(57)【要約】【課題】本発明の目的は、電極間で均一な放電をすることにより平面発行する平面光源において、安定に面状の放電、発光に導く手段を提供することである。【解決手段】面状の放電を実現するために平面光源には振幅を制御可能とした交流を印加する。また、平面光源に流れる放電電流を検知するための検知回路を設ける。この検知回路は放電電流のピーク値に概略比例する電圧を出力する。電源投入直後は前記検知回路の出力により放電を検知するまで印加する交流の振幅を大きくしていく。放電を検知すると検知回路の出力が所定の値を下回るまで印加する交流の振幅を下げて、面上の放電に導く。一度面状の放電が開始されると、その後印加した電圧の振幅を大きくしても明るくなるだけで、面状の放電は維持される。このように放電開始後、電流を検知しながら印加電圧を制御することにより平面光源を正常に点灯させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面光源を点灯する点灯回路であって、
該平面光源に流れる放電電流のピーク値を検出する検出手段と、
振幅が可変な交流を出力する交流電源と、
該検出手段により検出された該ピーク値に応じて該交流電源から出力される交流の振幅を制御する制御手段と、
を備え、
該制御手段は、電源投入後放電開始まで該振幅を大きくし、放電開始後該ピーク値が所定値を下回るまで該振幅を小さくするように制御すること、
を特徴とする点灯回路。
【請求項２】
所定の周波数の交流を出力する振幅制御可能な交流電源と透光性を有する前面板と絶縁基板とを組み合わせて扁平状の放電空間を有する密閉容器を構成し、前記前面板の内面に少なくとも一対の放電電極を設け、前記放電電極の表面を覆って誘電体層を設け、前記密閉容器の内部に放電ガスを封入した平面光源において、前記平面光源に流れる放電電流のピーク値を検出する検出手段と前記交流電源の振幅を制御する制御手段を有し、前記交流電源の出力は前記平面光源の両電極に接続され前記制御手段は電源投入後に前記平面光源が放電を開始するまで前記交流電源の振幅を大きくし、前記検出手段により放電を検出した後、前記制御手段は前記検出手段の検出値が所定の値を下回るまで前記交流電源の振幅を下げることにより平面光源を均一に放電させることを特徴とした平面光源の点灯回路。
【請求項３】
前記交流電源は直流電源を入力とし直流電圧を変換するＤＣＤＣコンバータと直流を交流に変換して昇圧するインバータとからなり、前記制御回路は前記ＤＣＤＣコンバータの出力電圧を制御することを特徴とする請求項２の平面光源の点灯回路。
【請求項４】
前記検出手段の検出値が所定値を下回ったのち前記交流電源の振幅を任意の値に設定することで前記平面光源の放電電流を制御して調光することを特徴とした請求項２の平面光源の点灯回路。
【請求項５】
前記交流電源はその出力波形が略矩形波であることを特徴とした請求項２乃至４のいずれかに記載の平面光源の点灯回路。
【請求項６】
前記平面光源は前記放電ガスとしてキセノンあるいはキセノンと他の希ガスを混合したガスを用いたことを特徴とした請求項２乃至５のいずれかに記載の平面光源の点灯回路。
【請求項７】
前記平面光源は前記放電ガスとして水銀と希ガスを封入したことを特徴とした請求項２乃至５のいずれかに記載の平面光源の点灯回路。
【請求項８】
前記平面光源は前記密閉容器の内面に蛍光体を設けたことを特徴とした請求項２乃至７のいずれかに記載の平面光源の点灯回路。
【請求項９】
前記平面光源は前記放電電極を前記放電空間の辺の長さ方向ほぼ全長に渡って設けたことを特徴とした請求項２乃至８のいずれかに記載の平面光源の点灯回路。
【請求項１０】
前記平面光源は前記放電電極を複数個に分割したことを特徴とした請求項２乃至９のいずれかに記載の平面光源の点灯回路。
【請求項１１】
前記平面光源は前記放電電極をＩＴＯ膜やネサ膜等の透明導電膜を用いたことを特徴とした請求項２乃至１０のいずれかに記載の平面光源の点灯回路。
【請求項１２】
前記平面光源は前記誘電体層の表面に保護膜を設けたことを特徴とした請求項２乃至１１のいずれかに記載の平面光源の点灯回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は照明装置に係り、長方形で扁平上の放電空間を有し向かい合う少なくとも一組の辺が互いに電極となっており、この電極間で均一な放電をすることにより平面発光する平面光源を点灯させる点灯回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の平面光源は１インチ程度の小型のものが一般的であり、これはビデオムービーなどのビューファインダーのバックライトとして用いられていた。点灯方式は映像信号の水平同期信号などを利用してパルス状の電圧を印加することで点灯させていた。一方、発光面積の大きいものでは、電極に規定の周波数や幅を有するパルス状の電圧を印加することで点灯させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、矩形波で駆動すると輝度を高くできるが、輝度の均一性が損なわれたり、放電が均一にひろがらず、両電極のある点からある点への線状の放電が起こってしまうという問題があった。結果的に平面全体が均一に発光せず照明として機能しない。また、電極の放電している部分の温度上昇が激しく、短時間で電極を破損する恐れがある。
【０００４】
本発明の目的は、電極間で均一な放電をすることにより平面発行する平面光源において、安定に面状の放電、発光に導く手段を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的達成の為、次のようにする。
面状の放電を実現するために平面光源には振幅を制御可能とした交流を印加する。また、平面光源に流れる放電電流を検知するための検知回路を設ける。この検知回路は放電電流のピーク値に概略比例する電圧を出力する。電源投入直後は前記検知回路の出力により放電を検知するまで印加する交流の振幅を大きくしていく。放電を検知すると検知回路の出力が所定の値を下回るまで印加する交流の振幅を下げる。放電直後は放電が均一に広がらず集中した放電となり、このような放電では放電電流のピーク値が大きい。一方交流の振幅をさげるとある振幅で放電が均一に広がるが、そのとき放電電流のピーク値は不連続に小さくなるので面状の放電が得られたことを検知できる。一度面状の放電が開始されると、その後印加した電圧の振幅を大きくしても明るくなるだけで、面状の放電は維持される。このように放電開始後、電流を検知しながら印加電圧を制御することにより平面光源を正常に点灯させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１を用いて説明する。図中１は振幅を制御可能な矩形波を出力する交流電源、２は平面光源、３は平面光源２に流れる電流を検知する電流検知手段、４は交流電源１の振幅を制御する制御手段である。
【０００７】
平面光源２は図中に示すように向かい合う一組の辺が電極となっており、この電極間に高圧の交流を印加することにより放電、発光する。電源投入直後、すなわち平面光源２が放電開始するまでは交流電源１は平面光源２が放電を開始するまで出力電圧の振幅を大きくする。放電が開始された直後の放電のようすは図２の１０１に示すように電極のある点からある点への線状の集中した放電となる。また、このときの放電電流波形は図３の１０３に示すようなものである。図１の電流検知手段３はこの電流波形のピーク値に概略比例した電圧を出力する構成となっており、図３の１０３のような波形の場合Ａに示される電流に相当する直流電圧を出力する。
【０００８】
このような電流検知回路の例としては図４に示すものがあげられる。図中４１は抵抗、４２，４３はダイオード、４４はコンデンサ、４５は抵抗、４６、４７は平面光源２と交流電源１を結ぶ端子でこの端子間を放電電流が流れる。４８は電流検知結果の出力端子である。４６、４７間を流れる放電電流は抵抗４１により電流に比例する電圧に変換される。ただし、ダイオード４２のために端子４７から端子４６に流れる電流はバイパスされ端子４６から端子４７に流れる電流のみが抵抗４１により電圧に変換される。また、抵抗４１に発生する電圧はコンデンサ４４に充電されるがダイオード４３により放電経路は抵抗４５のみとなる。したがってコンデンサ４４と抵抗４５の時定数が図３のＴに示す放電電流の周期より充分長い場合は端子４８、４７間に発生する電圧は端子４６、４７に流れる電流のピーク値に概略比例したものとなる。
【０００９】
前述したように放電の開始直後は図２の１０１に示す集中した放電であるが、その後交流電源１の振幅を小さくすると図２の１０２に示す面状の均一な放電となることが実験的に確認されており、またこのような面状の放電となったときの放電電流は図３の１０４のように線状の放電に比べて不連続にピーク値が下がる。したがって制御手段４では電流検知手段３の出力が所定値を下回った時点で放電が面状になったことを検知できる。その後は再び交流電源１の振幅を大きくしても面状の放電が維持されるので、振幅制御して任意の輝度で発光させることができる。
【００１０】
以上のように制御手段４により制御された交流電源１の振幅と時間の関係を示したものが図５である。図５は縦軸に交流電源１の振幅、横軸に時間を示す。時刻Ｔ０で電源が投入されると放電が開始される時刻Ｔ１まで振幅は増大する。放電が開始されたことは電流検知手段３に出力が発生することで検知できる。時刻Ｔ１に放電を検知した後は振幅を減少させる。これは前述したとおり線状の放電を面状の放電にするためである。時刻Ｔ２で面状の放電を検知すると今度は任意の輝度とするために再び振幅を制御する。任意の輝度に到達した時刻がＴ３である。面状の放電を検知するのは前述したとおり電流検知手段３の出力が所定値を下回ったことによって検知できる。これら一連の制御により平面光源に面状の放電を形成でき面状に発光させることが可能となる。
【００１１】
本発明の別の実施例について図６を用いて説明する。これは電源に直流電源をもちいた場合の実施例である。図中５は直流電源、６はＤＣＤＣコンバータ、７はインバータである。
【００１２】
ＤＣＤＣコンバータ６は直流電源５の電圧を任意の電圧に変換する。ＤＣＤＣコンバータ６の出力電圧は制御手段４によって制御される。制御手段４はＤＣＤＣコンバータ６を制御するためにＤＣＤＣコンバータ６の出力を帰還してもよい。インバータ７はＤＣＤＣコンバータ６の出力を交流に変換し予め定めた昇圧比により昇圧する。インバータ７の出力は電流検知手段３を介して平面光源２に印加される。インバータ７の昇圧比は固定であるから平面光源２に印加される電圧の振幅はＤＣＤＣコンバータ６の出力により一義的に決定する。また、平面光源２に印加される電圧の振幅は制御手段４により制御可能である。制御手段４は第一の実施例と同様に電流検知手段の出力を参照して図５に示すようにＤＣＤＣコンバータ６の出力を制御すれば平面光源２を面状の放電に導くことができる。
【００１３】
また、制御手段４は図７に示すように時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の間の制御を段階的に行ってもよい。すなわち放電は面状になる電圧より高い電圧まで高速に制御して、その電圧から面状の放電を検知するまでは低速で制御する。こうすることにより、平面光源２は線状の放電をしている時間が短くなり平面光源２の電極に与えるダメージを小さくできるとともに平面光源２が面状に発光するまでの時間を短くできるという効果がある。面上の発光になるまで高速に制御してもかまわないが、過制御になると電圧が下がりすぎて放電が停止してしまうため注意が必要である。
【００１４】
上記した実施例は放電ガスとして希ガスの混合ガスであっても、水銀を封入しても同様な結果が得られる。
【００１５】
放電電極の長さは上記実施例では放電空間の辺の全長とほぼ同じ長さとしたが、これに限らず多少短くても良いし、放電空間の辺より長く封着部分にまで形成されていても良い。また、発光面が大きくなると放電電極が長くなるが、放電電極があまり長くなると放電電流が多くなり駆動回路の電流容量が大きくなる。駆動回路の電流容量が大きくなると放熱やコスト高になるなどの問題がでてくるので、この場合は放電電極を適当な数に分割して形成すると電極１ヶあたりの電流は少なくなるので回路を小さくできる。
【００１６】
放電電極は、このほかＩＴＯ膜やネサ膜等の透明導電膜を用いても良い。また、誘電体層の表面をＭｇＯ等の保護層（図示せず）で覆ってやることで動作電圧の低下、スパッタの減少が可能になり、さらに長寿命の平板型光源が得られる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明により長方形で扁平上の放電空間を有し向かい合う少なくとも一組の辺が互いに電極となっており、この電極間で放電、発光する平面光源において安定に面状の放電、発光に導き、面状の光源として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例
【図２】平面光源の放電モードを示す図
【図３】平面光源の放電モードによる放電電流を示す図
【図４】電流検知手段の例
【図５】本発明の第一のタイミング図
【図６】本発明の第二の実施例
【図７】本発明の第二のタイミング図
【符号の説明】
１・・・交流電源
２・・・平面光源
３・・・電流検知手段
４・・・制御手段
５・・・直流電源
６・・・ＤＣＤＣコンバータ
７・・・インバータ
１０１・・・第一の放電モード
１０２・・・第二の放電モード
１０３・・・第一の放電モードの電流波形
１０４・・・第二の放電モードの電流波形
【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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