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JP3277788B2 - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

放電ランプ点灯装置

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Publication number
JP3277788B2
JP3277788B2 JP00449996A JP449996A JP3277788B2 JP 3277788 B2 JP3277788 B2 JP 3277788B2 JP 00449996 A JP00449996 A JP 00449996A JP 449996 A JP449996 A JP 449996A JP 3277788 B2 JP3277788 B2 JP 3277788B2
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JP
Japan
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discharge lamp
voltage
waveform
lamp
discharge
Prior art date
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JP00449996A
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English (en)
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JPH09199285A (ja
Inventor
佳久 横川
尊宏 平岡
正樹 井上
正樹 吉岡
龍志 五十嵐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ushio Denki KK
Original Assignee
Ushio Denki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=11585763&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3277788(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Ushio Denki KK filed Critical Ushio Denki KK
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Priority to EP97900125A priority patent/EP0817542B1/en
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Priority to US08/913,111 priority patent/US5977722A/en
Priority to CNB971900159A priority patent/CN1155298C/zh
Priority to PCT/JP1997/000044 priority patent/WO1997026779A1/ja
Priority to CA002215599A priority patent/CA2215599C/en
Priority to DE69711278T priority patent/DE69711278T2/de
Priority to TW086100778A priority patent/TW344188B/zh
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Publication of JP3277788B2 publication Critical patent/JP3277788B2/ja
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/26Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/2806Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without electrodes in the vessel, e.g. surface discharge lamps, electrodeless discharge lamps
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/24Circuit arrangements in which the lamp is fed by high frequency ac, or with separate oscillator frequency
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリ、複
写機、イメージリーダなどの情報機器の原稿読み取り照
明用や、液晶ディスプレイのバックライト装置用等に利
用される外部電極式蛍光放電ランプの点灯装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】OA機器の原稿照明やOA機器の液晶画
面のバックライト等に使用されている蛍光ランプとし
て、外部電極式蛍光放電ランプが知られている。上記外
部電極式蛍光放電ランプはガラス管外面に線状または帯
状の一対の外部電極を配設し、該電極に連続的に高周波
電圧やパルス的高周波電圧を印加して点灯させるもので
ある。
【0003】図12は上記した外部電極式蛍光放電ラン
プの構造を示す図であり、同図(a)は外部電極式蛍光
放電ランプの管軸方向に垂直な方向の断面図を示し、
(b)はその側面図を示している。図12に示すように
外部電極式蛍光放電ランプ1は、ガラス等の誘電体から
なる放電容器3と、その管軸方向の側面に略全長にわた
り配設されたアルミニュウム等の材質からなる一対の帯
状もしくは線状の電極2,2’と、放電容器3の内面に
形成された蛍光物質層4から構成されている。
【0004】従来において、上記外部電極式蛍光放電ラ
ンプ1の点灯は、内部電極式の冷陰極蛍光放電ランプと
同様、高周波電圧を外部電極に印加することで行ってい
た。すなわち、図13に示すように、外部電極式蛍光放
電ランプ1の一対の電極2,2’に高周波電源回路5を
接続し、電極2,2’に例えば図14に示す波形の高周
波交流電圧を印加する。これにより、外部電極2,2’
で挟まれた放電容器3の内部の放電空間に放電容器3の
側面を介して高周波電圧が印加され放電を生ずる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の点灯方
式において、外部電極式蛍光放電ランプの照度を更に高
める手段の一つとして、放電容器3の内部に封入した希
ガスのガス圧を上げる方法がある。しかしながら、上記
のように封入圧力を上げた場合、外部電極式蛍光放電ラ
ンプへの印加電圧を上げないと放電に必要な電流が不足
して、安定な放電が得られなくなってしまう。
【0006】封入圧力を上げた場合の放電容器3の内部
の放電の形状を更に詳しく説明すると、この放電は発光
が集中する部位がランプの全域に多数生じていて、しか
も、この局所的な多数の発光集中部位が時間的にその位
置を変化するものであり、放電容器3内の発光状態が縞
状に観察される。図15にこの縞状の放電現象を模式図
的に示す。
【0007】ところで、図12に示す外部電極式蛍光放
電ランプ1は、外部電極2,2’と誘電体である放電容
器3から構成されるコンデンサとみなすことができる。
このような外部電極式蛍光放電ランプ1に流れるランプ
電流は、外部電極2,2’と誘電体からなる放電容器3
との間で形成される静電容量の大きさにより決定され
る。外部電極式蛍光放電ランプ1の照度を上げるために
は、さらに多くの電流を流す必要があり、外部電極2,
2’への印加電圧の大きさおよび電圧の高周波周波数を
上げなければならない。
【0008】しかし、印加電圧を上げると外部電極2,
2’間の誘電体表面での沿面放電発生の危険性や点灯回
路内での絶縁破壊が生じる危険性等の問題があった。本
発明は上記した問題点を解決するためになされたもので
あり、本発明の目的は、放電容器内の封入ガス圧を上げ
ても安定な放電を維持することができ、かつ、より高い
照度を得ることができる外部電極式蛍光放電ランプの点
灯装置を得ることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記したように正弦波を
印加する従来の点灯方式においては、放電容器3の内部
に封入した希ガスのガス圧を上げ、放電ランプ1への印
加電圧を上げると、前記図15に示した現象が発生し、
安定な放電を維持することができない。そこで、種々の
実験を行い検討した結果、立ち上がりが急峻で、繰り返
し周期tに対して幅が所定値以下の最大ピーク波形を持
つ繰り返し電圧波形を印加して放電ランプ1を点灯させ
ることにより、封入ガス圧を上げても安定な放電を維持
できることが明らかになった。
【0010】すなわち、図1Aに示すように、ランプ両
端で測った電圧(図1におけるP−Q間電圧)波形にお
いて、上記1周期内の電圧の最大ピークを有する波形が
電圧0Vと交差する位置から最大ピーク値(同図におい
てH)の半分の電圧値(同図においてH/2)をとる2
点a,bの幅を半値幅Wと定義したとき、該半値幅Wが
所定値以内の繰り返し電圧波形を放電ランプ1に印加す
ることにより、封入ガス圧を上げても安定な放電を維持
できることができ、照度を高めることができることが分
かった。
【0011】本発明は上記原理に基づき、次のようにし
て前記課題を解決する。 (1)ガラス管内部にHe ,Ne ,Ar ,Kr ,Xe の
いずれか少なくとも1種類以上の希ガスを所定量封入密
閉し、前記ガラス管内部に蛍光体物質を塗布し、前記ガ
ラス管外面の管軸方向に帯状の電極を少なくとも2本以
上配設している外部電極式蛍光放電ランプを点灯させる
ランプ点灯装置において、ランプ電圧の繰り返し波形に
おける一周期内の唯一の最大ピークを有する波形の電圧
が0Vのときの幅をW0 としたとき、電圧波形の繰り返
し周期tに対して2W0 <tとした繰り返し波形を有す
る電圧を印加して、上記放電ランプを点灯させる。
【0012】(2)上記放電ランプ点灯装置において、
ランプ電圧の繰り返し波形における一周期内の唯一の最
大ピークを有する波形の電圧が0Vのときの幅をW0 と
したとき、電圧波形の繰り返し周期tに対して2W0 <
tとし、かつ、正弦波により前記ランプを点灯させた場
合に得られる最大照度をLとし、このときと同一のラン
プ電力を上記条件で与えた場合に、該照度Lが得られる
最大ピークを有する波形の半値幅Wx としたとき、使用
するランプ電圧における最大ピークを有する波形の半値
幅WをW<Wx とした繰り返し波形を持つ電圧を印加し
て、放電ランプを点灯させる。 (3)上記(1)(2)において、最大ピークを有する
波形の半値幅WをW≦2.5μsec とする。 (4)上記(1)(2)(3)において、繰り返し電圧
波形の周期tを、5μsec 乃至70μsec とする。 (5)(1)(2)(3)(4)において、Xe ガス分
圧が80Torr以上でかつ全封入ガス圧が760To
rr以下のガスをガラス管内部に封入した外部電極式蛍
光放電ランプを点灯させる。
【0013】本発明の請求項1〜5の発明においては、
上記(1)〜(5)のように構成したので、放電ランプ
に封入するガス圧を上げても安定な放電を維持すること
が可能となり、従来の正弦波を印加する点灯方式に比
べ、照度を高めることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例の放電ラン
プ点灯装置の基本回路構成を示す図である。同図におい
て、1は前記した外部電極式蛍光放電ランプ(以下放電
ランプという)、6は直流電源、7は駆動回路、8はス
イッチング素子、9はトランスである。同図において、
スイッチング素子8は、駆動回路7が出力する所定の周
波数の駆動信号でオン/オフする。該駆動信号によりス
イッチング素子8がオンになると直流電源6→トランス
9の一次側巻線→スイッチング素子8→グランドGの経
路で電流が流れ、トランス9にエネルギーが蓄えられ
る。そして、スイッチング素子8がオフになると、トラ
ンス9に流れていた電流が遮断されるため、上記トラン
ス9に蓄えられたエネルギーが放出され、トランス9の
1次側、2次側に同図Aに示す急峻な立ち上がりを持つ
電圧波形が発生する。
【0015】この電圧波形は、回路定数に応じた減衰定
数で減衰し、次にスイッチング素子8がオンになったの
ちオフになると、上記と同様、再び急峻な立ち上がりを
持つ電圧波形が発生する。上記のように駆動回路7が出
力する駆動信号により所定の周波数でスイッチング素子
8をオン/オフする毎に、トランス9の二次側には同図
Aに示すように急峻な立ち上がりを持つ電圧波形が繰り
返し発生し、この電圧波形が放電ランプ1に印加され
る。
【0016】上記放電ランプ点灯装置において、前記し
たように、上記電圧波形の半値幅Wを所定値以内にし、
所定の繰り返し周期tで放電ランプ1に印加することに
より、放電ランプ1に封入するガス圧を上げても安定な
放電を維持できる。これは、立ち上がり時間の早い、即
ち高い周波数成分を多く含む電圧を放電ランプ1に印加
することにより、ガラス等で構成される放電容器3が誘
電体として事実上作用せず、内部に封入されたガスその
ものに直接電圧を印加している状態に近づくためである
と考えられる。
【0017】すなわち、ガラスを介して点灯する放電ラ
ンプはガラスそのものが誘電体であるため、ランプに電
圧を印加すると、このガラス表面が帯電し、ブレークダ
ウン電圧に達したとき放電を開始する。この放電はすぐ
にガラス表面を中和させ、電位勾配がなくなってしまう
ので放電が停止する。そして、次の放電が開始すると、
同様にガラス表面が中和し放電が停止するという動作を
繰り返す。この現象はガラス表面状態やそのときの帯電
状態によって、ガラス表面のあらゆる部分で発生する。
【0018】ランプに印加される電圧が正弦波の場合、
電圧は比較的緩やかに上昇し、同様な電圧波形が連続的
に繰り返し現れるので、これらの現象が絶えず生じ、前
記したように縞状の放電が発生しているように見えるも
のと考えられる。このため、正弦波を印加する従来の点
灯方式の場合には、照度を高くするために放電ランプに
封入するガス圧を上げていくと、後述するように、Xe
ガスの分圧が80Torr以上になったとき、上記現象
が起こり輝度変動率が急激に大きくなる。
【0019】これに対し、立ち上がり時間の早い電圧波
形をランプに印加した場合には、前記したように、放電
容器3内に封入されたガスそのものに直接電圧を印加し
た状態に近づくため、上記した誘電体表面が中和すると
いう現象が少なくなり、縞状の放電が発生せずに安定し
た発光が生ずるものと考えられる。ここで、放電ランプ
1のXeガスから発光する紫外線照度は、放電ランプ1
に印加する上記電圧の繰り返し周波数(点灯周波数とい
う)が高すぎても、低すぎても低下する。これは、次の
理由によるものと考えられる。
【0020】(1) 点灯周波数を低下させた場合。 入力電力一定で点灯周波数を下げていくと、ランプ電圧
波形の1繰り返し当たりのエネルギーは点灯周波数を低
くするにしたがい大きくなる。一方、Xeの発光効率は
入力エネルギーが大きくなると低くなる。このため、点
灯周波数を低くする程、発光効率が低下して照度が低く
なるものと考えられる。
【0021】(2) 点灯周波数を高くした場合。 上記(1) で説明したことから、点灯周波数を上昇させる
と、ある一定周波数までは照度が上がっていくが、更に
周波数を上げていくと、次の電圧波形が紫外線を発生す
る励起種をつぶすことになり、照度が低下する。これ
は、励起種の寿命と関係し、一度発生した励起種の寿命
より早い周期で次の電圧波形を放電ランプに印加した場
合、まだ残っている励起種を次の周期で得られるエネル
ギーで打ち消してしまい、励起種からの効率の良い発光
が得られなくなるものと考えられる。
【0022】以上のように、放電ランプ1に印加する電
圧の半値幅Wを所定値以内にし、また、放電ランプ1に
印加する電圧の繰り返し周波数を適切な範囲に選定する
ことにより、封入ガスの圧力を高くしても、安定な発光
状態で放電ランプを点灯させることができる。
【0023】図2は本発明の他実施例の点灯装置の構成
を示す図であり、本実施例は、スイッチング素子8に直
列にダイオードDを設けたものである。例えば、上記ス
イッチング素子8として、MOSFETを用いた場合、
通常、図3に示すように構造上ドレインとソース間にダ
イオードD1が設けられている。このため、図2に示す
点灯回路の場合、入力をオフにした瞬間にトランス9の
一次側に逆起電力が発生して図3の矢印の方向に電流が
流れ、効率が非常に低下する。
【0024】そこで、図2においては、スイッチング素
子8に直列にダイオードDを接続し、上記電流を阻止す
るように構成したものである。上記のように構成するこ
とにより、図3に示すダイオードD1が設けられたスイ
ッチング素子を使用しても、効率を低下させることなく
前記した半値幅Wが所定値以内の電圧波形を得ることが
できる。以下、上記点灯装置を用いて外部電極式蛍光放
電ランプ1を点灯させたときの実験結果を示す。
【0025】図4は本実施例において使用した実験回路
の構成を示す図であり、図4はスイッチング素子8とし
てMOSFETを用い、図2に示したようにスイッチン
グ素子8に直列にダイオードDを接続したものであり、
トランス9の一次側に、50Ωの抵抗R1と1000p
FのコンデンサC1の直列回路からなるスナバ回路10
を接続した。
【0026】そして、トランス9の一次側の一方の端子
に24Vの直流電源を接続し、他方の端子にダイオード
Dを介してスイッチング素子8を接続し、スイッチング
素子8に同図に示すように波高値が12Vの駆動信号を
与えた。また、24Vの直流電源には440μFのコン
デンサC2を接続した。トランス9としては、次の(1)
〜(4) の特性を持つものを使用し、トランス9の二次側
に発生する繰り返し電圧波形の半値幅を変化させた。
【0027】(1) 半値幅0.4μsのとき 一次側のインダクタンス 8.5μH 二次側のインダクタンス 0.34mH (2) 半値幅0.8μsのとき 一次側のインダクタンス 8.5μH 二次側のインダクタンス 1.3mH (3) 半値幅1.9μsのとき 一次側のインダクタンス 8.5μH 二次側のインダクタンス 5.4mH (4) 半値幅3.0μsのとき 一次側のインダクタンス 8.5μH 二次側のインダクタンス 12.1mH
【0028】図5、図6は上記実験回路により得られた
半値幅と放電ランプの照度との関係を示す図である。図
5は放電ランプとして、管径φ8mm、ランプ長360
mmで、電極幅8mmの帯状電極2枚(一対)を持つも
のを用い、次のA,Bの条件で放電ランプを点灯させた
ときの半値幅と照度との関係を示しており、同図におい
て、「本発明点灯方式」は、図4の回路を用いて点灯さ
せた場合を示し、「従来点灯方式」は正弦波高周波交流
電圧で放電ランプを点灯させた場合を示している。 条件A:ランプ電力7W 条件B:ランプ電力13W なお、本発明点灯方式の点灯周波数は条件Aの場合40
kHz、条件Bの場合70kHzで点灯した。
【0029】同図から明らかなように、条件A,Bのい
ずれの場合においても、従来点灯方式の場合には、半値
幅の値にかかわらず照度が略一定であるのに対し、本発
明点灯方式の場合には、半値幅を小さくするにしたがい
照度が高くなり、半値幅を2.8μs〜3μsより小さ
くしたとき従来点灯方式より照度が高くなる。
【0030】図6は放電ランプとして、管径φ6.5m
m、ランプ長360mmで、電極幅7mmの帯状電極2
枚(一対)を持つものを用い、上記Bと同じ条件、すな
わち、ランプ電力13Wで放電ランプを点灯させたとき
の半値幅と照度の関係を示しており、図5と同様、「本
発明点灯方式」は、図4の回路を用いて点灯させた場合
を示し、「従来点灯方式」は正弦波高周波交流電圧で放
電ランプを点灯させた場合を示している。なお、このと
きの本発明点灯方式の点灯周波数は70kHzで行っ
た。図6の場合においても、半値幅が2.6μsより小
さいとき、従来点灯方式より照度が高くなる。
【0031】以上の実験から点灯条件、放電ランプの管
径を変えても、半値幅Wを少なくともW≦2.5μsと
したとき、従来点灯方式より照度が高くなることを確認
することができた。次に、放電ランプに印加する電圧波
形と照度との関係を調べるため、図4に示す回路の回路
パラメータを変えて、図7(a)〜(c)に示す波形1
〜3の電圧を発生させて放電ランプに印加し、ランプ電
力と照度の関係を調べた。なお、図7においては、波形
1→波形2→波形3の順で最大ピーク電圧に続く振動波
が小さくなっている。そのランプ電力は例えばピーク電
圧が1400Vの時、波形1で13.5W、波形2で1
2.7W、波形3で11.0Wであった。これは、波形
3のランプ電力を1とすると波形1が1.22で、波形
2が1.14に相当する。このランプ電力の違いは最大
ピーク電圧に続く振動波に入力される電力の相違に基づ
く。
【0032】図8は上記波形1〜3を放電ランプに印加
したときのランプ電力と照度の関係を示す図であり、同
図は、放電ランプとして、管径φ8mm、ランプ長36
0mmのものを用い、点灯周波数70kHzの場合を示
している。同図に示すように、放電ランプに印加する電
圧波形が変わっても、略同じ照度が得られることが確認
できた。なお、図7(a)〜(c)に示すように一方の
極性のみ電圧ピークが現れる波形1〜3だけでなく、同
図(d)に示すように両方の極性に電圧ピークが現れる
電圧波形4であっても同様の効果が得られるものと考え
られ、要するに、所定値以下の半値幅W(例えばW≦
2.5μs以下)を持つ電圧波形を所定の時間間隔で放
電ランプに印加することにより、本発明の効果を得るこ
とができる。
【0033】図9は、点灯周期と照度の関係(ランプ電
力一定:13W)を示す図であり、前記図5と同様、
「本発明点灯方式」は図4の回路を用いて点灯させた場
合を示し、「従来点灯方式」は正弦波高周波交流電圧で
放電ランプを点灯させた場合を示しており、管径φ8m
m、ランプ長360mmの放電ランプを用いた。同図に
示すように、「本発明点灯方式」においては、点灯周期
が長くなると照度は低下し、また、点灯周期が短くても
照度は低下する。これは、前記したように、点灯周波数
を低くすると(点灯周期を長くすると)発光効率が低下
して照度が低くなり、また、点灯周波数を高くしすぎる
と(点灯周期を短くしすぎると)、励起種からの効率の
良い発光が得られなくなるためと考えられる。一方、
「従来点灯方式」においては、点灯周期が略30μsま
では一定の照度を保ち、略30μsを越えると照度が低
下する。上記実験から「本発明点灯方式」を使用する場
合、点灯周期を略5μs〜70μsとしたとき、「従来
点灯方式」より高い照度が得られることがわかった。
【0034】次に、放電ランプに封入したXeガス分圧
と輝度変動率の関係を調べた。前記したように、放電ラ
ンプの封入圧力を上げた場合、図15に示したように
「従来点灯方式」においては、放電容器3内の発光状態
が縞状に観察される。そこで、「従来点灯方式」を使用
した場合と「本発明点灯方式」を使用した場合について
Xeガス分圧と輝度変動率の関係を調べ、本発明の効果
を確認した。なお、輝度変動率は、放電ランプを点灯さ
せてからn分経過後における放電ランプの最大値輝度a
(前記図15における発光集中部位の輝度の最大値)、
最小値輝度b(図15における暗い部分の輝度の最小
値)から定義されるものであり、次式により算出され
る。 輝度変動率(%)={(a-b)/(a+b) }×100
【0035】図10はXeガス分圧と輝度変動率の関係
を示す図であり、前記図5と同様、「本発明点灯方式」
は図4の回路を用いて点灯させた場合を示し、「従来点
灯方式」は正弦波で放電ランプを点灯させた場合を示し
ており、管径φ8mm、ランプ長360mmの放電ラン
プを用い、ランプ電力13Wで点灯させ点灯してから3
分経過後の輝度変動率を求めた。同図に示すように、
「従来点灯方式」においては、Xeガス分圧が100T
orr以上になると、輝度変動率が急激に大きくなる。
これに対し、「本発明点灯方式」においては、Xe分圧
を上げても輝度変動率は変わらず、本発明によりXeガ
ス分圧を80Torr以上としても安定に点灯状態を保
持できることを確認することができた。
【0036】以上のように、「本発明点灯方式」を用い
ることにより、Xeガス封入圧力を、「従来点灯方式」
では輝度変動率が大きく安定な点灯状態を保持すること
が困難であった80Torr以上とすることができ、
「従来点灯方式」に比べ、高い照度を得ることが可能と
なった。
【0037】ところで、放電ランプの照度を上げる方法
の一つとして、放電ランプに封入するガスとしてXe−
Ne系の混合ガスを使用する方法がある。図11は上記
ガス系を用い、Xeガス圧を100Torrとし、Ne
ガスの混合比を変化させた場合の照度効率を示す図であ
り、同図は、管径φ8mm、ランプ長360mmの放電
ランプを用い、点灯周波数70kHz、ランプ電力一定
(20W)とした場合を示している。同図に示すよう
に、Xeガス分圧を100Torrとしたまま、Neガ
スの混合比を大きくしていくと、照度効率は上昇する。
上記のようにXe−Ne系の混合ガスを使用した場合で
あっても、「本発明点灯方式」を使用したとき、図10
と同様、Xeガスの分圧を大きくしても安定な放電状態
を維持できるという本発明の効果が得られることが確認
されている。
【0038】なお、Xeガスの分圧を100Torrと
し、Neガスの混合比を80%とすると、放電ランプ内
の全圧は500Torrとなるが、放電ランプに封入す
る全圧が760Torr以上になると放電ランプ製作時
にランプがふくらんでくる等の不具合が生じ、放電ラン
プの製作が困難となる。このため、放電ランプに封入す
るガス圧は全圧で760Torr以下にすることが望ま
しい。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ガラス管内部にHe ,Ne ,Ar ,Kr ,Xe のい
ずれか少なくとも1種類以上の希ガスを所定量封入密閉
し、前記ガラス管内部に蛍光体物質を塗布し、前記ガラ
ス管外面の管軸方向に帯状の電極を少なくとも2本以上
配設している外部電極式蛍光放電ランプを、繰り返し波
形を有するランプ電圧で点灯させる放電ランプ点灯装置
において、上記ランプ電圧の繰り返し波形における一周
期内の最大ピークを有する波形の電圧が0での幅W0
を、電圧波形の繰り返し周期tに対して2W0 <tと
し、最大ピークを有する波形の半値幅Wを所定の値に設
定したので、放電ランプに封入するガス圧を上げても安
定な放電を維持することが可能となり、従来の正弦波を
印加する点灯方式に比べ、発光照度を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の放電ランプ点灯装置の基本構
成回路を示す図である。
【図2】放電ランプ点灯装置の他の実施例を示す図であ
る。
【図3】ダイオードを備えたMOSFETの回路構成を
示す図である。
【図4】本発明で使用した実験回路の構成を示す図であ
る。
【図5】半値幅と放電ランプ(φ8管)の照度との関係
を示す図である。
【図6】半値幅と放電ランプ(φ6.5管)の照度との
関係を示す図である。
【図7】放電ランプ点灯時のランプ電圧波形を示す図で
ある。
【図8】波形を異ならせたときのランプ電力と照度との
関係を示す図である。
【図9】点灯周期と照度との関係を示す図である。
【図10】Xeガス分圧と輝度変動率の関係を示す図で
ある。
【図11】Ne混合比と照度との関係を示す図である。
【図12】外部電極式蛍光放電ランプの構造を示す図で
ある。
【図13】外部電極式蛍光放電ランプの従来の正弦波高
周波点灯方式の回路図である。
【図14】従来の外部電極式蛍光放電ランプ点灯用電圧
波形の概念図を示す図である。
【図15】封入ガス圧力を大としたときに現れる不安定
な放電現象の模式図である。
【符号の説明】
1 外部電極式蛍光放電ランプ 2,2’ 外部電極 3 放電容器 4 蛍光物質層 5 高周波電源回路 6 直流電源 7 スイッチング素子の駆動回路 8 スイッチング素子 9 トランス 10 スナバ回路 D,D1 ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 正樹 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (72)発明者 五十嵐 龍志 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシ オ電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−163006(JP,A) 特開 昭64−84593(JP,A) 特開 昭61−133596(JP,A) 特開 昭53−100676(JP,A) 特開 平5−225957(JP,A) 特開 平5−74587(JP,A) 実開 昭63−125396(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/24

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス管内部にHe ,Ne ,Ar ,Kr
    ,Xe のいずれか少なくとも1種類以上の希ガスを所
    定量封入密閉し、前記ガラス管内部に蛍光体物質を塗布
    し、前記ガラス管外面の管軸方向に帯状電極を少なくと
    も2本以上配設している外部電極式蛍光放電ランプを、
    繰り返し波形を有するランプ電圧で点灯させる放電ラン
    プ点灯装置であって、 上記ランプ電圧の繰り返し波形における一周期内の唯一
    の最大ピークを有する波形の電圧が0のときの幅をW0
    としたとき、該幅W0 を電圧波形の繰り返し周期tに対
    して2W0 <tとしたことを特徴とする放電ランプの点
    灯装置。
  2. 【請求項2】 ガラス管内部にHe ,Ne ,Ar ,Kr
    ,Xe のいずれか少なくとも1種類以上の希ガスを所
    定量封入密閉し、前記ガラス管内部に蛍光体物質を塗布
    し、前記ガラス管外面の管軸方向に帯状電極を少なくと
    も2本以上配設している外部電極式蛍光放電ランプを、
    繰り返し波形を有するランプ電圧で点灯させる放電ラン
    プ点灯装置であって、 上記ランプ電圧の繰り返し波形における一周期内の唯一
    の最大ピークを有する波形の電圧が0のときの幅をW0
    としたとき、該幅W0 を電圧波形の繰り返し周期tに対
    して2W0 <tとし、 正弦波により前記ランプを点灯させた場合に得られる最
    大照度をLとし、このときと同一のランプ電力を上記条
    件で与えた場合に、該照度Lが得られる最大ピークを有
    する波形の半値幅Wx としたとき、使用するランプ電圧
    における最大ピークを有する波形の半値幅WをW<Wx
    としたことを特徴とする放電ランプの点灯装置。
  3. 【請求項3】 最大ピークを有する波形の半値幅WをW
    ≦2.5μsec としたことを特徴とする請求項1または
    請求項2の放電ランプ点灯装置。
  4. 【請求項4】 繰り返し電圧波形の周期tを、5μsec
    乃至70μsec としたことを特徴する請求項1,2また
    は請求項3の放電ランプ点灯装置。
  5. 【請求項5】 Xe ガス分圧が80Torr以上でかつ
    全封入ガス圧が760Torr以下のガスをガラス管内
    部に封入した外部電極式蛍光放電ランプを点灯させるこ
    とを特徴とする請求項1,2,3または請求項4の放電
    ランプ点灯装置。
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