CN1258429A - 电介质阻挡层放电灯光源装置及其供电装置 - Google Patents

Abstract

一种电介质阻挡层放电灯光源装置,具有电介质阻挡层放电灯(2)和供电装置(1),所说的电介质阻挡层放电灯(2)具有填充有因电介质阻挡层放电而生成了受激准分子的放电用气体的放电等离子空间(3),并具有在用以在上述放电用气体中诱发放电现像的两电极(4,5)中的至少一个电极与上述放电用气体之间存在电介体(6,7)的结构,所述供电装置(1)用以对上述电介质阻挡层放电灯的上述电极(4,5)施加大体周期性交流高电压。其特征在于:在结束1次的放电,而灯施加电压进行朝向接下来的放电而变化时,在灯施加电压波形(V_s(t))中,在灯施加电压,经过有效放电开始电压(+E_i,－E_i)之前,具有灯施加电压进行缓慢变化的期间,而有关在结束1次放电时的电压V_A与在下一次放电结束时之电压V_B的电压差△V_x,以及上述电压V_A与上述灯施加电压进行缓慢变化期间结束时的电压V_F的电压差△V_y,则满足以下的关系0.3≤△V_y/△V_X≤0. 9。

Description

电介质阻挡层放电灯光源装置及其供电装置

(本发明所属之技术领域)

本发明系放电灯的一种，涉及一种包含通过电介质阻挡层放电形成受激准分子，而利用由上述受激准分子发射之光的所谓电介质阻挡层放电灯的电介质阻挡层放电灯光源装置及其供电装置。

(习知技术)

作为与本发明相关的技术，对于电介质阻挡层放电灯，例如有特开平2-7353号(美国专利4,983,881)，在此记载了将用来形成受激准分子之放电气体填充到放电容器内，藉由电介质阻挡层放电形成受激准分子，而取出从上述受激准分子的放射之光的放射器。

上述之电介质阻挡层放电灯以及包含此之光源装置，由于具备了多种以前之低压水银放电灯或高压电弧放电灯所没有的特长，因此有许多应用的可能性。特别是对于近年来对于环境污染问题之关心的提高，应用利用紫外线之光化学反应的无化害的材料处理，则成为最重要之应用之一，因此，乃强烈要求电介质阻挡层放电灯光源装置能够达到高输出。

但是只用公知技术，存在许多无法解决的大问题，第1问题即是由于对减低消耗电力、减低灯的发热，达到灯的长寿命化等的强烈要求，必须改善灯之发光效率。

第2问题即是希望为了优秀之紫外线应用的普及而对经济性提出了要求。

该些问题，随着高输出化，亦即，装置的大功率化，则变得愈来愈重要。

以下则说明用于改善灯之发光效率的条件。

在电介质阻挡层放电灯(2)中，乃挟着放电等离子体空间(3)，在电极(4，5)之间存在1个或2个电介体。图1表示存在有2个电介体(6，7)的电介质阻挡层放电灯。亦即，在图1中，灯密封体(8)兼作为电介体(6，7)。

在让电介质阻挡层放电灯(2)点亮时，则从供电装置(1)在该两个电极(4，5)上施加例如10KHz～200KHz、2KV～10KV之高频的交流电压。但是由于存在了在放电等离子体空间(3)与电极(4，5)之间的电介体(6，7)，因此，不会从电极(4，5)直接让电流流到放电等离子件空间(3)，由于电介体(6，7)起着电容器的作用而使得电流流动。亦即，在电介体(6，7)在放电等离子体空间(3)侧的面上，藉助电介体的极化而激发出与在各电极(4，5)侧的面等量，但是符号相反的电荷，而在挟着放电等离体空间(3)而相对的电介体(6，7)的面之间进行放电。

由于沿着电介体(6，7)在放电等离子体空间(3)侧的面一点也没有电流流过，因此，在产生放电的部分，电介体(6，7)在放电等离子体空间(3)侧的面上激发出的电荷，被因放电而移动的电荷所中和，而使得放电等离子体空间(3)的电场减少，因此，即使电压持续地施加到电极(4，5)，放电电流不久也会停止。但是当对电极(4，5)的施加电压再上升时，则放电电流会持续。在产生1次放电后，停止放电的部分，即不再放电直到施加在电极(4，5)上的电压的极性反转为止。

例如当为已封入了氙气的电介质阻挡层放电灯时，则氙气，会因放电而分离成离子与电子，成为氙等离子体。在该等离子体中，被激发到特定能级的氙会结合而形成受激准分子分子。氙受激准分子(lxcimer)，在经过某个寿命时间后会解离，此时释放之能量即作为真空紫外线波长的光子放出。为了要使电介质阻挡层放电灯能够有效地作为真空紫外线光源而动作，则必须要有效地形成该受激准分子分子。

而阻碍在放电时有效地形成受激准分子的重大原因是将放电等离子体激发到对形成受激准分子没有贡献的能级。

在刚开始放电后的放电等离子体的电子运动是集体的，虽然能量高，但是处于温度低的状态。在此状态下，放电等离子体迁移到为形成受激准分子分子所必要之共鸣状态的机率高。但是当放电时间变长时，则等离子体的电子运动会逐渐成为热的，亦即，称为马克斯威尔-波兹曼分布的热平衡状态，而等离子体温度会上升，而迁移到无法形成受激准分子分子之更高的激发状态的机率也会上升。

进而，即使是已经形成受激准分子分子的情况，在等待经过寿命期间，放出所期待的光子，而自然地解离之前，也会有因为后续的放电导致受激准分子分子被破坏的情况。实际上，在氙受激准分子的例中，从开始放电到放出真空紫外波长的光子为止需要1μs左右的期间，而在该期间内的后续的放电或是再放电会让受激准分子发光的效率降低。

亦即，可知若一旦已经开始放电，则最重要的要使得后续放电的能量尽可能的小。

即使放电时间短的情形，若在该放电期间内所注入的能量过大时，则同样地迁移到高的激发状态的机率也会上升。而已经迁移到高的激发状态的等离子体，会放出紫外线而缓和，只会让灯的温度上升，而不会对受激准分子发光带来贡献。

亦即，不得不进行能够抑制放电等离子体被激发到对于形成受激准分子没有贡献的能量电平的放电驱动。

作为达到包含电介质阻挡层放电的所有的脉冲放电产生的，受激准分子发光高效率化的提案，则有特开平1-243363，而此是沿袭了当一旦开始放电时，使后续之放电的能量尽可能变小的上述条件。但是在该提案所记载的内容，有关如何调整参数使得受激准分子发光高效率化，对于该参数值的有效条件或是能够实现它的供电装置的构成方法，则未有任何具体的提示。

在具有能够满足抑制放电等离子体被激发到对于形成上述受激准分子分子没有贡献之能量电平之放电条件之可能性的灯施加电压波形中，作为最单纯之候选者之一者可以考虑具有适当振幅的矩形波。实际上，作为与利用电介质阻挡层放电子萤光灯的驱动波形有关的改善提案，则例如有特开平6-163006。其中叙述了通过以正负极性的矩形脉冲串或是交流的矩形波来驱动，而提高萤光灯之亮度的内容。其中，则针对矩形脉冲串或矩形波，记载了有关频率或工作(duty)比，亮度相对于施加电压之变化的变化的实验结果，而与以往的正弦波驱动比较，可以提高效率。

但是该单纯的矩形波的波形，当实际构成供电装置时会有很大的问题。导致该问题的原因如下所述，如先前所述，由于电介质阻挡层放电灯具有由于电介体(6，7)起着电容器的作用而流有电流的构造，而基本上整体是一个电容器，因此只有在灯施加电压的上升或是下降的瞬间才会有脉冲式的电流流动。此一情况则如以模式地表示灯施加电压波形(V，(t))以及灯电流波形(I，(t))的第3图所示。

通常对于产生施加到电介体障壁放电灯的交流高电压的供电装置，则使用反相电路与升压变压器，但是在其1次侧绕组中流过的电流，与1次侧到2次侧之电压升压比成比例地变大。例如当灯电流波形的蜂值电流值为3A时，若升压变压器的升压比为20倍时，则在其1次侧绕组流过的峰值电流值实际上可达到60A。

虽然该电流值不是不可能实现，但是能够耐得住此电流之反相电路用的关开元件却会变得昂贵，而难以解决上述第2问题。当然，该峰值电流值虽然会因为想要点亮之电介质阻挡层放电灯的规格或是升压变压器的构造而不同。但是不管是什么情形，都必须使该值变小。在上述特开平6-163006号的方案中则未叙述用来解决此一问题的具体的方法。

(本发明所要解决的课题)

本发明即在于提供一种能够同时解决上述课题，亦即，第1课题是为了满足减低消耗电力、减低灯的发热、达到灯的长寿命化等强烈要求，必须改善灯的发光效率，以及第2课题，即希望通过优秀紫外线应用的普及而达到经济性的要求之电介质阻挡层放电灯光源装置及其供电装置。

(解决课题之手段)

为了要解决上述课题，本发明权利要求1的电介质阻挡层放电灯光源装置有如下的结构。

1.拥有填充有由电介质阻挡层放电产生的受激准分子放电气体的放电等离子体空间(3)，具有在用于诱发上述放电气体产生放电现象之两极的电极(4，5)中的至少其中一个与上述放电气体之间存在有电介体的构造的电介质阻挡层放电灯(2)，以及对上述电介质阻挡层放电灯的上述电极(4，5)施加大约呈周期性之交流高电压的供电装置(1)。此电介质阻挡层放电灯光源装置的特征在于：

上述供电装置(1)，对电介质阻挡层放电灯(2)结束1次的放电，而灯施加电压向下一次的放电变化时，

在灯施加电压波形(V，(t))进行控制，使之在经过下一次放电之有效放电开始电压(+E，-E，)之前，具有进行缓慢变化的期间，之后则发生急剧的变化。

2.本发明特征还在于，在上述权利要求1的电介质阻挡层放电灯光源装置中，使在结束上述1次放电时的电压V_A与在下一次放电结束时之电压V_B的电压差ΔV_X，以及上述电压V_A与上述灯施加电压进行缓慢变化之期间结束时的电压V_F的电压差ΔV_F，满足0.3≤ΔV_y/ΔV_X≤0.9。

3.进而本发明权利要求3的电介质阻挡层放电灯光源装置，其主要系一针对具有被填充有通过电介质阻挡层放电，产生受激准分子的放电气体的放电等离子体空间(3)，而对在诱导上述放电气体产生放电现象之两电极(4，5)中至少一个与上述放电气体之间存在电介体(6，7)的电介质阻挡层放电灯(2)，对于在上述电介质阻挡层放电灯的上述电极(4，5)上，施加大约呈周期性交流高电压的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置，其特征在于：

是由可将DC电压源(12)的电压升压到较其为高之DC电压并输出的陷波电路(26)，在2次侧产生交流高电压的升压变压器(10)，以及将来自上述陷波电路(26)的输出转换成交流，且将其供给到上述升压变压器(10)之一次侧的反相电路(13)所构成的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置，用于控制上述陷波电路(26)之关开元件的门信号(G_c)，则相对于用来控制上述反相电路(13)之开关元件的门信号(G_c，G_L)而呈同步地被产生。

更者，本发明的特征还在于，上述供电装置(1)是权利要求3的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置。

附图之简单说明：

图1示出存在2个电介体之电介质阻挡层放电灯。

图2示出电介质阻挡层放电灯的等效电路图。

图3是表示矩形波之灯施加电压波形的说明图

图4是表示本发明之权利要求1的电介质阻挡层放电灯光源装置之灯施加电压波形的说明图。

图5是表示本发明之权利要求3的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置的框图。

图6是表示本发明之权利要求1的电介质阻挡层放电灯光源装置之一实施例之电路的各部分波形图的一例。

图7是表示本发明之权利要求1的电介质阻挡层放电灯光源装置之一实施例之简化构成图的一例。

图8是表示本发明之权利要求1的电介质阻挡层放电灯光源装置之一实施例之简化构成图的一例。

图9是表示本发明之权利要求1的电介质阻挡层放电灯光源装置之一实施例之简化构成图的一例。

图10是表示本发明之权利要求3的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置之一实施例之简化构成图的一例。

图11是表示本发明之权利要求3的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置之其他实施例之简化构成的局部图的一例。

图12是表示本发明之权利要求3的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置之一实施例之电路各部分波形图的一例。

请参照第4图来说明本发明之权利要求1，权利要求2的发明的实施形态。

为了要达成抑制放电等离子体激发到对上述受激准分子形成未有贡献的能量电平，若使用以有效地形成上述受激准分子的灯施加电压上升，在到达放电开始电压才开始放电的话，则可以尽速地结束放电。

电介质阻挡层放电灯之电路的动作，如将其予以模型化表现之第2图所示，放电等离子体空间(3)的放电路径(9)。则可以考虑将放电电阻(R_g)，与放电开关(SW_g)呈串联连接。又电介质阻挡层放电灯(2)，则在电极(4，5)与放电等离子体空间(3)之间具有电介体(6，7)，而其在电路中乃当作电容器来使用。但是，当电介体为2个时，则可以考虑将由各电介体所形成之电容器串联而合成的1个电容器(C_d)。

由该电介体所形成的电容器(C_d)，由于是针对放电等离子体空间(3)串联插入的结构，因此，在电介质阻挡层放电灯(2)，只有在灯施加电压变化的期间，或是刚发生变化后的某个期间内，才会有放电电流流过。

放电等离子体空间(3)本身也形成电容器(C_g)，若开始放电，由于向该电容器(C_g)充电的能量的大部分花费在放电上，因此可知供电装置最好是在开始放电以后，不会使必要以上的电流追加流过电介质阻挡层放电灯(2)。

若决定好气体压力与放电等离子体空间的间隙间隔时，则几乎会自动地决定放电开始电压，又，放电等离子体空间所形成之电容器(C_g)的静电电容，由于是根据放电等离子体空间的间隙间隔所决定，因此，在开始1次放电到结束为止的期间内，被供给到等离子体的最小能量是向放电等离子体空间所形成之电容器(C_g)充电的电荷全部放电的能量，而此是根据灯的构造来决定。抑制放电等离子体激发到不会对上述受激准分子形成有贡献的能量电平，则对于用以有效地形成上述受激准分子的该最小能量的放电条件而言，可以良好被达成。

但是，对该最小能量的放电条件，则有在1个灯内的放电因为受到放电等离子体空间之间隙间隔在灯内的位置不均匀的影响而容易产生放电不均匀的问题。

因此，为了要成为具有可在电介质阻挡层放电灯之全部的壁面均匀地产生放电之裕度的实用的光源装置，乃使灯投入能量较上述最小能量之放电的条件为高，且必须要设定受激准分子发光效率因为追加的灯投入能量增高而降低的程度能够在容忍的范围内的条件。

然而，追加变高的灯投入能量，必须要在不导致受激准分子发光的效率降低的时刻投入，因此，该能量的投入则最好必须在接近于对上述放电等离子体空间形成的电容器(C_g)充电的电荷全部放电的时刻重叠进行。因此有关灯施加电压的变化速度，在从刚开始放电之前到到达开始放电后之峰值电压值为止的期间内，为了不使受激准分子发光的效率降低，必须要有必要的陡峻。

但是在从结束1次放电到开始下一次放电为止的期间内，对于灯施加电压波形的形状并没有任何的限制。因此，在放电结束后，从灯施加电压的极性朝相反方向变化开始到即将开始下一次放电为止的期间内，灯施加电压的变化速度并不需要陡峻。而此是因为只要放电等离子体空间(3)的电压未达到放电开始电压，即不会产生放电之故。因此，若不产生放电，则在1个灯内的放电因为受到上述放电等离子体空间之间隙间隔在灯内的位置不均匀的影响而变得不均匀，或是因为放电的方法而降低效率的问题皆不会发生之故。

亦即，有关灯施加电压的上升或下降速率，可知只要当超过放电开始电压时是高速，则到开始放电之前也可以是低速。第4图示意地表示该情形。

在第4图中，灯施加电压波形(V_s(t))，在从负侧灯电压(V_A)变化到正侧灯电压(V_B)时，则具有较上升时的放电开始电压(+E_i)为低的值。而在到灯电压之急峻变化之开始值(V_F)之前的部分(A₁)中呈缓慢地变化。又在从灯电压之急峻变化的开始值(V_f)到正侧灯电压(V_B)为止的部分(A₂)呈急峻性变化。在此，有关第4图的情形与上述第3图的情形，则根据近似的模型分析来比较灯电流波形(I，(t))的峰值电流值(I_p1，，I_P2)。

表示电介质阻挡层放电灯之电路模型则表示在第2图。负侧灯电压V_A、正侧灯电压V_B、灯电压之急峻变化的开始中值V_F、由电介体所形成之电容器(C_d)的静电电容C_d、由放电等离子体空间所形成之电容器(C_g)的静电电容C_g、升压变压器(10)、电介质阻挡层放电灯(2)、以及在它们互相连接所寄生之静电电容C_e的各个值，其典型之实例之一，设定以下的值。

V_A＝-2500V   式4

V_B＝+2500V   式5

V_F＝+2000V   式6

C_g＝35_PF    式7

C_d＝220_PF   式8

C_e＝100_PF   式9

首先考虑灯施加电压为V_A的状态。该状态，由于是一刚放电后的状态，因此，在放电等离子体空间(3)之放电等离子体空间的静电电容C_g所积存的电荷，则藉由放电被短路，而大部分全部被中和，而放电等离子体空间的静电电容C_g的电压可以近似于OV。在该状态下之电介体的静电电容C_d的积存电荷Q_dA、放电等离子体空间的静电电容C_g的积存电荷Q_gA、杂散静电电容量C_e的积存电荷Q_eA，则分别如下所述。

Q_dA＝C_d·V_A    式10

Q_gA＝0            式11

Q_eA＝C_e·V_A    式12

其次，则考虑灯施加电压从V_A变化到V_B的情形。

此时，流入电介体的静电电容C_d与放电等离子体空间之静电电容C_g之串联合成部分的电荷ΔQ_LAB、流入杂散静电电容C_e的电荷ΔQ_SAB则如下所述。

ΔQ_LAB＝(C_d·C_g/(C_d+C_g)/(V_B-V_A)    式13

ΔQ_sAB＝C_e(V_B-V_A)                               式14

因此，在灯施加电压的变化过程中，从供电装置所流出的电荷ΔQ_AB，则成为

ΔQ_AB＝(C_d·C_g/(C_d+C_g)+C_e)(V_B-V_A)          式15

此外，此时之电介体的静电电容C_d的灯电压V_dB，则可以将式10，式13用在V_dB＝(Q_dA+ΔQ_LAB)/C_d，而计算出

V_dB＝(C_d·V_B-C_g·V_A)/(C_d+C_g)                式16

但是当放电产生时，如上所述，在放电等离子体空间(3)之放电等离子体空间的静电电容C_g所积存的电荷，会因放电被短路，大部分全部被中和，放电等离子体空间之静电电容C_g的电压也可以近似于OV，而灯施加电压V_B则全部被施加在电介体的静电电容C_d。放电前之电介体的静电电容C_d的电压，由于是V_dB，则在放电过程中从供电装置所流出的电荷ΔQ_D，则根据它们的差，由下式而求得

ΔQ_D＝C_d(V_B+V_dB)，若将式16用在此时，则计算出

ΔQ_D＝(C_d ²/(C_d+C_g)/(V_B-V_A)                   式17

将以上的结果用在第3图的灯施加电压波形。当为第3图的灯施加电压的波形时，由于从负侧灯电压V_A到正侧灯电压V_B期间的迁移是急峻的，因此，供电装置，在放电开始时刻(τ)附近之短时间(Δt)的期间内，会将由式15的ΔQ_AB与式17的ΔQ_D加在一起的电荷ΔQ₁

ΔQ₁＝ΔQ_AB+ΔQ_D，亦即，

ΔQ₁＝(C_d+C_e)(V_B-V_A)                          式18

全部输出，

在此期间之供电装置所输出的平均电流值I_m1，则根据ΔQ₁以t来除而求得。

I_m1＝ΔQ₁/Δt                                     式19

将上述式4～式9的实例值用在此，又将过渡时间Δt大约设成

Δt＝1μs                                           式20

又，若将峰值电流值视为平均电流值的2倍左右，则当第3图之灯施加电压波形时之供电装置的峰值电流值I_p1成为

I_p1＝2I_m1＝3.2A                                   式21

接着将同样的计算应用在第4图之灯施加电压波形上。当为第4图的灯施加电压的波形时，则从负侧灯电压V_A到灯电压之急峻变化的开始值V_f为止之期间的迁移是缓慢的。在此期间之灯施加电压变化过程中从供电装置流出的电荷ΔQ_AF，可以将式15之记号V_B置换成V_F。

ΔQ_AF＝(C·C_g/(C_d+C_g)+C_e)(V_F-V_A)                                 式22

另一方面，从灯电压之急峻变化的开始值V_F到正侧灯电压V_B为止期间的迁移是急峻的，并产生放电。在此期间之灯施加电压变化过程中，从供电装置流出的电荷ΔQ_FB，可根据式15的ΔQ_AB与式22的ΔQ_AF的差而求得，亦即，

ΔQ_FB＝(C_d·C_g/(C_d+C_g)+C_e)/(V_B-V_F)                              式23

又由于在放电过程中，从供电装置所流出的电荷ΔQ_D与式17相同，因此，在放电开始时刻(τ)附近之短时间Δt的期间内，供电装置必须输出的电荷，则成为由式23的ΔQ_FB与式17之ΔQ_D加在一起的电荷ΔQ₂，ΔQ₂＝ΔQ_FB+ΔQ_D，亦即，

ΔQ₂＝(C_d·C_g/(C_d+C_g)+C_e)(V_B-V_F)+(C_d ²/(C_d+C_g))(V_B-V_A)    式24

与第3图的情形同样地，在该期间由供电装置输出的平均电流值I_m2，则可以根据以Δt来除ΔQ₂而求得

I_M2＝ΔQ₂/Δt                  式25

又同样地，将上述式4～式9的实例值应用在此，将过渡时间设为Δt，利用与式20相同的值，若同样地将峰值电流值设成平均电流值的2倍左右时，则在第4图之灯施加电压波形时的供电装置的峰值电流值I_P2成为

I_P2＝2I_m2＝2.0A                式26

通过对式26与式21进行比较，可知与第3图灯施加电压的波形时的峰值电流值I_P1相比，第4图的灯施加电压波形时的峰值电流值I_P2可以被减低到63％左右。在第4图之灯施加电压波形时的该峰值电流值的减低效果，在灯施加电压缓慢地从V_A变化到V_F之期间内，由于长时间流有微小充电电流I_w，则结果可以事先执行放电时之急速的电荷移动中的某个比例。当然，该峰值电流值的减低效果如果上式4～式9的值改变时也是变化的。

结果可知，有关减低反相电路用之开关元件的峰值电流值可以有效地解决上述第二问题。

又由于灯电压之急峻变化的开始值(V_F)是较上升时之放电开始电压(+E_i)为低的值，因此上述这样的灯施加电压的变化速度，在从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电流值为止的期间内，为了不造成受激准分子发光的效率降低，可具有必要的急峻程度，因此可知能够有效地解决上述的第1个问题。

此外，当将式4～式6应用在式1～式3时，则成为ΔV_y/ΔV_x＝0.9式27。必须设定灯电压的急峻变化的开始值(V_F)，使上升时的放电开始电压(+E_i)位于此与正侧灯电压V_B之间。当为式27的ΔV_y/ΔV_x时，由于不得不让放电开始电压位于灯施加电压的波形之全部振幅的10％的范围内，因此在供电装置之稳定度非常不良的光源装置中，则有很难采用的情形。此时，将ΔV_y/ΔV_x设在0.8以下，也可以因为稳定度的恶劣，设定在0.7以下。

ΔV_y/ΔV_x愈大，则峰值电流值的减低效果愈大，在上述式4～式9的实例值中，当将式6设定为V_F＝-1000V(式28)时，则相当于ΔV_y/ΔV_x的值0.3，根据同样的计算，此时的峰值电流值I_P2可以估算为I_P2＝2.8A(式29)，与第3图之灯施加电压波形时的峰值电流值I_P1相比，可以将峰值电流值减低到大约88％。因此，ΔV_y/ΔV_x的值最好是在0.4以上，当想要使减低效果显著时，则最好0.5以上。

因此，相当于ΔV_y/ΔV_x的值0.5。

当设成V_F＝OV(式30)时，则峰值电流值I_P2成为I_P2＝2.6A(式31)。亦即，与第3图的灯施加电压波形时的峰值电流值I_P2相比，则大约可将峰值电流值减低到81％。

有关在通过灯电压之急峻变化的开始值(V_F)后之灯施加电压波形(V_g(t))的上升或下降的急峻程度，如上所述，有灯施加电压的变化速度，在从即将开始放电到到达开始放电后的峰值电流值的期间内，虽然为了不会造成受激准分子发光的效率降低要有必要的急峻程度，具体地说，换算成从灯电压之急峻变化的开始值(V_F)到峰值电流值的时间，若是在10ns到1μs的范围内，通常即极有效。

另一方面，有关到灯电压之急峻变化的开始值(V_F)为止的灯施加电压的波形(V_s(t)的上升或下降的缓慢程度，则在此期间内之供电装置的输出电流与供电装置的电流输出能力相比为小。上述式22的ΔQ_AF，在灯施加电压从负侧灯电压(V_A)变化到灯电压之急峻变化的开始值(V_F)为止的期间内，由于是一由供电装置输出的电荷，因此当估算此期间内的输出电流时，则ΔQ_AF可以以此期间的时间长度来除。灯施加电压波形(V_s(t))，当是一相对于极性反转呈对称的波形时，若是提供灯施加电压波形的周期T与在1个周期内进行缓慢变化的期间所占的比例α时，则灯施加电压从负侧灯电压(V_A)缓慢变化到灯电压之急峻变化的开始值(V_F)为止之期间内的平均电流i_AF，可根据下式而求得。

i_AF＝2ΔQ_AF/(αT)     式32

此外，在式32的右边，之所以乘以系数2是因为现象是每半个周期产生。例如，在上述式4～式9所记载的实例中，若将第4图的灯施加电压波形的周期T、在1个周期中进行缓慢变化之期间所占的比例α设为

T＝20μs(50KHz)         式33

α＝50％                式34

则在进行缓慢变化之期间内的平均电流i_AF，则可如下般地被估算。

i_AF＝0.12A             式35

该值与式26之峰值电流值I_P2相比，只不过是6％，非常小。由式32可知由于在进行缓慢变化之期间内的平均电流i_AF与在1个周期内进行缓慢变化之期间所占的比例(α)呈反比例，因此即使α只是此时的5分之1左右的10％，也足够实用。相反地若α较此时为大，例如成为90％，则由于在进行缓慢变化之期间内的平均电流i_AF会变得更小，因此更有利。因此有关1个周期内进行缓慢变化之期间所占的比例(α)，大概可以采用10％到90％之范围内的任意的值。

有关上述杂散静电电容C_e通常是产生不需要的峰值电流的要素，虽然可以下功夫尽量地防止发生，但是不可能完全地去除。但是根据本发明，由于具有峰值电流值的减低效果，因此不需要努力防止产生上述杂散静电电容。但是，如在与上述式17有关之说明中所述，虽然从供电装置会流出用来弥补放电等离子体空间的静电电容C_g因为开始放电而导致之急剧的电压下降的电流，但是该电流，由于为了要成为具有在电介质阻挡层放电灯之所有的壁面产生均匀放电之裕度的实用的光源装置，是相当于使灯投入能量追加成较上述最小能量的放电条件为高之成分，有鉴于此，如上所述，必须接近于对放电等离子体空间所形成之电容器(C_e)所充电的电荷全部放电的时间，并最好呈重叠地进行。杂散静电电容可以担当用以使该灯投入能量追加地变高的电流供给的一部分，且由于不需要经由升压变压器，从杂散静电电容向灯的电源供给，因此可以在上述所希望之重叠的时间进行。因此，在本发明中，具有可以积极地活用存在上述杂散静电电容C_e的大优点。若是更加延伸该思考方式，藉着将电容器并联追加到电介质阻挡层放电灯(2)，可以成为更优良之电介质阻挡层放电灯光源装置。追加的电容器的静电电容，则最好是在上述在式8所出现的电介质阻挡层放电灯之电介体的静电电容C_d的程度以下。此外，在上述式17的表现中之所以不包含杂散静电电容C_e，是因为在放电时，从杂散静电电容被供给到灯的电荷最后从供电装置被补充到杂散静电电容之故。

针对到目前为止，灯施加电压从负侧灯电压(V_A)变化到正侧灯电压(V_B)时的现象，系与上升时之放电开始电压(+E₁)与灯电压之急峻变化的开始值(V_F)有关来加以说明。当然当灯施加电压从正侧灯电压(V_B)变化到负侧灯电压(V_A)时，则使电压、电流的极性相反，完全同样的理论会成立。

在此对放电开始电压简单地进行补充，当有效放电开始电压为上升时的放电开始电压(+E_i)时，则当灯施加电压从低的值上升而通过此时，则开始放电，不久即结束，而在放电结束时，上升时的放电开始电压(+E_i)会消减，而有效放电开始电压则置换成下降时的放电开始电压(-E_i)。相反地，当有效放电开始电压为下降时的放电开始电压(-E_i)时，则当灯施加电压从高的值下降而通过此时，则开始放电，不欠即结束，而在放电结束时，下降时的放电开始电压(-E_i)消减，而有效放电开始电压会被置换成上升时的放电开始电压(+E_i)。此外，根据放电的条件，也会有下降时的放电开始电压为正，而上升时的放电开始电压为负的情形。又当灯施加电压波形(V_s(t))与极性反转有关而呈非对称的波形时，通常下降时的放电开始电压与上升时的放电开始电压的绝对值会变成不相等。

因此，在此的近似分析中，现象的顺序是在让灯施加电压变化到V_B后，估算在放电过程中从供电装置流出的电荷，但是实际上，灯施加电压应该是在到达第3图、第4图之上升时之放电开始电压(+E_i)的时刻才开始放电。但是与此有关，针对即将开始放电时之初期状态与放电结束，灯施加电压到达V_B的最后状态，假设只间隔短的时间Δt，因此，根据初期状态与最后状态之状态的变化，是可以用于理解在此期间内所产生之现象之解析上的技巧，而细微时间的差异并不重要。

接着请参照第5图来说明本发明权利要求3的发明之实施形态。

通过利用使用FET等关开元件而构成的，具有升压功能的陷波电路(26)，DC电压源(12)的DC电源(V_i)，则被转换为较此为高的DC电压(V_j)。上述陷波电路输出电压(V_j)被供给到反相电路(13)。由利用使用FET等之关开元件而构成的上述反相电路(13)，将上述陷波电路输出电压(V_j)转换成交流(31)，通过供给到升压变压器(10)的1次侧，则在上述升压变压器(10)的2次侧产生交流高电压的输出(V_s)。因此，该输出(V_s)被供给以点亮上述电介质阻挡层放电灯(2)。在此，反相门信号产生电路(29)，则产生门信号(G_U，V_L)，而控制上述反相电路(13)的开关元件以使交流(13)具有一定的频率与作用周期(duty cycle)比。又，扼流门信号产生电路(30)，则产生门信号(G_c)，并控制供给到上述反相电路(13)的DC电压(V_j)。

在此则针对本发明之电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置的陷波电路(26)的工作加以说明。电介质阻挡层放电灯的灯施加电压。如式4、式5的例子所示，由于是高的电压，因此必须要有升压变压器(10)。通过设定加大升压变压器(10)的升压比，虽然多少可以加大其2次侧输出(V_s)，但是实际上若是如此时，由于升压变压器(10)之1次2次间泄漏电感值会变大。因此，上述之灯施加电压的变化速度，从即将开始放电到达到开始放电后峰值电压值为止的期间内，无法拥有为了不造成受激准分子发光效率降低之必要的急峻程度。由该急峻的观点来看，可知升压变压器(10)的升压比愈小愈有利，即使在不得不加大时，也会有限度。DC电压源(12)的电压值，则会根据设置该电介质阻挡层放电灯光源装置用光源装置场所的环境而变化。例如当从外部将DC电压源(12)供给到电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置时，则DC电压源(12)的电压值大多是供给24V或15V。又虽然供给AC100V，且在电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置内对其进行整流，而成为DC140V，或是经整流倍压转换成DC280V，但是不管化怎么样，升压变压器(10)的升压比变大。延着上述急峻的观点，升压变压器(10)的升压比，即使是被抑制在不会过大之适当的值，通过设定陷波电路(26)使其升压能力可以弥补升压变压器(10)之升压比的不足部分，可以得到所期待之2次侧输出(V_s)的电压值。

陷波电路(26)的升压能力根据被供给到其开关元件之门信号(G_c)的脉冲宽度而决定。或者，若是决定了门信号(G_c)的频率，则根据其工作周期比来决定陷波电路(26)的升压能力。

在一般的电路应用中，当在反相电路的前段设置陷波电路时，则陷波电路的频率大多远较反相电路的频率为大。其理由即是因为陷波电路系一可以借助陷波电路之高频率的充电来弥补平滑电容器的电压随着电荷流出到其负载，即反相电路的降低，控制平滑电容器的电压，使之看上去近似为DC电压，陷波电路的频率愈高，则可以减少涟波(ripple，而能够提高在视为DC电压时的精度。此外，当为一般的反相电路时，若平滑电容器之电压的陷波电路的涟波变大，如视为DC电压时之精度变差时，则此会直接出现在反相电路的后段，而成为造成供电电力变动之恶劣影响的结果。

因此，此时门信号产生电路不得不分开设置不同频率的陷波电路用的电路与反相电路用的电路，但是不管怎样，都会有成本变高的问题。

但是，当最终负载为电介质阻挡层放电灯时，如上所述，在结束1次的放电到开始下一次放电为止的期间内，由于对于灯施加电压波形的形状没有任何的限制，因此没有减少陷波电路脉动(ripple)的必要性。

但是，如上所述，有关灯施加电压的变化速度，在从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电流值为止的期间内，由于为了要不造成受激准分子发光之效率降低，要有必要的急峻程度，而峰值电压值的大小直接与1次的放电灯投入能量直接有关。因此，在从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电压值为止的期间内，为了要达到动作的安定，必须要有灯施加电压波形的反覆再现性。

因此，当要减少陷波电路的脉动时，则知让陷波电路与反相电路之门驱动同步产生是必要且足够的，这样以来能够巧妙地利用作为电介质阻挡层放电灯之负载的特殊性，即是本发明之优点。

在第5图有用来决定上述反相电路(13)的工作频率的1个振荡电路(27)，而来自上述振荡电路(27)的振荡信号(28)，则被输入到上述反相门信号产生电路(29)。由上述反相门信号产生电路(29)所输出的上述门信号(G_U，G_L)，则被输入到上述反相电路(13)，同时也被输入到上述扼流门信号产生电路(30)。上述扼流门信号产生电路(30)，则根据上述反相电路用门信号(G_U，G_L)而工作，产生述陷波电路用门信号(G_C)。藉著此构造，用来控制上述陷波电路(26)的上述开关元件的上述陷波电路用门信号(G_C)，则针对上述反相电路用门信号(G_U，G_L)确实地同步被产生。

或是，取代将上述反相电路的用门信号(G_U，G_L)输入到上述扼流门信号产生电路(30)，而是将来自上述振荡电路(27)的上述振荡信号〔28〕输入到上述扼流门信号产生电路(30)，上述扼流门信号产生电路(30)，则根据上述振荡信号(28)而工作，产生上述陷波电路用门信号(G_C)，用来控制上述陷波电路(26)的上述开关元件的上述陷波电路用门信号(G_c)，则针对上述反相电路的门信号(G_U，G_L)确实地同步地被产生。

因此，具有上述第5图所述之构造的本发明之电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置，通过在反相电路(13)的前段设置陷波电路(26)，有关上述这样的灯施加电压的变化速度，在从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电压值为止之期间内，沿袭为了不要造成受激准分子发光之效率降低而必要的急峻的观点，则即使是升压变压器(10)的升压比被抑制在不致于过大的适当值的状态，设定陷波电路(26)，以使其升压能力弥补升压变压器(10)之升压比的不足部分，很容易得到所希望之2次侧输出(V_s)的电压值，而有效地解决上述第1问题。

又由于可以只由1个振荡电路(27)构成，因此可以有效地解决上述第2问题，而且用来控制上述陷波电路(26)之上述开关元件的上述陷波电路用门信号(G_C)，可以针对上述反相电路用门信号(G_U，G_L)确实地被同步产生，由此，由于峰值电压值的大小直接与1次放电的灯投入能量有关，因此可知在从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电压值为止之期间内的灯施加电压波形的反覆再现性可以满足为了使工作稳定的必要条件。

接着则说明本发明之权利要求4发明的实施形态。本发明之实施形态是用上述第5图所示之供电装置，产生上述第4图所示之灯施加电压波形(V，(t))，而点亮电介质阻挡层放电灯(2)。因此可知该电介质阻挡层放电灯光源装置同时具有本发明权利要求1所示之电介质阻挡层放电灯光源装置所有之优越的效果与本发明之权利要求3所示之电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置所有的优越的效果。

亦即，即使是在为了要实现灯施加电压之急峻的上升，而将升压变压器(10)的升压比抑制到不致于过大之适当的值的状态，藉着将陷波电路(26)的升压能力设定成可以弥补升压变压器(10)之升压比的不足部分，可以得到所期望之2次侧输出(V_s)的电压值，此时，灯电压之急峻变化的开始值(V_F)可以设定为较上升时之放电开始电压(+E_i)为低的值，有关上述这样的灯施加电压波形的变化速度，在从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电压值为止之期间内，由于具有为了不造成受激准分子发光之效率降低而具有必要的急峻程度，因此可以有效地解决上述第1问题。

又，灯施加电压波形(V_S(t))，在从负侧灯电压V_A变化到正侧灯电压(V_B)时，具有较上升时之放电开始电压(+E_i)为低的值，而在到达灯电压之急峻变化的开始值(V_F)为止的部分(A1)，通过设定为缓慢地变化，则在上述这样的灯施加电压缓慢地变化的期间内，由于长时间流有微小充电电流，可以事先实施放电时之急峻的电荷移动中的某个比例，更者，结果，由于只是由可以减低有关上述反相电路用之开关元件的峰值电流值的1个振荡电路(27)所构成，因此可以有效地解决上述第2问题。而且用来控制上述陷波电路(26)之上述开关元件的上述陷波电路用门信号(G_C)，由于可以针对上述反相电路和门信号(G_U，G_L)确实地被同步产生，由于峰值电流值的大小直接与1次放电之灯投入能量有关，因此可知从放电即将开始到到达放电开始后之峰值电压值为止之期间内的灯施加电压波形的反覆再现性也能够满足为了动作稳定的必要条件。

(实施例)

以下则针对能够解决上述第1问题，亦即，为了要满足对于减低消耗电力、减低灯的发热、灯的长寿命的强烈的要求，必须改善灯之发光效率的问题，以及上述第2问题，亦即，由于优秀之紫外线的普遍应用，而要求经济性的问题之一发明之电介质阻挡层放电灯光源装置及其供电装置的实施例进行说明。

第7图是作为根据本发明之权利要求1的电介质阻挡层放电灯光源装置的供电装置(1)使用，而利用构为半桥(half bridge)方式之反相电路的被简化的电路图。反相电路是由FET等构成的开关元件(14，15)所构成，DC电压源(12)的电力被转换成交流，且被施加在升压变压器(10)的1次侧。升压变压器(10)，则将其转换成交流的高电压，且将它施加在电介质阻挡层放电灯(2)上。在反相电路的各开关元件(14，15)则连接有反相门驱动电路(16，17)，根据门信号(G_U，G_L)控制各开关元件(14，15)的ON或OFF。

门信号(G_U，G_L)的情形与灯施加电压波形(V_s(t))之关系的概略则表示在第6图。在第6图中，当门信号(G_U，G_L)为低电平时，则假设其所连接的开关元件(14，15)成为OFF状态，而当门信号(G_U，G_L)为高电平时，则假设其所连接的开关元件(14，15)成为ON状态。本实施例的特征在于通过故意导入门信号G_U与门信号G_L之两方门信号为低电平的期间(T_off)，可以产生灯施加电压波形(V_s(t))呈缓慢变化的部分(B1)。

以下则说明通过导入两方之门信号为低电平的期间(T_off)，可以产生灯施加电压波形之缓慢变化部分(B1)的理由。如上所述，电介质阻挡层放电灯具有通过使电介体(6，7)起电容器的作用，会有电流流动的构造，基本上整体是电容器。亦即，在两方之门信号为低电平的期间(T_off)内，由于电介质阻挡层放电灯已经处于非放电状态，因此，第2图的放电开关(SW_g)开放，而整个电介质阻挡层放电灯(2)乃等效于具有由电介体的静电电容C_d与放电等离子体空间之静电电容C_g的串联合成，然后由此与杂散静电电容C_e之并联合成所构成之1个静电电容。

C_off-C_dC_g/(C_d+C_g)+C_e             式36的纯电容器。此外，当暂时进入两方之门信号均为低电平的期间(T_off)时，则升压变压器(10)的1次侧成为开放状态。因此，升压变压器2次侧电感L_S与上述非放电时灯静电电容C_off则成为自由的L_s共振状态，作为由共振所产生之正弦波振动的一部分，则产生灯施加电压波形之缓慢变化部分(B1)。亦即，可知两方之门信号均为低电平之期间T_off相对于灯施加电压波形的周期T所占的比例，亦即，T_off/T，则大约与上述1周期内之缓慢变化期间所占的比例(α)相等。

因此，必须要使升压变压器2次侧电感L_s、非放电时灯静电电容C_off、灯施加电压波形的周期(T)、两方之门信号均为低电平之期间(T_off)之各参数的值整合构成光源装置，以使根据上述式1、式2所计算的ΔV_y/ΔV_x成为所期待的值，

在这些参数中，非放电时灯静电电容C_off则几乎是根据灯的构造来决定，有关灯施加电压波形的周期(T)，是一直接与灯投入电力有关的量，并且从铁芯(core)损失的观点来看，调整范围一点也不宽。而对于升压变压器2次侧电感L_S，由铁芯损失之观点来看的值具有范围，所以调整的自由度比较大。对于两方之门信号为低的期间(T_off)，则可设定的范围宽，其理由则与在1个周期内之缓慢变化之期间所占的比例(α)有关的情况下所述。因此，为了要ΔV_y/ΔV_x达到所期待的值，主要可以通过升压变压器2次侧电感L，与两方之门信号均为低电平之期间(T_off)的值的组合而实现。容易构成供电装置以使有关两方之门信号均为低电平之期间(T_off)的值的设定可以可变调整，或是反馈地自动调整。

亦即，一般而言，在第7图之反相电路中，已知有藉由对门信号的作用周期(duty cycle)比实施增减，亦即进行脉宽调制(PWM)，可以对负载进行电力控制的技术，但是如上所述，电介质阻挡层放电灯具有电介体(6，7)可藉由进行电容器的作用而有电流流动的构造，由于基本上整体是一个电容器，因此只有在灯施加电压的上升或是下降的瞬间才会有脉冲式的电流流动，而藉该方法，并无法控制电介质阻挡层放电灯的电力。如上所述，能够巧妙地利用两方之门信号均为低电平之期间(T_off)的值的设定的自由度，此乃为本发明之优点之一。

此外，有关接着灯施加电压波形V_S(t)呈急峻地变化之部分(B2)而发生放电的期间与在其附近部分(B3)的波形，非常的复杂。在该部分，升压变压器(10)的1次侧，由于通过开关元件(14，15)，而以低的阻抗被连接到DC电压源(12)，因此，成为由升压变压器(10)之1次2次间泄漏电感值与电介质阻挡层放电灯之静电电容产生的LC共振状态，但是一般而言，由于设计成使升压变压器(10)之1次2次间泄漏电感值变小，因此除了共振频率高外，在开始放电直到其结束为止的期间，由于放电开关(SW_g)处于关闭的状态，因此，电介质阻挡层放电灯的静电电容，则为一与上述式36不同的值，且放电电阻(R_g)的值会因为在此期间内变化而变得复杂。又，因为放电开关(WS_g)关闭而导致放电等离子体空间(3)的急剧的电压下降，与此相伴随，电流从升压变压器(10)流出的举动也会复杂。此时，会有在该波形部分产生复杂之振铃(ringing)波形的情形。因此，有关第6图之灯施加电压波形之放电产生部分(B3)，则只是大概地描述。

此外，当产生上述振铃波形时，针对绝对值较振铃收敛之电压为大的峰值电压，评估上述ΔV_y/ΔV_x的值时，则也可以忽略。而此是因为振铃(ringing)对于在包含变压器之电感成分与电介质阻挡层放电灯之电容成分在内的电路中的急峻的迁移过程中，乃为一不可避免的现象，但是本发明之目的并不在于减低伴随放电本身而来之不可避免的峰值电流，而是在灯施加电压缓慢地变化的期间内，通过长时间流有微小充电电流，而事先实施在放电时之急速的电荷移动中的某个比例，而能够有效地减低不是不可避免之峰值电流成分。因此，放电结束时之上述电压V_A以及V_B，则可以只考虑由上述振铃收敛的电压。

第8图表示可以作为本发明之第1项之电介质阻挡层放电灯光源装置之供电装置(1)使用，利用称为推挽(push-pull)方式之反相电路之电路的被简化的电路图。在此构成中，门信号(G_U，G_L)可以使用与上述第6图所示相同的门信号(G_U，G_L)。

第9图是表示可以作为本发明之第1项之电介质阻挡层放电灯光源装置之供电装置使用，利用称为推挽方式之反相电路之电路的被简化的电路图。在此构成中，在反相电路之各关开元件(18，19；20，21)连接有反相门驱动电路(22，23，24，25)，而根据门信号(G_U1，G_L1，G_U2，G_L2)来控制各开关元件(18，19，20，21)的ON或OFF。门信号(G_U1，G_L1，G_U2，G_L2)，可以使用与上述第6图所示同样的门信号(G_U，G_L)。但是在右上与左下的门信号的组(G_U1，G_U2)中，则可以利用第6图之门信号G_U，而在左上与右下之门信号的组(G_L1，G_L2)中，则可以利用第6图的门信号G_L。一般来说，在右上与左下之门信号的组(G_U1，G_U2)同时成为高电平的期间，则控制成为门信号G_U，而在左上与右下之门信号的组(G_L1，G_L2)同时成为高电平的期间，则控制成为门信号G_L。

即使在第7图、第9图、第8图中任一实施例中，灯施加电压波形(V_S(t))，当从负侧灯电压(V_A)变化到正侧灯电压V_B时，通过在具有较上升时之放电开始电压(+E_i)为低的值的到达灯电压之急峻变化的开始值(V_F)为止的部分(A1)中设定成呈缓慢地变化，则在上述灯施加电压缓慢地变化的期间，通过长时间流有微小充电电流，而事先实施在放电时之急速电荷移动中的某个比例。结果，降低反相电路用之开关元件的峰值电流值，因此可以有效地解决上述第2问题。又通过将灯电压之急峻变化的开始值(V_f)设定为较上升时之放电开始电压(+E_i)为低的值，有关上述灯施加电压的变化速度，在从即将开始放电到到达放电开始后之峰值电压值为止之期间内，为了不会造成受激准分子发光效率降低，而具有必要的急峻程度，因此可以有效地解决上述第1问题。

此外，第7图，第9图，第8图中，虽然是针对各种方式的反相电路来记载，但是也可以是1个开关元件等之其他的反相器方式的电路。

第10图根据本发明之第3项之电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置之被简化的电路图的一例。

在第10图中，DC电源(V_i)的DC电压源是由外部供给的电压源。除了将电容器(32)安装在DC电压源外，也通过扼流线圈(33)被连接到利用FET等的开关元件(34)。当开关元件(34)从ON状态迁移到OFF状态时，则在扼流线圈(33)所产生之感应电压，作为被升压的DC电压(V_j)，通过二极管(35)被存储在平滑电容器(36)中。亦即，由上述扼流线圈(33)、开关元件(34)、二极管(35)以及平滑电容器(36)所构成之陷波电路称为升压型陷波电路。也有在陷波电路用开关元件(34)设置由电容器(37)与电阻(38)等构成的用来吸收浪涌(surge)之浪涌电压保护电路的情形。

在第10图中，由利用FET等之开关元件(14，15)以及升压变压器(10)所构成的反相电路，则记载与第8图相同之推挽方式的电路。陷波电路输出电压(V_j)则被连接到上述升压变压器(10)之1次侧的中点接头(tap)。在此，升压变压器(10)则设置有针对上述灯施加电压的变化速度，在从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电流值为止之期间内，为了不造成受激准分子发光之效率降低，设置具有必要之急峻程度的构造。

发生根据电容器(40)、电阻器(41)之元件常数的频率之锯齿状波的锯齿状波振荡电路(39)的输出，则被输入到电压比较器(42)之一个输入端子。而在上述电压比较器(42)的另一个输入端子则输入有来自演算放大器(43)的输出信号，而根据上述锯齿状波振荡电路(39)的输出锯齿状波与来自上述演放大器(43)之输出信号之电压的高低关系，周期比被调制之矩形波的振荡信号(28)会从上述电压比较器(42)被输出。

来自上述电压比较器(42)的振荡信号(28)，则被输入到由正反器(44)、逻辑积电路(45，46)、晶体管(47，48)以及电阻器(49、50)所构成之反相门信号产生电路，藉此，而产生反相电路用门信号(G_U，G_L)。反相电路用门信号(G_U，G_L)，则分别通过电阻器(51，52)，被输入到上述反相电路用开关元件(14，15)的控制端子，亦即，门端子。

另一方，扼流门信号产生电路是利用由二极管(53，54)、电阻器(55)所形成之信号加法器而构成，通过对其输入上述反相电路用门信号(G_U，G_L)，产生陷波电路用门信号(G_C)。此外，用上述信号加法器产生陷波电路用门信号(G_C)的方法是一在针对反相电路门信号(G_U，G_L)呈同步产生的方法中最简单的一个方法。陷波电路用门信号(G_C)，则经由：由电晶体(56，57)所构成的缓冲电路、由电容器(58)与电阻器(59)构成的微分电路、电阻器(60)，而被输入到上述陷波电路用开关元件(34)的控制端子，亦即，门端子。

在此因为上述陷波电路用开关元件(34)容易发生OFF时损失由上述晶体管(56，57)构成的缓冲电路，由电容器(58)与电阻器(59)构成的微分电路，目的在于减低此情形而附加的电路，也可以衡量要不要加以省略，另一方面，上述反相电路和开关元件(14，15)，由于不太发生OFF时损失，而未附加特别之门驱动电路，但是同样地，最好是根据需要附加与由上述晶体管(56，57)构成的缓冲电路类似的缓冲电路等。

将上述反相电路用开关元件(14，15)，陷波电路用门信号(G_C)，扼流线圈(33)的电流(I_L)、陷波电路输出电压(V₁)以及灯施加电压波形(V_S(t))的关系大概地表示在第12图中，以下则简单地说明该图。

如第12图所示，当2个反相电路用门信号(G_U，G_L)中的其中任一个为高电平时，则陷波电路用门信号(G_C)成为高电平。因此，陷波电路用门信号(G_C)的频率即成为电路动作的频率，亦即，上述反相电路用开关元件(14，15)之各频率的2倍。当上述陷波电路用门信号(G_C)为高电平时，通过使上述陷波电路用开关元件(34)成为ON状态，上述扼流线圈(33)的电流(IL)会增加，而磁性能量逐渐积存在扼流线圈(33)。当上述陷波电路用门信号(G_C)成为低电平时，则上述陷波电路用关开元件(34)成为OFF状态，由于上述扼流线圈(33)的电流(I_L)减少，积存在扼流线圈(33)的磁性能量，则会作为电气能对上述平滑电容器(36)进行充电。

另一方面，有关反相电路，当2个反相电路用门信号(G_U，G_L)中之其中一者成为高电平时，则2个反相电路用开关元件(14，15)中之对应的一方成为ON状态，在升压变压器(10)的2次侧，灯施加电压波形(V_S(t))，则朝向极性逆转的方向急峻地变化，因此，在电介质阻挡层放电灯(2)中会发生放电。如上所述，电介质阻挡层放电灯具有通过使电介体(6，7)起电容器的作用而使电流流通的构造，由于基本上整个是一电容器，因此，在2个反相电路用开关元件(14，15)中之其中一个刚成为ON状态后，在开关元件以及灯中会流有脉冲式电流，而在放电结束后，不会再有电流流经灯。

因此，即使2个反相电路用开关元件(14，15)中的其中一个处于ON状态，在开关元件只会流有依据升压变压器(10)之1次侧电感的大小慢慢地增加的电流，所谓的励磁电流，而这与在上述反相电路用开关元件刚成为ON状态后所流有之脉冲式的电流相比显得非常的小。亦即，在上述反相电路用关开元件刚成为ON状态后所流有之脉冲式的电流结束后，由于从上述平滑电容器(36)流出的电荷少，因此，上述陷波电路输出电压(V_j)几乎为一定，在第12图中，当2个反相电路用门信号(G_U，G_L)中的其中一个成为高电平时，则陷波电路输出电压(V_j)会阶段性地下降，之后才几乎成为一定即是由此所造成。

当为高电平之反相电路用门信号回复到低电平时，上述陷波电路输出电压(V_j)之所以会上升，是因为如上所述，上述陷波电路用开关元件(34)成为OFF状态，而被上述平滑电容器(36)充电所致。在该期，由于两个上述反相电路用开关元件(14，15)，两者都成为OFF状态，所以因陷波电路对平滑电容器(36)充电造成的陷波电路输出电压(V_j)的脉动，即变动，没有完全显示在灯施加电压波形(V_S(t))上。

由上述第12图之说明可知，在第10图的实施例中，不管在陷波电路输出电压(V_j)是否存在明显的脉动、或是不管扼流门信号产生电路是否利用由极简单的二极管(53，54)，电阻器(55)构成的信号加法器，则均不会对于电介质阻挡层放电灯之良好的点灯带来任何恶劣的影响。如此能够巧妙利用作为电介质阻挡层放电灯之负载的特殊性，即是本发明之优点之一。

在第10图之实施例中也包含有灯投入电力之反馈稳定控制功能，以下则加以简单地说明。

用于门信号产生电路等或反馈稳定控制等之控制电路的电源，会藉助二极管(61)与电容器(62)来减低伴随着陷波电路的动作对于急峻之电源峰值电流的影响。又为了要得到用于反馈稳定控制之稳定动作的基准电压(V_ref)，乃设置基准电压源(63)与电容器(64)。用可变电阻器(65)，电阻器(66)，可以检测出陷波电路输出电压(V_j)作为反馈稳定控制对象，而此，除了借助由二极管(67)、电阻器(68)、电容器(69)构成的峰值保持电路来除去陷波电路输出电压(V_j)的脉动外，也被输入到上述运算放大器(43)的非反转输入端子。而基准电压源(63)的输出电压，借助电阻器(70，71)分压变换后的信号，则被输入到上述运算放大器(43)的反转输入端子。而将使运算放大器(43)作为误差积分电路而动作的反馈电容器(72)连接在运算放大器(43)的输出端子与反转输入端子之间。

按照这样的用于反馈稳定控制的电路构成，若到上述运算放大器(43)的非反转输入端子的输入电压较到反转输入端子的输入电压为高时，则上述运算放大器(43)的输出电压会上升，而来自上述电压比较器(42)的振荡信号(28)的占空系数比会下降，亦即，两方之门信号均为低电平的期间会增加，而且在陷波电路用开关元件(34)为ON状态之期间内的占空系数比会下降，因此，陷波电路输出电压(V_j)会下降，或是相反地，当到上述运算放大器(43)之非反转入端子的输入电压较到反转输入端子的的输入电压为低时，则经过相反的过程，由于陷波电路输出电压(V_j)会上升，因此，陷波电路的输出DC电压(V_j)被控制在一定，结果，灯投入电力会被反馈稳定控制在一定。又通过调整上述可变电阻器(65)可以增减灯投入电力。该及馈稳定控制功能，当DC电压源的DC电压(V_j)有变动时非常有效。

此外，振荡信号(28)的占空系数比会随着反馈动作而变动，结果，反相电路用开关元件(14，15)的占空系数比也会变动。此现象，如上所述，由于电介质阻挡层放电灯具有由于电介体(6，7)起电容器的作用而电流流动的构造，基本上整体是一电容器，因此，在2个反相电路用开关元件(14，15)中之其中一个刚成为ON状态后，在开关元件以及灯中会流有脉冲式的电流，放电结束后，则不会有电流流经灯，因此，该占空系数比的变动，对于灯放电本身或是灯投入电力不会带来任何问题。

第10图的实施例虽然是一将陷波电路之输出DC电压(V_j)控制成一定，但是若是将第10图中以虚线所包围的电路部分(79)变更成为第11图中以虚线所包围的电路部分(80)时，则通过对与电介质阻挡层放电灯之电流相关的信号实施一定化控制，可以对灯投入电力实施反馈稳定控制。

在第10图中，将电容器(73)插入到灯电流路径，且将在此所产生的电压当作反馈稳定控制对象，而通过二极管(74)与电阻器(75)，被输入到上述运算放大器(43)的反转输入端子。在此，未直接取得信号的二极管(76)与电阻器(77)，是用来维持来自上述电容器(73)的信号电流的平衡，而最好是设置。对于灯投入电力的增减，则通过调整被连接在上述基准电压(V_ref)与上述运算放大器(43)之反转输入端子之间的可变电阻器(78)来进行。此外，将用来产生反馈稳定控制对象电压的电容器(73)置换成电阻器或是电容器与电阻器的组合电路，或是适当的阻抗元件，可以得到更适合反馈稳定控制对象信号。

亦即，在用于构成第10图之实施例的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置的电路元件中，将上述锯齿波振荡电路(39)，电压比较器(42)、运算放大器(43)、触发电路(44)、“与”电路(45、46)，晶体管(47，48)、基准电压源(63)等收容在1个外壳内的集成电路在市面上有贩售(例如テキサスインスツルメンツ社制TL494)，因此，本实施例之电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置可以以非常少的零件数目制作出。

由上可知，上述第1O图以及第11之实施例的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置，通过在反相电路(13)的前级设置陷波电路(26)，对于上述灯施加电压的变化速度，沿袭着在从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电压值为止的期间内，为了不造成受激准分子发光效率降低要有必要的急峻程度的观点，而升压变压器(10)的升压比，即使是抑制在不致于过大的适当的值，通过将陷波电路(26)之升压能力设定成可以弥补升压变压器(10)之升压经的不足部分，所以很容易得到所期望的2次侧输出(V_S)的电压值，可知能有效地解决上述第1问题。

又由于能只由非常少的元件数目构成，因此可以有效地解决上述第2问题，而且，用来控制上述陷波电路(26)之上述开关元件的上述陷波电路用门信号(G_C)，藉着设成可以针对上述反相电路用门信号(G_U，G_L)可靠地同步产生，由于峰值电流值的大小直接与1次放电之灯投入能量有关，因此从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电流值为止之期间内的灯施加电压波形的反覆再现性，除为了工作稳定满足必要的条件外，其灯投入电力也经常可以进行稳定的点灯。

此外，在第10图的实施例中，虽然反相电路例示出为第8图所示之推挽方式，但是也可以是第7图所示之半桥方式或是第9图所示之全桥方式，更者，也可以是1个关开元件等之其他的反相方式，又作为产生陷波电路门信号(G_C)的方法，虽然是记载由二极管(53，54)、电阻器(55)构成之信号加法器，但是也可以是一可以使记载的信号加法器的输出反转，或是让相位偏移。更是，陷波电路，除了第10图所示的升压型陷波电路以外，也可以是例如称为升降压型等其他形式。

以下则简单地说明构成根据本发明第4项的电介质阻挡层放电灯光源装置的情形。

在第10图以及第11图所示之电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置中，为了要让根据上述式1、式2所计算出的ΔV_y/ΔV_x具有所期望的值，最简单即是针对反相电路用门信号(G_U，G_L)，在两方之门信号均为低电平之期间(T_off)内导入，测量如上述式36所说明的非放电时灯静电电容C_off，根据产生频率由该值与升压变压器2次侧电感LS的值决定的正弦波的LC共振现象，灯施加电压波形(V_s(t))会成为如第6图所示，结果，可以使升压变压器2次侧电感L_s、灯施加电压波形的周期(T)、两方之门信号均为低电平之期间(T_off)内之各个参数的值加以整合，以使根据上述式1、式2所计算出的ΔV_y/ΔV_x成为所希望的值。

但是，在决定两方之门信号均为低电平之期间(T_off)时，则当要增减在陷波电路用开关元件(34)为ON之期间内之占空系数比，亦即，当要根据在两方之门信号均为低电平之期间(T_off)的增减而对灯投入电力实施反馈稳定控制时，通过增减两方之门信号均为低电平的期间(T_off)，而使根据上述式1、式2所计算出之ΔV_y/ΔV_x变化，但是不会超出所期待之值的范围。因此，两方之门信号均为低电平之期间T_off相对于灯施加电压波形之周期T的比例，亦即，T_off/T最好是大的值，具体地说要在50％到90％的范围内。

所谓的该值是一例如80％般大的值，是指陷波电路用开关元件(34)为ON之期间内的占空系数比是一如20％般小的值。在假设反馈稳定控制时，即使该小的值是在例如-20％～+20％的范围内变化，如果在灯施加电压波形的周期(T)内的变化来看，不超过16～24％的变化范围，因此，对根据上述式1式2计算出之ΔV_y/ΔV_x的值所带来的影响会变小。

若是决定出两方之门信号均为低电平的期间(T_off)，则可以根据DC电压源的DC电压(V_i)，所期待之陷波电路输出电压(V_j)、灯投入电力等的值，决定出扼流线圈(33)的电感。或者也可以实验地加以决定。

如此构成之电介质阻挡层放电灯光源装置，可知同时具备本发明之第1项之电介质阻挡层放电灯光源装置所示之优越的效果以及本发明之第3项之电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置所示之优越的效果。

亦即，为了要实现灯施加电压的稳峻的上升，即使升压变压器(10)的升压比被抑制在不致于过大之适当的值时，通过将陷波电路(26)的升压能力设定成可以弥补升压变压器(10)之升压的不足部分，可以得到所期望之2次侧输出(V_s)的电压值，此时，可以将灯电压之急峻变化的开始值(V_F)设定在比上升时之放电开始电压(+E_i)为低的值，有关上述灯施加电压的变化速度，由于在从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电压值为止的期间内，由于具有为了不造成受激准分子发光效率降低所必要的急峻程度，因此可以有效地解决上述第1问题。

又，灯施加电压波形(V_s(t))，在从负侧灯电压(V_A)变化到正侧灯电压(V_B)时，具有比上升时的放电开始电压(+E_i)低的值，而在到达灯电压之急峻变化的开始值(V_F)为止的部分(A₁)中，通过设定为缓慢地变化，则在灯施加电压缓慢地变化的期间内，由于长时间流有微小充电电流，可以事先实施在放电时之急速的电荷移动中的某个比例，而且作为结果，由于只是由可以减低有关上述反相电路用开关元件的峰值电流值的非常少的元件数目所构成，因此可以有效地解决上述第2问题。而且用来控制上述陷波电路(26)的上述开关元件的上述陷波电路用门信号(G_C)，设置成可以针对上述反相电路用门信号(G_U，G_L)可靠地被同步产生，由于峰值电流值的大小直接与1次放电的灯投入能量有关，因此可知从放电即将开始前到到达放电开始后之峰值电压值为止之期间内的灯施加电压波形的反覆再现性除了能够满足为了动作稳定的必要条件外，灯投入电力也应是能经常进行安定的点灯的电力。

有关以上所说明的事项，当然是一在图面所示之电路构成中只记载主要的元件的一例，而在实际的应用中，若是能够取得具有相当功能的更适合的其他的元件时，则可以进行变更，或者是根据所使用之零件的特征、极性等的差异而适当地变更、也可以根据需要追加周边元件。

不管由电介质阻挡层放电所产生的光的使用方法如何，本发明之电介质阻挡层放电灯光源装置及其供电装置所具有之优越的效果，都可以经常有效地发挥。除了应用上述化学反应的材料处理以外，也包含了例如在灯封体玻璃的内面或外面形成萤光体层的情形，因此对于藉助所产生的紫外线让萤光体发光的应用特别有效。

本发明之第1项之电介质阻挡层放电灯光源装置，拥有被填充有可通过电介质阻挡层放电而产生受激准分子的放电气体的放电等离子体空间(3)，而在具有在用于诱发上述放电气体产生放电现象之两极的电极(4，5)中的至少其中一者与上述放电气体之间存在有电介体之构造的电介质阻挡层放电灯(2)，以及对上述电介质阻挡层放电灯的上述电极(4，5)施加大约呈周期性之交流的高电压的供电装置(1)的电介质阻挡层放电灯光源装置中，上述供电装置(1)，在针对电介质阻挡层放电灯(2)结束1次的放电，而灯施加电压朝向接下来的放电而变化时，在灯施加电压波形(V_s(t))中，在经过下一次放电之有效放电开始电压(+E_i，-E_i)之前，具有进行缓慢变化的期间，之后控制成使之引起急剧的变化，因此，上述第1问题，亦即，为了要响应减低消耗电力、减低灯的发热、达到灯的长寿命化的强烈愿望，而必须改善灯的发光效率的问题，以及上述第2问题，亦即，藉助普及应用优良紫外线而达到经济性的问题可以获得解决。

进而，在第2项之发明中，由于有关在结束上述1次放电时的电压V_A与在下一次放电结束时之电压V_B的电压差ΔV_x以及上述电压V_A与上述灯施加电压进行缓慢变化之期间结束时的电压V_F的电压差ΔV_y，满足0.3≤ΔV_y/ΔV_x≤0.9，因此可以更加有利地实现第1项的发明。

再者，第3项发明的电介质阻挡层放电灯光源装置，具有被填充藉助电介质阻挡层放电产生受激准分子之放电气体的放电等离子体空间(3)，而诱发相对于具有在上述放电气体产生放电现象的两电极(4，5)中之其中一者与上述放电气体之间存在电介体(6，7)的结构的电介质阻挡层放电灯(2)，而对于在上述电介质阻挡层放电灯的上述电极(4，5)施加大约呈周期性之交流的高电压的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置，其特征在于：

是一由可将DC电压源(12)的电压升压到较其高的DC电压并输出的陷波电路(26)，在2次侧产生交流高电压的升压变压器(10)，以及将来自上述陷波电路(26)的输出转换成交流，且将其供给到上述升压变压器(10)之一次侧的反相电路(13)构成的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置，用于控制上述陷波电路(26)之开关元件的门信号(G_C)，相对于用来控制上述反相电路(13)之开关元件的门信号(G_U，G_L)同步地被产生。

由此，由于在反相电路(13)的前段设置陷波电路(26)，有关上述灯施加电压的变化速度，沿袭着在从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电压值为止的期间内，为了不造成受激准分子发光效率降低而要有必要的急峻的观点，即使在升压变压器(10)的升压比处于抑制在不致于过大的适当的值的状态，通过将陷波电路(26)之升压能力设定成可以弥补或压变压器(10)之升压比的不足部分，很容易得到所期的2次侧输出(V_s)的电压值，因此可知可以有效地解决上述第1问题。又由于是只由1个振荡电路(27)构成，因此可以有效地解决上述第2问题，而且，用来控制上述陷波电路(26)的上述开关元件的上述陷波电路用门信号(G_C)，通过设成可以针对上述反相电路用门信号(G_U，G_L)可靠地同步产生，由于峰值电压值的大小直接与1次放电的灯投入能量有关，因此具有从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电压值为止之期间内的灯施加电压波形的反覆再现性可以满足为了动作稳定所必要的条件的效果。

第4项之电介质阻挡层放电灯光源装置，其特征在于供电装置(1)是第3项之电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置。

因此，为了要实现灯施加电压的急峻的上升，即使升压变压器(10)的升压比处于被抑制在不致于过大之适当值的状态，由于将陷波电路(26)的升压能力设定成可以弥补升压变压器(10)之升压的不足部分，可以得到所期望的2次侧输出(V_s)的电压值，此时，可以将灯电压之急峻变化的开始值(V_F)设定在比上升时之放电开始电压(+E_i)为低的值，有关上述灯施加电压的变化速度，由于在从即将开始放电到到达开始放电后之峰值电压值为止的期间内，可以具有为了不造成受激准分子发光之效率降低所必要的急峻程度，因此可以有效地解决上述第1问题。

又，灯施加电压波形(V_s(t))，在从负侧灯电压(V_A)变化到正侧灯电压(V_B)时，具有较上升时之放电开始电压(+E_i)为低的值，而在到达灯电压之急峻变化的开始值(V_F)为止的部分(A1)，通过设定成缓慢地变化，则在上述灯施加电压缓慢地变化的期间内，由于长时间流有微小充电电流，因而可以事先实施在放电时之急速的电荷移动中的某个比例，进而作为结果，由于只是由可以减低有关上述反相电路用之开关元件的峰值电流值的非常少数目的元件所构成，因此可以有效地解决上述第2问题。而且，用来控制上述陷波电路(26)之上述元件的上述陷波电路用门信号(G_C)，藉助设成可以针对上述反相电路用门信号(G_U，G_L)可靠地被同步产生，由于峰值电流值的大小直接与1次放电之灯投入能量有关，因此具有从放电即将开始前到到达放电开始后之峰值电压值为止之期间内的灯施加电压波形的反覆再现性，能够满足为了动作稳定所必须的条件的效果。

本发明的电介质阻挡层放电灯光源装置应用于光化学反应用的紫外线光源等。

Claims (4)

1.一种电介质阻挡层放电灯光源装置，其特征在于由电介质阻挡层放电灯(2)和供电装置(7)构成，所说的电介质阻挡层放电灯(2)拥有被填充有可藉助电介质阻挡层放电而产生受激准分子的放电用气体的放电等离子体空间(3)，并有在用于诱发上述放电气体产生放电现象的两电极(4，5)中的至少其中一者与上述放电用气体之间存在有电介体(6，7)之构造，所说的供电装置(1)对上述电介质阻挡层放电灯的上述电极(4，5)施加大约呈周期性之交流的高电压相对：

于电介质阻挡层放电灯(2)结束1次的放电，而在灯施加电压朝向接下来的放电而变化时，在灯施加电压波形(V_S(t))中，在经过下一次放电的有效放电开始电压(+E_i，-E_i)之前，具有进行缓慢变化的期间，之后控制成引起急剧的变化。

2.如权利要求1所述的电介质阻挡层放电灯光源装置，其特征在于，对于在结束上述1次放电时的电压V_A与在下一次放电结束时之电压V_B的电压差ΔV_x，以及上述电压V_A与上述灯施加电压进行缓慢变化之期间在结束时的电压V_F的电压差ΔV_y，则满足0.3≤ΔV_y/ΔV_x≤0.9。

3.一种电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置，具有被填充有藉助电介质阻挡层放电，而产生受激准分子之放电气体的放电等离子体空间(3)，相对于具有在诱发上述放电气体产生放电现象之两电极(4，5)中之其中一者与上述放电气体之间存在电介体(6，7)的结构的电介质阻挡层放电管灯(2)，对上述电介质阻挡层放电灯的上述电极(4，5)，施加大约呈周期性之交流的高电压，其特征在于：

是一由可将DC电压源(12)的电压升压到比其为高的DC电压并输出的陷波电路(26)，在2次侧产生交流高电压的升压变压器(10)，以及将来自上述陷波电路(26)的输出转换成交流并供给到上述升压变压器(10)的一次侧的反相电路(13)构成的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置，用于控制上述陷波电路(26)之开关元件的门信号(G_C)则相对于用来控制上述反相电路(13)之开关元件的门信号(G_U，G_L)同步地产生。

4.如权利要求1所述的电介质阻挡层放电灯光源装置，上述供电装置(1)是权利要求3所述的电介质阻挡层放电灯光源装置用供电装置。

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