CN1758415A - 惰性气体荧光灯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种惰性气体荧光灯装置，减小灯的亮灯初期的光量变动，并且降低周围环境温度对光量变动的影响，防止读取图像时图像质量下降。当亮灯控制信号启动控制部时，标准电压源部输出电压，由时间常数电路输入到误差放大器中的电压随时间逐渐增大并达到标准电压。误差放大器将该逐渐增大的电压与检测部检测的灯的投入功率进行比较。变换器电路根据所述误差信号控制供给灯的功率。因此在刚输入亮灯控制信号时灯的功率得到了抑制。并且，通过在标准电压源部除设置所述时间常数电路外还设置检测周围环境温度的感温元件，能够降低周围环境温度引起的光量变动。并且，所述时间常数电路、感温元件也可以设置在检测部中。

Description

惰性气体荧光灯装置

技术领域

本发明涉及传真机、复印机、图像式阅读器等信息设备中用于原稿照明用等的惰性气体荧光灯。

背景技术

作为读取用光源，已知有冷阴极荧光灯和惰性气体荧光灯。

冷阴极荧光灯是由内部封入有水银的管壳和内部电极构成，是也可以用于液晶背景用光源的光源。

冷阴极荧光灯通过在2个内部电极间施加高频电压，内部电子移动，与电极产生碰撞，同时释放二次电子，开始放电。通过该放电，被引到阳极的电子和管内的水银分子发生碰撞，从而使水银得到激发，通过水银的激发光谱253.7nm的紫外线放射，使涂在管壳内面的荧光体得到激发，从而发出可视光。因为封入内部的水银的蒸气压依赖于灯泡附近的周围温度，所以在低温的情况下会出现启动不良及光量低下的问题。

为了解决这种问题，提出了利用感温元件调整光量的技术方案(参照专利文献1)。

专利文献1的发明设置有根据周围温度的不同电阻值变化的感温元件，根据感温元件的电阻值来调整输出脉冲幅，并使平面荧光管点亮。如果采用专利文献1所述的发明，能够降低与周围温度相对的光量的变化。

而在利用放电产生的受激准分子光的惰性气体荧光灯中，如果施加高频电压，则在作为灯的电介质的管壳中通过电介质极化产生电压，当该电压达到与管壳接触的内部气体的放电破坏电压时，便开始放电。

该放电为直径0.1mm左右的微量放电，如果在电极间的电介质表面，放电破坏的条件成立，就会产生多个微量放电。

产生的多个微量放电在短时间内会自动结束放电，被加速的电子大多拥有稍微超过Xe(氙)的最低激发能量左右的能量并分布开来。结果，每个微量放电都能够实现相对较高的效率。而生成的激励种类及电离的原子在经过几个过程后有助于激发氙分子的生成，并由147nm的共振线控制受激准分子发光的172nm。

由该147nm及172nm的紫外线放射激发涂覆在管壳内侧的荧光体，从而发出可视光。在惰性气体荧光灯中，因为内部不含有水银，所以水银的激发产生的光量不象冷阴极灯等那样依赖于周围环境的温度。在惰性气体荧光灯的情况下，依赖于周围温度的变化的是以氙为主体的惰性气体的温度特性(受激准分子的生成效率)、荧光体的温度特性以及供电装置的特性。

图17是光量变化随惰性气体荧光灯和水银灯的周围温度的变化的图。该图的横轴表示温度(℃)、纵轴表示当将温度为20℃时的光量设定为100时稳定亮灯时(亮灯后，经过3-5分钟，光量大致不随时间而发生变化，稳定的状态)的相对照度。如该图所示，与水银灯相比，惰性气体荧光灯光量变动随周围温度的变化要小。

图18表示惰性气体荧光灯的结构示例。

这里所示的是在管壳外表面相向配置有一对电极的外部电极型惰性气体荧光灯。

图18(a)是表示惰性气体荧光灯结构的概略图；(b)表示该惰性气体荧光灯的与管轴方向垂直的方向的剖面图。在该图中，在作为电介质的管壳1的内侧形成有荧光体层3，在该管壳1的外表面配置有一对外部电极2a、2b，内部封入有预定的惰性气体，且管壳1的两端被封住。内表面的荧光体层通过除去一部分，形成了取光用的孔径4。20是向外部电极供电的供电装置。

管壳4的外径如果举一例的话为Φ9.8mm，长为360mm，材料为透明介质的钡玻璃等。设置在管壳1外表面的一对外部电极2a、2b可以通过粘贴金属带或孔版印刷银浆来实现。

另外，一对电极也可以沿着管壳的管轴方向彼此相对地配置在该管壳的内表面和外表面上。

封入该管壳内的惰性气体为例如由30％的Xe(氙)、70％的Ne(氖)构成的全封入压为5～100kPa的惰性气体。

现有技术的惰性气体荧光灯点亮装置的框图表示在图19中。

惰性气体荧光灯10连接在由电源26供电的变换器电路27的输出中，变换器电路27上连接着控制部21。控制部21由检测部23、标准电压源部24、误差放大器22、以及具有输出变换器电路27的驱动信号的振荡器等的变换器电路驱动部25构成。

检测部23是用电压或电流等电信号检测投入到灯10中的功率的电路。产生标准电压的标准电压源部24与误差放大器22相连接。

首先，当点亮控制信号启动控制部21时，标准电压源部24输出标准电压。

误差放大器22将所述标准电压与检测部23的输出进行比较，产生误差信号并输出给变换器电路驱动部25。变换器电路27由变换器电路驱动部25驱动，根据所述误差放大器22的输出控制供给灯10的功率。由此，可以将灯的功率控制在与标准电压对应的值内，进行控制使对灯10的投入功率稳定。

[专利文献1]日本特开平5-335091号公报

如图19所示，如果检测出灯的功率并进行负反馈控制，就能够控制使对灯的投入功率稳定。但是，在稳定地供给对灯的投入功率的情况下，灯的发光特性由于灯自身的发热等而使荧光体的发光效率下降，光量会逐渐减小。即，在现有技术的放电灯点亮用的供电装置中进行的使灯的功率稳定的方法虽然能够将投入功率控制在一定程度上，但不能在点灯开始后立即将光量维持一定。

惰性气体荧光灯与所述冷阴极荧光灯不同，光量对周围环境的温度依赖少。但是，在将惰性气体荧光灯作为原稿读取光源使用的情况下，要求在刚点亮后光量的变动少。这是因为如果光量产生变动会直接影响读取画面的质量。

下面说明为了维持读取画面的质量要求光量变动少的理由。

单色原稿读取装置采用顺次扫描原稿通过光-电压变换元件演算出时间要素即原稿的位置信息和光量而进行原稿读取的方式。如果在灯点亮开始时光量随时间变动，则在所述读取方式的复印机及扫描仪中，光量相对于位置信息(扫描方向)发生变化，因此在扫描方向上读取相同浓度的原稿时光量发生变化。因此认为是不同的浓度，结果读取的画面信息在扫描方向上出现浓淡不均，导致画面质量低下。

在读取彩色原稿时，如果光量变动，则色度与亮灯时间一起变动，会出现色彩不均的问题。

即，为了读取彩色原稿需要有白色光。白色光采用通过红色发光用荧光体、绿色发光用荧光体、蓝色发光用荧光体的3种波长的荧光体的混合或4种波长等的荧光体的混合得到适宜的白色的方式。但是，根据使用的荧光体的不同，光量的消光特性也不同，一旦光量出现变动，色度也会随亮灯时间发生变动，读取的图像信息在扫描方向上出现浓淡现象、即出现色彩不均的问题。

并且，由于各色荧光体的温度特性不同，如果周围环境的温度使光量变动，则同样会出现色彩不均的现象，导致图像质量下降。

因此，在复印机、扫描仪等读取控制系中，设计时有必要考虑这种光量变动使其不会对图像产生影响。光量变动是指以亮灯开始时的光量为标准求得的亮灯开始时(如从点亮起0.1秒后)的光量和亮灯开始后的光量的变化率，光量稳定性用以下(1)式定义。

光量稳定性＝[1-Φ(T＝t600)/Φ(T＝t0)]×100(％)……(1)

其中，Φ(T＝t0)表示时间t＝t0(如从亮灯起0.1秒后)时的光量；Φ(T＝t600)表示600秒后的光量。这个T的值可选择3分、5分或10分等合适的值，以下所示的各实验的结果的图，都是T＝t600时求得的值。

这种光量变动当然是越少越好，如果达到10％以上(在惰性气体荧光灯中，通常光量变动会随着时间的经过而逐渐变大，所以这里称作T＝t600时的光量稳定性，以下相同)就会使图像质量发生显著下降。

以前由于灯的输出相对较小，亮灯后光量变动几乎不会成为问题，但是近年来，随着灯的输出逐渐变大，所述亮灯开始后的光量变动导致的图像质量下降已成为需要解决的问题。

并且，在图像处理方面，虽然采取了一些方法修正了这些光量变动，或者每读取一次原稿就测定光量并进行修正，但这些方法适用于扫描仪及复印机时存在制造成本很高的问题。

图20是研究图19所示现有技术的惰性气体荧光灯装置点亮惰性气体荧光灯时的、亮灯开始后的光量变动及周围环境温度改变时的光量变动的实验结果。

该图横轴表示时间(秒)，纵轴表示照度稳定性。其中纵轴的照度稳定性是表示将各周围环境温度中亮灯刚开始(如0.1秒后)时的照度设为100，亮灯开始后的各温度中的相对照度。虽然如前文所述，惰性气体荧光灯的光量很少依赖于周围环境的温度，在例如从亮灯开始起经过600秒后的照度在各个环境温度下并没有太大的差别，但是在亮灯刚开始，在各个周围环境温度中照度不同。

另外，以下的实验结果是在将温度消光特性相近的荧光体组合在一起的白色光作为荧光体的组合的实验结果。

如该图所示，25℃下光量稳定性约为-10％，60℃下光量稳定性约为-15％，-10℃下光量稳定性约为5％，从亮灯刚开始到亮灯稳定这段时间内照度大幅变动。并且，在周围环境温度变化过程中各个光量稳定性之差在-10℃与60℃之间，约为20％。

在用这种光源构成图像读取装置的情况下，由于光量变化大，所以在单色原稿的情况下，图像会出现浓淡不均，而在彩色图像的情况下则会出现色彩不均的现象。另外，随周围温度的不同，读取图像的质量也会发生变动。

如上所述，在将惰性气体荧光灯用于原稿读取光源的情况下，如果刚亮灯后光量的变动过大，就会发生图像浓淡不均或色彩不均的现象。近年来，灯的输出逐渐变大，这种光量变动特别成为问题。并且，由于这种光量变动依赖于周围温度，所以还产生环境温度不同使读取图像质量发生变化的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述现有技术中的问题而被作出的，其目的在于提供一种减小亮灯初期的光量变动、并且降低周围环境温度对光量变动的影响、防止图像读取时图像质量下降的惰性气体荧光灯装置。

本发明的惰性气体荧光灯装置包括：内部发生放电的管壳，在该管壳的外表面配设至少一个电极、在该管壳的内侧配设荧光体层、利用放电产生的受激准分子光的惰性气体荧光灯，给该惰性气体荧光灯的电极间施加高频电压的供电装置；在所述供电装置中设置变换器电路部及控制部；通过使控制部采用以下结构解决上述问题。

(1)在所述控制部中设置：检测电路，检测该灯电压或灯电流，并转换成预定的电压信号；标准电压源部；误差放大器，将所述检测电路输出的检测信号与该标准电压源部的电压相比较，并负反馈控制所述变换器电路部；以及所述标准电压源部或检测电路中的时间常数控制部。

并且使灯管壁温度的上升随时间的变动及变换器电路的上升特性等与所述时间常数电路的时间常数相匹配，在供电装置使所述惰性气体荧光灯开始亮灯时，使所述标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间改变，减小光量的变动。

(2)在所述控制部中设置：检测电路，检测该灯电压或灯电流，并转换成预定的电压信号；标准电压源部；误差放大器，将所述检测电路输出的检测信号与该标准电压源部的电压相比较，并负反馈控制所述变换器电路部；以及在所述标准电压源或检测电路中检测所述惰性气体荧光灯装置周围温度的感温元件和时间常数控制部。

并且，通过所述时间常数控制部而在所述稀有荧光灯亮灯开始时使所述标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间改变，并且，通过所述感温元件，根据检测出的温度使所述标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间变化，减小周围温度引起的光量变动。

(3)在所述控制部中设置：检测电路，检测所述变换器电路部的输入电压；标准电压源部；误差放大器，将该检测电路输出的检测信号与该标准电压源部的电压相比较，并负反馈控制所述变换器电路部的输入电压；以及所述标准电压源部或检测电路中的时间常数控制部。

并且，使灯管壁温度的上升随时间的变动及变换器电路的上升特性等与所述时间常数电路的时间常数相匹配，在所述稀有荧光灯亮灯开始时，通过该时间常数控制部使所述标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间改变，减小光量的变动。

(4)在所述控制部中设置：检测电路，检测所述变换器电路部的输入电压；标准电压源部；误差放大器，将该检测电路输出的检测信号与该标准电压源部的电压相比较，并负反馈控制所述变换器电路部的输入电压；以及在所述标准电压源部或检测电路中检测所述惰性气体荧光灯装置周围温度的感温元件和时间常数控制部。

并且，通过该时间常数控制部而在所述稀有荧光灯亮灯开始时使所述标准电压源的电压或检测电路的检测信号随时间改变，并且，根据由所述感温元件检测出的温度使所述标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间改变，减小周围温度引起的光量变动。

发明的效果

本发明可以得到以下效果。因此，无需在复印机、扫描仪等控制中设置专门的色彩修正单元，就可以防止图像出现浓淡不均或色彩不均的现象，而且还可以防止由于周围温度变化导致读取图像的质量发生变化的问题。

(1)由于设置时间常数电路，在供电装置使所述惰性气体荧光灯开始亮灯时，使标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间改变，能够控制刚亮灯后对处于低温状态的灯的投入功率，所以能够抑制初期光量，进而可以提高光量稳定性。由此，能够将常温下的光量稳定性降低到10％以下左右。

(2)设置检测周围温度的感温元件和时间常数控制单元，通过时间常数控制单元使所述惰性气体荧光灯开始亮灯时标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间改变，并且通过所述感温元件根据检测的温度使所述标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间改变，能够控制对刚亮灯时的灯的投入功率，所以可以抑制刚亮灯时的初期光量、能够提高光量稳定性，并且能够减小光量变动对温度的依赖性。由此，能够在从-10℃到60℃的周围环境温度下将光量衰减率降低到10％以下左右。

附图说明

图1是本发明第1实施例的框图。

图2是本发明第1实施例的具体的电路结构例(使用推挽方式的示例)的示意图。

图3是本发明第1实施例的具体的电路结构例(使用回扫方式的示例)的示意图。

图4是表示本发明第1实施例的变形例(将时间常数电路设置在检测部中的示例)的示意图。

图5是图4的框图中检测部、标准电压源部、误差放大器的具体电路结构例的示意图。

图6是调查现有技术的惰性气体荧光灯装置与第1实施例的惰性气体荧光灯装置的光量稳定性的实验结果(将亮灯开始时的光量设定为100的情况下)的示意图。

图7是调查现有技术的惰性气体荧光灯装置与第1实施例的惰性气体荧光灯装置的光量稳定性的实验结果(将从亮灯起600秒后的光量设定为100的情况下)的示意图。

图8是调查本发明的第1实施例的惰性气体荧光灯装置中改变周围环境温度时的光量稳定性的实验结果的示意图。

图9是本发明第2实施例的惰性气体荧光灯装置的框图。

图10是本发明第2实施例的具体的电路结构例(使用推挽方式的示例)的示意图。

图11是由图10所示电路的检测部、标准电压源部、误差放大器构成的部分的变形例的示意图。

图12是本发明第2实施例的变形例(在检测部设置有时间常数电路、感温元件的示例)的示意图。

图13是调查在本发明的第2实施例的惰性气体荧光灯装置中改变周围环境温度时的光量稳定性的实验结果的示意图。

图14是本发明的第3实施例的惰性气体荧光灯装置的框图。

图15是本发明第3实施例的具体电路结构例(使用推挽方式的示例)的示意图。

图16是本发明的第4实施例的惰性气体荧光灯装置的框图。

图17是光量变化随惰性气体荧光灯和水银灯的周围温度变化的示意图。

图18是惰性气体荧光灯的结构例的示意图。

图19是现有技术的惰性气体荧光灯亮灯装置的框图。

图20是调查现有技术的惰性气体荧光灯装置中点灯时的亮灯开始后的光量变动及周围环境温度改变时的光量变动的实验结果的示意图。

具体实施方式

图1表示本发明第1实施例的点灯装置的框图。

惰性气体荧光灯10连接在由电源26供电的变换器电路27的输出上，控制部21连接在变换器电路27中。作为所述惰性气体荧光灯10，使用例如如图18所示的灯，或者使用所述沿管壳的管轴方向在该管壳的内表面和外表面上相互对向地配置一对电极的灯。

控制部21由检测部23、包含时间常数电路28的标准电压源部24、误差放大器22，以及装备有振荡器等并产生变换器电路(インバ一タ一回路)27的驱动信号的变换器电路驱动部25构成。检测部23是通过电压或电流等电信号检测投入灯10的功率的电路。产生标准电压的标准电压源部24拥有时间常数电路28，时间常数电路的输出连接在误差放大器22上。

在图1中，当亮灯控制信号启动控制部21时，标准电压源部24输出电压，通过时间常数电路28输入到误差放大器22中的电压随时间逐渐增大，达到所述标准电压。

误差放大器22将通过所述时间常数电路28逐渐增加的电压与检测部23的输出进行比较，并将误差信号输出到变换器电路驱动部25中。变换器电路27由变换器电路驱动部25驱动，根据所述误差放大器22的输出，通过脉宽调制方式或频率调制方式控制供给灯10的功率。

因此在刚输入亮灯控制信号时的灯的功率与稳定时的功率相比得到了抑制。所以，通过根据荧光体的温度消光特性设定所述时间常数电路28的时间常数，可以实现刚开始亮灯时光量小、光量随时间变动少的点灯装置。

另外，虽然这里为了便于说明将检测电压或电流等电信号作为检测投入到灯的功率，但也可以检测相当于电压或电流的信号作为检测投入到灯的功率。虽然这里相当于投入到灯的功率的电压或电流的信号是指施加在开关元件上的电压及电流，但也可以是后文所述变换器电路的输入一侧的电压、或检测功率、电流，本发明并不局限于此。

图2表示图1所示的点灯装置的具体的电路结构示例。图2表示用推挽方式的电路作为变换器电路的示例。

标准电压源部24由串联电阻R1、R2的分压电路和串联电容器C0的电路构成，通过电阻R1、R2和电容器C0构成时间常数电路。

当发出亮灯控制信号，向标准电压源部24施加标准电压Vref时，电阻R1和电阻R2的连接点A的电位成为Vref×[R2/(R1+R2)]的电位，之后随着电容器C0充电，在T＝C0×(R1+R2)的时间常数上，电位随时间上升，最终连接点A的电位将会达到标准电压Vref。在连接点A产生的电压将被供给误差放大器22的一个输入端子。另外，C0是电容器C0的容量，R1、R2是电阻R1、R2的电阻值。

并且，检测部23由电阻R3、R4的串联电路结构，相当于投入到灯的功率的电压或电流的信号被电阻R3、R4分压，并供给误差放大器22的另一个输入端子。

误差放大器22由拥有负反馈电阻R5的演算放大器构成，输出相当于所述标准电压源部24、检测部23的输出电压的误差的电压。

误差放大器22的输出被传送到变换器电路驱动部25中。变换器电路驱动部25根据所述误差来控制变换器电路27的驱动频率。例如，如果由检测部23检测出的灯的功率比标准电压源部24设定的值小，就会加大变换器电路27的驱动频率，进而增大灯的功率，由此进行控制；相反如果灯的功率比标准电压源部24设定的值大，就减小驱动频率，使灯的功率变小。

变换器电路27具有开关元件SW1、SW2和中心抽头变压器TR1，根据变换器电路驱动部25的输出交替打开所述开关元件SW1、SW2进行控制，在变压器TR1的次级侧就会产生交流电压。在变压器的次级侧产生的电压会提供给灯10使其发亮。并且，在变压器TR1的次级侧还设置有检测供给灯10的电流或电压的传感器S，传感器S的输出会被传到检测部23。

在图2中，当发出亮灯控制信号后，如上所述，标准电压源部24输出的标准电压，根据所述时间常数电路28的时间常数而随时间上升。据此向误差放大器22的一个端子输入的电压也随之上升，供给灯10的功率也会上升。接着，时间常数电路28的电容器C0，在达到标准电压Vref之前一直充电，这样向误差放大器22的一个端子输入的电压就会成为标准电压Vref，从而可以将灯的功率控制在一定值内。

所述时间常数电路28的时间常数根据亮灯时的光量变动而设定为使光量变动很小的值。例如，灯的光量如图20所示，在从亮灯开始后200秒后达到大致稳定的情况下，所述时间常数只要设定在200秒以下的适当的值即可。

图3表示图1所示点灯装置的其他的具体的电路结构示例。图3是表示将回扫方式的电路作为变换器电路使用的示例。

图3的电路结构除变换器电路采用回扫方式以外，其他与图2完全相同。

变换器电路27具有开关元件SW1和变压器TR2。误差放大器22的输出被传送到变换器电路驱动部25中；变换器电路驱动部25根据误差放大器22的输出而控制变换器电路27的关开元件SW1的驱动频率或控制打开开关元件SW1的时间。由此，在变压器TR2的次级侧产生脉冲状交流电压。

在变压器的次级侧产生的电压供给灯10并使其亮灯。并且，在该示例中，在变压器TR2的初级侧设置有检测供给灯10的电流或电压的传感器S，传感器S的输出被传送到检测部23中。

其他操作与图2所示完全相同，当发出亮灯控制信号后，如上所述，标准电压源部24输出的标准电压，根据所述时间常数电路28的时间常数而随时间上升。据此向误差放大器22的一个端子输入的电压也随之上升，供给灯10的功率也会上升。接着，时间常数电路28的电容器C0，在达到标准电压Vref之前一直充电，这样向误差放大器22的一个端子输入的电压就会成为标准电压Vref，从而可以将灯的功率控制在一定值内。

虽然在上述图2、图3中说明的是在标准电压源部24中设置时间常数电路28的情况，将时间常数电路28设置在检测部23中也能够实现同样的操作。

图4是表示所述第1实施例的变形例的框图。在该实施例中，将时间常数电路28如上所述设置在检测部23中，除此之外，误差放大器22、变换器电路驱动部25、变换器电路27等结构与所述实施例完全相同。

在将时间常数电路28设置在检测部23中的情况下，其结构为在亮灯开始时检测部23的输出大，随时间推移检测部23的输出逐渐变小。由此，能够实现与上述图1所示实施例相同的操作。

图5表示所述检测部23、标准电压源部24、误差放大器22的具体电路结构示例。其他部分可以用与图3、图4所示内容相同的电路结构实现。

标准电压源部24产生标准电压Vref，该标准电压提供给误差放大器22的一个输入端。

并且，检测部23由将电容器C0与电阻R3并联连接在串联电阻R3和电阻R4的连接点B与检测信号输入端C之间的电路构成，用电容器C0和电阻R4构成时间常数电路。

当将检测信号Vsens输入到检测信号输入端C时，最初由于电容器C0的充电电压为0，所以电阻R3和电阻R4的连接点B的电位为Vsens，之后，随着电容器C0充电，在T＝C0×R4的时间常数上电位随时间降低，最终连接点C的电位达到Vsens×[R4/(R3+R4)]。

在检测部23的连接点B上产生的电压被传送到误差放大器22的另一个输入端子。误差放大器22求出产生在所述连接点A的标准电压Vref和产生在检测部23的连接点B的电压的误差，并如上所述将其输出到变换器电路驱动部25中。

图4及图5所示的点灯装置如下所示进行动作。

当亮灯控制信号启动控制部21时，标准电压源部24输出标准电压Vref。由此，误差放大器22产生输出，变换器电路驱动部25根据此输出驱动变换器电路27，而变换器电路供给的功率使灯10亮灯。并且，相当于供给灯10的功率的信号也被检测部23检测出来。

其中，时间常数电路28设置在检测部23中，所以相当于供给所述灯10的功率的信号没有直接输入到误差放大器22中，而是通过时间常数电路28输入到误差放大器22中的电压如前文所述随着时间的推移逐渐下降。

误差放大器22将通过所述时间常数电路28随时间降低的电压与标准电压源部24输出的标准电压进行比较，并将误差信号输出到变换器电路驱动部25中。变换器电路27由变换器电路驱动部25驱动，根据所述误差放大器22的输出，通过脉宽调制方式或频率调制方式，控制供给灯10的功率。

如以上所述，在本实施例中检测部23的输出在亮灯开始时较大，亮灯开始后随着时间的推移而降低，所以与上述实施例相同，在刚输入亮灯控制信号后的灯的功率与稳定时的功率相比得到了抑制。因此，通过根据荧光体的温度消光特性设定所述时间常数电路28的时间常数，能够实现在刚开始亮灯时光量变小、光量随时间变动较少的点灯装置。

图6是研究如上所述没有设置时间常数电路的现有技术的惰性气体荧光灯装置与图1所示的本发明实施例中惰性气体荧光灯装置在常温下光量稳定性的实验结果的示意图。图中横轴表示时间(秒)，纵轴如上所述表示将刚开始亮灯时的光量设定为100时的相对照度。

光量稳定性是所述(1)式中定义的值，其中为T＝600，求得光量稳定性。

并且，光量稳定性的检测是指用照度计测定沿法线方向离光源(灯)的孔径4(参考图18)8mm的距离的光量随时间变化。

如该图所示，现有技术的惰性气体荧光灯装置中的光量稳定性为11％，而本实施例1中的惰性气体荧光灯装置(b)中光量稳定性为2％，在本实施例的惰性气体荧光灯装置中，可以看出与现有技术的装置相比光量稳定性得到了改善。

为了减少露光时的浓淡，图像读取装置中使用的光源的光量变化要求在105％以下～90％以上。而常温时图6的结果为光量稳定性在105％以下～90％以上的范围内，能够抑制图像的浓淡不均及色彩不均现象。因此没有必要设置测定光量再修正光量差的单元。

图7是表示没有设置时间常数电路的现有技术的惰性气体荧光灯装置和图1所示本发明实施例中惰性气体荧光灯装置中，将从亮灯开始起600秒后的光量设定为100时的光量变化的图。

从亮灯开始起经过600秒后，可以认为本实施例的灯的光量和现有技术例的灯的光量几乎相同，所以该图表示刚开始亮灯时本实施例的灯的光量和现有技术例的惰性气体荧光灯装置的灯的光量的相对大小。

如图所示，在现有技术的荧光灯装置中，刚开始亮灯时的相对光量约为亮灯开始600秒后的光量的112％，而在本实施例的惰性气体荧光灯装置中，因为时间常数电路抑制了刚开始亮灯时的光量增大，所以刚开始亮灯时的相对光量约为102％，与现有技术的相对光量相比，能够减少光量变动。

图8是表示研究图1所示本发明的第1实施例的惰性气体荧光灯装置中改变周围环境温度时的光量稳定性的实验结果。与图6相同，横轴表示时间(秒)，纵轴如上所述表示将刚开始亮灯时的光量设定为100时的相对照度。

如该图所示，周围环境温度-10℃与60℃的光量稳定性的差约为16％，可以看出与所述图20所示现有技术的惰性气体荧光灯装置的光量稳定性(-10℃和60℃之间的差约为20％)相比较有了改善。

在图像读取装置中，测定如上所述刚亮灯时、如0.1秒后的光量，将该值设定为100。之后，以该初期光量作为标准，将受光量分割为预定的灰度如256灰度。在这种装置中，如果初期光量超过100，受光量就会超过设定值，作为光电压转变元件的CCD等受光元件会发生饱和现象，在用这种光源读取图像的情况下，会出现泛白现象，即图像灰度恶化，损坏图像读取功能。

由于在实际设计中都留有余地地设定初期值，所以超过初期光量100后也不会立即发生泛白现象，通常光量增加的允许值：最好不要超过105％。

下面说明本发明的第2实施例。本实施例中，在标准电压源部或检测部中除时间常数电路外还设置有感温元件，可以降低受周围环境温度的影响。

图9是本发明第2实施例的惰性气体荧光灯装置的框图。

与所述第1实施例不同之处在于，除所述时间常数电路28外，在标准电压源部24还设置有感温元件29。虽然这里说明的是用NTC热敏电阻作为感温元件的情况，但也可以使用其他的温度传感器等。NTC热敏电阻是一种低温时电阻值增大、高温时电阻值减少的元件。在本实施例中，连接感温元件29是为了在周围环境温度低时标准电压源部24输出的标准电压值大、且时间常数电路的时间常数变大。

其他的结构与图1所述的相同，当亮灯控制信号启动控制部21时，标准电压源部24输出电压，由时间常数电路28输入到误差放大器22中的电压随时间逐渐增大，达到所述标准电压。

在本实施例中，由于在标准电压源部24中设置有感温元件29，所以所述标准电压源部24输出的电压在周围环境温度低的时候会变大，并且时间常数也会变大。

误差放大器22将由所述时间常数电路28得到的逐渐增加的电压与检测部23的输出进行比较，并将误差信号输出到变换器电路驱动部25。变换器电路27由变换器电路驱动部25驱动，根据所述误差放大器22的输出，用脉宽调制方式或频率调制方式控制供给灯10的功率。

因此，与所述第1实施例相同，在刚输入亮灯控制信号时的灯的功率与稳定时的功率相比得到了抑制。

并且，由于在周围环境温度低时为了增大标准电压要控制增大灯的功率，所以能够弥补周围环境温度低时的光量低下。并且，在周围环境温度高时减小灯的功率地控制，所以能够修正周围环境温度高时光量变大。而且，根据周围环境温度，时间常数发生变化，能够修正亮灯开始时的光量变动。

因此通过选择合适的时间常数电路28的时间常数和所述感温元件29的温度特性，能够实现受周围环境温度影响的光量随时间变动少的点灯装置。

图10是表示如图9所示点灯装置的具体的电路结构示例。图10是表示将推挽方式的电路作为变换器电路使用的示例。

标准电压源部24由串联连接电阻R1、R2、感温元件29的分压电路和串联连接电容器C0的电路构成，通过电阻R1、R2、感温元件29和电容器C0构成时间常数电路。

当发出亮灯控制信号，向标准电压源部24施加标准电压Vref时，电阻R1和感温元件29的连接点A的电位成为Vref×[(R2+Rt)/(R1+R2+Rt)]的电位(这里Rt为感温元件29的电阻值)。之后随着电容器C0充电，连接点A的电位在T＝C0×(R1+R2+Rt)的时间常数上随时间上升，最终达到标准电压Vref。在连接点A产生的电压被供给误差放大器22的一个输入端子。

并且，检测部23由电阻R3、R4的串联电路构成，相当于投入灯的功率的电压或电流的信号被电阻R3、R4分压，并供给误差放大器22的另一个输入端子。

其他结构与上述图2所示的相同，当发出亮灯控制信号时，如上所述，标准电压源部24输出的标准电压与所述时间常数电路28的时间常数相对应随时间上升。据此输入误差放大器22的一个端子的电压也随之上升，供给灯10的功率也上升。接着，时间常数电路28的电容器C0一直充电到标准电压Vref，输入误差放大器22的一个端子的电压成为标准电压Vref，从而可以将灯的功率控制在一定值内。

虽然图10表示将推挽方式电路作为变换器电路使用的情况，但变换器电路使用回扫方式电路用如图3所示结构也同样可以实现。

并且，虽然在图10中表示了将NTC热敏电阻作为感温元件29使用，在标准电压源部24上设置感温元件的情况，但也可以使用PTC热敏电阻作为感温元件29。

PTC热敏电阻是在低温时电阻值降低、高温时电阻增大的元件，但由于温度-电阻特性与NTC热敏电阻正好相反，因此如图11(a)所示在连接点A的靠标准电压Vref一侧设置感温元件29(PTC热敏电阻)。通过如所述图11(a)所示那样地构成标准电压源部24、检测部23、误差放大器22，可以实现与图10相同的动作。

并且，虽然在上述例中说明的是将感温元件29设置在标准电压源部24中的情况，但感温元件29也可以设置在检测部23中。

图12是表示所述第2实施例的变形例的框图。在该实施例中，时间常数电路28和感温元件29如上所述设置在检测部23中，除此以外，误差放大器22、变换器电路驱动部25、变换器电路27等结构与所述第2实施例相同。

虽然在标准电压源部24中连接有时间常数电路和感温元件的情况下，电压逐渐上升地进行设定，但配置在检测部23中的情况下，电压逐渐下降地设定可以实现相同的动作。

例如，在将PTC热敏电阻作为感温元件29使用，将感温元件29设置在检测部23中的情况下，如图11(b)所示，在比连接点B更靠近检测电压Vsens一侧设置电容器C0，将感温元件29设置在接地一侧。

并且，在将NTC热敏电阻作为感温元件29使用，将感温元件29设置在检测部23中的情况下，如图11(c)所示，在比连接点B更靠近检测电压Vsens一侧设置电容器C0，感温元件29则与电容器C0串联。

通过如所述(b)～(c)那样地构成标准电压源部24、检测部23、误差放大器22，能够实现与图10相同的动作。

图13是表示研究图9所示本发明第2实施例的惰性气体荧光灯装置中改变周围环境温度时的光量稳定性的实验结果。与所述图6相同，横轴表示时间(秒)，纵轴如上所述表示将刚开始亮灯时的光量设定为100时的相对照度。

通过本实施例所示结构，周围环境温度-10℃和60℃的光量稳定性的差可以得到约10％的改善。通过用这种光源构成图像读取装置，图像不会产生浓淡不均现象，不必设置测定光量再修正光量差等单元。

即，本发明第1实施例中的装置在周围环境温度变化不大的条件下能够改善光量稳定性，但在周围环境温度变化大的条件下，最好使用本发明第2实施例中的装置。

虽然所述第1、第2实施例中检测灯的功率，根据灯的功率和标准电压的差来控制变换器电路，但通过控制变换器电路的输入电压，同样可以修正光量变动。

以下说明通过控制变换器电路的输入电压来改善光量稳定性的本发明第3实施例。

图14是表示本发明第3实施例的点灯装置的框图。

开关电路30连接在电源26上，该开关电路30通过变换器电路27给灯10提供功率。

控制部21连接在变换器电路27中。所述开关电路30由例如升压断继开关电路构成，使电源26的电压上升。

控制部21由检测部23、包含时间常数电路28的标准电压源部24、误差放大器22、及产生所述开关电路30的驱动信号的开关电路驱动部31构成。检测部23是检测供给变换器电路27电压的电路，标准电压源部24具有时间常数电路28。

在图14中，当亮灯控制信号启动控制部21时，标准电路源部24输出电压，由时间常数电路28输入到误差放大器22中的电压随时间逐渐增大，达到所述标准电压。

误差放大器22将通过所述时间常数电路28逐渐增加的电压与由检测部23检测出的向变换器电路27供给的电压进行比较，并将误差信号输出到开关电路驱动部31中。开关电路30由该开关电路驱动部31用与所述误差放大器22的输出相对应的开关频率驱动，控制供给到变换器电路27的电压。

因此，在刚输入亮灯控制信号时的反演供给电压与稳定时的电压相比得到了抑制。因此，通过根据荧光体的温度消光特性设定所述时间常数电路28的时间常数，能够实现刚开始亮灯时光量变小、光量随时间变动较少的点灯装置。

图15表示图14所示点灯装置的具体电路结构示例。图15是表示将推挽方式的电路作为变换器电路使用的例子。

开关电路30是由电抗线圈L1、开关元件SW3、二极管D1等构成的升压电路，在连接在二极管D1的输出一侧的电容器C1中充电的电压被供给变换器电路27。所述开关元件SW3，通过开关电路驱动部31，根据误差放大器22的输出的频率进行开关控制。

标准电压源部24的结构与图2、图3所示的标准电压源部基本相同，由串联了电阻R1、R2的分压电路与电容器C0的串联电路构成，如上所述，当发出亮灯控制信号时，电阻R1和电阻R2的连接点A的电压在T＝C0×(R1+R2)的时间常数时随时间上升，最终达到标准电压Vref。在连接点A产生的电压被供给到误差放大器22的一个输入端子。

并且，所述开关电路30的输出电压由检测部23检测出来。检测部23由电阻R3、R4的串联电路构成，所述开关电路30的输出电压由电阻R3、R4分压，并供给到误差放大器22的另一个输入端子。

误差放大器22的输出被传送到开关电路驱动部31中，开关电路驱动部31根据所述误差控制开关元件SW3的开关频率。例如，当由检测部23检测的电压比标准电压源部24设定的值小时，增大开关频率，使供给变换器电路27的电压增大地进行控制；当由检测部23检测的电压比标准电压源部24设定的值大时，则降低开关频率，使供给变换器电路27的电压减小地进行控制。

变换器电路27的开关元件SW1、SW2将变换器电路驱动部25的输出控制成交替接通，在变压器TR1的次级侧产生交变电压。在变压器TR1的次级侧产生的电压供给灯10并使其亮灯。

在图15中，当发出亮灯控制信号时，如上所述，标准电压源部24输出的标准电压，根据所述时间常数电路28的时间常数随时间上升。据此输入误差放大器22的一个端子的电压也随之上升，供给变换器电路27的功率也上升。接着，时间常数电路28的电容器C0一直充电到标准电压Vref，这样输入误差放大器22的一个端子的电压就成为标准电压Vref，从而将供给变换器电路27的电压控制在一定值内。

所述时间常数电路28的时间常数如上所述与灯亮灯时的光量变动相对应设定为光量变动小的值。

虽然图15表示将推挽方式电路作为变换器电路使用的情况，但在变换器电路采用回扫方式的电路的情况下，通过图3所示地构成，也同样能够实现。

并且，虽然在所述实施例中说明的是将时间常数电路28设置在标准电压源部24中的情况，但像图4所示那样将时间常数电路28设置在检测部23中也能够进行同样的动作。

下面说明本发明的第4实施例。该实施例除了像所述第3实施例那样在标准电压源部或检测部中设置时间常数电路外，还设置感温元件，可以降低受周围环境温度的影响。

图16是本发明第4实施例的惰性气体荧光灯装置的框图。

与所述第3实施例不同之处在于，除所述时间常数电路28外，在标准电压源部24上还设置有感温元件29。

其他结构与上述图14所示的相同，当点灯控制信号是控制部21动作时，标准电压源部24输出电压，但通过时间常数电路28输入误差放大器22中的电压随时间的推移逐渐增大，达到上述标准电压。

因为本实施例在标准电压源部24中设置有感温元件29，所以所述标准电压源部24输出的电压在周围环境湿度低时会变大，并且，时间常数也会变大。

误差放大器22将通过所述时间常数电路28逐渐增加的电压与检测部23的输出电压进行比较，并将误差信号输出到开关电路驱动部31中。开关电路驱动部31根据所述误差来控制开关电路30的开关频率。例如，当检测部23检测的电压比标准电压源部24设定的值小时，增大开关频率，使供给变换器电路27的电压增大；当检测部23检测的电压比标准电压源部24设定的值大时，则降低开关频率，使供给变换器电路27的电压减小。

因此，在刚输入亮灯控制信号时供给变换器电路27的供给电压与稳定时的功率相比得到了抑制。并且，可以进行在周围环境温度低时为了增大标准电压而增大供给变换器电路27的供给电压的控制，所以能够修正周围环境温度低时光量的低下。并且，由于在周围环境温度高时进行减小供给变换器电路27的供给电压的控制，所以能够修正周围环境温度高时光量的变大。而且，能够根据周围环境温度改变时间常数，修正亮灯开始时光量的变动。

因此，通过选择合适的时间常数电路28的时间常数和所述感温元件29的温度特性，能够实现受周围环境温度影响的光量时间变动较少的点灯装置。

本实施例的具体的电路结构例除在标准电压源部24设置有感温元件外，与图15所示的基本相同，并且，如上所述也同样可以用于具有回扫方式的变换器电路的惰性气体荧光灯装置。

并且，虽然所述实施例说明的是在标准电压源部中设置感温元件的情况，但也可以如上述图11所示将感温元件设置在检测部中。并且，可以使用NTC热敏电阻或PTC热敏电阻中的任一个作为感温元件，与之相对应，如图11所示，选择合适的设置感温元件的位置。

另外，虽然在所述第3、第4实施例说明的是用由升压断继开关电路构成的开关电路30作为给变换器电路27供电的电路的情况，但作为给变换器电路27供电的电路，除所述升压断继开关电路以外，还可以使用降压断继开关电路、升降压断继开关电路等其他电路，使用其他的供电电路也可以达到本发明的效果。

并且，虽然在所述第1～第4实施例中叙述的是使用由CR电路等构成的时间常数电路的情况，但也可以使用采用了演算放大器的图形发生电路等其他的图形发生电路。并且，时间变化图形也可以根据灯的光量变动特性设定到使光量变动最小。

但是，如上所述，在读取彩色原稿时需要有白色光，白色光采用的是由红色发光用荧光体、绿色发光用荧光体、蓝色发光用荧光体的3种波长的荧光体混合或4种波长荧光体的混合得到的适宜的白色的方式。

但是，使用的荧光体的不同光量的消光特性也不同，一旦光量出现变动，色度随亮灯时间变动，读取的图像信息在扫描方向上出现浓淡，即出现色彩不均。

作为解决光源中色彩不均的对策，前面日本特开2003-109544号公报中提出有方案。特开2003-109544号公报中记载的是将温度消光特性近似的荧光体组合起来作为构成该荧光体层的荧光体组合。

在本发明中，通过使用具有所述特开2003-109544号公报中记载的荧光体，在读取彩色原稿读取过程中能够更有效地防止色彩不均的发生。

Claims (4)

1.一种惰性气体荧光灯装置，包括：内部发生放电的管壳；在该管壳的外表面配设至少一个电极、在该管壳的内侧配设荧光体层、利用放电产生的受激准分子光的惰性气体荧光灯；给该惰性气体荧光灯的电极间施加高频电压的供电装置；其特征在于，

所述供电装置具有变换器电路部及控制部，

该控制部具有：检测电路，检测该灯电压或灯电流，并转换成预定的电压信号；标准电压源部；误差放大器，将所述检测电路输出的检测信号与该标准电压源部的电压相比较，并负反馈控制所述变换器电路部；以及所述标准电压源部或检测电路中的时间常数控制部，

在所述稀有荧光灯亮灯开始时，通过该时间常数控制部使所述标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间变化。

2.一种惰性气体荧光灯装置，包括：内部发生放电的管壳；在该管壳的外表面配设至少一个电极、在该管壳的内侧配设荧光体层、利用放电产生的受激准分子光的惰性气体荧光灯；给该惰性气体荧光灯的电极间施加高频电压的供电装置；其特征在于，

所述供电装置具有变换器电路部及控制部，

该控制部具有：检测电路，检测该灯电压或灯电流，并转换成预定的电压信号；标准电压源部；误差放大器，将所述检测电路输出的检测信号与该标准电压源部的电压相比较，并负反馈控制所述变换器电路部；以及在所述标准电压源或检测电路中检测所述惰性气体荧光灯装置周围温度的感温元件和时间常数控制部，

通过该时间常数控制部而在所述稀有荧光灯亮灯开始时使所述标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间变化，并且，通过所述感温元件，根据检测出的温度使所述标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间变化。

3.一种惰性气体荧光灯装置，包括：内部产生放电的管壳；在该管壳的外表面配设至少一个电极、在该管壳的内侧配设荧光体层、利用放电产生的受激准分子光的惰性气体荧光灯；给该惰性气体荧光灯的电极间施加高频电压的供电装置；其特征在于，

所述供电装置具有变换器电路部及控制部；

该控制部具有：检测电路，检测所述变换器电路部的输入电压；标准电压源部；误差放大器，将该检测电路输出的检测信号与该标准电压源部的电压相比较，并负反馈控制所述变换器电路部的输入电压；以及所述标准电压源部或检测电路中的时间常数控制部，

在所述稀有荧光灯亮灯开始时，通过该时间常数控制部使所述标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间变化。

4.一种惰性气体荧光灯装置，包括：内部产生放电的管壳；在该管壳的外表面配设至少一个电极、在该管壳的内侧配设荧光体层、利用放电产生的受激准分子光的惰性气体荧光灯；给该惰性气体荧光灯的电极间施加高频电压的供电装置；其特征在于，

所述供电装置具有变换器电路部及控制部，

该控制部具有：检测电路，检测所述变换器电路部的输入电压；标准电压源部；误差放大器，将该检测电路输出的检测信号与该标准电压源部的电压相比较，并负反馈控制所述变换器电路部的输入电压；以及在所述标准电压源部或检测电路中检测所述惰性气体荧光灯装置周围温度的感温元件和时间常数控制部，

通过该时间常数控制部而在所述稀有荧光灯亮灯开始时使所述标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间变化，并且，根据由所述感温元件检测出的温度使所述标准电压源部的电压或检测电路的检测信号随时间变化。

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