JP2004507044A - 少なくとも1つのほぼu形のガス放電ランプを備えた照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ガス放電ランプ、特に蛍光ランプは照明目的のために多くのところで使用されている。この一例として自己照明機能を有しない表示装置(例えば液晶表示装置)の背景照明(バックライト)がある。
【0002】
ガス放電ランプは用途に応じて種々の形に成形されたランプ基体から構成されている。このランプ基体内には2つの電極間にガス放電空間が形成されている。このガス放電空間は1つの希ガスまたはアルゴンおよびネオンのような複数の希ガスの混合ガスから成るガス雰囲気と、大抵は少なくとも1つの少量の添加物としての水銀とを封入されている。希ガスはガス放電を実現するために必要であるが、光発生には僅かしか貢献していない。それに対して、水銀原子は自由電子との衝突によって励起されて紫外光を放出し、この紫外光が蛍光ランプの場合にはランプ内面の蛍光体膜によって可視光に変換される。温度の上昇と共に、水銀蒸気圧が増大し、従ってガス雰囲気内において光発生のために利用できる水銀原子が増加する。しかし、ガス雰囲気内の水銀原子は他方では光吸収作用を行うので、全体としてガス放電ランプの光効率に関して約50℃の最適な点灯温度が生じる。光効率はその点灯温度以下および以上において再び減少する。
【0003】
米国特許第5909085号明細書から、ガス放電ランプの外部の任意の個所に熱電冷却器を配置することが知られている。水銀は基本的にガス放電空間の最冷部で凝結するので、50℃以上のランプ温度の際に熱電冷却器を駆動することによって、ガス放電ランプ全体の冷却を必要とすることなく、水銀蒸気圧が一定に制御される。
【0004】
ガス放電ランプの始動時に又は低い周囲温度時に最適な点灯温度をできるだけ迅速に達成するもしくは保持するために、公知のガス放電ランプの周囲にその全長に亘って加熱コイルが巻回される。その加熱コイルからガス放電ランプと加熱コイルとの間に比較的大きな漂遊容量が生じ、10kHz以上の高周波数でガス放電ランプを点灯すると相応の電力損失が発生する。他方ではしかしガス放電ランプを高周波点灯することが所望されている。何故ならば、それによって高い光効率が得られ、ガスが電流零点通過時に消えることなく安定的に放電し、ランプ電流とランプ電圧との間の位相差が零になるからである。
【0005】
既に述べたように、ガス放電ランプは用途に応じて種々の形に成形されたランプ基体を有している。国際公開第98/12471号パンフレットから、バックリットバックライト(back−lit backlight)として形成された照明装置が知られている。この照明装置においては、ほぼU形の蛍光ランプが内部を鏡面加工された光ボックス内に配置され、この光ボックスは片側を開口されそこが均質な光放射を行うために拡散器で覆われている。
【0006】
本発明の課題は、最も簡単な手段によってできるだけ大きな光効率を得ると共にガス放電ランプのできるだけ損失の少ない点灯を達成することにある。
【0007】
本発明によれば、この課題は、ガス放電のための水銀を含み、電極が高周波点灯回路の出力端子に接続されている少なくとも1つのほぼU形のガス放電ランプを備え、高周波点灯回路の出力端子がそれぞれ電気的にアース(接地)されておらず、ほぼU形のガス放電ランプの中央範囲が電気的アースに容量的に結合されている照明装置によって解決される。
【0008】
本発明によれば、以下においてさらに詳細に説明するように、ほぼU形のガス放電ランプの2つの平行に延びる縦方向部分を相互に結合するガス放電ランプの中央範囲ではランプ電流が強く減少し、それによりガス放電ランプの中央範囲では熱発生が相応に強く減少し、ガス放電ランプ内に最冷部が形成され、この最冷部に水銀が凝結する。このようにして最も簡単な手段によってガス放電ランプ内の水銀蒸気圧の有効な調節が達成され、一方このために固有電流消費を有する能動冷却手段は必要とされない。ガス放電ランプの中央範囲を電気的アースに容量的に結合することはこの中央範囲の短絡を生じ、それによりガス放電ランプの2つの平行に延びる縦方向部分におけるランプ電流は決して減少するのではなく寧ろ増加する。ガス放電ランプの2つの平行に延びる縦方向部分と電気的アースとの間の少なくなるだけで完全には回避できない漂遊容量に基づいて、2つの各縦方向部分におけるランプ電流はそれぞれの電極からガス放電ランプの中央範囲に達するまで一様に減っていく。従って、ガス放電ランプの2つの平行に延びる縦方向部分におけるランプ電流の和から生じる合成漂遊磁界は零になる。
【0009】
ガス放電ランプの中央範囲において過剰な熱を効果的に排出するために、ガス放電ランプの中央範囲がさらに熱的アースに結合され、その場合電気的アースと熱的アースとは実際上同一の構造物(例えば金属薄板)から形成されていてよい。熱的結合は熱伝導ペーストによってより一層改善される。しかし、この場合排出すべき熱量は公知のガス放電ランプよりはるかに少ない。何故ならば、本発明によるガス放電ランプではこのガス放電ランプの中央範囲における熱発生が明らかに減少しているからである。
【0010】
本発明による照明装置の優れた実施態様において、電気的アース及び/又は熱的アースが金属製光ボックスから構成され、この金属製光ボックス内に少なくとも1つのガス放電ランプが、ガス放電ランプの電極が光ボックスの一方の側面で光ボックスから突出し、ガス放電ランプの中央範囲が光ボックスの一方の側面に対向位置している光ボックスの他方の側面で光ボックスに当接する。
【0011】
高周波点灯回路の出力端子の電気的無接地を達成するために、高周波点灯回路が回路側巻線およびランプ側巻線を備えた出力変圧器を有し、そのランプ側巻線の両端部に高周波点灯回路の出力端子が形成される。
【0012】
本発明をさらに説明するために以下において図面を参照する。
図1は、U形のガス放電ランプと高周波点灯回路とを備えた従来の照明装置の簡単化された回路例、
図2は、図1による公知の照明装置におけるランプ電流の経過の一例を示す特性図、
図3は、U形のガス放電ランプと高周波点灯回路を備えた本発明による照明装置の簡単化された回路例、
図4は、図3による照明装置におけるランプ電流の経過の一例を示す特性図、
図5は、光ボックス内に配置されたガス放電ランプを備えた本発明による照明装置の一実施例、
図6は、図5に示された照明装置の部分断面図、を示す。
【0013】
図1は、希ガス封入物の他に微少の水銀量を含むU形のガス放電ランプ1を示す。このガス放電ランプ1はその電極2,3が高周波点灯回路6の出力端子4,5に接続されている。高周波点灯回路6は点灯電子回路7と、回路側巻線9およびランプ側巻線10を有する出力変圧器8とを含み、ランプ側巻線10の両端部に高周波点灯回路6の出力端子4,5が形成されている。出力端子5は電気的アースMに接続されている。ガス放電ランプ1の高周波点灯に基づいて、このガス放電ランプ1と電気的アースMとの間に漂遊容量が作用し、この漂遊容量によって漂遊損失が生じる。漂遊容量はここでは簡単に個別容量Csとして示されているが、実際にはガス放電ランプ1の長さに亘って連続的な容量を形成している。ガス放電ランプ1の内部におけるガス放電区間のインピーダンスはここでは同様に簡単化して漂遊容量Cs間に存在する個別インピーダンスRの形で示されている。アースMとは反対側に位置する出力端子4のところでガス放電ランプ1内に流入するランプ電流Iから、漂遊容量Csを介して連続的に漂遊電流Isが電気的アースMへ向かって流出し、それによって電気的アースMに接続された出力端子5には、ランプ電流Iから全ての漂遊電流Isの総和分だけ差引いた電流がガス放電ランプ1から流れ出てくる。これによって、一方ではガス
放電ランプ1の輝度が電極2から電極3へ向かって減少し、他方ではガス放電ランプ1の周囲に合成漂遊磁界Hresが生じる。というのは、ガス放電ランプ1の2つの平行に延びる縦方向部分のそれぞれ互いに直接に対向位置する部位のランプ電流の値が大きく異なり、それにより異なった漂遊磁界H1、H2を発生するからである。
【0014】
図2は、漂遊損失に基づいてガス放電ランプ1の長さLに亘って連続的に減少するランプ電流の経過の例を示す。
【0015】
図3に示された本発明による照明装置の回路例は、図1に示された公知の照明装置の例とは、高周波点灯回路6の2つの出力端子4,5がアース(接地)されておらず、ガス放電ランプ1の中央範囲11(すなわち、ガス放電ランプ1の2つの平行に延びる縦方向部分を互いに接続している横方向部分)が電気的アースMに容量的に結合されている点で異なっている。場合によっては、ガス放電ランプ1の点灯に関して強制的な対称性を達成するために、破線で示されているように、変圧器6のランプ側巻線10が中央タップを介して同様に電気的アースMに接続されていてもよい。しかし、ガス放電ランプ1の基本的な点灯のためにはこの接続は重要ではない。本発明による照明装置においても回避できない漂遊容量Csに基づいて漂遊電流Isが流れるが、しかしこの漂遊電流Isは図1の例とは異なりガス放電ランプ1の一方の半部から流出し、このガス放電ランプ1の他方の半部へ再び流入する。従って、ランプ電流はガス放電ランプ1の両電極2,3ではそれぞれ最大値Iを有し、漂遊電流Isに起因してガス放電ランプ1の両半部において電極2もしくは3からガス放電ランプ1の中央へ向かって僅かに低下しているに過ぎない。従って、ガス放電ランプ1の両半部の互いに直接に対向位置する部位にランプ電流によって惹起される漂遊磁界H1、H2は量的には同じ大きさとなって相殺され、それゆえ合成漂遊磁界Hresが生成されない。ガス放電ランプ1の中央範囲では電気的アースとの故意に行われた大きな容量的な結合に基づいて、ガス放電区間内を流れるランプ電流が相当減少する。その容量的な結合Ckは、ランプ電流の大部分をガス放電ランプ1の中央範囲11の始端ではガス放電区間から分岐させ、中央範囲11では迂回して通り過ぎさせ、中央範囲11の終端では再びガス放電区間内に供給する短絡と同じように作用する。ガス放電ランプ1の中央範囲11内で減少したランプ電流に基づいてそこでは同様に熱発生が相当減少し、それによりここでガス放電空間内に最冷部が生じ、ガス雰囲気内に含まれている水銀が凝結する。このようにしてガス放電空間内の水銀蒸気圧が制御される。
【0016】
図4は、ガス放電ランプ1の長さLに亘るランプ電流の上述した経過の例を示す。
【0017】
図5に示された本発明による照明装置の実施例は図3に示されたガス放電ランプ1を4つ有している。これらの4つのガス放電ランプ1は金属製光ボックス12内に並んで位置して、電極2,3が光ボックス12の一方の側面13でこの光ボックス12から突出しガス放電ランプ1の中央範囲11が光ボックス12の一方の側面13に対向位置している光ボックス12の他方の側面14に電気容量的な接触かつ熱的な接触で当接するように配置されている。光ボックス12は電気的アースMと、ガス放電ランプ1から他方の側面14へ伝達された熱を排出するための熱的アースとを形成している。光ボックス12の側面13側には、個々のガス放電ランプ1用の高周波点灯回路6が組込まれたユニット16を収容するための小室15が設けられている。光ボックス12の内面は鏡面に形成され、図5の照明装置の部分断面図である図6に示されているように、観察者側の面が均質な光分配を行うための拡散器17で閉鎖されている。
【0018】
光ボックス12によって形成された電気的アースMにガス放電ランプ1の中央範囲11を容量的に結合することは、例えばガス放電ランプ1の当該部位に被着された金属膜によって又は金属薄板を適切に配置することによって補強することができる。同様にガス放電ランプ1はその中央範囲11が光ボックス12の側面14に設けられた適当な凹部内に配置されるか又は図5の例の代わりに外部で光ボックス12に当接していてもよい。最後に、熱的アース結合および電気的アース結合は熱伝導ペーストによって高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の照明装置の簡単化された回路例を示す概略図
【図2】図1による公知の照明装置におけるランプ電流の経過の一例を示す特性図
【図3】本発明による照明装置の簡単化された回路例を示す概略図
【図4】図3による照明装置におけるランプ電流の経過の一例を示す特性図
【図5】光ボックス内に配置されたガス放電ランプを備えた本発明による照明装置の一実施例を示す概略断面図
【図6】図5に示された照明装置の部分断面図
【符号の説明】
1 ガス放電ランプ
2,3 電極
4,5 出力端子
6 高周波点灯回路
7 点灯電子回路
8 出力変圧器
9 回路側巻線
10 ランプ側巻線
11 ガス放電ランプの中央範囲
12 光ボックス
13 光ボックスの一方の側面
14 光ボックスの他方の側面
15 小室
16 ユニット
17 拡散器
Claims (4)
- ガス放電のための水銀を含み、電極(2,3)が高周波点灯回路(6)の出力端子(4,5)に接続されている少なくとも1つのほぼU形のガス放電ランプ(1)を備え、高周波点灯回路(6)の出力端子(4,5)がそれぞれ電気的にアースされておらず、ほぼU形のガス放電ランプ(1)の中央範囲(11)が電気的アース(M)に容量的に結合されていることを特徴とする照明装置。
- 少なくとも1つのガス放電ランプ(1)の中央範囲(11)が熱的アースに結合されていることを特徴とする請求項1記載の照明装置。
- 電気的アース及び/又は熱的アースが金属製光ボックス(12)から構成され、この金属製光ボックス(12)内に少なくとも1つのガス放電ランプ(1)が、ガス放電ランプ(1)の電極(2,3)が光ボックス(12)の一方の側面(13)で光ボックス(12)から突出し、ガス放電ランプ(1)の中央範囲(11)が光ボックス(12)の一方の側面(13)に対向位置している光ボックス(12)の他方の側面(14)で光ボックス(12)に当接していることを特徴とする請求項1又は2記載の照明装置。
- 高周波点灯回路(6)が回路側巻線(9)およびランプ側巻線(10)を備えた出力変圧器(8)を有し、高周波点灯回路(6)の出力端子(4,5)がランプ側巻線(10)の両端部に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3の1つに記載の照明装置。
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