(도시되지 않음)은 하나의 기초판 및 하나의 페이스플레이트(faceplate) 그리고 하나의 프레임으로 이루어진 도 6의 실시예와 유사하게 형성되어 있다. 상기 플레이트들은 2mm 두께와 105mm x 137mm의 치수를 가지는 유리로 이루어져 있다. 상기 프레임 높이와 폭은 각각 5mm이다. 기초판과 프레임 상에는 Al₂O₃또는 TiO₂로 이루어진 빛 반사층이 제공되어 있다. 그런 다음 전체의 내부 표면에는 3중 스트립 발광물질층이 형성되어 있다. 유니폴라 동작방법 및 80kHz의 전압 임펄스 주파수인 경우 제어변수로서 첨두 전압을 이용하여 각각의 "톱니"와 이어 인접하는 선형 전극 사이의 델타 형태의 부분 방전의 개수가 제어된다. 1.35kV의 첨두 전압인 경우 3.5W의 평균 전력소모량에 상응하게, 각각의 부분 방전은 각각의 톱니의 첨두와 바로 인접하는 선형 전극 사이에서 개시된다. 1.39kV의 첨두 전압인 경우 8W의 평균 전력소모량에 상응하게 각 톱니에 따라 2회의 부분 방전이 개시되며, 상기 부분 방전은 톱니의 첨두에서 시작하여 톱니의 더욱 긴 램프에 길이방향으로, 다시 말해 제어 길이에 길이방향으로 상호 인접하여 배치되어 있다.

도 8은 도 7의 전극 구조물의 변형예를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 변형예는 실제로, 2개의 전극 소트, 다시 말해 선형 전극 스트립이 없다는 점에서, 도 7의 예와 구분된다. 톱니모양의 전극 스트립은 2개의 그룹(12, 13)으로 집중되며, 그럼으로써 각각 쌍으로 반사면을 형성하는 상이한 극성의 2개의 전극이 마주보게 된다. 도 7에 대한 명세서에 기술된 바와 같이 전력 상승시에는, 다시 말해 제어 변수로서 첨두 전압을 이용하여 예컨대 2.5W에서 3.6W 내지 5W로의 전력 상승에 상응하게, 1.48kV에서 1.5kV로 그리고 최종적으로는 1.53kV로 상승 시에는, 최초에 각각의 "톱니" 첨두에 정렬되는 델타모양의 부분 방전이 톱니의 더욱 긴 램프에 길이방향으로 커튼모양으로 확대된 구조로 확대된다. 상기 구조에 있어서는 개개의 델타모양의 부분 방전은 더 이상 분명하게 가시적으로 식별할 수 없다. 이러한 효과는 도 8의 전극 구조물에서 제어 변수로서 동작 주파수를 이용하여, 예컨대 50kHz에서 111kHz로 상승시킴으로써 달성된다. 여기서 주지할 점은, 첨두전압이 1.53kV에서 1.46kV로 조정된다는 점이다. 전력소모량은 2W에서 5W로 증가한다.

상이한 동작조건하에서 유전성 방해 방전에 의해 생성되고 펄스 동작을 특징으로 하는 부분 방전의 형태 및 구조에 대한 세부 사항으로서는 앞서 인용된 WO94/23 442가 참조된다.

여기서 도시되는 방전등의 기술적 추가 세부사항과 관련해서는 앞서 인용한 독일 출원 197 11 892.5가 참조된다.

도 9는 안정기의 개략적인 회로도를 도시하고 있다. 상기 안정기는 바이폴라 동작방법 형태용으로 설계되어 있다. 또한 교번 극성의 외부 전압 펄스가 예컨대 도 7 혹은 도 8에 기술된 유형의 유전성 방해 방전등(L)에 제공된다. 또한 트랜스포머(T)는 2개의 1차 권선을 포함하고 있으며, 상기 권선들은 도 9에서 상반되는 와인딩 방향으로 표시되어 있다. 각각의 1차 권선은 하나의 제어장치(SE)를 포함하는 관련 스위칭 트랜지스터(TQ)와 전기적으로 직렬로 연결되어 있다. 물론 상기 2개의 제어장치는 단일 제어장치의 2가지 기능으로서도 이해될 수 있다; 표시되어 있는 바로는, 상기 2개의 1차 권선들은 동시에 클록 제어되는 것이 아니라 교대로 제어된다. 2개의 1차 권선들간의 와인딩 방향 전환을 통해 트랜스포머(T)는 1차 권선의 클록 제어 시에 2차 회로(S) 내에서 상반되는 극성의 전압 펄스를 각각 생성한다. 요약해서 말하자면 도 1의 회로에 있어서 1차 권선(W1), 스위치(TQ) 및 제어장치(SE)로 이루어진 모듈은 이중으로 설계되어 있으면서, 동시에 와인딩 방향에 의해 부호 전환이 야기된다.

도 10은 외부 램프 전압(U_L)과 램프전류(I_L)에 상응하는 실제 측정곡선을 도시하고 있다. 이러한 점에서 주의해야 할 점은 측정된 외부 램프 전압(U_L)은 실제 펄스 및 2차 회로의 고유 진동의 전압으로 이루어져 있다는 것이다. 그러나 고유 진동의 전압은 최소한 방전에 대해서는 어떠한 결정적인 영향도 미치지 않는다. 오히려 결정적인 역할을 하는 것은 실제 전압 펄스이다. 상기 전압 펄스는 반복 개시에 상응하는 램프 전류 펄스를 야기하며, 최종적으로 이미 WO94/23442에 공개된 유효 전력 펄스의 동작을 초래한다. 외부 램프 전압의 개시 펄스에서 뿐만 아니라 반복 개시 및 역 개시의 램프 전류 펄스에서도 식별 가능한 것은 바이폴라 동작 방법이다.

Claims (33)

1. 방전 매체를 포함하는 방전관, 애노드(2) 및 캐소드(1)로 이루어진 전극 장치, 및 최소한 상기 애노드(2)와 방전매체 사이에 배치된 유전층(4)을 포함하며,

   상기 전극 장치(1, 2)는, 상기 전극 장치(1, 2)가 제어 길이(SL)를 따라 적어도 국부적인 평균값에 있어서 단조 함수 방식으로 변동되는 방전 갭을 규정함으로써, 동작 전압을 변경하는 방식으로 제어 길이(SL)를 따라 불균일하게 형성되는, 방전등 동작 방법으로서,

   제어 길이(SL)내에 있는 전극(1, 2) 사이의 최대 불꽃 간극(d_max)과 제어 길이(SL)내에 있는 전극(1, 2) 사이의 최소 불꽃 간극(d_min) 사이의 편차와 상기 제어 길이(SL)의 정량적 비율은: (d_max- d_min)/SL ≤ 0.6이며,

   작동 중에는 방전등의 출력을 제어하기 위해서 방전등 전력 공급 장치의 전기적 파라미터가 변동되는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 애노드 폭의 변경시에는 불균일성이 추가로 나타나는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유전층(4)의 두께 변경시에는 불균일성이 추가로 존재하는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전력 제어시에는 제어 길이(SL) 내에서 방전 볼륨이 변경되는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 제어 길이(SL) 내에서 방전 구조물(3)을 커튼모양으로 확대시킴으로써, 전력 제어시에 방전 볼륨 변경이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 제어 길이 내에서 제어 가능한 개수의 개별 방전이 발생됨으로써, 전력 제어시에 방전 볼륨 변경이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 국부 전계 강화를 위해서 제어 길이(SL)를 따라 소수의 캐소드 위치가 제공되며, 상기 전계 강화 위치들이 상이한 동작 전압의, 단조롭게 뒤틀린 라인을 규정하는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 전력 제어시에 제어 길이(SL) 내에서 개별 방전 구조물(3)의 개수가 변경되며, 상기 개별 방전 구조물(3)은 각각 국부 전계 강화 위치들 중 하나의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 방전등의 전극(1, 2)이 소수의 제어 길이(SL)를 연속으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전력 공급 장치의 전기적 파라미터는 상기 방전등을 조광시키기 위하여 연속적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전기적 파라미터는 펄스 방식으로 입력되는 유효 전력의 전압 진폭인 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전기적 파라미터는 펄스 방식으로 입력되는 유효 전력의 에지 상승 경사도인 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전기적 파라미터는 펄스 방식으로 입력되는 유효 전력의 부동 시간인 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전기적 파라미터는 펄스 방식으로 입력되는 유효 전력의 펄스 지속시간인 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전기적 파라미터는 펄스 방식으로 입력되는 유효 전력의 펄스 반복 횟수인 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전극들(1, 2) 중 적어도 하나의 전극의 구조는 사인파 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전극들(2; 10; 12; 13)중 적어도 하나의 전극의 구조는 톱니 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 전극들(10; 12; 13)의 톱니 형태는, 짧고 급경사인 램프(ramp) 및 길이가 길고 그에 상응하게 경사가 완만한 램프가 교대되는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
19. 제 17 항에 있어서, 톱니 형태를 가지는 하나의 전극과 그에 대해 반사면을 형성하는 전극이 쌍으로 및 서로에 대해 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 톱니 형태를 가지는 2개의 인접하는 전극 쌍(10) 사이에 2개의 평행한 선형의 전극(11)이 배치되는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
21. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, (d_max- d_min)/SL ≤ 0.5인 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
22. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제어 길이(SL)가 동일한 경우, 전극들(1, 2) 사이의 최소 불꽃 간극(d_min)과 최대 불꽃 간극(d_max)의 정량성 비율에 대해서는, 0.3 < d_min/d_max< 0.9의 공식이 적용되는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
23. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 캐소드(1)를 덮는 층의 입도는 8μm 또는 그 이하인 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
24. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 캐소드(1)는 발광 물질층을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
25. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전력이 공급되는 1차 회로(P), 방전등(L)을 포함하는 2차 회로(S), 및 상기 2차 회로(S)와 1차 회로(P)를 연결하는 트랜스포머(T)를 구비한 안정기를 사용하며, 상기 안정기는 전압 펄스에서 전압펄스로 교번하는 부호를 가지는 외부 전압(UL)을 방전등(L)에 인가할 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 트랜스포머(T) 내에서 1차 회로측 전류(IW1)의 방향이 전압 펄스에서 전압펄스로 교번되는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 트랜스포머는 2가지 전류 방향 중 한가지 방향에 각각 할당되는 2개의 1차 회로측 권선(W1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 1차 회로는 2개의 권선(W1) 중 하나의 권선에 의해 전류를 클록 제어하는 2개의 스위치(T_Q)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
29. 제 25 항에 있어서, 상기 1차 회로는 2개의 저장 커패시터를 반주기 방식으로 교대로 충전하는 교류원으로부터 전력을 공급 받으며, 각각의 저장 커패시터는 2가지 전류 방향 중 한가지 방향에 할당되는 것을 특징으로 하는 방전등 동작 방법.
30. 방전 매체를 포함하는 방전관, 애노드(2) 및 캐소드(1)로 이루어진 전극 장치, 및 최소한 상기 애노드(2)와 방전매체 사이에 배치된 유전층(4)을 포함하며,

    상기 전극 장치(1, 2)는, 상기 전극 장치(1, 2)가 제어 길이(SL)를 따라 적어도 국부적인 평균값으로 단조 함수 방식으로 변동되는 방전 갭을 규정함으로써, 동작 전압을 변경하는 형태로 제어 길이(SL)를 따라 불균일하게 형성되는, 방전등을 구비한 조명 장치로서,

    제어 길이(SL)내에 있는 전극(1, 2) 사이의 최대 불꽃 간극(d_max)과 제어 길이(SL)내에 있는 전극(1, 2) 사이의 최소 불꽃 간극(d_min) 사이의 편차와 상기 제어 길이(SL)의 정량적 비율은: (d_max- d_min)/SL ≤ 0.6이며,

    방전등의 전력 공급 장치의 전기적 파라미터를 변경함으로써, 방전등의 전력을 제어하기 위한 전력 제어장치를 구비한 안정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
31. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재되어 있는 방전등 동작 방법을 위해 설계되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
32. 방전 매체를 포함하는 방전관, 애노드(2) 및 캐소드(1)로 이루어진 전극 장치, 및 최소한 상기 애노드(2)와 방전매체 사이에 배치된 유전층(4)을 포함하는, 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 방전등 동작 방법을 위해 설계되는 방전등으로서,

    상기 전극 장치(1, 2)가 제어 길이를 따라서 적어도 국부적인 평균값에 있어 단조롭게 변동되는 방전 간격을 규정하는 것을 특징으로 하는 방전등.
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