JP2007294399A - 希ガス蛍光ランプ点灯装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】希ガス蛍光ランプをバースト調光によって減光しても、管軸方向の輝度分布の均一性を維持しチラツキを抑制すると共に、周波数増大期間におけるランプ電圧のサージ電圧の発生を防止する。
【解決手段】希ガス蛍光ランプ１と、ランプ１に交流高電圧を印加するインバーター回路１００とを有し、回路１００は、スイッチング素子動作信号を出力するインバーター制御回路１０２と、スイッチング素子動作信号に従いスイッチング素子をオン、オフ制御することにより直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子回路１０１と、回路１０１からの交流電圧を昇圧するトランス１１１からなり、ランプ１の点灯期間と消灯期間の時間比率を制御してバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置において、バースト調光の点灯開始時点からランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間のスイッチング素子動作信号の周波数を、定常時におけるスイッチング素子動作信号の周波数よりも高くした。
【選択図】 図１６
【解決手段】希ガス蛍光ランプ１と、ランプ１に交流高電圧を印加するインバーター回路１００とを有し、回路１００は、スイッチング素子動作信号を出力するインバーター制御回路１０２と、スイッチング素子動作信号に従いスイッチング素子をオン、オフ制御することにより直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子回路１０１と、回路１０１からの交流電圧を昇圧するトランス１１１からなり、ランプ１の点灯期間と消灯期間の時間比率を制御してバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置において、バースト調光の点灯開始時点からランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間のスイッチング素子動作信号の周波数を、定常時におけるスイッチング素子動作信号の周波数よりも高くした。
【選択図】 図１６
Description
本発明は、液晶ディスプレイパネルのバックライト、照明等に利用される希ガス蛍光ランプ点灯装置に関する。
液晶ディスプレイパネルのバックライト光源や照明用ランプには、冷陰極蛍光ランプや、熱陰極蛍光ランプが多く用いられている。これらのランプは、内部に微量の水銀が封入されており、放電により励起された水銀から発生する紫外線により蛍光体を発光させるものであり、高輝度で、かつ効率的な発光が得られる点で優れている。
しかし、環境汚染の防止の観点から、水銀を含まない新しい光源が望まれている。水銀を含まない蛍光ランプとしては、ガラス管の外面に帯状の複数本の電極を配設し、これらの電極に、例えば、昇圧トランスで昇圧された高周波の高電圧を印加して点灯する希ガス蛍光ランプが提案されている。このような希ガス蛍光ランプには、例えば特許文献１に示されているように、ガラス管端部の内部に導電性物質を塗布するなど、希ガス蛍光ランプの始動を補助するための易始動部位が形成されている。
また、高周波の高電圧を印加して点灯する外部電極型の希ガス蛍光ランプでは、特許文献２に示されているように、電極に印加されるランプ電圧波形は、正弦波電圧ではなく、矩形波電圧のような急峻な電圧変化を含む電圧を印加することにより発光効率が高められる。
このような希ガス蛍光ランプを装着する液晶ディスプレイパネルの画面輝度は、一般に、周囲の明るさ、ユーザの好み、画像情報などに応じて適当な大きさに調節可能である。この画面輝度の調節はバックライトの調光により行われている。バックライトの調光はバースト調光が一般的である。また、照明用途においても、間接照明などでは使用環境に合わせた明るさに調節するために広い調光範囲が求められる。手法としては、バックライトと同じくバースト調光が一般的である。バースト調光は、デューティー調光とも言われるが、例えば、６０Ｈｚ以上の周期でランプの点灯期間と消灯期間を繰り返し、点灯期間と消灯期間を６０〜１ｋＨｚ程度で周期的に繰り返し、点灯期間と消灯期間の時間比率の制御により調光するものである。この調光周期は、液晶バックライトでは、６０〜３００Ｈｚ程度、照明用途では、１ｋＨｚ程度が適宜選択されている。これらの周期は人間の目に感知されない周期で選択されるもので、周期は上記記載の範囲に特定されるものではない。
特許３１４９７８０号公報
特開平６−１６３００８号公報
図１４を用いて希ガス蛍光ランプ１をバースト調光する場合について説明する。同図は、バースト調光信号、測定点Ａでの光出力、及び測定点Ｂでの光出力を示す図である。
易始動部位１５が設けられた希ガス蛍光ランプ１において、易始動部位１５近傍を測定点Ａとし、易始動部位１５から離れた場所を測定点Ｂとし、バースト調光点灯させたときの、測定点Ａ及び測定点Ｂの光出力を測定した。点灯期間の初期において、測定点Ａでは直ちに発光が開始するが、測定点Ｂではそれよりも遅れて発光が開始した。
易始動部位１５が設けられた希ガス蛍光ランプ１において、易始動部位１５近傍を測定点Ａとし、易始動部位１５から離れた場所を測定点Ｂとし、バースト調光点灯させたときの、測定点Ａ及び測定点Ｂの光出力を測定した。点灯期間の初期において、測定点Ａでは直ちに発光が開始するが、測定点Ｂではそれよりも遅れて発光が開始した。
測定点Ｂの発光が測定点Ａよりも遅れて発光する原因について次のように考える。希ガス蛍光ランプ１の放電は、印加電圧の極性が反転する際の急峻な電圧変化が生じる瞬間に発生し、次の急峻な電圧変化までの間は停止するという放電サイクルを繰り返す。また、希ガス蛍光ランプ１は、電極が配設された場所に対応するガラス管１１の内表面に、電荷が蓄積されることにより放電が生じやすくなる。点灯期間の初期においては、まず易始動部位１５で放電の起点が発生するが、消灯期間にガラス管１１の内表面に蓄積された電荷は殆ど消失しているため、放電は希ガス蛍光ランプ１全体に広がらず、易始動部位１５周辺のみで発生する。放電が発生した領域ではガラス管１１の内表面に電荷が蓄積されるため、次の放電サイクルでも容易に放電が発生し、これが起点となり、さらにその周辺に放電が発生する。このように、放電サイクルを何回か繰り返すことにより、希ガス蛍光ランプ１全体に放電が広がる。この放電サイクルの繰り返しに要する時間が測定点Ｂの発光の遅れとなる。
また、点灯期間の初期においては、放電が充分に形成されていないため、希ガス蛍光ランプ１のキャパシタンス成分が小さくなる。ランプ電圧波形の平坦部分は、ランプとランプに接続されるトランスのインダクタンス、キャパシタンス成分の共振波形の一部とみなせるので、希ガス蛍光ランプ１のキャパシタンス成分が小さい場合、平坦部分の減衰が大きい電圧波形となる。その結果、極性が切り替わる際の急峻な電圧変化の大きさが小さくなり、希ガス蛍光ランプ１へ供給されるエネルギーが小さくなるため、測定点Ｂの発光の遅れが大きくなる。
また、点灯期間の初期においては、放電が充分に形成されていないため、希ガス蛍光ランプ１のキャパシタンス成分が小さくなる。ランプ電圧波形の平坦部分は、ランプとランプに接続されるトランスのインダクタンス、キャパシタンス成分の共振波形の一部とみなせるので、希ガス蛍光ランプ１のキャパシタンス成分が小さい場合、平坦部分の減衰が大きい電圧波形となる。その結果、極性が切り替わる際の急峻な電圧変化の大きさが小さくなり、希ガス蛍光ランプ１へ供給されるエネルギーが小さくなるため、測定点Ｂの発光の遅れが大きくなる。
このような原因により、バースト調光の周期内における点灯期間初期において、易始動部位１５で発生した放電が希ガス蛍光ランプ１の軸方向全体に広がるには時間を要する。従って、図１４に示すように、点灯期間の初期において、測定点Ａでは直ちに発光が開始するが、測定点Ｂではそれよりも遅れて発光が開始する。一方、点灯期間終了時では、希ガス蛍光ランプ１全体の放電がほぼ同時に停止するため、測定点Ａ、測定点Ｂの発光は同時に停止する。従って、点灯期間内の測定点Ｂの発光時間は、測定点Ａに比べて発光の遅れ時間だけ短く、明るさは測定点Ａに比べて低くなり、希ガス蛍光ランプ１の軸方向の輝度分布の均一性を悪化させる。また、測定点Ｂの発光の遅れ時間は、その平均値に対して±４０％程度の範囲でばらつく。そのため、測定点Ｂの明るさはバースト調光の周期毎に変化し、測定点Ｂの近傍でチラツキが生じる。
本発明の目的は、前記の問題点に鑑み、希ガス蛍光ランプをバースト調光によって減光しても、希ガス蛍光ランプ軸方向の輝度分布の均一性を維持しチラツキを抑制した希ガス蛍光ランプ点灯装置を提供することにある。
本発明は、前記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、ガラス管の内部にＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管内面に蛍光体が塗布され、前記ガラス管の軸方向に伸びる電極が配設された希ガス蛍光ランプと、前記電極に交流の高電圧を印加するインバーター回路を有し、該インバーター回路は、スイッチング素子動作信号を出力するインバーター制御回路と、前記スイッチング素子動作信号に従いスイッチング素子をオン、オフ制御することにより直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子回路と、該スイッチング素子回路からの交流電圧を昇圧する昇圧トランスからなり、前記希ガス蛍光ランプの点灯期間と消灯期間を周期的に繰り返し、点灯期間と消灯期間の時間比率を制御してバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置において、バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号の周波数を、定常時における前記スイッチング素子動作信号の周波数よりも高くしたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記少なくとも一部の期間の初期、前記スイッチング素子動作信号の周波数を漸増させたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第３の手段は、第１の手段又は第２の手段において、前記バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号の周波数から、前記定常時のスイッチング素子動作信号の周波数に戻るに際して、前記スイッチング素子動作信号の周波数の大きさを連続的に変化させることを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第４の手段は、ガラス管の内部にＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管内面に蛍光体が塗布され、前記ガラス管の軸方向に伸びる電極が配設された希ガス蛍光ランプと、前記電極に交流の高電圧を印加するインバーター回路を有し、該インバーター回路は、スイッチング素子動作信号を出力するインバーター制御回路と、前記スイッチング素子動作信号に従いスイッチング素子をオン、オフ制御することにより直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子回路と、該スイッチング素子回路からの交流電圧を昇圧する昇圧トランスからなり、前記希ガス蛍光ランプの点灯期間と消灯期間を周期的に繰り返し、点灯期間と消灯期間の時間比率を制御してバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置において、バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号のデューティー比を、定常時における前記スイッチング素子動作信号のデューティー比よりも高くしたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第５の手段は、第４の手段において、前記少なくとも一部の期間の初期、前記イッチング素子動作信号のデューティー比を漸増させたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第６の手段は、第４の手段又は第５の手段において、前記バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号のデューティー比から、前記定常時のスイッチング素子動作信号のデューティー比に戻るに際して、前記スイッチング素子動作信号のデューティー比の大きさを連続的に変化させることを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第７の手段は、ガラス管の内部にＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管内面に蛍光体が塗布され、前記ガラス管の軸方向に伸びる電極が配設された希ガス蛍光ランプと、前記電極に交流の高電圧を印加するインバーター回路を有し、該インバーター回路は、スイッチング素子動作信号を出力するインバーター制御回路と、前記スイッチング素子動作信号に従いスイッチング素子をオン、オフ制御することにより直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子回路と、該スイッチング素子回路からの交流電圧を昇圧する昇圧トランスからなり、前記希ガス蛍光ランプの点灯期間と消灯期間を周期的に繰り返し、点灯期間と消灯期間の時間比率を制御してバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置において、バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比を、定常時における前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比よりも高くしたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第８の手段は、第７の手段において、前記バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比から、前記定常時のスイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比に戻るに際して、前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比の大きさを連続的に変化させることを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第１の手段は、ガラス管の内部にＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管内面に蛍光体が塗布され、前記ガラス管の軸方向に伸びる電極が配設された希ガス蛍光ランプと、前記電極に交流の高電圧を印加するインバーター回路を有し、該インバーター回路は、スイッチング素子動作信号を出力するインバーター制御回路と、前記スイッチング素子動作信号に従いスイッチング素子をオン、オフ制御することにより直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子回路と、該スイッチング素子回路からの交流電圧を昇圧する昇圧トランスからなり、前記希ガス蛍光ランプの点灯期間と消灯期間を周期的に繰り返し、点灯期間と消灯期間の時間比率を制御してバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置において、バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号の周波数を、定常時における前記スイッチング素子動作信号の周波数よりも高くしたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記少なくとも一部の期間の初期、前記スイッチング素子動作信号の周波数を漸増させたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第３の手段は、第１の手段又は第２の手段において、前記バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号の周波数から、前記定常時のスイッチング素子動作信号の周波数に戻るに際して、前記スイッチング素子動作信号の周波数の大きさを連続的に変化させることを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第４の手段は、ガラス管の内部にＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管内面に蛍光体が塗布され、前記ガラス管の軸方向に伸びる電極が配設された希ガス蛍光ランプと、前記電極に交流の高電圧を印加するインバーター回路を有し、該インバーター回路は、スイッチング素子動作信号を出力するインバーター制御回路と、前記スイッチング素子動作信号に従いスイッチング素子をオン、オフ制御することにより直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子回路と、該スイッチング素子回路からの交流電圧を昇圧する昇圧トランスからなり、前記希ガス蛍光ランプの点灯期間と消灯期間を周期的に繰り返し、点灯期間と消灯期間の時間比率を制御してバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置において、バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号のデューティー比を、定常時における前記スイッチング素子動作信号のデューティー比よりも高くしたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第５の手段は、第４の手段において、前記少なくとも一部の期間の初期、前記イッチング素子動作信号のデューティー比を漸増させたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第６の手段は、第４の手段又は第５の手段において、前記バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号のデューティー比から、前記定常時のスイッチング素子動作信号のデューティー比に戻るに際して、前記スイッチング素子動作信号のデューティー比の大きさを連続的に変化させることを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第７の手段は、ガラス管の内部にＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管内面に蛍光体が塗布され、前記ガラス管の軸方向に伸びる電極が配設された希ガス蛍光ランプと、前記電極に交流の高電圧を印加するインバーター回路を有し、該インバーター回路は、スイッチング素子動作信号を出力するインバーター制御回路と、前記スイッチング素子動作信号に従いスイッチング素子をオン、オフ制御することにより直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子回路と、該スイッチング素子回路からの交流電圧を昇圧する昇圧トランスからなり、前記希ガス蛍光ランプの点灯期間と消灯期間を周期的に繰り返し、点灯期間と消灯期間の時間比率を制御してバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置において、バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比を、定常時における前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比よりも高くしたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
第８の手段は、第７の手段において、前記バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比から、前記定常時のスイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比に戻るに際して、前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比の大きさを連続的に変化させることを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置である。
本願発明によれば、スイッチング素子動作信号の周波数、又はデューティー比を高くすることによって、希ガス蛍光ランプの軸方向全体に放電が広がるのを早くすることができる。これによって、易始動部位から離れた場所での発光の遅れを抑制することができ、希ガス蛍光ランプ軸方向輝度分布の均一性を維持することができる。さらに、前記発光の遅れが抑制されることで、遅れ時間のバラツキによる明るさの変化が小さくなり、易始動部位から離れた場所で生じるチラツキを抑制することができる。
また、スイッチング素子動作信号の周波数やデューティー比が高い期間から定常動作期間へ移行する際に、前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比の大きさを、不連続的ではなく連続的に緩やかに変化させることにより、希ガス蛍光ランプの電圧波形が乱れず、放電が不安定になることを防止することができる。
また、スイッチング素子動作信号の周波数やデューティー比が高い期間に発生する高いサージ電圧を抑制することにより、安全面でも優れた希ガス蛍光ランプ点灯装置を提供することができる。
また、スイッチング素子動作信号の周波数やデューティー比が高い期間から定常動作期間へ移行する際に、前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比の大きさを、不連続的ではなく連続的に緩やかに変化させることにより、希ガス蛍光ランプの電圧波形が乱れず、放電が不安定になることを防止することができる。
また、スイッチング素子動作信号の周波数やデューティー比が高い期間に発生する高いサージ電圧を抑制することにより、安全面でも優れた希ガス蛍光ランプ点灯装置を提供することができる。
以下、本発明を図１を用いて説明する。図１は、本発明に係るバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置の基本構成を示す図である。
希ガス蛍光ランプ点灯装置は、図１に示すように、直流電源１１４から供給される数十Ｖから数百Ｖの直流電圧が、インバーター回路１００にて数十ｋＨｚ、数ｋＶの交流の高電圧に変換される。この交流の高電圧は、後述する図３（ｂ）に示す希ガス蛍光ランプ１のガラス管１１の外面の軸方向に伸びる外部電極１２、１３へ印加され、点灯電力として供給される。希ガス蛍光ランプ１は、図３（ｂ）に示すように、ガラス管１１にて密閉状に構成された直管状の外囲器であって、その外面には軸方向に伸びる外部電極１２、１３が配置され、その内面には蛍光物質が形成され、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか１種類以上を主成分とする希ガスが所定量封入されている。また、易始動部位１５がガラス管１１の内部に少なくとも１箇所配置されている。
インバーター回路１００は、直流電圧を交流の高電圧に変換して出力する回路であり、インバーター制御回路１０２、スイッチング素子回路１０１、及び昇圧トランス１１１から構成される。インバーター制御回路１０２は、スイッチング素子動作信号１０３を出力する。スイッチング素子動作信号１０３は、スイッチング素子回路１０１のスイッチング素子をオン、オフ制御するための周期的なパルス信号である。スイッチング素子回路１０１は、プッシュプル回路方式、ハーフブリッジ回路方式、フルブリッジ回路方式などで構成され、スイッチング素子動作信号１０３に従いスイッチング素子をオン、オフ動作させることで、直流電源１１４からの直流電圧を交流電圧に変換する。この交流電圧は、昇圧トランス１１１により昇圧され、インバーター回路１００の出力電圧になる。バースト調光はバースト調光信号１１３に合わせて、インバーター回路１００を間欠動作させることにより行う。
このような希ガス蛍光ランプ点灯装置について、本発明の第１の実施形態を図２ないし図６を用いて説明する。
図２は、本実施形態の発明に係るバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置の構成を示す図、図３は、図２に示す希ガス蛍光ランプ１の構成を示す図、図４は、図２に示す希ガス蛍光ランプ１を液晶パネルのバックライトとして用いた構成を示す図、図５は、スイッチング素子動作信号１０３の周波数と発光効率相対値との関係を示す図、図６は、バースト調光信号１１３、スイッチング素子動作信号１０３、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン、オフ状態を表した動作波形、ランプ電圧波形１１２を示す図である。
図２は、本実施形態の発明に係るバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置の構成を示す図、図３は、図２に示す希ガス蛍光ランプ１の構成を示す図、図４は、図２に示す希ガス蛍光ランプ１を液晶パネルのバックライトとして用いた構成を示す図、図５は、スイッチング素子動作信号１０３の周波数と発光効率相対値との関係を示す図、図６は、バースト調光信号１１３、スイッチング素子動作信号１０３、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン、オフ状態を表した動作波形、ランプ電圧波形１１２を示す図である。
図３に示す希ガス蛍光ランプ１は、例えば、ガラス管１１にて密閉状に構成された直管状の外囲器であって、その内面には希土類蛍光体、ハロリン酸塩蛍光体などの蛍光体よりなる蛍光物質１４が形成されている。ガラス管１１の封着構造はガラス管１１の端部にディスク状の封着ガラス板を封着して構成されているが、例えば、単にガラス管１１を加熱しながら縮径加工し溶断するいわゆるトップシールによって構成することもできる。外部電極１２、１３は、例えばアルミニウムテープを幅１ｍｍに切断したものが、ガラス管１１の外表面における希ガス蛍光ランプ１の中心軸を挟んだ対向位置に貼り付けられて構成されている。また、外部電極１２、１３は、例えば導電性ペーストをスクリーン印刷し、焼付けて形成したものであってもよい。
なお、このガラス管１１の密閉空間には水銀などの金属蒸気を含まないＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか１種類以上を主成分とする希ガスが所定量封入されている。
なお、このガラス管１１の密閉空間には水銀などの金属蒸気を含まないＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか１種類以上を主成分とする希ガスが所定量封入されている。
易始動部位１５は、導電性物質もしくは易電子放射物質よりなり、放電開始を容易にするために、ガラス管１１の内部に少なくとも１箇所配置される。放電は易始動部位１５を起点に発生し、そこから連鎖的に希ガス蛍光ランプ１全体に広がる。通常は、ガラス管１１の端部等に設けられ、点灯中における光取出効率に影響を与えないようにする。
導電性物質は、材料としては銀、アルミニウム、黒鉛、酸化錫、酸化インジウム、バリウム、ニッケル等を一種以上含んでいる物質か、もしくは前記物質と結合剤との混合物質を適宜使用することができる。易電子放射物質は、材料としてはカーボンナノチューブ、酸化マグネシウム、酸化セシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化鉛等を一種以上含んでいる物質か、もしくは前記物質と結合剤との混合物質を適宜使用することができる。また、形状も特に限定されるものでなく、点状、粒状、角状、帯状のものが適宜使用できる。さらに、ガラス管１１の端部に１箇所設けることに限定されず、複数箇所設けることも可能であり、端部以外の部分に易始動部位１５を配置することも始動特性を向上させるという意味においては十分可能なことである。
また、易始動部位１５は、例えば、ガラス管１１に塗布した後に４００℃で焼成固着されるが、具備の方法としては、ガラス管１１の内面においてガラス材料に直接溶着する方法や塗布による方法、接着剤等による固着などが採用できる。
また、易始動部位１５は、例えば、ガラス管１１に塗布した後に４００℃で焼成固着されるが、具備の方法としては、ガラス管１１の内面においてガラス材料に直接溶着する方法や塗布による方法、接着剤等による固着などが採用できる。
また、易始動部位１５は、放電空間の一部に狭窄部分を設けて、これより点灯始動性を高めることもできる。また、狭窄部分はガラス管１１の内部に内方に向けて突起を形成することにより形成することもできる。外部電極１２、１３間の放電空間を介して放電させるにあたり、放電空間の一部を他の部分に対して近距離に設計することにより、始動特性を向上させることができる。また、狭窄部分はガラス管１１の端部に１箇所設けることに限定されず、複数箇所設けることや、端部以外の部分に設けることも可能である。
この希ガス蛍光ランプ１は、図４に示すように、一平面が開口し、例えば発泡ＰＥＴなどの拡散反射シートを内面に配置した金属性の筐体１９の底部に、複数個ほぼ均等な間隔で配置されている。そして、筐体１９における光照射方向前方側の開口には、拡散板１８、光学フィルム１７及び液晶パネル１６が光照射方向に対してこの順に積重されて設けられている。ここで、拡散板１８、光学フィルム１７及び液晶パネル１６を構成する材質としては、従来から好適に用いられているものが用いられる。
この希ガス蛍光ランプ点灯装置は、図２に示すように、直流電源１１４から供給される直流電圧が、インバーター回路１００にて交流の高電圧に変換され、希ガス蛍光ランプ１へ点灯電力として供給される。また、インバーター回路１００はバースト調光信号１１３に合わせて間欠動作し、バースト調光を行う。インバーター回路１００は、昇圧トランス１１１、スイッチング素子回路１０１、インバーター制御回路１０２から構成され、さらに詳細に説明すると、スイッチング素子回路１０１はスイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２、スイッチング素子駆動回路２から構成され、インバーター制御回路１０２はコンパレータ４、比較電圧制御回路５、発振回路６、周波数増大回路７、遅延回路８、タイマー回路９から構成される。
まず、インバーター制御回路１０２について説明する。インバーター制御回路１０２内の発振回路６は、周期的な鋸波形の発振信号を出力し、鋸波形の電圧はコンパレータ４のプラス端子に入力され、マイナス端子には比較電圧制御回路５からの比較電圧が入力される。鋸波形の電圧の駆動信号が比較電圧を上回る場合のみコンパレータ４の出力電圧がＨｉｇｈになる。すなわち、コンパレータ４の出力電圧となるスイッチング素子動作信号１０３は、比較電圧の大きさによってデューティー比が変化するパルス波形となり、そのデューティー比は、比較電圧が小さいほど大きくなり、比較電圧が大きいほど小さくなる。
バースト調光信号１１３がＨｉｇｈの場合、比較電圧制御回路５内のトランジスタはオフ状態であり、コンパレータ４のマイナス端子に入力される比較電圧はＶｒｅｆ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）になる。この比較電圧Ｖｒｅｆ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）は発振回路６の発振信号である鋸波形のピーク電圧より小さい。よって、コンパレータ４はこの比較電圧の大きさに対応したデューティー比のパルス波形であるスイッチング素子動作信号１０３を出力し、希ガス蛍光ランプ１を点灯する。バースト調光信号１１３がＬｏｗの場合、比較電圧制御回路５内のトランジスタはオン状態になり、比較電圧はＶｒｅｆとほぼ同じ大きさになる。Ｖｒｅｆの大きさは発振回路６の発振信号である鋸波形のピーク電圧よりも大きく設定しているので、コンパレータ４のパルス波形出力であるスイッチング素子動作信号１０３は停止し、希ガス蛍光ランプ１は消灯する。
さらに、インバーター制御回路１０２は、スイッチング素子動作信号１０３の周波数増大期間の大きさを制御するタイマー回路９、スイッチング素子動作信号１０３の周波数を、周波数増大期間終了時から推移期間を経て定常動作期間へ連続的に変化させるための遅延回路８、発振回路６のタイミング抵抗の大きさを一時的に下げ、周波数を増大させるための周波数増大回路７を備えている。発振回路６の周波数は、タイミング抵抗ＲＴとタイミング容量ＣＴの大きさによって決まり、タイミング抵抗ＲＴと発振周波数は反比例の関係にある。バースト調光信号１１３は比較電圧制御回路５とタイマー回路９に入力される。
バースト調光信号１１３がＨｉｇｈになると、比較電圧制御回路５内のトランジスタがＯＦＦするのと同時に、タイマー回路９の出力はＨｉｇｈになる。そして遅延回路８のコンデンサは直ちに充電され、周波数増大回路７のトランジスタはＯＮ状態になる。その結果、発振回路６のタイミング抵抗は、Ｒ４とＲＴとの並列抵抗の大きさになり、タイミング抵抗値と反比例の関係にあるスイッチング素子動作信号１０３の動作周波数は増大する。次に、タイマー回路９の設定時間が経過するとタイマー回路９の出力はＬｏｗになる。タイマー回路９の設定時間は、バースト調光の点灯開始時点から希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までに要した時間を、あらかじめ実験により求めた大きさである。タイマー回路９の出力がＬｏｗになると、遅延回路８のコンデンサ電圧はコンデンサと抵抗の時定数に従い徐々に低下し、周波数増大回路７のトランジスタのコレクタ、エミッタ間の抵抗は徐々に大きくなり、周波数は連続的に緩やかに減少する。トランジスタが完全にＯＦＦになると、タイミング抵抗はＲＴとなるのでスイッチング素子動作信号１０３の動作周波数は定常の大きさに戻る。このようにスイッチング素子動作信号１０３の動作周波数が増大した状態から徐々に減少して定常の大きさに戻るまでの推移期間は、遅延回路８を構成するコンデンサと抵抗の時定数により適宜設定される。
続いて、スイッチング素子回路１０１、昇圧トランス１１１について説明する。スイッチング素子動作信号１０３は、スイッチング素子回路１０１内のスイッチング素子駆動回路２に入力される。スイッチング素子駆動回路２は、スイッチング素子動作信号１０３がＨｉｇｈになるとスイッチング素子Ｑ１又はＱ２の何れか一方をオンにする。続いてスイッチング素子動作信号１０３がＬｏｗになるとスイッチング素子Ｑ１とＱ２の両方をオフにする。さらに続いてスイッチング素子動作信号１０３がＨｉｇｈになると、前回にオンしたスイッチング素子ではない方のスイッチング素子をオンにする。このようなスイッチング動作を繰り返すことにより、昇圧トランス１１１の一次側へ加わる電圧の極性を周期的に反転させ、昇圧トランス１１１の二次側から交流の高電圧を発生させる。
希ガス蛍光ランプ１の放電は、印加電圧の極性が反転する際の急峻な電圧変化が生じる瞬間に発生し、次の急峻な電圧変化までの間は停止するという放電サイクルを繰り返す。易始動部位１５で放電の基点が発生した後、全体に放電を広げるには放電サイクルを複数回繰り返す必要がある。スイッチング素子動作信号１０３の周波数を増大させえることにより、単位時間当たりの放電サイクルの回数を増やすことになり、放電の広がりを早めることができる。
これより、易始動部位１５から離れた場所での発光の遅れを抑制することができ、希ガス蛍光ランプ１の軸方向輝度分布の均一性を維持することができる。さらに、発光の遅れが抑制されることで、遅れ時間のバラツキの大きさが小さくなる。そのため、遅れ時間のバラツキによる明るさの変化が小さくなり、易始動部位１５から離れた場所で生じるチラツキを抑制することができる。
図５は、スイッチング素子動作信号１０３の周波数と、希ガス蛍光ランプ１の発光効率相対値との関係を示す図である。
同図に示すように、スイッチング素子動作信号１０３の周波数が１００ｋＨｚの場合に発光効率が極大となるので、定常動作は１００ｋＨｚ前後で行うのが望ましい。周波数を増大する場合、周波数が発光効率の高い大きさから一時的に外れるため、周波数が増大した状態を必要以上に長く続けると、全体の発光効率が低下する。従って、スイッチング素子動作信号１０３の周波数の増大期間は、バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間の大きさに留めることにより、発光効率の低下を最小限に留めることができる。
同図に示すように、スイッチング素子動作信号１０３の周波数が１００ｋＨｚの場合に発光効率が極大となるので、定常動作は１００ｋＨｚ前後で行うのが望ましい。周波数を増大する場合、周波数が発光効率の高い大きさから一時的に外れるため、周波数が増大した状態を必要以上に長く続けると、全体の発光効率が低下する。従って、スイッチング素子動作信号１０３の周波数の増大期間は、バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間の大きさに留めることにより、発光効率の低下を最小限に留めることができる。
また、スイッチング素子動作信号１０３の周波数の増大期間から定常動作期間への大きさの変化を不連続的に行うと、希ガス蛍光ランプ１の電圧波形が乱れ放電が不安定になる恐れがある。従って、スイッチング素子動作信号１０３の周波数の増大期間から定常動作期間へ移行させる際に、図２に示すような遅延回路８を設けることにより、推移期間に周波数の大きさを連続的に緩やかに変化させることで、電圧を安定して供給することができ、希ガス蛍光ランプ１の電圧波形が乱れず、放電が不安定になることを防止することができる。
図６は、バースト調光の点灯期間の始まりから周波数増大期間、推移期間を経て定常動作期間へ至るまでの、バースト調光信号１１３、スイッチング素子動作信号１０３、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン、オフ状態を表した動作波形、ランプ電圧波形１１２を示した図である。
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、スイッチング素子動作信号１０３が入力されたスイッチング素子駆動回路２の動作に従い、交互にオンになる。ランプ電圧波形１１２は、スイッチング素子Ｑ１、又はＱ２がオンになる度に、極性が切り替わり、急峻な電圧変化が起こる。バースト調光信号１１３の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間、周波数増大期間となり、スイッチング素子動作信号１０３の周波数が増大し、ランプ電圧波形１１２の急峻な電圧変化が生じる周波数も増大する。続いて推移期間に入り、スイッチング素子動作信号１０３の周波数の大きさは緩やかに連続的に変化する。定常動作期間では、スイッチング素子動作信号１０３の周波数は、定常の周波数に戻り、ランプ電圧波形１１２の急峻な電圧変化が生じる周波数も定常に戻る。
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、スイッチング素子動作信号１０３が入力されたスイッチング素子駆動回路２の動作に従い、交互にオンになる。ランプ電圧波形１１２は、スイッチング素子Ｑ１、又はＱ２がオンになる度に、極性が切り替わり、急峻な電圧変化が起こる。バースト調光信号１１３の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間、周波数増大期間となり、スイッチング素子動作信号１０３の周波数が増大し、ランプ電圧波形１１２の急峻な電圧変化が生じる周波数も増大する。続いて推移期間に入り、スイッチング素子動作信号１０３の周波数の大きさは緩やかに連続的に変化する。定常動作期間では、スイッチング素子動作信号１０３の周波数は、定常の周波数に戻り、ランプ電圧波形１１２の急峻な電圧変化が生じる周波数も定常に戻る。
以上のように、本実施形態の発明に係る希ガス蛍光ランプ点灯装置では、バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間のスイッチング素子動作信号１０３の周波数を高め、高い周波数状態から緩やかに連続的に周波数が変化する推移期間を経て、スイッチング素子動作信号１０３の周波数を定常に戻す。これより、バースト調光の点灯期間の初期の一定期間において単位時間当たりのランプ電圧波形１１２の急峻な電圧変化の回数を増やすことになり、放電の広がりを早めることができるので、易始動部位１５から離れた場所での発光の遅れを抑制することができ、希ガス蛍光ランプ１の軸方向輝度分布の均一性を維持することができる。さらに、発光の遅れが抑制されることで、遅れ時間のバラツキによる明るさの変化が小さくなり、易始動部位１５から離れた場所で生じるチラツキを抑制することができる。また、スイッチング素子動作信号１０３の周波数が高い期間から低い期間へ緩やかに連続的に変化させるので、希ガス蛍光ランプ１の電圧波形が乱れず、放電が不安定になることを防止することができる。
次に、本発明の第２の実施形態を図７ないし図９を用いて説明する。
図７は、本実施形態の発明に係るバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置の構成を示す図、図８は、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比と発光効率相対値との関係を示す図、図９はバースト調光信号１１３、スイッチング素子動作信号１０３、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン、オフ状態を表した動作波形、ランプ電圧波形１１２を示した図である。
図７は、本実施形態の発明に係るバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置の構成を示す図、図８は、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比と発光効率相対値との関係を示す図、図９はバースト調光信号１１３、スイッチング素子動作信号１０３、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン、オフ状態を表した動作波形、ランプ電圧波形１１２を示した図である。
希ガス蛍光ランプ１の構成は第１の実施形態のものと同様であるので説明を省略する。
希ガス蛍光ランプ点灯装置は、図７に示すように、直流電源１１４から供給される直流電圧が、インバーター回路１００にて交流の高電圧に変換され、希ガス蛍光ランプ１へ点灯電力として供給される。また、インバーター回路１００はバースト調光信号１１３に合わせて間欠動作し、バースト調光を行う。インバーター回路１００は、昇圧トランス１１１、スイッチング素子回路１０１、インバーター制御回路１０２から構成され、さらに詳細に説明すると、スイッチング素子回路１０１はスイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２、スイッチング素子駆動回路２から構成され、インバーター制御回路１０２はコンパレータ４、比較電圧制御回路５、発振回路６、遅延回路８、タイマー回路９、スイッチング素子デューティー比増大回路２０から構成される。
希ガス蛍光ランプ点灯装置は、図７に示すように、直流電源１１４から供給される直流電圧が、インバーター回路１００にて交流の高電圧に変換され、希ガス蛍光ランプ１へ点灯電力として供給される。また、インバーター回路１００はバースト調光信号１１３に合わせて間欠動作し、バースト調光を行う。インバーター回路１００は、昇圧トランス１１１、スイッチング素子回路１０１、インバーター制御回路１０２から構成され、さらに詳細に説明すると、スイッチング素子回路１０１はスイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２、スイッチング素子駆動回路２から構成され、インバーター制御回路１０２はコンパレータ４、比較電圧制御回路５、発振回路６、遅延回路８、タイマー回路９、スイッチング素子デューティー比増大回路２０から構成される。
まず、インバーター制御回路１０２について説明する。インバーター制御回路１０２内の発振回路６は、周期的な鋸波形の発振信号を出力し、鋸波形の電圧はコンパレータ４のプラス端子に入力され、マイナス端子には比較電圧制御回路５からの比較電圧が入力される。鋸波形の電圧の駆動信号が比較電圧を上回る場合のみコンパレータ４の出力電圧がＨｉｇｈになる。すなわち、コンパレータ４の出力電圧となるスイッチング素子動作信号１０３は、比較電圧の大きさによってデューティー比が変化するパルス波形となり、そのデューティー比は、比較電圧が小さいほど大きくなり、比較電圧が大きいほど小さくなる。
バースト調光信号１１３がＨｉｇｈの場合、比較電圧制御回路５内のトランジスタはオフ状態であり、コンパレータ４のマイナス端子に入力される比較電圧はＶｒｅｆ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）になる。この比較電圧Ｖｒｅｆ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）は発振回路６の発振信号である鋸波形のピーク電圧より小さい。よって、コンパレータ４はこの比較電圧の大きさに対応したデューティー比のパルス波形であるスイッチング素子動作信号１０３を出力し、希ガス蛍光ランプ１を点灯する。バースト調光信号１１３がＬｏｗの場合、比較電圧制御回路５内のトランジスタはオン状態になり、比較電圧はＶｒｅｆとほぼ同じ大きさになる。Ｖｒｅｆの大きさは発振回路６の出力信号である鋸波形のピーク電圧よりも大きく設定しているので、コンパレータ４のパルス波形出力であるスイッチング素子動作信号１０３は停止し、希ガス蛍光ランプ１は消灯する。
さらに、インバーター制御回路１０２は、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比増大期間の大きさを制御するタイマー回路９、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比を、周波数増大期間終了時から推移期間を経て定常動作期間へ連続的に変化させるための遅延回路８、コンパレータ４へ入力される比較電圧を一時的に下げ、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比を増大させるスイッチング素子デューティー比増大回路２０を備えている。バースト調光信号１１３は比較電圧制御回路５とタイマー回路９に入力される。
バースト調光信号１１３がＨｉｇｈになると、比較電圧制御回路５内のトランジスタがオフするのと同時に、タイマー回路９の出力はＨｉｇｈになる。そして遅延回路８のコンデンサは直ちに充電され、スイッチング素子デューティー比増大回路２０のトランジスタはオン状態になる。その結果、コンパレータ４のマイナス端子へ入力される比較電圧が低下し、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比は増大する。次に、タイマー回路９の設定時間が経過するとタイマー回路９の出力はＬｏｗになる。タイマー回路９の設定時間は、バースト調光の点灯開始時点から希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までに要した時間を、あらかじめ実験により求めた大きさである。タイマー回路９の出力がＬｏｗになると遅延回路８のコンデンサ電圧はコンデンサと抵抗の時定数に従い徐々に低下し、スイッチング素子デューティー比増大回路２０のトランジスタのコレクタ、エミッタ間の抵抗は徐々に大きくなり、デューティー比は連続的に緩やかに減少する。トランジスタが完全にオフになると、比較電圧はＶｒｅｆ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）となるので、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比は定常の大きさに戻る。このようにスイッチング素子動作信号１０３のデューティー比が増大した状態から徐々に減少して定常の大きさに戻るまでの推移期間は、遅延回路８を構成するコンデンサと抵抗の時定数により適宜設定される。
スイッチング素子回路１０１、昇圧トランス１１１については、第１の実施形態と同様となるので説明を省略する。
スイッチング素子回路１０１、昇圧トランス１１１については、第１の実施形態と同様となるので説明を省略する。
矩形波電圧による点灯の場合、放電の起点が易始動部位１５で発生した点灯直後のような段階では、放電が充分に形成されていないため、希ガス蛍光ランプ１のキャパシタンス成分が小さく、ランプ電圧波形１１２は矩形波電圧波形の平坦部の減衰が大きい波形となる。しかし、バースト調光の点灯期間の初期の一定期間においてスイッチング素子動作信号１０３のデューティーを高くすることで、放電が充分に形成されていなくても、ランプ電圧波形１１２の平坦部の減衰を抑制することができる。その結果、極性が切り替わる際の急峻な電圧変化の大きさを確保することができ、希ガス蛍光ランプ１へ充分なエネルギーを供給し得るランプ電圧波形１１２を形成できるため、放電の広がりを早めることができる。
これより、易始動部位１５から離れた場所での発光の遅れを抑制することができ、希ガス蛍光ランプ１の軸方向輝度分布の均一性を維持することができる。さらに、発光の遅れが抑制されることで、遅れ時間のバラツキによる明るさの変化が小さくなり、易始動部位１５から離れた場所で生じるチラツキを抑制することができる。
図８は、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比と発光効率相対値との関係を示す図である。
同図に示すように、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比が２０％の場合に発光効率が極大となるので、定常動作は２０％前後で行うのが望ましい。デューティー比を増大する場合、デューティー比が発光効率の高い大きさから一時的に外れるため、デューティー比が増大した状態を必要以上に長く続けると、全体の発光効率が低下する。従って、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比の増大期間は、バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間の大きさに留めることにより、発光効率の低下を最小限に留めることができる。
同図に示すように、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比が２０％の場合に発光効率が極大となるので、定常動作は２０％前後で行うのが望ましい。デューティー比を増大する場合、デューティー比が発光効率の高い大きさから一時的に外れるため、デューティー比が増大した状態を必要以上に長く続けると、全体の発光効率が低下する。従って、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比の増大期間は、バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間の大きさに留めることにより、発光効率の低下を最小限に留めることができる。
また、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比の増大期間から定常動作期間への大きさの変化を不連続的に行うと、希ガス蛍光ランプ１のランプ電圧波形１１２の電圧波形が乱れ放電が不安定になる恐れがある。従って、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比の増大期間から定常動作期間へ移行させる際に、図７に示すような遅延回路８を設けることにより、推移期間にデューティー比の大きさを連続的に緩やかに変化させることで、電圧を安定して供給することができ、希ガス蛍光ランプ１の電圧波形が乱れず、放電が不安定になることを防止することができる。
図９は、バースト調光の点灯期間の始まりからデューティー比増大期間、推移期間を経て定常動作期間へ至るまでの、バースト調光信号１１３、スイッチング素子動作信号１０３、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン、オフ状態を表した動作波形、ランプ電圧波形１１２を示した図である。
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、スイッチング素子動作信号１０３に従い、交互にオンになる。ランプ電圧波形１１２は、スイッチング素子Ｑ１、又はＱ２がオンになる度に、極性が切り替わり、急峻な電圧変化が起こる。バースト調光信号１１３の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間、デューティー比増大期間となり、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比が増大し、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン時間が長くなり、ランプ電圧波形１１２の平坦部の減衰を抑制することができる。続いて推移期間に入り、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比の大きさは緩やかに連続的に変化する。定常動作期間では、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比は、定常のデューティー比に戻るが、放電は全体に広がっているので、ランプ電圧波形１１２の平坦部の減衰は小さい。
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、スイッチング素子動作信号１０３に従い、交互にオンになる。ランプ電圧波形１１２は、スイッチング素子Ｑ１、又はＱ２がオンになる度に、極性が切り替わり、急峻な電圧変化が起こる。バースト調光信号１１３の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間、デューティー比増大期間となり、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比が増大し、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン時間が長くなり、ランプ電圧波形１１２の平坦部の減衰を抑制することができる。続いて推移期間に入り、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比の大きさは緩やかに連続的に変化する。定常動作期間では、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比は、定常のデューティー比に戻るが、放電は全体に広がっているので、ランプ電圧波形１１２の平坦部の減衰は小さい。
以上のように、本実施形態の発明に係る希ガス蛍光ランプ点灯装置では、バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間のスイッチング素子動作信号１０３のデューティー比を高め、高いデューティー比の状態から徐々に連続的にデューティー比が変化する推移期間を経て、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比を定常に戻す。これより、点灯直後でも希ガス蛍光ランプ１へ充分なエネルギーを供給し得るランプ電圧波形１１２を形成できるため、放電の広がりを早めることができるので、易始動部位１５から離れた場所での発光の遅れを抑制することができ、希ガス蛍光ランプ１の軸方向輝度分布の均一性を維持することができる。さらに、発光の遅れが抑制されることで、遅れ時間のバラツキによる明るさの変化が小さくなり、易始動部位１５から離れた場所で生じるチラツキを抑制することができる。また、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比が高い期間から低い期間へ緩やかに連続的に変化させるので、希ガス蛍光ランプ１の電圧波形が乱れず、放電が不安定になることを防止することができる。
次に、本発明の第３の実施形態を図１０及び図１１を用いて説明する。
図１０は、本実施形態の発明に係るバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置の構成を示す図、図１１は、バースト調光信号１１３、スイッチング素子動作信号１０３、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の動作波形、ランプ電圧波形１１２を示した図である。
図１０は、本実施形態の発明に係るバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置の構成を示す図、図１１は、バースト調光信号１１３、スイッチング素子動作信号１０３、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の動作波形、ランプ電圧波形１１２を示した図である。
希ガス蛍光ランプ１の構成は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
この希ガス蛍光ランプ点灯装置は、図１０に示すように、直流電源１１４から供給される直流電圧が、インバーター回路１００にて交流の高電圧に変換され、希ガス蛍光ランプ１へ点灯電力として供給される。また、インバーター回路１００はバースト調光信号１１３に合わせて間欠動作し、バースト調光を行う。インバーター回路１００は、昇圧トランス１１１、スイッチング素子回路１０１、インバーター制御回路１０２から構成され、さらに詳細に説明すると、スイッチング素子回路１０１はスイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２、スイッチング素子駆動回路２から構成され、インバーター制御回路１０２はコンパレータ４、比較電圧制御回路５、発振回路６、周波数増大回路７、遅延回路８、タイマー回路９、スイッチング素子デューティー比増大回路２０から構成される。
この希ガス蛍光ランプ点灯装置は、図１０に示すように、直流電源１１４から供給される直流電圧が、インバーター回路１００にて交流の高電圧に変換され、希ガス蛍光ランプ１へ点灯電力として供給される。また、インバーター回路１００はバースト調光信号１１３に合わせて間欠動作し、バースト調光を行う。インバーター回路１００は、昇圧トランス１１１、スイッチング素子回路１０１、インバーター制御回路１０２から構成され、さらに詳細に説明すると、スイッチング素子回路１０１はスイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２、スイッチング素子駆動回路２から構成され、インバーター制御回路１０２はコンパレータ４、比較電圧制御回路５、発振回路６、周波数増大回路７、遅延回路８、タイマー回路９、スイッチング素子デューティー比増大回路２０から構成される。
まず、インバーター制御回路１０２について説明する。インバーター制御回路１０２内の発振回路６は、周期的な鋸波形の発振信号を出力し、鋸波形の電圧はコンパレータ４のプラス端子に入力され、マイナス端子には比較電圧制御回路５からの比較電圧が入力される。鋸波形の電圧の駆動信号が比較電圧を上回る場合のみコンパレータ４の出力電圧がＨｉｇｈになる。コンパレータ４の出力電圧、すなわちスイッチング素子動作信号１０３は、比較電圧の大きさによってデューティー比が変化するパルス波形となり、そのデューティー比は、比較電圧が小さいほど大きくなり、比較電圧が大きいほど小さくなる。
バースト調光信号１１３がＨｉｇｈの場合、比較電圧制御回路５内のトランジスタはオフ状態であり、コンパレータ４のマイナス端子に入力される比較電圧はＶｒｅｆ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）になる。この比較電圧Ｖｒｅｆ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）は発振回路６の発振信号である鋸波形のピーク電圧より小さい。よって、コンパレータ４はこの比較電圧の大きさに対応したデューティー比のパルス波形であるスイッチング素子動作信号１０３を出力し、希ガス蛍光ランプ１は点灯する。バースト調光信号１１３がＬｏｗの場合、比較電圧制御回路５内のトランジスタはオン状態になり、比較電圧はＶｒｅｆとほぼ同じ大きさになる。Ｖｒｅｆの大きさは発振回路６の出力信号である鋸波形のピーク電圧よりも大きく設定しているので、コンパレータ４のパルス波形出力であるスイッチング素子動作信号１０３は停止し、希ガス蛍光ランプ１は消灯する。
さらに、インバーター制御回路１０２は、スイッチング素子動作信号１０３の周波数増大期間の大きさを制御するタイマー回路９、スイッチング素子動作信号１０３の周波数、デューティー比を、周波数増大期間終了時から推移期間を経て定常動作期間へ連続的に変化させるための遅延回路８、発振回路６のタイミング抵抗の大きさを一時的に下げ、周波数を増大させるための周波数増大回路７、コンパレータ４へ入力される比較電圧を一時的に下げ、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比を増大させるスイッチング素子デューティー比増大回路２０を備えている。発振回路６の周波数は、タイミング抵抗ＲＴとタイミング容量ＣＴの大きさによって決まり、タイミング抵抗ＲＴと発振周波数は反比例の関係にある。バースト調光信号１１３は比較電圧制御回路５とタイマー回路９に入力される。
バースト調光信号１１３がＨｉｇｈになると、比較電圧制御回路５内のトランジスタがオフするのと同時に、タイマー回路９の出力はＨｉｇｈになる。そして遅延回路８のコンデンサは直ちに充電され、周波数増大回路７のトランジスタ及びスイッチング素子デューティー比増大回路２０のトランジスタはオン状態になる。その結果、発振回路６のタイミング抵抗は、Ｒ４とＲＴとの並列抵抗の大きさになり、タイミング抵抗値と反比例の関係にあるスイッチング素子動作信号１０３の動作周波数は増大する。またコンパレータ４のマイナス端子へ入力される比較電圧が低下し、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比は増大する。次に、タイマー回路９の設定時間が経過するとタイマー回路９の出力はＬｏｗになる。タイマー回路９の設定時間は、バースト調光の点灯開始時点から希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までに要した時間を、あらかじめ実験により求めた大きさである。タイマー回路９の出力がＬｏｗになると、遅延回路８のコンデンサ電圧はコンデンサと抵抗の時定数に従い徐々に低下し、周波数増大回路７及びスイッチング素子デューティー比増大回路２０のトランジスタのコレクタ、エミッタ間の抵抗は徐々に大きくなり、周波数、デューティー比は連続的に緩やかに減少する。各トランジスタが完全にオフになると、タイミング抵抗はＲＴとなり、比較電圧はＶｒｅｆ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）となるので、スイッチング素子動作信号１０３の動作周波数とデューティー比は定常の大きさに戻る。このようにスイッチング素子動作信号１０３の動作周波数、デューティー比が増大した状態から徐々に減少して定常の大きさに戻るまでの推移期間は、遅延回路８を構成するコンデンサと抵抗の時定数により適宜設定される。
スイッチング素子回路１０１、昇圧トランス１１１については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。また、スイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比の増大期間から定常動作期間への大きさの変化を不連続的に行うと、希ガス蛍光ランプ１のランプ電圧波形１１２の電圧波形が乱れ放電が不安定になるおそれがある。従って、スイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比の増大期間から定常動作期間へ移行させる際に、図１０に示すような遅延回路８を設けることにより、推移期間に周波数とデューティー比の大きさを連続的に緩やかに変化させることで、電圧を安定して供給することができ、希ガス蛍光ランプ１の電圧波形が乱れず、放電が不安定になることを防止することができる。
本実施形態の発明では、バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間、スイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比を共に増大させることにより、第１、第２の実施形態の発明の効果を共有し、より高い効果を得ることができる。
すなわち、バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間においてスイッチング素子動作信号１０３の周波数を増大させることにより、単位時間当たりの放電サイクルの回数を増やすことになり、放電の広がりを早めることができる。さらに、バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間においてスイッチング素子動作信号１０３のデューティーを高くすることで、希ガス蛍光ランプ１へ充分なエネルギーを供給し得るランプ電圧波形１１２を形成できるため、放電の広がりを早めることができる。
すなわち、バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間においてスイッチング素子動作信号１０３の周波数を増大させることにより、単位時間当たりの放電サイクルの回数を増やすことになり、放電の広がりを早めることができる。さらに、バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間においてスイッチング素子動作信号１０３のデューティーを高くすることで、希ガス蛍光ランプ１へ充分なエネルギーを供給し得るランプ電圧波形１１２を形成できるため、放電の広がりを早めることができる。
これより、易始動部位１５から離れた場所での発光の遅れを抑制することができ、希ガス蛍光ランプ１の軸方向輝度分布の均一性を維持することができる。さらに、前記発光の遅れが抑制されることで、遅れ時間のバラツキによる明るさの変化が小さくなり、易始動部位１５から離れた場所で生じるチラツキを抑制することができる。
図１１はバースト調光の点灯期間の始まりから周波数増大期間、推移期間を経て定常動作期間へ至るまでの、バースト調光信号、スイッチング素子動作信号１０３、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の動作波形、ランプ電圧波形１１２を示した図である。
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、スイッチング素子動作信号１０３に従い、交互にオンになる。ランプ電圧波形１１２は、スイッチング素子Ｑ１、又はＱ２がオンになる度に、極性が切り替わり、急峻な電圧変化が起こる。バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間は、周波数増大期間であると共にデューティー比増大期間となり、スイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比が増大し、ランプ電圧波形１１２の急峻な電圧変化が生じる周波数が増大し、さらにランプ電圧波形１１２の平坦部の減衰を抑制することができる。続いて推移期間に入り、スイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比の大きさは緩やかに連続的に変化する。定常動作期間では、スイッチング素子動作信号１０３の周波数、及びデューティー比は、定常の大きさに戻り、ランプ電圧波形１１２も定常動作時の電圧変化を示す。
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、スイッチング素子動作信号１０３に従い、交互にオンになる。ランプ電圧波形１１２は、スイッチング素子Ｑ１、又はＱ２がオンになる度に、極性が切り替わり、急峻な電圧変化が起こる。バースト調光の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間は、周波数増大期間であると共にデューティー比増大期間となり、スイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比が増大し、ランプ電圧波形１１２の急峻な電圧変化が生じる周波数が増大し、さらにランプ電圧波形１１２の平坦部の減衰を抑制することができる。続いて推移期間に入り、スイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比の大きさは緩やかに連続的に変化する。定常動作期間では、スイッチング素子動作信号１０３の周波数、及びデューティー比は、定常の大きさに戻り、ランプ電圧波形１１２も定常動作時の電圧変化を示す。
以上のように、本実施形態の発明に係る希ガス蛍光ランプ点灯装置では、バースト調光信号１１３の点灯期間の開始から、希ガス蛍光ランプ１が凡そ軸方向全体にわたり発光するまでの期間のスイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比を高め、高い周波数状態及び高いデューティー比状態から徐々に連続的に周波数及びデューティー比が変化する推移期間を経て、スイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比を定常に戻す。
これより、単位時間当たりの急峻な電圧変化の回数を増やすことになり、さらに点灯直後でも希ガス蛍光ランプ１へ充分なエネルギーを供給し得るランプ電圧波形１１２を形成できるため、放電の広がりを早めることができ、易始動部位１５から離れた場所での発光の遅れが抑制され、希ガス蛍光ランプ１の軸方向輝度分布の均一性を維持することができる。さらに、前記発光の遅れが抑制されることで、遅れ時間のバラツキによる明るさの変化が小さくなり、易始動部位１５から離れた場所で生じるチラツキを抑制することができる。また、スイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比が高い期間から低い期間へ緩やかに連続的に変化させるので、希ガス蛍光ランプ１の電圧波形が乱れず、放電が不安定になることを防止することができる。
これより、単位時間当たりの急峻な電圧変化の回数を増やすことになり、さらに点灯直後でも希ガス蛍光ランプ１へ充分なエネルギーを供給し得るランプ電圧波形１１２を形成できるため、放電の広がりを早めることができ、易始動部位１５から離れた場所での発光の遅れが抑制され、希ガス蛍光ランプ１の軸方向輝度分布の均一性を維持することができる。さらに、前記発光の遅れが抑制されることで、遅れ時間のバラツキによる明るさの変化が小さくなり、易始動部位１５から離れた場所で生じるチラツキを抑制することができる。また、スイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比が高い期間から低い期間へ緩やかに連続的に変化させるので、希ガス蛍光ランプ１の電圧波形が乱れず、放電が不安定になることを防止することができる。
次に、第１ないし第３の実施形態の発明に係る希ガス蛍光ランプ点灯装置の実験結果を図１２及び図１３に示す。
希ガス蛍光ランプ点灯装置は、希ガス蛍光ランプを４本並列接続して点灯した。希ガス蛍光ランプは、管径φ８．０ｍｍ、全長５００ｍｍ、封入ガスＸｅ１６０Ｔｏｒｒであり、導電性物質を希ガス蛍光ランプ内部に塗布することによって、易始動部位１５を希ガス蛍光ランプの端部の片側一方に設けた。スイッチング素子動作信号の周波数は１００ｋＨｚ、スイッチング素子動作信号のデューティー比は２０％とした。バースト調光の周波数は１００Ｈｚとした。バースト調光のデューティー比（バースト調光の点灯期間／バースト調光の周期）を変化させながら、易始動部位が配置された側の端部近傍（以下、測定点Ａと表す）の輝度と、易始動部位１５が配置された側と反対側の端部近傍（以下、測定点Ｂと表す）の輝度を測定した場合の、測定点Ｂの輝度／測定点Ａの輝度の大きさと、バースト調光のデューティー比の関係を図１２に示す。また、バースト調光のデューティー比を変化させた場合の、チラツキの有無、及び測定点Ａが発光してから測定点Ｂが発光するまでの遅れ時間の大きさを図１３に示す。
バースト調光のデューティー比が１０％の場合、測定点Ｂの輝度は測定点Ａの輝度に対して７０％に低下した。また、図１３に示すように、バースト調光のデューティー比が４０％程度で、測定点Ｂ付近でチラツキが生じるようになった。また、測定点Ａが発光してから、測定点Ｂが発光するまでの遅れ時間は２００〜４００ｕｓであった。
次に、バースト調光の点灯期間の初期にスイッチング素子動作信号１０３の周波数の増大期間を設けて点灯した。増大期間のスイッチング素子動作信号１０３の周波数は２００ｋＨｚ、増大期間は１００μｓ、推移期間は１００μｓとした。バースト調光のデューティー比を変化させながら、測定点Ａの輝度と、測定点Ｂの輝度を測定した結果、図１２に示すように、バースト調光のデューティー比が１０％の場合、測定点Ｂの輝度は測定点Ａの輝度に対して８０％に維持された。また、チラツキの有無を確認した結果、図１３に示すように、バースト調光のデューティー比が３０％以上ではチラツキは発生しなかった。また、測定点Ａが発光してから、測定点Ｂが発光するまでの遅れ時間は１３０〜２７０ｕｓであった。
続いて、バースト調光の点灯期間の初期に、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比の増大期間を設けて点灯した。増大期間のスイッチング素子動作信号１０３のデューティー比は８０％、増大期間は１００μｓ、推移期間は１００μｓとした。バースト調光のデューティー比を変化させながら、測定点Ａの輝度と、測定点Ｂの輝度を測定した結果、図１２に示すように、バースト調光のデューティー比が１０％の場合、測定点Ｂの輝度は測定点Ａの輝度に対して８２％に維持された。また、チラツキの有無を確認した結果、図１３に示すように、バースト調光のデューティー比が３０％以上ではチラツキは発生しなかった。また、測定点Ａが発光してから、測定点Ｂが発光するまでの遅れ時間は１２０〜２４０ｕｓであった。
続いて、バースト調光の点灯期間の初期に、スイッチング素子動作信号１０３の周波数及びデューティー比の増大期間を設けて点灯した。増大期間のスイッチング素子動作信号１０３の周波数は２００ｋＨｚ、デューティー比は８０％、増大期間は１００μｓ、推移期間は１００μｓとした。バースト調光のデューティー比を変化させながら、測定点Ａの輝度と、測定点Ｂの輝度を測定した結果、図１２に示すように、バースト調光のデューティー比が１０％の場合、測定点Ｂの輝度は測定点Ａの輝度に対して９３％に維持された。また、チラツキの有無を確認した結果、図１３に示すように、バースト調光のデューティー比が１０％でもチラツキは発生しなかった。また、測定点Ａが発光してから、測定点Ｂが発光するまでの遅れ時間は５０〜９０ｕｓであった。
次に、本発明の第４の実施形態を図１５ないし図２３を用いて説明する。
本発明の第１〜第３の実施形態の希ガス蛍光ランプ点灯装置によれば、チラツキは防止されるが、バースト調光の点灯期間の開始時のランプインピーダンスが高いことが原因で、高いサージ電圧が生じ、放電空間外での電極間の沿面放電やコネクター、配線等の絶縁破壊を生じる可能性危険があることが分かった。
そこで、本発明の第４の実施形態においては、バースト調光の「点灯期間の開始からランプ軸方向全体にわたり発光するまでの期間」において、いきなりスイッチング素子動作信号の周波数を高くしたり、いきなりスイッチング素子動作信号のデューティー比を大きくせず、段階（漸増）的に周波数を高く、又は段階的（漸増）的にデューティー比を大きくすることにより、過電圧入力を抑制し、輝度分布の不均一やチラツキが改善に加えて、安全面でも優れた希ガス蛍光ランプ点灯装置となる。
本発明の第１〜第３の実施形態の希ガス蛍光ランプ点灯装置によれば、チラツキは防止されるが、バースト調光の点灯期間の開始時のランプインピーダンスが高いことが原因で、高いサージ電圧が生じ、放電空間外での電極間の沿面放電やコネクター、配線等の絶縁破壊を生じる可能性危険があることが分かった。
そこで、本発明の第４の実施形態においては、バースト調光の「点灯期間の開始からランプ軸方向全体にわたり発光するまでの期間」において、いきなりスイッチング素子動作信号の周波数を高くしたり、いきなりスイッチング素子動作信号のデューティー比を大きくせず、段階（漸増）的に周波数を高く、又は段階的（漸増）的にデューティー比を大きくすることにより、過電圧入力を抑制し、輝度分布の不均一やチラツキが改善に加えて、安全面でも優れた希ガス蛍光ランプ点灯装置となる。
図１５は、図６に示した周波数増大期間から定常動作期間に到るまでの詳細なランプ電圧波形を示す図である。なお、同図においては、図６にあった推移期間は設けていない。
同図において、点灯開始時点から全発光完了時点までの期間が周波数増大期間であり、全発光完了時点以降が定常動作期間である。周波数増大期間のランプ電圧は、定常動作期間と比べて全体的に高いサージ電圧が発生している。その中でも、特に、点灯開始時点直後のサージ電圧は他の期間のものと比べて著しく高い（図１５の○で囲った部分）。
このように点灯開始時点直後のサージ電圧が高くなる理由は、点灯開始時点直後は周波数増大により点灯回路からランプへの電力供給能力が高まる。一方、希ガス蛍光ランプの放電はまだ形成されていないので、ランプのインピーダンスは静電容量の小さいコンデンサーと等価であり、トランスのリーケージインダクタンスとの間で、Ｑの高い共振回路が形成されるためと考えられる。
この高いサージ電圧の存在は、トランス、コネクター、配線等の絶縁材料を劣化させ、装置の短寿命の原因になることがある。
なお、点灯開始時点及び全発光完了時点は、高速ビデオカメラにより発光の広がり撮影することにより、また、ランプ軸方向の複数箇所の光出力を光センサーで同時に測定し、それらの出力の時間変化を測定することによって検出確認が可能である。
同図において、点灯開始時点から全発光完了時点までの期間が周波数増大期間であり、全発光完了時点以降が定常動作期間である。周波数増大期間のランプ電圧は、定常動作期間と比べて全体的に高いサージ電圧が発生している。その中でも、特に、点灯開始時点直後のサージ電圧は他の期間のものと比べて著しく高い（図１５の○で囲った部分）。
このように点灯開始時点直後のサージ電圧が高くなる理由は、点灯開始時点直後は周波数増大により点灯回路からランプへの電力供給能力が高まる。一方、希ガス蛍光ランプの放電はまだ形成されていないので、ランプのインピーダンスは静電容量の小さいコンデンサーと等価であり、トランスのリーケージインダクタンスとの間で、Ｑの高い共振回路が形成されるためと考えられる。
この高いサージ電圧の存在は、トランス、コネクター、配線等の絶縁材料を劣化させ、装置の短寿命の原因になることがある。
なお、点灯開始時点及び全発光完了時点は、高速ビデオカメラにより発光の広がり撮影することにより、また、ランプ軸方向の複数箇所の光出力を光センサーで同時に測定し、それらの出力の時間変化を測定することによって検出確認が可能である。
図１６は、本実施形態の発明に係るバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置の構成を示す図である。
同図において、インバーター回路１００は直流電源１１４からの直流電圧を高周波高電圧に変換し、希ガス蛍光ランプ１に印加する。インバーター回路１００は、外部（例えば、液晶テレビの調光制御回路等）からのバースト調光信号に従いバースト調光を行う機能を備えている。
インバーター回路１００は、スイッチング素子回路１０１、昇圧トランス１１１、インバーター制御回路１０２から構成される。またスイッチング素子回路１０１は、プッシュプル回路方式、ハーフブリッジ回路方式、フルブリッジ回路方式などで構成され、直流電源１１４から供給された直流電圧を高周波電圧に変換して出力する。昇圧トランス１１１は、スイッチング素子回路１０１から供給された高周波電圧を昇圧し、高周波高電圧にして出力する。昇圧トランス１１１から出力された高周波高電圧は希ガス蛍光ランプ１に入力される。
インバーター制御回路１０２は、スイッチング素子回路１０１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を制御するためのスイッチング素子動作信号１０３をスイッチング素子回路１０１に出力すると共に、外部からのバースト調光信号１１３に従い、バースト調光制御を行う機能を備えている。インバーター制御回路１０２は、スイッチング素子動作信号生成回路１１５と周期・オン時間制御回路１１６とから構成されている。
同図において、インバーター回路１００は直流電源１１４からの直流電圧を高周波高電圧に変換し、希ガス蛍光ランプ１に印加する。インバーター回路１００は、外部（例えば、液晶テレビの調光制御回路等）からのバースト調光信号に従いバースト調光を行う機能を備えている。
インバーター回路１００は、スイッチング素子回路１０１、昇圧トランス１１１、インバーター制御回路１０２から構成される。またスイッチング素子回路１０１は、プッシュプル回路方式、ハーフブリッジ回路方式、フルブリッジ回路方式などで構成され、直流電源１１４から供給された直流電圧を高周波電圧に変換して出力する。昇圧トランス１１１は、スイッチング素子回路１０１から供給された高周波電圧を昇圧し、高周波高電圧にして出力する。昇圧トランス１１１から出力された高周波高電圧は希ガス蛍光ランプ１に入力される。
インバーター制御回路１０２は、スイッチング素子回路１０１のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を制御するためのスイッチング素子動作信号１０３をスイッチング素子回路１０１に出力すると共に、外部からのバースト調光信号１１３に従い、バースト調光制御を行う機能を備えている。インバーター制御回路１０２は、スイッチング素子動作信号生成回路１１５と周期・オン時間制御回路１１６とから構成されている。
周期・オン時間制御回路１１６は、バースト調光信号が入力され、オン時間制御信号１１７と周期制御信号１１８をスイッチング素子動作信号生成回路１１５に出力する。
オン時間制御信号１１７は、スイッチング素子動作信号１０３のオン時間の大きさを表し、周期制御信号１１８はスイッチング素子動作信号１０３の周期の大きさを表す。オン時間制御信号１１７と周期制御信号１１８の大きさは回路内に記憶されており、バースト調光信号を基準とする設定時間ごとに、大きさを変化させることができる。
スイッチング素子動作信号生成回路１１５には、バースト調光信号１１３、オン時間制御信号１１７、周期制御信号１１８が入力され、スイッチング素子動作信号１０３を出力する。スイッチング素子動作信号１０３は、周期が周期制御信号１１８の大きさで、オン時間がオン時間制御信号１１７の大きさのパルス信号である。
また、バースト調光信号１１３に従い、スイッチング素子動作信号１０３の出力と停止が制御される。
オン時間制御信号１１７は、スイッチング素子動作信号１０３のオン時間の大きさを表し、周期制御信号１１８はスイッチング素子動作信号１０３の周期の大きさを表す。オン時間制御信号１１７と周期制御信号１１８の大きさは回路内に記憶されており、バースト調光信号を基準とする設定時間ごとに、大きさを変化させることができる。
スイッチング素子動作信号生成回路１１５には、バースト調光信号１１３、オン時間制御信号１１７、周期制御信号１１８が入力され、スイッチング素子動作信号１０３を出力する。スイッチング素子動作信号１０３は、周期が周期制御信号１１８の大きさで、オン時間がオン時間制御信号１１７の大きさのパルス信号である。
また、バースト調光信号１１３に従い、スイッチング素子動作信号１０３の出力と停止が制御される。
図１７（ａ）、（ｂ）は、図１６に示した希ガス蛍光ランプ点灯装置において、バースト調光の点灯期間初期のスイッチング素子動作信号１０３、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフ状態を表した動作波形、及びランプ電圧波形を示す図である。
図１７（ａ）は、バースト調光の点灯開始時点からスイッチング素子動作信号１０３の周波数を高くして動作させたときの波形を示し、図１７（ｂ）は、バースト調光の点灯開始時点からスイッチング素子動作信号１０３の周波数を漸増して動作させたときの波形を示す。
図１７（ａ）の場合は、点灯開始時点直後のランプ電圧波形は、所定の電圧を越えるような高いサージ電圧が生じている。それに対して、図１７（ｂ）の場合は、所定の電圧を越えるような高いサージ電圧が生じておらず、サージ電圧が抑制されていることが分かる。なお、ここで上記所定の電圧とは、例えば、２ｋＶである。
図１７（ａ）は、バースト調光の点灯開始時点からスイッチング素子動作信号１０３の周波数を高くして動作させたときの波形を示し、図１７（ｂ）は、バースト調光の点灯開始時点からスイッチング素子動作信号１０３の周波数を漸増して動作させたときの波形を示す。
図１７（ａ）の場合は、点灯開始時点直後のランプ電圧波形は、所定の電圧を越えるような高いサージ電圧が生じている。それに対して、図１７（ｂ）の場合は、所定の電圧を越えるような高いサージ電圧が生じておらず、サージ電圧が抑制されていることが分かる。なお、ここで上記所定の電圧とは、例えば、２ｋＶである。
図１８（ａ）、（ｂ）は、図１６に示した希ガス蛍光ランプ点灯装置において、バースト調光の点灯期間初期のスイッチング素子動作信号１０３、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフ状態を表した動作波形、及びランプ電圧波形を示す図である。
図１８（ａ）は、バースト調光の点灯開始時点からスイッチング素子動作信号１０３のデューティー比を高くして動作させたときの波形を示し、図１８（ｂ）は、バースト調光の点灯開始時点からスイッチング素子動作信号１０３のデューティー比を漸増して動作させたときの波形を示す。
図１８（ａ）の場合は、点灯開始時点直後のランプ電圧波形は、所定の電圧を越えるような高いサージ電圧が生じている。それに対して、図１８（ｂ）の場合は、所定の電圧を越えるような高いサージ電圧が生じておらず、サージ電圧が抑制されていることが分かる。
図１８（ａ）は、バースト調光の点灯開始時点からスイッチング素子動作信号１０３のデューティー比を高くして動作させたときの波形を示し、図１８（ｂ）は、バースト調光の点灯開始時点からスイッチング素子動作信号１０３のデューティー比を漸増して動作させたときの波形を示す。
図１８（ａ）の場合は、点灯開始時点直後のランプ電圧波形は、所定の電圧を越えるような高いサージ電圧が生じている。それに対して、図１８（ｂ）の場合は、所定の電圧を越えるような高いサージ電圧が生じておらず、サージ電圧が抑制されていることが分かる。
図１９（ａ）、（ｂ）は、図１６に示した希ガス蛍光ランプ点灯装置において、バースト調光の点灯期間初期のスイッチング素子動作信号１０３、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフ状態を表した動作波形、及びランプ電圧波形を示す図である。
図１９（ａ）は、バースト調光の点灯開始時点からスイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比を高くして動作させたときの波形を示し、図１８（ｂ）は、バースト調光の点灯開始時点からスイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比を漸増して動作させたときの波形を示す。
図１９（ａ）の場合は、点灯開始時点直後のランプ電圧波形は、所定の電圧を越えるような高いサージ電圧が生じている。それに対して、図１９（ｂ）の場合は、所定の電圧を越えるような高いサージ電圧が生じておらず、サージ電圧が抑制されていることが分かる。
図１９（ａ）は、バースト調光の点灯開始時点からスイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比を高くして動作させたときの波形を示し、図１８（ｂ）は、バースト調光の点灯開始時点からスイッチング素子動作信号１０３の周波数とデューティー比を漸増して動作させたときの波形を示す。
図１９（ａ）の場合は、点灯開始時点直後のランプ電圧波形は、所定の電圧を越えるような高いサージ電圧が生じている。それに対して、図１９（ｂ）の場合は、所定の電圧を越えるような高いサージ電圧が生じておらず、サージ電圧が抑制されていることが分かる。
図２０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、バースト調光の点灯期間全体における、スイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさの時間変化を表した模式図である。
図２０（ａ）は、点灯期間の開始時点（点灯開始時点）から、希ガス蛍光ランプ全体が発光する時点（全発光完了時点）まで、スイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさを、定常動作の大きさよりも高く、かつ一定の大きさとした場合の模式図である。
このように動作させることにより、点灯開始時点から全発光完了時点までの時間が短縮されるので、輝度分布の均一性の改善やチラツキを抑制する効果がある。スイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさを、定常動作の大きさに戻すのは、図２０（ｅ）に示すように全発光完了時点以前でも、また図２０（ｆ）に示すように全発光完了時点以降であっても上記の効果を得ることができる。ただし、全発光完了時点以降に戻すと、発光効率が悪化するので、全発光完了時点で速やかに定常動作の大きさに戻すことが望ましい。
このように動作させることにより、点灯開始時点から全発光完了時点までの時間が短縮されるので、輝度分布の均一性の改善やチラツキを抑制する効果がある。スイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさを、定常動作の大きさに戻すのは、図２０（ｅ）に示すように全発光完了時点以前でも、また図２０（ｆ）に示すように全発光完了時点以降であっても上記の効果を得ることができる。ただし、全発光完了時点以降に戻すと、発光効率が悪化するので、全発光完了時点で速やかに定常動作の大きさに戻すことが望ましい。
図２０（ｂ）は、点灯開始時点から全発光完了時点まで、スイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさを、定常動作の大きさよりも高く、かつ一定の大きさとし、スイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさを、定常動作の大きさに戻す際に、連続的に変化させた場合の模式図であり、図６、図９、及び図１１の場合の動作条件に相当する。
スイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさを急激に変化させると、図２１に示すように、スイッチング素子動作信号１０３が乱れる問題があるが、上記のように連続的に変化させることにより、スイッチング素子動作信号１０３の乱れを防止することができる。
この問題は、インバーター制御回路をデジタル回路で構成し、同期制御を行う方法によっても回避できるが、アナログ回路で構成する場合は上記の方法が有効である。
スイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさを急激に変化させると、図２１に示すように、スイッチング素子動作信号１０３が乱れる問題があるが、上記のように連続的に変化させることにより、スイッチング素子動作信号１０３の乱れを防止することができる。
この問題は、インバーター制御回路をデジタル回路で構成し、同期制御を行う方法によっても回避できるが、アナログ回路で構成する場合は上記の方法が有効である。
図２０（ｃ）、（ｄ）は、点灯開始時点から全発光完了時点までの期間であって、少なくとも全発光完了時点に到る一定の期間のスイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさを、定常時の大きさよりも高くし、前記一定の期間に至るまでの間、つまり前記一定の期間の初期において、スイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさを漸増させた場合の模式図である。
前記一定の期間に至るまでの間、スイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさを漸増させることにより、図１５に示したような点灯開始直後の著しく高いサージ電圧の発生を抑制することができる。
図２０（ｃ）の模式図は、点灯開始時点のスイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさが定常時の大きさよりも大きい場合を示しており、図２０（ｄ）の模式図は、小さい場合を示しているが、どちらでも同様の効果が得られる。
前記一定の期間に至るまでの間、スイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさを漸増させることにより、図１５に示したような点灯開始直後の著しく高いサージ電圧の発生を抑制することができる。
図２０（ｃ）の模式図は、点灯開始時点のスイッチング素子動作信号１０３の周波数及び／又はデューティー比の大きさが定常時の大きさよりも大きい場合を示しており、図２０（ｄ）の模式図は、小さい場合を示しているが、どちらでも同様の効果が得られる。
図２２は、図１６に示した希ガス蛍光ランプ点灯装置のインバーター制御回路１０２内の具体的構成を示すブロック図、図２３は、インバーター制御回路１０２内各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
インバーター制御回路１０２は、スイッチング素子動作信号生成回路１１５と周期・オン時間制御回路１１６から構成される。スイッチング素子動作信号生成回路１１５には、バースト調光用ＰＷＭ信号１１３、及び周期制御信号１１７、オン時間制御信号１１８が入力され、スイッチング素子動作信号１０３を出力する。周期・オン時間制御回路１１６は、バースト調光用ＰＷＭ信号１１３が入力され、周期制御信号１１８及びオン時間制御信号１１７を出力する。
スイッチング素子動作信号生成回路１１５は、カウンター回路（１）１１９、比較回路１２０から構成され、カウンター回路（１）１１９は、バースト調光用ＰＷＭ信号１１３、及び周期制御信号１１７が入力され、カウント信号１を出力する。比較回路１２０は、カウント信号１、及びオン時間制御信号１１８が入力され、スイッチング素子動作信号１０３を出力する。
周期・オン時間制御回路１１６は、カウンター回路（２）１２１、及び周期・オン時間制御信号生成回路１２２から構成され、カウンター回路（２）１２１は、バースト調光用ＰＷＭ信号１１３が入力され、カウント信号２を出力する。
ここで、バースト調光用ＰＷＭ信号１１３、スイッチング素子動作信号１０３は２値論理信号であり、カウント信号１、カウント信号２、周期制御信号１１７、オン時間制御信号１１８は整数信号である。
インバーター制御回路１０２は、スイッチング素子動作信号生成回路１１５と周期・オン時間制御回路１１６から構成される。スイッチング素子動作信号生成回路１１５には、バースト調光用ＰＷＭ信号１１３、及び周期制御信号１１７、オン時間制御信号１１８が入力され、スイッチング素子動作信号１０３を出力する。周期・オン時間制御回路１１６は、バースト調光用ＰＷＭ信号１１３が入力され、周期制御信号１１８及びオン時間制御信号１１７を出力する。
スイッチング素子動作信号生成回路１１５は、カウンター回路（１）１１９、比較回路１２０から構成され、カウンター回路（１）１１９は、バースト調光用ＰＷＭ信号１１３、及び周期制御信号１１７が入力され、カウント信号１を出力する。比較回路１２０は、カウント信号１、及びオン時間制御信号１１８が入力され、スイッチング素子動作信号１０３を出力する。
周期・オン時間制御回路１１６は、カウンター回路（２）１２１、及び周期・オン時間制御信号生成回路１２２から構成され、カウンター回路（２）１２１は、バースト調光用ＰＷＭ信号１１３が入力され、カウント信号２を出力する。
ここで、バースト調光用ＰＷＭ信号１１３、スイッチング素子動作信号１０３は２値論理信号であり、カウント信号１、カウント信号２、周期制御信号１１７、オン時間制御信号１１８は整数信号である。
次に、スイッチング素子動作信号生成回路１１５の動作について説明する。
バースト調光用ＰＷＭ信号１１３がＬｏｗからＨｉｇｈに変化すると、カウンター回路（１）１１９がカウント動作を開始する。カウント信号１は、大きさ１から始まり、一定時間ごとに値が１増加する。カウンター回路（１）１１９は、カウント信号１が周期制御信号１１８の大きさに達すると、大きさは１に戻り、同じ動作を繰り返す。
比較回路１２０では、カウント信号１とオン時間制御信号１１８の比較を行い、カウント信号１≦オン時間制御信号１１８の場合、スイッチング素子動作信号１０３をＨｉｇｈとし、カウント信号１＞オン時間制御信号１１８の場合、スイッチング素子動作信号１０３をＬｏｗとする。
即ち、スイッチング素子動作信号１０３の周期は、「カウント信号１の大きさが１増加する時間」×「周期制御信号１１７の大きさ」であり、スイッチング素子動作信号１０３のオン時間（Ｈｉｇｈレベルの時間）は、「カウント信号１の大きさが１増加する時間」×「オン時間制御信号１１８の大きさ」である。
バースト調光用ＰＷＭ信号１１３がＨｉｇｈからＬｏｗに変化すると、カウンター回路（１）１１９はカウント信号１が周期制御信号１１７の大きさに達した時点でカウント動作を停止し、カウント信号１は周期制御信号１１７の大きさを維持する。即ち、スイッチング素子動作信号１０３はＬｏｗレベルを維持する。
バースト調光用ＰＷＭ信号１１３がＬｏｗからＨｉｇｈに変化すると、カウンター回路（１）１１９がカウント動作を開始する。カウント信号１は、大きさ１から始まり、一定時間ごとに値が１増加する。カウンター回路（１）１１９は、カウント信号１が周期制御信号１１８の大きさに達すると、大きさは１に戻り、同じ動作を繰り返す。
比較回路１２０では、カウント信号１とオン時間制御信号１１８の比較を行い、カウント信号１≦オン時間制御信号１１８の場合、スイッチング素子動作信号１０３をＨｉｇｈとし、カウント信号１＞オン時間制御信号１１８の場合、スイッチング素子動作信号１０３をＬｏｗとする。
即ち、スイッチング素子動作信号１０３の周期は、「カウント信号１の大きさが１増加する時間」×「周期制御信号１１７の大きさ」であり、スイッチング素子動作信号１０３のオン時間（Ｈｉｇｈレベルの時間）は、「カウント信号１の大きさが１増加する時間」×「オン時間制御信号１１８の大きさ」である。
バースト調光用ＰＷＭ信号１１３がＨｉｇｈからＬｏｗに変化すると、カウンター回路（１）１１９はカウント信号１が周期制御信号１１７の大きさに達した時点でカウント動作を停止し、カウント信号１は周期制御信号１１７の大きさを維持する。即ち、スイッチング素子動作信号１０３はＬｏｗレベルを維持する。
次に、周期・オン時間制御回路１１６の動作について説明する。
バースト調光用ＰＷＭ信号１１３がＬｏｗからＨｉｇｈに変化すると、カウンター回路（２）１２１がカウント動作を開始する。カウンター回路（２）１２１はカウンター回路（１）１１９と同期して動作する。カウント信号２は、大きさ１から始まり、一定時間ごとに値が１増加し、大きさがカウント可能最大値ＱＭＡＸに達すると、カウント動作を停止し、ＱＭＡＸを維持する。
周期・オン時間制御回路１１６は、カウント信号２の大きさと、回路中に記憶されている整数τ１、τ２、τ３、・・・τｎとの比較を行い、その結果に対応付けて記憶されている２つの整数信号を周期制御信号１１７及びオン時間制御信号１１８として出力する。
具体的には、カウント信号２をＱ、周期制御信号１１７をＣ、オン時間制御信号１１８をＤとすると、０≦Ｑ＜τ１の場合はＣ＝Ｔ０、Ｄ＝Ｔｏｎ０となり、τ１≦Ｑ＜τ２の場合はＣ＝Ｔ１、Ｄ＝Ｔｏｎ１となり、τｎ≦Ｑの場合はＣ＝Ｔｎ、Ｄ＝Ｔｏｎｎとなる。
バースト調光用ＰＷＭ信号１１３がＨｉｇｈからＬｏｗに変化すると、カウント信号２は０に変化し、その大きさを維持する。
このようにスイッチング素子動作信号１０３の周期、オン時間の時間変化は、整数信号τ１〜τｎ、Ｔ０〜Ｔｎ 、Ｔｏｎ０〜Ｔｏｎｎの大きさを調節することで任意に変更することができる。
なお、図２２に示したインバーター制御回路１０２においては、回路構成の容易さから、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比を、「オン時間制御信号の大きさ」／「周期制御信号の大きさ」と置き換えて制御しているが、当然ながらこれはデューティー比を制御しているのと等価であり、発明の主旨と異なるものではない。
バースト調光用ＰＷＭ信号１１３がＬｏｗからＨｉｇｈに変化すると、カウンター回路（２）１２１がカウント動作を開始する。カウンター回路（２）１２１はカウンター回路（１）１１９と同期して動作する。カウント信号２は、大きさ１から始まり、一定時間ごとに値が１増加し、大きさがカウント可能最大値ＱＭＡＸに達すると、カウント動作を停止し、ＱＭＡＸを維持する。
周期・オン時間制御回路１１６は、カウント信号２の大きさと、回路中に記憶されている整数τ１、τ２、τ３、・・・τｎとの比較を行い、その結果に対応付けて記憶されている２つの整数信号を周期制御信号１１７及びオン時間制御信号１１８として出力する。
具体的には、カウント信号２をＱ、周期制御信号１１７をＣ、オン時間制御信号１１８をＤとすると、０≦Ｑ＜τ１の場合はＣ＝Ｔ０、Ｄ＝Ｔｏｎ０となり、τ１≦Ｑ＜τ２の場合はＣ＝Ｔ１、Ｄ＝Ｔｏｎ１となり、τｎ≦Ｑの場合はＣ＝Ｔｎ、Ｄ＝Ｔｏｎｎとなる。
バースト調光用ＰＷＭ信号１１３がＨｉｇｈからＬｏｗに変化すると、カウント信号２は０に変化し、その大きさを維持する。
このようにスイッチング素子動作信号１０３の周期、オン時間の時間変化は、整数信号τ１〜τｎ、Ｔ０〜Ｔｎ 、Ｔｏｎ０〜Ｔｏｎｎの大きさを調節することで任意に変更することができる。
なお、図２２に示したインバーター制御回路１０２においては、回路構成の容易さから、スイッチング素子動作信号１０３のデューティー比を、「オン時間制御信号の大きさ」／「周期制御信号の大きさ」と置き換えて制御しているが、当然ながらこれはデューティー比を制御しているのと等価であり、発明の主旨と異なるものではない。
次に、図２２に示したインバーター制御回路１０２の回路動作を図２３に示したタイミングチャートを用いて説明する。
ここでは、図２３に示すように、τ１＝８０、τ２＝４００、Ｔ０＝８、Ｔ２＝１０、Ｔｏｎ０＝２、Ｔｏｎｎ＝４、Ｔｏｎｎ＝２に設定した。
バースト調光用ＰＷＭ信号１１３がＬｏｗからＨｉｇｈに変化すると、カウント信号１、カウント信号２は１の大きさになり、一定時間ごとに１増加する。この例では、カウント信号１とカウント信号２のカウントアップの周期が同じであるが、カウント信号２の周期はカウント信号１のｎ倍でも良い。
ここでは、図２３に示すように、τ１＝８０、τ２＝４００、Ｔ０＝８、Ｔ２＝１０、Ｔｏｎ０＝２、Ｔｏｎｎ＝４、Ｔｏｎｎ＝２に設定した。
バースト調光用ＰＷＭ信号１１３がＬｏｗからＨｉｇｈに変化すると、カウント信号１、カウント信号２は１の大きさになり、一定時間ごとに１増加する。この例では、カウント信号１とカウント信号２のカウントアップの周期が同じであるが、カウント信号２の周期はカウント信号１のｎ倍でも良い。
カウント信号２が０〜τ１（＝８０）の間は、周期制御信号１１７は８、オン時間制御信号１１８は２である。スイッチング素子動作信号１０３は、カウント信号１≦オン時間制御信号１１８（＝２）の場合にＨｉｇｈになり、それ以外はＬｏｗになる。カウント信号１は周期制御信号１１７が８の大きさになると１に戻り、同じ動作を繰り返す。
カウント信号２がτ１＝８０になると、周期制御信号１１７は５、オン時間制御信号１１８は４に変化する。スイッチング素子動作信号１０３は、カウント信号１≦オン時間制御信号１１８（＝４）の場合にＨｉｇｈになり、それ以外はＬｏｗになる。カウント信号１は周期制御信号１１７が５の大きさになると１に戻り、同じ動作を繰り返す。
カウント信号２がτ２＝４００になると、周期制御信号１１７は１０、オン時間制御信号１１８は２に変化する。スイッチング素子動作信号１０３は、カウント信号１≦オン時間制御信号１１８（＝２）の場合にＨｉｇｈになり、それ以外はＬｏｗになる。カウント信号１は周期制御信号１１７が１０の大きさになると１に戻り、同じ動作を繰り返す。
カウント信号２はカウント可能最大値ＱＭＡＸに達すると、ＱＭＡＸの大きさを維持する。
バースト調光用ＰＷＭ信号１１３がＬｏｗになると、カウント信号は周期制御信号１１７が１の大きさに達した時点でカウントを停止し、同時にカウント信号２は０にリセットされる。
カウント信号２がτ１＝８０になると、周期制御信号１１７は５、オン時間制御信号１１８は４に変化する。スイッチング素子動作信号１０３は、カウント信号１≦オン時間制御信号１１８（＝４）の場合にＨｉｇｈになり、それ以外はＬｏｗになる。カウント信号１は周期制御信号１１７が５の大きさになると１に戻り、同じ動作を繰り返す。
カウント信号２がτ２＝４００になると、周期制御信号１１７は１０、オン時間制御信号１１８は２に変化する。スイッチング素子動作信号１０３は、カウント信号１≦オン時間制御信号１１８（＝２）の場合にＨｉｇｈになり、それ以外はＬｏｗになる。カウント信号１は周期制御信号１１７が１０の大きさになると１に戻り、同じ動作を繰り返す。
カウント信号２はカウント可能最大値ＱＭＡＸに達すると、ＱＭＡＸの大きさを維持する。
バースト調光用ＰＷＭ信号１１３がＬｏｗになると、カウント信号は周期制御信号１１７が１の大きさに達した時点でカウントを停止し、同時にカウント信号２は０にリセットされる。
なお、上記の各実施形態における、周波数増大期間、デューティー比増大期間、及び周波数とデューティー比増大期間は、予め固定するのではなく、図１４のＢに相当する場所に配置された光センサーの出力によって、全発光完了時点を判定するようなフィードバック制御を行うようにしても良い。
図２４は、本発明の各実施形態に適用され、図３に示す希ガス蛍光ランプと異なる構造を有する直管状の希ガス蛍光ランプ１２３の管軸に垂直な断面図（特表２００４−５１０３０２参照）である。
同図に示すように、ガラス管１２４内壁に沿って管軸方向に配設された２つの線状の内部電極１２５、１２６はガラスからなる誘電体１２７、１２８により覆われ、ガラス管１２４内壁及び誘電体１２７、１２８上に蛍光物質１２９が形成されている。このように、本発明の各実施形態の希ガス蛍光ランプは、図３に示したガラス管の外面の管軸方向に伸びる外部電極が配設された希ガス蛍光ランプのみならず、図２４に示すようなガラス管１２４内壁に沿って管軸方向に内部電極１２５、１２６が配設された希ガス蛍光ランプも適用できる。図３や図２４に示した構造を有する希ガス蛍光ランプは誘電体を介して放電する誘電体バリア放電ランプの範疇に属するランプである。
同図に示すように、ガラス管１２４内壁に沿って管軸方向に配設された２つの線状の内部電極１２５、１２６はガラスからなる誘電体１２７、１２８により覆われ、ガラス管１２４内壁及び誘電体１２７、１２８上に蛍光物質１２９が形成されている。このように、本発明の各実施形態の希ガス蛍光ランプは、図３に示したガラス管の外面の管軸方向に伸びる外部電極が配設された希ガス蛍光ランプのみならず、図２４に示すようなガラス管１２４内壁に沿って管軸方向に内部電極１２５、１２６が配設された希ガス蛍光ランプも適用できる。図３や図２４に示した構造を有する希ガス蛍光ランプは誘電体を介して放電する誘電体バリア放電ランプの範疇に属するランプである。
さらに、本願発明の点灯装置は、当明細書においては、希ガス蛍光ランプ用として説明してきたが、放射輝度分布の均一性を維持する点や、高いサージ電圧を防止するという点においては、蛍光ランプに限られるものではない。図３や図２４に示す構造のランプやその他にも電極と放電容器との間に少なくとも１つの誘電体を介して放電容器内に放電を発生させ、放電により発生するエキシマ光を利用する放電ランプであれば、これらのランプにも本願記載の技術を適用できるものである。さらに、用途についても液晶バックライトや照明用途に限定されるものではない。
１ 希ガス蛍光ランプ
２ スイッチング素子駆動回路
３ プッシュプル動作回路
４ コンパレータ
５ 比較電圧制御回路
６ 発振回路
７ 周波数増大回路
８ 遅延回路
９ タイマー回路
１１ ガラス管
１２、１３ 外部電極
１４ 蛍光物質
１５ 易始動部位
１６ 液晶パネル
１７ 光学フィルム
１８ 拡散板
１９ 筐体
２０ スイッチング素子デューティー比増大回路
１００ インバーター回路
１０１ スイッチング素子回路
１０２ インバーター制御回路
１０３ スイッチング素子動作信号
１１０ 出力信号
１１１ 昇圧トランス
１１２ ランプ電圧波形
１１３ バースト調光信号
１１４ 直流電源
１１５ スイッチング素子動作信号生成回路
１１６ 周期・オン時間制御回路
１１７ オン時間制御信号
１１８ 周期制御信号
１１９ カウンター回路（１）
１２０ 比較回路
１２１ カウンター回路（２）
１２２ 周期・オン時間制御信号生成回路
１２３ 希ガス蛍光ランプ
１２４ ガラス管
１２５、１２６ 内部電極
１２７、１２８ 誘電体
１２９ 蛍光物質
Ｑ１、Ｑ２ インバータースイッチング素子
２ スイッチング素子駆動回路
３ プッシュプル動作回路
４ コンパレータ
５ 比較電圧制御回路
６ 発振回路
７ 周波数増大回路
８ 遅延回路
９ タイマー回路
１１ ガラス管
１２、１３ 外部電極
１４ 蛍光物質
１５ 易始動部位
１６ 液晶パネル
１７ 光学フィルム
１８ 拡散板
１９ 筐体
２０ スイッチング素子デューティー比増大回路
１００ インバーター回路
１０１ スイッチング素子回路
１０２ インバーター制御回路
１０３ スイッチング素子動作信号
１１０ 出力信号
１１１ 昇圧トランス
１１２ ランプ電圧波形
１１３ バースト調光信号
１１４ 直流電源
１１５ スイッチング素子動作信号生成回路
１１６ 周期・オン時間制御回路
１１７ オン時間制御信号
１１８ 周期制御信号
１１９ カウンター回路（１）
１２０ 比較回路
１２１ カウンター回路（２）
１２２ 周期・オン時間制御信号生成回路
１２３ 希ガス蛍光ランプ
１２４ ガラス管
１２５、１２６ 内部電極
１２７、１２８ 誘電体
１２９ 蛍光物質
Ｑ１、Ｑ２ インバータースイッチング素子
Claims (8)
- ガラス管の内部にＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管内面に蛍光体が塗布され、前記ガラス管の軸方向に伸びる電極が配設された希ガス蛍光ランプと、前記電極に交流の高電圧を印加するインバーター回路を有し、該インバーター回路は、スイッチング素子動作信号を出力するインバーター制御回路と、前記スイッチング素子動作信号に従いスイッチング素子をオン、オフ制御することにより直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子回路と、該スイッチング素子回路からの交流電圧を昇圧する昇圧トランスからなり、前記希ガス蛍光ランプの点灯期間と消灯期間を周期的に繰り返し、点灯期間と消灯期間の時間比率を制御してバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置において、
バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号の周波数を、定常時における前記スイッチング素子動作信号の周波数よりも高くしたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置。 - 前記少なくとも一部の期間の初期において、前記スイッチング素子動作信号の周波数を漸増させたことを特徴とする請求項１に記載の希ガス蛍光ランプ点灯装置。
- 前記バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号の周波数から、前記定常時のスイッチング素子動作信号の周波数に戻るに際して、前記スイッチング素子動作信号の周波数の大きさを連続的に変化させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の希ガス蛍光ランプ点灯装置。
- ガラス管の内部にＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管内面に蛍光体が塗布され、前記ガラス管の軸方向に伸びる電極が配設された希ガス蛍光ランプと、前記電極に交流の高電圧を印加するインバーター回路を有し、該インバーター回路は、スイッチング素子動作信号を出力するインバーター制御回路と、前記スイッチング素子動作信号に従いスイッチング素子をオン、オフ制御することにより直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子回路と、該スイッチング素子回路からの交流電圧を昇圧する昇圧トランスからなり、前記希ガス蛍光ランプの点灯期間と消灯期間を周期的に繰り返し、点灯期間と消灯期間の時間比率を制御してバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置において、
バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号のデューティー比を、定常時における前記スイッチング素子動作信号のデューティー比よりも高くしたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置。 - 前記少なくとも一部の期間の初期において、前記イッチング素子動作信号のデューティー比を漸増させたことを特徴とする請求項４に記載の希ガス蛍光ランプ点灯装置。
- 前記バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号のデューティー比から、前記定常時のスイッチング素子動作信号のデューティー比に戻るに際して、前記スイッチング素子動作信号のデューティー比の大きさを連続的に変化させることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の希ガス蛍光ランプ点灯装置。
- ガラス管の内部にＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのいずれか１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管内面に蛍光体が塗布され、前記ガラス管の軸方向に伸びる電極が配設された希ガス蛍光ランプと、前記電極に交流の高電圧を印加するインバーター回路を有し、該インバーター回路は、スイッチング素子動作信号を出力するインバーター制御回路と、前記スイッチング素子動作信号に従いスイッチング素子をオン、オフ制御することにより直流電圧を交流電圧に変換するスイッチング素子回路と、該スイッチング素子回路からの交流電圧を昇圧する昇圧トランスからなり、前記希ガス蛍光ランプの点灯期間と消灯期間を周期的に繰り返し、点灯期間と消灯期間の時間比率を制御してバースト調光を行う希ガス蛍光ランプ点灯装置において、
バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比を、定常時における前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比よりも高くしたことを特徴とする希ガス蛍光ランプ点灯装置。 - 前記バースト調光の点灯開始時点から前記希ガス蛍光ランプが凡そ軸方向全体にわたり発光する全発光完了時点までの期間の内の少なくとも一部の期間の前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比から、前記定常時のスイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比に戻るに際して、前記スイッチング素子動作信号の周波数及びデューティー比の大きさを連続的に変化させることを特徴とする請求項７に記載の希ガス蛍光ランプ点灯装置。
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