WO2004112444A1

WO2004112444A1 - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: WO2004112444A1
Application number: PCT/JP2004/008194
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Shiba; Eiji Abe
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corporation
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2004-12-23
Also published as: EP1635622A1; JP2005005204A; US20070090768A1

Abstract

　この放電灯点灯装置は、高周波電源回路からの高周波電圧を外面電極外面電極に印加して希ガスを使った外面電極型蛍光ランプ１３を放電点灯させるもので、外面電極型蛍光ランプ１３は、その中の希ガスのガス圧が１２０torr以上とし、この外面電極型蛍光ランプに供給するランプ電流の周波数は２４kHz～３４kHzの範囲内に設定したものである。外面電極型蛍光ランプ１３をチラツキなく高輝度点灯させることができ、調光時にもチラツキなく点灯させることができる放電灯点灯装置を提供する。　また、この放電灯点灯装置によれば、１００%を含む高調光率点灯モードでは、蛍光ランプ１３の駆動周波数を可聴域のノイズが出ない周波数帯２４kHz～３４kHzに設定する。また、低い調光率点灯モードでは、放電ランプ蛍光ランプ１３の周波数をより低い周波数帯２０kHz～２４kHzになるように半導体スイッチング素子S１、S２を駆動する。この結果、高調光率点灯時にはランプ光が収縮しない安定でしかも高輝度な点灯が可能である。

Description

明細書

放電灯点灯装置

技術分野

[0001] 本発明は、外面電極型蛍光ランプに用いられる放電灯点灯装置に関する。

[0002] 背景技術

従来、液晶用のバックライトには、光源として水銀が封入された冷陰極蛍光ランプが使用されていたが、近年有害物質である水銀の代わりにキセノンを封入した蛍光ランプが開発されている。

[0003] 一般に希ガスを使った外面電極型誘電体バリア放電の原理は、次の通りである。外面電極型誘電体バリア放電ランプは、ランプ管内に、充填された希ガスが誘電体バリァ放電によってエキシマ分子を生成する放電プラズマ空間が形成される。この希ガスに放電現象を誘起させるための一対の電極のうち少なくとも一方の電極をガラス管の外面に配置して外面電極とし、この外面電極と放電用希ガスとの間に誘電体であるガラス材を介在させるように構成されている。前記外面電極には高周波高電圧を印加するための給電装置が昇圧トランスを介して接続され、給電装置から供給される高周波高電圧によって希ガス放電ランプが放電点灯される。

[0004] 図 1は外面電極型誘電体バリア放電ランプの一例として、キセノンガスを封入した外面電極蛍光ランプの構造を示す図で、（a)は側面図、（b)は側断面図である。図 1に示すように、ガラス管 1の内部には少なくともキセノンを含む放電媒体が封入され、その内壁には蛍光体 2が設けられている。ガラス管 1の一端には、導入線 3を介して内部電極 4が封着されている。ガラス管 1の外壁には、管軸方向に沿って任意形状の導電性物質 1、例えば、螺旋状に巻かれた線状の導電性物質 (導電線)が設置され、外部電極 5として用いられる。この外部電極 5が設置されたガラス管 1の表面は、透光性熱収縮チューブ 6で被覆され、これによつて外部電極 5の位置ずれが防止されている。内部電極 4には、導入線 3を介して電圧供給線 8が接続され、また外部電極 5には、固定用金属棒 7を介して電圧供給線 8'が接続されている。

[0005] この外面電極型蛍光ランプの点灯のために、電源 (インバータ) 9から電圧供給線 8、 8'を介して正負に変化する高周波の電圧を電極 4、 5間に供給する。これによつてガラス管 1内で放電が開始し、キセノンから紫外線が放出される。この紫外線はガラス管 1の内壁に塗布された蛍光体 2に照射され、そこで可視光に変換される。この可視光はガラス管 1から外部に放射され、光源として利用される。

[0006] 図 2、図 3は上記のような外面電極型蛍光ランプを点灯するために従来から使用されてレ、る放電灯点灯装置の概略構成を示すブロック図である。この放電灯点灯装置においては、トランス T1の 2次卷線側に外面電極型蛍光ランプ 13が接続されている。トランス T1の 1次卷線の一端は 1対の直列接続されたコンデンサ Cl、 C2の接続点に接続されている。この直列接続されたコンデンサ Cl、 C2は電源 Vccとグランド電位点 GNDとの間に接続されている。すなわち、前記トランス T1の 1次卷線の一端は、電源電圧 Vccとグランドとの間のバイアス電圧に対して中点電位に接続されている。トランス T1の 1次卷線の他端は、直列接続された一対の回路素子 Zl、 Z2の接続点に接続されている。回路素子 Zl、 Z2はそれぞれ、コイル、ダイオード、抵抗等の抵抗成分を持った素子もしくはそれらを組みわせた素子群で構成されている。直列接続された回路素子 Zl、 Z2はそれぞれ、半導体スイッチング素子 Sl、 S2を介して電源 Vccとダランド GNDとの間に接続されている。半導体スイッチング素子 Sl、 S2は、制御回路 10 力出力される駆動信号 (1)11および駆動信号 (2)12により交互にオン/オフ駆動され、トランス T1の 1次卷線に高周波の矩形波電圧を供給する。

[0007] 図 2は、駆動信号 (1)11により半導体スイッチング素子 S1をオフし、駆動信号 (2)12 により半導体スイッチング素子 S2をオンすることにより、トランス T1の 1次卷線に破線の矢印で示すような電流 Iを発生して、後述するように正のランプ電流を生成する動

1

作状態を示している。すなわち、電流 Iは、電源 Vcc-コンデンサ C1-トランス T1の 1 次卷線ー回路素子 Z2—半導体スィッチング素子 S2—グランド GNDの回路に流れる。

[0008] 図 3は、駆動信号 (1)11により半導体スイッチング素子 S1をオンし、駆動信号 (2)12 により半導体スイッチング素子 S2をオフすることにより、トランス T1の 1次卷線に破線の矢印で示すような電流 Iを発生して、後述するように負のランプ電流を生成する状

2

態を示している。すなわち、電流 Iは、電源 Vcc-半導体スィッチング素子 S1-回路素

2

子 Z1—トランス T1の 1次卷線ーコンデンサ C2—グランド GNDの回路に流れる。

[0009] 図 4は図 2、図 3に示した放電灯点灯装置における駆動信号 (1)11、駆動信号 (2)1 2、トランス Tlの 1次卷線に発生する電圧およびトランス Tlの 2次卷線に接続された外面電極型蛍光ランプ 13内を流れるランプ電流の波形を示すタイミングチャートである。同図に示すように、駆動信号 (1)11、駆動信号 (2)12はそれらの繰返し周期の位相が互レヽに 180度異なつており、それぞれのオン期間でランプ駆動用トランス T1の 1 次卷線に生ずる電圧が L→H→L→H→L→H…と低レベル（L)とハイレベル（H)間の変化を繰り返す。これによつて、トランス T1の 2次卷線に接続されたキセノン外面電極型蛍光ランプ 13内に正負のランプ電流を供給する。なお、図 4のタイミングチャートは、駆動信号 (1)11、駆動信号 (2)12の周波数が 20kHz、調光率 2%時の波形図である

[0010] 図 5は、周波数 20kHz、調光率 100%時のランプ電圧と電流をオシロスコープで観測した波形図である。また、図 6は図 5の B1で示す部分を拡大して示す波形図である

[0011] 上記のような従来の放電灯点灯装置においては、トランス T1の 2次卷線から出力される高周波パルス電圧は、一般的にその繰り返し周波数が 18kHz— 20kHzの範囲内に選定され、この高周波パルス電圧により放電ランプを駆動することによりランプを点灯すること力できる。なお、 20kHz以下の周波数では前記トランスが可聴領域の振動音を発生するため、実際には 20kHz近傍の高周波パルス電圧で放電灯点灯装置を駆動している。

[0012] し力このような従来の放電灯点灯装置においては、十分なランプの発光輝度が得られないという欠点があった。このため、ランプへの入力電力を高くして輝度を向上しようとして、ランプ電流のピーク値を高くすると、ガラス管内の電界が強くなり過ぎて陽光柱の収縮が生ずる。この結果、逆にランプの輝度を低下させるとともに、ランプの発行輝度にチラツキを生じ、安定な発光が得られないという問題があった。

[0013] さらに、ランプ電流のピーク値を高くすると、ダイオード、 FETなどの電気部品におレ、ては消費電力が流れる電流に応じて指数関数的に上昇し、電力効率の低下を招来するとともに発熱の問題も発生した。

[0014] 本発明はこのような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、希ガスを使った外面電極型誘電体バリア放電ランプをチラツキなく高輝度点灯させることができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

[0015] 本発明はまた、希ガスを使った外面電極型誘電体バリア放電ランプの低調光率動作時においてもチラツキなく点灯させることができる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

[0016] 発明の開示

図 7は、図 1に示した構造の外面電極型蛍光ランプ中の希ガスのガス圧を 120torr 以上の高いガス圧に設定し、入力電力一定の場合の輝度と周波数の関係を測定した結果を表す特性図であり、図 8は入力電圧一定の場合の放電ランプの輝度と放電灯点灯装置の駆動周波数の関係を測定した結果を表す特性図である。

[0017] ここで、測定に用いた外面電極型蛍光ランプは、管長が 160mm、管径が 3mmで、封入ガスはキセノン、ネオンおよびアルゴンであり、消費電力 7. 0-7. 5Wの 7インチナビゲーシヨン表示装置に用いられるバックライト用のランプである。

[0018] 図 7は、放電灯点灯装置の高周波パルス信号の周波数を変化しつつ、放電ランプに供給される入力電力が一定となるように、放電灯点灯装置の出力電圧と電流を調整し、その時の放電ランプの輝度とランプ電流値を測定したグラフである。放電ランプに供給される入力電力が一定となる条件は、省エネルギーを重視する電子機器におけるバックライト装置に要求される条件である。また、図 8は、放電灯点灯装置の高周波パルス信号の周波数を変化しつつ、放電ランプに供給される入力電圧が一定となるように、放電灯点灯装置の出力電流を調整し、その時の放電ランプの輝度とランプの消費電力を測定したグラフである。放電ランプに供給される入力電圧が一定となる条件は、例えば、自動車に搭載され、一定電圧のバッテリーにより駆動されるナビゲーシヨン装置用のバックライト装置に要求される条件である。

[0019] 本発明の放電灯点灯装置は、これらの 2つの特性図を総合的に検討した結果、ランプ中の希ガスのガス圧が 120torr以上の外面電極型誘電体バリア放電ランプにおいては、ランプに供給するランプ電流の周波数を 24kHz— 34kHzの範囲内に設定することにより、放電ランプを陽光柱の収縮を生ずることなぐしたがって、チラツキを生ずることなぐ高輝度で点灯することが可能とするものである。

[0020] また、本発明の放電灯点灯装置においては、放電ランプの駆動周波数を 24kHz— 34kHzに設定した場合に、ランプのチラツキが発生する可能性のある低い調光率範囲では、前記周波数を 20kHz— 24kHz内に変更することにより、低調光率の点灯時におレ、てもチラツキのなレ、安定したランプの点灯を可能にするものである。

[0021] すなわち、本発明の放電灯点灯装置においては、放電ランプの輝度調整のために用いられる調光率を自動判別し、ランプのチラツキが見えやすレ、低レ、調光率の範囲ではランプの駆動周波数を低くし、チラツキが見えに《なる高い調光率の範囲ではランプの駆動周波数を高くするように制御する。この結果、調光率制御の全領域において、高輝度でチラツキのない安定した点灯が可能になる。

[0022] また、本発明の放電灯点灯装置は、調光信号発生回路と、この調光信号発生回路の出力によりそれぞれパルス幅変調され、 24kHz 34kHzの範囲内の第 1の周波数の駆動信号および 20kHz— 24kHzの範囲内の第 2の周波数の駆動信号を発生する回路と、前記調光信号発生回路の出力が供給される調光率判定回路と、この調光率判定回路の出力により、前記第 1の周波数の駆動信号および第 2の周波数の駆動信号を選択的に切り替える駆動信号切換スィッチと、この駆動信号切換スィッチにより選択された前記第 1あるいは第 2の周波数の駆動信号により駆動されるスイッチング素子と、このスイッチング素子が 1次卷線に接続され、 2次卷線に外面電極型誘電体バリア放電ランプが接続されるトランスとを備え、前記駆動信号切換スィッチは前記調光率判定回路により判定された調光率が、所定の値以上の場合には前記第 1の周波数の駆動信号を選択し、前記調光率が、所定の値以下の場合には前記第 2の周波数の駆動信号を選択して前記スイッチング素子に供給することを特徴とするものである。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]従来の希ガスが封入された外面電極型誘電体バリア放電ランプである蛍光ランプの一例を示す図で、（a)は側面図、（b)は側断面図である。

[図 2]従来の放電灯点灯装置の概略構成とその動作である、半導体スイッチング素子 S2がオンした時の電流の流れを示すブロック図である。

[図 3]従来の放電灯点灯装置の概略構成とその動作である、半導体スイッチング素子 S1がオンした時の電流の流れを示すブロック図である。園 4]従来の放電灯点灯装置における周波数 20kHz、調光率 2%時の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。

[図 5]従来例において、周波数 20kHz、調光率 100%時のランプ電圧、電流の波形図である。

[図 6]図 5における B1部分の拡大波形図である。

[図 7] 120torr以上の希ガスを封入した従来の外面電極型蛍光ランプにおいて、入力電力を一定にしたときのランプの輝度一周波数特性を測定した結果を示すグラフである。

[図 8] 120torr以上の希ガスを封入した従来の外面電極型蛍光ランプにおいて、入力電圧を一定にしたときの輝度一周波数特性を測定した結果を示すグラフである。園 9]本発明の放電灯点灯装置の 1実施例を示すブロック図である。

園 10]図 9に示す駆動信号発生回路の出力パルスと調光率との関係を示すパルス波形図である。

園 11]図 9に示す放電灯点灯装置において、駆動周波数を 27kHz、調光率を 100 %とした時のランプ電圧、電流をオシロスコープで観測した波形図である。

園 12]図 11における A1部分の拡大波形図である。

園 13]図 9に示す放電灯点灯装置において、駆動周波数を 20kHz、調光率を 2%とした時のランプ電圧、電流をオシロスコープで観測した波形図である。

園 14]図 13における A2部分の拡大波形図である。

園 15]図 9に示す放電灯点灯装置において、駆動周波数を 25kHz、調光率を 2%とした時の各部の信号波形を示すタイミングチャート (参考例)である。

園 16]図 9に示す放電灯点灯装置において、駆動周波数を 27kHz、調光率を 2%に設定した時のランプ電圧、電流をオシロスコープで観測した波形図 (参考例）である。

[図 17]図 16における A3部分の拡大波形図である。

発明の詳細な説明

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図 9は本発明の実施例である放電灯点灯装置の回路図である。この放電灯点灯装置は図 2あるいは図 3に示した従来の放電灯点灯装置と部分的に同じ構成になっている。すなわち、トランス T1の 2 次卷線には、図 1に示した従来の放電ランプと同じ構造の外面電極型蛍光ランプ 13 が接続されている。ただし、ガラス管 1の中の希ガスの圧力は 120torr以上である。

[0025] トランス T1の 1次卷線の一端は 1対の直列接続されたコンデンサ Cl、 C2の接続点に接続されている。この直列接続されたコンデンサ Cl、 C2は電源 Vccとグランド電位点 GNDとの間に接続されている。すなわち、前記トランス T1の 1次卷線の一端は、電源電圧 Vccとグランドとの間のバイアス電圧に対して中点電位に接続されている。トランス T1の 1次卷線の他端は、直列接続された一対の回路素子 Zl、 Z2の接続点に接続されている。回路素子 Zl、 Z2はそれぞれ、コイル、ダイオード、抵抗等の抵抗成分を持った素子もしくはそれらを組みわせた素子群で構成されている。直列接続された回路素子 Zl、 Z2はそれぞれ、半導体スイッチング素子 Sl、 S2を介して電源 Vccとダランド GNDとの間に接続されている。そして、半導体スイッチング素子 Sl、 S2のスィッチング制御のため、制御回路 20を備えている。

[0026] 制御回路 20は、 24kHz— 34kHzの範囲の予め設定された周波数で互いに位相が 180度異なるパルス駆動信号 (3)14、駆動信号 (4)15を出力する高調光率用駆動信号回路 16を備えている。制御回路 20は、また、 20kHz— 23kHzの可聴域を超えた範囲の予め設定された周波数で互いに位相が 180度異なるパルス駆動信号 (1)11、駆動信号 (2)12を出力する低調光率用駆動信号回路 17を備えている。制御回路 20 は、さらに、調光信号発生回路 18を備えており、その出力である調光信号を高調光率用駆動信号回路 16および低調光率用駆動信号回路 17に供給し、それらにより発生される駆動信号（1) (2) (3) (4)をパルス幅変調して調光率を制御する。この調光信号はまた、調光率判定回路 19に供給される。この調光率判定回路 19は、入力された調光信号力調光率を判定し、判定した調光率が所定値、例えば 25%を超える高調光率かそれよりも低い低調効率であるかにより信号切換指令 21を出力する。この信号切換指令 21は駆動信号切換スィッチ S3、 S4に供給され、これらの駆動信号切換スィッチ S3、 S4を駆動する。駆動信号切換スィッチ S3、 S4は、高調光率用駆動信号回路 16および低調光率用駆動信号回路 17のうちのいずれか一方の出力を選択的に半導体スイッチング素子 Sl、 S2に供給する。

[0027] 調光信号発生回路 18の出力である調光信号により、高調光率用駆動信号回路 16 および低調光率用駆動信号回路 17の出力をパルス幅変調し、この変調された駆動信号を供給することにより、外面電極型蛍光ランプ 13の調光率を 0— 100%の間で連続的に変化させる。

[0028] 図 10は、駆動信号発生回路 17の出力パルスと調光率との関係を示すパルス波形図である。なお、駆動信号発生回路 16についても原理的には同じであるので、以下では代表して駆動信号発生回路 17について説明する。

[0029] 図 10 (A)は、調光率が 100%における駆動信号 11ほたは 12)の波形図である。駆動信号 11の繰り返し周波数を例えば 20kHzとすると、その繰返し周期は 50 μ sである。今、この駆動信号 11に対して、単位時間として 0. 01s (繰り返し周波数で 100Hz )を設定すると、単位時間当たりの駆動信号発生回路 11の出力パルス個数は 200個となる。すなわち、調光率 100%においては、駆動信号 11は、単位時間当たり 200 個のパルスを繰り返し周波数 100Hzで繰り返している。

[0030] 図 10 (B)は、調光率が 5%のときの駆動信号 11 (または 12)の波形図である。この場合の駆動信号発生回路 17の出力パルスは、単位時間当たり 10個である。

[0031] 図 10 (C)は、調光率が 1%のときの駆動信号 11ほたは 12)の波形図である。この場合の駆動信号発生回路 17の出力パルスは、単位時間当たり 2個である。

[0032] 調光信号発生回路 18の出力信号は、 n桁の 2値信号であり、これにより 0— 100の調光率（％)を表す。駆動信号発生回路 17は内蔵するマイクロコンピュータにより、調光信号発生回路 18の出力信号により指定された、単位時間当たりの出力パルス数を計数してこれを出力する。

[0033] 次に、上記構成の外面電極型蛍光ランプ 13に対する放電灯点灯装置の動作について、高調光率点灯動作の場合および低調光率点灯動作の場合に分けて順次説明する。

[0034] 先ず、高調光率点灯動作においては、図 9の調光率判定回路 19で調光信号 18から現在の調光率を判定し、調光率が例えば 25。/。以上の高い調光率の場合は駆動信号切換スィッチ S3、 S4を高調光率駆動信号回路 16側に切り換える。この結果、半導体スイッチング素子 Sl、 S2は、 24kHz 34kHz内に設定された周波数の駆動信号 (3 )14、駆動信号 (4)15で交互にオン/オフ駆動される。 [0035] 半導体スイッチング素子 SI、 S2が交互にオン/オフ駆動されると、図 2、図 3に示した従来回路と同様の動作でトランス T1の 1次卷線に高周波電流を通電し、これによつて 2次卷線側に図 11、図 12に示すランプ電流を生起させ、これによつて外面電極型蛍光ランプ 13を点灯する。

[0036] すなわち、図 2に示したと同様に、駆動信号 (3)14により半導体スイッチング素子 S1 がオフし、駆動信号 (4)15により半導体スイッチング素子 S2がオンすることで、正のランプ電流を作成する。また次のパルスタイミングでは、図 3に示したと同様に、駆動信号 (3)14により半導体スイッチング素子 S1がオンし、駆動信号 (2)15により半導体スィツチング素子 S2がオフすることで、負のランプ電流を作成する。このように、駆動信号 (3)14、駆動信号 (4)15のオン期聞でランプ駆動用トランス T1の 1次卷線電圧が L→ H→L→H→L→H…と低レベル（L)とハイレベル（H)間の変化を繰り返す。これによつて、トランス T1の 2次卷線に接続されたキセノン外面電極型蛍光ランプ 13に正負のランプ電流を供給する。

[0037] 図 11、図 12は、駆動信号 (3)、（4)の周波数が 27kHzで調光率 100%の場合の実際のオシロスコープの波形である。 1サイクル中のランプ電流の正、負にそれぞれランプ電流の流れていない期間があり、この期間が長いほどチラツキ難くなる。

[0038] 次に、低調光率点灯動作においては、調光率判定回路 19で調光信号 18から調光率を判定し、 25%以下の低い調光率の場合は制御回路 20において駆動信号切換スィッチ S3、 S4を低調光時駆動信号回路 17側に切り換える。この結果、低調光時駆動信号回路 17は、 20kHz— 24kHz内に設定された周波数の駆動信号 (1)11、駆動信号 (2)12で半導体スイッチング素子 Sl、 S2を交互にオン/オフ駆動する。駆動信号 (1)11、駆動信号 (2)12により半導体スイッチング素子 Sl、 S2が交互にオン/オフ駆動されると、図 2、図 3に示した従来回路と同様の動作でトランス T1の 1次卷線に高周波電流を通電し、これによつて 2次卷線側に図 13、図 14に示すランプ電流が生起され、これによつて外面電極型蛍光ランプ 13が点灯される。

[0039] 図 13、図 14は駆動信号 (1)、（2)の周波数が 20kHzで調光率 2. 0%の場合の実際のオシロスコープの波形である。 1サイクル中のランプ電流の正、負にそれぞれランプ電流の流れていない期間 T1、T2があり、この期問が長いほどチラツキが少なくなる。 [0040] 図 15は図 9に示す放電灯点灯装置において、駆動周波数を 25kHz、調光率を 2 %とした時の各部の信号波形を示すタイミングチャート (参考例)である。本発明においては本来、周波数 25kHzの場合は調光率が高い場合の設定であり、このような低調光率で点灯させることはなレ、が、参考例として示している。図中の点灯パルスが最大では調光率 100%の場合では 200サイクルまで継続する。このタイミングチャートは、従来の回路のタイミングチャートである図 4と対比するためにあえて 2%の場合のパルス数 4個の場合とした。図 15のタイミングチャートに示すように、周波数を 25kHzに設定した場合、ランプ電力が一定の場合は、図 4のタイミングチャートと対比すると、ランプ電流は ICく IA、 IDく IBとなり、少ないランプ電流になる。また、周波数が 25kHz になるとランプ電流が流れてない期間が従来の回路の場合より短くなるため、チラッキが発生することも表している。これらの関係は、図 14と図 17にも示されている。

[0041] 図 16、図 17は周波数 27kHz、調光率 2.0%の場合の実際のランプ駆動電圧および電流のオシロスコープの波形である。本発明においては本来、周波数 27kHzの場合は調光率が高い場合の設定であり、このような低調光率で点灯させることはないが、参考例として示している。

[0042] 低調光率、低周波数の場合の図 14の波形と比較例の図 17の波形を比較すると、スイッチング周波数が高い場合、ランプ電流の流れていない期間が短くなり、 T3 <T 1、 Τ4く Τ2となっていることが実波形からもわかる。

[0043] このように、本発明の放電灯点灯装置の実施例によれば、 100%を含む高調光率点灯モードでは、放電ランプの駆動周波数を可聴域のノイズが出なレ、周波数帯 24kHz 一 34kHzに設定する。また、低い調光率点灯モードでは、放電ランプの周波数をより低い周波数帯 20kHz— 24kHzになるように半導体スイッチング素子 Sl、 S2を駆動する。この結果、高調光率点灯時にはランプ光が収縮しない安定でし力も高輝度な点灯が可能である。また、低い調光率点灯時には、ランプ電流の周波数が低くなりチラツキのない安定したランプの点灯が可能である。したがって、上記放電灯点灯装置によれば、放電ランプの全調光域で高輝度でチラツキのなレ、安定した点灯が可能である。

[0044] なお、上記の実施例では高周波電源回路としてハーフブリッジ方式のものを採用しているが、高周波電源回路の種類は特に問わなレ、。例えば、フルブリッジ方式の電源回路、プッシュプノレ方式の電源回路も採用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 所定の周波数の高周波電圧を発生する高周波電源装置と、この高周波電源装置からの前記高周波電圧が供給される、放電媒体として希ガスを用いた外面電極型誘電体バリア放電ランプとを備え、この外面電極型蛍光ランプは、前記希ガスのガス圧は 120torr以上であり、前記高周波電源装置の出力である高周波電圧の周波数は 2 4kHz 34kHzの範囲内の周波数であることを特徴とする放電灯点灯装置。

[2] 前記高周波電源装置は、調光信号発生回路と、この調光信号発生回路の出力によりそれぞれパルス幅変調され、 24kHz— 34kHzの範囲内の第 1の周波数の駆動信号および 20kHz— 24kHzの範囲内の第 2の周波数の駆動信号を発生する回路と、前記調光信号発生回路の出力が供給される調光率判定回路と、この調光率判定回路の出力により、前記第 1の周波数の駆動信号および第 2の周波数の駆動信号を選択的に切り替える駆動信号切換スィッチと、この駆動信号切換スィッチにより選択された前記第 1あるいは第 2の周波数の駆動信号により駆動されるスイッチング素子と、このスイッチング素子が 1次卷線に接続され、 2次卷線に前記外面電極型誘電体バリァ放電ランプが接続されるトランスとを備え、前記駆動信号切換スィッチは前記調光率判定回路により判定された調光率が、所定の値以上の場合には前記第 1の周波数の駆動信号を選択し、前記調光率が、所定の値以下の場合には前記第 2の周波数の駆動信号を選択して前記スイッチング素子に供給することを特徴とする請求項 1 記載の放電灯点灯装置。

[3] 前記駆動信号を発生する回路は、前記第 1の周波数の駆動信号を発生する第 1の駆動信号発生回路および前記第 2の周波数の駆動信号を発生する第 2の駆動信号発生回路とを備え、これらの第 1および第 2の駆動信号発生回路は、それぞれ同じ周波数で位相が反転した一対のパルス信号を発生することを特徴とする請求項 2記載の放電灯点灯装置。

[4] 前記スイッチング素子は、直流電源とグランド間に直列接続された第 1および第 2の半導体スイッチング素子であり、これらの半導体スイッチング素子は、それぞれ、前記第 1および第 2の駆動信号発生回路の一対のパルス信号によりオンオフ制御されることを特徴とする請求項 3記載の放電灯点灯装置。

[5] 前記トランスの 1次卷線の一端は、前記直流電源とグランド間に直列接続された第 1および第 2のコンデンサの接続点に接続され、前記 1次卷線の他端は、前記直列接続された第 1および第 2の半導体スイッチング素子の接続点に接続されていることを特徴とする請求項 4記載の放電灯点灯装置。

[6] 前記調光率の所定の値は、約 25%であることを特徴とする請求項 5記載の放電灯点灯装置。

[7] 前記外面電極型誘電体バリア放電ランプに封入された希ガスは、キセノン、ネオンおよびアルゴンを含んでおり、水銀は含んでいないことを特徴とする請求項 2記載の放電灯点灯装置。

[8] 前記外面電極型蛍光ランプは、内部に前記希ガスが封入されたガラス管と、このガラス管の内壁に塗布された蛍光体と、前記ガラス管の一端に導入線を介して封着された内部電極と、前記ガラス管の外壁に、管軸方向に沿って設けられた導電性物質力なる外部電極と、力なることを特徴とする請求項 7記載の放電灯点灯装置。

[9] 前記外部電極は、前記ガラス管の外壁に螺旋状に卷回された導線であることを特徴とする請求項 8記載の放電灯点灯装置。

[10] 調光信号発生回路と、この調光信号発生回路の出力によりそれぞれパルス幅変調され、 24kHz— 34kHzの範囲内の第 1の周波数の駆動信号および 20kHz— 24kHz の範囲内の第 2の周波数の駆動信号を発生する回路と、前記調光信号発生回路の出力が供給される調光率判定回路と、この調光率判定回路の出力により、前記第 1 の周波数の駆動信号および第 2の周波数の駆動信号を選択的に切り替える駆動信号切換スィッチと、この駆動信号切換スィッチにより選択された前記第 1あるいは第 2 の周波数の駆動信号により駆動されるスイッチング素子と、このスイッチング素子が 1 次卷線に接続され、 2次卷線に外面電極型誘電体バリア放電ランプが接続されるトランスとを備え、前記駆動信号切換スィッチは前記調光率判定回路により判定された調光率が、所定の値以上の場合には前記第 1の周波数の駆動信号を選択し、前記調光率が、所定の値以下の場合には前記第 2の周波数の駆動信号を選択して前記スイッチング素子に供給することを特徴とする放電灯点灯装置。

[11] 前記駆動信号を発生する回路は、前記第 1の周波数の駆動信号を発生する第 1の駆動信号発生回路および前記第 2の周波数の駆動信号を発生する第 2の駆動信号発生回路とを備え、これらの第 1および第 2の駆動信号発生回路は、それぞれ同じ周波数で位相が反転した一対のパルス信号を発生することを特徴とする請求項 10記載の放電灯点灯装置。

[12] 前記スイッチング素子は、直流電源とグランド間に直列接続された第 1および第 2の半導体スイッチング素子であり、これらの半導体スイッチング素子は、それぞれ、前記第 1および第 2の駆動信号発生回路の一対のパルス信号によりオンオフ制御されることを特徴とする請求項 11記載の放電灯点灯装置。

[13] 前記トランスの 1次卷線の一端は、前記直流電源とグランド間に直列接続された第 1 および第 2のコンデンサの接続点に接続され、前記 1次卷線の他端は、前記直列接続された第 1および第 2の半導体スイッチング素子の接続点に接続されていることを特徴とする請求項 12記載の放電灯点灯装置。

[14] 前記調光率の所定の値は、約 25%であることを特徴とする請求項 13記載の放電灯点灯装置。

[15] 前記外面電極型誘電体バリア放電蛍光ランプに封入された希ガスは、キセノン、ネオンおよびアルゴンを含んでおり、水銀は含んでいないことを特徴とする請求項 14記載の放電灯点灯装置。

[16] 前記外面電極誘電体バリア放電ランプは、内部に前記希ガスが封入されたガラス管と、このガラス管の内壁に塗布された蛍光体と、前記ガラス管の一端に導入線を介して封着された内部電極と、前記ガラス管の外壁に、管軸方向に沿って設けられた導電性物質からなる外部電極と、からなることを特徴とする請求項 15記載の放電灯点灯装置。

[17] 前記外部電極は、前記ガラス管の外壁に螺旋状に卷回された導線であることを特徴とする請求項 16記載の放電灯点灯装置。

[18] 高周波パルス電圧を発生する高周波電源装置と、この高周波電源装置からの前記高周波パルス電圧が供給駆動され、放電媒体として希ガスが 120torr以上の圧力で封入された外面電極型誘電体バリア放電ランプと、この放電ランプの輝度調整のために用いられる調光率情報により前記高周波電源装置からの前記高周波電圧を変調する手段とを備え、前記高周波電源装置は、前記調光率情報が、放電ランプのチラツキが見えやすい低い調光率の範囲を示す場合には前記放電ランプの駆動周波数を低くし、チラツキが見えにくくなる高い調光率の範囲を示す場合には前記放電ランプの駆動周波数を高くするように制御することを特徴とする放電灯点灯装置。

[19] 前記放電ランプのチラツキが見えやすい低い調光率の範囲は、約 25%以下であり、前記チラツキが見えに《なる高い調光率の範囲は、約 25%以上であることを特徴とする請求項 18記載の放電灯点灯装置。

[20] 前記放電ランプの駆動周波数は、前記調光率が約 25%以上の場合には 24kHz— 34kHzの範囲内の周波数であり、前記調光率が約 25%以下の場合には 20kHz— 2 4kHzの範囲内の周波数であることを特徴とする請求項 19記載の放電灯点灯装置。