KR20070012420A

KR20070012420A - 조명 장치

Info

Publication number: KR20070012420A
Application number: KR1020067021825A
Authority: KR
Inventors: 파벨 페카스키; 게로 헤슬러; 홀거 모엔치; 진스 포만레트스치
Original assignee: 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2007-01-25
Also published as: US20090224675A1; TW200603199A; EP1741125A2; JP2008501215A; CN101421819A; WO2005104183A3; CN101421819B; WO2005104183A2

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 고압 가스 방전 램프를 포함하는 조명 장치에 관한 것으로서, 상기 램프는 두 개의 전극(41, 42)이 배열되고 응결가능한 성분이 있는 혼합 가스가 존재하는 방전 공간(21)이 있는 적어도 하나의 램프 전구(1)를 포함하며, 두 전극(41, 42) 사이에 및/또는 위에는 응결액 증착의 위험이 존재하고, 점화 장치 및 램프 전구(1)의 국부 가열을 위한 장치(5)를 포함하며, 상기 조명 장치는 램프 전구(1)의 국부 냉각을 위한 적어도 하나의 장치(6)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

조명 장치, 전구

Description

조명 장치{LIGHTING UNIT}

본 발명은 적어도 하나의 고압 가스 방전 램프를 포함하는 조명 장치에 관한 것으로서, 상기 램프는, 그 안에 두 개의 전극이 배열되고 응결가능한 성분이 있는 혼합 가스가 존재하는 램프 전구를 적어도 포함하며 - 두 개의 전극 사이에는 응결 증착에 의한 단락의 위험이 존재함 -, 램프 전구를 국부적으로 가열하기 위한 유닛 및 점화 소자를 포함한다.

고압 가스 방전 램프(HID 또는 High Intensity Discharge lamps), 특히 고성능(ultra high performance; 이하 UHP) 램프는 그 광학적 특성 덕분에 특히 프로젝션(projection) 용도로의 사용에 선호되고 있다.

이와 같은 응용예에는 가능한 한 점 형태인 광원이 필요하기 때문에, 전극 끝부분들 사이에 형성되는 발광 아크(luminous arc)의 길이는 약 2.5㎜를 넘지 않아야 한다. 또한, 가능한 자연스러운 광의 분광 조성(spectral composition)을 조합함에 있어서 광도(luminous intensity)가 가능한 높을 것이 요구된다.

게다가, 최근에는 더욱 짧은 전극 공간을 가진 고압 가스 방전 램프가 필요해졌다. 예컨대, 1㎜보다 작은 전극 공간을 갖는 상기 UHP 램프가 상용화되고, 현재 약 0.7㎜의 전극 공간을 갖는 것도 개발중이다.

상기 고압 가스 방전 램프의 혼합 가스 내의 응결가능한 성분들 중 하나로 예컨대 수은이 있다. 응결 후에, 응결된 수은은 주로 물방울 형태로 존재한다. 일반적인 UHP 램프의 조건하에서는, 주로 약 1.1㎜ 이상의 크기인 수은 방울이 발견될 수 있다.

상기 방울은 특히 방전 공간 내의 최냉 영역(coldest regions)에서 스스로 증착된다. 상기 영역들 중에는 두 개의 전극도 포함되는데, 이는 UHP 램프를 끈 후에는 열전도에 의해 시간이 갈수록 열이 상당히 빠르게 외부로 전달되기 때문이다.

전극공간이 1㎜보다 작으며, 특히 0.7㎜보다 작은 경우, 두 개의 전극 사이에 예컨대 응결된 수은과 같은 방울이 증착되는 위험이 있다. 이는 램프를 재점화할 때 단락을 유발할 수 있다. 그렇게 되면, 램프를 성공적으로 점화하는 것이 불가능해지거나 적어도 더 어려워지게 되며, 이는 어떠한 경우에도 바람직하지 않다.

선택적으로 또는 추가적으로, 상기 방울들은 또한 두 개의 전극 상에도 증착될 수 있다. 이는 단락을 자주 유발시키지는 않지만, 그 중에서는 점화에 악역향을 미치므로 여전히 바람직하지 않다. 반대로 한 전극에만 응결 증착이 발생하는 것은 일반적으로 해롭지는 않다.

이와 같은 문제를 해결하기 위한 가능한 해결책이 US 2003/0011320에 주로 공지되어 있다. 상기 문제의 해결책의 예로서, 국부적인 가열로 응결된 수은 방울을 증발시켜서 단락의 위험을 제거하는 것이 제시되어 있다. 그러나 상기 제시된 해결책은 램프를 빨리 가열할 수 없게 되며, 특히 내부 수은 압력이 이미 높아져 있거나 점화 전압이 더 높을 것이 요구된다. 요즘에는 비교적 낮은 점화 전압, 즉 3kV 아래의 점화 전압을 갖는 점화 장치를 설계하는 경향이 있다. 이는 고압 가스 방전 램프의 점화가 매번 신뢰성 있게 보증되지는 않음을 의미한다.

본 발명의 목적은, 전극 사이에 응결액이 증착되거나 양 전극에 응결액이 증착되어 고압 가스 방전 램프의 단락을 유발하는 경우에 신뢰성 있고 빠르게 점화될 수 있는 상기 언급한 종류의 조명 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 조명 장치가 램프 전구를 국부적으로 냉각시키기 위한 유닛을 적어도 포함함으로써 달성된다.

본 발명에 따른 상기 정의된 국부 냉각은, 점화가 가능한 신뢰성 있게 이루어지도록 하기 위해, 증착되는 모든 응결액이 증착되는 결과를 가져온다.

램프 전구를 국부적으로 냉각하기 위한 본 발명에 따른 유닛은, 두 전극이 방전 공간 내에 최냉점을 형성하지 않도록 램프 전구의 적어도 한 영역을 냉각하도록 작용한다.

본 발명에 따르면, 전극 사이에 응결액 증착이 일어나고 두 개의 전극은 상기 응결액에 의해 전기 전도성으로 상호 연결되도록 국부 냉각이 이루어지고, 응결액이 다시 기체 상태가 되고 두 전극 사이에 더 이상 전기 전도성으로 상호연결되지 않도록 국부 가열이 일어나며, 다만 이때 국부 냉각으로 방전 공간 내의 내부 압력이 증가하지 않도록 하거나, 적어도 신뢰성 있는 점화가 더 이상 불가능한 정도까지는 올라가지 않도록 한다.

종속항들은 본 발명의 유리한 추가적인 실시예들에 관한 것이다.

본 발명의 특히 유리한 실시예는 성분들 중 하나로 수은을 갖는 혼합 가스를 포함하는 UHP 램프가 있는 조명 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 특히 프로젝션 용도로 사용된다.

바람직하게는, 전극 사이의 단락을 확인하기 위한 장치에 의해, 응결 증착으로 유발된 단락이 감지된다. 특히 상기 장치는 두 전극 사이의 전기적 저항을 측정하기 위한 장치이다. 이는 관련된 단락을 처음 감지하자마자 즉시 필요한 국부 가열 및 냉각을 하는 것을 가능하게 하며, 이는 램프 작동 환경에 필요한 것이다. 원하는 상태에 도달한 후에, 즉, 전극 사이에 증착된 응결액이 제거되고 필요한 내부 압력이 구조에 특성화된 점화 전압에 따라 조정된 후에, 즉각적이고 신속한 점화가 이루어진다.

단락이 감지되면, 국부 냉각이 국부 가열 과정과 동시에 일어나거나 연속적으로 일어나며, 그 결과 전극 사이에 응결액 증착이 다시 일어나는 것이 방지된다. 이는 특히 램프가 빠르고 신뢰성 있게 점화될 수 있도록 한다.

또한 램프 전구를 국부적으로 가열하기 위한 유닛은, 한 전극이 있는 방전 공간의 부분 영역을 나머지 하나의 전극이 있는 방전 공간의 부분 영역보다 더 강하게 가열하는 것이 바람직하다.

또한 램프 전구를 국부적으로 가열하기 위한 유닛은, 예컨대 일반적인 스위치 장치로 켜고 끌 수 있도록, 즉 상기 장치가 지속적으로 가열하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이는 예컨대 전극 사이에 단락을 감지하기 위한 장치가 사용되는 경우에 유용하다.

어떤 경우에는 선택적으로 다음 점화 동작 전까지의 시간 동안에 본 발명의 지속적인 국부 가열 및 냉각이 가능하다. 이러한 특별한 경우에는, 예컨대 조명 장치의 사용 조건이 불변적이기 때문에, 즉 설치 위치 및 동작 조건이 불변적이기 때문에 관련 단락의 감지가 불필요할 수 있다.

특히 램프 전구를 국부적으로 가열하기 위한 유닛의 특성상, 상기 장치는 적어도 가열 코일 장치, 복사 가열(radiation heating) 장치, 또는 유도 가열(induction heating) 장치를 포함하는 것이 바람직하다. 특히 가열 코일은 추가적으로 점화 보조 장치로서 전환될 수 있는 것이 바람직하다.

특히 램프 전구를 국부적으로 냉각하기 위한 유닛은 한 전극이 있는 방전 공간의 부분 영역을 나머지 전극이 있는 방전 공간의 부분 영역보다 더 강하게 냉각하는 것이 유리하다. 램프 전구를 국부적으로 냉각하기 위한 유닛의 종류에 있어서 상기 장치는 적어도 공냉(air cooling) 장치를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 조명 장치의 동작에 있어서, 점화 장치가 동작을 시작하기 전에 전극 사이에 단락을 감지하면 램프 전구의 부분 영역을 국부적으로 가열하기 위한 유닛 및 램프 전구의 부분 영역을 냉각하기 위한 유닛이 동시에 또는 연속적으로 스위칭될 수 있는 것이 바람직하다.

선택적으로 또는 추가적으로, 본 발명에 따른 조명 장치의 동작에 있어서, 램프 전구의 부분 영역을 가열하기 위한 유닛과 램프 전구의 적어도 부분 영역을 냉각하기 위한 유닛은, 전극 사이에 더 이상 단락이 생기지 않게 된 후에 그리고 점화 장치가 동작을 시작하기 전에 스위칭될 수 있는 것이 바람직하다. 상기 특별한 실시예는 두 전극 사이에 응결 증착이 존재하는 경우에 바람직하다. 선택적으로, 상기 언급한 실시예는 또한 주로 발생가능한 단락의 발생에 대한 감지가 일어나지 않는 경우에 실제로 사용된다.

또한 전극 사이의 응결 증착의 발생에 의해 자동적으로 전기 회로를 닫도록 적어도 하나의 전극을 가열하기 위한 유닛이 전기 회로 내에 배열되는 것이 바람직하다. 이에 의해 램프를 점화하는 중에 단락의 위험이 발생하는 경우에만 가열이 일어나게 된다.

따라서 예컨대 소위 대기(standby) 모드, 즉 조명 장치가 동작할 준비가 되어있지만 광원이 아직 활성화되지 않은 경우에, 본 발명에 따른 조명 장치 내에서 응결 증착이 제거될 수 있다. 그 다음에 광원의 활성화가 더 빨리 일어날 수 있다.

본 발명의 추가적인 상세사항, 특징, 및 장점은 다음의 도면을 참조하여 바람직한 실시예로부터 명확해질 것이다.

도 1은 고압 가스 방전 램프(UHP 램프)의 램프 전구의 단면을 도식적으로 도시한 도면.

도 1은 수평한 위치로 설치된 본 발명에 따른 조명 장치의 고압 가스 방전 램프(UHP 램프)의 램프 전구(1)의 도식적인 단면도이다. 하나로 이루어진 버너(2) 는, 응결 용도의 일반적인 혼합 가스로 충전되고 응결가능한 성분을 포함하는 방전 공간(21)을 기밀하게 둘러싸고 있으며, 상기 버너의 재료는 일반적으로 경질 유리(hard glass) 또는 석영 유리(quartz glass)이며, 원통형이고 서로 반대로 마주보는 두 영역들(22, 23)을 포함하고, 상기 영역들 사이에는 약 9㎜의 범위 내인 지름을 갖는 실질적으로 구형인 영역(24)이 있다. 버너 벽의 외형은 방전 챔버(21) 영역에서는 타원 형태를 갖는다. 전극이 배열되어 있는 방전 공간(21)은 영역(24)의 중심에 배열되어 있다. 전극 배열은 실질적으로 제1 전극(41) 및 제2 전극(42)을 포함하며, 상기 전극들(41, 42)의 끝부분은 약 0.7㎜ 정도 떨어져 있다.

점화 장치(도 1에 도시되지 않음)는 일반적인 방식으로 전극들(41, 42)의 서로 반대로 마주보는 끝부분 사이의 방전 챔버(21) 내의 발광 아크 방전을 촉진시키며, 그 결과 발광 아크는 본 발명에 따른 조명 장치 또는 고압 가스 방전 램프의 광원으로서 기능한다. 일반적인 점화 장치에 의해 발생되는 점화 전압은 약 3kV이다. 방전 챔버(21)의 주 대칭축 상에 배열된 전극들(41, 42)의 끝부분은 램프의 전기 접속부(31, 32)에 접속되며, 이를 통해 공용 주전압에 접속하도록 설계된 전원 장치(도 1에 도시되지 않음)가 램프를 작동시키기 위해 필요한 공급 전압을 전달한다.

일반적인 ^가열 코일(51)이 영역(22)에 배열되어 램프 전구(1)를 국부적으로 가열하기 위한 유닛(5)의 일부를 형성한다. 국부 가열 유닛(5)은 적어도 주 전압으로 접속하기 위해 설계된 전원 장치, 전기 스위칭 장치(52), 및 적절한 전선(53, 54)을 더 포함한다.

도 1에 도식적으로 도시된 국부 냉각 유닛(6)은 냉각 송풍기(air blower) 이외에 적어도 공용 주전압에 접속하도록 설계된 전원 장치를 또한 포함하며, 특히 상기 전원 장치는 냉각 팬, 전기 스위칭 장치, 및 적절한 전선을 동작시키기 위해 필요한 전원 전압을 전달한다. 램프 전구(1) 또는 그 구형 영역(24)의 일부를 이루는 버너(2)를 향해서 바람이 불도록 기능하는 노즐을 사용하는 일반적인 방법으로 냉각이 일어난다. 여기에서 의도하는 냉각은 일반적으로 영역(24)의 최냉점이 있는 영역에 냉각 공기가 접촉할때 가장 효과적이다. 상기 최냉 영역은 수평하게 설치된 경우에 구형 영역(24) 중 가장 낮은 부분에 있다.

본 발명에 따른 조명 장치는 추가적으로 고압 가스 방전 램프의 전극들 사이에 단락을 감지하기 위한 장치(도 1에 도시되지 않음)를 포함하며, 상기 장치는 특히 두 전극(41, 42) 사이의 전기적인 저항을 측정하기 위한 종래의 장치이다.

본 발명을 더욱 명확하게 하기 위해 본 발명에 따른 조명 장치의 개별적인 작동 조건들을 차례로 설명한다. 조명 장치가 예컨대 프로젝션 용도로 사용되어 어느 순간에 상당하는 양의 광을 사용할 수 있어야 한다면, 신뢰성 있는 점화를 확보하기 위해 전극(41, 42)의 끝부분 사이에 응결액이 증착되지 않도록 보호되어야 한다. 이를 감지하기 위해, 공지된 저항 측정기가 전극(41, 42)의 끝부분에 위치한다. 응결액이 존재함을 나타내는 조건이 감지되면, 전극(42)의 국부 가열 유닛(5)이 켜진다. 가열 코일(51)은, 전극(41)이 있는 방전 공간의 부분 영역보다 전극(41)이 있는 방전 공간의 부분 영역을 더 강하게 가열한다. 상기 가열에 의해 응결액은 기체 상태가 되며 방전 공간(21) 내의 가스 압력이 상승한다. 따라서 전극(41, 42) 사이에 단락이 감지된 후에 그리고 점화 장치가 동작을 시작하기 전에 램프 전구(1)의 부분 영역을 국부적으로 가열하기 위한 유닛(5)이 켜지며, 램프 전구(1)의 다른 부분 영역을 가열하기 위한 유닛(6)도 이와 동시에 또는 연속적으로 켜진다. 공간적으로 정의된 가열은 방전 공간(21) 내의 가스 압력을 다시 감소시키며, 그 결과 상대적으로 낮은 점화 전압에 의해 혼합 가스의 신뢰성 있는 점화가 이루어질 수 있다.

Claims

적어도 하나의 고압 가스 방전 램프를 포함하는 조명 장치로서,

상기 고압 가스 방전 램프는 두 개의 전극(41, 42)이 배열되고 응결가능한 성분이 있는 혼합 가스가 있는 방전 공간(21)을 갖는 적어도 하나의 램프 전구(1) - 상기 두 전극(41, 42) 사이에 및/또는 위에 응결액 증착의 위험이 존재함 - 를 포함하며, 상기 램프 전구(1)의 국부 가열을 위한 유닛(5) 및 점화 장치를 포함하고, 상기 조명 장치는 상기 램프 전구(1)의 적어도 하나의 국부 냉각을 위한 유닛(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항에 있어서,

상기 고압 가스 방전 램프는 그 성분 중 하나로 수은이 있는 혼합 가스를 포함하는 UHP 램프인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항에 있어서,

상기 조명 장치는 상기 고압 가스 방전 램프의 상기 전극(41, 42) 사이의 단락을 감지하기 위한 유닛을 포함하며, 상기 유닛은 특히 상기 두 전극(41, 42) 사이의 전기적인 저항을 측정하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항에 있어서,

상기 램프 전구(1)의 국부 가열을 위한 상기 유닛(5)은, 한 전극이 있는 상기 방전 공간(21)의 부분 영역을 나머지 하나의 전극이 있는 상기 방전 공간(21)의 부분 영역보다 더 강하게 가열하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제4항에 있어서,

상기 램프 전구(1)의 국부 가열을 위한 상기 유닛(5)은 켜고 끌 수 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 램프 전구(1)의 국부 가열을 위한 상기 유닛(5)은 적어도 가열 코일(51), 복사 가열(radiation heating) 장치, 또는 유도 가열(induction heating) 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제6항에 있어서,

상기 가열 코일(51)은 추가적으로 점화 보조 장치로 전환될 수 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항에 있어서 상기 램프 전구(1)의 국부 냉각을 위한 상기 유닛(6)은, 한 전극이 있는 상기 방전 공간(21)의 부분 영역을 나머지 하나의 전극이 있는 상기 방전 공간(21)의 부분 영역보다 더 강하게 냉각하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제8항에 있어서,

상기 램프 전구(1)의 국부 냉각을 위한 상기 유닛(6)은 적어도 하나의 공냉(air cooling) 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항에 있어서,

상기 전극(41, 42) 사이에 단락이 감지되면 상기 점화 장치가 동작을 시작하기 전에 상기 램프 전구(1)의 다른 부분 영역의 국부 가열을 위한 유닛(5)과 상기 램프 전구(1)의 부분 영역의 냉각을 위한 유닛(6)은 동시에 또는 연속적으로 켜질 수 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항에 있어서,

상기 전극(41, 42)에 단락이 일어나지 않음을 감지한 후에, 그리고 상기 점화 장치가 동작을 시작하기 전에, 상기 램프 전구(1)의 부분 영역의 가열을 위한 상기 유닛(5)과 상기 램프 전구(1)의 적어도 부분 영역을 냉각하기 위한 상기 유닛(6)이 켜질 수 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항에 있어서,

적어도 하나의 전극의 가열을 위한 유닛(5), 특히 가열 코일(51)이 회로 배열 내에 배열되어 상기 전기 회로가 상기 전극(41, 42) 사이에 응결 증착의 발생에 의해 자동으로 닫히도록 하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 조명 장치를 적어도 하나 포함하는 프로젝션 시스템.