JP2009283388A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補助光源の絶縁性を確保しながら、光漏れが少なく、良好な暗黒始動特性を実現可能な照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】照明装置は、内面に蛍光体１１２（１２２、１３２）が塗布され、内部にはガスが封入されるとともに両端が封止されてなるガラス管１１１（１２１、１３１）に電極１１３（１２３、１３３）が設けられた放電ランプ１１（１２、１３）と、放電ランプ１３の暗黒始動をアシストするための光を生成するＬＥＤ１４と、入光口１５Ａと出光口１５Ｂとを有し、入光口１５ＡはＬＥＤ１４に近接配置され、出光口１５Ｂは放電ランプ１３近傍に配置された光ファイバ１５とを具えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置等のバックライト光源、あるいは小型表示機器用光源などとして好適に使用することができる照明装置に関する。

内面に蛍光体を塗布するとともに、内部に希ガス、水銀を気密に封入してなるガラス管の両端に電極を設けた冷陰極蛍光ランプや外部電極蛍光ランプなどの放電ランプにおいては、電極が非予熱形であるため始動時に初期電子を放出することができず、外部から自然に入ってくる光電子や放射線、宇宙線などを初期電子として利用せざるを得ない。

しかしながら、このような放電ランプは、最近、液晶ディスプレイ装置のバックライト光源や小型の照明光源等に使用されることが多くなり、ケーシング内に外部から遮蔽される状態で収容される場合が多くなっている。このため、初期電子としての自然光や放射線、宇宙線などを導入することが期待できず、暗黒中での始動特性が良くなく、放電開始までに長時間を要し、最悪の場合には点灯しないという不具合がある。

このような始動性を改善するため、特開平１−１３０４６２号や特開平５−２１７４９３号においては、放電ランプの近傍に小形電球や発光ダイオード（ＬＥＤ）などの補助光源を配置し、始動時に放電ランプに向かって光を照射することにより、放電ランプの暗黒始動を改善する提案がなされている。

ここで、暗黒始動特性を改善させるには、電極の近傍に補助光源を配置して、放電ランプの電極近傍に強い光を照射するのが効果的である。しかしながら、例えば外部電極蛍光ランプの場合、その外部電極には１０００〜２０００Ｖの電圧が印加されるので、絶縁上の問題から、放電ランプの電極近傍に補助光源を配置するのも限界がある。

そのため、補助光源を放電ランプからある程度距離をおいて配置することになり、補助光源からの光を放電ランプの電極近傍に十分に照射することが出来なくなるとともに、光が不必要な箇所に、例えばバックライトの発光面上に漏れ出してしまい、発光面の発光ムラの原因となる場合がある。また、補助光源をバックライトの筐体内に配置するとランプなどからの熱により、短寿命化してしまうという問題もあった。

一方、特開２００２−１５８８５号及びＵＳ２００７／２５８０号においては、筐体の底部に孔を空け、その孔からＬＥＤの光を照射する方式が提案されている。が、このような方法でも、ＬＥＤを対象となる放電ランプからある程度距離をおいて配置することになるので、上述した諸問題を解決することができない。
特開平１−１３０４６２号 特開平５−２１７４９３号 特開２００２−１５８８５号 ＵＳ２００７／２５８０号

本発明は、補助光源の絶縁性を確保しながら、光漏れが少なく、良好な暗黒始動特性を実現可能な照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明の一態様は、内面に蛍光体が塗布され、内部にはガスが封入されるとともに両端が封止されてなるガラス管の端部に電極が設けられた放電ランプと、前記放電ランプの暗黒始動をアシストするための光を生成する補助光源と、前記補助光源からの前記光を前記放電ランプの前記電極近傍に導入するための導光手段と、具えることを特徴とする照明装置に関する。

上記態様によれば、補助光源の絶縁性を確保しながら、光漏れが少なく、良好な暗黒始動特性を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の照明装置の一例を示す概略構成図であり、図２は、図１に示す照明装置の一部を拡大して示す図である。

図１に示すように、本例における照明装置１０は、底板１６Ａ、側板１６Ｂを有する筐体１６の内部に放電ランプ１１〜１３が底板１６Ａに配設された給電端子の機能を兼ねる金属製のランプホルダ１７を介して固定配置された構造となっている。

放電ランプ１１〜１３は、ホウケイ酸ガラスやコバールガラスなどの硬質ガラスからなるガラス管１１１（１２１，１３１）を有しており、その両端は封止され、内部が気密に保たれている。ガラス管１１１（１２１，１３１）の内面には、例えば、三波長域発光蛍光体からなる蛍光体１１２（１２２、１３２）が塗布されている。また、内部には水銀及びネオン、アルゴン、キセノンなどの希ガス単体またはそれらの混合ガスが封入されている。

ガラス管１１１（１２１，１３１）の外端部には、電極１１３（１２３，１３３）が設けられている。本例では、電極１１３（１２３，１３３）は外部電極である。この外部電極には、超音波半田ディッピングにより形成した半田電極、アルミニウム箔やニッケルと鉄の合金を巻いてなる円筒電極などを使用することができる。

なお、放電ランプは、外部電極放電ランプに限らず、ニッケルやタングステンなどの金属から作成したカップ状の内部電極を有する冷陰極蛍光ランプであってもよい。また、放電ランプは直線状である必要はなく、Ｕ字、コ字、Ｓ字など任意の形状でもよいし、ランプ本数も必要に応じて任意の数とすることができる。

筐体１６の底板１６Ａの裏側には補助光源として暗黒始動をアシストするための光を生成するＬＥＤ１４が配置されており、ＬＥＤ１４の出光部１４Ａは、導光手段としての光ファイバ１５の入光口１５Ａに近接配置されている。この「近接配置」は、ＬＥＤ１４からの光が光ファイバ１５に効率良く入光するように、出光部１４Ａに対して入光口１５Ａを配置することである。

例えば、出光部１４Ａと入光口１５Ａとの距離を２．０ｍｍ以内にしたり、出光部１４Ａの直径＜入光口１５Ａの直径の関係を満たすＬＥＤ１４または光ファイバ１５を使用したりすると、光の入光ロスが少なくなるので望ましい。

なお、ＬＥＤ１４の光により一本の放電ランプが始動すれば、他の放電ランプはそのランプの放電光を利用して始動するので、ＬＥＤ１４および光ファイバ１５のセットは、少なくとも一セットあれば十分である。

ここで、ＬＥＤ１４は、例えば、ドーム状の出光部１４Ａを有する、いわゆる砲弾型のＬＥＤを使用することができる。このＬＥＤ１４の発光色としては、図３に示すように、青色、白色、緑色、赤色の順で暗黒始動特性の改善効果が高いため、青色ＬＥＤを用いるのが望ましい。ＬＥＤ１４の照度としては、おおむね放射束が１μＷ（２５℃の周囲温度下で積分球を用いて測定）以上のものを用いればよい。しかしながら、必要とする照度はＬＥＤの色によっても異なり、例えば青色であれば、放射束が０．１μＷ程度で実用的なレベルを実現することができる。

一方、光ファイバ１５は、出光口１５Ｂを含む一部が底板１６Ａを貫通するようにして筐体１６内に導入され、その出光口１５Ｂは、図２に示すように、放電ランプ１３近傍に配置されている。この「放電ランプ近傍に配置」は、光ファイバ１５に導かれたＬＥＤ１４からの光の大半が、放電ランプ１３に照射され、それ以外にはほとんど漏れないように、放電ランプ１３に対して出光口１５Ｂを配置することである。例えば、出光口１５Ｂと放電ランプとの距離を２．０ｍｍ以内（ただし、熱的影響を考慮して非接触であるのが望ましい）にしたり、出光口１５Ｂの直径＜放電ランプの直径の関係を満たす放電ランプ１３または光ファイバ１５を使用したりすると、バックライトの発光面においてＬＥＤ１４の光が現れにくくなるので望ましい。

また、出光口１５Ｂは、放電ランプ１３の電極１３３付近を照射するように配置するのが望ましい。具体的には、外部電極の端部と出光口１５Ｂとの距離Ｄが、０ｍｍ≦Ｄ≦３０ｍｍ、好適には０ｍｍ≦Ｄ≦２．０ｍｍになるように配置すればよい。外部電極放電ランプは、ガラス管内部の外部電極の境界付近において、始動が開始されるからである。つまり、当該部分に補助光源の光を供給すれば、最も効果的に暗黒始動を改善することが可能となる。

筐体１６の開口側には、拡散板１８が配設されている。この光学面材としては、拡散板のみならず、拡散シートやプリズムシートや偏光シートなどをさらに配設してもよい。

本例では、内面に蛍光体１３２が塗布され、内部にはガスが封入されるとともに両端が封止されてなるガラス管１３１に外部電極１３３が設けられた放電ランプ１３と、放電ランプ１３の暗黒始動をアシストするための光を生成するＬＥＤ１４と、入光口１５Ａと出光口１５Ｂとを有し、入光口１５ＡはＬＥＤ１４に近接配置され、出光口１５Ｂは放電ランプ１３近傍に配置された光ファイバ１５とを備えていることにより、放電ランプ１１〜１３への電圧印加と同時にＬＥＤ１４を点灯させ、そのＬＥＤ１４の光を光ファイバ１５の入光口１５Ａから取り入れて、出光口１５Ｂから取り出し、放電ランプ１３に照射することができるため、放電ランプ１３に暗黒始動のために必要な電子が供給され、放電ランプ１３を暗黒中でも速やかに点灯させることができ、それに連動して放電ランプ１１、１２も速やかに点灯させることができる。

また、ＬＥＤ１４を放電ランプ１３から離して配置することができるため、容易に絶縁性を確保することができる。また、配置場所が限定されないので、ＬＥＤ１４の配置自由度を高めることができ、例えば、ＬＥＤ１４を、放電ランプを点灯するためのインバータ基板上に実装したり、バックライト付近ではない位置に配置したりすることができる。

さらに、出光口１５Ｂからの光のほとんどが放電ランプ１３に照射されるため、バックライトの発光面へのＬＥＤ１４の光漏れを防止でき、発光ムラを抑制することができる。

放電ランプ１３の電極１３３の端部と出光口１５Ｂとの距離Ｄが、０ｍｍ≦Ｄ≦２．０ｍｍになるように配置したことにより、外部電極放電ランプを暗黒始動させるに最も効果的な外部電極境界付近のガラス管１３１にＬＥＤ１４の光を照射することができるため、良好な暗黒始動特性を実現することができる。

図４は、本発明の照明装置の他の例を示す概略構成図である。なお、類似あるいは同一の構成要素に関しては、同一の参照数字を用いて表している。

図４に示すように、本例における照明装置２０では、導光手段として導光板２５を用いている。この導光板２５は、細長い直方体の両端の面を入光口２５Ａ、出光口２５Ｂとし、その他の面は反射シート２６で覆った構成となっている。したがって、入光口２５Ａから入光したＬＥＤ１４の光は、途中で導光板２５の外に漏れることなく、出光口２５Ｂに到達し、光ファイバを用いた場合と同様に、暗黒始動をアシストする光を放電ランプ１３に供給することができる。

図５は、本発明の照明装置の他の例を示す概略構成図であり、図６は、図５に示す照明装置の断面図である。

図５に示すように、本例における照明装置３０は、筐体１６の底板１６Ａにランプ１１〜１３を横断するように導光板３５を配置している。この導光板３５は、図６に示すように、側板１６Ｂの外部に入光口３５Ａが位置し、放電ランプ１１〜１３の近傍にそれぞれ出光口３５Ｂ１〜３５Ｂ３が設けられ、それ以外は反射シート３６で覆われている。また、導光板３５には、出光口３５Ｂ１〜３５Ｂ３とほぼ対向する位置に、例えばドット印刷、インジェクション加工、切削加工による反射面など、光を出光口３５Ｂ１〜３５Ｂ３の方向に立ち上げるための加工３５Ｃ１〜３５Ｃ３が施されている。

したがって、入光口３５Ａから入光したＬＥＤ１４の光は、出光口３５Ｂ１や３５Ｂ２や３５Ｂ３で出光することになり、一つの補助光源で複数本の放電ランプに対して暗黒始動をアシストする光を供給することができる。

本実施例では、図１及び２に示すような照明装置を作製し、その放電開始時間を調べた。なお、補助光源からの光は、放電ランプの電極に対し、２．０ｍｍ以内に照射されるようにした。また、比較のために、光ファイバを設けず、補助光源によるアシストを行わない場合の、放電開始時間も併せて調べた。

補助光源としては、青色ＬＥＤを用い、放電ランプへの電圧印加と同時に点灯させた。さらに、放電ランプは外径３．０ｍｍ、内径２．０ｍｍ、全長７３３ｍｍ、外部電極長３５ｍｍのランプを使用し、その印加電圧は２０００Ｖとし、放電開始までの暗黒放置時間は４８時間とした。

図７に示すように、本実施例では、上述のように放電ランプの電極近傍に青色光を照射し、放電ランプの放電開始をアシストするようにしているので、放電開始時間は約１ｍ秒またはそれ以下となり、放電ランプの放電開始後、直ちに放電が開始するのが分かる。

一方、青色光による放電開始のアシストを行わない場合は、放電開始時間が約数十ｍ秒から数百ｍ秒となり、放電開始に長時間を要するとともに、放電開始時間にもばらつきが生じ、放電ランプの放電開始までの特性上、大きく変動することが判明した。

なお、本実施例において、ＬＥＤの青色はバックライトの発光面で確認されず、また、ＬＥＤも十分に絶縁されていることも確認された。

また、図４〜６に示す構成の照明装置に関する具体的なデータは開示しないものの、同様の特性が得られた。

以上、本発明を上記実施形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。

本発明の照明装置の一例を示す概略構成図。 図１に示す照明装置の、一部を拡大して示す図。 発光色毎の放電遅れ時間を示すグラフ。 本発明の照明装置の他の例を示す概略構成図。 本発明の照明装置の他の例を示す概略構成図。 図４に示す照明装置の断面図。 実施例における放電開始時間を示すグラフ。

符号の説明

１０，２０，３０ 照明装置
１１，１２，１３ 放電ランプ
１４ ＬＥＤ
１４Ａ 出光部
１５ 光ファイバ
１５Ａ 入光口
１５Ｂ 出光口
１６ 筐体
２５，３５ 導光板

Claims (4)

1. 内面に蛍光体が塗布され、内部にはガスが封入されるとともに両端が封止されてなるガラス管に電極が設けられた放電ランプと、
   前記放電ランプの暗黒始動をアシストするための光を生成する補助光源と、
   入光口と出光口とを有し、前記入光口は前記補助光源に近接配置され、前記出光口は前記放電ランプ近傍に配置された導光手段と、
   を具えることを特徴とする照明装置。
2. 前記導光手段は、光ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記導光手段は、導光板であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記放電ランプは前記ガラス管の外部に電極を有する外部電極放電ランプであり、前記電極から２．０ｍｍ以内の位置に、前記導光手段の前記出光口を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の照明装置。

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