JP2007273342A - バックライト装置、水銀放電ランプの点灯装置及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バックライト装置は、水銀放電ランプ1と、水銀放電ランプ1にランプ電流を供給する点灯回路2と、水銀放電ランプ1の管壁温度を検出する温度センサ3と、点灯回路2により水銀放電ランプ1に第1のランプ電流が供給されている場合において、温度センサ3により検出された温度が基準温度よりも低くなれば、点灯回路2に第1のランプ電流よりも大きな第2のランプ電流を供給させるフィードバック回路4とを備える。
【選択図】図2
Description
図10は、特許文献1に開示されたランプ点灯装置の構成を示す図である。
上記構成では、水銀放電ランプの管壁温度が基準温度よりも低くなれば、水銀放電ランプには現在まで供給されていた第1のランプ電流よりも大きな第2のランプ電流が供給されることになる。ランプ電流が大きくなれば、水銀放電ランプの管壁温度の低下が抑制され又は管壁温度が上昇する。したがって、基準温度を上記しきい温度以上に設定しておけば、水銀放電ランプの管壁温度がしきい温度よりも低下することを抑制することができ、直流バイアスを印加することなく、移動縞が観測されることを抑制することができる。
また、前記供給制御手段は、さらに、前記温度センサにより検出された温度が基準温度よりも低くなったことにより前記水銀放電ランプに前記第2のランプ電流が供給されている場合において、前記温度センサにより検出された温度が前記基準温度以上になれば、前記供給手段に前記第2のランプ電流よりも小さく前記第1のランプ電流よりも大きな第3のランプ電流を供給させることとしてもよい。
上記構成によれば、ランプ電流の周波数を変更することだけでランプ電流の大きさを変更することができる。したがって、ランプ電流の大きさを変更するための構成を簡易にすることができる。
上記構成によれば、温度センサは最冷点近傍に配されているので、最冷点から離れて配される場合よりも、最冷点温度の検出精度を向上させることができる。
また、前記水銀放電ランプは、ランプの管軸方向における略中央でランプ支持部材により支持されており、前記温度センサは、当該ランプ支持部材に取り付けられていることとしてもよい。
また、前記水銀放電ランプは、熱陰極型の蛍光ランプであることとしてもよい。
熱陰極型の蛍光ランプを用いることで、冷陰極型の蛍光ランプを用いるよりもコスト削減等の効果を奏することができる。なお、熱陰極型の蛍光ランプは、フィラメントコイルからなる電極を収容する必要があるため、ランプ管径が冷陰極型の蛍光ランプに比べて大きい。そのため、移動縞の明部及び暗部の幅が広く、移動縞が顕著に現れやすいという特性を有する。特許文献1に開示された技術を用いて移動縞を視感上抑制しようとする場合、熱陰極型の蛍光ランプでは冷陰極型の蛍光ランプに比べて直流バイアスを大きくしなければならず、その結果、カタホレシス現象を誘発しやすいという問題がある。本発明によれば直流バイアスを印加せずに移動縞の発生を抑制するので、特に、熱陰極型の蛍光ランプを用いた場合に高い効果を得ることができる。
(実施の形態1)
<構成>
図1は、実施の形態1に係るバックライト装置の概略構成を示す図である。
バックライト装置は、水銀放電ランプ1、水銀放電ランプ1の点灯装置、筐体5及び反射板6を備える。水銀放電ランプ1の点灯装置は、点灯回路2、温度センサ3及びフィードバック回路4を備える。
点灯回路2は、水銀放電ランプ1に所定周波数のランプ電流を供給して水銀放電ランプ1を点灯させる。
温度センサ3は、水銀放電ランプ1の最冷点近傍に配され、水銀放電ランプ1の管壁温度を検出する。
筐体5は、水銀放電ランプ1及び反射板6を収納している。反射板6は、水銀放電ランプ1から照射された光のうち、反射板6に向けて照射された分を前面に向けて反射する。
当該バックライト装置の前面に拡散板や液晶パネルを配置すれば、液晶ディスプレイを構成することができる。
点灯回路2は、いわゆるハーフブリッジ回路であり、直流電源VDCの正極と負極との間にスイッチング素子Q1及びQ2が直列に接続され、スイッチング素子Q2のソースドレイン端子間にインダクタL、水銀放電ランプ1及びコンデンサC2が直列に接続されている。さらに、水銀放電ランプ1の電極のうち、インダクタL及びコンデンサC2のいずれにも接続されていない端子間に、コンデンサC1が接続されている。ここでは、通常点灯時には、点灯周波数を高くするほどランプ電流が小さくなるように、点灯周波数、インダクタLのインダクタンス、コンデンサC1及びC2の容量が調整されているものとする。
フィードバック回路4は、抵抗Rd及びコンデンサCdからなるローパスフィルタ、抵抗Rd及びコンデンサCdの接続点の電圧と基準電圧とを比較するオペアンプOP1、基準電圧を出力する直流電源Vd1、抵抗R1及びコンデンサCfからなるローパスフィルタ、駆動回路21の抵抗端子とオペアンプOP1の出力端子とを接続する配線に挿設された抵抗Rf及びダイオードDfを備える。ここで、基準電圧は、基準温度に相当する電圧である。なお、基準温度は、後述するしきい温度以上の温度に設定されていればよいが、本実施の形態では、基準温度はしきい温度と同一温度に設定されているものとする。
<動作>
次に、水銀放電ランプ1の点灯装置の通常点灯時の動作について説明する。
温度センサ3は、水銀放電ランプ1の管壁温度に相当する電圧を出力する。温度センサ3の出力特性は、管壁温度が高いほど電圧が高くなるものとする。温度センサ3の出力電圧は、ローパスフィルタ(抵抗Rd及びコンデンサCd)を介してオペアンプOP1のマイナス側入力端子に入力される。その結果、オペアンプOP1は、温度センサ3の出力電圧が基準電圧よりも低ければ(水銀放電ランプ1の管壁温度が基準温度よりも低ければ)電源電圧を出力し、温度センサ3の出力電圧が基準電圧以上であれば(水銀放電ランプ1の管壁温度が基準電温度以上であれば)グラウンド電圧を出力する。なお、オペアンプOP1にはローパスフィルタ(抵抗R1及びコンデンサCf)が接続されているので、オペアンプOP1の出力電圧がグラウンド電圧から電源電圧に変化する場合、あるいは電源電圧からグラウンド電圧に変化する場合には、一定の時定数をもって変化する。
一方、オペアンプOP1の出力電圧が電源電圧であれば、抵抗Rfは可変抵抗Roscと並列に接続された状態にならない。したがって、点灯周波数を決定するための抵抗値は、可変抵抗Roscの抵抗値となる。
次に、ランプ電流と最冷点温度との関係について、周囲温度をパラメータとしたときの動作範囲について説明する。
図3は、ランプ電流と最冷点温度との関係を示す図である。
図4は、最冷点温度と点灯周波数との関係を示す図である。
図5は、周囲温度を一定とし、調光比を低下させたときの水銀放電ランプの状態遷移を示す図である。
図5(a)は、周囲温度が(ア)のときの最冷点温度と点灯周波数との関係を示す図である。周囲温度が(ア)で一定であり、調光比を100(%)から10(%)に低下させたとき(周波数をf1からf2に上昇させたとき)、水銀放電ランプ1の最冷点温度はT1からT2に低下する。このとき、水銀放電ランプ1の状態は、符号51、52で示される経路をたどって遷移する。なお、符号51、52で示す経路は周波数を瞬時に変化させた場合の経路であるが、周波数をゆっくりと変化させた場合には座標(T1,f1)から座標(T2,f2)を結ぶ破線で示す経路で遷移する。図5(b)は、上記の状態遷移が生じたときの最冷点温度の時間的変化を示す。また、図5(c)は、上記の状態遷移が生じたときの点灯周波数の時間的変化を示す。
図6(a)は、調光比が100(%)のときの最冷点温度と点灯周波数との関係を示す図である。調光比が100(%)で一定であり、周囲温度を(ア)から(エ)に低下させたとき、水銀放電ランプ1の最冷点温度はT1からT4に低下する。このとき、水銀放電ランプ1の状態は、符号61、62、63で示される経路をたどって遷移する。図6(b)は、上記の状態遷移が生じたときの最冷点温度の時間的変化を示す。また、図6(c)は、上記の状態遷移が生じたときの点灯周波数の時間的変化を示す。
(実施の形態2)
図7は、液晶ディスプレイの概略構成を示す図である。
ランプ支持部材8は、筐体に固定されており振動などの外力から水銀放電ランプ1を保護するとともに、水銀放電ランプ1の配置を決定する。このように、水銀放電ランプ1がランプ支持部材8に接触することにより、最冷点をランプの管軸方向における略中央に作ることができる。温度センサ3は、ランプ支持部材8に取り付けられているので、最冷点温度を確実に検出することができる。
また、ランプ支持部材8の位置は、必ずしも水銀放電ランプ1の中央に限ったものではなく、水銀放電ランプ1の最冷点とランプ支持部材8の位置とが一致しさえすれば、これ以外の位置でも構わない。
(実験及び結果)
発明者らは、さまざまな周囲温度において、移動縞が実質的に観測されなくなったときの最冷点温度を調べる実験を行った。試作した水銀放電ランプと、実験条件は、以下の通りである。
ランプ長さ:約1010mm
ガス種:Ar100%
ガス圧:600Pa
点灯回路:高周波インバータ(フィードバック回路なし)
点灯周波数:約60kHz
実験は、周囲温度が25、10、0、−10(℃)の条件で実施し、ランプから約50cm離れた点から垂直にランプの管壁を目視して移動縞が現れなくなったときの最冷点温度を測定した。
各曲線上にプロットされた黒点は、移動縞が現れなくなったときの最冷点温度及び時間を示している。図8によれば、周囲温度が25(℃)であれば点灯直後から移動縞が観測されないが、周囲温度が0(℃)であれば約150秒後に移動縞が観測されなくなり、それ以降は最冷点温度の上昇とともに移動縞が全く観測されなくなった。同様な方法で、10(℃)や−10(℃)といった周囲温度に関しても移動縞が観測されなくなる点をプロットしたところ、最冷点温度が約25℃より大きくなれば移動縞が観測されなくなるという共通点を見出した。ガス種やガス圧を変化させて同様な実験を行ったところ、最冷点温度が観測されなくなる温度は変化するが、ランプさえ決まれば、周囲温度にかかわらず略同一の最冷点温度以上で移動縞が観測されなくなる。
(1)実施の形態では、温度センサは最冷点近傍に配されているが、最冷点から離間して配されていても構わない。すなわち、最冷点から離間した点の温度と最冷点温度とは一定の相関関係があると考えられるので、温度センサを最冷点から離れた位置に配して、検出結果から最冷点温度を推測することとしてもよい。あるいは、温度センサを最冷点から離れた位置に配して、その位置と最冷点との距離に応じて基準温度を高めに設定することとしてもよい。
(2)実施の形態では、バックライト装置についてのみ説明しているが、本発明は一般の照明装置にも適用することができる。
(3)実施の形態では、オペアンプOP1の出力電圧が一定の時定数をもって変化するようにローパスフィルタ(抵抗R1及びコンデンサCf)を適用しているが、本発明は、これに限らず、オペアンプOP1の出力電圧が瞬時に変化するようにしてもよい(図9参照)。
2 点灯回路
3 温度センサ
4 フィードバック回路
5 筐体
6 反射板
7 液晶パネル
8 ランプ支持部材
21 駆動回路
22 調光比設定回路
Claims (8)
- 水銀放電ランプと、
前記水銀放電ランプにランプ電流を供給する供給手段と、
前記水銀放電ランプの管壁温度を検出する温度センサと、
前記供給手段により前記水銀放電ランプに第1のランプ電流が供給されている場合において、前記温度センサにより検出された温度が基準温度よりも低くなれば、前記供給手段に第1のランプ電流よりも大きな第2のランプ電流を供給させる供給制御手段と
を備えることを特徴とするバックライト装置。 - 前記供給制御手段は、さらに、
前記温度センサにより検出された温度が基準温度よりも低くなったことにより前記水銀放電ランプに前記第2のランプ電流が供給されている場合において、前記温度センサにより検出された温度が前記基準温度以上になれば、前記供給手段に前記第2のランプ電流よりも小さく前記第1のランプ電流よりも大きな第3のランプ電流を供給させること
を特徴とする請求項1に記載のバックライト装置。 - 前記供給手段は、リアクタンス素子を介して前記水銀放電ランプに所定周波数のランプ電流を供給しており、
前記供給制御手段は、
前記供給手段に第1のランプ電流に対応する第1の周波数から第2のランプ電流に対応する第2の周波数に変更させることにより、第2のランプ電流を供給させること
を特徴とする請求項1に記載のバックライト装置。 - 前記温度センサは、前記水銀放電ランプの最冷点近傍に配されていること
を特徴とする請求項1に記載のバックライト装置。 - 前記水銀放電ランプは、ランプの管軸方向における略中央でランプ支持部材により支持されており、
前記温度センサは、当該ランプ支持部材に取り付けられていること
を特徴とする請求項4に記載のバックライト装置。 - 前記水銀放電ランプは、熱陰極型の蛍光ランプであること
を特徴とする請求項1に記載のバックライト装置。 - 水銀放電ランプにランプ電流を供給する供給手段と、
前記水銀放電ランプの管壁温度を検出する温度センサと、
前記供給手段により前記水銀放電ランプに第1のランプ電流が供給されている場合において、前記温度センサにより検出された温度が基準温度よりも低くなれば、前記供給手段に第1のランプ電流よりも大きな第2のランプ電流を供給させる供給制御手段と
を備えることを特徴とする水銀放電ランプの点灯装置。 - 水銀放電ランプと、
前記水銀放電ランプにランプ電流を供給する供給手段と、
前記水銀放電ランプの管壁温度を検出する温度センサと、
前記供給手段により前記水銀放電ランプに第1のランプ電流が供給されている場合において、前記温度センサにより検出された温度が基準温度よりも低くなれば、前記供給手段に第1のランプ電流よりも大きな第2のランプ電流を供給させる供給制御手段と
を備えることを特徴とする照明装置。
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