KR840002223B1 - 고압방전등(高壓放電燈) - Google Patents

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Description

고압방전등(高壓放電燈)

제1도는 종래의 고압방전등의 개략회로도.

제2도는 고압방전등의 소등 후에 있어서의 경과시간과 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제3도는 발광관내의 수은증기압과 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제4도는 본원 발명의 실시예를 나타낸 개략회로도.

제5도는 본원 발명의 실시예 1의 고압방전등의 가열용 필라멘트의 온도와 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제6도는 본원 발명의 실시예 2의 고압방전등의 가열용 필라멘트의 온도와 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제7도는 본원 발명의 실시예 3의 고압방전등의 가열용 필라멘트의 온도와 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제8도는 본원 발명의 실시예 4의 가열용 필라민멘트의 온도와 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제9도 및 제10도는 본원 발명의 실시예 5의 고압방전등의 발광관단부의 확대구성도 및 가열용 필라멘트의 온도와 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제11도 및 제 12도는 본원 발명의 실시예 6의 고압방전등의 개략회로도 및 가열용 필라멘트의 온도와 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제13도 및 제14도는 본원 발명의 실시예 7의 고압방전등의 전극부분의 확대도 및 가열용 필라멘트의 온도와 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제15도, 제16도 및 제17도는 본원 발명의 실시예 8의 고압방전등의 개략회로도, 전극의 구조도 및 바깥코일의 온도와 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제18도, 제19도 및 제20도는 본원 발명의 실시예 9의 고압방전등의 개략회로도, 전극의 구성도 및 주전극의 온도와 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제21도, 제22도 및 제23도는 본원 발명의 실시예 10의 고압방전등의 개략회로도, 전극의 구조도 및 바깥 코일의 온도와 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제24도 및 제25도는 본원 발명의 실시예 11의 고압방전등의 개략회로도 및 전극으로서의 필라멘트의 온도와 방전개시전압의 관계를 나타낸 특성도.

제26도 및 제27도는 본원 발명의 실시예 12의 고압방전등의 개략회로도 및 발광관을 나타낸 구성도.

제28도는 점등장치의 구성의 일례를 나타낸 장치개요도.

본원 발명은 재시동(再始動)시키기 위한 인가전압을 저하시켜, 재시동시간을 단축하는 고압방전등에 관한 것이다.

일반적으로 고압수은램프, 메탈할라이드램프 및 고압나트륨램프 등의 고압방전등에 있어서는 램프점등중에 발광관내의 수은증기의 압력이 수기압(數氣壓)에 달하고 있기 때문에, 전원전압의 일시적인 하강 등에 의해, 램프가 일단 꺼지면, 전원전압이 복귀하더라도 램프는 즉시 시동할 수 없으며, 발광관의 온도가 저하하여 발광관내의 수은증기의 압력이 방전개시 가능한 상태로 저하할때까지, 점등이 불가능한 것이었다. 이와 같이 램프가 일단 꺼지고, 다음에 방전을 개시할 수 있을 때까지의 시간은 재시동시간이라고 불리우며, 고압수은램프에 있어서는 3∼5분간, 메틸할라이드램프에 있어서는 8∼15분간, 또 고압나트륨램프에 있어서는 2∼15분간의 재시동시간이 필요하다. 이처럼 긴 재시동시간을 요하는 고압방전등에 있어서는 사용하기가 불편한 것이었다.

이 긴 재시동시간을 단축해서 순시에 재활동시키기 위해서, 종래 10∼35[KV]의 고압전압을 전극사이에 인가하여 강제적으로 재활동시키는 방법이 사용되고 있었지만, 이 경우는 인가전압이 매우 높기 때문에, 램프, 점등장치가 모두 특별한 전용의 것이 필요하며, 값이 비싼데다 대형이고, 또한 고전압이기 때문에 점등장치의 설치시에 있어서 그 취급에 커다란 제약이 있었다.

제1도에 의거하여 종래 장치에 대해서 더욱 상세히 설명한다. 양단에 주전극(2), (3)을 설치하고, 주전극(2)에 이접(離接)해서 보조전극(4)을 설치한고 400[W] 압수은램프의 석영제 발광관(1) 내부에는 소요량의 수은과 시동보조용 가스인 아르곤이 적량 봉입되어 있다. 주전극(2), (3)은 각기 리이드(8),(9)를 통해서 안정기를 갖는 점등장치(12)에 접속되어 있다. 보조전극(4)은 리이드(7) 및 수 10[K

]의 시동저항(6)을 통해서 리이드(9)에 접속되어 있다. (11)은 발광관(1)을 내장한 투광성외관(透光性外管), (13)은 전원을 나타낸다.

이처럼 구성된 고압수은램프를 점등장치(12)를 통해서 전원(13)에 접속하여, 전압을 인가하면, 먼저 전극(2)과 보조전극(4) 사이에서 글로우(glow) 방전이 발생하여 시동저항(6)에 의해 제어된 전류가 흐르고, 이 방전의 조성효과에 의해, 주전극(2), (3) 사이의 방전이 신속하게 개시한다. 주전극(2), (3) 사이에 전류(램프전류)는 점등장치(12)에 의해서 제어된다. 그리고 방전개시 후 약 5분으로 안정점등상태로 된다. 점등중의 발광관(1)내의 수은증기의 압력은 약 5기압에 달하여, 주전극(2), (3) 사이의 고압수은방전이 안정되게 유지된다.

이와 같이 해서 고압수은램프가 안정점등상태로 되지만 이 안정점등 상태에 있어서, 예를들어 전원전압의 일시적인 강하 등에 의해, 램프가 일단 소송되어 버리면, 전원전압이 정상으로 복귀하더라도 발광관(1)의 수은증기의 압력이 수기압에 달하고 있기 때문에 즉시 이 고압수은램프는 방전을 개시할 수는 없다.

일반적으로 고압수은램프의 경우는 소등하고 나서 다시 방전이 개시되기까지의 재시동시간은 3∼5분간을 필요로 하며, 이 사이에 발광관의 온도가 내려가, 그것에 따라서 수은증기압이 저하하며, 발광온도가 점등중의 약 600[℃]에서 약 15[℃]로 저하해서 비로서 재시동이 가능해진다. 이때의 발광관내의 수은증기압은 약 3[Torr]이다.

안정점등중의 고압수은램프를 소등하고 나서의 경과시간과, 방전개시전압의 거관계를 측정하면, 제2도에 나타낸 바와 같은 특성을 나타낸다. 소등 직후부터 시간의 경과에 따라 방전개시전압은 상승하여, 약 1분후에 최대치에 달하며, 방전개시전압은 8[KV]를 넘는 고전압으로 된다. 즉, 이 상태에서 방전을 개시시키기 위해서는 8[KV]를 넘는 고전압을 인가할 필요가 있다. 또한 시간이 경과하면, 이번에는 방전개시전압은 서서히 저하하여, 약 4분 이상 경과하면 통상의 전압(예를들면 200[V])에서 방전개시가 가능해지며, 램프는 재시동한다.

따라서, 소등부터 임의의 경과시간에 있어서 램프를 재시동시키기 위해서는 점등장치에 8[KV]가 넘는 전압이 발생하는 장치를 갖추어 두지 않으면 안된다. 이 소요인가전압은 램프의 종류 및 크기(와트)에 의해 다르며, 실용적으로는 10∼35[KV]의 고전압이 필요하다.

발명자들은 이 높은 재시동전압의 원안인 발광관내의 수은증기압과 램프의 방전개시전압의 관계를 상세히 검토한 결과, 제3도의 관계를 얻었다. 수은증기의 압력이 약 10¹[Torr] 이하, 즉 발광관의 온도가 약 180[℃] 이하일 경우는 수은증기압의 상승에 따라서 방전개시전압은 완만하게 상승하고 10¹[Torr]를 넘으면 상승이 커지고 다시, 약 10²[Torr] 이상, 즉 발광관 온도가 약 260[℃] 이상이 되면 급격하게 상승하여, 통상의 전압에서는 방전의 개시가 불가능해 진다.

상온에 있어서의 램프의 시동시의 발광관내의 수은증기의 압력은 약 10^-3[Torr]이며, 이 수은증기압에서는 램프의 방전개시전압은 낮으므로 통상의 전압에서 램프는 방전을 개시한다. 그러나 재시동시에 있어서는 안정점등중의 발광관내의 수은증기압은 수기압∼10수기압에 달하고 있어서, 방전개시 전압이 매우 높기 때문에 통상의 전압에서는 방전을 개시하지 않는다. 따라서 소등후는 발광관의 온도가 서서히 저하하여, 약150[℃] 이하, 즉, 수은증기압이 수[Torr] 이하로 저하하며, 방전의 개시가 가능해지는 것을 기다리지 않으면 안된다.

발광관내의 수은증기압이 수[Torr] 이하로 저하하는 것을 기다리지 않고, 재시동시간의 단축을 도모하기 위해, 수은의 높은 증기압에서 방전을 개시시키기 위해서는 제3도로부터도 명백하듯이 현저하게 전압을 램프에 인가하지 않으면 안된다.

특히 수은의 증기압이 100[Torr] 이상일 경우는 급격히 방전을 개시할 수 없다.

이 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 재시동 특히 발광관내가 100[Torr] 이상(즉, 발광관온도가 약 260[℃] 이상)의 수은증기압에 있어서 발광관의 양단에 설치된 전극중, 적어도 한쪽 전극의 최소한 일부분을 가열한 상태에서, 상기 전극사이에 소요의 전압을 인가함으로써, 방전의 개시를 현저하게 용이하게 하며, 재시동시간을 단축하고, 또한 재시동에 필요한 전압을 현저히 저하시킨 신규의 고압방전등을 제공하는 것이다.

다음에 본원 발명의 실시예를 설명한다.

[실시예 1]

제4도는 본원 발명의 고압방전등의 개략회로도를 나타내는 것이며, 양단에 구전극(2), (3)를 배치하고, 주전극(2)에 텅스텐으로 이루어진 필라멘트(5)를 접속해서 설치한 400[W] 고압수은램프의 석영제 발광관(1) 내부에는 소요량의 수은과 시동보조용 가스인 아르곤이 적량 봉입되어 있다. 주전극(2),)3)은 각기 리이드(8),(9)를 통해서 안정기 등으로 이루어진 점등장치(12)에 접속되어 있다. 주전극(2)에 접속되어 있는 필라멘트(5)의 타단은 리이드(10)를 통해서 점등장치에 접속되어 있다. (11)은 발광관(1)을 내장한 투광성외관을 나타낸다.

이와 같이 구성된 본원 발명의 고압수은램프를 제4도에 나타낸 바와 같이, 점등장치(12)를 통해서 전원(13)에 접속하고, 전원을 인가하면 제1도에 나타낸 종래예와 마찬가지로 즉시 주전극(2), (3) 사이의 방전이 개시되며, 점등장치(12)에서 제어된 전류가 주전극(2), (3) 사이를 흐른다. 그리고 방전개시후 약 5분으로 안정점등 상태로 된다. 점등중의 발광관(1)내의 수은증기의 압력은 약 5기압에 달하며, 주전극(2), (3)사이의 고압수은방전이 안정되어서 유지된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본원 발명의 고압수은램프가 일단 소등한 후의 재시동시에 있어서는 먼저 필라멘트(5)에 리이드(10)와 (8)에 의해 점등장치(12)에서 15[V]의 전압을 걸어서 전류를 흐르게 하고, 필라멘트(5)를 가열한 상태로 해 두고, 주전극(2), (3) 사이에 리이드(8)와 (9)에 의해 점등장치(12)로부터의 전압을 인가해서 방전을 개시시킨다. 이것에 있어서는 소등 후 주전극(2), (3) 사이의 방전개시까지, 즉 전원을 투입해서 필라멘트(5)에 전압을 인가하여 주전극(2)을 가열해서 주전극(2), (3) 사이에 전압을 인가하여 주전극(2), (3) 사이의 방전개시까지 몇초 동안이며, 종래의 제1도에 나타낸 방전등의 재시동시간에 대해 대폭적으로 감축할 수 있었다.

이와 같이 대폭적으로 재시동시간을 감축할 수 있었던 이유는 다음처럼 생각된다.

제5도는 제4도에 나타낸 이 실시예의 고압수은램프에 있어서 소등 후 1분간 경과했을 때의 방전개시전압과 필라멘트 온도와의 관계를 나타내는 것이며, 주전극(2)에 설치한 필라멘트(5)의 온도를 전류에 의해 임의로 바꾸어 높은 수은증기압에서의 재시동을 위한 방전개시전압을 측정한 것이다.

이 5제도에서 명백한 것처럼, 필라멘트(5)의 온도가 500[℃] 이상이 되면, 방전개시전압은 급격히 저하하여, 600℃ 이상에서는 필라멘트 온도의 상승에 수반해서 방전개시전압은 완만하게 저하되는 것이다.

즉, 이5제도에서도 알 수 있듯이 필라멘트를 설치하여 전극 및 필라멘트를 가열함으로씨, 전극(필라멘트도 포함)으로부터의 전자방출이 용이하게 행해지는 상태가 만들어지며, 이 상태에 있어서 양 전극사이에 전압을 인가해서 재시동시키면, 양 전극사이의 방전의 개시가 매우 용이해지고, 재시동시의 100[Torr] 이상의 수은증기하에 있어서도 방전개시전압이 약 2000[V] 이하로 되어 현저하게 저하하는 것이다. 이상 설명한 바에서 명백한 것처럼 이 실시예 1의 것은 이 때문에 재시동에 필요한 고전압발생장치는 종래처럼 대형, 고가의 것이 아니고 비교적 소형, 염가의 것으로도 좋으며, 또한 발생전압이 낮기 때문에 점등장치의 설치에 수반한 배선상의 제약도 종래처럼 엄격한 것은 필요하지 않고, 통상의 고압방전등의 경우와 마찬가지 정도의 제약에 의해 사용 가능하다고 하는 효과를 지니는 것이다.

그리고, 상기 실시예 1의 것에 있어서, 가열시의 전극(필라멘트도 포함) 온도의 상한은 2300℃이며, 2300℃를 넘으면 전극재료의 증발이나 그것에 수반하는 필라멘트의 단선이 발생하기 쉬워진다.

또, 이 실시예의 것을 더욱 효과적으로 달성하기 위해서는 상기 전극의 가열수단으로서 필라멘트를 설치한 경우에 있어서, 전류에 의한 필라멘트 가열시의 필라멘트 양단 사이의 전압강하가 11[V] 이상이 되도록 설정하면 된다.

가열시의 필라멘트 양단 사이의 전압강하가 11[V] 이상이 되면, 이 필라멘트 양단 사이에서 방전(발광관 단부에서만 발생하는 방전)이 일어나며, 전극이 소요온도로 가열되어 있는 데다 이 방전에 의해 풍부한 이온 및 엘렉트론이 발광관내의 방전공간을 확산시키므로, 주전극 사이의 방전의 개시가 더욱 용이해지고, 수은의 고증기압력하에서의 재시동이 더욱 용이해진다.

또한 이 실시예 1의 것은 제4도에 나타낸 형태에 한정되지 않고, 다음의 (A)∼(H)의 구성의 것도 포함하는 것이다.

(A) 상기 실시예는 가열체로서 필라멘트(5)를 사용했지만, 전극(2)을 가열할 수 있는 것이라면 단순한 저항체라도 좋다.

(B) 또 필라멘트(5)의 재료는 텅스텐이 가장 바람직하지만, 몰리브덴, 탄탈 등의 내열성 금속 재료라면 된다.

(C) 상기 실시예 1의 고압방전등은 재시동전압의 저감(低減)을 첫째로 고려해서 설계되어 있으므로, 방전개시전압이 낮은 상온시에서의 통상의 시동시에는 필라멘트의 가열없이 방전개시가 가능하지만 재시동시와 마찬가지로 필라멘트 가열해서 시동시켜도 좋다.

(D) 상기 실시예 1예서는 전극을 가열하는 수단으로서, 전류에 직접 가열하는 텅스텐필라멘트를 주전극에 접속해서 사용했지만, 전극의 가열은 방열형(傍熱形)으로 행해도 되며, 또 발광관 외부로부터 가열해도 되는 것이다.

(E) 전극의 가열은 한쪽의 전극 뿐이 아니라 발광관 단부에 배설된 양쪽의 전극을 가열해도 좋다. 이와 같이 하면 한쪽의 전극만을 가열할 경우보다도 더욱 방전개시전압을 저하시킬 수 있다.

(F) 상기 실시예 1에서는 주전극이 가열용 필라멘트를 접속한 구성의 것을 사용했지만, 필라멘트의 배치방법은 이 방법에 그치지 않으며, 주전극과는 물리적으로는 직접 접촉하고 있지 않지만, 전기적으로 접속하는 방법으로도 좋고, 또 필라멘트 부분을 전기적으로 독립한 형태를 취하여 이 필라멘트를 가열하는 전기회로를 램프전류제어회로와 독립해서 사용해도 좋다.

(G) 또한 램프전류가 비교적 작은 소형의 고압방전등에 있어서는 주전극과 필라멘트를 개개로 형성하지 않고 필라멘트가 주전극의 역할도 겸하는 구조로 하여도 된다.

(H) 상기 실시예 1에서는 400W 고압수은램프에 대해서 설명했지만, 이것은 각종크기(램프전력)의 고압수은램프 뿐만 아니라, 발광관내의 수은증기압이 높기 때문에 재시동시간이 긴 메탈할라이드램프, 고압나트륨램프 등의 고압방전등에 적용해도 마찬가지의 효과가 얻어진다.

[실시예 2]

제4도에 나타낸 실시예 1의 400W 고압방전등의 필라멘트(5)를 바륨-칼슘-스트론튬텅스테이트에 산화베틸륨을 혼합한 전자방사물질을 도포한 텅스텐으로 이루어진 필라멘트로서 400W 고압방전등을 제작했다. 이 실시예 2의 것도 실시예 1의 것과 시동, 재시동이 모두 같은 특성을 나타냈다.

그리고 이 실시예 2의 것에 있어서도 소등 후 1분간 경과했을 때의 방전개시전압과 필라멘트 온도와의 관계를 나타내는 것을 제6도에 나타냈다. 이 실시예 2의 것도 제6도에서 명백한 것처럼, 필라멘트(5)의 온도가 500[℃] 이상이 되면, 방전개시전압은 급격히 저하하여, 600[℃] 이상에서는 필라멘트 온도의 상승에 따라 방전개시전압은 완만하게 저하되어 가는 것이다.

또 이 실시예 2의 것도 더욱 효과적으로 달성시키기 위해서는 상기 실시예 1의 것과 마찬가지로 가열시의 전극(필라멘트를 포함) 온도의 상한은 2300[℃]이고, 전류에 의한 필라멘트 가열시의 필라멘트 양단 사이의 전압강하가 11[V] 이상이 되도록 설정하는 것이 좋다. 또한 이 실시예 2도 상기 형태에 한정되지 않으며, 실시예 1의 것과 마찬가지로(B)(C)(E)(F)(G)(H)와 같이 변경된 것도 포함하는 외에 상기 실시예에서는 필라멘트에 부착시키는 전자방사물질로서, 바륨-칼슘-스트론텅스테이트에 산화베틸륨을 혼합한것을 사용했지만 전자방사물질의 종류는 상기한 것 뿐만 아니라, 산화바륨, 산화스트론튬, 산화토륨, 회토류 금속의 산화물 등 램프의 종류에 응해서 적합한 것을 사용해도 좋다.

[실시예 3]

제4도에 나타낸 실시예 1의 400W고압방전등의 필라멘트(5)를, 산화나트륨의 함유량 1[%]의 토륨텅스텐선(1% 토티탄선)으로 이루어진 필라멘트로서 400W 고압방전등을 제작했다.

이 실시예 3의 것도 실시예 1의 것과 시동, 재시동이 모두 같은 특성을 나타냈다. 그리고 이 실시예 3의 것에 있어서도 소등 후 1분간 경과했을 때의 방전개시전 압과필라멘트 온도와의 관계를 나타내는 것을 제7도에 나타냈다. 이 실시예 3의 것도 제7도에서 명백한 것처럼 필라멘트(5)의 온도가 500[℃] 이상이 되면, 방전개시전압은 급격히 저하하여, 600[℃] 이상에서는 필라멘트온도의 상승에 수반해서, 방전개시전압은 완만하게 저하되어가는 것이다.

또 이 실시예 3의 것도 더욱 효과적으로 달성시키기 위해서는 상기 실시예 1의 것과 마찬가지로, 가열시의 전국(필라멘트를 포함) 온도의 상한은 2300[℃]이며, 전류에 의한 필라멘트 가열시의 필라멘트 양단 사이의 전압강하가 11[V] 이상이 되도록 설정하는 것이 좋다.

또한 이 실시예 3도 상기 형태에 한정되지 않으며 실시예 1의 것과 마찬가지로(C)(E)(F)(G)(H)와 같이 변경된 것을 포함하는 외에 상기 실시예 3에서는 필라멘트에 산화트륨의 함유량 1[%]의 토륨ㆍ텅스텐선(1% 토리탄선)을 사용했지만, 산화토륨의 함유량은 0.1∼3[%]의 것을 사용해도 좋다.

[실시예 4]

제4도에 나타낸 실시예 1의 400W 고압방전등의 필라멘트(5)를, 한쌍의 전극(2), (3)중 최냉점(最冷點)을 갖는 발광관단부와 반대측의 단부, 예를들어 연직점등(鉛直點燈)의 경우, 점등시 윗쪽에 위치하는 전국근처에 배설한 400W 고압방전등을 제작했다.

이 실시예 4의 것도 실시예 1의 것과 시동, 재시동이 모우 같은 특성을 나타낸 외에 필라멘트를 최냉점측으로 설치한 것에 비해 재시동시의 방전개시전압이 낮아졌다.

그리고, 이 실시예 4의 것에 있어서도 소등 후 1분간 경과했을 때의 방전개시전압과 필라멘트 온도와의 관계를 나타내는 것을 제8도에 나타냈다. 이 실시예 4의 것도 제8도에서 명백한 것처럼 필라멘트(5)의 온도가 500[℃] 이상이 되면 방전개시전압은 급격히 저하하여, 600[℃] 이상에서는 필라멘트 온도의 상승에 수반해서 방전개시전압은 완만하게 저하되어 가는 것이다.

또, 이 실시예 4의 것도 더욱 효과적으로 달성시키기 위해서는 상기 실시예 1의 것과 마찬가지로 가열시의 전국(필라멘트도 포함) 온도의 상한은 2300[℃]이며, 전류에 의한 필라멘트 가열시의 필라멘트 양단 사이의 전압강하가 11[V] 이상이 되도록 규정하는 것이 좋다. 또한 이 실시예 2도 상기 형태에 한정되지 않으며, 실시예 1의 것과 마찬가지로(A)(B)(C)(D)(F)(G)(H)와 같이 변경된 것도 포함하는 것이며, 특히 고압나트륨램프, 메탈할라이드램프에서는 본원 발명의 효과는 더욱 커진다. 고압나트륨램프의 경우, 최냉점측에 필라멘트를 설치하면, 필라멘트의 열에 의해 최냉점이 상승하여, 수은과 나트륨의 증기압이 높아져서 재시동시의 방전개시전압이 높아진다. 또 메탈할라이드램프의 경우, 최냉점측에 필라멘트를 설치하면, 금속 할로겐화물의 증기압이 상승하고, 재시동시의 방전개시전압이 높아진다. 또한 할라이드램프에 있어서는 실시예 4를 실시함으로씨, 필라멘트와 금속 할로겐화물과의 반응을 억제할 수 있고, 필라멘트의 장수명화도 가능해진다.

[실시예 5]

제4도에 나타낸 실시예 1의 400W 고압방전등의 필라멘트(5)를, 제9도에 나타낸 것처럼 그 일단이 주전극(2)과 공통의 몰리브덴박(15)을 통해서 전류공급도선(16)에 접선되어서 리이드(8)로, 한편 타단은 몰리브덴박(14)을 통해서 전류공급도선(17)에 접속되어서 리이드(10)에 접속되어 있으며, 이때, 필라멘트(5)의 선단부(D)를, 인접한 주전극(2)의 선단부(A)에서, 이 주전극(2) 봉지부(封止部(E) 방향으로 5[mm] 떨어진 위치(C)와, 이 주전극의 선단부(A)에서 이 봉지부(E)에 대해 반대측으로 5[mm] 떨어진 위치 (B)와의 사이에 설치되도록 해서, 400W 고압방전등을 제작했다.

이 실시예 5의 것도 실시예 1의 것과 시동, 재시동이 모두 같은 특성을 나타냈다. 그리고 이 실시예 5의 것에 있어서도, 소등 후 1분간 경과했을 때의 방전개시전압과 필라멘트 온도와의 관계를 나타내는 것을 제10도에 나타냈다. 이 실시예 2의 것도 제 6도에서 명백한 것처럼 필라멘트(5)의 온도가 500[0℃] 이상이되면, 방전개시전압은 급격히 저하하여, 600[℃] 이상에서는 필라멘트 온도의 상승에 수반해서 방전개시전압은 완만하게 저하되어 가는 것이다.

또 이 실시예 5의 것에 있어서 필라멘트(5)의 선단부(D)가 주전극(2)의 선단에서, 이 주전극(2)의 봉지부 방향에 플러스, 마이너스 5[mm]의 범위, 즉 상기 위치(B)와 위치(C)의 범위가 되도록 설치했을 경우, 또한, 좋은 결과가 얻어진 이유는 다음처럼 생각된다. 즉 필라멘트의 선단부(D)가 상기(B)의 위치를 넘으면 시동 또는 재시동 후 이 아아크방전이 형성되더라도 필라멘트(5)의 선단부 등에 형성된 아아크스포트가 주전극선단부(A)로 이행하기 어려워지는 동시에 아아크스포트가 이 주전극선단부(A)로 이행했을 경우에도 상기 필라멘트(5)의 일부가 아아크내부에 들어가기 때문에 필라멘트의 증발에 의한 흑화(黑化), 필라멘트(5)의 단선이 야기된다. 또 상기 필라멘트(5)의 선단부(D)의 위치가 C를 넘어서 봉지부(E) 측에 위치했을 경우, 주전극(2)의 선단부(A)의 가열이 불충분해져서 재시동시의 시동전압의 저하효과가 불충분해지기 때문이다.

또한 이 실시예 5의 것도 더욱 효과적으로 달성시키기 위해서 상기 실시예 1의 것과 마찬가지로 가열시의 전극(필라멘트도 포함) 온도의 상한은 2300[℃]이며, 전류에 의한 필라멘트 가열시의 필라멘트 양단 사아의 전압강하가 11[V] 이상이 되도록 설정하는 것이 좋다.

또한 이 실시예 5도 상기 형태에 한정되지 않으며, 실시예 1의 것과 마찬가지로(B)(C)(D)(E)(F)(H)와 같이 변경된 것도 포함하는 것이다.

[실시예 6]

제11도 에나타낸 바와 같이 양단에 주전극(2), (3)를 배치하고, 한쪽의 주전극(2)에 주전극 심선(芯線)에 감겨지고, 그 전극선단측에서 발광관 단부를 향해서 연장한 텅스텐재료로 이루어진 필라멘트(5)를 접속해서 설치한 400[V] 고압수은램프의 석영제 발광관(1)의 내부에는 소요량의 수은과 시동보조용 가스인 아르곤이 적량 봉입되어 있다. 주전극(2), (3)은 각기 리이드(8),(9)를 통해서 접등장치(12)에 접속되어 있다. 주전구(2)이 접속되어 있는 상기 필라멘트(5)는 리이드(10)를 통해서 점등장치(12)에 접속되어 있다. (11)은 발광관(1)을 내장한 투광성외관, (13)은 전원을 나타낸다. 이와 같이, 구성된 실시예 6의 고압수은램프도 실시예 1의 것과 시동, 재시동이 모두 같은 특성을 나타낸 외에 발광관단부의 한정된 작은 공간내에 필라멘트를 용이하게 설치하는 것이 가능해져서 안정점등 중의 램프의 여러 특성을 희생시키는 일이 없어지는 것이다.

그리고, 이 실시예 6의 것에 있어서도 소등 후 1분간 경과했을 때의 방전개시전압과 필라멘트 온도와의 관계를 나타내는 것을 제12도에 나타냈다. 이 실시예 6의 것도 제12도에서 명백한 것처럼 필라멘트(5)의 온도가 500[℃] 이상이 되면, 방전개시전압은 급격히 저하하여, 600[℃] 이상에서는 필라멘트 온도의 상승이 수반해서 방전개시전압은 완만하게 저하되어 가는 것이다.

또 이 실시예 6의 것도 더욱 효과적으로 달성시키기 위해서는 상기 실시예 1의 것과 마찬가지로 가열시의 전극(필라멘트도 포함) 온도의 상한은 2300[℃]이며, 전류에 의한 필라멘트 가열시의 필라멘트 양단 사이의 전압강하가 11[V] 이상이 되도록 설정하는 것이 좋다.

또한, 이 실시예 6도 상기 형태에 한정되지 않으며, 실시예 1의 것과 마찬가지로 (B)(C)(E)(H)처럼 변경된 것도 포함하는 외에 상기 실시예 6에서는 필라멘트로서 텅스텐선을 2중으로 감은 2중 코일을 사용했지만, 필라멘트로서는 3중 코일에 한정되지 않고, 3중 코일 또는 소선(素線)을 코일로 하지 않고 그대로 사용해도 된다.

[실시예 7]

제11도에 나타낸 실시예 6의 400W 고압방전등의 주전극(2) 및 필라멘트(5)를, 제13도에 나타낸 것처럼 주전극(2)의 심선(14)의 선단부를 10∼60°굽혀, 이 굽힌 주전극심선(15)에 텅스텐재료로 이루어진 필라멘트(5)를 감고, 이 필라멘트(5)를 주전극선단측에서 발광관단부를 향해 연장하고, 필라멘트(5)의 선단부를 리이드(10)에 접속되는 보조극심선(15)에 감은 것으로서 400W 고압수은램프를 제작했다.

이 실시예 7의 것도 실시예 1의 것과 시동, 재시동이 모두 같은 특성을 나타낸 외에 발광관 단부의 한정된 작은 공간내에 필라멘트를 용이하게 설치하는 것이 가능해지며 또한 심선선단부가 10∼60°의 범위내에서 절곡되어 있기 때문에 시동시에 필라멘트상에 형성되는 아아크스포트가 신속하게 심선선단에 이동하기 위해서 안정점등 중의 램프의 재특성을 희생시키는 일이 없어지는 것이다.

그리고 이 실시예 7의 것에 있어서도 소등 후 1분간 경과했을 때의 방전개시전압과 필라멘트 온도와의 관계를 나타내는 것을 제14도에 나타냈다. 이 실시예 7의 것도 제14도에서 멍백한 것처럼 필라멘트(5)의 온도가 500[℃] 이상이 되면, 방전개시전압은 급격히 저하하여, 600[℃] 이상에서는 필라멘트 온도의 상승에 수반해서 방전개시전압은 완만하게 저하되어 가는 것이다.

또 이 실시예 7의 것도 더욱 효과적으로 달성시키기 위해서는 상기 실시예 1의 것과 마찬가지로 가열시의 전극(필라멘트도 포함) 온도의 상한은 2300[℃]이며, 전류에 의한 필라멘트 가열시의 필라멘트 양단 사이의 전압강하가 11[V] 이상이 되도록 설정하는 것이 좋다.

또한 이 실시예 2도 상기 형태에 한정되지 않으며, 실시예 1의 것과 마찬가지로 (B)(C)(E)(H)와 같이 변경된 것도 포함하는 외에 상기 실시예 7에서는 필라멘트로서, 텅스텐선을 2중으로 감은 2중 코일을 사용했지만, 필라멘트로서는 2중 코일에 한정되지 않고 3중 코일 또는 소선을 코일로 하지 않고 그대로 사용해도 좋다.

[실시예 8]

제15도 및 제16도에 나타낸 바와 같이 양단에 주전극(2), (3)을 배치하고, 주전극(2)에는 제16도에 나타낸 구조의 주전극이 사용하고 있다. 이 주전극(2)은 텅스텐으로 이루어진 안코일(22)과 이 안코일(22)의 감기종료부를 연장해서 안코일(22)의 바깥쪽에 형성한 바깥코일(23)로 이루어진다. 이 바깥코일(23)은 안코일(22)에 접촉하지 않도록, 또한 바깥코일(23)의 각 터언의 코일이 서로 접촉하지 않도록 생기게 감고, 이 바깥코일(23)의 일단(24)과 안코일(22)의 일단(21)에 전압을 인가해서 통전(通電)에 의해 바깥코일(23)을 가열하여 승온(昇溫)할 수 있다. 이와 같은 전극을 설치한 400W 고압수은램프의 석영재의 발광관(1) 내부에는 소요량의 수은과 시동보조용 가스인 아르곤이 적량 봉입되어 있다. 주전극(2)에 있어서는 안코일의 일단(21)이 리이드(8)에, 바깥코일의 일단(24)이 리이드(10)에 접속되며, 또 주전극(3)은 리이드(9)를 통해서 점등장치(12)에 접속되어 있다. (11)은 발광관(1)을 내장한 투광성의 외관을 나타낸다.

즉, 이 실시예 8의 고압수은램프는 실시예 1의 필라멘트로 구성된 가열체를 바깥코일(23)로 한 것이다. 이 실시예 8의 것도 실시예 1의 것과 시동, 제시동이 모두 같은 특성을 나타냈다. 그리고 이 실시예 8의 것에 있어서도 소등 후 1분간 경과했을 때의 방전개시전압과 바깥코일(23) 온도와의 관계를 나타내는 것을 제17도에 나타냈다. 이 실시예 8의 것도 제17도에서 명백한 것처럼 바깥코일(23)의 온도가 500[℃] 이상이 되면, 방전개시전압은 급격히 저하하여, 600[℃] 이상에서는 바깥코일(23) 온도의 상승에 수반해서, 방전개시전압은 완만하게 저하되어 가는 것이다.

또 이 실시예 8의 것도, 더욱 효과적으로 달성시키기 위해서는 상기 실시예 1의 것과 마찬가지로 가열시에 가열체로 되는 바깥코일(23) 양단 사이의 전압강하가 11[V] 이상이 되도록 설정하는 것이 좋다.

또한 이 실시예 8도 상기 형태에 한정되지 않으며, 실시예 1의 것과 마찬가지로(C)(E)(H)와 같이 변경된 것도 포함하는 외에 상기 실시예 8에 있어서는 전극구성을 텅스텐만으로 나타냈지만 안코일(22)이나 바깥코일(23)에 전자방출을 용이하게 하기 위해 전자방사물질을 부가해도 좋고, 또 상기 코일의 재료는 텅스텐 이외에 몰리브덴, 탄탈 또는 토리에테르텅스텐 등이라도 좋다.

[실시예 9]

제18도 및 제19도에 나타낸 바와 같이 양단에 주전극(2), (3)을 배치하고, 주전극(2)에는 제19도에 나타낸 텅스텐으로 이루어진 전극을 사용했다. 제19도에 나타낸 전극은 텅스텐선을 나사 모양으로 감은 코일(202)과, 코일(202)의 감은 끝을 코일(20)의 안쪽으로, 또한 코일을 감는 축방향으로 연장시킨 단선(端線)(201)으로 구성되어 있으며, 코일(202)의 단부(203)와 단선(201)과의 사이에 전압을 인가해서 통전하여 가열할 수 있다.

이와 같은 전극을 설치한 400[W] 고압수은램프의 석영제 발광관(1) 내부에는 소요량의 수은과 시동보조용 가스인 아르곤이 적량 봉입되어 있다. 주전극(3)은 (9)를 통해서 점등장치(12)에 접속되고, 또 주전극의 단선(201) 및 코일(202)의 단부(203)는 각기 리이드(8) 및 리이드(10)를 통해서 점등장치에 접속되어 있다. (11)은 발광관(1)을 내장한 투광성외관을 나타낸다.

즉, 이 실시예 9의 고압수은램프는 실시예 1의 것의 주전극과 필라멘트로 구성된 가열체가 별체(別體)였던 것을 양자를 겸용(兼用)해서 일체로 한 주전극으로 구성한 것이다.

이 실시예 9의 것도 실시예 1의 것과 시동, 재시동이 모두 같은 특성을 나타냈다. 그리고 이 실시예 9의 것에 있어서도 소등 후 1분간 경과했을 때의 방전개시전압과 주전극(2)의 온도와의 관계를 나타내는 것을 제20도에 나타냈다. 이 실시예 9의 것도 제20도에서 명백한 것처럼 주전극(2)의 온도가 500[℃] 이상이 되면, 방전개시전압은 급격히 강하하여, 600[℃] 이상에서는 주전극(2)의 온도의 상승에 수반해서 방전개시전압은 완만하게 처리되어 가는 것이다.

또 이 실시예 9의 것도 더욱 효과적으로 달성시키기 위해서는 상기 실시예 1의 것과 마찬가지로 가열시에 가열체로 되는 주전극(2) 양단 사이의 전압강하가 11[V] 이상이 되도록 설정하는 것이 좋다. 또한 이 실시예 9도 상기 형태에 한정되지 않으며, 실시예 1의 것과 마찬가지로 (C)(E)(H)와 같이 변경된 것도 포함하는 외에 주전극(2)의 재료는 텅스텐으로 설명했지만 토리에테드텅스텐 또는 이것들에 전자방사물질을 부가해도 좋은 것이다.

[실시예 10]

제21도 및 제22도에 나타낸 바와 같이 양단이 주전극(2), (3)을 배치하고, 주전극(2)에는 제22도에 나타낸 구조의 전극을 사용했다.

이 주전 극(2)은 텅스텐으로 이루어진 전극심선(210)의 둘레에 텅스텐으로 된 안코일(220)을 감고, 이 감기종료부를 연장하여, 다시 바깥코일(230)을 안코일(220)에서 떨어지게 하고, 더구나 바깥코일(230)의 각 터언의 코일이 서로 접촉하지 않도록 성기게 감아, 전극심선(21)의 끝(24)과 바깥코일(23)의 끝(25)에 전압을 인가하여, 통전에 의해 바깥코일(23)을 가열하여 승온시킬 수 있다. 이와 같은 전극을 설치한 400[W] 고압수은램프의 석영제 발광관(1)의 내부에는 소요량의 수은과 시동보조용 가스인 아르곤이 적량 봉입되어 있다. 주전극(2), (3)은 각기 리이드(8), (9)를 통해서 점등장치(12)에 접속되어 있다. 또 바깥코일(230)의 단부(250)는 리이드(10)를 통해서 점등장치(12)에 접속되어 있다. (11)은 발광관(1)을 내장한 투광성외관을 나타낸다.

즉, 이 실시예 10의 고압수은램프는 실시예 1에 나타낸 것의 필라멘트로 구성된 가열체를 바깥코일(230)로 한 것이다.

이 실시예 10의 것도 실시예 1의 것과 시동, 재시동이 모두 같은 특성을 나타냈다. 그리고 이 실시예 10의 것에 있어서도 소등 후 1분간 경과했을 때의 방전개시전압과 바깥코일(230) 온도와의 관계를 나타내는 것을 제23도에 나타냈다. 이 실시예 10의 것도 제23도에서 명백한 것처럼 바깥코일(230)의 온도가 500[℃]이상이 되면, 방전개시전압은 급격히 저하하여, 600[℃] 이상에서는 필라멘트 온도의 상승에 수반해서 방전개시전압은 완만하게 저하되어 가는 것이다.

또, 이 실시예 10의 것도 더욱 효과적으로 달성시키기 위해서는 상기 실시예 1의 것과 마찬가지로 가열시의 바깥코일(230)의 끝(250)과 전극심선(210)의 끝(240) 사이의 전압강하가 11[V] 이상이 되도록 설정하는 것이 좋다. 또한 이 실시예 10도 상기 형태에 한정되지 않으며, 실시예 1의 것과 마찬가지로 (C)(E)(H)와 같이 변경된 것도 포함하는 외에 상기 실시예 10에 있어서는 전극구성을 텅스텐만으로 나타냈지만, 안코일(22)이나 바깥코일(23)에 전자방출을 용이하게 하기 위해 전자방사물질을 부가해도 좋고, 또 상기 코일의 재료는 텅스텐 이외에 몰리브덴, 탄탈 또는 토리에티드텅스텐 등이라도 좋다.

[실시예 11]

제24도에 나타낸 바와 같이 이 도면에 있어서 양단에 주전극(2), (3)을 배치하고, 한쪽의 주전극(3)을 그 일부분이 발광관 중앙부를 향해서 철형(凸形)으로 형성한 산화토륨의 함유량 1[%]의 토륨, 텅스텐선(1%토리탄선)으로 이루어진 필라멘트(3)로 구성한 100[W] 고압수은램프의 석영제 발광관(1)의 내부에는 소요량의 수은과 시동보조용 가스인 아르곤이 적량 봉입되어 있다. 주전극(2), (3)은 각기 리이드(8), (9)를 통해서 점등장치(12)에 접속되어 있다. 주전극(3)으로서의 상기 필라멘트(3)의 일단은 리이드(10)를 통해서 점등장치(12)에 조입(組逑)된 예열회로에 접속되어 있다. (11)은 발광관(1)을 내장한 투광성외관, (13)은 전원을 나타낸다.

즉, 이 실시예 11의 고압수은램프는 실시예 1의 것의 주전극과 필라멘트로 구성된 가열체가 별체였던 것을 발광관 중앙부를 향해서 형으로 성형된 필라멘트(3)로 겸용한 것이다.

이 실시예 11의 것도 실시예 1의 것과 시동, 재시등이 모두 같은 특성을 나타냈다. 그리고, 이 실시예 11의 것에 있어서도 소등 후 1분간 경과했을 때의 방전개시전압과 필라멘트 온도와의 관계를 나타내는 것을 제25도에 나타냈다. 이 실시예 11의 것도 제25도에서 명백한 것처럼 필라멘트(3)의 온도가 500[℃] 이상이 되면, 방전개시전압은 급격히 저하하여, 600[℃] 이상에서는 필라멘트 온도의 상승에 수반해서, 방전개시전압은 완만하게 저하되어 가는 것이다. 또 이 실시예 11의 것도 더욱 효과적으로 달성시키기 위해서는 상기 실시예 1의 것과 마찬가지로 가열시의 전극(필라멘트도 포함) 온도의 상한은 2300[℃]로, 전류에 의한 필라멘트 가열시의 필라멘트 양단 사이의 전압강하가 11[V] 이상이 되도록 설정하는 것이 좋다.

또한, 상기 실시예 11에서는 100[W] 고압수은램프에 대해서 설명했지만, 각종 크기(램프전력)의 고압수은램프 뿐만 아니라, 발광관내의 수은증기압이 높기 때문에, 재시동시간이 긴 메탈할라이드 램프, 고압나트륨램프 등의 고압방전등에 적용해도 좋고, 또 상기 실시예에서는 필라멘트에, 산화나트륨의 함유량 1[%]의나트륨ㆍ텅스텐선(1% 토리탄선)을 사용했지만, 산화나트륨의 함유량은 0.1∼3[%]의 것을 사용할 수 있다. 또, 텅스텐 등의 내열성 금속으로 필라멘트를 구성해도 좋으며, 요컨대, 이 필라멘트에 전자방사물질을 도포해서 사용해도 좋고, 이 경우는 더욱 시동전압이 저하된다. 또 필라멘트는 한쪽의 전극에만 설치하는 것이 아니라, 발광관 양단부에 배설된 양쪽의 전극에 필라멘트를 설치하여 이들 양쪽의 필라멘트를 동시에 가열해도 좋다. 이와 같이 하면, 한쪽에만 설치된 필라멘트만을 가열하는 경우보다도 더욱 방전개시전압을 저하시킬 수 있다.

[실시예 12]

제26도 및 제22도에 나타낸 바와 같이 석영제 발광관(1)은 내부에 두개의 주전극(2), (3)이 그 중심축이 대충 평행이 되도록 설치되며, 주전극(2)에는 텅스텐선으로 된 필라멘트(5)가 접속되어 있다. 또한 필라멘트(5)의 다른 한쪽의 끝과 상기 양 주전극(2), (3)은 각기 몰티브덴박(140), (150), (160)에 접속되고, 그 부분에서 함께 상기 발광관(1)에 봉지되어 있다. 이 발광관(1)의 내부에는 소요량의 수은과 시동보조용 가스인 아르곤이 적량 봉입되어 있다. 상기 필라멘트(5)의 한족 끝과 상기 양 주전극(2), (3)은 각기 몰리브덴박(140), (150), (160)과 리이드(10), (8), (9)를 통해서 점등장치(12)에 접속되어 있다. (11)은 상기 발광관(1)을 내장한 투광성외관을 나타낸다. 그리고, 상기 양 주전극(2), (3)의 A점과 B점과의 거리는 1.1[cm], 상기 필라멘트(5)와 상기 주전극(3)의 최단거리 δ는 3[mm]로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 이 실시예 12의 고압수은램프를 제26도에 나타낸 바와 같이, 안정기(12)를 통해서 전원(13)에 접속하고, 전압을 인가하면 즉시 주전극(2), (3) 사이의 방전이 개시되며, 점등장치(12)에서 제어된 전류가 주전극(2), (3) 사이를 흐른다. 그리고 방전개시 후 약 5분으로 안정점등 상태가 된다. 이 안정점등상태에서는 제27도에 나타낸 A점과 B점이 방전의 기점인 아아크스포트로 되어 있다. 이것은 아아크가 관벽(管壁) 근처에서는 냉각되기 때문에 관벽으로부터 떨어지려고 하며, 그 때문에 관벽에서 떨어져 있는 주전극의 선단인 A점과 B점에 아아크스포트가 발생한다.

점등중 발광관(1)내의 수은증기의 압력은 약 7기압에 달하며, 주전극(2), (3) 사이의 고압수은방전이 안정되게 유지된다.

상기 구성을 갖는 이 실시예 12의 고압수은램프가 일단 소등한 후의 재시동시에 있어서는 먼저 필라멘트(5)에 리이드(10)와 (8)에 의해 점등장치(12)에서 전류를 흐르게 하여, 필라멘트(5)를 가열하고, 열전자가 방출하는 상태로 해 놓고서, 주전극(2), (3) 사이에 전압을 안가시키면 한쪽의 주전극(2)에 접속되어 있는 필라멘트(5)와 또 한쪽의 주전극(3) 사이(도면에 8로 나타냄)에서 보조방전이 일어나며, 그 보조방전이 발광관(1)에서 떨어지도록 발광관(1) 중심을 향해서 움직이고, 필라멘트(5)의 주전극(3)에 제일 가까운 부분에 있었던 아아크스포오트도 필라멘트(5)에 연해서 발광관 중심으로 이동하며, 이윽고 주전극(2)의 선단(A) 부분까지 이동해서 안정된다. 그리고, 다시 수분 경과해서 안정한 안정점등 상태로 된다.

이 실시예 12에 있어서는 필라멘트(5)와 주전극(3) 사이의 거리 8를 3[mm] 필라멘트(5) 통전시의 필라멘트(5)의 온도를 약 1900[℃]로 해 놓았으며 소등 후 언제 통전해도 주전극 사이에 걸리는 전압이 전원전압인 200[V] 이하에서 보조방전을 개시했다. 또 이 실시예에서는 주전극 사이의 거리에 해당하는 안정점등시에 아아크스포트 사이의 거리(도면의 AB간 거리)가 1.1[cm]였지만 보조방전은 조속히 주방전으로 이행하며, 이윽고 소정의 방전전압으로 되어 안정점등 상태로 되었다. 이와 같이 해서 200[V] 이하에서 재시동하면, 특별한 고전압을 발생시키기 위한 회로가 불필요한 뿐만 아니라, 잘못 취급했을 경우의 감전피해를 작게 하는 효과나 인화성 분위기에서의 스파아크에 의한 폭발위험을 작게 하는 효과가 있고 안정상에서도 바람직하다.

또 필라멘트(5)를 주전극(2) 뒷쪽에 놓거나, 필라멘트(5)와 주전극(3)과의 거리를 양 주전극에 생기는 아아크스포트 사이의 거리의 80[%]보다 크게 한 펌프도 시작(始作)했지만 필라멘트(5)와 대향주전극(3)과의 거리가 크기 때문에, 상기 실시예와 같은 저전압에서는 재시동하지 않았다. 또 주전극 사이의 거리를 작게 해서 필라멘트(5)와 주전극(3)과의 거리를 80[%]로 유지한 채 짧게 한 램프를 만들었지만, 그때도 상기 실험에 만큼의 효과가 없었다. 이것은 필라멘트 근방에 주전극이 있으면 열전자방출이 방해되는 것으로 생각된다. 그러나 주전극 사이의 거리를 작게 하면, 안정점등 상태에서의 방전전압이 저하되어서 바람직하지 못하며, 효율이나 수명에 대한 악영향도 있다. 또 필라멘트의 온도도 열전자의 방출량에 관계되므로 이 재시동 특성에 영향이 크다. 예를 들면 필라멘트에 전류를 흘리지 않았을 경우, 필라멘트와 대향주전극(3) 사이의 거리 δ를 1[mm]까지 근접시킨 램프에서도 소등 후 약 1분으로 보조방전을 개시시키는데 1000[V]가 필요했다. 또한 δ를 작게 하는 방법도 있지만, 예를 들어 이 δ=1[mm]의 예에서는 보조방전이 개시되더라도 주전극사이에 방전이 옮겨지기 어려우며, 일반적으로 δ가 작을수록 주전극사이에 방전이 옮겨지기 어려운 경향이 보였으므로, δ를 너무 작게 할 수 없다. 그리고, δ=3[mm]였던 상기 실시예에서는 필라멘트에 전류를 흘린 효과는 온도를 올릴수록 나타나며, 약 1900[℃]에서는 200[V] 이하에서 언제나 재시동이 가능했다. 그러나 필라멘트의 온도를 2200[℃] 이상으로 하면 텅스텐의 비산(飛散)이 많아지며, 광속열화가 현저해지는 동시에 단선이 되는 경우가 있었다. 이와 같이 발열하는 필라멘트를 필라멘트와 주전극(3)과의 거리를 양 주전극에 생기는 아아크스포트간 거리의 80[%] 이하로 하여 전계강도를 크게 하는 것과, 필라멘트를 발열하여, 열전자를 발생시킴으로써 필라멘트와 주전극(3) 사이의 방전개시전압을 현저하게 저하시키는 것을 알 수 있었다. 또, 필라멘트와 주전극(2)이 접속되어 있음으로써 원활하게 보조방전에서 주전극 사이의 방전에 이행한다는 것도 알았다.

이 실시예 12에 있어서는 필라멘트는 텅스텐을 사용했지만, 이것은 다른 재질, 예를 들어 몰리브덴 등으로도 상관 없다. 또 토리아나 토륨을 포함한 텅스텐을 사용하거나 산화 금속 등의 일함수(作業關數)가 작은 것을 텅스텐선에 붙이거나 해서 전자방출선을 좋게 하면 더욱 효과적이며 보다 낮은 같은 정도의 효과가 있었다.

또, 상기 실시예 12에서는 주전극에 필라멘트를 접속하고 있지만, 주전극 자신이 필라멘트라도 좋으며, 이 경우 안정시의 아아크스포트의 위치가 소정의 방전전압을 유지할 수 있을만큼 충분한 거리를 가지며, 필라멘트에서 대향하는 주전극까지의 최단거리를 충분히 작게 하면 된다.

또 이 실시예 12는 150[W]의 고압수은램프였지만, 150[W]의 메탈할라이드램프에 적용해도 똑같은 효과를 볼 수 있으며, 또한 각종 크기(램프의 전력)나 그 밖의 고압방전등에서도 마찬가지의 효과가 얻어진다.

또한 이 실시예 12에서는 점등장치를 보조방전이 발생하는 대로 필라멘트의 전류를 끊도록 해 놓았었지만 이것은 필라멘트에 필요 이상의 전류가 흘러서 끊어지는 것을 막기 위해서였다. 이것은 전류를 제어할 수 있다면 즉시 끊을 필요는 없다. 또 상기 실시예 12에서는 필라멘트에 전류를 흘리기 위해서 리이드(10)를 통해서 점등장치에 접속하고 있었지만, 램프의 외관내에 열응동(熱應動) 스위치나 히이터를 조합한 회로를 설치하고, 그것에 의해서 필라멘트의 전류를 제어해도 좋다. 그렇게 했을 경우 종래의 안정기를 점등장치로서 그대로 사용할 수 있는 동시에 램프의 마우스피이스가 2국으로 되어 조명기구도 종래의 간단한 것을 그대로 사용할 수 있다.

상기 실시예 12에서는 양 주전극 사이에 전압을 인가하는 것과 필라멘트에 전류를 흘리는 것을 동시에 개시하고 있었지만, 이것은 필라멘트가 충분히 승온하고 나서 주전극 사이에 전압을 인가해도 좋고, 그 경우, 주전극 사이에 전압을 인가하기 전에 필라멘트의 전류를 끊어도 좋으며, 요컨대 필라멘트가 소정온도까지 상승했을 때에 전압이 인가되기만 하면 된다.

또, 상기 실시예 12의 점등장치에서는 양 주전극에 200[V] 밖에 출력하지 않았지만, 메탈할라이드램프등에 적용할 경우 등 더욱 높은 전압을 발생시키도록 해도 좋다.

여기서, 상기 각 실시예의 것에 있어서 재점등 시간이 대폭 감축되는 점에 대해 다음에 기술한다. 종래예에 있어서는 이미 기술되어 있는 바와 같이, 고압수은램프에 있어서는 3∼5분간, 메탈할라이드 램프에 있어서는 8∼15분간, 또 고압나트륨램프에 있어서는 2∼15분간의 재시동 시간이 필요하다. 이 원인은 이미 기술한 바와 같이, 소등 직후는 수은증기압이 높기 때문에 방전개시전압이 높고, 상기 고압수은램프, 메탈할라이드램프 및 고압나트륨램프에 있어서는 점등장치가 발생하는 전압이 방전개시전압 이하이므로, 상기와 같은 시간을 요한다. 한편, 소등 후 언제라도 재시동 할 수 있는 점등장치도 종래부터 있지만, 이것은 상기 방전개시전압 보다 높은, 10K∼35KV의 높은 전압을 인가하는 것이며, 이 고전압 때문에 특별한 전용의 고가의 것이 필요하다.

이것에 대해 본원 발명은 가열체를 특허청구의 범위에 기재한 바와 같이, 소정의 조건으로 사용함으로써 방전개시전압을 저하시키는 것으로서, 예를 들면 제 5도 및 그 대응설명문의 예에 있어서는 2KV 이하로 저하시키는 것이다. 이 방전개시전압을 대폭 저하시킬 수 있기 때문에 소등 후 언제라도 점등 가능한 점등장치는 2KV의 전압을 발생하면 되며, 훨씬 염가의 것으로 된다.

이 가열체에 의해 재시동시의 방전개시전압이 저하하는 이유로서는 다음과 같은 이유를 생각할 수 있다. 가열체측의 주전극은 가열되어서 열전자를 다량으로 방사하지만, 이 주전극이 음극으로 되었을 때에, 전자의 증배작용도 더해져서 큰 전자전류가 형성되며, 이 큰 전자전류 때문에 그 전류가 흐르는 부분이 플라즈마로 전환된다. 따라서 열전자방사량이 충분히 클 경우, 커다란 전자의 증배작용 및 이 증배작용을 결정하는 큰 인가전압은 반드시 필요로 하지 않는다. 한편 가열체를 사용하지 않을 경우는 방전개시전압은 다운젠드(Townsend)의 방전개시 조건 또는 스트리이머(Streamer)의 방전개시 조건에 따라 결정되지만, 이 경우, 큰 전자의 증배작용 즉 커다란 인가전압을 필요로 한다.

본원 발명은 이상에 설명한 바와 같이 최소한 수은을 봉입하고, 양단에 전극을 구비해서 이루어진 발광관을 갖는 고압방전등에 있어서, 발광관 양단에 설치된 전극중, 최소한 한쪽의 전극중 적어도 일부분을 가열한 상태에서, 상기 전극 사이에 소요의 전압을 인가하도록 했으므로, 고압의 수은증기하, 즉 일단 소등한 후의 재시동에 있어서도, 방전의 개시를 현저히 용이하게 하여, 재시동 시간을 단축하고, 또한 소등 후 임의의 경과 시간에 있어서의 재시동에 필요한 전압을 현저히 저하시켜, 종래와 같은 대형, 고가의 점등장치를 사용하지 않더라도 비교적 소형, 염가의 점등장치로 고압방전등을 재시동시키는 것을 가능케 한 것이며, 실용적 가치가 높고, 또한 효과가 큰 고압방전등을 제공할 수 있는 것이다.

제28도와 관련하여, 점등장치(12)를 설명한다. 전원(13)으로부터의 전압이 적용될 때에는, 변압기(28)에 의하여 측정된 큰 전압이 필라멘트(5)에 적용되기 때문에 필라멘트(5)는 가열된다. 주전극(2), (3) 사이의 펄스발생회로(29)에 의하여 발생된 펄스신호가 적용될 때에는, 필라멘트(5)로부터의 전기에미션 작용으로 인하여, 주전극(2), (3) 사이의 갭(gap)내에 방전이 발생한다. 이 경우에 있어서, 초우크코일(25)에 의하여 제어되는 전류는 주전극(2), (3)을 통하여 흐르게 된다. 전류의 흐름이 검출됨에 의하여 릴레이(26)가 작동되며, 그 결과로서, 럴레이접점(27)이 열려지며, 그리고 필라멘트(5)의 가열은 정지된다.

이 제28도의 것은 일단 소등한 직후에 있어서도 히이터에 전류를 흐르게 함으로써 가열하며, 다시 펄스를 양 주전극 간에 인가하는 구체적 구성예이며, 다른 구성에 의해서도 소등 직후에 히이터에 전류를 흐르게 하는 일 및 필요한 전압을 인가하는 것은 가능하다.

Claims (1)

1. 내부에 최소한 수은을 봉입하고, 한쌍의 전극을 구비한 발광관을 갖는 고압방전등에 있어서, 그 시동시에 있어서 상기 수은의 증기압이 100토르 이상일 경우에 상기 전극중, 최소한 한쪽의 전극을 예비수단에 의해 500℃ 이상으로 가열하는 동시에, 가열되는 전극의 선단에서 상기 전극의 봉지부방향을 향해, 정부 양방향 1∼5mm의 범위에 위치하는 가열체를 구비한 것을 특징으로 하는 고압방전등.

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