JP2015513756A - 電界放出型光源用電源 - Google Patents

Abstract

本発明は、電界放出型光源のための電源に関する。新規な電源は、小型化を可能にすると共に、力率および効率に関する改良を可能にする。小型化は、さらに、電界放出型光源に電源を効率的に組み込んで照明装置を形成することを可能にする。

Description

本発明は、一般的には電界放出に係り、具体的には電界放出型光源と共に使用するのに適したコンパクトな電源に関する。また、本発明は、該電源を備えた電界放出型光源に関する。

従来の白熱電球は、現在、より高いエネルギー効率を有し且つ少ない環境負荷の他の光源に取って代わられている。代替的な光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子と蛍光光源が挙げられる。しかし、ＬＥＤ素子は高価なものであって製造も込み入っており、蛍光光源は少量の水銀が含有されているため、それによって水銀露出による健康上のリスクに起因する潜在的な健康問題を提起することが知られている。また、水銀が含まれる結果として、蛍光光源のリサイクルは難しく、コストがかかるものでもある。

魅力的な代替光源は、電界放出型光源の形で出現した。電界放出型光源は、アノードとカソードを含み、アノードは透明導電層と、例えば透明なガラス管の内面に塗布された蛍光体の層からなる。蛍光体層は、電子によって励起されると発光するようになっている。電子放出は、アノードとカソード間の電圧によって引き起こされる。高発光を達成するためには、２−１２ｋＶの範囲の電圧を印加することが望ましい。

このような電界放出型光源と一体となって備えることを提案された電源は、米国特許出願公開２００８１８５９５３号に開示されている。米国特許出願公開２００８１８５９５３号において、電源は、望ましくない発光を阻止するため、ブリッジ整流器およびフィルタ素子と、電界放出型光源のアノードからカソード電源に適切な高電圧を供給するための増倍電圧整流器を備える。

しかし、米国特許出願公開２００８１８５９５３号の実施は、電源の大きさ並びに電源の効率に関連して望ましくない欠点を提供する。これらの欠点は、一般的に増倍電圧整流器にかなり多数のステップを導入することに由来する。

従って、電源を電界放出型光源に組み込むことを可能にするため、特に電源の寸法を考慮しながら、電界放出型光源用の改良された高電圧電源が必要となる。

従来技術における上述の並びにその他の欠点に鑑みて、本発明の一般的な目的は、電界放出型光源用の改良された電源を提供することである。

本発明の第一の態様によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力において、第一の電圧レベルの直流電源を受け取り、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力において、第二の電圧レベルの直流を供給するように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータを含み、第二の電圧レベルは第一の電圧レベルよりも高く、さらに、変圧器を備える共振インバータを含み、共振インバータはＤＣ−ＤＣコンバータの出力に接続され、第三の電圧レベルを有する第一の周波数で脈動信号を供給するように構成され、第三の電圧レベルは第二の電圧レベルよりも高く、また、脈動信号を第四の電圧レベルで直流に整流する増倍電圧整流器を含み、第四の電圧レベルは第三の電圧レベルよりも高く、増倍電圧整流器は電界放出型光源に接続するための一対の出力端子を備えており、電源は、増倍電圧整流器から供給される電界放出型光源の動作に関連する（例えば、電流および／または電圧）フィードバックに基づいて共振インバータを制御するための制御ユニットをさらに備える、電界放出型光源用電源が提供される。

本発明は、例えば増倍電圧整流器（典型的には複数のダイオード−コンデンサ段を含む）および共振インバータに接続された制御ユニットを導入することにより、例えば増倍電圧整流器から供給されるフィードバック信号を、接続された電界放出型光源のよりスムーズな制御を可能にしつつ用いることができるという認識に基づいている。特に高電圧での動作では、例えば電圧ノイズを導入することによって、たとえ直接的な「バーンアウト（焼損）」であっても電界放出型光源の寿命を効果的に制限することができる。

また、制御ユニットを導入することにより、視覚的にも、そしてビデオ録画のためにも許容できる、小さな時間的光出力変動を提供し、高電圧インバータの入力レベルと便宜段階でタップされる増倍電圧整流器電圧となり、増倍電圧整流器の入力電流と出力電流をサンプリングすることができる。増倍器の出力電流の直接的な調整は、増倍電圧整流器コンデンサによるタイムラグがあるため実行できないかもしれない。その代わりに、高電圧インバータ周波数をアルゴリズムに基づいて制御し、これによって出力電力を使用することができる。アルゴリズムは、サンプル値の任意な非線形性を補正するために、即ち、探索表を用いることによって使用することができる。

所望の調光範囲を可能にするために、周波数と入力電圧制御範囲があまりにも制限されているため、ランプの調光はさらに調整を複雑にする。後述するように、高圧インバータのオン−オフ変調は実施形態に従って用いることができ、依然として光出力変動要件を満たすものである。

さらに、共振回路が変圧器の一次側に存在する通常の構成と比較して、本発明によって提供される実施は、共振回路を変圧器の二次側に配置することに留意すべきである。

好ましくは、第一の電圧レベルでの直流電源の受け取りは、幹線電源からの整流された電圧信号として提供される。即ち、一例では幹線電源は６０Ｈｚの９０―１４０ＶＡＤ（ＲＭＳ）で供給され、或いは別の例では５０Ｈｚの１９０―２７０ＶＡＤ（ＲＭＳ）で供給され、続いて整流され（例えば、全波整流され）、上記で例示したように、幹線電源のＲＭＳ電圧レベルよりわずかに小さい平均電圧レベルを有するＤＣリップル信号が結果として得られる。従って、電源は、必要に応じて、全波整流を提供するような整流器を含んでいてもよい。

適用の範囲内で、一実施形態によれば第一の電圧レベルは、この整流された幹線電源である。しかし、直流電源は、本質的に一定の直流電源であってもよく、ここでは電源を制御する制御ユニットにより受信された直流信号と制御信号が重畳されてもよい。

さらに、第二の電圧レベルは第一の電圧レベルよりもより高いものである。適用の範囲内では、これは、第二の電圧レベルの平均値が第一の電圧レベルの平均値よりも高いものとして解釈されるべきである。典型的には、交流幹線電源を設ける場合、第二の電圧レベルは、可能性としては１００Ｖまでリップル電圧を上昇させるようにリップルすることができる。好ましくは、第二の電圧レベルは７００Ｖを超えないように設定してもよい。

さらにまた上述したように、共振インバータは、典型的には第三の電圧レベルを有する第一の周波数で脈動信号を提供するように構成されており、第三の電圧レベルは第二の電圧レベルよりも高い。適用の範囲内では、第一の周波数は０−２００ｋＨｚの周波数範囲から選択することができる。第一の周波数は、電源供給の動作中に、即ち上述の周波数範囲内で調整してもよいことに留意すべきである。好ましくは、第三の電圧レベルは、費用対効果の高い乾式絶縁変圧器の使用を可能にするために、３ｋＶ前後のピークトゥピーク値を伴う約１ｋＶである。

加えて、増倍電圧整流器は、好ましくは１０ｋＶを超えない（例示的な実施形態において）第四の電圧レベルの直流電流を供給するように構成されている。しかしながら、第四の電圧レベルは、例えば１５−２５ｋＶを超えるように、さらに高い最大電圧レベルに維持され得るようにすることも勿論可能であり、本発明の範囲内である。最大電圧レベルの選択は、もちろん、電源の具体的な実施に依存する。

上述したように、制御ユニットは、共振インバータを制御することにより電界放出型光源の調光を可能にすることができる。電源は、調光器に基づく従来のトライアックにより調光可能となるように構成してもよい。しかし、トライアック調光器を使用すると、不十分な力率と幹線周波数オーバートーンの含有量が高いため、完全に望ましいものとは言えない。好ましくは、制御ユニットは、電界放出型光源の光強度を表し、光強度信号に基づいて共振インバータを調整し、それによって、好ましくはＤＣ−ＤＣコンバータの残りのリップルから独立して、電界放出型光源が本質的に安定した照明レベルを提供することができる信号を受信するように構成してもよい。

さらに、制御ユニットは、好ましくはＤＣ−ＤＣコンバータに接続されている。このような構成により、制御ユニットは、電源の電気的効率を最大にし且つ予め決められた調光範囲を提供する目的のため、例えば増倍電圧整流器からのフィードバックによって、例えばＤＣ−ＤＣコンバータを最適に制御するように構成することができる。

一実施形態では、制御ユニットが、共振インバータのＰＷＭ（パルス幅変調）スタイル制御を可能とするための機能を含むように構成することができる。従って、共振インバータからの脈動信号は、幾つかの段階において抑制されてもよく（即ち、幾つかのパルスを排除してもよい）、かくして次の増倍電圧整流器からの出力を効果的に低減させ、光度が制御され得るように光源を「薄暗く」することを可能にする。

共振インバータのＰＷＭ制御は、好ましくは幹線電源の周波数を考慮して達成される。５０Ｈｚの幹線周波数に関して（効果的に全波整流の後に倍になる）、ＰＷＭ「基底周波数」は、幹線周波数に基づいて変動を低減するため所定の倍数に維持することができる。一実施形態では、ＰＷＭ基底周波数は、例えば６００−９００Ｈｚ、好ましくは８００Ｈｚの例示的な範囲内になるように選択される。

別の実施形態では、ＰＷＭ基底周波数は、電源を制御するために使用される制御プロトコル（例えばＤＡＬＩ）に基づいて選択される。従って、制御プロトコルの送信周波数は、ＰＷＭ基底周波数の選択に影響させることができる。また、電源は、好ましくは電界放出型光源を伴って構成され、それによって、例えば電界放出型光源と共に（この場合、例えばソケット内の電界放出型光源のように）或いは電界放出型光源の近傍に配置される電源のような照明装置を形成する。電源は、好ましくは電界放出型光源の電界放出カソードおよびアノード構造体に接続されていて、電界放出型光源に電力を供給するための駆動信号を提供するように構成されている。電界放出型光源に供給される電圧は、２−１２ｋＶの範囲であることが好ましい。本明細書の文脈において、「電界放出型光源」なる表現は広く解釈されるべきであり、従って、一般照明用としてだけでなく、制御可能な多色電界放出ディスプレイのための光源（例えば、電球、電子管など）を含むものである。

電界放出型光源によって生成される光のレベルのフィードバックは、例えば「光ドレイン概念」を用いることにより、例えば電界放出型光源の排気されたガラス体のポンプステムを用いて達成することができる。従って、照明装置のソケット内に電源を配置するに当たっては、光を集めて光強度レベルを生成するための光センサをＰＣＢ上に直接配置することができるように、例えば、ケーブル配線や類似の措置を施すことなく、電源装置のコンポーネント（例えば、大部分）を保持するＰＣＢを位置決めすることが可能であり、これによって、そうでなければ導入され得る妨害信号を最小化することができる。

しかしながら、電界放出光源の幾つかのタイプにおいては、電界放出型光源のガラス体に光センサを位置決めし、或いは、例えば光センサに電界放出型光源からの光の量を伝送ために、電界放出型光源のガラス体に接着された光ファイバを含むことは有利であり、本発明の概念に的確に沿っていることに留意すべきである。

一実施形態では、電界放出型光源からの光のフィードバックのいずれかが欠如していると、電界放出型光源の故障を示し、それ自体を、制御ユニットを適応させて電力供給を遮断するために使用することができる。このように、誤動作している電界放出型光源にはいかなる高電圧も供給が阻止されるため、この機能はリスクの低減に寄与することができる。

例えば、ポンプステムのガラス部分を通して伝送することができるように、電界放出型光源からの光のほんの一部を収集することが一般的に必要である。即ち、電界放出型光源が相対的に低いレベルの光を放出するとき（電界放出型光源によって放出される光の最大量と比較して）、光センサが既に飽和状態となることを避けるような方法で、電界放出型光源からの光を集めることが好ましい。このように、ポンプステムは、光センサによって収集される光の量を低減するための「フィルター」として作用する。

また、定格光出力レベルと比較して現在の光出力レベルを考慮することによって、電界放出型光源の可能な寿命を増大させるため、制御ユニットを、制御レジームを実行するように構成することもできる。このような実行では、予め決められた寿命曲線（例えば、電界放出型光源の所望の「エイジング」）に対応して「可能な限り多くの」光を放出するように電界放出の寿命を最適化することが可能となる。

さらにまた、光フィードバック機能を実行する際に、アンビエント光の量を収集するための制御ユニットに接続された付加的な光センサ（例えば、上述したように電界放出型光源のソケットに配置され、且つ電界放出型光源から放出される光からは「遮光」されている）を備えることができ、これによりアンビエント光の現在のレベルに基づいて光出力レベルを適合させる。

同様にして、照明装置はさらに、近傍にいる人の存在を突き止め、それに応じて照明装置によって放出される照明レベルを適合させるために、制御ユニットに接続された占有センサ（例えば、ＰＩＲセンサ）を備えていてもよい。

加えて、電源は、例えば電界放出型光源の較正レベルを制御するため、或いは照明装置の動作中に照明レベルを制御するために、外部制御信号を受信するための通信インターフェースを備えることができる。例えば、ＺｉｇＢｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷＬＡＮ、ＤＭＸ、ＲＤＭなどを含めて、有線または無線の様々な通信インターフェースが可能である。

本発明の第二の態様によれば、光源に調整可能な電圧レベルを印加するように構成された電源を制御するための方法が提供され、電源は共振インバータを備え、この方法は、電源用の動作電力を提供するように構成された信号のための周波数を決定する工程と、ＰＷＭ基底周波数として幹線信号の周波数の倍数を選択する工程と、選択されたＰＷＭ基底周波数で共振インバータのＰＷＭ制御に基づいて所定の時間にわたって出力を生成することを停止するように共振インバータを制御する工程とを備え、これにより、光源の強度レベルを制御するために制御されるべき光源に平均電圧レベルを与えることを可能にする。

上述したように、本発明の方法に従った機能は、例えば電源と通信可能に結合された制御ユニットで実施してもよい。従って、共振インバータからの脈動信号は幾つかの段階の間に抑制することができ（即ち、幾つかのパルスを除外してもよい）、かくして、光源を調光することができるように、共振インバータから提供される平均電圧レベルを効果的に低下させる。

共振インバータのＰＷＭ制御は、好ましくは幹線電源の周波数を考慮して達成される。５０Ｈｚの幹線周波数に関して（効果的に全波整流の後で倍となる）、ＰＷＭ 「基底周波数」は、幹線周波数に基づいて変動を低減するため所定の倍数に維持することができる。一実施形態では、ＰＷＭ基底周波数は、例えば６００−９００Ｈｚ、好ましくは８００Ｈｚの例示的な範囲内になるように選択される。

本発明は、一般的に電界放出型光源に関して説明してきたが、本発明の方法は、例えばＬＥＤやＯＬＥＤなどの発光素子を含む例示的な光源を含む他のタイプの光源に関連して適用することもできる。

本発明の文脈において、「幹線信号用の周波数」なる表現は広く解釈されるべきであり、上述のように例えば５０Ｈｚの幹線周波数のみを含むものではない。代替の実施形態では、特定周波数は、予め設定された外部周波数信号に基づくことができる。従って、例えば個々に又は幾分かが接続された電源を有する複数の接続された光源を制御するための機能を制御することに関連して、いかなる外部同期信号が提供されてもよい。このような制御信号は、例えば上述したＤＡＬＩプロトコル、或いはＤＭＸ、ＲＤＮなどのプロトコルのいずれかでも良い。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の特許請求の範囲並びに以下の説明を検討することで明らかになるであろう。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、以下に記載されたもの以外の実施形態を創出するために、本発明の様々な特徴を組み合わせることができることを認識する。

本発明のこれらおよび他の態様について、本発明の例示的な実施形態を示す添付図面を参照してより詳細に説明する。

図１は、本発明の現在好ましい実施形態に係る電源装置を概略的に示す図である。 図２は、電界放出型光源および図１の電源を備えた照明装置を概念的に示す図である。 図３ａは、照明装置の概要および詳細を示す図であるが、ここでは電界放出型光源は光のフィードバックに適応するものである。 図３ｂは、照明装置の概要および詳細を示す図であるが、ここでは電界放出型光源は光のフィードバックに適応するものである。

以下、本発明の現在好ましい実施形態が示される添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は様々な形態で具現化することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は徹底性と完璧性のために提示されており、当業者に対しては本発明の範囲を十分に伝えるものである。同じ参照符号は全体を通して同じ要素を指すものである。

ここで、電界放出型光源１０２に電力を供給するための電源１００を概略的に示す図１に戻る。電源１００は、幹線電源のような外部ＡＣ電源（フィルタリングされていない出力を提供するかも知れない）に接続するための整流器１０４と、整流器１０４に接続されたＰＦＣ−ブースト（ＤＣ−ＤＣ）コンバータ１０６を備え、第一の電圧レベルの直流電源を受け取って第二の電圧レベル（好ましくは重畳リップルの適度に低いコンテンツを有する）の直流電流を提供するように構成され、第二の電圧レベルは、第一の電圧レベルよりも高い。好ましくは、整流器は、電源１００および／または電界放出型光源１０２によって生成されるかも知れない障害を最小化するためのＥＭＣフィルタを備える。

電源装置は、さらに、変圧器を含むＬＬＣ共振インバータ１０８と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６の出力に接続された共振インバータを備え、第三の電圧レベルを有する第一の周波数で脈動信号を提供するように構成され、第三の電圧レベルは第二の電圧レベルよりも高い。ここで、例えばＬＬＣＣ共振インバータを含む任意のタイプの共振インバータも、本発明の文脈に含まれ得ることに留意すべきである。

一方、共振インバータ１０８からの出力は、脈動信号を第四の電圧レベルの直流に整流する倍電圧整流器１１０に接続され、第四の電圧レベルは第三の電圧レベルよりも高く、増倍電圧整流器は、電界放出型光源１０２に接続するための一対の出力端子を備えている。

さらに、電源１００は、増倍電圧整流器から提供される電界放出型光源の動作に関連するフィードバックに基づいて共振インバータ１０８を制御するための制御ユニット１１２を備える。制御ユニット１１２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラム可能なデジタル信号プロセッサまたは他のプログラム可能な装置を含むことができる。また、制御ユニット１１２は、特定用途向け集積回路、プログラム可能なゲートアレイ、プログラム可能なアレイロジック、プログラム可能なロジックデバイス、デジタル信号プロセッサを含んでもよく、或いは代わりにこれらを含んでいてもよい。制御ユニット１１２が上述したマイクロプロセッサやマイクロコントローラなどのプログラム可能な装置を含む場合、プロセッサは、プログラム可能な装置の動作を制御するコンピュータ実行可能コードを含むことができる。

加えて、図示した実施形態に示されるように、電源１００はＤＣ−ＤＣコンバータ１０６の出力に接続されたコンデンサ１１４を備える。好ましくは、電源１００の寿命を最大化するため、コンデンサ１１４は無電解コンデンサである。本発明者は、このタイプの電源装置における一般的なアプローチである電解コンデンサを使用することは、電源の寿命を大幅に縮めてしまうことを突き止めた。即ち、電解コンデンサは一般的に数千時間ほどの寿命を有しているので、数万時間に及ぶ寿命を有することが望ましいであろう現在の文脈においては、そのようなコンデンサは長寿命の実施として電源装置に使用するのに適していない。例示の実施では、無電解コンデンサは、出力電力の０．１５ｕＦ／Ｗより小さい容量を有している。

例えば、一般照明用の光源として電界放出型光源１０２を使用するには、光源からの発光出力を変えること、即ち、薄暗くできることが往々にして望ましい。一般的に、ＬＬＣ共振インバータを使用する場合、電源１００の電気効率を維持しながら、即ち、電界放出型光源１０２からの光出力を実際に減少させるときのロスを増大させることなく、このような調光機能を達成するためにＬＬＣからの出力を変化させる可能性に制約が生じることとなる。

現在のところ、電源１００の好ましい実施によれば、上述の問題も、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６を制御するための制御ユニットを、光出力の調光が要求されるときにＤＣ−ＤＣコンバータ１０６からの出力も変化するように適合させることで解決される。従って、開示された実施形態では、「調光段階」においてＤＣ−ＤＣコンバータ１０６とＬＬＣ共振インバータ１０８との間で連携できるような可能性を制御ユニット１１２が提供する。

具体的には、ＬＬＣ共振インバータ１０８の制御周波数に関して予め設定された周波数境界に達したとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６からの出力（第三の電圧レベル）を減少させることができる。例えば、制御ユニット１１２は、ＬＬＣ共振インバータ１０８の動作周波数に関連するＬＬＣ共振インバータ１０８からのフィードバックに基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６からの出力の調整を可能にし、ＤＣ−ＤＣコンバータからの出力は、ＬＬＣ共振インバータ１０８の動作周波数関数であり得る。

図２は、上述したように照明装置２０の基部２１０に配置された電界放出型光源２００および電源１００を備えた照明装置２０を示している。電界放出型光源２００は、電界放出カソード２０４がその内部に配置された（例えば中心に）円筒状のガラスエンベロープ２０２を含む。図２に示した電界放出型光源２００は、排気された筒状のガラス製管球２０２のような透明エンベロープに設けられたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明な電界放出アノードを使用するという概念に基づいている。光を放出するために、ＩＴＯ蛍光体層２０６は、電界放出カソード２０４に向かう方向でＩＴＯ層２０６の内側に設けられている。電界放出カソード２０４は、例えばナノ壁、ナノチューブなどを含むＺｎＯナノ構造を有する複数のシャープなエミッタが配列された導電性基板を備えることができる。シャープなエミッタは、炭素系ナノ構造（例えばＣＮＴなど）を含んでいてもよい。

基部２１０は、端子２１２を備えており、例えば、従来の電球と取り替えて照明装置２０を使用することを可能にする。本発明の概念の範囲内で、例えばＴ８、Ｔ５蛍光管などと相似ファクターを有する同様な管ベース構成にすることも可能である。また、本発明の概念の範囲内で、例えば、異なる画素が、例えば同時に異なる色の光を放出することを可能にしながら、フラット電界放出型光源の適応「画素」ベースで制御することができるアドレス可能（アノード）セクションを有するフラット電界放出型光源を提供することも可能である。従って、このようなフラット電界放出光源は、多色ディスプレイとして使用することができる。制御機能は、上述の制御ユニットによって提供してもよい。

カソード２０４に駆動信号（すなわち高電圧）を供給するために、基部２１０は上述したように電源１００を備えることが好ましい。電界放出アプリケーション２００の動作中に、電界がカソード２０４と、例えばＩＴＯ層２０６のようなアノード層との間に印加される。電界の印加により、カソード２０４は、蛍光体層２０８に向かって加速される電子を放出する。放出された電子が蛍光体層２０８の蛍光体粒子に衝突したときに蛍光体層２０８は発光し、これによって再結合するときに光子を放出する電子を励起する。蛍光体層２０８から提供される光は、透明ＩＴＯ／アノード層２０６とガラス製管球２０２を透過する。光は、好ましくは白色であるが、着色光も可能であり、本発明の範囲内である。光は、紫外線光であってもよい。

以下、代替の実施形態である照明装置３００の概要と詳細を開示する図３ａおよび図３ｂについて説明するが、この実施形態は１つの電球の概念に沿って、かくして既に利用可能なソケット／照明器具用の改造として好適であり、図２に示した照明装置２０と比較して僅かに異なる形状を有している。

図２に示した照明装置２０と同様に、照明装置３００は、可能性としてＺｎＯナノ構造の概念に基づいて（明確には図示せず）、例えば複数のナノ構造を備えた中央に配置されたカソード３０２を備える。さらに、照明装置３００は、その内側に透明な電極層（アノード電極を形成する）と、上述のように蛍光体層が被覆されたガラス構造体３０４を備える。また、照明装置３００は、ガラス構造３０４を取り囲む、例えば拡散プラスチック材料の形態でなるカバー３０６を含む。ランプ基部３０８は、例えばねじ込みソケットに照明装置３００を取り付けるように設計されている。その他のタイプの照明基部も勿論可能であり、本発明の範囲内である。ランプ基部３０８は、例えば９０−２７０Ｖ＠４０−７０Ｈｚの交流電圧の幹線電源に照明装置３００を接続することを可能にする。一方、ランプ基部３０８は、上述したように照明装置３００内に組み込まれた本発明の電源３１０に接続される。

ここで、組み込まれた電源３１０とガラス構造体３０４の一部を詳細に示す図３ｂについて説明する。上述の説明に加えて、電源の概念的なレイアウトは、複数のダイオード３１２と上述した増倍電圧整流器のコンデンサ３１４を含むものであってもよい。図示の実施形態では、ダイオード３１２は電源３１０のＰＣＢの一方の面に設けられ、コンデンサはＰＣＢ３１６の他方の面に配置されている。

ダイオード３１２およびコンデンサ３１４の各対の間の電気的絶縁を増加させるため、ＰＣＢ３１６には、ダイオード３１２およびコンデンサ３１４の各対についてＰＣＢ３１６の周縁部に配置されたエアギャップ３１８が設けられている。図示のように、エアギャップ３１８を備えるようにＰＣＢ３１６を構成することと組み合わせて、ＰＣＢ３１６の異なる面にダイオード３１２とコンデンサ３１４の対を配置することによって、電源３１０の総寸法を小さくすることができ、これによってコンパクトな照明装置３００の提供を可能にする。

また、図示の実施形態では、排気されたガラス構造体３０４のポンプステム３２０は、装着時にＰＣＢ３１６を「貫通する」ように構成されており、これによって、例えばガラス構造体３０４から離れて面するＰＣＢ３１６の面上に配置される光センサ（図示せず）に隣接して配置されるように、ポンプステム３２０を構成することができる。図示の実施形態では、ガラス構造体からＰＣＢ３１６に向かって延びる３本の別々の延長部（ポンプステム３２０を含む）が示されている。さらなる延長部も勿論可能であって本発明の範囲内であり、例えば、ポンプステム３１６、アノード接続電極、カソード接続電極、並びにガラス構造体３０４から延出するゲッターを含んでもよい。

上述のように、例えば、発せられた光が所定の光レベルで安定が保たれることを可能にする目的で、照明装置によって放出される光の正規化された量を決定するために光センサを備えてもよい。

当業者は、本発明が上述した好ましい実施形態に限定されることは決してないことを認識している。逆に、多くの修正及び変更が、添付の特許請求の範囲内で可能である。例えば、図面、開示、および添付の特許請求の範囲を検討することにより、請求された発明を実施するに当たって、開示された実施形態に対する改変は当業者にとって理解され実施することが可能である。特許請求の範囲において「comprising（含む、備える）」なる語は、他の要素または工程を除外せず、不定冠詞「ａ」或いは「ａｎ」は複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。

Claims (15)

1. 電界放出型光源のための電源において、
   ＤＣ−ＤＣコンバータの入力において、第一の電圧レベルの直流電源を受け取り、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力において、第二の電圧レベルの直流を供給するように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータを含み、前記第二の電圧レベルは前記第一の電圧レベルよりも高く、
   変圧器を備える共振インバータを含み、前記共振インバータは前記ＤＣ−ＤＣコンバータの前記出力に接続され、第三の電圧レベルを有する第一の周波数で脈動信号を供給するように構成され、前記第三の電圧レベルは前記第二の電圧レベルよりも高く、
   前記脈動信号を第四の電圧レベルで直流に整流する増倍電圧整流器を含み、前記第四の電圧レベルは前記第三の電圧レベルよりも高く、前記増倍電圧整流器は前記電界放出型光源に接続するための一対の出力端子を備えており、
   前記電源は、前記増倍電圧整流器から供給される前記電界放出型光源の動作に関連するフィードバックに基づいて前記共振インバータを制御するための制御ユニットをさらに備える、
   電界放出型光源用電源。
2. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータがＰＦＣ−ブーストコンバータである、請求項１に記載の電源。
3. 前記共振インバータがＬＬＣまたはＬＬＣＣインバータの少なくとも一つである、請求項１または２に記載の電源。
4. ＥＭＣフィルタをさらに備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電源。
5. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータの前記出力に接続されたコンデンサをさらに備え、前記コンデンサは０．１５μＦ／Ｗよりも小さい容量を有しており、前記コンデンサは無電解コンデンサである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電源。
6. 前記制御ユニットは、前記第四の電圧レベルの動的調整を可能とするように構成されている、請求項１に記載の電源。
7. 前記制御ユニットは、さらに、前記電界放出型光源に供給される前記第四の電圧レベルを調整するため、前記脈動信号の一つ或いは複数のパルスを抑制するための前記共振インバータのＰＷＭ制御を適用するように構成されている、請求項６に記載の電源。
8. 前記ＰＷＭ制御のための基底周波数は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータに供給される整流された幹線信号の倍数として選択される、請求項７に記載の電源。
9. 前記制御ユニットは、さらに、前記電界放出型光源の光の強さを表す信号を受け取り、前記光の強さの信号に基づいて前記電界放出型光源から放出される光の量を制御するように構成されている、請求項１に記載の電源。
10. 前記制御ユニットは、さらに、前記電界放出型光源から放出される前記光の量を、予め設定された時間をベースにした光の放出曲線に基づかせるように構成されている、請求項９に記載の電源。
11. 前記増倍電圧整流器は、前記電源のＰＣＢの両側にそれぞれ配置されたダイオードおよびコンデンサの対を複数含み、前記ＰＣＢは、前記ダイオードおよびコンデンサの対の間の電気的絶縁を増加させるため、前記ダイオードおよびコンデンサの対について設けられた複数のエアギャップを含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電源。
12. 照明装置において、
    電界放出型光源であって、
    電界放出カソードと、
    少なくとも部分的に蛍光体層で被覆されたアノード構造体であって、前記電界放出カソードから放出される電子を受け取るように構成されたアノード構造体と、
    前記電界放出カソードと前記アノード構造体とが内部に配置される、排気されたチャンバーと、
    を有する電界放出型光源と、
    請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電源であって、前記アノードと前記電界放出カソードに接続され、光を発するために、電圧を印加して電子が前記カソードから前記アノードに放出されるように構成された電源と、
    を備えた照明装置。
13. 前記電源は、前記電界放出型光源の基部に組み込まれている、請求項１２に記載の照明装置
14. 前記排気されたチャンバーは、照明装置によって放出された光の少量を転換するためのポンプステムを含み、前記電源は、さらに、前記ポンプステムによって転換された光を受けるための光センサを含む、請求項１２または１３に記載の照明装置。
15. 光源に調整可能な電圧レベルを印加するように構成された電源を制御するための方法であって、前記電源は共振インバータを含み、前記方法は、
    前記電源用の動作電力を提供するように構成された信号のための周波数を決定する工程と、
    ＰＷＭ基底周波数として幹線信号の周波数の倍数を選択する工程と、
    選択されたＰＷＭ基底周波数で前記共振インバータのＰＷＭ制御に基づいて所定の時間にわたって出力を生成することを停止するように前記共振インバータを制御する工程と、を備え、
    これにより、前記光源の強度レベルを制御するために制御されるべき前記光源に平均電圧レベルを与えることを可能にする、方法。
    

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