平面型放電燈點燈系統的製作方法
2023-10-20 22:02:42 2
專利名稱：平面型放電燈點燈系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及平面型放電燈點燈系統。
背景技術：
以往，作為液晶顯示的背照光光源和照明裝置，已知有特開平11-204080號公報(專利文獻1)所揭示的平面型放電燈。該以往的平面型放電燈，例如由鈉鈣玻璃等構成的透光性的前面板和由鈉鈣玻璃或陶瓷等構成的背面基板和側板用例如低熔點玻璃氣密地封裝成一體，構成扁平狀的放電容器。而在前面板的內表面設有互相平行的一對放電電極，該放電電極的表面由通過厚膜印刷法等而形成的介質層所覆蓋。並且在背面基板的內表面塗布有螢光體，在密閉容器的放電空間封入有汞汞或惰性氣體的放電氣體。
在這種以往的平面型放電燈中，通過對放電電極間施加高頻電壓，而在放電空間發生放電，利用由放介質即汞因放電所發生的紫外線使螢光體激勵發光，這種光通過前面板向外部發發射。
封入汞作為這种放電介質汞的平面型放電燈的亮度受到封入的汞的蒸氣壓即燈的管壁溫度的極大影響。燈的發光效率為最高的燈管壁溫度是40℃～60℃，無論比其高還是低，燈的發光效率都下降。
另一方面，作為一般的特性，平面型放電燈其構成放電容器的玻璃材料的熱容量較大，故管壁溫度達到一定動作溫度需較長時間。其結果存在的問題是，點燈初期的輝度上升時間遲緩，要較長的時間才能達到規定亮度。
作為解決該問題的方法，該專利文獻1揭示了如下一種技術即通過在放電容器的外表面設置加熱裝置，在起動時對密閉容器進行加熱，促進玻璃的管壁溫度上升，從而改善輝度上升特性。但是，對於該以往技術，在加熱裝置是使用加熱器構成時，存在的問題是，需要加熱器和加熱器控制電路，必須附加較多的放電點燈以外的零部件，從而不可避免裝置成本將大幅度上升。
另外，雖然燈的形狀不同，但對於使用了封入有含汞的放電介質的冷陰極放電燈的液晶顯示器，作為改進液晶顯示器的輝度上升特性的措施，汞放電介質在特開平9-288262號公報(專利文獻2)揭示了如下一種技術。逆變逆變器電路將從恆定電壓電路供給的直流電壓變換為規定頻率的交流電後，將電壓提供給燈。熱敏電阻設置在冷陰極螢光燈的放電弧柱中央部的玻璃管外壁上，輸出與燈溫度相對應的熱敏電阻輸出電壓。溫度控制部將對應於熱敏電阻輸出電壓的控制DC電壓向輝度控制部輸出。輝度控制部將控制DC電壓及此時的與用戶設定值對應的佔空比的調整信號向逆變器電路輸出。逆變器電路根據該調整信號而接通/切斷直流電壓的輸入，調整供給到燈的交流電壓的負載比。由此，一邊根據燈的管壁溫度來控制電壓的負載比，一邊將燈進行點燈。然後，在這種以往例子中進行下述那樣的控制，即在點燈初期的燈的溫度較低時，通過提高負載比，從而增加供給燈的功率，功率來促進燈的發熱，並隨著燈的溫度上升，而減小負載比。
然而，在結構為利用介質層或玻璃容器將電極和放電介質隔開的阻擋阻擋放電方式的平面型放電燈的場合，若應用上述的點燈系統，則產生如下問題。即，若在阻擋放電方式的平面型放電燈的場合過分增加電極部的溫度，則將電極和放電介質隔開的介質層或玻璃容器有時會熔融，故必須將電極部的溫度保持在規定值以下。但是，如專利文獻2所揭示的點燈系統那樣，在檢測溫度的部分為燈的放電弧柱部分時，不能進行電極部的溫度檢測，故在最惡劣的場合，電極部的溫度上升，將放電介質隔開的介質層或玻璃容器有可能熔融。尤其是在燈為大型化的燈的情況下，燈的中央部的管壁溫度的上升速度相對於電極部的管壁溫度上升速度非常慢，故危險程度增加。
專利文獻1特開平11-204080號公報專利文獻2特開平9-288262號公報發明內容本發明是鑑於上述的以往技術問題而進行的，目的在於提供一種平面型放電燈點燈系統，在阻擋利用介質層或玻璃容器將電極和放電介質隔開的結構的阻擋放電方式的平面型放電燈中，能夠縮短點燈初期的輝度上升時間，同時防止因電極部的過分溫度上升所引起的將電極和放電介質隔開的介質層或玻璃容器產生熔融的現象。
本發明的平面型放電燈點燈系統，其特徵在於，具有平面型放電燈；溫度檢測裝置；控制電路；以及電壓供給電路，而所述平面型放電燈是，使透光型的前面基板和背面基板相對配置，在將兩板間的內部氣密封接後的平平面狀放電容器的內部封入放電介質，在該平面狀放電容器的外部或內部設有不與上述放電介質接觸的至少一對電極，所述溫度檢測裝置直接或間接地對所述平面型放電燈的電極溫度進行檢測，所述控制電路根據所述溫度檢測裝置的檢測溫度，生成指定施加給所述平面型放電燈的功率值的控制信號，所述電壓供給電路供給與所述控制信號對應的功率值，所述電壓供給電路在所述平面型放電燈開始點燈時，進行控制，使得隨著所述電極溫度上升而供給所述平面型放電燈的燈功率連續或階段性減少。
另外，在本發明的平面型放電燈點燈系統中，其特徵在於，所述平面型放電燈，是利用介質層或玻璃容器將所述電極和放電介質隔開的結構的阻擋放電型放電燈，所述電壓供給電路在所述平面型放電燈開始點燈時，對供給所述平面型放電燈的燈功率進行連續或階段性減少控制，以使所述電極溫度不超過將所述介質層或玻璃容器熔融的規定值。
此外，在本發明的平面型放電燈點燈系統中，其特徵在於，所述電壓供給電路，通過將施加在所述平面型放電燈上的電壓的振幅值降低，而使在所述點燈開始時，隨著所述電極溫度的上升供給所述平面性放電燈的燈功率連續或階段性減少。
此外，在本發明的平面型放電燈點燈系統中，其特徵在於，所述電壓供給電路，通過將施加在所述平面型放電燈上的電壓的頻率降低，而使在所述點燈開始時，隨著所述電極溫度的上升供給所述平面性放電燈的燈功率連續或階段性減少。
此外，在本發明的平面型放電燈點燈系統中，其特徵在於，所述電壓供給電路，採用對施加在所述平面型放電燈上的電壓設置了接通期間和切斷期間的PWM點燈，通過減小接通期間的比例，而使在所述點燈開始時，隨著所述電極溫度的上升供給所述平面性放電燈的燈功率連續或階段性減少。
此外，在本發明的平面型放電燈點燈系統中，其特徵在於，所述電壓供給電路將大致正弦波的電壓供給所述平面型放電燈。
採用本發明，可提供如下一種平面性放電燈點燈系統平面型放電燈利用電壓供給電路進行點燈開始時，通過進行控制，使得隨著電極溫度上升而供給平面型放電燈的燈功率連續或階段性減少，從而能夠縮短點燈初期的輝度的上升時間，同時防止將電極和放電介質隔開的介質層或玻璃容器因電極部過分的溫度上升而產生熔融的現象。
圖1是利用本發明第1實施形態的平面型放電燈點燈系統進行點燈的平面型放電燈的立體圖。
圖2是從圖1的平面型放電燈上側看到的局部剖切立體圖。
圖3是從圖1的平面型放電燈下側看到的局部剖切立體圖。
圖4是圖1的平面型放電燈的一組變形例的各剖視圖。
圖5是本發明第1實施形態的平面型放電燈點燈系統的方框圖。
圖6是表示圖1所示的平面型放電燈的電極部溫度和所施加的燈功率的曲線圖。
圖7是利用本發明第1實施形態的平面型放電燈點燈系統進行的功率控制特性曲線圖。
圖8是利用本發明第1實施形態的平面型放電燈點燈系統對電壓振幅進行控制的控制例子的燈電壓波形圖。
圖9是利用本發明第1實施形態的平面型放電燈點燈系統對電壓頻率進行控制的控制例子的燈電壓波形圖。
圖10是利用本發明第1實施形態的平面型放電燈點燈系統對電壓施加期間進行控制的控制例子的燈電壓波形圖。
圖11是應用本發明第2實施形態的平面型放電燈點燈系統的背照光的主視圖及剖視圖。
圖12是應用本發明第3實施形態的平面型放電燈點燈系統的背照光的主視圖及剖視圖。
具體實施例方式
下面，根據附圖詳細說明本發明的實施形態。
(第1實施形態)圖1～圖3表示本發明第1實施形態的平面型放電燈點燈系統所使用的平面型放電燈的結構。在該實施形態中所使用的平面型放電燈是阻擋放電方式的平面型放電燈L，包含平面型放電容器，該平面型放電容器是將由透光性玻璃板構成的前面基板1和背面基板2相對配置、並將周邊部用熔合玻璃7封接而成，而背面基板2是把側壁部3及隔板5形成為一體而成的。在該平面型放電容器的內部，作為放電介質是採用汞蒸氣、氙、氪、氬、氖、氦氣中的單獨一種或將2種以上混合的氣體，並以數kPa至數百kPa的封入壓力進行封入。作為封入氣體的一個例子，是汞蒸氣、氬和氖氣的混合氣體，關於氖和氬氣的比例，在使發光效率及燈的低電壓起動優先的場合為50∶50～99∶1，加大氖的混合比而構成，在使發光的上升速度優先的場合為1∶99～50∶50，加大氬的混合比而構成。對於氣體壓力，是在1Torr～700Torr的範圍內，從低電壓起動性、發光效率、壽命的觀點出發，最好設定在20～100Torr的範圍內。
在前面基板1的外表面，沿著放電容器的端部，配置施加高電壓的外部電極6a和施加低電壓的外部電極6b，使其不與放電介質接觸。在本例子的場合，外部電極6a、6b和放電介質的隔開是靠前面基板1本身進行，但也可用介質層隔開。另外，在本例子中，採用了將兩方的電極6a、6b與放電介質隔開的結構，但也可是將一個電極作為內部電極、僅將另一個電極與放電介質隔開的結構。另外，在本例子中，僅在前面基板1上設置外部電極6a、6b，但也可採用如下結構即僅在背面基板2上形成外部電極6a、6b；或在前面基板1和背面基板2的兩面形成外部電極6a、6b；或在前面基板1、背面基板2及將前面基板1和背面基板2接合的側面形成外部電極6a、6b。
作為電極6a、6b的形成方法，可有如下方法即通過導電性粘接劑將鋁等的導電性帶子形成在放電容器上的方法；或在利用絲網印刷、分散塗布或浸漬方式將混合有銀等金屬粉和溶劑及粘合劑的導電性糊料塗布在放電容器表面上後進行乾燥、燒結而形成的方法；或利用例如施加超聲波振動並同時利用分散塗布或浸漬方式把對含有錫、銦、鉍、鉛、鋅、銻或銀中至少一種以上的釺焊料進行加熱熔融後的材料塗布在放電容器的表面上的方法。此外，為了提高電極層和放電容器的粘接性，可採取例如用噴砂處理方式對形成電極6a、6b的位置的放電容器的表面進行粗化的方法。
外部電極6a、6b的形狀除了形成圖示的帶狀外，可形成面向由隔板分開的各放電空間8形成凸部等的多種不同形狀。另外，在圖1～圖3中雖表示了一對電極，但也可作成多對電極結構。
一體形成在背面基板2上的細長狀的隔板5以規定的間隔配置，將前面基板1和背面基板2的間隔保持一定，並防止放電容器的內外氣壓差所引起的燈的爆縮造成的破損。另外，隔板5相對於電極6a、6b沿垂直方向配置，將電極6a、6b之間分割成多個放電區域。該隔板5的形狀除了圖示的截面為梯形狀外，可作成圖4(a)所示的波紋形狀、圖4(b)所示的半橢圓形等任意形狀。另外，如圖4(c)所示，也可將前面基板1和背面基板2作成平板狀，作成另外設有隔板5的結構。雖然在本例子中將背面基板2進行熱加工形成一體，但也可如圖4(d)、(e)所示，作成對前面基板1進行熱加工並與平板的背面基板2貼合的結構，或如圖4(f)所示，作成將前面基板1和背面基板2一起進行熱加工而貼合的結構。
由隔板5分割的放電空間8的大小根據所要求的燈的起動電壓、燈電壓及光通量來設定，例如，放電空間的寬度W設定為0.5～30mm的範圍，放電空間的高度H設定為0.5～6mm的範圍。在圖4的各例子中，表示了將各放電空間8的截面積全部做成相同的情況，但根據場合，也可做成使放電空間的截面積不同的結構。
在前面基板1、背面基板2、隔板5的內側分別形成有螢光層4。該螢光層4可將通過放電而從放電介質發發射出的紫外線變換成可見光。
螢光層4使用一般照明、冷陰極放電燈、PDP所使用的螢光體，單獨或混合塗布有不同發光顏色的數種螢光體。另外，也可將不同的發光顏色的螢光體分別塗布成條紋或點狀，而構成螢光層4。
對於射出光一側的前面基板1的螢光層4，為了不損失地使來自背面基板2一側的螢光體的光透過，例如將平均粒徑(1次粒子直徑)約為2.5μm以上的螢光體粒子較薄地形成，厚度為5～15μm。另一方面，對於不射出光的背面基板2的螢光層4，為了將光較多地引向前面基板1一側，例如將平均粒徑約為2.5μm以下的螢光體粒子較厚地形成，厚度為30～200μm，以提高反射輝度。
另外，雖未圖示，但在形成有電極6a、6b的基板上，在形成電極的位置的基板內側有螢光層時，螢光層因放電而被濺蝕，並加快氣體的消耗速度，故一般也採用在設置電極6a、6b的位置的基板內側不設置螢光層的結構。
在背面基板2和螢光層4之間也形成微粒子的金屬氧化物的反射層。另外，在前面基板1及背面基板2和螢光層4之間，也可以例如形成氧化鈦、氧化鋁、氧化銥等金屬氧化物層，以防止汞在玻璃表面上移動，或吸收因放電產生的紫外線。另外，在本例子中，雖在兩方的玻璃基板1、2的內表面設置螢光層4，但也可做成省略任一面的螢光層。另外，根據該燈的用途，可省略前面基板1和背面基板2兩方的螢光層4，採用直接利用從放電介質發發射的可見光的形態。
圖5表示使上述結構的平面型放電燈L點燈的平面型放電燈點燈系統。如後所述，在電極6a的附近例如設置熱敏電阻等電極部溫度檢測器11，間接地對電極6a的溫度進行檢測。使該電極部溫度檢測器11預先保持對其輸出和實際的電極部的溫度進行檢測所得到的關係式，通過將自己的測定值套用關係式，從而判斷電極部的實際溫度，並將其作為電極部溫度，向控制電路12輸出。
控制電路12根據電極部溫度檢測器11所輸出的溫度信息，並根據例如圖6所示的電極溫度和施加功率的關係，來決定輸入燈的功率，並將指定功率值的信號向電壓供給電路13輸出。根據圖6的關係，設定成電極部溫度越高，越降低所輸入的功率，而且，越是接近將電極和放電容器隔開的介質層或玻璃容器熔融的極限溫度，越要增大功率值的衰減率，使得不達到極限溫度。
電壓供給電路13將例如直流電壓那樣的驅動用電壓變換成例如正弦波交流那樣的施加在燈L上的電壓，同時根據從控制電路12輸出的指定功率值的信號，調整供給燈L的功率。
圖7表示控制的一個例子。是這樣進行控制，即在點燈初期(步驟1)，當電極部溫度較低時，提高供給燈L的電極6a、6b的功率值，促進燈L發熱，並隨著燈的溫度上升，如步驟2、步驟3那樣，使輸入燈的燈功率值階段性減少，使輝度保持一定。其結果，與施加一定功率的情況相比，可縮短輝度的上升時間。另外，通過連續進行功率的變更控制，可減少功率切換時發光的閃爍。
作為在點燈開始時減少燈功率的措施，可採取如下方法(i)如圖8(a)～(c)所示，降低施加在燈L上的電壓的振幅值的方法；(ii)如圖9(a)～(c)所示，降低施加在燈L上的電壓的頻率的方法；或(iii)如圖10(a)～(c)所示，對於施加在燈L上的電壓設置接通期間和切斷期間、並減小該接通期間的比例的方法。另外，也可將這些(i)～(iii)的方法組合使用2個或3個。並且，通過將施加電壓採用正弦波，從而可減少發生因高次諧波所引起的噪聲。
採用本實施形態的平面型放電燈點燈系統，可縮短點燈初期的輝度的上升時間，並可防止將電極和放電介質隔開的介質層或玻璃容器因電極部的過分溫度上升而熔融。
(第2實施形態)
用圖11來說明本發明的第2實施形態的平面型放電燈點燈系統。在本實施形態中，是將與圖1～圖3所示的第1實施形態結構相同的平面型放電燈L作為背照光光源B/L、並使其點燈的形態。
如圖11(a)、(b)所示，背照光B/L的框體由前框21a和後框21b構成。燈L離後框21b的底面隔開0.1mm～5.0mm配置。燈L置於設在後框21b的底面周邊部的臺階部上，在與形成框狀的固定構件22之間，將燈L的周邊部夾牢固定。另外，由於形成燈L的電極6a、6b的部分不發光，故為了提高B/L周邊部的輝度，將框狀的固定構件22的形狀在電極部處作成斜面形狀。
為了進一步提高燈L發光的均勻性，在燈L的前面側上方，隔開約0.1～30mm配置有透射率為40％以上的漫射板23。此外，為了進一步提高發光的均勻性或輝度時，在漫射板23的上面也可配置漫射片、聚光片、偏振光反射片(未圖示)。
檢測電極部6a、6b溫度的裝置，例如使用由熱敏電阻構成的溫度檢測器11。由於B/L通常在豎直的狀態下點燈，故由於熱對流，點燈上側的溫度相對於下側的溫度要高。電極的溫度檢測裝置11由於是以隨著電極部的過分溫度上升而防止玻璃或介質破損為目的的，故溫度檢測器如圖11(a)所示，大致垂直地配置在點燈的BL的上部即虛線A-A』部分。
溫度檢測器11如圖11(b)所示那樣配置，使其與電極附近的背面基板上的位置接觸。作為溫度檢測器11的配置部位，不限於圖11(b)所示的位置，也可配置在圖11(b)～(e)所示的位置。即，也可以在圖11(c)中，與電極附近的背面基板分開配置，在圖11(d)中，與電極附近的前面基板分開配置，在圖11(e)中，與電極附近的前面基板分開配置並固定在固定構件22的框狀構件上。上述情況都是對電極的溫度進行間接檢測的結構。
在本實施形態中，對於電極6a、6b的電壓施加電路與第1實施形態相同，且電壓施加的方式也與第1實施形態相同。由此，作為背照光點燈系統，可縮短該光源即平面型放電燈L的點燈初期的輝度上升時間，並可防止將電極和放電介質隔開的介質層或玻璃容器因電極部的過分溫度上升而熔融。
(第3實施形態)圖12是表示本發明另一實施形態的示圖。圖12(a)是B/L的俯視圖，是與圖11(a)對應的示圖。在本實施形態中，除了圖12(b)所示那樣配置在電極附近的第1溫度檢測裝置11a外，還如圖12(c)所示，在大致垂直配置的B/L的下側、即圖12(a)的虛線B-B』所示的部分且水平方向的中央部設有第2溫度檢測裝置11b。此第2溫度檢測裝置11b間接地檢測燈L的發光部的燈壁溫度。因此，採用本實施形態，除了有利用第1溫度檢測裝置11a所產生的防止電極破損的功能外，可能夠利用第2溫度檢測裝置11b對影響到封入汞的燈L亮度的發光部的燈壁溫度進行觀測和控制，可對燈的發光效率進行最佳控制。
權利要求
1.一種平面型放電燈點燈系統，其特徵在於，具有平面型放電燈；溫度檢測裝置；控制電路；以及電壓供給電路，所述平面型放電燈是，使透光型的前面基板和背面基板相對配置，在將兩板間的內部氣密封接後的平面狀放電容器的內部封入放電介質，在該平面狀放電容器的外部或內部設有不與所述放電介質接觸的至少一對電極，所述溫度檢測裝置直接或間接地對所述平面型放電燈的電極溫度進行檢測，所述控制電路根據所述溫度檢測裝置的檢測溫度，生成指定施加給所述平面型放電燈的功率值的控制信號，所述電壓供給電路供給與所述控制信號對應的功率值，所述電壓供給電路在所述平面型放電燈開始點燈時，進行控制，使得隨著所述電極溫度上升而供給所述平面型放電燈的燈功率連續或階段性減少。
2.如權利要求1所述的平面型放電燈點燈系統，其特徵在於，所述平面型放電燈，是利用介質層或玻璃容器將所述電極和放電介質隔開的結構的阻擋放電型放電燈，所述電壓供給電路在所述平面型放電燈開始點燈時，對供給所述平面型放電燈的燈功率進行連續或階段性減少控制，以使所述電極溫度不超過將所述介質層或玻璃容器熔融的規定值。
3.如權利要求2所述的平面型放電燈點燈系統，其特徵在於，所述電壓供給電路，通過將施加在所述平面型放電燈上的電壓的振幅值降低，而使在所述點燈開始時，隨著所述電極溫度的上升供給所述平面性放電燈的燈功率連續或階段性減少。
4.如權利要求2所述的平面型放電燈點燈系統，其特徵在於，所述電壓供給電路，通過將施加在所述平面型放電燈上的電壓的頻率降低，而使在所述點燈開始時，隨著所述電極溫度的上升供給所述平面性放電燈的燈功率連續或階段性減少。
5.如權利要求2所述的平面型放電燈點燈系統，其特徵在於，所述電壓供給電路，採用對施加在所述平面型放電燈上的電壓設置了接通期間和切斷期間的PWM點燈，通過減小接通期間的比例，而使在所述點燈開始時，隨著所述電極溫度的上升供給所述平面性放電燈的燈功率連續或階段性減少。
6.如權利要求1～5中任一項所述的平面型放電燈點燈系統，其特徵在於，所述電壓供給電路將大致正弦波形的電壓供給所述平面型放電燈。
全文摘要
一種平面型放電燈點燈系統，是在阻擋放電方式的平面型放電燈中，可縮短點燈初期的輝度的上升時間，並可防止將電極和放電介質隔開的介質層或玻璃容器因電極部的過分溫度上升而熔融。該平面型放電燈點燈系統的結構是，對平面型放電燈L的電極(6a、6b)的溫度進行檢測，並進行控制，使得在點燈開始時，隨著電極溫度上升而供給燈的燈功率連續或階段性減少。
文檔編號H05B41/24GK1941266SQ20061014137
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月25日 優先權日2005年9月26日
發明者矢野英壽, 高木將實 申請人:哈利盛東芝照明株式會社