光源装置及杀菌除味装置的制作方法

1.本发明涉及光源装置。特别是，涉及包括通过电介质阻挡放电放射紫外光的准分子灯和其点亮装置的光源装置。


背景技术：

2.近年来，已知有使用通过电介质阻挡放电放射紫外光的准分子灯的杀菌/除味装置。该准分子灯是通过夹着由电介质材料构成的发光管配置的一对电极产生所谓的电介质阻挡放电、将封入在内部中的放电用气体激励来放射紫外光的结构。例如，作为放电用气体，在封入了氙气的情况下产生在波长172nm具有单一波峰的真空紫外光。
3.这种准分子灯近年来，搭载于车辆及照明器具中的用途受到关注，作为光源装置也强烈要求与这样的用途对应的装置开发。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特许第6717335号


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.所以，本发明的目的是提供一种使用准分子灯的新的光源装置、特别是杀菌/除味用光源装置。
9.用来解决课题的手段
10.为了解决上述课题，有关本发明的光源装置具备：准分子灯，通过电介质阻挡放电放射紫外光；以及回扫型点亮装置，向该准分子灯供电。上述点亮装置具备：开关元件；变压器，在一次侧连接上述开关元件并在二次侧连接上述准分子灯；以及控制电路，向上述开关元件供给驱动信号。
11.上述控制电路对于上述开关元件进行接通关断控制，以使上述准分子灯的点亮启动时的作为对于上述开关元件的接通定时的频率的开关频率(fs)比上述准分子灯的恒常点亮时的上述开关频率(fo)低，并且上述准分子灯的点亮启动时的对于上述开关元件的工作率(ts)成为比上述准分子灯的恒常点亮时的对于上述开关元件的工作率(to)小的值。
12.进而，其特征在于，上述控制电路对于上述开关元件进行接通关断控制，以使上述准分子灯的点亮启动时的上述开关频率(fs)朝向上述准分子灯的恒常点亮时的上述开关频率(fo)阶段性地变大。
13.进而，其特征在于，上述控制电路对于上述开关元件进行接通关断控制，以使上述准分子灯的点亮启动时的上述工作率(ts)朝向上述准分子灯的恒常点亮时的上述工作率(to)阶段性地变大。
14.进而，其特征在于，上述准分子灯具备大致棒状的发光管和配置在该发光管的两端部、呈环状的一对电极。
15.进而，其特征在于，上述准分子灯放射波长172nm的紫外光。
16.进而，其特征在于，上述准分子灯具备全长为10cm以下的发光管、是在密闭空间中使用的杀菌/除味用灯。
17.进而，有关本发明的杀菌/除味装置具备：准分子灯，通过电介质阻挡放电放射紫外光；回扫型点亮装置，向该准分子灯供电。
18.并且，上述点亮装置包括：开关元件；变压器，在一次侧连接上述开关元件并在二次侧连接上述准分子灯；以及控制电路，向上述开关元件供给驱动信号。上述控制电路对于上述开关元件进行接通关断控制，以使上述准分子灯的点亮启动时的作为对于上述开关元件的接通定时的频率的开关频率(fs)比上述准分子灯的恒常点亮时的上述开关频率(fo)低，并且上述准分子灯的点亮启动时的对于上述开关元件的工作率(ts)成为比上述准分子灯的恒常点亮时的对于上述开关元件的工作率(to)小的值。
19.发明效果：
20.有关本发明的光源装置通过在点亮启动时进行与恒常点亮时不同的控制，能够使准分子灯可靠地点亮。
附图说明
21.图1表示有关本发明的光源装置的整体结构。
22.图2a表示有关本发明的准分子灯的放大图。
23.图2b表示有关本发明的准分子灯的放大图。
24.图3表示向有关本发明的光源装置的灯施加的电压的波形。
25.图4是表示有关本发明的光源装置的控制内容的时间图。
26.图5是表示有关本发明的光源装置的控制内容的时间图。
27.图6是表示有关本发明的光源装置的控制内容的时间图。
28.标号说明
29.1 准分子灯
30.2 变压器
31.3 输入电路
32.4 开关元件
33.5 驱动电路
具体实施方式
34.图1表示有关本发明的光源装置的整体结构。图1所示的光源装置具备准分子灯1、变压器2、输入电路3、开关元件4和控制电路5。准分子灯1(以下也单称作“灯1”)具备一对电极，这两个电极与变压器2的二次侧绕线电连接。在变压器2的一次侧绕线的一端，连接着被从商用电源及直流电源供给电力的输入电路3。在变压器2的一次侧绕线的另一端，连接着fet元件等的开关元件4，在开关元件4的栅极上连接着控制电路5。图1所示的电路通常被称作升压回扫电路，与开关元件4的关断定时对应，在变压器2的二次侧周期性地反复发生单脉冲的电压波形。
35.图2a及图2b表示有关本发明的灯1的放大图。图2a表示灯1的外观图，图2b表示灯1
的内部构造。灯1包括整体为大致棒状的发光管11，在其两端配置有一对电极12、13。发光管11由作为电介质材料的石英玻璃构成，在内部中封入有作为放电用气体的氙气。如果两电极被施加电压，则如图2b所示那样在发光管11的内部发生放电。通过该放电，封入气体激励而成为准分子状态，产生例如波长172nm的真空紫外光。另外，图示省略了，在发光管11的内表面上作为启动辅助功能部件而将白金膏涂布在与电极12对应的位置。在图2b中，用带阴影的表述示意性地图示了在发光管11内发生放电的状况。
36.另外，一对电极12、13的电极形态并不限于图2a及图2b所示的构造。例如，长条带状的一对电极也可以在发光管的外表面上以沿长度方向伸展的方式配置(例如，日本特开2009-123406)，或者也可以仅一方的电极被配置在发光管内部(例如，日本特开2002-319371)。
37.此外，在将有关本发明的光源装置作为杀菌/除味装置使用的情况下，作为灯1，使用放射uvc(波长200—280nm)或者真空紫外光(波长200nm以下)的灯1。在作为发光气体而封入了kr(氪)和br(溴)的情况下，从krbr
*
(溴化氪准分子)放射在波长207nm具有单一波峰的放射波谱，此外，在封入了kr(氪)和氯(cl)的情况下，从krcl
*
(氯化氪准分子)放射在波长222nm具有单一波峰的放射波谱。有关本发明的灯1也设想了被搭载在车辆或照明器具中，在此情况下棒状的发光管也比较短。如果举数值例，则发光管11其全长为40mm，发光管径为φ6mm。
38.图3是表示在有关本发明的光源装置的变压器2的二次侧发生的电压波形。
39.在构成回扫的开关元件4成为关断的瞬间(t0)，在变压器2的二次侧绕线中发生单脉冲的电压。如果在下个定时(t1)开关元件4关断，则反复发生同样的电压波形。
40.这里，通常准分子灯的点亮装置向灯供给正弦波及矩形脉冲的类型较多，但在本发明中，通过图1所示的回扫电路，对灯1供给图3所示那样的大致具有单一波峰的电压波形。波峰后的振动电流因为与fet元件(开关元件4)的再生电流的关系而几乎不发生。以往周知的准分子灯通常全长较大为100mm以上者较多，为了使电极间良好地产生放电，对准分子灯供给比较高的电压的正弦波及矩形波脉冲。另一方面，有关本发明的光源装置作为一个用途而设想了搭载在车辆上或搭载在照明器具上，在此情况下，光源装置的规模整体上成为小型。在此情况下，在图2a及图2b所示的灯1中，也采用全长比较小为100mm以下者，因此，能够采用适合于小功率高电压的回扫型的点亮电路。假如在被要求高电力的准分子灯中采用回扫方式，则点亮装置的变压器巨大化，开关元件由于需要与大电流及高电压对应的制品，所以并不现实。
41.图4表示对用来使有关本发明的灯1稳定地点亮的控制内容进行说明的时间图。
42.在时刻t1，使灯1点亮。从时刻t1到时刻t3设为点亮启动状态，在时刻t3以后设为恒常点亮状态。
43.从时刻t1到时刻t2的开关频率(fs)被设定为比恒常点亮时的开关频率(fo)低的值。开关频率相当于对于图1中的开关元件4的来自控制电路5的信号的频率，但也可以说是图3中的向灯1供给的电流波形的周期。开关频率存在也被记作接通定时频率的情况。
44.进而，从时刻t1到时刻t3的开关的工作率(on duty)(ts)被设定为比恒常点亮时的工作率(to)低的值。
45.其理由是因为，在点亮启动时也将恒常点亮时的灯功率设为大致相同的值。即，在
灯1的点亮启动时，为了稳定地点亮，将点亮频率降低而提高向灯1的供给电压。另一方面，如果灯电力变高，则随着紫外线量的增加，臭氧的发生量变多，所以降低了开关元件4的工作率。
46.如果举数值例，则是以下这样的。相对于恒常点亮时的灯电压为3.8kv，点亮启动时的灯电压为4.5kv。相对于恒常点亮时的开关频率(fo)为28khz，点亮启动时的开关频率(fs)为24khz。相对于恒常点亮时的开关元件4的工作率(to)为80％，点亮启动时的开关元件4的工作率(ts)为53％。将开关频率从点亮启动时的值(fs)切换为恒常点亮时的值(fo)的定时(从时刻t1到时刻t2的经过时间)为10m秒，将开关元件的工作率从点亮启动时的值(ts)切换为恒常点亮时的值(to)的定时(从时刻t1到时刻t3的经过时间)为18m秒。
47.这样，有关本发明的光源装置虽然小型化，但能够稳定地点亮启动，并且在灯1的点亮启动时，能够避免伴随着紫外线量的增加而大量发生臭氧的问题。
48.图5是图4的变形例，表示对用来使有关本发明的灯1稳定地点亮的控制内容进行说明的时间图。
49.在时刻t1使灯1点亮。从时刻t1到时刻t3设为启动点亮状态，将时刻t3以后设为恒常点亮状态。
50.图5所示的控制与图4所示的控制不同的点是，在将开关频率从点亮启动时的设定值(fs)切换为恒常点亮时的设定值(fo)的定时(t2)，进行控制以使开关元件4的工作率(on duty)逐渐增加。
51.这样，通过避免开关元件4的工作率的急剧的变化，能够减少灯1从点亮启动时向恒常点亮状态转移时的紫外线的变化量。
52.图6是图4、图5的进一步的变形例，表示对用来使有关本发明的灯1稳定地点亮的控制内容进行说明的时间图。
53.在时刻t1，使灯1点亮。从时刻t1到时刻t3设为启动点亮状态，将时刻t3以后设为恒常点亮状态。
54.图6所示的控制与图4所示的控制不同的点是，在将开关频率从点亮启动时(fs)切换为恒常点亮时(fo)的定时(t2)进行控制，以使开关元件4的工作率(on duty)阶段性地增加。
55.如果表示数值例，则时刻t2的开关元件4的工作率为53％，以按每1m秒使工作率阶段性地增加，花费9m秒的时间，变化到恒常点亮时的工作率80％。
56.这样，通过避免开关元件4的工作率的急剧的变化，能够使灯1从点亮启动状态稳定地对恒常点亮状态转移。