JPH09510826A - 回路配置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、特定の波長範囲の赤外光の電力の大きさを構成する電気信号を発生する検出器を具え、前記特定の波長範囲の赤外放射を測定することにより、放電ランプのランプ容器の壁に析出された電極材料の量を検出する測定回路に関するものである。本発明によれば、測定は放電ランプの消光から予め定められた時間間隔後に開始するある時間の間になされる。測定の精度の増大がそれによって実現される。

Description

【発明の詳細な説明】 回路配置 この発明は、特定の波長範囲内の放電ランプにより放射された赤外放射電力を 測定して放電ランプのランプ容器の壁に析出された電極材料の量を検出するため の測定回路に関するもので、該回路は前記特定の波長範囲の赤外線の電力の大き さを構成する電気信号を発生する検出器を具えている。この発明はまた、放電ラ ンプを具えた発光装置、放電ランプのランプ容器の壁への電極材料の析出を検出 する方法および放電ランプを動作させる回路配置に関するものでもある。 一般に、放電ランプ（別にランプとも称せられる）はそれら間にランプの動作 中放電が維持される複数の電極を備えている。しかしながら、ランプの動作中電 極材料は電極から離脱されランプ容器の壁に析出される。多くの放電ランプの電 極は例えばエミッタ(emitter)材料としてタングステンを具えており、それでラ ンプの寿命中タングステンの増加する量がランプの壁に析出される。電極材料の この析出はランプからの光出力を減少させるのみならず、析出電極材料によるプ ラズマの結果生じる放射の吸収量の増大をもたらす。この吸収は動作中のランプ の温度を増大させ、ランプの型に依存して時にはランプを爆発させる危険をとも なう。この問題は特にＤＰ３８１３４２１号記載のハロゲン輸送循環を備えた高 圧水銀ランプの場合に特により多く存在する。ハロゲンを含む循環過程が乱され る場合、加速された電極材料の析出は相対的に容易にランプの爆発を発生する。 例えば、ランプが定常状態で動作中に、ランプにより放射されたある波長範囲 内の赤外線の量を測定することにより、析出電極材料の量を測定することは可能 である。赤外線の量（主としてプラズマにより発生する）は析出電極材料の量が 増大するにつれ減少し、それは析出電極材料により部分的に遮蔽されるからであ る。この方法の欠点は相対的な不正確さにある。この不正確さは新らしいランプ の赤外線出力の広がりが比較的大きいことに一部起因する。 本発明の目的は、析出電極材料の量を比較的精度よく測定できる簡単な安価な 測定回路を提供し、かかる測定回路を組み込んた放電ランプ動作用回路配置を提 供せんとするものである。本発明の目的はまた、かかる測定回路を具えた発光装 置を提供し、電極材料の析出量を測定するための簡単な精度よい方法を提供せん とするものである。 本発明に係る冒頭に記載した測定回路はそれ故、当該回路が、放電ランプの消 光を検出する手段Ｉを備えるとともに、手段Ｉおよびランプの消光から予め定め られた時間間隔後に開始するある時間の間赤外放射の電力を記録するための検出 器に連結する手段IIを備えることを特徴とするものである。 放電ランプの型と大きさに依存して選択される予め定められた時間間隔後に、 ランプの電極はランプ容器およびその上に析出した電極材料の温度にほぼ等しい 温度まで冷却される。放電はランプ容器にはもはや存在せず、電極はランプ容器 の表面面積のほんの一部の表面面積しか有しないので、消光して予め定められた 時間間隔が経過した後は、放電ランプにより放射された赤外放射の大部分はラン プの容器の壁に析出した電極材料により発生される。ランプが定常状態での動作 中になされる測定とは異なって、ランプの消光後予め定められた時間間隔後にな される測定はそれ故ランプ容器の壁に析出した電極材料の量の比較的精度ある測 定を構成する。 赤外放射の特定の波長範囲は、この範囲内ではランプ容器の赤外放射の全強度 への寄与が無視できる程度に選択される。石英ランプ容器では、例えば、特定の 波長範囲が３μm以下に選択されればよい。酸化アルミニウムから製作されたラ ンプ容器の場合、特定の波長は７μm以下に選択される必要がある。特定の波長 内の赤外放射のみが測定されるのを確実にするめには、検出器に光フィルタを組 み込むのが望ましい。 検出器にシリコン光ダイオードまたはゲルマニウム光ダイオードを具える場合 に定常的結果が得られることがわかってきた。 赤外放射電力の測定値はメモリに記憶され、そして例えばランプを使用するの がまだ安全かどうかをチェックするのに表示されたり使用されてもよい。同様に 、測定が予め定められた量より多い析出電極材料の量を示す場合には、手段IIは 音声また映像像信号を発生する手段と連結されることができる。放電ランプの使 用者はランプが交換される必要があるその場合には自動的に警告がなされる。 本発明に係る測定回路を放電ランプを動作させる回路配置に組み込むことは望 ましい。測定回路はランプの使用者をして析出過程を厳密に監視しランプを時間 内に（うまく）交換させる。測定が予め定められた量より多い析出電極材料の量 を示す場合、回路配置の動作を停止させるため回路配置に手段IIIを組み込むこ ともまた可能である。予め定められた量はランプを安全に動作させる析出電極材 料の最大量に対応する。かくてこの回路配置の使用は、ランプのさらなる使用が 爆発の危険性が存在する程そのランプ容器の壁に析出した電極材料の量が多いラ ンプの使用に対して自動的に保護を与える。 放電ランプが赤外光を通過させる反射器と組み合わされた発光装置に使用され るときは、放電ランプと検出器の間に反射器を置くことが可能である。かくてそ の検出器はランプにより放射される可視光と干渉をおこさない。かかる発光装置 は例えば投射型テレビジョンでの使用に適している。 同様に、本発明に係る方法は、特定の波長範囲内の赤外線電力が、放電がラン プ内に存在しないでランプが高められた温度まで加熱された後に測定されること を特徴とする。高められた温度へのランプのこの加熱は例えば加熱炉でなされる が、ランプを暫時動作させてもよく、その後ランプの消光から予め定められた時 間間隔後に開始するある時間の間測定がなされる。 本発明に係る実施例は以下に示す図面を参照してより詳細に説明される。 図面で、図１は本発明に係る測定回路を具えた回路配置の１実施例を示し、 図２は図１の実施例をより詳細に示し、 図３は図２図示実施例のいくつかの端子における信号波形を時間の関数として 示し、 図４は未使用の放電ランプと使用された放電ランプの両者について、本発明に 係る測定回路により測定された赤外放射の相対強度を示す。 図１で、Ｋ１とＫ２は供給電圧源へ接続するための端子である。ＯＣは供給電 圧源により供給された供給電圧から放電ランプを介する電流を発生する回路であ る。放電ランプＬａは回路ＯＣの第１のおよび第２の出力端子に連結される。Ｄ ＥＴは特定の波長範囲の赤外線電力の大きさを構成する電気信号を発生する検出 器である。検出器ＤＥＴの出力端子は、放電ランプの消光から予め定められた時 間間隔後に開始するある時間の間赤外放射の電力を記録するための手段IIの第１ のおよび第２の入力端子それぞれに連結される。回路ＯＣの第３の出力端子は手 段IIの第３の入力端子へ連結される。この後者の連結はこの実施例では放電ラン プの消光を検出する手段Ｉを構成する。検出器ＤＥＴ、手段Ｉおよび手段IIはと もに回路ＯＣにより動作される放電ランプのランプ容器の壁に析出した電極材料 の量を測定する測定回路を形成する。手段IIの出力端子は、測定が予め定められ た量より多い析出電極材料の量を示す場合、回路ＯＣ従って回路配置を不働にす るための手段IIIに接続される。手段IIIの出力端子はそれ故回路ＯＣの入力端子 へ連結される。 図１図示回路配置の動作は以下のごとくである。 端子Ｋ１とＫ２が電圧供給源の極に接続され、回路ＯＣが動作する時、放電ラ ンプＬａを介してランプ電流が発生する。放電ランプＬａが回路ＯＣの動作停止 により消光される時、手段IIは回路ＯＣの第３の出力端子および手段Ｉを介して 活性化される。予め定められた時間間隔後、手段IIは検出器ＤＥＴを活性化し、 検出器はランプにより放射されたある波長範囲内の赤外放射電力の量の大きさを 構成する信号を発生する。この信号は手段IIに記録される。ランプ容器の壁に析 出した電極材料の量が予め定められた量より多いことをこの信号が示すならば、 手段IIIは手段IIの出力を介して活性化され、回路ＯＣは不働となる。このこと は放電ランプをなにかさらに動作させることを不可能にし、放電ランプをさらに 動作させる前にそれを交換する必要があることを意味している。測定が予め定め られた量より多い析出電極材料の量を示す場合には、手段IIの出力端子は音声ま たは映像信号を発生する手段に接続されることができる。しかしながら、かかる 手段は図１には図示されていない。図１にまた示されていない回路(circuitry) により、放電ランプＬａの交換は回路ＯＣをして再び動作を開始させ、このこと はさらなるランプ動作が再び可能となることを意味する。 図２には検出器ＤＥＴの構成同様に手段IIの構成がより詳細に示されている。 検出器ＤＥＴは光ダイオードＤ、光フィルタＦｉ、演算増幅器ＯＰ１とＯＰ２ 、抵抗Ｒ１−Ｒ７およびコンデンサＣ１−Ｃ４により構成されている。 手段IIは回路部分ＣＰＩ、ＣＰIIとＣＰIII、スイッチング要素Ｓ１とＳ２、 抵 抗Ｒ８−Ｒ１２、演算増幅器ＯＰ３およびコンデンサＣ５により構成されている 。 光ダイオードは例えばシリコンまたはゲルマニウム型であることができる。光 フィルタＦｉは光ダイオードＤと放電ランプの間に置かれる。光ファイバＦｉは 赤外放射が測定される特定の波長範囲を決定する。光ダイオードと抵抗Ｒ１の直 列配置は演算増幅器ＯＰ１の２つの入力端子に接続される。演算増幅器ＯＰ１の 出力端子は抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１の並列配置により演算増幅器ＯＰ１の反転 入力と接続される。演算増幅器ＯＰ１の出力端子は抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４およびス イッチング要素Ｓ１の直列配置によりアース電位に接続される。Ｒ４およびスイ ッチング要素Ｓ１の直列配置はコンデンサＣ２によりシャント(shunt)される。 抵抗Ｒ３とＲ４の共通端子は抵抗Ｒ６により演算増幅器ＯＰ２の非反転入力へ接 続される。演算増幅器ＯＰ２の非反転入力はコンデンサＣ３によりアース電位に また接続される。演算増幅器ＯＰ２の反転入力は抵抗Ｒ５によりアース電位に、 そしてコンデンサＣ４と抵抗Ｒ７の並列配置により演算増幅器ＯＰ２の出力端子 に接続される。演算増幅器ＯＰ２の出力端子は抵抗Ｒ８、抵抗Ｒ１２およびスイ ッチング要素Ｓ２の直列配置によりアース電位に接続される。抵抗Ｒ１２および スイッチング要素Ｓ２の直列配置はコンデンサＣ５によりシャントされる。抵抗 Ｒ８と抵抗Ｒ１２の共通端子は抵抗Ｒ１１を介して演算増幅器ＯＰ３の非反転入 力へ接続される。演算増幅器ＯＰ３の反転入力は抵抗Ｒ９とＲ１０の直列配置か らなる基準電圧源の出力端子に接続され、２つの抵抗のうちＲ９は電位差計で、 両抵抗は供給電圧端子Ｖ_ccとアース電位間に接続されている。演算増幅器ＯＰ３ の出力は双安定マルチバイブレータである回路部分ＣＰIIの入力へ接続される。 回路部分ＣＰIIの出力は手段IIIの入力へ接続される。 手段Ｉを構成する接続は、回路ＯＣの第３の出力端子と単安定マルチバイブレ ータである回路部分ＣＰＩの入力端子間に接続されている。回路ＯＣの第３の出 力はまたスイッチング要素Ｓ１の制御電極とＯＲゲートである回路部分ＣＰIII の第１の入力へ接続されている。回路部分ＣＰＩの出力は回路部分ＣＰIIIの第 ２の入力へ接続されている。回路部分ＣＰIIIの出力はスイッチング要素Ｓ２の 制御電極へ接続されている。 図２図示の回路配置、より特別には検出器および手段IIの動作を以下に説明す る。 ランプ動作中回路ＯＣの第３の出力に存在するデジタル信号Ａは“高”である 。その結果回路部分ＣＰＩの出力は“低”で、回路部分ＣＰIIIの出力は“高” で、それで両スイッチング要素Ｓ１とＳ２とは導通状態である。両スイッチング 要素が導通状態である故に、２つの演算増幅器の２つの出力はある程度アース電 位に短絡される。放電ランプＬａの定常動作が回路ＯＣの動作を停止させること により終了すると、信号Ａは“高”から“低”に変わる。信号Ａにおけるこの変 化はスイッチング要素Ｓ１を非導通にする。信号Ａにおける変化はまた回路部分 ＣＰＩの出力（信号Ｂ）を信号Ａが“低”になった後予め定められた時間に開始 するある時間経過の間“高”にする。前記ある時間経過後には回路部分ＣＰＩの 出力は再び“低”にもどる。前記ある時間経過後回路部分ＣＰIIIの出力（信号 Ｃ）は“低”であり、それでスイッチング要素Ｓ２は非導通にされる。前記ある 時間経過後両スイッチング要素は非導通であるから、光フィルタＦｉによりフィ ルタされた後、光ダイオードをたたく赤外光の電力の大きさを構成する信号（信 号Ｄ）は、演算増幅器ＯＰ３の非反転入力に表われる。この信号は抵抗Ｒ９とＲ １０により構成された基準電圧源により発生される基準信号Ｇと比較される。信 号Ｇは赤外電力の予め定められた量に対応するように選択される。この予め定め られた量はランプを安全に動作させる析出電極材料の最大量に対応する。 予め定められた時間間隔後、少なくとも前記ある時間の間の始めは、信号Ｄは 基準信号Ｇより大きく、演算増幅器ＯＰ３の出力（信号Ｅ）は“低”から“高” へ変化する（ある時間間隔後）。この状況はランプのさらなる動作を非安全にす るランプ容器の壁における析出電極材料の量に相当する。演算増幅器ＯＰ３の“ 低”から“高”への変化の結果、回路部分ＣＰIIの出力（信号Ｆ）は“低”から “高”へ変化する。信号Ｆにおけるこの変化は回路配置を不働にするため手段II Iを活性化するのに使用される。しかしながら、予め定められた時間間隔後、少 なくとも前記ある時間の間の始めに、信号Ｄが基準信号Ｇより小さい場合には、 演算増幅器ＯＰ３の出力（信号Ｅ）は“低”から“高”へと変化しない。その結 果信号Ｆもまた手段IIIが活性化されないように変化しない。この情況はそれを 超えるとランプのさらなる動作が非安全となる量より少ないランプ容器の壁の析 出電 極材料の量に相当する。 図３には図２の説明で規定された信号Ａ−Ｇの時間依存性が示されている。ｔ_on はランプ動作が開始される時間の瞬時である。ｔ_out、はランプが回路ＯＣ動 作の停止によって消光される時間の瞬時である。Δｔ₁は予め定められた時間間 隔で、ランプの消光で開始される。Δｔ₂は予め定められた時間間隔の終端で開 始される前記ある時間の間である。信号Ｄ１はランプ容器の壁の析出電極材料の 比較的少い量に対応する。その結果信号Ｄ１は前記ある時間の間Δｔ₂の始めで 基準信号Ｇより少い。信号Ｄ２はランプ容器の壁の析出電極材料の比較的多い量 に対応する。その結果信号Ｄ２は前記ある時間の間Δｔ₂の始めにおいて基準信 号Ｇより大きい。信号ＥとＦの形状はこの情況を示している。 図４に示されるグラフで、高圧水銀放電ランプにより放射された赤外放射の相 対強度が垂直軸にそって対数目盛を使用してプロットされている。ランプ消光後 の時間経過が秒単位で横軸にそってプロットされている。実線曲線はランプ容器 の壁に析出された電極材料のある量を有するランプを表わし、一方破線曲線はラ ンプ容器の壁に析出した電極材料が実質的にない新らしいランプを表わしている 。図４からわかるように、２つのランプ間での赤外放射の量の差はランプの消光 後約４から１５秒間で比較的大きく、それでこの時間の間では析出量の測定は比 較的精度ある結果を生じる。同じ波長範囲内の赤外放射の電力が両ランプについ て、それらが定常状態で動作している間に測定される時は、ランプ容器の壁に析 出電極材料を有するランプにより放射された赤外電力は新らしいランプにより放 射されたそれよりほんの１５％低い。２つのランプはＤＰ３８１３４２１号記載 のハロゲン輸送循還を備えた高圧水銀ランプである。両者とも公稍約１００ワッ トの電力を有している。赤外放射の電力はシリコン光ダイオードと９００ｎｍに カットオフ波長を備えた光フィルタとを具える検出器を使用して測定された。シ リコン光ダイオードは１１００ｎｍに感度の限界を有するから、赤外放射の強度 が測定される特定の波長範囲は９００ｎｍ−１１００ｎｍであった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガンゼル ハンス グンター ドイツ連邦共和国 デー−52223 ストー ルベルク ブロッケンベルク ７アー (72)発明者 メンヒ ホルガー オランダ国 6291 ベーエン ファールス フィールフレンゼンウェッハ 53

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高められた温度まで放電ランプを加熱すること、および特定の波長範囲内で 放電ランプにより放射された赤外放射の電力を測定することを含む、放電ランプ のランプ容器の壁に析出された電極材料の量を測定する方法において、測定が放 電ランプで放電が存在しない間になされることを特徴とする測定方法。 ２．請求項１記載の方法において、放電ランプの加熱が放電ランプを動作させる ことによりなしとげられ、測定が放電ランプの消光から予め定められた時間間隔 後に開始するある時間の間になされることを特徴とする測定方法。 ３．特定の波長領域の赤外線電力の大きさを構成する電気信号を発生する検出器 を具える、特定の波長領域内で放電ランプにより放射される赤外放射電力を測定 することにより放電ランプのランプ容器の壁に析出された電極材料の量を測定す る測定回路において、当該測定回路が放電ランプの消光を検出する手段Ｉを備え るとともに、手段Ｉおよび放電ランプの消光から予め定められた時間間隔後に開 始するある時間の間赤外放射の電力を記録するための検出器に連結される手段II を備えることを特徴とする測定回路。 ４．請求項３記載の測定回路において、検出器がシリコン光ダイオードまたはゲ ルマニウム光ダイオードを具えることを特徴とする測定回路。 ５．請求項３または４記載の測定回路において、手段IIがメモリを具えることを 特徴とする測定回路。 ６．請求項３から５いずれか記載の測定回路において、予め定められた量より多 い析出された電極材料の量を測定が示す場合、手段IIが音声または映像信号を発 生する手段に連結されることを特徴とする測定回路。 ７．光フィルタを具えることを特徴とする請求項３から６いずれか記載の測定回 路。 ８．供給電圧からランプ電流を発生する回路ＯＣと請求項３から７いずれか記載 の測定回路とを組み込んだ放電ランプを動作させる回路配置。 ９．予め定められた量より多い析出電極材料の量を測定が示す場合、回路配置を 不働にする手段IIIを具える請求項８記載の回路配置。 １０．放電ランプ、請求項３から７いずれか記載の測定回路および赤外線を通過 させる反射器を含む発光装置において、その反射器が放電ランプと検出器間に置 かれたことを特徴とする発光装置。