JP2002367792A - 放電ランプ点灯装置および機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のパルス点灯より高い発光効率が得られる
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】内面側に蛍光体層を備えるとともに内部に
希ガスを主体とする放電媒体を封入した放電容器１１、
および少なくとも一方は放電容器１１の外面に配設され
た一対の電極１３、１３を備えた放電ランプＤＤＬと、
正負の高周波パルス電圧を交互に出力して放電ランプＤ
ＤＬの一対の電極１３、１３間に印加する高周波パルス
発生手段ＨＦＧとを具備している。高周波パルス発生手
段ＨＦＧは、一の高周波パルス電圧の印加による放電ラ
ンプＤＤＬの発光が当該高周波パルス電圧の印加終了後
実質的に継続している期間中に、次の反対極性の高周波
パルス電圧を発生する。

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
放電媒体を封入するとともに、少なくとも一方が外面に
配設された一対の電極を備え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】希ガスを封入した放電ランプは、希ガス
放電により放射される紫外線で蛍光体を発光させるもの
で、発光量が周囲温度に対する依存性が少ないので、低
温時の光束立ち上がり特性が良好であるという長所を有
しているが、水銀蒸気放電を利用す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号公報などに記載されている。

【０００４】図８は、従来の放電ランプ点灯装置を示す
回路図である。図において、放電ランプ点灯装置は、高
周波発生手段１１０および放電ランプ１２０によって構
成されている。

【０００５】高周波発生手段１１０は、フライバック形
コンバータを主体として構成されていて、直流電源１１
１、フライバックトランス１１２の１次巻線１１２ａお
よびスイッチング手段１１３の直列閉回路を形成し、フ
ライバックトランス１１２の２次巻線１１２ｂの両端間
に放電ランプ１２０を接続している。なお、スイッチン
グ手段１１３は、ドライブ回路１１４により駆動されて
高周波スイッチングする。

【０００６】放電ランプ１２０は、透光性放電容器１２
１および一対の外部電極１２２、１２２を備えて構成さ
れている。透光性放電容器１２１の内部には希ガスを主
体とする放電媒体が封入され、また透光性放電容器１２
１の内壁面に蛍光体層が形成されている。そして、一対
の外部電極１２２、１２２は、フライバックトランス１
１２の２次巻線１１２ｂの両端に接続するとともに、そ
の一方が接地されている。

【０００７】そうして、スイッチング手段１１３が駆動
回路１１４により駆動されて高周波スイッチングを行な
う中で、スイッチング手段１１３のオフ時にフライバッ
クトランス１１２の２次巻線１１２ｂに高周波電圧が誘
起され、負極性の高周波パルス電圧が放電ランプ１２０
の一対の外部電極１２２、１２２間に印加される。その
ため、放電ランプ１２０は、高周波パルス点灯を行な
う。

【０００８】図９は、従来の放電ランプ点灯装置におけ
る各部の電圧、電流および発光の波形を示す波形図であ
る。図において、（ａ）は高周波パルス電圧、（ｂ）は
ランプ電流、（ｃ）は発光、の波形をそれぞれ示す。

【０００９】放電ランプ１２０が点灯すると、希ガス放
電のアフターグローおよび蛍光体の残光により高周波パ
ルス電圧およびランプ電流の休止期間中も発光が徐々に
減少しながら所定時間継続する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
希ガス放電を利用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が、市場は一層高い発光効率
を要求していて、従来はこれに応えることができなかっ
た。

【００１１】本発明は、従来のパルス点灯より高い発光
効率が得られる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。

【００１２】

【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、内面側に蛍光体層を備えるとともに内
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；正負の高周波パルス電
圧を交互に出力して放電ランプの一対の電極間に印加す
る高周波パルス発生手段と；を具備していることを特徴
としている。

【００１３】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。

【００１４】＜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。

【００１５】（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。照明に可視光を利用する場合には、利用する可視光
のみを透過すればよい。また、照明に紫外線を利用する
場合は、石英ガラスなどの紫外線透過性の放電容器を用
いることができる。なお、ここで「照明」とは、放電ラ
ンプの発光を利用することの全てを意味する広い概念で
ある。

【００１６】また、放電容器の形状は、制限されない。
したがって、放電容器は、その照明の目的に応じて所望
の形状をなしていることが許容される。たとえば、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
形などをなしていることができる。また、放電ランプが
管状をなる場合であっても、管の太さおよび長さは任意
であり、用途に適したサイズを選定すればよい。

【００１７】（蛍光体層について）蛍光体層は、放電容
器の内面側に形成される。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。

【００１８】（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。

【００１９】（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。

【００２０】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、好適には導電性薄膜からなる。
導電性薄膜としては、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、ＩＴＯ膜、
ＮＥＳＡ膜などを利用することができる。外部電極が導
電性薄膜からなる場合、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。

【００２１】しかし、外部電極は、導電性薄膜に限定さ
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、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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】１ 内外電極形配置 内外電極形配置は、一または複数の内部電極と、一また
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。

【００２５】（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。

【００２６】（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。

【００２７】（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。

【００２８】（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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】＜高周波パルス発生手段について＞高周波
パルス発生手段は、放電ランプに所要値の電圧、所要の
電力で、かつ、反対極性の高周波パルスエネルギーを交
互に供給して誘電体バリヤ放電を行なわせる手段であ
リ、その回路構成は限定されない。たとえば、高周波で
スイッチングすることにより高周波パルス電圧を発生す
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
周波パルス電圧を出力するように構成することができる
なお、本発明において「高周波」とは、１ＫＨｚ以上の
周波数をいい、好ましくは２０〜１００ＫＨｚをいう。
また、放電ランプが複数対の電極を備えている場合に
は、複数の高周波パルス発生手段を用いる。この場合、
単一の出力トランスに複数の２次巻線を配設して、各２
次巻線を複数の放電ランプに接続するようにした構成を
含む。高周波パルス電圧が十分な休止期間のあるランプ
電流が通流するようにデューティを調整することがで
き、その結果ランプ電流の休止期間中に放電ランプに十
分なアフターグローを生じさせることができる。

【００３２】高周波を発生するための回路方式として
は、各種の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。

【００３３】また、高周波発生手段は、正負の高周波パ
ルス電圧を交互に出力するように構成されている。誘電
体バリヤ放電を行なう放電ランプは、少なくとも一方の
電極が外部電極であって、印加電圧を高くしなければな
らないので、昇圧形の出力トランスを用いて昇圧するよ
うに構成すると都合がよい。このような構成において
は、出力トランスの１次側で交互の高周波パルス電圧を
発生するように切り換えなどの制御をして高周波発生動
作を行なうように構成することができる。１次側におい
て制御する構成は動作電圧が低いので、回路を比較的に
安価に構成することが可能になる。しかし、要すれば、
出力トランスの２次側で交互の高周波パルス電圧を発生
するように制御して高周波発生動作を行なうように構成
することもできる。

【００３４】さらに、放電ランプがアフターグローを生
じるよう高周波パルス電圧の休止期間を十分に確保する
ために、高周波パルス電圧のオンデューティを適切に設
定することが好ましい。このため、スイッチング手段の
デューティを所望に制御することができる。なお、スイ
ッチング手段のスイッチング制御は、他励形および自励
形のいずれであってもよい。

【００３５】＜本発明の作用について＞放電ランプは、
高周波パルス電圧が少なくとも一方が外部電極からなる
一対の電極間に印加されると、放電容器の壁を誘電体と
した誘電体バリヤ放電が放電容器内に発生して、パルス
状のランプ電流が高周波発生手段から放電ランプに流入
する。そして、放電により放電媒体から紫外線が放射す
る。そして、放電容器の内面側の蛍光体層を紫外線が照
射するので、蛍光体が励起されて可視光など紫外線より
波長の相対的に長いたとえば可視光などの光を発生す
る。この光を外部へ導出して利用することができる。

【００３６】上記パルス電流が流れ終わった後も放電ラ
ンプ内の誘電体バリヤ放電は継続する。これをアフター
グローという。アフターグローは、時間とともに減衰し
てやがて終了する。このアフターグローを利用すること
により、発光効率を高めることが可能になる。

【００３７】本発明においては、正負の高周波パルス電
圧が交互に放電ランプに印加されるので、従来の正負い
ずれか一方の極性の高周波パルス電圧を印加するのに比
べて、一つの放電ランプに対して二つの高周波発生手段
を配設したのと同様な動作が行なわれる。すなわち、一
方の極性の高周波パルス電圧が印加された後に適当な時
間差すなわち休止期間の後に、他方の極性の高周波パル
ス電圧が印加されるといった具合に、反対極性の高周波
パルス電圧の印加が交互に行なわれる。したがって、い
ずれか一方の極性の高周波パルス電圧における一周期中
に放電ランプが２度誘電体バリヤ放電を行なうことにな
る。その間、高周波パルス電圧の印加の結果、流れるラ
ンプ電流が後述するように低減することがなくなり、紫
外線放射の実質的な低下を生じない。このため、蛍光体
層の紫外線照射によって蛍光体を高い効率で励起するこ
とができる。しかも、上記の一周期の間に２回紫外線放
射が行なわれる。

【００３８】これに対して、従来の放電ランプ点灯装置
において、高周波パルス電圧の発生周期をたとえば１／
２すなわち繰り返し周波数を２倍にした場合にも、単位
時間内に印加される高周波パルス電圧の印加回数を本発
明におけるのと同じにすることができる。ところが、放
電ランプのランプ電圧が約１／２に低下する。これに伴
ってランプ電流のピーク値も低くなり、発光効率が低下
してしまうという問題がある。

【００３９】請求項２の発明の放電ランプ点灯装置は、
高周波パルス発生手段は、一の高周波パルス電圧の印加
による放電ランプの発光が当該高周波パルス電圧の印加
終了後実質的に継続している期間中に、次の反対極性の
高周波パルス電圧を発生することを特徴としている。

【００４０】本発明においては、高周波パルス電圧の周
期を発光の実質的継続期間との関係において規定してい
る。すなわち、前の高周波パルス電圧の印加に伴う発光
が、当該印加の終了後実質的に継続している間に、反対
極性の次の高周波パルス電圧が放電ランプの電極間に印
加されるように構成されている。なお、発光が「実質的
に継続している」とは、発光ピークの１０％以上の発光
が残存している状態をいう。発光が継続しているとき
に、次の反対極性の高周波パルス電圧が印加されて再び
励起されるため、蛍光体の発光効率が高くなる。

【００４１】請求項３の発明の放電ランプ点灯装置は、
請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置において、
高周波パルス発生手段は、共通の２次巻線および一対の
１次巻線を備えた出力トランス、各１次巻線に対してス
イッチされた電流を交互に通流させる一対のスイッチン
グ手段、ならびに各１次巻線に流れる電流を一方向に規
制する電流通流方向規制手段を備えていることを特徴と
している。

【００４２】本発明は、正負の高周波パルス電圧を交互
に出力するための好適な回路構成を規定している。

【００４３】出力トランスは、少なくとも一対の１次巻
線と共通の２次巻線とを備えている。しかし、所要によ
り、制御のための３次巻線や複数の放電ランプに高周波
パルス電圧を供給するために複数の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。

【００４４】また、出力トランスの一対の１次巻線は、
２次巻線に反対極性の電圧を誘起するように、その極性
が設定される。すなわち、それぞれの１次巻線に同一方
向の電流を通流する場合には互いに極性を異なるように
巻装する。それぞれの１次巻線に通流する電流の通流方
向が異なる場合には、同一極性に巻装する。

【００４５】スイッチング手段は、各１次巻線に対して
それぞれ配設され、各１次巻線に通流する電流を所定周
期で、かつ、互いに位相をずらして、交互にスイッチン
グする。そして、電圧ドライブ形および電流ドライブ形
のいずれの半導体スイッチ素子をも用いることができ
る。前者としては、たとえばＭＯＳＦＥＴが該当する。
また後者としては、たとえばバイポーラトランジスタが
該当する。しかし、電力変換効率を高くして、高周波発
生手段を小形化するためには、前者の方が有利である。

【００４６】電流通流方向規制手段は、各１次巻線に流
れる電流を一方向に規制するための手段であり、スイッ
チング手段が電流通流方向規制機能を有する場合には、
スイッチング手段がこれを兼ねることができる。しか
し、スイッチング手段が電流通流方向規制機能を有する
場合であっても、耐圧を高めるなどの目的のために、ス
イッチング手段とは別に電流通流方向規制手段を用いる
ことができる。これに対して、ＭＯＳＦＥＴの場合に
は、寄生ダイオードを通じて逆電流が流れるので、これ
と別に電流通流方向規制手段を直列に接続する必要があ
る。また、電流通流方向規制手段として用いることがで
きる最も一般的な素子は、ダイオードであるが、これに
限定されない。

【００４７】以上説明した出力トランスの一方の１次巻
線およびスイッチング手段は、一方の直流−高周波間変
換回路を構成するよう直流電源に所要に接続される。直
流−高周波間変換回路としては、たとえばフライバック
形、フォワード形、プッシュプル形およびフルブリッジ
形などの既知の回路方式を適宜採用することができる。
他方の１次巻線においてもスイッチング手段および直流
電源と所要に接続して、他方の直流−高周波間変換回路
を構成する。しかし、出力トランスの２次巻線は、一方
および他方の直流−高周波間変換回路に対して共通に作
用する。また、一方および他方のスイッチング手段は、
そのスイッチングが同一の周期で、かつ、位相差をもっ
て行なわれるように制御する。

【００４８】そうして、本発明においては、一方の１次
巻線およびスイッチング手段が高周波間変換動作をする
と、出力トランスの２次巻線に一方の極性の高周波パル
ス電圧を生じる。また、他方の１次巻線およびスイッチ
ング手段が高周波間変換動作をすると、出力トランスの
２次巻線に他方の極性の高周波パルス電圧を生じる。そ
して、これらの高周波パルス電圧は、交互に発生する。
したがって、放電ランプの一対の電極間に印加され、誘
電体バリヤ放電が生起する。なお、一方のスイッチング
手段のスイッチングにより一方の１次巻線に電流が通流
すると、２次巻線に高周波パルスが誘起されるだけでな
く、他方の１次巻線に逆方向の電流が流れようとする
が、電流通流方向規制手段がこれを阻止する。このた
め、２次巻線から所要の高周波パルス電圧を効果的に取
り出すことができる。

【００４９】請求項４の発明の放電ランプ点灯装置は、
請求項１〜３のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置に
おいて、正負の高周波パルス電圧は、それぞれの極性ご
とに繰り返し周波数が２０〜１００ｋＨｚであることを
特徴としている。

【００５０】本発明は、好適な繰り返し周波数を規定し
ている。繰り返し周波数が２０ｋＨｚ未満では可聴周波
数のため、可聴ノイズの問題を生じ、１００ｋＨｚ超で
は放射ノイズが比較的多くなる。

【００５１】そうして、本発明においては、繰り返し周
波数が上記の範囲であるため、放電ランプ点灯装置の設
計が容易で、比較的安価に得られる。

【００５２】請求項５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４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。

【００５３】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。

【００５４】「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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】

【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。

【００５８】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。

【００５９】図２は、同じく放電ランプの正面図であ
る。

【００６０】図３は、同じく放電ランプの拡大横断面図
である。

【００６１】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。

【００６２】図１において、ＤＣ１は第１の直流電源、
ＤＣ２は第２の直流電源、ＨＦＧは高周波発生手段、Ｄ
ＤＬは放電ランプである。

【００６３】＜第１および第２の直流電源ＤＣ１、ＤＣ
２について＞第１および第２の直流電源ＤＣ１、ＤＣ２
は、それぞれ商用交流を整流し、平滑化してなり、負極
が接地されている。なお、Ｃ１、Ｃ２は平滑コンデンサ
である。

【００６４】＜高周波発生手段ＨＦＧについて＞高周波
発生手段ＨＦＧは、昇圧形の出力トランスＴおよびスイ
ッチング手段Ｑ１、Ｑ２、電流通流方向規制手段Ｄ１、
Ｄ２およびドライブ回路ＧＤＣを備えている。出力トラ
ンスＴは、図示極性の一対の１次巻線ｗｐ１、ｗｐ２お
よび共通の２次巻線ｗｓを備えた絶縁形として構成され
ている。スイッチング手段Ｑ１、Ｑ２は、それぞれＭＯ
ＳＦＥＴからなる。電流通流方向規制手段Ｄ１、Ｄ２
は、それぞれダイオードからなる。ドライブ回路ＧＤＣ
は、スイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のゲート・ソース間に
ゲートドライブ信号を供給する。ゲートドライブ信号Ｇ
ＤＳ１、ＧＤＳ２は、同一繰り返し周波数で、かつ、位
相が異なる。

【００６５】また、出力トランスＴの第１の１次巻線ｗ
ｐ１、電流通流方向規制手段Ｄ１およびスイッチング手
段Ｑ１は、直列接続して第１の直流電源ＤＣ１の両極間
に接続している。同様に、出力トランスＴの第２の１次
巻線ｗｐ２、電流通流方向規制手段Ｄ２およびスイッチ
ング手段Ｑ２は、直列接続して第２の直流電源ＤＣ２の
両極間に接続しているなお、第１および第２の直流電源
ＤＣ１、ＤＣ２の負極は接地されている。

【００６６】＜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。

【００６７】また、放電ランプＤＤＬは、放電容器１
１、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。

【００６８】放電容器１１は、細長くて両端が気密に封
止されたたとえば直径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１
１ｂ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。

【００６９】蛍光体層１２は、放電容器１１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。

【００７０】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１１
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。

【００７１】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。

【００７２】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１４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。

【００７３】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１１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。

【００７４】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。

【００７５】＜回路動作について＞高周波発生手段ＨＦ
Ｇは、ドライブ回路ＧＤＣから交互に供給されるゲート
ドライブ信号ＧＤＳ１、ＧＤＳ２によってスイッチング
手段Ｑ１、Ｑ２が交互にスイッチングすることにより、
出力トランスＴの２次巻線ｗｓ間に高電圧の正負の高周
波パルス電圧を交互に誘起して出力する。さらに詳述す
ると、ドライブ回路ＧＤＣからゲートドライブ信号ＧＤ
Ｓ１が出力してスイッチング手段Ｑ１のゲート・ソース
間に印加すると、スイッチング手段Ｑ１がオンし、直流
電源ＤＣ１から第１の１次巻線ｗｐ１に電圧が印加され
て、１次電流が流れ、第１の１次巻線ｗｐ１の自己イン
ダクタンスに電磁エネルギーが蓄積される。ゲートドラ
イブ信号ＧＤＳ１が終了してスイッチング手段Ｑ１がオ
フすると、蓄積されていた電磁エネルギーが放出され
て、２次巻線ｗｓに負極性の２次電圧が誘起されて放電
ランプＤＤＬに印加されるので、放電ランプＤＤＬは誘
電体バリヤ放電を生じて負極性の２次電流が流れる。適
当な休止期間の後に、今度はドライブ回路ＧＤＣからゲ
ートドライブ信号ＧＤＳ２が出力してスイッチング手段
Ｑ２のゲート・ソース間に印加すると、スイッチング手
段Ｑ２がオンし、直流電源ＤＣ２から第２の１次巻線ｗ
ｐ２に電圧が印加されて、１次電流が流れ、第２の１次
巻線ｗｐ２の自己インダクタンスに電磁エネルギーが蓄
積される。ゲートドライブ信号ＧＤＳ２が終了してスイ
ッチング手段Ｑ２がオフすると、蓄積されていた電磁エ
ネルギーが放出されて、２次巻線ｗｓに正極性の２次電
圧が誘起されて放電ランプＤＤＬに印加されるので、放
電ランプＤＤＬは誘電体バリヤ放電を生じて正極性の２
次電流が流れる。

【００７６】図５は、本発明の放電ランプ点灯装置の一
実施形態におけるスイッチング手段の動作を説明するタ
イミングチャートである。図において、（ａ）はゲート
ドライブ信号ＧＤＳ２、（ｂ）はゲートドライブ信号Ｇ
ＤＳ１、（ｃ）はスイッチング手段Ｑ２のスイッチン
グ、（ｄ）はスイッチング手段Ｑ１のスイッチング、
（ｅ）はランプ電圧すなわち出力トランスＴの出力電
圧、をそれぞれ示す。

【００７７】図６は、本発明の放電ランプ点灯装置の一
実施形態におけるランプ電圧、ランプ電流および発光の
波形を示す波形図である。図において、（ｆ）はランプ
電圧、（ｇ）はランプ電流、（ｈ）は発光、をそれぞれ
示す。なお、(Ｆ)のランプ電圧は、図５の（ｅ）と同じ
である。

【００７８】図から理解できるように、放電ランプが実
質的に発光の継続中に反対極性のランプ電流が流れるの
で、再び発光が発生していて、連続的に発光している。
本実施形態においては、図８に示す従来の放電ランプ点
灯装置と比較して１０％以上の発光効率向上が得られ
た。

【００７９】図７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。

【００８０】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。

【００８１】画像読取光学系２１は、本実施形態におい
ては蛍光ランプ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、蛍光ランプ、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。蛍光ランプ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２１ｄすなわちＣＣＤで受光されるように配置され
ている。

【００８２】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。

【００８３】点灯回路２４は、蛍光ランプ２１ａを高周
波で点灯する。

【００８４】ケース２５は、以上の各構成要素を内部に
収納している。

【００８５】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。

【００８６】

【発明の効果】請求項１ないし４の各発明によれば、内
面側に蛍光体層を備え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、正負の高周波パルス電圧を交互に出力して放電ラン
プの一対の電極間に印加する高周波パルス発生手段とを
具備していることにより、いずれか一方の極性の高周波
パルス電圧における一周期中に放電ランプが２度誘電体
バリヤ放電を行なうとともに、流れるランプ電流が低減
することがなく、紫外線放射の低下もないため、蛍光体
層の紫外線照射によって蛍光体を高い効率で励起する放
電ランプ点灯装置を提供することができる。

【００８７】請求項２の発明によれば、加えて高周波パ
ルス発生手段が一の高周波パルス電圧の印加による放電
ランプの発光が当該高周波パルス電圧の印加終了後実質
的に継続している期間中に、次の反対極性の高周波パル
ス電圧を発生することにより、発光が継続しているとき
に、次の反対極性の高周波パルス電圧が印加されて再び
励起されるため、蛍光体の発光効率が高くなる放電ラン
プ点灯装置を提供することができる。

【００８８】請求項３の発明によれば、加えて高周波パ
ルス発生手段が共通の２次巻線および一対の１次巻線を
備えた出力トランス、各１次巻線に対してスイッチされ
た電流を交互に通流させる一対のスイッチング手段、な
らびに各１次巻線に流れる電流を一方向に規制する電流
通流方向規制手段を備えていることにより、簡単な回路
構成で正負の高周波パルス電圧を交互に出力する放電ラ
ンプ点灯装置を提供することができる。

【００８９】請求項４の発明によれば、加えて正負の高
周波パルス電圧がそれぞれの極性ごとに繰り返し周波数
が２０〜１００ｋＨｚであることにより、回路設計が容
易で、比較的安価に放電ランプ点灯装置を提供すること
ができる。

【００９０】請求項５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４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一実施形態にお
けるスイッチング手段の動作を説明するタイミングチャ
ート

【図６】本発明の放電ランプ点灯装置の一実施形態にお
けるランプ電圧、ランプ電流および発光の波形を示す波
形図

【図７】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８】従来の放電ランプ点灯装置を示す回路図

【図９】従来の放電ランプ点灯装置におけるランプ電
圧、ランプ電流および発光の波形を示す波形図

【符号の説明】

１１…放電容器 １３…外部電極 Ｄ１…電流通流方向規制手段 Ｄ２…電流通流方向規制手段 ＤＣ１…第１の直流電源 ＤＣ２…第２の直流電源 ＤＤＬ…放電ランプ ＧＤＣ…ドライブ回路 ＨＦＧ…高周波発生手段 Ｑ１…スイッチング手段 Ｑ２…スイッチング手段 Ｔ…出力トランス ｗｐ１…第１の１次巻線 ｗｐ２…第２の１次巻線 ｗｓ…２次巻線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内面側に蛍光体層を備えるとともに内部に
   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；正負の高周波パルス電圧を
   交互に出力して放電ランプの一対の電極間に印加する高
   周波パルス発生手段と；を具備していることを特徴とす
   る放電ランプ点灯装置。
2. 【請求項２】高周波パルス発生手段は、一の高周波パル
   ス電圧の印加による放電ランプの発光が当該高周波パル
   ス電圧の印加終了後実質的に継続している期間中に、次
   の反対極性の高周波パルス電圧を発生することを特徴と
   する請求項１記載の放電ランプ点灯装置。
3. 【請求項３】高周波パルス発生手段は、共通の２次巻線
   および一対の１次巻線を備えた出力トランス、各１次巻
   線に対してスイッチされた電流を交互に通流させる一対
   のスイッチング手段、ならびに各１次巻線に流れる電流
   を一方向に規制する電流通流方向規制手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の放電ランプ点
   灯装置。
4. 【請求項４】正負の高周波パルス電圧は、それぞれの極
   性ごとに繰り返し周波数が２０〜１００ｋＨｚであるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれか一記載の放電ラ
   ンプ点灯装置。
5. 【請求項５】機器本体と；機器本体に装備された請求項
   １ないし４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。