(57)【要約】複数本の誘電体バリア放電ランプを１つの点灯回路で並列点灯する誘電体バリア放電ランプ点灯装置において、２４本の誘電体バリア放電ランプ１と、２４本の誘電体バリア放電ランプ１を並列点灯する、直流電源３、インバータ回路４、昇圧トランス５、点灯本数検知回路６とからなる点灯回路２とを備える。点灯本数検知回路６が昇圧トランス５から出力される高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値から正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知し、その本数が所定本数以下であれば点灯回路２の動作を停止する。
2007125704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管内に希ガスが封入され、少なくとも１つの外部電極を有する、複数本の誘電体バリア放電ランプと、
前記複数本の誘電体バリア放電ランプに並列に高電圧の略矩形波電圧を出力する点灯回路と、
前記略矩形波電圧の極性反転直後の最初のピークの振幅値に基づいて、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する点灯本数検知回路とを備え、
前記点灯回路は、前記点灯本数検知回路により検知した正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数が所定値以下になったときに、点灯回路の動作を停止させる
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】
前記複数の誘電体バリア放電ランプのうち少なくとも１つが不点灯である場合に、警告を表示する表示手段をさらに備え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】
前記希ガスがキセノンを含むことを特徴とする請求項１または請求項２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】
発光管内に希ガスが封入され、少なくとも１つの外部電極を有する複数本の誘電体バリア放電ランプに略矩形波電圧を印加して点灯させる点灯装置において正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する方法であって、
前記略矩形波の極性反転直後の最初のピークの振幅値を検出し、
前記検出したピークの振幅値に基づき、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する
ことを特徴とする誘電体バリア放電ランプの点灯本数検知方法。
【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の点灯装置に関し、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放電ランプ点灯装置に関する。
【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、水銀蒸気圧の変化に伴う発光効率の変化を招くことなく、また環境上好ましいとの理由に基づくものである。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。【０００３】  一般に、誘電体バリア放電ランプに限らず、ほぼすべての放電ランプの点灯装置には異常時に備えた安全回路が含まれる。これは、放電ランプが発光管のリークなどにより点灯しなくなった場合など、放電ランプに高電圧が印加され続けることにより、点灯回路が破損する、もしくは異常な温度になって短寿命になる等の不具合を防止するためである。【０００４】  誘電体バリア放電ランプ点灯装置の安全回路の一例が、特許文献１に開示されている。【０００５】  図８（ａ）に、従来誘電体バリア放電ランプ点灯装置の安全回路を示すブロック図を示す。図８において、誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、誘電体バリア放電ランプ１０１と、直流電源１０２と、直流電源１０２からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路１０３と、インバータ回路１０３からの交流電圧を昇圧する昇圧トランス１０４と、インバータ回路１０３に含まれるスイッチ素子を駆動する駆動回路１０５と、昇圧トランス１０４からの高電圧出力波形を検知する電圧検出回路１０６と、検知した高電圧出力波形の形状を正常点灯時と比較する比較回路１０７とを備える。【０００６】  誘電体バリア放電ランプ１０１は長さ１５０ｍｍ、管外径３ｍｍの発光管に放電用ガスとしてキセノンガスが１３．３ｋＰａ封入され、発光管の一端にはＮｉ棒の内部電極が封止されている。外部電極としては０．５ｍｍのＮｉ導線が発光管外表面に巻きつけられている。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。直流電源１０２は例えば２４Ｖの直流電圧を出力するバッテリーやチョッパ方式の直流電源である。インバータ回路１０３は例えばハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式、プッシュプル方式等の構成で、駆動回路１０５からの信号によりインバータ回路１０３に含まれるスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦし、直流電源１０２からの直流電圧を例えば２０ｋＨｚの略矩形波交流電圧に変換する。昇圧トランス１０４はインバータ回路１０３からの略矩形波交流電圧を昇圧し、例えば３ｋＶｐ−ｐの高電圧のリンギングを含む略矩形波電圧に変換する。昇圧トランス１０４から出力電圧はリード線を介して誘電体バリア放電ランプ１０１の内部電極と外部電極との間に印加される。駆動回路１０５は、専用のＩＣやマイコン等で構成され、点灯回路全体の制御を行う。電圧検出回路１０６は、抵抗等で構成され、昇圧トランス１０４の出力電圧を分圧し、波形を検出する。比較回路１０７は、電圧検出回路１０６で検出した電圧波形と基準波形を比較し、所定以上波形が変化している場合、点灯回路の動作を停��するように信号を駆動回路１０５に出力する。【０００７】  以上のような従来の誘電体バリア放電ランプ点灯装置における動作を説明する。電源（図示せず）がＯＮされると、昇圧トランス１０４から高電圧のリンギングを含む略矩形波電圧が発生する。誘電体バリア放電ランプ１０１の内部電極と外部電極との間に印加された高電圧の矩形波電圧により、発光管内に放電が発生する。放電が開始すると、キセノンガス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、誘電体バリア放電ランプ１０１は発光する。このとき、誘電体バリア放電ランプ１０１は正常であるので、昇圧トランス１０４からの出力電圧波形は、図８（ｂ）に示すようになる。電圧検出回路１０６は図８（ｂ）に示す電圧波形と比例した信号を比較回路１０７に出力する。比較回路１０７はあらかじめ決められた基準波形信号と、電圧検出回路１０６からの信号を比較し、正常点灯と判断すれば特に点灯回路の動作停止を指示する信号を出力せず、点灯回路は誘電体バリア放電ランプ１０１の点灯を維持する。【０００８】  一方、誘電体バリア放電ランプ１０１にリーク等の不具合がある場合、誘電体バリア放電ランプ１０１は発光せず、昇圧トランス１０４からの出力電圧波形は図８（ｃ）のようになる。電圧検出回路１０６は図８（ｃ）に示す電圧波形に比例した信号を比較回路１０７に出力する。比較回路１０７は電圧検出回路１０６からの信号により昇圧トランス１０４からの出力電圧波形が図８（ｂ）に示す正常時の電圧波形と著しく異なると判断し、点灯回路の動作停止を指示する信号を駆動回路１０５に出力する。駆動回路１０５は比較回路１０７からの信号により、インバータ回路１０３に出力する信号を停止し、点灯回路の動作を停止する。【０００９】  一般に、誘電体バリア放電ランプは負荷特性が容量性の正特性となるため、１つの点灯回路で複数のランプを並列点灯できるという特徴がある。これに対し、誘電体バリア放電ランプ以外の放電ランプ、例えば熱陰極蛍光ランプ、ＨＩＤランプ等では、通常、１本のランプに１つの点灯回路が必要である。このため、誘電体バリア放電ランプ以外のランプの点灯回路では、ランプ電流の検出等によりランプの異常を検知するのは比較的容易である。特許文献１における誘電体バリア放電点灯装置においても１つの点灯回路で１本のランプを点灯しており、１本のランプの不具合に対して対処している。【００１０】  複数本の誘電体バリア放電ランプを１つの点灯回路で並列点灯した場合の、複数本の内、例えば１本だけ、あるいは数本が不点灯の場合などに対応する安全回路の一例が特許文献２に開示されている。特許文献２によれば、点灯回路に複数本の外部−外部電極方式誘電体バリア放電ランプ（以下「ＥＥＦＬランプ」という）が接続された放電ランプ点灯システムにおいて、各ＥＥＦＬランプ個別に点灯センサを設け、各点灯センサからの信号に応じて、異常の発生しているＥＥＦＬランプを検知し、点灯回路の動作を停止する。
【特許文献１】特開２００３−３４７０８２号公報
【特許文献２】特開２００５−１７４９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  特許文献１には、リーク等の不具合が有る場合に電圧波形を比較することが記載されているが、複数本の誘電体バリア放電ランプを並列点灯した場合に対応するための具体的な比較方法は明記されていない。また、特許文献２には複数本の誘電体バリア放電ランプを並列点灯した場合の安全回路の具体例が開示されているが、各ランプに点灯センサーを設ける方法は、構成が複雑となり、コストアップを招く。【００１２】  本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、複数本の誘電体バリア放電ランプを並列点灯する誘電体バリア放電ランプ点灯装置において、簡単な構成で、複数本の誘電体バリア放電ランプのなかで、正常に点灯しているランプ本数を確実に検知し、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数が所定数以下になったとき、点灯回路の動作を停止できる誘電体バリア放電ランプ点灯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】
【００１３】  本発明の第１の態様において誘電体バリア放電ランプ点灯装置が提供される。誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、発光管内に希ガスが封入され、少なくとも１つの外部電極を有する、複数本の誘電体バリア放電ランプと、複数本の誘電体バリア放電ランプに並列に高電圧の略矩形波電圧を出力する点灯回路と、略矩形波電圧の極性反転直後の最初のピークの値に基づいて、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する点灯本数検知回路とを備える。点灯回路は、点灯本数検知回路により検知した正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数が所定値以下になったときに、点灯回路の動作を停止させる。この構成により、複数の誘電体バリア放電ランプのうち、正常に点灯している本数を検出できるため、所定本数が不点灯に至った時に確実に点灯回路の動作を停止できる。【００１４】  また、複数の誘電体バリア放電ランプのうち少なくとも１本が不点灯であることを知らせる表示手段をさらに備えてもよい。これにより、誘電体バリア放電ランプ点灯装置の使用者が、少なくとも１本の誘電体バリア放電ランプが不点灯であることを簡単に認識できる。【００１５】  また、誘電体バリア放電ランプは希ガスとしてキセノンを含んでもよい。希ガスがキセノンを含むことにより、放電時の電離及び励起効率に優れ、高輝度高効率の光源とすることができる。【００１６】  本発明の第２の態様において、発光管内に希ガスが封入され、少なくとも１つの外部電極を有する複数本の誘電体バリア放電ランプに略矩形波電圧を印加して点灯させる点灯装置において正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する方法を提供する。その検知方法は、略矩形波の極性反転直後の最初のピークの振幅値を検出し、検出したピークの振幅値に基づき、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する。この方法により、正常に点灯している複数の誘電体バリア放電ランプの本数を確実に検出することができる。
【発明の効果】
【００１７】  本発明によれば、少なくとも１つの外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高電圧の略矩形波電圧を印加して並列点灯する誘電体バリア放電ランプ点灯装置において、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検出でき、検出した本数が所定値以下になったときに点灯回路の動作を停止させることができる。これにより、ランプの不具合発生時の対応が可能となることから、本発明は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】
【００１８】
【図１】点灯している誘電体バリア放電ランプの本数の変化に対する高電圧略矩形波電圧の第１ピーク値の変化を示す図
【図２】高電圧略矩形波電圧の第１ピーク値の変化の測定に用いた回路の回路図
【図３】点灯しない誘電体バリア放電ランプの本数の変化に対する高電圧略矩形波電圧波形の変化を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図
【図５】誘電体バリア放電ランプの構成図
【図６】本発明の実施の形態２に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図
【図７】本発明の実施の形態３に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図
【図８】（ａ）従来の誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図、（ｂ）誘電体バリア放電ランプの正常時のランプ印加電圧波形の例を示す図、（ｃ）誘電体バリア放電ランプに不具合がある時のランプ印加電圧波形の例を示す図
【符号の説明】
【００１９】  １  誘電体バリア放電ランプ
２、２ｂ、２ｃ  点灯回路
３  直流電源
４  インバータ回路
５  昇圧トランス
６、６ｂ、６ｃ  点灯本数検知回路
７  駆動回路
９、１５  直流電源
８、９  ＦＥＴ
１０、２６  制御回路
１１、１４、１５、２９  抵抗
１２  コンデンサ
１３  ダイオード
１６  発光管
１７  内部電極
１８  外部電極
１９  蛍光体
２２  コンパレータ
２３  基準電源
２７  表示部
２８  ＬＥＤ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  以下、添付の図面を参照し、本発明の実施の形態を説明する。【００２１】（基本原理）
最初に、複数の誘電体バリア放電ランプを並列点灯した場合に、正常に点灯している誘電バリア放電ランプの本数を検出する方法について基本的な原理を説明する。【００２２】  図１は、複数の誘電体バリア放電ランプを並列点灯した時の、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数と、点灯回路から出力され複数の誘電体バリア放電ランプに印加される高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値（最初に現れるピークの値）との関係の一例を実験的に求めた図である。【００２３】  実験に用いた誘電体バリア放電ランプは、長さ７１０ｍｍ、管外径３ｍｍ、管内径２ｍｍのホウケイ酸ガラス製発光管にキセノンガスを１６ｋＰａ封入し、内部電極を発光管両端に、外部電極を発光管から３ｍｍ離間した位置に設けた。なお外部電極はアルミ製の平板を用い、複数の誘電体バリア放電ランプで共通外部電極とした。【００２４】  点灯回路として、図２に示すプッシュプル構成の点灯回路を用い、直流電源３からの２４Ｖの直流電圧をインバータ回路４で２０ｋＨｚの交流電圧に変換し、昇圧トランス５で約７７倍に昇圧し、誘電体バリア放電ランプ１に供給する。【００２５】  実験は、上記の誘電体バリア放電ランプを２４本使用し、図２に示す点灯回路で並列点灯して、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を変化させることにより行った。【００２６】  図３に、上記誘電体バリア放電ランプを図２に示す点灯回路で点灯した時の出力電圧波形の一例を示す。図３（ａ）は２４本の誘電体バリア放電ランプが正常に点灯しているときの出力電圧波形、図３（ｂ）は１２本の誘電体バリア放電ランプが正常に点灯しているときの出力電圧波形、図３（ｃ）は１本の誘電体バリア放電ランプが正常に点灯しているときの出力電圧波形である。なお、図３（ａ）から（ｃ）それぞれに示す「Ａ」が正負極性反転直後の第１ピークを示す。第１ピークＡの値は接地電位（０）を基準に測定される。【００２７】  図３から明らかなように、正負極性反転直後の第１ピークＡの値Ｖｐはほぼ誘電体バリア放電ランプの点灯本数と比例する。すなわち、誘電体バリア放電ランプの点灯本数が減少するにつれ、正負極性反転直後の第１ピーク値Ｖｐが上昇する。このように、正負極性反転直後の第１ピーク値Ｖｐが誘電体バリア放電ランプの点灯本数と比例関係であることを、本願発明者らは発見した。なお、図３から電圧波形の収束する電圧Ｖｆは、点灯本数によっては大きく変化しないことがわかる。【００２８】  すなわち、上記正負極性反転直後の第１ピーク値Ｖｐの電圧変化を検出することにより、何本の誘電体バリア放電ランプが正常に点灯しているかが検知できる。これにより、所定本数の誘電体バリア放電ランプが不点灯となった時点で、確実に点灯回路を動作停止させることが可能となる。【００２９】  なお、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数が減るほど正負極性反転直後の第１ピーク値が上昇するのは、誘電体バリア放電ランプの容量が点灯時と不点灯時で変化するためであると推定される。【００３０】  以下に、上記のような本願発明者らによって見出された原理に基づいて達成された本発明の具体的な幾つかの実施形態を、図面を参照しながら説明する。【００３１】  （実施の形態１）
図４は本発明の実施の形態１に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図である。【００３２】  本発明の実施の形態１に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置２は、複数本（本例では、２４本）の誘電体バリア放電ランプ１と、複数本の誘電体バリア放電ランプ１を並列点灯する点灯回路２とを備えている。【００３３】  誘電体バリア放電ランプ１の構成例を図５に示す。図５に示すように、誘電体バリア放電ランプ１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で形成された円筒状の発光管１６に、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、クリプトン等で、混合比を例えば６：４で混合する。発光管１６の内表面には蛍光体１９が塗布されている。発光管１６の一端には、ニッケル製の内部電極１７が配置され、リード線により、発光管１６の外部に電気的に導出されている。外部電極１８は発光管１６から離間して配置されており、スペーサ（図示せず）で発光管１６と外部電極１８との間の距離が例えば３ｍｍに固定されている。スペーサは白色または透明の樹脂等で作られる。外部電極１８はアルミなどの金属により構成される。外部電極１８は複数の発光管１６に対して個別に設けてもよいし、複数の発光管１６に対して共通の外部電極１８としてもよい。【００３４】  図４に戻り、点灯回路２はプッシュプル方式の点灯回路であり、直流電源３と、インバータ回路４と、昇圧トランス５と、点灯本数検知回路６とで構成される。直流電源３及びインバータ回路４に含まれるＦＥＴ８、９は昇圧トランス５の１次巻線に接続される。【００３５】  駆動回路７はＦＥＴ８、９にゲート信号を出力し、ＦＥＴ８、９を交互にＯＮ／ＯＦＦする。駆動回路７は市販のＩＣ等で簡単に構成することができる。【００３６】  昇圧トランス５は直流電源３からの直流電圧を略矩形波形の高周波高電圧に変換する。なおこのときの周波数は駆動回路７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５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の略矩形波電圧に変換する。このとき昇圧トランス５の出力電圧は必ずしも理想的な矩形波形にはならず、図３に示すように多少のリンギングを含む。前記の「６ｋＶｐ−ｐ」は、リンギングを含むｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋの値を示している。昇圧トランス５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１７に、他端は外部電極１８に接続されるとともに、接地電位（ＧＮＤ）に電気的に接続される。【００３７】  点灯本数検知回路６は、図１に示す原理を利用して、点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検出し、その数が所定値以下になったときに駆動回路７の停止信号を出力する。点灯本数検知回路６は、制御回路１０と、抵抗１１、１４、１５と、コンデンサ１２と、ダイオード１３とで構成される。【００３８】  昇圧トランス５の高電圧側とＧＮＤ間に接続された抵抗１４、１５により昇圧トランス５の出力電圧に比例した信号を検出し、抵抗１４と抵抗１５の接続点とＧＮＤの間に接続されたコンデンサ１２とダイオード１３の直列回路により、昇圧トランス５から出力された高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値Ｖｐに比例した信号を検出する。なお、コンデンサ１２と並列に接続された抵抗１１は、検出した高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値に比例した信号の保持時間を設定するための抵抗である。【００３９】  制御回路１０は、例えば市販されているマイコン等で構成され、検出した高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値に比例した信号を入力し、制御回路１０に内蔵のＡ／Ｄ変換回路を介してデジタル処理する。制御回路１０は、図１に示す関係に基づき２４本の誘電体バリア放電ランプ１のうち何本が正常に点灯しているかを判断する。そして、制御回路１０は、所定本数例えば３本が正常点灯していないと判断すると、点灯回路２の動作を停止するように停止信号を駆動回路７に出力する。【００４０】  上記構成において、２４本の誘電体バリア放電ランプ１の内部電極１７と外部電極１８との間に高電圧矩形波電圧が印加されると、高電圧略矩形波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１７と外部電極１８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１６と、発光管１６と外部電極１８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１６内に封入されたキセノンガスが電子により励起され、紫外線を放射する。【００４１】  紫外線は発光管１６の内壁に塗布された蛍光体１９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、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。【００４２】  通常は２４本の誘電体バリア放電ランプ１すべてが正常に点灯するが、寿命末期において、発光管１６にリーク等の不具合が生じ、正常に点灯しない誘電体バリア放電ランプ１が増加する。正常に点灯しない誘電体バリア放電ランプ１が増加する（すなわち正常に点灯する誘電体バリア放電ランプ１が減少する）。この場合、図１に示すように、昇圧トランス５が出力する高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピークＡの値が上昇する。【００４３】  点灯本数検知回路６は高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピークＡの値の変化を検知し、例えば、正常に点灯していない誘電体バリア放電ランプ１が３本（すなわち正常に点灯している誘電体バリア放電ランプ１が２１本）であると判断すると、点灯回路２の動作を停止すように停止信号を駆動回路７に出力する。駆動回路７は停止信号を入力すると、ＦＥＴ８、９へのゲート信号の出力を停止し、点灯回路２の動作を停止する。なお、２４本の誘電体バリア放電ランプ１のうち、何本が正常に点灯しなくなった時、点灯回路２の動作を停止させるかは、制御回路１０を構成するマイコンのプログラムの変更により簡単に変えることができる。【００４４】  上記構成により、点灯本数検知回路６が正常に点灯している誘電体バリア放電ランプ１の本数を検知できるため、誘電体バリア放電ランプ１が所定本数正常に点灯しなくなった時、確実に点灯回路の動作を停止できる。また、本実施形態では、誘電体バリア放電ランプ１が所定本数正常に点灯しなくなったことを高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピークＡの電圧値に基づいて検知しており、特許文献２のようにランプ故障検出のために各ランプ毎にセンサーを別途配置する必要がない。このため、特許文献２と比較して、簡単な構成かつ低コストで、確実にランプの点灯異常を検知でき、確実に点灯回路の動作を停止できる。【００４５】  （実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成を示す図である。実施の形態２において実施の形態１と異なる点は、点灯本数検知回路２ｂの構成であり、その他は実施の形態１と同じであり、同じ構成のものには同じ符号をつけて詳細な説明は省略する。【００４６】  本実施形態の点灯本数検知回路６ｂは、マイコン等からなる複雑な制御回路１０の代わりにコンパレータ２２と基準電源２３とを有する。【００４７】  点灯本数検知回路６ｂは、抵抗１１、１４、１５、コンデンサ１２、ダイオード１３とで、昇圧トランス５が出力する高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値を検出し、この高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値に比例した信号と基準電源２３の電圧とをコンパレータ２２で比較する。コンパレータ２２は、高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値に比例した信号が基準電源２３の電圧より高ければ、２４本の誘電体バリア放電ランプ１のうち、所定本以上が正常に点灯していないと判断し、点灯回路２ｂの動作を停止するように停止信号を駆動回路７に出力する。なお、２４本の誘電体バリア放電ランプ１のうち、何本が正常に点灯しなくなった時、点灯回路２ｂの動作を停止させるかは、基準電源２３の出力電圧値を変化させることにより容易に変更できる。【００４８】  上記構成により、実施の形態１の点灯本数検知回路６より点灯本数検知回路２１の構成を簡単にできるため、点灯回路２ｂの低コスト化が期待できる。【００４９】（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成を示す図である。実施の形態３において実施の形態１と異なる点は、点灯回路２ｃが表示部２７を有する点と、点灯本数検知回路６ｃの制御回路１０ｃが表示部２７を制御する端子を有する点である。その他は実施の形態１と同じであり、同じ構成のものには同じ符号をつけて詳細な説明は省略する。表示部２７はＬＥＤ２８と、ＬＥＤ２８に流れる電流を制限する抵抗２９とで構成される。【００５０】  制御回路１０ｃは、２４本の誘電体バリア放電ランプ１のうち、少なくとも１本が正常に点灯していないと判断すると、表示部２７に信号を出力し、ＬＥＤ２８を点灯させる。さらに、２４本の誘電体バリア放電ランプ１のうち、例えば３本が正常に点灯していないと判断すると、駆動回路７に停止信号を出力し、点灯回路２ｃの動作を停止させる。【００５１】  複数の誘電体バリア放電ランプ１を並列点灯する場合、数本程度が正常に点灯していなくても光源としての役目を十分果たす。このため、すぐに点灯回路２ｃの動作を停止させるのではなく、まず、表示部２７で何本かの誘電体バリア放電ランプ１が正常に点灯していないことをユーザーに報知し、その後さらに正常に点灯しない誘電体バリア放電ランプ１の数が増えた場合に点灯回路２ｃの動作を停止させるようにすることが、ユーザーにとって有益であると考えられる。【００５２】  上記構成により、誘電体バリア放電ランプ１が少なくとも１本正常に点灯しなくなった時、その事実を表示部２７により表示できるとともに、さらに所定本数正常に点灯しなくなった時、確実に点灯回路の動作を停止できる。【００５３】  なお、各実施形態において、誘電体バリア放電ランプ１は図５に示す構成としたが、他の構成でも良く、例えば内部電極１７が２個以上あってもよいし、外部電極１８も２個以上あってもよい。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。また、内部電極１７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良い。また、外部電極１８はアルミ製としたが、例えば銅などの金属製でもよい。また、発光管１６と外部電極１８との距離を３ｍｍとしたが、外部電極１８は発光管１６に接触していても良いし、２０ｍｍ以下程度の距離であればよい。また外部電極１８の構成は例えば発光管１６に螺旋状に巻きついた構成でも良く、特に形状を限定するものではない。また、内部電極１７はカップ形状で示しているが、棒状でも良い。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。また、誘電体バリア放電ランプ１を２４本並列で点灯した例で説明したが、他の本数でもよく、例えば、本願発明の誘電体バリア放電ランプ点灯装置を３２インチ液晶ディスプレイに使用した場合、誘電体バリア放電ランプ１の本数は１６〜２０本程度必要となる。また、正常に点灯していない誘電体バリア放電ランプが３本のとき、点灯回路２、２ｂ、２ｃの動作を停止したが、他の本数でも良いのは言うまでもない。【００５４】  また、点灯回路２、２ｂ、２ｃ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、��ルブリッジ方式等でも良い。また、直流電源３はバッテリー、チョッパ回路等で簡単に構成できる。また、ＦＥＴ８、９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に応じて変更しても良いのは言うまでもない。【００５５】  また、点灯本数検知回路６、６ｂ、６ｃは前述の構成に限ったものではなく、昇圧トランス５が出力する高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値を検知し、検知した値に応じて点灯回路２、２ｂ、２ｃの動作を停止させる停止信号を出力する構成であれば良い。【００５６】  また、高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値として、正極性の第１ピーク値を検出したが、負極性の第１ピーク値を検出しても良い。【００５７】  また、制御回路１０は、駆動回路８からＦＥＴ８、９のＯＮ／ＯＦＦタイミング情報を得て、所定のタイミングで昇圧トランス５の出力をサンプリングすることで、高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値を検知するようにしてもよい。【００５８】  また、駆動回路７からのゲート信号を停止することにより点灯回路２、２ｂ、２ｃの動作を停止したが、例えば直流電源３からの電圧を遮断するスイッチ素子を用いるなど点灯回路２、２ｂ、２ｃの動作を停止できる構成であれば他の構成でも良い。【００５９】  また、表示部２７は、ＬＥＤ２８により正常に点灯していない誘電体バリア放電ランプ１が存在することを表示したが、他の表示手段でも良く、電球等でもよい。また、本願の誘電体バリア放電ランプ点灯装置を液晶ディスプレイに使用した場合、正常に点灯していない誘電体バリア放電ランプが存在することを液晶画面上に表示するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６０】  本発明によれば、複数本の誘電体バリア放電ランプを１つの回路で並列点灯する誘電体バリア放電ランプ点灯装置において、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する点灯本数検知回路を有することにより、正常に点灯していない誘電体バリア放電ランプが所定本数になった時、確実に点灯回路の動作を停止できる。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】
2007125704.tif 000003
【図２】
2007125704.tif 000004
【図３】
2007125704.tif 000005
【図４】
2007125704.tif 000006
【図５】
2007125704.tif 000007
【図６】
2007125704.tif 000008
【図７】
2007125704.tif 000009
【図８】
2007125704.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月5日(2007.9.5)
【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】
発光管内に希ガスが封入され、少なくとも1つの外部電極を有する、複数本の誘電体バリア放電ランプと、
前記複数本の誘電体バリア放電ランプに並列に高電圧の略矩形波電圧を出力する点灯回路と、
前記略矩形波電圧の極性反転直後の最初のピークの振幅値に基づいて、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する点灯本数検知回路とを備え、
前記点灯回路は、前記点灯本数検知回路により検知した正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数が所定値以下になったときに、点灯回路の動作を停止させる
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】
前記複数の誘電体バリア放電ランプのうち少なくとも１つが不点灯である場合に、警告を表示する表示手段をさらに備え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】
前記希ガスがキセノンを含むことを特徴とする請求項１または請求項２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】
発光管内に希ガスが封入され、少なくとも1つの外部電極を有する複数本の誘電体バリア放電ランプに略矩形波電圧を印加して点灯させる点灯装置において正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する方法であって、
前記略矩形波の極性反転直後の最初のピークの振幅値を検出し、
前記検出したピークの振幅値に基づき、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する
ことを特徴とする誘電体バリア放電ランプの点灯本数検知方法。
【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の点灯装置に関し、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放電ランプ点灯装置に関する。
【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、水銀蒸気圧の変化に伴う発光効率の変化を招くことなく、また環境上好ましいとの理由に基づくものである。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。
【０００３】
一般に、誘電体バリア放電ランプに限らず、ほぼすべての放電ランプの点灯装置には異常時に備えた安全回路が含まれる。これは、放電ランプが発光管のリークなどにより点灯しなくなった場合など、放電ランプに高電圧が印加され続けることにより、点灯回路が破損する、もしくは異常な温度になって短寿命になる等の不具合を防止するためである。
【０００４】
誘電体バリア放電ランプ点灯装置の安全回路の一例が、特許文献１に開示されている。
【０００５】
図８（ａ）に、従来誘電体バリア放電ランプ点灯装置の安全回路を示すブロック図を示す。図８において、誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、誘電体バリア放電ランプ１０１と、直流電源１０２と、直流電源１０２からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路１０３と、インバータ回路１０３からの交流電圧を昇圧する昇圧トランス１０４と、インバータ回路１０３に含まれるスイッチ素子を駆動する駆動回路１０５と、昇圧トランス１０４からの高電圧出力波形を検知する電圧検出回路１０６と、検知した高電圧出力波形の形状を正常点灯時と比較する比較回路１０７とを備える。
【０００６】
誘電体バリア放電ランプ１０１は長さ１５０ｍｍ、管外径３ｍｍの発光管に放電用ガスとしてキセノンガスが１３．３ｋＰａ封入され、発光管の一端にはＮｉ棒の内部電極が封止されている。外部電極としては０．５ｍｍのＮｉ導線が発光管外表面に巻きつけられている。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。直流電源１０２は例えば２４Ｖの直流電圧を出力するバッテリーやチョッパ方式の直流電源である。インバータ回路１０３は例えばハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式、プッシュプル方式等の構成で、駆動回路１０５からの信号によりインバータ回路１０３に含まれるスイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦし、直流電源１０２からの直流電圧を例えば２０ｋＨｚの略矩形波交流電圧に変換する。昇圧トランス１０４はインバータ回路１０３からの略矩形波交流電圧を昇圧し、例えば３ｋＶｐ−ｐの高電圧のリンギングを含む略矩形波電圧に変換する。昇圧トランス１０４から出力電圧はリード線を介して誘電体バリア放電ランプ１０１の内部電極と外部電極との間に印加される。駆動回路１０５は、専用のＩＣやマイコン等で構成され、点灯回路全体の制御を行う。電圧検出回路１０６は、抵抗等で構成され、昇圧トランス１０４の出力電圧を分圧し、波形を検出する。比較回路１０７は、電圧検出回路１０６で検出した電圧波形と基準波形を比較し、所定以上波形が変化している場合、点灯回路の動作を停止するように信号を駆動回路１０５に出力する。
【０００７】
以上のような従来の誘電体バリア放電ランプ点灯装置における動作を説明する。電源（図示せず）がＯＮされると、昇圧トランス１０４から高電圧のリンギングを含む略矩形波電圧が発生する。誘電体バリア放電ランプ１０１の内部電極と外部電極との間に印加された高電圧の矩形波電圧により、発光管内に放電が発生する。放電が開始すると、キセノンガス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、誘電体バリア放電ランプ１０１は発光する。このとき、誘電体バリア放電ランプ１０１は正常であるので、昇圧トランス１０４からの出力電圧波形は、図８（ｂ）に示すようになる。電圧検出回路１０６は図８（ｂ）に示す電圧波形と比例した信号を比較回路１０７に出力する。比較回路１０７はあらかじめ決められた基準波形信号と、電圧検出回路１０６からの信号を比較し、正常点灯と判断すれば特に点灯回路の動作停止を指示する信号を出力せず、点灯回路は誘電体バリア放電ランプ１０１の点灯を維持する。
【０００８】
一方、誘電体バリア放電ランプ１０１にリーク等の不具合がある場合、誘電体バリア放電ランプ１０１は発光せず、昇圧トランス１０４からの出力電圧波形は図８（ｃ）のようになる。電圧検出回路１０６は図８（ｃ）に示す電圧波形に比例した信号を比較回路１０７に出力する。比較回路１０７は電圧検出回路１０６からの信号により昇圧トランス１０４からの出力電圧波形が図８（ｂ）に示す正常時の電圧波形と著しく異なると判断し、点灯回路の動作停止を指示する信号を駆動回路１０５に出力する。駆動回路１０５は比較回路１０７からの信号により、インバータ回路１０３に出力する信号を停止し、点灯回路の動作を停止する。
【０００９】
一般に、誘電体バリア放電ランプは負荷特性が容量性の正特性となるため、１つの点灯回路で複数のランプを並列点灯できるという特徴がある。これに対し、誘電体バリア放電ランプ以外の放電ランプ、例えば熱陰極蛍光ランプ、ＨＩＤランプ等では、通常、１本のランプに１つの点灯回路が必要である。このため、誘電体バリア放電ランプ以外のランプの点灯回路では、ランプ電流の検出等によりランプの異常を検知するのは比較的容易である。特許文献１における誘電体バリア放電点灯装置においても１つの点灯回路で１本のランプを点灯しており、１本のランプの不具合に対して対処している。
【００１０】
複数本の誘電体バリア放電ランプを１つの点灯回路で並列点灯した場合の、複数本の内、例えば１本だけ、あるいは数本が不点灯の場合などに対応する安全回路の一例が特許文献２に開示されている。特許文献２によれば、点灯回路に複数本の外部-外部電極方式誘電体バリア放電ランプ（以下「ＥＥＦＬランプ」という）が接続された放電ランプ点灯システムにおいて、各ＥＥＦＬランプ個別に点灯センサを設け、各点灯センサからの信号に応じて、異常の発生しているＥＥＦＬランプを検知し、点灯回路の動作を停止する。
【特許文献１】特開２００３−３４７０８２号公報
【特許文献２】特開２００５−１７４９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１には、リーク等の不具合が有る場合に電圧波形を比較することが記載されているが、複数本の誘電体バリア放電ランプを並列点灯した場合に対応するための具体的な比較方法は明記されていない。また、特許文献２には複数本の誘電体バリア放電ランプを並列点灯した場合の安全回路の具体例が開示されているが、各ランプに点灯センサーを設ける方法は、構成が複雑となり、コストアップを招く。
【００１２】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、複数本の誘電体バリア放電ランプを並列点灯する誘電体バリア放電ランプ点灯装置において、簡単な構成で、複数本の誘電体バリア放電ランプのなかで、正常に点灯しているランプ本数を確実に検知し、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数が所定数以下になったとき、点灯回路の動作を停止できる誘電体バリア放電ランプ点灯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】
【００１３】
本発明の第１の態様において誘電体バリア放電ランプ点灯装置が提供される。誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、発光管内に希ガスが封入され、少なくとも1つの外部電極を有する、複数本の誘電体バリア放電ランプと、複数本の誘電体バリア放電ランプに並列に高電圧の略矩形波電圧を出力する点灯回路と、略矩形波電圧の極性反転直後の最初のピークの値に基づいて、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する点灯本数検知回路とを備える。点灯回路は、点灯本数検知回路により検知した正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数が所定値以下になったときに、点灯回路の動作を停止させる。この構成により、複数の誘電体バリア放電ランプのうち、正常に点灯している本数を検出できるため、所定本数が不点灯に至った時に確実に点灯回路の動作を停止できる。
【００１４】
また、複数の誘電体バリア放電ランプのうち少なくとも１本が不点灯であることを知らせる表示手段をさらに備えてもよい。これにより、誘電体バリア放電ランプ点灯装置の使用者が、少なくとも1本の誘電体バリア放電ランプが不点灯であることを簡単に認識できる。
【００１５】
また、誘電体バリア放電ランプは希ガスとしてキセノンを含んでもよい。希ガスがキセノンを含むことにより、放電時の電離及び励起効率に優れ、高輝度高効率の光源とすることができる。
【００１６】
本発明の第２の態様において、発光管内に希ガスが封入され、少なくとも1つの外部電極を有する複数本の誘電体バリア放電ランプに略矩形波電圧を印加して点灯させる点灯装置において正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する方法を提供する。その検知方法は、略矩形波の極性反転直後の最初のピークの振幅値を検出し、検出したピークの振幅値に基づき、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する。この方法により、正常に点灯している複数の誘電体バリア放電ランプの本数を確実に検出することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、少なくとも1つの外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高電圧の略矩形波電圧を印加して並列点灯する誘電体バリア放電ランプ点灯装置において、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検出でき、検出した本数が所定値以下になったときに点灯回路の動作を停止させることができる。これにより、ランプの不具合発生時の対応が可能となることから、本発明は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】
【００１８】
以下、添付の図面を参照し、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
（基本原理）
最初に、複数の誘電体バリア放電ランプを並列点灯した場合に、正常に点灯している誘電バリア放電ランプの本数を検出する方法について基本的な原理を説明する。
【００２０】
図１は、複数の誘電体バリア放電ランプを並列点灯した時の、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数と、点灯回路から出力され複数の誘電体バリア放電ランプに印加される高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第1ピーク値（最初に現れるピークの値）との関係の一例を実験的に求めた図である。
【００２１】
実験に用いた誘電体バリア放電ランプは、長さ７１０ｍｍ、管外径３ｍｍ、管内径２ｍｍのホウケイ酸ガラス製発光管にキセノンガスを１６ｋＰａ封入し、内部電極を発光管両端に、外部電極を発光管から３ｍｍ離間した位置に設けた。なお外部電極はアルミ製の平板を用い、複数の誘電体バリア放電ランプで共通外部電極とした。
【００２２】
点灯回路として、図２に示すプッシュプル構成の点灯回路を用い、直流電源３からの２４Ｖの直流電圧をインバータ回路４で２０ｋＨｚの交流電圧に変換し、昇圧トランス５で約７7倍に昇圧し、誘電体バリア放電ランプ１に供給する。
【００２３】
実験は、上記の誘電体バリア放電ランプを２４本使用し、図２に示す点灯回路で並列点灯して、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を変化させることにより行った。
【００２４】
図３に、上記誘電体バリア放電ランプを図２に示す点灯回路で点灯した時の出力電圧波形の一例を示す。図３（ａ）は２４本の誘電体バリア放電ランプが正常に点灯しているときの出力電圧波形、図３（ｂ）は１２本の誘電体バリア放電ランプが正常に点灯しているときの出力電圧波形、図３（ｃ）は１本の誘電体バリア放電ランプが正常に点灯しているときの出力電圧波形である。なお、図３（ａ）から（ｃ）それぞれに示す「Ａ」が正負極性反転直後の第1ピークを示す。第１ピークＡの値は接地電位（０）を基準に測定される。
【００２５】
図３から明らかなように、正負極性反転直後の第1ピークＡの値Ｖpはほぼ誘電体バリア放電ランプの点灯本数と比例する。すなわち、誘電体バリア放電ランプの点灯本数が減少するにつれ、正負極性反転直後の第1ピーク値Ｖpが上昇する。このように、正負極性反転直後の第1ピーク値Ｖpが誘電体バリア放電ランプの点灯本数と比例関係であることを、本願発明者らは発見した。なお、図３から電圧波形の収束する電圧Ｖｆは、点灯本数によっては大きく変化しないことがわかる。
【００２６】
すなわち、上記正負極性反転直後の第1ピーク値Ｖpの電圧変化を検出することにより、何本の誘電体バリア放電ランプが正常に点灯しているかが検知できる。これにより、所定本数の誘電体バリア放電ランプが不点灯となった時点で、確実に点灯回路を動作停止させることが可能となる。
【００２７】
なお、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数が減るほど正負極性反転直後の第1ピーク値が上昇するのは、誘電体バリア放電ランプの容量が点灯時と不点灯時で変化するためであると推定される。
【００２８】
以下に、上記のような本願発明者らによって見出された原理に基づいて達成された本発明の具体的な幾つかの実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図４は本発明の実施の形態１に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図である。
【００３０】
本発明の実施の形態１に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置２は、複数本（本例では、２４本）の誘電体バリア放電ランプ１と、複数本の誘電体バリア放電ランプ１を並列点灯する点灯回路２とを備えている。
【００３１】
誘電体バリア放電ランプ１の構成例を図５に示す。図５に示すように、誘電体バリア放電ランプ１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で形成された円筒状の発光管１６に、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、クリプトン等で、混合比を例えば６：４で混合する。発光管１６の内表面には蛍光体１９が塗布されている。発光管１６の一端には、ニッケル製の内部電極１７が配置され、リード線により、発光管１６の外部に電気的に導出されている。外部電極１８は発光管１６から離間して配置されており、スペーサ（図示せず）で発光管１６と外部電極１８との間の距離が例えば３ｍｍに固定されている。スペーサは白色または透明の樹脂等で作られる。外部電極１８はアルミなどの金属により構成される。外部電極１８は複数の発光管１６に対して個別に設けてもよいし、複数の発光管１６に対して共通の外部電極１８としてもよい。
【００３２】
図４に戻り、点灯回路２はプッシュプル方式の点灯回路であり、直流電源３と、インバータ回路４と、昇圧トランス５と、点灯本数検知回路６とで構成される。直流電源３及びインバータ回路４に含まれるＦＥＴ８、９は昇圧トランス５の１次巻線に接続される。
【００３３】
駆動回路７はＦＥＴ８、９にゲート信号を出力し、ＦＥＴ８、９を交互にＯＮ／ＯＦＦする。駆動回路７は市販のＩＣ等で簡単に構成することができる。
【００３４】
昇圧トランス５は直流電源３からの直流電圧を略矩形波形の高周波高電圧に変換する。なおこのときの周波数は駆動回路７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５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の略矩形波電圧に変換する。このとき昇圧トランス５の出力電圧は必ずしも理想的な矩形波形にはならず、図３に示すように多少のリンギングを含む。前記の「６ｋＶｐ-ｐ」は、リンギングを含むｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋの値を示している。昇圧トランス５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１７に、他端は外部電極１８に接続されるとともに、接地電位（ＧＮＤ）に電気的に接続される。
【００３５】
点灯本数検知回路６は、図１に示す原理を利用して、点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検出し、その数が所定値以下になったときに駆動回路７の停止信号を出力する。点灯本数検知回路６は、制御回路１０と、抵抗１１、１４、１５と、コンデンサ１２と、ダイオード１３とで構成される。
【００３６】
昇圧トランス５の高電圧側とＧＮＤ間に接続された抵抗１４、１５により昇圧トランス５の出力電圧に比例した信号を検出し、抵抗１４と抵抗１５の接続点とＧＮＤの間に接続されたコンデンサ１２とダイオード１３の直列回路により、昇圧トランス５から出力された高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第1ピーク値Ｖpに比例した信号を検出する。なお、コンデンサ１２と並列に接続された抵抗１１は、検出した高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第1ピーク値に比例した信号の保持時間を設定するための抵抗である。
【００３７】
制御回路１０は、例えば市販されているマイコン等で構成され、検出した高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第1ピーク値に比例した信号を入力し、制御回路１０に内蔵のＡ／Ｄ変換回路を介してデジタル処理する。制御回路１０は、図１に示す関係に基づき２４本の誘電体バリア放電ランプ１のうち何本が正常に点灯しているかを判断する。そして、制御回路１０は、所定本数例えば３本が正常点灯していないと判断すると、点灯回路２の動作を停止するように停止信号を駆動回路７に出力する。
【００３８】
上記構成において、２４本の誘電体バリア放電ランプ１の内部電極１７と外部電極１８との間に高電圧矩形波電圧が印加されると、高電圧略矩形波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１７と外部電極１８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１６と、発光管１６と外部電極１８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１６内に封入されたキセノンガスが電子により励起され、紫外線を放射する。
【００３９】
紫外線は発光管１６の内壁に塗布された蛍光体１９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、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。
【００４０】
通常は２４本の誘電体バリア放電ランプ１すべてが正常に点灯するが、寿命末期において、発光管１６にリーク等の不具合が生じ、正常に点灯しない誘電体バリア放電ランプ１が増加する。正常に点灯しない誘電体バリア放電ランプ１が増加する（すなわち正常に点灯する誘電体バリア放電ランプ１が減少する）。この場合、図１に示すように、昇圧トランス５が出力する高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第1ピークＡの値が上昇する。
【００４１】
点灯本数検知回路６は高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第1ピークＡの値の変化を検知し、例えば、正常に点灯していない誘電体バリア放電ランプ１が３本（すなわち正常に点灯している誘電体バリア放電ランプ１が２１本）であると判断すると、点灯回路２の動作を停止すように停止信号を駆動回路７に出力する。駆動回路７は停止信号を入力すると、ＦＥＴ８、９へのゲート信号の出力を停止し、点灯回路２の動作を停止する。なお、２４本の誘電体バリア放電ランプ１のうち、何本が正常に点灯しなくなった時、点灯回路２の動作を停止させるかは、制御回路１０を構成するマイコンのプログラムの変更により簡単に変えることができる。
【００４２】
上記構成により、点灯本数検知回路６が正常に点灯している誘電体バリア放電ランプ１の本数を検知できるため、誘電体バリア放電ランプ１が所定本数正常に点灯しなくなった時、確実に点灯回路の動作を停止できる。また、本実施形態では、誘電体バリア放電ランプ１が所定本数正常に点灯しなくなったことを高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第1ピークＡの電圧値に基づいて検知しており、特許文献２のようにランプ故障検出のために各ランプ毎にセンサーを別途配置する必要がない。このため、特許文献２と比較して、簡単な構成かつ低コストで、確実にランプの点灯異常を検知でき、確実に点灯回路の動作を停止できる。
【００４３】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成を示す図である。実施の形態２において実施の形態１と異なる点は、点灯本数検知回路２ｂの構成であり、その他は実施の形態１と同じであり、同じ構成のものには同じ符号をつけて詳細な説明は省略する。
【００４４】
本実施形態の点灯本数検知回路６ｂは、マイコン等からなる複雑な制御回路１０の代わりにコンパレータ２２と基準電源２３とを有する。
【００４５】
点灯本数検知回路６ｂは、抵抗１１、１４、１５、コンデンサ１２、ダイオード１３とで、昇圧トランス５が出力する高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第1ピーク値を検出し、この高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第1ピーク値に比例した信号と基準電源２３の電圧とをコンパレータ２２で比較する。コンパレータ２２は、高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第1ピーク値に比例した信号が基準電源２３の電圧より高ければ、２４本の誘電体バリア放電ランプ１のうち、所定本以上が正常に点灯していないと判断し、点灯回路２ｂの動作を停止するように停止信号を駆動回路７に出力する。なお、２４本の誘電体バリア放電ランプ１のうち、何本が正常に点灯しなくなった時、点灯回路２ｂの動作を停止させるかは、基準電源２３の出力電圧値を変化させることにより容易に変更できる。
【００４６】
上記構成により、実施の形態１の点灯本数検知回路６より点灯本数検知回路２１の構成を簡単にできるため、点灯回路２ｂの低コスト化が期待できる。
【００４７】
（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成を示す図である。実施の形態３において実施の形態１と異なる点は、点灯回路２ｃが表示部２７を有する点と、点灯本数検知回路６ｃの制御回路１０ｃが表示部２７を制御する端子を有する点である。その他は実施の形態１と同じであり、同じ構成のものには同じ符号をつけて詳細な説明は省略する。表示部２７はＬＥＤ２８と、ＬＥＤ２８に流れる電流を制限する抵抗２９とで構成される。
【００４８】
制御回路１０ｃは、２４本の誘電体バリア放電ランプ１のうち、少なくとも1本が正常に点灯していないと判断すると、表示部２７に信号を出力し、ＬＥＤ２８を点灯させる。さらに、２４本の誘電体バリア放電ランプ1のうち、例えば３本が正常に点灯していないと判断すると、駆動回路７に停止信号を出力し、点灯回路２ｃの動作を停止させる。
【００４９】
複数の誘電体バリア放電ランプ１を並列点灯する場合、数本程度が正常に点灯していなくても光源としての役目を十分果たす。このため、すぐに点灯回路２ｃの動作を停止させるのではなく、まず、表示部２７で何本かの誘電体バリア放電ランプ１が正常に点灯していないことをユーザーに報知し、その後さらに正常に点灯しない誘電体バリア放電ランプ１の数が増えた場合に点灯回路２ｃの動作を停止させるようにすることが、ユーザーにとって有益であると考えられる。
【００５０】
上記構成により、誘電体バリア放電ランプ１が少なくとも１本正常に点灯しなくなった時、その事実を表示部２７により表示できるとともに、さらに所定本数正常に点灯しなくなった時、確実に点灯回路の動作を停止できる。
【００５１】
なお、各実施形態において、誘電体バリア放電ランプ１は図５に示す構成としたが、他の構成でも良く、例えば内部電極１７が２個以上あってもよいし、外部電極１８も２個以上あってもよい。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。また、内部電極１７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良い。また、外部電極１８はアルミ製としたが、例えば銅などの金属製でもよい。また、発光管１６と外部電極１８との距離を３ｍｍとしたが、外部電極１８は発光管１６に接触していても良いし、２０ｍｍ以下程度の距離であればよい。また外部電極１８の構成は例えば発光管１６に螺旋状に巻きついた構成でも良く、特に形状を限定するものではない。また、内部電極１７はカップ形状で示しているが、棒状でも良い。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。また、誘電体バリア放電ランプ１を２４本並列で点灯した例で説明したが、他の本数でもよく、例えば、本願発明の誘電体バリア放電ランプ点灯装置を３２インチ液晶ディスプレイに使用した場合、誘電体バリア放電ランプ１の本数は１６〜２０本程度必要となる。また、正常に点灯していない誘電体バリア放電ランプが３本のとき、点灯回路２、２ｂ、２ｃの動作を停止したが、他の本数でも良いのは言うまでもない。
【００５２】
また、点灯回路２、２ｂ、２ｃ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３はバッテリー、チョッパ回路等で簡単に構成できる。また、ＦＥＴ８、９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に応じて変更しても良いのは言うまでもない。
【００５３】
また、点灯本数検知回路６、６ｂ、６ｃは前述の構成に限ったものではなく、昇圧トランス５が出力する高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値を検知し、検知した値に応じて点灯回路２、２ｂ、２ｃの動作を停止させる停止信号を出力する構成であれば良い。
【００５４】
また、高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値として、正極性の第１ピーク値を検出したが、負極性の第１ピーク値を検出しても良い。
【００５５】
また、制御回路１０は、駆動回路８からＦＥＴ８、９のＯＮ／ＯＦＦタイミング情報を得て、所定のタイミングで昇圧トランス５の出力をサンプリングすることで、高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第１ピーク値を検知するようにしてもよい。
【００５６】
また、駆動回路７からのゲート信号を停止することにより点灯回路２、２ｂ、２ｃの動作を停止したが、例えば直流電源３からの電圧を遮断するスイッチ素子を用いるなど点灯回路２、２ｂ、２ｃの動作を停止できる構成であれば他の構成でも良い。
【００５７】
また、表示部２７は、ＬＥＤ２８により正常に点灯していない誘電体バリア放電ランプ１が存在することを表示したが、他の表示手段でも良く、電球等でもよい。また、本願の誘電体バリア放電ランプ点灯装置を液晶ディスプレイに使用した場合、正常に点灯していない誘電体バリア放電ランプが存在することを液晶画面上に表示するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明によれば、複数本の誘電体バリア放電ランプを１つの回路で並列点灯する誘電体バリア放電ランプ点灯装置において、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する点灯本数検知回路を有することにより、正常に点灯していない誘電体バリア放電ランプが所定本数になった時、確実に点灯回路の動作を停止できる。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】
【００５９】
【図１】点灯している誘電体バリア放電ランプの本数の変化に対する高電圧略矩形波電圧の第１ピーク値の変化を示す図
【図２】高電圧略矩形波電圧の第１ピーク値の変化の測定に用いた回路の回路図
【図３】点灯しない誘電体バリア放電ランプの本数の変化に対する高電圧略矩形波電圧波形の変化を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図
【図５】誘電体バリア放電ランプの構成図
【図６】本発明の実施の形態２に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図
【図７】本発明の実施の形態３に係る誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図
【図８】（ａ）従来の誘電体バリア放電ランプ点灯装置の構成図、（ｂ）誘電体バリア放電ランプの正常時のランプ印加電圧波形の例を示す図、（ｃ）誘電体バリア放電ランプに不具合がある時のランプ印加電圧波形の例を示す図
【符号の説明】
【００６０】
１  誘電体バリア放電ランプ
２、２ｂ、２ｃ  点灯回路
３  直流電源
４  インバータ回路
５  昇圧トランス
６、６ｂ、６ｃ  点灯本数検知回路
７  駆動回路
９、１５  直流電源
８、９  ＦＥＴ
１０、２６  制御回路 
１１、１４、１５、２９  抵抗
１２  コンデンサ
１３  ダイオード
１６  発光管
１７  内部電極
１８  外部電極
１９  蛍光体
２２  コンパレータ
２３  基準電源
２７  表示部
２８  ＬＥＤ
【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】
2007125704.tif 000011
【図２】
2007125704.tif 000012
【図３】
2007125704.tif 000013
【図４】
2007125704.tif 000014
【図５】
2007125704.tif 000015
【図６】
2007125704.tif 000016
【図７】
2007125704.tif 000017
【図８】
2007125704.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月14日(2008.2.14)
【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】
発光管内に希ガスが封入され、少なくとも１つの外部電極を有する、複数本の誘電体バリア放電ランプと、
前記複数本の誘電体バリア放電ランプに並列に略矩形波電圧を出力する点灯回路と、
前記略矩形波電圧の極性反転直後の最初のピークの振幅値を検出し、前記検出したピークの振幅値と、あらかじめ保持する、前記ピークの振幅値および正常に点灯している誘電体バリア放電のランプの本数の関係とに基づいて、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する点灯本数検知回路とを備え、
前記点灯回路は、前記点灯本数検知回路により検知した正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数が所定値以下になったときに、点灯回路の動作を停止させる
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】
前記複数の誘電体バリア放電ランプのうち少なくとも１つが不点灯である場合に、警告を表示する表示手段をさらに備え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】
前記希ガスがキセノンを含むことを特徴とする請求項１または請求項２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】
発光管内に希ガスが封入され、少なくとも１つの外部電極を有する複数本の誘電体バリア放電ランプに略矩形波電圧を印加して点灯させる点灯装置において正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する方法であって、
前記略矩形波の極性反転直後の最初のピークの振幅値を検出し、
前記検出したピークの振幅値と、あらかじめ保持する、前記ピークの振幅値および正常に点灯している誘電体バリア放電のランプの本数の関係とに基づき、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する
ことを特徴とする誘電体バリア放電ランプの点灯本数検知方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第１の態様において誘電体バリア放電ランプ点灯装置が提供される。誘電体バリア放電ランプ点灯装置は、発光管内に希ガスが封入され、少なくとも1つの外部電極を有する、複数本の誘電体バリア放電ランプと、複数本の誘電体バリア放電ランプに並列に高電圧の略矩形波電圧を出力する点灯回路と、略矩形波電圧の極性反転直後の最初のピークの値を検出し、検出したピークの振幅値と、あらかじめ保持する、ピークの振幅値および正常に点灯している誘電体バリア放電のランプの本数の関係とに基づいて、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する点灯本数検知回路とを備える。点灯回路は、点灯本数検知回路により検知した正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数が所定値以下になったときに、点灯回路の動作を停止させる。この構成により、複数の誘電体バリア放電ランプのうち、正常に点灯している本数を検出できるため、所定本数が不点灯に至った時に確実に点灯回路の動作を停止できる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の第２の態様において、発光管内に希ガスが封入され、少なくとも1つの外部電極を有する複数本の誘電体バリア放電ランプに略矩形波電圧を印加して点灯させる点灯装置において正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する方法を提供する。その検知方法は、略矩形波の極性反転直後の最初のピークの振幅値を検出し、検出したピークの振幅値と、あらかじめ保持する、ピークの振幅値および正常に点灯している誘電体バリア放電のランプの本数の関係とに基づき、正常に点灯している誘電体バリア放電ランプの本数を検知する。この方法により、正常に点灯している複数の誘電体バリア放電ランプの本数を確実に検出することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
すなわち、上記正負極性反転直後の第1ピーク値Ｖpの電圧を検出することにより、何本の誘電体バリア放電ランプが正常に点灯しているかが検知できる。これにより、所定本数の誘電体バリア放電ランプが不点灯となった時点で、確実に点灯回路を動作停止させることが可能となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
点灯本数検知回路６は高電圧略矩形波電圧の正負極性反転直後の第1ピークＡの値を検知し、例えば、正常に点灯していない誘電体バリア放電ランプ１が３本（すなわち正常に点灯している誘電体バリア放電ランプ１が２１本）であると判断すると、点灯回路２の動作を停止すように停止信号を駆動回路７に出力する。駆動回路７は停止信号を入力すると、ＦＥＴ８、９へのゲート信号の出力を停止し、点灯回路２の動作を停止する。なお、２４本の誘電体バリア放電ランプ１のうち、何本が正常に点灯しなくなった時、点灯回路２の動作を停止させるかは、制御回路１０を構成するマイコンのプログラムの変更により簡単に変えることができる。
【国際調査報告】
2007125704.tif 000019
2007125704.tif 000020
2007125704.tif 000021
2007125704.tif 000022