KR20070098515A - 희가스 형광 램프 점등 장치 - Google Patents

희가스 형광 램프 점등 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20070098515A
KR20070098515A KR1020070025002A KR20070025002A KR20070098515A KR 20070098515 A KR20070098515 A KR 20070098515A KR 1020070025002 A KR1020070025002 A KR 1020070025002A KR 20070025002 A KR20070025002 A KR 20070025002A KR 20070098515 A KR20070098515 A KR 20070098515A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switching element
rare gas
fluorescent lamp
period
operation signal
Prior art date
Application number
KR1020070025002A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100961315B1 (ko
Inventor
시게요시 마츠모토
Original Assignee
우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 우시오덴키 가부시키가이샤 filed Critical 우시오덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20070098515A publication Critical patent/KR20070098515A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100961315B1 publication Critical patent/KR100961315B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/2806—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without electrodes in the vessel, e.g. surface discharge lamps, electrodeless discharge lamps
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/24—Circuit arrangements in which the lamp is fed by high frequency ac, or with separate oscillator frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

Abstract

희가스 형광 램프를 버스트(burst) 조광(調光)에 의해서 감광해도, 관축 방향의 휘도 분포의 균일성을 유지하여 깜빡거림을 억제하는 동시에, 주파수 증대 기간에 있어서의 램프 전압의 서지 전압의 발생을 방지하는 것으로서, 희가스 형광 램(1)와, 램프(1)에 교류 고전압을 인가하는 인버터 회로(100)를 가지고, 회로(100)는, 스위칭 소자 동작 신호를 출력하는 인버터 제어 회로(102)와, 스위칭 소자 동작 신호에 따라서 스위칭 소자를 온, 오프 제어함으로써 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 스위칭 소자 회로(101)와, 회로(101)로부터의 교류 전압을 승압하는 트랜스(111)로 이루어지고, 램프(1)의 점등 기간과 소등 기간의 시간 비율을 제어하여 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서, 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전(全) 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 스위칭 소자 동작 신호의 주파수를, 정상 시에 있어서의 스위칭 소자 동작 신호의 주파수보다도 높게 했다.

Description

희가스 형광 램프 점등 장치{LIGHTING APPARATUS FOR RARE GAS FLUORESCENT LAMP}
도 1은 본 발명에 관한 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치의 기본 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태의 발명에 관한 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시하는 희가스 형광 램프의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시하는 희가스 형광 램프를 액정 패널의 백 라이트로서 이용한 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 스위칭 소자 동작 신호의 주파수와 발광 효율 상대치와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6은 제1의 실시 형태의 발명에 있어서의 버스트 조광 신호, 스위칭 소자 동작 신호, 스위칭 소자의 동작 파형, 램프 전압 파형을 도시하는 도면이다.
도 7은 제2의 실시 형태의 발명에 관한 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비와 발광 효율 상대치와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 9는 제2의 실시 형태의 발명에 있어서의 버스트 조광 신호, 스위칭 소자 동작 신호, 스위칭 소자의 동작 파형, 램프 전압 파형을 도시하는 도면이다.
도 10은 제3의 실시 형태의 발명에 관한 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 11은 제3의 실시 형태의 발명에 있어서의 버스트 조광 신호, 스위칭 소자 동작 신호, 스위칭 소자의 동작 파형, 램프 전압 파형을 도시하는 도면이다.
도 12는 제1 내지 제3의 실시 형태의 발명에 관한 희가스 형광 램프 점등 장치의 실험 결과를 도시하는 도면이다.
도 13은 제1 내지 제3의 실시 형태의 발명에 관한 희가스 형광 램프 점등 장치의 실험 결과를 도시하는 도면이다.
도 14는 종래 기술에 관한 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프의 구성 및 종래 기술에 관한 버스트 조광 신호, 측정점 A의 광 출력, 측정점 B의 광 출력을 도시하는 도면이다.
도 15는 도 6에 도시한 주파수 증대 기간부터 정상 동작 기간에 이르기까지의 상세한 램프 전압 파형을 도시하는 도면이다.
도 16은 제4 실시 형태의 발명에 관한 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 17은 도 16에 도시한 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서, 버스트 조광의 점등기간 상기 전극에 교류의 고전압을 인가하는 인버터 회로를 가지고, 초기의 스위칭 소자 동작 신호, 스위칭 소자의 온·오프 상태를 나타낸 동작 파형, 및 램 프 전압 파형을 도시하는 도면이다.
도 18은 도 16에 도시한 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서, 버스트 조광의 점등 기간 초기의 스위칭 소자 동작 신호, 스위칭 소자의 온·오프 상태를 나타낸 동작 파형, 및 램프 전압 파형을 도시하는 도면이다.
도 19는 도 16에 도시한 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서, 버스트 조광의 점등 기간 초기의 스위칭 소자 동작 신호, 스위칭 소자의 온·오프 상태를 나타낸 동작 파형, 및 램프 전압 파형을 도시하는 도면이다.
도 20은 버스트 조광의 점등 기간 전체에 있어서의, 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및/또는 듀티비의 크기의 시간 변화를 나타낸 모식도이다.
도 21은 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및/또는 듀티비의 크기를 급격하게 변화시키면, 스위칭 소자 동작 신호(103)가 흐트러지는 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 도 16에 도시한 희가스 형광 램프 점등 장치의 인버터 제어 회로(102) 내의 구체적 구성을 도시하는 블록도이다.
도 23은 인버터 제어 회로(102)내 각 부의 신호 파형을 도시하는 타이밍 챠트이다.
도 24는 본 발명의 각 실시 형태에 적용되고, 도 3에 도시하는 희가스 형광 램프와 다른 구조를 갖는 직관(直管) 형상의 희가스 형광 램프(123)의 관축에 수직인 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 희가스 형광 램프 2 : 스위칭 소자 구동 회로
3 : 푸시-풀(push-pull) 동작 회로 4 : 콤퍼레이터
5 : 비교 전압 제어 회로 6 : 발진 회로
7 : 주파수 증대 회로 8 : 지연 회로
9 : 타이머 회로 11 : 유리관
12, 13 : 외부 전극 14 : 형광 물질
15 : 용이시동 부위 16 : 액정 패널
17 : 광학 필름 18 : 확산판
19 : 케이스체 20 : 스위칭 소자 듀티비 증대 회로
100 : 인버터 회로 101 : 스위칭 소자 회로
102 : 인버터 제어 회로 103 : 스위칭 소자 동작 신호
110 : 출력 신호 111 : 승압 트랜스
112 : 램프 전압 파형 113 : 버스트 조광 신호
114 : 직류 전원 115 : 스위칭 소자 동작 신호 생성 회로
116 : 주기·온 시간 제어 회로
117 : 온 시간 제어 신호 118 : 주기 제어 신호
119 : 카운터 회로1 120 : 비교 회로
121 : 카운터 회로2
122 : 주기·온 시간 제어 신호 생성 회로
123 : 희가스 형광 램프 124 : 유리관
125, 126 : 내부 전극 127, 128 : 유전체
129 : 형광 물질 Q1, Q2 : 인버터 스위칭 소자
본 발명은, 액정 디스플레이 패널의 백 라이트, 조명 등에 이용되는 희가스 형광 램프 점등 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이 패널의 백 라이트 광원이나 조명용 램프에는, 냉음극 형광 램프나 열음극 형광 램프가 많이 이용된다. 이들 램프는, 내부에 미량의 수은이 봉입되고, 방전에 의해 여기된 수은으로부터 발생하는 자외선에 의해 형광체를 발광시키는 것으로, 고휘도이고, 또한 효율적인 발광을 얻을 수 있는 점에서 우수하다.
그러나, 환경 오염 방지의 관점에서, 수은을 포함하지 않는 새로운 광원이 요망된다. 수은을 포함하지 않는 형광 램프로는, 유리관의 외면에 띠형상의 복수개의 전극을 설치하고, 이들 전극에, 예를 들면, 승압 트랜스로 승압된 고주파의 고전압을 인가하여 점등하는 희가스 형광 램프가 제안되어 있다. 이러한 희가스 형광 램프에는, 예를 들면 특허 문헌 1에 나타나는 바와같이, 유리관 단부의 내부에 도전성 물질을 도포하는 등, 희가스 형광 램프의 시동을 보조하기 위한 용이시동 부위가 형성되어 있다.
또한, 고주파의 고전압을 인가하여 점등하는 외부 전극형의 희가스 형광 램 프에서는, 특허문헌 2에 나타나는 바와같이, 전극에 인가되는 램프 전압 파형은, 정현파 전압이 아니라, 구형파 전압과 같은 급준한 전압 변화를 포함하는 전압을 인가함으로써 발광 효율이 높아진다.
이러한 희가스 형광 램프를 장착하는 액정 디스플레이 패널의 화면 휘도는, 일반적으로 주위의 밝기, 사용자의 기호, 화상 정보 등에 따라 적당한 크기로 조절 가능하다. 이 화면 휘도의 조절은 백 라이트의 조광에 의해 행해진다. 백 라이트의 조광은 버스트 조광이 일반적이다. 또한, 조명 용도에 있어서도, 간접 조명 등에서는 사용 환경에 맞춘 밝기로 조절하기 위해 넓은 조광 범위가 요구된다. 수법으로는, 백 라이트와 동일하게 버스트 조광이 일반적이다. 버스트 조광은, 듀티 조광이라고도 불리는데, 예를 들면, 60Hz 이상의 주기로 램프의 점등 기간과 소등 기간을 반복하고, 점등 기간과 소등 기간을 60Hz∼1kHz 정도로 주기적에 반복하고, 점등 기간과 소등 기간의 시간 비율의 제어에 의해 조광하는 것이다. 이 조광 주기는, 액정 백 라이트에서는 60∼300Hz 정도, 조명 용도에서는, 1kHz 정도가 적절하게 선택된다. 이들 주기는 사람의 눈에 감지되지 않는 주기로 선택되는 것으로, 주기는 상기 기재의 범위에 특정되는 것은 아니다.
<특허문헌 1> 일본국 특허 3149780호 공보
<특허문헌 2> 일본국 특개평 6-163008호 공보
도 14를 이용해 희가스 형광 램프(1)를 버스트 조광하는 경우에 대해서 설명한다. 동 도면은, 버스트 조광 신호, 측정점 A에서의 광 출력, 및 측정점 B에서의 광 출력을 도시하는 도면이다. 용이시동 부위(15)가 형성된 희가스 형광 램프(1)에 있어서, 용이시동 부위(15) 근방을 측정점 A로 하고, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소를 측정점 B로 하여, 버스트 조광 점등시켰을 시의, 측정점 A 및 측정점 B의 광 출력을 측정했다. 점등 기간의 초기에 있어서, 측정점 A에서는, 즉각 발광이 개시되는데, 측정점 B에서는 그보다 지연되어 발광이 개시되었다.
측정점 B의 발광이 측정점 A보다 지연되어 발광하는 원인에 대해 다음과 같이 생각된다. 희가스 형광 램프(1)의 방전은, 인가 전압의 극성이 반전할 시의 급준한 전압 변화가 생기는 순간에 발생하고, 다음의 급준한 전압 변화까지의 동안은 정지한다고 하는 방전 사이클을 반복한다. 또한, 희가스 형광 램프(1)는, 전극이 설치된 장소에 대응하는 유리관(11)의 내표면에, 전하가 축적됨으로써 방전이 발생하기 쉬워진다. 점등 기간의 초기에 있어서는, 우선 용이시동 부위(15)에서 방전의 기점이 발생하는데, 소등 기간에 유리관(11)의 내표면에 축적된 전하는 거의 소실되므로, 방전은 희가스 형광 램프(1) 전체로 확대되지 않고, 용이시동 부위(15) 주변에서만 발생한다. 방전이 발생한 영역에서는 유리관(11)의 내표면에 전하가 축적되므로, 다음 방전 사이클에서도 용이하게 방전이 발생하여, 이것이 기점이 되어, 다시 그 주변에 방전이 발생한다. 이와 같이, 방전 사이클을 몇회 반복함으로써, 희가스 형광 램프(1) 전체에 방전이 확대된다. 이 방전 사이클의 반복에 요하는 시간이 측정점 B의 발광의 지연이 된다.
또한, 점등 기간의 초기에 있어서는, 방전이 충분히 형성되지 않으므로, 희가스 형광 램프(1)의 캐패시턴스 성분이 작아진다. 램프 전압 파형의 평탄 부분 은, 램프와 램프에 접속되는 트랜스의 인덕턴스, 캐패시턴스 성분의 공진파형의 일부로 간주할 수 있으므로, 희가스 형광 램프(1)의 캐패시턴스 성분이 작은 경우, 평탄 부분의 감쇠가 큰 전압 파형이 된다. 그 결과, 극성이 바뀔 시의 급준한 전압 변화의 크기가 작아져, 희가스 형광 램프(1)에 공급되는 에너지가 작아지므로, 측정점 B의 발광의 지연이 커진다.
이러한 원인에 의해, 버스트 조광의 주기 내에 있어서의 점등 기간 초기에 있어서, 용이시동 부위(15)에서 발생한 방전이 희가스 형광 램프(1)의 축방향 전체에 확대되는데 시간을 요한다. 따라서, 도 14에 도시하는 바와같이, 점등 기간의 초기에 있어서, 측정점 A에서는 즉시 발광이 개시되지만, 측정점 B에서는 그보다도 지연되어 발광이 개시된다. 한편, 점등 기간 종료시에는, 희가스 형광 램프(1) 전체의 방전이 거의 동시에 정지하기 때문에, 측정점 A, 측정점 B의 발광은 동시에 정지한다. 따라서, 점등 기간 내의 측정점 B의 발광 시간은, 측정점 A에 비해서 발광의 지연 시간만큼 짧고, 밝기는 측정점 A에 비해서 낮아져, 희가스 형광 램프(1)의 축방향의 휘도 분포의 균일성을 악화시킨다. 또한, 측정점 B의 발광의 지연 시간은, 그 평균치에 대해 ±40% 정도의 범위에서 분산된다. 이 때문에, 측정점 B의 밝기는 버스트 조광의 주기마다 변화하여, 측정점 B의 근방에서 깜빡거림이 발생한다.
본 발명의 목적은, 상기의 문제점에 비추어, 희가스 형광 램프를 버스트 조광에 의해 감광해도, 희가스 형광 램프 축방향의 휘도 분포의 균일성을 유지하여 깜빡거림을 억제한 희가스 형광 램프 점등 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 다음과 같은 수단을 채용했다. 제 1의 수단은, 유리관의 내부에 He, Ar, Xe, Kr중 어느 1종류 이상의 희가스가 봉입되고, 상기 유리관 내면에 형광체가 도포되고, 상기 유리관의 축방향으로 신장되는 전극이 설치된 희가스 형광 램프와, 상기 전극에 교류의 고전압을 인가하는 인버터 회로를 가지고, 상기 인버터 회로는, 스위칭 소자 동작 신호를 출력하는 인버터 제어 회로와, 상기 스위칭 소자 동작 신호에 따라 스위칭 소자를 온, 오프 제어함으로써 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 스위칭 소자 회로와, 상기 스위칭 소자 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 승압 트랜스로 이루어지고, 상기 희가스 형광 램프의 점등 기간과 소등 기간을 주기적으로 반복, 점등 기간과 소등 기간의 시간 비율을 제어하여 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서, 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 상기 희가스 형광 램프가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수를, 정상시에 있어서의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수보다도 높게 한 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치이다.
제2의 수단은, 제1의 수단에 있어서, 상기 적어도 일부 기간의 초기, 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수를 점증시킨 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치이다.
제3의 수단은, 제1의 수단 또는 제2의 수단에 있어서, 상기 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 상기 희가스 형광 램프가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수로부터, 상기 정상 시의 스위칭 소자 동작 신호의 주파수로 되돌아가는데 있어서, 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수의 크기를 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치이다.
제4의 수단은, 유리관의 내부에 He, Ar, Xe, Kr중 어느 1종류 이상의 희가스가 봉입되고, 상기 유리관 내면에 형광체가 도포되고, 상기 유리관의 축방향으로 신장되는 전극이 설치된 희가스 형광 램프와, 상기 전극에 교류의 고전압을 인가하는 인버터 회로를 가지고, 상기 인버터 회로는, 스위칭 소자 동작 신호를 출력하는 인버터 제어 회로와, 상기 스위칭 소자 동작 신호에 따라서 스위칭 소자를 온, 오프 제어함으로써 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 스위칭 소자 회로와, 상기 스위칭 소자 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 승압 트랜스로 이루어지고, 상기 희가스 형광 램프의 점등 기간과 소등 기간을 주기적으로 반복하고, 점등 기간과 소등 기간의 시간 비율을 제어하여 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서, 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 상기 희가스 형광 램프가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비를, 정상시에 있어서의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비보다도 높게 한 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치이다.
제5의 수단은, 제4의 수단에 있어서, 상기 적어도 일부 기간의 초기, 상기 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비를 점증시킨 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치이다.
제6의 수단은, 제4의 수단 또는 제5의 수단에 있어서, 상기 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 상기 희가스 형광 램프가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비로부터, 상기 정상 시의 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비로 되돌아가는데 있어서, 상기 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비의 크기를 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치이다.
제7의 수단은, 유리관의 내부에 He, Ar, Xe, Kr중 어느 1종류 이상의 희가스가 봉입되고, 상기 유리관 내면에 형광체가 도포되고, 상기 유리관의 축방향으로 신장되는 전극이 설치된 희가스 형광 램프와, 상기 전극에 교류의 고전압을 인가하는 인버터 회로를 가지고, 상기 인버터 회로는, 스위칭 소자 동작 신호를 출력하는 인버터 제어 회로와, 상기 스위칭 소자 동작 신호에 따라서 스위칭 소자를 온, 오프 제어함으로써 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 스위칭 소자 회로와, 상기 스위칭 소자 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 승압 트랜스로 이루어지고, 상기 희가스 형광 램프의 점등 기간과 소등 기간을 주기적으로 반복하고, 점등 기간과 소등 기간의 시간 비율을 제어하여 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서, 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 상기 희가스 형광 램프가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및 듀티비를, 정상시에 있어서의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및 듀티비보다도 높게 한 것을 특징으로 하는 희 가스 형광 램프 점등 장치이다.
제8의 수단은, 제7의 수단에 있어서, 상기 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 상기 희가스 형광 램프가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및 듀티비로부터, 상기 정상시의 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및 듀티비로 되돌아가는데 있어서, 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및 듀티비의 크기를 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명을 도 1을 이용해 설명한다. 도 1은, 본 발명에 관한 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치의 기본 구성을 도시하는 도면이다.
희가스 형광 램프 점등 장치는 도 1에 도시하는 바와같이 직류 전원(114)으로부터 공급되는 수십 V부터 수백 V의 직류 전압이, 인버터 회로(100)에서 수십 kHz, 수 kV의 교류의 고전압으로 변환된다. 이 교류의 고전압은, 후술하는 도 3(b)에 도시하는 희가스 형광 램프(1)의 유리관(11) 외면의 축방향으로 신장되는 외부 전극(12, 13)에 인가되고, 점등 전력으로서 공급된다. 희가스 형광 램프(1)는, 도 3(b)에 도시하는 바와같이, 유리관(11)으로 밀폐 상태로 구성된 직관 형상의 외위기(外圍器)로서, 그 외면에는 축방향으로 신장되는 외부 전극(12, 13)이 배치되고, 그 내면에는 형광 물질이 형성되고, He, Ar, Xe, Kr중 어느 1종류 이상을 주성분으로 하는 희가스가 소정량 봉입되어 있다. 또한, 용이시동 부위(15)가 유리관(11)의 내부에 적어도 1개소 배치되어 있다.
인버터 회로(100)는, 직류 전압을 교류의 고전압으로 변환하여 출력하는 회로이고, 인버터 제어 회로(102), 스위칭 소자 회로(101) 및 승압 트랜스(111)로 구성된다. 인버터 제어 회로(102)는, 스위칭 소자 동작 신호(103)를 출력한다. 스위칭 소자 동작 신호(103)는, 스위칭 소자 회로(101)의 스위칭 소자를 온, 오프 제어하기 위한 주기적인 펄스 신호이다. 스위칭 소자 회로(101)는 푸시 풀(push-pull) 회로 방식, 하프 브리지 회로 방식, 풀 브리지 회로 방식 등으로 구성되고, 스위칭 소자 동작 신호(103)에 따라서 스위칭 소자를 온, 오프 동작시킴으로써, 직류 전원(114)으로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환한다. 이 교류 전압은 승압 트랜스(111)에 의해 승압되고, 인버터 회로(100)의 출력 전압이 된다. 버스트 조광은 버스트 조광 신호(113)에 맞추어, 인버터 회로(100)를 간헐 동작시킴으로써 행한다.
이러한 희가스 형광 램프 점등 장치에 대해, 본 발명의 제1 실시 형태를 도 2 내지 도 6을 이용해 설명한다.
도 2는 본 실시 형태의 발명에 관한 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치의 구성을 도시하는 도면, 도 3은, 도 2에 도시하는 희가스 형광 램프(1)의 구성을 도시하는 도면, 도 4는 도 2에 도시하는 희가스 형광 램프(1)를 액정 패널의 백 라이트로서 이용한 구성을 도시하는 도면, 도 5는 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수와 발광 효율 상대치와의 관계를 도시하는 도면, 도 6은 버스트 조광 신호(113), 스위칭 소자 동작 신호(103), 스위칭 소자(Q1, Q2)의 온, 오프 상태를 나타낸 동작 파형, 램프 전압 파형(112)을 도시하는 도면이다.
도 3에 도시하는 희가스 형광 램프(1)는, 예를 들면, 유리관(11)으로 밀폐 상태로 구성된 직관 형상의 외위기로서, 그 내면에는 희토류 형광체, 할로인산염 형광체 등의 형광체로 이루어지는 형광 물질(14)이 형성되어 있다. 유리관(11)의 밀봉 구조는 유리관(11)의 단부에 디스크상의 밀봉 유리판을 밀봉하여 구성되는데, 예를 들면, 간단히 유리관(11)을 가열하면서 직경 축소 가공하여 용단하는 소위 탑 시일(top seal)에 의해서 구성하는 것도 가능하다. 외부 전극(12, 13)은, 예를 들면 알루미늄 테이프를 폭 1㎜로 절단한 것이, 유리관(11)의 외표면에 있어서의 희가스 형광 램프(1)의 중심축을 끼운 대향 위치에 장착되어 구성되어 있다. 또한, 외부 전극(12, 13)은, 예를 들면 도전성 페이스트를 스크린 인쇄하고, 소성하여 형성한 것이어도 된다.
또한, 이 유리관(11)의 밀폐 공간에는 수은 등의 금속 증기를 포함하지 않는 He, Ar, Xe, Kr중 어느 1종류 이상을 주성분으로 하는 희가스가 소정량 봉입되어 있다.
용이시동 부위(15)는, 도전성 물질 혹은 역전자 방사 물질로 이루어지고, 방전 개시를 용이하게 하기 위해서, 유리관(11)의 내부에 적어도 1개소 배치된다. 방전은 용이시동 부위(15)를 기점으로 발생하고, 여기에서 연쇄적으로 희가스 형광 램프(1) 전체에 확대된다. 통상은, 유리관(11)의 단부 등에 설치되고, 점등 중에 있어서의 광 추출 효율에 영향을 주지 않게 한다.
도전성 물질은, 재료로는 은, 알루미늄, 흑연, 산화주석, 산화인듐, 바륨, 니켈 등을 1종 이상 포함하는 물질이나, 혹은 상기 물질과 결합제의 혼합 물질을 적절히 사용할 수 있다. 역전자 방사 물질은, 재료로는 카본 나노 튜브, 산화마그네슘, 산화세슘, 산화알루미늄, 산화아연, 산화납 등을 1종 이상 포함하는 물질이나, 혹은 상기 물질과 결합제와의 혼합 물질을 적절히 사용할 수 있다. 또한, 형상도 특별히 한정되지 않고, 점상, 입자상, 각상, 띠상을 적절히 사용할 수 있다. 또한, 유리관(11)의 단부에 1개소 설치하는 것에 한정되지 않고, 복수 개소 설치하는 것도 가능하고, 단부 이외의 부분에 용이시동 부위(15)를 배치하는 것도 시동 특성을 향상시킨다는 의미에 있어서는 충분히 가능하다.
또한, 용이시동 부위(15)는, 예를 들면, 유리관(11)에 도포한 후에 400℃에서 소성 고착되는데, 구비의 방법으로는, 유리관(11)의 내면에 있어서 유리 재료에 직접 용착하는 방법이나 도포에 의한 방법, 접착제 등에 의한 고정 등을 채용할 수 있다.
또한, 용이시동 부위(15)는, 방전 공간의 일부에 협착 부분을 형성하고, 이로부터 점등 시동성을 높일 수 있다. 또한, 협착 부분은 유리관(11)의 내부에 내측방을 향해 돌기를 형성함으로써 형성할 수도 있다. 외부 전극(12, 13)간의 방전 공간을 통해 방전시키는데 있어, 방전 공간의 일부를 다른 부분에 대해 근거리로 설계함으로써, 시동 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 협착 부분은 유리관(11)의 단부에 1개소 설치하는 것에 한정되지 않고, 복수개소 설치하거나, 단부 이외의 부분에 설치하는 것도 가능하다.
이 희가스 형광 램프(1)는, 도 4에 도시하는 바와같이, 일평면이 개구하고, 예를 들면 발포 PET 등의 확산 반사 시트를 내면에 배치한 금속성의 본체(19)의 바 닥부에, 복수개가 거의 균등한 간격으로 배치되어 있다. 그리고, 본체(19)에 있어서의 광조사 방향 전방측의 개구에는, 확산판(18), 광학 필름(17) 및 액정 패널(16)이 광조사 방향에 대해 이 순서로 겹쳐져 설치되어 있다. 여기서, 확산판(18), 광학 필름(17) 및 액정 패널(16)을 구성하는 재질로는, 종래부터 적합하게 이용되는 것이 쓰인다.
이 희가스 형광 램프 점등 장치는, 도 2에 도시하는 바와같이, 직류 전원(114)으로부터 공급되는 직류 전압이, 인버터 회로(100)에서 교류의 고전압으로 변환되어, 희가스 형광 램프(1)로 점등 전력으로서 공급된다. 또한, 인버터 회로(100)는 버스트 조광 신호(113)에 맞추어 간헐 동작하여, 버스트 조광을 행한다. 인버터 회로(100)는, 승압 트랜스(111), 스위칭 소자 회로(101), 인버터 제어 회로(102)로 구성되고, 또한, 상세히 설명하면, 스위칭 소자 회로(101)는 스위칭 소자(Q1), 스위칭 소자(Q2), 스위칭 소자 구동 회로(2)로 구성되고, 인버터 제어 회로(102)는 콤퍼레이터(4), 비교 전압 제어 회로(5), 발진 회로(6), 주파수 증대 회로(7), 지연 회로(8), 타이머 회로(9)로 구성된다.
우선, 인버터 제어 회로(102)에 대해서 설명한다. 인버터 제어 회로(102) 내의 발진 회로(6)는, 주기적인 톱니파형의 발진 신호를 출력하고, 톱니파형의 전압은 콤퍼레이터(4)의 플러스 단자에 입력되고, 마이너스 단자에는 비교 전압 제어 회로(5)로부터의 비교 전압이 입력된다. 톱니파형 전압의 구동 신호가 비교 전압을 상회하는 경우만 콤퍼레이터(4)의 출력 전압이 High로 된다. 즉, 콤퍼레이터(4)의 출력 전압이 되는 스위칭 소자 동작 신호(103)는 비교 전압의 크기에 따라 듀티비가 변화하는 펄스 파형이 되고, 그 듀티비는, 비교 전압이 작을수록 커지고, 비교 전압이 클수록 작아진다.
버스트 조광 신호(113)가 High인 경우, 비교 전압 제어 회로(5) 내의 트랜지스터는 오프 상태이고, 콤퍼레이터(4)의 마이너스 단자에 입력되는 비교 전압은 Vref×R2/(R1＋R2)로 된다. 이 비교 전압 Vref×R2/(R1＋R2)는 발진 회로(6)의 발진 신호인 톱니파형의 피크 전압보다 작다. 따라서, 콤퍼레이터(4)는 이 비교 전압의 크기에 대응한 듀티비의 펄스 파형인 스위칭 소자 동작 신호(103)를 출력하고, 희가스 형광 램프(1)를 점등한다. 버스트 조광 신호(113)가 Low인 경우, 비교 전압 제어 회로(5) 내의 트랜지스터는 온 상태로 되고, 비교 전압은 Vref와 거의 동일한 크기로 된다. Vref의 크기는 발진 회로(6)의 발진 신호인 톱니파형의 피크 전압보다도 크게 설정되어 있으므로, 콤퍼레이터(4)의 펄스 파형 출력인 스위칭 소자 동작 신호(103)는 정지하고, 희가스 형광 램프(1)는 소등된다.
또한, 인버터 제어 회로(102)는, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 증대 기간의 크기를 제어하는 타이머 회로(9), 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수를, 주파수 증대 기간 종료시부터 추이 기간을 거쳐 정상 동작 기간으로 연속적으로 변화시키기 위한 지연 회로(8), 발진 회로(6)의 타이밍 저항의 크기를 일시적으로 낮추고, 주파수를 증대시키기 위한 주파수 증대 회로(7)를 구비한다. 발진 회로(6)의 주파수는, 타이밍 저항(RT)과 타이밍 용량(CT)의 크기에 따라 결정되고, 타이밍 저항(RT)과 발진 주파수는 반비례 관계에 있다. 버스트 조광 신호(113)는 비교 전압 제어 회로(5)와 타이머 회로(9)에 입력된다.
버스트 조광 신호(113)가 High로 되면, 비교 전압 제어 회로(5) 내의 트랜지스터가 OFF되는 동시에, 타이머 회로(9)의 출력은 High로 된다. 그리고 지연 회로(8)의 콘덴서는 즉시 충전되어, 주파수 증대 회로(7)의 트랜지스터는 ON 상태로 된다. 그 결과, 발진 회로(6)의 타이밍 저항은, R4와 RT의 병렬 저항의 크기로 되어, 타이밍 저항치와 반비례 관계에 있는 스위칭 소자 동작 신호(103)의 동작 주파수는 증대한다. 다음에, 타이머 회로(9)의 설정 시간이 경과하면 타이머 회로(9)의 출력은 Low로 된다. 타이머 회로(9)의 설정 시간은, 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 희가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지 요한 시간을, 미리 실험에 의해 구한 크기이다. 타이머 회로(9)의 출력이 Low로 되면, 지연 회로(8)의 콘덴서 전압은 콘덴서와 저항의 시정수에 따라서 서서히 저하하고, 주파수 증대 회로(7)의 트랜지스터의 컬렉터, 이미터간의 저항은 서서히 커지고, 주파수는 연속적으로 완만하게 감소한다. 트랜지스터가 완전히 OFF로 되면, 타이밍 저항은 RT로 되므로, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 동작 주파수는 정상의 크기로 되돌아간다. 이와 같이 스위칭 소자 동작 신호(103)의 동작 주파수가 증대한 상태에서 서서히 감소하여 정상의 크기로 되돌아가기까지의 추이 기간은, 지연 회로(8)를 구성하는 콘덴서와 저항의 시정수에 의해 적절히 설정된다.
이어서, 스위칭 소자 회로(101), 승압 트랜스(111)에 대해서 설명한다. 스위칭 소자 동작 신호(103)는, 스위칭 소자 회로(101) 내의 스위칭 소자 구동 회로(2)에 입력된다. 스위칭 소자 구동 회로(2)는, 스위칭 소자 동작 신호(103)가 High로 되면 스위칭 소자(Q1) 또는 (Q2)중 어느 한쪽을 온으로 한다. 계속해서 스위칭 소자 동작 신호(103)가 Low가 되면 스위칭 소자 Q1과 Q2의 양쪽을 오프로 한다. 또한 계속해서 스위칭 소자 동작 신호(103)가 High가 되면, 전회에 온한 스위칭 소자가 아닌 쪽의 스위칭 소자를 온으로 한다. 이러한 스위칭 동작을 반복함으로써, 승압 트랜스(111)의 1차측에 가해지는 전압의 극성을 주기적으로 반전시켜, 승압 트랜스(111)의 2차측에서 교류의 고전압을 발생시킨다.
희가스 형광 램프(1)의 방전은, 인가 전압의 극성이 반전할 때의 급준한 전압 변화가 생기는 순간에 발생하고, 다음 급준한 전압 변화까지 동안은 정지한다고 하는 방전 사이클을 반복한다. 용이시동 부위(15)에서 방전의 기점이 발생한 후, 전체에 방전을 확대하는데는 방전 사이클을 복수회 반복할 필요가 있다. 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수를 증대시킴으로써, 단위 시간당 방전 사이클의 회수를 늘리게 되고, 방전의 확대를 빠르게 할 수 있다.
이로 인해, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소에서의 발광의 지연을 억제할 수 있고, 희가스 형광 램프(1)의 축방향 휘도 분포의 균일성을 유지할 수 있다. 또한, 발광의 지연이 억제됨으로써, 지연 시간의 편차 크기가 작아진다. 이 때문에, 지연 시간의 편차에 의한 밝기의 변화가 작아지고, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소에서 발생하는 깜빡거림을 억제할 수 있다.
도 5는, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수와, 희가스 형광 램프(1)의 발광 효율 상대치의 관계를 도시하는 도면이다.
동 도면에 도시하는 바와같이, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수가 100kHz인 경우에 발광 효율이 극대가 되므로, 정상 동작은 100kHz 전후에서 행하는 것이 바람직하다. 주파수를 증대하는 경우, 주파수가 발광 효율이 높은 크기로부터 일시적으로 벗어나므로, 주파수가 증대한 상태를 필요 이상으로 길게 계속하면, 전체의 발광 효율이 저하한다. 따라서, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수의 증대 기간은, 버스트 조광의 점등 기간의 개시부터, 희 가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하기까지의 기간의 크기에 멈추게함으로써, 발광 효율의 저하를 최소한으로 멈추게할 수 있다.
또한, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수의 증대 기간부터 정상 동작 기간에의 크기의 변화를 불연속적으로 행하면, 희가스 형광 램프(1)의 전압 파형이 흐트러져 방전이 불안정하게 될 우려가 있다. 따라서, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수의 증대 기간부터 정상 동작 기간으로 이행시킬 시에, 도 2에 도시하는 것과 같은 지연 회로(8)를 설치함으로써, 추이 기간에 주파수의 크기를 연속적으로 완만하게 변화시킴으로써, 전압을 안정되게 공급할 수 있어, 희가스 형광 램프(1)의 전압 파형이 흐트러지지 않고, 방전이 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 버스트 조광의 점등 기간의 개시부터 주파수 증대 기간, 추이 기간을 거쳐 정상 동작 기간에 이르기까지의, 버스트 조광 신호(113), 스위칭 소자 동작 신호(103), 스위칭 소자(Q1, Q2)의 온, 오프 상태를 나타낸 동작 파형, 램프 전압 파형(112)을 도시한 도면이다.
스위칭 소자(Q1, Q2)는, 스위칭 소자 동작 신호(103)가 입력된 스위칭 소자 구동 회로(2)의 동작에 따라서, 교대로 온이 된다. 램프 전압 파형(112)은 스위칭 소자(Q1), 또는 (Q2)가 온이 될 때에, 극성이 바뀌어, 급준한 전압 변화가 일어난다. 버스트 조광 신호(113)의 점등 기간의 개시부터 희가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하기까지의 기간, 주파수 증대 기간이 되고, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수가 증대하여, 램프 전압 파형(112)의 급준한 전압 변화가 발생하는 주파수도 증대한다. 계속해서 추이 기간으로 들어가, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수의 크기는 완만하게 연속적으로 변화한다. 정상 동작 기간에서, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수는, 정상 주파수로 되돌아가고, 램프 전압 파형(112)의 급준한 전압 변화가 생기는 주파수도 정상으로 되돌아간다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 발명에 관한 희가스 형광 램프 장치에서는, 버스트 조광의 점등 기간의 개시부터, 희가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하기까지의 기간의 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수를 높이고, 높은 주파수 상태로부터 완만하게 연속적으로 주파수가 변화하는 추이 기간을 거쳐, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수를 정상으로 되돌린다. 이로부터, 버스트 조광의 점등 기간 초기의 일정 기간에 있어서 단위 시간당의 램프 전압 파형(112)의 급준한 전압 변화의 회수를 늘리게 되어, 방전의 확대를 빠르게 할 수 있으므로, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소에서의 발광의 지연을 억제할 수 있고, 희가스 형광 램프(1)의 축방향 휘도 분포의 균일성을 유지할 수 있다. 또한, 발광의 지연이 억제됨으로써, 지연 시간의 불균형에 의한 밝기 변화가 작아지고, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소에서 생기는 깜빡거림을 억제할 수 있다. 또한, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수가 높은 기간부터 낮은 기간으로 완만하게 연속적으로 변화시키므로, 희가스 형광 램프(1)의 전압 파형이 흐트러지지 않고, 방전이 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제2의 실시 형태를 도 7 내지 도 9를 이용해 설명한다.
도 7은, 본 실시 형태의 발명에 관한 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치의 구성을 도시하는 도면, 도 8은, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비와 발광 효율 상대치와의 관계를 도시한 도면, 도 9는 버스트 조광 신호(113), 스위칭 소자 동작 신호(103), 스위칭 소자(Q1, Q2)의 온, 오프 상태를 나타낸 동작 파형, 램프 전압 파형(112)을 도시한 도면이다.
희가스 형광 램프(1)의 구성은 제1의 실시 형태와 동일하므로 설명을 생략한다. 희가스 형광 램프 점등 장치는, 도 7에 도시하는 바와같이, 직류 전원(114)으로부터 공급되는 직류 전압이, 인버터 회로(100)에서 교류의 고전압으로 변환되고, 희가스 형광 램프(1)에 점등 전력으로서 공급된다. 또한, 인버터 회로(100)는 버스트 조광 신호(113)에 맞추어 간헐 동작하고, 버스트 조광을 행한다. 인버터 회로(100)는 승압 트랜스(111), 스위칭 소자 회로(101), 인버터 제어 회로(102)로 구성되고, 더욱 상세히 설명하면, 스위칭 소자 회로(101)는 스위칭 소자(Q1), 스위칭 소자(Q2), 스위칭 소자 구동 회로(2)로 구성되고, 인버터 제어 회로(102)는 콤퍼레이터(4), 비교 전압 제어 회로(5), 발진 회로(6), 지연 회로(8), 타이머 회로(9), 스위칭 소자 듀티비 증대 회로(20)로 구성된다.
우선, 인버터 제어 회로(102)에 대해서 설명한다. 인버터 제어 회로(102) 내의 발진 회로(6)는, 주기적인 톱니파형의 발진 신호를 출력하고, 톱니파형의 전압은 콤퍼레이터(4)의 플러스 단자에 입력되고, 마이너스 단자에는 비교 전압 제어 회로(5)로부터의 비교 전압이 입력된다. 톱니파형 전압의 구동 신호가 비교 전압을 상회하는 경우에만 콤퍼레이터(4)의 출력 전압이 High로 된다. 즉, 콤퍼레이터(4)의 출력 전압이 되는 스위칭 소자 동작 신호(103)는 비교 전압의 크기에 따라 듀티비가 변화하는 펄스 파형이 되고, 그 듀티비는 비교 전압이 작을수록 커지고, 비교 전압이 클수록 작아진다.
버스트 조광 신호(113)가 High인 경우, 비교 전압 제어 회로(5) 내의 트랜지스터는 오프 상태이고, 콤퍼레이터(4)의 마이너스 단자에 입력되는 비교 전압은 Vref×R2/(R1＋R2)가 된다. 이 비교 전압 Vref×R2/(R1＋R2)는 발진 회로(6)의 발진 신호인 톱니파형의 피크 전압보다 작다. 따라서, 콤퍼레이터(4)는 이 비교 전압의 크기에 대응한 듀티비의 펄스 파형인 스위칭 소자 동작 신호(103)를 출력하고, 희가스 형광 램프(1)를 점등한다. 버스트 조광 신호(113)가 Low인 경우, 비교 전압 제어 회로(5) 내의 트랜지스터는 온 상태로 되고, 비교 전압은 Vref와 거의 동일한 크기로 된다. Vref의 크기는 발진 회로(6)의 출력 신호인 톱니파형의 피크 전압보다도 크게 설정되어 있으므로, 콤퍼레이터(4)의 펄스 파형 출력인 스위칭 소자 동작 신호(103)는 정지하고, 희가스 형광 램프(1)는 소등된다.
또한, 인버터 제어 회로(102)는, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비 증대 기간의 크기를 제어하는 타이머 회로(9), 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비를, 주파수 증대 기간 종료시부터 추이 기간을 거쳐 정상 동작 기간으로 연속적으로 변 화시키기 위한 지연 회로(8), 콤퍼레이터(4)로 입력되는 비교 전압을 일시적으로 낮추고, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비를 증대시키는 스위칭 소자 듀티비 증대 회로(20)를 구비하고 있다. 버스트 조광 신호(113)는 비교 전압 제어 회로(5)와 타이머 회로(9)에 입력된다.
버스트 조광 신호(113)가 High가 되면, 비교 전압 제어 회로(5) 내의 트랜지스터가 오프되는 동시에, 타이머 회로(9)의 출력은 High가 된다. 그리고 지연 회로(8)의 콘덴서는 즉시 충전되어, 스위칭 소자 듀티비 증대 회로(20)의 트랜지스터는 온 상태가 된다. 그 결과, 콤퍼레이터(4)의 마이너스 단자에 입력되는 비교 전압이 저하하고, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비는 증대한다. 다음에, 타이머 회로(9)의 설정 시간이 경과하면 타이머 회로(9)의 출력은 Low가 된다. 타이머 회로(9)의 설정 시간은, 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 희가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지 요한 시간을, 미리 실험에 의해 구한 크기이다. 타이머 회로(9)의 출력이 Low가 되면 지연 회로(8)의 콘덴서 전압은 콘덴서와 저항의 시정수에 따라서 서서히 저하하고, 스위칭 소자 듀티비 증대 회로(20)의 트랜지스터의 컬렉터, 이미터간의 저항은 서서히 커지고, 듀티비는 연속적으로 완만하게 감소한다. 트랜지스터가 완전히 오프로 되면, 비교 전압은 Vref×R2/(R1＋R2)로 되므로, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비는 정상의 크기로 되돌아간다. 이와 같이 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비가 증대한 상태에서 서서히 감소하여 정상 크기로 되돌아가기까지의 추이 기간은, 지연 회로(8)를 구성하는 콘덴서와 저항의 시정수에 의해 적절히 설정된다.
스위칭 소자 회로(101), 승압 트랜스(111)에 대해서는, 제1의 실시 형태와 동일하게 되므로, 설명을 생략한다.
구형파 전압에 의한 점등의 경우, 방전의 기점이 용이시동 부위(15)에서 발생한 점등 직후와 같은 단계에서는, 방전이 충분히 형성되지 않으므로, 희가스 형광 램프(1)의 캐패시턴스 성분이 작고, 램프 전압 파형(112)은 구형파 전압 파형의 평탄부의 감쇠가 큰 파형이 된다. 그러나, 버스트 조광의 점등 기간의 초기의 일정 기간에 있어서 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비를 높게 함으로써, 방전이 충분히 형성되지 않아도, 램프 전압 파형(112)의 평탄부의 감쇠를 억제할 수 있다. 그 결과, 극성이 바뀔 때의 급준한 전압 변화의 크기를 확보할 수 있어, 희가스 형광 램프(1)로 충분한 에너지를 공급할 수 있는 램프 전압 파형(112)을 형성할 수 있으므로, 방전의 확대를 빠르게 할 수 있다.
이로 인해, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소에서의 발광의 지연을 억제할 수 있고, 희가스 형광 램프(1)의 축방향 휘도 분포의 균일성을 유지할 수 있다. 또한, 발광의 지연이 억제됨으로써, 지연 시간의 편차에 의한 밝기의 변화가 작아지고, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소에서 발생하는 깜박거림을 억제할 수 있다.
도 8은 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비와 발광 효율 상대치와의 관계를 도시한 도면이다.
동 도면에 도시하는 바와같이, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비가 20%인 경우에 발광 효율이 극대가 되므로, 정상 동작은 20% 전후로 행하는 것이 바람 직하다. 듀티비를 증대하는 경우, 듀티비가 발광 효율이 높은 크기로부터 일시적으로 벗어나므로, 듀티비가 증대한 상태를 필요 이상으로 길게 계속하면, 전체의 발광 효율이 저하한다. 따라서, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비의 증대 기간은, 버스트 조광의 점등 기간의 개시부터, 희 가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하기까지의 기간의 크기에 멈추게함으로써, 발광 효율의 저하를 최소한으로 억제시킬 수 있다.
또한, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비의 증대 기간부터 정상 동작 기간에의 크기의 변화를 불연속적으로 행하면, 희가스 형광 램프(1)의 램프 전압 파형(112)의 전압 파형이 흐트러져 방전이 불안정하게 될 우려가 있다. 따라서, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비의 증대 기간부터 정상 동작 기간으로 이행시킬 시에, 도 7에 도시하는 것과 같은 지연 회로(8)를 설치함으로써, 추이 기간에 듀티비의 크기를 연속적으로 완만하게 변화시켜, 전압을 안정되게 공급할 수 있고, 희가스 형광 램프(1)의 전압 파형이 흐트러지지 않아, 방전이 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있다.
도 9는, 버스트 조광의 점등 기간의 개시부터 듀티비 증대 기간, 추이 기간을 거쳐 정상 동작 기간에 이르기까지의, 버스트 조광 신호(113), 스위칭 소자 동작 신호(103), 스위칭 소자(Q1, Q2)의 온, 오프 상태를 나타낸 동작 파형, 램프 전압 파형(112)을 도시한 도면이다.
스위칭 소자(Q1, Q2)는, 스위칭 소자 동작 신호(103)에 따라서, 교대로 온이 된다. 램프 전압 파형(112)은, 스위칭 소자(Q1), 또는 (Q2)가 온이 될 때, 극성이 바뀌어, 급준한 전압 변화가 일어난다. 버스트 조광 신호(113)의 점등 기간의 개시부터 희가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하기까지의 기간, 듀티비 증대 기간이 되고, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비가 증대하여, 스위칭 소자(Q1, Q2)의 온 시간이 길어지고, 램프 전압 파형(112)의 평탄부의 감쇠를 억제할 수 있다. 계속해서 추이 기간으로 들어가, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비의 크기는 완만하게 연속적으로 변화한다. 정상 동작 기간에서, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비는, 정상의 듀티비로 되돌아가는데, 방전은 전체에 확대되어 있으므로, 램프 전압 파형(112)의 평탄부의 감쇠는 작다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 발명에 관한 희가스 형광 램프 점등 장치에서는, 버스트 조광의 점등 기간의 개시부터, 희가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하기까지 기간의 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비를 높이고, 높은 듀티비의 상태부터 서서히 연속적으로 듀티비가 변화하는 추이 기간을 거쳐, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비를 정상으로 되돌린다. 이에 따라, 점등 직후에도 희가스 형광 램프(1)로 충분한 에너지를 공급할 수 있는 램프 전압 파형(112)을 형성할 수 있으므로, 방전의 확대를 빠르게 할 수 있으므로, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소에서의 발광의 지연을 억제할 수 있어, 희가스 형광 램프(1)의 축방향 휘도 분포의 균일성을 유지할 수 있다. 또한, 발광의 지연이 억제됨으로써, 지연 시간의 편차에 의한 밝기의 변화가 작아지고, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소에서 생기는 깜빡거림을 억제할 수 있다. 또한, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비가 높은 기간부터 낮은 기간으로 완만하게 연속적으로 변화시키 므로, 희가스 형광 램프(1)의 전압 파형이 흐트러지지 않고, 방전이 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태를 도 10 및 도 11을 이용해 설명한다.
도 10은 본 실시 형태의 발명에 관한 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치의 구성을 도시하는 도면, 도 11은, 버스트 조광 신호(113), 스위칭 소자 동작 신호(103), 스위칭 소자(Q1, Q2)의 동작 파형, 램프 전압 파형(112)을 도시한 도면이다.
희가스 형광 램프(1)의 구성은 제1의 실시 형태와 동일하므로 설명을 생략한다.
이 희가스 형광 램프 점등 장치는, 도 10에 도시하는 바와같이, 직류 전원(114)으로부터 공급되는 직류 전압이, 인버터 회로(100)에서 교류의 고전압으로 변환되고, 희가스 형광 램프(1)에 점등 전력으로서 공급된다. 또한, 인버터 회로(100)는 버스트 조광 신호(113)에 맞추어 간헐 동작하고, 버스트 조광을 행한다. 인버터 회로(100)는, 승압 트랜스(111), 스위칭 소자 회로(101), 인버터 제어 회로(102)로 구성되고, 또한, 상세히 설명하면, 스위칭 소자 회로(101)는 스위칭 소자(Q1), 스위칭 소자(Q2), 스위칭 소자 구동 회로(2)로 구성되고, 인버터 제어 회로(102)는 콤퍼레이터(4), 비교 전압 제어 회로(5), 발진 회로(6), 주파수 증대 회로(7), 지연 회로(8), 타이머 회로(9), 스위칭 소자 듀티비 증대 회로(20)로 구성된다.
우선, 인버터 제어 회로(102)에 대해서 설명한다. 인버터 제어 회로(102) 내의 발진 회로(6)는, 주기적인 톱니파형의 발진 신호를 출력하고, 톱니파형의 전압은 콤퍼레이터(4)의 플러스 단자에 입력되고, 마이너스 단자에는 비교 전압 제어 회로(5)로부터의 비교 전압이 입력된다. 톱니파형 전압의 구동 신호가 비교 전압을 상회하는 경우에만 콤퍼레이터(4)의 출력 전압이 High가 된다. 콤퍼레이터(4)의 출력 전압, 즉 스위칭 소자 동작 신호(103)는, 비교 전압의 크기에 의해서 듀티비가 변화하는 펄스 파형이 되고, 그 듀티비는, 비교 전압이 작을수록 커지고, 비교 전압이 클수록 작아진다.
버스트 조광 신호(113)가 High인 경우, 비교 전압 제어 회로(5) 내의 트랜지스터는 오프 상태이고, 콤퍼레이터(4)의 마이너스 단자에 입력되는 비교 전압은 Vref×R2/(R1＋R2)이 된다. 이 비교 전압 Vref×R2/(R1＋R2)은 발진 회로(6)의 발진 신호인 톱니파형의 피크 전압보다 작다. 따라서, 콤퍼레이터(4)는 이 비교 전압의 크기에 대응한 듀티비의 펄스 파형인 스위칭 소자 동작 신호(103)를 출력하고, 희가스 형광 램프(1)는 점등한다. 버스트 조광 신호(113)가 Low인 경우, 비교 전압 제어 회로(5) 내의 트랜지스터는 온 상태로 되고, 비교 전압은 Vref과 거의 동일한 크기가 된다. Vref의 크기는 발진 회로(6)의 출력 신호인 톱니파형의 피크 전압보다도 크게 설정되어 있으므로, 콤퍼레이터(4)의 펄스 파형 출력인 스위칭 소자 동작 신호(103)는 정지하고, 희가스 형광 램프(1)는 소등된다.
또한, 인버터 제어 회로(102)는, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 증대 기간의 크기를 제어하는 타이머 회로(9), 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수, 듀티비를, 주파수 증대 기간 종료시부터 추이 기간을 거쳐 정상 동작 기간으로 연 속적으로 변화시키기 위한 지연 회로(8), 발진 회로(6)의 타이밍 저항의 크기를 일시적으로 낮추고, 주파수를 증대시키기 위한 주파수 증대 회로(7), 콤퍼레이터(4)에 입력되는 비교 전압을 일시적으로 낮추고, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비를 증대시키는 스위칭 소자 듀티비 증대 회로(20)를 구비한다. 발진 회로(6)의 주파수는, 타이밍 저항(RT)과 타이밍 용량(CT)의 크기에 따라 정하고, 타이밍 저항(RT)과 발진 주파수는 반비례의 관계에 있다. 버스트 조광 신호(113)는 비교 전압 제어 회로(5)와 타이머 회로(9)에 입력된다.
버스트 조광 신호(113)가 High로 되면, 비교 전압 제어 회로(5) 내의 트랜지스터가 오프되는 동시에, 타이머 회로(9)의 출력은 High로 된다. 그리고, 지연 회로(8)의 콘덴서는 즉시 충전되고, 주파수 증대 회로(7)의 트랜지스터 및 스위칭 소자 듀티비 증대 회로(20)의 트랜지스터는 온 상태로 된다. 그 결과, 발진 회로(6)의 타이밍 저항은 R4와 RT의 병렬 저항의 크기로 되고, 타이밍 저항치와 반비례 관계에 있는 스위칭 소자 동작 신호(103)의 동작 주파수는 증대한다. 또한, 콤퍼레이터(4)의 마이너스 단자로 입력되는 비교 전압이 저하하고, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비는 증대한다. 다음에, 타이머 회로(9)의 설정 시간이 경과하면 타이머 회로(9)의 출력은 Low로 된다. 타이머 회로(9)의 설정 시간은 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 희가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지 요한 시간을, 미리 실험에 의해 구한 크기이다. 타이머 회로(9)의 출력이 Low가 되면, 지연 회로(8)의 콘덴서 전압은 콘덴서와 저항의 시정수에 따라서 서서히 저하하고, 주파수 증대 회로(7) 및 스위칭 소자 듀티비 증대 회로(20)의 트랜지스터의 콜렉터, 이미터간의 저항은 서서히 커지고, 주파수, 듀티비는 연속적으로 완만하게 감소한다. 각 트랜지스터가 완전히 오프로 되면, 타이밍 저항은 RT로 되고, 비교 전압은 Vref×R2/(R1＋R2)가 되므로, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 동작 주파수와 듀티비는 정상의 크기로 되돌아간다. 이와 같이 스위칭 소자 동작 신호(103)의 동작 주파수, 듀티비가 증대한 상태로부터 서서히 감소하여 정상의 크기로 되돌아가기까지의 추이 기간은, 지연 회로(8)를 구성하는 콘덴서와 저항의 시정수에 의해 적절히 설정된다.
스위칭 소자 회로(101), 승압 트랜스(111)에 대해서는, 제1의 실시 형태와 동일하므로 설명을 생략한다. 또한, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수와 듀티비의 증대 기간부터 정상 동작 기간으로의 크기의 변화를 불연속적으로 행하면, 희가스 형광 램프(1)의 램프 전압 파형(112)의 전압 파형이 흐트러져 방전이 불안정하게 될 우려가 있다. 따라서, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수와 듀티비의 증대 기간부터 정상 동작 기간으로 이행시킬 시에, 도 10에 도시하는 것과 같은 지연 회로(8)를 설치함으로써, 추이 기간에 주파수와 듀티비의 크기를 연속적으로 완만하게 변화시킴으로써, 전압을 안정되게 공급할 수 있고, 희가스 형광 램프(1)의 전압 파형이 흐트러지지 않아, 방전이 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태의 발명에서는, 버스트 조광의 점등 기간의 개시부터, 희가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하기까지의 기간, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수와 듀티비를 같이 증대시킴으로써, 제1, 제2의 실시 형태의 발명의 효과를 공유하여, 보다 높은 효과를 얻을 수 있다.
즉, 버스트 조광의 점등 기간의 개시부터, 희가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하기까지의 기간에 있어서 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수를 증대시킴으로써, 단위 시간당 방전 사이클의 회수를 늘리게 되고, 방전의 확대를 빠르게 할 수 있다. 또한, 버스트 조광의 점등 기간의 개시부터, 희가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하기까지의 기간에 있어서 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비를 높게 함으로써, 희가스 형광 램프(1)로 충분한 에너지를 공급할 수 있는 램프 전압 파형(112)을 형성할 수 있으므로, 방전의 확대를 빠르게 할 수 있다.
이로 인해, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소에서의 발광의 지연을 억제할 수 있고, 희가스 형광 램프(1)의 축방향 휘도 분포의 균일성을 유지할 수 있다. 또한, 상기 발광의 지연이 억제됨으로써, 지연 기간의 편차에 의한 밝기 변화가 작아지고, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소에서 생기는 깜박거림을 억제할 수 있다.
도 11은 버스트 조광의 점등 기간의 개시부터 주파수 증대 기간, 추이 기간을 거쳐 정상 동작 기간에 이르기까지의, 버스트 조광 신호, 스위칭 소자 동작 신호(103), 스위칭 소자(Q1, Q2)의 동작 파형, 램프 전압 파형(112)을 도시한 도면이다.
스위칭 소자(Q1, Q2)는, 스위칭 소자 동작 신호(103)에 따라서, 교대로 온이 된다. 램프 전압 파형(112)은 스위칭 소자(Q1), 또는 (Q2)가 온이 될 때, 극성이 바뀌어, 급준한 전압 변화가 일어난다. 버스트 조광의 점등 기간의 개시부터, 희 가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하기까지의 기간은, 주파수 증대 기간인 동시에 듀티비 증대 기간이 되고, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수와 듀티비가 증대하고, 램프 전압 파형(112)의 급준한 전압 변화가 생기는 주파수가 증대하고, 또한 램프 전압 파형(112)의 평탄부의 감쇠를 억제할 수 있다. 이어서 추이 이간으로 들어가, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수와 듀티비의 크기는 완만하게 연속적으로 변화한다. 정상 동작 기간에서는, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수, 및 듀티비는 정상의 크기로 되돌아가고, 램프 전압 파형(112)도 정상 동작시의 전압 변화를 나타낸다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 발명에 관한 희가스 형광 램프 점등 장치에서는, 버스트 조광 신호(113)의 점등 기간의 개시부터, 희가스 형광 램프(1)가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하기까지의 기간의 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수와 듀티비를 높이고, 높은 주파수 상태 및 높은 듀티비 상태로부터 서서히 연속적으로 주파수 및 듀티비가 변화하는 추이 기간을 거쳐, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수와 듀티비를 정상으로 되돌린다.
이로부터, 단위 시간당 급준한 전압 변화의 회수를 늘리게 되고, 또한 점등 직후에도 희가스 형광 램프(1)로 충분한 에너지를 공급할 수 있는 램프 전압 파형(112)을 형성할 수 있으므로, 방전의 확대를 빠르게 할 수 있고, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소에서의 발광의 지연이 억제되고, 희가스 형광 램프(1)의 축방향 휘도 분포의 균일성을 유지할 수 있다. 또한, 상기 발광의 지연이 억제됨으로써, 지연 시간의 편차에 의한 밝기 변화가 작아지고, 용이시동 부위(15)로부터 떨어진 장소에서 발생하는 깜빡거림을 억제할 수 있다. 또한, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수와 듀티비가 높은 기간부터 낮은 기간으로 완만하게 연속적으로 변화시키므로, 희가스 형광 램프(1)의 전압 파형이 흐트러지지 않고, 방전이 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 제1 내지 제3의 실시 형태의 발명에 관한 희가스 형광 램프 점등 장치의 실험 결과를 도 12 및 도 13에 도시한다.
희가스 형광 램프 점등 장치는, 희가스 형광 램프를 4개 병렬로 접속하여 점등했다. 희가스 형광 램프는, 관 직경 ø 8.0㎜, 전체 길이 500㎜, 봉입 가스 Xe 160Torr이고, 도전성 물질을 희가스 형광 램프 내부에 도포함으로써, 용이시동 부위(15)를 희가스 형광 램프의 단부의 한쪽에 설치했다. 스위칭 소자 동작 신호의 주파수는 100kHz, 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비는 20%로 했다. 버스트 조광의 주파수는 100Hz로 했다. 버스트 조광의 듀티비(버스트 조광의 점등 기간/버스트 조광의 주기)를 변화시키면서, 용이시동 부위가 배치된 측의 단부 근방(이하, 측정점 A로 표시한다)의 휘도와, 용이시동 부위(15)가 배치된 측과 반대측의 단부 근방(이하, 측정점 B로 표시한다)의 휘도를 측정한 경우의, 측정점 B의 휘도/측정점 A의 휘도의 크기와, 버스트 조광의 듀티비의 관계를 도 12에 도시한다. 또한, 버스트 조광의 듀티비를 변화시킨 경우의, 깜빡거림의 유무, 및 측정점 A가 발광하고 나서 측정점 B가 발광하기까지의 지연 시간의 크기를 도 13에 도시한다.
버스트 조광의 듀티비가 10%인 경우, 측정점 B의 휘도는 측정점 A의 휘도에 대해 70%로 저하했다. 또한, 도 13에 도시하는 바와같이, 버스트 조광의 듀티비가 40%정도에서, 측정점 B부근에서 깜박거림이 발생하게 되었다. 또한, 측정점 A가 발광하고 나서, 측정점 B가 발광하기까지의 지연 시간은 200∼400us였다.
다음에, 버스트 조광의 점등 기간의 초기에 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수의 증대 기간을 형성해 점등했다. 증대 기간의 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수는 200kHz, 증대 기간은 100μs, 추이 기간은 100μs로 했다. 버스트 조광의 듀티비를 변화시키면서, 측정점 A의 휘도와, 측정점 B의 휘도를 측정한 결과, 도 12에 도시하는 바와같이, 버스트 조광의 듀티비가 10%인 경우, 측정점 B의 휘도는 측정점 측정점 A의 휘도에 대해 80%로 유지되었다. 또한, 깜박거림의 유무를 확인한 결과, 도 13에 도시하는 바와같이, 버스트 조광의 듀티비가 30%이상에서는 깜박거림은 발생하지 않았다. 또한, 측정점 A가 발광하고 나서, 측정점 B가 발광하기까지의 지연 시간은 130∼270us였다.
이어서, 버스트 조광의 점등 기간의 초기에, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비의 증대 기간을 형성하여 점등했다. 증대 기간의 스위칭 소자 동작 신호(103)의 두티비는 80%, 증대 기간은 100μs, 추이 기간은 100μs로 하였다. 버스트 조광의 듀티비를 변화시키면서, 측정점 A의 휘도와, 측정점 B의 휘도를 측정한 결과, 도 12에 도시하는 바와같이, 버스트 조광의 듀티비가 10%인 경우, 측정점 B의 휘도는 측정점 A의 휘도에 대해 82%로 유지되었다. 또한, 깜박거림의 유무를 확인한 결과, 도 13에 도시하는 바와같이, 버스트 조광의 듀티비가 30%이상에서는 깜박거림은 발생하지 않았다. 또한, 측정점 A가 발광하고 나서, 측정점 B가 발광하기까지의 지연 시간은 120∼240us이었다.
이어서, 버스트 조광의 점등 기간의 초기에, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 및 듀티비의 증대 기간을 형성하여 점등했다. 증대 기간의 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수는 200kHz, 듀티비는 80%, 증대 기간은 100μs, 추이 기간은 100μs로 했다. 버스트 조광의 듀티비를 변화시키면서, 측정점 A의 휘도와, 측정점 B의 휘도를 측정한 결과, 도 12에 도시하는 바와같이, 버스트 조광의 듀티비가 10%인 경우, 측정점 B의 휘도는 측정점 A의 휘도에 대해 93%로 유지되었다. 또한, 깜박거림의 유무를 확인한 결과, 도 13에 도시하는 바와같이, 버스트 조광의 듀티비가 10%라도 깜빡거림은 발생하지 않았다. 또한, 측정점 A가 발광하고 나서, 측정점 B가 발광하기까지의 지연 시간은 50∼90us였다.
다음에, 본 발명의 제4의 실시 형태를 도 15 내지 도 23을 이용해 설명한다.
본 발명의 제1∼제3의 실시 형태의 희가스 형광 램프 점등 장치에 의하면, 깜빡거림은 방지되지만, 버스트 조광의 점등 기간의 개시 시의 램프 임피던스가 높은 것이 원인으로, 높은 서지 전압이 발생해, 방전 공간 외에서의 전극간의 연면 방전이나 커넥터, 배선 등의 절연 파괴가 생길 가능성 위험이 있는 것을 알았다.
그래서, 본 발명의 제4의 실시 형태에 있어서는, 버스트 조광의 「점등 기간의 개시부터 램프 축방향 전체에 걸쳐 발광하기까지의 기간」에 있어서, 갑자기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수를 높게 하거나, 갑자기 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비를 크게하지 않고, 단계(점차 증가)적으로 주파수를 높게, 또는 단계적(점차 증가)으로 듀티비를 크게 함으로써, 과전압 입력을 억제하고, 휘도 분포의 불균일이나 깜빡거림의 개선에 추가하여, 안전면에서도 우수한 희가스 형광 램프 점등 장 치가 된다.
도 15는 도 6에 도시한 주파수 증대 기간부터 정상 동작 기간에 이르기까지의 상세한 램프 전압 파형을 도시한 도면이다. 또한, 동 도면에 있어서는, 도 6에 있는 추이 기간은 형성되어 있지 않다.
동 도면에 있어서, 점등 개시 시점부터 전 발광 완료 시점까지의 기간이 주파수 증대 기간이고, 전 발광 완료 시점 이후가 정상 동작 기간이다. 주파수 증대 기간의 램프 전압은 정상 동작 기간과 비교해 전체적으로 높은 서지 전압이 발생한다. 그 중에서도, 특히, 점등 개시 시점 직후의 서지 전압은 다른 기간의 서지 전압에 비해 현저하게 높다(도 15의 ○로 둘러싼 부분).
이와같이 점등 개시 시점 직후의 서지 전압이 높아지는 이유는, 점등 개시 시점 직후는 주파수 증대에 의해 점등 회로로부터 램프로의 전력 공급 능력이 높아진다. 한편, 희가스 형광 램프의 방전은 아직 형성되어 있지 않으므로, 램프의 임피던스는 정전 용량이 작은 콘덴서와 등가이고, 트랜스의 누손(leakage) 인덕턴스와의 사이에서, Q가 높은 공진 회로가 형성되기 때문으로 생각된다.
이 높은 서지 전압의 존재는 트랜스, 커넥터, 배선 등의 절연 재료를 열화시키고, 장치의 단수명의 원인이 되는 경우가 있다.
또한, 점등 개시 시점 및 전 발광 완료 시점은 고속 비디오 카메라에 의해 발광의 퍼짐을 촬영함으로써, 또한, 램프 축방향의 복수 개소의 광 출력을 센서로 동시에 측정하고, 이들 출력의 시간 변화를 측정함으로써 검출 확인이 가능하다.
도 16은 본 실시 형태의 발명에 관한 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램 프 점등 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
동 도면에 있어서, 인버터 회로(100)는 직류 전원(114)으로부터의 직류 전압을 고주파 고전압으로 변환하고, 희가스 형광 램프(1)에 인가한다. 인버터 회로(100)는, 외부(예를 들면, 액정 텔레비젼의 조광 제어 회로 등)로부터의 버스트 조광 신호에 따라서 버스트 조광을 행하는 기능을 구비한다.
인버터 회로(100)는, 스위칭 소자 회로(101), 승압 트랜스(111), 인버터 제어 회로(102)로 구성된다. 또한 스위칭 소자 회로(101)는, 푸시풀 회로 방식, 하프 브리지 회로 방식, 풀 브리지 회로 방식 등으로 구성되고, 직류 전원(114)으로부터 공급된 직류 전압을 고주파 전압으로 변환하여 출력한다. 승압 트랜스(111)는, 스위칭 소자 회로(101)로부터 공급된 고주파 전압을 승압하여, 고주파 고전압으로 하여 출력한다. 승압 트랜스(111)로부터 출력된 고주파 고전압은 희가스 형광 램프(1)에 입력된다.
인버터 제어 회로(102)는, 스위칭 소자 회로(101)의 스위칭 소자(Q1, Q2)를 제어하기 위한 스위칭 소자 동작 신호(103)를 스위칭 소자 회로(101)에 출력하는 동시에, 외부로부터의 버스트 조광 신호(113)에 따라서, 버스트 조광 제어를 행하는 기능을 구비한다. 인버터 제어 회로(102)는, 스위칭 소자 동작 신호 생성 회로(115)와 주기·온 시간 제어 회로(116)로 구성되어 있다.
주기·온 시간 제어 회로(116)는 버스트 조광 신호가 입력되고, 온 시간 제어 신호(117)와 주기 제어 신호(118)를 스위칭 소자 동작 신호 생성 회로(115)로 출력한다.
온 시간 제어 신호(117)는, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 온 시간의 크기를 나타내고, 주기 제어 신호(118)는 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주기의 크기를 나타낸다. 온 시간 제어 신호(117)와 주기 제어 신호(118)의 크기는 회로 내에 기억되어 있고, 버스트 조광 신호를 기준으로 하는 설정 시간마다, 크기를 변화시킬 수 있다.
스위칭 소자 동작 신호 생성 회로(115)에는, 버스트 조광 신호(113), 온 시간 제어 신호(117), 주기 제어 신호(118)가 입력되고, 스위칭 소자 동작 신호(103)를 출력한다. 스위칭 소자 동작 신호(103)는, 주기가 주기 제어 신호(118)의 크기이고, 온 시간이 온 시간 제어 신호(117)의 크기의 펄스 신호이다.
또한, 버스트 조광 신호(113)에 따라서, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 출력과 정지가 제어된다.
도 17(a), (b)는, 도 16에 도시한 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서, 버스트 조광의 점등 기간 초기의 스위칭 소자 동작 신호(103), 스위칭 소자(Q1, Q2)의 온·오프 상태를 나타낸 동작 파형, 및 램프 전압 파형을 도시한 도면이다.
도 17(a)는, 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수를 높게 하여 동작시켰을 시의 파형을 도시하고, 도 17(b)는, 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수를 점증하여 동작시켰을 시의 파형을 도시한다.
도 17(a)의 경우, 점등 개시 시점 직후의 램프 전압 파형은, 소정의 전압을 넘는 높은 서지 전압이 발생한다. 이에 대해, 도 17(b)의 경우, 소정의 전압을 넘 는 높은 서지 전압이 발생하지 않고, 서지 전압이 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 여기서 상기 소정의 전압이란, 예를 들면, 2kV이다.
도 18(a), (b)는, 도 16에 도시한 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서, 버스트 조광의 점등 기간 초기의 스위칭 소자 동작 신호(103), 스위칭 소자(Q1, Q2)의 온·오프 상태를 나타낸 동작 파형 및 램프 전압 파형을 도시하는 도면이다.
도 18(a)은 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비를 높게 하여 동작시켰을 시의 파형을 도시하고, 도 18(b)는, 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비를 점증하여 동작시켰을 시의 파형을 도시한다.
도 18(a)의 경우, 점등 개시 시점 직후의 램프 전압 파형은, 소정의 전압을 넘는 높은 서지 전압이 발생한다. 이에 대해, 도 18(b)의 경우는, 소정의 전압을 넘는 높은 서지 전압이 발생하지 않고, 서지 전압이 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
도 19(a), (b)는, 도 16에 도시한 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서, 버스트 조광의 점등 기간 초기의 스위칭 소자 동작 신호(103), 스위칭 소자(Q1, Q2)의 온·오프 상태를 나타낸 동작 파형 및 램프 전압 파형을 도시한 도면이다.
도 19(a)는, 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수와 듀티비를 높게 하여 동작시켰을 시의 파형을 도시하고, 도 18(b)는, 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수와 듀티비를 점증하여 동작시켰을 시의 파형을 도시한다.
도 19(a)의 경우, 점등 개시 시점 직후의 램프 전압 파형은, 소정의 전압을 넘는 높은 서지 전압이 발생한다. 이에 대해, 도 19(b)의 경우는, 소정의 전압을 넘는 높은 서지 전압이 발생하지 않고, 서지 전압이 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
도 20(a), (b), (c), (d), (e), (f)는, 버스트 조광의 점등 기간 전체에 있어서의, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 및/또는 듀티비의 크기의 시간 변화를 나타낸 모식도이다.
도 20(a)는, 점등 기간의 개시 시점(점등 개시 시점)부터, 희가스 형광 램프 전체가 발광하는 시점(전 발광 완료 시점)까지, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 및/또는 듀티비의 크기를, 정상 동작의 크기보다도 높게, 또한 일정한 크기로 한 경우의 모식도이다.
이와 같이 동작시킴으로써, 점등 개시 시점부터 전 발광 완료 시점까지의 시간이 단축되므로, 휘도 분포의 균일성의 개선이나 깜빡거림을 억제하는 효과가 있다. 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 및/또는 듀티비의 크기를, 정상 동작의 크기로 되돌리는 것은, 도 20(e)에 도시하는 바와같이 전 발광 완료 시점 이전이라도, 또한 도 20(f)에 도시하는 바와같이 전 발광 완료 시점 이후라도 상기의 효과를 얻을 수 있다. 단, 전 발광 완료 시점 이후로 되돌리면, 발광 효율이 악화되므로, 전 발광 완료 시점에서 조속히 정상 동작의 크기로 되돌리는 것이 바람직하다.
도 20(b)는, 점등 개시 시점부터 전 발광 완료 시점까지, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 및/또는 듀티비의 크기를, 정상 동작의 크기보다도 높고, 또한 일정한 크기로 하여, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 및/또는 듀티비의 크기를, 정상 동작의 크기로 되돌릴 때, 연속적으로 변화시킨 경우의 모식도로, 도 6, 도 9, 및 도 11의 경우의 동작 조건에 상당한다.
스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 및/또는 듀티비의 크기를 급격하게 변화시키면, 도 21에 도시하는 바와같이, 스위칭 소자 동작 신호(103)가 흐트러지는 문제가 있는데, 상기와 같이 연속적으로 변화시킴으로써, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 흐트러짐을 방지할 수 있다.
이 문제는, 인버터 제어 회로를 디지털 회로로 구성하고, 동기 제어를 행하는 방법에 의해서도 회피할 수 있지만, 아날로그 회로로 구성하는 경우는 상기의 방법이 유효하다.
도 20(c), (d)는, 점등 개시 시점부터 전 발광 완료 시점까지의 기간으로서, 적어도 전 발광 완료 시점에 이르는 일정한 기간의 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 및/또는 듀티비의 크기를, 정상 시의 크기보다 높게 하고, 상기 일정 기간에 이르기까지 동안, 즉 상기 일정한 기간의 초기에 있어서, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 및/또는 듀티비의 크기를 점증시킨 경우의 모식도이다.
상기 일정한 기간에 이르기까지의 동안, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 및/또는 듀티비의 크기를 점증시킴으로써, 도 15에 도시한 것과 같은 점등 개시 직후의 현저하게 높은 서지 전압의 발생을 억제할 수 있다.
도 20(c)의 모식도는, 점등 개시 시점의 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주파수 및/또는 듀티비의 크기가 정상 시의 크기보다도 큰 경우를 나타내고, 도 20(d) 의 모식도는, 작은 경우를 나타내는데, 어느쪽이나 동일한 효과가 얻어진다.
도 22는, 도 16에 도시한 희가스 형광 램프 점등 장치의 인버터 제어 회로(102) 내의 구체적 구성을 도시하는 블록도, 도 23은 인버터 제어 회로(102)내 각 부의 신호 파형을 도시하는 타이밍 챠트이다.
인버터 제어 회로(102)는, 스위칭 소자 동작 신호 생성 회로(115)와 주기·온 시간 제어 회로(116)로 구성된다. 스위칭 소자 동작 신호 생성 회로(115)에는, 버스트 조광용 PWM 신호(113) 및 주기 제어 신호(117), 온 시간 제어 신호(118)가 입력되고, 스위칭 소자 동작 신호(103)를 출력한다. 주기·온 시간 제어 회로(116)는, 버스트 조광용 PWM 신호(113)가 입력되고, 주기 제어 신호(118) 및 온 시간 제어 신호(117)를 출력한다.
스위칭 소자 동작 신호 생성 회로(115)는, 카운터 회로1(119), 비교 회로(120)로 구성되고, 카운터 회로1(119)은, 버스트 조광용 PWM 신호(113) 및 주기 제어 신호(117)가 입력되고, 카운트 신호1을 출력한다. 비교 회로(120)는, 카운트 신호1 및 온 시간 제어 신호(118)가 입력되고, 스위칭 소자 동작 신호(103)를 출력한다.
주기·온 시간 제어 회로(116)는, 카운터 회로2(121) 및 주기·온 시간 제어 신호 생성 회로(122)로 구성되고, 카운터 회로2(121)는, 버스트 조광용 PWM 신호(113)가 입력되고, 카운트 신호2를 출력한다.
여기서, 버스트 조광용 PWM 신호(113), 스위칭 소자 동작 신호(103)는 2치 논리 신호이고, 카운트 신호1, 카운트 신호2, 주기 제어 신호(117), 온 시간 제어 신호(118)는 정수 신호이다.
다음에, 스위칭 소자 동작 신호 생성 회로(115)의 동작에 대해서 설명한다.
버스트 조광용 PWM 신호(113)가 Low에서 High로 변화하면, 카운터 회로1(119)가 카운트 동작을 개시한다. 카운트 신호1는, 크기(1)부터 시작되어, 일정 시간마다 값이 1증가한다. 카운터 회로1(119)는, 카운트 신호1가 주기 제어 신호(118)의 크기에 도달하면, 크기는 1로 되돌아가고, 동일한 동작을 반복한다.
비교 회로(120)에서는, 카운트 신호1와 온 시간 제어 신호(118)의 비교를 행하여, 카운트 신호1≤온 시간 제어 신호(118)인 경우, 스위칭 소자 동작 신호(103)를 High로 하고, 카운트 신호1>온 시간 제어 신호(118)인 경우, 스위칭 소자 동작 신호(103)를 Low로 한다.
즉, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주기는, 「카운트 신호1의 크기가 1증가하는 시간」×「주기 제어 신호(117)의 크기」이고, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 온 시간(High 레벨의 시간)은, 「카운트 신호1의 크기가 1증가하는 시간」×「온 시간 제어 신호(118)의 크기」이다.
버스트 조광용 PWM 신호(113)가 High에서 Low로 변화하면, 카운터 회로1(119)는 카운트 신호1가 주기 제어 신호(117)의 크기에 도달한 시점에서 카운트 동작을 정지하고, 카운트 신호1는 주기 제어 신호(117)의 크기를 유지한다. 즉, 스위칭 소자 동작 신호(103)는 Low 레벨을 유지한다.
다음에, 주기·온 시간 제어 회로(116)의 동작에 대해서 설명한다.
버스트 조광용 PWM 신호(113)가 Low에서 High로 변화하면, 카운터 회로 2(121)가 카운트 동작을 개시한다. 카운터 회로2(121)는 카운터 회로1(119)와 동기하여 동작한다. 카운트 신호2는, 크기(1)로부터 시작되어, 일정 시간마다 값이 1증가하고, 크기가 카운트 가능 최대치 QMAX에 도달하면, 카운트 동작을 정지하여, QMAX를 유지한다.
주기·온 시간 제어 회로(116)는, 카운트 신호2의 크기와, 회로 내에 기억되어 있는 정수 τ1, τ2, τ3, …τn과의 비교를 행하고, 그 결과에 대응하여 기억되어 있는 2개의 정수 신호를 주기 제어 신호(117) 및 온 시간 제어 신호(118)로서 출력한다.
구체적으로는, 카운트 신호2를 Q, 주기 제어 신호(117)를 C, 온 시간 제어 신호(118)를 D로 하면, 0≤Q<τ1의 경우는 C=To, D=Tono로 되고, τ1≤Q<τ2의 경우는 C=T1, D=Ton1으로 되고, τn≤Q의 경우는 C=Tn, D=Tonn으로 된다.
버스트 조광용 PWM 신호(113)가 High에서 Low로 변화하면, 카운트 신호2는 0으로 변화하여, 그 크기를 유지한다.
이와 같이 스위칭 소자 동작 신호(103)의 주기, 온 시간의 시간 변화는, 정수 신호 τ1∼τn, To∼Tn, Tono∼Tonn의 크기를 조절함으로써 임의로 변경할 수 있다.
또한, 도 22에 도시한 인버터 제어 회로(102)에 있어서는, 회로 구성의 용이함으로부터, 스위칭 소자 동작 신호(103)의 듀티비를, 「온 시간 제어 신호의 크기 」/「주기 제어 신호의 크기」로 치환해 제어하는데, 당연히 이는 듀티비를 제어하는 것과 등가이고, 발명의 주지와 다른 것이 아니다.
다음에, 도 22에 도시한 인버터 제어 회로(102)의 회로 동작을 도 23에 도시한 타이밍 챠트를 이용해 설명한다.
여기서는, 도 23에 도시하는 바와같이, τ1=80, τ2=400, To=8, T2=10, Tono=2, Tonn=4, Tonn=2로 설정했다.
버스트 조광용 PWM 신호(113)가 Low에서 High로 변화하면, 카운트 신호1, 카운트 신호2는 1의 크기로 되고, 일정 시간마다 1증가한다. 이 예에서는, 카운트 신호1와 카운트 신호2의 카운트 업의 주기가 동일한데, 카운트 신호2의 주기는 카운트 신호1의 n배라도 된다.
카운트 신호2가 0∼τ1(=80)의 사이는, 주기 제어 신호(117)는 8, 온 시간 제어 신호(118)는 2이다. 스위칭 소자 동작 신호(103)는, 카운트 신호 1≤온 시간 제어 신호(118)(=2)의 경우에 High로 되고, 그 이외는 Low가 된다. 카운트 신호1는 주기 제어 신호(117)가 8의 크기로 되면 1로 되돌아가, 같은 동작을 반복한다.
카운트 신호2가 τ1=80이 되면, 주기 제어 신호(117)는 5, 온 시간 제어 신호(118)는 4로 변화한다. 스위칭 소자 동작 신호(103)는, 카운트 신호 1≤ 온 시간 제어 신호(118)(=4)의 경우에 High로 되고, 그 이외는 Low가 된다. 카운트 신호1는 주기 제어 신호(117)가 5의 크기가 되면 1로 되돌아가, 같은 동작을 반복한다.
카운트 신호2가 τ2=400이 되면, 주기 제어 신호(117)는 10, 온 시간 제어 신호(118)는 2로 변화한다. 스위칭 소자 동작 신호(103)는, 카운트 신호 1≤ 온 시간 제어 신호(118)(=2)의 경우에 High로 되고, 그 이외는 Low가 된다. 카운트 신호1는 주기 제어 신호(117)가 10의 크기가 되면 1로 되돌아가, 같은 동작을 반복한다.
카운트 신호2는 카운트 가능 최대치 QMAX에 도달하면, QMAX의 크기를 유지한다.
버스트 조광용 PWM 신호(113)가 Low가 되면, 카운트 신호는 주기 제어 신호(117)가 1의 크기에 도달한 시점에서 카운트를 정지하고, 동시에 카운트 신호2는 0에 리셋된다.
또한, 상기의 각 실시 형태에 있어서의, 주파수 증대 기간, 듀티비 증대 기간, 및 주파수와 듀티비 증대 기간은 미리 고정하는 것이 아니라, 도 14의 B에 상당하는 장소에 배치된 광 센서의 출력에 의해서, 전 발광 완료 시점을 판정하는 피드 백 제어를 행하도록 해도 된다.
도 24는, 본 발명의 각 실시 형태에 적용되고, 도 3에 도시하는 희가스 형광 램프와 다른 구조를 갖는 직관 형상의 희가스 형광 램프(123)의 관축에 수직인 단면도(특표 2004-510302 참조)이다.
동 도면에 도시하는 바와같이, 유리관(124) 내벽에 따라 관축 방향으로 설치된 2개의 선 상태의 내부 전극(125, 126)은 유리로 이루어지는 유전체(127, 128)에 의해 덮이고, 유리관(124) 내벽 및 유전체(127, 128) 상에 형광 물질(129)이 형성되어 있다. 이와 같이, 본 발명의 각 실시 형태의 희가스형 광 램프는, 도 3에 도시한 유리관 외면의 관축 방향으로 신장하는 외부 전극이 설치된 희가스 형광 램프뿐만 아니라, 도 24에 도시하는 것과 같은 유리관(124) 내벽에 따라 관축 방향으로 내부 전극(125, 126)이 설치된 희가스 형광 램프도 적용할 수 있다. 도 3이나 도 24에 도시한 구조를 갖는 희가스 형광 램프는 유전체를 통해 방전하는 유전체 배리어 방전 램프의 범주에 속하는 램프이다.
또한, 본원 발명의 점등 장치는, 당 명세서에 있어서는, 희가스 형광 램프용으로서 설명했는데, 방사 휘도 분포의 균일성을 유지하는 점이나, 높은 서지 전압을 방지한다는 점에서는, 형광 램프에 한정되지 않는다. 도 3이나 도 24에 도시하는 구조의 램프나 그 이외에도 전극과 방전 용기와의 사이에 적어도 1개의 유전체를 통해 방전 용기 내에 방전을 발생시켜, 방전에 의해 발생하는 엑시머광을 이용하는 방전 램프이면, 이들 램프에도 본원 기재의 기술을 적용할 수 있다. 또한, 용도에 대해서도 액정 백 라이트나 조명 용도에 한정되는 것은 아니다.
본원 발명에 의하면, 스위칭 소자 동작 신호의 주파수, 또는 듀티비를 높게 함으로써, 희가스 형광 램프의 축방향 전체에 방전이 확대되는 것을 빠르게 할 수 있다. 이에 따라, 용이시동 부위로부터 떨어진 장소에서의 발광의 지연을 억제할 수 있어, 희가스 형광 램프 축방향 휘도 분포의 균일성을 유지할 수 있다. 또한, 상기 발광의 지연이 억제됨으로써, 지연 시간의 편차에 의한 밝기의 변화가 작아 져, 용이시동 부위에서 떨어진 장소에서 발생하는 깜빡거림을 억제할 수 있다.
또한, 스위칭 소자 동작 신호의 주파수나 듀티비가 높은 기간에서 정상 동작 기간으로 이행할 시에, 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및 듀티비의 크기를, 불연속적이 아니라 연속적으로 완만하게 변화시킴으로써, 희가스 형광 램프의 전압 파형이 흐트러지지 않고, 방전이 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 스위칭 소자 동작 신호의 주파수나 듀티비가 높은 기간에 발생하는 높은 서지 전압을 억제함으로써, 안전면에서도 우수한 희가스 형광 램프 점등 장치를 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 유리관의 내부에 He, Ar, Xe, Kr중 어느 1종류 이상의 희가스가 봉입되고, 상기 유리관 내면에 형광체가 도포되고, 상기 유리관의 축방향으로 신장되는 전극이 설치된 희가스 형광 램프와, 상기 전극에 교류의 고전압을 인가하는 인버터 회로를 가지고, 상기 인버터 회로는, 스위칭 소자 동작 신호를 출력하는 인버터 제어 회로와, 상기 스위칭 소자 동작 신호에 따라서 스위칭 소자를 온, 오프 제어함으로써 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 스위칭 소자 회로와, 상기 스위칭 소자 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 승압 트랜스로 이루어지고, 상기 희가스 형광 램프의 점등 기간과 소등 기간을 주기적으로 반복하고, 점등 기간과 소등 기간의 시간 비율을 제어하여 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서,
    버스트 조광의 점등 개시 시점부터 상기 희가스 형광 램프가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수를, 정상 시에 있어서의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수보다도 높게 한 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 일부 기간의 초기에 있어서, 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수를, 점증시킨 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 상기 희가스 형광 램프가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수로부터, 상기 정상 시의 스위칭 소자 동작 신호의 주파수로 되돌아가는데 있어, 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수의 크기를 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치.
  4. 유리관의 내부에 He, Ar, Xe, Kr중 어느 1종류 이상의 희가스가 봉입되고, 상기 유리관 내면에 형광체가 도포되고, 상기 유리관의 축방향으로 신장되는 전극이 설치된 희가스 형광 램프와, 상기 전극에 교류의 고전압을 인가하는 인버터 회로를 가지고, 상기 인버터 회로는, 스위칭 소자 동작 신호를 출력하는 인버터 제어 회로와, 상기 스위칭 소자 동작 신호에 따라 스위칭 소자를 온, 오프 제어함으로써 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 스위칭 소자 회로와, 상기 스위칭 소자 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 승압 트랜스로 이루어지고, 상기 희가스 형광 램프의 점등 기간과 소등 기간을 주기적으로 반복하고, 점등 기간과 소등 기간의 시간 비율을 제어하여 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서,
    버스트 조광의 점등 개시 시점부터 상기 희가스 형광 램프가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비를, 정상시에 있어서의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비보다도 높게 한 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 적어도 일부 기간의 초기에 있어서, 상기 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비를 점증시킨 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치.
  6. 청구항 4 또는 5에 있어서,
    상기 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 상기 희가스 형광 램프가 대략 축 방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비로부터 상기 정상시의 스위칭 소자 동작 신호의 듀티비로 되돌아가는데 있어서, 상기 스위칭 소자 동작신호의 듀티비의 크기를 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치.
  7. 유리관의 내부에 He, Ar, Xe, Kr중 어느 1종류 이상의 희가스가 봉입되고, 상기 유리관 내면에 형광체가 도포되고, 상기 유리관의 축방향으로 신장되는 전극이 설치된 희가스 형광 램프와, 상기 전극에 교류의 고전압을 인가하는 인버터 회로를 가지고, 상기 인버터 회로는, 스위칭 소자 동작 신호를 출력하는 인버터 제어 회로와, 상기 스위칭 소자 동작 신호에 따라서 스위칭 소자를 온, 오프 제어함으로써 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 스위칭 소자 회로와, 상기 스위칭 소자 회로로부터의 교류 전압을 승압하는 승압 트랜스로 이루어지고, 상기 희가스 형광 램프의 점등 기간과 소등 기간을 주기적으로 반복하고, 점등 기간과 소등 기간의 시 간 비율을 제어하여 버스트 조광을 행하는 희가스 형광 램프 점등 장치에 있어서,
    버스트 조광의 점등 개시 시점부터 상기 희가스 형광 램프가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및 듀티비를, 정상시에 있어서의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및 듀티비보다도 높게 한 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 버스트 조광의 점등 개시 시점부터 상기 희가스 형광 램프가 대략 축방향 전체에 걸쳐 발광하는 전 발광 완료 시점까지의 기간 내의 적어도 일부 기간의 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및 듀티비로부터, 상기 정상시의 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및 듀티비로 되돌아가는데 있어서, 상기 스위칭 소자 동작 신호의 주파수 및 듀티비의 크기를 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 희가스 형광 램프 점등 장치.
KR1020070025002A 2006-03-31 2007-03-14 희가스 형광 램프 점등 장치 KR100961315B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006099551 2006-03-31
JPJP-P-2006-00099551 2006-03-31
JPJP-P-2007-00018539 2007-01-29
JP2007018539A JP4710842B2 (ja) 2006-03-31 2007-01-29 希ガス蛍光ランプ点灯装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070098515A true KR20070098515A (ko) 2007-10-05
KR100961315B1 KR100961315B1 (ko) 2010-06-04

Family

ID=38557853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070025002A KR100961315B1 (ko) 2006-03-31 2007-03-14 희가스 형광 램프 점등 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7633236B2 (ko)
JP (1) JP4710842B2 (ko)
KR (1) KR100961315B1 (ko)
CN (1) CN101052259B (ko)
TW (1) TWI398191B (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009032471A (ja) * 2007-07-26 2009-02-12 Panasonic Electric Works Co Ltd 放電灯点灯装置及び照明器具
JP5035002B2 (ja) * 2008-02-18 2012-09-26 ウシオ電機株式会社 希ガス蛍光ランプ点灯装置
JP5379386B2 (ja) * 2008-02-21 2013-12-25 株式会社オーク製作所 紫外線照射装置
WO2009133641A1 (ja) * 2008-04-30 2009-11-05 シャープ株式会社 照明装置、及び表示装置
JP5708371B2 (ja) * 2010-10-28 2015-04-30 ミツミ電機株式会社 照明用電源装置および保持電流の制御方法
CN107529266A (zh) * 2016-06-19 2017-12-29 周尧 一种大功率惰性气体电光源助燃电压电路
CN107529267A (zh) * 2016-06-19 2017-12-29 周尧 一种大功率惰性气体电光源辅助电压的产生方法
JP7271554B2 (ja) * 2018-08-10 2023-05-11 株式会社小糸製作所 点灯回路および車両用灯具
WO2022054799A1 (ja) 2020-09-10 2022-03-17 ウシオ電機株式会社 光源装置、および殺菌脱臭装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06163008A (ja) 1993-06-28 1994-06-10 Toshiba Lighting & Technol Corp 希ガス放電灯
US5569984A (en) * 1994-12-28 1996-10-29 Philips Electronics North America Corporation Method and controller for detecting arc instabilities in gas discharge lamps
JP3149780B2 (ja) 1995-03-31 2001-03-26 ウシオ電機株式会社 外部電極式蛍光放電管
DE69628739T2 (de) * 1995-12-26 2004-04-29 General Electric Co., Fairfield Steuerung und überwachung von dimmbaren vorschaltgeräten mit breitem beleuchtungshub
JPH11162690A (ja) * 1997-11-26 1999-06-18 Nec Home Electron Ltd 希ガス放電灯の調光装置
JP3521731B2 (ja) * 1998-02-13 2004-04-19 ウシオ電機株式会社 誘電体バリア放電ランプ光源装置
JP3296284B2 (ja) * 1998-03-12 2002-06-24 ウシオ電機株式会社 誘電体バリア放電ランプ光源装置およびその給電装置
US6541925B1 (en) * 1998-11-18 2003-04-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Resonant converter circuit with suppression of transients during changes in operating condition
JP3446099B2 (ja) * 2000-05-10 2003-09-16 ハリソン東芝ライティング株式会社 放電灯点灯装置
DE10048410A1 (de) 2000-09-29 2002-04-11 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Dielektrische Barriere-Entladungslampe
JP4190734B2 (ja) * 2001-01-15 2008-12-03 ウシオ電機株式会社 誘電体バリア放電ランプ光源装置
US6788006B2 (en) * 2002-05-31 2004-09-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Discharge lamp ballast with dimming
JP2004055447A (ja) * 2002-07-23 2004-02-19 Sumida Technologies Inc 高圧放電灯点灯装置
JP4085759B2 (ja) * 2002-09-12 2008-05-14 ウシオ電機株式会社 希ガス放電ランプ点灯装置
JP4094408B2 (ja) * 2002-11-15 2008-06-04 ローム株式会社 直流−交流変換装置、制御回路、制御装置、及びそのコントローラｉｃ
JP4433677B2 (ja) * 2003-02-14 2010-03-17 パナソニック電工株式会社 無電極放電灯点灯装置
JP2005259493A (ja) * 2004-03-11 2005-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 放電灯の調光方法及び放電灯点灯装置
CN100551199C (zh) * 2004-04-28 2009-10-14 新巨企业股份有限公司 冷阴极荧光灯管的调光装置
US7397199B2 (en) * 2004-10-27 2008-07-08 Harison Toshiba Lighting Corp. Discharge lamp lighting device
JP5103728B2 (ja) * 2005-11-24 2012-12-19 ウシオ電機株式会社 放電ランプ点灯装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20070228992A1 (en) 2007-10-04
KR100961315B1 (ko) 2010-06-04
JP2007294399A (ja) 2007-11-08
TW200742495A (en) 2007-11-01
CN101052259B (zh) 2011-09-21
CN101052259A (zh) 2007-10-10
US7633236B2 (en) 2009-12-15
TWI398191B (zh) 2013-06-01
JP4710842B2 (ja) 2011-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100961315B1 (ko) 희가스 형광 램프 점등 장치
KR100562892B1 (ko) 유전체 배리어 방전 램프 광원장치 및 그 급전장치
US6788006B2 (en) Discharge lamp ballast with dimming
EP1819204B1 (en) Discharge lamp ignition device
KR100436884B1 (ko) 방전램프 점등장치
JP2007280951A (ja) 蛍光灯駆動回路及びその駆動方法
EP1372363B1 (en) Electric discharge lamp and electric discharge lamp drive apparatus
JP2002164190A (ja) 陰極放電管の駆動装置及び方法
KR20020090298A (ko) 유전체 배리어 방전 램프 점등장치
KR101181142B1 (ko) 희가스 형광 램프 점등 장치
JP2009252410A (ja) 放電ランプ装置
JP2005071857A (ja) 誘電体バリア放電ランプ点灯装置
Lin et al. High voltage pulse power supply for driving tubular field emission lamp based on flyback topology
JP2006338897A (ja) 誘電体バリア放電ランプの点灯装置及び点灯方法
JP2004215463A (ja) 電源装置、バックライト装置、および液晶表示装置
JP2005302329A (ja) 放電灯駆動装置
JP2002075682A (ja) 放電灯点灯装置
KR20090105818A (ko) 방전 램프 장치
JP2002289390A (ja) 放電灯装置
Kim et al. A study on the multiple cold cathode fluorescent lamp drive with capacitive coupling
JP2005259493A (ja) 放電灯の調光方法及び放電灯点灯装置
JP2006338896A (ja) 誘電体バリア放電ランプの点灯装置及び点灯方法
JP2005353366A (ja) 放電ランプ点灯回路
JP2005310628A (ja) 照明システム
JP2005005204A (ja) 放電灯点灯装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130503

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140502

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150430

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160427

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170504

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180427

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 10