JP2008243521A

JP2008243521A - Dielectric barrier discharge lamp

Info

Publication number: JP2008243521A
Application number: JP2007080930A
Authority: JP
Inventors: Yuriko Kaneko; 由利子金子; Kiyoshi Hashimotoya; 磨志橋本谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dielectric barrier discharge lamp composed by eliminating emission unevenness without changing light distribution. <P>SOLUTION: The dielectric barrier discharge lamp has a structure where a bulb facing an external electrode 15 has a flat part, and an external electrode surface 15 facing the flat part is a flat surface parallel to the flat part. By the structure, the dielectric barrier discharge lamp capable of reducing luminance distribution dispersion in the longitudinal direction of the axis of the bulb 10, of reducing deflection of light reflected from the external electrode 15, and of uniformly emitting light, and small in dispersion of a luminance distribution can be provided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は誘電体バリア放電型ランプに関し、特にランプの均斉度を向上させるランプ構造に関する。 The present invention relates to a dielectric barrier discharge lamp, and more particularly to a lamp structure that improves lamp uniformity.

近年、液晶表示装置のバックライト装置などに使用されるランプとして、１台の回路でランプが複数本点灯することが可能な誘電体バリア放電型ランプが開発されている。回路の台数をランプ本数より減らすことができるこの方式は、光源装置のコストを下げるという非常に優れた効果をもたらす。 In recent years, a dielectric barrier discharge lamp capable of lighting a plurality of lamps with one circuit has been developed as a lamp used in a backlight device of a liquid crystal display device. This method, in which the number of circuits can be reduced from the number of lamps, has an excellent effect of reducing the cost of the light source device.

誘電体バリア放電型ランプの好適な構成としては、例えば特許文献１に開示されている。 A suitable configuration of the dielectric barrier discharge lamp is disclosed in Patent Document 1, for example.

図８は、特許文献１に記載された従来の誘電体バリア放電型ランプの構成を示すものである。図８において、バルブ１０はキセノンを主体とする希ガスを封入したガラス製の密閉容器であり、バルブ１０の内壁面には、蛍光体膜１１が形成されている。また、内部電極１２は、バルブ１０から導出して、リード線１３ａにより点灯回路１４に電気的に接続されている。外部電極１５は、バルブ１０に対して空隙を隔てて対向するように配置され、リード線１３ｂにより接地している。内部電極１２と外部電極１５間に電圧を印加すると、誘電体バリア放電により、希ガスがプラズマ化して発光する。特許文献１で開示されている構成は、外部電極１５がバルブ１０に対して空隙を隔てて対向するように配置することで、人体に有害なオゾンが発生することなく、安定した放電と発光を得られるという優れた効果がある。 FIG. 8 shows the configuration of a conventional dielectric barrier discharge lamp described in Patent Document 1. In FIG. In FIG. 8, a bulb 10 is a glass sealed container filled with a rare gas mainly composed of xenon, and a phosphor film 11 is formed on the inner wall surface of the bulb 10. The internal electrode 12 is led out from the bulb 10 and is electrically connected to the lighting circuit 14 through a lead wire 13a. The external electrode 15 is disposed so as to face the bulb 10 with a gap, and is grounded by a lead wire 13b. When a voltage is applied between the internal electrode 12 and the external electrode 15, the rare gas is turned into plasma by the dielectric barrier discharge to emit light. In the configuration disclosed in Patent Document 1, the external electrode 15 is disposed so as to face the bulb 10 with a gap therebetween, thereby generating stable discharge and light emission without generating ozone harmful to the human body. There is an excellent effect of being obtained.

特許文献１には、外部電極１５の形状に関しても種々の開示がされている。例えば、外部電極１５の断面形状が楕円の一部からなる曲線状であったり、五角形であったりと平板でない形状が開示されている。しかし、本願発明者らが検討した結果、反射機能を有する外部電極１５が平板でない場合は、配光がかわるという課題が発生し、液晶表示装置のバックライトとしては不具合が発生した。反射機能を有する外部電極１５を変形させると、ランプから出射する光はある部分に集光するような偏りをもつ。この集光に偏りを有するランプを液晶表示装置のバックライトとして使用すると、画面にはっきりとランプ間のムラがめだつ。この傾向は、外部電極１５の表面に光を拡散させる処理を施しても完全には消えない。すなわち、外部電極１５の形状が主に影響する。液晶表示装置のバックライト装置では、画面のムラは致命的な欠陥であり、使用に耐えられない。 Patent Document 1 discloses various disclosures regarding the shape of the external electrode 15. For example, the shape of the cross section of the external electrode 15 that is a curved line formed of a part of an ellipse, a pentagon, or a shape that is not a flat plate is disclosed. However, as a result of studies by the inventors of the present application, when the external electrode 15 having a reflection function is not a flat plate, a problem that light distribution is changed occurs, and a problem occurs as a backlight of a liquid crystal display device. When the external electrode 15 having a reflection function is deformed, the light emitted from the lamp is biased so as to be collected at a certain portion. When a lamp having a bias in condensing is used as a backlight of a liquid crystal display device, unevenness between the lamps is noticeable on the screen. This tendency does not disappear completely even if the surface of the external electrode 15 is diffused. That is, the shape of the external electrode 15 is mainly affected. In a backlight device of a liquid crystal display device, unevenness of the screen is a fatal defect and cannot be used.

以上のことから、画面にランプ間のムラがなく、かつ、オゾンが発生しない構成は、平板形状の外部電極１５をバルブ１０に対して空隙を隔てて対向するように配置する必要がある。 In view of the above, in a configuration in which there is no unevenness between the lamps on the screen and ozone is not generated, it is necessary to dispose the flat external electrode 15 so as to face the bulb 10 with a gap.

一方、特許文献１に開示されているランプ構成においては、外部電極１５の形状に因らず、内部電極１２近傍が明るく、内部電極１２から離れるに従って暗くなるという、ランプの長手方向の発光ムラの課題が残る。これは、内部電極１２から離れるに従いその放電路長が長くなるが、電極間に印加されている電圧は一定なので、内部電極１２と外部電極１５の距離が異なるそれぞれの部位の電流密度は、電極間距離が長くなるにしたがって小さくなるためである。またそれを避けるために内部電極１２に印加する電圧を高くすれば、内部電極１２から遠い部分では明るくなる反面、今度は放電電流が増加することにより内部電極１２近傍での放電が収縮して暗くなるのである。つまり、この課題は、内部電極１２と外部電極１５の距離がランプの各部位で異なる誘電体バリア型放電ランプの構成に由来するものである。この発光ムラを改善する方法が、特許文献２に開示されている。 On the other hand, in the lamp configuration disclosed in Patent Document 1, regardless of the shape of the external electrode 15, the vicinity of the internal electrode 12 is bright, and the light emission unevenness in the longitudinal direction of the lamp becomes dark as the distance from the internal electrode 12 increases. Issues remain. This is because the discharge path length increases as the distance from the internal electrode 12 increases. However, since the voltage applied between the electrodes is constant, the current density at each portion where the distance between the internal electrode 12 and the external electrode 15 differs is This is because the distance decreases as the distance increases. In order to avoid this, if the voltage applied to the internal electrode 12 is increased, the portion far from the internal electrode 12 becomes brighter, but this time the discharge current increases, so that the discharge near the internal electrode 12 contracts and becomes darker. It becomes. That is, this problem is derived from the configuration of the dielectric barrier discharge lamp in which the distance between the internal electrode 12 and the external electrode 15 is different in each part of the lamp. Patent Document 2 discloses a method for improving the light emission unevenness.

特許文献２では、バルブ１０の長手方向に沿って内部電極１２から離れるに従い、外部電極１５と外部電極１５に対向する放電空間との間に分布する静電容量が大きくなるように変化する静電容量変化手段を具備している。 In Patent Document 2, as the distance from the internal electrode 12 increases along the longitudinal direction of the bulb 10, the electrostatic capacitance that changes so that the electrostatic capacity distributed between the external electrode 15 and the discharge space facing the external electrode 15 increases. Capacity changing means is provided.

ここで、特許文献１に開示されているランプ構成において静電容量Ｃを考える。静電容量Ｃは、バルブ１０の誘電率εと外部電極１５の面積Ｓ、バルブ１０と外部電極１５の距離ｄで表される。すなわち、「Ｃ＝ε×Ｓ／ｄ」となる。したがって、特許文献１のランプ構成において、静電容量Ｃを変えるパラメーターは２つある。１つが外部電極１５の面積Ｓであり、もう１つがバルブ１０と外部電極１５の距離ｄである。
特開２００６−３１３７３４号公報特開２００１−３２５９１９号公報 Here, the capacitance C is considered in the lamp configuration disclosed in Patent Document 1. The capacitance C is represented by the dielectric constant ε of the bulb 10, the area S of the external electrode 15, and the distance d between the bulb 10 and the external electrode 15. That is, “C = ε × S / d”. Therefore, in the lamp configuration of Patent Document 1, there are two parameters for changing the capacitance C. One is the area S of the external electrode 15, and the other is the distance d between the bulb 10 and the external electrode 15.
JP 2006-313734 A JP 2001-325919 A

しかし、特許文献１に開示されているランプ構成において、特許文献２に開示されている静電容量変化手段を具備することでランプの発光ムラを解決することは、実用上困難な場合がある。 However, in the lamp configuration disclosed in Patent Document 1, it may be practically difficult to solve the light emission unevenness of the lamp by including the capacitance changing means disclosed in Patent Document 2.

特許文献２に開示されている静電容量変化手段が、外部電極１５の面積Ｓによる静電容量Ｃの制御である場合、内部電極１２付近の外部電極１５の面積Ｓは小さくし、内部電極１２から離れるにしたがって、外部電極１５の面積Ｓを大きくする必要がある。しかしそのランプを、例えば液晶表示バックライトのように、周りを金属部材で囲われたシステムに配置すると、面積Ｓの小さい外部電極１５が、その機能を果たせなくなることがある。すなわち、面積Ｓが小さい外部電極１５に代わって、システムを囲う金属部材が支配的に外部電極としての機能を果たし始める。したがって、面積Ｓによる容量の制御は、実使用時には機能しない場合がある。 When the capacitance changing means disclosed in Patent Document 2 is the control of the capacitance C by the area S of the external electrode 15, the area S of the external electrode 15 in the vicinity of the internal electrode 12 is reduced, and the internal electrode 12. The area S of the external electrode 15 needs to be increased as the distance from the distance increases. However, if the lamp is arranged in a system surrounded by a metal member such as a liquid crystal display backlight, the external electrode 15 having a small area S may not perform its function. That is, instead of the external electrode 15 having a small area S, the metal member surrounding the system starts to function predominantly as the external electrode. Therefore, the capacity control by the area S may not function during actual use.

また、特許文献２に開示されている静電容量変化手段が、外部電極１５とバルブ１０の距離ｄによる静電容量Ｃの制御である場合、配光の変化が発生し、実用上困難な場合がある。例えば、液晶表示バックライトのように前面に出射した光を利用する場合には、出力した光の約半分が外部電極１５に反射するため、外部電極１５が可視光を吸収する材料であると、ランプシステムとしての効率を落とすことになる。そこで、外部電極１５には、ミラーのような可視光反射材を用いて光を有効利用するのが一般的である。しかし、内部電極１２から離れるに従って、外部電極１５とバルブ１０の距離ｄを離していくと、外部電極１５への光の吸収量、外部電極１５の反射光量が距離ｄにより変わることで、結果的に画面に光の偏りが発生してしまうのである。 Further, when the capacitance changing means disclosed in Patent Document 2 is the control of the capacitance C by the distance d between the external electrode 15 and the bulb 10, a change in light distribution occurs, which is difficult in practical use. There is. For example, when using light emitted to the front surface such as a liquid crystal display backlight, about half of the output light is reflected by the external electrode 15, so that the external electrode 15 is a material that absorbs visible light. The efficiency of the lamp system will be reduced. Therefore, the external electrode 15 generally uses light effectively by using a visible light reflecting material such as a mirror. However, as the distance d between the external electrode 15 and the bulb 10 increases as the distance from the internal electrode 12 increases, the amount of light absorbed into the external electrode 15 and the amount of reflected light from the external electrode 15 change depending on the distance d, resulting in a result. In other words, light is biased on the screen.

以上の理由より、特許文献１に開示されているランプ構成に対して、特許文献２に開示されている静電容量変化手段を具備しても、配光を変えることなくランプの発光ムラを改善することは困難である。 For the above reasons, even if the capacitance change means disclosed in Patent Document 2 is provided for the lamp configuration disclosed in Patent Document 1, the light emission unevenness of the lamp is improved without changing the light distribution. It is difficult to do.

本発明は、上記課題を解決するためになされ、その目的とするところは、配光を変えることなく発光ムラを解消した誘電体バリア型放電ランプを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a dielectric barrier discharge lamp that eliminates uneven emission without changing the light distribution.

上記課題を解決するために、本願の誘電体バリア放電型ランプは、軸線に沿って延びる形状を有するバルブと、前記バルブの内部に封入された希ガスを含み、水銀を含まない放電媒体と、前記バルブの一端内部に配置された内部電極と、前記バルブの外部に当該バルブと間隙をもって配置され、かつ前記バルブの軸線に沿って延びる外部電極を備え、前記バルブは平坦部を有し、前記平坦部に対向する前記外部電極の面が、前記平坦部と平行な平坦面である。 In order to solve the above problems, a dielectric barrier discharge lamp of the present application includes a bulb having a shape extending along an axis, a discharge medium containing a rare gas enclosed in the bulb, and not containing mercury, An internal electrode disposed inside one end of the valve; and an external electrode disposed outside the valve with a gap from the valve and extending along an axis of the valve, the valve having a flat portion, The surface of the external electrode facing the flat portion is a flat surface parallel to the flat portion.

本発明の好適な実施形態は、前記バルブの平坦部は、当該バルブの前記軸線方向に延びている。 In a preferred embodiment of the present invention, the flat portion of the valve extends in the axial direction of the valve.

本発明の好適な実施形態は、前記バルブの軸線に垂直な断面形状は、楕円形状であり、前記楕円形状の短辺を長辺でわった値が、０．３４よりも大きく１．０未満である。 In a preferred embodiment of the present invention, the cross-sectional shape perpendicular to the axis of the valve is an ellipse, and the value obtained by dividing the short side of the ellipse by the long side is greater than 0.34 and less than 1.0. It is.

本発明の好適な実施形態は、前記楕円形状の短辺を長辺でわった値が、０．５よりも大きく１．０未満である。 In a preferred embodiment of the present invention, the value obtained by dividing the elliptical short side by the long side is greater than 0.5 and less than 1.0.

以上のように、本発明は、外部電極に対向するバルブが平坦部を有し、かつ、平坦部に対向する外部電極面が平坦部と平行な平坦面である構成を有する。この構成により、バルブの軸の長手方向への輝度分布バラツキを少なくでき、かつ、外部電極から反射された光の偏りも少なくでき、輝度分布のバラツキの少ない均一発光できる誘電体バリア放電型ランプを実現できる。 As described above, the present invention has a configuration in which the bulb facing the external electrode has a flat portion, and the external electrode surface facing the flat portion is a flat surface parallel to the flat portion. With this configuration, a dielectric barrier discharge lamp capable of reducing the luminance distribution variation in the longitudinal direction of the bulb axis, reducing the deviation of the light reflected from the external electrode, and capable of uniform light emission with little variation in the luminance distribution. realizable.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘電体バリア放電型ランプを示すものである。図１（ａ）は、誘電体バリア放電型ランプの側面断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線の断面図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 shows a dielectric barrier discharge lamp according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a side cross-sectional view of a dielectric barrier discharge lamp, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 1A.

図１において、バルブ１０は透光性の材料で形成される。本実施形態においては、ほう珪酸ガラス製のバルブ１０である。バルブ１０は外部電極１５と対向する部分に平坦部を少なくとも有する。１１は蛍光体層でバルブ１０の内壁に形成されてある。バルブ１０内にはキセノンガスが１２０Ｔｏｒｒ封入されている。 In FIG. 1, the bulb 10 is formed of a light-transmitting material. In the present embodiment, the valve 10 is made of borosilicate glass. The bulb 10 has at least a flat portion at a portion facing the external electrode 15. A phosphor layer 11 is formed on the inner wall of the bulb 10. The valve 10 is filled with xenon gas at 120 Torr.

内部電極１２はＮｉ製で、カップ型になっている。内部電極１２は、外部リード線１３ａにより点灯回路１４に接続されている。 The internal electrode 12 is made of Ni and has a cup shape. The internal electrode 12 is connected to the lighting circuit 14 by an external lead wire 13a.

外部電極１５は幅２２ｍｍの板である。バルブ１０に対向する外部電極１５の面は、バルブ１０の平坦部と平行な平坦面を有している。バルブ１０の平坦部と外部電極１５の平坦面とは、４ｍｍ離れて配置されている。外部電極１５は外部リード線１３ｂにより電気的に接地している。 The external electrode 15 is a plate having a width of 22 mm. The surface of the external electrode 15 facing the bulb 10 has a flat surface parallel to the flat portion of the bulb 10. The flat part of the bulb 10 and the flat surface of the external electrode 15 are arranged 4 mm apart. The external electrode 15 is electrically grounded through the external lead wire 13b.

以下、動作の説明を行う。上述の誘電体バリア放電型ランプは、内部電極１２と外部電極１５間に高電圧を印加することで、バルブ１０を通じてバルブ１０内に電圧が印加され、この電圧がバルブ１０内の絶縁破壊電圧以上になると放電を開始する。ここで発生した放電によって電荷が形成され、この電荷は、バルブ１０の表面に蓄積される。蓄積された電荷は放電電圧を相殺するため、やがて自動的に放電は終止する。発生した放電プラズマでは、紫外発光が生じる。この紫外線により、バルブ１０内壁面の蛍光体膜１１が励起し、可視放射を発生させ、蛍光ランプとして機能する。 The operation will be described below. In the dielectric barrier discharge lamp described above, a high voltage is applied between the internal electrode 12 and the external electrode 15, whereby a voltage is applied to the bulb 10 through the bulb 10, and this voltage is equal to or higher than the breakdown voltage in the bulb 10. When it becomes, discharge starts. Electric charges are formed by the discharge generated here, and the electric charges are accumulated on the surface of the bulb 10. The accumulated electric charge cancels out the discharge voltage, so that the discharge is automatically terminated in a short time. In the generated discharge plasma, ultraviolet emission occurs. The ultraviolet ray excites the phosphor film 11 on the inner wall surface of the bulb 10 to generate visible radiation and function as a fluorescent lamp.

次に、バルブ１０の平坦部の製造方法について説明する。断面が略円形のバルブ１０を平らな台にのせた状態で電気炉に投入する。電気炉をガラスの軟化点付近まで加熱しながら、バルブ１０の上から圧力を加えてバルブ１０の形状を任意に変更する。 Next, a method for manufacturing the flat portion of the valve 10 will be described. The bulb 10 having a substantially circular cross section is put on an electric furnace in a state of being placed on a flat table. While heating the electric furnace to near the softening point of the glass, pressure is applied from above the valve 10 to arbitrarily change the shape of the valve 10.

本実施形態では、上述製造方法を用いて、バルブ１０の短辺を長辺でわった値（以後、扁平率と称す）が異なるランプを作成した。なお、「短辺」の長さとは、上述製造方法で作成したバルブ１０の軸方向とは垂直な面で切断したときの断面を「略楕円形状」と定義した上で、楕円の短軸の長さと定義する。また、「長辺」の長さとは、略楕円形状の長軸の長さと定義する。これらのように定義し、「扁平率」とは、「短辺」の長さを「長辺」の長さで割った値とする。すなわち、「扁平率」が１とは、断面が略円形のバルブことである。 In the present embodiment, lamps having different values (hereinafter referred to as flatness) having different short sides of the bulb 10 were created using the above-described manufacturing method. The length of the “short side” is defined as a “substantially elliptical shape” of a cross section when cut by a plane perpendicular to the axial direction of the bulb 10 created by the above-described manufacturing method, and the length of the short axis of the ellipse. Define length. The length of the “long side” is defined as the length of the major axis of a substantially elliptical shape. As defined above, the “flattening rate” is a value obtained by dividing the length of the “short side” by the length of the “long side”. That is, “flatness” of 1 is a valve having a substantially circular cross section.

表１に作成したランプの、長辺、短辺、扁平率、相対効率、および標準偏差の測定結果を示す。ここで、「相対輝度」とは、バルブ１０の断面が略円形の場合のサンプルＮｏ．１の発光効率（ｌｍ／Ｗ）を１と正規化したときの各サンプルの輝度の相対値である。また、「標準偏差」とは、バルブ１０における軸方向の光出力変化の標準偏差のことである。すなわち、標準偏差は、小さい数値の方が軸方向の光出力のバラツキが少なく、理想的な発光分布と言える。 Table 1 shows the measurement results of the long side, short side, flatness, relative efficiency, and standard deviation of the lamp prepared. Here, “relative luminance” means sample No. when the cross section of the bulb 10 is substantially circular. This is the relative value of the luminance of each sample when the luminous efficiency (lm / W) of 1 is normalized to 1. The “standard deviation” is a standard deviation of the light output change in the axial direction in the bulb 10. That is, the smaller the standard deviation, the less the variation in the light output in the axial direction, which can be said to be an ideal light emission distribution.

ここで、相対輝度を求めるために必要なバルブ１０に投入された電力の測定方法について説明する。ランプ電力の測定は、図２（ａ）に示すように、測定用コンデンサＣ１６を用いた誘電体バリア型放電ランプシステムを用いて算出できる。なお、図２（ｂ）は測定原理を説明するための等価回路図である。図２（ｂ）の等価回路において、ランプの静電容量Ｃとコンデンサの容量Ｃ１６との合計電圧が測定できる位置と、コンデンサの容量が測定できる位置とに、それぞれ電圧プローブＶ１、電圧プローブＶ２を接続する。なお、ランプにかかる電圧への影響を小さくするために、コンデンサＣ１６の容量は、ランプの静電容量Ｃに比べて大きなものを使用する。本実施形態では、ランプ容量が数１０ｐＦ程度に対し、容量が数１０ｎＦ程度のコンデンサを使用した。上記配置において、点灯回路１４から矩形波の電圧を印加し、バルブ１０を点灯させた状態で、電圧Ｖ１およびＶ２を測定する。なお、本実施形態では数ｋＶの電圧で点灯させた。測定した電圧Ｖ１およびＶ２より、内部電極１２と外部電極１５とに印加される電圧Ｖ０（Ｖ１−Ｖ２）を算出する。また、コンデンサＣ１６とランプから構成されるコンデンサＬに蓄えられる電荷Ｑ（＝Ｃ×Ｖ２）を算出する。 Here, a method for measuring the electric power supplied to the valve 10 necessary for obtaining the relative luminance will be described. The lamp power can be measured using a dielectric barrier discharge lamp system using a measuring capacitor C16 as shown in FIG. FIG. 2B is an equivalent circuit diagram for explaining the measurement principle. In the equivalent circuit of FIG. 2B, the voltage probe V1 and the voltage probe V2 are respectively provided at a position where the total voltage of the lamp capacitance C and the capacitor capacitance C16 can be measured and at a position where the capacitor capacitance can be measured. Connecting. In order to reduce the influence on the voltage applied to the lamp, the capacity of the capacitor C16 is larger than the capacitance C of the lamp. In the present embodiment, a capacitor having a capacity of about several tens of nF is used for a lamp capacity of about several tens of pF. In the above arrangement, voltages V1 and V2 are measured with a rectangular wave voltage applied from the lighting circuit 14 and the bulb 10 being lit. In the present embodiment, lighting is performed with a voltage of several kV. From the measured voltages V1 and V2, a voltage V0 (V1-V2) applied to the internal electrode 12 and the external electrode 15 is calculated. Further, the charge Q (= C × V2) stored in the capacitor L composed of the capacitor C16 and the lamp is calculated.

図３に、上記のように算出した電圧Ｖ０と電荷Ｑとをそれぞれ縦軸と横軸とにしたＶ−Ｑリサージュ図を示す。ここで、ランプ電力Ｗはランプ電流Ｉとランプ電圧Ｖ０の積、すなわち単位時間当たりに流れる電荷量Ｑとランプ電圧Ｖ０との積で表せるので、式２に示すような図３のＶ−Ｑリサージュ図のＡＢＣＤの点で囲まれた面積Ｓ_Ｗに駆動周波数ｆを書けた値に相当する。すなわち、「Ｗ＝Ｓ_Ｗ×ｆ」となる。以上のようにしてこのランプの電力を算出できる。 FIG. 3 shows a VQ Lissajous diagram in which the voltage V0 and the charge Q calculated as described above are plotted on the vertical axis and the horizontal axis, respectively. Here, since the lamp power W can be expressed by the product of the lamp current I and the lamp voltage V0, that is, the product of the charge amount Q flowing per unit time and the lamp voltage V0, the VQ Lissajous of FIG. It corresponds to a value obtained by multiplying the driving frequency f to the area S _W surrounded by points ABCD in FIG. That is, “W = S _W × f”. As described above, the power of the lamp can be calculated.

次に、均斉度（光出力の軸方向の変化度合い）の測定結果について、詳細を説明する。図４は、１０ｍｍ毎の光出力変化である。横軸がバルブ１０の位置、縦軸が相対的な光出力であり、均斉度に相当する。ここで、バルブ１０の長さは１８０ｍｍである。図４からわかるように、扁平率が１よりも小さいサンプルＮｏ．２、Ｎｏ．３はバルブ１０の軸方向の光出力の変化が少ない。すなわち、バルブ１０の底面を略平坦な帯面にすることによって、バルブ１０の軸方向の均斉度を比較的一様にできる。また、サンプルＮｏ．４のように、扁平率が小さくなり過ぎると（バルブ１０の底面を略平坦な帯面にするために扁平率を小さくしすぎると）、放電がバルブ１０の先端まで進展しにくくなり、均斉度が悪化することがわかる。したがって、均斉度を良くするには、扁平率に最適な領域が存在する。 Next, the details of the measurement result of the degree of uniformity (degree of change in the axial direction of light output) will be described. FIG. 4 shows changes in light output every 10 mm. The horizontal axis is the position of the bulb 10, and the vertical axis is the relative light output, which corresponds to the uniformity. Here, the length of the valve 10 is 180 mm. As can be seen from FIG. 2, No. 3 shows little change in the light output in the axial direction of the bulb 10. That is, by making the bottom surface of the valve 10 a substantially flat band surface, the axial uniformity of the valve 10 can be made relatively uniform. Sample No. 4, if the flatness is too small (if the flatness is too small to make the bottom surface of the bulb 10 substantially flat), the discharge will not easily reach the tip of the bulb 10, and the degree of uniformity It turns out that gets worse. Therefore, in order to improve the uniformity, there is an optimum region for the flatness.

そこで、図５に均斉度と扁平率の関係を示した。横軸が扁平率であり、縦軸が均斉度である。図５より扁平率０．３４よりも大きく１．００未満にしたときに、従来の扁平率１のランプより、均斉度が改善することがわかる。 FIG. 5 shows the relationship between the uniformity and the flatness. The horizontal axis is the flatness, and the vertical axis is the uniformity. From FIG. 5, it can be seen that when the flatness is greater than 0.34 and less than 1.00, the uniformity is improved as compared with the conventional lamp having a flatness of 1.

バルブ１０の軸方向の均斉度を高める方法として、扁平率に適正範囲がある理由は次の通りに推測する。扁平率が１である従来のバルブ１０の断面において、外部電極１５と最も近接して対向する部分は一点しかない。その場合、バルブ１０に蓄積する電荷は、その一点に集中しやすかった。しかし、バルブ１０の外部電極１５に対向する面に平坦部を設け、かつ、平坦部に対向する外部電極１５の面も平坦面にして、平坦部と平坦部を略平行にすることで、外部電極１５と最も近接して対向するバルブ１０の平坦部がいわゆる「平行コンデンサ」の状態となり、バルブ１０の平坦部および外部電極１５の平坦面に蓄積される電荷が平坦部および平坦面に広がりを持つようになったと考える。これにより、内部電極１２が配置された端部の反対のバルブ１０の端部まで明るくなるような高い電圧を印加しても、内部電極１２近傍での収縮放電が起こりにくくなり、均斉度が向上したと考える。 As a method for increasing the axial uniformity of the valve 10, the reason why the flatness has an appropriate range is estimated as follows. In the cross section of the conventional bulb 10 having a flatness ratio of 1, there is only one point that is closest to the external electrode 15 and faces the external electrode 15. In that case, the electric charge accumulated in the valve 10 was easy to concentrate on that one point. However, a flat portion is provided on the surface of the bulb 10 facing the external electrode 15 and the surface of the external electrode 15 facing the flat portion is also a flat surface so that the flat portion and the flat portion are substantially parallel to each other. The flat portion of the valve 10 that is closest to and opposed to the electrode 15 is in a so-called “parallel capacitor” state, and the electric charge accumulated in the flat portion of the valve 10 and the flat surface of the external electrode 15 spreads to the flat portion and the flat surface. I think that it came to have. As a result, even when a high voltage that brightens up to the end of the bulb 10 opposite to the end where the internal electrode 12 is disposed is applied, the contracted discharge does not easily occur in the vicinity of the internal electrode 12 and the uniformity is improved. I think.

なお、上述のようにバルブ１０と外部電極１０との平行コンデンサの状態を実現するには、バルブ１０の曲率に合わせて外部電極１０を曲げても実現できる。しかしながら、本発明の誘電体バリア放電型ランプを液晶用バックライト・システムとして使用する場合は、システム全体の均斉度を向上するという点では好ましくない。以下、説明する。 As described above, the state of the parallel capacitor between the bulb 10 and the external electrode 10 can be realized by bending the external electrode 10 according to the curvature of the bulb 10. However, when the dielectric barrier discharge lamp of the present invention is used as a backlight system for liquid crystal, it is not preferable in terms of improving the uniformity of the entire system. This will be described below.

図６は、直下型光源を用いた液晶に使用されるバックライトの液晶配置側から見た写真を示す。図６（ａ）は、誘電体バリア放電型ランプがバルブ１０の軸方向を横向きにして、縦方向に複数の誘電体バリア放電型ランプが並んでいる。なお、図６（ｂ）は、誘電体バリア放電型ランプがバルブ１０の軸方向を縦向きにして、横方向に複数の誘電体バリア放電型ランプが並んでいる。図６（ａ）は、比較例として、バルブ１０の曲率に近い曲率の断面を有する外部電極１５を用いた場合である。図６（ｂ）は、本実施形態として、平面の外部電極１５を用いた場合である。なお、複数の誘電体バリア放電型ランプの上には拡散板やレンズシートなどの光学シート類を配置しているが、図６（ａ）、（ｂ）のいずれもシート類は同一のものを用いている。 FIG. 6 shows a photograph viewed from the liquid crystal arrangement side of the backlight used for the liquid crystal using the direct light source. In FIG. 6A, the dielectric barrier discharge lamps are arranged such that a plurality of dielectric barrier discharge lamps are arranged in the vertical direction with the axial direction of the bulb 10 being horizontal. In FIG. 6B, the dielectric barrier discharge type lamp has the bulb 10 in the vertical direction, and a plurality of dielectric barrier discharge type lamps are arranged in the horizontal direction. FIG. 6A shows a case where an external electrode 15 having a cross section with a curvature close to the curvature of the bulb 10 is used as a comparative example. FIG. 6B shows a case where a planar external electrode 15 is used as the present embodiment. In addition, optical sheets such as a diffusion plate and a lens sheet are arranged on the plurality of dielectric barrier discharge lamps, but the sheets are the same in both FIGS. 6 (a) and 6 (b). Used.

図６（ａ）からわかるように、外部電極１５に曲率を有する場合は、画面にはっきりと誘電体バリア放電型ランプの位置が確認できるくらい、輝度ムラが目立つ。これは、外部電極１５を変形させるとランプの配光が変わってしまうため、その配光を光学シート等では消すことができなかったためである。 As can be seen from FIG. 6A, when the external electrode 15 has a curvature, the luminance unevenness is so conspicuous that the position of the dielectric barrier discharge lamp can be clearly confirmed on the screen. This is because if the external electrode 15 is deformed, the light distribution of the lamp changes, and the light distribution cannot be erased by an optical sheet or the like.

一方、平板形状の外部電極１５を使用した図６（ｂ）は、図６（ａ）に比べて均一な発光を実現している。 On the other hand, FIG. 6B using the plate-shaped external electrode 15 realizes uniform light emission as compared with FIG.

次に、相対効率の測定結果について説明する。扁平率と相対効率の関係を図７に示す。図７より、扁平率０．５よりも大きく１未満にしたときに、扁平率１のときの効率を上回ることがわかった。 Next, the measurement result of relative efficiency is demonstrated. FIG. 7 shows the relationship between the flatness ratio and the relative efficiency. From FIG. 7, it was found that when the flatness ratio was larger than 0.5 and less than 1, the efficiency at the flatness ratio of 1 was exceeded.

なお、扁平率が小さくなると相対効率が上昇するメカニズムは、水銀を用いた蛍光ランプにおいて扁平率が小さくなると相対効率が上昇するメカニズムとは相違すると考える。水銀を用いた蛍光ランプにおいて、バルブ１０の断面を扁平にすると発光効率が向上することが一般的に知られている。水銀を用いた蛍光ランプは、電子が水銀ガスに衝突することで、紫外線の発光がなされる。つまり、ランプの電流密度と水銀蒸気圧でその紫外線発光効率が決まる。水銀蒸気圧は、バルブの最冷点温度でコントロールされている。しかし、光出力を増加するために電流密度を上げるとバルブの温度は上がるため、最適な最冷点温度からずれてしまう。そこで、バルブの断面形状を扁平円にすることで、陽光柱から離れた長径の端部に最冷点を作ることができ、その扁平率により最冷点温度をコントロールできる。一方、水銀が封入されていない本実施の形態の誘電体バリア放電型ランプでは、希ガスを発光体としているため、最冷点温度のコントロールは関係ない。したがって、扁平率が小さくなると相対効率が上昇するメカニズムは、水銀を用いた蛍光ランプにおいて扁平率が小さくなると相対効率が上昇するメカニズムとは相違すると考える。 Note that the mechanism by which the relative efficiency increases when the flatness ratio decreases is different from the mechanism by which the relative efficiency increases when the flatness ratio decreases in a fluorescent lamp using mercury. In a fluorescent lamp using mercury, it is generally known that luminous efficiency is improved when the bulb 10 has a flat cross section. A fluorescent lamp using mercury emits ultraviolet rays when electrons collide with mercury gas. That is, the ultraviolet light emission efficiency is determined by the current density of the lamp and the mercury vapor pressure. Mercury vapor pressure is controlled by the coldest spot temperature of the bulb. However, if the current density is increased in order to increase the light output, the temperature of the bulb rises, so that it deviates from the optimum cold spot temperature. Therefore, by making the cross-sectional shape of the bulb into a flat circle, the coldest spot can be created at the end of the long diameter away from the positive column, and the coldest spot temperature can be controlled by the flatness ratio. On the other hand, in the dielectric barrier discharge lamp of the present embodiment in which mercury is not enclosed, since the rare gas is used as the light emitter, control of the coldest spot temperature is not relevant. Therefore, the mechanism by which the relative efficiency increases as the flatness ratio decreases is considered to be different from the mechanism in which the relative efficiency increases when the flatness ratio decreases in a fluorescent lamp using mercury.

この実験結果をもって考察すると、上述したように、バルブ１０の外部電極１５に対向する面に平坦部を設け、かつ、平坦部に対向する外部電極１５の面も平坦面にして、平坦部と平坦部を略平行にすることで、バルブ１０の平坦部および外部電極１５の平坦面に蓄積される電荷が平坦部および平坦面に広がりを持つようになり、放電全体が拡散され、電流密度が下がることで、効率が向上したと考える。 Considering this experimental result, as described above, a flat portion is provided on the surface of the bulb 10 facing the external electrode 15, and the surface of the external electrode 15 facing the flat portion is also a flat surface so that the flat portion and the flat portion are flat. By making the portions substantially parallel, the charges accumulated on the flat portion of the bulb 10 and the flat surface of the external electrode 15 spread on the flat portion and the flat surface, the entire discharge is diffused, and the current density decreases. I think that efficiency has improved.

また、本実施の形態の誘電体バリア放電型ランプでは、外部電極１５と対向するバルブ１０の面が平坦面であるので、光出力の集中による偏りがなく、液晶用バックライトとしてしようしても輝度分布のムラを少なくできる。 Further, in the dielectric barrier discharge lamp of the present embodiment, the surface of the bulb 10 facing the external electrode 15 is a flat surface, so there is no bias due to concentration of light output, and it can be used as a liquid crystal backlight. Unevenness of luminance distribution can be reduced.

なお、本実施形態では、外部電極１５として、幅２２ｍｍのものを用いたが、これに限定されることはない。また、本実施の形態では、バルブ１０と外部電極１５の距離は４ｍｍであったが、これに限定されることはない。また、本実施の形態では、バルブ１０がほう珪酸ガラスであったが、これに限定されることはない。さらに、バルブ１０は外径４ｍｍ、内径３ｍｍのものを用いたが、特にその寸法に限定されるものではない。なぜなら、それらの条件を変更したとしても、バルブ１０の外部電極１５に対向する部分を略平坦にすることで、電荷の蓄積が広がりを持つようになり、内部電極１２近傍の収縮放電を抑えるとともに放電全体を拡散し、均斉度および効率が向上するというメカニズムは維持されるからである。また、バルブ１０内にはキセノンガスを充填していたが、これに限定されることはない。例えばネオンやクリプトンでも良い。キセノンガスとアルゴンガスなどの混合ガスでも良い。ただし、ガス種・ガス圧を変えると、最適な電圧・駆動周波数が変化する場合があるので注意が必要である。 In the present embodiment, the external electrode 15 having a width of 22 mm is used. However, the external electrode 15 is not limited to this. In the present embodiment, the distance between the bulb 10 and the external electrode 15 is 4 mm, but is not limited to this. Moreover, in this Embodiment, although the valve | bulb 10 was borosilicate glass, it is not limited to this. Further, although the valve 10 having an outer diameter of 4 mm and an inner diameter of 3 mm is used, the dimensions are not particularly limited. This is because, even if these conditions are changed, the portion of the bulb 10 facing the external electrode 15 is made substantially flat, so that the charge accumulation is broadened, and the contracted discharge in the vicinity of the internal electrode 12 is suppressed. This is because the mechanism of diffusing the entire discharge and improving the uniformity and efficiency is maintained. The valve 10 is filled with xenon gas, but the present invention is not limited to this. For example, neon or krypton may be used. A mixed gas such as xenon gas and argon gas may be used. However, it should be noted that the optimum voltage and drive frequency may change if the gas type and gas pressure are changed.

本発明の光源装置は、ランプ内にある明るさの偏りを解消し、かつ、発光効率を向上するので、液晶表示装置のバックライト装置等として有用である。 The light source device of the present invention is useful as a backlight device of a liquid crystal display device and the like because it eliminates the unevenness of brightness in the lamp and improves the light emission efficiency.

（ａ）は本発明の実施の形態１における誘電体バリア型放電ランプの側面断面図、（ｂ）は図１（ａ）におけるＩ−Ｉ線における断面図(A) is side surface sectional drawing of the dielectric barrier type discharge lamp in Embodiment 1 of this invention, (b) is sectional drawing in the II line | wire in Fig.1 (a). （ａ）は、本発明の実施の形態１における誘電体バリア型放電ランプの概略図、（ｂ）は、本発明の実施の形態１における誘電体バリア型放電ランプの等価回路図(A) is the schematic of the dielectric barrier type discharge lamp in Embodiment 1 of this invention, (b) is an equivalent circuit schematic of the dielectric barrier type discharge lamp in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１における電力を測定するためのＶ−Ｑリサージュ波形図VQ Lissajous waveform diagram for measuring power in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１における相対光出力とランプの位置との関係図FIG. 3 is a relationship diagram between relative light output and lamp position in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１における均斉度と扁平率の関係図Relationship diagram between uniformity and flatness ratio in Embodiment 1 of the present invention （ａ）本発明の実施の形態１における比較例の湾曲型外部電極を用いた点灯状態の液晶バックライトユニットの光明暗分布図、（ｂ）本発明の実施の形態１における平坦型外部電極を用いた点灯状態の液晶バックライトユニットの光明暗分布図(A) Light / dark distribution diagram of a liquid crystal backlight unit in a lighting state using the curved external electrode of the comparative example in the first embodiment of the present invention, (b) the flat external electrode in the first embodiment of the present invention. Light / dark distribution map of the used LCD backlight unit 本発明の実施の形態１における相対効率と扁平率の関係図Relationship diagram between relative efficiency and flatness ratio in Embodiment 1 of the present invention （ａ）は従来の光源装置の概略図、（ｂ）は図８（ａ）のＩ−Ｉ線における断面図(A) is the schematic of the conventional light source device, (b) is sectional drawing in the II line | wire of Fig.8 (a).

Explanation of symbols

１０バルブ
１１蛍光膜
１２内部電極
１３ａ，１３ｂ外部リード線
１４点灯回路
１５外部電極
１６コンデンサ 10 bulb 11 fluorescent film 12 internal electrode 13a, 13b external lead wire 14 lighting circuit 15 external electrode 16 capacitor

Claims

A valve having a shape extending along an axis;
A discharge medium containing a rare gas enclosed in the bulb, and not containing mercury;
An internal electrode disposed within one end of the bulb;
An external electrode disposed outside the bulb with a gap from the bulb and extending along an axis of the bulb;
The valve has a flat portion;
The dielectric barrier discharge lamp, wherein a surface of the external electrode facing the flat portion is a flat surface parallel to the flat portion.

The dielectric barrier discharge lamp according to claim 1, wherein the flat portion of the bulb extends in the axial direction of the bulb.

The cross-sectional shape perpendicular to the axis of the bulb is substantially elliptical,
The dielectric barrier discharge lamp according to claim 1, wherein a value obtained by dividing the short side of the elliptical shape by the long side is greater than 0.34 and less than 1.0.

The dielectric barrier discharge lamp according to claim 3, wherein a value obtained by dividing the short side of the substantially elliptical shape by the long side is greater than 0.5 and less than 1.0.