JP2006049301A - Lamp system and back light unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラスバルブの外部に電極を備える誘電体バリア放電型のランプを利用したランプシステム及び当該ランプシステムを用いたバックライトユニットに関する。 The present invention relates to a lamp system using a dielectric barrier discharge type lamp having an electrode outside a glass bulb and a backlight unit using the lamp system.
液晶表示装置のバックライトユニット用の光源は、従来、ガラスバルブの内部に電極を備える冷陰極型のランプ(以下、「内部電極型ランプ」という。)が主であったが、近年、ガラスバルブの外部に電極を備える誘電体バリア放電型のランプ(以下、内部電極型のランプと区別するために、「外部電極型ランプ」という。)が検討されるようになった。
この理由は、例えば、複数のランプを用いてバックライトユニットを構成する場合、内部電極型ランプでは各ランプにつき安定器が必要であるのに対し、外部電極型ランプでは前記安定器が不要であるため、ランプを点灯させるための点灯回路や配線等が簡単になるからである。
Conventionally, a light source for a backlight unit of a liquid crystal display device has been mainly a cold cathode type lamp (hereinafter referred to as an “internal electrode type lamp”) provided with an electrode inside a glass bulb. Dielectric barrier discharge type lamps having electrodes externally (hereinafter referred to as “external electrode type lamps” to be distinguished from internal electrode type lamps) have been studied.
This is because, for example, when a backlight unit is configured using a plurality of lamps, an internal electrode type lamp requires a ballast for each lamp, whereas an external electrode type lamp does not require the ballast. Therefore, the lighting circuit and wiring for lighting the lamp are simplified.
この外部電極型ランプは、外部の電極からガラスバルブを介して、ガラスバルブ内の放電空間に電力を供給する構成であるため、ランプ点灯中に電極の温度が上昇すると、供給された電力の一部が発光に寄与しない損失、つまり、電極ロスが増大する。
上記温度上昇を抑制する技術として、電極の表面に放熱部材を設けた外部電極型ランプが特許文献1に開示されている。
As a technique for suppressing the temperature rise,
しかしながら、上記電極に放熱部材を設けた従来の技術は、ランプ点灯時における電極の温度上昇を抑制でき、結果的に電極ロスを抑えてはいるが、最適な状態でランプが点灯されているとは言い難い。
本発明は、上記にような問題点を鑑みてなされたものであって、温度による電極ロスを極力抑えた状態でランプを点灯できるランプシステム及びバックライトユニットを提供することを目的とする。
However, the conventional technology in which a heat radiating member is provided on the electrode can suppress the temperature rise of the electrode at the time of lamp lighting, and as a result, the electrode loss is suppressed, but the lamp is lit in an optimal state. Is hard to say.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a lamp system and a backlight unit capable of lighting a lamp in a state where electrode loss due to temperature is suppressed as much as possible.
上記目的を達成するために、本発明に係るランプシステムは、ガラスバルブの外部に電極を備える誘電体バリア放電型のランプと、前記ランプを定常点灯させているときの前記電極の温度が120℃を越えないように管理する管理手段とを備えることを特徴としている。これにより、定常点灯時に、電極の温度が120℃を越えないようにランプを点灯させることができる。 In order to achieve the above object, a lamp system according to the present invention includes a dielectric barrier discharge type lamp having an electrode outside a glass bulb, and a temperature of the electrode when the lamp is steadily lit at 120 ° C. And management means for managing so as not to exceed. Thus, the lamp can be lit so that the electrode temperature does not exceed 120 ° C. during steady lighting.
或いは、本発明に係るランプシステムは、ガラスバルブの外部に電極を備える誘電体バリア放電型のランプと、前記ランプを定常点灯させているときの前記電極の温度をフィードバック制御により管理する管理手段とを備えることを特徴としている。これにより、定常点灯時に、電極の温度が120℃を越えないようにランプを点灯させることができる。
一方、前記ランプシステムは、前記ランプを、点灯周波数を変更可能に点灯させる点灯回路を備え、前記管理手段は、前記電極の温度を測定するセンサと、前記センサにより測定された温度に従って、点灯周波数の変更を前記点灯回路に指示する指示部とを備えることを特徴としている。
Alternatively, the lamp system according to the present invention includes a dielectric barrier discharge type lamp provided with an electrode outside the glass bulb, and management means for managing the temperature of the electrode when the lamp is steadily lit by feedback control. It is characterized by having. Thus, the lamp can be lit so that the electrode temperature does not exceed 120 ° C. during steady lighting.
On the other hand, the lamp system includes a lighting circuit for lighting the lamp so that a lighting frequency can be changed, and the management means includes a sensor for measuring the temperature of the electrode, and a lighting frequency according to the temperature measured by the sensor. And an instruction unit for instructing the lighting circuit to make a change.
また、前記指示部は、前記センサにより測定された温度が115℃以上になったときに点灯周波数を高く、前記センサにより測定された温度が80℃以下になったときに、点灯周波数を低くするよう指示することを特徴としている。
或いは、前記管理手段は、前記電極を冷却する冷却手段と、前記電極の温度を測定するセンサと、前記センサにより測定された温度が所定温度になったときに前記冷却手段を稼動させる稼動指示部とを備えることを特徴としている。
The indicating unit increases the lighting frequency when the temperature measured by the sensor is 115 ° C. or higher, and decreases the lighting frequency when the temperature measured by the sensor is 80 ° C. or lower. It is characterized by instructing.
Alternatively, the management unit includes a cooling unit that cools the electrode, a sensor that measures the temperature of the electrode, and an operation instruction unit that operates the cooling unit when the temperature measured by the sensor reaches a predetermined temperature. It is characterized by comprising.
一方、本発明に係るランプシステムは、ガラスバルブの外部に電極を備える誘電体バリア放電型のランプと、前記ランプを定常点灯させているときの前記電極の温度が120℃を越えないように点灯させる点灯回路とを備えることを特徴としている。これにより、定常点灯時に、電極の温度が120℃を越えないようにランプを点灯させることができる。
さらに、本発明に係るバックライトユニットは、上記構成のランプシステムを備えることを特徴している。
On the other hand, the lamp system according to the present invention is a dielectric barrier discharge type lamp having an electrode outside the glass bulb, and is lit so that the temperature of the electrode does not exceed 120 ° C. when the lamp is steadily lit. And a lighting circuit to be operated. Thus, the lamp can be lit so that the electrode temperature does not exceed 120 ° C. during steady lighting.
Furthermore, the backlight unit according to the present invention is characterized by including the lamp system configured as described above.
本発明に係るランプシステムは、発明者らの検討により、電極温度が120℃を越えると、電極ロスが増大する傾向にあることが判明した。従って、本発明に係るランプシステムは、ランプ点灯時における電極の温度が120℃を越えないようにランプを点灯させるので、電極ロスの小さい最適な状態となる。 In the lamp system according to the present invention, it has been found by the inventors that the electrode loss tends to increase when the electrode temperature exceeds 120 ° C. Therefore, the lamp system according to the present invention turns on the lamp so that the temperature of the electrode does not exceed 120 ° C. when the lamp is turned on, so that an optimum state with little electrode loss is obtained.
以下、本発明に係るランプシステムについて説明する。
1.ランプシステムの概略について
図1は、実施の形態に係るランプシステムの概略図である。
ランプシステム1は、図1に示すように、複数の外部電極型ランプ20と、これら外部電極型ランプ20を所定の点灯周波数(単に、「周波数」ということもある。)で定常点灯させる点灯回路40と、外部電極型ランプ20を点灯させたときに電極31,32の温度が120℃を越えないように管理する管理手段50とを備える。
Hereinafter, a lamp system according to the present invention will be described.
1. FIG. 1 is a schematic diagram of a lamp system according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the
複数の外部電極型ランプ20は、ケース12に収納されている。その収納状態は、外部電極型ランプ20の軸心が水平となる状態で上下方向に略平行に配されている。また、各外部電極型ランプ20は点灯回路40に対して並列に電気接続されている。なお、外部電極型ランプ20をケース12内に組み込んだものをバックライトユニット10とする。
点灯回路40は、直流電源49から電力供給を受け、外部電極型ランプ20を定電流制御により所定の点灯周波数で点灯させる点灯回路部42と、前記点灯周波数を少なくとも3種類に切換える周波数切換部44とを備える。
The plurality of
The
管理手段50は、外部電極型ランプ20を定常点灯させているときの電極31,32の温度をフィードバック制御により120℃を越えないように管理するもので、外部電極型ランプ20の電極32の温度を測定するセンサ52と、センサ52により測定された電極32の温度に応じて、定常点灯中の外部電極型ランプ20の点灯周波数を切換えるよう点灯回路40に指示する指示部54とを備える。
The management means 50 manages the temperature of the
2.バックライトユニットの概略の構成について
図2は、本実施の形態に係るバックライトユニットの構成を示す概略斜視図である。なお、同図において内部の構造を示すために拡散板13、拡散シート14、レンズシート15の一部を切り欠いて示している。
バックライトユニット10は、図2に示すように、上下方向(図中のY方向)に所定間隔をおいて16列に配された直管状の外部電極型ランプ20と、これらの外部電極型ランプ20を収納しその前面が開口する箱状のケース12と、このケース12の開口部を覆う前面パネル16とを備える。
2. Schematic Configuration of Backlight Unit FIG. 2 is a schematic perspective view showing the configuration of the backlight unit according to the present embodiment. In the drawing, in order to show the internal structure, a part of the
As shown in FIG. 2, the
ケース12は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂製であって、その内面に、例えば、銀などの金属が蒸着されて反射面が形成されている。また、ケース12の開口部を覆う前面パネル16は、拡散板13、拡散シート14およびレンズシート15が積層されてなり透光性を有する。
前面パネル16における拡散板13、拡散シート14は、外部電極型ランプ20から放射された光を散乱・拡散させるものであり、レンズシート15は、前記拡散板13、拡散シート14により拡散された光を、当該シート15の法線と平行な方向の光に変換するものである。そして、この前面パネル16により外部電極型ランプ20から発せられた光が前面パネル16の表面(発光面)の全体に亘って均一な平行光として前方を照射するように構成されている。
The
The
ケース12の内周面であって、複数の外部電極型ランプ20の内、最上位の外部電極型ランプ20の一方の電極(ここでは、電極32)近傍には、当該電極32の温度を測定するためのセンサ52が装着されている。
センサ52の装着位置は、最も温度が高くなりやすい外部電極型ランプ20の電極31,32の温度を測定できる位置である。つまり、外部電極型ランプ20がその軸心がX方向(ケース12の長辺と平行な方向)に配されている場合、最上位にある外部電極型ランプ20の温度が、ケース12内の空気の対流により高温になりやすいので、この外部電極型ランプ20の電極31,32の温度を測定できる位置であれば良い。
The temperature of the
The mounting position of the
なお、外部電極型ランプは、その軸心がY方向と平行な状態で、X方向に並列させてもよい。この場合、センサの位置は、いずれかの外部電極型ランプにおける上側の電極の温度を測定する位置となる。
また、センサ52として、通常の雰囲気温度等を測定する安価な非接触タイプのものを用いることができる。この場合、電極31,32の温度を直接測定しないため、センサ52の測定する温度と、電極31,32の温度との相関について予め試験等を行い、センサ52の測定温度を補正する必要がある。なお、センサ52の測定する温度と、電極31,32の温度との相関については、例えば、最上位に位置する外部電極型ランプ20の電極31,32に接触型のセンサ(例えば、蛍光式光ファイバ温度計(FL−2000、安立計器株式会社製))を接触させ、当該蛍光式光ファイバ温度計が測定する温度と、センサ52が測定する温度と比較することで行える。なお、センサ52の周辺の雰囲気温度が測定温度に影響を及ぼす惧れがある場合には、所望の雰囲気温度下での上記相関性を調査して補正すれば良い。
Note that the external electrode lamps may be arranged in parallel in the X direction in a state where the axis is parallel to the Y direction. In this case, the position of the sensor is a position for measuring the temperature of the upper electrode in any of the external electrode type lamps.
Further, as the
3.ランプの構成
次に、外部電極型ランプ20の構成について説明する。
図3は、本実施の形態に係る外部電極型ランプ20の構成を示す図であって、内部の様子が分かるように断面図で示している。
外部電極型ランプ20は、図3に示すように、直管筒状のガラス管の両端が封止されてなるガラスバルブ21と、このガラスバルブ21の両端外周に設けられた電極31,32とを備える。
3. Next, the configuration of the
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the
As shown in FIG. 3, the
ガラスバルブ21は、例えば、ホウ珪酸ガラスからなり、その横断面形状が、例えば、略円形状をしている。なお、ガラスバルブ21の材料、横断面形状はこれに限定するものではなく、例えば、横断面形状を楕円状、多角形状にしても良い。
ガラスバルブ21の内周面には、例えば、赤(Y2O3:Eu)、緑(LaPO4:Ce,Tb)及び青(BaMg2Al16O27:Eu,Mn)の希土類の蛍光体からなる蛍光体膜23が形成されている。
The
On the inner peripheral surface of the
本実施の形態では、蛍光体膜23は、電極31、32間の領域、つまり、可視光線が出光する出光領域のみに形成されている。
電極31,32は、例えば、アルミニウムの金属箔からなり、シリコン樹脂に金属粉体を混合した導電性粘着剤によって、ガラスバルブ21の外周を覆うように貼着されている。導電性粘着剤としては、シリコン樹脂の代わりにフッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂等を用いてもよい。
In the present embodiment, the
The
また、金属箔を導電性粘着剤でガラスバルブ21に貼着する代わりに、銀ペーストをガラスバルブ21の電極形成部分の全周に塗布することによって電極31,32を形成しても良いし、例えば、金属製のキャップをガラスバルブ21の端部に被せても良い。
4.管理手段及び点灯回路
管理手段50は、図1に示すように、外部電極型ランプ20の電極31,32の温度を測定するセンサ52と、このセンサ52からの信号(温度)に従って、点灯させる外部電極型ランプ20の点灯周波数を指示する指示部54とを備える。なお、ここでは、センサ52として非接触タイプのものを用いたが、接触型タイプのものを用いても良い。
Moreover, instead of sticking the metal foil to the
4). Management Unit and Lighting Circuit As shown in FIG. 1, the
指示部54は、例えば、センサ52からの信号(温度)が閾値(具体的には80℃以上115℃以下の範囲)以上であれば「High」信号を、センサ52からの信号が閾値内であれば「Normal」信号を、センサ52からの信号が閾値以下であれば「Low」信号を点灯回路40へと出力する。
ここで、閾値を80℃以上115℃以下の範囲とした理由について説明する。
For example, if the signal (temperature) from the
Here, the reason why the threshold is set in the range of 80 ° C. or higher and 115 ° C. or lower will be described.
先ず、上限を115℃とした理由は、後述するが、外部電極型ランプ20の電極31,32の温度が120℃を越えると、電極ロスが増大し始めると共に、ランプ寿命が60,000時間より短くなる可能性があるからである。
一方、下限を80℃とした理由は、電極31,32の温度が80℃以下になると、定常点灯時の最冷点箇所が、ガラスバルブ21の略中央から、電極31,32側に移動して、ガラスバルブ21内の水銀蒸気圧が低下して外部電極型ランプ20の輝度が低下するからである。
First, the reason why the upper limit is set to 115 ° C. will be described later. When the temperature of the
On the other hand, the reason why the lower limit is set to 80 ° C. is that when the temperature of the
点灯回路部42は、公知のもので、例えば、DC電源から高周波の正弦波高電圧を発生させるインバータである。なお、外部電極型ランプ20は、この点灯回路40により定電流制御される共に、一定の点灯周波数(例えば、60kHz)で点灯されることになる。
また、この点灯回路40は、3種類の点灯周波数、例えば、40kHz、60kHz、80kHzでランプを点灯させることができるともに、点灯周波数を切換える周波数切換部44を備え、管理手段50の指示部54からの信号に応じて3種類の周波数に切換れるようになっている。なお、ここでの点灯周波数は、一例であり、他の点灯周波数を用いても良い。
The
The
つまり、点灯回路40は、指示部54から「High」信号が入力されると、3種類の中で最も高い周波数(80kHz)で外部電極型ランプ20を点灯させ、指示部54から「Normal」信号が入力されると中間の周波数(60kHz)で外部電極型ランプ20を点灯させ、さらに、指示部54から「Low」信号が入力されると、最も低い周波数(40kHz)で外部電極型ランプ20を点灯させるように、周波数切換部44で周波数を切換えて前記外部電極型ランプ20を点灯させている。
That is, when the “High” signal is input from the
5.電極の温度について
従来から、電極の温度が高くなると電極ロスが大きくなり、さらに、この電極ロスは、ランプ電流、電極の面積、点灯周波数、ガラス材の特性に関係することが既に判明している。一方、発明者らは、電極の温度と電極ロスとの関係を把握するために、種々の検討を行った。その結果、後述する、外部電極型ランプ及び後述する内部電極型ランプを等価回路で表したときの直列等価抵抗にかかる電圧と電極温度との関係から、電極ロスが極力小さくなる温度を見出し、その温度が120℃であったのである。
5. Regarding electrode temperature Conventionally, it has been already found that the electrode loss increases as the electrode temperature increases, and that this electrode loss is related to the lamp current, the electrode area, the lighting frequency, and the characteristics of the glass material. . On the other hand, the inventors conducted various studies in order to grasp the relationship between the electrode temperature and the electrode loss. As a result, from the relationship between the voltage applied to the series equivalent resistance when the external electrode lamp described later and the internal electrode lamp described below are represented by an equivalent circuit and the electrode temperature, a temperature at which the electrode loss is minimized is found. The temperature was 120 ° C.
以下、発明者らが、上記温度(120℃)を見出した経緯について説明する。
発明者らは、外部電極型ランプ及び内部電極型ランプにおける直列等価抵抗にかかる電圧と電極温度との関係を求めた。以下、これらのランプにおける直列等価抵抗にかかる電圧と電極温度との関係の求め方及びその考え方について説明する。
(1)内部電極型ランプについて
図4は、内部電極型ランプにおける直列等価抵抗にかかる電圧と電極温度との関係の求め方を説明する図である。
Hereinafter, the background of the inventors finding the temperature (120 ° C.) will be described.
The inventors determined the relationship between the voltage applied to the series equivalent resistance in the external electrode type lamp and the internal electrode type lamp and the electrode temperature. Hereinafter, how to obtain the relationship between the voltage applied to the series equivalent resistance in these lamps and the electrode temperature and the concept thereof will be described.
(1) About Internal Electrode Lamp FIG. 4 is a diagram for explaining how to obtain the relationship between the voltage applied to the series equivalent resistance in the internal electrode lamp and the electrode temperature.
同図の(a)に示す内部電極型ランプ920は、ガラスバルブ921内に一対の電極931,932を有するランプであり、この両電極931,932には冷陰極型が用いられている。定常点灯時の状態を等価回路で表すと、図4の(b)に示す抵抗(この抵抗が、「直列等価抵抗」である。)Rとみなされる。内部電極型ランプ920を点灯させるには、安定器が必要であり、一般的に内部電極型ランプ920では、図4の(c)に示すような、コンデンサ(図中、「バラストコンデンサ」で表示)930が用いられる。
The internal
(2)外部電極型ランプ
図5は、外部電極型ランプにおける直列等価抵抗にかかる電圧と電極温度との関係の求め方を説明する図である。
同図の(a)に示す外部電極型ランプ20は、ガラスバルブ21の外部に電極31,32があり、この電極31,32と、ガラスバルブ21における電極31,32がある部分(誘電体とみなす)とからコンデンサが形成され、定常点灯時の状態を等価回路で表すと、図5の(b)に示す、一対のコンデンサCと両コンデンサC間に直列に接続された抵抗(この抵抗が、「直列等価抵抗」である。)Rとみなされる。
(2) External Electrode Type Lamp FIG. 5 is a diagram for explaining how to obtain the relationship between the voltage applied to the series equivalent resistance in the external electrode type lamp and the electrode temperature.
The external
この外部電極型ランプ20を点灯させる際には、上記の内部電極型ランプ920と異なり、自身にコンデンサCを含んでいるので安定器を設ける必要がなく、図5の(c)に示すように、高周波電源に接続している。
(3)各ランプの直列等価抵抗にかかる電圧の測定方法とその考え方について
先ず、内部電極型ランプ920及び外部電極型ランプ20は、図6のように高周波電源と接続して、各ランプを点灯させて、直列等価抵抗にかかる電圧と電極の温度を測定した。なお、内部電極型ランプ920は、図6では表示していないが、安定器930と共に高周波電源に接続されている。
When the external
(3) Measurement method and concept of voltage applied to the series equivalent resistance of each lamp First, the internal
直列等価抵抗にかかる電圧の測定方法は、ワットメータを用いて、図6の接続状態における、ランプ電圧Vla、ランプ電流Ila、ランプ電力Wlaを測定し、これらの測定値から、以下の式(1)〜(3)により、無効電力Q、直列等価抵抗R、直列等価リアクタンスXを算出する。
無効電力Q = √{(Vla)2*(Ila)2−(Wla)2} ・・・(1)
直列等価抵抗R = Wla/(Ila)2 ・・・(2)
直列等価リアクタンスX = Q/(Ila)2 ・・・(3)
ここで、直列等価抵抗Rと直列等価リアクタンスXとを分ける理由は、ランプ点灯時に、発光に寄与している抵抗Rと、発光に寄与しないリアクタンスXとの成分を分離するためである。
The voltage applied to the series equivalent resistance is measured by measuring the lamp voltage Vla, the lamp current Ila, and the lamp power Wla in the connection state of FIG. 6 using a wattmeter, and from these measured values, the following formula (1 ) To (3), reactive power Q, series equivalent resistance R, and series equivalent reactance X are calculated.
Reactive power Q = √ {(Vla) 2 * (Ila) 2 − (Wla) 2 } (1)
Series equivalent resistance R = Wla / (Ila) 2 (2)
Series equivalent reactance X = Q / (Ila) 2 (3)
Here, the reason why the series equivalent resistance R and the series equivalent reactance X are separated is to separate components of the resistance R contributing to light emission and the reactance X not contributing to light emission when the lamp is lit.
直列等価抵抗Rは、内部電極型ランプ920においては、放電空間の抵抗でありランプそのものであり、外部電極型ランプ20においては、当該ランプ20の電極部分である直列等価リアクタンスXを除いた、電極部分のコンデンサ部分の抵抗Rcと放電空間の抵抗(ランプに相当する)Rとなる。
つまり、直列等価抵抗Rは、外部電極型ランプ20においては、電極の誘電体部分の抵抗Rcが含まれているのである。
In the internal
That is, the series equivalent resistance R includes the resistance Rc of the dielectric portion of the electrode in the external
従って、この直列等価抵抗Rに、ランプ電流Ilaをかけたものが、外部電極型ランプ20の直列等価抵抗Rにかかる電圧VRとなる。
(4)測定結果
内部電極型ランプ920及び外部電極型ランプ20を、図6のように接続して点灯させて、上記の考え方に基づいて直列等価抵抗Rにかかる電圧VRを求めると共に、そのときの電極温度を測定した。ここでは、電極温度を変化させるためにランプ電圧を変化させている。また、各ランプの仕様及び点灯条件を以下に示す。
Therefore, the voltage VR applied to the series equivalent resistance R of the
(4) Measurement results The internal
A.外部電極型ランプの仕様
外部電極型ランプ20は、大きさ(長さ)が3種類の電極のものを用い、測定に使用したランプの仕様を以下に示す(図3参照)。
バルブ寸法 ・・・ 外径D1:4mm、内径D2:3mm、
長さL2:300mm
希ガスの種類 ・・・ ネオン95% アルゴン5%
希ガスの封入圧 ・・・ 8kPa
電極の長さL1 ・・・ 15mm、20mm、25mm
B.内部電極型ランプの仕様
内部電極型ランプ920は、基本的な仕様は、上述の外部電極型ランプ20と同様であり、ガラスバルブ921の内部に配された電極931,932の長さが8mmである。
A. Specification of external electrode type lamp The external
Valve dimensions: Outer diameter D1: 4 mm, Inner diameter D2: 3 mm,
Length L2: 300mm
Type of rare gas: Neon 95% Argon 5%
Noble gas filling pressure ・ ・ ・ 8kPa
B. Specification of internal electrode type lamp The basic specification of the internal
C.ランプの点灯条件
点灯周波数 ・・・ 80kHz
点灯時の雰囲気温度 ・・・ 室温(25℃)
D.測定結果
以上のようにして、内部電極型ランプ920及び外部電極型ランプ20の直列等価抵抗Rにかかる電圧VRとそのときの電極温度を測定した。なお、内部電極型ランプ920における電極温度は、電極931,932がある部分のガラスバルブ921の壁面温度である。
C. Lamp lighting conditions Lighting frequency: 80 kHz
Atmospheric temperature at lighting ... Room temperature (25 ℃)
D. Measurement Results As described above, the voltage VR applied to the series equivalent resistance R of the internal
図7は、各ランプにおける直列等価抵抗Rにかかる電圧VRと電極温度との関係を示す図である。
同図に示すように、外部電極型ランプ20については、3種類の電極長さL1に共通して、最初は、電極温度の上昇に伴って直列等価抵抗Rにかかる電圧VRが低下しているが、ある温度から電極温度の上昇に伴って直列等価抵抗Rにかかる電圧VRが上昇している。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the voltage VR applied to the series equivalent resistance R in each lamp and the electrode temperature.
As shown in the figure, for the external
このある温度からランプ電圧が上昇し始める現象は、内部電極型ランプ920においては(図7では、「CCFL」として表示。)見られていない。ランプ電圧を算出する際に基本とした考え方において、外部電極型ランプ20と内部電極型ランプ920との違いは、外部電極型ランプ20の電極31,32に相当する部分の抵抗Rcである。従って、ランプ電圧が上昇したのは外部電極型ランプ20の電極31,32部分の抵抗Rcが大きくなったためであり、このランプ電圧上昇分が電極ロスに相当すると発明者らは考えた。なお、この電極ロスは、ガラスバルブ21を構成するガラス材の誘電特性の変化によって生じるものと考えられる。
This phenomenon in which the lamp voltage starts to increase from a certain temperature is not observed in the internal electrode type lamp 920 (indicated as “CCFL” in FIG. 7). In the basic idea for calculating the lamp voltage, the difference between the external
よって、外部電極型ランプ20を点灯させる際には、直列等価抵抗Rにかかる電圧VRと電極温度との関係における、変曲点となる温度より低い温度で点灯させれば、電極ロスが増大し始めることはない。つまり、電極ロスを極力抑えた最適な状態で、外部電極型ランプ20を点灯できる。
(6)電極ロス最小についての最適温度について
次に、電極ロスを抑えることができる温度を120℃と設定した理由について説明する。まず、変曲点を示す温度は、電極の大きさ(ここでは、電極長さL1)によって変化しており、その範囲は、90℃から110℃となっている。
Therefore, when the external
(6) Optimal temperature for minimum electrode loss Next, the reason why the temperature at which the electrode loss can be suppressed is set to 120 ° C. will be described. First, the temperature indicating the inflection point varies depending on the size of the electrode (here, the electrode length L1), and the range is 90 ° C. to 110 ° C.
一方、電極ロスは、電極の大きさによりロスの大きさは変化すると考えられるが、電極ロスが増大し始める温度は電極の大きさに関係なく一定であると考えられる。そのように考えると、図7で示す直列等価抵抗Rにかかる電圧VRと電極温度との関係において、変曲する温度が電極の大きさにより変わっているのは、電極31,32での漏れ電流等の何らかの影響によるバラツキであると考えられる。 On the other hand, the electrode loss is considered to change depending on the size of the electrode, but the temperature at which the electrode loss starts to increase is considered to be constant regardless of the size of the electrode. In view of this, in the relationship between the voltage VR applied to the series equivalent resistance R shown in FIG. 7 and the electrode temperature, the inflection temperature varies depending on the size of the electrode. This is considered to be a variation due to some kind of influence.
従って、電極ロスが電極温度の上昇により増大し始める温度は、110℃程度と考えられる。ただ、実験のバラツキ等、さらには、変曲点から電極ロスが急激に増加していないことを考慮すると、120℃を超えなければ、電極ロスを略最小に抑えた状態で、外部電極型ランプ20を点灯させることができると考えられる。
(7)ランプの寿命について
電極ロスは、上述のように、ガラスバルブ21を構成するガラス材の誘電特性の変化によって生じるものと考えられ、外部電極型ランプ20の寿命、具体的には電極31,32の寿命にも影響を及ぼすものと考えられる。そこで、発明者らは、電極温度とランプの寿命特性(以下、ライフ時間ともいう。)について検討した。
Therefore, the temperature at which the electrode loss starts to increase as the electrode temperature rises is considered to be about 110 ° C. However, considering the variation in the experiment and the fact that the electrode loss does not increase sharply from the inflection point, the external electrode lamp is kept in a state where the electrode loss is kept to a minimum if it does not exceed 120 ° C. It is considered that 20 can be turned on.
(7) Lamp life As described above, the electrode loss is considered to be caused by a change in the dielectric characteristics of the glass material constituting the
図8は、電極の温度とランプのライフ時間との関係を示す図である。
同図から、電極温度が高いほど、外部電極型ランプ20のライフ時間が短いことが分かる。これは、電極温度が高くなるほど、電極ロスが大きくなると共に、ガラスバルブ21における電極31,32の内周部分に相当する部分におけるガラス材の損失(誘電体損)の増大につながり、結果的に、その部分に、例えば、ピンホール等が発生してライフ時間が短くなったと考えられる。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the electrode temperature and the lamp life time.
From the figure, it can be seen that the higher the electrode temperature, the shorter the life time of the
一方、液晶表示装置の寿命を考慮すると、バックライトユニット10に用いられるランプ(外部電極型ランプ或いは内部電極型ランプに関係なく)に要求される寿命は、60,000時間である。従って、この要求を満足するには、外部電極型ランプ20の電極温度を120℃以下で、前記外部電極型ランプ20を点灯させれば良いことになり、上記の、外部電極型ランプ20の直列等価抵抗Rにかかる電圧VRと電極温度との関係での変曲点における温度とも略一致する。
On the other hand, considering the life of the liquid crystal display device, the life required for the lamp used in the backlight unit 10 (regardless of the external electrode type lamp or the internal electrode type lamp) is 60,000 hours. Therefore, in order to satisfy this requirement, the
<変形例>
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記の実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を実施することができる。
1.管理手段について
上記の実施の形態では、点灯時における外部電極型ランプ20の電極の31,32の温度が120℃を越えないようにする管理手段として、電極温度が閾値(80℃〜115℃)から外れようとすると、点灯周波数を切換えていたが、これに限定するものではない。
<Modification>
Although the present invention has been described based on the embodiments, the content of the present invention is not limited to the specific examples shown in the above embodiments. For example, the following modifications are possible. Can be implemented.
1. Regarding the management means In the above embodiment, the electrode temperature is a threshold value (80 ° C. to 115 ° C.) as the management means for preventing the temperatures of the
図9は、変形例におけるランプシステムを示す概略図である。
同図に示すように、ランプシステム101は、複数本の外部電極型ランプ20と、この外部電極型ランプ20の電極温度をフィードバック制御により管理する管理手段とを備える。なお、複数の外部電極型ランプ20は、例えば、実施の形態で説明した点灯回路部42を有するような点灯回路により点灯される。
FIG. 9 is a schematic view showing a lamp system in a modified example.
As shown in the figure, the
管理手段は、図9に示すように、電極31,32を冷却する冷却手段156と、電極31,32の温度を測定するセンサ52と、測定された温度が所定温度、例えば、115℃以上になったときに、冷却手段156にその稼動を指示する稼動指示部154とを備える。
冷却手段156は、ここでは、ファンを用いており、電極31,32を空冷方式で冷却している。なお、ファンを稼動させることでガラスバルブ21も冷却してしまう惧れがある場合には、図2に示すケース12の内部を、外部電極型ランプ20の電極31,32のある電極領域と、ガラスバルブ21の両電極31,32間であって出光する出光領域とを区画して、ファンによる対流がガラスバルブ21の出光領域側に行かないようにするなどの対策を施せば良い。
As shown in FIG. 9, the management means includes a cooling means 156 for cooling the
Here, the cooling means 156 uses a fan and cools the
なお、ここでは、空冷式の冷却手段について説明したが、他の冷却手段、例えば、液体を用いた水冷方式であっても良い。なお、水冷方式の場合、その配管等が複雑になるが、ケース内を密閉状態にできるので、例えば、ほこりやチリが電極31,32に付着するのを防止できる。
2.点灯回路について
実施の形態及び上記変形例においては、電極温度が120℃を越えそうなときに、管理手段より電極温度を管理していたが、定常点灯時の電極温度が120℃を越えないように、電極長さ、ランプ電流等を設定して、外部電極型ランプを点灯させるようにしても良い。つまり、最初から、外部電極型ランプ、これを点灯させる点灯回路を設計しても良い。
Here, the air cooling type cooling means has been described, but other cooling means, for example, a water cooling method using a liquid may be used. In the case of the water cooling method, the piping and the like are complicated, but the inside of the case can be sealed, and for example, dust and dust can be prevented from adhering to the
2. Regarding the lighting circuit In the embodiment and the above modification, the electrode temperature is managed by the management means when the electrode temperature is likely to exceed 120 ° C., but the electrode temperature during steady lighting should not exceed 120 ° C. In addition, the external electrode type lamp may be lit by setting the electrode length, the lamp current, and the like. That is, from the beginning, an external electrode lamp and a lighting circuit for lighting it may be designed.
3.センサについて
実施の形態では、電極の温度を測定するセンサ52は、全部で1個設けられていたが、全外部電極型ランプの電極温度を測定できるように、その電極近傍にセンサを設けても良い。
また、センサは、各外部電極型ランプにおける2つの電極の温度を測定するように、1本の外部電極型ランプにつき2個のセンサを設けても良いし、片方の電極の温度だけを測定するように、1本の外部電極型ランプにつき1個のセンサを設けても良い。
3. Regarding the sensor In the embodiment, one
Further, two sensors may be provided for each external electrode lamp so that the temperature of two electrodes in each external electrode lamp is measured, or only the temperature of one electrode is measured. As described above, one sensor may be provided for one external electrode type lamp.
さらに、全ての外部電極型ランプの電極温度を測定すべくセンサを設けた場合、変形例1に示すような冷却手段156を電極毎に設けて各外部電極型ランプについて温度管理を行うようにしても良い。
4.バックライトユニット
実施の形態では、バックライトユニット10は、外部電極型ランプ20とケース12と前面パネル16等から構成しているが、例えば、外部電極型ランプを点灯する点灯回路を含めたものをバックライトユニットとしても良い。この場合、点灯回路を、例えば、ケース12の外面に設置しても良いし、ケースとは別体に設置しても良く、その設置位置は特に問わない。
Further, when sensors are provided to measure the electrode temperatures of all the external electrode lamps, a cooling means 156 as shown in
4). Backlight Unit In the embodiment, the
さらに、本発明に係るランプシステムを利用するバックライトユニットは、管理手段も含んだものとなるが、これを構成する指示部、稼動指示部等の設置箇所も特に限定するものではなく、例えば、ケース12の外面に設置しても良い。
5.ランプについて
本発明に係るランプを適用させた例として、直下方式のバックライトユニット10について説明したが、当然、導光板方式のバックライトユニットにも適用できる。この場合、ガラスバルブは、U字状、L字状に湾曲した形状であっても良い。
Furthermore, the backlight unit using the lamp system according to the present invention also includes management means, but the installation location of the instruction unit, operation instruction unit, etc. constituting this is not particularly limited, for example, You may install in the outer surface of
5. About the Lamp The direct-
さらに、本発明に係るランプは、バックライトユニット以外の一般照明装置の光源として用いても良く、その形状は、実施の形態のような直管形状、上述のU字状、L字状、螺旋状等であっても良く、特に限定するものでない。また、実施形態では、ガラスバルブ21内に蛍光体膜23が形成されているが、蛍光体膜23が形成されていないような、例えば、「ブラックライト」にも本発明は適用できる。
Furthermore, the lamp according to the present invention may be used as a light source of a general lighting device other than the backlight unit, and the shape thereof is a straight tube shape as in the embodiment, the above-described U shape, L shape, spiral. It may be a shape or the like and is not particularly limited. In the embodiment, the
本発明は、誘電体損の影響を極力少なくできるランプシステム及びバックライトユニットとして利用できる。 The present invention can be used as a lamp system and a backlight unit that can minimize the influence of dielectric loss.
1 ランプシステム
10 バックライトユニット
20 外部電極型ランプ
21 ガラスバルブ
31,32 電極
40 点灯回路
42 周波数切換部
50 管理手段
52 センサ
54 指示部
101 ランプシステム
154 稼動指示部
156 冷却手段
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記管理手段は、前記電極の温度を測定するセンサと、前記センサにより測定された温度に従って、点灯周波数の変更を前記点灯回路に指示する指示部とを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のランプシステム。 A lighting circuit for lighting the lamp so that the lighting frequency can be changed,
The said management means is provided with the sensor which measures the temperature of the said electrode, and the instruction | indication part which instruct | indicates the change of a lighting frequency to the said lighting circuit according to the temperature measured by the said sensor. Lamp system as described in.
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-
2005
- 2005-06-30 JP JP2005192519A patent/JP2006049301A/en active Pending
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