專利名稱：電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮設(shè)備及點(diǎn)亮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有外部電極和在燈的兩端配置的內(nèi)部電極的電 介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮設(shè)備及點(diǎn)亮方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著液晶技術(shù)的發(fā)展，液晶顯示器被越來越多地作為電視、 監(jiān)視器等的信息顯示設(shè)備而使用。液晶顯示器，在液晶的背面配置光源 設(shè)備(以下稱為"背光燈")，具有通過使來自該背光燈的光透過液晶 面板，來進(jìn)行畫面顯示的構(gòu)造。作為該背光燈的主要光源，使用得最多 的是配置多個細(xì)管的冷陰極熒光燈的方案。
另一方面，期待對背光燈用光源進(jìn)一步高性能化，對應(yīng)于此，外部
電極型的熒光燈被研究開發(fā)出來。電介質(zhì)阻擋放電燈(Dielectric Barrier Dischare Lamp)，在燈內(nèi)部不含水銀，利用的是稀有氣體的發(fā)光，具有 對環(huán)境友好且再循環(huán)性也良好的特長。再有，由于電介質(zhì)阻擋放電燈因 為不含有水銀，幾乎沒有象以往的冷陰極熒光燈那樣的到燈內(nèi)部的水銀 變暖而充分蒸氣化為止的光束的時間變化，具有光的上升快這一特長。 作為電介質(zhì)阻擋放電燈的優(yōu)選的構(gòu)成例，如圖12所示，有一種包 含在燈1的兩端密封的一對內(nèi)部電極2a及2b、和沿著燈的長邊方向配 置的外部電極3的結(jié)構(gòu)(參照專利文獻(xiàn)1)。這種燈所對應(yīng)的點(diǎn)亮設(shè)備， 將內(nèi)部電極2a及2b的任何一方，使用切換開關(guān)SW與電源E交替連接。 也就是說，通過切換開關(guān)SW內(nèi)部電極2a與電源E連接時，在內(nèi)部電 極2a和外部電極3之間產(chǎn)生放電，進(jìn)行發(fā)光(圖12 (a)的狀態(tài))。相 反，在通過切換開關(guān)SW內(nèi)部電極2b與電源E連接時，在內(nèi)部電極2b 和外部電極3之間產(chǎn)生放電，進(jìn)行發(fā)光(圖ll (b)的狀態(tài))。因此， 通過將切換開關(guān)SW的連接用給定的頻率切換，內(nèi)部電極2a側(cè)與內(nèi)部 電極2b側(cè)交替點(diǎn)亮，作為整體能得到平均的發(fā)光。專利文獻(xiàn)l:特開2004-127540號公報(參照圖l) 但是，對上述的圖12的構(gòu)成下點(diǎn)亮燈1的情況，以及內(nèi)部電極2a 側(cè)和內(nèi)部電極2b側(cè)始終與電源E連接的狀態(tài)下點(diǎn)亮燈1的情況的發(fā)光 效率進(jìn)行比較，根據(jù)本申請發(fā)明者的實驗的結(jié)果可知，最多降低10。％ 到20%。
另一方面，在內(nèi)部電極2a側(cè)和內(nèi)部電極2b側(cè)始終與電源E連接的 狀態(tài)下點(diǎn)亮燈1的情況下，在燈1的長邊方向中的內(nèi)部電極2a及2b的 大致中間點(diǎn)上，幾乎不會發(fā)光。其理由是，因為從內(nèi)部電極2a側(cè)所施 加的電場，和從內(nèi)部電極2b側(cè)所施加的電場發(fā)生沖突，在燈l的中央 部電場大致為0的緣故。因此，在燈l的大致中央部，會產(chǎn)生與其周邊 部相比驟然變暗的區(qū)域，不只是亮度的均勻度大幅的惡化，還產(chǎn)生該陰 暗部的可見性非常高的缺點(diǎn)。
雖然不是在燈1的一端而是在兩端設(shè)置內(nèi)部電極2a及2b的結(jié)構(gòu)的 優(yōu)點(diǎn)，是與只在一端設(shè)置內(nèi)部電極的情況相比效率高，但在這種結(jié)構(gòu)中， 若為了提高發(fā)光的均一性，實施圖12所示的對內(nèi)部電極2a及2b的交 替驅(qū)動，則又會使發(fā)光效率下降。也就是說，高效率與高均勻度的并存 是非常的困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述課題而提出的，其目的是提供一種在維持 燈的發(fā)光效率的同時，不會在燈的長邊方向的大致中央部分產(chǎn)生明顯的 陰暗部，改善發(fā)光的均勻度的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮方法以及點(diǎn)亮設(shè) 備。
本發(fā)明中的電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備，是用于點(diǎn)亮電介質(zhì)阻擋放 電燈點(diǎn)亮的設(shè)備，所述電介質(zhì)阻擋放電燈具有一對內(nèi)部電極和外部電 極，其中內(nèi)部電極位于封入了包含稀有氣體的放電介質(zhì)的透光性容器的
兩端，外部電極沿著透光性容器的長邊方向配置。具有第一驅(qū)動電路， 產(chǎn)生在給定的大致矩形波電壓上重疊正的直流電壓的第一大致矩形波 電壓；禾B，第二驅(qū)動電路，產(chǎn)生在給定的大致矩形波電壓上重疊負(fù)的直 流電壓的第二大致矩形波電壓。第一驅(qū)動電路，被以對一對的內(nèi)部電極的一方和外部電極施加第一大致矩形波電壓的方式連接。并且，第二驅(qū) 動電路，被以對一對內(nèi)部電極的另一方和外部電極施加第二大致矩形波 電壓的方式連接。
再有，優(yōu)選第一大致矩形波電壓和第二大致矩形波電壓，為大致相 同的相位。另外，第一驅(qū)動電路和第二驅(qū)動電路，是通過單一的驅(qū)動信 號電路驅(qū)動的逆變器電路。
另外，第一驅(qū)動電路具有第一升壓變壓器，第一升壓變壓器具有第 一一次繞組和第二一次繞組及第一二次繞組，第二驅(qū)動電路具有第二升 壓變壓器，第二升壓變壓器具有第三一次繞組和第四一次繞組及第二二 次繞組，第一一次繞組的繞數(shù)和第四一次繞組的繞數(shù)大致相等，第二一 次繞組和第三一次繞組的繞數(shù)大致相等。
再有，第一一次繞組的繞數(shù)和第二一次繞組的繞數(shù)之差，是l匣以 上2匝以下。
再有，在第一到第四一次繞組之中，至少對繞數(shù)最少的一次繞組串
聯(lián)連接阻抗元件。阻抗元件，是電感為lpH以上5pH以下的電感器。
正的直流電壓與負(fù)的直流電壓的絕對值大致相等。該情況下，給定
的大致矩形波電壓的振幅Va、與正的直流電壓及負(fù)的直流電壓的絕對
值Vb之間的關(guān)系，滿足下面表達(dá)式
0.025VaSVb^0.10Va。
本發(fā)明中的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮方法，是使電介質(zhì)阻擋放電燈 點(diǎn)亮的方法，所述電介質(zhì)阻擋放電燈，具有一對內(nèi)部電極和外部電極， 其中內(nèi)部電極位于封入了包含稀有氣體的放電介質(zhì)的透光性容器的兩 端，外部電極沿著透光性容器的長邊方向配置。該方法中，對內(nèi)部電極 之中的一方施加第一大致矩形波電壓，所述第一大致矩形波電壓，是在 給定的大致矩形波電壓上重疊正的直流電壓得到的電壓，對內(nèi)部電極之 中的另一方施加第二大致矩形波電壓，所述第二大致矩形波電壓，是在 給定的大致矩形波電壓上重疊負(fù)的直流電壓得到的電壓。
本發(fā)明，能在不損失高發(fā)光效率這一在燈的兩端具有內(nèi)部電極的電 介質(zhì)阻擋放電燈的特長的前提下，大幅降低在燈中央部分產(chǎn)生的陰暗部 的可見性。因此，能使燈的高效率和高均勻度并存。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1中的表示電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn) 亮方法的概略圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式1中的為了說明電介質(zhì)阻擋放電燈 的點(diǎn)亮設(shè)備的電源的動作的時序圖。
圖3是表示由本發(fā)明的實施方式1中的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮 設(shè)備得到的燈的亮度的分布圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式2中的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮設(shè) 備的構(gòu)成的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式2中的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮設(shè) 備的輸出電壓波形的概略圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式2中的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮設(shè) 備的輸出電壓波形的圖。
圖7是表示由使用以往的點(diǎn)亮方法的電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備 得到的點(diǎn)亮狀態(tài)的圖((a)沒有擴(kuò)散板，(b)有擴(kuò)散板)。
圖8 (a)表示通過本發(fā)明的實施方式2下的電介質(zhì)阻擋放電燈的 點(diǎn)亮設(shè)備得到的點(diǎn)亮狀態(tài)的圖，及(b)表示通過以往的電介質(zhì)阻擋放 電燈的點(diǎn)亮設(shè)備得到的點(diǎn)亮狀態(tài)的圖。
圖9是表示由本發(fā)明的實施方式2中的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮 設(shè)備和以往的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮設(shè)備得到的亮度分布的比較圖。
圖10是表示本發(fā)明的實施方式3中的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮設(shè) 備的構(gòu)成的圖。
圖11是在本發(fā)明的實施方式3中的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮設(shè)備 中，(a)是表示阻抗元件插入前的電源部分的電壓及電流波形的圖， (b )是表示阻抗元件插入后的電源部分的電壓及電流波形的圖。
圖12是表示以往的放電燈點(diǎn)亮設(shè)備的構(gòu)成的圖。
圖中l(wèi)一燈，2a、 2b—內(nèi)部電極，3 —外部電極，4一驅(qū)動信號電 路，5 —熱收縮性管，E0、 El、 E2—電源，Tl、 T2 —升壓變壓器，Llll、 L112、 L211、 L212——次繞組，L12、 L22 —二次繞組，Ll、 L2—串聯(lián)電感器，Sl、 S2、 S3、 S4 —開關(guān)元件，SW—切換開關(guān)。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。 (實施方式1)
圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式中的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮 方法及點(diǎn)亮設(shè)備的模型圖。
圖1中，燈i是具有在其兩端配設(shè)的一對內(nèi)部電極2a及2b、還有 沿著燈1的長邊方向的軸配設(shè)的外部電極3的電介質(zhì)阻擋放電燈。燈1， 通過鈉玻璃、硼硅酸玻璃等的透光材料形成，在內(nèi)部密封以氙氣為主體 的放電氣體。再有，在燈1的內(nèi)面形成有熒光體皮膜。另外，本實施方 式1中的燈1的尺寸是外徑①3.0mm、長700mm。
內(nèi)部電極2a及外部電極3，分別與電源E1連接，內(nèi)部電極2b及 外部電極3，分別與電源El連接。另外，外部電極3優(yōu)選保持為接地 電位。
電源E1，產(chǎn)生對大致矩形波(振幅Va)的交流電壓重疊直流電壓 Vb的電壓波形。另一方面，電源E2產(chǎn)生對大致矩形波(振幅Va)的 交流電壓重疊直流電壓一Vb的電壓波形。電源El及電源E2如圖2所 示的時序圖那樣，以同相位、同一頻率動作。
另外，優(yōu)選大致矩形波電壓的理由是，通過將在燈1中流動的電流 設(shè)置成脈沖狀，來將休止期間設(shè)得較長，通過這樣，能夠提高發(fā)光效率 的緣故。另外，在電介質(zhì)阻擋放電燈的情況下，為在多個電極間形成電 容器的結(jié)構(gòu)。因此，燈1的阻抗是容性的。因此，在燈1中流動的電流 波形為電壓波形的微分，原理上為脈沖狀。
以下，說明如上構(gòu)成的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮動作。
對內(nèi)部電極2a及2b和外部電極3之間，施加通過電源E1及電源 E2產(chǎn)生的大致矩形波形的高電壓后，對內(nèi)部電極2a、 2b和外部電極3 以及由燈1的玻璃材料等構(gòu)成的電容，流動脈沖狀的充電電流。也就是 說，從內(nèi)部電極2a、 2b向燈1內(nèi)部供給放電電子。該放電電子，被通 過施加給內(nèi)部電極2a、 2b的高電壓加速，從燈1的兩端部分向中央部分行進(jìn)，同時依次被燈1的內(nèi)壁捕獲(trap)。被加速的電子，與燈1 的內(nèi)部所密封的放電氣體沖突，激發(fā)氣體，呈現(xiàn)氙氣下的受激準(zhǔn)分子 (excimer)發(fā)光，產(chǎn)生擴(kuò)散正柱。
由上述高電壓產(chǎn)生的燈l內(nèi)部的電場，在內(nèi)部電極2a及2b的附近 最高，隨著接近燈1的長邊方向的中心部分而逐漸變低。而且，從內(nèi)部 電極2a側(cè)產(chǎn)生的電場和從內(nèi)部電極2b側(cè)產(chǎn)生的電場相沖突，在某一區(qū) 域內(nèi)電場強(qiáng)度幾乎為0。若電場強(qiáng)度為0，放電電子就不再被加速，放 電氣體也幾乎不會激發(fā)、發(fā)光，在該區(qū)域產(chǎn)生陰暗部。這里，電場強(qiáng)度 的斜率，基本由燈l所具有的電容的分布決定，幾乎不會被施加在內(nèi)部 電極2a及2b上的電壓所左右。
如圖2所示，內(nèi)部電極2a及2b中的電壓的關(guān)系是，因時間的不同 而具有下面的2種關(guān)系，各自電場強(qiáng)度為O的位置如下。
(1) 時序A
內(nèi)部電極2a的電位Va+Vb 內(nèi)部電極2b的電位Va—Vb
陰暗部的位置將內(nèi)部電極2a、 2b之間的距離內(nèi)分成(Va+Vb): (Va—Vb)的點(diǎn)
(2) 時序B
內(nèi)部電極2a的電位一Va+Vb 內(nèi)部電極2b的電位一Va—Vb
陰暗部的位置將內(nèi)部電極2a、 2b之間的距離內(nèi)分成(Va—Vb): (Va+Vb)的點(diǎn)
也就是說，施加在內(nèi)部電極2a及2b上的電壓為正的時間帶，在稍 稍靠內(nèi)部電極2b處產(chǎn)生陰暗部；施加在內(nèi)部電極2a及2b上的電壓為 負(fù)的時間帶，在稍靠內(nèi)部電極2a處產(chǎn)生陰暗部。因此，該陰暗部，以 與通過電源El及E2產(chǎn)生的交流電壓成分的頻率同樣的頻率，在上述 的二點(diǎn)之間往復(fù)。為此，該陰暗部的運(yùn)動區(qū)域中的光輸出，為用正在發(fā) 光時的光輸出與成為陰暗部時的光輸出平均化后的輸出。
接著，對大致矩形波形交流電壓的振幅Va和直流偏置電壓Vb的 值的關(guān)系進(jìn)行說明。Va和Vb的大小關(guān)系，必須為Va〉Vb。如果，為Va<Vb的情況， 內(nèi)部電極2a的電位就始終為正，內(nèi)部電極2b的電位就始終為負(fù)。該情 況下，與外部電極3幾乎沒有關(guān)系，放電電子會直接從內(nèi)部電極2a去 往內(nèi)部電極2b。因此，就會形成與通常的熒光燈等同樣的放電狀態(tài)， 不能再說是電介質(zhì)阻擋放電了。這時，內(nèi)部的放電氣體就不會生成受激 準(zhǔn)分子，放電效率極端低下。
另一方面，為了最大化燈l的發(fā)光率，可對內(nèi)部電極2a及2b施加 的電壓，根據(jù)燈1的設(shè)計而被限定在某一范圍內(nèi)。其理由如下。首先， 如果電壓過高就會形成收縮正柱，不僅效率極端低下，而且會產(chǎn)生由收 縮部分的蛇行帶來的閃爍(flicker)。其次，如果電壓過低，因為燈1 內(nèi)部的電場強(qiáng)度低，受激準(zhǔn)分子的生成效率就會降低，不僅燈1的發(fā)光 效率降低，而且放電到不了燈1的中央部分附近。
根據(jù)以上的理由，為了不損失燈1的發(fā)光效率，對內(nèi)部電極2a及 2b施加的電壓，優(yōu)選不施加過大的直流偏置電壓Vb，而是設(shè)定為與大 致矩形波形的交流成分的振幅Va相比固定為足夠低的值。再有，如果 將陰暗部的移動范圍設(shè)定為過寬的范圍，則陰暗部不能很好地追隨，會 發(fā)生在幾個周期內(nèi)陰暗部只動一次左右的情形，用肉眼就能辨認(rèn)燈的閃 爍。
另外，如果直流偏置電壓Vb非常小，且陰暗部的移動范圍過窄的 話，慢慢地?zé)?中央部分的陰暗部的可見性就會變高，均勻度改善的效 果就會減弱。
考慮以上的現(xiàn)象的同時，探討直流偏置電壓Vb的適合的范圍的結(jié) 果是，Vb的值優(yōu)選設(shè)定成滿足下面的表達(dá)式。 0.025Va當(dāng)Vb^0.10Va
圖3表示施加直流偏置電壓Vb的情況下的燈1的長邊方向的亮度 分布的例子。另外，這里，表示使用產(chǎn)生理想的矩形波的外部電源(海 登(HAIDEN)研究所制SBP —5K—HF—1)測定得到的結(jié)果。另夕卜， 作為比較例，還記載了 Vb二0 (將內(nèi)部電極2a、 2b保持為等電位的情 況)的亮度分布。另外，所有的測定中矩形波交流電壓Va都使用同一 個值，燈1使用將氙氣密封120Torr的同一個燈。亮度分布的測定中，外部電極為兼作光反射板的鋁平板1片，將燈1在其上排列16只，再 放上擴(kuò)散板，沿著燈1的長邊方向的軸進(jìn)行測定。
根據(jù)圖3可知，在用以往的點(diǎn)亮方法的Vb = 0的情況下，也就是
說將內(nèi)部電極2a、 2b保持為等電位的情況下，燈l的長邊方向上的中 央部分的亮度急劇降低。因為作為人眼的感覺方式，陰暗部的樣子通過 與陰暗部周邊的亮度的對比而被識別，因此在與周邊部分的明亮度之差 較大時，能被明確地識別。換言之，在亮度分布的曲線圖的微分值(傾 斜率)大時，容易識別與周邊部分的明亮度之差，這種情況下，陰暗部 會被比實際的亮度不均一性更明確地被識別，使用者會感到不快。另外， 因為本測定放上擴(kuò)散板來進(jìn)行，因此就算由于擴(kuò)散光導(dǎo)致燈1的中央部 分附近的陰暗部變得相當(dāng)難看到，但是在該陰暗部中亮度是急劇下降 的。
相對于此，在用本發(fā)明的點(diǎn)亮方法的Vb二0.05Va的情況下，雖然 同樣在燈1的長邊方向的中央部分附近產(chǎn)生的陰暗部，但其亮度均勻度 (將最小亮度除以最大亮度得到的值)約改善6%。 6%這個值自身雖 然小，但因為在陰暗部附近中的亮度分布的微分值(傾斜率)變小，使 陰暗部變得難以識別，與亮度分布的數(shù)值性改善程度相比，視覺上印象 大大改善。另外，在圖3中，范圍R為陰暗部的移動范圍，在該范圍中， 亮度基本均勻。
在通過計算求取燈1的發(fā)光效率時，Vb=0.05Va的情況下的燈1 的發(fā)光效率，與Vb = 0的情況相比僅僅下降了 2%。這可以說是計算誤 差水平的差，與如以往技術(shù)那樣，對內(nèi)部電極2a、 2b交替施加電壓來 進(jìn)行驅(qū)動的情況下的效率低下(一10% 一20%)相比，效率驚人的高。
如上所述，通過對內(nèi)部電極2a施加正的直流偏置電壓Vb和矩形波 交流電壓Va的合成電壓，對內(nèi)部電極2b施加負(fù)的直流偏置電壓Vb和 矩形波交流電壓Va的合成電壓，能在幾乎不損失燈1的發(fā)光效率的情 況下，改善亮度分布，同時，得到使在燈1的長邊方向的中央部分附近 產(chǎn)生的陰暗部的可見性下降的出色效果。
另外，本發(fā)明對于任何值的矩形波交流電壓Va都能得到效果。另 外，雖然通過提高矩形波交流電壓Va，能進(jìn)一步將亮度分布接近同樣的值，但由于如果提升得過高，內(nèi)部電極2a、 2b附近會產(chǎn)生收縮正柱， 燈l的發(fā)光效率會下降，因此矩形波交流電壓Va的振幅，還是需要限 定在不會在對內(nèi)部電極2a、 2b施加的最大電壓振幅(Va+Vb)下產(chǎn)生 收縮正柱的范圍內(nèi)。
另外，雖然在本實施方式1中使電源El和電源E2的直流偏置電 壓的絕對值相等，但即使是不同的電壓也能得到同樣的效果。但是，多 數(shù)情況燈1的兩端中的發(fā)光亮度不對稱，因此不適合應(yīng)用于顯示器等。 (實施方式2)
圖4是表示本發(fā)明的第二實施方式中的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮 設(shè)備的構(gòu)成圖。另外，本實施方式的結(jié)構(gòu)，是將實施方式1中的電源 E1、E2用推挽式逆變換器構(gòu)成，將該逆變換器與直流電源E0連接而成。
參照圖4，對上述結(jié)構(gòu)下的電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備的動作進(jìn)行 說明。
逆變換器電源E1、 E2，將來自直流電源EO的直流電根據(jù)開關(guān)元件 的開關(guān)如下所示變換成大致矩形波電壓的交流電。
首先，驅(qū)動信號電路4，生成用于驅(qū)動4個開關(guān)元件Sll、 S12、 S21、 S22的2種的驅(qū)動信號。 一個驅(qū)動信號是開關(guān)元件Sll及S21的導(dǎo)通關(guān) 斷信號，另一個驅(qū)動信號是開關(guān)元件S12及S22的導(dǎo)通關(guān)斷信號。上述 2個驅(qū)動信號，產(chǎn)生交替導(dǎo)通的信號。也就是說， 一方產(chǎn)生導(dǎo)通信號時， 另一方產(chǎn)關(guān)斷合信號。因此，電路的動作狀態(tài)保持以下2個狀態(tài)。
狀態(tài)A:開關(guān)元件Sll、 S2h關(guān)斷 開關(guān)元件S12、 S22:導(dǎo)通
這時，在電源El、 E2的升壓變壓器Tl、 T2的一次繞組L112、 L212 分別流動電流，其結(jié)果，在升壓變壓器T1、 T2的二次繞組L12、 L22 上，分別產(chǎn)生對燈1的內(nèi)部電極2a、 2b施加正的電壓的這種高電壓。
狀態(tài)B:開關(guān)元件Sll、 S21:導(dǎo)通 開關(guān)元件S12、 S22:關(guān)斷
這時，在電源E1、E2的升壓變壓器T1、T2的一次繞組L111、L211 分別流動電流，其結(jié)果，在升壓變壓器T1、 T2的二次繞組L12、 L22 上，分別產(chǎn)生對燈1的內(nèi)部電極2a、 2b施加負(fù)的電壓的這種高電壓。通過交替反復(fù)上述的兩個狀態(tài)，燈1中，內(nèi)部電極2a及2b和外部 電極3之間被施加交流高電壓，使燈1內(nèi)部產(chǎn)生放電等離子體。另外， 根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，電源El及E2能將同相位、同頻率的大致矩形波輸 出給燈1。
這里，燈l產(chǎn)生的交流電壓(升壓變壓器T1、 T2的二次繞組L12、 L22上分別產(chǎn)生的電壓)是大致矩形波，與上述的實施方式l一樣。如 果升壓變壓器Tl及T2的各繞組的偶合系數(shù)低，則因為波形會因漏電 感而失真，因此優(yōu)選將各變壓器的偶合系數(shù)設(shè)為0.995以上。
各升壓變壓器Tl及T2的各繞組，用如下所示的繞數(shù)構(gòu)成。
一次繞組Llll、 L212:繞數(shù)Nll
一次繞組L112、 L211:繞數(shù)N12
二次繞組L12、 L22:繞數(shù)N2
電流在升壓變壓器Tl及T2的各自的一次繞組中流動時，二次側(cè) 產(chǎn)生的電壓(施加給內(nèi)部電極2a及2b的電壓)，由該繞組的繞數(shù)比而 決定。也就是說，如下所示。
狀態(tài)A:對內(nèi)部電極2a施加的電壓E0xN2/N12 對內(nèi)部電極2b施加的電壓E0xN2/N11
狀態(tài)B:對內(nèi)部電極2a施加的電壓一E0xN2/N11 對內(nèi)部電極2b施加的電壓一E0xN2/N12
這里，如果構(gòu)成為N11〉N12，對各內(nèi)部電極2a、 2b施加的電壓的 概要波形如圖5所示，為在大致矩形波電壓的波形上分別重疊直流偏置 電壓的這種波形。這時的大致矩形波電壓的振幅Va、直流偏置電壓Vb， 如下所示。
Va=E0xN2x{(薩2) + (薩l) }/2 Vb二E0xN2x((薩2) — (薩l) }/2
因此，通過適當(dāng)選定各自的一次繞組的繞數(shù)Nll、 N12之差，就能 設(shè)定所希望的直流偏置電壓。
根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，用實際的逆變換電路構(gòu)成電源E1及E2，實際使 燈1點(diǎn)亮，驗證亮度分布的改善效果。燈1的結(jié)構(gòu)，與在實施方式1使 用的一樣。圖6表示實際電路中的從電源E2向內(nèi)部電極2b輸出的電壓的波 形。這里，將直流偏置電壓設(shè)為約70V (大致矩形波交流電壓的振幅的 約3.5%)。雖然會看到由升壓變壓器Tl、 T2的逆電壓帶來的電壓上 升*下降時的電壓超調(diào)，另外，由升壓變壓器T1、 T2所具有的繞組的 漏電感和寄生電容會對矩形波的波形造成若干的擾亂，但將概略矩形波 交流與直流偏置電壓的合成電壓波形良好地輸出。另外，因為從電源 El向內(nèi)部電極2a輸出的電壓波形，是將圖6所示的波形大致反轉(zhuǎn)的波 形，因此從略。
圖7是拍攝以往的方法下的、將內(nèi)部電極2a及2b保持為等電位 并使其點(diǎn)亮的情況下的燈1的發(fā)光狀態(tài)得到的照片。圖7 (a)，是為 了容易看到燈1的長邊方向的中央附近產(chǎn)生的陰暗部，在取下擴(kuò)散板的 狀態(tài)下拍攝得到的照片，圖7 (b)，是在設(shè)置了擴(kuò)散板的狀態(tài)下拍攝 的照片。如圖7 (a)所示，因為陰暗部和該陰暗部周邊的亮度差變化 急劇，因此可知陰暗部比實際上更容易被看到。如圖7 (b)所示，即 使放上擴(kuò)散板的情況，也能沿著大致縱向排列的燈上的陰暗部，在擴(kuò)散 板的中央部分確認(rèn)到明顯的陰暗部。
圖8 (a)是表示用本實施方式的逆變器(inverter)電源E1、 E2實 際點(diǎn)亮燈1的情況的發(fā)光狀態(tài)的照片。圖8 (a)是在放上擴(kuò)散板的狀 態(tài)下拍攝的照片。另外，圖(b)中表示與圖7 (b)同樣的照片作為比 較例。另外，雖然在圖7 (b)、圖8的照片左側(cè)和中央的稍靠上的地 方看到好像有陰暗部，但這是照相機(jī)沾上的污漬的影子。如果比對著看 圖8 (a)和圖8 (b)這二張照片，對陰暗部可視性的改善很明顯。
圖9表示用本實施方式的逆變器電源E1、 E2實際點(diǎn)亮燈1的情況 的燈1的亮度分布、和作為比較例將內(nèi)部電極2a及2b保持為等電位并 使其點(diǎn)亮的情況的燈1的亮度分布。本實施方式的情況下，亮度均勻度 (將最小亮度除以最大亮度的值)也改善了大約6%。另外，因為陰暗 部附近中的亮度分布的微分值變小，陰暗部變得難以識別，如上所述， 具有比數(shù)值上的改善程度更好的改善效果。
另外，用實際的逆變換電路構(gòu)成電源E1、 E2的情況下，直流偏置 電壓Vb，也優(yōu)選相對于大致矩形波交流電壓的振幅Va (但是，去掉電壓超調(diào)的部分)如下式那樣選定，這與實施方式1的情況一樣。
0.025Va^Vb^0.10Va
另外，本實施方式中，雖然對于升壓變壓器T1、 T2的繞數(shù)，以一 次繞組Llll及L212相等，且一次繞組LU2及L211相等的方式構(gòu)成， 但即使有差別也沒關(guān)系。但是，因為該情況下有時在內(nèi)部電極2a側(cè)和 內(nèi)部電極2b側(cè)亮度會產(chǎn)生差異，因此有必要注意。
接著，說明一次繞組的繞數(shù)Nll與N12的繞數(shù)差的優(yōu)選的范圍。 一次繞組的繞數(shù)Nil與N12的繞數(shù)差的優(yōu)選范圍，優(yōu)選為1匝以上2 匝以下。雖然作為冷陰極熒光燈的通常用途，列舉了液晶顯示器的背光 燈，但背光燈的驅(qū)動電路輸入的主流是直流12V 24V。因此，還根據(jù) 燈1設(shè)計的不同，需要將升壓變壓器T1及T2的升壓比設(shè)為50倍到100 倍。例如，如果將二次繞組L12及L22的繞數(shù)N2設(shè)為1000匝，如果 升壓比是50倍一次繞組的繞數(shù)就是20匝，如果是IOO倍就僅為10匝， 繞數(shù)非常少。如前所示，為了將陰暗部的移動范圍加寬而將直流偏置電 壓Vb變得過大的話，會導(dǎo)致效率低下，或陰暗部不能追隨而產(chǎn)生閃爍。 因此， 一次繞組的繞數(shù)差(=N11—N12)，優(yōu)選抑制為1匝到2匝。 這種情況下，例如將二次繞組的繞數(shù)N2設(shè)為1000匝，在升壓比為50 倍到IOO倍的范圍中，
(1) 升壓比為50倍時
若將一次側(cè)設(shè)為20匝和19匝，則偏置電壓是交流成分的2.56% 若將一次側(cè)設(shè)為20匝和18匝，則偏置電壓是交流成分的5.26%
(2) 升壓比為100倍時
若將一次側(cè)設(shè)為10匝和9匝，則偏置電壓是交流成分的5.26% 若將一次側(cè)設(shè)為10匝和8匝，則偏置電壓是交流成分的11.11% 因此， 一次繞組的繞數(shù)差(=N11—N12)，設(shè)為1匪到2匝比較 現(xiàn)實。另外，根據(jù)升壓變壓器T1、 T2的繞線架(繞組的線框)的柱銷 (pin)配置的不同，也可以是1.5匝等不整的數(shù)。 (實施方式3)
圖10是表示本發(fā)明的第三實施方式中的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮 設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。在本實施方式，對實施方式2中的升壓變壓器T1及T2的一次繞組之中、繞數(shù)少的一次繞組，分別串聯(lián)插入串聯(lián)電感L1、 L2。 電源El及E2的動作，因為與實施方式2中的點(diǎn)亮設(shè)備的情況相同， 因此詳細(xì)的說明從略。
如上述實施方式2的情況所示，在對升壓變壓器Tl及T2的一次 側(cè)的繞數(shù)設(shè)置差異的情況下，有時會產(chǎn)生如下所示的問題。
對內(nèi)部電極2a及2b施加負(fù)的高電壓時，從內(nèi)部電極2a、 2b放出 的電子，被燈1的內(nèi)壁捕獲。將其稱為"壁電荷"。捕獲的電子，在施 加在內(nèi)部電極2a、 2b的電壓翻轉(zhuǎn)為正的瞬間，被從內(nèi)部電極2a、 2b的 附近的區(qū)域依次放出，歸還給內(nèi)部電極2a、 2b。這時，各內(nèi)部電極2a、 2b的附近所捕獲的電子，無論對內(nèi)部電極2a乃至2b施加怎樣的正電 壓，也一定向最近的內(nèi)部電極放電。因為，燈1的長度與內(nèi)部電極2a 和內(nèi)部電極2b的電位差相比足夠長，再有電場強(qiáng)度隨著遠(yuǎn)離內(nèi)部電極 2a、 2b而降低，因此例如在內(nèi)部電極2a附近的區(qū)域，因為位于距離內(nèi) 部電極2b最遠(yuǎn)的位置，因此幾乎不受影響。另外，內(nèi)部電極2b附近的 區(qū)域也一樣，無論內(nèi)部電極2a的電位如何，內(nèi)部電極2b附近的電子都 向內(nèi)部電極2b放出。
因為這種現(xiàn)象，施加在內(nèi)部電極2a、 2b的電壓翻轉(zhuǎn)時流動的燈電 流，也就是升壓變壓器T1、 T2的二次繞組L12、 L22上流動的電流的 峰值I，在電壓從正翻轉(zhuǎn)為負(fù)時和從負(fù)翻轉(zhuǎn)為正時，無論施加在內(nèi)部電 極2a、 2b上的電壓是不是不同，都基本相同。另外，燈1的長邊方向 的中央部分附近中，因為與內(nèi)部電極2a的距離和與內(nèi)部電極2b的距離 相近，因此電場方向由各自施加的電壓的平衡來決定。如本實施方式所 示，對內(nèi)部電極2a施加正的電壓偏置、對內(nèi)部電極2b施加負(fù)的電壓偏 置的情況下，燈1的管中央附近的壁電荷，在負(fù)電壓時被從內(nèi)部電極 2b側(cè)提供，在負(fù)電壓時從內(nèi)部電極2a側(cè)放出。
如上所述，在升壓變壓器T1、 T2的二次繞組L12、 L22中流動的 電流，在正電流和負(fù)電流下峰值幾乎不變。不過， 一次繞組L111、L112、 L211、 L212的繞數(shù)不同。如果以升壓變壓器T1為例，電流在一次繞組 Llll上流動的期間發(fā)生的最大磁通勢，是繞數(shù)Nll與峰值電流I的乘 積。其次，電流在一次繞組L112上流動的期間發(fā)生的最大磁通勢，是繞數(shù)N12與峰值電流I的乘積。也就是說，與在繞數(shù)少的一次繞組Ll 12 中電流流動的期間相比，在繞數(shù)多的一次繞組Llll中電流流動的期間 里，升壓變壓器Tl上產(chǎn)生的磁通勢高，比較容易發(fā)生升壓變壓器Tl 的飽和。
為了解決上述的問題，在本實施方式中，對繞數(shù)少的一次繞組串聯(lián) 插入阻抗元件。圖IO的構(gòu)成中，串聯(lián)電感L1、 L2相當(dāng)于該被插入的
阻抗元件。
通過對繞數(shù)少的一次繞組L112、 L211也就是升壓比高的一次繞組 插入串聯(lián)電感L1、 L2，來抑制在一次繞組L112、 L211上流動的電流 的峰值，其結(jié)果，限制燈1中流動的電流峰值。由此，在繞數(shù)多的一次 繞組Llll、 L212中流動的電流的峰值，也與上述受到限制的峰值大致 相等。因此，帶來升壓變壓器T1、 T2的飽和不易發(fā)生的效果。
圖ll表示電感Ll的插入前后的電源E1的電壓及電流波形。圖11 (a)表示電感L1的插入前的波形，圖11 (b)表示電感L1的插入后 的波形。圖11中，波形V是對內(nèi)部電極2a施加的電壓的波形，波形I 是開關(guān)元件Sll中流動的電流的波形。另外，圖11 (a)和圖11 (b) 中，電流波形的縱軸的標(biāo)尺不同。圖11中， 一次繞組L112的電感約為 520nH，電感L1，設(shè)為相對于一次繞組L112的電感足夠小的值，是4pH。
參照圖11 (b)可知，由插入的電感L1的作用，電流變化變緩， 電流脈沖的峰值降低，并且時間常數(shù)變大。對于飽和電流，也因為電感 的作用，飽和電流的脈沖狀的流入受到阻礙，飽和電流的峰值從19.6A 大幅降低到4.2A。另外，因為在開關(guān)動作的瞬間流動的電流的值大幅 降低，所以減低了開關(guān)元件Sll的發(fā)熱量，圖ll (a)的情況下，開關(guān) 元件的溫度超過了 100度，而圖11 (b)的情況變成80度作為，實現(xiàn) 了安全動作。
另外，雖然作為阻抗元件也可考慮電阻元件，但由于一次繞組 Llll、 L112的電流是對燈1中流動的電流乘上升壓比(一般為50倍到 IOO倍)得到的值，為非常高的電流，因此優(yōu)選使用功率損失少的電感。 另外，電感L1的阻抗優(yōu)選lpH以上5iaH以下。在lpH以下，幾乎得 不到對飽和電流的抑制效果，而若為5|iH以上，會阻礙電流的急劇的變化，其結(jié)果，驅(qū)動波形會發(fā)生很大失真，燈l的發(fā)光效率極大降低。 本發(fā)明的思想并不只是限定為從上述實施方式1到實施方式3的構(gòu) 成，在不損害發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，能施加各種的變更。
如本實施方式2及實施方式3所示，優(yōu)選將二個電源El及E2用 單一的驅(qū)動信號電路4來驅(qū)動。雖然即使各自分別具有驅(qū)動信號電路4， 也能得到將燈1的亮度分布提高的效果，但必須設(shè)法使驅(qū)動信號的頻率 和相位完全一致。其理由是，因為，例如在內(nèi)部電極2a的電壓為正、 內(nèi)部電極2b的電壓為負(fù)的瞬間，放電不是在內(nèi)部電極2a及2b與外部 電極3之間進(jìn)行，而是在內(nèi)部電極2a、 2b之間進(jìn)行，不僅會使燈l的 發(fā)光效率降低，還會因燈1的阻抗的急劇變化而容易使電路動作變得不 穩(wěn)定。在要對電源E1、 E2分別配置驅(qū)動信號電路4的情況下，例如， 可考慮使用單片機(jī)來構(gòu)成驅(qū)動信號電路4，在使頻率精確地一致后，在 輸入公共的振蕩開始信號后驅(qū)動信號電路4開始動作等的方法。無論如 何，如果考慮電路動作的穩(wěn)定性、成本，用單一的驅(qū)動信號電路4來構(gòu) 成比較現(xiàn)實。
另外，雖然在本實施方式1到實施方式3中，作為燈1的密封的氣 體使用了氙氣，但也可以使用氙、氪、氬、氖、氦、或從它們之中適當(dāng) 選擇的混合氣體，本發(fā)明的效果不由密封的氣體的種類所限定。另外， 不由密封的氣體的壓力所限定。
另外，本發(fā)明的效果不由外部電極3的形狀所左右。其理由是因為， 由陰暗部移動帶來的發(fā)光亮度分布的改善機(jī)制，與電極形狀無關(guān)。
另外，電源E的電壓的范圍，在液晶用的背光燈的情況下， 一般為 12V或24V。然而，本申請發(fā)明的效果不由電源電壓而左右。
另外，本申請發(fā)明的效果不由驅(qū)動頻率左右。然而，如果驅(qū)動頻率 過高的話，會使得在稀有氣體的受激準(zhǔn)分子發(fā)光充分進(jìn)行之前，電壓發(fā) 生翻轉(zhuǎn)，受激準(zhǔn)分子被逆電流破壞，使燈的發(fā)光效率惡化。因此，驅(qū)動 頻率的合適的范圍，是10kHz到50kHz左右。
另外，雖然開關(guān)元件S1、 S2、 S3及S4， 一般使用場效應(yīng)晶體管、 MOSFET，但本發(fā)明的效果顯然不由開關(guān)元件的種類而左右。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮設(shè)備，能在不損失發(fā)光效率的情 況下提高均勻度，適用于液晶用的背光燈、原稿讀出設(shè)備用的光源等。
權(quán)利要求
1.一種電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備，用于電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮，所述電介質(zhì)阻擋放電燈具有一對內(nèi)部電極和外部電極，其中內(nèi)部電極位于封入了包含稀有氣體的放電介質(zhì)的透光性容器的兩端，外部電極沿著上述透光性容器的長邊方向配置，所述電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備，具有第一驅(qū)動電路，產(chǎn)生在給定的大致矩形波電壓上重疊正的直流電壓的第一大致矩形波電壓；和，第二驅(qū)動電路，產(chǎn)生在給定的大致矩形波電壓上重疊負(fù)的直流電壓的第二大致矩形波電壓，上述第一驅(qū)動電路，以上述一對內(nèi)部電極的一方和上述外部電極施加上述第一大致矩形波電壓的方式被連接，并且，上述第二驅(qū)動電路，以對上述一對內(nèi)部電極的另一方和上述外部電極施加上述第二大致矩形波電壓的方式被連接。
2. 如權(quán)利要求l所述的電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備，其特征是， 上述第一大致矩形波電壓和上述第二大致矩形波電壓，為大致相同的相位。
3. 如權(quán)利要求2所述的電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備，其特征是， 上述第一驅(qū)動電路和上述第二驅(qū)動電路，是通過單一的驅(qū)動信號電路驅(qū)動的逆變器電路。
4. 如權(quán)利要求3所述的電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備，其特征是， 上述第一驅(qū)動電路具有第一升壓變壓器，上述第一升壓變壓器具有第一一次繞組和第二一次繞組及第一二 次繞組，上述第二驅(qū)動電路具有第二升壓變壓器，上述第二升壓變壓器具有第三一次繞組和第四一次繞組及第二二 次繞組，上述第一一次繞組的繞數(shù)和上述第四一次繞組的繞數(shù)大致相等，上 述第二一次繞組的繞數(shù)和上述第三一次繞組的繞數(shù)大致相等。
5. 如權(quán)利要求4所述的電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備，其特征是， 上述第一一次繞組的繞數(shù)和上述第二一次繞組的繞數(shù)之差，是1匝以上2匝以下。
6. 如權(quán)利要求4所述的電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備，其特征是，在上述第一到第四一次繞組之中，至少對繞數(shù)最少的一次繞組串聯(lián) 連接阻抗元件。
7. 如權(quán)利要求6所述的電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備，其特征是， 上述阻抗元件，是電感為lpH以上5^H以下的電感器。
8. 如權(quán)利要求l所述的電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備，其特征是， 上述正的直流電壓與上述負(fù)的直流電壓的絕對值大致相等。
9. 如權(quán)利要求8所述的電介質(zhì)阻擋放電燈點(diǎn)亮設(shè)備，其特征是， 上述給定的大致矩形波電壓的振幅Va、與上述正的直流電壓及上述負(fù)的直流電壓的絕對值Vb之間的關(guān)系，滿足下面表達(dá)式 0.025Va^Vb^0.10Va。
10. —種電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮方法，其特征是， 所述電介質(zhì)阻擋放電燈，具有一對內(nèi)部電極和外部電極，其中內(nèi)部電極位于封入了包含稀有氣體的放電介質(zhì)的透光性容器的兩端，外部電 極沿著上述透光性容器的長邊方向配置，所述點(diǎn)亮方法使所述電介質(zhì)阻 擋放電燈點(diǎn)亮，其中，對上述內(nèi)部電極之中的一方施加第一大致矩形波電壓，所述第一大 致矩形波電壓，是在給定的大致矩形波電壓上重疊正的直流電壓得到的 電壓，對上述內(nèi)部電極之中的另一方施加第二大致矩形波電壓，所述第二 大致矩形波電壓，是在給定的大致矩形波電壓上重疊負(fù)的直流電壓得到 的電壓。
11. 如權(quán)利要求10所述的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮方法，其特征是，上述第一大致矩形波電壓和上述第二大致矩形波電壓，為大致相同 的相位。
12. 如權(quán)利要求10所述的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮方法，其特征是，上述正的直流電壓與上述負(fù)的直流電壓的絕對值大致相等。
13.如權(quán)利要求12所述的電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮方法，其特征是，上述給定的大致矩形波電壓的振幅Va、與上述正的直流電壓及上述負(fù)的直流電壓的絕對值Vb之間的關(guān)系，滿足下面表達(dá)式0.025Va互Vb^0.10Va。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電介質(zhì)阻擋放電燈的點(diǎn)亮設(shè)備，在燈1的兩端配置的一對的內(nèi)部電極2a、2b之中，對一施加在大致矩形波的電壓Va上重疊正的直流電壓Vb得到的第一電壓，對另一方施加在大致矩形波的電壓Va上重疊負(fù)的直流電壓-Vb得到的第二電壓。這樣，在燈1的長邊方向大致中央的部分產(chǎn)生的陰暗部不會被察覺，改善了亮度分布。
文檔編號H01J65/00GK101411245SQ200780011508
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月9日
發(fā)明者倉地敏明, 小南智 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社