JP2000068088A - Drive method for discharge device - Google Patents

Drive method for discharge device

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JP2000068088A
JP2000068088A JP21023399A JP21023399A JP2000068088A JP 2000068088 A JP2000068088 A JP 2000068088A JP 21023399 A JP21023399 A JP 21023399A JP 21023399 A JP21023399 A JP 21023399A JP 2000068088 A JP2000068088 A JP 2000068088A
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JP
Japan
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voltage
frequency
discharge device
driving
discharge
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Application number
JP21023399A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Shinada
眞一 品田
Soichiro Ogawa
壯一郎 小川
Shigeo Mikoshiba
茂生 御子柴
Tomokazu Shiga
智一 志賀
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve luminance and light-emitting efficiency, and to lower a discharge maintaining voltage, in a light source for outdoor/indoor lighting, display or a liquid crystal display backlight. SOLUTION: A first voltage V1 having a first frequency is impressed on an electrode 21, in order to let a discharge device discharge itself. In addition, a second voltage V2 having a second frequency higher than the first frequency is superposed on the first voltage V1. The waveform of the voltage having the second frequency may be a damped waveform synchronized with the first frequency. Electrons, ions, or plasma existing in the discharge formed previously are vibrated accompanying electric field changes due to this voltage superposition. If the second frequency is selected appropriately, further resonance of electrons, ions and plasma occur, due to which the temperature of the particles rises. Thereby, the electron temperature becomes close to a value preferred for irradiation of visible rays or ultraviolet rays, which improves light-emitting efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は可視光、紫外光等を
放射する放電装置に関し、より詳細には屋内・外照明
用、表示用、あるいは液晶ディスプレイバックライト用
光源等に用いられる放電装置の駆動方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge device which emits visible light, ultraviolet light, etc., and more particularly to a discharge device used for indoor / outdoor illumination, display, or a light source for a liquid crystal display backlight. It relates to a driving method.

【0002】[0002]

【従来の技術】放電を用いた光源、例えば照明用や表示
用の蛍光ランプや平板型の放電装置等を駆動するには種
々の方法がある。従来の液晶バックライトを点灯するイ
ンバータの駆動方法は、例えば特開昭63−11096
2に示されているように数10kHzの正弦波を用いて
蛍光ランプを点灯させる構成になっている。放電管は管
径が3〜6mm程度の冷陰極や熱陰極蛍光ランプが用いら
れ、放電管の内部には、例えば水銀とアルゴンが封入さ
れており、放電で発生する紫外線が蛍光体を励起、発光
させ、液晶パネルを照明して文字や画像を表示する。
2. Description of the Related Art There are various methods for driving a light source using discharge, for example, a fluorescent lamp for illumination or display, a flat discharge device, or the like. A conventional method of driving an inverter for turning on a liquid crystal backlight is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-11096.
As shown in FIG. 2, the fluorescent lamp is turned on using a sine wave of several tens of kHz. For the discharge tube, a cold cathode or hot cathode fluorescent lamp having a tube diameter of about 3 to 6 mm is used, for example, mercury and argon are sealed inside the discharge tube, and ultraviolet rays generated by discharge excite the phosphor, It emits light and illuminates the liquid crystal panel to display characters and images.

【0003】また、一般の照明用ランプは商用周波数で
ある50あるいは60Hzを用いて点灯するのが一般的
であるが、数10kHzで点灯するランプもある。
[0003] Further, general lighting lamps are generally lit at a commercial frequency of 50 or 60 Hz, but there are also lamps lit at several tens of kHz.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記駆
動方法を用いた放電装置は、特に放電管の管径が小さく
なると発光効率が低下して消費電力が増える問題があっ
た。例えば液晶表示装置用のバックライトとして使用さ
れている直径2〜3mmの蛍光ランプにおける発光効率
は、直径25mm程度の屋内照明用蛍光灯に比べて半分
程度しかなく、液晶表示装置の消費電力を低減できない
最大の原因となっていた。特に、例えばノートパソコン
等のバッテリー駆動型の液晶表示装置においてはバック
ライトの低電力化は非常に大きな課題であった。
However, the discharge device using the above driving method has a problem that the light emission efficiency is reduced and the power consumption is increased particularly when the diameter of the discharge tube is reduced. For example, the luminous efficiency of a fluorescent lamp having a diameter of 2 to 3 mm used as a backlight for a liquid crystal display device is only about half that of a fluorescent lamp for indoor lighting having a diameter of approximately 25 mm, and the power consumption of the liquid crystal display device is reduced. The biggest cause that could not be done. In particular, for a battery-driven liquid crystal display device such as a notebook personal computer, reducing the power of the backlight has been a very important issue.

【0005】本発明の目的は、このような放電装置の発
光効率を向上し、同時に消費電力を低減させる駆動方法
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a driving method for improving the luminous efficiency of such a discharge device and at the same time reducing power consumption.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による放電装置の駆動方法は従来と異なった
駆動波形の電圧を用いる。即ち、放電装置を放電させる
ために、第1の周波数を有する第1の電圧を電極に印加
する。さらに上記第1の周波数より高い第2の周波数を
有する第2の電圧を上記第1の電圧に重畳する。第2の
周波数を有する電圧波形は、第1の周波数と同期した減
衰波形でも良い。
In order to achieve the above object, a method of driving a discharge device according to the present invention uses a voltage having a drive waveform different from the conventional one. That is, to discharge the discharge device, a first voltage having a first frequency is applied to the electrode. Further, a second voltage having a second frequency higher than the first frequency is superimposed on the first voltage. The voltage waveform having the second frequency may be an attenuation waveform synchronized with the first frequency.

【0007】本発明によれば、第1の周波数を有する第
1の電圧を放電装置に印加し、この電圧により放電を形
成する。次に上記第2の周波数を有する第2の電圧を重
畳すると、この電圧重畳により、既に形成された放電内
に存在する電子やイオン、あるいはプラズマが電界の変
化に伴って振動する。第2の周波数を適当に選択すれ
ば、さらに電子やイオンやプラズマの共振現象等も発生
する。このためこれらの粒子の温度が上昇する。これに
より、電子温度が可視光あるいは紫外線を放射するため
に好ましい値に近づき、この結果発光効率が向上する。
According to the present invention, a first voltage having a first frequency is applied to a discharge device, and a discharge is formed by this voltage. Next, when a second voltage having the second frequency is superimposed, the voltage superimposition causes the electrons, ions, or plasma existing in the already formed discharge to oscillate with a change in the electric field. If the second frequency is appropriately selected, resonance phenomena of electrons, ions, and plasma will also occur. This increases the temperature of these particles. As a result, the electron temperature approaches a preferable value for emitting visible light or ultraviolet light, and as a result, luminous efficiency is improved.

【0008】従来の放電管、例えば蛍光ランプ等では、
放電維持に必要な空間電荷の大部分を負グロー内で発生
させる。この負グローを形成するためには比較的大きな
電力が必要である。しかし本駆動方法によれば、放電空
間内、特に陽光柱部における電子密度やイオン密度が増
大するため、負グローは小さくてよい。したがって放電
管に注入する電力は少なくてすみ、その結果発光効率が
向上する。さらに、放電維持電圧も低下し、併せて大幅
な低消費電力化が可能になる。
In a conventional discharge tube, such as a fluorescent lamp,
Most of the space charge required for sustaining the discharge is generated in the negative glow. Relatively large electric power is required to form this negative glow. However, according to this driving method, the electron density and the ion density in the discharge space, particularly in the positive column, increase, so that the negative glow may be small. Therefore, less electric power is injected into the discharge tube, and as a result, the luminous efficiency is improved. Further, the discharge sustaining voltage is reduced, and the power consumption can be significantly reduced.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施例を図面と共
に説明する。図1は本発明による外部電極型放電管の駆
動方法の一実施例を示す概略図である。図中、20は放
電管、21および22は放電管の外面に設けた電極、2
3および24は第1の周波数を有する駆動電圧発生回
路、25および26は上記駆動電圧発生回路23および
24のそれぞれに接続した第2の周波数を有する第2の
駆動電圧発生回路である。V1、V2は電極21、22
に印加される電圧で、第1の周波数を有する第1の電圧
に加えて、さらに上記第1の周波数より高い第2の周波
数を有する第2の電圧を上記第1の電圧に重畳して電界
放電型のいわゆる無電極放電を行わせる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a method for driving an external electrode type discharge tube according to the present invention. In the figure, 20 is a discharge tube, 21 and 22 are electrodes provided on the outer surface of the discharge tube, 2
Reference numerals 3 and 24 denote driving voltage generating circuits having a first frequency, and reference numerals 25 and 26 denote second driving voltage generating circuits having a second frequency connected to the driving voltage generating circuits 23 and 24, respectively. V1 and V2 are electrodes 21 and 22
And a second voltage having a second frequency higher than the first frequency is superimposed on the first voltage in addition to the first voltage having the first frequency. A discharge type so-called electrodeless discharge is performed.

【0010】図2、図3はその駆動波形の一実施例を示
した電圧波形の図で、第1の周波数を有する駆動電圧発
生回路から、図2の、例えば11で示した矩形波電圧V
1および11から半周期位相のずれた12の矩形波電圧
V2を発生させ、さらに、これらの波形に第2の周波数
を有する駆動電圧発生回路から第2の周波数を有する電
圧、例えば減衰正弦波電圧15、16を11、12に重
畳する。図3に示した13、14の電圧波形が放電電圧
波形であり、この電圧を放電管に印加することで、高効
率化が図れる。
FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams of voltage waveforms showing one embodiment of the driving waveforms. The driving voltage generating circuit having the first frequency generates a rectangular wave voltage V shown in FIG.
Twelve rectangular wave voltages V2 whose phases are shifted by a half cycle from 1 and 11 are further generated. Further, a voltage having a second frequency, for example, an attenuated sine wave voltage is applied to these waveforms from a driving voltage generating circuit having a second frequency. 15 and 16 are superimposed on 11 and 12. The voltage waveforms 13 and 14 shown in FIG. 3 are discharge voltage waveforms. By applying this voltage to the discharge tube, high efficiency can be achieved.

【0011】本発明による駆動波形を用いて放電管を駆
動し、その放電発光特性を測定した結果を述べる。測定
に用いた装置の構成を図4に示す。放電管20は、例え
ば内径3.1mmのソーダガラス製で、1対の電極21、
22はいずれも長さ10mm、幅5mmであり、放電管の外
表面上に設けてある。両電極の間隔は3mmで、放電管内
壁には、三波長白色蛍光体が塗布されているものと、塗
布されていないものの両者を測定した。放電管内部に
は、例えば水銀と、ネオン54Torr、アルゴンが6
Torr封入されている。
A result of driving a discharge tube using the driving waveform according to the present invention and measuring discharge light emission characteristics thereof will be described. FIG. 4 shows the configuration of the apparatus used for the measurement. The discharge tube 20 is made of, for example, soda glass having an inner diameter of 3.1 mm, and has a pair of electrodes 21.
Each of the reference numerals 22 has a length of 10 mm and a width of 5 mm, and is provided on the outer surface of the discharge tube. The distance between the two electrodes was 3 mm, and the inside of the discharge tube was coated with a three-wavelength white phosphor and the one without the three-wavelength white phosphor was measured. For example, mercury, neon 54 Torr, and argon 6
Torr enclosed.

【0012】駆動電圧波形の基本形状は図3に示した波
形と同じであるが、第2の駆形波電圧発生回路としてコ
イル25’、26’を利用し、この第2の周波数を有す
る駆動電圧は、コイル25’および26’と、回路系浮
遊容量との間のリンギングで発生する電圧を用いた。本
実施例ではこの駆動条件をコイル付き駆動と称する。
The basic shape of the driving voltage waveform is the same as the waveform shown in FIG. 3, but the coils 25 'and 26' are used as a second driving waveform voltage generating circuit, and the driving having the second frequency is used. The voltage used was a voltage generated by ringing between the coils 25 'and 26' and the stray capacitance of the circuit system. In this embodiment, this driving condition is referred to as driving with a coil.

【0013】本実施例では、第2の駆動電圧発生回路と
して、簡単な構成で済むコイルを用いたが、インダクタ
ンス成分であれば何を用いても良い。
In the present embodiment, a coil having a simple structure is used as the second drive voltage generating circuit, but any coil having an inductance component may be used.

【0014】図5に、従来の駆動方法、例えば図2に示
した駆動電圧波形により発生する放電状態の模式図を示
す。これは蛍光体が塗布されていない放電管を観測した
ものである。電極21および22の近傍には負グロー3
1および32が形成される。また該負グローの上部、お
よび電極間には陽光柱33が形成される。
FIG. 5 is a schematic diagram of a conventional driving method, for example, a discharge state generated by the driving voltage waveform shown in FIG. This is a result of observing a discharge tube to which no phosphor is applied. In the vicinity of the electrodes 21 and 22, a negative glow 3
1 and 32 are formed. A positive column 33 is formed above the negative glow and between the electrodes.

【0015】図6は従来の駆動方式で印加電圧を一定に
したままパルス幅(図2に示した駆動電圧パルスの幅)
を次第に狭くした場合の放電状態の変化の模式図であ
る。図6(a)はパルス幅が約1.7μsで、(b)
(c)とパルス幅を次第に狭めていき、(d)では約1
00nsの放電状態を示している。
FIG. 6 shows the pulse width (width of the driving voltage pulse shown in FIG. 2) in the conventional driving method while keeping the applied voltage constant.
FIG. 4 is a schematic diagram of a change in a discharge state when is gradually narrowed. FIG. 6A shows a pulse width of about 1.7 μs, and FIG.
In (c), the pulse width is gradually reduced.
It shows a discharge state of 00 ns.

【0016】パルス幅を狭めていくと負グロー31およ
び32、陽光柱33ともに発光強度が弱くなるが、特に
負グロー領域はパルス幅が狭くなるにつれ減少する。こ
れはパルス幅が狭くなると電流量が減少することと、放
電により形成される壁電荷による壁電圧が大きくなるた
め電極間にかかる実効電圧が下がり、放電が弱くなるた
めである。しかし、パルス幅が100ns以下と非常に狭
くなると負グロー領域は減少するが、逆に陽光柱領域が
増大する現象が見られた。
As the pulse width is reduced, the emission intensity of each of the negative glows 31 and 32 and the positive column 33 is weakened. In particular, the negative glow region decreases as the pulse width is reduced. This is because the amount of current decreases as the pulse width decreases, and the wall voltage due to the wall charges formed by the discharge increases, so that the effective voltage applied between the electrodes decreases and the discharge weakens. However, when the pulse width was extremely narrow, ie, 100 ns or less, a phenomenon was observed in which the negative glow region was reduced but the positive column region was increased.

【0017】図7に、同じ設定電圧値でコイル付き駆動
をした場合の放電状態の変化を示す。図6と同様に
(a)はパルス幅が約1.7μsで、(b)(c)とパ
ルス幅を次第に狭めていき、(d)では約100nsの放
電状態を示した。
FIG. 7 shows a change in the discharge state when driving with a coil at the same set voltage value. As in FIG. 6, (a) has a pulse width of about 1.7 μs, and (b) and (c) gradually narrow the pulse width, and (d) shows a discharge state of about 100 ns.

【0018】図6に示した従来の駆動に比べ、本発明に
よる駆動方法では陽光柱33の占める領域が増大し負グ
ロー31および32の占める領域が減少するのが特徴で
ある。コイル付き駆動では、電圧パルスに発生するリン
ギングのため従来の駆動に比べて放電管に印加される電
圧が大きくなる。そこで従来の駆動方法においてこの増
大分を加えた電圧を用いてみたところ、陽光柱33の発
光も強くなるが、電極上に見られるネオンの赤色の発光
(負グロー)も強くなってしまい、明らかにコイル付き
駆動での放電状態とは異なることが分った。
Compared with the conventional driving shown in FIG. 6, the driving method according to the present invention is characterized in that the area occupied by the positive column 33 increases and the area occupied by the negative glows 31 and 32 decreases. In the drive with the coil, the voltage applied to the discharge tube becomes larger than that in the conventional drive due to ringing generated in the voltage pulse. Then, when a voltage obtained by adding this increase is used in the conventional driving method, the light emission of the positive column 33 is increased, but the neon red emission (negative glow) seen on the electrode is also increased. It was found that the discharge state was different from that in the drive with a coil.

【0019】コイル付き駆動においてもパルス幅を次第
に短くしていくと負グロー領域は従来の駆動方法と同様
に減少する。しかし陽光柱は発光強度はわずかに減少す
るものの長さはほぼ一定である。コイル付き駆動の場合
でもパルス幅が200ns以下となると従来の駆動方法と
同様に陽光柱領域の増大が見られる。パルス幅が充分狭
いと、最終的にはほとんど負グローの見られない放電に
なる。
In the drive with a coil, as the pulse width is gradually reduced, the negative glow region is reduced as in the conventional drive method. However, the length of the positive column is almost constant although the emission intensity is slightly reduced. Even in the case of driving with a coil, when the pulse width is 200 ns or less, an increase in the positive column area is observed as in the conventional driving method. If the pulse width is sufficiently narrow, the discharge will end up with almost no negative glow.

【0020】図8にコイルの巻数を変えて測定したパル
ス幅に対する最低放電維持電圧の変化を示す。コイルの
巻数を変えることにより最低放電維持電圧が変化する。
コイルの巻数を変えるとインダクタンスが変わり、リン
ギングの周波数や電圧、減衰定数等が変わるためであ
る。従来の駆動方法を用いると、パルス幅が狭くなるに
つれ最低放電維持電圧は上昇する。これはパルス幅が短
くなるにつれ、そのパルス印加期間に形成される壁電圧
が減少し、実効電圧が減少するためと考えられる。パル
ス幅が100ns以下になると最低放電維持電圧が減少す
るが、これはちょうど陽光柱領域の増大が見られるパル
ス幅と一致する。図8に見られるように巻数が30回のコ
イル駆動において最低放電維持電圧は従来の駆動方法に
よるものの半分以下と、本発明による駆動方法を用いる
ことで放電電圧を低下できる。
FIG. 8 shows the change in the minimum discharge sustaining voltage with respect to the pulse width measured by changing the number of turns of the coil. By changing the number of turns of the coil, the minimum discharge maintaining voltage changes.
This is because changing the number of turns of the coil changes the inductance and changes the ringing frequency, voltage, damping constant, and the like. When the conventional driving method is used, the minimum discharge sustaining voltage increases as the pulse width decreases. This is presumably because as the pulse width becomes shorter, the wall voltage formed during the pulse application period decreases, and the effective voltage decreases. When the pulse width becomes 100 ns or less, the minimum sustaining voltage decreases, which is exactly the same as the pulse width where the positive column region is increased. As shown in FIG. 8, the minimum discharge sustaining voltage in driving a coil having 30 turns is less than half that of the conventional driving method, and the discharge voltage can be reduced by using the driving method according to the present invention.

【0021】本発明によるコイル付き駆動の場合、従来
の駆動に比べ負グロー領域を減少できる。このことから
最低放電維持電圧の低下の原因としては、陰極降下電圧
の減少によるものと考えられる。また、巻数が20回以上
のコイルを使用した際にパルス幅の狭い領域で振動が見
られる場合があるが、これは設定パルス幅とリンギング
の周期との兼ね合いによるものである。
In the case of the drive with a coil according to the present invention, the negative glow region can be reduced as compared with the conventional drive. From this, it is considered that the cause of the decrease in the minimum discharge sustaining voltage is a decrease in the cathode drop voltage. In addition, when a coil having 20 or more turns is used, vibration may be observed in a region where the pulse width is small. This is due to the balance between the set pulse width and the ringing period.

【0022】図9に、パルス幅1.7μsにおける本発
明によるコイル付き駆動方法と従来駆動法の印加電圧に
対する輝度変化を示す。この輝度は蛍光体の塗布されて
いる放電管の電極間中心部直径1mmの円内を測定したも
ので、陽光柱領域の増大が図られたコイル付き駆動は通
常駆動に比べ輝度が大幅に上昇する。
FIG. 9 shows a change in luminance with respect to an applied voltage in the driving method with the coil according to the present invention and the conventional driving method at a pulse width of 1.7 μs. This brightness is measured in a circle with a diameter of 1 mm at the center between the electrodes of the discharge tube on which the phosphor is applied. The drive with coil, which has an increased positive column area, has a much higher brightness than the normal drive. I do.

【0023】図10に光電子増倍管で観測した可視発光
波形を示す。測定場所は放電管の中心軸上で、電極2
1、22間の中央部分である。発光波形は、本発明によ
る30回巻コイルつき駆動を実線で、従来駆動を破線で示
してある。コイル付き駆動では従来の駆動と比べ、発光
強度が大幅に増加している。特にパルス印加終了後の二
次発光が非常に強い。この二次発光波形とパルス終了時
のリンギングの減衰波形はほぼ一致している。
FIG. 10 shows a visible light emission waveform observed by the photomultiplier tube. The measurement location was on the center axis of the discharge tube,
It is a central part between 1 and 22. The emission waveform is shown by a solid line for driving with a 30-turn coil according to the present invention and by a broken line for conventional driving. In the drive with the coil, the light emission intensity is significantly increased as compared with the conventional drive. In particular, the secondary light emission after the end of the pulse application is very strong. This secondary emission waveform and the attenuation waveform of the ringing at the end of the pulse substantially match.

【0024】図11にカレントトランスフォーマーによ
り測定した放電電流を時間積分した波形を示す。第1の
周波数を有する矩形波電圧の周期は8μs、パルス幅
1.7μs、印加電圧300Vで、本発明によるコイル
つき駆動を実線で、従来駆動を破線で示しある。この電
流波形には放電管の浮遊容量を充・放電する際に流れる
変位電流も含まれていが、図から、コイル駆動において
電流はわずかに増加するものの、それほど差はないこと
がわかる。本発明によるコイルつき駆動は従来駆動と放
電電流にあまり差がなく、しかも輝度が高い、すなわち
発光効率が良いわけである。
FIG. 11 shows a time-integrated waveform of the discharge current measured by the current transformer. The period of the rectangular wave voltage having the first frequency is 8 μs, the pulse width is 1.7 μs, and the applied voltage is 300 V. The driving with the coil according to the present invention is indicated by a solid line, and the conventional driving is indicated by a broken line. Although this current waveform includes a displacement current flowing when charging / discharging the stray capacitance of the discharge tube, it can be seen from the figure that the current slightly increases when the coil is driven, but there is not much difference. The drive with a coil according to the present invention has little difference between the conventional drive and the discharge current, and has high luminance, that is, good luminous efficiency.

【0025】図12に電源電圧を300Vに保った場合
の第1の周波数を有する矩形波電圧のパルス幅と輝度の
関係を示す。従来駆動の場合、パルス幅が短くなるにつ
れ輝度は減少するが、本発明によるコイル付き駆動では
ほぼ一定の輝度を保っている。これは前に述べたように
本発明による駆動方法では、パルス幅を狭くしても負グ
ロー領域の減少にかかわらず陽光柱領域が増加するため
輝度の低下が起きないことによるためである。
FIG. 12 shows the relationship between the pulse width of the rectangular wave voltage having the first frequency and the luminance when the power supply voltage is maintained at 300 V. In the case of the conventional drive, the brightness decreases as the pulse width becomes shorter, but the drive with the coil according to the present invention maintains a substantially constant brightness. This is because, as described above, in the driving method according to the present invention, even if the pulse width is narrowed, the luminance does not decrease because the positive column region increases irrespective of the decrease in the negative glow region.

【0026】次に電流の時間積分値を一定にして輝度と
発光効率の比較を行った結果を述べる。図13に輝度と
第1の周波数を有する矩形波電圧のパルス幅、図14に
発光効率と第1の周波数を有する矩形波電圧のパルス幅
の関係をそれぞれ示す。従来駆動で最大効率が得られた
電圧220Vにおける電流値と等しくなるように、それ
ぞれのパルス幅で印加電圧を設定し測定を行った。
Next, the result of comparison between the luminance and the luminous efficiency while keeping the time integral of the current constant will be described. FIG. 13 shows the relationship between the luminance and the pulse width of the rectangular wave voltage having the first frequency, and FIG. 14 shows the relationship between the luminous efficiency and the pulse width of the rectangular wave voltage having the first frequency. The applied voltage was set at each pulse width so as to be equal to the current value at a voltage of 220 V at which the maximum efficiency was obtained by the conventional driving, and the measurement was performed.

【0027】本発明による駆動方法は、電流の時間積分
値が同じでも図13に示したように輝度は2倍以上とな
る。図11に示したように同じ印加電圧においては電流
の時間積分値はコイル付き駆動のほうが大きいため、各
パルス幅に対する印加電圧は本発明によるコイル付き駆
動が低くなる。このように輝度が2倍以上で印加電圧が
低いため、コイル付き駆動における発光効率は図14に
示したように、従来駆動方法に比べて3倍近くまで上昇
する。
In the driving method according to the present invention, the luminance is twice or more as shown in FIG. As shown in FIG. 11, at the same applied voltage, the time integrated value of the current is larger in the drive with the coil than in the drive with the coil, so that the applied voltage for each pulse width is lower in the drive with the coil according to the present invention. As described above, since the luminance is twice or more and the applied voltage is low, the luminous efficiency in the driving with the coil increases to nearly three times as compared with the conventional driving method as shown in FIG.

【0028】本発明による駆動方法を、例えばノートパ
ソコン等の液晶表示装置に用いればバックライトの低電
力化が可能になり、高輝度で低消費電力の表示装置が実
現できる。
If the driving method according to the present invention is used for a liquid crystal display device such as a notebook personal computer, the power of the backlight can be reduced, and a display device with high luminance and low power consumption can be realized.

【0029】本発明による他の実施例の駆動電圧波形
を、図15、図16、あるいは図17に示す。図中、1
7は第1の周波数を有する第1の電圧波形、18は第2
の周波数を有する第2の電圧波形、19は上記第1と第
2の電圧を重畳した波形であり、これらの実施例の波形
を用いても同じ効果を得られる。また第1および第2の
電圧の波形は、正弦波、駆形波、階段波、あるいはその
他の波形を有していてもよい。これらの波形は、例えば
図18の回路でも作成することができる。図中、23は
第1の周波数を有する第1の電圧発生回路、27は第2
の周波数を有する第2の電圧発生回路、28は第1およ
び第2の電圧を重畳する回路、20は放電装置である。
FIG. 15, FIG. 16, or FIG. 17 shows drive voltage waveforms of another embodiment according to the present invention. In the figure, 1
7 is a first voltage waveform having a first frequency, and 18 is a second voltage waveform.
A second voltage waveform 19 having a frequency of ## EQU1 ## is a waveform obtained by superimposing the first and second voltages, and the same effect can be obtained by using the waveforms of these embodiments. Further, the waveforms of the first and second voltages may have a sine wave, a drive wave, a staircase wave, or another waveform. These waveforms can also be created by the circuit of FIG. 18, for example. In the figure, 23 is a first voltage generating circuit having a first frequency, and 27 is a second voltage generating circuit.
, A circuit for superimposing the first and second voltages, and 20 a discharge device.

【0030】前記した実施例では、第1の電圧として周
期8μs、パルス幅1.7μsの例を述べたが、第1の電
圧の周波数は30kHz以上、矩形波パルスの幅10μ
s以下の条件に設定すれば前述したと同様の効果が得ら
れる。また第2の周波数を有する電圧のピーク・ツーピ
ーク値は、第1の周波数を有する電圧のピーク・ツーピ
ーク値より小さいときに、発光効率向上の効果が大き
い。
In the above embodiment, the first voltage has a period of 8 μs and a pulse width of 1.7 μs. However, the frequency of the first voltage is 30 kHz or more and the width of the rectangular wave pulse is 10 μs.
By setting the condition to s or less, the same effect as described above can be obtained. When the peak-to-peak value of the voltage having the second frequency is smaller than the peak-to-peak value of the voltage having the first frequency, the effect of improving the luminous efficiency is large.

【0031】また、前記実施例では外部電極型放電管に
ついて説明したが、蛍光ランプのように電極は放電管内
部に設けられていてもよいし、平板型の放電装置に対し
ても適用できるのは勿論である。
In the above embodiment, the external electrode type discharge tube is described. However, the electrode may be provided inside the discharge tube like a fluorescent lamp, or may be applied to a flat type discharge device. Of course.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明における駆
動方法によれば、電極に印加する電圧として、第1の周
波数を有する第1の電圧に加えて、さらに上記第1の周
波数より高い第2の周波数を有する第2の電圧を上記第
1の電圧に重畳するという簡単な駆動方法で、放電装置
の輝度および発光効率を高くすることができ、さらに、
放電維持電圧も低くすることが可能となる。この結果、
放電装置の消費電力を大幅に低減できるので、バッテリ
ー駆動等に適した低消費電力の液晶表示装置等が得られ
る効果がある。
As described above, according to the driving method of the present invention, in addition to the first voltage having the first frequency, the voltage applied to the electrode further includes the first voltage having a frequency higher than the first frequency. With a simple driving method of superimposing a second voltage having a frequency of 2 on the first voltage, the luminance and luminous efficiency of the discharge device can be increased, and further,
The discharge sustaining voltage can also be reduced. As a result,
Since the power consumption of the discharge device can be significantly reduced, a low power consumption liquid crystal display device or the like suitable for driving a battery or the like can be obtained.

【0033】[0033]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による放電装置の駆動方法の一実施例を
示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of a driving method of a discharge device according to the present invention.

【図2】本発明の駆動方法による一実施例の電圧波形で
ある。
FIG. 2 is a voltage waveform of one embodiment according to the driving method of the present invention.

【図3】本発明の駆動方法による一実施例の電圧波形で
ある。
FIG. 3 is a voltage waveform of one embodiment according to the driving method of the present invention.

【図4】測定に使用した装置の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of an apparatus used for measurement.

【図5】放電管内放電状態の模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a discharge state in a discharge tube.

【図6】従来の駆動方法による放電管内放電状態の模式
図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a discharge state in a discharge tube by a conventional driving method.

【図7】本発明による駆動方法を用いた場合の放電管内
放電状態の模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of a discharge state in a discharge tube when the driving method according to the present invention is used.

【図8】コイル巻数と最低放電維持電圧の関係である。FIG. 8 shows the relationship between the number of coil turns and the minimum discharge sustaining voltage.

【図9】電源電圧と輝度の関係である。FIG. 9 shows a relationship between a power supply voltage and luminance.

【図10】本発明による駆動方法を用いた場合の、放電
管内発光強度の時間変化である。
FIG. 10 is a graph showing the change over time in the emission intensity in the discharge tube when the driving method according to the present invention is used.

【図11】電流の時間積分値の波形である。FIG. 11 is a waveform of a time integration value of a current.

【図12】パルス幅と輝度の関係である。FIG. 12 shows a relationship between a pulse width and luminance.

【図13】電流時間積分値を一定としたときの、パルス
幅と輝度の関係である。
FIG. 13 shows the relationship between pulse width and luminance when the current-time integral value is constant.

【図14】電流時間積分値を一定としたときの、パルス
幅と発光効率の関係である。
FIG. 14 shows the relationship between pulse width and luminous efficiency when the current-time integration value is constant.

【図15】本発明による他の実施例を示す駆動電圧波形
である。
FIG. 15 is a driving voltage waveform showing another embodiment according to the present invention.

【図16】本発明による別の実施例を示す駆動電圧波形
である。
FIG. 16 is a driving voltage waveform showing another embodiment according to the present invention.

【図17】本発明による他の実施例を示す駆動電圧波形
である。
FIG. 17 is a driving voltage waveform showing another embodiment of the present invention.

【図18】本発明による回路の系統図である。FIG. 18 is a system diagram of a circuit according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、12、17……第1の周波数を有する駆動電圧波
形、 13、14、19……本発明による放電管駆動波形、 15、16、18……第2の周波数を有する駆動電圧波
形、 20……………………放電管、 21、22……………電極、 23、24……………第1の周波数を有する駆動電圧発
生回路、 25、26……………第2の周波数を有する駆動電圧発
生回路、 25’、26’………コイル、 27……………………第2の周波数を有する駆動電圧発
生回路、 28……………………第1および第2の電圧の重畳回
路、 31、32……………負グロー、 33……………………陽光柱。
11, 12, 17 ... a drive voltage waveform having a first frequency, 13, 14, 19 ... a discharge tube drive waveform according to the present invention, 15, 16, 18 ... a drive voltage waveform having a second frequency, 20 ..., Discharge tube, 21, 22,..., Electrode, 23, 24,..., Drive voltage generating circuit having first frequency, 25, 26,. , A driving voltage generating circuit having a second frequency, 25 ′, 26 ′... A coil, a driving voltage generating circuit having a second frequency,. And a second voltage superimposing circuit, 31, 32,..., A negative glow, 33,..., A positive column.

フロントページの続き (72)発明者 志賀 智一 東京都八王子市北野町568Continued on the front page (72) Inventor Tomokazu Shiga 568 Kitanocho, Hachioji-shi, Tokyo

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも1対の電極が設けられている放
電装置において、該電極の少なくとも一方に第1の周波
数を有する第1の電圧を印加し、上記第1の周波数より
高い第2の周波数を有する第2の電圧を上記第1の電圧
に重畳することを特徴とする放電装置の駆動方法。
1. A discharge device provided with at least one pair of electrodes, wherein a first voltage having a first frequency is applied to at least one of the electrodes, and a second frequency higher than the first frequency is applied. A method for driving a discharge device, comprising superimposing a second voltage having the following on the first voltage.
【請求項2】少なくとも1対の電極が放電空間の外部に
設けられている無電極型の放電装置において、該電極の
少なくとも一方に第1の周波数を有する第1の電圧を印
加し、上記第1の周波数より高い第2の周波数を有する
第2の電圧を上記第1の電圧に重畳することを特徴とす
る外部電極型放電装置の駆動方法。
2. A discharge device of an electrodeless type wherein at least one pair of electrodes is provided outside a discharge space, a first voltage having a first frequency is applied to at least one of said electrodes. A method for driving an external electrode type discharge device, wherein a second voltage having a second frequency higher than the first frequency is superimposed on the first voltage.
【請求項3】キセノン、クリプトン、アルゴン、ヘリウ
ム、ネオン等の希ガスや水銀のいづれかを単体で封入す
るか、あるいはこれらのガスの内2種類以上を混合して
封入した、少なくとも1対の電極が設けられている放電
装置において、該電極の少なくとも一方に第1の周波数
を有する第1の電圧を印加し、上記第1の周波数より高
い第2の周波数を有する第2の電圧を上記第1の電圧に
重畳することを特徴とする放電装置の駆動方法。
3. At least one pair of electrodes in which either rare gas such as xenon, krypton, argon, helium, neon, or mercury is sealed alone, or two or more of these gases are mixed and sealed. Is provided, a first voltage having a first frequency is applied to at least one of the electrodes, and a second voltage having a second frequency higher than the first frequency is applied to the first voltage. A driving method of the discharge device, wherein the driving method is superimposed on the voltage of the discharge device.
【請求項4】請求項1乃至請求項3記載の駆動方法にお
いて、第2の周波数を有する電圧として、振幅が周期的
に減衰あるいは増加する電圧を用い、さらに該減衰ある
いは増加の周期が第1の周波数の周期と同期しているこ
とを特徴とする放電装置の駆動方法。
4. The driving method according to claim 1, wherein the voltage having the second frequency is a voltage whose amplitude is periodically attenuated or increased, and the period of the attenuation or increase is the first. A method for driving a discharge device, wherein the method is synchronized with a cycle of a frequency of the discharge device.
【請求項5】請求項1乃至請求項4記載の駆動方法にお
いて、第2の周波数を有する電圧の振幅を第1の周波数
を有する電圧の振幅より小さくすることを特徴とする放
電装置の駆動方法。
5. A driving method according to claim 1, wherein the amplitude of the voltage having the second frequency is smaller than the amplitude of the voltage having the first frequency. .
【請求項6】請求項1乃至請求項5記載の駆動方法にお
いて、インダクタンス成分によって第2の周波数を有す
る電圧を発生させることを特徴とする放電装置の駆動方
法。
6. A driving method according to claim 1, wherein a voltage having a second frequency is generated by an inductance component.
【請求項7】請求項1乃至請求項6記載の駆動方法にお
いて、第2の周波数を、放電装置内に存在する電子やイ
オン、あるいはプラズマの共振周波数と同一、あるいは
近傍に選んだことを特徴とする放電装置の駆動方法。
7. The driving method according to claim 1, wherein the second frequency is selected to be the same as or close to the resonance frequency of electrons, ions, or plasma present in the discharge device. Method for driving a discharge device.
【請求項8】請求項1乃至請求項7記載の駆動方法にお
いて、第1の周波数を30kHz以上に選んだことを特
徴とする放電装置の駆動方法。
8. The driving method according to claim 1, wherein the first frequency is selected to be 30 kHz or more.
【請求項9】請求項1乃至請求項8記載の駆動方法にお
いて、第1の電圧を矩形波パルスとし、該パルスの幅を
10μs以下に選んだことを特徴とする放電装置の駆動
方法。
9. The driving method according to claim 1, wherein the first voltage is a rectangular pulse, and the pulse width is selected to be 10 μs or less.
【請求項10】請求項1乃至請求項9記載の駆動方法に
より点灯させた放電装置を用いて、被照明体を照明する
よう構成したことを特徴とするバックライト。
10. A backlight configured to illuminate an object to be illuminated by using a discharge device lit by the driving method according to claim 1.
【請求項11】請求項1乃至請求項10記載の駆動方法
およびバックライトを用いたことを特徴とする液晶表示
装置。
11. A liquid crystal display device using the driving method according to claim 1 and a backlight.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101463616B1 (en) * 2007-11-22 2014-11-20 엘지디스플레이 주식회사 Backlight unit and liquid crystal display device having the same

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