(57)【要約】【課題】  曲管式誘電体バリア放電ランプ（ＥＥＦＬ）を多灯具備し同時点灯させる照明装置にあって、ランプ湾曲部の電極と管端部の電極との温度差を少なくしてランプ管内の水銀の偏りを防ぎ、また発光面上の輝度ムラを低減する。【解決手段】  湾曲部１Ａを持つ曲管式ＥＥＦＬ１を複数本並設した照明装置において、曲管式ＥＥＦＬ各々の両端部と湾曲部とに外部電極３，５を形成し、両端部の外部電極３にそれぞれ逆相の矩形波電圧若しくは正弦波電圧を印加し、湾曲部の外部電極５をＧＮＤに接続した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の内壁に蛍光体皮膜が形成され、前記ガラス管の内部放電空間に１種類以上の希ガス、又は水銀及び１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管の両端が閉塞され、かつ前記ガラス管の中間部に湾曲部が形成されている曲管式蛍光ランプを複数本並設した照明装置において、
前記曲管式蛍光ランプの両端部と湾曲部とに外部電極を形成し、
前記両端部の外部電極にそれぞれ逆相の矩形波電圧若しくは正弦波電圧を印加し、前記湾曲部の外部電極をＧＮＤに接続した照明装置。
【請求項２】
ガラス管の内壁に蛍光体皮膜が形成され、前記ガラス管の内部放電空間に１種類以上の希ガス、又は水銀及び１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管の両端が閉塞され、かつ前記ガラス管の中間部に湾曲部が形成されている曲管式蛍光ランプを複数本並設した照明装置において、
前記曲管式蛍光ランプの両端部と湾曲部とに外部電極を形成し、
前記両端部の外部電極にそれぞれ同相の矩形波電圧若しくは正弦波電圧を印加し、前記湾曲部の外部電極をＧＮＤに接続した照明装置。
【請求項３】
前記曲管式蛍光ランプは、Ｃ管形状又はＵ管形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶用ディスプレイ、液晶ＴＶ、計器用表示パネル等に用いられる蛍光ランプを多灯具備する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、液晶用ディスプレイ、液晶ＴＶ、計器用表示パネル用のバックライトとして、低消費電力化及びコスト削減の目的で、内壁に蛍光体を塗布し、両端を封止した透明のガラス管の内部に水銀を含むネオン・アルゴンなどの混合ガスを放電媒体として封入し、ガラス管両端の外壁に金属等を薄膜コーティングして外部電極を形成した誘電体バリア放電ランプ（「ＥＥＦＬ」と称する）の短ピッチＵ管又はＣ管を多灯使用したバックライトが主流となってきている。このようなＣ管ＥＥＦＬ又はＵ管ＥＥＦＬを用いたバックライトの構造を図１０に示してあるが、短ピッチＵ管状又はＣ管状にベンディングされたガラス管の両端の外部にのみ電極３が配置された外部電極式のＥＥＦＬ１をバックライトフレーム２内に具備した構成である。
【０００３】
ところが、ＥＥＦＬは管電圧２０００Ｖ（片側１０００Ｖｒｍｓ）以上で点灯させるとオゾンが発生する。現在、ランプ本数の低減から、Ｕ管又はＣ管の使用が主要になってきているが、管電圧が２０００Ｖｒｍｓを超えてしまうことより、大型バックライトにてＥＥＦＬは使用できない。また、Ｕ管及びＣ管を多灯使用したバックライトの設計において、ランプの湾曲部１Ａ（Ｕ管の場合は短辺部）を有効発光部外に設置した場合、図１１に示すように電極３側に比べて湾曲部１Ａ側の管壁温度が低くなるため、水銀偏りの原因となってしまう。また、図１２に示すように、電極３側に比べ湾曲部１Ａ側の方がランプ光量が多くなり、バックライトの板面上の輝度ムラが発生する。この部分の光をゴムホルダー等で遮断すれば光学的には問題ないが、ランプの管壁温度が低下し、ランプに封入されている水銀が偏在する原因となってしまう問題点があった。
【特許文献１】特開２００２−８２３２７号公報
【特許文献２】特開２００１−５０７８２４号公報
【特許文献３】特開昭６１−１８５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、Ｃ管又はＵ管のような曲管式誘電体バリア放電ランプ（ＥＥＦＬ）を多灯具備し同時点灯させる照明装置にあって、ランプ湾曲部の電極と管端部の電極との温度差を少なくすることでランプ管内の水銀の偏りを防ぐことができ、ランプ湾曲部の輝度を低下させて発光面上の輝度ムラを低減できる照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、ガラス管の内壁に蛍光体皮膜が形成され、前記ガラス管の内部放電空間に１種類以上の希ガス、又は水銀及び１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管の両端が閉塞され、かつ前記ガラス管の中間部に湾曲部が形成されている曲管式蛍光ランプを複数本並設した照明装置において、前記曲管式蛍光ランプの両端部と湾曲部とに外部電極を形成し、前記両端部の外部電極にそれぞれ逆相の矩形波電圧若しくは正弦波電圧を印加し、前記湾曲部の外部電極をＧＮＤに接続したものである。
【０００６】
請求項２の発明は、ガラス管の内壁に蛍光体皮膜が形成され、前記ガラス管の内部放電空間に１種類以上の希ガス、又は水銀及び１種類以上の希ガスが封入され、前記ガラス管の両端が閉塞され、かつ前記ガラス管の中間部に湾曲部が形成されている曲管式蛍光ランプを複数本並設した照明装置において、前記曲管式蛍光ランプの両端部と湾曲部とに外部電極を形成し、前記両端部の外部電極にそれぞれ同相の矩形波電圧若しくは正弦波電圧を印加し、前記湾曲部の外部電極をＧＮＤに接続したものである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は２の照明装置において、前記曲管式蛍光ランプは、Ｃ管形状又はＵ管形状であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の照明装置によれば、Ｃ管又はＵ管のような曲管式ＥＥＦＬの多数を同時点灯させるに当たり、ランプ湾曲部の外部電極と管端部の外部電極との温度差を少なくしてランプ管内の水銀の偏りを防ぐことができ、ランプ湾曲部の輝度を低下させて発光面上の輝度をムラなく均一化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１０】
（第１の実施の形態）図１は本発明の照明装置の第１の実施の形態としての曲管式多灯式のバックライトを示している。本実施の形態のバックライトは、複数本のＣ管ＥＥＦＬ１をフレーム２に並設し、各ＥＥＦＬ１の両端それぞれに設けた外部電極３を電極内蔵の、若しくは導電性のゴムホルダー４に装着し、また各ＥＥＦＬ１の湾曲部１Ａに外部電極５を設け、ＧＮＤに接続した構成である。各ＥＥＦＬ１の湾曲部１Ａは有効発光領域に位置するようにしてある。尚、各ＥＥＦＬ１の両端のゴムホルダー４にはインバータ７からトランス６，６を通じて逆相の矩形波電圧若しくは正弦波電圧を印加するように電源回路を構成してある。図中のサークル１０内は、印加電圧波形を示している。
【００１１】
上記構成のバックライトの点灯時の輝度分布を図２に示し、温度分布を図３に示してある。上述のように各Ｃ管ＥＥＦＬ１の湾曲部１Ａに外部電極５を設け、これを接地してＧＮＤ電位とし、各ＥＥＦＬ１の両端の電極３に逆位相の矩形波電圧若しくは正弦波電圧を印加することで管電圧を低減することができる。また、湾曲部１Ａを有効発光域に設置することで、図２のグラフに示したように、各ＥＥＦＬ１における湾曲部１Ａ側と電極３側の温度差が少なくなり水銀の偏りを防ぐことができ、結果としてピンク放電の発生が抑制できる。さらに、電極５の形成により湾曲部１Ａの光を遮断することより、図３に示したように各ＥＥＦＬ１の湾曲部１Ａの輝度を低下させ、バックライト板面上の輝度ムラを低減させることができる。
【００１２】
尚、上記実施の形態ではＣ管ＥＥＦＬを採用したが、これに代えてＵ管ＥＥＦＬを採用することもでき、またそれらＣ管、Ｕ管の曲管式でランプ管の管断面が円形だけでなく楕円形の扁平管を採用することもできる。また、本実施の形態ではＣ管ＥＥＦＬを採用したのでその曲り部分を「湾曲部」と称したが、Ｕ管ＥＥＦＬにあっては「短辺部」と称される連結部分について同様に共通の名称「湾曲部」と称することにする。これらは、以下の他の実施の形態でも同様である。
【００１３】
（第２の実施の形態）図３、図４は本発明の第２の実施の形態のバックライトを示している。本実施の形態は、複数本のＣ管ＥＥＦＬ１それぞれを湾曲部１Ａと外部電極３を内蔵するゴムホルター４へ装着する管端部とが互い違いに位置する配列にし、かつフレーム２の裏側において、インバータ６を２台両側に配置し、各端部の外部電極３に対して逆位相の矩形波電圧若しくは正弦波電圧を印加するトランス７をそれぞれの外部電極３に近接する位置に設置した構造を特徴とする。尚、図４、図５において、図１に示した第１の実施の形態と共通する要素には同一の符号を付して示してある。これによって、第２の実施の形態のバックライトでは、ランプ軸方向温度差、板面輝度差を低減させることができる。
【００１４】
（第３の実施の形態）次に、本発明の第３の実施の形態のバックライトについて図６を用いて説明する。第３の実施の形態の特徴は、図１に示した第１の実施の形態に対して、各Ｃ管ＥＥＦＬ１の両端側のゴムホルダー４に印加する矩形波電圧若しくは正弦波電圧を同相にした点にある。
【００１５】
すなわち、本実施の形態のバックライトは、複数本のＣ管ＥＥＦＬ１をフレーム２に並設し、各ＥＥＦＬ１の両端それぞれの外部電極３を電極内蔵の、若しくは導電性のゴムホルダー４に装着し、また各ＥＥＦＬ１の湾曲部１Ａに外部電極５を設け、ＧＮＤに接続している。各ＥＥＦＬ１の湾曲部１Ａは有効発光領域に位置するようにする。尚、各ＥＥＦＬ１の両端のゴムホルダー４にはインバータ７から共通のトランス６を通じて同相の矩形波電圧若しくは正弦波電圧を印加するように電源回路を構成してある。図中のサークル１１内は印加電圧波形を示している。
【００１６】
上記構成のバックライトの点灯時の輝度分布、温度分布は第１の実施の形態とほぼ同様であり、結果としてピンク放電の発生が抑制でき、またバックライト板面上の輝度ムラを低減できる。加えて、図１に示した第１の実施の形態の場合には逆相の電圧を印加するために少なくとも２台のトランス６を必要とするが、これに対してこの第２の実施の形態の場合には最低１台のトランス６を共通に利用できる利点がある。
【００１７】
尚、上記実施の形態でもＣ管ＥＥＦＬを採用したが、これに代えてＵ管ＥＥＦＬを採用することもでき、またそれらＣ管、Ｕ管の曲管式でランプ管の管断面が円形だけでなく楕円形の扁平管を採用することもできる。
【００１８】
（第４の実施の形態）本発明の第４の実施の形態のバックライトを図７〜図９を用いて説明する。本実施の形態の特徴は、多灯の曲管式ＥＥＦＬ１の間欠点灯機能にある。図７に示すように、ＥＥＦＬ１は、ガラス管の内壁に蛍光体が塗布されていて、ガラス管の内部を負圧状態にした後に少量のＡｒガス、Ｎｅガスと水銀を封入し、このガラス管の両端を封止し、さらに当該ガラス管の両端部に電極３としてＳｎ、Ａｇ等の金属から構成される長さ２０ｍｍ程度の半田層を形成した構造である。電極３の膜厚は０．５μ〜２μｍの厚みに設定してあり、ランプ自身の形状はＣ型である。ガラス管の外径寸法は、φ２．４ｍｍ〜φ４ｍｍまで対応可能である。さらに本実施の形態で使用する曲管式ＥＥＦＬ１はその湾曲部１Ａの管外壁に両端部の外部電極３の電極材と同じく外部電極５を形成している。この湾曲部１Ａの外部電極５は、管両端の外部電極３の２倍の電極長を有している。湾曲部１Ａに流れる電流は管両端に流れる電流の２倍になるため、その耐久性能を上げる必要があり、電極長を２倍にして表面積を増やしているのである。
【００１９】
本実施の形態で採用するＥＥＦＬ１の駆動方法は、ランプ両端の外部電極３には４０ｋＨｚから数百ｋＨｚまでの同位相の正弦波電圧を印加させ、湾曲部１Ａの電極５には管両端部へ印加する同じ周波数で逆位相の正弦波電圧を印加する。この方法であれば電気的に安全、かつこれまで不可能とされていたランプ長８００ｍｍ以上の管長、外径寸法がφ４ｍｍ以下でコロナ放電、オゾンの発生もないＥＥＦＬを実現できるからである。尚、Ｃ型曲管式ＥＥＦＬ１に代えて、図８に示したＵ型曲管式ＥＥＦＬ１を採用することができる。この場合、サイズ、電極長さ、厚み等は図７のものと同等である。
【００２０】
次に、上記曲管式ＥＥＦＬ１を多灯、間欠的に点灯させるバックライトの構成を図９を用いて説明する。本実施の形態のバックライトでは、多灯の曲管式ＥＥＦＬ１それぞれの両端電極３と湾曲部１Ａの電極５にトランス６にて矩形波であ又は正弦波電圧を印加して放電点灯させる。
【００２１】
説明の便宜のため、多灯のＥＥＦＬ１を区別するために符号は順に１−１，１−２，…とし、各ＥＥＦＬ１の直管部分を区別するためにＥＥＦＬ１−１の両側の直管部分はそれぞれ１−１１，１−１２と符号を付して示してある。また各直管部を点灯させるためにそれぞれ電極３に電圧を印加するトランスも６−１１，６−１２，６−１３，…と区別している。さらに、各ＥＥＦＬ１の湾曲部１Ａの電極に電圧を印加するトランスについても６−２１，６−２２，６−２３，…と区別する。
【００２２】
上記実施の形態のバックライトにおける駆動方法を説明する。各ＥＥＦＬ１の湾曲部１Ａに形成した外部電極５には管両端部の外部電極３，３と同じ電圧、同じ周波数（数１０ｋＨｚから数１００ｋＨｚ）を逆位相で印加する。管両端部の電極３に印加する電圧は、電気的に安全な設計として波形は同位相とする。そこで、回路内に配置されたＩＣ等によって出力電気信号を可変させ、両端電極３に順次電圧を印加する。これによって、各ＥＥＦＬ１の直管部分１−１１，１−１２，１−２１，１−２２，…を順次発光させる間欠駆動が可能となる。
【００２３】
尚、バックライト自身の輝度を変えるためには、直管部分の間欠駆動でなく、全灯のＥＥＦＬ１を間欠駆動することも必要となるが、その場合の駆動方法としては、湾曲部１Ａの外部電極５に上記と同様に管両端部の外部電極３への印加電圧と同じ電圧を印加し、さらに管両端部の外部電極３に電圧を加えることにより、全灯を一度に間欠駆動させることも可能になる。
【００２４】
尚、上記で本発明の実施の形態としてバックライトについて例示したが、本発明は同様の構成で用途の異なる照明装置に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態のバックライトの平面図。
【図２】上記実施の形態のバックライトの温度分布グラフ。
【図３】上記実施の形態のバックライトの輝度分布グラフ。
【図４】本発明の第２の実施の形態のバックライトの平面図。
【図５】上記実施の形態のバックライトの底面図。
【図６】本発明の第３の実施の形態のバックライトの平面図。
【図７】本発明の第４の実施の形態のバックライトに使用するＣ型曲管式ＥＥＦＬの平面図及び側面図。
【図８】本発明の第４の実施の形態のバックライトに使用するＵ型曲管式ＥＥＦＬの平面図及び側面図。
【図９】上記第４の実施の形態のバックライトの一部省略せる平面図。
【図１０】従来例のバックライトの平面図。
【図１１】従来例のバックライトの温度分布グラフ。
【図１２】従来例のバックライトの輝度分布グラフ。
【符号の説明】
【００２６】
１  ＥＥＦＬ
１Ａ  湾曲部
２  フレーム
３  電極
４  ゴムホルダー
５  電極
６  トランス
７  インバータ
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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