KR20020061533A

KR20020061533A - 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치

Info

Publication number: KR20020061533A
Application number: KR1020020002222A
Authority: KR
Inventors: 오카모토마사시; 히라오카다카히로; 오카모토도시오
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2002-07-24
Also published as: DE60229209D1; EP1330144B1; US20020093295A1; TW543075B; JP2002216993A; EP1330144A2; EP1330144A3; KR100556990B1; US6646391B2; JP4190734B2

Abstract

발광량이 클 때에, 발광의 균일성 및 자외선 발광 효율의 관점에서 최적의 상태를 실현하면서, 소기의 조광을 행하고, 발광량을 작게 한 경우에도, 발광의 균일성을 확보하는 것이다.

유전체 배리어 방전에 의해서 엑시머 분자를 생성하는 방전용 가스가 충전된 방전 공간이 있고, 상기 방전용 가스에 방전을 유기시키기 위한 2개의 전극 중 적어도 한쪽의 전극과 상기 방전용 가스의 사이에 유전체가 개재하도록 구성된 유전체 배리어 방전 램프(1)와, 유전체 배리어 방전 램프(1)의 상기 전극에 대략 주기적인 교류의 고전압을 인가하기 위한 급전 장치(US∼UT)를 구비하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치에 있어서, 상기 급전 장치에 상기 대략 주기적인 교류의 고전압의 구동 주파수가 설정 가능하고, 또한 상기 대략 주기적인 교류의 고전압의 전압 진폭이 상기 설정된 구동 주파수에 따라서 설정 가능한 설정 수단(UD)을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

유전체 배리어 방전 램프 광원 장치{Light source device having dielectric barrier discharge lamp}

본 발명은, 유전체 배리어 방전 램프의 광원 장치에 관한 것으로, 특히 광화학 반응용의 자외선 광원으로서 사용되는 방전 램프의 일종인 유전체 배리어 방전에 의해서 엑시머 분자를 형성하고, 엑시머 분자로부터 방사되는 광을 이용하는 유전체 배리어 방전 램프의 광원 장치에 관한 것이다.

종래, 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치에서 조광할 때에는, 크게 나눠서 하기의 2종류의 방법이 있었다.

A. 램프 인가 전압을 조정한다

B. 램프 인가 전압 주파수를 조정한다

전자의 유전체 배리어 방전 램프에 인가하는 전압을 조정하는 방법에서는, 자외선 발광 효율의 관점에서 상한이 있고, 또, 발광의 균일성의 관점에서 하한이 있다.

예를 들면, 방전 용기 내에 형광체를 도포한 유전체 배리어 방전 램프를 화상 처리의 용도로 사용하면, 이 하한과 상한의 범위가 좁혀지고, 이 방법에서는 충분한 조광을 행할 수 없었다.

또, 후자의 방법은 충분히 넓은 범위에서의 조광이 가능하지만, 주파수를 낮추고, 발광량을 작게 하고 있었을 때에, 발광의 균일성이 저하한다는 문제가 있었다. 이 발광의 균일성의 저하를 회피하기 위해서, 발광량이 작은 상태에서, 발광의 균일성이 확보되도록 램프 인가 전압을 조정해 두면, 역으로 주파수를 높게 하고, 발광량을 크게 하였을 때에, 자외선 발광 효율이 저하한다는 문제가 있었다.

일본국 특개평 11-233071호 공보에는, 급전 수단을 2분할하고, 분할한 각각의 부분에서 교류 전압의 주파수 및 직류 전원 전압을 조정하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치가 기재되어 있다. 이 발명은 다수개의 유전체 배리어 방전 램프에서 대면적의 피조사체를 균일하게 조사할 때에, 전압 조정에 대해서는 램프 인가 전압을 높게 한 것에 의한 엑시머 발광의 효율 저하가 용인 가능한 범위에서의 전압의 변경을 목적으로 하고 있고, 주파수 조정에 대해서는 다수 램프에서의 각각의 램프의 발광 효율의 편차에 기인하는 불균일을 미세 조정하는 것을 목적으로 하고 있다.

그러나, 상기 공보에 기재되어 있는 기술은 램프 인가 전압과 주파수는 서로 관계없이 독립하여 조정이 행해지고 있고, 또한 단독의 유전체 배리어 방전 램프에서의 발광의 균일성이나 발광 효율에 관한 문제에 대해서는 아무런 인식도 시사도 되어 있지 않다.

이하에, 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치에서의 조광시의 문제에 대해서 상술한다.

통상, 유전체 배리어 방전 램프는, 방전에 의해서 방전 공간을 이동하여 유전체에 부착한 하전에 의해서 전계가 형성되지만, 이 전계가 램프 외부로부터 인가된 전압에 의해 형성되는 전계에 중첩됨으로써, 방전 개시에 필요한 외부 전압을 대략 반분으로 줄이는 작용을 이용하고 있다.

그러나, 방전이 발생하여 전하가 이동한 후 다음의 방전 개시까지의 기간에있어서 외부로부터 유전체 배리어 방전 램프에 인가되는 전압이 변화하는 경우에는, 방전이 종료한 방전 공간의 잔류 플라즈마의 전기 전도에 의해 유전체에 부착한 전하가 이동하여 중화되어 버린다.

이 현상은 유전체 배리어 방전 램프에 인가하기 위한 교류의 고전압을 승압 트랜스에 의해서 발생시키는 급전 장치를 갖는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치에서는 불가피한 것으로, 이것은 승압 트랜스가 엄밀한 직류 전압을 발생하는 것이 불가능한 것에 의한 것이다.

통상은, 승압 트랜스의 2차측에 발생하는 전압은 0볼트를 향하여 점차 감쇠 경향을 나타내는 것이고, 또 승압 트랜스의 인덕턴스와 유전체 배리어 방전 램프의 정전 용량으로 결정되는 공진 주파수로 진동을 시작하고, 또한 그 때의 공진 주파수가 구동 주파수보다 높은 경우에는, 링잉 현상에 의해 외부로부터 유전체 배리어 방전 램프에 인가되는 전압에 의해서 진동적으로 변화하는 것이다.

그 때문에, 조광을 위해서 구동 주파수를 낮게 하고 발광량을 작게 하는 경우에는, 비조광시보다도 방전의 시간 간격이 증가하기 때문에, 전술한 바와 같이, 방전이 종료한 방전 공간의 잔류 플라즈마의 전기 전도에 의해 이동하여 유전체에 부착하여 중화되어 버리는 전하의 양이 증가하고, 램프 외부로부터 인가한 전압에 의해서 형성되는 전계에 대해서 유전체에 부착한 전하에 의해서 형성되는 전계의 증강 작용이 변화해 버린다. 이것은 비록 램프 외부로부터 인가되는 전압의 전압 진폭이 비조광시와 조광시에서 변화하고 있지 않아도, 방전의 강도가 비조광시와 조광시에서 변화해 버리는 것을 의미하고 있다.

이 상황을 도 10 및 도 11을 이용하여 설명한다.

도 10은 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 일례를 도시하는 도면이고, 이 장치는 풀 브리지형 인버터에 의해 구성되고, 전원(US)으로부터 공급된 전압이 게이트 전압(Vg1, Vg2)에 의해서 게이트 제어되는 스위치 소자(Q91∼Q94)와 승압 트랜스(T91)에 의해서 생성되는 쵸퍼 전압을 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가하고, 유전체 배리어 방전을 행하게 하는 것이다.

도 11(a) 및 도 11(b)는 각각 유전체 배리어 방전 램프(1) 양단의 전압 파형을 나타내고 있고, 도 11(b)는 도 11(a)의 경우에 비해서 게이트 전압(Vg1, Vg2)의 구동 주파수를 낮게 한 경우를 나타내고 있다. 또한, 여기에서는 스위치 소자(Q91, Q94)가 온인 기간(T1)은 바뀌지 않지만, 스위치 소자(Q91∼Q94)가 전부 오프인 기간은 도 11(a)에서는 짧은 기간(T2a)이었던 것이, 도 11(b)에서는 긴 기간(T2b)으로 변화하고 있는 것을 나타내고 있다.

여기에서, 전원(US)의 전압을 변화시키지 않으면, 기간(T1)에서의 도 11(a)와 도 11(b)에서의 전압 파형은 비슷한 형상이 된다. 따라서, 램프 전압(Ve)의 전압 진폭(Vp)은 도 11(a)와 도 11(b)에서 근사적으로 동일 값이 된다. 그러나, 다음의 반사이클로 스위치 소자(Q92, Q93)을 온하고, 램프 전압(Ve)이 음이 되기 직전의 전압은 도 11(a)에서는 Vta, 도 11(b)에서는 Vtb가 되어 Vta의 쪽이 Vtb보다 크게 되어 있다.

이것은 스위치 소자(Q91∼Q94)의 전부가 오프인 기간에서는, 유전체 배리어 방전 램프(1)의 정전 용량과 승압 트랜스(T91)의 2차측의 인덕턴스에 의한 LC 공진현상에 의해, 램프 전압(Ve)이 변화하고, 도 11(a)와 도 11(b)에서는 기간(T2b)이 기간(T2a)보다 크기 때문에 램프 전압(Ve)의 변화량이 도 11(a)의 경우보다 도 11(b)의 경우 쪽이 크게 되기 때문이다.

이 경우, 유전체에 부착한 전하는 도 11(a)의 경우보다 도 11(b)의 경우 쪽이 전압(Vta)으로부터 전압(Vtb)을 뺀 전압에 상당하는 양만큼 많이 이동하여 중화되어 버린 것을 의미하고 있고, 스위치 소자(Q92, Q93)가 온하였을 때에 발생하는 방전의 강도는 도 11(a)의 경우에 비해서 도 11(b)의 경우 쪽이 약해져 버린다.

또한, 도 11(a) 및 도 11(b)에 있어서, 스위치 소자(Q91∼Q94)가 온인 기간(T1)에서의 링잉은 유전체 배리어 방전 램프(1)의 정전 용량과 승압 트랜스(T91)의 1차측과 2차측의 권선의 누설 인덕턴스에 의한 LC 공진에 의한 것이지만, 통상, 누설 인덕턴스는 작기 때문에 그 공진 주파수가 높아진다. 그 때문에, 이 공진의 진폭이 큰 상태에 있는 위상에서, 스위치 소자(Q91∼Q94)가 전부 오프가 되고, 바로 스위치 소자(Q92, Q93)가 온이 된 경우에는, 그 위상에 의해서는 주파수를 낮게 한 쪽이 방전의 강도가 강해지는 경우도 있을 수 있다.

이것은 램프 외부로부터 인가되는 전압의 전압 진폭이 비록 비조광시와 조광시에서 변화하고 있지 않아도, 스위치 소자(Q91∼Q94)의 구동 주파수를 변화시킴으로써, 방전의 강도가 비조광시와 조광시에서는 변화해 버리고, 이 변화가 비조광시에 방전의 강도를 줄이는 것인 경우에는, 발광의 균일성을 저하시켜 버리고, 역으로 조광시에 방전의 강도를 늘리는 경우에는, 발광의 효율을 저하시켜 버리는 것을 의미하고 있다.

따라서, 조광을 위해서, 구동 주파수를 변화시킨 경우에는, 구동 주파수에 관련하여 램프 외부로부터 인가하는 전압의 전압 진폭을 변화시켜서 설정할 필요가 있는 것이 이해된다.

본 발명의 목적은, 상기의 종래의 유전체 배리어 방전 램프에서의 조광에 관된 다양한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 발광량이 클 때에서는, 발광의 균일성 및 자외선 발광 효율의 관점에서 최적의 상태를 실현하면서 소기의 조광을 행하고, 또 발광량이 작을 때에는, 종래의 발광의 균일성 저하의 문제의 해결을 가능하게 한 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해서, 다음과 같은 수단을 채용하였다.

제1 수단은, 유전체 배리어 방전에 의해서 엑시머 분자를 생성하는 방전용 가스가 충전된 방전 공간이 있고, 상기 방전용 가스에 방전을 유기시키기 위한 2개의 전극 중 적어도 한쪽의 전극과 상기 방전용 가스의 사이에 유전체가 개재하도록 구성된 유전체 배리어 방전 램프와, 상기 유전체 배리어 방전 램프의 상기 전극에 대략 주기적인 교류의 고전압을 인가하기 위한 급전 장치를 구비하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치에 있어서, 상기 급전 장치에 상기 대략 주기적인 교류의 고전압의 구동 주파수가 설정 가능하고, 또한 상기 대략 주기적인 교류의 고전압의 전압 진폭이 상기 설정된 구동 주파수에 따라서 설정 가능한 설정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

제2 수단은, 제1 수단에 있어서, 상기 급전 장치는 전원과, 전원 전압을 조정하는 전압 조정 수단과, 상기 조정된 전압에 의해서 구동되는 인버터와, 인버터용 스위치 소자를 구동하기 위한 신호를 생성하는 인버터용 스위치 소자 구동 신호 생성 수단과, 전압 조정용 스위치 소자를 구동하기 위한 신호를 생성하는 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 수단과, 상기 설정 수단으로 구성되고, 상기 설정 수단은 상기 인버터용 스위치 소자 구동 신호 생성 수단에 대해서 설정된 인버터 구동 주파수 신호를 출력하고, 상기 인버터용 스위치 소자 구동 신호 생성 수단으로부터 출력되는 인버터용 스위치 소자 구동 신호에 의해서, 상기 인버터를 상기 설정된 구동 주파수로 구동하는 동시에, 이 설정 수단은 상기 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 수단에 대해서 전압 설정 신호를 출력하고, 상기 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 수단으로부터 출력되는 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호에 의해서, 상기 전압 조정 수단으로부터 출력되는 상기 대략 주기적인 교류의 고전압의 전압 진폭을 상기 설정된 구동 주파수에 관련하여 설정하는 것을 특징으로 한다.

제3 수단은, 제2 수단에 있어서, 상기 설정 수단은 상기 인버터 구동 주파수 설정 신호의 데이터를 어드레스로서 적정한 전압 설정 신호의 데이터의 출력이 가능한 룩업 테이블을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

제4 수단은, 제1 수단 내지 제3 수단 중 어느 하나의 수단에 있어서, 상기 설정 수단은 상기 구동 주파수를 낮추었을 때에, 상기 유전체 배리어 방전 램프의 방전의 강도가 감소하는 경우에는, 상기 전압 진폭을 올리도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 관한 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 개요를 도시하는 도면,

도 2는 본 발명에 관한 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 구성을 도시하는 블록도,

도 3은 도 2에 도시하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 구체적인 구성의 일례를 도시하는 도면,

도 4는 도 3에 도시하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 각 회로 소자에서의 타이밍 챠트를 도시하는 도면,

도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 유전체 배리어 방전 램프 장치인 희소 가스 형광 램프 장치에서의 비조광시의 램프 전압 파형(Ve) 및 램프 전류 파형(Ie)을 도시하는 도면,

도 6은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 유전체 배리어 방전 램프 장치인 희소 가스 형광 램프 장치에서의 조광시의 램프 전압 파형(Ve) 및 램프 전류 파형(Ie)을 도시하는 도면,

도 7은 도 2에 도시하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 구체적인 구성의 다른 일례를 도시하는 도면,

도 8은 도 2에 도시하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 구체적인 구성의 다른 일례를 도시하는 도면,

도 9는 도 8에 도시한 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치에서 생략된 조광 제어 회로(UD)의 일례를 도시하는 도면,

도 10은 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 일례를 도시하는 도면,

도 11은 게이트 전압(Vg1, Vg2)의 구동 주파수가 다른 경우의 유전체 배리어 방전 램프의 전압 파형을 도시하는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유전체 배리어 방전 램프 2 : 방전 플라즈마 공간

3 : 전극 4 : 전극

5 : 유전체 6 : 유전체

7 : 방전 플라즈마 10 : 급전 장치

US : 전원 UC : 전압 조정 회로

UI : 인버터 회로 UT : 승압 회로

UV : 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 회로

UF : 인버터용 스위치 소자 구동 신호 생성 회로

UD : 조광 제어 회로

본 발명의 실시형태를 도 1 내지 도 9를 이용하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 개요를 도시하는 도면이다.

상기 도면에 있어서, 유전체 배리어 방전 램프(1)는 석영 글래스 등의 유전체(5, 6)로 이루어지는 방전 용기의 외벽에 대향하는 전극(3, 4)을 구비하고, 급전 장치(10)로부터의 교류 고전압이 전극(3, 4) 사이에 인가되면, 방전 플라즈마 공간(2) 내에 방전 플라즈마(7)를 발생하는 램프이다.

도 2는 본 발명에 관한 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.

상기 도면에 있어서, 전원(US)의 전압은 전압 조정 회로(UC)에서 조정되고, 전압 조정 회로(UC)의 출력은 인버터 회로(UI)에서 교류로 교환되고, 인버터 회로(UI)의 출력은 승압 트랜스 등을 이용한 승압 회로(UT)에서 승압되고, 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가된다.

조광 제어 회로(UD)는 조광 신호(SL)를 따라서, 인버터용 스위치 소자 구동 신호 생성 회로(UF)에 대해서, 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF)에 의해서 인버터의 구동 주파수를 설정하는 동시에, 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 회로(UV)에 대해서 전압 설정 신호(SV)에 의해서 전압 조정 회로(UC)의 스위치 소자의 구동 조건을 설정한다. 따라서, 조광 제어 회로(UD)는 대략 주기적인 교류의 고전압의 구동 주파수가 설정 가능하고, 또한 대략 주기적인 교류의 고전압의 전압 진폭이 설정된 구동 주파수에 따라서 설정되는 설정 수단에 대응한다.

인버터용 스위치 소자 구동 신호 생성 회로(UF)는 인버터용 스위치 소자 구동 신호(GF)에 의해서 인버터 회로(UI)의 스위치 소자를 구동하고, 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 회로(UV)는 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호(GV)에 의해서 전압 조정 회로(UC)의 스위치 소자를 구동한다.

유전체 배리어 방전 램프 광원 장치를 이와 같이 해서 구성함으로써, 조광 신호(SL)를 따라서, 인버터 회로(UI)의 주파수와 그것에 적합한 유전체 배리어 방전 램프(1)로의 인가 전압을 선택하여 설정하고, 발광량이 클 때에, 발광의 균일성 및 자외선 발광 효율의 관점에서 최적의 상태를 실현하면서, 소기의 조광을 행하고, 발광량을 작게 한 경우에도, 발광의 균일성이 저하하는 문제를 회피한 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치를 실현할 수 있다.

보다 구체적으로는, 조광시에 유전체에 부착한 하전의 이동이 방전의 강도가 감소하는 경우에는, 램프 외부로부터 인가하는 전압의 전압 진폭을 적당량 증대시키고, 역으로, 조광에 있어서도, 방전의 강도가 증대하는 경우에는 램프 외부로부터 인가하는 전압의 전압 진폭을 적당량 감소시킴으로써, 결과적으로 발광의 균일성의 저하나, 자외선 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.

또, 조광에 한정되지 않고, 구동 주파수를 낮춰서 점화할 때에, 유전체 배리어 방전 램프의 방전의 강도가 감소하는 경우에는, 전압 진폭을 올리도록 설정함으로써 발광의 균일성의 저하나, 자외선 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 승압 회로에 이용되는 승압 트랜스(UT)의 1차측과 2차측의 권선의 누설 인덕턴스 등에 기인하여, 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가되는 전압 파형에링잉이나 서지 등이 포함되는 경우에는, 전압 진폭으로서는 이것에 의해서 나타난 진동 성분이나 극대, 극소가 제거되었다고 하였을 때의 값에 대해서 생각하면 좋다.

예를 들면, 도 11에 도시한 바와 같이 링잉이 발생하고 있는 기간에서는, 그 진동의 중앙선을 상정하고, 그 피크에 의해서 전압 진폭(Vp)으로 하면 된다. 왜냐하면, 이들 링잉이나 서지 등의 성분은 외부로부터 제어 또는 설정 가능하지 않기 때문이다.

또한, 본 발명에 관한 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치에 있어서, 전원(US)과 전압 조정 회로(UC)의 양쪽의 기능이 하나로 된 회로 구성으로 해도 좋다. 혹은 전압 조정 회로(UC)와 인버터(UI)의 양쪽의 기능이 하나로 된 회로 구성으로 해도 좋다. 또한 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 회로(UV)와 인버터 회로 소자 구동 신호 생성 회로(UF)의 양쪽의 기능이 하나로 된 회로 구성으로 해도 좋다.

또, 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 회로(UV)와 인버터 회로 소자 구동 신호 생성 회로(UF)와 조광 제어 회로(UD)의 3개의 기능을 하나로 한 회로 구성이어도 좋다. 그 외에도, 도 2의 블록도로 나타낸 회로 구성에 명확하게 구분되지 않은 것이라도 기능이 동일 회로 구성이면 좋다.

다음에, 본 발명의 제1 실시형태를 도 3 내지 도 6을 이용하여 설명한다.

도 3은, 도 2에 도시하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 구체적인 구성의 일례를 도시하는 도면이다.

또한, 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 여기에서는 도 2에 도시한 회로 스위치 소자 구동 신호 생성 회로(UF)와 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 회로(UV)는 명확하게 구분되지 않는 회로 구성으로 되어 있고, 또, 이 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치는 FET 등을 이용한 스위치 소자(Q11, Q12)와 승압 트랜스(T11)를 주요 구성 요소로 하는 소위 푸시풀 방식의 인버터를 이용한 급전 장치로 구성되어 있다. 또, 여기에서는 조광 제어 회로(UD)는 생략되어 있다.

도 4는, 도 3에 도시하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 각 회로 소자에서의 타이밍 챠트를 도시하는 도면이다.

이 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 외부로부터 입력되는 2값의 조광 신호(SL)를 따라서 조광 제어 회로(UD)가 생성한, 2값의 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF1)와 2값의 전압 설정 신호(SV1)를 따라서, 인버터 구동 주파수가 전환되고, 또한, 승압 트랜스(11)의 1차측 인가 전압이 전환된다.

도 4a에 도시하는 바와 같이, 톱니형상파 발신기(OS11) 는 콘덴서(C11)와 저항(R18, R19)에 의한 CR 시정수에 관련하여 결정되는 주기로 발진한다. CR 시정수를 크게 한 경우에는, 전압이 경사 변화하는 부분의 경사가 완만해지고, CR 시정수를 작게 한 경우는 경사가 급해진다.

따라서, 트랜지스터(Q14)가 온일 때에는, 저항(R19)은 저항(R18)에 병렬 접속되기 때문에, 발진 주파수는 높아지고, 역으로, 트랜지스터(Q14)가 오프일 때에는, 저항(R19)은 그 발진 회로로부터 절단되기 때문에, 발진 주파수는 낮아진다.

톱니형상파 발신기(OS11)의 출력 신호는 비교기(A12)에 입력되고, 임계값 신호(ST1)와 비교된다.

도 4b에 도시하는 바와 같이, 비교기(A12)는 톱니형상파 발신기(OS11)의 출력 전압이 임계값 신호(ST1)보다 높은 기간은 하이 레벨의 신호를 출력하고, 역으로, 톱니형상파 발신기(OS11)의 출력 전압이 임계값 신호(ST1)보다 낮은 기간은 로우 레벨의 신호를 출력한다.

도 4c, 도 4d에 도시하는 바와 같이, 비교기(A12)의 출력 신호는 반전 플립플롭(FF11)에, 클럭 신호로서 입력함으로써, 반전 플립플롭(FF11)은 비교기(A12)의 출력 신호가 하강할 때마다 상태를 반전한다.

도 4e, 도 4f에 도시하는 바와 같이, 반전 플립플롭(FF11)의 정논리 출력과 부논리 출력의 각각은 앤드 게이트(G11, G12)에 입력되고, 또, 앤드 게이트(G11, G12)에는 공통으로 비교기(A12)의 출력 신호를 입력함으로써, 앤드 게이트(G11, G12)로부터는 인버터용 스위치 소자 구동 신호(GF11, GF12)로서 소정 시기의 하이 레벨의 신호가 교대로 나타나는 신호를 출력한다.

인버터용 스위치 소자 구동 신호(GF11, GF12)는 버퍼 회로(B11, B12)를 통해서 스위치 소자(Q11, Q12)의 게이트를 구동한다.

스위치 소자(Q11, Q12)는 승압 트랜스(T11)의 각각의 1차측 권선을 구동하고, 푸시풀 인버터를 구성한다.

승압 트랜스(T11)로의 입력 전원(V12)은 코일(L11), FET 등을 이용한 스위치 소자(Q13), 다이오드(D11), 평활 콘덴서(C13)를 주요 구성 요소로 하는 전압 조정회로(UC)로서의 승압 쵸퍼에 의해 전원(US)의 전압을 승압하여 생성한다.

인버터용 스위치 소자 구동 신호(GF11, GF12)를 오아 게이트(G13)로 논리 가산하여 생성한 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호(GV11)는 버퍼(B13)를 통해서 스위치 소자(Q13)의 게이트를 구동한다.

승압 쵸퍼의 출력 전압(V12)은 저항(R16, R17)에 의해 분압되고, 연산 증폭기(A11)의 비반전 입력 단자에 입력된다.

한편, 기준 전압(V11)은 저항(R13, R14, R15)으로 분압되고, 연산 증폭기(A11)의 반전 입력 단자에 입력된다.

단, 트랜지스터(Q15)가 오프일 때에는 저항(R15)은 저항(R14)에 직렬 접속되기 때문에, 분압비는 높아지고, 역으로 트랜지스터(Q15)가 온일 때에는 저항(R15)은 단락되기 때문에, 분압비는 낮아진다. 연산 증폭기(A11)의 출력 단자와 반전 입력 단자 사이에는 콘덴서(C12)가 접속되어 있기 때문에, 적분 회로로서 동작한다.

연산 증폭기(A11)의 출력 신호는 비교기(A12)가 톱니형상파 발신기(OS11)의 출력 전압과 비교하기 위한 임계값 신호(ST1)로서 작용한다.

이와 같이 구성함으로써, 만약, 인버터로의 공급 전압(V12)에 대응하는 신호인 연산 증폭기(A11)의 비반전 입력 단자의 전압이 인버터로의 공급 전압의 목표값에 대응하는 신호인 연산 증폭기(A11)의 반전 입력 단자의 전압보다 높은 경우에는, 연산 증폭기(A11)의 출력(ST1)은 상승하기 때문에, 이것과 톱니형상파 발신기(OS11)의 출력 전압의 비교 결과가 하이 레벨인 기간은 짧아지기 때문에, 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호(GV11)의 듀티 사이클 비가 작아지고, 승압 쵸퍼의 능력이 작아지기 때문에, 승압 쵸퍼의 출력, 즉, 인버터로의 공급 전압(V12)이 낮아져서, 결과로서, 인버터로의 공급 전압(V12)의 목표값으로 유지하도록 피드백 제어할 수 있다.

당연하지만, 이 인버터에 의해서 1차측이 구동되는 트랜스(T11)의 2차측에 유전체 배리어 방전 램프(1)가 접속되기 때문에, 램프 인가 전압, 즉 그 전압 진폭에 대해서 목표값을 유지하도록 피드백 제어시키게 된다.

2값의 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF1)가 하이 레벨일 때에는, 저항(R12)을 통해서, 트랜지스터(Q14)를 온으로 하여, 톱니형상파 발신기(OS11)의 발진 주파수가 높은 상태로 된다. 역으로, 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF1)가 로우 레벨일 때에는, 발진 주파수가 낮은 상태로 된다.

콘덴서(C11)의 값을 먼저 결정해 두면, 발진 주파수가 낮은 상태에서의 발진 주파수는 저항(R19)에 의해 결정되고, 발진 주파수가 높은 상태에서의 발진 주파수는 저항(R18)과 저항(R19)의 양쪽에 의해 결정되기 때문에, 발진 주파수가 낮은 상태와 높은 상태의 발진 주파수를 각각 별도로 설정할 수 있다. 바꿔 말하면, 구동 주파수를 낮은 상태와 높은 상태의 각각 별도로 설정할 수 있다.

또, 2값의 전압 설정 신호(SV1)가 하이 레벨일 때에는, 저항(R11)을 통해서 트랜지스터(Q15)가 온하여, 기준 전압(V11)에 대한 분압비가 작아지고, 연산 증폭기(A11)의 반전 입력 단자로의 전압이 낮아지며, 인버터로의 공급 전압(V12)이 낮고, 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가되는 교류의 고전압의 전압 진폭이 낮은 상태로 된다. 역으로, 2값의 전압 설정 신호(SV1)가 로우 레벨일 때에는, 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가되는 교류의 고전압의 전압 진폭이 높은 상태가 된다.

저항(R13, R16, R17)의 값을 먼저 결정해 두면, 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가되는 교류의 고전압의 전압 진폭이 낮은 상태에서의 그 전압 진폭은 저항(R14)에 의해 결정되고, 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가되는 교류의 고전압의 전압 진폭이 높은 상태에서의 그 전압 진폭은 저항(R14)과 저항(R15)의 양쪽에 의해 결정되기 때문에, 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가되는 교류의 고전압의 전압 진폭이 낮은 상태와 높은 상태의 전압 진폭을 각각 별도로 설정할 수 있다.

상기한 바와 같이, 인버터의 스위치 소자가 온이 되었을 때에 발생하는 방전의 강도가 주파수가 높은 경우보다도 낮은 경우 쪽이 약해져 버리는 현상을 해결하여 조광하는 경우, 조광을 위한 조정시에는, 2값의 조광 신호(SL)가 하이 레벨일 때에, 발광량을 크게 하는 논리라고 가정하면, 조광 제어 회로(UD)는 2값의 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF1)를 하이 레벨로, 2값의 전압 설정 신호(SV1)를 하이 레벨로 설정하고, 높은 발진 주파수와, 낮은 인버터의 공급 전압에서, 발광의 균일성과 자외선 발광 효율의 관점에서 최적의 조건이 되도록 저항(R14, R18, R19)의 값을 설정한다.

역으로, 2값의 조광 신호(SL)가 로우 레벨일 때에, 발광량을 작게 하는 논리라고 가정하면, 조광 제어 회로(UD)는 2값의 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF1)를 로우 레벨로, 2값의 전압 설정 신호(SV1)를 로우 레벨로 설정하고, 낮은 발진 주파수와, 높은 인버터로의 공급 전압에 있어서, 발광의 균일성과 자외선 발광 효율의 관점에서 최적의 조건이 되도록 저항(R14, R15, R19)의 값을 설정한다.

또한, 이와 같이 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 급전 장치를 구성함으로써, 조광 신호(SL)에 따라서 조광 제어 회로(UD)가 생성한 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF1)와 전압 설정 신호(SV1)에 따라서 인버터 구동 주파수와, 유전체 배리어 방전 램프(1)의 전압 진폭이 전환되고, 발광량이 클 때에, 발광의 균일성 및 자외선 발광 효율의 관점에서 최적의 상태를 실현하면서 소기의 조광을 행하고, 발광량을 작게 한 경우에도, 발광의 균일성이 저하하는 문제를 회피한 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치를 실현할 수 있다.

또, 상기한 링잉 현상에 의해, 외부로부터 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가되는 전압이 진동적으로 변화하는 경우에도, 조광을 위해서 구동 주파수를 낮게 하고 발광량을 작게 한 조건에 대해서는, 구동 주파수를 낮게 함으로써 주기의 증가분과, 이 증가분에 대응하는 링잉 현상에 의한 진동의 위상 변화분을 적당히 평가함으로써, 2값의 전압 설정 신호(SV1)는 하이 레벨 또는 로우 레벨의 어느 것이 적당한지를 결정하고, 저항(R14, R15)의 값을 설정함으로써, 최적의 인버터로의 공급 전압, 즉 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가되는 교류의 고전압의 전압 진폭을 설정할 수 있다.

도 5 및 도 6은 각각 본 실시형태에 관한 유전체 배리어 방전 램프 장치인 희소 가스 형광 램프 장치의 비조광시와 조광시에서의 램프 전압 파형(Ve) 및 램프 전류 파형(Ie)을 도시하는 도면이다.

이 램프 전압 파형(Ve) 및 램프 전류 파형(Ie)은 전원(US)을 24V, 승압 트랜스(T11)의 1차측 권선의 턴수를 20턴, 2차측 권선의 턴수를 315턴, 저항(R33)을 5.1㏀, 동일 저항(R34)을 5.1㏀, 동일 저항(R35)을 3.0㏀의 사양으로 하였을 때의 구동 주파수가 비조광시에는 52.1㎑, 조광시에는 35.4㎑이다. 전압 진폭은 비조광시에는 930V, 조광시에는 1040V이다.

도 5 및 도 6의 전압 파형을 생성한 이 장치에서는 인버터용 스위치 소자 구동 신호(GF11, GF12) 의 펄스폭이 대단히 작기 때문에, 링잉은 하나의 산밖에 발생하지 않는다. 또한, 상기 전압 진폭은 도 5 및 도 6의 전압 파형에서 이 링잉 하나의 진폭을 지난 후 발생하고 있는 전압의 극대값을 갖고 그 값으로 하였다.

인버터용 스위치 소자 구동 신호(GF11, GF12)가 함께 오프인 기간에서의 상기한 유전체 배리어 방전 램프(1)의 정전 용량과 트랜스(T11)의 2차측 인덕턴스에 의한 LC 공진 현상에 의한 램프 전압(Ve)의 저하는 주파수가 낮은 도 6의 파형 쪽이 주파수가 높은 도 5의 파형의 것보다 크고, 그 때문에, 램프 전류(Ie) 의 피크값에 관해서는 전압 진폭(Vp)을 높게 한 도 6의 파형의 것보다도 전압 진폭(Vp)을 낮게 한 도 5의 파형 쪽이 커지고 있다.

만약, 주파수가 낮은 조건에 있어서, 전압 진폭(Vp)을 높게 하지 않았으면, 이 램프 전류의 피크값의 차이는 더욱 커지고, 램프의 발광의 균일성에 문제가 생기고 있었다는 것을, 이 차이의 정도로 억제함으로써, 발광의 균일성을 소정의 범위로 확보할 수 있었다.

다음에, 본 발명의 제2 실시형태의 도 7을 이용하여 설명한다.

도 7은 도 2에 도시하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 구체적인 구성의 다른 일례를 도시하는 도면이다.

또한, 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 이 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치는 회로 스위치 소자 구동 신호 생성 회로(UF)와 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 회로(UV)가 명확하게 구분되지 않는 구성으로 되어 있는, 소위 플라이백 방식의 인버터를 이용한 급전 장치로 구성된다. 또, 여기에서도 조광 제어 회로(UD)는 생략되어 있다.

여기에서, 톱니형상파 발신기(OS31), 연산 증폭기(A31), 비교기(A32), 콘덴서(C31, C32), 저항(R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37, R38, R39), 트랜지스터(Q32, Q33), 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF3), 전압 설정 신호(SV3)의 접속이나 작용은 상기 제1 실시형태의 도 3에 도시한 톱니형상파 발신기(OS11), 연산 증폭기(A11), 비교기(A12), 콘덴서(C11, C12), 저항(R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18, R19), 트랜지스터(Q14, Q15), 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF1), 전압 설정 신호(SV1)과 동일하다.

비교기(A32)의 출력 신호(GFV3)가 하이 레벨인 기간 중, 버퍼(B31)를 통해서 FET 등을 이용한 스위치 소자(Q31)를 온으로 한다.

이 기간에 전원(US)으로부터 트랜스(T31)에 전류가 흐르고, 에너지가 트랜스(T31)에 저장된다.

신호(GFV3)가 로우 레벨이 되면, 스위치 소자(Q31)가 빨리 오프로 되기 때문에, 트랜스(T31)에 저장된 에너지가 2차측에 해방되고, 트랜스(T31)의 권선비에 따른 고전압이 발생하여 램프에서 방전이 발생한다.

또한, 본 실시형태에서는 다이오드(D31)와 콘덴서(C33), 저항(R40, R41)은 전압 진폭을 검출하는 기능을 갖고 있다.

트랜스(T31)의 2차측에서 고전압이 발생하고 있는 기간은 1차측에서도 권선비에 따른 거의 유사 파형의 비교적 높은 전압이 발생하고 있기 때문에, 저항(R40, R41)으로 적당히 분압하고, 다이오드(D31)를 통해서 콘덴서(C33)에 충전함으로써, 콘덴서(C33)에는 스위치 소자(Q31)의 전압의 전압 진폭이 유지되게 된다.

이 전압은 램프에 인가되는 전압의 전압 진폭에 상관하는 것이기 때문에, 이것을 저항(R36)에 접속함으로써, 결과로서, 램프 인가 전압의 전압 진폭에 대해서 목표값을 유지하도록 피드백 제어가 행해진다.

상기한 바와 같이, 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF3), 전압 설정 신호(SV3)의 작용은 상기 제1 실시예의 경우의 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF1), 전압 설정 신호(SV1)와 동일하기 때문에, 모두 동일하게, 조광 신호(SL)를 따라서, 조광 제어 회로(UD)가 생성한 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF3)와 전압 설정 신호(SV3)를 따라서, 인버터 구동 주파수와, 유전체 배리어 방전 램프(1)의 전압 진폭이 전환되고, 발광량이 클 때에, 발광의 균일성 및 자외성 발광 효율의 관점에서 최적의 상태를 실현하면서 소기의 조광을 행하고, 발광량을 작게 한 경우에도, 발광의 균일성이 저하하는 문제를 회피한 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치를 실현할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치를 도 2에 도시한유전체 배리어 방전 램프 광원 장치와의 관련에 대해서 설명하면, 주로 트랜스(T31) 와 스위치 소자(Q31)로 구성되는 1개의 피드백 인버터가 도 2에서의 전압 정류 회로(UC)와 인버터 회로(UI)의 양쪽을 겸하고 있다는 특징이 있다.

즉, 비교기(A32)의 출력 신호(GFV3)의 주파수가 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가되는 교류의 고전압의 주파수를 결정하고, 비교기(A32)의 출력 신호(GFV3)의 듀티 사이클 비가 유전체 배리어 방전 램프(1)에 전압 진폭을 결정한다.

다음에, 본 발명의 제3 실시형태를 도 8을 이용하여 설명한다.

도 8은, 도 2에 도시하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치의 구체적인 구성의 다른 일례를 도시하는 도면이다.

또한, 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 이 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치는 도 3에 도시한 제1 실시형태 및 도 4에 도시한 제2 실시형태와는 달리, 회로 스위치 소자 구동 신호 생성 회로(UF)와 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 회로(UV)가 별도의 회로 구성으로 되어 있다.

본 실시형태의 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치는 FET 등의 스위치 소자(Q51, Q52, Q53, Q54)를 주요 구성 요소로 한다. 소위 풀 브리지 방식의 인버터를 이용한 급전 장치로 구성되어 있다. 또한, 여기에서도 조광 제어 회로(UD)는 생략되어 있다.

여기에서, 톱니형상파 발신기(OS51), 콘덴서(C52), 비교기(A51), 플립플롭(FF51), 앤드 게이트(G51, G52)로 이루어지는 부분은 상기 제1 실시형태인 도 3에서의 톱니형상파 발신기(OS11), 콘덴서(C11), 비교기(A12), 플립플롭(FF11),앤드 게이트(G11, G12)로 이루어지는 부분과 동일하다.

단, 도 3에 있어서 저항(R18, R19), 2값의 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF1)에 의해 온 오프 제어되는 트랜지스터(Q14)의 부분은 본 실시형태에서는 저항(R56) , 다값의 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF5)에 의해 다단계의 아날로그 전압을 출력하는 DA 변환기(DA51)와, 이것에 의해 저항값이 아날로그적으로 변화하는 가변 저항 소자(F51)의 부분으로 변경되어 있다.

따라서, 인버터용 스위치 소자 구동 신호(GF51, GF52)는 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF5)에 의해서 주파수를 다단계로 변화시킬 수 있고, 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가하는 교류의 고전압의 구동 주파수를 다단계로 변화시킬 수 있다.

예를 들면, 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF5)의 데이터 길이가 8비트이면 주파수는 256 단계로 변화시킬 수 있다.

또한, 비교기(A51)의 반전 입력 단자에는 기준 전압(V51)을 접속하고 있기 때문에, 인버터용 스위치 소자 구동 신호(GF51, GF52)의 듀티 사이클 비는 일정하다.

인버터 회로로의 입력 전원(V53)은 코일(L51), FET 등을 이용한 스위치 소자(Q55), 다이오드(D51), 평활 콘덴서(C51)를 주요 구성 요소로 하는 전압 조정 회로(UC)로서의 강압 쵸퍼에 의해 전원(US)의 전압을 강압하여 생성하고 있다.

또, 기준 전압(V52), 저항(R51, R52, R53, R54), 연산 증폭기(A52), 콘덴서(C54), 비교기(A53), 톱니형상파 발신기(OS52), 저항(R55), 콘덴서(C53)로이루어지는 부부은 도 3에서의 기준 전압(V11), 저항(R13, R14, R16, R17), 연산 증폭기(A11), 콘덴서(C12), 비교기(A12), 톱니형상파 발신기(OS11), 저항(R19), 콘덴서(C11)로 이루어지는 부분과 동일하다.

단, 도 3에서 저항(R15), 2값의 전압 설정 신호(SV1)에 의해 온 오프 제어되는 트랜지스터(Q15)인 부분은 다값의 전압 설정 신호(SV5)에 의해 다단계의 아날로그 전압을 출력하는 DA 변환기(DA52)와, 이것에 의해 저항값이 아날로그적으로 변화하는 가변 저항 소자(F52)의 부분으로 변경되어 있다.

따라서, 인버터 회로로의 입력 전원(V53)은 전압 설정 신호(SV5)에 의해서 그 전압을 다단계로 변화할 수 있고, 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가되는 교류의 고전압의 전압 진폭을 다단계로 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 전압 설정 신호(SV5)의 데이터 길이가 8비트이면, 유전체 배리어 방전 램프(1)의 전압 진폭은 256 단계로 변화시킬 수 있다.

또한, 도 3에서는 톱니형상파 발신기(OS11)에 접속되는 시정수 저항이 트랜지스터(Q14)로 변경 가능한 부분은, 본 실시형태에서는 톱니형상파 발신기(OS52)에 접속되는 시정수 저항은 간단한 저항(R55)으로 변경되어 있고, 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호(GV51)의 주파수는 일정하다.

이와 같이, 주파수를 다단계로 설정할 수 있도록 하는 것의 이점은 다단계의 조광이 가능하다는 데에 있다.

인버터 구동 주파수 설정 신호(SF5)의 데이터 길이 비트 수를 크게 하면, 실질 상으로 연속적으로 조광이 가능하게 된다.

조광 신호(SL)도 다단계의 디지털 데이터라고 하고, 가장 간단한 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF5)의 생성 방법으로서는 조광 신호(SL)를 그대로 사용하는 것으로 할 수 있다.

또, 유전체 배리어 방전 램프(1)에 인가하는 교류의 고전압의 전압 진폭을 다단계로 설정할 수 있도록 하는 것의 이점은 주파수를 바꿔서 다단계의 조광을 행하였을 때에, 설정되어 있는 주파수에 맞추어 세밀하고 적정한 유전체 배리어 방전 램프(1)의 전압 진폭을 설정할 수 있는 데에 있다.

도 11은, 도 8에 도시한 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치에서 생략된 조광 제어 회로(UD)의 일례를 도시하는 도면이다.

복잡한 조광 제어를 행하는 경우에는, 이 조광 제어 회로(UD)에 도시하는 바와 같이, 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF5)의 데이터를 어드레스로서 입력하면, 적정한 전압 설정 신호(SV5)의 데이터가 출력되도록 데이터를 기록한 RAM이나 ROM 등의 디지털 메모리를 사용하여 룩업 테이블(LUT2)로서 실현할 수 있다.

또한, 조광 신호(SL)를 그대로 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF5)로서 사용하는 경우에, 조광 신호(SL)의 데이터값에 대한 발광량의 관계가 소망의 것이 아닐 때, 예를 들면, SL을 가로축에, 발광량을 세로축으로 하고, 양자의 관계를 플롯하였을 때의 그래프가 직선형상이 되지 않는 부적당한 것이 되었을 때에는, 상기와 동일하게 조광 신호(SL)의 데이터를 어드레스로서 입력하면, 적정한 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF5)의 데이터가 출력되도록 데이터를 기억한 RAM이나 ROM 등의 디지털 메모리를 사용한 룩업 테이블(LUT1)에 의해서 양자의 관계를 보정할 수 있다.

또한, 조광 제어 회로(UD)에는 컴퓨터를 탑재하고, 이것이 조광 신호(SL)를 판독하고, 프로그램에 의해서 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF5)의 데이터와 전압 설정 신호(SV5)의 데이터를 생성하도록 해도 좋다. 이 때, 인버터 구동 주파수 설정 신호(SF5)의 데이터에 대해서, 전압 설정 신호(SV5)의 데이터는 고정적이지 않고, 램프 전압 파형 측정이나 램프의 발광량의 측정, 발광량 분포의 측정의 결과에 기초하여, 피드백 기구에 의해서 자동적으로 전압 설정 신호(SV5)의 데이터를 결정하도록 하는 것도 포함된다.

따라서, 본 실시형태와 같이 구성함으로써, 다단계, 또는 실질 상 연속적인 조광을 행할 수 있고, 그 조광 범위 내에서는 발광량이 클 때에, 발광의 균일성 및 자외선 발광 효율의 관점에서 최적의 상태를 실현하면서 소기의 조광을 행하고, 발광량을 작게 한 경우에도, 발광의 균일성이 저하하는 문제를 회피한 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치를 실현할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 도 8에 있어서는, CR 시정수를 가변으로 하기 위해서 가변 저항 소자(F51)를 사용한 것을 기재하였지만, 이것은 다른 실시형태와의 관계에 있어서, 설명의 간소화의 사정 상에서 선정한 것으로서, 발진 주파수를 전기적으로 변경 가능한 수단이면, 다른 어떠한 수단을 이용해도 좋다.

예를 들면, 전용의 VCO의 전압 제어 발진기를 이용할 수도 있다. 또, 증폭 회로의 게인을 가변으로 하기 위해서 가변 저항 소자(F52)를 사용한 것을 기재하였지만, 이것에 대해서도 동일하게 증폭 회로의 게인을 전기적으로 변경 가능한 수단이면, 다른 어떠한 방법이어도 좋다. 예를 들면, 승산형 DA 변환기를 이용함으로써, 대단히 간단하게 소망의 기능을 실현할 수 있다.

상기의 각 실시형태에서는 인버터 회로(UI)로서, 푸시풀, 플라이백, 풀 브리지 방식을 이용한 실시형태를 도시하였지만, 하프 브리지나 그 외의 방식의 인버터이어도 문제없이 적용할 수 있다.

또한, 제1 실시형태에서는 전압 조정 회로(UC)로서, 승압 쵸퍼를 이용한 실시형태를 도시하였지만, 강압 쵸퍼나 드로퍼 등의 다른 방식의 전압 조정 수단을 이용한 것이어도 좋다.

또, 제2 실시형태에서는 전압 조정 회로(UC)는 플라이백 방식 인버터에 의해서 겸용된 승압 쵸퍼를 이용한 실시형태를 도시하였지만, 강압 쵸퍼나 드로퍼 등의 전압 조정 수단을 부가해도 좋다.

또, 제3 실시형태에 있어서는, 전압 조정 회로(UC)로서 강압 쵸퍼를 이용한 실시형태를 도시하였지만, 승압 쵸퍼나 드로퍼 등의 다른 방식의 전압 조정 수단을 이용한 것이어도 좋다.

또한, 제1, 제2, 제3의 각 실시형태에 있어서는, 특히, 램프의 점등이나 소등을 제어하는 가능을 부가하지 않았지만, 이것은 본 발명을 설명함으로써 본질적이 지 않은 사항을 부가하여 기재가 복잡하게 되는 것을 단지 피하기 위해서이고, 예를 들면, 도 2에 도시하는 바와 같이, 전압 조정 회로 정지 신호(SC)를 전압 조정 회로(UC)에 입력하고, 이것에 기초하여, 예를 들면 쵸퍼 회로의 스위치 소자의 게이트 신호를 강제적으로 불활성하게 한다든지, 또 인버터 회로 정지 신호(SI)를인버터 회로(UI)에 입력하고, 예를 들면, 쵸퍼 회로의 스위치 소자의 게이트 신호를 강제적으로 불활성하게 하는 것도 가능하다.

동일하게, 예를 들면, 안전을 위한 휴즈나, 노이즈 필터, 전원 바이패스 콘덴서 등, 또한 과전류 보호 회로나 과전압 보호 회로 등에 대해서도 적당히 설치하는 것이 바람직하다.

말할 필요도 없지만, 상기의 각 실시형태에서 설명한 회로 동작의 상세 사항, 예를 들면, 신호의 극성이라든지, 구체적인 회로 소자의 선택이나 추가, 생략, 혹은 소자의 입수 수단이나 경제적 이유에 기초하는 변경 등의 창의적인 고안은 실제의 장치의 설계 업무에 있어서 임의로 수행되는 것으로서, 예를 들면, 제1 실시형태에서의 회로 구성 요소인 비교기(A12)나 톱니형상파 발신기(OS11) 등의 일부나 전부를 시판의 집적 회로, 예를 들면, 텍사스 인스트루먼트사제 TL494나 일본 전기사제 μPC494 등을 조사하여 채용하는 등의 사항은 상기한 창의적인 고안의 범위이다.

또한, 본 발명의 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치가 갖는 우수한 효과는 유전체 배리어 방전에 의해서 발생하는 광의 사용법의 여하를 불문하고, 항상 유효하게 발휘된다. 예를 들면, 램프 봉체(封體) 글래스의 내면이나 외면에 형과체층을 형성시키는 경우도 포함시키고, 발생하는 자외선에 의해서 형광체를 발광시키는 응용에서도 동일하게 유효하다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 급전 장치에 대략 주기적인 교류의 고전압의 구동 주파수가 설정 가능하고, 또한, 대략 주기적인 교류의 고전압의 전압 진폭이 상기 설정된 구동 주파수에 따라서 설정 가능한 설정 수단을 설치하였기 때문에, 발광량이 클 때에, 발광의 균일성 및 자외선 발광 효율의 관점에서 최적의 상태를 실현하면서 소기의 조광을 행하고, 발광량을 작게 한 경우에도 발광의 균일성의 저하의 문제를 해결할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 청구항 2에 기재된 바와 같이 급전 장치 및 설정 수단을 구성함으로써, 상기 청구항 1에 기재된 발명의 효과를 용이하게 실현할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 상기 설정 수단에 상기 인버터 구동 주파수 설정 신호의 데이터를 어드레스로서 적정한 전압 설정 신호의 데이터의 출력이 가능한 룩업 테이블을 구비하였기 때문에, 인버터 구동 주파수를 바꿔서 다단계의 조광을 행할 때에, 설정되어 있는 인버터 구동 주파수에 맞춰서 유전체 배리어 방전 램프에 인가하는 고전압의 전압 진폭을 세밀하고 적정한 값으로 설정할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 상기 설정 수단은 상기 구동 주파수를 낮추었을 때에, 상기 유전체 배리어 방전 램프의 방전의 강도가 감소하는 경우에는, 상기 전압 진폭을 올리도록 설정하도록 하였기 때문에, 유전체 배리어 방전 램프의 방전의 강도를 소정의 범위로 유지할 수 있다.

Claims

유전체 배리어 방전에 의해서 엑시머 분자를 생성하는 방전용 가스가 충전된 방전 공간이 있고, 상기 방전용 가스에 방전을 유기시키기 위한 2개의 전극 중 적어도 한쪽의 전극과 상기 방전용 가스의 사이에 유전체가 개재하도록 구성된 유전체 배리어 방전 램프와,

상기 유전체 배리어 방전 램프의 상기 전극에 대략 주기적인 교류의 고전압을 인가하기 위한 급전 장치를 구비하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치에 있어서,

상기 급전 장치에 상기 대략 주기적인 교류의 고전압의 구동 주파수가 설정 가능하고, 또한, 상기 대략 주기적인 교류의 고전압의 전압 진폭이 상기 설정된 구동 주파수에 따라서 설정 가능한 설정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치.
제1항에 있어서,

상기 급전 장치는, 전원과, 전원 전압을 조정하는 전압 조정 수단과, 상기 조정된 전압에 의해서 구동되는 인버터와, 인버터용 스위치 소자를 구동하기 위한 신호를 생성하는 인버터용 스위치 소자 구동 신호 생성 수단과, 전압 조정용 스위치 소자를 구동하기 위한 신호를 생성하는 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 수단과, 상기 설정 수단으로 구성되고,

상기 설정 수단은 상기 인버터용 스위치 소자 구동 신호 생성 수단에 대해서, 설정된 인버터 구동 주파수 신호를 출력하고, 상기 인버터용 스위치 소자 구동 신호 생성 수단으로부터 출력되는 인버터용 스위치 소자 구동 신호에 의해서, 상기 인버터를 상기 설정된 구동 주파수로 구동하는 동시에, 이 설정 수단은 상기 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 수단에 대해서, 전압 설정 신호를 출력하고, 상기 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호 생성 수단으로부터 출력되는 전압 조정용 스위치 소자 구동 신호에 의해서, 상기 전압 조정 수단으로부터 출력되는 상기 대략 주기적인 교류의 고전압의 전압 진폭을 상기 설정된 구동 주파수에 연관하여 설정하는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치.
제2항에 있어서,

상기 설정 수단은, 상기 인버터 구동 주파수 설정 신호의 데이터를 어드레스로서 적정한 전압 설정 신호의 데이터 출력이 가능한 룩업 테이블을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 설정 수단은 상기 구동 주파수를 낮추었을 때에, 상기 유전체 배리어 방전 램프의 방전의 강도가 감소하는 경우에는, 상기 전압 진폭을 올리도록 설정하는 것을 특징으로 하는 유전체 배리어 방전 램프 광원 장치.