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JP3637779B2 - Dielectric barrier discharge lamp light source device - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
光化学反応用の紫外線光源として使用される放電ランプの一種として、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成し、前記エキシマ分子から放射される光を利用するいわゆる誘電体バリア放電ランプが知られている。
本発明は、上記誘電体バリア放電ランプ光源装置に関し、特に本発明は、蛍光体の残光特性を測定するのに好適な誘電体バリア放電ランプ光源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
誘電体バリア放電ランプは、放電容器にエキシマ分子を形成する放電用ガスを充填し、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成させ、前記エキシマ分子から放射される光を利用する(誘電体バリア放電ランプおよびその点灯装置につては、例えば本出願人が先に提案した特願平10−120336号等を参照されたい)。
図9は誘電体バリア放電ランプ光源装置の原理構成を示す図であり、同図は2枚の誘電体5,6が存在する誘電体バリア放電ランプを示している。同図に示すように、誘電体バリア放電ランプ1には、放電プラズマ空間を挟んで電極の間に、1枚または2枚の誘電体が存在する。なお、同図のものはランプ封体7が、誘電体5,6を兼ねている。
【0003】
上記誘電体バリア放電ランプ1を点灯させる際は、その両極の電極3,4に、給電装置8の高周波電源9から、昇圧トランスTrを介して例えば10kHz〜200kHz、2kV〜10kVの高周波の交流電圧を印加する。これにより、各誘電体5,6の放電プラズマ空間2側の面に、各電極3,4側の面と等量逆符号の電荷が誘電体の分極により誘起され、放電プラズマ空間2を挟んで対向する誘電体5,6の面の間で放電する。
そして、放電が生じた部分では、誘電体5,6の放電プラズマ空間2側の面に誘起された電荷は、放電により移動した電荷により中和され、放電プラズマ空間2の電界が減少する。このため、電極3,4への電圧印加が継続されていても、放電電流はやがて停止してしまう。ただし、電極3,4への印加電圧がさらに上昇する場合は、放電電流は持続する。
1度放電が生じた後、放電が停止した場合は、電極3,4に印加される電圧の極性が反転するまで、再放電しない。
【0004】
例えばキセノンガスを封入した誘電体バリア放電ランプの場合、キセノンガスは、放電によりイオンと電子に分離し、キセノンプラズマとなる。このプラズマ中で、特定のエネルギー準位に励起されたキセノンが結合し、エキシマ分子が形成される。キセノンエキシマは、ある寿命時間を経過すると解離してしまうが、このときに開放されるエネルギーが真空紫外波長の光子として放出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
誘電体バリア放電ランプ(以下必要に応じてランプと略記する)は、上記のように電圧印加が継続されていても、しばらくしてから放電は停止してしまい電圧の極性が反転するまで再放電しない。このため、ランプは電圧が印加される毎にパルス的に発光し、連続的に発光しない。
したがって、誘電体バリア放電ランプを蛍光体の残光特性測定等の光源に利用する場合には、誘電体バリア放電ランプの発光パルス列の発生を必要期間だけ停止するとともに、発光パルス列の最後の発光パルスを、それ以前の発光パルス列の各発光パルスと略同じとすることが必要である。
【0006】
すなわち、図10(a)、図11(a)に示すように、発光パルス列の最後の発光パルスを、それ以前の発光パルス列と略同じとすれば、発光パルスが停止した後、蛍光体の発光強度は図10(b)、図11(b)に示すようにその残光特性にしたがって低下し、蛍光体の残光特性を正確に測定することができる。
しかしながら、上記ランプを点灯させるための高周波電源として用いられるフライバック方式、フルブリッジ方式、あるいはハーフブリッジ方式等の給電回路は、給電回路の電源を遮断したり、スイッチング素子へのゲート信号を停止した後も、しばらくの間リンギング等により振動電圧を発生し、ランプに振動電圧が印加される。このため、ランプは直ちに発光を停止しない。
【0007】
図12はフライバック方式の給電回路により誘電体バリア放電ランプを点灯させる場合において、給電回路のスイッチング素子へのゲート信号をオフにしてスイッチング素子を遮断したときの、ランプ印加電圧波形とランプの発光強度信号を示す図である。同図において、横軸は時間(ms)を示し、同図の「点灯停止」がスイッチング素子へのゲート信号を遮断した時点を示している。
同図(a)に示すように、給電回路のスイッチング素子へのゲート信号を遮断した後も、ランプに電圧が印加され同図(b)に示すようにランプは発光する。また、発光パルス列の最後の発光パルスは小さくなり、それ以前の発光パルスと同じにならない。
一般に、給電回路のスイッチング素子のゲート信号を遮断する等してランプの発光を停止した場合、図13(a)(b)に示すようにランプ発光強度の低下に応じて蛍光体の発光強度も次第に小さくなり、蛍光体の残光特性を正確に測定することができない。
【0008】
また、上記したフライバック方式、フルブリッジ方式、あるいはハーフブリッジ方式等の給電回路は、出力端には前記図9に示したように昇圧トランスTrが設けられ、昇圧トランスの2次側にランプが接続されている。また、蛍光体の残光特性を測定するために給電回路の動作を停止させる期間は、昇圧トランスの2次側に発生する電圧の繰り返し周期よりはるかに長い。
このため、ランプの発光を停止させるため、昇圧トランスの一次側に電圧が印加されている状態で回路動作を停止させると、昇圧トランスが飽和する。昇圧トランスの飽和は、給電回路のスイッチング素子の破壊を招くこととなるので避けなければならない。
すなわち、誘電体バリア放電ランプを蛍光体の残光特性測定の光源として用いるためには、昇圧トランスの飽和を回避しつつ、前記図10、図11に示したように発光パルス列の最後の発光パルスが、それ以前の発光パルス列と略同じとなるようにランプの発光を停止させる必要がある。
【0009】
本発明は上記した事情に鑑みなされたものであって、昇圧トランスを飽和させることなく、蛍光体の残光特性を測定するに必要な期間、光源装置の発光を停止させることができ、かつ、蛍光体の残光特性を正確に測定することができる誘電体バリア放電ランプ光源装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、前記した誘電体バリア放電ランプと、この誘電体バリア放電ランプの電極に高電圧を印加するための給電装置とを有する誘電体バリア放電ランプ光源装置を次のように構成する。
(1) 昇圧トランスを介して前記誘電体バリア放電ランプに休止期間をもって周期的な波形の高電圧を印加する給電装置を設け、上記周期的な波形の高電圧により誘電体バリア放電ランプを点灯させる。
(2) 上記誘電体バリア放電ランプの点灯させるための前記スイッチング素子の駆動を停止させた後に、上記昇圧トランスの一次側を短絡する手段を設け、蛍光体の残光特性を測定するため誘電体バリア放電ランプの点灯を停止させるとき、上記短絡手段により、昇圧トランスの一次側を短絡する。
本発明においては、上記のように誘電体バリア放電ランプに休止期間をもって周期的な波形の高電圧を印加して点灯させ、前記スイッチング素子の駆動を停止させた後に、昇圧トランスの一次側を短絡して、昇圧トランス等に蓄積されたエネルギーを解放し誘電体バリア放電ランプの点灯を停止するようにしたので、発光パルス列の最後の発光パルスがそれ以前の発光パルス列と略同じとなるようにランプの発光を停止させることができる。また、誘電体バリア放電ランプの点灯停止期間中に昇圧トランスが飽和することもない。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の誘電体バリア放電ランプ光源装置の第1の実施例を示す図であり、同図はフライバック方式の給電回路を用いた場合の実施例を示している。
同図において、1は誘電体バリア放電ランプ、11は昇圧トランス、12は第1のスイッチング素子であり、例えば、駆動用パワーMOSFETを使用することができる。13はクロック信号CK0を出力する発振器、14は上記第1のスイッチング素子12を駆動するためのゲート信号を発生するゲート信号生成回路である。
ゲート信号生成回路14は、クロック信号CK0が立ち上がったとき、D−FF15bが出力する禁止信号EN1がハイレベル(以下Hレベルという)であれば所定時間幅のゲート信号Gを出力する。
【0012】
15は点灯/消灯制御回路であり、遅延回路15aとD−フリップフロップ15b(以下D−FFと略記する)から構成され、D−FF15bは許可/禁止信号EN0がローレベル(以下Lレベルという)になると、クロックCK0を所定時間遅延させたクロックCK1の立ち上がりのタイミングで、禁止信号EN1をLレベルとする。
16は単安定マルチマルチバイブレータ(以下MMと略記する)であり、禁止信号EN1の立ち下がりのタイミングで所定時間幅のダンプ信号DMPを出力する。17はダンパ回路、18はパワートランジスタ等から構成される第2のスイッチング素子であり、ダンパ回路17はダンプ信号DMPが出力されている間、第2のスイッチング素子18をオンにして、昇圧トランス11の一次側を短絡する。また、19はコンデンサ、20は抵抗である。
【0013】
図2は図1に示した光源装置の各部の波形を示す図であり、同図を参照しながら本実施例の光源装置の動作を説明する。
まず、許可/禁止信号EN0がHレベルであり、誘電体バリア放電ランプが点灯している状態における動作を説明する。
発振器13が出力するクロック信号CK0(図2のCK0参照)はゲート信号生成回路14に与えられ、ゲート信号生成回路14はクロック信号CK0の立ち上がりタイミングで所定幅のゲート信号Gを発生する(図2のG参照)。
ゲート信号GがHレベルになると、第1のスイッチング素子12がオンになり、直流電源+→昇圧トランス11の一次巻線、スイッチング素子12の経路で電流が流れ、昇圧トランス11にエネルギーが蓄えられる。
【0014】
次いで、スイッチング素子12がオフになると、昇圧トランス11に流れていた電流が遮断されるため、昇圧トランス11に蓄えられていたエネルギーが放出され、図2に示すように(図2のVs参照)、昇圧トランス11の2次側に急峻な立ち上がりを持つ電圧波形が発生する。この電圧波形は時間とともに減衰し、次のスイッチング素子12がオンになった後、オフになると上記と同様に再び急峻な立ち上がりを持つ電圧波形が発生する。すなわち、スイッチング素子12をオン/オフする毎に急峻な立ち上がりを持つ電圧波形が発生し、誘電体バリア放電ランプ1には正負に変化する高周波電圧が印加される。誘電体バリア放電ランプ1は、電圧が印加されたとき発光するので、上記高周波電圧の立ち上がり、立ち下がりの時点で前記図10(a)あるいは図11(b)に示したようにパルス的に発光する。
なお、この状態では、許可/禁止信号EN0はHレベルであり、D−FF15b、MM16、ダンパ回路17の出力はともにLレベルのため、第2のスイッチング素子18はオフである。
【0015】
次に、上記のようにランプ1が発光しているときに、図2に示すように許可/禁止信号EN0がLレベルになった場合の動作について説明する。
点灯/消灯制御回路15の遅延回路15aは、クロック信号CK0を所定時間遅延させた図2に示すクロック信号CK1を発生しており、許可/禁止信号EN0がLレベルになると、クロック信号CK1の立ち上がりタイミングで、D−FF15bがセットされ、その出力EN1がLレベルとなる(図2のEN1参照)。
これにより、ゲート信号生成回路14の動作が禁止され、ゲート信号Gの発生は停止する(図2のG参照)。また、MM16が動作し、図2に示すように所定時間幅のダンプ信号DMPを発生する。このダンプ信号DMPはダンパ回路17に与えられ、ダンパ回路17は第2のスイッチング素子18をオンにする。このため、昇圧トランス11の一次側がスイッチング素子18、抵抗20を介して短絡され、昇圧トランス11の二次側の電圧は図2のVsに示すように0となる。このため、ランプ1は直ちに発光を停止する。
【0016】
ついで、MM16の出力がLレベルとなり、図2に示すようにダンプ信号DMPがLレベルとなると、スイッチング素子18はオフとなる。この状態では、昇圧トランス11等に蓄えられていたエネルギーはスイッチング素子18を介して放出されているので、図2に示すように昇圧トランス11の2次側にはランプ1を発光させるような電圧は発生しない。
この状態で再び許可/禁止信号EN0がHレベルとなると、D−FF15bの出力がHレベルになり、ゲート信号生成回路14がゲート信号Gの発生を開始し、前記したようにランプ1は発光を開始する。
【0017】
なお、昇圧トランス11の一次側を短絡するタイミングは、遅延回路15aによりクロック信号CK0に対するクロック信号CK1の遅延時間を選定することにより任意に定めることができ、クロック信号CK1の立ち上がりタイミングを、昇圧トランス11の出力電圧が略0になったときに設定することにより、図2のVsに示すような出力波形とすることができる。
また、フライバック方式の回路を用いた場合には、図2のVsに示すように許可/禁止信号EN0がHレベルになった後の昇圧トランス11の2次側電圧変化は、正のピーク値から0レベルまでで、通常点灯時の電圧変化より小さくなる。このため、このときの発光パルス強度は通常点灯時の発光パルス強度より若干小さくなるが、残光特性を測定する上では実用上支障がない。
【0018】
図3は上記した許可/禁止信号EN0を発生する許可/禁止信号発生回路の一例を示す図である。同図において、21はパルス信号を発生する発振器、22は上記発振器の発振周波数を設定する周波数設定手段、23は単安定マルチバイブレータ(MMと略記する)、24はMM23が出力するパルス幅を設定するパルス幅設定手段である。
同図において、発振器21は周波数設定手段22により設定される周波数でパルス信号を発生する。MM23は発振器21の出力パルスが立ち上がると、パルス幅設定手段24により設定されるパルス幅のパルスを発生し、この信号が許可/禁止信号EN0として、図1に示した点灯/消灯制御回路15に与えられる。
図3に示す点灯/禁止信号発生回路を用いることにより、許可/禁止信号EN0のHレベルの期間、およびLレベルの期間を周波数設定手段22、パルス幅設定手段24により任意に設定することができ、誘電体バリア放電ランプ1の点灯時間、消灯時間を任意に制御することができる。
【0019】
図4は本実施例の光源装置のランプ印加電圧波形およびランプの発光強度信号波形の実測データを示す図である。
同図において、横軸は時間(ms)であり、「点灯停止」が禁止信号EN1がLレベルになった時点を示している。同図から明らかなように、本実施例の光源装置においては「点灯停止」時点でランプの発光をほぼ完全に停止させることができ、蛍光体の残光特性を正確に測定することが可能となった。また、昇圧トランス11に印加される電圧が0の状態でランプの点灯を停止させているので、昇圧トランス11が飽和することもない。
【0020】
次に、本発明をフルブリッジ方式の給電回路に適用した場合の実施例について説明する。
図5は、フルブリッジ方式の給電回路の主回路構成を示す図である。同図において、1は誘電体バリア放電ランプ、11は昇圧トランス、31a〜31dは駆動用パワーMOSFET等からなるスイッチング素子、32a〜32dはゲート駆動回路、33a〜33dはダイオード、34は直流電源である。
本実施例のフルブリッジ方式の主回路は、同図に示すように、スイッチング素子31a〜31dをブリッジ状に接続し、スイッチング素子31a,31d、スイッチング素子31c,31bの接続点に昇圧トランス11の1次側巻線を接続したものであり、スイッチング素子31a〜31dを次の▲1▼〜▲5▼のように動作させることにより、昇圧トランス11の2次側巻線に交流電圧を発生させランプ1を発光させる。
【0021】
▲1▼ スイッチング素子31cがオン、31dがオフになっている状態で、スイッチング素子31aをオンにする。これにより、スイッチング素子31a→昇圧トランス11の1次巻線→スイッチング素子31cの経路が形成され、昇圧トランス11の1次巻線が短絡状態となる。これにより、昇圧トランス11等に蓄えられていたエネルギーが解放される。
▲2▼ スイッチング素子31aをオンにしたまま、スイッチング素子31cをオフにし、スイッチング素子31bをオンにする。これにより、直流電源34→スイッチング素子31a→昇圧トランス11の1次巻線→スイッチング素子31b→直流電源34の経路で形成され、昇圧トランス11の1次巻線に電圧が印加される。
▲3▼ スイッチング素子31bをオンにしたまま、スイッチング素子31aをオフにし、スイッチング素子31dをオンにする。これにより、スイッチング素子31b→昇圧トランス11の1次巻線→スイッチング素子31dの経路が形成され、昇圧トランス11の一次巻線が短絡状態となる。
▲4▼ スイッチング素子31dをオンにしたまま、スイッチング素子31bをオフにし、スイッチング素子31cをオンにする。これにより、直流電源34→スイッチング素子31c→昇圧トランス11の1次巻線→スイッチング素子31d→直流電源34の経路で形成され、昇圧トランス11の1次巻線に上記▲2▼とは逆方向の電圧が印加される。
▲5▼ スイッチング素子31cをオンにしたまま、スイッチング素子31dをオフにし、スイッチング素子31aをオンにして上記▲1▼に戻る。
【0022】
図6は図5に示すスイッチング素子31a〜31dを駆動するゲート信号生成回路の構成を示す図である。
同図において、41はクロック信号CKAを発生する発振器であり、発振器41が発生するクロック信号CKAはD−FF43のクロック入力端子およびオアゲート42に入力される。オアゲート42の他方の入力には、D−FF43の出力が入力される。D−FF43はクロック信号CKAが入力されたときD入力端子の状態にセットされ、例えばクロック信号CKAが入力されたときD入力端子がHレベルであれば、Q出力にHレベルの信号を出力する。
D−FF43の出力は通常動作時(許可/禁止信号ENAがLレベルで、ランプの点灯が許可されているとき)、Lレベルでありオアゲート42はクロック信号CKAと同位相のクロック信号CKBを発生し、このクロック信号CKBはカウンタ47、D−FF44およびD−FF49a〜49dのクロック入力端子に入力される。
【0023】
D−FF44はクロック信号CKBが入力されたときD入力端子の状態にセットされ、例えばカウンタ47の出力端子QDがHレベルであれば、反転出力QにLレベルの信号を出力する。D−FF44の出力はアンドゲート45に入力され、アンドゲート45はD−FF44の出力がHレベルであり、かつ、カウンタ47の出力QDがHレベルのときHレベルの出力を発生する。
アンドゲート45の出力はアンドゲート46に入力され、アンドゲート46の他方の入力端には、ランプの点灯を許可/禁止する許可/禁止信号ENAが入力される。なお、許可/禁止信号ENAは前記図3に示した許可/禁止信号発生回路を用いて発生させることができる。
【0024】
アンドゲート46は、許可/禁止信号ENAがLレベルのときは、Lレベルの出力を発生するので、許可/禁止信号ENAがLレベルであれば前記D−FF43の出力INHはLレベルであり、前記したオアゲート42はクロック信号CKBを発生し続ける。
カウンタ47は例えば4ビットのバイナリーカウンタであり、上記クロック信号CKBをカウントし、クロック信号CKBが8個入力したとき、その出力QDがHレベルとなり、次の8個のクロックが入力したとき出力QDがLレベルになる動作を繰り返す。
カウンタ47の出力は、ゲート信号G1を発生する下端遅延回路51aに与えられるとともに、反転回路48により反転されてゲート信号G3を発生する下端遅延回路51bおよびD−FF49aに与えられる。
【0025】
D−FF49a〜49dは遅延回路を構成しており、最初のクロック信号CKBが入力されたときD−FF49aがセットされ、次のクロック信号CKBが入力されたとき、D−FF49aの出力が次のD−FF49bにセットされる。同様に、クロック信号CKBが入力される毎に順次D−FF49c、D−FF49dがセットされる。
すなわち、D−FF49a、D−FF49b、D−FF49c、D−FF49dは、それぞれ1,2,3,4クロック信号分遅延した信号を出力する。したがって、ジャンパー線Jにより端子S1〜S4のいずれかを接続することにより、必要な遅延信号を取り出すことができる。
【0026】
図6では、D−FF49bの出力が取り出され、ゲート信号G4を発生する下端遅延回路51cおよび反転回路50に与えられる。反転回路50は、D−FF49bの出力を反転し、ゲート信号G2を発生する下端遅延回路51dに出力する。
下端遅延回路51a〜51dは、ゲート信号G1〜G4の立ち上がりのタイミングを調整するために設けられた遅延回路であり、下端遅延回路51a〜51dの出力は反転回路52a〜52dを介してゲート信号G1〜G4として出力される。
【0027】
図7、図8は本実施例のゲート信号生成回路の動作を説明する図である。図8は図7の続きであり、図8の点線は、図7のクロツク信号CKA,CKBのタイミングを示している。
以下、前記図5、図6を参照しながら、図7、図8により本実施例の動作について説明する。
まず、許可/禁止信号ENAがLレベルであり、誘電体バリア放電ランプが点灯している状態における動作を説明する。
許可/禁止信号がENAがLレベルのとき、前記したようにD−FF43の出力はLレベルであり、発振器41が出力するクロック信号CKA(図7参照)はオアゲート42を通過し、クロック信号CKB(図7参照)として、カウンタ47、D−FF49a、および、D−FF44に与えられる。
カウンタ47は上記クロック信号CKBをカウントし、その結果、カウンタ47の出力QDは図7に示すように変化する。
【0028】
カウンタ47の出力QDは下降端遅延回路51aに与えられ、パルスの立ち下がり時に所定時間遅延され、反転回路52aで反転され図8に示すようにゲート信号G1として出力される。
すなわち、反転回路52aの出力は、信号QDがLレベルになってから所定の遅延時間後にHレベルになり、信号QDがHレベルになるのと同時にLレベルとなる。このため、図8に示すような立ち上がりのタイミングが遅延したゲート信号G1が発生する。
また、カウンタ47の出力QDは反転回路48を介して下降端遅延回路51bおよびD−FF49aに与えられる。下降端遅延回路51bは上記反転回路48の出力の立ち下がりを所定時間遅延させる。下降端遅延回路51bの出力は反転回路52bで反転され、図8に示すように立ち上がりのタイミングが遅延したゲート信号G3として出力される。
【0029】
D−FF49aに入力された反転回路48の出力は、D−FF49a、D−FF49bにより2クロック信号分遅延され、下降端遅延回路51cおよび反転回路50に与えられる。下降端遅延回路51cはD−FF49bの出力の立ち下がりを所定時間遅延させ、この出力は反転回路52cで反転され図8に示すように立ち上がりのタイミングが遅延したゲート信号G4として出力される。
また、反転回路50の出力は、下降端遅延回路51dに与えられる。下降端遅延回路51dは反転回路50の出力の立ち下がりを所定時間遅延させ、この出力は反転回路52dで反転され、図8に示すように立ち上がりのタイミングが遅延したゲート信号G2として出力される。
【0030】
上記下降端遅延回路51a〜51dを設けることにより、スイッチング素子31a,31dあるいはスイッチング素子31c,31dが同時導通し、短絡回路が形成されるのを防止することができる。
また、図8の電圧Vsが0の期間は、前記したD−FF49a〜D−FF49dから構成される遅延回路のジャンパー線Jの接続位置を変えることにより変えることができ、例えば、ジャンパー線JをD−FF49cの端子S3に接続することにより、電圧Vsが0の期間を1クロック分長くすることができる。
【0031】
上記ゲート信号G1〜G4により前記図5に示した主回路のスイッチング素子31a〜31dが駆動され、昇圧トランス11に高周波電圧が印加される。
すなわち、ゲート信号G1、ゲート信号G4がHレベルになると、スイッチング素子31a,31cがオンとなり、この状態では昇圧トランス11の1次巻線が短絡状態になる。
ついで、ゲート信号G4がLレベルとなり、所定の遅延時間後、ゲート信号G2がHレベルになると、スイッチング素子31bがオンになり、直流電源34→スイッチング素子31a→昇圧トランス11の1次巻線→スイッチング素子31b→直流電源34の経路が形成され、昇圧トランス11の1次巻線に電圧が印加される。
次に、ゲート信号G1がLレベルとなり、所定遅延時間後に、ゲート信号G3がHレベルとなると、スイッチング素子31dがオンになり、スイッチング素子31b→昇圧トランス11の1次巻線→スイッチング素子31dの経路が形成され、昇圧トランス11の一次巻線が短絡状態となる。
【0032】
ついで、ゲート信号G2がLレベルとなり、所定時間後にゲート信号G4がHレベルになると、スイッチング素子31cがオンになり、直流電源34→スイッチング素子31c→昇圧トランス11の1次巻線→スイッチング素子31d→直流電源34の経路で形成され、昇圧トランス11の1次巻線に電圧が印加される。
上記動作を繰り返すことにより、昇圧トランス11の1次巻線に高周波電圧が印加され、昇圧トランス11の2次側電圧には図8に示す電圧Vsが発生する。これにより、誘電体バリア放電ランプ1は印加電圧が0から正、0から負に変化するとき発光し、前記したようにパルス的な発光を繰り返す。
【0033】
次に、上記のようにランプ1が点灯している状態で、許可/禁止信号がENAがHレベルとなった場合の動作について説明する。
許可/禁止信号ENAがHレベルになると、アンドゲート46の一方の入力端がHレベルとなる。アンドゲート46の他方の入力端には、アンドゲート45の出力が入力されており、アンドゲート45は、D−FF44の出力QIおよびカウンタ47の出力QDがともにHレベルになったとき、出力がHレベルになる。
したがって、図7に示すようにQD、QIがともにHレベルになったとき、アンドゲート46の他方の入力端がHレベルとなり、アンドゲート46はHレベルの出力を発生する。アンドゲート46の出力はD−FF43に入力され、D−FF43の出力INHはクロック信号CKAが入力されたとき、Hレベルとなる(図7のINH参照)。
【0034】
信号INHがHレベルとなると、オアゲート42の出力はHレベルとなり、クロック信号CKBは停止する(図7のCKB参照)。
このため、カウンタ47は動作せず、図8に示すように、ゲート信号G1,G4がLレベル、ゲート信号G2,G3がHレベルの状態で回路の動作が停止する。これにより、図5に示す主回路のスイッチング素子31a,31cがオフ、スイッチング素子31b,31dがオン状態となり、昇圧トランス11の1次側が短絡された状態となる。また、昇圧トランス11の2次側には電圧が発生せず、誘電体バリア放電ランプは発光を停止する。
そして、再び、許可/禁止信号ENAがLレベルになると、D−FF43の出力はLレベルとなり、前記した動作を開始し、誘電体バリア放電ランプ1は発光を開始する。
【0035】
本実施例においては、上記のように昇圧トランス11の1次側が短絡された状態で回路動作を停止させるようにしているので、前記第1の実施例と同様、前記図10,図11に示したようにランプの点灯を完全に停止させることができ、また、ランプの点灯を禁止しているとき、昇圧トランス11に電圧が印加されることがない。このため、昇圧トランスの飽和を回避することができる。
なお、上記実施例では、スイッチング素子31b,31dがオン状態でランプの点灯を停止するようにしているが、論理回路を適宜構成することにより、スイッチング素子31a,31cがオン状態でランプの点灯を停止するようにすることもできる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、誘電体バリア放電ランプに休止期間をもって周期的な波形の高電圧を印加して点灯させ、誘電体バリア放電ランプの点灯させるための前記スイッチング素子の駆動を停止させた後に、昇圧トランスの一次側を短絡して、誘電体バリア放電ランプの点灯を禁止するようにしたので、昇圧トランスを飽和させることなく蛍光体の残光特性を測定するに必要な期間、光源装置の発光を停止させることができる。
また、発光パルス列の最後の発光パルスが、それ以前の発光パルス列と略同じとなるようにランプの発光を停止させることができるので、蛍光体の残光特性を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の誘電体バリア放電ランプ光源装置の第1の実施例を示す図である。
【図2】図1に示した光源装置の各部の波形を示す図である。
【図3】許可/禁止信号発生回路の一例を示す図である。
【図4】第1の実施例の光源装置のランプ印加電圧波形およびランプの発光強度信号波形の実測データを示す図である。
【図5】本発明の第2の実施例のフルブリッジ方式給電回路の主回路構成を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施例のゲート信号生成回路の構成を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施例の各部の波形を示す図(1)である。
【図8】本発明の第2の実施例の各部の波形を示す図(2)である。
【図9】誘電体バリア放電ランプ光源装置の原理構成を示す図である。
【図10】蛍光体の残光特性を測定することが可能なランプの発光強度と蛍光体の発光強度(理想的な波形)を示す図である。
【図11】蛍光体の残光特性を測定することが可能なランプの発光強度と蛍光体の発光強度(理想的ではないが実用上問題がない波形)を示す図である。
【図12】給電回路のスイッチング素子を遮断したときのランプ印加電圧波形とランプの発光強度信号の実測データを示す図である。
【図13】ランプの発光強度が次第に小さくなる場合の蛍光体の発光強度を示す図である。
【符号の説明】
1 誘電体バリア放電ランプ
11 昇圧トランス
12 スイッチング素子
13 発振器
14 ゲート信号生成回路
15 点灯/消灯制御回路
15a 遅延回路
15b D−フリップフロップ
16 単安定マルチマルチバイブレータ
17 ダンパ回路
18 スイッチング素子
19 コンデンサ
20 抵抗である。
21 発振器
22 周波数設定手段
23 単安定マルチバイブレータ
24 パルス幅設定手段
31a〜31d スイッチング素子
32a〜32d ゲート駆動回路
33a〜33d ダイオード
34 直流電源
41 発振器
42 オアゲート
43,44 D−フリップフロップ
45,46 アンドゲート
47 カウンタ
48,50 反転回路
49a〜49d D−フリップフロップ
51a〜51d 下端遅延回路
52a〜52d 反転回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
As a kind of discharge lamp used as an ultraviolet light source for photochemical reaction, a so-called dielectric barrier discharge lamp is known in which excimer molecules are formed by dielectric barrier discharge and light emitted from the excimer molecules is used.
The present invention relates to the dielectric barrier discharge lamp light source device, and more particularly, the present invention relates to a dielectric barrier discharge lamp light source device suitable for measuring the afterglow characteristics of a phosphor.
[0002]
[Prior art]
A dielectric barrier discharge lamp fills a discharge vessel with a discharge gas for forming excimer molecules, forms excimer molecules by dielectric barrier discharge, and utilizes light emitted from the excimer molecules (dielectric barrier discharge lamp). For the lighting device and the lighting device, see, for example, Japanese Patent Application No. 10-120336 previously proposed by the present applicant).
FIG. 9 is a diagram showing a principle configuration of a dielectric barrier discharge lamp light source device, and this figure shows a dielectric barrier discharge lamp in which two dielectrics 5 and 6 exist. As shown in the figure, the dielectric barrier discharge lamp 1 has one or two dielectrics between the electrodes with the discharge plasma space interposed therebetween. In the figure, the lamp seal 7 also serves as the dielectrics 5 and 6.
[0003]
When the dielectric barrier discharge lamp 1 is lit, high-frequency AC voltages of, for example, 10 kHz to 200 kHz and 2 kV to 10 kV are applied to the electrodes 3 and 4 of both electrodes from the high frequency power source 9 of the power supply device 8 via the step-up transformer Tr. Apply. As a result, charges having the same sign opposite to that of the surfaces on the electrodes 3 and 4 are induced on the surfaces of the dielectrics 5 and 6 on the discharge plasma space 2 side by polarization of the dielectrics, and the discharge plasma space 2 is sandwiched between them. Discharge occurs between the surfaces of the opposing dielectrics 5 and 6.
In the portion where the discharge has occurred, the charges induced on the surfaces of the dielectrics 5 and 6 on the discharge plasma space 2 side are neutralized by the charges moved by the discharge, and the electric field in the discharge plasma space 2 decreases. For this reason, even if the voltage application to the electrodes 3 and 4 is continued, the discharge current will eventually stop. However, when the voltage applied to the electrodes 3 and 4 further increases, the discharge current continues.
When the discharge is stopped after the discharge is generated once, the discharge is not performed again until the polarity of the voltage applied to the electrodes 3 and 4 is reversed.
[0004]
For example, in the case of a dielectric barrier discharge lamp in which xenon gas is sealed, the xenon gas is separated into ions and electrons by discharge and becomes xenon plasma. In this plasma, xenon excited to a specific energy level binds to form an excimer molecule. Xenon excimer dissociates after a certain lifetime, but the energy released at this time is released as photons of vacuum ultraviolet wavelength.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Dielectric barrier discharge lamps (hereinafter abbreviated as lamps as necessary), even if voltage application is continued as described above, the discharge stops after a while and redischarges until the polarity of the voltage is reversed. do not do. For this reason, the lamp emits light in pulses every time a voltage is applied, and does not emit light continuously.
Therefore, when the dielectric barrier discharge lamp is used as a light source for measuring the afterglow characteristics of the phosphor, the generation of the light emission pulse train of the dielectric barrier discharge lamp is stopped for a necessary period, and the last light emission pulse of the light emission pulse train is used. Is substantially the same as each light emission pulse in the previous light emission pulse train.
[0006]
That is, as shown in FIGS. 10 (a) and 11 (a), if the last light emission pulse in the light emission pulse train is substantially the same as the previous light emission pulse train, the light emission of the phosphor after the light emission pulse is stopped. The intensity decreases according to the afterglow characteristics as shown in FIGS. 10B and 11B, and the afterglow characteristics of the phosphor can be accurately measured.
However, power supply circuits such as flyback, full bridge, and half bridge systems that are used as high-frequency power sources to turn on the lamps cut off the power supply of the power supply circuit and stopped the gate signal to the switching element. Thereafter, an oscillating voltage is generated by ringing or the like for a while, and the oscillating voltage is applied to the lamp. For this reason, the lamp does not stop emitting light immediately.
[0007]
FIG. 12 shows the lamp applied voltage waveform and the light emission of the lamp when the dielectric barrier discharge lamp is turned on by a flyback power supply circuit and the gate signal to the switching element of the power supply circuit is turned off to shut off the switching element. It is a figure which shows an intensity | strength signal. In the figure, the horizontal axis indicates time (ms), and shows the time when “lighting stop” in the figure cuts off the gate signal to the switching element.
As shown in FIG. 6A, a voltage is applied to the lamp even after the gate signal to the switching element of the power feeding circuit is cut off, and the lamp emits light as shown in FIG. In addition, the last light emission pulse in the light emission pulse train becomes smaller and does not become the same as the previous light emission pulse.
In general, when the light emission of the lamp is stopped by shutting off the gate signal of the switching element of the power feeding circuit, as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), the light emission intensity of the phosphor also increases as the lamp light emission intensity decreases. It becomes gradually smaller and the afterglow characteristics of the phosphor cannot be measured accurately.
[0008]
Further, the above-described power supply circuit such as the flyback method, the full bridge method, or the half bridge method is provided with a step-up transformer Tr at the output end as shown in FIG. 9, and a lamp is provided on the secondary side of the step-up transformer. It is connected. In addition, the period during which the operation of the power feeding circuit is stopped to measure the afterglow characteristics of the phosphor is much longer than the repetition period of the voltage generated on the secondary side of the step-up transformer.
For this reason, if the circuit operation is stopped in a state where a voltage is applied to the primary side of the step-up transformer in order to stop the light emission of the lamp, the step-up transformer is saturated. Saturation of the step-up transformer must be avoided because it causes destruction of the switching elements of the power supply circuit.
That is, in order to use the dielectric barrier discharge lamp as a light source for measuring the afterglow characteristic of the phosphor, the last light emission pulse of the light emission pulse train is avoided as shown in FIGS. 10 and 11 while avoiding saturation of the step-up transformer. However, it is necessary to stop the light emission of the lamp so as to be substantially the same as the previous light emission pulse train.
[0009]
The present invention has been made in view of the circumstances described above, and can suspend light emission of the light source device for a period necessary to measure the afterglow characteristics of the phosphor without saturating the step-up transformer, and It is an object to provide a dielectric barrier discharge lamp light source device capable of accurately measuring afterglow characteristics of a phosphor.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a dielectric barrier discharge lamp light source device including the above-described dielectric barrier discharge lamp and a power supply device for applying a high voltage to the electrodes of the dielectric barrier discharge lamp is configured as follows.
(1) The dielectric barrier discharge lamp has a rest period via a step-up transformer. Periodic A power supply device that applies a high voltage with a waveform is provided. Periodic The dielectric barrier discharge lamp is turned on by the high voltage of the waveform.
(2) Above After stopping the driving of the switching element for lighting the dielectric barrier discharge lamp, Means for short-circuiting the primary side of the step-up transformer is provided, and when the lighting of the dielectric barrier discharge lamp is stopped in order to measure the persistence characteristic of the phosphor, the primary side of the step-up transformer is short-circuited by the short-circuit means.
In the present invention, the dielectric barrier discharge lamp has a rest period as described above. Periodic Apply high voltage of waveform to light up, After stopping the driving of the switching element, Since the primary side of the step-up transformer is short-circuited to release the energy accumulated in the step-up transformer and the like so that the dielectric barrier discharge lamp stops lighting, the last light emission pulse of the light emission pulse train is the same as the previous light emission pulse train. The light emission of the lamp can be stopped so as to be substantially the same. Further, the step-up transformer does not saturate during the lighting stop period of the dielectric barrier discharge lamp.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a dielectric barrier discharge lamp light source device according to the present invention. FIG. 1 shows an embodiment when a flyback type power feeding circuit is used.
In the figure, 1 is a dielectric barrier discharge lamp, 11 is a step-up transformer, and 12 is a first switching element. For example, a driving power MOSFET can be used. Reference numeral 13 denotes an oscillator that outputs a clock signal CK0, and reference numeral 14 denotes a gate signal generation circuit that generates a gate signal for driving the first switching element 12.
When the clock signal CK0 rises, the gate signal generation circuit 14 outputs a gate signal G having a predetermined time width if the inhibition signal EN1 output from the D-FF 15b is at a high level (hereinafter referred to as H level).
[0012]
Reference numeral 15 denotes a lighting / light-off control circuit, which includes a delay circuit 15a and a D-flip flop 15b (hereinafter abbreviated as D-FF). The D / FF 15b has a permission / inhibition signal EN0 at a low level (hereinafter referred to as L level). Then, the inhibition signal EN1 is set to L level at the rising timing of the clock CK1 obtained by delaying the clock CK0 by a predetermined time.
Reference numeral 16 denotes a monostable multi-multivibrator (hereinafter abbreviated as MM), which outputs a dump signal DMP having a predetermined time width at the falling timing of the inhibition signal EN1. Reference numeral 17 denotes a damper circuit, and 18 denotes a second switching element composed of a power transistor or the like. The damper circuit 17 turns on the second switching element 18 while the dump signal DMP is being output, and the step-up transformer 11 Short-circuit the primary side. Reference numeral 19 is a capacitor, and 20 is a resistor.
[0013]
FIG. 2 is a diagram showing waveforms at various parts of the light source device shown in FIG. 1, and the operation of the light source device of this embodiment will be described with reference to FIG.
First, the operation in a state where the enable / disable signal EN0 is at the H level and the dielectric barrier discharge lamp is turned on will be described.
A clock signal CK0 (see CK0 in FIG. 2) output from the oscillator 13 is supplied to the gate signal generation circuit 14, and the gate signal generation circuit 14 generates a gate signal G having a predetermined width at the rising timing of the clock signal CK0 (FIG. 2). See G).
When the gate signal G becomes H level, the first switching element 12 is turned on, a current flows through the DC power source + → the primary winding of the step-up transformer 11 and the path of the switching element 12, and energy is stored in the step-up transformer 11. .
[0014]
Next, when the switching element 12 is turned off, the current flowing through the step-up transformer 11 is cut off, so that the energy stored in the step-up transformer 11 is released, as shown in FIG. 2 (see Vs in FIG. 2). A voltage waveform having a steep rise on the secondary side of the step-up transformer 11 is generated. This voltage waveform decays with time, and when the next switching element 12 is turned on and then turned off, a voltage waveform having a steep rise again is generated as described above. That is, a voltage waveform having a steep rise is generated every time the switching element 12 is turned on / off, and a high-frequency voltage that changes positively and negatively is applied to the dielectric barrier discharge lamp 1. Since the dielectric barrier discharge lamp 1 emits light when a voltage is applied, it emits in pulses as shown in FIG. 10 (a) or FIG. 11 (b) when the high frequency voltage rises and falls. To do.
In this state, the permission / inhibition signal EN0 is at the H level, and the outputs of the D-FFs 15b, MM16, and the damper circuit 17 are all at the L level, so the second switching element 18 is off.
[0015]
Next, when the lamp 1 is emitting light as described above, the operation when the enable / disable signal EN0 becomes L level as shown in FIG. 2 will be described.
The delay circuit 15a of the on / off control circuit 15 generates the clock signal CK1 shown in FIG. 2 obtained by delaying the clock signal CK0 for a predetermined time. When the enable / inhibit signal EN0 becomes L level, the rise of the clock signal CK1 is generated. At the timing, the D-FF 15b is set, and its output EN1 becomes L level (see EN1 in FIG. 2).
As a result, the operation of the gate signal generation circuit 14 is prohibited, and the generation of the gate signal G is stopped (see G in FIG. 2). Further, the MM 16 operates to generate a dump signal DMP having a predetermined time width as shown in FIG. The dump signal DMP is given to the damper circuit 17, and the damper circuit 17 turns on the second switching element 18. Therefore, the primary side of the step-up transformer 11 is short-circuited via the switching element 18 and the resistor 20, and the voltage on the secondary side of the step-up transformer 11 becomes 0 as shown by Vs in FIG. For this reason, the lamp 1 stops light emission immediately.
[0016]
Next, when the output of the MM 16 becomes L level and the dump signal DMP becomes L level as shown in FIG. 2, the switching element 18 is turned off. In this state, since the energy stored in the step-up transformer 11 and the like is released through the switching element 18, a voltage that causes the lamp 1 to emit light on the secondary side of the step-up transformer 11 as shown in FIG. Does not occur.
In this state, when the enable / disable signal EN0 becomes H level again, the output of the D-FF 15b becomes H level, the gate signal generation circuit 14 starts generating the gate signal G, and the lamp 1 emits light as described above. Start.
[0017]
The timing at which the primary side of the step-up transformer 11 is short-circuited can be arbitrarily determined by selecting the delay time of the clock signal CK1 with respect to the clock signal CK0 by the delay circuit 15a, and the rising timing of the clock signal CK1 can be determined. By setting when the output voltage of 11 becomes approximately 0, an output waveform as shown by Vs in FIG. 2 can be obtained.
When a flyback circuit is used, the secondary side voltage change of the step-up transformer 11 after the enable / inhibit signal EN0 becomes H level as shown by Vs in FIG. From 0 to 0 level, it becomes smaller than the voltage change during normal lighting. For this reason, the light emission pulse intensity at this time is slightly smaller than the light emission pulse intensity during normal lighting, but there is no practical problem in measuring the afterglow characteristics.
[0018]
FIG. 3 is a diagram showing an example of a permission / prohibition signal generation circuit that generates the permission / prohibition signal EN0. In the figure, 21 is an oscillator for generating a pulse signal, 22 is a frequency setting means for setting the oscillation frequency of the oscillator, 23 is a monostable multivibrator (abbreviated as MM), and 24 is a pulse width output by the MM23. Pulse width setting means.
In the figure, an oscillator 21 generates a pulse signal at a frequency set by frequency setting means 22. When the output pulse of the oscillator 21 rises, the MM 23 generates a pulse having a pulse width set by the pulse width setting means 24, and this signal is sent to the lighting / extinguishing control circuit 15 shown in FIG. Given.
By using the lighting / prohibition signal generation circuit shown in FIG. 3, the H level period and the L level period of the enable / inhibit signal EN0 can be arbitrarily set by the frequency setting means 22 and the pulse width setting means 24. The lighting time and extinguishing time of the dielectric barrier discharge lamp 1 can be arbitrarily controlled.
[0019]
FIG. 4 is a diagram showing measured data of a lamp applied voltage waveform and a lamp emission intensity signal waveform of the light source device of this example.
In the figure, the horizontal axis represents time (ms), and “lighting stop” indicates a point in time when the inhibition signal EN1 becomes L level. As is apparent from the figure, in the light source device of the present embodiment, the light emission of the lamp can be almost completely stopped at the time of “lighting stop”, and the afterglow characteristic of the phosphor can be accurately measured. became. In addition, since the lamp is turned off when the voltage applied to the step-up transformer 11 is zero, the step-up transformer 11 is not saturated.
[0020]
Next, an embodiment in which the present invention is applied to a full bridge type power feeding circuit will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating a main circuit configuration of a full-bridge power supply circuit. In the figure, 1 is a dielectric barrier discharge lamp, 11 is a step-up transformer, 31a to 31d are switching elements such as drive power MOSFETs, 32a to 32d are gate drive circuits, 33a to 33d are diodes, and 34 is a DC power supply. is there.
As shown in the figure, the main circuit of the full bridge system of this embodiment connects the switching elements 31a to 31d in a bridge shape, and the step-up transformer 11 is connected to the connection points of the switching elements 31a and 31d and the switching elements 31c and 31b. The primary winding is connected, and the switching elements 31a to 31d are operated as in the following (1) to (5) to generate an AC voltage in the secondary winding of the step-up transformer 11. The lamp 1 is caused to emit light.
[0021]
(1) The switching element 31a is turned on while the switching element 31c is on and 31d is off. As a result, a path of the switching element 31a → the primary winding of the step-up transformer 11 → the switching element 31c is formed, and the primary winding of the step-up transformer 11 is short-circuited. Thereby, the energy stored in the step-up transformer 11 or the like is released.
(2) With the switching element 31a turned on, the switching element 31c is turned off and the switching element 31b is turned on. As a result, a path of DC power supply 34 → switching element 31a → primary winding of step-up transformer 11 → switching element 31b → DC power supply 34 is formed, and a voltage is applied to the primary winding of step-up transformer 11.
(3) With the switching element 31b turned on, the switching element 31a is turned off and the switching element 31d is turned on. As a result, a path of the switching element 31b → the primary winding of the step-up transformer 11 → the switching element 31d is formed, and the primary winding of the step-up transformer 11 is short-circuited.
(4) With the switching element 31d turned on, the switching element 31b is turned off and the switching element 31c is turned on. As a result, a path of DC power source 34 → switching element 31c → primary winding of step-up transformer 11 → switching element 31d → DC power source 34 is formed, and the primary winding of step-up transformer 11 is in the direction opposite to the above (2). Is applied.
{Circle around (5)} With the switching element 31c turned on, the switching element 31d is turned off, the switching element 31a is turned on, and the process returns to the above {circle around (1)}.
[0022]
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a gate signal generation circuit for driving the switching elements 31a to 31d shown in FIG.
In the figure, reference numeral 41 denotes an oscillator that generates a clock signal CKA. The clock signal CKA generated by the oscillator 41 is input to the clock input terminal and the OR gate 42 of the D-FF 43. The output of the D-FF 43 is input to the other input of the OR gate 42. The D-FF 43 is set to the state of the D input terminal when the clock signal CKA is input. For example, if the D input terminal is at the H level when the clock signal CKA is input, the D-FF 43 outputs an H level signal to the Q output. .
The output of the D-FF 43 is at the L level during normal operation (when the enable / disable signal ENA is at the L level and the lamp lighting is permitted), and the OR gate 42 generates the clock signal CKB having the same phase as the clock signal CKA. The clock signal CKB is input to the clock input terminals of the counter 47, the D-FF 44, and the D-FFs 49a to 49d.
[0023]
The D-FF 44 is set to the state of the D input terminal when the clock signal CKB is input. For example, if the output terminal QD of the counter 47 is at the H level, an L level signal is output to the inverted output Q. The output of the D-FF 44 is input to the AND gate 45. The AND gate 45 generates an H level output when the output of the D-FF 44 is at the H level and the output QD of the counter 47 is at the H level.
The output of the AND gate 45 is input to the AND gate 46, and an enable / inhibit signal ENA for permitting / inhibiting lamp lighting is input to the other input terminal of the AND gate 46. The permission / inhibition signal ENA can be generated using the permission / inhibition signal generation circuit shown in FIG.
[0024]
Since the AND gate 46 generates an L level output when the enable / inhibit signal ENA is at the L level, the output INH of the D-FF 43 is at the L level if the enable / inhibit signal ENA is at the L level. The aforementioned OR gate 42 continues to generate the clock signal CKB.
The counter 47 is, for example, a 4-bit binary counter. The counter 47 counts the clock signal CKB. When eight clock signals CKB are input, the output QD becomes H level, and when the next eight clocks are input, the output QD. Repeats the operation to become L level.
The output of the counter 47 is supplied to the lower delay circuit 51a that generates the gate signal G1, and is also supplied to the lower delay circuit 51b and the D-FF 49a that are inverted by the inverting circuit 48 and generate the gate signal G3.
[0025]
The D-FFs 49a to 49d constitute a delay circuit. When the first clock signal CKB is input, the D-FF 49a is set. When the next clock signal CKB is input, the output of the D-FF 49a is the next. It is set in the D-FF 49b. Similarly, every time the clock signal CKB is input, the D-FF 49c and the D-FF 49d are sequentially set.
That is, the D-FF 49a, D-FF 49b, D-FF 49c, and D-FF 49d output signals delayed by 1, 2, 3, and 4 clock signals, respectively. Therefore, by connecting any of the terminals S1 to S4 with the jumper line J, a necessary delay signal can be taken out.
[0026]
In FIG. 6, the output of the D-FF 49b is taken out and applied to the lower delay circuit 51c and the inverting circuit 50 that generate the gate signal G4. The inverting circuit 50 inverts the output of the D-FF 49b and outputs the inverted signal to the lower delay circuit 51d that generates the gate signal G2.
The lower end delay circuits 51a to 51d are delay circuits provided for adjusting the rising timing of the gate signals G1 to G4, and the outputs of the lower end delay circuits 51a to 51d are gate signals G1 through the inverting circuits 52a to 52d. ~ G4 is output.
[0027]
7 and 8 are diagrams for explaining the operation of the gate signal generation circuit of this embodiment. FIG. 8 is a continuation of FIG. 7, and the dotted lines in FIG. 8 indicate the timing of the clock signals CKA and CKB in FIG.
The operation of this embodiment will be described below with reference to FIGS. 5 and 6 with reference to FIGS.
First, the operation in a state where the enable / disable signal ENA is at the L level and the dielectric barrier discharge lamp is turned on will be described.
When the enable / disable signal is ENA at L level, the output of the D-FF 43 is at L level as described above, and the clock signal CKA (see FIG. 7) output from the oscillator 41 passes through the OR gate 42 and the clock signal CKB. (Refer to FIG. 7), it is given to the counter 47, the D-FF 49a, and the D-FF 44.
The counter 47 counts the clock signal CKB, and as a result, the output QD of the counter 47 changes as shown in FIG.
[0028]
The output QD of the counter 47 is given to the falling edge delay circuit 51a, delayed for a predetermined time when the pulse falls, inverted by the inverting circuit 52a, and output as the gate signal G1 as shown in FIG.
That is, the output of the inverting circuit 52a becomes H level after a predetermined delay time after the signal QD becomes L level, and becomes L level at the same time as the signal QD becomes H level. For this reason, the gate signal G1 with the rising timing delayed as shown in FIG. 8 is generated.
Further, the output QD of the counter 47 is given to the falling end delay circuit 51b and the D-FF 49a through the inverting circuit 48. The falling edge delay circuit 51b delays the fall of the output of the inverting circuit 48 for a predetermined time. The output of the falling edge delay circuit 51b is inverted by the inverting circuit 52b, and is output as a gate signal G3 with the rising timing delayed as shown in FIG.
[0029]
The output of the inverting circuit 48 input to the D-FF 49a is delayed by two clock signals by the D-FF 49a and D-FF 49b, and is provided to the falling edge delay circuit 51c and the inverting circuit 50. The falling edge delay circuit 51c delays the fall of the output of the D-FF 49b for a predetermined time, and this output is inverted by the inversion circuit 52c and output as the gate signal G4 with the rise timing delayed as shown in FIG.
The output of the inverting circuit 50 is given to the falling edge delay circuit 51d. The falling edge delay circuit 51d delays the fall of the output of the inverting circuit 50 for a predetermined time. This output is inverted by the inverting circuit 52d and is output as the gate signal G2 with the rising timing delayed as shown in FIG.
[0030]
By providing the falling edge delay circuits 51a to 51d, it is possible to prevent the switching elements 31a and 31d or the switching elements 31c and 31d from being turned on simultaneously and forming a short circuit.
Further, the period during which the voltage Vs is 0 in FIG. 8 can be changed by changing the connection position of the jumper line J of the delay circuit composed of the D-FF 49a to D-FF 49d. By connecting to the terminal S3 of the D-FF 49c, the period during which the voltage Vs is 0 can be extended by one clock.
[0031]
The switching signals 31a to 31d of the main circuit shown in FIG. 5 are driven by the gate signals G1 to G4, and a high frequency voltage is applied to the step-up transformer 11.
That is, when the gate signal G1 and the gate signal G4 become H level, the switching elements 31a and 31c are turned on, and in this state, the primary winding of the step-up transformer 11 is short-circuited.
Next, when the gate signal G4 becomes L level and the gate signal G2 becomes H level after a predetermined delay time, the switching element 31b is turned on, the DC power supply 34 → the switching element 31a → the primary winding of the step-up transformer 11 → A path from the switching element 31 b to the DC power supply 34 is formed, and a voltage is applied to the primary winding of the step-up transformer 11.
Next, when the gate signal G1 becomes L level and the gate signal G3 becomes H level after a predetermined delay time, the switching element 31d is turned on, and the switching element 31b → the primary winding of the step-up transformer 11 → the switching element 31d. A path is formed, and the primary winding of the step-up transformer 11 is short-circuited.
[0032]
Next, when the gate signal G2 becomes L level and the gate signal G4 becomes H level after a predetermined time, the switching element 31c is turned on, the DC power supply 34 → the switching element 31c → the primary winding of the step-up transformer 11 → the switching element 31d. A voltage is applied to the primary winding of the step-up transformer 11 formed by the path of the DC power supply 34.
By repeating the above operation, a high frequency voltage is applied to the primary winding of the step-up transformer 11, and the voltage Vs shown in FIG. Thereby, the dielectric barrier discharge lamp 1 emits light when the applied voltage changes from 0 to positive and from 0 to negative, and repeats pulsed light emission as described above.
[0033]
Next, the operation when the enable / inhibit signal ENA becomes H level while the lamp 1 is lit as described above will be described.
When the enable / disable signal ENA becomes H level, one input terminal of the AND gate 46 becomes H level. The output of the AND gate 45 is input to the other input terminal of the AND gate 46. The AND gate 45 outputs an output when both the output QI of the D-FF 44 and the output QD of the counter 47 are at the H level. Become H level.
Therefore, as shown in FIG. 7, when both QD and QI are at H level, the other input terminal of AND gate 46 is at H level, and AND gate 46 generates an H level output. The output of the AND gate 46 is input to the D-FF 43, and the output INH of the D-FF 43 becomes H level when the clock signal CKA is input (see INH in FIG. 7).
[0034]
When the signal INH becomes H level, the output of the OR gate 42 becomes H level and the clock signal CKB stops (see CKB in FIG. 7).
For this reason, the counter 47 does not operate, and the operation of the circuit stops when the gate signals G1 and G4 are at the L level and the gate signals G2 and G3 are at the H level, as shown in FIG. Thereby, the switching elements 31a and 31c of the main circuit shown in FIG. 5 are turned off, the switching elements 31b and 31d are turned on, and the primary side of the step-up transformer 11 is short-circuited. Further, no voltage is generated on the secondary side of the step-up transformer 11, and the dielectric barrier discharge lamp stops emitting light.
When the enable / inhibit signal ENA becomes L level again, the output of the D-FF 43 becomes L level, the above operation is started, and the dielectric barrier discharge lamp 1 starts to emit light.
[0035]
In this embodiment, since the circuit operation is stopped in the state where the primary side of the step-up transformer 11 is short-circuited as described above, as shown in FIGS. As described above, the lighting of the lamp can be stopped completely, and when the lighting of the lamp is prohibited, no voltage is applied to the step-up transformer 11. For this reason, saturation of the step-up transformer can be avoided.
In the above embodiment, the lighting of the lamp is stopped when the switching elements 31b and 31d are turned on. However, by appropriately configuring the logic circuit, the lighting of the lamp is performed when the switching elements 31a and 31c are turned on. It can also be stopped.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the dielectric barrier discharge lamp has a rest period. Periodic Apply high voltage of waveform to light up, After stopping the driving of the switching element for lighting the dielectric barrier discharge lamp, Since the primary side of the step-up transformer is short-circuited to prohibit the lighting of the dielectric barrier discharge lamp, the light source device emits light for a period required to measure the afterglow characteristics of the phosphor without saturating the step-up transformer. Can be stopped.
Further, since the last light emission pulse in the light emission pulse train can be stopped so that the light emission pulse train is substantially the same as the previous light emission pulse train, the afterglow characteristics of the phosphor can be accurately measured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a dielectric barrier discharge lamp light source device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing waveforms at various parts of the light source device shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a permission / prohibition signal generation circuit.
FIG. 4 is a diagram showing measured data of a lamp applied voltage waveform and a lamp emission intensity signal waveform of the light source device of the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a main circuit configuration of a full-bridge power feeding circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a gate signal generation circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram (1) showing waveforms of respective parts of a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram (2) showing waveforms of respective parts of the second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a principle configuration of a dielectric barrier discharge lamp light source device.
FIG. 10 is a diagram showing the lamp emission intensity and the phosphor emission intensity (ideal waveform) capable of measuring the persistence characteristics of the phosphor.
FIG. 11 is a diagram showing a lamp emission intensity and a phosphor emission intensity (a waveform that is not ideal but has no practical problem) that can measure the afterglow characteristics of the phosphor.
12 is a diagram showing measured data of a lamp applied voltage waveform and a lamp emission intensity signal when a switching element of a power feeding circuit is cut off. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing the light emission intensity of the phosphor when the light emission intensity of the lamp gradually decreases.
[Explanation of symbols]
1 Dielectric barrier discharge lamp
11 Step-up transformer
12 Switching element
13 Oscillator
14 Gate signal generation circuit
15 ON / OFF control circuit
15a delay circuit
15b D-flip flop
16 Monostable multi-vibrator
17 Damper circuit
18 Switching element
19 Capacitor
20 Resistance.
21 Oscillator
22 Frequency setting means
23 Monostable multivibrator
24 Pulse width setting means
31a to 31d switching element
32a to 32d gate drive circuit
33a to 33d diode
34 DC power supply
41 Oscillator
42 or gate
43,44 D-flip flop
45,46 Andgate
47 counter
48, 50 Inversion circuit
49a-49d D-flip flop
51a-51d bottom delay circuit
52a to 52d inverting circuit

Claims (1)

誘電体バリア放電によってエキシマ分子を生成する放電用ガスが充填された放電プラズマ空間があって、この放電用ガスに放電現象を誘起せしめるための両極の電極のうち少なくとも一方と前記放電用ガスの間に誘電体が介在する構造を有する誘電体バリア放電ランプと、この誘電体バリア放電ランプの前記電極に高電圧を印加するための給電装置とを有する誘電体バリア放電ランプ光源装置において、
前記給電装置は、スイッチング素子によって昇圧トランスを介して前記誘電体バリア放電ランプに休止期間をもって周期的な波形の高電圧を印加するものであって、
この誘電体バリア放電ランプの点灯させるための前記スイッチング素子の駆動を停止させた後に、前記昇圧トランスの一次側を短絡する手段を有する
ことを特徴とする誘電体バリア放電ランプ光源装置。
There is a discharge plasma space filled with a discharge gas that generates excimer molecules by dielectric barrier discharge, and at least one of electrodes of both electrodes for inducing a discharge phenomenon in the discharge gas and the discharge gas In a dielectric barrier discharge lamp light source device having a dielectric barrier discharge lamp having a structure in which a dielectric is interposed in a power supply device for applying a high voltage to the electrode of the dielectric barrier discharge lamp,
The power supply device applies a high voltage having a periodic waveform with a rest period to the dielectric barrier discharge lamp via a step-up transformer by a switching element ,
A dielectric barrier discharge lamp light source device comprising means for short-circuiting a primary side of the step-up transformer after driving of the switching element for lighting the dielectric barrier discharge lamp is stopped .
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