专利名称：电介质势垒放电灯点亮装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使得用作干洗等用途的电介质势垒放电灯点亮的电介质势垒放电灯点亮 装置，具体来说，实现一种即便是改变为规格不同的电介质势垒放电灯的情况下不必重新 设计直流电源也可获得最佳发光效率的点亮装置。
背景技术：
特开2005-209397号公报(现有技术1)中用作液晶基板等干洗用途的电介质势垒放 电灯，通过对石英玻璃管内封入受激准分子(excimer)生成气体的受激准分子灯加上高 频电压使石英玻璃管内放电，使受激准分子生成气体成为受激准分子状态，照射波长 172nm的单位波长发光，大气中的氧经过分解生成活性氧，结合键被切断的有机化合物与 活性氧反应，生成碳酸气体、水等，可去除有机化合物。
发明内容
现有技术1的技术中的电介质势垒放电灯，需要以高电压、高频点亮。改变为规格不 同的电介质势垒放电灯仍要使电介质势垒放电灯为最佳发光效率，需要改变逆变器的变压 ^!的规格。为了满足上述条件，改变为规格不同的电介质势垒放电灯时，需要将直流电源 连同逆变器一起改变其最优设计。因而，对于每一规格的灯准备各个电源的现有技术方法 其问题在于，订货时间较长，无法及时满足市场的要求，而且装上之后的维护性变差，造 成成本提高。
本发明其目的是设法在改变为规格不同的电介质势垒放电灯的情况下不必重新设计 直流电源也可获得最佳发光效率。
图1是说明本发明电介质势垒放电灯点亮装置的第一实施例用的概念性构成图。 图2是说明使图1中的电介质势垒放电灯点亮的点亮装置具体例用的电路图。 图3是说明图1中的电介质势垒放电灯的点亮条件用的说明图。 图4是更为具体地说明图1中的电介质势垒放电灯用的构成图。 图5是具体说明图4中主要部分用的构成图。 图6是沿图4中x-x'线的剖视图。
图7是说明本发明电介质势垒放电灯点亮装置的第二实施例用的概念性构成图。 图8是说明本发明电介质势垒放电灯点亮装置的第三实施例用的概念性构成图。 图9是说明图8作用所用的说明图。
图10是说明本发明电介质势垒放电灯点亮装置的第四实施例用的概念性构成图。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明实施本发明的最佳方式。
图1是说明本发明电介质势垒放电灯点亮装置的第一实施例用的概念性构成图。
图1中，商用电源11供给的交流电压，通过驱动用开关SW和变换器12变换为直流 电压。基于变换器12所供给的直流电压，由逆变器13生成高频。
变换器12由将电源11的交流电压变换为直流电压的2个直流电源121 、 122构成。 直流电源121、 122的输出相互串联连接，由变换器12将直流电源121、 122的直流电压 分别相加在一起作为输出直流电压提供给逆变器13。
14为电介质势垒放电灯。该电介质势垒放电灯14其中具有紫外线透过性的、例如石 英玻璃制成的细长管状的气密容器141内封入了为受激准分子生成气体的氤气。此外，气 密容器141内部在管轴方向全部范围配置内部电极142，而气密容器141外部则按半圆周 形状配置了密接的外部电极143。
电介质势垒放电灯14可通过基于逆变器13所生成的高频激发电介质势垒放电来产生 紫外线放射。
图2是说明使电介质势垒放电灯点亮的点亮装置具体例用的电路图，图3是说明图2 中的动作所用的说明图。
图2中，电源11的交流电压通过开关SW提供给直流电源121、 122各自的变压器 T1的一次线圈La。生成从变压器T1的二次线圈Lb取出的与绕组比相对应的交流电压。
4各自变压器T1的二次线圈所导出的交流电压，通过整流用的二极管D1、电容器C1，变 换为平滑的直流电压。直流电压121 、 122输出的直流电压相加作为变换器12的输出提供 用作逆变器13的驱动用电源。
直流电源121、122的电容器C1其输出连接图示极性的防止反向电流用的二极管D2。 这样来防止串联连接的直流电源121、 122其上升沿时间差造成反向电流产生这种问题。
逆变器13，为例如自激共振型推挽电路，由晶体管Q1、 Q2，稳恒电流用电感器L， 启动电阻R1、 R2，变压器T2，电容器C2等构成。
变换器12—旦提供直流电压，由于电路常数、晶体管Q1、 Q2的hfe (电流放大率) 的随机变动，晶体管Q1、 Q2中某一个首先导通。假定晶体管Q1先导通的话，变压器T2 其中具有中间抽头a的一次绕组NP1、 NP2在图中具有点标记侧产生为反相的电压。基极 绕组Nb感应出与一次绕组NP1、 NP2同Nb的绕组比相等的电压。
由于该电压，晶体管Q1的基极*发射极之间正向偏置，急速达到饱和区。晶体管Q2 的基极，发射极之间反向偏置而成为截止状态。此时的电流从一次绕线NP1和NP2之间的 中间抽头a流至一次绕组NP1、晶体管Q1的集电极、发射极(一)。中间抽头a为正， 一次绕组NP1的端部b为负，加上输入电压。
另一方面，中间抽头a和一次绕组NP2的端部c之间感应出与一次绕组NP1相同的 电压，变压器T2以一次绕组NP2的端部c为正、而一次绕组NP1的端部b为负，在晶 体管Q2的基极《发射极之间加上该电压。
而且，由于电容器C2和变压器T2的一次绕组NP1、 NP2的共振，便有共振电流从 端部c经过电容器C2在端部b的路径上流过，对电容器C2充电。
晶体管T2的二次绕组NS其中具有点标记侧的端子d有负电压产生，而其相反的端 子e有正电压产生，电流从端子b朝向c方向流过，电压和电流与电容器C2的电压、电 流同相。变压器T2的二次绕组NS可连接为负载的电介质势垒放电灯。
这样，晶体管Q1、 Q2通过重复通/断动作来产生振荡，按主要由共振用电容器C1、 变压器T2所决定的共振频率产生高频振荡。所产生的振荡为接近于正弦波的波形。
变压器T2将提供给一次绕组NP1、 NP2的电压升高到点亮电介质势垒放电灯14所 需的电压，并从二次绕组NS侧输出。变压器T2产生的高频、高压一旦加到电介质势垒 放电灯14上，便通过内部气密容器141加到+/-电极间从而激励放电用气体，然后处于受 激状态并返回到基态时，产生为真空紫外光的受激光或真空紫外。
此时成为图3所示的点亮波形。具体来说， 一旦将点亮维持电压VL与启动电压VS
5相比较，便有VS〈VL成立，因而要能够确保点亮维持电压VL，可通过对逆变器13的变 压器T2进行设计来进行可靠的启动。
图4-图6是更为具体地说明图2中所说明的点亮装置点亮的电介质势垒放电灯所用的 图，图4是构成图，图5是具体说明图4中主要部分所用的构成图，图6是沿图4中x-x' 线的剖视图。
LT是发光管，该发光管LT具有气密容器141、电介质、以及较长的内部电极142， 两端分别具有给电部43a、 43b和支持部44a、 44b。
气密容器141如图5所示，由紫外线透过性材料形成，包括例如外径18mm、内径 16mm的细长圆管状的中空部45和中空部45的两端形成的封闭部46a、 46b，长度为 1300mm。封闭部46a、 46b为分别在内部埋设钼箔47a、 47b的夹紧密封(pinch seal) 结构。另外，气密容器141的中空部45其内部封入氙气作为受激准分子生成气体。
较长的内部电极142如图5所示，按与气密容器141同轴的关系配置于气密容器141 的内部，由多个固定件48和内部引线49a， 49b形成。内部电极142以线径0.26mm的 钨线所形成的金属细线巻绕而成的例如外径为1.2mm的线圈为主体构成。固定件48以例 如15mm间隔的固定间距多个配置于内部电极142上。内部引线49a、 49b通过在内部电 极142的两端进行拉伸来形成。而且，内部电极142在大约2kg张力作用状态下，内部引 线49a、 49b与气密容器141两端形成的封闭部46a、 46b的钼箔47a、 47b其中一端熔 接。内部电极142以架设于气密容器141内的状态通过张力作用拉伸。
给电部43a、 43b分别呈棒状，其内端与气密容器141两端所形成的封闭部46a、 46b 中埋设的钼箔47a、 47b熔接，基端从气密容器141两端形成的封闭部46a、 46b朝向外 部的管轴方向突出。而且，给电部43a、 43b在稍后所述的支持部44a、 44b内部分别与 给电线50a、 50b结合进行连接。另外，给电线50a、 50b从高频点亮装置100的输出端 起延续。
支持部44a、 44b将发光管LT装配于图4所示的位置约束引导件51a、 51b上。另夕卜， 位置约束引导件51a、 51b从外部电极143的管轴方向两端起朝向气密容器141的端部方 向延续来规定气密容器141的装配位置。
外部电极143由下表面形成为凹形的圆弧状曲面而呈沟道状的铝块所构成，并几乎覆 盖与内部电极142相对区域的全长范围，与气密容器141上半部的外表面存在 0.35土0.15mm的间隙G相对设置。而且，外部电极143的管轴方向的中央部，在形成有 收纳间隔件52的切入槽53和吸气孔54的同时，如图5所示其两侧面熔接有冷却管8。切入槽53如图4和图6所示，形成为相对于管轴正交，在外部电极143的下表面上开口。 吸气孔54跨过切入槽53形成，并且使得外部电极143上下贯通。
间隔件52如图4、图6所示，由板厚3mm的不锈钢板制成，通过压入外部电极143 的切入槽53内收纳，同时其下部相对于处于外部电极143下表面位置的圆弧状曲面稍稍 突出。该突出量为外部电极143和气密容器141两者间的间隙G不小于规定间隔距离这 种数值。另外，间隔件52和气密容器141两者间虽然图面上存在若干距离，但也可以接 触。
吸气孔54是跨过切入槽53形成的，因而下端的开口端分到间隔件52的两侧开口。 因此，间隔件52两侧的空气可受到吸气孔54良好地吸入。这样，通过吸气孔54内部排 出到外部电极143外部的空气，进一步通过排气管道排出到紫外线照射装置的外部。因而， 即便是间隔件52和气密容器141两者相擦而造成间隔件52受削产生细微粒子，该粒子也 可与周围的空气一起从吸气孔54排出到外部。
高频点亮装置100是在电介质势垒放电灯14的内部电极142和外部电极143之间加 上高频电压，使得电介质势垒放电灯14蓄能点亮的装置，由图2所示的变换器和逆变器 构成。高频点亮电路100的高频输出通过一对给电线50a、 50b在电介质势垒放电灯14 中的发光管LT的一对给电部43a、 43b和外部电极143之间连接。
电介质势垒放电灯14，高频点亮电路100的高频输出端其中一端通过给电线50a、 50b连接到内部电极142向外部导出的一对给电部43a、 43b，另一端则经由给电线50a， 50b连接到外部电极143的一端，因而高频点亮电路100的电源11 一旦接通，便产生高 频，高频输出施加于内部电极142和通过气密容器141的壁面与此相对的外部电极143 之间，在气密容器141的内部产生电介质势垒放电。通过该电介质势垒放电随氙气的受激 而放射以172nm为中心波长的真空紫外光。真空紫外光透过气密容器141的壁面导出到 外部，因而可以根据各自目的进行应用。
而且，外部电极143和气密容器141两者间稍微间隔，即便是灯重复点亮熄灭，至少 在有效长度部分也不会产生粒子，即便是因间隔件和气密容器两者相擦而产生粒子，其数 量也极少，并且由吸气手段将粒子迅速排出到外部，因而避免产生黑色附着物。
本实施例中，可以针对提供给逆变器的来自变换器的直流电压，通过串联连接直流电 源来确保规格不同的电介质势垒放电灯点亮所必需的输出电压。因此，即便是使用规格不 同的电介质势垒放电灯的情况下，也可以不必重新设计而实现最佳发光效率。换言之，不 必使用特别的直流电源，而是使用现成的直流电源(+24V， +48V)就可使规格不同的电介质势垒放电灯点亮。
图7是说明本发明电介质势垒放电灯点亮装置的第二实施例用的概念性构成图。
本实施例中，变换器12的直流电源其串联连接数例示为3个，其他构成与图1的构
成相同，这里的说明从略。
也就是说，变换器12由提供电源11交流电压的直流电源121 123所构成。直流电 源121的正输出与逆变器13的正输入连接，负输出与直流电源122的正输出连接，直流 电源的负输出与直流电源123的正输出连接，直流电源123的负输出与逆变器13的负输 入连接。
这样，直流电源121 123串联连接，与图1的实施例所使用的电介质势垒放电灯相 比可适应以较高灯电压点亮这种规格的灯。
图8、图9是说明本发明电介质势垒放电灯点亮装置的第三实施例所用的图，图8是 概念性构成图，图9是说明图8中的作用所用的说明图。本实施例中，对于与上述实施例 相同的构成部分标注相同的标号，对不同的部分进行说明。
本实施例设法在变换器12和逆变器13两者间配置异常检测部71，在为例如规定电 流值以下的情况下，检侧为异常，对外部通报异常检测结果。
作为异常检测部71其中一例，其结构为用直流电流传感器7"监测变换器12和逆变 器13之间的电流，同时用差分放大器712在为基准值以下的情况下，输出异常信号。
具体来说，如图9 (a)所示，随开关SW的开、关，变换器12的输出通过异常检测 部71将图9 (b)所示的输出电压Vdc提供给逆变器13。图9 (b)所示的输出电压Vdc 其数值中V1为正常点亮时逆变器13的驱动电压，V2为逆变器13的驱动开始电压。
而且，图9 (b)所示的V3是成为异常检测部71检出为异常的电流值时提供给逆变 器13的电压(相当于变换器12的输出电压)。此外，图9 (b)所示的V4是当构成变换 器12的直流电源121、 122其中某一个输出停止时提供给逆变器13的电压(相当于变换 器12的输出电压)。
上述V1 V4电压值，设定为V4<V3<V2<V1这种关系。该条件规定了稳定点亮状 态、逆变器驱动一点亮开始、点亮异常检测、DC电源停止等各工作点的变换器12的输出
电压关系。
也就是说，逆变器13的驱动开始电压V2和提供给逆变器13的电压V1的关系为V2 <V1，因而变换器12可确实满足驱动逆变器13的驱动条件。
为异常检出的电流值时的电压V3和V1、 V2的关系为V3<V2<V1，因此不会引起
8在电介质势垒放电灯14正常点亮时输出异常信号的误动作。而且，也不会发生逆变器13
驱动后即输出异常信号的误动作。
多个直流电源其中一个停止的情况下电压V4和V2、 V3的关系为V4<V3<V2，可 在变换器12发生故障的情况下也可进行可靠的异常检测。而且，直流电源中即便是一个 停止这种条件，显然逆变器13也无法驱动。
另外，图9 (c)示出逆变器13的输出电流ldc，图9 (d)示出逆变器13的驱动状态 所产生的在电介质势垒放电灯14中流过的电流IL，图9 (e)示出电介质势垒放电灯14 的点亮、不点亮状态。
这样，可通过如图9那样规定稳定点亮状态、逆变器驱动、点亮异常检测、直流电源 停止等各工作点的变换器12的输出电压和异常检测部71所监测的输出电流的关系，来避 免误动作，进行可靠的点亮检测和异常检测。
图10是说明本发明电介质势垒放电灯点亮装置的第四实施例用的概念性构成图。与 图8相同的构成部分标注相同的标号进行说明。
本实施例，是将变换器12的直流电源121、 122的输出按原样与异常检测部71连接， 并在异常检测部71内进行直流电源121、 122的串联连接，由防止直流电源121、 122之 间反向电流的二极管D2构成合成部713。
本实施例通过在异常检测部71内构成合成部713，构成变换器12的各直流电源121 、 122侧可在不用增加对例如市售的电源连接防止反向电流用的二极管这一步骤就可使用。
即便是本实施例的情形，变换器12的直流电源不限于2个，为2个以上也行，该数 目可根据电介质势垒放电灯14的规格进行调整。
权利要求
1. 一种电介质势垒放电灯点亮装置，其特征在于，包括电介质势垒放电灯，其在紫外线透过性的呈细长管状的气密容器内的管轴方向上配置有内部电极，使半圆周形状的外部电极密接在所述气密容器外来进行配置，所述气密容器内封入受激准分子生成气体；变换器，其将商用电源供给的交流电压变换为直流电压并输出；以及逆变器，其根据所述变换器供给的直流电压生成高频，并由该高频在所述电介质势垒放电灯中激发电介质势垒放电来放射紫外线，所述变换器是串联连接至少2个直流电源的输出而构成的。
2. 如权利要求1所述的电介质势垒放电灯点亮装置，其特征在于，包括 在所述变换器和所述逆变器之间具有异常检测部，所述异常检测部配置有电流检测部，在为规定的电流值以下的情况下检测为异常，并向外部输出信号。
3. 如权利要求2所述的电介质势垒放电灯点亮装置，其特征在于， 令所述逆变器的输入电压为V1，所述逆变器的驱动开始电压为V2，成为所述异常检测部向外部输出异常信号的电流值时所述逆变器的输入电压为V3，构成所述变换器的至少 所述直流电源当中的至少一个输出停止时的所述逆变器的输入电压为V4的情况下，V1 V4具有V4〈V3〈V2〈V1这种关系。
4. 如权利要求1 3中任一项所述的电介质势垒放电灯点亮装置，其特征在于，所 述变换器的各直流电源的输出端连接有防止逆流用的二极管。
5. 如权利要求1 3中任一项所述的电介质势垒放电灯点亮装置，其特征在于，所 述变换器的各直流电源的输出分别供给所述异常检测部，在所述异常检测部内的作为所述 各直流电源的输出端的位置连接有防止逆流用的二极管。
全文摘要
本发明的电介质势垒放电灯(14)，在紫外线透过性的呈细长管状的气密容器(141)内在管轴方向上配置有内部电极(142)，而气密容器(141)外密接半圆周形状的外部电极(143)配置。此外，气密容器(141)内封入受激准分子生成气体。电源(11)所供给的交流电压通过变换器(12)变换为直流电压来输出。根据变换器(12)供给的直流电压由逆变器(13)生成高频，在电介质势垒放电灯(14)中激发电介质势垒放电以放射紫外线。变换器(12)通过直流电源(121、122)的输出串联连接来构成。通过调整直流电源的数目，来针对规格不同的电介质势垒放电灯也实现最佳发光效率。
文档编号H01J65/00GK101471225SQ20081017836
公开日2009年7月1日 申请日期2008年11月27日 优先权日2007年12月25日
发明者仓古晶子, 前田祥平, 铃木俊也 申请人:哈利盛东芝照明公司