CN101346798A - 电介质阻挡型放电灯、背光装置及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提高电介质阻挡型放电灯的发光效率。本发明的电介质阻挡型放电灯(100)由灯管(10)、封入在上述灯管内的稀有气体、内部电极(11)、离开上述灯管而配置的外部电极(12)和荧光体层(13)构成。通过点亮电路(14)向上述内部电极和上述外部电极之间加载交流电压时，反复发生电介质阻挡放电，上述灯点亮。将上述内部电极和上述外部电极之间的静电容设定为在上述灯管的单位内表面积低于2.8nF/m²。另外，将上述灯管的单位内表面积每1次放电的放电电荷量设定为低于29.0μC/m²。

Description

电介质阻挡型放电灯、背光装置及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及电介质阻挡型放电灯，特别是涉及提高灯效率的管结构。

背景技术

近年，作为使用于液晶显示装置的背光装置等的灯，除了进行作为放电介质使用水银的灯(有水银灯)的研究以外，还盛行进行作为放电介质不使用水银的灯(无水银灯)的研究。从伴随温度的时间变化发光强度的变动小这点和环境方面的观点出发而优选无水银灯。作为无水银灯，隔着封入了稀有气体的灯管的管壁而放电的“电介质阻挡型”是主流。

另一方面，液晶显示装置要求高亮度化，使用于液晶显示装置的背光装置也迫切要求高亮度化。

在电介质阻挡型放电灯中，作为以高亮度化(高照度化)作为目的的技术有专利文献1。图16表示专利文献1中公开的稀有气体荧光灯1的概略剖面图。稀有气体荧光灯1在玻璃灯管2上具备外部电极4和内部电极5。在内部电极5上设有介质层8，其之上设有荧光体层6。专利文献1指出，通过使外部电极4的面积比内部电极5的面积大可以使稀有气体放电灯1的灯照度增大。除此以外，若着眼于静电容，在内部电极5和放电空间之间形成的静电容比外部电极4和放电空间之间形成的静电容小时，灯照度进一步增大。

专利文献1：特开2002-208379号公报(段落[0021]～[0024]，图6)

发明内容

但是，本发明人着眼于将来自灯的输出光通量除以对灯的输入功率所得到的值，即“灯效率(1m/W)”，进行锐意研究的结果表明，如专利文献1指出的“内部电极5和放电空间之间的静电容”和“外部电极5和放电空间之间的静电容”的大小关系与灯效率没有关联性。

本发明以该新的见解为基础，其目的在于，提供灯效率高的电介质阻挡型放电灯及用其的背光装置和液晶显示装置。

本申请发明人新发现，在电介质阻挡型放电灯中，当一对电极间的灯管的单位内表面积的灯电容比某值小时，将来自灯的输出光通量除以对灯的输入功率所得到的值即灯效率，大幅度提高。

具体地说，本发明的第1方案提供一种电介质阻挡型放电灯，其具备封入了含有稀有气体的放电介质的灯管和配置在上述灯管上的第1及第2电极、上述第1及第2电极间的上述灯管的单位内表面积的灯电容低于2.8nF/m²。通过将上述灯管的单位内表面积的灯电容设定为低于2.8nF/m²，可以大幅度地提高灯效率。

更优选将上述灯管的单位内表面积的灯电容设定为低于2.4nF/m²。

具体地说，上述第1电极配置在上述灯管的内部，上述第2电极配置在上述灯管的外部。优选的配置是上述第2电极与上述灯管离开而配置。

上述灯管的单位内表面积的灯电容由电介质阻挡型放电灯的物理构成、即灯管的管壁等的电容(介电常数及厚度)，以及第2电极与灯管之间的空隙距离决定。要变更介电常数必须变更材料，现在尚不知有介电常数比空气低的材料，从这些观点出发，未必能够容易地将灯管的管壁等的电容调节到希望的值。因此，优选通过调节第2电极和灯管间的空隙距离，来调节灯管的单位内表面积的灯电容。

另外，本申请发明人新发现，除了由上述那样的物理构成决定的灯电容以外，通过调节在灯管上加载的电压，一对电极间的灯管的单位内表面积的每1次放电的放电电荷量比某值小时，也可以大幅度地提高灯效率。

具体地说，本发明的第2方案提供一种电介质阻挡型放电灯，其具备封入了含有稀有气体的放电介质的灯管、配置在上述灯管上的第1及第2电极、和在上述第1及第2电极之间加载交流电压、反复发生电介质阻挡放电，使上述稀有气体等离子化而发光的点亮电路，上述第1及第2电极间的上述灯管的单位内表面积的每一次放电的放电电荷量低于29.0μC/m²的。

更具体地说，由上述点亮电路加载到上述第1及第2电极间的电压，其峰间值在1.25kV以上3.2kV以下。

另外，上述第1电极配置在上述灯管的内部，上述第2电极配置在上述灯管的外部。优选的配置是上述第2电极离开上述灯管而配置。

在本发明的第1方案的电介质阻挡型放电灯中，通过将灯管的单位内表面积的灯电容设定为低于2.8nF/m²，能够大幅度地提高灯效率。另外，在本发明的第2方案的电介质阻挡型放电灯中，通过将灯管的单位内表面积的每一次放电的放电电荷量设定为低于29.0μC/m²能够大幅度地提高灯效率。

附图说明

图1A是本发明实施方式的电介质阻挡型放电灯100(外部电极非接触型)的在管轴方向上的示意剖面图。

图1B是图1A的I-I线处的剖面图。

图2是实施方式的电介质阻挡型放电灯100(外部电极接触型)的在与管轴垂直的方向上的示意剖面图。

图3是本发明实施方式的电介质阻挡型放电灯100的等效电路图。

图4A是用于测定灯电容及放电电荷量的构成的示意剖面图。

图4B是图4A的等效电路图。

图5是V-Q李萨如(Lissajous)波形图。

图6A是具备コ字状外部电极的电介质阻挡型放电灯的在与管轴垂直方向上的示意剖面图。

图6B是具备コ字状外部电极的电介质阻挡型放电灯的在管轴方向上的示意剖面图。

图7A是具备抛物面状外部电极的电介质阻挡型放电灯的在与管轴垂直方向上的示意剖面图。

图7B是具备抛物面状外部电极的电介质阻挡型放电灯的在管轴方向上的示意剖面图。

图8是具备平板状外部电极的电介质阻挡型放电灯的在与管轴垂直方向上的示意剖面图。

图9是具备由直线状的金属丝构成的外部电极的电介质阻挡型放电灯的在与管轴垂直方向上的示意剖面图。

图10A是具备倒V字状外部电极的电介质阻挡型放电灯的在与管轴垂直方向上的示意剖面图。

图10B是具备倒V字状外部电极的电介质阻挡型放电灯的在管轴方向上的示意剖面图。

图11A是具备平板状外部电极的电介质阻挡型放电灯的在与管轴垂直方向上的示意剖面图。

图11B是具备平板状外部电极的电介质阻挡型放电灯的在管轴方向上的示意剖面图。

图12A是具备由相对于灯管空出间隔而缠绕的金属丝和平板构成的外部电极的电介质阻挡型放电灯的在与管轴垂直方向上的示意剖面图。

图12B是具备由相对于灯管空出间隔而缠绕的金属丝和平板构成的外部电极的电介质阻挡型放电灯的在管轴方向上的示意剖面图。

图13A是具备由相对于灯管空出间隔而缠绕的金属丝构成的外部电极的电介质阻挡型放电灯的在与管轴垂直方向上的示意剖面图。

图13B是具备由相对于灯管空出间隔而缠绕的金属丝构成的外部电极的电介质阻挡型放电灯的在管轴方向上的示意剖面图。

图14是表示灯电容和灯效率的关系的坐标图。

图15是表示放电电荷量和灯效率的关系的坐标图。

图16是以往的稀有气体荧光灯1的剖面图。

100、300电介质阻挡型放电灯装置

10灯管

11、11A、11B内部电极

12外部电极

12a平板

12b金属丝

13荧光体

14点亮电路

15地

17保持构件

700背光装置

701漫射板

702漫射片

703棱镜片

704偏光片

705框体

800液晶面板

900液晶显示装置

具体实施方式

以下详细地说明本发明的实施方式。

图1A及图1B表示本发明实施方式的电介质阻挡型放电灯装置100。如后面详述的那样，本发明通过将电介质阻挡型放电灯中的作为一对电极间的静电容的灯电容(灯管内表面的每单位面积)设定为适当的值可以大幅度地提高灯效率。另外，除了由物理构成决定的灯电容以外，本发明还通过调节在灯管上加载的电压，将电极间的灯管的内表面的每单位面积、每1次放电的放电电荷量设定为适当的值，可以大幅度地提高灯效率。只要将灯电容及/或放电电荷量设定在相关范围内即可，可以如图1A、图1B的电介质阻挡型放电灯装置100那样，具有外部电极12相对于灯管10离开而配置的基本构造(外部电极非接触型)，也可以如图2所示那样，具有外部电极12相对于灯管10紧密接触的基本构造(外部电极接触型)。

在发光管或者灯管10上配置有一对电极、即内部电极(第1电极)11和外部电极(第2电极)12。本实施方式中内部电极11配置在灯管10的一端。外部电极12配置在灯管10的外部。具体地说，外部电极12沿灯管10的长度方向(管轴方向)延伸，通过保持构件17相对于灯管10的外周面隔开空隙而相对。外部电极12与灯管10的外周面之间的最短距离(空隙距离d)沿灯管10的长度方向是一定的。在灯管10的内部封入有稀有气体(未图示)，在灯管10的内面上涂布有荧光体层13。内部电极11和外部电极12之间由点亮电路14连接。点亮电路14向内部电极11和外部电极12施加矩形波的电压。来自点亮电路14的输出的一端与地15连接。

灯管10一般使用容易大量生产、强度也高的细管形状的灯管。另外，作为灯管10的材料有硼硅酸玻璃、石英玻璃、钠玻璃、铅玻璃等的玻璃。灯管10的外径通常是1.0mm～10.0mm左右，但是并不仅限于此。例如，也可以是一般照明用荧光灯管中利用的30mm左右。灯管10不限于直线状的形状，也可以是L字状、U字状或者矩形状等。

灯管10被密封，其内部被封入放电介质(未图示)。放电介质是以稀有气体作为主体的1种以上的气体。封入灯管10中的气体的压力、即电介质阻挡型放电灯装置100的管的内部压力是0.1kPa～76.0kPa左右。

内部电极11在灯管10的一端的内部形成。内部电极11例如可以由钨和镍等的金属形成。内部电极11的表面也可以由氧化铯、氧化钡、氧化锶的金属氧化物层覆盖表面的一部分或者全部。通过使用这样的金属氧化物层，可以降低点亮开始电压，防止由离子冲击造成的电极劣化。另外，内部电极11不仅可以位于灯的一端，也可以位于灯的两端(参照后述的图11B、图12B及图13B)。

外部电极12可以由铜、铝、不锈钢等金属和以氧化锡、氧化铟等作为主成分的透明导电性构造物等形成。通过将外部电极12实施镜面反射处理而使用，即使在外部电极12和灯管10之间不设定高反射片，也可以使从灯管10到外部电极12的光效率良好地被反射，实现高的光取出效率。

荧光体层13为了转换由放电介质发出的光的波长而形成。通过改变荧光体层13的材料可以得到各种波长的光。例如，可以得到白光和红、绿、蓝等的光。荧光体层13可以由所谓用于一般照明用荧光灯、等离子显示器等的材料形成。

点亮电路14向内部电极11和外部电极12间施加矩形波电压。

电介质阻挡型放电的场合，因一般以矩形波施加电压时灯效率(来自灯管10的输出光通量除以对灯管10的输入功率所得到的值)高，因此非常理想。另外，电压波形不限定于矩形波，只要在可以使灯管10点亮的范围内，也可以是正弦波等。通过由点亮电路14施加电压，隔着灯管10的管壁，反复发生电介质阻挡放电，稀有气体等离子化而发光。

接着，说明电介质阻挡型放电灯装置100的灯部的静电容值C0(以下称为“灯电容值C0”)、每1次放电的放电电荷量Q0及灯效率η的测定方法。

图3表示电介质阻挡型放电灯100的等效电路。电介质阻挡型放电灯100的灯部分的灯电容值C0，与在内部电极11和外部电极12之间夹着与介质相当的放电空间、荧光体13和灯管10的电容(以下称为“电容L”)的静电容相当。

该灯电容值C0和灯效率η可以用图4A的电介质阻挡型放电灯装置300算出。图4A是电介质阻挡型放电灯装置300的概略剖面图，图4B是图4A的电介质阻挡型放电灯装置300的等效电路图。电介质阻挡型放电灯装置300，仅在外部电极12和地线15之间按照与灯电容值C0成为串联的方式连接有电容16这一点上，与图1A及图1B的电介质阻挡型放电灯装置100不同。另外，给与电介质阻挡型放电灯装置100相同的构成赋予相同的符号，并省略其说明。

在图4B的等效电路中，在可测定灯电容值C0和静电容值C16的合计电压的位置上及可测定静电容值C16的位置上分别连接电压探测器V1和电压探测器V2。另外，为了减小对灯上所施加的电压的影响，使用电容16的静电容值C16比灯电容值C0大的电容16。例如，相对于灯电容值C0是数10pF左右，使用静电容值C16是数10nF左右的电容C16。

在上述配置中，由点亮电路14施加矩形波电压，在灯管10点亮的状态下测定电压V1和V2。如后面详述的那样，以峰间值(p-p值)计具有数kV的电压值，而且在频率为20～30kHz左右(根据灯管有时成为数10kHz级)的交流电压下被点亮。由测定的电压V1及V2算出施加到内部电极11和外部电极12间的电压(灯电压)V0(＝V1-V2)。另外，由于电容16和由灯构成的电容L是串联连接，所以通过电容16的静电容值C16和电压V2可以算出储存在电容L中的电荷Q(＝C16×V2)。

图5表示将按照上述那样算出的灯电压V0和电荷Q分别设为纵轴和横轴上的V-Q李萨如图。这里，由于灯功率W用灯电流I和灯电压V0的积、即每单位时间流过的电荷量Q和灯电压V0的积表示，所以如下式(1)所示，与驱动频率f和由图5的V-Q李萨如图的ABCD点围住的面积S相乘的值相当。

[公式1]

W＝S×f    (1)

这里，从A点到B点及从C点到D点表示矩形波的电压急剧变化之后向电容L的电荷Q的蓄积和灯电压V0的变化，从B点到C点及从D点到A点表示在放电空间放电开始直至停止之间，向电容L的电荷Q的蓄积和灯电压V0。

另一方面，由于灯电容值C0是电荷Q除以电压V0的变化量的变化量所得到的值，所以可以根据点A和点B的斜率计算出来。但是，外部电极12在灯管10的长度方向延伸，灯电容值C0根据灯管10的长度而不同。换句话说，可以考虑在长度方向上并列配置相同的电容。即使是相同的电极构成，在灯管10的管径大时，就多出内表面积增加部分储存的电荷量。也就是说，管径增大时，实质上灯电容增大。因此，为了排除灯管10的尺寸的影响而来评价灯电容，将灯电容值C0除以灯管10的内表面积SL的值定义为单位内表面积的灯电容值C0。该单位内表面积的灯电容值C0由下式(2)表示。在该式(2)中，ΔQ和ΔV分别表示从A点至B点(从C点至D点)的电荷的变化量和灯电压的变化量。

[公式2]

$C0=\frac{\mathrm{\ΔQ}}{\mathrm{\ΔV}\×\mathrm{SL}}---\left(2\right)$

另外，若将由电介质阻挡型放电灯装置300输出的总光通量值设为Φ，则利用式(1)由以下式(3)能够算出灯效率η。

[公式3]

$\mathrm{\η}=\frac{\mathrm{\Φ}}{W}---\left(3\right)$

从B点到C点及从D点到A点的电荷Q的变化分别是通过1次放电在放电空间内移动的电荷。将该从B点到C点或者从D点到A点的电荷Q的蓄积量定义为每1次放电的放电电荷量Q0。

将点B及点C的灯电压V0分别设为电压V0b、V0c，其平均电压值设为V0bd。同样，将点D及点A的灯电压V0分别设为电压V0d、V0a，其平均电压值设为V0da。由于从B点至C点及从D点至A点的灯电压V0的变化小，所以放电电荷量Q0，与面积S除以由平均电压值V0bc减去平均电压值V0da所得到的值即V0bcda得到的值大体相当，通过以下的式(4)表示。

[公式4]

$Q0=\frac{S}{V0\mathrm{bcda}}---\left(4\right)$

但是，由于灯管10具有某一尺寸，所以放电电荷量Q0根据灯管10的长度和管径而不同。因此，为了排除灯管10的内表面积SL的影响而评价放电电荷量，如下式(5)所示的那样，将放电电荷量Q0除以内表面积SL除的值定义为单位内表面积每1次放电的放电电荷量q0。

[公式5]

$q0=\frac{Q0}{\mathrm{SL}}---\left(5\right)$

由以上式(1)～式(5)，利用图4A的电介质阻挡型放电灯装置300的V-Q李萨如图，可以算出单位内表面积的灯电容值C0、单位内表面积每1次放电的放电电荷量q0、以及灯效率η。

(实验)

为了调查灯效率η、灯电容值C0和放电电荷量q0的关系，制作各种灯电容值C0的电介质阻挡型放电灯，测定灯电容值C0、放电电荷量q0及灯效率η。

为了改变单位内表面积的灯电容值C0，可以考虑改变灯管10和外部电极12之间的空隙距离d(与外部电极12和放电空间的距离相对应)、改变灯管10的管壁的厚度(由灯管10的外径和内径的差决定)及变更灯管10的构成材料而改变介电常数等。但是从现在尚不知有介电常数比空气低的材料这一点出发，通过变更灯管10的构成材料而变更介电常数未必容易。因此，在本试验中，对于各种方式的外部电极12，改变灯管10和外部电极12间的空隙距离d而可以改变灯电容值C0。另外，使用管壁厚度不同的灯管10，由此也可以改变灯电容值C0。

为了改变单位内表面积每1次放电的放电电荷量q0，可以考虑改变灯电容值C0及改变输入电压的值。但是，由于对于输入电压必须按照能够稳定放电、维持点亮那样进行设定，所以可调整的范围窄。因此，在本实验中，主要通过改变灯电容值C0而改变放电电荷量q0，输入电压一般在能够维持点亮所必要的值的范围内，即以p-p值计，在1.25kV以上3.2kV以下的范围内设定。

如以下表1所示，使用No.1～No.14的14种的外部电极12。

表1

外部电极No.	形状	空隙距离(mm)	宽度WD(mm)	备注
					1	コ字	0.5	16.4	图6A、图6B
2	コ字	0.9	15.6	图6A、图6B
					3	コ字	1.7	18.0	图6A、图6B
4	コ字	2.5	19.6	图6A、图6B
					5	コ字	3.3	21.2	图6A、图6B
6	抛物面	3.1	13.0	图7A、图7B
					7	平板	3.1	13.0	图8
8	直线状金属丝	3.1	0.30	图9
					9	倒V字	3.1	13.0	图10A、图10B
10	平板(WD＝5mm)	6.5	5.0	图11A、图11B
					11	平板(WD＝6mm)和螺旋状金属丝	6.5	6.0	图12A、图12B
12	平板(WD＝15)	6.5	15.0	图11A、图11B
					13	平板(WD＝15mm)和螺旋状金属丝	6.5	15.0	图12A、图12B
14	螺旋状金属丝	6.5	0.30	图13A、图13B

如图6A及图6B所示，No.1～No.5的外部电极12的剖面呈“コ字”形状。若将外部电极12中的コ字形状的3个平面各自与灯管10之间的最短距离定义为空隙距离d，则外部电极12按照各自的平面与空隙距离d相等那样配置。No.1～No.5的外部电极12中的空隙距离d分别是0.5mm、0.9mm、1.7mm、2.5mm及3.3mm。另外，将构成“コ字”形状的3个壁部的宽度总和定义为宽度WD。No.1～No.5的外部电极12的宽度WD分别是16.4mm、15.6mm、18.0mm、19.6mm、21.2mm。

如图7及图7B所示，No.6的外部电极12的剖面呈“抛物线”形状。将外部电极12的抛物线形状的底部和灯管10之间的最短距离定义为空隙距离d。No.6的外部电极12中的空隙距离d是3.1mm，宽度WD是13.0mm。

如图8所示，No.7的外部电极12是沿灯管10的长度方向配置的宽度WD为13.0mm的平板，剖面结构呈“直线”形状。将外部电极12的剖面的直线形状和灯管10之间的最短距离定义为空隙距离d。No.7的外部电极12中的空隙距离d是3.1mm。

如图9所示，No.8的外部电极12是沿灯管10的长度方向配置的直线状的金属丝，剖面结构呈圆形状。将外部电极12的剖面的圆形状和灯管10之间的最短距离定义为空隙距离d。No.8的外部电极12中的空隙距离d是3.1mm。另外，金属丝的场合，宽度WD取为金属丝的直径0.30mm。

如图10A及图10B所示，No.9的外部电极12的剖面呈“倒V字”形状。这里，将外部电极12的倒V字形状的凸出顶点和灯管10之间的最短距离定义为空隙距离d。No.8的外部电极12中的空隙距离d是3.1m，宽度WD是13.0mm。

如图11A及图11B所示，No.10及No.12的外部电极12是沿灯管10的长度方向配置的宽度WD分别为5mm及15mm的平板，空隙距离d都是6.5mm。

如图12A及图12B所示，No.11及No.13的外部电极12由相对于灯管10空出空隙沿长度方向配置的平板12a和按照与该平板12a电接触那样在灯管10的周围空出一定间隔而缠绕的螺旋状金属丝12b构成。No.11及No.13的平板12a的宽度WD分别为5mm及15mm。No.11及12的空隙距离d都是6.5mm。

如图13A及图13B所示，No.14的外部电极12由在灯管10的周围空出一定间隔而缠绕的螺旋状金属丝构成。空隙距离d是6.5mm。

使用4种灯管10。具体地说，使用外径2.6mm、内径2.0mm、管壁厚度0.3mm、长度160mm的直管(No.1的灯管10)，外径3.0mm、内径2.0mm、管壁厚度0.5mm、长度160mm的直管(No.2的灯管10)，外径3.0mm、内径2.0mm、管壁厚度0.5mm、长度370mm的直管(No.3的灯管10)及外径4.0mm、内径3.0mm、管壁厚度0.5mm、长度370mm的直管(No.4的灯管10)。

在No.1及No.2的灯管10中仅在一端配置了内部电极11(参照图1A、图6B、图7B及图10B)。另一方面，在No.3及No.4的灯管10中在两端配置有内部电极11A、11B(参照图11B、图12B、及图13B)。

在下述表2～表4所示的条件下，测定灯电压V0和电荷Q，根据V-Q李萨如图算出灯管10的单位内表面积的灯电容值C0、单位内表面积的放电电荷量q0及灯效率η。作为其它的条件，在灯管10内封入20kPa的60％的氙和40％氩的混合气体。外部电极12的主要成分是Al，为了具有反射功能，用Ag包覆外部电极12的表面。将电介质阻挡型放电灯设置于积分球内用高压脉冲电源(ハイデン研究所制：SBP-5K-HF-1)点亮而测定总光通量及灯功率。由高压脉冲电源构成的点亮电路14的驱动波形形成正负交变的矩形。

[表2]

[表3]

[表4]

在表2所示的实验No.1～9中，使用No.1～9的外部电极12和No.1，2的灯管10，输入电压以p-p值计取为1.25kV～2.0kV。另外，在表3所示的实验No.10～42中，使用No.10～14的外部电极12和No.3的灯管10，输入电压以p-p值计取为1.6kV～3.0kV。另外，在表4所示的实验No.43～72中，使用No.10～14的外部电极12和No.4的灯管10，输入电压以p-p值计取为2.0kV～3.2kV。在全部实验No.1～72中，输入电压以p-p值计均在1.25kV以上3.2kV以下。

实验No.1～72的单位内表面积的灯电容值C0、单位内表面积的放电电荷量q0及灯效率η的测定结果示于表2～4。另外，将灯电容值C0及灯效率η的测定结果的图表化示于图14。另外，将放电电荷量q0及灯效率η的测定结果的图表化示于图15。图14及图15中，“■”表示实验NO.1～9(表2)，“▲”表示实验NO.10～42(表3)，“×”表示实验No.43～72(表4)。

由图14可以明显看出，为了提高灯效率η，最好着眼于由内部电极11和外部电极12形成的灯管10的单位内表面积的灯电容值C0，而不是专利文献1所述的“内部电极5和放电空间之间的静电容”和“外部电极5和放电空间之间的静电容”的大小关系。具体地说，可以看出，降低灯电容值C0时，灯效率η提高。更具体地说，可以看出，灯电容值C0低于2.8nF/m²(实验No.2)时，可以大幅度提高灯效率η。特别是灯电容值C0低于2.4nF/m²(实验No.3)时，可以更明确地看到灯效率η的提高。

由图14还可以明显看出，即使改变外部电极12的形状，灯效率η和灯电容值C0的相关关系也显示同样的倾向。从而可以看出，灯效率与外部电极12的形状无关而依存于灯电容值C0。

在本实验中，灯电容值C0的最小值是0.5nF/m²，但是灯电容值C0越小，放电电荷量也越小，也就是说，只要能够通过灯电流变小来进一步减小灯电容值C0的话，就可以提高灯效率。另外，灯电容值C0的下限值由各发光器件必需的亮度来决定。灯电容值C0降低时，同一驱动电压的情况下，1个灯的每单位长度的亮度降低。通常可以通过增大电压和增加个数来补充亮度，但是仅仅在因各发光器件的点亮电路的性能和成本的制约而不能确保亮度的场合下，在实用上才设定灯电容的下限值。

由图15可以明显看出，除了由电介质阻挡型放电灯的物理构成决定的灯电容值C0以外还考虑了加载电压的情况下、即着眼于灯管10的单位内表面积每1次放电的放电电荷量q0的情况下，放电电荷量q0减小时，灯效率η提高。具体地说，可以明显看出，放电电荷量q0低于29.0μC/m²(实验No.2)时，灯效率η大幅度地提高。特别是放电电荷量q0低于21.67μC/m²(实验No.34)时，可以更明确地看到灯效率η的提高。

实验No.1～72的特征在于，没有为了降低放电电荷量q0，而将输入电压设定的较低，而是如前所述，输入电压设定在通常维持点亮所必需的范围内，通过减小灯电容值C0(使空隙距离d增大等)而降低放电电荷量q0。可以推测，通过不降低输入电压，可以使管内加载的电场强度E(与输入电压和灯电压V0成正比)保持的较高，能够激发多为亚稳定状态的氙。另外，可以推测，通过降低放电电荷量q0，可以防止氙的离子化，灯效率η超过以往的预测而提高。

本发明基于以下理论的考察而达成上述实验的结果。众所周知，一般灯电流I减少时，灯效率η增高。但是，只要电介质阻挡型放电灯的物理构成一定，相对于该构成就存在可得到最大的灯效率η的最佳灯电压V0，即使由该最佳灯电压V0进一步降低灯电压而降低灯电流I，也不能提高灯效率。因此，本发明人认为，只要能够使电场强度E保持的较高，同时使灯电流I(放电电荷量q0)降低，就会涉及到进一步提高效率，作为使电场强度E增高的构成，发现了减小灯电容值C0的构成。也就是说，在采用将灯电压V0设定在维持点亮所必需的范围内或者作为制品实用的范围内，而且减小灯电容值C0的构成(增大灯管10和外部电极12之间的空隙距离d，或者减小外部电极12和灯管10内的放电空间之间的介电常数的构成)时，发现了在使电场强度E保持的较高的同时使电荷量Q小的构成。在该构成中实际测定灯效率η的结果如图14及图15所示，新发现了急剧提高灯效率的灯电容值C0及放电电荷量q0的值。

为了实现使灯效率急剧上升的灯电容值C0的范围，实用的方法是使外部电极12和灯管10的空隙距离d增大。这是由于，如前所述现在发现的物质中介电常数最小的物质是空气，只要简单地将外部电极12配置在距灯管10更离开一点的位置上，空隙距离d就能够增大。

参照图1A，本实施方式的电介质阻挡型放电灯100构成作为液晶显示装置900用面光源器件的背光装置700的一部分，配置在漫射板701的光入射面701a侧。图1A、2A中，多个电介质阻挡型放电灯100A、100B以相互平行的方式配置在相对于纸面垂直的方向上。在漫射板701的光出射面701b侧，以层叠的状态配置有用于散射光的漫射片702、用于限定所发射的光的方位的棱镜片703及限制所发出的光的偏振光的偏振片704。电介质阻挡型放电灯100、漫射板701及光学片702～704被容纳在框体705内。在偏光片704的前面配置有液晶面板800。电介质阻挡型放电灯100发出的光从漫射板701的光出射面701b射出，穿过光学片702～704从背面侧照射液晶面板800。

另外，本背光700作为液晶显示装置用背光进行了说明，但也可以作为液晶显示装置以外的面光源使用。例如，广告牌用背光、室内用照明光源、车内用照明光源等。

本发明的电介质阻挡型放电灯作为液晶显示装置用背光光源、广告牌用背光光源、室内用照明光源、车内用照明光源等非常有用。

Claims (10)

1.一种电介质阻挡型放电灯，具备：

封入了含有稀有气体的放电介质的灯管、和

配置在上述灯管上的第1及第2电极；

上述第1及第2电极间的上述灯管的单位内表面积的灯电容低于2.8nF/m²。

2.根据权利要求1所述的电介质阻挡型放电灯，其特征在于，上述灯管的单位内表面积的灯电容低于2.4nF/m²。

3.根据权利要求1所述的电介质阻挡型放电灯，其特征在于，上述第1电极配置在上述灯管的内部，上述第2电极配置在上述灯管的外部。

4.根据权利要求3所述的电介质阻挡型放电灯，其特征在于，上述第2电极离开上述灯管而配置。

5.一种电介质阻挡型放电灯，具备：

封入了含有稀有气体的放电介质的灯管、

配置在上述灯管上的第1及第2电极、和

在上述第1及第2电极之间加载交流电压、反复发生电介质阻挡放电使上述稀有气体等离子化而发光的点亮电路；

上述第1及第2电极间的上述灯管的单位内表面积的每一次放电的放电电荷量低于29.0μC/m²。

6.根据权利要求5所述的电介质阻挡型放电灯，其特征在于，由上述点亮电路加载到上述第1及第2电极间的电压，其峰间值在1.25kV以上3.2kV以下。

7.根据权利要求5所述的电介质阻挡型放电灯，其特征在于，上述第1电极配置在上述灯管的内部，上述第2电极配置在上述灯管的外部。

8.根据权利要求7所述的电介质阻挡型放电灯，其特征在于，上述第2电极离开上述灯管而配置。

9.一种背光装置，具备：

权利要求1～权利要求8的任一项所述的电介质阻挡型放电灯、和

具备光入射面和光出射面，将由上述电介质阻挡型放电灯发出的光从上述光入射面导入到上述光出射面而射出的漫射板。

10.一种液晶显示装置，具备：

权利要求9所述的背光装置、和

与上述漫射板的上述光出射面相对配置的液晶面板。

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