CN101052259B - 惰性气体荧光灯点亮装置 - Google Patents

惰性气体荧光灯点亮装置 Download PDF

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Abstract

一种惰性气体荧光灯点亮装置，即使通过脉冲调光对惰性气体荧光灯进行减光也可维持管轴方向的亮度分布的均匀性，且抑制闪烁，防止频率增大期间灯电压的电涌电压产生，具有惰性气体荧光灯和对灯施加交流高压的逆变器电路，电路由以下构成：逆变器控制电路，输出开关元件动作信号；开关元件电路，根据开关元件动作信号对开关元件进行开/关控制，将直流电压转换成交流电压；和升压变压器，对来自电路的交流电压进行升压，上述点亮装置控制灯点亮期间与熄灭期间的时间比而进行脉冲调光，在从脉冲调光的点亮开始时刻至灯在整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止的期间内，至少一部分期间的开关元件动作信号频率高于稳定时开关元件动作信号频率。

Description

惰性气体荧光灯点亮装置
技术领域
本发明涉及一种应用在液晶显示器面板的背景光、照明灯等中的惰性气体荧光灯点亮装置。
背景技术
在液晶显示器面板的背景光光源或照明用灯上，常使用冷阴极荧光灯或热阴极荧光灯。这些荧光灯在其内部封入有微量的水银，通过由放电激发的水银产生的紫外线使荧光体发光，其优点在于能得到高亮度且高效的发光。
但是，从防止环境污染的观点出发，优选不含水银的新光源。作为不含水银的荧光灯，提出了如下惰性气体荧光灯：在玻璃管的外面设有多根带状的电极，在这些电极上例如施加由升压变压器进行升压的高频高压，从而点亮。例如专利文献1所示，在这种惰性气体荧光灯上，形成有涂敷在玻璃管端部的内部的导电性物质等用于辅助惰性气体荧光灯起动的易起动部位。
此外，如专利文献2所示，在通过施加高频高压而点亮的外部电极型的惰性气体荧光灯中，施加在电极上的灯电压波形不是正弦波电压，而是施加矩形波电压等包括陡峭电压变化的电压，从而提高发光效率。
安装有这种惰性气体荧光灯的液晶显示器面板的画面亮度，一般可以根据周围的亮度、用户的习惯以及图像信息等调节为合适的大小。该画面亮度的调节是通过背景光的调光来进行。背景光的调光一般是脉冲调光。此外，在照明用途方面，在间接照明等情况下，为了调节成符合使用环境的亮度，也需要较宽的调光范围。作为方法一般有与背景光相同的脉冲调光。脉冲调光又称为占空比调光，例如以60Hz以上的周期重复灯的点亮期间和熄灭期间，以60～1kHz左右周期性地重复点亮期间和熄灭期间，通过对点亮期间与熄灭期间的时间比例的控制来进行调光。该调光周期在液晶背景光中适当选择60～300Hz左右，在照明用途中适当选择1kHz左右。上述周期均是选自人眼无法察觉到的周期，周期并不限定在上述范围内。
专利文献1：特许3149780号公报
专利文献2：特开平6—163008号公报
利用图14说明对惰性气体荧光灯1进行脉冲调光的情况。该图14是表示脉冲调光信号、测量点A处的光输出以及测量点B处的光输出的图。
在设有易起动部位15的惰性气体荧光灯1中，将易起动部位15附近设为测量点A，将远离易起动部位15处设为测量点B，对实施了脉冲调光点亮时的测量点A及测量点B的光输出进行测量。在点亮期间的初期，在测量点A立即开始发光，但在测量点B与测量点A相比，推迟开始发光。
如下考虑测量点B的发光相对测量点A推迟的原因。惰性气体荧光灯1的放电重复如下放电循环：在所施加的电压的极性反转时产生陡峭电压变化的瞬间产生放电，并至下一次陡峭的电压变化为止的期间则停止放电。此外，惰性气体荧光灯1，通过使电荷积累在与设置电极处对应的玻璃管11的内表面上，而容易产生放电。在点亮期间的初期，首先在易起动部位15处产生放电的起点，但在熄灭期间积累在玻璃管11的内表面上的电荷几乎消失掉，因此放电不会扩展到整个惰性气体荧光灯1上，仅在易起动部位15周围产生放电。在产生放电的区域电荷积累在玻璃管11的内表面上，因此在下一次放电循环中也容易产生放电，以此为起点，进而在其周围产生放电。这样，通过重复多次放电循环，使放电扩展到整个惰性气体荧光灯1上。重复该放电循环所需要的时间引起测量点B推迟发光。
此外，在点亮期间的初期，放电尚未充分形成，因此惰性气体荧光灯1的电容成分变小。灯电压波形的平坦部分可以看作是灯与连接到灯上的变压器的电感、电容成分的谐振波形的一部分，因此在惰性气体荧光灯1的电容成分小时，变成平坦部分的衰减大的电压波形。其结果，极性转变时的陡峭的电压变化的大小减小，供给到惰性气体荧光灯1上的能量减小，因此测量点B的发光的推迟延长。
由于这些原因，在脉冲调光的周期内的点亮期间初期，在易起动部位15处产生的放电扩展到惰性气体荧光灯1的整个轴方向上需要时间。因此，如图14所示，在点亮期间的初期，虽然在测量点A立即开始发光，但测量点B与测量点A相比，推迟开始发光。另一方面，在点亮期间结束时，惰性气体荧光灯1整体的放电几乎同时停止，因此测量点A、测量点B的发光同时停止。因此，点亮期间内的测量点B的发光时间与测量点A相比，仅短发光的推迟时间，亮度低于测量点A，惰性气体荧光灯1的轴方向上的亮度分布的均匀性变差。此外，测量点B的发光推迟时间相对其平均值的偏差范围为±40％左右。因此，测量点B的亮度在脉冲调光的每个周期都有变化，在测量点B的附近产生闪烁。
发明内容
本发明的目的在于，考虑上述问题点，提供一种惰性气体荧光灯点亮装置，即使通过脉冲调光对惰性气体荧光灯进行减光，也可维持惰性气体荧光灯轴方向上的亮度分布的均匀性，且抑制闪烁。
本发明为了解决上述课题，采用如下方法。
第1方法的惰性气体荧光灯点亮装置，具有：惰性气体荧光灯，在玻璃管的内部封入He、Ar、Xe、Kr中的任意一种以上惰性气体，上述玻璃管内表面上涂敷有荧光体，并设有在上述玻璃管的轴方向上延伸的电极；和逆变器电路，对上述电极施加交流高压，该逆变器电路由以下几部分构成：逆变器控制电路，输出开关元件动作信号；开关元件电路，根据上述开关元件动作信号对开关元件进行开/关控制，从而将直流电压转换成交流电压；以及升压变压器，对来自该开关元件电路的交流电压进行升压，上述惰性气体荧光灯点亮装置周期性地重复上述惰性气体荧光灯的点亮期间和熄灭期间，并控制点亮期间与熄灭期间的时间比例，从而进行脉冲调光，其特征在于，在从脉冲调光的点亮开始时刻至上述惰性气体荧光灯在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止的期间内，至少一部分期间的上述开关元件动作信号的频率高于稳定时的上述开关元件动作信号的频率。
第2方法的惰性气体荧光灯点亮装置，其特征在于，在第1方法中，在上述至少一部分期间的初期，使上述开关元件动作信号的频率逐渐增大。
第3方法的惰性气体荧光灯点亮装置，其特征在于，在第1方法或第2方法中，在从上述脉冲调光的点亮开始时刻至上述惰性气体荧光灯在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止的期间内，至少一部分期间从上述开关元件动作信号的频率返回至上述稳定时的开关元件动作信号的频率时，使上述开关元件动作信号的频率的大小连续变化。
第4方法的惰性气体荧光灯点亮装置，具有：惰性气体荧光灯，在玻璃管的内部封入He、Ar、Xe、Kr中的任意一种以上惰性气体，上述玻璃管内表面上涂敷有荧光体，并设有在上述玻璃管的轴方向上延伸的电极；和逆变器电路，对上述电极施加交流高压，该逆变器电路由以下几部分构成：逆变器控制电路，输出开关元件动作信号；开关元件电路，根据上述开关元件动作信号对开关元件进行开/关控制，从而将直流电压转换成交流电压；以及升压变压器，对来自该开关元件电路的交流电压进行升压，上述惰性气体荧光灯点亮装置周期性地重复上述惰性气体荧光灯的点亮期间和熄灭期间，并控制点亮期间与熄灭期间的时间比例，从而进行脉冲调光，其特征在于，在从脉冲调光的点亮开始时刻至上述惰性气体荧光灯在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止的期间内，至少一部分期间的上述开关元件动作信号的占空比高于稳定时的上述开关元件动作信号的占空比。
第5方法的惰性气体荧光灯点亮装置，其特征在于，在第4方法中，在上述至少一部分期间的初期，使上述开关元件动作信号的占空比逐渐增大。
第6方法的惰性气体荧光灯点亮装置，其特征在于，在第4方法或第5方法中，在从上述脉冲调光的点亮开始时刻至上述惰性气体荧光灯在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止的期间内，至少一部分期间从上述开关元件动作信号的占空比返回至上述稳定时的开关元件动作信号的占空比时，使上述开关元件动作信号的占空比的大小连续变化。
第7方法的惰性气体荧光灯点亮装置，具有：惰性气体荧光灯，在玻璃管的内部封入He、Ar、Xe、Kr中的任意一种以上惰性气体，上述玻璃管内表面上涂敷有荧光体，并设有在上述玻璃管的轴方向上延伸的电极；和逆变器电路，对上述电极施加交流高压，该逆变器电路由以下几部分构成：逆变器控制电路，输出开关元件动作信号；开关元件电路，根据上述开关元件动作信号对开关元件进行开/关控制，从而将直流电压转换成交流电压；以及升压变压器，对来自该开关元件电路的交流电压进行升压，上述惰性气体荧光灯点亮装置周期性重复上述惰性气体荧光灯的点亮期间和熄灭期间，并控制点亮期间与熄灭期间的时间比例，从而进行脉冲调光，其特征在于，在从脉冲调光的点亮开始时刻至上述惰性气体荧光灯在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止的期间内，至少一部分期间的上述开关元件动作信号的频率及占空比高于稳定时的上述开关元件动作信号的频率及占空比。
第8方法的惰性气体荧光灯点亮装置，其特征在于，在第7方法中，在从上述脉冲调光的点亮开始时刻至上述惰性气体荧光灯在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止的期间内，至少一部分期间从上述开关元件动作信号的频率及占空比返回至上述稳定时的开关元件动作信号的频率及占空比时，使上述开关元件动作信号的频率及占空比的大小连续变化。
根据本发明，通过使开关元件动作信号的频率或占空比增大，可以使放电提前扩展到惰性气体荧光灯的整个轴方向上。由此，可以抑制远离易起动部位处的发光推迟，并可以维持惰性气体荧光灯轴方向的亮度分布的均匀性。进而，由于上述发光的推迟被抑制，从而推迟时间的偏差引起的亮度变化减小，可以抑制在远离易起动部位处产生的闪烁。
此外，在从开关元件动作信号的频率或占空比高的期间向稳定动作期间过渡时，并不是使上述开关元件动作信号的频率或占空比的大小不连续地变化，而是连续缓慢变化，从而惰性气体荧光灯的电压波形不会发生紊乱，可以防止放电不稳定。
此外，通过抑制在开关元件动作信号的频率或占空比高的期间产生的高电涌电压，可以提供安全性能方面也优异的惰性气体荧光灯点亮装置。
附图说明
图1是表示本发明涉及的进行脉冲调光的惰性气体荧光灯点亮装置的基本结构的图。
图2是表示第1实施方式的发明涉及的进行脉冲调光的惰性气体荧光灯点亮装置的结构的图。
图3是表示图2所示惰性气体荧光灯的结构的图。
图4是表示将图2所示惰性气体荧光灯用作液晶面板的背景光的结构的图。
图5是表示开关元件动作信号的频率与发光效率相对值的关系的图。
图6是表示第1实施方式的发明中的脉冲调光信号、开关元件动作信号、开关元件的动作波形和灯电压波形的图。
图7是表示第2实施方式的发明涉及的进行脉冲调光的惰性气体荧光灯点亮装置的结构的图。
图8是表示开关元件动作信号的占空比与发光效率相对值的关系的图。
图9是表示第2实施方式的发明中的脉冲调光信号、开关元件动作信号、开关元件的动作波形和灯电压波形的图。
图10是表示第3实施方式的发明涉及的进行脉冲调光的惰性气体荧光灯点亮装置的结构的图。
图11是表示第3实施方式的发明中的脉冲调光信号、开关元件动作信号、开关元件的动作波形和灯电压波形的图。
图12是表示第1至第3实施方式的发明涉及的惰性气体荧光灯点亮装置的实验结果的图。
图13是表示第1至第3实施方式的发明涉及的惰性气体荧光灯点亮装置的实验结果的图。
图14是表示现有技术涉及的进行脉冲调光的惰性气体荧光灯的结构、现有技术涉及的脉冲调光信号、测量点A的光输出以及测量点B的光输出的图。
图15是表示图6所示的从频率增大期间至稳定动作期间的详细的灯电压波形的图。
图16是表示第4实施方式的发明涉及的进行脉冲调光的惰性气体荧光灯点亮装置的结构的图。
图17是表示在图16所示的惰性气体荧光灯点亮装置中，具有在脉冲调光的点亮期间向上述电极施加交流高压的逆变器电路，并表示出点亮期间初期的开关元件动作信号、开关元件的开/关状态的动作波形及灯电压波形的图。
图18是表示在图16所示的惰性气体荧光灯点亮装置中，脉冲调光的点亮期间初期的开关元件动作信号、开关元件的开/关状态的动作波形及灯电压波形的图。
图19是表示在图16所示的惰性气体荧光灯点亮装置中，脉冲调光的点亮期间初期的开关元件动作信号、开关元件的开/关状态的动作波形及灯电压波形的图。
图20是表示在脉冲调光的整个点亮期间内的开关元件动作信号的频率及/或占空比的大小随时间变化的示意图。
图21是用于说明下述问题的图：若使开关元件动作信号的频率及/或占空比的大小急剧变化，则开关元件动作信号103发生紊乱。
图22是表示图16所示惰性气体荧光灯点亮装置的逆变器控制电路102内的具体结构的框图。
图23是表示逆变器控制电路102内各部分的信号波形的时序图。
图24是适用于本发明的各实施方式，并具有不同于图3所示惰性气体荧光灯的结构的直管状的惰性气体荧光灯123的与管轴垂直的截面图。
具体实施方式
以下利用图1对本发明进行说明。图1是表示本发明涉及的进行脉冲调光的惰性气体荧光灯点亮装置的基本结构的图。
如图1所示，在惰性气体荧光灯点亮装置中，由直流电源114供给的数十V至数百V的直流电压，通过逆变器电路100转换成数十kHz、数kV的交流高压。该交流高压被施加到后述图3(b)所示的沿着惰性气体荧光灯1的玻璃管11的外表面的轴方向延伸的外部电极12、13上，作为点亮电力而供给。如图3(b)所示，惰性气体荧光灯1是由玻璃管11形成密闭状的直管状的管壳，其外表面上配置有沿着轴方向延伸的外部电极12、13，其内表面上形成有荧光物质，并封入有预定量的惰性气体，该惰性气体以He、Ar、Xe、Kr中的任意一种以上作为主要成分。此外，在玻璃管11内部至少配置一处易起动部位15。
逆变器电路100，将直流电压转换成交流高压并将其输出，由逆变器控制电路102、开关元件电路101以及升压变压器111构成。逆变器控制电路102输出开关元件动作信号103。开关元件动作信号103是周期性脉冲信号，用于对开关元件电路101的开关元件进行开/关控制。开关元件电路101由推挽电路方式、半桥电路方式以及全桥电路方式等方式构成，根据开关元件动作信号103使开关元件进行开/关动作，从而将来自直流电源114的直流电压转换成交流电压。该交流电压通过升压变压器111进行升压，成为逆变器电路100的输出电压。根据脉冲调光信号113，使逆变器电路100进行间歇动作，从而进行脉冲调光。
对于这种惰性气体荧光灯点亮装置，利用图2至图6对本发明的第1实施方式进行说明。
图2是表示本实施方式涉及的进行脉冲调光的惰性气体荧光灯点亮装置的结构的图，图3是表示图2所示惰性气体荧光灯1的结构的图，图4是表示将图2所示惰性气体荧光灯1作为作液晶面板的背景光而使用的结构的图，图5是表示开关元件动作信号103的频率与发光效率相对值的关系的图，图6是表示脉冲调光信号113、开关元件动作信号103、开关元件Q1、Q2的开/关状态的动作波形和灯电压波形112的图。
图3所示的惰性气体荧光灯1例如是由玻璃管11形成密闭状的直管状管壳，在其内表面上形成有荧光物质14，该荧光物质14由稀土类荧光体、卤磷酸盐荧光体等荧光体构成。玻璃管11的密封结构通过将盘状的密封玻璃板密封在玻璃管11的端部上而构成，但例如也可以通过仅对玻璃管11进行加热的同时进行缩径加工而熔断的、所谓顶部密封而构成。外部电极12、13例如将铝带以1mm宽度切断而成，其构成为粘贴在玻璃管11的外表面上的、隔着惰性气体荧光灯1的中心轴的相对位置上。此外，外部电极12、13例如也可以通过对导电糊剂进行丝网印刷并烧结而形成。
另外，在该玻璃管11的密闭空间中封入有预定量的惰性气体，该惰性气体以不包含水银等金属蒸气的He、Ar、Xe、Kr中的任意一种以上惰性气体为主要成分。
易起动部位15由导电性物质或电子放射物质构成，为了易于开始放电，在玻璃管11内部至少配置一处。以起动部位15为起点产生放电，从该处连锁地扩展到整个惰性气体荧光灯1。通常设在玻璃管11的端部等上，以防止影响点亮过程中的光导出效率。
导电性物质可以适当使用如下物质作为材料：包含银、铝、石墨、氧化锡、氧化铟、钡以及镍等一种以上物质的物质；或上述物质与粘合剂的混合物。电子放射物质可以适当使用如下物质作为材料：包含碳纳米管、氧化镁、氧化铯、氧化铝、氧化锌以及氧化铅等一种以上物质的物质；或上述物质与粘合剂的混合物。此外，也并不特别限定形状，可以适当使用点状、粒状、角状以及带状。进而，并不限定设于玻璃管11的端部的一处，可以设在多处，将易起动部位15配置在端部以外的部分，也完全可以提高起动特性。
此外，易起动部位15，例如在涂敷到玻璃管11上后，在400℃下烧结而固定，作为所具有的方法，可以采用在玻璃管11的内表面的玻璃材料上直接熔敷的方法或进行涂敷的方法、通过粘结剂等进行固定的方法等。
此外，易起动部位15，在放电空间的一部分设有狭窄部分，由此也可以提高点亮起动性能。此外，狭窄部分也可以通过在玻璃管11的内部向内方形成突起而形成。通过外部电极12、13之间的放电空间放电时，通过设计为放电空间的一部分接近另一部分，可以提高起动特性。此外，并不限定在玻璃管11的端部设置一处狭窄部分，也可以设置多处或设于端部以外的部分上。
如图4所示，在金属性框体19的底部，以大致均等的间隔配置多个该惰性气体荧光灯1，上述框体19的一个平面开口，并且在其内表面上配置有例如PET泡沫等扩散反射片。而且，扩散板18、光学薄膜17以及液晶面板16相对光照射方向以该顺序重叠地设在框体19的光照射方向前侧的开口上。在此，作为构成扩散板18、光学薄膜17以及液晶面板16的材质，可以使用现有技术中适用的材质。
如图2所示，在该惰性气体荧光灯点亮装置中，从直流电源114供给的直流电压通过逆变器电路100转换成交流高压，从而作为点亮电力供给到惰性气体荧光灯1上。此外，逆变器电路100根据脉冲调光信号113而间歇动作，并进行脉冲调光。逆变器电路100由升压变压器111、开关元件电路101以及逆变器控制电路102构成，若进一步详细说明，则开关元件电路101由开关元件Q1、开关元件Q2以及开关元件驱动电路2构成，逆变器控制电路102由比较器4、比较电压控制电路5、振荡电路6、频率增大电路7、延迟电路8以及计时器电路9构成。
首先，对逆变器控制电路102进行说明。逆变器控制电路102内的振荡电路6输出周期性锯齿波形的振荡信号，锯齿波形的电压输入到比较器4的正端子上，在负端子上输入来自比较电压控制电路5的比较电压。只有在锯齿波形的电压的驱动信号超出比较电压时，比较器4的输出电压才变为High。即，作为比较器4的输出电压的开关元件动作信号103变成占空比根据比较电压的大小而变化的脉冲波形，比较电压越小则其占空比越大，比较电压越大则越小。
在脉冲调光信号113为High时，比较电压控制电路5内的晶体管变成关闭状态，输入到比较器4的负端子上的比较电压变成Vref×R2/(R1+R2)。该比较电压Vref×R2/(R1+R2)小于作为振荡电路6的振荡信号的锯齿波形的峰值电压。从而，比较器4输出占空比与该比较电压大小对应的脉冲波形的开关元件动作信号103，点亮惰性气体荧光灯1。在脉冲调光信号113为Low时，比较电压控制电路5内的晶体管变成接通状态，比较电压变成与Vref大致相同的大小。Vref的大小设定为大于作为振荡电路6的振荡信号的锯齿波形的峰值电压，因此作为比较器4的脉冲波形输出的开关元件动作信号103停止，惰性气体荧光灯1熄灭。
进而，逆变器控制电路102包括：计时器电路9，控制开关元件动作信号103的频率增大期间的大小；延迟电路8，用于使开关元件动作信号103的频率从频率增大期间结束开始经过推移期间而连续地变化至稳定动作期间；以及频率增大电路7，用于暂时降低振荡电路6的定时电阻的大小，从而增大频率。振荡电路6的频率取决于定时电阻RT和定时电容CT的大小，定时电阻RT与振荡频率存在反比例关系。脉冲调光信号113被输入到比较电压控制电路5和计时器电路9中。
若脉冲调光信号113变成High，则比较电压控制电路5内的晶体管变成OFF，同时计时器电路9的输出变成High。而且延迟电路8的电容器立即被充电，频率增大电路7的晶体管变成ON状态。其结果，振荡电路6的定时电阻变成R4与RT的并联电阻的大小，与定时电阻值成反比例关系的开关元件动作信号103的动作频率增大。接下来，若经过计时器电路9的设定时间，则计时器电路9的输出变成Low。计时器电路9的设定时间是预先通过试验求得的、从脉冲调光的点亮开始时刻至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止所需要的时间。若计时器电路9的输出变成Low，则延迟电路8的电容器电压随着电容器与电阻的时间常数逐渐下降，频率增大电路7的晶体管的集电极、发射极之间的电阻逐渐增大，频率连续地缓慢减小。在晶体管完全OFF时，由于定时电阻变成RT，因此开关元件动作信号103的动作频率返回稳定大小。这样在从开关元件动作信号103的动作频率增大的状态逐渐减小并返回至稳定大小为止的推移期间，由构成延迟电路8的电容器与电阻的时间常数适当设定。
接下来，对开关元件电路101、升压变压器111进行说明。开关元件动作信号103被输入到开关元件电路101内的开关元件驱动电路2中。若开关元件驱动信号103变成High，则开关元件驱动电路2接通开关元件Q1或Q2中的任一个。接下来，若开关元件驱动信号103变成Low，则将两个开关元件Q1和Q2关闭。再接下来，若开关元件驱动信号103变成High，则接通除上次接通的开关元件以外的另一个开关元件。通过重复进行这种开关动作，使施加在升压变压器111的一次侧上的电压的极性周期性反转，从而从升压变压器111的二次侧产生交流高压。
惰性气体荧光灯1的放电重复如下放电循环：在外加电压的极性反转时产生陡峭电压变化的瞬间产生放电，至下一次陡峭电压变化为止的期间则停止放电。为了在易起动部位15上产生放电基点之后，将放电扩展到整体，需要重复多次放电循环。通过使开关元件动作信号103的频率增大，增加了单位时间的放电循环次数，从而可以使放电的扩展提前。
由此，可以抑制远离易起动部位15处的发光推迟，并可以维持惰性气体荧光灯1的轴方向亮度分布的均匀性。进而，发光的推迟被抑制，从而使推迟时间偏差的大小变小。因此，因推迟时间偏差引起的亮度变化变小，可以抑制在远离易起动部位15处产生的闪烁。
图5是表示开关元件动作信号103的频率与惰性气体荧光灯1的发光效率相对值的关系的图。
如该图5所示，在开关元件动作信号103的频率为100kHz时，发光效率极大，因此优选在100kHz前后进行稳定动作。在增大频率时，频率暂时超出发光效率高的大小，因此若频率增大的状态不必要地延长持续，则整体的发光效率降低。因此，通过将开关元件动作信号103的频率增大期间，限制在从脉冲调光的点亮期间开始至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向上发光为止的期间的长度上，可以将发光效率的下降限制在最小限度。
此外，若开关元件动作信号103的频率的大小从增大期间至稳定动作期间不连续地进行变化，则惰性气体荧光灯1的电压波形发生紊乱，放电会不稳定。因此，从开关元件动作信号103的频率增大期间过渡到稳定动作期间时，通过设置如图2所示的延迟电路8，从而在推移期间使频率的大小连续地缓慢变化，由此可以稳定地供给电压，惰性气体荧光灯1的电压波形不会发生紊乱，可以防止放电不稳定。
图6是表示从脉冲调光的点亮期间的开始经过频率增大期间、推移期间至稳定动作期间为止的、脉冲调光信号113、开关元件动作信号103、开关元件Q1、Q2的开/关状态的动作波形和灯电压波形112的图。
开关元件Q1、Q2随着输入有开关元件动作信号103的开关元件驱动电路2的动作而交替接通。在每次接通开关元件Q1、或Q2时，灯电压波形112即转变其极性，引起陡峭的电压变化。从脉冲调光信号113的点亮期间开始至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向发光为止的期间，成为频率增大期间，开关元件动作信号103的频率增大，产生灯电压波形112的陡峭电压变化的频率也增大。接下来，进入推移期间，开关元件动作信号103的频率大小缓慢地连续变化。在稳定动作期间，开关元件动作信号103的频率返回稳定的频率，产生灯电压波形112的陡峭的电压变化的频率也返回稳定状态。
如上所述，在本实施方式的发明涉及的惰性气体荧光灯点亮装置中，从脉冲调光的点亮期间的开始至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向发光为止的期间，提高开关元件动作信号103的频率，经过频率从高频状态缓慢连续地变化的推移期间，开关元件动作信号103的频率返回稳定状态。由此，脉冲调光的点亮期间的初期的一定期间内，每单位时间的灯电压波形112的陡峭电压变化的次数增加，由此可以使放电的扩展提前，因此可以抑制远离易起动部位15处的发光推迟，可以维持惰性气体荧光灯1的轴方向亮度分布的均匀性。进而，发光的推迟被抑制，所以因推迟时间偏差引起的亮度变化变小，可以抑制在远离易起动部位15处产生的闪烁。此外，使开关元件动作信号103的频率从高频率期间缓慢连续地变化至低频率期间，因此惰性气体荧光灯1的电压波形不会发生紊乱，可以防止放电不稳定。
接下来，利用图7至图9对本发明的第2实施方式进行说明。
图7是表示本实施方式涉及的进行脉冲调光的惰性气体荧光灯点亮装置的结构的图，图8是表示开关元件动作信号103的占空比与发光效率相对值的关系的图，图9是表示脉冲调光信号113、开关元件动作信号103、开关元件Q1、Q2的开/关状态的动作波形和灯电压波形112的图。
惰性气体荧光灯1的结构与第1实施方式相同，因此省略其说明。
如图7所示，在该惰性气体荧光灯点亮装置中，从直流电源114供给的直流电压通过逆变器电路100转换成交流高压，从而作为点亮电力供给到惰性气体荧光灯1上。此外，逆变器电路100根据脉冲调光信号113而进行间歇动作，并进行脉冲调光。逆变器电路100由升压变压器111、开关元件电路101以及逆变器控制电路102构成，若进一步详细说明，则开关元件电路101由开关元件Q1、开关元件Q2以及开关元件驱动电路2构成，逆变器控制电路102由比较器4、比较电压控制电路5、振荡电路6、延迟电路8、计时器电路9以及开关元件占空比增大电路20构成。
首先，对逆变器控制电路102进行说明。逆变器控制电路102内的振荡电路6输出周期性的锯齿波形的振荡信号，锯齿波形的电压输入到比较器4的正端子上，在负端子上输入来自比较电压控制电路5的比较电压。只有在锯齿波形电压的驱动信号超出比较电压时，比较器4的输出电压才变为High。即，作为比较器4的输出电压的开关元件动作信号103变成占空比随着比较电压的大小而变化的脉冲波形，比较电压越小则其占空比越大，比较电压越大则越小。
在脉冲调光信号113为High时，比较电压控制电路5内的晶体管变成关闭状态，输入到比较器4的负端子上的比较电压变成Vref×R2/(R1+R2)。该比较电压Vref×R2/(R1+R2)小于作为振荡电路6的振荡信号的锯齿波形的峰值电压。从而，比较器4输出占空比与该比较电压大小对应的波形的开关元件动作信号103，点亮惰性气体荧光灯1。在脉冲调光信号113为Low时，比较电压控制电路5内的晶体管变成接通状态，比较电压变成与Vref大致相同的大小。Vref的大小设定为大于作为振荡电路6的振荡信号的锯齿波形的峰值电压，因此作为比较器4的脉冲波形输出的开关元件动作信号103停止，惰性气体荧光灯1熄灭。
进而，逆变器控制电路102包括：计时器电路9，控制开关元件动作信号103的占空比增大期间的大小；延迟电路8，用于使开关元件动作信号103的占空比从频率增大期间结束开始经过推移期间而连续地变化至稳定动作期间；以及开关元件占空比增大电路20，暂时降低输入到比较器4中的比较电压，从而使开关元件动作信号103的占空比增大。脉冲调光信号113被输入到比较电压控制电路5和计时器电路9中。
若脉冲调光信号113变成High，则比较电压控制电路5内的晶体管变成关闭，同时计时器电路9的输出变成High。而且延迟电路8的电容器立即被充电，开关元件占空比增大电路20的晶体管变成关闭状态。其结果，输入到比较器4的负端子上的比较电压降低，开关元件动作信号103的占空比增大。接下来，若经过计时器电路9的设定时间，则计时器电路9的输出变成Low。计时器电路9的设定时间是预先通过试验求得的、从脉冲调光的点亮开始时刻起至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止所需要的时间。若计时器电路9的输出变成Low，则延迟电路8的电容器电压随着电容器与电阻的时间常数逐渐下降，开关元件占空比增大电路20的晶体管的集电极、发射极之间的电阻逐渐增大，占空比连续地缓慢减小。在晶体管完全关闭时，由于比较电压变成Vref×R2/(R1+R2)，因此开关元件动作信号103的占空比返回稳定大小。这样开关元件动作信号103的占空比从增大的状态逐渐减小并返回至稳定大小为止的推移期间，可以根据构成延迟电路8的电容器与电阻的时间常数适当设定。
开关元件电路101、升压变压器111与第1实施方式相同，因此省略其说明。
在利用矩形波电压进行点亮时，如果放电起点处于易起动部位15处刚点亮后的阶段，则由于尚未充分形成放电，因此惰性气体荧光灯1的电容成分小，灯电压波形112变成矩形波电压波形的平坦部的衰减大的波形。但是，通过在脉冲调光的点亮期间初期的一定期间内提高开关元件动作信号103的占空比，即使尚未充分形成放电，也可以抑制灯电压波形112的平坦部的衰减。其结果，可以确保极性转变时的陡峭的电压变化的大小，可以形成能够向惰性气体荧光灯1供给足够能量的灯电压波形112，因此可以使放电的扩展提前。
由此，可以抑制远离易起动部位15处的发光的推迟，并可以维持惰性气体荧光灯1的轴方向亮度分布的均匀性。进而，发光的推迟被抑制，从而因推迟时间偏差引起的亮度变化变小，可以抑制在远离易起动部位15处产生的闪烁。
图8是表示开关元件动作信号103的占空比与发光效率相对值的关系的图。
如图8所示，在开关元件动作信号103的占空比为20％时，发光效率极大，因此优选在20％前后进行稳定动作。在增大占空比时，占空比暂时超出发光效率高的大小，因此若占空比增大的状态不必要地延长持续，则整体的发光效率降低。因此，通过将开关元件动作信号103的占空比增大期间限制在从脉冲调光的点亮期间开始至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向上发光为止的期间的长度，可以将发光效率的下降限制在最小限度。
此外，若开关元件动作信号103的占空比的大小从增大期间至稳定动作期间不连续地进行变化，则惰性气体荧光灯1的灯电压波形112的电压波形发生紊乱，导致放电不稳定。因此，从开关元件动作信号103的占空比增大期间过渡到稳定动作期间时，通过设置如图7所示的延迟电路8，可以在推移期间使占空比的大小连续缓慢地变化，由此可以稳定地供给电压，惰性气体荧光灯1的电压波形不会发生紊乱，可以防止放电不稳定。
图9是表示从脉冲调光的点亮期间开始经过占空比增大期间、推移期间至稳定动作期间为止的、脉冲调光信号113、开关元件动作信号103、开关元件Q1、Q2的开/关状态的动作波形和灯电压波形112的图。
开关元件Q1、Q2随着开关元件动作信号103而交替接通。在每次接通开关元件Q1、或Q2时，灯电压波形112即转变其极性，引起陡峭的电压变化。从脉冲调光信号113的点亮期间开始至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向发光为止的期间，成为占空比增大期间，开关元件动作信号103的占空比增大，开关元件Q1、Q2的接通时间变长，可以抑制灯电压波形112的平坦部的衰减。接下来进入推移期间，开关元件动作信号103的占空比大小缓慢地连续变化。在稳定动作期间，开关元件动作信号103的占空比返回稳定的占空比，但放电扩展到整体，因此灯电压波形112的平坦部的衰减小。
如上所述，在本实施方式的发明涉及的惰性气体荧光灯点亮装置中，从脉冲调光的点亮期间开始至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向发光为止的期间，提高开关元件动作信号103的占空比，经过占空比从高占空比状态逐渐连续地变化的推移期间，开关元件动作信号103的占空比返回稳定状态。由此，即使在刚点亮后也可以形成能够向惰性气体荧光灯1供给足够能量的灯电压波形112，因此可以使放电的扩展提前，因此可以抑制远离易起动部位15处的发光的推迟，可以维持惰性气体荧光灯1的轴方向亮度分布的均匀性。进而，发光的推迟被抑制，从而因推迟时间偏差引起的亮度变化变小，可以抑制在远离易起动部位15处产生的闪烁。此外，使开关元件动作信号103的占空比从高占空比期间缓慢连续地变化至低占空比期间，因此惰性气体荧光灯1的电压波形不会发生紊乱，可以防止放电不稳定。
接下来，利用图10及图11对本发明的第3实施方式进行说明。
图10是表示本实施方式的发明涉及的进行脉冲调光的惰性气体荧光灯点亮装置的结构的图，图11是表示脉冲调光信号113、开关元件动作信号103、开关元件Q1、Q2的动作波形和灯电压波形112的图。
惰性气体荧光灯1的结构与第1实施方式相同，因此省略其说明。
如图10所示，在该惰性气体荧光灯点亮装置中，从直流电源114供给的直流电压通过逆变器电路100转换成交流高压，从而作为点亮电力供给到惰性气体荧光灯1上。此外，逆变器电路100根据脉冲调光信号113而进行间歇动作，并进行脉冲调光。逆变器电路100由升压变压器111、开关元件电路101以及逆变器控制电路102构成，若进一步详细说明，则开关元件电路101由开关元件Q1、开关元件Q2以及开关元件驱动电路2构成，逆变器控制电路102由比较器4、比较电压控制电路5、振荡电路6、频率增大电路7、延迟电路8、计时器电路9以及开关元件占空比增大电路20构成。
首先，对逆变器控制电路102进行说明。逆变器控制电路102内的振荡电路6输出周期性的锯齿波形的振荡信号，锯齿波形的电压输入到比较器4的正端子上，在负端子上输入来自比较电压控制电路5的比较电压。只有在锯齿波形电压的驱动信号超出比较电压时，比较器4的输出电压才变为High。比较器4的输出电压、即开关元件动作信号103变成占空比随着比较电压的大小而变化的脉冲波形，比较电压越小则其占空比越大，比较电压越大则越小。
在脉冲调光信号113为High时，比较电压控制电路5内的晶体管变成关闭状态，输入到比较器4的负端子上的比较电压变成Vref×R2/(R1+R2)。该比较电压Vref×R2/(R1+R2)小于作为振荡电路6的振荡信号的锯齿波形的峰值电压。从而，比较器4输出占空比与该比较电压大小对应的脉冲波形的开关元件动作信号103，点亮惰性气体荧光灯1。在脉冲调光信号113为Low时，比较电压控制电路5内的晶体管变成接通状态，比较电压变成与Vref大致相同的大小。Vref的大小被设定为大于作为振荡电路6的振荡信号的锯齿波形的峰值电压，因此作为比较器4的脉冲波形输出的开关元件动作信号103停止，惰性气体荧光灯1熄灭。
进而，逆变器控制电路102包括：计时器电路9，控制开关元件动作信号103的频率增大期间的大小；延迟电路8，用于使开关元件动作信号103的频率、占空比从频率增大期间结束开始经过推移期间连续变化至稳定动作期间；频率增大电路7，用于暂时降低振荡电路6的定时电阻的大小，从而增大频率；以及开关元件占空比增大电路20，暂时降低输入到比较器4中的比较电压，从而使开关元件动作信号103的占空比增大。振荡电路6的频率取决于定时电阻RT和定时电容CT的大小，定时电阻RT与振荡频率存在反比例关系。脉冲调光信号113被输入到比较电压控制电路5和计时器电路9中。
若脉冲调光信号113变成High，则比较电压控制电路5内的晶体管变成关闭状态，同时计时器电路9的输出变成High。而且延迟电路8的电容器立即被充电，频率增大电路7的晶体管及开关元件占空比增大电路20的晶体管变成接通状态。其结果，振荡电路6的定时电阻变成R4与RT的并联电阻的大小，与定时电阻值成反比例关系的开关元件动作信号103的动作频率增大。此外，输入到比较器4的负端子上的比较电压下降，开关元件动作信号103的占空比增大。接下来，若经过计时器电路9的设定时间，则计时器电路9的输出变成Low。计时器电路9的设定时间是预先通过试验求得的、从脉冲调光的点亮开始时刻起至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止所需要的时间。若计时器电路9的输出变成Low，则延迟电路8的电容器电压随着电容器与电阻的时间常数逐渐下降，频率增大电路7及开关元件占空比增大电路20的晶体管的集电极、发射极之间的电阻逐渐增大，频率、占空比连续地缓慢减小。在各晶体管完全关闭时，由于定时电阻变成RT，并且比较电压变成Vref×R2/(R1+R2)，因此开关元件动作信号103的动作频率和占空比返回稳定大小。这样开关元件动作信号103的动作频率、占空比从增大的状态逐渐减小并返回至稳定大小为止的推移期间，可以根据构成延迟电路8的电容器与电阻的时间常数适当设定。
开关元件电路101、升压变压器111与第1实施方式相同，因此省略其说明。此外，若开关元件动作信号103的频率和占空比的大小从增大期间至稳定动作期间不连续地进行变化，则惰性气体荧光灯
Figure S07191952920070412D00022170812QIETU
的灯电压波形112的电压波形发生紊乱，导致放电不稳定。因此，从开关元件动作信号103的频率和占空比的增大期间过渡到稳定动作期间时，通过设置如图10所示的延迟电路8，可以在推移期间使频率和占空比的大小连续缓慢地变化，由此可以稳定地供给电压，惰性气体荧光灯1的电压波形不会发生紊乱，可以防止放电不稳定。
在本实施方式的发明中，通过在从脉冲调光的点亮期间开始至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向发光为止的期间，使开关元件动作信号103的频率和占空比都增大，可以得到同时具有第1、第2实施方式的效果的更好的效果。
即，通过在从脉冲调光的点亮期间开始至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向发光为止的期间，使开关元件动作信号103的频率增大，可以增加每单位时间的放电循环的次数，从而使放电的扩展提前。进而，通过在从脉冲调光的点亮期间开始至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向发光为止的期间，提高开关元件动作信号103的占空比，可以得到能够向惰性气体荧光灯1供给足够能量的灯电压波形112，因此可以使放电的扩展提前。
由此，可以抑制远离易起动部位15处的发光的推迟，并可以维持惰性气体荧光灯1的轴方向亮度分布的均匀性。进而，上述发光的推迟被抑制，从而因推迟时间偏差引起的亮度变化变小，可以抑制在远离易起动部位15处产生的闪烁。
图11是表示从脉冲调光的点亮期间开始经过频率增大期间、推移期间至稳定动作期间为止的、脉冲调光信号、开关元件动作信号103、开关元件Q1、Q2的动作波形和灯电压波形112的图。
开关元件Q1、Q2随着开关元件动作信号103而交替接通。在每次接通开关元件Q1、或Q2时，灯电压波形112即转变其极性，引起陡峭的电压变化。从脉冲调光的点亮期间开始至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向发光为止的期间，成为频率增大期间和占空比增大期间，开关元件动作信号103的频率和占空比增大，产生灯电压波形112的陡峭电压变化的频率增大，进而可以抑制灯电压波形112的平坦部的衰减。接下来进入推移期间，开关元件动作信号103的频率和占空比的大小缓慢地连续变化。在稳定动作期间，开关元件动作信号103的频率及占空比返回稳定的大小，灯电压波形112也可以显示出稳定动作时的电压变化。
如上所述，在本实施方式的发明涉及的惰性气体荧光灯点亮装置中，从脉冲调光信号113的点亮期间开始至惰性气体荧光灯1在其整个轴方向发光为止的期间，提高开关元件动作信号103的频率和占空比，经过频率及占空比从高频状态及高占空比状态逐渐连续地变化的推移期间，开关元件动作信号103的频率和占空比返回稳定状态。
由此，每单位时间的陡峭的电压变化的次数增加，进而即使在刚点亮后也可以形成能够向惰性气体荧光灯1供给足够能量的灯电压波形112，因此可以使放电的扩展提前，远离易起动部位15处的发光的推迟被抑制，可以维持惰性气体荧光灯1的轴方向亮度分布的均匀性。进而，上述发光的推迟被抑制，从而因推迟时间偏差引起的亮度变化变小，可以抑制在远离易起动部位15处产生的闪烁。此外，使开关元件动作信号103的频率和占空比从高的期间缓慢连续地变化至低的期间，因此惰性气体荧光灯1的电压波形不会发生紊乱，可以防止放电不稳定。
接下来，图12及图13表示第1至第3实施方式的发明涉及的惰性气体荧光灯点亮装置的实验结果。
惰性气体荧光灯点亮装置并联4根惰性气体荧光灯并将其点亮。惰性气体荧光灯的管径为φ8.0mm、全长为500mm、封入气体为Xe160Torr将导电性物质涂敷在惰性气体荧光灯内部，从而将易起动部位15设在惰性气体荧光灯的端部的一侧。将开关元件动作信号的频率设为100kHz、开关元件动作信号的占空比设为20％。将脉冲调光的频率设为100Hz。改变脉冲调光的占空比(脉冲调光的点亮期间/脉冲调光的周期)的同时，测量配置有易起动部位一侧的端部附近(以下用测量点A表示)的亮度、与配置有起动部位15一侧相反的一侧的端部附近(以下用测量点B表示)的亮度，并在图12中表示此时的测量点B的亮度/测量点A的亮度的大小与脉冲调光的占空比的关系。此外，在图13中表示改变脉冲调光的占空比时的有无闪烁、从测量点A发光至测量点B发光为止的推迟时间的长短。
在脉冲调光的占空比为10％时，测量点B的亮度相对测量点A的亮度下降至70％。此外，如图13所示，在脉冲调光的占空比为40％左右时，测量点B附近产生闪烁。此外，从测量点A发光至测量点B发光为止的推迟时间为200～400us。
接下来，在脉冲调光的点亮期间初期设置开关元件动作信号103的频率的增大期间，并点亮。将增大期间的开关元件动作信号103的频率设为200kHz、增大期间设为100μs、推移期间设为100μs。改变脉冲调光的占空比的同时，对测量点A的亮度和测量点B的亮度进行测量，其结果如图12所示，在脉冲调光的占空比为10％时，测量点B的亮度相对测量点A的亮度维持在80％。此外，确认有无闪烁，结果如图13所示，当脉冲调光的占空比在30％以上时，未产生闪烁。此外，从测量点A发光至测量点B发光为止的推迟时间为130～270us。
接下来，在脉冲调光的点亮期间初期，设置开关元件动作信号103的占空比的增大期间，并点亮。将增大期间的开关元件动作信号103的占空比设为80％、增大期间设为100μs、推移期间设为100μs。改变脉冲调光的占空比的同时，对测量点A的亮度和测量点B的亮度进行测量，其结果如图12所示，在脉冲调光的占空比为
Figure S07191952920070412D00025152604QIETU
测量点B的亮度相对测量点A的亮度维持在82％。此外，对闪烁的有无进行确认，结果如图13所示，当脉冲调光的占空比在30％以上时，未产生闪烁。此外，从测量点A发光至测量点B发光为止的推迟时间为120～240us。
接下来，在脉冲调光的点亮期间初期，设置开关元件动作信号103的频率及占空比的增大期间，并点亮。将增大期间的开关元件动作信号103的频率设为200kHz、占空比设为80％、增大期间设为100μs、推移期间设为100μs。改变脉冲调光的占空比的同时，对测量点A的亮度和测量点B的亮度进行测量，其结果如图12所示，在脉冲调光的占空比为10％时，测量点B的亮度相对测量点A的亮度维持在93％。此外，对闪烁的有无进行确认，结果如图13所示，即使在脉冲调光的占空比为10％时，也未产生闪烁。此外，从测量点A发光至测量点B发光为止的推迟时间为50～90us。
接下来，利用图15至图23对本发明的第4实施方式进行说明。
根据本发明的第1～第3实施方式的惰性气体荧光灯点亮装置，虽然能防止闪烁，但由于脉冲调光的点亮期间开始时的灯阻抗高，因此产生高电涌电压，存在产生放电空间外的电极之间的沿面放电或连接器、配线等的绝缘破损的危险。
因此，在本发明的第4实施方式中，在脉冲调光的“从点亮期间开始至在灯的整个轴方向发光为止的期间”，不会突然提高开关元件动作信号的频率或突然增大开关元件动作信号的占空比，而是阶段性(逐渐)提高频率，或阶段性(逐渐)增大占空比，从而抑制过电压输入，改善亮度分布的不均匀或闪烁，进而成为安全性能方面也优异的惰性气体荧光灯点亮装置。
图15是表示图6所示的从频率增大期间至稳定动作期间为止的详细的灯电压波形的图。另外，在该图15中，未设置图6中存在的推移期间。
在该图15中，从点亮开始时刻至整体发光结束时刻为止的期间为频率增大期间，整体发光结束时刻以后为稳定动作期间。频率增大期间的灯电压与稳定动作期间相比，整体上产生高电涌电压。其中，特别是刚开始点亮后的电涌电压明显高于其他期间(图15中的被○包围的部分)。
这样刚开始点亮后的电涌电压变高的理由如下：刚开始点亮后，随着频率的增大，点亮电路对灯的电力供给能力变高。另一方面，惰性气体荧光灯尚未形成放电，因此灯的阻抗与静电电容小的电容器等价，在与变压器的漏电感之间，形成Q高的谐振电路，因此刚开始点亮后的电涌电压变高。
该高电涌电压的存在，使变压器、连接器以及配线等的绝缘材料老化，成为装置寿命缩短的原因。
另外，点亮开始时刻及整体发光结束时刻，可以通过如下方法检测并确认：利用高速摄像机对发光的扩展状态进行拍摄；或利用光传感器同时对灯轴方向的多个位置的光输出进行测量，并测量上述光输出的时间变化。
图16是表示本实施方式的发明涉及的进行脉冲调光的惰性气体荧光灯点亮装置的结构的图。
在该图16中，逆变器电路100将来自直流电源114的直流电压转换成高频高压，并施加到惰性气体荧光灯1上。逆变器电路100具有根据来自外部(例如液晶电视的调光控制电路等)的脉冲调光信号进行脉冲调光的功能。
逆变器电路100由开关元件电路101、升压变压器111以及逆变器控制电路102构成。此外，开关元件电路101由推挽电路方式、半桥电路方式以及全桥电路方式等方式构成，将从直流电源114供给的直流电压转换成高频电压并将其输出。升压变压器111对从开关元件电路101供给的高频电压进行升压，将其变成高频高压而输出。从升压变压器111输出的高频高压被输入到惰性气体荧光灯1中。
逆变器控制电路102具有如下功能：将用于控制开关元件电路101的开关元件Q1、Q2的开关元件动作信号103输出到开关元件电路101中。并且根据来自外部的脉冲调光信号113，进行脉冲调光控制。逆变器控制电路102由开关元件动作信号生成电路115和周期/接通时间控制电路116构成。
周期/接通时间控制电路116接收脉冲调光信号的输入，并将接通时间控制信号117和周期控制信号118输出到开关元件动作信号生成电路115中。
接通时间控制信号117表示开关元件动作信号103的接通时间的长短，周期控制信号118表示开关元件动作信号103的周期的长短。接通时间控制信号117和周期控制信号118的长短被存储在电路内，并且每隔以脉冲调光信号为基准的设定时间，即可以改变长短。
在开关元件动作信号生成电路115上，输入有脉冲调光信号113、接通时间控制信号117以及周期控制信号118，并输出开关元件动作信号103。开关元件动作信号103是脉冲信号，其周期为周期控制信号118的长短，其接通时间为接通时间控制信号117的长短。
此外，根据脉冲调光信号113，对开关元件动作信号103的输出和停止进行控制。
图17(a)、图17(b)是表示在图16所示的惰性气体荧光灯点亮装置中，脉冲调光的点亮期间初期的开关元件动作信号103、开关元件Q1、Q2的开/关状态的动作波形以及灯电压波形的图。
图17(a)表示从脉冲调光的点亮开始时刻起提高开关元件动作信号103的频率而动作时的波形，图17(b)表示从脉冲调光的点亮开始时刻起逐渐增大开关元件动作信号103的频率而动作时的波形。
在图17(a)的情况下，刚开始点亮后的灯电压波形，产生超过预定电压的高电涌电压。与此相对，在图17(b)的情况下，未产生超过预定电压的高电涌电压，电涌电压被抑制住。另外，这里的上述预定电压例如为2kV。
图18(a)、图18(b)是表示在图16所示的惰性气体荧光灯点亮装置中，脉冲调光的点亮期间初期的开关元件动作信号103、开关元件Q1、Q2的开/关状态的动作波形及灯电压波形的图。
图18(a)表示从脉冲调光的点亮开始时刻起提高开关元件动作信号103的占空比而动作时的波形，图18(b)表示从脉冲调光的点亮开始时刻起逐渐增大开关元件动作信号103的占空比而动作时的波形。
在图18(a)的情况下，刚开始点亮后的灯电压波形，产生超过预定电压的高电涌电压。与此相对，在图18(b)的情况下，未产生超过预定电压的高电涌电压，电涌电压被抑制住。
图19(a)、图19(b)是表示在图16所示的惰性气体荧光灯点亮装置中，脉冲调光的点亮期间初期的开关元件动作信号103、开关元件Q1、Q2的开/关状态的动作波形及灯电压波形的图。
图19(a)表示从脉冲调光的点亮开始时刻起提高开关元件动作信号103的频率和占空比而动作时的波形，图19(b)表示从脉冲调光的点亮开始时刻起逐渐增大开关元件动作信号103的频率和占空比而动作时的波形。
在图19(a)的情况下，刚开始点亮后的灯电压波形，产生超过预定电压的高电涌电压。与此相对，在图19(b)的情况下，未产生超过预定电压的高电涌电压，电涌电压被抑制住。
图20(a)、图20(b)、图20(c)、图20(d)、图20(e)、图20(f)是表示在整个脉冲调光点亮期间开关元件动作信号103的频率及/或占空比的大小随时间变化的示意图。
图20(a)是从点亮期间的开始时刻(点亮开始时刻)起至惰性气体荧光灯整体发光时刻(整体发光结束时刻)为止，使开关元件动作信号103的频率及/占空比的大小大于稳定动作的大小，且使其大小一定时的示意图。
通过这样动作，从点亮开始时刻起至整体发光结束时刻为止的时间被缩短，因此具有改善亮度分布的均匀性及抑制闪烁的效果。即使如图20(e)所示在整体发光结束时刻之前、或如图20(f)所示在整体发光结束时刻之后，将开关元件动作信号103的频率及/或占空比的大小返回至稳定动作的大小，也可以得到上述效果。但是，若在整体发光结束时刻之后返回，则发光效率降低，因此优选在整体发光结束时刻迅速返回稳定动作的大小。
图20(b)是从点亮开始时刻起至整体发光结束时刻为止，使开关元件动作信号103的频率及/或占空比的大小大于稳定动作的大小，且使其大小一定，并在使开关元件动作信号103的频率及/或占空比的大小返回稳定动作的大小时，使其连续变化时的示意图，相当于图6、图9以及图11中的动作条件。
若使开关元件动作信号103的频率及/或占空比的大小急剧变化，则如图21所示，存在开关元件动作信号103发生紊乱的问题，但通过如上所述地使其连续变化，可以防止开关元件动作信号103发生紊乱。
虽然也可以通过用数字电路构成逆变器控制电路，并且进行同步控制的方法避免上述问题，但在用模拟电路构成时上述方法有效。
图20(c)、图20(d)是在从点亮开始时刻起至整体发光结束时刻为止的期间，至少使到达整体发光结束时刻的一定期间的开关元件动作信号103的频率及/或占空比的大小大于稳定时的大小，并且在到达上述一定期间为止的期间、即在上述一定期间的初期，使开关元件动作信号103的频率及/或占空比的大小逐渐增大时的示意图。
通过在到达上述一定期间为止的期间，使开关元件动作信号103的频率及/或占空比的大小逐渐增大，可以抑制如图15所示的在刚开始点亮后产生的明显的高电涌电压。
图20(c)的示意图表示点亮开始时刻的开关元件动作信号103的频率及/或占空比的大小大于稳定时的大小的情况，图20(d)的示意图则表示小于稳定时的大小的情况，但都可以得到相同的效果。
图22是表示图16所示惰性气体荧光灯点亮装置的逆变器控制电路102内的具体结构的框图，图23是表示逆变器控制电路102内各部分的信号波形的时序图。
逆变器控制电路102由开关元件动作信号生成电路115和周期/接通时间控制电路116构成。在开关元件动作信号生成电路115上，输入有脉冲调光用PWM信号113、周期控制信号118、接通时间控制信号117，并输出开关元件动作信号103。在周期/接通时间控制电路116上，输入有脉冲调光用PWM信号113，并输出周期控制信号118及接通时间控制信号117。
开关元件动作信号生成电路115由计数电路(1)119、比较电路120构成，在计数电路(1)119上输入有脉冲调光用PWM信号113、及周期控制信号118，并输出计数信号1。在比较电路120上输入有计数信号1及接通时间控制信号117，并输出开关元件动作信号103。
周期/接通时间控制电路116由计数电路(2)121及周期/接通时间控制信号生成电路122构成，在计数电路(2)121上输入有脉冲调光用PWM信号113，并输出计数信号2。
在此，脉冲调光用PWM信号113、开关元件动作信号103是二值逻辑信号，计数信号1、计数信号2、周期控制信号118以及接通时间控制信号117是整数信号。
接下来，对开关元件动作信号生成电路115的动作进行说明。
在脉冲调光用PWM信号113从Low变成High时，计数电路(1)119开始进行计数动作。计数信号1的大小从1开始，每隔一定时间其值增加1。当计数信号1达到周期控制信号118的大小时，计数电路(1)119的大小返回1，重复相同的动作。
在比较电路120中，对计数信号1与接通时间控制信号117进行比较，在计数信号1≤接通时间控制信号117时，将开关元件动作信号103设为High；在计数信号1>接通时间控制信号117时，将开关元件动作信号103设为Low。
即，开关元件动作信号103的周期为“计数信号1的大小增加1的时间”ד周期控制信号118的大小”，开关元件动作信号103的接通时间(High电平的时间)为“计数信号1的大小增加1的时间”ד接通时间控制信号117的大小”。
在脉冲调光用PWM信号113从High变成Low时，计数电路(1)119在计数信号1到达周期控制信号118的大小时停止计数动作，计数信号1维持周期控制信号118的大小。即，开关元件动作信号103维持Low电平。
接下来，对周期/接通时间控制电路116的动作进行说明。
在脉冲调光用PWM信号113从Low变成High时，计数电路(2)121开始进行计数动作。计数电路2(121)的动作与计数电路(1)119同步。计数信号2的大小从1开始，每隔一定时间其值增加1，当其大小达到可计数的最大值QMAX时，停止计数动作，并维持QMAX。
周期/接通时间控制电路116对计数信号2与存储在电路中的整数τ1、τ2、τ3……τn进行比较，将与该结果对应存储的两个整数信号作为周期控制信号118及接通时间控制信号117而输出。
具体而言，若将计数信号2设为Q、周期控制信号118设为C、接通时间控制信号117设为D，则在0≤Q<τ1时C＝T0、D＝Ton0，在τ1≤Q<τ2时C＝T1、D＝Ton1，在τn≤Q时C＝Tn、D＝Tonn。
在脉冲调光用PWM信号113从High变成Low时，计数信号2变成0，并保持该大小。
这种开关元件动作信号103的周期、接通时间的时间变化，可以通过对整数信号τ1～τn、T0～Tn、Ton0～Tonn的大小进行调节而任意改变。
另外，在图22所示的逆变器控制电路102中，从电路构成的难易性考虑，将开关元件动作信号103的占空比置换为“接通时间控制信号的大小”/“周期控制信号的大小”来进行控制，显然这等价于对占空比进行控制，并不与发明的主旨相悖。
接下来，利用图23所示的时序图，对图22所示的逆变器控制电路102的电路动作进行说明。
在此，如图23所示，设定为τ1＝80、τ2＝400、T0＝8、T1＝5、T2＝10、Ton0＝2、Ton1＝4、Ton2＝2。
在脉冲调光用PWM信号113从Low变成High时，计数信号1、计数信号2的大小都为1，每隔一定时间则增加1。在该例子中，计数信号1和计数信号2的计数完毕的周期相同，但计数信号2的周期也可以是计数信号1的n倍。
在计数信号2为0～τ1(＝80)期间，周期控制信号118为8，接通时间控制信号117为2。开关元件动作信号103在计数信号1≤接通时间控制信号117(＝2)时变成High，否则变成Low。计数信号1在周期控制信号118的大小变成8时返回至1，并重复相同的动作。
在计数信号2变成τ1＝80时，周期控制信号118变成5，接通时间控制信号117变成4。开关元件动作信号103在计数信号1≤接通时间控制信号117(＝4)时变成High，否则变成Low。计数信号1在周期控制信号118的大小变成5时返回至1，并重复相同的动作。
在计数信号2变成τ2＝400时，周期控制信号118变成10，接通时间控制信号117变成2。开关元件动作信号103在计数信号1≤接通时间控制信号117(＝4)时变成High，否则变成Low。计数信号1在周期控制信号118的大小变成10时返回至1，并重复相同的动作。
若计数信号2达到可计数的最大值QMAX，则维持QMAX的大小。
在脉冲调光用PWM信号113变成Low时，计数信号1在周期控制信号118的大小达到1时停止计算，同时计数信号2复位为0。
另外，也可以不预先固定上述各实施方式中的频率增大期间、占空比增大期间以及频率和占空比增大期间，而是根据配置在相当于图14的B的位置上的光传感器的输出，进行如判断整体发光结束时刻等反馈控制。
图24是适用于本发明的各实施方式，并具有不同于图3所示惰性气体荧光灯的结构的直管状的惰性气体荧光灯123的与管轴垂直的截面图(参照特表2004—510302)。
如该图24所示，沿着玻璃管124内壁在管轴方向上设置的两个线状的内部电极125、126被由玻璃构成的电介质127、128覆盖，并在玻璃管124内壁及电介质127、128上形成有荧光物质129。这样，本发明的各实施方式的惰性气体荧光灯，并不仅是设有图3所示的在玻璃管外表面的管轴方向上延伸的外部电极的惰性气体荧光灯，也可以适用如图24所示沿着玻璃管124内壁在管轴方向上设有内部电极125、126的惰性气体荧光灯。具有图3或图24所示结构的惰性气体荧光灯属于隔着电介质放电的电介质阻挡层放电灯的范畴。
此外，虽然在本说明书中，对用作惰性气体荧光灯的本发明的点亮装置进行了说明，但在维持放射亮度分布的均匀性方面，或在防止高电涌电压方面，并不限于荧光灯。只要是图3或图24所示结构的灯，或其他在电极与放电容器之间至少隔着一种电介质在放电容器内产生放电、并利用放电产生的准分子光的放电灯，则本发明的技术也适用于这些灯。进而，在用途方面也并不限定于液晶背景光或照明用途。

Claims (8)

1.一种惰性气体荧光灯点亮装置，具有：惰性气体荧光灯，在玻璃管的内部封入He、Ar、Xe、Kr中的任意一种以上惰性气体，上述玻璃管内表面上涂敷有荧光体，并设有在上述玻璃管的轴方向上延伸的电极；和逆变器电路，对上述电极施加交流高压，该逆变器电路由以下几部分构成：逆变器控制电路，输出开关元件动作信号；开关元件电路，根据上述开关元件动作信号对开关元件进行开/关控制，从而将直流电压转换成交流电压；以及升压变压器，对来自该开关元件电路的交流电压进行升压，上述惰性气体荧光灯点亮装置周期性地重复上述惰性气体荧光灯的点亮期间和熄灭期间，并控制点亮期间与熄灭期间的时间比例，从而进行脉冲调光，其特征在于，
在从脉冲调光的点亮开始时刻至上述惰性气体荧光灯在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止的期间内，至少一部分期间的上述开关元件动作信号的频率高于稳定时的上述开关元件动作信号的频率。
2.根据权利要求1所述的惰性气体荧光灯点亮装置，其特征在于，
在上述至少一部分期间的初期，使上述开关元件动作信号的频率逐渐增大。
3.根据权利要求1或2所述的惰性气体荧光灯点亮装置，其特征在于，
在从上述脉冲调光的点亮开始时刻至上述惰性气体荧光灯在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止的期间内，至少一部分期间从上述开关元件动作信号的频率返回至上述稳定时的开关元件动作信号的频率时，使上述开关元件动作信号的频率的大小连续变化。
4.一种惰性气体荧光灯点亮装置，具有：惰性气体荧光灯，在玻璃管的内部封入He、Ar、Xe、Kr中的任意一种以上惰性气体，上述玻璃管内表面上涂敷有荧光体，并设有在上述玻璃管的轴方向上延伸的电极；和逆变器电路，对上述电极施加交流高压，该逆变器电路由以下几部分构成：逆变器控制电路，输出开关元件动作信号；开关元件电路，根据上述开关元件动作信号对开关元件进行开/关控制，从而将直流电压转换成交流电压；以及升压变压器，对来自该开关元件电路的交流电压进行升压，上述惰性气体荧光灯点亮装置周期性地重复上述惰性气体荧光灯的点亮期间和熄灭期间，并控制点亮期间与熄灭期间的时间比例，从而进行脉冲调光，其特征在于，
从脉冲调光的点亮开始时刻至上述惰性气体荧光灯在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止期间内，至少一部分期间的上述开关元件动作信号的占空比高于稳定时的上述开关元件动作信号的占空比。
5.根据权利要求4所述的惰性气体荧光灯点亮装置，其特征在于，
在上述至少一部分期间的初期，使上述开关元件动作信号的占空比逐渐增大。
6.根据权利要求4或5所述的惰性气体荧光灯点亮装置，其特征在于，
在从上述脉冲调光的点亮开始时刻至上述惰性气体荧光灯在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止的期间内，至少一部分期间从上述开关元件动作信号的占空比返回至上述稳定时的开关元件动作信号的占空比时，使上述开关元件动作信号的占空比的大小连续变化。
7.一种惰性气体荧光灯点亮装置，具有：惰性气体荧光灯，在玻璃管的内部封入He、Ar、Xe、Kr中的任意一种以上惰性气体，上述玻璃管内表面上涂敷有荧光体，并设有在上述玻璃管的轴方向上延伸的电极；和逆变器电路，对上述电极施加交流高压，该逆变器电路由以下几部分构成：逆变器控制电路，输出开关元件动作信号；开关元件电路，根据上述开关元件动作信号对开关元件进行开/关控制，从而将直流电压转换成交流电压；以及升压变压器，对来自该开关元件电路的交流电压进行升压，上述惰性气体荧光灯点亮装置周期性地重复上述惰性气体荧光灯的点亮期间和熄灭期间，并控制点亮期间与熄灭期间的时间比例，从而进行脉冲调光，其特征在于，
在从脉冲调光的点亮开始时刻至上述惰性气体荧光灯在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止的期间内，至少一部分期间的上述开关元件动作信号的频率及占空比高于稳定时的上述开关元件动作信号的频率及占空比。
8.根据权利要求7所述的惰性气体荧光灯点亮装置，其特征在于，
在从上述脉冲调光的点亮开始时刻至上述惰性气体荧光灯在其整个轴方向上发光的整体发光结束时刻为止的期间内，至少一部分期间从上述开关元件动作信号的频率及占空比返回至上述稳定时的开关元件动作信号的频率及占空比时，使上述开关元件动作信号的频率及占空比的大小连续变化。
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王元庆.脉宽调制亮度调节方式下冷阴极荧光灯性能的实验研究.《发光学报》.2004,第25卷(第4期),455页第4段至458页倒数2段以及附图1至4. *

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