KR20090127802A - 방전 램프 장치 - Google Patents

Abstract

희가스 형광 램프 등을 사용한 방전 램프 장치에 있어서, 무부하시와 점등시를 확실하게 준별해 검지하는 것이다.

제1 스위치 소자와 제2 스위치 소자를 교대로 동작시켜 교류 전압으로 출력하는 교류 변환 회로(2)와, 상기 교류 전압을 승압하는 트랜스(3)의 2차측에 희가스 형광 램프(4)를 구비한 방전 램프 장치에 있어서, 제1 스위치 소자가 온일 때에 흐르는 제1 전류 경로와 제2 스위치 소자가 온일 때에 흐르는 제2 전류 경로가 겹침과 더불어, 제1 전류 경로와 제2 전류 경로를 흐르는 전류가 서로 역방향인 전류 경로에 접속된 전류 파형 검출 회로(51)와, 제1 스위치 소자의 온 기간을 포함하고 제2 스위치 소자의 온 기간을 포함하지 않는 대략 반주기 동안, 전류 파형 검출 회로의 검출 전류를 통과시키는 스위치 회로(52)와, 스위치 회로를 통과한 전류를 평균화하는 평균화 회로(53)와, 평균화 회로의 출력값을 기준값과 비교하는 비교 회로(54)로 이루어지는 무부하 검지 회로(5)를 설치한 것을 특징으로 한다.

Description

방전 램프 장치{DISCHARGE LAMP APPARATUS}

본 발명은, 방전 램프 장치에 관한 것이며, 특히, 방전 램프로서 희가스 형광 램프를 이용한, 액정 디스플레이 패널의 백 라이트 광원이나 조명용 광원 등에 이용되는 방전 램프 장치에 관한 것이다.

종래, 액정 디스플레이 패널의 백 라이트 광원이나 조명용 광원으로서, 냉음극 형광 램프나 열음극 형광 램프가 많이 이용되고 있다. 이러한 램프는, 내부에 미량의 수은이 봉입되어 있고, 방전에 의해 여기(勵起)된 수은으로부터 발생하는 자외선에 의해 형광체를 발광시키는 것이며, 고휘도이고, 또한 효율적인 발광이 얻어지는 점에서 우수하다.

그러나, 최근, 환경오염의 방지의 관점에서, 수은을 포함하지 않는 새로운 광원이 요구되고 있다. 수은을 포함하지 않는 형광 램프로서는, 유리관의 외면에 띠형상의 복수개의 전극을 설치하고, 이들 전극에, 예를 들면, 트랜스로 승압된 고주파의 고전압을 인가해 점등하는 희가스 형광 램프가 제안되어 있다.

그런데, 희가스 형광 램프는, 하등의 사정으로 배선이 빠지거나 발광관의 파손으로 가스 리크가 발생해, 점등을 할 수 없게 되는 것과 같은, 이른바 무부하 상 태가 되는 경우도 상정해 놓지 않으면 안 된다. 무부하 상태가 되면, 회로 중의 기생 용량, 기생 인덕턴스에 의한 공진으로 고전압이 발생하고 장치 내의 고주파 전원이 파손하거나, 장치 내의 회로의 절연부를 파괴하는 것과 같은 이상 사태가 일으켜질 우려가 있다. 그 때문에, 이와 같은 무부하 상태를 신속히 검지하여 장치를 정지시키는 등의 처치가 필요하다.

특허 문헌 1에는, 출력 트랜스의 2차측에 희가스 형광 램프를 접속하고, 출력 트랜스의 2차측에 흐르는 전류를 검출해, 무부하 상태를 검출하는 방전 램프 점등 장치가 기재되어 있다. 그러나, 특허 문헌 1에 기재된 무부하 검지 수단은, 희가스 형광 램프의 하니스, 트랜스 등 부유 용량을 흐르는 고주파 진동 전류에 의해, 무부하시를 점등시로 하여 오검지하기 쉬운 문제가 있다. 따라서, 특허 문헌 2에는, 무부하시에 부유 용량을 흐르는 고주파 전류에 의해, 무부하 검지가 지장을 받는 일을 막기 위해서, 무부하 검지 수단에 고주파 전류 바이패스 수단을 부가한 방전 램프 점등 장치가 기재되어 있다. 더욱 구체적으로는, 무부하 검지 수단의 전류 검출 부분에 대해서, 콘덴서 또는 콘덴서 및 저항기의 직렬 회로를 병렬 접속하여, 무부하시에 흐르는 고주파 전류를 분로시키는 구성이 나타나고 있다.

도 18은, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 것과 같은 종래 기술에 관계되는 방전 램프 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.

동 도면에 있어서, 직류 전원(101)으로부터 출력되는 직류 전압은, 교류 변환 회로(102)에 입력된다. 교류 변환 회로(102)는, 스위칭 소자 Q11, Q12, Q21, Q22, 다이오드 D11, D12, D21, D22로 이루어지고, 풀 브릿지 회로를 구성한다. 스 위칭 소자 Q11, Q22와 스위칭 소자 Q21, Q12는, 각각 직렬로 접속되고, 그들 양단에 직류 전원(1)이 접속된다. 스위칭 소자 Q11, Q21은 하이 사이드 측에 배치되고, 스위칭 소자 Q22, Q12는 로우 사이드 측에 배치된다. 다이오드 D11, D12, D21, D22는, 스위칭 소자 Q11, Q12, Q21, Q22에 대해서 각각 개별적으로 병렬 접속된다. 방향은 저전위측으로부터 고전위측을 순방향으로 한다. 스위칭 소자 Q11, Q12, Q21, Q22에는, 스위칭 소자 구동 회로(21)로부터 출력되는 신호 S1, S1, S2, S2가 각각 입력되며, 동신호가 하이 레벨인 경우에 온이 되고, 로우 레벨인 경우에 오프가 되도록 동작한다. 트랜스(103)의 1차측 양단은, 교류 변환 회로(102)의 스위칭 소자 Q11, Q21의 접속점과 스위칭 소자 Q22, Q12의 접속점에 접속되며, 트랜스(103)의 2차측 양단에는, 희가스 발광 램프(104)와 무부하 검지 회로(105)의 전류 파형 검출 회로(106)로 이루어지는 직렬 회로가 접속된다.

도 19는, 도 18에 나타낸 무부하 검지 회로(105)의 구체적 구성을 나타내는 회로도이다.

동 도면에 있어서, 전류 파형 검출 회로(106)는 저항 Rs로 이루어지고, 점등시 또는 무부하시에 흐르는 전류에 비례하는 전류 파형 신호를 출력한다. 전류 파형 신호는, 저항 R1, 콘덴서 C1에 의한 로우 패스 필터로 이루어지는 고주파 바이패스 회로(107)에 입력된다. 고주파 바이패스 회로(107)로부터의 출력 신호는, 다이오드 D1로 이루어지는 정류 회로(108)에 의해 반파 정류되고, 저항 R2, 콘덴서 C2로 이루어지는 평균화 회로(109)에 입력된다. 평균화 회로(109)에서 평균화된 신호는, 비교 회로(110)에 입력된다. 비교 회로(110)에 입력된 입력 신호는, 저항 R3, R4의 직렬 회로에 입력되고, 저항 R3와 R4로 분압된 전압이 트랜지스터 Q1의 베이스, 이미터 사이에 입력된다. 베이스, 이미터간 전압이 약 0.6V를 웃돌면, 트랜지스터 Q1가 온이 되며, 무부하 검지 신호를 하이 레벨로부터 로우 레벨로 변화시킨다.

도 20(a)는, 도 18에 나타낸 방전 램프 장치에서, 희가스 형광 램프(104)의 점등시에서의, 무부하 검지 회로(105)의 평균화 회로(109)에 입력되는 신호 파형을 나타내는 도면이다. 동신호 파형은, 정류 회로(108)에 의해 반파 정류되므로, 마이너스 성분은 컷되며, 주기 T로 시간 평균을 행하면, 평균값은 양인 일정 이상의 크기를 가진다. 도 20(b)는, 도 18에 나타낸 방전 램프 장치의, 무부하시에서의, 무부하 검지 회로(105)의 평균화 회로(109)에 입력되는 입력 신호의 신호 파형을 나타내는 도면이다. 동신호 파형은 정류 회로(108)에 의해 반파 정류되므로, 마이너스 성분은 컷되며, 주기 T로 시간 평균을 행하면, 평균값은 어느 일정 이상의 크기를 가진다.

[특허 문헌 1 : 특허공개 2002－231478호 공보]

[특허 문헌 2 : 특허공개 2003－36987호 공보]

그러나, 특허 문헌 2에 기재된 무부하 검지 수단은, 램프 전류와 고주파 진동 전류의 주파수 성분의 차가 작은 경우는, 무부하시와 점등시의 구별이 곤란하고, 오검지의 가능성이 있다. 그 때문에, 오검지를 회피하고자 하면, 램프 전류와 고주파 진동 전류의 주파수의 차를 크게 유지하기 위해, 희가스 형광 램프의 방전에 관련된 정전 용량과 하니스나 트랜스 등의 부유 용량의 크기의 관계에 제약을 둘 필요가 있다. 그러나, 이것으로는 하니스의 길이나 희가스 방전 램프의 크기 등을 자유롭게 결정할 수 없다고 하는 문제가 있다. 또, 희가스 방전 램프나 하니스의 근처에 도체가 설치되는 등, 설계시에서는 상정할 수 없는 조건하에서 사용되면, 부유 용량의 크기가 변화하고, 오검지를 막는 것이 곤란하게 된다고 하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 상기의 문제점을 감안하여, 광원으로서 희가스 형광 램프를 사용한 것과 같은 경우에서, 무부하시와 점등시를 확실하게 준별해 검지할 수 있는 방전 램프 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해, 다음과 같은 수단을 채용했다.

제1 수단은, 한쪽 또는 한쪽 조의 제1 스위칭 소자와 다른쪽 또는 다른쪽 조의 제2 스위칭 소자를 교대로 스위칭 동작시켜 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키는 교류 변환 회로와, 이 교류 변환 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 트랜스 와, 이 트랜스의 2차측에 접속된 희가스 형광 램프를 구비한 방전 램프 장치에 있어서, 상기 제1 스위칭 소자의 온 기간을 포함하고 상기 제2 스위칭 소자의 온 기간을 포함하지 않는 상기 교류 전압의 대략 반주기 동안 흐르는 전류를 검출하는 수단과, 상기 검출된 전류를 평균화하는 평균화 회로와, 이 평균화 회로의 출력값을 기준값과 비교하는 비교 회로로 이루어지는 무부하 검지 회로를 설치한 것을 특징으로 하는 방전 램프 장치이다.

제2 수단은, 한쪽 또는 한쪽 조의 제1 스위칭 소자와 다른쪽 또는 다른쪽 조의 제2 스위칭 소자를 교대로 스위칭 동작시켜 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키는 교류 변환 회로와, 이 교류 변환 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 트랜스와, 이 트랜스의 2차측에 접속된 희가스 형광 램프를 구비한 방전 램프 장치에 있어서, 제1 스위칭 소자가 온일 때에 흐르는 제1 전류 경로와 제2 스위칭 소자가 온일 때에 흐르는 제2 전류 경로가 겹침과 더불어, 상기 제1 전류 경로와 상기 제2 전류 경로를 흐르는 전류가 서로 역방향인 전류 경로에 직렬로 접속된 전류 파형 검출 회로와, 상기 제1 스위칭 소자의 온 기간을 포함하고 상기 제2 스위칭 소자의 온 기간을 포함하지 않는 상기 교류 전압의 대략 반주기 동안, 상기 전류 파형 검출 회로에서 검출된 전류 파형 신호를 통과시키는 스위치 회로와, 이 스위치 회로를 통과한 전류 파형 신호를 평균화하는 평균화 회로와, 이 평균화 회로의 출력값을 기준값과 비교하는 비교 회로로 이루어지는 무부하 검지 회로를 설치한 것을 특징으로 하는 방전 램프 장치이다.

제3 수단은, 제2 수단에 있어서, 상기 무부하 검지 회로의 전류 파형 검출 회로를, 상기 트랜스의 2차측에 접속한 것을 특징으로 하는 방전 램프 장치이다.

제4 수단은, 한쪽 또는 한쪽 조의 제1 스위칭 소자와 다른쪽 또는 다른쪽 조의 제2 스위칭 소자를 교대로 스위칭 동작시켜 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키는 교류 변환 회로와, 이 교류 변환 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 트랜스와, 이 트랜스의 2차측에 접속된 희가스 형광 램프를 구비한 방전 램프 장치에 있어서, 제1 스위칭 소자가 온일 때에 흐르는 제1 전류 경로와 제2 스위칭 소자가 온일 때에 흐르는 제2 전류 경로가 겹치지 않는 전류 경로에 직렬로 접속된 전류 파형 검출 회로와, 상기 전류 파형 검출 회로에서 검출된 전류 파형 신호를 평균화하는 평균화 회로와, 이 평균화 회로의 출력값을 기준값과 비교하는 비교 회로로 이루어지는 무부하 검지 회로를 설치한 것을 특징으로 하는 방전 램프 장치이다.

제5 수단은, 한쪽 또는 한쪽 조의 제1 스위칭 소자와 다른쪽 또는 다른쪽 조의 제2 스위칭 소자를 교대로 스위칭 동작시켜 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키는 교류 변환 회로와, 이 교류 변환 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 트랜스와, 이 트랜스의 2차측에 접속된 희가스 형광 램프를 구비한 방전 램프 장치에 있어서, 제1 스위칭 소자가 온일 때에 흐르는 제1 전류 경로와 제2 스위칭 소자가 온일 때에 흐르는 제2 전류 경로가 겹침과 더불어, 상기 제1 전류 경로와 상기 제2 전류 경로를 흐르는 전류가 서로 같은 방향인 전류 경로에 직렬로 접속된 전류 파형 검출 회로와, 상기 전류 파형 검출 회로에서 검출된 전류 파형 신호를 평균화하는 평균화 회로와, 이 평균화 회로의 출력값을 기준값과 비교하는 비교 회로로 이루어지는 무부하 검지 회로를 설치한 것을 특징으로 하는 방전 램프 장치이다.

제6 수단은, 제1 수단 내지 제5 수단 중 어느 1개의 수단에 있어서, 상기 희가스 형광 램프를 대신해 자외선을 조사하는 엑시머 램프를 이용한 것을 특징으로 하는 방전 램프 장치이다.

본 발명에 의하면, 광원으로서 희가스 형광 램프로 이루어지는 방전 램프를 사용한 것과 같은 경우에서, 무부하시와 점등시를 확실히 준별해 검지할 수 있으며, 종래의 무부하 상태의 오검지를 없앨 수 있다.

본 발명의 제1 실시 형태를 도 1 내지 도 5를 이용해 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.

동 도면에 있어서, 1은 직류 전원, 2는 교류 변환 회로, 21은 스위칭 소자 구동 회로, 22는 RS 플립플롭, 3은 트랜스, 4는 희가스 형광 램프, 5는 무부하 검지 회로, 51은 트랜스(3)의 2차측을 흐르는 전류를 검출하는 전류 파형 검출 회로, 52는 스위치 회로, 53은 평균화 회로, 54는 비교 회로이다.

도 2는, 도 1에 나타낸 희가스 형광 램프(4)의 구성을 나타내는 도면이며, 도 2(a)는, 희가스 형광 램프의 관축 방향으로 직교하는 절단면에서 본 단면도, 도 2(b)는, 희가스 형광 램프의 사시도이다.

이들 도면에 나타내는 바와 같이, 희가스 형광 램프(4)는, 예를 들면, 유리관(41)으로 밀폐상으로 구성된 직관 형상의 외위기로서, 그 내면에는 희토류 형광 체, 할로 인산염 형광체 등의 형광체로 이루어지는 형광 물질(42)이 형성되어 있다. 유리관(41)의 봉착 구조는 유리관(41)의 단부에 디스크 형상의 봉착 유리판을 봉착해 구성되어 있지만, 예를 들면, 단순히 유리관(41)을 가열하면서 축경 가공하여 용단하는 이른바 탑 시일에 의해 구성할 수도 있다. 외부 전극(43, 44)은, 예를 들면, 알루미늄 테이프를 폭 1mm로 절단한 것이, 유리관(41)의 외표면에서의 희가스 형광 램프의 중심축을 사이에 둔 대향 위치에 붙여져 있다. 또, 외부 전극(43, 44)은, 예를 들면, 도전성 페이스트를 스크린 인쇄하고, 소부해 형성한 것이어도 된다. 또한, 이 유리관(41)의 밀폐 공간에는 수은 등의 금속 증기를 포함하지 않는 He, Ar, Xe, Kr 중 어느 1 종류 이상을 주성분으로 하는 희가스가 소정량 봉입되어 있다. 역 시동 부위(45)는, 도전성 물질 혹은 역 전자 방사 물질로 이루어지고, 방전 개시를 용이하게 하기 위해서, 유리관(41)의 내부에 적어도 1개소 배치된다. 방전은 역 시동 부위(45)를 기점으로 발생하고, 그곳으로부터 연쇄적으로 희가스 형광 램프 전체에 확산된다. 통상은, 유리관(41)의 단부 등에 설치되며, 점등 중에서의 광취출 효율에 영향을 주지 않도록 한다.

도 3은, 희가스 형광 램프(4)의 등가 회로를 나타내는 도면이다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 희가스 형광 램프(4)는, 유리관(41)의 정전 용량 Cg와 방전의 임피던스 p가 직렬로 접속되고, 방전 공간의 정전 용량 Cd가 방전의 임피던스 p와 병렬로 접속된 형태로 나타난다. 정전 용량 Cs는 하니스나 트랜스 등의 부유 용량이다. 이와 같이, 희가스 형광 램프(4)는, 유리관(41)의 정전 용량을 통해 방전하는, 용량성의 부하이다. 무부하시는, 방전의 임피던스 p는 무한대 가 되므로, 희가스 형광 램프(4)는 콘덴서와 등가로 간주할 수 있다.

다음으로, 도 1로 돌아와, 본 실시 형태의 방전 램프 장치의 회로 구성을 상세하게 설명한다.

동 도면에 있어서, 직류 전원(1)으로부터 출력되는 직류 전압은, 교류 변환 회로(2)에 입력된다. 교류 변환 회로(2)는, 스위칭 소자 Q11, Q12, Q21, Q22, 다이오드 D11, D12, D21, D22로 이루어지고, 풀 브릿지 회로를 구성한다. 스위칭 소자 Q11, Q22와 스위칭 소자 Q21, Q12는, 각각 직렬로 접속되고, 그들 양단에 직류 전원(1)이 접속된다. 스위칭 소자 Q11, Q21는 하이 사이드측에 배치되며, 스위칭 소자 Q22, Q12는 로우 사이드측에 배치된다. 다이오드 D11 ~ D22는, 각각 스위칭 소자Q11 ~ Q22의 기생 다이오드, 또는 별도로 부가한 것이며, 스위칭 소자 Q11, Q12, Q21, Q22에 대해서, 각각 개별적으로 병렬 접속된다. 방향은 저전위측으로부터 고전위측을 순방향으로 한다. 스위칭 소자 Q11, Q12, Q21, Q22에는, 스위칭 소자 구동 회로(21)로부터 출력되는 신호 S1, S1, S2, S2가 각각 입력되고, 동신호가 하이 레벨인 경우에 온이 되며, 로우 레벨인 경우에 오프가 되도록 동작한다. 트랜스(3)의 1차측 양단에는, 교류 변환 회로(2)의 스위칭 소자 Q11, Q22의 접속점과 스위칭 소자 Q21, Q12의 접속점에 접속되며, 트랜스(3)의 2차측 양단에는, 희가스 형광 램프(4)와 무부하 검지 회로(5)의 전류 파형 검출 회로(51)로 이루어지는 직렬 회로가 접속된다. 무부하 검지 회로(5)로부터 출력된 무부하 검지 신호는, 스위칭 소자 구동 회로(21)에 입력된다.

동 도면에 있어서, 스위칭 소자 Q11, Q12를 제1 스위칭 소자로 하고, 스위칭 소자 Q21, Q22를 제2 스위칭 소자로 한다. 또, 제1 스위칭 소자 Q11, Q12가 온일 때에 전류가 흐르는 경로를 제1 전류 경로로 하고, 구체적으로는, 직류 전원(1)의 고전위측으로부터, 스위칭 소자 Q11, 트랜스(3)의 1차측, 스위칭 소자 Q12, 직류 전원(1)의 저전위측까지를 주회하는 경로와, 트랜스(3)의 2차측의 고전위 단자(이하, HV 단자라고 한다)로부터, 희가스 형광 램프(4), 무부하 검지 회로(5)의 전류 파형 검출 회로(51), 트랜스(3)의 저전위 단자(이하, LV 단자라고 한다)까지를 주회하는 경로로 한다. 또, 제2 스위칭 소자 Q21, Q22가 온일 때에 전류가 흐르는 경로를 제2 전류 경로로 하며, 구체적으로는, 직류 전원(1)의 고전위측으로부터, 스위칭 소자 Q21, 트랜스(3)의 1차측, 스위칭 소자 Q22, 직류 전원(1)의 저전위측까지를 주회하는 경로와, 트랜스(3)의 2차측의 LV 단자로부터, 무부하 검지 회로(5)의 전류 파형 검출 회로(51), 희가스 형광 램프(4), 트랜스(3)의 2차측의 HV 단자까지를 주회하는 경로로 한다.

여기서, 무부하 검지 회로(5)의 전류 파형 검출 회로(51)는, 제1 전류 경로와 제2 전류 경로가 겹치고, 또한 제1 스위칭 소자가 온이 되어 최초에 흐르는 전류의 방향과, 제2 스위칭 소자가 온이 되어 최초에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대가 되는 경로 내이면 어디에 설치해도 된다.

도 4는, 도 1에 나타낸 무부하 검지 회로(5)의 구체적 구성을 나타내는 회로도이다.

동 도면에 있어서, 전류 파형 검출 회로(51)는 저항 Rs로 이루어지고, 전류에 비례한 크기의 전류 파형 신호를 출력한다. 전류 경로가 접지할 수 없는 경우는 저항 Rs 대신에 커런트 트랜스를 이용해도 된다. 전류 파형 신호는 스위치 회로(52)에 입력된다. 스위치 회로(52)에 입력되는 입력 신호는, 일단이 직류 전압 Va에 접속된 저항 R1, R2의 직렬 회로의 타단에 접속된다. 저항 R1과 R2의 접속점은, 스위치 AS1의 일단에 접속된다. 여기에서는, 단전원 입력의 아날로그 스위치를 이용하기 때문에, 전류 파형 신호의 제로점을 R2×Va/(R1＋R2)로 하며, 진동 파형이 양의 범위에 들어가도록 조절되고 있다. 단, R1, R2 》Rs로 한다. 스위치 AS1에는 제어 신호로서 도 1에 나타낸 RS 플립플롭(22)으로부터 스위치 회로 제어 신호가 입력되며, 스위치 회로 제어 신호가 하이 레벨인 경우에 도통 상태가 되고, 로우 레벨인 경우에 비도통 상태가 된다. 스위치 회로(52)의 출력 신호는, 평균화 회로(53)에 입력된다. 평균화 회로(53)에 입력되는 입력 신호는, 일단이 접지된 콘덴서 C1의 타단에 입력되고 평균화된다. 평균화된 신호는, 비교 회로(54)에 입력된다. 비교 회로(54)는, 연산 증폭기 OP1, 저항 R3 ~ R11, 트랜지스터 Q1, 직류 전압 Va로 구성된다. 비교 회로(54)에 입력된 신호는, 스위치 회로(52)로 쉬프트한 제로점을 원상태로 되돌리기 위한 차동 증폭 회로에 입력된다. 차동 증폭 회로는, 저항 R3, R4, R7, R8과 연산 증폭기로 구성되며, R3 = R7, R4 = R8의 관계이다. 차동 증폭 회로의 플러스 입력측(R3측)에는, 콘덴서 C1로 평균화된 신호가 입력되고, 마이너스 입력측(R7측)에는, 전압 Va를 저항 R5, R6에 의해 분압한 크기의 전압이 입력된다. 여기서, R5 = R1, R6 = R2로 함으로써, 전압 Va의 크기가 변화해도, 전류 파형 신호의 제로점을 쉬프트하는 크기와 원상태로 되돌리는 크기가 동일하게 되므로, 전압 Va의 불균형을 없앨 수 있다. 차동 증폭 회로의 출력 신호, 즉 연산 증폭 기 OP1의 출력 신호는, 저항 R9, R10의 직렬 회로에 입력되며, 저항 R9와 R10로 분압된 전압이 트랜지스터 Q1의 베이스, 이미터 사이에 입력된다. 베이스, 이미터간 전압이 약 0.6V를 웃돌면, 트랜지스터 Q1가 온이 되고, 무부하 검지 신호를 하이 레벨로부터 로우 레벨로 변화시킨다. 도 1에 있어서, 무부하 검지 신호가 로우 레벨일 때는, 스위칭 소자 구동 회로(21)의 발진을 지속하도록 작동하고, 무부하 검지 신호가 하이 레벨인 경우는, 스위칭 소자 구동 회로(21)의 발진을 정지하도록 작동한다.

도 5는, 도 1에 나타낸 방전 램프 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

동 도면에 있어서, 신호 S1는, 펄스폭 ton의 하이 레벨 신호가 주기 T로 반복되는, 반복 신호이다. 신호 S2도 펄스폭 ton, 주기 T의 반복 신호이며, 신호 S1에 대해서 위상이 180°어긋나 출력된다. 스위치 회로 제어 신호는, 신호 S1가 하이 레벨이 되고 나서, 신호 S2가 하이 레벨이 될 때까지 동안이 하이 레벨이며, 신호 S2가 하이 레벨이 되고 나서, 신호 S1가 하이 레벨이 될 때까지 동안이 로우 레벨이 되는 신호이다. 희가스 형광 램프(4)의 램프 전압 파형은, 신호 S1가 하이 레벨이 되면 음으로부터 양으로 극성 반전하고, 신호 S2가 하이 레벨이 되면 양으로부터 음으로 극성 반전한다. 여기서, 전류 파형 검출 회로(51)에 의해 검출되는 전류 파형 신호는, 제1, 제2 전류 경로를 흐르는 전류에 비례하는 신호이다. 전류 파형 신호가 스위치 회로(52)에 의해 제어되고 평균화 회로(53)에 입력되는 입력 신호는, 스위치 회로 제어 신호가 하이 레벨인 동안만을 뽑아낸 전류 파형 신호에 상 당한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 스위치 회로 제어 신호는, 신호 S1가 하이 레벨이 되고 나서, 신호 S2가 하이 레벨이 될 때까지 동안이 하이 레벨이고, 신호 S2가 하이 레벨이 되고 나서, 신호 S1가 하이 레벨이 될 때까지 동안이 하이 레벨이 되도록 제어되고 있지만, 스위치 회로 제어 신호의 온 기간은, 신호 S1의 온 기간을 모두 포함하는, 대략 반주기(T/2)의 기간이면, 이것으로 한정할 필요는 없다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태를 도 6 내지 도 8을 이용해 설명한다.

도 6은, 본 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 동 도면에 있어서, 무부하 검지 회로(6)의 구성 및 회로로의 삽입 위치 이외는, 도 1에 나타낸 동부호의 구성에 대응하므로 설명은 생략한다.

동 도면에 있어서, 스위칭 소자 Q11, Q12를 제1 스위칭 소자로 하고, 스위칭 소자 Q21, Q22를 제2 스위칭 소자로 한다. 제1 스위칭 소자 Q11, Q12가 온일 때에 전류가 흐르는 경로를 제1 전류 경로로 하고, 구체적으로는, 직류 전원(1)의 고전위측으로부터, 스위칭 소자 Q11, 트랜스(3)의 1차측, 스위칭 소자 Q12, 무부하 검지 회로(6)의 전류 파형 검출 회로(61), 직류 전원(1)의 저전위측까지를 주회하는 경로와, 트랜스(3)의 2차측의 HV 단자로부터, 희가스 형광 램프(4), 트랜스(3)의 LV 단자까지를 주회하는 경로로 한다. 또, 제2 스위칭 소자 Q21, Q22가 온일 때에 전류가 흐르는 경로를 제2 전류 경로로 하며, 구체적으로는, 직류 전원(1)의 고전위측으로부터, 스위칭 소자 Q21, 트랜스(3)의 1차측, 스위칭 소자 Q22, 직류 전원(1)의 저전위측까지를 주회하는 경로와, 트랜스(3)의 2차측의 LV단자로부터, 희가스 형광 램프(4), 트랜스(3)의 2차측의 HV 단자까지를 주회하는 경로로 한다.

동 도면에 있어서, 무부하 검지 회로(6)의 전류 파형 검출 회로(61)는, 제1 전류 경로에 설치되어 있지만, 제1 전류 경로와 제2 전류 경로가 서로 겹치지 않는 경로 내이면 어디라도 된다.

도 7은, 도 6에 나타낸 무부하 검지 회로(6)의 구체적 구성을 나타내는 회로도이다.

동 도면에 있어서, 전류 파형 검출 회로(61)는 저항 Rs로 이루어지고, 전류에 비례한 크기의 전류 파형 신호를 출력한다. 전류 경로가 접지할 수 없는 경우는 저항 Rs 대신에 커런트 트랜스를 이용해도 된다. 전류 파형 검출 회로(61)로부터의 출력 신호는, 저항 R1, 콘덴서 C1로 이루어지는 평균화 회로(62)에 입력되고 평균화된다. 평균화 회로(62)로부터의 출력 신호는, 비교 회로(63)에 입력된다. 비교 회로(63)에 입력된 입력 신호는, 저항 R2, R3의 직렬 회로에 입력되며, 저항 R2와 R3으로 분압된 전압이 트랜지스터 Q1의 베이스, 이미터 사이에 입력된다. 베이스, 이미터간 전압이 약 0.6V를 웃돌면, 트랜지스터 Q1가 온이 되고, 무부하 검지 신호를 하이 레벨로부터 로우 레벨로 변화시킨다.

도 8은, 도 6에 나타낸 방전 램프 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

동 도면에 있어서, 신호 S1는, 펄스폭 ton의 하이 레벨 신호가 주기 T로 반복되는, 반복 신호이다. 신호 S2도 펄스폭 ton, 주기 T의 반복 신호이며, 신호 S1에 대해서 위상이 180°어긋나 출력된다. 램프 전압 파형은, 신호 S1가 하이 레벨이 되면 음으로부터 양으로 극성 반전하고, 신호 S2가 하이 레벨이 되면 양으로부 터 음으로 극성 반전한다. 여기서, 전류 파형 검출 회로(61)에 의해 검출되는 전류 파형 신호는, 제1 또는 제2 전류 경로 중 어느 한쪽의 전류에 비례하는 신호이다.

다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태를 도 9 및 도 10을 이용해 설명한다.

도 9는, 본 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 동 도면에 있어서, 무부하 검지 회로(7)의 구성 및 회로로의 삽입 위치 이외는, 도 1에 나타낸 동부호의 구성에 대응하므로 설명을 생략한다. 또, 무부하 검지 회로(7)의 구체적 구성은, 도 7에서 설명한 회로도와 동일하므로 설명을 생략한다.

동 도면에 있어서, 스위칭 소자 Q11, Q12를 제1 스위칭 소자로 하고, 스위칭 소자 Q21, Q22를 제2 스위칭 소자로 한다. 또, 제1 스위칭 소자 Q11, Q12가 온일 때에 전류가 흐르는 경로를 제1 전류 경로로 하고, 구체적으로는, 직류 전원(1)의 고전위측으로부터, 스위칭 소자 Q11, 트랜스(3)의 1차측, 스위칭 소자 Q12, 무부하 검지 회로(7)의 전류 파형 검출 회로(71), 직류 전원(1)의 저전위측까지를 주회하는 경로와, 트랜스(3)의 2차측의 HV 단자로부터, 희가스 형광 램프(4), 트랜스(3)의 LV 단자까지를 주회하는 경로로 한다. 또, 제2 스위칭 소자 Q21, Q22가 온일 때에 전류가 흐르는 경로를 제2 전류 경로로 하며, 구체적으로는, 직류 전원(1)의 고전위측으로부터, 스위칭 소자 Q21, 트랜스(3)의 1차측, 스위칭 소자 Q22, 무부하 검지 회로(7)의 전류 파형 검출 회로(71), 직류 전원(1)의 저전위측까지를 주회하는 경로와, 트랜스(3)의 2차측의 LV 단자로부터, 희가스 형광 램프(4), 트랜스(3)의 2차측의 HV 단자까지를 주회하는 경로로 한다.

동 도면에 있어서, 무부하 검지 회로(7)의 전류 파형 검출 회로(71)는, 제1 전류 경로와 제2 전류 경로가 겹치고, 또한, 제1 스위칭 소자가 온이 되어 최초에 흐르는 전류의 방향과, 제2 스위칭 소자가 온이 되어 최초에 흐르는 전류의 방향이 서로 같아지는 경로 내이면, 어디이어도 된다.

도 10은, 도 9에 나타낸 방전 램프 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

동 도면에 있어서, 신호 S1는, 펄스폭 ton의 하이 레벨 신호가 주기 T로 반복되는, 반복 신호이다. 신호 S2도 펄스폭 ton, 주기 T의 반복 신호이며, 신호 S1에 대해서 위상이 180°어긋나 출력된다. 램프 전압 파형은, 신호 S1가 하이 레벨이 되면 음으로부터 양으로 극성 반전하고, 신호 S2가 하이 레벨이 되면 양으로부터 음으로 극성 반전한다. 여기서, 전류 파형 검출 회로(71)에 의해 검출되는 전류 파형 신호는, 제1, 제2 전류 경로를 흐르는 전류에 비례하는 신호이다.

다음으로, 제1 내지 제3 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치에서의, 희가스 형광 램프(4)의 점등시 및 무부하시에 있어서의 각 부의 전류 파형에 대해 설명한다.

도 11(a)는, 제1 내지 제3 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치에서, 희가스 형광 램프(4)의 점등시에서의 트랜스(3)의 2차측에 흐르는 전류 파형을 나타내는 도면이다.

도 11(b)는, 제1 내지 제3 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치에서, 희가스 형광 램프(4)의 무부하시에서의 트랜스(3)의 2차측에 흐르는 전류 파형을 나타내는 도면이다.

도 12(a)는, 제1 실시 형태(또는 제2 실시 형태)의 발명에 관련된 방전 램프 장치의, 희가스 형광 램프(4)의 점등시에 있어서의, 무부하 검지 회로(5)의 평균화 회로(53)(또는 무부하 검지 회로(6)의 평균화 회로(62))에 입력되는 입력 신호의 파형을 나타내는 도면이며, 주기 T로 파형의 시간 평균을 행하면, 평균값은 어느 일정 이상의 크기를 갖는다. 또한, 제로점을 쉬프트하고 있는 경우는, 쉬프트한 크기를 차감하여 생각한다.

도 12(b)는, 제1 실시 형태(또는 제2 실시 형태)의 발명에 관련된 방전 램프 장치의 무부하시에서의, 무부하 검지 회로(5)의 평균화 회로(53)(또는 무부하 검지 회로(6)의 평균화 회로(62))에 입력되는 입력 신호의 파형을 나타내는 도면이고, 무부하시에 흐르는 진동 전류는, 희가스 형광 램프(4)의 정전 용량이나 부유 용량을 흐르는 진동 전류이다. 직류 성분은 포함되어 있지 않다. 그 때문에, 주기 T로 파형의 시간 평균을 행하면, 평균값은 대략 0이 된다. 또한, 제로점을 쉬프트하고 있는 경우는, 쉬프트한 크기를 차감하여 생각한다.

도 13(a)은, 제3 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치의, 희가스 형광 램프(4)의 점등시에서의, 무부하 검지 회로(7)의 평균화 회로(72)에 입력되는 입력 신호의 파형을 나타내는 도면이며, 주기 T로 파형의 시간 평균을 행하면, 평균값은 어느 일정 이상의 크기를 갖는다.

또한, 도 13(b)은, 제3 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치의 무부하시에서의, 무부하 검지 회로(7)의 평균화 회로(72)에 입력되는 입력 신호의 파형을 나타내는 도면이다. 무부하시에 흐르는 진동 전류는, 희가스 형광 램프(4)의 정전 용량이나 부유 용량을 흐르는 진동 전류이며, 직류 성분은 포함되지 않는다. 그 때문에, 주기 T로 파형의 시간 평균을 행하면, 평균값은 대략 0이 된다.

상기와 같이, 제1 실시 형태(또는 제2 실시 형태)의 발명에 관련된 방전 램프 장치에 의하면, 도 12(a)에 나타내는 바와 같이, 점등시의 무부하 검지 회로(5)의 평균화 회로(53)(또는 무부하 검지 회로(6)의 평균화 회로(62))의 출력은 어느 일정 이상의 크기를 가지며, 한편, 도 12(b)에 나타내는 바와 같이, 무부하시의 무부하 검지 회로(5)의 평균화 회로(53)(또는 무부하시의 무부하 검지 회로(6)의 평균화 회로(62))의 출력은 대략 0이 된다. 이 평균화 회로(5)(또는 평균화 회로(6))의 출력을 측정함으로써, 점등 상태에 있는지, 무부하 상태에 있는지를 알 수 있다. 점등시와 무부하시에서의 평균화 회로(5)(또는 평균화 회로(6))의 출력차는 크고, 구별은 용이하고, 또, 부유 용량 등의 크기가 변화해, 진동 전류 파형의 주파수가 변화하더라도, 무부하시의 적분값은 대략 0이며, 불점등 검지의 정확성에 영향을 미치지 않는다.

또, 상기와 같이, 제3 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치에 의하면, 도 13(a)에 나타내는 바와 같이, 점등시의 무부하 검지 회로(7)의 평균화 회로(72)의 출력은 어느 일정 이상의 크기를 가지며, 한편, 도 13(b)에 나타내는 바와 같이, 무부하시의 무부하 검지 회로(7)의 평균화 회로(72)의 출력은 대략 0이 된다. 이 평균화 회로(7)의 출력을 측정함으로써, 점등 상태에 있는지, 무부하 상태에 있는지를 알 수 있다. 점등시와 무부하시에서의 평균화 회로(72)의 출력차는 크고, 구별은 용이하며, 또, 부유 용량 등의 크기가 변화해, 진동 전류 파형의 주파수가 변화하더라도, 무부하시의 적분값은 대략 0이고, 불점등 검지의 정확성에 영향을 미치지 않는다.

도 14는, 제1 내지 제3 각 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치의 평균화 회로에서의 점등시의 시간 평균값에 대한 무부하시의 시간 평균값의 상대값과, 도 18에 나타낸 종래 기술에 관계되는 방전 램프 장치의 평균화 회로에서의, 점등시의 시간 평균값에 대한 무부하시의 시간 평균값의 상대값을 나타낸 표이다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 각 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치에서는, 어느쪽도 상대값은 9%대이며, 점등시와 무부하시의 차는 90% 이상 있으므로, 불균형에 대한 허용 범위는 크다. 또, 부유 용량의 크기가 변화해도 무부하시의 적분값의 크기에 거의 영향을 미치지 않기 때문에, 점등시와 무부하시의 차가 줄어드는 일은 없다. 이것은, 도 12(a)와 도 12(b), 또는 도 13(a)에 나타내는 평균화 회로에 입력되는 입력 신호 파형을 대비 관찰함으로써도 분명하다. 한편, 종래 기술에 관계되는 방전 램프 장치에서는, 상대값은 65.3%이며, 점등시와 무부하시의 차는 약 35%이므로, 불균형에 대한 허용 범위는 작다. 또, 부유 용량 등의 크기가 변화하면, 무부하시의 전류 파형이 바뀌어, 적분값이 변화하므로, 점등시와 무부하시의 차가 줄어들 우려가 있다. 이것은, 도 20(a)와 도 20(b)에 나타내는 평균화 회로에 입력되는 입력 신호 파형을 대비 관찰함으로써도 분명하다.

또한, 제1 내지 제3 실시 형태에서는, 교류 변환 회로(2)를 풀 브릿지 방식으로 구성했지만, 이것에 한정되지 않고, 교류 변환 회로(2)를 푸시풀 방식으로 구 성해도 된다.

도 15는, 교류 변환 회로(2)를 푸시풀 방식으로 구성하고, 무부하 검지 회로가 생략되어 도시되어 있는 방전 램프 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.

동 도면에 있어서, 여기에서는, 한쪽의 스위칭 소자 Q1를 제1 스위칭 소자로 하고, 다른쪽의 스위칭 소자 Q2를 제2 스위칭 소자로 한다. 제1 전류 경로는, 제1 스위칭 소자 Q1가 온일 때에 전류가 흐르는 경로이며, 이 전류는, 직류 전원(1)의 고전위측으로부터, 트랜스(3), 스위칭 소자 Q1, 직류 전원(1)의 저전위측까지를 둘레로 하는 경로와, 트랜스(3)의 2차측의 HV 단자로부터, 희가스 형광 램프(4), 트랜스(3)의 2차측의 LV 단자까지를 둘레로 하는 경로를 흐른다. 제2 전류 경로는, 제2 스위칭 소자 Q2가 온일 때에 전류가 흐르는 경로이며, 이 전류는, 직류 전원(1)의 고전위측으로부터, 트랜스(3), 스위칭 소자 Q2, 직류 전원(1)의 저전위측까지를 둘레로 하는 경로와, 트랜스(3)의 2차측의 LV 단자로부터, 희가스 형광 램프(4), 트랜스(3)의 2차측의 HV 단자까지를 둘레로 하는 경로를 흐른다.

또, 교류 변환 회로(2)를 하프 브릿지 방식으로 구성해도 된다.

도 16은, 교류 변환 회로(2)를 하프 브릿지 방식으로 구성하고, 무부하 검지 회로가 생략되어 도시되어 있는 방전 램프 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.

동 도면에 있어서, 여기에서는, 한쪽의 스위칭 소자 Q1를 제1 스위칭 소자로 하고, 다른쪽의 스위칭 소자 Q2를 제2 스위칭 소자로 한다. 제1 전류 경로는, 제1 스위칭 소자 Q1가 온일 때에 전류가 흐르는 경로이며, 이 전류는, 콘덴서 C1의 고전위측으로부터, 스위칭 소자 Q1, 트랜스(3), 콘덴서 C1의 저전위측까지를 둘레로 하는 경로와, 트랜스(3)의 2차측의 HV 단자로부터, 희가스 형광 램프(4), 트랜스(3)의 2차측의 LV 단자까지를 둘레로 하는 경로를 흐른다. 제2 전류 경로는, 제2 스위칭 소자 Q2가 온일 때에 전류가 흐르는 경로이며, 이 전류는, 콘덴서 C2의 고전위측으로부터, 트랜스(3)의 1차측, 스위칭 소자 Q2, 콘덴서 C2의 저전위측까지를 둘레로 하는 경로와, 트랜스(3)의 2차측의 LV 단자로부터, 희가스 형광 램프(4), 트랜스(3)의 2차측의 HV 단자까지를 둘레로 하는 경로를 흐른다.

도 15 및 도 16에 있어서, 제1 실시 형태의 방전 램프 장치에서의 무부하 검지 회로(5)에 상당하는 무부하 검지 회로가 삽입되는 개소는, 제1 전류 경로와 제2 전류 경로가 겹치고, 또한, 제1 스위칭 소자가 온이 되어 최초에 흐르는 전류와 제2 스위칭 소자가 온이 되어 최초에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대가 되는 경로 내이면, 어디에 설치해도 된다. 또, 제2 실시 형태의 방전 램프 장치에서의 무부하 검지 회로(6)에 상당하는 무부하 검지 회로가 삽입되는 개소는, 제1 전류 경로와 제2 전류 경로에서 서로 겹쳐지지 않는 경로 내이면 어디여도 된다. 또한 제3 실시 형태의 방전 램프 장치에서의 무부하 검지 회로(7)에 상당하는 무부하 검지 회로가 삽입되는 개소는, 제1 전류 경로와 제2 전류 경로가 겹치고, 또한, 제1 스위칭 소자가 온이 되어 최초에 흐르는 전류와 제2 스위칭 소자가 온이 되어 최초에 흐르는 전류의 방향이 서로 같아지는 경로 내이면, 어디에 설치해도 된다.

또한, 본 발명의 방전 램프 장치는, 희가스 형광 램프를 대신해, 엑시머 램프에도 적용 가능하다.

도 17은, 엑시머 램프의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 동 도면에 나타 내는 바와 같이, 이 엑시머 램프는, 원통 외부 방사형의 것으로, 방전 용기(46)는 석영 유리 등의 유전체로 구성되어 있다. 방전 용기(46)는, 원통 형상을 한 외벽(461)과, 그 내측에 통축을 공통으로 한 원통 형상의 내벽(462)과, 이 외벽(461)과 내벽(462)을 양단에서 밀봉하는 밀봉벽(463, 464)으로 이루어지고, 이러한 각 벽으로 둘러싸인 원통 형상의 영역이 방전 공간 S가 된다. 외벽(461)의 표면에 밀착해 망형상의 제1 전극(47)이 설치되고, 내벽(462)의 통축측의 표면에 밀착해 알루미늄 등으로 이루어지는 제2 전극(48)이 밀착해 설치되어 있다. 이들의 제1, 제2 전극간에는 고주파 전원(8)이 접속된다. 고주파 전원(8)에 의해 제1 전극(47)과 제2 전극(48) 사이에 고주파 전압이 인가되면, 방전 공간 S 내에는 유전체 배리어 방전에 의한 직경 0.02 ~ 0.2mm 정도의 다수의 마이크로 플라즈마가 발생한다. 이것에 의해 방전 공간 S 내에 엑시머가 생성되고, 엑시머광이 방출된다. 이 엑시머광은, 외벽(461)을 투과해 제1 전극(47)의 강목을 통과하여 외부에 방사된다. 방전 공간 S 내에 봉입되는 방전 가스로서는, 희가스 또는 희가스와 할로겐 가스의 혼합 가스가 이용되지만, 방전 가스의 종류를 바꿈으로써, 각각 발광 중심 파장이 상이한 엑시머광을 방사시킬 수 있다. 방전 가스로서 크세논(Xe), 크립톤(Kr), 아르곤(Ar) 등의 희가스를 이용했을 경우에는, 각각 172nm, 146nm, 126nm의 발광 중심 파장을 갖는 엑시머광을 얻을 수 있다. 또, 크립톤(Kr)과 염소(Cl) 가스의 혼합 가스를 이용했을 경우에는, 발광 중심 파장이 222nm의 엑시머광이 얻어진다.

도 1은 제1 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1에 나타낸 희가스 형광 램프(4)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 3은 희가스 형광 램프(4)의 등가 회로를 나타내는 도면이다.

도 4는 도 1에 나타낸 무부하 검지 회로(5)의 구체적 구성을 나타내는 회로도이다.

도 5는 도 1에 나타낸 방전 램프 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

도 6은 제2 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 7은 도 6에 나타낸 무부하 검지 회로(6)의 구체적 구성을 나타내는 회로도이다.

도 8은 도 6에 나타낸 방전 램프 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

도 9는 제3 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 10은 도 9에 나타낸 방전 램프 장치의 회로 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

도 11은 제1 내지 제3 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치에서, 희가 스 형광 램프(4)의 점등시에서의 트랜스(3)의 2차측에 흐르는 전류 파형, 및 희가스 형광 램프(4)의 무부하시에서의 트랜스(3)의 2차측에 흐르는 전류 파형을 나타내는 도면이다.

도 12는 제1(또는 제2) 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치에서, 희가스 형광 램프(4)의 점등시 및 무부하시에서의, 무부하 검지 회로(5)의 평균화 회로(53)(또는 무부하 검지 회로(6)의 평균화 회로(62))에 입력되는 입력 신호의 전류 파형을 나타내는 도면이다.

도 13은 제3 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치에서, 희가스 형광 램프(4)의 점등시에 및 무부하시에서의, 무부하 검지 회로(7)의 평균화 회로(72)에 입력되는 입력 신호의 전류 파형을 나타내는 도면이다.

도 14는 제1 내지 제3 각 실시 형태의 발명에 관련된 방전 램프 장치 및 도 17에 나타낸 종래 기술과 관계되는 방전 램프 장치의 평균화 회로에서, 점등시의 시간 평균값에 대한 무부하시의 시간 평균값의 상대값을 나타낸 표이다.

도 15는 교류 변환 회로(2)를 푸시풀 방식으로 구성하고, 무부하 검지 회로가 생략되어 도시되어 있는 방전 램프 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 16은 교류 변환 회로(2)를 하프 브릿지 방식으로 구성하고, 무부하 검지 회로가 생략되어 도시되어 있는 방전 램프 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 17은 엑시머 램프의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.

도 18은 종래 기술에 관계되는 방전 램프 장치의 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 19는 도 18에 나타낸 무부하 검지 회로(105)의 구체적 구성을 나타내는 회로도이다.

도 20은 도 18에 나타낸 방전 램프 장치에서, 희가스 형광 램프(104)의 점등시에서의 무부하 검지 회로(105)의 평균화 회로(108)에 입력되는 입력 신호의 전류 파형, 및 희가스 형광 램프(104)의 무부하시에서의 무부하 검지 회로(105)의 평균화 회로(108)에 입력되는 입력 신호의 전류 파형을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 직류 전원 2 : 교류 변환 회로

21 : 스위칭 소자 구동 회로 22 : RS 플립플롭

3 : 트랜스 4 : 희가스 형광 램프

41 : 유리관 42 : 형광 물질

43, 44 : 외부 전극 45 : 역 시동 부위

46 : 방전 용기 461 : 외벽

462 : 내벽 463, 464 : 밀봉벽

47 : 제1 전극 48 : 제2 전극

5 : 무부하 검지 회로 51 : 전류 파형 검출 회로

52 : 스위치 회로 53 : 평균화 회로

54 : 비교 회로 6 : 무부하 검지 회로

61 : 전류 파형 검출 회로 62 : 평균화 회로

63 : 비교 회로 7 : 무부하 검지 회로

71 : 전류 파형 검출 회로 72 : 평균화 회로

73 : 비교 회로 8 : 고주파 전원

Q11, Q12, Q21, Q22 : 스위칭 소자 D11, D12, D21, D22 : 다이오드

Claims (6)

1. 한쪽 또는 한쪽 조의 제1 스위칭 소자와 다른쪽 또는 다른쪽 조의 제2 스위칭 소자를 교대로 스위칭 동작시켜 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키는 교류 변환 회로와, 이 교류 변환 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 트랜스와, 이 트랜스의 2차측에 접속된 희가스 형광 램프를 구비한 방전 램프 장치에 있어서,

   상기 제1 스위칭 소자의 온 기간을 포함하고 상기 제2 스위칭 소자의 온 기간을 포함하지 않는 상기 교류 전압의 대략 반주기 동안 흐르는 전류를 검출하는 수단과, 상기 검출된 전류를 평균화하는 평균화 회로와, 이 평균화 회로의 출력값을 기준값과 비교하는 비교 회로로 이루어지는 무부하 검지 회로를 설치한 것을 특징으로 하는 방전 램프 장치.
2. 한쪽 또는 한쪽 조의 제1 스위칭 소자와 다른쪽 또는 다른쪽 조의 제2 스위칭 소자를 교대로 스위칭 동작시켜 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키는 교류 변환 회로와, 이 교류 변환 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 트랜스와, 이 트랜스의 2차측에 접속된 희가스 형광 램프를 구비한 방전 램프 장치에 있어서,

   제1 스위칭 소자가 온일 때에 흐르는 제1 전류 경로와 제2 스위칭 소자가 온일 때에 흐르는 제2 전류 경로가 겹침과 더불어, 상기 제1 전류 경로와 상기 제2 전류 경로를 흐르는 전류가 서로 역방향인 전류 경로에 직렬로 접속된 전류 파형 검출 회로와, 상기 제1 스위칭 소자의 온 기간을 포함하고 상기 제2 스위칭 소자의 온 기간을 포함하지 않는 상기 교류 전압의 대략 반주기 동안, 상기 전류 파형 검출 회로에서 검출된 전류 파형 신호를 통과시키는 스위치 회로와, 이 스위치 회로를 통과한 전류 파형 신호를 평균화하는 평균화 회로와, 이 평균화 회로의 출력값을 기준값과 비교하는 비교 회로로 이루어지는 무부하 검지 회로를 설치한 것을 특징으로 하는 방전 램프 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 무부하 검지 회로의 전류 파형 검출 회로를, 상기 트랜스의 2차측에 접속한 것을 특징으로 하는 방전 램프 장치.
4. 한쪽 또는 한쪽 조의 제1 스위칭 소자와 다른쪽 또는 다른쪽 조의 제2 스위칭 소자를 교대로 스위칭 동작시켜 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키는 교류 변환 회로와, 이 교류 변환 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 트랜스와, 이 트랜스의 2차측에 접속된 희가스 형광 램프를 구비한 방전 램프 장치에 있어서,

   제1 스위칭 소자가 온일 때에 흐르는 제1 전류 경로와 제2 스위칭 소자가 온일 때에 흐르는 제2 전류 경로가 겹치지 않는 전류 경로에 직렬로 접속된 전류 파형 검출 회로와, 상기 전류 파형 검출 회로에서 검출된 전류 파형 신호를 평균화하는 평균화 회로와, 이 평균화 회로의 출력값을 기준값과 비교하는 비교 회로로 이루어지는 무부하 검지 회로를 설치한 것을 특징으로 하는 방전 램프 장치.
5. 한쪽 또는 한쪽 조의 제1 스위칭 소자와 다른쪽 또는 다른쪽 조의 제2 스위칭 소자를 교대로 스위칭 동작시켜 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키는 교류 변환 회로와, 이 교류 변환 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 트랜스와, 이 트랜스의 2차측에 접속된 희가스 형광 램프를 구비한 방전 램프 장치에 있어서,

   제1 스위칭 소자가 온일 때에 흐르는 제1 전류 경로와 제2 스위칭 소자가 온일 때에 흐르는 제2 전류 경로가 겹침과 더불어, 상기 제1 전류 경로와 상기 제2 전류 경로를 흐르는 전류가 서로 같은 방향인 전류 경로에 직렬로 접속된 전류 파형 검출 회로와, 상기 전류 파형 검출 회로에서 검출된 전류 파형 신호를 평균화하는 평균화 회로와, 이 평균화 회로의 출력값을 기준값과 비교하는 비교 회로로 이루어지는 무부하 검지 회로를 설치한 것을 특징으로 하는 방전 램프 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 희가스 형광 램프를 대신해 자외선을 조사하는 엑시머 램프를 이용한 것을 특징으로 하는 방전 램프 장치.

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