專利名稱：電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置及其供電裝置的制作方法
(本發(fā)明所屬之技術(shù)領(lǐng)域)本發(fā)明系放電燈的一種，涉及一種包含通過電介質(zhì)阻擋層放電形成受激準分子，而利用由上述受激準分子發(fā)射之光的所謂電介質(zhì)阻擋層放電燈的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置及其供電裝置。
(習知技術(shù))作為與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)，對于電介質(zhì)阻擋層放電燈，例如有特開平2-7353號(美國專利4,983,881)，在此記載了將用來形成受激準分子之放電氣體填充到放電容器內(nèi)，藉由電介質(zhì)阻擋層放電形成受激準分子，而取出從上述受激準分子的放射之光的放射器。
上述之電介質(zhì)阻擋層放電燈以及包含此之光源裝置，由于具備了多種以前之低壓水銀放電燈或高壓電弧放電燈所沒有的特長，因此有許多應用的可能性。特別是對于近年來對于環(huán)境污染問題之關(guān)心的提高，應用利用紫外線之光化學反應的無化害的材料處理，則成為最重要之應用之一，因此，乃強烈要求電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置能夠達到高輸出。
但是只用公知技術(shù)，存在許多無法解決的大問題，第1問題即是由于對減低消耗電力、減低燈的發(fā)熱，達到燈的長壽命化等的強烈要求，必須改善燈之發(fā)光效率。
第2問題即是希望為了優(yōu)秀之紫外線應用的普及而對經(jīng)濟性提出了要求。
該些問題，隨著高輸出化，亦即，裝置的大功率化，則變得愈來愈重要。
以下則說明用于改善燈之發(fā)光效率的條件。
在電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)中，乃挾著放電等離子體空間(3)，在電極(4，5)之間存在1個或2個電介體。

圖1表示存在有2個電介體(6，7)的電介質(zhì)阻擋層放電燈。亦即，在圖1中，燈密封體(8)兼作為電介體(6，7)。
在讓電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)點亮時，則從供電裝置(1)在該兩個電極(4，5)上施加例如10KHz～200KHz、2KV～10KV之高頻的交流電壓。但是由于存在了在放電等離子體空間(3)與電極(4，5)之間的電介體(6，7)，因此，不會從電極(4，5)直接讓電流流到放電等離子件空間(3)，由于電介體(6，7)起著電容器的作用而使得電流流動。亦即，在電介體(6，7)在放電等離子體空間(3)側(cè)的面上，藉助電介體的極化而激發(fā)出與在各電極(4，5)側(cè)的面等量，但是符號相反的電荷，而在挾著放電等離體空間(3)而相對的電介體(6，7)的面之間進行放電。
由于沿著電介體(6，7)在放電等離子體空間(3)側(cè)的面一點也沒有電流流過，因此，在產(chǎn)生放電的部分，電介體(6，7)在放電等離子體空間(3)側(cè)的面上激發(fā)出的電荷，被因放電而移動的電荷所中和，而使得放電等離子體空間(3)的電場減少，因此，即使電壓持續(xù)地施加到電極(4，5)，放電電流不久也會停止。但是當對電極(4，5)的施加電壓再上升時，則放電電流會持續(xù)。在產(chǎn)生1次放電后，停止放電的部分，即不再放電直到施加在電極(4，5)上的電壓的極性反轉(zhuǎn)為止。
例如當為已封入了氙氣的電介質(zhì)阻擋層放電燈時，則氙氣，會因放電而分離成離子與電子，成為氙等離子體。在該等離子體中，被激發(fā)到特定能級的氙會結(jié)合而形成受激準分子分子。氙受激準分子(lxcimer)，在經(jīng)過某個壽命時間后會解離，此時釋放之能量即作為真空紫外線波長的光子放出。為了要使電介質(zhì)阻擋層放電燈能夠有效地作為真空紫外線光源而動作，則必須要有效地形成該受激準分子分子。
而阻礙在放電時有效地形成受激準分子的重大原因是將放電等離子體激發(fā)到對形成受激準分子沒有貢獻的能級。
在剛開始放電后的放電等離子體的電子運動是集體的，雖然能量高，但是處于溫度低的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，放電等離子體遷移到為形成受激準分子分子所必要之共鳴狀態(tài)的機率高。但是當放電時間變長時，則等離子體的電子運動會逐漸成為熱的，亦即，稱為馬克斯威爾-波茲曼分布的熱平衡狀態(tài)，而等離子體溫度會上升，而遷移到無法形成受激準分子分子之更高的激發(fā)狀態(tài)的機率也會上升。
進而，即使是已經(jīng)形成受激準分子分子的情況，在等待經(jīng)過壽命期間，放出所期待的光子，而自然地解離之前，也會有因為后續(xù)的放電導致受激準分子分子被破壞的情況。實際上，在氙受激準分子的例中，從開始放電到放出真空紫外波長的光子為止需要1μs左右的期間，而在該期間內(nèi)的后續(xù)的放電或是再放電會讓受激準分子發(fā)光的效率降低。
亦即，可知若一旦已經(jīng)開始放電，則最重要的要使得后續(xù)放電的能量盡可能的小。
即使放電時間短的情形，若在該放電期間內(nèi)所注入的能量過大時，則同樣地遷移到高的激發(fā)狀態(tài)的機率也會上升。而已經(jīng)遷移到高的激發(fā)狀態(tài)的等離子體，會放出紫外線而緩和，只會讓燈的溫度上升，而不會對受激準分子發(fā)光帶來貢獻。
亦即，不得不進行能夠抑制放電等離子體被激發(fā)到對于形成受激準分子沒有貢獻的能量電平的放電驅(qū)動。
作為達到包含電介質(zhì)阻擋層放電的所有的脈沖放電產(chǎn)生的，受激準分子發(fā)光高效率化的提案，則有特開平1-243363，而此是沿襲了當一旦開始放電時，使后續(xù)之放電的能量盡可能變小的上述條件。但是在該提案所記載的內(nèi)容，有關(guān)如何調(diào)整參數(shù)使得受激準分子發(fā)光高效率化，對于該參數(shù)值的有效條件或是能夠?qū)崿F(xiàn)它的供電裝置的構(gòu)成方法，則未有任何具體的提示。
在具有能夠滿足抑制放電等離子體被激發(fā)到對于形成上述受激準分子分子沒有貢獻之能量電平之放電條件之可能性的燈施加電壓波形中，作為最單純之候選者之一者可以考慮具有適當振幅的矩形波。實際上，作為與利用電介質(zhì)阻擋層放電子螢光燈的驅(qū)動波形有關(guān)的改善提案，則例如有特開平6-163006。其中敘述了通過以正負極性的矩形脈沖串或是交流的矩形波來驅(qū)動，而提高螢光燈之亮度的內(nèi)容。其中，則針對矩形脈沖串或矩形波，記載了有關(guān)頻率或工作(duty)比，亮度相對于施加電壓之變化的變化的實驗結(jié)果，而與以往的正弦波驅(qū)動比較，可以提高效率。
但是該單純的矩形波的波形，當實際構(gòu)成供電裝置時會有很大的問題。導致該問題的原因如下所述，如先前所述，由于電介質(zhì)阻擋層放電燈具有由于電介體(6，7)起著電容器的作用而流有電流的構(gòu)造，而基本上整體是一個電容器，因此只有在燈施加電壓的上升或是下降的瞬間才會有脈沖式的電流流動。此一情況則如以模式地表示燈施加電壓波形(V，(t))以及燈電流波形(I，(t))的第3圖所示。
通常對于產(chǎn)生施加到電介體障壁放電燈的交流高電壓的供電裝置，則使用反相電路與升壓變壓器，但是在其1次側(cè)繞組中流過的電流，與1次側(cè)到2次側(cè)之電壓升壓比成比例地變大。例如當燈電流波形的蜂值電流值為3A時，若升壓變壓器的升壓比為20倍時，則在其1次側(cè)繞組流過的峰值電流值實際上可達到60A。
雖然該電流值不是不可能實現(xiàn)，但是能夠耐得住此電流之反相電路用的關(guān)開元件卻會變得昂貴，而難以解決上述第2問題。當然，該峰值電流值雖然會因為想要點亮之電介質(zhì)阻擋層放電燈的規(guī)格或是升壓變壓器的構(gòu)造而不同。但是不管是什么情形，都必須使該值變小。在上述特開平6-163006號的方案中則未敘述用來解決此一問題的具體的方法。
(本發(fā)明所要解決的課題)本發(fā)明即在于提供一種能夠同時解決上述課題，亦即，第1課題是為了滿足減低消耗電力、減低燈的發(fā)熱、達到燈的長壽命化等強烈要求，必須改善燈的發(fā)光效率，以及第2課題，即希望通過優(yōu)秀紫外線應用的普及而達到經(jīng)濟性的要求之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置及其供電裝置。
(解決課題之手段)為了要解決上述課題，本發(fā)明權(quán)利要求1的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置有如下的結(jié)構(gòu)。
1.擁有填充有由電介質(zhì)阻擋層放電產(chǎn)生的受激準分子放電氣體的放電等離子體空間(3)，具有在用于誘發(fā)上述放電氣體產(chǎn)生放電現(xiàn)象之兩極的電極(4，5)中的至少其中一個與上述放電氣體之間存在有電介體的構(gòu)造的電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)，以及對上述電介質(zhì)阻擋層放電燈的上述電極(4，5)施加大約呈周期性之交流高電壓的供電裝置(1)。此電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置的特征在于上述供電裝置(1)，對電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)結(jié)束1次的放電，而燈施加電壓向下一次的放電變化時，在燈施加電壓波形(V，(t))進行控制，使之在經(jīng)過下一次放電之有效放電開始電壓(+E，-E，)之前，具有進行緩慢變化的期間，之后則發(fā)生急劇的變化。
2.本發(fā)明特征還在于，在上述權(quán)利要求1的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置中，使在結(jié)束上述1次放電時的電壓VA與在下一次放電結(jié)束時之電壓VB的電壓差ΔVX，以及上述電壓VA與上述燈施加電壓進行緩慢變化之期間結(jié)束時的電壓VF的電壓差ΔVF，滿足0.3≤ΔVy/ΔVX≤0.9。
3.進而本發(fā)明權(quán)利要求3的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置，其主要系一針對具有被填充有通過電介質(zhì)阻擋層放電，產(chǎn)生受激準分子的放電氣體的放電等離子體空間(3)，而對在誘導上述放電氣體產(chǎn)生放電現(xiàn)象之兩電極(4，5)中至少一個與上述放電氣體之間存在電介體(6，7)的電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)，對于在上述電介質(zhì)阻擋層放電燈的上述電極(4，5)上，施加大約呈周期性交流高電壓的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置，其特征在于是由可將DC電壓源(12)的電壓升壓到較其為高之DC電壓并輸出的陷波電路(26)，在2次側(cè)產(chǎn)生交流高電壓的升壓變壓器(10)，以及將來自上述陷波電路(26)的輸出轉(zhuǎn)換成交流，且將其供給到上述升壓變壓器(10)之一次側(cè)的反相電路(13)所構(gòu)成的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置，用于控制上述陷波電路(26)之關(guān)開元件的門信號(Gc)，則相對于用來控制上述反相電路(13)之開關(guān)元件的門信號(Gc，GL)而呈同步地被產(chǎn)生。
更者，本發(fā)明的特征還在于，上述供電裝置(1)是權(quán)利要求3的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置。
附圖之簡單說明圖1示出存在2個電介體之電介質(zhì)阻擋層放電燈。
圖2示出電介質(zhì)阻擋層放電燈的等效電路圖。
圖3是表示矩形波之燈施加電壓波形的說明4是表示本發(fā)明之權(quán)利要求1的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置之燈施加電壓波形的說明圖。
圖5是表示本發(fā)明之權(quán)利要求3的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置的框圖。
圖6是表示本發(fā)明之權(quán)利要求1的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置之一實施例之電路的各部分波形圖的一例。
圖7是表示本發(fā)明之權(quán)利要求1的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置之一實施例之簡化構(gòu)成圖的一例。
圖8是表示本發(fā)明之權(quán)利要求1的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置之一實施例之簡化構(gòu)成圖的一例。
圖9是表示本發(fā)明之權(quán)利要求1的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置之一實施例之簡化構(gòu)成圖的一例。
圖10是表示本發(fā)明之權(quán)利要求3的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置之一實施例之簡化構(gòu)成圖的一例。
圖11是表示本發(fā)明之權(quán)利要求3的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置之其他實施例之簡化構(gòu)成的局部圖的一例。
圖12是表示本發(fā)明之權(quán)利要求3的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置之一實施例之電路各部分波形圖的一例。
請參照第4圖來說明本發(fā)明之權(quán)利要求1，權(quán)利要求2的發(fā)明的實施形態(tài)。
為了要達成抑制放電等離子體激發(fā)到對上述受激準分子形成未有貢獻的能量電平，若使用以有效地形成上述受激準分子的燈施加電壓上升，在到達放電開始電壓才開始放電的話，則可以盡速地結(jié)束放電。
電介質(zhì)阻擋層放電燈之電路的動作，如將其予以模型化表現(xiàn)之第2圖所示，放電等離子體空間(3)的放電路徑(9)。則可以考慮將放電電阻(Rg)，與放電開關(guān)(SWg)呈串聯(lián)連接。又電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)，則在電極(4，5)與放電等離子體空間(3)之間具有電介體(6，7)，而其在電路中乃當作電容器來使用。但是，當電介體為2個時，則可以考慮將由各電介體所形成之電容器串聯(lián)而合成的1個電容器(Cd)。
由該電介體所形成的電容器(Cd)，由于是針對放電等離子體空間(3)串聯(lián)插入的結(jié)構(gòu)，因此，在電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)，只有在燈施加電壓變化的期間，或是剛發(fā)生變化后的某個期間內(nèi)，才會有放電電流流過。
放電等離子體空間(3)本身也形成電容器(Cg)，若開始放電，由于向該電容器(Cg)充電的能量的大部分花費在放電上，因此可知供電裝置最好是在開始放電以后，不會使必要以上的電流追加流過電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)。
若決定好氣體壓力與放電等離子體空間的間隙間隔時，則幾乎會自動地決定放電開始電壓，又，放電等離子體空間所形成之電容器(Cg)的靜電電容，由于是根據(jù)放電等離子體空間的間隙間隔所決定，因此，在開始1次放電到結(jié)束為止的期間內(nèi)，被供給到等離子體的最小能量是向放電等離子體空間所形成之電容器(Cg)充電的電荷全部放電的能量，而此是根據(jù)燈的構(gòu)造來決定。抑制放電等離子體激發(fā)到不會對上述受激準分子形成有貢獻的能量電平，則對于用以有效地形成上述受激準分子的該最小能量的放電條件而言，可以良好被達成。
但是，對該最小能量的放電條件，則有在1個燈內(nèi)的放電因為受到放電等離子體空間之間隙間隔在燈內(nèi)的位置不均勻的影響而容易產(chǎn)生放電不均勻的問題。
因此，為了要成為具有可在電介質(zhì)阻擋層放電燈之全部的壁面均勻地產(chǎn)生放電之裕度的實用的光源裝置，乃使燈投入能量較上述最小能量之放電的條件為高，且必須要設定受激準分子發(fā)光效率因為追加的燈投入能量增高而降低的程度能夠在容忍的范圍內(nèi)的條件。
然而，追加變高的燈投入能量，必須要在不導致受激準分子發(fā)光的效率降低的時刻投入，因此，該能量的投入則最好必須在接近于對上述放電等離子體空間形成的電容器(Cg)充電的電荷全部放電的時刻重疊進行。因此有關(guān)燈施加電壓的變化速度，在從剛開始放電之前到到達開始放電后之峰值電壓值為止的期間內(nèi)，為了不使受激準分子發(fā)光的效率降低，必須要有必要的陡峻。
但是在從結(jié)束1次放電到開始下一次放電為止的期間內(nèi)，對于燈施加電壓波形的形狀并沒有任何的限制。因此，在放電結(jié)束后，從燈施加電壓的極性朝相反方向變化開始到即將開始下一次放電為止的期間內(nèi)，燈施加電壓的變化速度并不需要陡峻。而此是因為只要放電等離子體空間(3)的電壓未達到放電開始電壓，即不會產(chǎn)生放電之故。因此，若不產(chǎn)生放電，則在1個燈內(nèi)的放電因為受到上述放電等離子體空間之間隙間隔在燈內(nèi)的位置不均勻的影響而變得不均勻，或是因為放電的方法而降低效率的問題皆不會發(fā)生之故。
亦即，有關(guān)燈施加電壓的上升或下降速率，可知只要當超過放電開始電壓時是高速，則到開始放電之前也可以是低速。第4圖示意地表示該情形。
在第4圖中，燈施加電壓波形(Vs(t))，在從負側(cè)燈電壓(VA)變化到正側(cè)燈電壓(VB)時，則具有較上升時的放電開始電壓(+Ei)為低的值。而在到燈電壓之急峻變化之開始值(VF)之前的部分(A1)中呈緩慢地變化。又在從燈電壓之急峻變化的開始值(Vf)到正側(cè)燈電壓(VB)為止的部分(A2)呈急峻性變化。在此，有關(guān)第4圖的情形與上述第3圖的情形，則根據(jù)近似的模型分析來比較燈電流波形(I，(t))的峰值電流值(Ip1，，IP2)。
表示電介質(zhì)阻擋層放電燈之電路模型則表示在第2圖。負側(cè)燈電壓VA、正側(cè)燈電壓VB、燈電壓之急峻變化的開始中值VF、由電介體所形成之電容器(Cd)的靜電電容Cd、由放電等離子體空間所形成之電容器(Cg)的靜電電容Cg、升壓變壓器(10)、電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)、以及在它們互相連接所寄生之靜電電容Ce的各個值，其典型之實例之一，設定以下的值。
VA＝-2500V 式4VB＝+2500V 式5VF＝+2000V 式6Cg＝35PF式7Cd＝220PF 式8Ce＝100PF 式9首先考慮燈施加電壓為VA的狀態(tài)。該狀態(tài)，由于是一剛放電后的狀態(tài)，因此，在放電等離子體空間(3)之放電等離子體空間的靜電電容Cg所積存的電荷，則藉由放電被短路，而大部分全部被中和，而放電等離子體空間的靜電電容Cg的電壓可以近似于OV。在該狀態(tài)下之電介體的靜電電容Cd的積存電荷QdA、放電等離子體空間的靜電電容Cg的積存電荷QgA、雜散靜電電容量Ce的積存電荷QeA，則分別如下所述。
QdA＝Cd·VA式10QgA＝0式11QeA＝Ce·VA式12其次，則考慮燈施加電壓從VA變化到VB的情形。
此時，流入電介體的靜電電容Cd與放電等離子體空間之靜電電容Cg之串聯(lián)合成部分的電荷ΔQLAB、流入雜散靜電電容Ce的電荷ΔQSAB則如下所述。
ΔQLAB＝(Cd·Cg/(Cd+Cg)/(VB-VA)式13
ΔQsAB＝Ce(VB-VA) 式14因此，在燈施加電壓的變化過程中，從供電裝置所流出的電荷ΔQAB，則成為ΔQAB＝(Cd·Cg/(Cd+Cg)+Ce)(VB-VA) 式15此外，此時之電介體的靜電電容Cd的燈電壓VdB，則可以將式10，式13用在VdB＝(QdA+ΔQLAB)/Cd，而計算出VdB＝(Cd·VB-Cg·VA)/(Cd+Cg)式16但是當放電產(chǎn)生時，如上所述，在放電等離子體空間(3)之放電等離子體空間的靜電電容Cg所積存的電荷，會因放電被短路，大部分全部被中和，放電等離子體空間之靜電電容Cg的電壓也可以近似于OV，而燈施加電壓VB則全部被施加在電介體的靜電電容Cd。放電前之電介體的靜電電容Cd的電壓，由于是VdB，則在放電過程中從供電裝置所流出的電荷ΔQD，則根據(jù)它們的差，由下式而求得ΔQD＝Cd(VB+VdB)，若將式16用在此時，則計算出ΔQD＝(Cd2/(Cd+Cg)/(VB-VA) 式17將以上的結(jié)果用在第3圖的燈施加電壓波形。當為第3圖的燈施加電壓的波形時，由于從負側(cè)燈電壓VA到正側(cè)燈電壓VB期間的遷移是急峻的，因此，供電裝置，在放電開始時刻(τ)附近之短時間(Δt)的期間內(nèi)，會將由式15的ΔQAB與式17的ΔQD加在一起的電荷ΔQ1ΔQ1＝ΔQAB+ΔQD，亦即，ΔQ1＝(Cd+Ce)(VB-VA) 式18全部輸出，在此期間之供電裝置所輸出的平均電流值Im1，則根據(jù)ΔQ1以t來除而求得。
Im1＝ΔQ1/Δt 式19將上述式4～式9的實例值用在此，又將過渡時間Δt大約設成Δt＝1μs 式20又，若將峰值電流值視為平均電流值的2倍左右，則當?shù)?圖之燈施加電壓波形時之供電裝置的峰值電流值Ip1成為Ip1＝2Im1＝3.2A 式21接著將同樣的計算應用在第4圖之燈施加電壓波形上。當為第4圖的燈施加電壓的波形時，則從負側(cè)燈電壓VA到燈電壓之急峻變化的開始值Vf為止之期間的遷移是緩慢的。在此期間之燈施加電壓變化過程中從供電裝置流出的電荷ΔQAF，可以將式15之記號VB置換成VF。
ΔQAF＝(C·Cg/(Cd+Cg)+Ce)(VF-VA) 式22另一方面，從燈電壓之急峻變化的開始值VF到正側(cè)燈電壓VB為止期間的遷移是急峻的，并產(chǎn)生放電。在此期間之燈施加電壓變化過程中，從供電裝置流出的電荷ΔQFB，可根據(jù)式15的ΔQAB與式22的ΔQAF的差而求得，亦即，ΔQFB＝(Cd·Cg/(Cd+Cg)+Ce)/(VB-VF) 式23又由于在放電過程中，從供電裝置所流出的電荷ΔQD與式17相同，因此，在放電開始時刻(τ)附近之短時間Δt的期間內(nèi)，供電裝置必須輸出的電荷，則成為由式23的ΔQFB與式17之ΔQD加在一起的電荷ΔQ2，ΔQ2＝ΔQFB+ΔQD，亦即，ΔQ2＝(Cd·Cg/(Cd+Cg)+Ce)(VB-VF)+(Cd2/(Cd+Cg))(VB-VA)式24與第3圖的情形同樣地，在該期間由供電裝置輸出的平均電流值Im2，則可以根據(jù)以Δt來除ΔQ2而求得IM2＝ΔQ2/Δt 式25又同樣地，將上述式4～式9的實例值應用在此，將過渡時間設為Δt，利用與式20相同的值，若同樣地將峰值電流值設成平均電流值的2倍左右時，則在第4圖之燈施加電壓波形時的供電裝置的峰值電流值IP2成為IP2＝2Im2＝2.0A式26通過對式26與式21進行比較，可知與第3圖燈施加電壓的波形時的峰值電流值IP1相比，第4圖的燈施加電壓波形時的峰值電流值IP2可以被減低到63％左右。在第4圖之燈施加電壓波形時的該峰值電流值的減低效果，在燈施加電壓緩慢地從VA變化到VF之期間內(nèi)，由于長時間流有微小充電電流Iw，則結(jié)果可以事先執(zhí)行放電時之急速的電荷移動中的某個比例。當然，該峰值電流值的減低效果如果上式4～式9的值改變時也是變化的。
結(jié)果可知，有關(guān)減低反相電路用之開關(guān)元件的峰值電流值可以有效地解決上述第二問題。
又由于燈電壓之急峻變化的開始值(VF)是較上升時之放電開始電壓(+Ei)為低的值，因此上述這樣的燈施加電壓的變化速度，在從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電流值為止的期間內(nèi)，為了不造成受激準分子發(fā)光的效率降低，可具有必要的急峻程度，因此可知能夠有效地解決上述的第1個問題。
此外，當將式4～式6應用在式1～式3時，則成為ΔVy/ΔVx＝0.9式27。必須設定燈電壓的急峻變化的開始值(VF)，使上升時的放電開始電壓(+Ei)位于此與正側(cè)燈電壓VB之間。當為式27的ΔVy/ΔVx時，由于不得不讓放電開始電壓位于燈施加電壓的波形之全部振幅的10％的范圍內(nèi)，因此在供電裝置之穩(wěn)定度非常不良的光源裝置中，則有很難采用的情形。此時，將ΔVy/ΔVx設在0.8以下，也可以因為穩(wěn)定度的惡劣，設定在0.7以下。
ΔVy/ΔVx愈大，則峰值電流值的減低效果愈大，在上述式4～式9的實例值中，當將式6設定為VF＝-1000V(式28)時，則相當于ΔVy/ΔVx的值0.3，根據(jù)同樣的計算，此時的峰值電流值IP2可以估算為IP2＝2.8A(式29)，與第3圖之燈施加電壓波形時的峰值電流值IP1相比，可以將峰值電流值減低到大約88％。因此，ΔVy/ΔVx的值最好是在0.4以上，當想要使減低效果顯著時，則最好0.5以上。
因此，相當于ΔVy/ΔVx的值0.5。
當設成VF＝OV(式30)時，則峰值電流值IP2成為IP2＝2.6A(式31)。亦即，與第3圖的燈施加電壓波形時的峰值電流值IP2相比，則大約可將峰值電流值減低到81％。
有關(guān)在通過燈電壓之急峻變化的開始值(VF)后之燈施加電壓波形(Vg(t))的上升或下降的急峻程度，如上所述，有燈施加電壓的變化速度，在從即將開始放電到到達開始放電后的峰值電流值的期間內(nèi)，雖然為了不會造成受激準分子發(fā)光的效率降低要有必要的急峻程度，具體地說，換算成從燈電壓之急峻變化的開始值(VF)到峰值電流值的時間，若是在10ns到1μs的范圍內(nèi)，通常即極有效。
另一方面，有關(guān)到燈電壓之急峻變化的開始值(VF)為止的燈施加電壓的波形(Vs(t)的上升或下降的緩慢程度，則在此期間內(nèi)之供電裝置的輸出電流與供電裝置的電流輸出能力相比為小。上述式22的ΔQAF，在燈施加電壓從負側(cè)燈電壓(VA)變化到燈電壓之急峻變化的開始值(VF)為止的期間內(nèi)，由于是一由供電裝置輸出的電荷，因此當估算此期間內(nèi)的輸出電流時，則ΔQAF可以以此期間的時間長度來除。燈施加電壓波形(Vs(t))，當是一相對于極性反轉(zhuǎn)呈對稱的波形時，若是提供燈施加電壓波形的周期T與在1個周期內(nèi)進行緩慢變化的期間所占的比例α時，則燈施加電壓從負側(cè)燈電壓(VA)緩慢變化到燈電壓之急峻變化的開始值(VF)為止之期間內(nèi)的平均電流iAF，可根據(jù)下式而求得。
iAF＝2ΔQAF/(αT) 式32此外，在式32的右邊，之所以乘以系數(shù)2是因為現(xiàn)象是每半個周期產(chǎn)生。例如，在上述式4～式9所記載的實例中，若將第4圖的燈施加電壓波形的周期T、在1個周期中進行緩慢變化之期間所占的比例α設為T＝20μs(50KHz) 式33α＝50％式34則在進行緩慢變化之期間內(nèi)的平均電流iAF，則可如下般地被估算。
iAF＝0.12A 式35該值與式26之峰值電流值IP2相比，只不過是6％，非常小。由式32可知由于在進行緩慢變化之期間內(nèi)的平均電流iAF與在1個周期內(nèi)進行緩慢變化之期間所占的比例(α)呈反比例，因此即使α只是此時的5分之1左右的10％，也足夠?qū)嵱谩Ｏ喾吹厝籀凛^此時為大，例如成為90％，則由于在進行緩慢變化之期間內(nèi)的平均電流iAF會變得更小，因此更有利。因此有關(guān)1個周期內(nèi)進行緩慢變化之期間所占的比例(α)，大概可以采用10％到90％之范圍內(nèi)的任意的值。
有關(guān)上述雜散靜電電容Ce通常是產(chǎn)生不需要的峰值電流的要素，雖然可以下功夫盡量地防止發(fā)生，但是不可能完全地去除。但是根據(jù)本發(fā)明，由于具有峰值電流值的減低效果，因此不需要努力防止產(chǎn)生上述雜散靜電電容。但是，如在與上述式17有關(guān)之說明中所述，雖然從供電裝置會流出用來彌補放電等離子體空間的靜電電容Cg因為開始放電而導致之急劇的電壓下降的電流，但是該電流，由于為了要成為具有在電介質(zhì)阻擋層放電燈之所有的壁面產(chǎn)生均勻放電之裕度的實用的光源裝置，是相當于使燈投入能量追加成較上述最小能量的放電條件為高之成分，有鑒于此，如上所述，必須接近于對放電等離子體空間所形成之電容器(Ce)所充電的電荷全部放電的時間，并最好呈重疊地進行。雜散靜電電容可以擔當用以使該燈投入能量追加地變高的電流供給的一部分，且由于不需要經(jīng)由升壓變壓器，從雜散靜電電容向燈的電源供給，因此可以在上述所希望之重疊的時間進行。因此，在本發(fā)明中，具有可以積極地活用存在上述雜散靜電電容Ce的大優(yōu)點。若是更加延伸該思考方式，藉著將電容器并聯(lián)追加到電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)，可以成為更優(yōu)良之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置。追加的電容器的靜電電容，則最好是在上述在式8所出現(xiàn)的電介質(zhì)阻擋層放電燈之電介體的靜電電容Cd的程度以下。此外，在上述式17的表現(xiàn)中之所以不包含雜散靜電電容Ce，是因為在放電時，從雜散靜電電容被供給到燈的電荷最后從供電裝置被補充到雜散靜電電容之故。
針對到目前為止，燈施加電壓從負側(cè)燈電壓(VA)變化到正側(cè)燈電壓(VB)時的現(xiàn)象，系與上升時之放電開始電壓(+E1)與燈電壓之急峻變化的開始值(VF)有關(guān)來加以說明。當然當燈施加電壓從正側(cè)燈電壓(VB)變化到負側(cè)燈電壓(VA)時，則使電壓、電流的極性相反，完全同樣的理論會成立。
在此對放電開始電壓簡單地進行補充，當有效放電開始電壓為上升時的放電開始電壓(+Ei)時，則當燈施加電壓從低的值上升而通過此時，則開始放電，不久即結(jié)束，而在放電結(jié)束時，上升時的放電開始電壓(+Ei)會消減，而有效放電開始電壓則置換成下降時的放電開始電壓(-Ei)。相反地，當有效放電開始電壓為下降時的放電開始電壓(-Ei)時，則當燈施加電壓從高的值下降而通過此時，則開始放電，不欠即結(jié)束，而在放電結(jié)束時，下降時的放電開始電壓(-Ei)消減，而有效放電開始電壓會被置換成上升時的放電開始電壓(+Ei)。此外，根據(jù)放電的條件，也會有下降時的放電開始電壓為正，而上升時的放電開始電壓為負的情形。又當燈施加電壓波形(Vs(t))與極性反轉(zhuǎn)有關(guān)而呈非對稱的波形時，通常下降時的放電開始電壓與上升時的放電開始電壓的絕對值會變成不相等。
因此，在此的近似分析中，現(xiàn)象的順序是在讓燈施加電壓變化到VB后，估算在放電過程中從供電裝置流出的電荷，但是實際上，燈施加電壓應該是在到達第3圖、第4圖之上升時之放電開始電壓(+Ei)的時刻才開始放電。但是與此有關(guān)，針對即將開始放電時之初期狀態(tài)與放電結(jié)束，燈施加電壓到達VB的最后狀態(tài)，假設只間隔短的時間Δt，因此，根據(jù)初期狀態(tài)與最后狀態(tài)之狀態(tài)的變化，是可以用于理解在此期間內(nèi)所產(chǎn)生之現(xiàn)象之解析上的技巧，而細微時間的差異并不重要。
接著請參照第5圖來說明本發(fā)明權(quán)利要求3的發(fā)明之實施形態(tài)。
通過利用使用FET等關(guān)開元件而構(gòu)成的，具有升壓功能的陷波電路(26)，DC電壓源(12)的DC電源(Vi)，則被轉(zhuǎn)換為較此為高的DC電壓(Vj)。上述陷波電路輸出電壓(Vj)被供給到反相電路(13)。由利用使用FET等之關(guān)開元件而構(gòu)成的上述反相電路(13)，將上述陷波電路輸出電壓(Vj)轉(zhuǎn)換成交流(31)，通過供給到升壓變壓器(10)的1次側(cè)，則在上述升壓變壓器(10)的2次側(cè)產(chǎn)生交流高電壓的輸出(Vs)。因此，該輸出(Vs)被供給以點亮上述電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)。在此，反相門信號產(chǎn)生電路(29)，則產(chǎn)生門信號(GU，VL)，而控制上述反相電路(13)的開關(guān)元件以使交流(13)具有一定的頻率與作用周期(duty cycle)比。又，扼流門信號產(chǎn)生電路(30)，則產(chǎn)生門信號(Gc)，并控制供給到上述反相電路(13)的DC電壓(Vj)。
在此則針對本發(fā)明之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置的陷波電路(26)的工作加以說明。電介質(zhì)阻擋層放電燈的燈施加電壓。如式4、式5的例子所示，由于是高的電壓，因此必須要有升壓變壓器(10)。通過設定加大升壓變壓器(10)的升壓比，雖然多少可以加大其2次側(cè)輸出(Vs)，但是實際上若是如此時，由于升壓變壓器(10)之1次2次間泄漏電感值會變大。因此，上述之燈施加電壓的變化速度，從即將開始放電到達到開始放電后峰值電壓值為止的期間內(nèi)，無法擁有為了不造成受激準分子發(fā)光效率降低之必要的急峻程度。由該急峻的觀點來看，可知升壓變壓器(10)的升壓比愈小愈有利，即使在不得不加大時，也會有限度。DC電壓源(12)的電壓值，則會根據(jù)設置該電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用光源裝置場所的環(huán)境而變化。例如當從外部將DC電壓源(12)供給到電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置時，則DC電壓源(12)的電壓值大多是供給24V或15V。又雖然供給AC100V，且在電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置內(nèi)對其進行整流，而成為DC140V，或是經(jīng)整流倍壓轉(zhuǎn)換成DC280V，但是不管化怎么樣，升壓變壓器(10)的升壓比變大。延著上述急峻的觀點，升壓變壓器(10)的升壓比，即使是被抑制在不會過大之適當?shù)闹担ㄟ^設定陷波電路(26)使其升壓能力可以彌補升壓變壓器(10)之升壓比的不足部分，可以得到所期待之2次側(cè)輸出(Vs)的電壓值。
陷波電路(26)的升壓能力根據(jù)被供給到其開關(guān)元件之門信號(Gc)的脈沖寬度而決定?；蛘?，若是決定了門信號(Gc)的頻率，則根據(jù)其工作周期比來決定陷波電路(26)的升壓能力。
在一般的電路應用中，當在反相電路的前段設置陷波電路時，則陷波電路的頻率大多遠較反相電路的頻率為大。其理由即是因為陷波電路系一可以借助陷波電路之高頻率的充電來彌補平滑電容器的電壓隨著電荷流出到其負載，即反相電路的降低，控制平滑電容器的電壓，使之看上去近似為DC電壓，陷波電路的頻率愈高，則可以減少漣波(ripple，而能夠提高在視為DC電壓時的精度。此外，當為一般的反相電路時，若平滑電容器之電壓的陷波電路的漣波變大，如視為DC電壓時之精度變差時，則此會直接出現(xiàn)在反相電路的后段，而成為造成供電電力變動之惡劣影響的結(jié)果。
因此，此時門信號產(chǎn)生電路不得不分開設置不同頻率的陷波電路用的電路與反相電路用的電路，但是不管怎樣，都會有成本變高的問題。
但是，當最終負載為電介質(zhì)阻擋層放電燈時，如上所述，在結(jié)束1次的放電到開始下一次放電為止的期間內(nèi)，由于對于燈施加電壓波形的形狀沒有任何的限制，因此沒有減少陷波電路脈動(ripple)的必要性。
但是，如上所述，有關(guān)燈施加電壓的變化速度，在從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電流值為止的期間內(nèi)，由于為了要不造成受激準分子發(fā)光之效率降低，要有必要的急峻程度，而峰值電壓值的大小直接與1次的放電燈投入能量直接有關(guān)。因此，在從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電壓值為止的期間內(nèi)，為了要達到動作的安定，必須要有燈施加電壓波形的反覆再現(xiàn)性。
因此，當要減少陷波電路的脈動時，則知讓陷波電路與反相電路之門驅(qū)動同步產(chǎn)生是必要且足夠的，這樣以來能夠巧妙地利用作為電介質(zhì)阻擋層放電燈之負載的特殊性，即是本發(fā)明之優(yōu)點。
在第5圖有用來決定上述反相電路(13)的工作頻率的1個振蕩電路(27)，而來自上述振蕩電路(27)的振蕩信號(28)，則被輸入到上述反相門信號產(chǎn)生電路(29)。由上述反相門信號產(chǎn)生電路(29)所輸出的上述門信號(GU，GL)，則被輸入到上述反相電路(13)，同時也被輸入到上述扼流門信號產(chǎn)生電路(30)。上述扼流門信號產(chǎn)生電路(30)，則根據(jù)上述反相電路用門信號(GU，GL)而工作，產(chǎn)生述陷波電路用門信號(GC)。藉著此構(gòu)造，用來控制上述陷波電路(26)的上述開關(guān)元件的上述陷波電路用門信號(GC)，則針對上述反相電路用門信號(GU，GL)確實地同步被產(chǎn)生。
或是，取代將上述反相電路的用門信號(GU，GL)輸入到上述扼流門信號產(chǎn)生電路(30)，而是將來自上述振蕩電路(27)的上述振蕩信號〔28〕輸入到上述扼流門信號產(chǎn)生電路(30)，上述扼流門信號產(chǎn)生電路(30)，則根據(jù)上述振蕩信號(28)而工作，產(chǎn)生上述陷波電路用門信號(GC)，用來控制上述陷波電路(26)的上述開關(guān)元件的上述陷波電路用門信號(Gc)，則針對上述反相電路的門信號(GU，GL)確實地同步地被產(chǎn)生。
因此，具有上述第5圖所述之構(gòu)造的本發(fā)明之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置，通過在反相電路(13)的前段設置陷波電路(26)，有關(guān)上述這樣的燈施加電壓的變化速度，在從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電壓值為止之期間內(nèi)，沿襲為了不要造成受激準分子發(fā)光之效率降低而必要的急峻的觀點，則即使是升壓變壓器(10)的升壓比被抑制在不致于過大的適當值的狀態(tài)，設定陷波電路(26)，以使其升壓能力彌補升壓變壓器(10)之升壓比的不足部分，很容易得到所希望之2次側(cè)輸出(Vs)的電壓值，而有效地解決上述第1問題。
又由于可以只由1個振蕩電路(27)構(gòu)成，因此可以有效地解決上述第2問題，而且用來控制上述陷波電路(26)之上述開關(guān)元件的上述陷波電路用門信號(GC)，可以針對上述反相電路用門信號(GU，GL)確實地被同步產(chǎn)生，由此，由于峰值電壓值的大小直接與1次放電的燈投入能量有關(guān)，因此可知在從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電壓值為止之期間內(nèi)的燈施加電壓波形的反覆再現(xiàn)性可以滿足為了使工作穩(wěn)定的必要條件。
接著則說明本發(fā)明之權(quán)利要求4發(fā)明的實施形態(tài)。本發(fā)明之實施形態(tài)是用上述第5圖所示之供電裝置，產(chǎn)生上述第4圖所示之燈施加電壓波形(V，(t))，而點亮電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)。因此可知該電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置同時具有本發(fā)明權(quán)利要求1所示之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置所有之優(yōu)越的效果與本發(fā)明之權(quán)利要求3所示之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置所有的優(yōu)越的效果。
亦即，即使是在為了要實現(xiàn)燈施加電壓之急峻的上升，而將升壓變壓器(10)的升壓比抑制到不致于過大之適當?shù)闹档臓顟B(tài)，藉著將陷波電路(26)的升壓能力設定成可以彌補升壓變壓器(10)之升壓比的不足部分，可以得到所期望之2次側(cè)輸出(Vs)的電壓值，此時，燈電壓之急峻變化的開始值(VF)可以設定為較上升時之放電開始電壓(+Ei)為低的值，有關(guān)上述這樣的燈施加電壓波形的變化速度，在從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電壓值為止之期間內(nèi)，由于具有為了不造成受激準分子發(fā)光之效率降低而具有必要的急峻程度，因此可以有效地解決上述第1問題。
又，燈施加電壓波形(VS(t))，在從負側(cè)燈電壓VA變化到正側(cè)燈電壓(VB)時，具有較上升時之放電開始電壓(+Ei)為低的值，而在到達燈電壓之急峻變化的開始值(VF)為止的部分(A1)，通過設定為緩慢地變化，則在上述這樣的燈施加電壓緩慢地變化的期間內(nèi)，由于長時間流有微小充電電流，可以事先實施放電時之急峻的電荷移動中的某個比例，更者，結(jié)果，由于只是由可以減低有關(guān)上述反相電路用之開關(guān)元件的峰值電流值的1個振蕩電路(27)所構(gòu)成，因此可以有效地解決上述第2問題。而且用來控制上述陷波電路(26)之上述開關(guān)元件的上述陷波電路用門信號(GC)，由于可以針對上述反相電路和門信號(GU，GL)確實地被同步產(chǎn)生，由于峰值電流值的大小直接與1次放電之燈投入能量有關(guān)，因此可知從放電即將開始到到達放電開始后之峰值電壓值為止之期間內(nèi)的燈施加電壓波形的反覆再現(xiàn)性也能夠滿足為了動作穩(wěn)定的必要條件。
(實施例)以下則針對能夠解決上述第1問題，亦即，為了要滿足對于減低消耗電力、減低燈的發(fā)熱、燈的長壽命的強烈的要求，必須改善燈之發(fā)光效率的問題，以及上述第2問題，亦即，由于優(yōu)秀之紫外線的普遍應用，而要求經(jīng)濟性的問題之一發(fā)明之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置及其供電裝置的實施例進行說明。
第7圖是作為根據(jù)本發(fā)明之權(quán)利要求1的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置的供電裝置(1)使用，而利用構(gòu)為半橋(half bridge)方式之反相電路的被簡化的電路圖。反相電路是由FET等構(gòu)成的開關(guān)元件(14，15)所構(gòu)成，DC電壓源(12)的電力被轉(zhuǎn)換成交流，且被施加在升壓變壓器(10)的1次側(cè)。升壓變壓器(10)，則將其轉(zhuǎn)換成交流的高電壓，且將它施加在電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)上。在反相電路的各開關(guān)元件(14，15)則連接有反相門驅(qū)動電路(16，17)，根據(jù)門信號(GU，GL)控制各開關(guān)元件(14，15)的ON或OFF。
門信號(GU，GL)的情形與燈施加電壓波形(Vs(t))之關(guān)系的概略則表示在第6圖。在第6圖中，當門信號(GU，GL)為低電平時，則假設其所連接的開關(guān)元件(14，15)成為OFF狀態(tài)，而當門信號(GU，GL)為高電平時，則假設其所連接的開關(guān)元件(14，15)成為ON狀態(tài)。本實施例的特征在于通過故意導入門信號GU與門信號GL之兩方門信號為低電平的期間(Toff)，可以產(chǎn)生燈施加電壓波形(Vs(t))呈緩慢變化的部分(B1)。
以下則說明通過導入兩方之門信號為低電平的期間(Toff)，可以產(chǎn)生燈施加電壓波形之緩慢變化部分(B1)的理由。如上所述，電介質(zhì)阻擋層放電燈具有通過使電介體(6，7)起電容器的作用，會有電流流動的構(gòu)造，基本上整體是電容器。亦即，在兩方之門信號為低電平的期間(Toff)內(nèi)，由于電介質(zhì)阻擋層放電燈已經(jīng)處于非放電狀態(tài)，因此，第2圖的放電開關(guān)(SWg)開放，而整個電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)乃等效于具有由電介體的靜電電容Cd與放電等離子體空間之靜電電容Cg的串聯(lián)合成，然后由此與雜散靜電電容Ce之并聯(lián)合成所構(gòu)成之1個靜電電容。
Coff-CdCg/(Cd+Cg)+Ce式36的純電容器。此外，當暫時進入兩方之門信號均為低電平的期間(Toff)時，則升壓變壓器(10)的1次側(cè)成為開放狀態(tài)。因此，升壓變壓器2次側(cè)電感LS與上述非放電時燈靜電電容Coff則成為自由的Ls共振狀態(tài)，作為由共振所產(chǎn)生之正弦波振動的一部分，則產(chǎn)生燈施加電壓波形之緩慢變化部分(B1)。亦即，可知兩方之門信號均為低電平之期間Toff相對于燈施加電壓波形的周期T所占的比例，亦即，Toff/T，則大約與上述1周期內(nèi)之緩慢變化期間所占的比例(α)相等。
因此，必須要使升壓變壓器2次側(cè)電感Ls、非放電時燈靜電電容Coff、燈施加電壓波形的周期(T)、兩方之門信號均為低電平之期間(Toff)之各參數(shù)的值整合構(gòu)成光源裝置，以使根據(jù)上述式1、式2所計算的ΔVy/ΔVx成為所期待的值，在這些參數(shù)中，非放電時燈靜電電容Coff則幾乎是根據(jù)燈的構(gòu)造來決定，有關(guān)燈施加電壓波形的周期(T)，是一直接與燈投入電力有關(guān)的量，并且從鐵芯(core)損失的觀點來看，調(diào)整范圍一點也不寬。而對于升壓變壓器2次側(cè)電感LS，由鐵芯損失之觀點來看的值具有范圍，所以調(diào)整的自由度比較大。對于兩方之門信號為低的期間(Toff)，則可設定的范圍寬，其理由則與在1個周期內(nèi)之緩慢變化之期間所占的比例(α)有關(guān)的情況下所述。因此，為了要ΔVy/ΔVx達到所期待的值，主要可以通過升壓變壓器2次側(cè)電感L，與兩方之門信號均為低電平之期間(Toff)的值的組合而實現(xiàn)。容易構(gòu)成供電裝置以使有關(guān)兩方之門信號均為低電平之期間(Toff)的值的設定可以可變調(diào)整，或是反饋地自動調(diào)整。
亦即，一般而言，在第7圖之反相電路中，已知有藉由對門信號的作用周期(duty cycle)比實施增減，亦即進行脈寬調(diào)制(PWM)，可以對負載進行電力控制的技術(shù)，但是如上所述，電介質(zhì)阻擋層放電燈具有電介體(6，7)可藉由進行電容器的作用而有電流流動的構(gòu)造，由于基本上整體是一個電容器，因此只有在燈施加電壓的上升或是下降的瞬間才會有脈沖式的電流流動，而藉該方法，并無法控制電介質(zhì)阻擋層放電燈的電力。如上所述，能夠巧妙地利用兩方之門信號均為低電平之期間(Toff)的值的設定的自由度，此乃為本發(fā)明之優(yōu)點之一。
此外，有關(guān)接著燈施加電壓波形VS(t)呈急峻地變化之部分(B2)而發(fā)生放電的期間與在其附近部分(B3)的波形，非常的復雜。在該部分，升壓變壓器(10)的1次側(cè)，由于通過開關(guān)元件(14，15)，而以低的阻抗被連接到DC電壓源(12)，因此，成為由升壓變壓器(10)之1次2次間泄漏電感值與電介質(zhì)阻擋層放電燈之靜電電容產(chǎn)生的LC共振狀態(tài)，但是一般而言，由于設計成使升壓變壓器(10)之1次2次間泄漏電感值變小，因此除了共振頻率高外，在開始放電直到其結(jié)束為止的期間，由于放電開關(guān)(SWg)處于關(guān)閉的狀態(tài)，因此，電介質(zhì)阻擋層放電燈的靜電電容，則為一與上述式36不同的值，且放電電阻(Rg)的值會因為在此期間內(nèi)變化而變得復雜。又，因為放電開關(guān)(WSg)關(guān)閉而導致放電等離子體空間(3)的急劇的電壓下降，與此相伴隨，電流從升壓變壓器(10)流出的舉動也會復雜。此時，會有在該波形部分產(chǎn)生復雜之振鈴(ringing)波形的情形。因此，有關(guān)第6圖之燈施加電壓波形之放電產(chǎn)生部分(B3)，則只是大概地描述。
此外，當產(chǎn)生上述振鈴波形時，針對絕對值較振鈴收斂之電壓為大的峰值電壓，評估上述ΔVy/ΔVx的值時，則也可以忽略。而此是因為振鈴(ringing)對于在包含變壓器之電感成分與電介質(zhì)阻擋層放電燈之電容成分在內(nèi)的電路中的急峻的遷移過程中，乃為一不可避免的現(xiàn)象，但是本發(fā)明之目的并不在于減低伴隨放電本身而來之不可避免的峰值電流，而是在燈施加電壓緩慢地變化的期間內(nèi)，通過長時間流有微小充電電流，而事先實施在放電時之急速的電荷移動中的某個比例，而能夠有效地減低不是不可避免之峰值電流成分。因此，放電結(jié)束時之上述電壓VA以及VB，則可以只考慮由上述振鈴收斂的電壓。
第8圖表示可以作為本發(fā)明之第1項之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置之供電裝置(1)使用，利用稱為推挽(push-pull)方式之反相電路之電路的被簡化的電路圖。在此構(gòu)成中，門信號(GU，GL)可以使用與上述第6圖所示相同的門信號(GU，GL)。
第9圖是表示可以作為本發(fā)明之第1項之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置之供電裝置使用，利用稱為推挽方式之反相電路之電路的被簡化的電路圖。在此構(gòu)成中，在反相電路之各關(guān)開元件(18，19；20，21)連接有反相門驅(qū)動電路(22，23，24，25)，而根據(jù)門信號(GU1，GL1，GU2，GL2)來控制各開關(guān)元件(18，19，20，21)的ON或OFF。門信號(GU1，GL1，GU2，GL2)，可以使用與上述第6圖所示同樣的門信號(GU，GL)。但是在右上與左下的門信號的組(GU1，GU2)中，則可以利用第6圖之門信號GU，而在左上與右下之門信號的組(GL1，GL2)中，則可以利用第6圖的門信號GL。一般來說，在右上與左下之門信號的組(GU1，GU2)同時成為高電平的期間，則控制成為門信號GU，而在左上與右下之門信號的組(GL1，GL2)同時成為高電平的期間，則控制成為門信號GL。
即使在第7圖、第9圖、第8圖中任一實施例中，燈施加電壓波形(VS(t))，當從負側(cè)燈電壓(VA)變化到正側(cè)燈電壓VB時，通過在具有較上升時之放電開始電壓(+Ei)為低的值的到達燈電壓之急峻變化的開始值(VF)為止的部分(A1)中設定成呈緩慢地變化，則在上述燈施加電壓緩慢地變化的期間，通過長時間流有微小充電電流，而事先實施在放電時之急速電荷移動中的某個比例。結(jié)果，降低反相電路用之開關(guān)元件的峰值電流值，因此可以有效地解決上述第2問題。又通過將燈電壓之急峻變化的開始值(Vf)設定為較上升時之放電開始電壓(+Ei)為低的值，有關(guān)上述燈施加電壓的變化速度，在從即將開始放電到到達放電開始后之峰值電壓值為止之期間內(nèi)，為了不會造成受激準分子發(fā)光效率降低，而具有必要的急峻程度，因此可以有效地解決上述第1問題。
此外，第7圖，第9圖，第8圖中，雖然是針對各種方式的反相電路來記載，但是也可以是1個開關(guān)元件等之其他的反相器方式的電路。
第10圖根據(jù)本發(fā)明之第3項之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置之被簡化的電路圖的一例。
在第10圖中，DC電源(Vi)的DC電壓源是由外部供給的電壓源。除了將電容器(32)安裝在DC電壓源外，也通過扼流線圈(33)被連接到利用FET等的開關(guān)元件(34)。當開關(guān)元件(34)從ON狀態(tài)遷移到OFF狀態(tài)時，則在扼流線圈(33)所產(chǎn)生之感應電壓，作為被升壓的DC電壓(Vj)，通過二極管(35)被存儲在平滑電容器(36)中。亦即，由上述扼流線圈(33)、開關(guān)元件(34)、二極管(35)以及平滑電容器(36)所構(gòu)成之陷波電路稱為升壓型陷波電路。也有在陷波電路用開關(guān)元件(34)設置由電容器(37)與電阻(38)等構(gòu)成的用來吸收浪涌(surge)之浪涌電壓保護電路的情形。
在第10圖中，由利用FET等之開關(guān)元件(14，15)以及升壓變壓器(10)所構(gòu)成的反相電路，則記載與第8圖相同之推挽方式的電路。陷波電路輸出電壓(Vj)則被連接到上述升壓變壓器(10)之1次側(cè)的中點接頭(tap)。在此，升壓變壓器(10)則設置有針對上述燈施加電壓的變化速度，在從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電流值為止之期間內(nèi)，為了不造成受激準分子發(fā)光之效率降低，設置具有必要之急峻程度的構(gòu)造。
發(fā)生根據(jù)電容器(40)、電阻器(41)之元件常數(shù)的頻率之鋸齒狀波的鋸齒狀波振蕩電路(39)的輸出，則被輸入到電壓比較器(42)之一個輸入端子。而在上述電壓比較器(42)的另一個輸入端子則輸入有來自演算放大器(43)的輸出信號，而根據(jù)上述鋸齒狀波振蕩電路(39)的輸出鋸齒狀波與來自上述演放大器(43)之輸出信號之電壓的高低關(guān)系，周期比被調(diào)制之矩形波的振蕩信號(28)會從上述電壓比較器(42)被輸出。
來自上述電壓比較器(42)的振蕩信號(28)，則被輸入到由正反器(44)、邏輯積電路(45，46)、晶體管(47，48)以及電阻器(49、50)所構(gòu)成之反相門信號產(chǎn)生電路，藉此，而產(chǎn)生反相電路用門信號(GU，GL)。反相電路用門信號(GU，GL)，則分別通過電阻器(51，52)，被輸入到上述反相電路用開關(guān)元件(14，15)的控制端子，亦即，門端子。
另一方，扼流門信號產(chǎn)生電路是利用由二極管(53，54)、電阻器(55)所形成之信號加法器而構(gòu)成，通過對其輸入上述反相電路用門信號(GU，GL)，產(chǎn)生陷波電路用門信號(GC)。此外，用上述信號加法器產(chǎn)生陷波電路用門信號(GC)的方法是一在針對反相電路門信號(GU，GL)呈同步產(chǎn)生的方法中最簡單的一個方法。陷波電路用門信號(GC)，則經(jīng)由由電晶體(56，57)所構(gòu)成的緩沖電路、由電容器(58)與電阻器(59)構(gòu)成的微分電路、電阻器(60)，而被輸入到上述陷波電路用開關(guān)元件(34)的控制端子，亦即，門端子。
在此因為上述陷波電路用開關(guān)元件(34)容易發(fā)生OFF時損失由上述晶體管(56，57)構(gòu)成的緩沖電路，由電容器(58)與電阻器(59)構(gòu)成的微分電路，目的在于減低此情形而附加的電路，也可以衡量要不要加以省略，另一方面，上述反相電路和開關(guān)元件(14，15)，由于不太發(fā)生OFF時損失，而未附加特別之門驅(qū)動電路，但是同樣地，最好是根據(jù)需要附加與由上述晶體管(56，57)構(gòu)成的緩沖電路類似的緩沖電路等。
將上述反相電路用開關(guān)元件(14，15)，陷波電路用門信號(GC)，扼流線圈(33)的電流(IL)、陷波電路輸出電壓(V1)以及燈施加電壓波形(VS(t))的關(guān)系大概地表示在第12圖中，以下則簡單地說明該圖。
如第12圖所示，當2個反相電路用門信號(GU，GL)中的其中任一個為高電平時，則陷波電路用門信號(GC)成為高電平。因此，陷波電路用門信號(GC)的頻率即成為電路動作的頻率，亦即，上述反相電路用開關(guān)元件(14，15)之各頻率的2倍。當上述陷波電路用門信號(GC)為高電平時，通過使上述陷波電路用開關(guān)元件(34)成為ON狀態(tài)，上述扼流線圈(33)的電流(IL)會增加，而磁性能量逐漸積存在扼流線圈(33)。當上述陷波電路用門信號(GC)成為低電平時，則上述陷波電路用關(guān)開元件(34)成為OFF狀態(tài)，由于上述扼流線圈(33)的電流(IL)減少，積存在扼流線圈(33)的磁性能量，則會作為電氣能對上述平滑電容器(36)進行充電。
另一方面，有關(guān)反相電路，當2個反相電路用門信號(GU，GL)中之其中一者成為高電平時，則2個反相電路用開關(guān)元件(14，15)中之對應的一方成為ON狀態(tài)，在升壓變壓器(10)的2次側(cè)，燈施加電壓波形(VS(t))，則朝向極性逆轉(zhuǎn)的方向急峻地變化，因此，在電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)中會發(fā)生放電。如上所述，電介質(zhì)阻擋層放電燈具有通過使電介體(6，7)起電容器的作用而使電流流通的構(gòu)造，由于基本上整個是一電容器，因此，在2個反相電路用開關(guān)元件(14，15)中之其中一個剛成為ON狀態(tài)后，在開關(guān)元件以及燈中會流有脈沖式電流，而在放電結(jié)束后，不會再有電流流經(jīng)燈。
因此，即使2個反相電路用開關(guān)元件(14，15)中的其中一個處于ON狀態(tài)，在開關(guān)元件只會流有依據(jù)升壓變壓器(10)之1次側(cè)電感的大小慢慢地增加的電流，所謂的勵磁電流，而這與在上述反相電路用開關(guān)元件剛成為ON狀態(tài)后所流有之脈沖式的電流相比顯得非常的小。亦即，在上述反相電路用關(guān)開元件剛成為ON狀態(tài)后所流有之脈沖式的電流結(jié)束后，由于從上述平滑電容器(36)流出的電荷少，因此，上述陷波電路輸出電壓(Vj)幾乎為一定，在第12圖中，當2個反相電路用門信號(GU，GL)中的其中一個成為高電平時，則陷波電路輸出電壓(Vj)會階段性地下降，之后才幾乎成為一定即是由此所造成。
當為高電平之反相電路用門信號回復到低電平時，上述陷波電路輸出電壓(Vj)之所以會上升，是因為如上所述，上述陷波電路用開關(guān)元件(34)成為OFF狀態(tài)，而被上述平滑電容器(36)充電所致。在該期，由于兩個上述反相電路用開關(guān)元件(14，15)，兩者都成為OFF狀態(tài)，所以因陷波電路對平滑電容器(36)充電造成的陷波電路輸出電壓(Vj)的脈動，即變動，沒有完全顯示在燈施加電壓波形(VS(t))上。
由上述第12圖之說明可知，在第10圖的實施例中，不管在陷波電路輸出電壓(Vj)是否存在明顯的脈動、或是不管扼流門信號產(chǎn)生電路是否利用由極簡單的二極管(53，54)，電阻器(55)構(gòu)成的信號加法器，則均不會對于電介質(zhì)阻擋層放電燈之良好的點燈帶來任何惡劣的影響。如此能夠巧妙利用作為電介質(zhì)阻擋層放電燈之負載的特殊性，即是本發(fā)明之優(yōu)點之一。
在第10圖之實施例中也包含有燈投入電力之反饋穩(wěn)定控制功能，以下則加以簡單地說明。
用于門信號產(chǎn)生電路等或反饋穩(wěn)定控制等之控制電路的電源，會藉助二極管(61)與電容器(62)來減低伴隨著陷波電路的動作對于急峻之電源峰值電流的影響。又為了要得到用于反饋穩(wěn)定控制之穩(wěn)定動作的基準電壓(Vref)，乃設置基準電壓源(63)與電容器(64)。用可變電阻器(65)，電阻器(66)，可以檢測出陷波電路輸出電壓(Vj)作為反饋穩(wěn)定控制對象，而此，除了借助由二極管(67)、電阻器(68)、電容器(69)構(gòu)成的峰值保持電路來除去陷波電路輸出電壓(Vj)的脈動外，也被輸入到上述運算放大器(43)的非反轉(zhuǎn)輸入端子。而基準電壓源(63)的輸出電壓，借助電阻器(70，71)分壓變換后的信號，則被輸入到上述運算放大器(43)的反轉(zhuǎn)輸入端子。而將使運算放大器(43)作為誤差積分電路而動作的反饋電容器(72)連接在運算放大器(43)的輸出端子與反轉(zhuǎn)輸入端子之間。
按照這樣的用于反饋穩(wěn)定控制的電路構(gòu)成，若到上述運算放大器(43)的非反轉(zhuǎn)輸入端子的輸入電壓較到反轉(zhuǎn)輸入端子的輸入電壓為高時，則上述運算放大器(43)的輸出電壓會上升，而來自上述電壓比較器(42)的振蕩信號(28)的占空系數(shù)比會下降，亦即，兩方之門信號均為低電平的期間會增加，而且在陷波電路用開關(guān)元件(34)為ON狀態(tài)之期間內(nèi)的占空系數(shù)比會下降，因此，陷波電路輸出電壓(Vj)會下降，或是相反地，當?shù)缴鲜鲞\算放大器(43)之非反轉(zhuǎn)入端子的輸入電壓較到反轉(zhuǎn)輸入端子的的輸入電壓為低時，則經(jīng)過相反的過程，由于陷波電路輸出電壓(Vj)會上升，因此，陷波電路的輸出DC電壓(Vj)被控制在一定，結(jié)果，燈投入電力會被反饋穩(wěn)定控制在一定。又通過調(diào)整上述可變電阻器(65)可以增減燈投入電力。該及饋穩(wěn)定控制功能，當DC電壓源的DC電壓(Vj)有變動時非常有效。
此外，振蕩信號(28)的占空系數(shù)比會隨著反饋動作而變動，結(jié)果，反相電路用開關(guān)元件(14，15)的占空系數(shù)比也會變動。此現(xiàn)象，如上所述，由于電介質(zhì)阻擋層放電燈具有由于電介體(6，7)起電容器的作用而電流流動的構(gòu)造，基本上整體是一電容器，因此，在2個反相電路用開關(guān)元件(14，15)中之其中一個剛成為ON狀態(tài)后，在開關(guān)元件以及燈中會流有脈沖式的電流，放電結(jié)束后，則不會有電流流經(jīng)燈，因此，該占空系數(shù)比的變動，對于燈放電本身或是燈投入電力不會帶來任何問題。
第10圖的實施例雖然是一將陷波電路之輸出DC電壓(Vj)控制成一定，但是若是將第10圖中以虛線所包圍的電路部分(79)變更成為第11圖中以虛線所包圍的電路部分(80)時，則通過對與電介質(zhì)阻擋層放電燈之電流相關(guān)的信號實施一定化控制，可以對燈投入電力實施反饋穩(wěn)定控制。
在第10圖中，將電容器(73)插入到燈電流路徑，且將在此所產(chǎn)生的電壓當作反饋穩(wěn)定控制對象，而通過二極管(74)與電阻器(75)，被輸入到上述運算放大器(43)的反轉(zhuǎn)輸入端子。在此，未直接取得信號的二極管(76)與電阻器(77)，是用來維持來自上述電容器(73)的信號電流的平衡，而最好是設置。對于燈投入電力的增減，則通過調(diào)整被連接在上述基準電壓(Vref)與上述運算放大器(43)之反轉(zhuǎn)輸入端子之間的可變電阻器(78)來進行。此外，將用來產(chǎn)生反饋穩(wěn)定控制對象電壓的電容器(73)置換成電阻器或是電容器與電阻器的組合電路，或是適當?shù)淖杩乖?，可以得到更適合反饋穩(wěn)定控制對象信號。
亦即，在用于構(gòu)成第10圖之實施例的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置的電路元件中，將上述鋸齒波振蕩電路(39)，電壓比較器(42)、運算放大器(43)、觸發(fā)電路(44)、“與”電路(45、46)，晶體管(47，48)、基準電壓源(63)等收容在1個外殼內(nèi)的集成電路在市面上有販售(例如テキサスインスツルメンツ社制TL494)，因此，本實施例之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置可以以非常少的零件數(shù)目制作出。
由上可知，上述第1O圖以及第11之實施例的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置，通過在反相電路(13)的前級設置陷波電路(26)，對于上述燈施加電壓的變化速度，沿襲著在從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電壓值為止的期間內(nèi)，為了不造成受激準分子發(fā)光效率降低要有必要的急峻程度的觀點，而升壓變壓器(10)的升壓比，即使是抑制在不致于過大的適當?shù)闹?，通過將陷波電路(26)之升壓能力設定成可以彌補升壓變壓器(10)之升壓經(jīng)的不足部分，所以很容易得到所期望的2次側(cè)輸出(VS)的電壓值，可知能有效地解決上述第1問題。
又由于能只由非常少的元件數(shù)目構(gòu)成，因此可以有效地解決上述第2問題，而且，用來控制上述陷波電路(26)之上述開關(guān)元件的上述陷波電路用門信號(GC)，藉著設成可以針對上述反相電路用門信號(GU，GL)可靠地同步產(chǎn)生，由于峰值電流值的大小直接與1次放電之燈投入能量有關(guān)，因此從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電流值為止之期間內(nèi)的燈施加電壓波形的反覆再現(xiàn)性，除為了工作穩(wěn)定滿足必要的條件外，其燈投入電力也經(jīng)?？梢赃M行穩(wěn)定的點燈。
此外，在第10圖的實施例中，雖然反相電路例示出為第8圖所示之推挽方式，但是也可以是第7圖所示之半橋方式或是第9圖所示之全橋方式，更者，也可以是1個關(guān)開元件等之其他的反相方式，又作為產(chǎn)生陷波電路門信號(GC)的方法，雖然是記載由二極管(53，54)、電阻器(55)構(gòu)成之信號加法器，但是也可以是一可以使記載的信號加法器的輸出反轉(zhuǎn)，或是讓相位偏移。更是，陷波電路，除了第10圖所示的升壓型陷波電路以外，也可以是例如稱為升降壓型等其他形式。
以下則簡單地說明構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明第4項的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置的情形。
在第10圖以及第11圖所示之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置中，為了要讓根據(jù)上述式1、式2所計算出的ΔVy/ΔVx具有所期望的值，最簡單即是針對反相電路用門信號(GU，GL)，在兩方之門信號均為低電平之期間(Toff)內(nèi)導入，測量如上述式36所說明的非放電時燈靜電電容Coff，根據(jù)產(chǎn)生頻率由該值與升壓變壓器2次側(cè)電感LS的值決定的正弦波的LC共振現(xiàn)象，燈施加電壓波形(Vs(t))會成為如第6圖所示，結(jié)果，可以使升壓變壓器2次側(cè)電感Ls、燈施加電壓波形的周期(T)、兩方之門信號均為低電平之期間(Toff)內(nèi)之各個參數(shù)的值加以整合，以使根據(jù)上述式1、式2所計算出的ΔVy/ΔVx成為所希望的值。
但是，在決定兩方之門信號均為低電平之期間(Toff)時，則當要增減在陷波電路用開關(guān)元件(34)為ON之期間內(nèi)之占空系數(shù)比，亦即，當要根據(jù)在兩方之門信號均為低電平之期間(Toff)的增減而對燈投入電力實施反饋穩(wěn)定控制時，通過增減兩方之門信號均為低電平的期間(Toff)，而使根據(jù)上述式1、式2所計算出之ΔVy/ΔVx變化，但是不會超出所期待之值的范圍。因此，兩方之門信號均為低電平之期間Toff相對于燈施加電壓波形之周期T的比例，亦即，Toff/T最好是大的值，具體地說要在50％到90％的范圍內(nèi)。
所謂的該值是一例如80％般大的值，是指陷波電路用開關(guān)元件(34)為ON之期間內(nèi)的占空系數(shù)比是一如20％般小的值。在假設反饋穩(wěn)定控制時，即使該小的值是在例如-20％～+20％的范圍內(nèi)變化，如果在燈施加電壓波形的周期(T)內(nèi)的變化來看，不超過16～24％的變化范圍，因此，對根據(jù)上述式1式2計算出之ΔVy/ΔVx的值所帶來的影響會變小。
若是決定出兩方之門信號均為低電平的期間(Toff)，則可以根據(jù)DC電壓源的DC電壓(Vi)，所期待之陷波電路輸出電壓(Vj)、燈投入電力等的值，決定出扼流線圈(33)的電感?；蛘咭部梢詫嶒灥丶右詻Q定。
如此構(gòu)成之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置，可知同時具備本發(fā)明之第1項之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置所示之優(yōu)越的效果以及本發(fā)明之第3項之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置所示之優(yōu)越的效果。
亦即，為了要實現(xiàn)燈施加電壓的穩(wěn)峻的上升，即使升壓變壓器(10)的升壓比被抑制在不致于過大之適當?shù)闹禃r，通過將陷波電路(26)的升壓能力設定成可以彌補升壓變壓器(10)之升壓的不足部分，可以得到所期望之2次側(cè)輸出(Vs)的電壓值，此時，可以將燈電壓之急峻變化的開始值(VF)設定在比上升時之放電開始電壓(+Ei)為低的值，有關(guān)上述燈施加電壓的變化速度，由于在從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電壓值為止的期間內(nèi)，由于具有為了不造成受激準分子發(fā)光效率降低所必要的急峻程度，因此可以有效地解決上述第1問題。
又，燈施加電壓波形(Vs(t))，在從負側(cè)燈電壓(VA)變化到正側(cè)燈電壓(VB)時，具有比上升時的放電開始電壓(+Ei)低的值，而在到達燈電壓之急峻變化的開始值(VF)為止的部分(A1)中，通過設定為緩慢地變化，則在燈施加電壓緩慢地變化的期間內(nèi)，由于長時間流有微小充電電流，可以事先實施在放電時之急速的電荷移動中的某個比例，而且作為結(jié)果，由于只是由可以減低有關(guān)上述反相電路用開關(guān)元件的峰值電流值的非常少的元件數(shù)目所構(gòu)成，因此可以有效地解決上述第2問題。而且用來控制上述陷波電路(26)的上述開關(guān)元件的上述陷波電路用門信號(GC)，設置成可以針對上述反相電路用門信號(GU，GL)可靠地被同步產(chǎn)生，由于峰值電流值的大小直接與1次放電的燈投入能量有關(guān)，因此可知從放電即將開始前到到達放電開始后之峰值電壓值為止之期間內(nèi)的燈施加電壓波形的反覆再現(xiàn)性除了能夠滿足為了動作穩(wěn)定的必要條件外，燈投入電力也應是能經(jīng)常進行安定的點燈的電力。
有關(guān)以上所說明的事項，當然是一在圖面所示之電路構(gòu)成中只記載主要的元件的一例，而在實際的應用中，若是能夠取得具有相當功能的更適合的其他的元件時，則可以進行變更，或者是根據(jù)所使用之零件的特征、極性等的差異而適當?shù)刈兏?、也可以根?jù)需要追加周邊元件。
不管由電介質(zhì)阻擋層放電所產(chǎn)生的光的使用方法如何，本發(fā)明之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置及其供電裝置所具有之優(yōu)越的效果，都可以經(jīng)常有效地發(fā)揮。除了應用上述化學反應的材料處理以外，也包含了例如在燈封體玻璃的內(nèi)面或外面形成螢光體層的情形，因此對于藉助所產(chǎn)生的紫外線讓螢光體發(fā)光的應用特別有效。
本發(fā)明之第1項之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置，擁有被填充有可通過電介質(zhì)阻擋層放電而產(chǎn)生受激準分子的放電氣體的放電等離子體空間(3)，而在具有在用于誘發(fā)上述放電氣體產(chǎn)生放電現(xiàn)象之兩極的電極(4，5)中的至少其中一者與上述放電氣體之間存在有電介體之構(gòu)造的電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)，以及對上述電介質(zhì)阻擋層放電燈的上述電極(4，5)施加大約呈周期性之交流的高電壓的供電裝置(1)的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置中，上述供電裝置(1)，在針對電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)結(jié)束1次的放電，而燈施加電壓朝向接下來的放電而變化時，在燈施加電壓波形(Vs(t))中，在經(jīng)過下一次放電之有效放電開始電壓(+Ei，-Ei)之前，具有進行緩慢變化的期間，之后控制成使之引起急劇的變化，因此，上述第1問題，亦即，為了要響應減低消耗電力、減低燈的發(fā)熱、達到燈的長壽命化的強烈愿望，而必須改善燈的發(fā)光效率的問題，以及上述第2問題，亦即，藉助普及應用優(yōu)良紫外線而達到經(jīng)濟性的問題可以獲得解決。
進而，在第2項之發(fā)明中，由于有關(guān)在結(jié)束上述1次放電時的電壓VA與在下一次放電結(jié)束時之電壓VB的電壓差ΔVx以及上述電壓VA與上述燈施加電壓進行緩慢變化之期間結(jié)束時的電壓VF的電壓差ΔVy，滿足0.3≤ΔVy/ΔVx≤0.9，因此可以更加有利地實現(xiàn)第1項的發(fā)明。
再者，第3項發(fā)明的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置，具有被填充藉助電介質(zhì)阻擋層放電產(chǎn)生受激準分子之放電氣體的放電等離子體空間(3)，而誘發(fā)相對于具有在上述放電氣體產(chǎn)生放電現(xiàn)象的兩電極(4，5)中之其中一者與上述放電氣體之間存在電介體(6，7)的結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)，而對于在上述電介質(zhì)阻擋層放電燈的上述電極(4，5)施加大約呈周期性之交流的高電壓的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置，其特征在于是一由可將DC電壓源(12)的電壓升壓到較其高的DC電壓并輸出的陷波電路(26)，在2次側(cè)產(chǎn)生交流高電壓的升壓變壓器(10)，以及將來自上述陷波電路(26)的輸出轉(zhuǎn)換成交流，且將其供給到上述升壓變壓器(10)之一次側(cè)的反相電路(13)構(gòu)成的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置，用于控制上述陷波電路(26)之開關(guān)元件的門信號(GC)，相對于用來控制上述反相電路(13)之開關(guān)元件的門信號(GU，GL)同步地被產(chǎn)生。
由此，由于在反相電路(13)的前段設置陷波電路(26)，有關(guān)上述燈施加電壓的變化速度，沿襲著在從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電壓值為止的期間內(nèi)，為了不造成受激準分子發(fā)光效率降低而要有必要的急峻的觀點，即使在升壓變壓器(10)的升壓比處于抑制在不致于過大的適當?shù)闹档臓顟B(tài)，通過將陷波電路(26)之升壓能力設定成可以彌補或壓變壓器(10)之升壓比的不足部分，很容易得到所期的2次側(cè)輸出(Vs)的電壓值，因此可知可以有效地解決上述第1問題。又由于是只由1個振蕩電路(27)構(gòu)成，因此可以有效地解決上述第2問題，而且，用來控制上述陷波電路(26)的上述開關(guān)元件的上述陷波電路用門信號(GC)，通過設成可以針對上述反相電路用門信號(GU，GL)可靠地同步產(chǎn)生，由于峰值電壓值的大小直接與1次放電的燈投入能量有關(guān)，因此具有從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電壓值為止之期間內(nèi)的燈施加電壓波形的反覆再現(xiàn)性可以滿足為了動作穩(wěn)定所必要的條件的效果。
第4項之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置，其特征在于供電裝置(1)是第3項之電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置。
因此，為了要實現(xiàn)燈施加電壓的急峻的上升，即使升壓變壓器(10)的升壓比處于被抑制在不致于過大之適當值的狀態(tài)，由于將陷波電路(26)的升壓能力設定成可以彌補升壓變壓器(10)之升壓的不足部分，可以得到所期望的2次側(cè)輸出(Vs)的電壓值，此時，可以將燈電壓之急峻變化的開始值(VF)設定在比上升時之放電開始電壓(+Ei)為低的值，有關(guān)上述燈施加電壓的變化速度，由于在從即將開始放電到到達開始放電后之峰值電壓值為止的期間內(nèi)，可以具有為了不造成受激準分子發(fā)光之效率降低所必要的急峻程度，因此可以有效地解決上述第1問題。
又，燈施加電壓波形(Vs(t))，在從負側(cè)燈電壓(VA)變化到正側(cè)燈電壓(VB)時，具有較上升時之放電開始電壓(+Ei)為低的值，而在到達燈電壓之急峻變化的開始值(VF)為止的部分(A1)，通過設定成緩慢地變化，則在上述燈施加電壓緩慢地變化的期間內(nèi)，由于長時間流有微小充電電流，因而可以事先實施在放電時之急速的電荷移動中的某個比例，進而作為結(jié)果，由于只是由可以減低有關(guān)上述反相電路用之開關(guān)元件的峰值電流值的非常少數(shù)目的元件所構(gòu)成，因此可以有效地解決上述第2問題。而且，用來控制上述陷波電路(26)之上述元件的上述陷波電路用門信號(GC)，藉助設成可以針對上述反相電路用門信號(GU，GL)可靠地被同步產(chǎn)生，由于峰值電流值的大小直接與1次放電之燈投入能量有關(guān)，因此具有從放電即將開始前到到達放電開始后之峰值電壓值為止之期間內(nèi)的燈施加電壓波形的反覆再現(xiàn)性，能夠滿足為了動作穩(wěn)定所必須的條件的效果。
本發(fā)明的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置應用于光化學反應用的紫外線光源等。
權(quán)利要求
1.一種電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置，其特征在于由電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)和供電裝置(7)構(gòu)成，所說的電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)擁有被填充有可藉助電介質(zhì)阻擋層放電而產(chǎn)生受激準分子的放電用氣體的放電等離子體空間(3)，并有在用于誘發(fā)上述放電氣體產(chǎn)生放電現(xiàn)象的兩電極(4，5)中的至少其中一者與上述放電用氣體之間存在有電介體(6，7)之構(gòu)造，所說的供電裝置(1)對上述電介質(zhì)阻擋層放電燈的上述電極(4，5)施加大約呈周期性之交流的高電壓相對于電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)結(jié)束1次的放電，而在燈施加電壓朝向接下來的放電而變化時，在燈施加電壓波形(VS(t))中，在經(jīng)過下一次放電的有效放電開始電壓(+Ei，-Ei)之前，具有進行緩慢變化的期間，之后控制成引起急劇的變化。
2.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置，其特征在于，對于在結(jié)束上述1次放電時的電壓VA與在下一次放電結(jié)束時之電壓VB的電壓差ΔVx，以及上述電壓VA與上述燈施加電壓進行緩慢變化之期間在結(jié)束時的電壓VF的電壓差ΔVy，則滿足0.3≤ΔVy/ΔVx≤0.9。
3.一種電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置，具有被填充有藉助電介質(zhì)阻擋層放電，而產(chǎn)生受激準分子之放電氣體的放電等離子體空間(3)，相對于具有在誘發(fā)上述放電氣體產(chǎn)生放電現(xiàn)象之兩電極(4，5)中之其中一者與上述放電氣體之間存在電介體(6，7)的結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)阻擋層放電管燈(2)，對上述電介質(zhì)阻擋層放電燈的上述電極(4，5)，施加大約呈周期性之交流的高電壓，其特征在于是一由可將DC電壓源(12)的電壓升壓到比其為高的DC電壓并輸出的陷波電路(26)，在2次側(cè)產(chǎn)生交流高電壓的升壓變壓器(10)，以及將來自上述陷波電路(26)的輸出轉(zhuǎn)換成交流并供給到上述升壓變壓器(10)的一次側(cè)的反相電路(13)構(gòu)成的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置，用于控制上述陷波電路(26)之開關(guān)元件的門信號(GC)則相對于用來控制上述反相電路(13)之開關(guān)元件的門信號(GU，GL)同步地產(chǎn)生。
4.如權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置，上述供電裝置(1)是權(quán)利要求3所述的電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置用供電裝置。
全文摘要
一種電介質(zhì)阻擋層放電燈光源裝置,具有電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)和供電裝置(1),所說的電介質(zhì)阻擋層放電燈(2)具有填充有因電介質(zhì)阻擋層放電而生成了受激準分子的放電用氣體的放電等離子空間(3),并具有在用以在上述放電用氣體中誘發(fā)放電現(xiàn)像的兩電極(4,5)中的至少一個電極與上述放電用氣體之間存在電介體(6,7)的結(jié)構(gòu),所述供電裝置(1)用以對上述電介質(zhì)阻擋層放電燈的上述電極(4,5)施加大體周期性交流高電壓。其特征在于:在結(jié)束1次的放電,而燈施加電壓進行朝向接下來的放電而變化時,在燈施加電壓波形(V
文檔編號H05B41/28GK1258429SQ99800288
公開日2000年6月28日 申請日期1999年3月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月12日
發(fā)明者岡本昌士, 朝比奈隆, 吉岡正樹, 溝尻貴文, 廣瀨賢一 申請人:優(yōu)志旺電機株式會社