(57)【要約】  誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、内部電極２を一端に配置された複数本の誘電体バリア放電ランプ１と、外部電極３と、内部電極２と外部電極３との間に電圧を印加し誘電体バリア放電ランプ１を点灯する点灯回路４ａ、４ｂとを備える。複数本の誘電体バリア放電ランプ１は平行に配置される。さらに、複数の誘電体バリア放電ランプ１は、それらの内部電極の位置が、隣接する誘電体バリア放電ランプ間では異なる側になり、１本置きに同じ側になるように配置される。点灯回路４ａ、４ｂは、隣接する誘電体バリア放電ランプに印加される高周波電圧間に位相差を設けて各誘電体バリア放電ランプに高周波電圧を印加して誘電体バリア放電ランプを点灯する。
2008126341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管の一端に内部電極を有する、複数本の誘電体バリア放電ランプと、
前記誘電体バリア放電ランプの放電空間外に配置された外部電極と、
前記内部電極と前記外部電極の間に高周波電圧を印加し、前記複数本の誘電体バリア放電ランプを点灯する点灯回路とを備え、
前記複数本の誘電体バリア放電ランプは、平行に、かつ、各誘電体バリア放電ランプの内部電極の位置が、隣接する誘電体バリア放電ランプ間では異なる側になり、誘電体バリア放電ランプ１本置きに同じ側になるように配置されており、
前記点灯回路は、隣接する誘電体バリア放電ランプに印加される高周波電圧間において位相差を設けて各誘電体バリア放電ランプに前記高周波電圧を印加する
ことを特徴とする誘電体バリア放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記位相差が１８０度であることを特徴とする請求項１に記載された誘電体バリア放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記複数本の誘電体バリア放電ランプの間隔が５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載された誘電体バリア放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体バリア放電により点灯する外部電極式の放電ランプ点灯装置、より具体的には、略矩形波電圧を印加し、略矩形波電圧の電圧値が変化するときに流れるパルス電流によって点灯する誘電体バリア放電ランプを点灯させるための点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ等のバックライト用途として、誘電体バリア放電により点灯する外部電極式の希ガス放電ランプの研究が盛んに行われている。これは、希ガス放電ランプは水銀が不要であるため、水銀蒸気圧の上昇に伴う発光効率の低下を招くことなく、また環境上好ましいとの理由に基づくものである。【０００３】
誘電体バリア放電を用いた点灯動作においては、駆動電圧の印加により誘電体層を充電し、駆動電圧が反転したときに発生する高圧により放電を起こさせる作用を用いるため、駆動電圧として高周波の矩形波電圧が用いられる。また、誘電体バリア放電はランプの負荷特性は容量性の正特性となるため、点灯回路１つで複数のランプを並列点灯できるという特徴がある。【０００４】
誘電体バリア放電を用いた放電ランプ点灯装置の一例が、特許文献１に開示されている。図７に特許文献１に開示された放電ランプ点灯装置の構成を示す。図７（ａ）は放電ランプ点灯装置の構成を示す平面図、図７（ｂ）は放電ランプ点灯装置の裏面側の構成を示す平面図、図７（ｃ）は放電ランプ点灯装置の図７（ａ）における断面図である。【０００５】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、放電ランプ点灯装置は、反射板１０１、反射板１０１上に配置された外部電極１０２、外部電極１０２に接触した状態で反射板１０１上に配置された放電ランプ１０３を含む。放電ランプ１０３は、その一端に封止された内部電極１０４を有する。さらに、放電ランプ点灯装置は、外部電極１０２と内部電極１０４との間に高周波高電圧を印加し放電ランプ１０３を点灯するための点灯回路１０５を含む。点灯回路１０５と内部電極１０４とは高耐圧電線１０６により電気的に接続されている。【０００６】
反射板１０１は放電ランプ１０３から発せられる光を反射させる機能を有する。反射板１０１には、放電ランプ１０３をはめ込むための溝が設けられ、そこに接着剤や接着テープ等で放電ランプが固定される。外部電極１０２は反射板１０１上に印刷等により形成され、放電ランプ１０３の管軸方向に対して、直交するように配置されている。外部電極１０２はリード線を介して点灯回路１０５の低圧出力に接続されＧＮＤ電位に固定される。【０００７】
放電ランプ１０３は、透光性の材料（例えばホウケイ酸ガラス）で発光管が形成され、その内部に放電用ガスとしてＸｅを主成分としたガスが、２ｋＰａ〜３５ｋＰａ程度の圧力範囲で封入されている。また、発光管の内壁には所望の光が得られるように、ＲＧＢそれぞれ適切に調合された蛍光体が塗布されている。内部電極１０４は、例えばニッケルやニオブといった金属で形成され、リード線を介して点灯回路１０５の高圧出力と接続される。点灯回路１０５は、昇圧トランスを用いたプッシュプル方式やハーフブリッジ方式などのインバータ回路で構成され、入力された直流電圧を高周波高電圧（例えば２０ｋＨｚ  ３ｋＶｐ−ｐ）の矩形波電圧に変換する。【０００８】
以上のような従来の放電ランプ点灯装置の動作を説明する。電源（図示せず）がＯＮされると、点灯回路１０５から矩形波形の高周波高電圧が発生する。外部電極１０２と内部電極１０４との間に印加された高周波高電圧により、発光管内に放電が発生する。放電が開始すると、放電用ガスであるＸｅがエキシマ発光により１７２ｎｍの紫外線を発生する。発生した紫外線は発光管内壁の蛍光体により可視光に変換される。放電ランプ１０３からの可視光は、反射板１０１により反射され、拡散板、レンズシート等（図示せず）を通して均一な面光源となり、液晶バックライトとして用いられる。【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１６８３０４号公報（図１、図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで近年、従来３０インチ程度であった液晶ＴＶが急激に大型化し、４０インチ以上のサイズも求められるようになってきている。液晶ＴＶの大型化に伴い、液晶バックライトに用いられる光源もより長尺のものが必要になってくる。【００１１】
一般に、内部−外部電極方式の誘電体バリア放電を用いた放電ランプ点灯装置においては、ランプ電圧（点灯開始電圧）がランプ長に依存することが知られている。これは、内部電極から離れた位置においてもプラズマを発生させるために、より強い電界を発生させる必要があるためである。【００１２】
すなわち、大型液晶ＴＶに対応するためにはランプ電圧が非常に高くなる課題がある。【００１３】
ランプ電圧が高くなると、特に点灯回路での絶縁対策が複雑になり、点灯回路が大型化する、また、製造コストの上昇等の弊害が発生する。【００１４】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ランプ電圧を低減できる誘電体バリア放電ランプの点灯装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、発光管の一端に内部電極を有する、複数本の誘電体バリア放電ランプと、誘電体バリア放電ランプの放電空間外に配置された外部電極と、内部電極と外部電極の間に高周波電圧を印加し、複数本の誘電体バリア放電ランプを点灯する点灯回路とを備える。複数本の誘電体バリア放電ランプは、平行に、かつ、各誘電体バリア放電ランプの内部電極の位置が、隣接する誘電体バリア放電ランプ間では異なる側になり、誘電体バリア放電ランプ１本置きに同じ側になるように配置されている。点灯回路は、隣接する誘電体バリア放電ランプに印加される高周波電圧間に位相差を設けて各誘電体バリア放電ランプに高周波電圧を印加する。【００１６】
上記の点灯装置によれば、隣接する誘電体バリア放電ランプ間で高周波電圧の位相差があるため、点灯時のランプ電圧を低減できる。【００１７】
高周波電圧の位相差は１８０度であってもよい。この構成により、より顕著にランプ電圧を低減できる。【００１８】
また、誘電体バリア放電ランプ間の間隔は５０ｍｍ以下であってもよい。この構成により、より顕著にランプ電圧を低減できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内部電極を有する複数本の誘電体バリア放電ランプに高周波電圧を印加して点灯する誘電体バリア放電ランプ点灯装置において、隣接する誘電体バリア放電ランプ間で高周波高電圧の位相差があることにより、ランプ電圧を低減できる。これにより、様々な用途の光源として用いることができる等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態に係る誘電体バリア放電ランプの構成図
【図３】本発明の実施の形態に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の回路図
【図４】本発明の実施の形態に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の出力波形図（（ａ）点灯回路４ａの出力電圧波形、（ｂ）点灯回路４ｂの出力電圧波形）
【図５】並列に配置された誘電体バリア放電ランプの印加電圧の位相差に対するランプ電圧の測定値を示す図
【図６】外部電極形状の他の一例を示す図
【図７】従来の誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図
【符号の説明】
【００２１】
１    誘電体バリア放電ランプ
２    内部電極
３    外部電極
４ａ，４ｂ    点灯回路
５    発光管
６    蛍光体
７    直流電源
８    駆動回路
９，１０    ＦＥＴ
１１    昇圧トランス 
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の具体的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。【００２３】
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の構成を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるａ−ａ線上の断面図である。【００２４】
本実施の形態に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、内部電極２を一端に配置された複数本（例えば３２本）の誘電体バリア放電ランプ１と、各誘電体バリア放電ランプ１に共通に配置された外部電極３と、内部電極２と外部電極３との間に高周波電圧を印加し誘電体バリア放電ランプ１を点灯する２つの点灯回路４ａ、４ｂとを備える。【００２５】
誘電体バリア放電ランプ１は例えば図２に示すような構成を有する。誘電体バリア放電ランプ１は円筒状の発光管５を含む。発光管５は、可視光（３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）における透過率が優れたホウケイ酸ガラスなどで形成され、外径３ｍｍ、内径２ｍｍ、長さ３７０ｍｍの円筒状の形状を有する。発光管５には、放電用ガスとしてキセノンを主成分とする混合ガスが封入されており、その封入圧力は例えば２０ｋＰａである。キセノン以外の混合ガス成分としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン等の希ガスが考えられる。キセノンと他のガスとは混合比を例えば６：４で混合する。【００２６】
発光管５の内表面には蛍光体６が塗布されている。発光管５の一端には、ニッケル、ニオブなどの金属製の内部電極２が配置され、リード線により、発光管５の外部に電気的に導出されている。【００２７】
誘電体バリア放電ランプ１は、図１（ｂ）に示すように、外部電極３から離間して配置されている。スペーサ（図示せず）により誘電体バリア放電ランプ１と外部電極３との距離を例えば５ｍｍ、誘電体バリア放電ランプ間の距離を例えば２２ｍｍとする。スペーサは光の吸収がなるべくないように白色または透明の樹脂等で作られる。【００２８】
外部電極３は、導電性を有する金属材料、例えばアルミ平板で構成され、誘電体バリア放電ランプからの光を前面に反射するための反射機能を有している。反射機能は、例えばアルミ平板表面に銀を蒸着するなどにより簡単に構成できる。【００２９】
点灯回路４ａの構成の一例を図３に示す。図１では誘電体バリア放電ランプ１を３２本としているが、図３では説明の簡単化のため１本の誘電体バリア放電ランプのみを図示している。【００３０】
点灯回路４ａはプッシュプル方式のインバータ回路である。点灯回路４ａは、直流電源７、駆動回路８、スイッチ素子であるＦＥＴ９、１０、昇圧トランス１１を含む。直流電源７、ＦＥＴ９、１０は昇圧トランス１１の１次巻線に接続される。駆動回路８はＦＥＴ９、１０に対してゲート信号を出力し、ＦＥＴ９、１０を交互にＯＮ／ＯＦＦする。駆動回路８は市販のＩＣ等で簡単に構成することができる。昇圧トランス１１は直流電源７からの直流電圧を矩形波形の高周波高電圧に変換する。昇圧トランス１１の２次巻線の一端は誘電体バリア放電ランプ１の内部電極２に、他端は外部電極１に接続されるとともにＧＮＤに接続される。なおこのときの周波数は駆動回路８の出力信号の周波数に依存し、例えば２０ｋＨｚである。また、昇圧比は昇圧トランス１１の１次巻線と２次巻線の巻数比に依存し、例えば直流２４Ｖを６ｋＶｐ-ｐの矩形波電圧に変換する。このとき昇圧トランス１１の出力電圧は必ずしも理想的な矩形波形にはならず、昇圧トランス１１のリーケージインダクタンス、寄生容量等の影響により、多少のリンギングを含む。前記６ｋＶｐ-ｐはリンギングを含むｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋの値を示している。【００３１】
点灯回路４ｂは基本的に点灯回路４ａと同じ構成を有する。異なるのは、点灯回路４ｂの出力電圧波形の位相が点灯回路４ａのものと逆位相となっていることである。逆位相の電圧波形を出力するには、例えば、点灯回路４ｂ側のＦＥＴへのゲート信号を点灯回路４ａの場合と逆にすることで簡単に実現できる。【００３２】
図４に点灯回路４ａ、４ｂからの出力電圧波形の一例を示す。【００３３】
上記構成において、点灯回路４ａ、４ｂから、誘電体バリア放電ランプ１の内部電極２と外部電極３の間に矩形波の高周波高電圧が印加される。これにより、矩形波の高周波高電圧の電圧値が変化するとき、すなわち極性が反転するときに内部電極２と外部電極３との間にパルス電流が流れ、誘電体バリア放電ランプ１内に誘電体バリア放電が生じる。このとき発光管５と、誘電体バリア放電ランプ１と外部電極３との空隙とが誘電体として作用する。誘電体バリア放電が開始すると、発光管５内に封入されたキセノンが電子により励起され、紫外線を放射する。紫外線は発光管５の内壁に塗布された蛍光体６により可視光に変換され、誘電体バリア放電ランプ１は点灯する。一般に、キセノンを用いた誘電体バリア放電を用いた点灯動作においては、正弦波電圧よりも矩形波電圧で点灯することにより、キセノンのエキシマ発光が増加し、紫外線が多く放出されるため、発光効率が良くなる。【００３４】
本実施形態では、誘電体バリア放電ランプ１の点灯中、隣接する誘電体バリア放電ランプ１にはそれぞれ逆位相の電圧波形が印加されるため、比較的低いランプ電圧でも所定の電力を入力できる。【００３５】
ここで、逆位相の電圧波形が印加することによりランプ電圧を低くできる理由に関して、実験結果を踏まえながら、詳しく説明する。【００３６】
実験は、３２本の誘電体バリア放電ランプを１００Ｗで点灯したときのランプ電圧を測定した。実験に使用した誘電体バリア放電ランプは、外径３ｍｍ、内径２ｍｍ、長さ３７０ｍｍの発光管の一端に、Ｎｉ製のカップ電極を封止し、Ｘｅガスを１４０Ｔｏｒｒ封入したものである。この誘電体バリア放電ランプ３２本をアルミ平板の外部電極上に２２ｍｍ間隔、外部電極と誘電体バリア放電ランプとの距離５ｍｍで配置した。内部電極-外部電極簡に印加した電圧は、２０ｋＨｚの矩形波電圧である。図５に測定結果を示す。【００３７】
図５においては、例として下記の４つの構成についてランプ電圧の測定結果を示している。
【表１】
2008126341.tif 000003
【００３８】
図５から分かるように、誘電体バリア放電ランプに入力されるトータル電力は１００Ｗ一定にも関わらず、隣接する誘電体バリア放電ランプ間で印加する高周波電圧の位相が９０度ずれると（構成（ｄ））、同位相の場合（構成（ａ））に比べて、約１０％のランプ電圧低下が見られる。また、隣接する誘電体バリア放電ランプ間で印加する高周波電圧が逆位相（構成（ｂ）、（ｃ））であると、同位相の場合（構成（ａ））に比して大きなランプ電圧の低下が見られる。特に、内部電極を交互に配置した構成（ｂ）については約２０％のランプ電圧低下が見られる。【００３９】
このランプ電圧低下の原因については以下のように推測される。【００４０】
誘電体バリア放電ランプは、等価回路的にコンデンサとみなすことができる。すなわち、電圧が印加されると、電圧の極性により正または負の電荷が誘電体バリア放電ランプに充電される。電荷間にはその極性により引力または斥力が働くように電界が発生するから、各誘電体バリア放電ランプは、隣接する誘電体バリア放電ランプからの電界の影響を受けることになる。【００４１】
構成（ａ）のように同位相の電圧が全ての誘電体バリア放電ランプに印加される場合、全ての誘電体バリア放電ランプに同極性の電荷が充電されるため、各誘電体バリア放電ランプ内の電荷には、隣接する誘電体バリア放電ランプからの電界の影響により斥力を受ける。この斥力は誘電体バリア放電ランプ内の電荷の動きを阻害するように作用すると考えられる。このため、内部電極と外部電極の間に印加するランプ電圧を高くしないと、誘電体バリア放電ランプに点灯に必要な所定の電力を入力できないと考えられる。【００４２】
一方、構成（ｂ）、（ｃ）のように隣接する誘電体バリア放電ランプ間で逆位相の電圧が印加された場合、各誘電体バリア放電ランプには、隣接する他の誘電体バリア放電ランプと逆極性の電荷が充電される。このため、各誘電体バリア放電ランプ内の電荷は、隣接する誘電体バリア放電ランプからの電界の影響により引力を受ける。この引力は、上述の場合とは逆に、誘電体バリア放電ランプ内の電荷の動きを促進するように作用すると考えられる。【００４３】
特に、構成（ｂ）のように内部電極をその配置位置が１本毎に交互になるように配置した場合、隣接した誘電体バリア放電ランプには逆位相の電圧が印加されるため、それらのランプの内部電極からほぼランプ軸に沿った電界が発生する。隣接の誘電体バリア放電ランプに生じるこのような電界の影響により、各誘電体バリア放電ランプにおいて電荷を内部電極からより遠くまで移動させるような力が発生する。これにより、低い電圧でより多くの電荷が比較的移動しやすくなると考えられる。これらの要因により、逆位相を印加した場合に最大約２０％もの大幅なランプ電圧の低下が実現したと考えられる。【００４４】
一方、構成（ｃ）のような内部電極が同じ側にある場合は、構成（ｂ）のような内部電極が交互にある場合に比べて、ランプ電圧低下度合いがやや低かった。内部電極が交互にある場合、上述のようにほぼランプ軸に沿った電界が発生するのに対し、内部電極が同じ側にある場合、ランプ軸にほぼ直交するように電界が発生すると考えられる。このような発生する電界の向きの違いにより、ランプ電圧低下度合いに差が出ると推定される。【００４５】
また、構成（ｂ）のように内部電極を交互に配置した場合、ほぼランプ軸にそった電界が発生することから、各誘電体バリア放電ランプがランプ軸方向に比較的均一に発光するという、副次的効果も確認できた。これらのことから、内部電極を同じ側に配置するよりも、内部電極を交互に配置した方が望ましいと考えられる。【００４６】
なお、ランプ電圧の低減効果を得るための点灯回路４ａ、４ｂの出力電圧の位相差は９０度または１８０度に限られない。位相差が少しでも存在すれば、ランプ電圧の低減効果は得られる。以下、これについて説明する。【００４７】
隣接する誘電体バリア放電ランプ１間に発生する引力または斥力の時間割合を考えることにより、位相差を設けて電圧を印加する場合のランプ電圧の低減度合いを推定することができる。すなわち、上述の同位相（位相差＝０度）の場合は、1周期中すべての時間で斥力が働くためランプ電圧が最も高くなり、また逆位相（位相差＝１８０度）の場合は、1周期中すべての時間で引力が働くためランプ電圧が最も低くなる。位相差が０度（同位相）と１８０度（逆位相）以外の場合、ランプ電圧は、引力と斥力の働く時間割合に応じて、同位相の場合のランプ電圧と逆位相の場合の間のランプ電圧の間の電圧になると考えられる。例えば、位相差が９０度の場合、1周期中半分の時間で引力が働き、残りの半分の時間で斥力が働くため、ランプ電圧は同位相と逆位相の場合のほぼ中間のランプ電圧になると考えられる。【００４８】
以上のことから、少しでも位相差が存在すれば、引力が働く時間が存在するので同位相の場合に比してランプ電圧がより低くなるという効果が得られると考えられる。ただし、十分にランプ電圧を低減する効果を得るためには、１周期中少なくとも半分以上で引力の働く時間を作るほうが望ましいと考えられ、このため、位相差は９０度以上２７０度以下が望ましいと考えられる。【００４９】
ランプ電圧が低いと点灯回路４ａ、４ｂからの出力電圧を低くできるため、特に昇圧トランス１１の小型化、低コストが期待できる。また、昇圧トランス１１は点灯回路４ａを構成する部品の中で、比較的、大型でかつ高価であるため、点灯回路４ａの小型化、低コスト化も期待できる。【００５０】
なお、本実施形態では、誘電体バリア放電ランプ１は外径３ｍｍ、内径２ｍｍ、長さ３７０ｍｍとしたが、この形状に限ったものではなく、他の形状でもよい。また、内部電極２はニッケル製としたが、例えばニオブ等他の電極材料でもよく、形状もカップ形状で示しているが、棒状等他の形状でもよい。また、発光管１６はホウケイ酸ガラスとしたが、ソーダガラス、石英ガラス等他の材料で構成してもよい。【００５１】
また、外部電極３はアルミ製としたが、例えば銅、鉄などの金属製でもよい。また、外部電極３の反射機能必ずしも必須ではなく、反射シート等で反射機能を実現する構成としてもよい。また、外部電極３は平板としたが、他の形状でもよく、例えば図６に示すような波形の構成でもよい。また、外部電極は各誘電体バリア放電ランプ１に共通の１つの外部電極としたが、電気的に接続されていれば複数の外部電極でもよい。ただし、図１または図６に示すように、複数の誘電体バリア放電ランプ１に共通の大きな１つの外部電極３としたほうが、液晶バックライトを組み立てるときの容易さの観点から有利になると考えられる。また、複数の誘電体バリア放電ランプ１に共通の大きな１つの外部電極３としたほうが、ノイズ抑制の観点から有利と考えられる。これは、ノイズ元である高電圧が印加された誘電体バリア放電ランプ１の近傍にＧＮＤ電位の大きな外部電極3を配置することにより輻射ノイズの低減効果があると考えられるからである。【００５２】
また、誘電体バリア放電ランプ１と外部電極３との距離を５ｍｍとしたが、誘電体バリア放電ランプ１の発光効率の観点から２０ｍｍ以下程度が望ましい。なお、誘電体バリア放電ランプ１と外部電極３との距離が大きくなるほど、この誘電体バリア放電ランプ１と外部電極３との間にできる空間にかかる電圧が大きくなるため、ランプ電圧が大きくなる。そのため、本願発明は、誘電体バリア放電ランプ１と外部電極３との間に空隙を設けて配置された誘電体バリア放電ランプ点灯装置において特に有効であると考えられる。【００５３】
また、誘電体バリア放電ランプ１間の距離を２２ｍｍとしたが、この距離に限ったものではない。この時、誘電体バリア放電ランプ１間の距離により、隣接する誘電体バリア放電ランプ１から受ける影響度合いが変化するため、誘電体バリア放電ランプ１間の距離が短くなるほどランプ電圧が低くなる。一方、従来の同位相の電圧をすべての誘電体バリア放電ランプ１に印加する場合では、誘電体バリア放電ランプ１間の距離が短くなるほど逆にランプ電圧が上昇すると考えられる。すなわち、誘電体バリア放電ランプ１間の距離が短くなるほど、相対的にランプ電圧を低くできる効果を大きくできるので、このランプ電圧低減効果を十分に生かすためには、誘電体バリア放電ランプ１間の距離は５０ｍｍ以下程度が望ましい。【００５４】
また、この誘電体バリア放電ランプ1間の距離は液晶バックライトの厚さに大きく関係してくる。液晶ディスプレイは薄型で注目を浴びているが、更なる薄型化という要望は常にあり、液晶バックライトの薄型化は必須になってくる。液晶バックライトを薄くする手段としては、例えば、誘電体バリア放電ランプ１の本数を増やし、ランプと光学部材(拡散板、レンズシートなど。ただし、本願明細書内では図示せず)との距離を短くすることにより実現する方法が考えられる。誘電体バリア放電ランプ１の本数を増やすと、誘電体バリア放電ランプ１間の距離が短くなるため、上述のように、ランプ電圧を低くできる効果を大きくできる。すなわち、液晶バックライトの薄型化を考え、誘電体バリア放電ランプ１の本数を増やした時には、本願発明はさらに有効であると考えられる。【００５５】
また、放電用ガスの封入ガス圧を２０ｋＰａとしたが、５〜３５ｋＰａ程度の範囲であれば他のガス圧でも良い。【００５６】
また、誘電体バリア放電ランプ１を３２本としたが、この本数に限ったものではないことは言うまでもない。【００５７】
また、点灯回路４ａ、４ｂはプッシュプル方式としたが、他の構成でも良く、例えばハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式等でも良い。また、直流電源７はバッテリー、チョッパ回路等で簡単に構成できる。また、ＦＥＴ９、１０はバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ等を代わりに使っても良い。また、駆動周波数を２０ｋＨｚとしたが、他の周波数でも良く、発光効率の観点から５〜３０ｋＨｚ程度であれば良い。また、昇圧トランス５の出力電圧を６ｋＶｐ−ｐとしたが、この値は、誘電体バリア放電ランプ１の長さ、封入ガス圧等の設計要因で変化し、誘電体バリア放電ランプ１によって他の値であっても良いのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明によれば、複数本の内部-外部電極方式誘電体バリア放電ランプを点灯する誘電体バリア放電ランプ点灯装置において、隣接する誘電体バリア放電ランプの内部電極に印加する電圧波形の位相を逆位相とすることにより、ランプ電圧を低くすることができ、点灯回路の小型化、低コスト化を図ることができる。これにより、本発明に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、液晶ディスプレイ等のバックライト用光源、コピー機、スキャナ用の光源、殺菌、ＵＶ洗浄用の紫外線光源等に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008126341.tif 000008
【図６】
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【図７】
2008126341.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月8日(2008.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管の一端に内部電極を有する、複数本の誘電体バリア放電ランプと、
前記誘電体バリア放電ランプの放電空間外に配置された外部電極と、
前記内部電極と前記外部電極の間に高周波電圧を印加し、前記複数本の誘電体バリア放電ランプを点灯する点灯回路とを備え、
前記複数本の誘電体バリア放電ランプは、平行に、かつ、各誘電体バリア放電ランプの内部電極の位置が、隣接する誘電体バリア放電ランプ間では異なる側になり、誘電体バリア放電ランプ１本置きに同じ側になるように配置されており、
前記点灯回路は、隣接する誘電体バリア放電ランプに印加される高周波電圧間において位相差を設けて各誘電体バリア放電ランプに前記高周波電圧を印加する
ことを特徴とする誘電体バリア放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記位相差が１８０度であることを特徴とする請求項１に記載された誘電体バリア放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記複数本の誘電体バリア放電ランプの間隔が５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載された誘電体バリア放電ランプ点灯装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体バリア放電により点灯する外部電極式の放電ランプ点灯装置、より具体的には、略矩形波電圧を印加し、略矩形波電圧の電圧値が変化するときに流れるパルス電流によって点灯する誘電体バリア放電ランプを点灯させるための点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ等のバックライト用途として、誘電体バリア放電により点灯する外部電極式の希ガス放電ランプの研究が盛んに行われている。これは、希ガス放電ランプは水銀が不要であるため、水銀蒸気圧の上昇に伴う発光効率の低下を招くことなく、また環境上好ましいとの理由に基づくものである。
【０００３】
誘電体バリア放電を用いた点灯動作においては、駆動電圧の印加により誘電体層を充電し、駆動電圧が反転したときに発生する高圧により放電を起こさせる作用を用いるため、駆動電圧として高周波の矩形波電圧が用いられる。また、誘電体バリア放電はランプの負荷特性は容量性の正特性となるため、点灯回路１つで複数のランプを並列点灯できるという特徴がある。
【０００４】
誘電体バリア放電を用いた放電ランプ点灯装置の一例が、特許文献１に開示されている。図７に特許文献１に開示された放電ランプ点灯装置の構成を示す。図７（ａ）は放電ランプ点灯装置の構成を示す平面図、図７（ｂ）は放電ランプ点灯装置の裏面側の構成を示す平面図、図７（ｃ）は放電ランプ点灯装置の図７（ａ）における断面図である。
【０００５】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、放電ランプ点灯装置は、反射板１０１、反射板１０１上に配置された外部電極１０２、外部電極１０２に接触した状態で反射板１０１上に配置された放電ランプ１０３を含む。放電ランプ１０３は、その一端に封止された内部電極１０４を有する。さらに、放電ランプ点灯装置は、外部電極１０２と内部電極１０４との間に高周波高電圧を印加し放電ランプ１０３を点灯するための点灯回路１０５を含む。点灯回路１０５と内部電極１０４とは高耐圧電線１０６により電気的に接続されている。
【０００６】
反射板１０１は放電ランプ１０３から発せられる光を反射させる機能を有する。反射板１０１には、放電ランプ１０３をはめ込むための溝が設けられ、そこに接着剤や接着テープ等で放電ランプが固定される。外部電極１０２は反射板１０１上に印刷等により形成され、放電ランプ１０３の管軸方向に対して、直交するように配置されている。外部電極１０２はリード線を介して点灯回路１０５の低圧出力に接続されＧＮＤ電位に固定される。
【０００７】
放電ランプ１０３は、透光性の材料（例えばホウケイ酸ガラス）で発光管が形成され、その内部に放電用ガスとしてＸｅを主成分としたガスが、２ｋＰａ〜３５ｋＰａ程度の圧力範囲で封入されている。また、発光管の内壁には所望の光が得られるように、ＲＧＢそれぞれ適切に調合された蛍光体が塗布されている。内部電極１０４は、例えばニッケルやニオブといった金属で形成され、リード線を介して点灯回路１０５の高圧出力と接続される。点灯回路１０５は、昇圧トランスを用いたプッシュプル方式やハーフブリッジ方式などのインバータ回路で構成され、入力された直流電圧を高周波高電圧（例えば２０ｋＨｚ  ３ｋＶｐ−ｐ）の矩形波電圧に変換する。
【０００８】
以上のような従来の放電ランプ点灯装置の動作を説明する。電源（図示せず）がＯＮされると、点灯回路１０５から矩形波形の高周波高電圧が発生する。外部電極１０２と内部電極１０４との間に印加された高周波高電圧により、発光管内に放電が発生する。放電が開始すると、放電用ガスであるＸｅがエキシマ発光により１７２ｎｍの紫外線を発生する。発生した紫外線は発光管内壁の蛍光体により可視光に変換される。放電ランプ１０３からの可視光は、反射板１０１により反射され、拡散板、レンズシート等（図示せず）を通して均一な面光源となり、液晶バックライトとして用いられる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１６８３０４号公報（図１、図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで近年、従来３０インチ程度であった液晶ＴＶが急激に大型化し、４０インチ以上のサイズも求められるようになってきている。液晶ＴＶの大型化に伴い、液晶バックライトに用いられる光源もより長尺のものが必要になってくる。
【００１１】
一般に、内部−外部電極方式の誘電体バリア放電を用いた放電ランプ点灯装置においては、ランプ電圧（点灯開始電圧）がランプ長に依存することが知られている。これは、内部電極から離れた位置においてもプラズマを発生させるために、より強い電界を発生させる必要があるためである。
【００１２】
すなわち、大型液晶ＴＶに対応するためにはランプ電圧が非常に高くなる課題がある。
【００１３】
ランプ電圧が高くなると、特に点灯回路での絶縁対策が複雑になり、点灯回路が大型化する、また、製造コストの上昇等の弊害が発生する。
【００１４】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ランプ電圧を低減できる誘電体バリア放電ランプの点灯装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、発光管の一端に内部電極を有する、複数本の誘電体バリア放電ランプと、誘電体バリア放電ランプの放電空間外に配置された外部電極と、内部電極と外部電極の間に高周波電圧を印加し、複数本の誘電体バリア放電ランプを点灯する点灯回路とを備える。複数本の誘電体バリア放電ランプは、平行に、かつ、各誘電体バリア放電ランプの内部電極の位置が、隣接する誘電体バリア放電ランプ間では異なる側になり、誘電体バリア放電ランプ１本置きに同じ側になるように配置されている。点灯回路は、隣接する誘電体バリア放電ランプに印加される高周波電圧間に位相差を設けて各誘電体バリア放電ランプに高周波電圧を印加する。
【００１６】
上記の点灯装置によれば、隣接する誘電体バリア放電ランプ間で高周波電圧の位相差があるため、点灯時のランプ電圧を低減できる。
【００１７】
高周波電圧の位相差は１８０度であってもよい。この構成により、より顕著にランプ電圧を低減できる。
【００１８】
また、誘電体バリア放電ランプ間の間隔は５０ｍｍ以下であってもよい。この構成により、より顕著にランプ電圧を低減できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内部電極を有する複数本の誘電体バリア放電ランプに高周波電圧を印加して点灯する誘電体バリア放電ランプ点灯装置において、隣接する誘電体バリア放電ランプ間で高周波高電圧の位相差があることにより、ランプ電圧を低減できる。これにより、様々な用途の光源として用いることができる等、優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の具体的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の構成を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるａ−ａ線上の断面図である。
【００２２】
本実施の形態に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、内部電極２を一端に配置された複数本（例えば３２本）の誘電体バリア放電ランプ１と、各誘電体バリア放電ランプ１に共通に配置された外部電極３と、内部電極２と外部電極３との間に高周波電圧を印加し誘電体バリア放電ランプ１を点灯する２つの点灯回路４ａ、４ｂとを備える。
【００２３】
誘電体バリア放電ランプ１は例えば図２に示すような構成を有する。誘電体バリア放電ランプ１は円筒状の発光管５を含む。発光管５は、可視光（３８０ｎｍ〜７７０ｎｍ）における透過率が優れたホウケイ酸ガラスなどで形成され、外径３ｍｍ、内径２ｍｍ、長さ３７０ｍｍの円筒状の形状を有する。発光管５には、放電用ガスとしてキセノンを主成分とする混合ガスが封入されており、その封入圧力は例えば２０ｋＰａである。キセノン以外の混合ガス成分としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン等の希ガスが考えられる。キセノンと他のガスとは混合比を例えば６：４で混合する。
【００２４】
発光管５の内表面には蛍光体６が塗布されている。発光管５の一端には、ニッケル、ニオブなどの金属製の内部電極２が配置され、リード線により、発光管５の外部に電気的に導出されている。
【００２５】
誘電体バリア放電ランプ１は、図１（ｂ）に示すように、外部電極３から離間して配置されている。スペーサ（図示せず）により誘電体バリア放電ランプ１と外部電極３との距離を例えば５ｍｍ、誘電体バリア放電ランプ間の距離を例えば２２ｍｍとする。スペーサは光の吸収がなるべくないように白色または透明の樹脂等で作られる。
【００２６】
外部電極３は、導電性を有する金属材料、例えばアルミ平板で構成され、誘電体バリア放電ランプからの光を前面に反射するための反射機能を有している。反射機能は、例えばアルミ平板表面に銀を蒸着するなどにより簡単に構成できる。
【００２７】
点灯回路４ａの構成の一例を図３に示す。図１では誘電体バリア放電ランプ１を３２本としているが、図３では説明の簡単化のため１本の誘電体バリア放電ランプのみを図示している。
【００２８】
点灯回路４ａはプッシュプル方式のインバータ回路である。点灯回路４ａは、直流電源７、駆動回路８、スイッチ素子であるＦＥＴ９、１０、昇圧トランス１１を含む。直流電源７、ＦＥＴ９、１０は昇圧トランス１１の１次巻線に接続される。駆動回路８はＦＥＴ９、１０に対してゲート信号を出力し、ＦＥＴ９、１０を交互にＯＮ／ＯＦＦする。駆動回路８は市販のＩＣ等で簡単に構成することができる。昇圧トランス１１は直流電源７からの直流電圧を矩形波形の高周波高電圧に変換する。昇圧トランス１１の２次巻線の一端は誘電体バリア放電ランプ１の内部電極２に、他端は外部電極１に接続されるとともにＧＮＤに接続される。なおこのときの周波数は駆動回路８の出力信号の周波数に依存し、例えば２０ｋＨｚである。また、昇圧比は昇圧トランス１１の１次巻線と２次巻線の巻数比に依存し、例えば直流２４Ｖを６ｋＶｐ-ｐの矩形波電圧に変換する。このとき昇圧トランス１１の出力電圧は必ずしも理想的な矩形波形にはならず、昇圧トランス１１のリーケージインダクタンス、寄生容量等の影響により、多少のリンギングを含む。前記６ｋＶｐ-ｐはリンギングを含むｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋの値を示している。
【００２９】
点灯回路４ｂは基本的に点灯回路４ａと同じ構成を有する。異なるのは、点灯回路４ｂの出力電圧波形の位相が点灯回路４ａのものと逆位相となっていることである。逆位相の電圧波形を出力するには、例えば、点灯回路４ｂ側のＦＥＴへのゲート信号を点灯回路４ａの場合と逆にすることで簡単に実現できる。
【００３０】
図４に点灯回路４ａ、４ｂからの出力電圧波形の一例を示す。
【００３１】
上記構成において、点灯回路４ａ、４ｂから、誘電体バリア放電ランプ１の内部電極２と外部電極３の間に矩形波の高周波高電圧が印加される。これにより、矩形波の高周波高電圧の電圧値が変化するとき、すなわち極性が反転するときに内部電極２と外部電極３との間にパルス電流が流れ、誘電体バリア放電ランプ１内に誘電体バリア放電が生じる。このとき発光管５と、誘電体バリア放電ランプ１と外部電極３との空隙とが誘電体として作用する。誘電体バリア放電が開始すると、発光管５内に封入されたキセノンが電子により励起され、紫外線を放射する。紫外線は発光管５の内壁に塗布された蛍光体６により可視光に変換され、誘電体バリア放電ランプ１は点灯する。一般に、キセノンを用いた誘電体バリア放電を用いた点灯動作においては、正弦波電圧よりも矩形波電圧で点灯することにより、キセノンのエキシマ発光が増加し、紫外線が多く放出されるため、発光効率が良くなる。
【００３２】
本実施形態では、誘電体バリア放電ランプ１の点灯中、隣接する誘電体バリア放電ランプ１にはそれぞれ逆位相の電圧波形が印加されるため、比較的低いランプ電圧でも所定の電力を入力できる。
【００３３】
ここで、逆位相の電圧波形が印加することによりランプ電圧を低くできる理由に関して、実験結果を踏まえながら、詳しく説明する。
【００３４】
実験は、３２本の誘電体バリア放電ランプを１００Ｗで点灯したときのランプ電圧を測定した。実験に使用した誘電体バリア放電ランプは、外径３ｍｍ、内径２ｍｍ、長さ３７０ｍｍの発光管の一端に、Ｎｉ製のカップ電極を封止し、Ｘｅガスを１４０Ｔｏｒｒ封入したものである。この誘電体バリア放電ランプ３２本をアルミ平板の外部電極上に２２ｍｍ間隔、外部電極と誘電体バリア放電ランプとの距離５ｍｍで配置した。内部電極-外部電極簡に印加した電圧は、２０ｋＨｚの矩形波電圧である。図５に測定結果を示す。
【００３５】
図５においては、例として下記の４つの構成についてランプ電圧の測定結果を示している。
【表１】
2008126341.tif 000011
【００３６】
図５から分かるように、誘電体バリア放電ランプに入力されるトータル電力は１００Ｗ一定にも関わらず、隣接する誘電体バリア放電ランプ間で印加する高周波電圧の位相が９０度ずれると（構成（ｄ））、同位相の場合（構成（ａ））に比べて、約１０％のランプ電圧低下が見られる。また、隣接する誘電体バリア放電ランプ間で印加する高周波電圧が逆位相（構成（ｂ）、（ｃ））であると、同位相の場合（構成（ａ））に比して大きなランプ電圧の低下が見られる。特に、内部電極を交互に配置した構成（ｂ）については約２０％のランプ電圧低下が見られる。
【００３７】
このランプ電圧低下の原因については以下のように推測される。
【００３８】
誘電体バリア放電ランプは、等価回路的にコンデンサとみなすことができる。すなわち、電圧が印加されると、電圧の極性により正または負の電荷が誘電体バリア放電ランプに充電される。電荷間にはその極性により引力または斥力が働くように電界が発生するから、各誘電体バリア放電ランプは、隣接する誘電体バリア放電ランプからの電界の影響を受けることになる。
【００３９】
構成（ａ）のように同位相の電圧が全ての誘電体バリア放電ランプに印加される場合、全ての誘電体バリア放電ランプに同極性の電荷が充電されるため、各誘電体バリア放電ランプ内の電荷には、隣接する誘電体バリア放電ランプからの電界の影響により斥力を受ける。この斥力は誘電体バリア放電ランプ内の電荷の動きを阻害するように作用すると考えられる。このため、内部電極と外部電極の間に印加するランプ電圧を高くしないと、誘電体バリア放電ランプに点灯に必要な所定の電力を入力できないと考えられる。
【００４０】
一方、構成（ｂ）、（ｃ）のように隣接する誘電体バリア放電ランプ間で逆位相の電圧が印加された場合、各誘電体バリア放電ランプには、隣接する他の誘電体バリア放電ランプと逆極性の電荷が充電される。このため、各誘電体バリア放電ランプ内の電荷は、隣接する誘電体バリア放電ランプからの電界の影響により引力を受ける。この引力は、上述の場合とは逆に、誘電体バリア放電ランプ内の電荷の動きを促進するように作用すると考えられる。
【００４１】
特に、構成（ｂ）のように内部電極をその配置位置が１本毎に交互になるように配置した場合、隣接した誘電体バリア放電ランプには逆位相の電圧が印加されるため、それらのランプの内部電極からほぼランプ軸に沿った電界が発生する。隣接の誘電体バリア放電ランプに生じるこのような電界の影響により、各誘電体バリア放電ランプにおいて電荷を内部電極からより遠くまで移動させるような力が発生する。これにより、低い電圧でより多くの電荷が比較的移動しやすくなると考えられる。これらの要因により、逆位相を印加した場合に最大約２０％もの大幅なランプ電圧の低下が実現したと考えられる。
【００４２】
一方、構成（ｃ）のような内部電極が同じ側にある場合は、構成（ｂ）のような内部電極が交互にある場合に比べて、ランプ電圧低下度合いがやや低かった。内部電極が交互にある場合、上述のようにほぼランプ軸に沿った電界が発生するのに対し、内部電極が同じ側にある場合、ランプ軸にほぼ直交するように電界が発生すると考えられる。このような発生する電界の向きの違いにより、ランプ電圧低下度合いに差が出ると推定される。
【００４３】
また、構成（ｂ）のように内部電極を交互に配置した場合、ほぼランプ軸にそった電界が発生することから、各誘電体バリア放電ランプがランプ軸方向に比較的均一に発光するという、副次的効果も確認できた。これらのことから、内部電極を同じ側に配置するよりも、内部電極を交互に配置した方が望ましいと考えられる。
【００４４】
なお、ランプ電圧の低減効果を得るための点灯回路４ａ、４ｂの出力電圧の位相差は９０度または１８０度に限られない。位相差が少しでも存在すれば、ランプ電圧の低減効果は得られる。以下、これについて説明する。
【００４５】
隣接する誘電体バリア放電ランプ１間に発生する引力または斥力の時間割合を考えることにより、位相差を設けて電圧を印加する場合のランプ電圧の低減度合いを推定することができる。すなわち、上述の同位相（位相差＝０度）の場合は、1周期中すべての時間で斥力が働くためランプ電圧が最も高くなり、また逆位相（位相差＝１８０度）の場合は、1周期中すべての時間で引力が働くためランプ電圧が最も低くなる。位相差が０度（同位相）と１８０度（逆位相）以外の場合、ランプ電圧は、引力と斥力の働く時間割合に応じて、同位相の場合のランプ電圧と逆位相の場合の間のランプ電圧の間の電圧になると考えられる。例えば、位相差が９０度の場合、1周期中半分の時間で引力が働き、残りの半分の時間で斥力が働くため、ランプ電圧は同位相と逆位相の場合のほぼ中間のランプ電圧になると考えられる。
【００４６】
以上のことから、少しでも位相差が存在すれば、引力が働く時間が存在するので同位相の場合に比してランプ電圧がより低くなるという効果が得られると考えられる。ただし、十分にランプ電圧を低減する効果を得るためには、１周期中少なくとも半分以上で引力の働く時間を作るほうが望ましいと考えられ、このため、位相差は９０度以上２７０度以下が望ましいと考えられる。
【００４７】
ランプ電圧が低いと点灯回路４ａ、４ｂからの出力電圧を低くできるため、特に昇圧トランス１１の小型化、低コストが期待できる。また、昇圧トランス１１は点灯回路４ａを構成する部品の中で、比較的、大型でかつ高価であるため、点灯回路４ａの小型化、低コスト化も期待できる。
【００４８】
なお、本実施形態では、誘電体バリア放電ランプ１は外径３ｍｍ、内径２ｍｍ、長さ３７０ｍｍとしたが、この形状に限ったものではなく、他の形状でもよい。また、内部電極２はニッケル製としたが、例えばニオブ等他の電極材料でもよく、形状もカップ形状で示しているが、棒状等他の形状でもよい。また、発光管１６はホウケイ酸ガラスとしたが、ソーダガラス、石英ガラス等他の材料で構成してもよい。
【００４９】
また、外部電極３はアルミ製としたが、例えば銅、鉄などの金属製でもよい。また、外部電極３の反射機能必ずしも必須ではなく、反射シート等で反射機能を実現する構成としてもよい。また、外部電極３は平板としたが、他の形状でもよく、例えば図６に示すような波形の構成でもよい。また、外部電極は各誘電体バリア放電ランプ１に共通の１つの外部電極としたが、電気的に接続されていれば複数の外部電極でもよい。ただし、図１または図６に示すように、複数の誘電体バリア放電ランプ１に共通の大きな１つの外部電極３としたほうが、液晶バックライトを組み立てるときの容易さの観点から有利になると考えられる。また、複数の誘電体バリア放電ランプ１に共通の大きな１つの外部電極３としたほうが、ノイズ抑制の観点から有利と考えられる。これは、ノイズ元である高電圧が印加された誘電体バリア放電ランプ１の近傍にＧＮＤ電位の大きな外部電極3を配置することにより輻射ノイズの低減効果があると考えられるからである。
【００５０】
また、誘電体バリア放電ランプ１と外部電極３との距離を５ｍｍとしたが、誘電体バリア放電ランプ１の発光効率の観点から２０ｍｍ以下程度が望ましい。なお、誘電体バリア放電ランプ１と外部電極３との距離が大きくなるほど、この誘電体バリア放電ランプ１と外部電極３との間にできる空間にかかる電圧が大きくなるため、ランプ電圧が大きくなる。そのため、本願発明は、誘電体バリア放電ランプ１と外部電極３との間に空隙を設けて配置された誘電体バリア放電ランプ点灯装置において特に有効であると考えられる。
【００５１】
また、誘電体バリア放電ランプ１間の距離を２２ｍｍとしたが、この距離に限ったものではない。この時、誘電体バリア放電ランプ１間の距離により、隣接する誘電体バリア放電ランプ１から受ける影響度合いが変化するため、誘電体バリア放電ランプ１間の距離が短くなるほどランプ電圧が低くなる。一方、従来の同位相の電圧をすべての誘電体バリア放電ランプ１に印加する場合では、誘電体バリア放電ランプ１間の距離が短くなるほど逆にランプ電圧が上昇すると考えられる。すなわち、誘電体バリア放電ランプ１間の距離が短くなるほど、相対的にランプ電圧を低くできる効果を大きくできるので、このランプ電圧低減効果を十分に生かすためには、誘電体バリア放電ランプ１間の距離は５０ｍｍ以下程度が望ましい。
【００５２】
また、この誘電体バリア放電ランプ1間の距離は液晶バックライトの厚さに大きく関係してくる。液晶ディスプレイは薄型で注目を浴びているが、更なる薄型化という要望は常にあり、液晶バックライトの薄型化は必須になってくる。液晶バックライトを薄くする手段としては、例えば、誘電体バリア放電ランプ１の本数を増やし、ランプと光学部材(拡散板、レンズシートなど。ただし、本願明細書内では図示せず)との距離を短くすることにより実現する方法が考えられる。誘電体バリア放電ランプ１の本数を増やすと、誘電体バリア放電ランプ１間の距離が短くなるため、上述のように、ランプ電圧を低くできる効果を大きくできる。すなわち、液晶バックライトの薄型化を考え、誘電体バリア放電ランプ１の本数を増やした時には、本願発明はさらに有効であると考えられる。
【００５３】
また、放電用ガスの封入ガス圧を２０ｋＰａとしたが、５〜３５ｋＰａ程度の範囲であれば他のガス圧でも良い。
【００５４】
また、誘電体バリア放電ランプ１を３２本としたが、この本数に限ったものではないことは言うまでもない。
【００５５】
また、点灯回路４ａ、４ｂはプッシュプル方式としたが、他の構成でも良く、例えばハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式等でも良い。また、直流電源７はバッテリー、チョッパ回路等で簡単に構成できる。また、ＦＥＴ９、１０はバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ等を代わりに使っても良い。また、駆動周波数を２０ｋＨｚとしたが、他の周波数でも良く、発光効率の観点から５〜３０ｋＨｚ程度であれば良い。また、昇圧トランス５の出力電圧を６ｋＶｐ−ｐとしたが、この値は、誘電体バリア放電ランプ１の長さ、封入ガス圧等の設計要因で変化し、誘電体バリア放電ランプ１によって他の値であっても良いのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明によれば、複数本の内部-外部電極方式誘電体バリア放電ランプを点灯する誘電体バリア放電ランプ点灯装置において、隣接する誘電体バリア放電ランプの内部電極に印加する電圧波形の位相を逆位相とすることにより、ランプ電圧を低くすることができ、点灯回路の小型化、低コスト化を図ることができる。これにより、本発明に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、液晶ディスプレイ等のバックライト用光源、コピー機、スキャナ用の光源、殺菌、ＵＶ洗浄用の紫外線光源等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態に係る誘電体バリア放電ランプの構成図
【図３】本発明の実施の形態に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の回路図
【図４】本発明の実施の形態に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の出力波形図（（ａ）点灯回路４ａの出力電圧波形、（ｂ）点灯回路４ｂの出力電圧波形）
【図５】並列に配置された誘電体バリア放電ランプの印加電圧の位相差に対するランプ電圧の測定値を示す図
【図６】外部電極形状の他の一例を示す図
【図７】従来の誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図
【符号の説明】
【００５８】
１    誘電体バリア放電ランプ
２    内部電極
３    外部電極
４ａ，４ｂ    点灯回路
５    発光管
６    蛍光体
７    直流電源
８    駆動回路
９，１０    ＦＥＴ
１１    昇圧トランス 
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008126341.tif 000012
【図２】
2008126341.tif 000013
【図３】
2008126341.tif 000014
【図４】
2008126341.tif 000015
【図５】
2008126341.tif 000016
【図６】
2008126341.tif 000017
【図７】
2008126341.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月16日(2008.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管の一端に内部電極を有する、複数本の誘電体バリア放電ランプと、
前記誘電体バリア放電ランプの放電空間外に配置された外部電極と、
前記内部電極と前記外部電極の間に印加する高周波電圧によって、前記複数本の誘電体バリア放電ランプを点灯する点灯回路とを備え、
前記複数本の誘電体バリア放電ランプは、各誘電体バリア放電ランプの内部電極の位置が、隣接する誘電体バリア放電ランプ間では異なる側になり、誘電体バリア放電ランプ１本置きに同じ側になる、配置がされており、
前記点灯回路は、隣接する誘電体バリア放電ランプに印加される高周波電圧間において、９０度以上２７０度以下の位相差を設けて各誘電体バリア放電ランプに前記高周波電圧を印加する
ことを特徴とする誘電体バリア放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記位相差が１８０度であることを特徴とする請求項１に記載された誘電体バリア放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記位相差が９０度であることを特徴とする請求項１に記載された誘電体バリア放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記複数本の誘電体バリア放電ランプの間隔が５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一に記載の誘電体バリア放電ランプ点灯装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、発光管の一端に内部電極を有する、複数本の誘電体バリア放電ランプと、誘電体バリア放電ランプの放電空間外に配置された外部電極と、内部電極と外部電極の間に印加する高周波電圧によって、複数本の誘電体バリア放電ランプを点灯する点灯回路とを備える。複数本の誘電体バリア放電ランプは、各誘電体バリア放電ランプの内部電極の位置が、隣接する誘電体バリア放電ランプ間では異なる側になり、誘電体バリア放電ランプ１本置きに同じ側になる、配置がされている。点灯回路は、隣接する誘電体バリア放電ランプに印加される高周波電圧間において、９０度以上２７０度以下の位相差を設けて各誘電体バリア放電ランプに高周波電圧を印加する。
【国際調査報告】
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