JP2002203699A

JP2002203699A - 放電ランプ点灯装置および機器

Info

Publication number: JP2002203699A
Application number: JP2000401995A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Hara; 美昭原; Masami Kobayashi; 正実小林
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】希ガスを封入し、かつ、少なくとも一方が放電
容器の外面に配設された一対の電極を備えた放電ランプ
を比較的広い範囲で調光することが可能な放電ランプ点
灯装置およびこれを用いた機器を提供する。【解決手段】希ガスを主体とする放電媒体を封入した放
電容器１１の外面に少なくとも一方の電極が配設されて
いる一対の電極１３、１３を備えた放電ランプＤＤＬ、
出力トランスＴおよびスイッチング手段Ｑ１を備えた高
周波発生手段ＨＦＧ、高周波動作検出手段ＨＦＤ、高周
波動作検出信号がほぼ一定のレベルになるようにスイッ
チング手段Ｑ１を負帰還制御する第１の制御手段ＣＣ
１、スイッチング手段Ｑ１を制御して高周波出力を変化
させて調光する第２の制御手段ＣＣ２、ならびに放電ラ
ンプＤＤＬに印加される電圧のピーク値がほぼ一定にな
るようにスイッチング手段Ｑ１を制御する第３の制御手
段ＣＣ３を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は希ガスを主体とする
放電媒体を封入し、かつ一対の電極の少なくとも一方が
放電容器の外面に配設された放電ランプを点灯する放電
ランプ点灯装置およびこれを用いた機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】希ガス放電ランプは、希ガス放電により
発生する紫外線で蛍光体を発光させるもので、発光量が
温度に依存しないので、低温時の光束立ち上がり特性が
良好であるとともに、環境負荷の大きい水銀を用いてい
ないという長所を有しているが、水銀蒸気放電による放
電ランプに比べて発光効率が低いという問題がある。

【０００３】これに対して、希ガス放電により発生した
紫外線で蛍光体層を励起して可視光を放射する放電ラン
プをパルス点灯することにより、発光効率が向上するこ
とが特開昭５８−１３５５６３号公報、特開平２−１７
４０９７号公報、特公平８−１２７９４号公報および特
開平９−１９９２８５号公報など記載されている。

【０００４】また、希ガスを封入した放電容器に対して
一対の電極のうち、少なくとも一方を放電容器の外面に
配設して、誘電体バリヤ放電を生起させることにより、
さらに発光効率が向上する。

【０００５】そうして、希ガスを封入し、少なくとも一
方は放電容器の外面に配設された一対の電極を備えた放
電ランプを繰り返し周波数が高周波のパルス点灯する放
電ランプ点灯装置が読取用やサイドライト形バックライ
トなどに用いられるようになった。これらの用途におい
ては、放電ランプの調光が可能であることについての要
求がある。従来は、この要求に応えて高周波発生手段の
スイッチング手段のオンデューティ比を変化させること
により、放電ランプを調光していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、高周波発生
手段のスイッチング手段のデューティを変化させると、
これに応じて高周波出力電圧のピーク値が変化する。す
なわち、全光点灯から調光点灯に切り換えると、上記ス
イッチング手段のオンデューティが狭くなるが、これに
伴なって高周波出力電圧のピーク値も低くなる。高周波
出力電圧のピーク値は、放電ランプの放電維持電圧以上
でないと放電ランプが消弧してしまうので、高周波出力
電圧のピーク値が放電維持電圧より高くなるような範囲
内でしかオンデューティを狭くすることができない。そ
の結果、調光範囲が狭くなってしまい、所望の調光範囲
を得ることができないという問題がある。

【０００７】また、この種の放電ランプは、上述したよ
うに誘電体バリヤ放電を利用するために、一般に始動電
圧すなわち無負荷電圧およびランプ電圧が非常に高くな
る性質がある。そのため、無負荷状態なのに誤って高周
波電圧を長時間出力させると、高周波発生手段、および
または電用ハーネス線などがダメージを受けやすくな
る。そこで、回路部品に耐圧性能が高いものを使用する
必要があり、そのためコストアップになるとともに、そ
れにもかかわらず信頼性が低下するという問題がる。

【０００８】本発明は、希ガスを封入し、かつ、少なく
とも一方が放電容器の外面に配設された一対の電極を備
えた放電ランプを比較的広い範囲で調光することが可能
な放電ランプ点灯装置およびこれを用いた機器を提供す
ることを目的とする。

【０００９】本発明は、無負荷状態の検出時に応動して
無負荷電圧を所望に制御するようにした放電ランプ点灯
装置およびこれを用いた機器を提供することを他の目的
とする。

【００１０】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の放電ラ
ンプ点灯装置は、内部に希ガスを主体とする放電媒体を
封入した放電容器、および少なくとも一方は放電容器の
外面に配設された一対の電極を備えた放電ランプと；高
周波でスイッチングすることにより高周波電圧を発生す
るスイッチング手段および高周波電圧を出力する出力ト
ランスを備え、出力トランスの２次巻線に誘起する高周
波電圧を一対の電極間に印加して放電ランプを点灯する
高周波発生手段と；高周波電圧および高周波電流の少な
くともいずれか一方を検出して高周波動作検出信号を発
生する高周波動作検出手段と；高周波動作検出信号が制
御入力するように構成されて高周波動作検出信号に応動
して高周波動作検出信号がほぼ一定のレベルになるよう
に高周波発生手段のスイッチング手段のスイッチングを
負帰還制御する第１の制御手段と；高周波発生手段のス
イッチング手段を制御して高周波出力を変化させて放電
ランプを調光する第２の制御手段と；全光点灯時および
調光点灯時を通じて放電ランプに印加される電圧のピー
ク値がほぼ一定になるように高周波発生手段のスイッチ
ング手段を制御する第３の制御手段と；を具備している
ことを特徴としている。

【００１１】本発明は、放電ランプの調光を行なえるよ
うにした構成を規定している。

【００１２】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１３】＜放電ランプについて＞放電ランプは、少
なくとも放電容器、放電媒体および一対の電極を備え、
一対の電極の少なくとも一方が放電容器の外面に配設さ
れているとともに、放電容器の内部に封入される放電媒
体が希ガスを主体としていて、いわゆる誘電体バリア放
電を行なう構成である。

【００１４】（放電容器について）放電容器は、その材
質が気密性と動作温度に対する耐熱性とを備えている誘
電体であればどのようなものであってもよいが、通常は
軟質ガラス、硬質ガラスまたは半硬質ガラスが用いられ
る。紫外線を放電ランプの外部に取り出して照明に用い
る場合は、石英ガラスなどの紫外線透過性の放電容器を
用いる。また、放電容器の形状は、制限されない。した
がって、管状、平板状などをなすことができる。管状で
あっても、直管、曲管のいずれであってもよい。さら
に、曲管は円環形、半円形、Ｕ字形、Ｗ字形、鞍形また
はスパイラル形などであることを許容する。さらにま
た、管の太さおよび長さも任意であり、用途に適したサ
イズを選定すればよい。

【００１５】（放電媒体について）放電媒体は、希ガス
を主体としている。希ガスとしては、キセノンが好まし
いが、要すればクリプトン、アルゴン、ネオンおよびヘ
リウムのいずれか１種または任意の複数種を混合して用
いることができる。なお、「希ガスを主体とする」と
は、希ガスに加えてハロゲンなどを含むことを許容し、
放電の主体が希ガスによるものであればよいことを意味
する。

【００１６】（一対の電極について）一対の電極は、少
なくともその一方が放電容器の外面に配設されている。
以下、便宜上、放電容器の外面に配設されている電極を
「外部電極」、放電容器の内部に配設されている電極を
「内部電極」という。一対の電極の態様としては、一対
の電極がともに外部電極の態様、および一方が外部電極
で他方が内部電極の態様を採用することができる。一対
の電極のうち少なくとも一方が外部電極であれば、放電
容器の壁を誘電体とする静電容量が電極間に介在するの
で、誘電体バリヤ放電を生起させることができる。

【００１７】外部電極は、放電容器の外面にほぼ接触し
て配設される。そして、好適には導電性板状体からな
る。導電性板状体としては、アルミニウム、銀、銅など
の導電性金属の箔、後述する透光性樹脂シートに被着し
た導電性金属の蒸着膜、めっき膜や導電性金属箔、導電
性ペーストをスクリーン印刷して形成した塗布膜、ＩＴ
Ｏ膜、ＮＥＳＡ膜などを利用することができる。外部電
極が導電性板状体からなる場合、外部電極をリボン状に
形成してもよいし、波形状などの異形形状にすることも
できる。

【００１８】しかし、外部電極は、導電性板状体に限定
されるものではなく、要すればコイル、メッシュ構造体
などの導電物質製であって、放電容器の外面にほぼ接触
して配設される形態にすることができる。なお、外部電
極が放電容器の外面に「ほぼ接触して配設されている」
とは、外部電極の全体が放電容器の表面の外面に接触し
ていることが望ましいが、これは必須要件ではなく、概
ねにおいて外部電極が放電容器の外面に接触していれば
よいことを意味する。さらに、外部電極は、少なくとも
その一部が放電容器の長手方向すなわち軸方向に延在し
ている大きさを備えていることができる。そして、放電
容器の外周方向においては、全周または外周の一部をな
す角度範囲内に配設することができる。さらにまた、外
部電極がコイル、メッシュ構造体および透明導電膜によ
り構成されている場合、これらの構成は外部電極を透過
して、または外部電極の隙間を通過して、光が外部に導
出されるので、放電容器の全周に配設することができ
る。これに対して、外部電極が金属箔により構成されて
いる場合、外部電極を金属箔で構成する場合、予め金属
箔を後述する透光性樹脂シートの一面に貼着し、透明樹
脂シートに塗布した粘着剤によって放電容器の外面に貼
着することによって配設することができる。しかし、金
属箔を直接放電容器の外面に貼着することもできる。さ
らに、放電容器の軸方向に対して外部電極の幅が変化し
ていてもよい。

【００１９】次に、外部電極を放電容器の外面に接触さ
せるには、予め外部電極の接触面に粘着剤を被着させて
おき、粘着剤によって放電容器に貼着することができ
る。しかし、放電容器の外部電極接触予定部に接着剤を
塗布し、その上から外部電極を貼着してもよい。さら
に、粘着剤や接着剤を用いないで、単に外部電極を接触
予定部に当接し、その上から放電容器の全周にわたって
粘着剤を施与した透光性樹脂シートを巻き付けてもよ
い。

【００２０】さらに、対をなす電極の配置について説明
する。すなわち、電極配置は、以下に示す種々の態様の
中から任意に選択することができる。

【００２１】１内外電極形配置内外電極形配置は、１
または複数の内部電極と、１または複数の外部電極とを
組にした電極配置である。また、この配置は、内部電極
が短寸のものと、放電容器の長手方向に沿って延在する
長寸のものとに分かれる。

【００２２】（１）短寸の内部電極を用いる電極配置この電極配置においては、通常の内部電極形の蛍光ラン
プに使用するのと同様な短寸の電極を用いる。

【００２３】（１−１）放電容器の一端に単一の内部電
極を配置し、放電容器の外面に単一の外部電極を配置す
る電極配置（１−２）放電容器の両端に一対の内部電極を配置し、
放電容器の外面に単一の外部電極を配置する電極配置この電極配置の場合、一対の内部電極をともに点灯回路
の一極に接続し、外部電極を点灯回路の他極に接続する
構成と、一対の点灯回路を用意してそれぞれの点灯回路
の一極を内部電極に別に接続し、外部電極を一対の点灯
回路の他極に同電位にして接続する構成とがある。

【００２４】（１−３）放電容器の両端に内部電極を配
置し、放電容器の外面に一対の外部電極を配置する電極
配置この電極配置の場合、内部電極と外部電極とを１対１で
対向させる。

【００２５】（１−４）放電容器の両端および中間にそ
れぞれ内部電極を配置し、単一の外部電極を共通に対向
させる配置（１−５）放電容器の両端および中間にそれぞれ内部電
極を配置し、放電容器の外面に内部電極に対向する外部
電極を配置する電極配置（２）長寸の内部電極を用いる電極配置この電極配置においては、放電容器の長手方向の実質的
全長にわたって延在する長さの内部電極を用いる。内部
電極の両端が放電容器の両端を気密に貫通して外部に導
出されている構造と、内部電極の一端のみが放電容器の
一端を気密に貫通して外部に導出されているが、他端は
放電容器の他端近傍の内部に位置している構造とがあ
る。

【００２６】２外部電極形配置この配置は、放電容器の外面に一対の外部電極を離間対
向して配置する。外部電極は、一対または複数対を放電
容器の長手方向に沿って配置することができる。なお、
アパーチャ形の場合は、外部電極をアパーチャからの光
投射を実質的に阻止しないように配置しなければならな
い。

【００２７】一対の電極は、少なくともその一方が放電
容器の内部に放電媒体を通じて放電を生起するように配
設されているのであれば、放電容器の内部および外部の
いずれであってもよい。

【００２８】（放電ランプのその他の構成について）必
要に応じて、放電容器の内面側に蛍光体層を配設するこ
とができる。蛍光体層は、本発明における放電容器の必
須要件ではないが、必要に応じて放電容器の内面側にこ
れを形成することができる。蛍光体の種類は放電ランプ
の用途に応じて既知の蛍光体の中から自由に選択するこ
とができる。たとえば、読取用の場合、カラー用におい
ては３波長発光形蛍光体を用いることができる。また、
モノクローム用においては緑色発光形の蛍光体を用いる
ことができる。なお、「放電容器の内面側」とは、放電
容器の内面に直接蛍光体層を形成するばかりでなく、放
電容器の内面にまず保護膜を形成し、その上に蛍光体層
を形成するなど、間接的に蛍光体層を形成することを許
容する意味である。

【００２９】＜高周波発生手段について＞高周波発生手
段は、放電ランプに所要の電圧で、かつ所要の電力の高
周波エネルギーを供給して誘電体バリア放電を行なわせ
る手段である。そして、高周波でスイッチングすること
により高周波電圧を発生するスイッチング手段、および
高周波電圧を出力する出力トランスを備え、出力トラン
スの２次巻線に誘起する高周波電圧を一対の電極間に印
加して放電ランプを点灯するのであれば、その余の構成
は限定されない。なお、「高周波」とは、１ＫＨｚ以上
の周波数をいい、好ましくは４〜２００ＫＨｚをいう。
放電ランプに供給される高周波エネルギーは、パルスの
形式である。

【００３０】高周波を発生するための回路方式として
は、インバータやスイッチングレギュレータを用いるの
が一般的であるが、これに限定されるものではなく、た
とえば発振器および電力増幅器から構成されている高周
波発生手段であってもよい。

【００３１】出力トランスは、１次巻線と２次巻線とを
導電的に絶縁するように作用し、少なくとも１次巻線お
よび２次巻線を備えていれば、３次巻線や複数の１次巻
線または２次巻線を備えていることが許容される。ま
た、出力トランスの２次巻線に誘起する出力電圧を印加
することによって、放電ランプが誘電体バリヤ放電を行
なうので、２次巻線に誘起される電圧を高く設定する必
要があり、したがって出力トランスは、昇圧形である方
が好ましいが、要すれば降圧形または等圧形であっても
よい。

【００３２】スイッチング手段は、スイッチングにより
高周波を発生するように作用するが、そのための回路構
成として、前述のようにインバータ、スイッチングレギ
ュレータなど適宜の回路方式を選択することができる。
したがって、スイッチング手段の数は、回路方式にした
がって単一または複数を用いることができる。また、ス
イッチング手段は、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジ
スタなどの半導体スイッチを用いることができる。

【００３３】＜高周波動作検出手段について＞高周波動
作検出手段は、高周波発生手段のスイッチング手段のス
イッチングを負帰還制御することにより、安定な高周波
電圧を出力するための負帰還信号を高周波動作検出信号
として出力するための手段である。高周波動作検出信号
は、負帰還の制御形式に応じて、その信号形式が選択さ
れる。すなわち、定電圧制御を行なう場合には、高周波
電圧を検出する。定電流制御では高周波電流、また定電
力制御では電力したがって高周波電圧および高周波電流
をそれぞれ検出する。高周波電圧および高周波電流のい
ずれも出力トランスの１次側または２次側において検出
することができる。しかし、高周波電圧の検出は、一般
的に昇圧トランスが用いられることから、絶縁を考慮す
れば１次側において検出するのがよい。

【００３４】また、定電力制御のために高周波電圧およ
び高周波電流をそれぞれ検出する場合、それらを各別に
検出してもよいし、単一の検出回路で電圧および電流を
擬似的に検出してもよい。なお、検出回路の具体的な構
成としては、既知の種々の手段を適宜採用することがで
きるので、特段限定されない。

【００３５】＜第１の制御手段について＞第１の制御手
段は、少なくとも正常時に高周波発生手段が高周波を発
生するためのスイッチング手段のスイッチングに対する
負帰還制御を行なう手段である。しかし、無負荷時や異
常放電時などの異常時にスイッチング手段がそのスイッ
チングを停止させたり、オンデューティを小さくしてス
イッチングさせたりして、保護動作を行なうように制御
する機能を付加して第１の制御手段を構成することがで
きる。なお、第１の制御手段は、正常時に負帰還制御を
行なう部分と、異常時の保護動作制御とを行なう部分と
が別に構成されていてもよいし、スイッチングレギュレ
ータＩＣのようなＩＣを主体とするように外見上一体的
で統括的に構成されていてもよい。

【００３６】また、第１の制御手段は、高周波動作検出
信号が制御入力したときに負帰還制御を行なう。負帰還
制御は、放電ランプに供給されて放電ランプを付勢する
高周波出力を電圧、電流または電力を帰還してスイッチ
ング手段のスイッチングをＰＷＭ制御、周波数制御また
は電圧制御により、電圧、電流または電力、したがって
高周波動作検出信号がほぼ一定のレベルになるようにす
る制御である。

【００３７】＜第２の制御手段について＞第２の制御手
段は、高周波発生手段のスイッチング手段を制御して放
電ランプを調光する手段である。そして、調光するため
に高周波発生手段の高周波出力を低下させる。高周波発
生手段の高周波出力を低下させる具体的な構成は自由で
あるが、たとえば第２の制御手段が第１の制御手段を制
御することにより、スイッチング手段が第１の制御手段
を経由して制御されるように構成することができる。し
かし、第２の制御手段は、第１の制御手段と別に、すな
わち第１の制御手段に対して並列的に構成されていても
よい。

【００３８】また、調光は、段階的な調光であってもよ
いし、連続的な制御であってもよい。

【００３９】＜第３の制御手段について＞第３の制御手
段は、全光点灯時および調光点灯時を通じて高周波発生
手段のスイッチング手段を制御して放電ランプに印加さ
れる電圧のピーク値がほぼ一定になるように制御する手
段である。すなわち、上記電圧のピーク値は、全光点灯
時のおよび調光点灯時のいずれにおいても一定になるよ
うに第３の制御手段は、高周波発生手段を制御する。

【００４０】＜本発明の作用について＞本発明において
は、第３の制御手段を備えていることによって、調光点
灯時においても全光点灯時に放電ランプに印加される電
圧のピーク値とほぼ同じ値のピーク値の電圧が印加され
るので、放電ランプの放電の立ち消えと無関係に調光度
を設定することが可能になる。このため、調光範囲を従
来のこの種放電ランプ点灯装置のそれより拡大すること
ができる。

【００４１】請求項２の発明の放電ランプ点灯装置は、
請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、第２の制
御手段は、高周波発生手段のスイッチング手段に対する
ドライブ信号の発振周波数を変化させることにより放電
ランプを調光することを特徴としている。

【００４２】本発明は、調光時に放電ランプの印加電圧
のピーク値を一定に維持しやすい構成を規定している。
すなわち、高周波発生手段のスイッチング手段のスイッ
チングを制御して、出力トランスの２次巻線に電圧が誘
起されるいわゆるオン期間を一定にして、オフ期間を引
き延ばす、換言すればスイッチングの周期を大きくす
る、したがって周波数を低くすることにより、実質的に
出力電圧が低減するので、調光点灯を行うことができ
る。そして、全光点灯時および調光点灯時を通じてオン
期間が一定であれば、出力トランスの出力電圧のピーク
値を一定に維持するのが容易になる。

【００４３】また、本発明の実施に際しては、高周波発
生手段から出力される高周波の周波数を決定する機能を
第１の制御手段に付与しておくのが好ましい。

【００４４】そうして、本発明においては、全光点灯時
および調光点灯時を通じて放電ランプに印加される電圧
のピーク値を一定にしやすくなる。

【００４５】請求項３の発明の放電ランプ点灯装置は、
内部に希ガスを主体とする放電媒体を封入した放電容
器、および少なくとも一方は放電容器の外面に配設され
た一対の電極を備えている放電ランプと；直流電源、直
流電源間に接続した出力トランス、ならびに出力トラン
スの１次巻線と直列的に接続して１次側回路を形成する
スイッチング手段を含む高周波発生手段と；高周波発生
手段のスイッチング手段の両端間に現れる高周波電圧を
検出して高周波動作検出信号を発生する高周波動作検出
手段と；高周波動作検出信号が制御入力するように構成
されて高周波動作検出信号に応動して高周波動作検出信
号がほぼ一定のレベルになるように高周波発生手段のス
イッチング手段のスイッチングを負帰還制御する第１の
制御手段と；第１の制御手段を制御して高周波発生手段
のスイッチング手段に対するドライブ信号の発振周波数
を変化させることによって放電ランプを調光する第２の
制御手段と；放電ランプに印加される高周波電圧の各周
期における所定値以上のパルスに応動して高周波動作検
出手段を作用させる第３の制御手段と；を具備している
ことを特徴としている。

【００４６】本発明は、請求項１および２と同様に放電
ランプの全光点灯時および調光点灯時を通じて放電ラン
プに印加される電圧のピーク値をほぼ一定に維持するこ
とで調光範囲を拡張する構成を規定している。以下、請
求項１および２と異なる構成を中心に説明する。

【００４７】＜高周波発生手段について＞高周波発生手
段は、直流電源、出力トランスおよびスイッチング手段
を含んで構成されている。直流電源は、交流電源を整流
して得た整流化直流電源および電池電源のいずれであっ
てもよい。スイッチング手段は、直流電圧を高周波でス
イッチングすることにより、高周波を発生する。出力ト
ランスは、高周波をスイッチング手段のある１次側と導
電的に絶縁して、２次側へ出力する。

【００４８】＜高周波動作検出手段について＞高周波動
作検出手段は、高周波発生手段のスイッチング手段の両
端間に現れる高周波電圧を検出する。したがって、高周
波発生手段を電力変換効率の高いスイッチングレギュレ
ータやインバータで構成することができる。

【００４９】＜第３の制御手段について＞第３の制御手
段は、放電ランプに印加される高周波電圧の各周期にお
ける所定値以上のパルスに応動して高周波動作検出手段
を作用させる。

【００５０】＜本発明の作用について＞一対の外部電極
を備えた放電ランプをパルス点灯する場合においては、
デューティ比如何によってはリンギングを生じて複数の
パルス電圧が放電ランプに印加されるが、その場合であ
ってもピーク値の大きい主たる最初のパルスが高周波発
生手段により制御されるとともに、ピーク値およびエネ
ルギーが大きくて放電ランプの点灯に対する貢献が大き
い。これに対して、リンギングによるパルス電圧は、放
電ランプの主として外面側における電極間の浮遊静電容
量が影響して発生するものであり、このパルス電圧が帰
還されると、円滑な制御が困難になってしまう。

【００５１】そこで、本発明においては、所定値以上の
パルスを帰還して負帰還制御を行うようにしているの
で、出力電圧の各周期における最初のパルスのピーク値
がほぼ一定に維持される。最初のパルスは、上記のよう
に放電ランプの点灯に対する影響が大きいから、最初の
パルスのみを帰還して負帰還制御するだけで調光範囲を
拡張することが可能である。

【００５２】そうして、本発明においては、負帰還制御
が誤動作なく確実に行われる。

【００５３】請求項４の発明の放電ランプ点灯装置は、
請求項３記載の放電ランプ点灯装置において、第３の制
御手段は、高周波発生手段のスイッチング手段の両端間
に現れる高周波電圧に応動することにより放電ランプに
印加される高周波電圧の各周期における最初のパルスを
検出してこれに応動することを特徴としている。

【００５４】本発明は、負帰還制御を行うための回路構
成を簡単、かつ安価にするのに好適な構成を規定してい
る。

【００５５】すなわち、高周波発生手段のスイッチング
手段の両端間に現れる電圧は、放電ランプの電極間に現
れるランプ電圧に近似することが分かっているが、この
事実を利用することにより、出力トランスがたとえ昇圧
形であったとしても、１次側の低圧回路部分のみで負帰
還回路を構成することができる。このため、回路部品に
耐圧性能の低いものを使用することができるとともに、
信頼性も高くなる。

【００５６】請求項５の発明の放電ランプ点灯装置は、
内部に希ガスを主体とする放電媒体を封入した放電容
器、および少なくとも一方は放電容器の外面に配設され
た一対の電極を備えた放電ランプと；高周波でスイッチ
ングすることにより高周波電圧を発生するスイッチング
手段および高周波電圧を出力する出力トランスを備え、
出力トランスの２次巻線に誘起する高周波電圧を一対の
電極間に印加して放電ランプを点灯する高周波発生手段
と；高周波電圧および高周波電流の少なくともいずれか
一方を検出して高周波動作検出信号を発生する高周波動
作検出手段と；高周波動作検出信号が制御入力するよう
に構成されて正常時には高周波動作検出信号に応動して
高周波動作検出信号がほぼ所定のレベルになるように高
周波発生手段のスイッチング手段のスイッチングを負帰
還制御する第１の制御手段と；出力トランスの２次巻線
に放電ランプが接続していない無負荷状態を検出する無
負荷検出手段と；無負荷検出手段が無負荷状態を検出し
たときに高周波動作検出手段の検出出力を強制的に変化
させる無負荷制御手段と；を具備していることを特徴と
している。

【００５７】本発明は、放電ランプの高周波発生手段へ
の接続が何らかの原因で外れた、いわゆる無負荷状態の
ときに、高周波発生動作が行われることによる問題の発
生を防止する構成を規定している。

【００５８】一対の電極のうち少なくとも一方が放電容
器の外面に配設された放電ランプは、誘電体バリア放電
を利用するために、一般に始動電圧すなわち無負荷電圧
およびランプ電圧が非常に高くなる性質がある。また、
点灯回路側においては、高周波発生手段のスイッチング
手段のオンデューティを変えて無負荷電圧を設定してい
る。オンデューティは、実使用条件に対して余裕度を大
きめに設定しているため、無負荷電圧が所望値より高く
なることが多く、また無負荷電圧を所望値に設定するこ
とができなかった。たとえば、点灯時のランプ電圧が１
０００〜１４００Ｖ0-pであるのに対して、無負荷電圧
が４０００〜５０００Ｖ0-pにも達する。このため、無
負荷時に高周波発生手段が作動し続けると、高周波発生
手段が自ら発生する高電圧のために破壊してしまうとい
う問題がある。

【００５９】そこで、本発明においては、無負荷電圧を
放電ランプが始動し得る範囲で所望値に制御可能にする
ことにより、上述した問題を解決するものである。

【００６０】＜無負荷検出手段について＞無負荷検出手
段は、出力トランスの２次側の無負荷状態を検出し、か
つ第１の制御手段に制御入力される高周波動作検出信号
を第２のレベルに強制的に変化させる手段である。高周
波発生手段が作動しているときに、出力トランスの２次
側が負荷状態にあるか、無負荷状態にあるかは、出力ト
ランスの２次側の電圧、電流または負荷であるところの
放電ランプの作動状態たとえば温度、光などによって検
出することができる。本発明においては、そのずれによ
り検出してもよい。

【００６１】＜無負荷制御手段について＞無負荷制御手
段は、高周波発生手段の出力トランスの２次巻線に放電
ランプが接続していない無負荷状態を検出する無負荷検
出手段が無負荷状態を検出したときに、高周波動作検出
手段の検出出力を強制的に変化させる。これを行うに
は、たとえばスイッチを備えて高周波動作検出手段の高
周波動作検出信号の出力部の一部または全部を短絡した
り、開放したりして、そのレベルを小さくすればよい。
あるいは、反対に高周波動作検出信号を増幅して、その
レベルを大きくしてもよい。したがって、高周波動作検
出信号の出力のレベルは、正常時に通常呈する高周波動
作検出信号のレベルとは、電気的に判別可能な明らかに
異なるレベルであればよい。

【００６２】＜その他の構成について＞１シャットダウン機能について無負荷状態になったときに、たとえ本発明により出力電
圧が適当な値に制御されるにしても、その状態が長時間
継続するとやはり危険であるとともに、点灯回路にスト
レスがかかるので、所定時間無負荷状態が継続した場合
には、高周波発生手段をシャットダウンさせるように構
成することができる。これを具体化するには、たとえば
第１の制御手段をＩＣにより構成し、ＩＣの内部にタイ
マ機能に連動するシャットダウン回路を組み込むことに
より可能になる。これにより、無負荷状態の検出後、所
定時間経過したときに、高周波発生手段が自動的にその
動作を停止する。

【００６３】２調光機能について調光を可能にするために、請求項１または２に規定する
調光機能を付加することができる。

【００６４】＜本発明の作用について＞本発明において
は、無負荷検出手段が無負荷状態を検出すると、無負荷
制御手段が作用して高周波動作検出手段の検出出力を強
制的に変化させる。そして、強制的に変化された検出出
力が第１の制御手段に制御入力される結果、負帰還制御
により高周波発生手段のスイッチング手段のスイッチン
グが制御されて高周波出力電圧が所望の値になる。たと
えば、放電ランプの点灯時にランプ電圧したがって高周
波発生手段の出力電圧が１０００Ｖで、無負荷時に４５
００Ｖになる場合において、無負荷制御手段によって高
周波動作検出手段の検出出力を正常点灯時の１／３程度
に小さくなるように制御すると、第１の制御手段を介し
た負帰還制御によって出力電圧を３０００Ｖ程度にする
ことができる。

【００６５】請求項６の発明の機器は、機器本体と；機
器本体に装備された請求項１ないし５のいずれか一記載
の放電ランプ点灯装置と；を具備していることを特徴と
している。

【００６６】本発明は、内部に希ガスを主体とする放電
媒体を封入した気密な放電容器、および少なくとも一方
は放電容器の外面に配設された一対の電極を備え、放電
ランプ点灯装置の出力端に接続された放電ランプの発光
を利用する目的のあらゆる機器に適応するものである。
なお、「機器本体」とは、機器を構成する全ての要素か
ら放電ランプ点灯装置を除いた部分をいう。

【００６７】機器としては、たとえば照明器具、画像読
取装置およびこれを組み込んだファクシミリ、スキャナ
および複写機など、液晶などのバックライト装置、なら
びに車載用計器の指針などである。

【００６８】特に本発明において用いる放電ランプは、
少なくとも一方の電極が放電容器の外面に配設されてい
る外面電極であるから、電極の間に形成されるスリット
から外部に導出する構成を採用しやすいので、画像読取
装置やバックライト装置に好適である。しかし要すれ
ば、外面電極を透光性または外部電極内の隙間を光が出
射するような構成にすれば、発光の導出に指向性がなく
なるので、指向性のない方が設計しやすい照明器具など
として利用することもできる。

【００６９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００７０】図１は、本発明の放電ランプ点灯装置の第
１の実施形態を示す回路図である。

【００７１】図２は、同じく放電ランプの正面図であ
る。

【００７２】図３は、同じく放電ランプの拡大横断面図
である。

【００７３】図４は、同じく放電ランプの外部電極およ
び透光性樹脂シートの展開図である。

【００７４】図１において、ＤＣは直流電源、ＨＦＧは
高周波発生手段、ＤＤＬは放電ランプ、ＨＦＤは高周波
動作検出手段、ＣＣ１は第１の制御手段、ＣＣ２は第２
の制御手段、ＣＣ３は第３の制御手段である。

【００７５】＜直流電源ＤＣについて＞直流電源ＤＣ
は、商用交流を整流し、平滑化してなり、負極が接地さ
れている。なお、ｆは過電流フューズ、Ｃ１は平滑コン
デンサである。

【００７６】＜高周波発生手段ＨＦＧについて＞高周波
発生手段ＨＦＧは、スイッチングレギュレータからな
り、昇圧形の出力トランスＴ、スイッチング手段Ｑ１お
よび共振コンデンサＣ２を備えている。出力トランスＴ
は、図示極性の１次巻線ｗｐおよび２次巻線ｗｓを備え
た絶縁形として構成されている。なお、２次巻線ｗｓの
一端は接地されている。スイッチング手段Ｑ１は、ＭＯ
ＳＦＥＴからなる。そして、出力トランスＴの１次巻線
ｗｐおよびスイッチング手段Ｑ１は、直列接続して直流
電源ＤＣの両極間に接続している。共振コンデンサＣ２
は、出力トランスＴの１次巻線ｗｐ側から見たインダク
タンスと並列共振回路を形成するように１次巻線ｗｐと
並列に接続している。

【００７７】そうして、高周波発生手段ＨＦＧは、後述
する第１の制御手段ＣＣ１によってスイッチング手段Q
１のスイッチングが制御されることにより、出力トラン
スＴの２次巻線ｗｓ間に高電圧の高周波パルス電圧を誘
起して出力する。

【００７８】＜放電ランプＤＤＬについて＞放電ランプ
ＤＤＬは、その一対の外部電極１３、１３が出力トラン
スＴの２次巻線ｗｓの両端間に接続することにより、高
周波発生手段ＨＦＧから付勢されるように構成されてい
る。

【００７９】また、放電ランプＤＤＬは、図２ないし図
４に示すように、放電容器１１、蛍光体層１２、一対の
外部電極１３、１３、アパーチャ１４、透光性樹脂シー
ト１５、透光性絶縁チューブ１６を具備している。

【００８０】放電容器１１は、細長くて両端が気密に封
止された直径８ｍｍ、実効長さ２７２ｍｍのガラスバル
ブ１１ａからなり、一端に排気チップオフ部１１ｂを備
え、内部に放電媒体としてキセノンが封入されている。

【００８１】蛍光体層１２は、放電容器１の内面に長手
方向に沿ったスリット状の部分を除いて形成されてい
る。

【００８２】一対の外部電極１３、１３は、それぞれア
ルミニウム箔からなり、図４に示すように、蛇行して波
形状をなしているが、全体としては図２および図３に簡
略化して示すように、平行に離間対向して放電容器１１
の外面に貼着することにより配設されている。そして、
外部電極１２は、予め後述する透光性樹脂シート１５の
一面に貼着され、透光性樹脂シート１５を放電容器１の
外周に巻き付けることによって放電容器１１の外面の所
定位置に配設される。

【００８３】また、外部電極１３は、波形状の電極主部
１３ａ、端子接続部１３ｂおよび端子１３ｃからなる。
電極主部１３ａは、波形状をなして放電容器１１の長手
方向の大部分にわたり延在するように構成されている。
端子接続部１３ｂは、電極主部１３ａの一端に接続して
配設され、端子１３ｃとの接触面積が大きくなるように
方形状に形成されている。端子１３ｃは、端子接続部１
３ｂに導電性接着剤により接着されているとともに、透
光性樹脂シート１５および透光性熱収縮チューブ１６か
ら外部へ突出している。

【００８４】アパーチャ１４は、放電容器１１の長手方
向に沿って蛍光体層１２がスリット状に形成されていな
い部分により形成されている。したがって、放電容器１
１のアパーチャ１３の部分は、ガラスバルブ１１ａを介
して放電容器１１の内部が素通しになって見える。

【００８５】透光性樹脂シート１５は、透明なＰＥＴか
らなり、放電容器１１の実質的全長にわたる長さで、か
つ放電容器１１の周囲方向に対してアパーチャ１４の上
から被覆するような幅を有している。上述したように、
一面に一対の外部電極１３、１３を所定間隔で貼着し、
さらにその上にアクリル系粘着剤を施与して放電容器１
１の外面に貼着されている。これにより一対の外部電極
１３、１３は、アパーチャ１４を挟んでその両側位置に
配設されるが、アパーチャ１４の上にも透光性樹脂シー
ト１５が貼着されている。

【００８６】透光性絶縁チューブ１６は、透明フッ素樹
脂からなり、外部電極１３、１３およびアパーチャ１４
の上から放電容器１１の全周を被覆している。

【００８７】＜高周波動作検出手段ＨＦＤについて＞高
周波動作検出手段ＨＦＤは、電圧分割器ＶＤ、抵抗器Ｒ
３、Ｒ４、ダイオードＤ１およびコンデンサＣ３にて構
成されている。電圧分割器ＶＤは、抵抗器Ｒ１およびＲ
２の直列回路からなり、出力トランスＴの１次巻線ｗｐ
およびスイッチング手段Ｑ１の接続点と接地点との間に
接続している。そして、その抵抗器Ｒ２の両端電圧すな
わち電圧分割器ＶＤの分割された出力電圧を抵抗器Ｒ３
およびダイオードＤ１を直列に介して抵抗器Ｒ４および
コンデンサＣ３の並列回路に印加するように構成されて
いる。

【００８８】そうして、スイッチング手段Ｑ１がオフの
ときにその両端間に現れる高周波電圧は、電圧分割器Ｄ
Ｖの抵抗器Ｒ２の両端電圧として分割され、ダイオード
Ｄ１により整流され、さらに抵抗器Ｒ３、Ｒ４により分
圧され、コンデンサＣ３により積分されて出力する。

【００８９】＜第１の制御手段ＣＣ１について＞第１の
制御手段ＣＣ１は、スイッチングレギュレータ用ＩＣか
らなり、電源端子１、２、ゲートドライブ信号出力端子
３、スイッチング制御入力端子４および調光制御端子５
を備えている。電源端子１、２は、直流電源ＤＣの両極
間に接続している。ゲートドライブ信号出力端子３は、
スイッチング手段Ｑ１のゲートに接続している。スイッ
チング制御入力端子４は、高周波動作検出手段ＨＦＤの
出力端である抵抗器Ｒ４およびコンデンサＣ３の並列回
路に接続している。調光制御端子５については後述す
る。

【００９０】＜第２の制御手段ＣＣ２について＞第２の
制御手段ＣＣ２は、調光端子ｔ１、一対のスイッチＱ
３、Ｑ４および抵抗器Ｒ７〜Ｒ１２により構成されてい
る。

【００９１】調光端子ｔ１は、プラス（正）極性の電位
からなる調光指令信号を外部から受ける端子である。

【００９２】一対のスイッチＱ３、Ｑ４は、いずれもバ
イポーラトランジスタからなる。スイッチＱ３は、その
ベースが抵抗器Ｒ７を介して調光端子ｔ１に接続すると
ともに、抵抗器Ｒ８を介して接地している。また、コレ
クタがスイッチＱ４のベースに接続し、エミッタが接地
している。スイッチＱ４は、そのベースがさらにそれぞ
れ抵抗器Ｒ９またはＲ１０を介して直流電源ＤＣの両極
に接続し、コレクタが抵抗器Ｒ１１を介して第１の制御
手段ＣＣ１の調光制御端子５に接続し、エミッタが接地
している。抵抗器Ｒ１２は、第１の制御手段ＣＣ１の調
光制御端子５と電源端子２との間に接続している。

【００９３】＜３の制御手段ＣＣ３は、スイッチＱ２、
ツエナーダイオードＺＤ１、ダイオードＤ２および抵抗
器Ｒ５、Ｒ６によって構成されている。

【００９４】スイッチＱ２は、バイポーラトランジスタ
からなり、そのコレクタ・エミッタが高周波動作検出手
段ＨＦＤの抵抗器Ｒ４に対して直列に挿入されている。

【００９５】ダイオードＤ２、ツエナーダイオードＺＤ
１および抵抗器Ｒ５、Ｒ６は直列回路を形成し、直列回
路の一端であるダイオードＤ２のアノードが高周波動作
検出手段ＨＦＤの電圧分割器ＶＤの出力端子に接続し、
他端である抵抗器Ｒ６の回路上外側の端子がスイッチＱ
２のエミッタに接続している。抵抗器Ｒ５およびＲ６の
接続点がスイッチＱ２のベースに接続している。

【００９６】そうして、ツエナーダイオードＺＤ１のツエ
ナー電圧は、リンギングにより発生する電圧より高く設
定されていて、したがって高周波の各周期においてピー
ク値の高い主たるパルス電圧に対してのみオンする。

【００９７】＜回路動作について＞１．全光点灯時の動作高周波発生手段ＨＦＧは、スイッチング手段Ｑ１および
出力トランスＴがスイッチングレギュレータとして動作
するので、出力トランスＴの２次巻線ｗｓに高周波高電
圧を誘起して出力する。そして、出力された高周波電圧
は、パルスとして放電ランプＤＤＬの一対の外部電極１
３、１３間に印加されるので、放電ランプＤＤＬを始動
し、点灯させる。放電ランプＤＤＬは、点灯すると、そ
の放電容器１１内においてキセノンの誘電体バリヤ放電
により紫外線が放射されて、蛍光体層１２を照射するの
で、蛍光体が励起されて可視光が発生する。可視光は、
アパーチャ１４から集中的に外部へ放射される。

【００９８】高周波発生手段ＨＦＧの高周波発生動作を
通じて、高周波動作検出手段ＨＦＤは、その電圧分割器
ＶＤの抵抗器Ｒ２の両端にスイッチング手段Ｑ１のオフ
期間にランプ電圧に近似した１次側の高周波電圧が現れ
る。この電圧は、前述のようにダイオードＤ１により整
流され、分圧され、第２の制御手段ＣＣ２のスイッチＱ
２がオンしているときに積分されて高周波動作検出信号
となって第１の制御手段ＣＣ１のスイッチング制御入力
端子４に入力する。第１の制御手段ＣＣ１は、入力した
高周波動作検出信号に基づいて演算を行い、高周波動作
検出信号がほぼ一定のレベルになるようにスイッチング
手段Ｑ１のオンデューティを負帰還制御する。その結
果、高周波は定電圧制御される。

【００９９】図５は、本発明の放電ランプ点灯装置の第
１の実施形態における電圧、電流波形図である。

【０１００】図において、（ａ）は高周波動作検出手段
ＨＦＤにおけるダイオードＤ１の出力電圧波形、（ｂ）
はスイッチＱ２のベース電流波形、をそれぞれ示す。

【０１０１】図の（ａ）においては、高周波出力電圧が
各周期においてピーク値が高い最初のパルスＰfの後に
リンギングによるピーク値の低い振動電圧Ｐrが生じ
る。また、（ｂ）においては、最初のパルスＰfに同期
してベース電流が流れる。すなわち、高周波発生手段Ｈ
ＦＧの高周波出力電圧の各周期における最初のパルスＰ
fの整流電圧が第２の制御手段ＣＣ２のツエナーダイオー
ドＺＤに印加されると、ツエナーダイオードＺＤがその
ツエナー電圧より高いので、オンし、これに伴って
（ｂ）に示すベース電流が流れてスイッチＱ２がオンす
る。その結果、スイッチＱ２がオンしている間、すなわ
ち最初のパルスＰfの間、抵抗器Ｒ４の両端に帰還電圧
が現れ、コンデンサＣ３により積分されて、第１の制御
手段ＣＣ１のスイッチング制御端子４に高周波動作検出
信号を送出する。このため、第１の制御手段ＣＣ１は、
高周波出力電圧の各周期における最初のパルスＰfのピ
ーク値が一定のレベルになるように負帰還制御を行う。
なお、高周波電圧における最初のパルスＰfのピーク値
と時間幅とはほぼ比例するので、オンデューティも一定
に制御される。

【０１０２】２．調光点灯時の動作放電ランプＤＤＬを調光するときには、第３の制御手段
ＣＣ３の調光端子ｔ１にプラス（正）の極性の電圧を調
光指令信号として印加する。これにより抵抗器Ｒ７を介
してスイッチＱ３にベース電流が流れるので、スイッチ
Ｑ３はオンする。スイッチＱ３がオンすると、スイッチ
Ｑ４のベース・エミッタ間が短絡されるため、スイッチ
Ｑ４はオフする。そのため、第１の制御手段ＣＣ１の調
光制御端子５には抵抗器Ｒ１２のみが接続する。これに
対して、調光指令信号が到来しなければ、スイッチＱ４
はオンしているので、調光制御端子５には抵抗器Ｒ１１
およびＲ１２が並列接続している。したがって、それら
の合成抵抗は抵抗器Ｒ１２単体より小さくなっている。
要するに、調光端子ｔ１に調光指令信号が到来すると、
第１の制御手段ＣＣ１の調光制御端子に外付けされる抵
抗値が大きくなる。

【０１０３】ところで、第１の制御手段ＣＣ１の内部に
は調光制御端子５に接続するコンデンサが内蔵され、外
付けの抵抗器Ｒ１２または抵抗器Ｒ１１およびＲ１２と
時定数回路を形成するように構成されている。そして、
この時定数回路は、スイッチング手段Ｑ１に対して送出
するゲートドライブ信号の発振周波数を決定している。
したがって、調光するときには時定数が大きくなるの
で、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング周波数が低く
なる。しかし、第２の制御手段ＣＣ２は、全光点灯時と
同じ動作を行い、高周波出力電圧の各周期における最初
のパルスのピーク値は一定に維持される。また、上記パ
ルスのオン時間幅も一定に維持される。

【０１０４】その結果、スイッチング手段Ｑ１のオン時
間は一定であるが、オフ時間が長くなり、したがってオ
ンデューティ比が小さくなるから、高周波出力電圧の実
効値が低減し、放電ランプは調光点灯を行う。

【０１０５】次に、高周波出力電圧にリンギングが生じ
る理由について説明する。

【０１０６】図６は、本発明の放電ランプ点灯装置の第
１の実施形態における放電ランプの等価回路図である。

【０１０７】すなわち、放電ランプの等価回路は、コン
デンサＣ_ＩＮ１、負荷抵抗Ｒ_ＬおよびコンデンサＣ_ＩＮ
２の直列回路と、コンデンサＣ_ＯＵＴ１と、コンデンサ
Ｃ_Ｏ _ＵＴ２との並列回路からなっている。コンデンサＣ
_ＩＮ１およびコンデンサＣ_Ｉ _Ｎ２は、外部電極１３と放
電容器１１の内面との間に形成される静電容量である。
したがって、コンデンサＣ_ＩＮ１およびコンデンサＣ
_ＩＮ２の静電容量は、外部電極１３の面積、放電容器１
１の構成材料であるガラスの比誘電率および厚さ、なら
びに外部電極１３を放電容器１１の外面に貼着している
粘着剤の比誘電率および厚さにより決定する。

【０１０８】これに対して、コンデンサＣ_ＯＵＴ１、Ｃ
_ＯＵＴ２は、外部電極１３、１３間の主として放電容器
１１の外面に沿って形成される静電容量である。このた
め、コンデンサＣ_ＩＮ１およびコンデンサＣ_ＩＮ２の静
電容量に比較すると、相対的に小さい。

【０１０９】そうして、前記パルス電圧Ｐ１の周期は、
コンデンサＣ_ＩＮ１、負荷抵抗Ｒ_ＬおよびコンデンサＣ
_ＩＮ２の直列回路と出力トランスＴの２次側から見たイ
ンダクタンスとの共振により決定される。これに対し
て、パルス電圧Ｐ２〜Ｐ４は、いわゆるリンギングによ
るパルスであり、その周期は、コンデンサＣ_ＯＵＴ１、
Ｃ_ＯＵＴ２と出力トランスＴの２次側から見たインダク
タンスとの共振により決定される。

【０１１０】上述のように、外部電極を備えていて、誘
電体バリヤ放電を行なう放電ランプは、内部電極間で放
電を行なう放電ランプとはかなり相違した動作を行い、
これに伴って放電ランプ点灯装置も異なった制御と構成
が要求される。

【０１１１】図７は、本発明の放電ランプ点灯装置の第
２の実施形態を示す回路図である。

【０１１２】図において、図１と同一部分については同
一符号を付して説明は省略する。

【０１１３】本実施形態は、無負荷時に高周波出力電圧
を所望値に制御する点で異なる。すなわち、無負荷検出
手段ＮＬＤおよび無負荷制御手段ＮＬＣを備えている。

【０１１４】＜無負荷検出手段ＮＬＤについて＞無負荷
検出手段ＮＬＤは、抵抗器Ｒ１３およびダイオードＤ３
からなる。

【０１１５】抵抗器Ｒ１３は、小さな抵抗値であり、出
力トランスＴの２次巻線ｗｓおよび放電ランプＤＤＬの
外部電極１３の間に直列に挿入されている。ダイオード
Ｄ３は、抵抗器Ｒ１３の電圧降下を整流して無負荷検出
信号を得る。

【０１１６】＜無負荷制御手段ＮＬＣについて＞無負荷
制御手段ＮＬＣは、一対のスイッチＱ５、Ｑ６、ダイオ
ードＤ４および抵抗器Ｒ１４〜Ｒ１９から構成されてい
る。

【０１１７】一対のスイッチＱ５、Ｑ６は、いずれもバ
イポーラトランジスタからなる。スイッチＱ５は、その
ベースが抵抗器Ｒ１４を介して無負荷検出手段ＮＬＤの
ダイオードＤ３のカソードに接続し、コレクタが抵抗器
Ｒ１５を介してコレクタ電源（図示しない。）に接続
し、エミッタ・ベース間に抵抗器Ｒ１６が接続し、さら
にエミッタが高周波動作検出手段ＨＦＤの抵抗器Ｒ４お
よびコンデンサＣ３の一方の接続点に接続している。ス
イッチＱ６は、そのベースが抵抗器Ｒ１７を介してスイ
ッチＱ５のコレクタに接続し、コレクタが抵抗器Ｒ１８
およびダイオードＤ４を直列に介して高周波動作検出手
段ＨＦＤの分圧器ＶＤの出力端子に接続し、エミッタ・
ベース間に抵抗器Ｒ１９が接続し、さらにエミッタが高
周波動作検出手段ＨＦＤの抵抗器Ｒ４およびコンデンサ
Ｃ３の一方の接続点に接続している。

【０１１８】＜回路動作について＞正常時においては、
放電ランプＤＤＬが点灯してランプ電流が流れると、無
負荷検出手段ＮＬＤの抵抗器Ｒ１３にランプ電流が流れ
るので電圧降下を生じ、接地電位との間に電位差を生じ
るので、ダイオードＤ３のカソードに直流電圧が現れ
る。そして、無負荷制御手段ＮＬＣにおいては、そのス
イッチＱ５のベースに上記直流電圧に基づいてベース・
エミッタ間にベース電流が流れるので、スイッチＱ５は
オンする。スイッチＱ５がオンすると、スイッチＱ６
は、そのベース・エミッタ間がスイッチＱ５によって短
絡されるので、オフする。したがって、無負荷制御手段
ＮＬＣは、高周波動作検出手段ＨＦＤに対して開放され
ているので、何も作用しない。

【０１１９】次に、無負荷状態になると、無負荷検出手
段ＮＬＤの抵抗器Ｒ１３にランプ電流が流れなくなるの
で、電圧降下は生じないから、直流電圧はダイオードの
カソードに現れなくなる。そのため、無負荷制御手段Ｎ
ＬＣのスイッチＱ５はオフし、スイッチＱ６はオンす
る。その結果、高周波動作検出手段ＨＦＤのダイオード
Ｄ１、抵抗器Ｒ３、Ｒ４の直列回路にダイオードＤ４、
抵抗器Ｒ１８およびスイッチＱ６の直列回路が並列接続
するので、抵抗器Ｒ４の両端に現れる電圧が小さくな
り、したがって高周波動作検出信号が強制的に小さく変
化させられる。その結果、第１の制御手段ＣＣ１に制御
入力する高周波動作検出信号が小さくなるから、負帰還
制御によって高周波出力電圧が制御された値まで上昇す
る。なお、このときの高周波出力電圧は、無負荷制御手
段ＮＬＣがない場合の高周波出力電圧より低く制御され
ていることに留意すべきである。

【０１２０】図８は、本発明の照明装置の一実施形態と
しての画像読取装置を示す概念的断面図である。

【０１２１】図において、２１は画像読取光学系、２２
は信号処理装置、２３は原稿載置面、２４は点灯回路、
２５はケースである。

【０１２２】画像読取光学系２１は、本実施形態におい
ては放電ランプ２１ａ、ミラー２１ｂ、集積レンズ２１
ｃおよび電荷結合素子２１ｄを主たる構成要素としてい
る。なお、図示しないが、放電、セルフォニックレンズ
および電荷結合素子を主たる構成要素とすることもでき
る。放電ランプ２１ａは、図２ないし図４に示す構造で
ある。そして、そのアパーチャから出射した光は、原稿
載置面２３を介して図示しない原稿に向けて照射され
る。原稿からの反射光は、ミラー２１ｂで所定方向へ反
射され、集積レンズ２１ｃで集光され、電荷結合素子２
１ｄすなわちＣＣＤで受光されるように配置されてい
る。

【０１２３】信号処理装置２２は、受光手段２１ｂの出
力信号を処理して画像信号を形成する。

【０１２４】点灯回路２４は、放電２１ａを高周波で点
灯する。

【０１２５】ケース２５は、以上の各構成要素を内部に
収納している。

【０１２６】そうして、画像読取光学系２１と、原稿載
置面２３とを相対的に走査する。すなわち、いずれか一
方または双方が反対方向へ図示しない駆動機構により駆
動されて移動していく過程で、電荷結合素子２１ｄが移
動方向に対して直角方向に順次原稿面からの反射光を受
光して行く。なお、本実施形態の画像読取装置は、複写
機、イメージスキャナおよびファクシミリなどのＯＡ機
器に適応する。

【０１２７】

【発明の効果】請求項１ないし４の各発明によれば、希
ガスを主体とする放電媒体を封入した放電容器の外面に
少なくとも一方の電極が配設されている一対の電極を備
えた放電ランプ、出力トランスおよびスイッチング手段
を備えた高周波発生手段、高周波を検出して高周波動作
検出信号を出力する高周波動作検出手段、高周波動作検
出信号が制御入力してその高周波動作検出信号が一定の
レベルになるようにスイッチング手段を負帰還制御する
第１の制御手段、高周波発生手段のスイッチング手段を
制御して高周波出力を変化させて調光する第２の制御手
段、ならびに全光点灯時および調光点灯時を通じて放電
ランプに印加される電圧のピーク値がほぼ一定になるよ
うに高周波発生手段のスイッチング手段を制御する第３
の制御手段を具備していることにより、調光範囲を拡張
した放電ランプ点灯装置を提供することができる。

【０１２８】請求項２の発明によれば、加えて第２の制
御手段が高周波発生手段のスイッチング手段に対するド
ライブ信号の発振周波数を変化させることにより、全光
点灯時および調光点灯時を通じて放電ランプに印加され
る電圧のピーク値をほぼ一定にしやすい放電ランプ点灯
装置を提供することができる。

【０１２９】請求項３の発明によれば、加えて高周波発
生手段が直流電源に接続した出力トランスの１次巻線と
直列にスイッチング手段を接続してそのスイッチングに
より高周波を発生し、第３の制御手段が高周波電圧の所
定値以上のパルスに応動することにより、負帰還制御が
誤動作なく確実に行われる放電ランプ点灯装置を提供す
ることができる。

【０１３０】請求項４の発明によれば、加えて第３の制
御手段が高周波発生手段のスイッチング手段の両端間に
現れる電圧に応動することにより、低圧回路部分のみで
負帰還回路を構成できるので、回路構成が簡単化でき、
安価で、信頼性の高い放電ランプ点灯装置を提供するこ
とができる請求項５の発明によれば、希ガスを主体とす
る放電媒体を封入した放電容器の外面に少なくとも一方
の電極が配設されている一対の電極を備えた放電ラン
プ、出力トランスおよびスイッチング手段を備えた高周
波発生手段、高周波を検出して高周波動作検出信号を出
力する高周波動作検出手段、高周波動作検出信号が制御
入力してその高周波動作検出信号が所定のレベルになる
ようにスイッチング手段を負帰還制御する第１の制御手
段、無負荷検出手段、ならびに無負荷を検出したときに
高周波動作検出手段の検出出力を強制的に変化させる無
負荷制御手段を具備していることにより、無負荷時に高
周波出力電圧を所望値に制御する放電ランプ点灯装置を
提供することができる。

【０１３１】請求項６の発明によれば、機器本体および
機器本体に装備された請求項１ないし５の放電ランプ点
灯装置を具備していることにより、請求項１ないし５の
発明の効果を有する機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電ランプ点灯装置の第１の実施形態
を示す回路図

【図２】同じく放電ランプの正面図

【図３】同じく放電ランプの拡大横断面図

【図４】同じく放電ランプの外部電極および透光性樹脂
シートの展開図

【図５】本発明の放電ランプ点灯装置の第１の実施形態
における電圧、電流波形図

【図６】本発明の放電ランプ点灯装置の第１の実施形態
における放電ランプの等価回路図

【図７】本発明の放電ランプ点灯装置の第２の実施形態
を示す回路図

【図８】本発明の照明装置の一実施形態としての画像読
取装置を示す概念的断面図

【符号の説明】

１…電源端子２…電源端子３…ゲートドライブ信号出力端子４…スイッチング制御入力端子５…調光制御端子１１…放電容器１３…外部電極Ｃ１…平滑コンデンサＣ２…共振コンデンサＣＣ１…第１の制御手段ＣＣ２…第２の制御手段ＣＣ３…第３の制御手段ＤＣ…直流電源ＤＤＬ…放電ランプＨＦＧ…高周波発生手段ＨＦＤ…高周波動作検出手段Ｑ１…スイッチング手段Ｑ２…スイッチＴ…出力トランスＶＤ…電圧分割器ｗｐ…１次巻線ｗｓ…２次巻線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K072 AA19 BA03 BB01 DD04 DE05 EA02 EB05 EB07 GA03 GB04 GC04 HA10 3K098 CC40 CC61 DD01 DD22 DD35 EE13 EE32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に希ガスを主体とする放電媒体を封入
した放電容器、および少なくとも一方は放電容器の外面
に配設された一対の電極を備えた放電ランプと；高周波
でスイッチングすることにより高周波電圧を発生するス
イッチング手段および高周波電圧を出力する出力トラン
スを備え、出力トランスの２次巻線に誘起する高周波電
圧を一対の電極間に印加して放電ランプを点灯する高周
波発生手段と；高周波電圧および高周波電流の少なくと
もいずれか一方を検出して高周波動作検出信号を発生す
る高周波動作検出手段と；高周波動作検出信号が制御入
力するように構成されて高周波動作検出信号に応動して
高周波動作検出信号がほぼ一定のレベルになるように高
周波発生手段のスイッチング手段のスイッチングを負帰
還制御する第１の制御手段と；高周波発生手段のスイッ
チング手段を制御して高周波出力を変化させて放電ラン
プを調光する第２の制御手段と；全光点灯時および調光
点灯時を通じて放電ランプに印加される電圧のピーク値
がほぼ一定になるように高周波発生手段のスイッチング
手段を制御する第３の制御手段と；を具備していること
を特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】第２の制御手段は、高周波発生手段のスイ
ッチング手段に対するドライブ信号の発振周波数を変化
させることにより放電ランプを調光することを特徴とす
る請求項１記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項３】内部に希ガスを主体とする放電媒体を封入
した放電容器、および少なくとも一方は放電容器の外面
に配設された一対の電極を備えている放電ランプと；直
流電源、直流電源間に接続した出力トランス、ならびに
出力トランスの１次巻線と直列的に接続して１次側回路
を形成するスイッチング手段を含む高周波発生手段と；
高周波発生手段のスイッチング手段の両端間に現れる高
周波電圧を検出して高周波動作検出信号を発生する高周
波動作検出手段と；高周波動作検出信号が制御入力する
ように構成されて高周波動作検出信号に応動して高周波
動作検出信号がほぼ一定のレベルになるように高周波発
生手段のスイッチング手段のスイッチングを負帰還制御
する第１の制御手段と；第１の制御手段を制御して高周
波発生手段のスイッチング手段に対するドライブ信号の
発振周波数を変化させることによって放電ランプを調光
する第２の制御手段と；放電ランプに印加される高周波
電圧の各周期における所定値以上のパルスに応動して高
周波動作検出手段を作用させる第３の制御手段と；を具
備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項４】第３の制御手段は、高周波発生手段のスイ
ッチング手段の両端間に現れる高周波電圧に応動するこ
とにより放電ランプに印加される高周波電圧の各周期に
おける最初のパルスを検出してこれに応動することを特
徴とする請求項３記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項５】内部に希ガスを主体とする放電媒体を封入
した放電容器、および少なくとも一方は放電容器の外面
に配設された一対の電極を備えた放電ランプと；高周波
でスイッチングすることにより高周波電圧を発生するス
イッチング手段および高周波電圧を出力する出力トラン
スを備え、出力トランスの２次巻線に誘起する高周波電
圧を一対の電極間に印加して放電ランプを点灯する高周
波発生手段と；高周波電圧および高周波電流の少なくと
もいずれか一方を検出して高周波動作検出信号を発生す
る高周波動作検出手段と；高周波動作検出信号が制御入
力するように構成されて正常時には高周波動作検出信号
に応動して高周波動作検出信号がほぼ所定のレベルにな
るように高周波発生手段のスイッチング手段のスイッチ
ングを負帰還制御する第１の制御手段と；出力トランス
の２次巻線に放電ランプが接続していない無負荷状態を
検出する無負荷検出手段と；無負荷検出手段が無負荷状
態を検出したときに高周波動作検出手段の検出出力を強
制的に変化させる無負荷制御手段と；を具備しているこ
とを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項６】機器本体と；機器本体に装備された請求項
１ないし５のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；
を具備していることを特徴とする機器。