JP3948057B2 - 希ガス放電灯の点灯装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は希ガス放電灯の点灯装置に関し、特にガラスバルブの内面にアパ−チャ部を有する発光層を形成すると共に、外周面に一対の帯状の外部電極を有する希ガス放電灯を高周波高電圧発生回路に接続した点灯装置において、希ガス放電灯に照射される外来光が乏しい環境下で安定した始動特性の得られる回路構成の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、図１１〜図１３に示す希ガス放電灯Ｌを提案した。同図において、１は例えばガラスバルブにて密閉状に構成された直管状の外囲器であって、その内面には希土類蛍光体，ハロリン酸塩蛍光体などの蛍光体よりなる発光層２が形成されている。特に、この発光層２には所定の開口角を有するアパ−チャ部２ａがほぼ全長に亘って形成されている。そして、外囲器１の封着構造はガラスバルブの端部にディスク状の封着ガラス板を封着して構成されているが、例えば単にガラスバルブを加熱しながら縮径加工し溶断して構成することもできる。尚、この外囲器１の密閉空間には水銀などの金属蒸気を含まないキセノン（Ｘｅ），クリプトン（Ｋｒ），ネオン（Ｎｅ），ヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスが単一又は混合して所定量封入されている。
【０００３】
この外囲器１の外周面にはシ−ト構体３が密着するように巻回されている。このシ−ト構体３は、例えば外囲器１の全長とほぼ同程度の長さを有し、かつ厚さが２０〜１００μｍの範囲に設定された絶縁性の透光性シ−ト４と、この透光性シ−ト４の一方の面に互いに所定の間隔だけ離隔配置して接着された不透光性の金属部材よりなる帯状の一対の外部電極５，６と、この外部電極５，６の端部から、それと電気的な接続関係を有し、かつ導出端が透光性シ−ト４の端縁部分より突出するように導出された端子５１，６１と、透光性シ−ト４の一方の面に付与された粘着ないし接着機能を有する接着層９とから構成されている。尚、シ−ト構体３の外囲器１への装着状態において、外部電極５，６の一端５ａ，６ａの間には第１の開口部７が、外部電極５，６の他端５ｂ，６ｂの間には第２の開口部８がそれぞれ形成されており、発光層２からの光は主としてアパ−チャ部２ａを介して第１の開口部７から外部に放出される。又、シ−ト構体３において、透光性シ−ト４としては、例えばポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）樹脂が好適するが、ポリエステル樹脂など他の樹脂も利用できる。
【０００４】
又、上述のシ−ト構体３は外囲器１の外周面に、外部電極５，６が外囲器１と透光性シ−ト４との間に位置するように装着（巻回）されている。このシ−ト構体３の外囲器１への装着は、例えば図１４に示すように行われる。まず、シ−ト構体３をステ−ジ１０に展開状態で配置する。次に、このシ−ト構体３における透光性シ−ト４の一端４ａに外囲器１を配置すると共に、外囲器１が一対の従動ロ−ラ１１，１１にて透光性シ−ト４に押しつけられるようにセットした上で、ステ−ジ１０を若干Ｍ方向に移動させた後、Ｎ方向に移動させる。すると、シ−ト構体３は透光性シ−ト４の上において相対的に転動し、その外周面にはシ−ト構体３画巻回されることにより装着が行われる。尚、シ−ト構体３において、外部電極５，６はその表面に形成された接着層を利用して外囲器１の外周面に接着されており、透光性シ−ト４はそれの一方に形成された接着層９を利用して巻回時に外囲器１の外周面に接着されると共に、それぞれの端部４ａ，４ｂは第２の開口部８で重ね合わされて接着されている。
【０００５】
この希ガス放電灯Ｌは、例えば図１５に示す点灯装置によって点灯される。この点灯装置は、例えば周波数が３０ＫＨｚで電圧が２５００Ｖ0-P 程度の高周波高電圧を発生し、かつ出力波形がほぼ正弦波である高周波高電圧発生回路（インバ−タ回路）Ｈと、インバ−タ回路Ｈへの直流電力の供給をコントロ−ルするスイッチング素子例えばスイッチングトランジスタＱと、平滑用のコンデンサＣとから構成されており、インバ−タ回路Ｈは、例えば一次コイルＴＲａ，ＴＲｂ、二次コイルＴＲｃ及び励磁コイルＴＲｄを有する発振トランスＴＲと、一次コイルＴＲａ，ＴＲｂの中点とスイッチングトランジスタＱとの間に接続されたチョ−クコイルＣＨと、一次コイルＴＲａ，ＴＲｂに接続された第１，第２のスイッチング素子例えば第１，第２のトランジスタＱａ，Ｑｂと、第１，第２のトランジスタＱａ，Ｑｂのベ−スと励磁コイルＴＲｄとの間に接続された抵抗Ｒａ，Ｒｂとから構成されている。そして、インバ−タ回路Ｈの出力側には希ガス放電灯Ｌの外部電極５，６が接続される。
【０００６】
この点灯装置において、端子Ｔ１，Ｔ２間に例えば商用電源を全波整流した直流電源を接続した上で、端子Ｔ３に駆動信号を適時の間隔で付与すると、スイッチングトランジスタＱがＯＮとなり、第１，第２のトランジスタＱａ，Ｑｂが適時にＯＮ，ＯＦＦすることにより、発振トランスＴＲの二次コイルＴＲｃには上述の高周波高電圧が発生して希ガス放電灯Ｌの外部電極５，６に印加される。これにより、この希ガス放電灯Ｌは熱陰極や冷陰極を用いた放電灯のように外囲器の長手方向に沿った１つの放電路によって点灯するものとは異なり、外部電極５，６の間（外囲器１の長手方向に対してほぼ直角方向）に無数の放電路が形成されることによって縞状の状態で点灯する。この状態において、希ガスの励起線によって発光層２が励起されて発光し、光はアパ−チャ部２ａを介して第１の開口部７から外部に放出される。尚、正常な点灯状態では縞状の放電状態は目視することはできない。
【０００７】
特に、この希ガス放電灯Ｌには水銀が用いられていないために、点灯後における光量の立ち上がりが急峻であり、点灯と同時に光量がほぼ１００％近くにまで達するという特徴を有している。このために、ファクシミリ，イメ−ジスキャナ，複写機などのＯＡ機器の原稿読取用の光源として好適するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、この希ガス放電灯Ｌが原稿照射装置に適用された場合には、アパ−チャ部構造により発光層２の放射光の高密度化が可能となることから、原稿面照度を高めることができ、原稿の読み取り精度を改善できるものであるが、近時、ＯＡ機器の処理能力を一層に向上させるために、原稿面照度をさらに高めることのできる希ガス放電灯が求められている。
【０００９】
そこで、本出願人は、このような要求に応えるために、図１６に示す希ガス放電灯の点灯装置を提案した。同図において、基本的な構成は図１５に示す希ガス放電灯の点灯装置と同じである。異なる点は、パルス状の高周波高電圧を発生する高周波高電圧発生回路（例えばインバ−タ回路）ＨＡの出力側に希ガス放電灯Ｌを接続したこと、及びインバ−タ回路ＨＡを、少なくとも一次コイルＴＲａ，二次コイルＴＲｃを有する発振トランスＴＲＡと、コンデンサＣＡと、スイッチング素子ＱＡとによって構成したことである。
【００１０】
この点灯装置は次のように動作する。まず、端子Ｔａ，Ｔｂに商用電源から全波整流された直流電源を接続すると、コンデンサＣＡは充電される。この状態で、端子Ｔｃを介してスイッチング素子（例えばトランジスタ）ＱＡのベ−ス電極に駆動信号を印加すると、トランジスタＱＡはＯＮとなると共に、コンデンサＣＡに充電されている電荷が発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに放出される。次に、トランジスタＱＡがＯＦＦ状態に反転すると、二次コイルＴＲｃにはパルス状の高周波高電圧が発生し、希ガス放電灯Ｌの外部電極５，６に印加される。これによって、外部電極間には放電が生起され、希ガス放電灯Ｌは点灯状態になる。
【００１１】
この提案によれば、希ガス放電灯Ｌにはパルス状の高周波高電圧が印加されるために、発光効率が向上し、原稿面照度を図１５に示す点灯装置に比べて高めることができ、例えば原稿の送り速度を速くしても、十分の読み取り精度が期待できるものである。
【００１２】
しかしながら、近時、原稿照射装置はＯＡ機器の小形化に関連して密閉構造に構成されることがあり、このような場合、希ガス放電灯Ｌには外来光が照射されることは殆んどなく、ほぼ暗黒状態におかれる。従って、外来光の存在下では、周波数が３０ＫＨｚ，電圧が２５００ＶO-P 程度のパルス状の高周波高電圧を外部電極５，６に印加した場合には電圧印加後ほぼ２０〜３００ｍＳ（ミリ秒）以下で点灯するものの、かかる暗黒状態では点灯時間のバラツキが大きくなるのみならず、中には点灯（始動）に１秒以上を要するものも見受けられる。このために、時には、ＯＡ機器の使用に支障が生ずることがある。
【００１３】
この原因は、次のように考えられる。即ち、一般に蛍光ランプは、始動に際し、初期電子が存在しないと電離が円滑に行われないために、始動ができないか若しくは困難になる。通常、放電のきっかけとなる初期電子としては、熱電子，光電子，高電界により放出される電子及び自然界の宇宙線などがある。しかし、例えば上述のＯＡ機器のように外界から遮断された部所に希ガス放電灯が配置される場合には、希ガス放電灯に自然界の宇宙線が届きにくくなり、初期電子は期待できにくくなる。その上、高周波高電圧発生回路ＨＡの出力波形がパルス状となるために、始動時に、単位時間内の電力積分値が少なく、高周波高電圧発生回路ＨＡから希ガス放電灯Ｌへの電力供給量（電力注入量）が不十分となり、正規点灯への移行に比較的に長い時間を要することがある。従って、この希ガス放電灯の点灯装置では希ガス放電灯の始動特性が不安定になり、点灯時間のバラツキも大きくなるという問題がある。
【００１４】
それ故に、本発明の目的は、希ガス放電灯が外来光から遮断された環境下に配置されても、比較的に安定した始動特性が得られ、始動後に安定した放電状態に確実に移行可能な希ガス放電灯の点灯装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、上述の目的を達成するために、本発明の第１の発明は、内面に発光層を有する外囲器の外周面に金属部材よりなる帯状の一対の外部電極を、外囲器のほぼ全長に亘って第１，第２の開口部が形成されるように互いに離隔して配置してなる希ガス放電灯と、パルス状の高周波高電圧を発生し、かつ出力側に希ガス放電灯を、一対の外部電極に高周波高電圧が印加されるように接続した高周波高電圧発生回路と、希ガス放電灯の始動の有無を検出することにより高周波高電圧発生回路の出力周波数を調整する調整手段と、高周波高電圧発生回路の出力周波数に応じて高周波高電圧発生回路への入力電圧を可変する電圧可変手段とを具備し、前記希ガス放電灯の始動前には調整手段からの制御信号に基づいて高周波高電圧発生回路の出力周波数を第１の周波数より高い第２の周波数に設定すると共に、高周波高電圧発生回路への入力電圧を電圧可変手段によって第１の電圧より高い第２の電圧に設定し、それの始動後には調整手段からの制御信号に基づいて高周波高電圧発生回路の出力周波数を第１の周波数に設定すると共に、高周波高電圧発生回路への入力電圧を第１の電圧に設定することを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の第２の発明は、前記希ガス放電灯における第１，第２の開口部を形成する外部電極の適宜の側縁部に異形部を形成すると共に、異形部の形成された外部電極の１つを接地したことを特徴とし、第３の発明は、前記希ガス放電灯を、発光層からの放射光が主として第１の開口部から外部に放出されるように構成すると共に、第１の開口部を形成する一対の外部電極のそれぞれの側縁部をストレ−ト状に形成し、かつ第２の開口部を形成する一対の外部電極のうち、一方の外部電極の側縁部にのみ異形部を形成し、他方の外部電極の側縁部をストレ−ト状に形成して構成してなり、この希ガス放電灯の異形部を形成した外部電極を接地したことを特徴とし、その上、第４の発明は、前記希ガス放電灯における外部電極の異形部を三角状，台形を含む矩形状，波形を含むほぼ半円状のいずれかにて構成し、かつ周期性を有するようにほぼ全長に亘って形成したことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる希ガス放電灯の第１の実施例について図１〜図３を参照して説明する。尚、図１１〜図１６に示す先行技術と同一部分には同一参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。この発明の基本的な原理は、希ガス放電灯を高周波高電圧発生回路の出力側に、一対の外部電極に高周波高電圧が印加されるように接続し、かつ希ガス放電灯の始動前には高周波高電圧発生回路から希ガス放電灯への電力供給量を増加させ、それの始動後には電力供給量を減少させることにより、暗黒状態での始動特性の安定化を図るものである点、先行技術とは異なる。
【００２０】
同図において、この実施例の特徴部分は、希ガス放電灯ＤＬにおける第２の開口部８を形成する外部電極５，６の側縁部５ｂ，６ｂに周期性を有する三角状の異形部５Ａ，６Ａを形成すると共に、それ以外の外部電極５，６の側縁部５ａ，６ａをストレ−ト状に形成したこと、この希ガス放電灯ＤＬをスイッチ手段Ｓを介して、正弦波状又は矩形波状の高周波高電圧を発生する第１の高周波高電圧発生回路Ｈとパルス状の高周波高電圧を発生する第２の高周波高電圧発生回路ＨＡとの出力側に切り替え可能なるように接続したこと、希ガス放電灯ＤＬにおける異形部５Ａ，６Ａの形成された外部電極５，６のうち、一方（１つ）の外部電極６を接地したことである。
【００２１】
この異形部５Ａ，６Ａは周期性を有するように形成されており、例えば外囲器１の外径が８ｍｍの場合には異形部５Ａ，６Ａを含めた幅が８ｍｍ，異形部５Ａ，６Ａのピッチが４ｍｍ，異形部５Ａ，６Ａ（三角部分の頂点）の高さが１．５ｍｍ程度の寸法に設定することが望ましいが、希ガス放電灯，点灯装置の仕様によっては適宜に変更できる。尚、外部電極５，６の側縁部５ｂ，６ｂに形成された異形部５Ａ，６Ａのそれぞれの頂点部間の間隔は全長に亘ってほぼ同一となるように設定されている。又、第１の開口部７の開口幅（間隔）も全長に亘ってほぼ同一となるように設定されている。
【００２２】
この外囲器１の構成部材としては、誘電率が大きく、かつ気密性が確実に保持でき、透光性を有する材料であれば一応適用が可能であるが、例えばガラスの中でも比較的に誘電率の大きい鉛ガラスなどが好適するものである。これの肉厚は０．２〜０．７ｍｍの範囲（好ましくは０．４〜０．７ｍｍの範囲）に設定されており、この範囲では所望の生産性，光特性が得られる。しかしながら、肉厚が０．４ｍｍ未満、特に０．２ｍｍ未満になると、外囲器１の機械的な強度が極端に低下するために、量産設備による生産工程でのガラス破損に伴う不良率が増加するようになるし、逆に、肉厚が０．７ｍｍを超えると、縞状の放電状態が目視され、アパ−チャ部２ａから放出される光にチラツキが生ずるようになる。従って、外囲器１の肉厚は上記範囲内に設定することが望ましい。
【００２３】
又、この外囲器１の内部空間にはキセノン（Ｘｅ），クリプトン（Ｋｒ），ネオン（Ｎｅ），ヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスが１種又は２種以上を混合して封入されており、その封入圧力は例えば８３〜２００トルの範囲に設定されている。この範囲では始動特性，光出力（原稿面照度），チラツキに関する改善効果が得られる。しかしながら、封入圧力が８３トル未満になると、光出力に対する改善効果が不十分になるし、逆に、封入圧力が２００トルを超えると、始動特性が損なわれるのみならず、縞状の放電状態が目視され、アパ−チャ部２ａから放出される光にチラツキが生ずるようになる。従って、希ガスの封入圧力は上記範囲内に設定することが望ましい。
【００２４】
又、発光層２は、希ガス放電灯の用途によって、使用する蛍光体が１種のみにて構成したり、２種以上を混合して構成されたりする。例えば三波長域発光形の場合には、例えば青色領域に発光スペクトルを有するユ−ロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体，緑色領域に発光スペクトルを有するセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体，赤色領域に発光スペクトルを有するユ−ロピウム付活硼酸イットリウム・ガドリウム蛍光体を混合してなる混合蛍光体にて形成され、その付着量は１ｃｍ2 当たり５〜３０ｍｇの範囲に設定されている。この範囲では十分の光量（光出力）が得られるものの、その付着量が５ｍｇ未満になると、光量不足によって原稿面照度が不十分になるし、逆に、付着量が３０ｍｇを超えると、均質な発光層の形成が困難になる。従って、発光層２の付着量は上記範囲内に設定することが望ましい。
【００２５】
さらに、外部電極５，６のそれぞれの離隔部分には第１，第２の開口部７，８が形成されており、それぞれの開口角θ1 ，θ2 はθ1 ＞θ2 の関係に設定されている。第１の開口部７の開口角θ1 は６０〜９０°の範囲が、第２の開口部８の開口角θ2 は５５°程度がそれぞれ望ましい。しかしながら、第１の開口部７の開口角θ1 は用途によっては上記範囲外に設定することも可能であり、第２の開口部８は絶縁破壊しない程度に狭いことが望ましく、例えば最低２ｍｍ程度の離隔距離を確保することが推奨される。尚、上述のアパ−チャ部２ａの開口角は第１の開口部７の開口角θ1 とほぼ同程度に設定されている。
【００２６】
次に、図１に示す点灯装置の動作について図４を参照して説明する。同図において、希ガス放電灯ＤＬは暗黒状態に配置されているものとする。まず、希ガス放電灯ＤＬの始動に先立って、スイッチ手段Ｓを図示実線のように第１の高周波高電圧発生回路Ｈの出力側に接続する。この状態で端子Ｔ１，Ｔ２に所定の電圧（第１の電圧）を有する直流電源を接続すると共に、端子Ｔ３に駆動信号を適時の間隔で付与すると、スイッチングトランジスタＱがＯＮとなり、第１，第２のトランジスタＱａ，Ｑｂが適時にＯＮ，ＯＦＦすることにより、発振トランスＴＲの二次コイルＴＲｃには正弦波状の高周波高電圧が発生して希ガス放電灯ＤＬの外部電極５，６に印加される。これにより、この希ガス放電灯ＤＬは始動を開始するが、出力波形がほぼ正弦波であるために、単位時間内の電力積分値が大きくなり、正規点灯への移行が確実に行われる。
【００２７】
一方、希ガス放電灯ＤＬが始動し、正規点灯に移行すると、スイッチ手段Ｓは図示点線のように第２の高周波高電圧発生回路ＨＡの出力側に接続される。この状態で端子Ｔａ，Ｔｂに所定の電圧（第１の電圧）を有する直流電源を接続すると、コンデンサＣＡは充電される。そして、端子Ｔｃを介してスイッチング素子（例えばトランジスタ）ＱＡのベ−ス電極に駆動信号を印加すると、トランジスタＱＡは図４（ａ）に示すようにＯＮとなると共に、コンデンサＣＡに充電されている電荷が発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに放出される。次に、トランジスタＱＡがＯＦＦ状態になると、二次コイルＴＲｃには同図（ｂ）に示すようにパルス状の高周波高電圧が発生し、希ガス放電灯ＤＬの外部電極５，６に印加される。この結果、希ガス放電灯ＤＬはパルス状の高周波高電圧によって正規点灯状態が維持される。尚、第１，第２の高周波高電圧発生回路Ｈ，ＨＡへの入力電圧は常時印加しておくこともできるが、第１の高周波高電圧発生回路Ｈへの入力電圧の印加は第２の高周波高電圧発生回路ＨＡへの切り替えに伴って遮断することが望ましい。
【００２８】
この実施例によれば、希ガス放電灯ＤＬの始動前には第１の高周波高電圧発生回路Ｈから希ガス放電灯ＤＬに、出力波形が正弦波状の高周波高電圧（電力）が供給され、それの始動後にはスイッチ手段Ｓの切り替えによって第２の高周波高電圧発生回路ＨＡから希ガス放電灯ＤＬに、出力波形がパルス状の高周波高電圧（電力）が供給されるために、始動時にのみ単位時間内の電力積分値を大きく設定でき、希ガス放電灯ＤＬへの十分の電力供給量（電力注入量）を確保することができる。従って、始動後における正規点灯への移行の確実性を高めることができる上、移行時間の短縮を図ることも可能となる。
【００２９】
しかも、希ガス放電灯ＤＬは、正規点灯への移行後は第２の高周波高電圧発生回路ＨＡからのパルス状の高周波高電圧によって点灯されるために、発光効率を高めることができ、第１の開口部７からの放出光量を増加できる。従って、原稿照射装置に適用した場合には原稿面照度を一層に高めることができ、ＯＡ機器の処理能力の改善に寄与可能となる。
【００３０】
又、希ガス放電灯ＤＬにおける第２の開口部８を形成する外部電極５，６の側縁部５ｂ，６ｂには三角状の異形部５Ａ，６Ａが周期性を有するように形成されており、しかも、点灯装置への組み込み状態において外部電極６が接地されているために、第１の高周波高電圧発生回路Ｈから外部電極５，６に高周波高電圧を印加した場合、異形部５Ａ，６Ａにおける三角部分の頂点部分に電界が集中し、希ガス空間を介して外部電極間で容易に放電するのみならず、始動後にパルス状の高周波高電圧に切り替えても安定した点灯が持続できる。
【００３１】
一方、希ガス放電灯ＤＬにおける外囲器１の肉厚は０．２〜０．７ｍｍの範囲に設定されており、外部電極５，６に高周波高電圧を印加した場合、肉厚の厚い範囲では抵抗成分の増加に伴う外囲器自身への電圧分配の増加に関連してチラツキが発生し易くなるものの、上述のように外部電極５，６に異形部５Ａ，６Ａが形成され、かつ外部電極６が接地されていることと相俟って肉厚の厚い領域においてもチラツキの発生を効果的に抑制できるし、アパ−チャ部２ａを介して第１の開口部７から放出される光出力も効果的に改善できる。
【００３２】
又、希ガスの封入圧力を高くすると、光出力は増加する反面、始動特性は損なわれるようになるが、外部電極５，６の側縁部５ｂ，６ｂに三角状の異形部５Ａ，６Ａを形成することによって、希ガスの封入圧力の上限を２００トルにまで拡大しても、実用に供し得る始動特性が確保でき、移動縞（チラツキ）の発生も効果的に抑制でき、その上、光出力を有効に改善できる。従って、原稿照射装置に適用した場合には、安定した放電状態が得られる上に、原稿面照度を高めることができることから、読み取り品位の向上が期待できる。
【００３３】
特に、発光層２の付着量が１ｃｍ2 当たり５〜３０ｍｇの範囲に設定すれば、外囲器１の肉厚を０．２〜０．７ｍｍの範囲に設定すること及び希ガスの封入圧力を８３〜２００トルに設定することと相俟ってアパ−チャ部２ａを介して第１の開口部７から放出される光出力を効果的に増加できる。
【００３４】
上述の発光層２の付着量は通常の照明用蛍光ランプに比較すると２〜１０倍程度のレベルであり、通常の照明用蛍光ランプでは特性的に好ましいものではないと考えられている量であるにも拘らず、希ガス放電灯では光出力が有効に増加している。この原因については明らかではないが、外部電極５，６の間（外囲器１の長手方向に対してほぼ直角方向）における希ガス空間部に無数の放電路が形成されることによって縞状の状態で点灯する希ガス放電灯に特有の現象と考えられる。
【００３５】
さらには、外囲器１の肉厚及び外部電極の構造を、好ましくは発光層２の付着量，希ガスの封入圧力をも上述の範囲に設定した上で、第１の開口部７の開口角θ1 を６０〜９０°の範囲に設定すれば、第１の開口部７から放出される光出力を一層に増加させることができる。この際に、第２の開口部８の離隔長さ（異形部５Ａ，６Ａの先端間の間隔）を２ｍｍ程度に設定すれば、第２の開口部８からの光の漏洩が抑制され、第１の開口部７から放出される光出力の一層の改善効果が期待できる。
【００３６】
図５は本発明の第２の実施例を示すものであって、基本的には図１に示す第２の高周波高電圧発生回路ＨＡによって主体的に構成されている。この実施例の特徴部分は、パルス状の高周波高電圧を発生する高周波高電圧発生回路ＨＡの入力側にＤＣ−ＤＣコンバ−タなどの電圧可変手段ＣＯＶを設けたことと、希ガス放電灯ＤＬの点灯の有無を検出することにより、高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数を調整する調整手段ＦＶを高周波高電圧発生回路ＨＡの入力側に設けたことである。
【００３７】
この電圧可変手段ＣＯＶはＤＣ−ＤＣコンバ−タにて構成することが望ましく、高周波高電圧発生回路ＨＡの入力側に接続されており、希ガス放電灯ＤＬの点灯の有無に基づく調整手段ＦＶの動作と連携して動作する。即ち、希ガス放電灯ＤＬが始動前（点灯前）の状態での電圧可変手段ＣＯＶの出力電圧ＶCAは、調整手段ＦＶによる高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数の増加に関連して第１の電圧（定常時の電圧）より高い第２の電圧に設定されている。例えば高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数が点灯時の２倍に設定される場合には、電圧可変手段ＣＯＶの出力電圧ＶCAはほぼ２倍になるように制御される。そして、希ガス放電灯ＤＬが点灯状態になると、電圧可変手段ＣＯＶの出力電圧ＶCAは、調整手段ＦＶによる高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数の減少に関連して第２の電圧から第１の電圧に降圧される。
【００３８】
又、出力周波数の調整手段ＦＶは、例えば高周波高電圧発生回路ＨＡのスイッチング素子（トランジスタ）ＱＡのベ−ス電極に接続されたパルス発生器ＰＧと、このパルス発生器ＰＧに接続された抵抗Ｒ１，抵抗Ｒ２，コンデンサＣ１よりなる時定数回路と、抵抗Ｒ２とア−ス間に接続されたトランジスタＱＢと、高周波高電圧発生回路ＨＡの入力側に接続された抵抗Ｒ３，抵抗Ｒ４による分圧手段と、分圧手段とトランジスタＱＢのベ−ス電極との間にダイオ−ドＤを介して接続されたツェナ−ダイオ−ドＺＤと、ダイオ−ドＤとツェナ−ダイオ−ドＺＤとの間に接続されたコンデンサＣ２とから構成されている。
【００３９】
次に、この点灯装置の動作について図５〜図６を参照して説明する。まず、高周波高電圧発生回路ＨＡの入力電圧（電圧可変手段ＣＯＶの出力電圧）ＶCAを第１の電圧ＶCA1 に設定すると、コンデンサＣＡは図６（ｂ）において実線で示すように第１の電圧ＶCA1 に充電される。この状態で、トランジスタＱＡのベ−ス電極にパルス発生器ＰＧから駆動信号を供給すると、トランジスタＱＡは図６（ａ）に示すようにｔ０時点でＯＮとなると共に、コンデンサＣＡに充電されている電荷が発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに放出される。次に、トランジスタＱＡがｔ２時点でＯＦＦ状態になると、二次コイルＴＲｃには同図（ｃ）に示すようにｔ２時点でパルス状の高周波高電圧が発生し、希ガス放電灯ＤＬの外部電極５，６に印加される。
【００４０】
ところで、一般的に放電灯への印加電圧の周波数を高めることによって始動特性が改善されることから、かかる希ガス放電灯ＤＬに印加される高周波高電圧の周波数を高くすることが考えられる。このために、トランジスタＱＡの制御周波数を高めると、コンデンサＣＡに対する充電期間が短くなるために、高周波高電圧発生回路ＨＡの入力電圧ＶCAが第１の電圧ＶCA1 に設定されている場合、トランジスタＱＡがＯＮするまでにコンデンサＣＡに充電される充電電圧は第１の電圧ＶCA1 より低い電圧になる。従って、二次コイルＴＲｃに発生するパルス状の高周波高電圧は同図（ｃ）において点線で示すように単位時間内の電力積分値が小さいものとなる。このようなパルスの印加では希ガス放電灯の正規点灯への円滑な移行が難しいものである。
【００４１】
従って、希ガス放電灯ＤＬの始動前には電圧可変手段ＣＯＶによって高周波高電圧発生回路ＨＡの入力電圧ＶCAを第１の電圧ＶCA1 より高い第２の電圧ＶCA2 に昇圧すると、コンデンサＣＡは図６（ｂ）において点線で示すように充電され、例えば満充電の半分位の時間でも第１の電圧ＶCA1 よりも高い電圧に充電される。この状態で、トランジスタＱＡのベ−ス電極にパルス発生器ＰＧから駆動信号を供給すると、トランジスタＱＡは図６（ａ）に示すようにｔ０時点でＯＮとなると共に、コンデンサＣＡに充電されている電荷が発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに放出される。次に、トランジスタＱＡがｔ１時点でＯＦＦ状態になると、二次コイルＴＲｃには同図（ｄ）に示すようにｔ１時点で単位時間内の電力積分値の大きいパルス状の高周波高電圧が発生し、希ガス放電灯ＤＬの外部電極５，６に印加される。
【００４２】
パルス状の高周波高電圧が印加されるも、希ガス放電灯ＤＬが点灯するまでは、発振トランスＴＲＡの二次側は実質的に無負荷状態であり、負荷時よりかなり高い電圧が発生している。この電圧は発振トランスＴＲＡの二次側から一次側にフィ−ドバックされるために、高周波高電圧発生回路ＨＡの入力側には入力電圧ＶCA（第２の電圧ＶCA2 ）より高い交流成分のフィ−ドバック電圧が現われる。この電圧は抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とによって分圧され、ダイオ−ドＤを介してコンデンサＣ２に充電される。コンデンサＣ２の端子電圧がツェナ−ダイオ−ドＺＤの動作電圧より高いと、ツェナ−ダイオ−ドＺＤがＯＮ状態となり、トランジスタＱＢのベ−ス電極に駆動信号が付与される。トランジスタＱＢがＯＮになると、時定数回路は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との並列回路として構成され、時定数としては小さくなり、トランジスタＱＡの制御信号の周波数が高くなる。このために、高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数は点灯状態の第１の周波数より高い第２の周波数が維持される。
【００４３】
そして、希ガス放電灯ＤＬが正規の点灯状態に移行すると、発振トランスＴＲＡの二次側は負荷状態となり、一次コイルＴＲａへのフィ−ドバック電圧は小さく抑えられることになる。このために、分圧手段によってコンデンサＣ２に充電される充電電圧も低くなり、常にツェナ−ダイオ−ドＺＤの動作電圧より低い電圧に維持される。従って、トランジスタＱＢはＯＦＦ状態になり、時定数回路は抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との並列回路として構成され、時定数としては大きくなり、トランジスタＱＡの制御信号の周波数が低くなる。このために、高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数は第２の周波数から点灯状態の第１の周波数に変更される。しかも、フィ−ドバック電圧の減少及び出力周波数の変更に関連して電圧可変手段ＣＯＶからの出力電圧は第２の電圧ＶCA2 から第１の電圧ＶCA1 に降圧され、希ガス放電灯ＤＬが点灯中は高周波高電圧発生回路ＨＡの入力電圧ＶCAは第１の電圧ＶCA1 に維持される。
【００４４】
この実施例によれば、上記実施例と同様に暗黒状態での始動特性を改善できるのみならず、点灯装置の回路構成が上記実施例に比較して簡略化できるために、コストを有効に低減できる。
【００４５】
又、希ガス放電灯ＤＬの始動前には電圧可変手段ＣＯＶによって高周波高電圧発生回路ＨＡの入力電圧ＶCAは第２の電圧ＶCA2 に設定され、かつ高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数が第２の周波数に設定されるために、希ガス放電灯ＤＬに単位時間内の電力積分値の大きいパルス状の高周波高電圧が印加できる。従って、希ガス放電灯ＤＬの配置環境が暗黒下であっても、短時間に始動させることができる。
【００４６】
図７〜図８は本発明の第３の実施例を示すものであって、基本的な構成は図２に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、高周波高電圧発生回路ＨＡの出力側に接続された希ガス放電灯ＤＬにおける外部電極６の側縁部６ｂにのみ三角状の異形部６Ａを形成し、それ以外の外部電極５の側縁部５ａ，６ｂ，外部電極６の側縁部６ａはストレ−ト状に形成したことである。尚、異形部６Ａを有する外部電極６は接地されている。
【００４７】
特に、この構造の希ガス放電灯ＤＬが図５に示す点灯装置に組み込まれた場合には異形部６Ａの形成された側の外部電極６を接地することによって、仮に電源電圧が１０％程度低下したとしてもチラツキの抑制された安定した放電状態が得られる。尚、この希ガス放電灯ＤＬは図１に示す点灯装置に適用することもできる。
【００４８】
又、この実施例によれば、外部電極５，６にパルス状の高周波高電圧が印加された場合、側縁部６ｂの異形部６Ｂとストレ−ト状の側縁部５ｂとの間で放電が生ずるのであるが、一方の側縁部（５ｂ）がストレ−ト状に構成されているために、両者のピッチ合わせ（位置合わせ）の必要がなく、組立性を改善できる。
【００４９】
図９は本発明の第４の実施例を示すものであって、基本的な構成は図５に示す希ガス放電灯の点灯装置と同じであり、図８に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、高周波高電圧発生回路ＨＡの出力側に接続された希ガス放電灯ＤＬにおける外部電極６の側縁部６ｂにのみ周期性を有する楕円状，波形などを含む半円状の異形部６Ｂを形成し、それ以外の外部電極５の側縁部５ａ，６ｂ，外部電極６の側縁部６ａはストレ−ト状に形成したことである。尚、異形部６Ｂを有する外部電極６は接地されている。
【００５０】
図１０は本発明の第５の実施例を示すものであって、基本的な構成は図５に示す希ガス放電灯の点灯装置と同じであり、図８に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、インバ−タ回路ＨＡの出力側に接続された希ガス放電灯ＤＬにおける外部電極６の側縁部６ｂにのみ周期性を有する台形を含む矩形状の異形部６Ｃを形成し、それ以外の外部電極５の側縁部５ａ，６ｂ，外部電極６の側縁部６ａはストレ−ト状に形成したことである。尚、異形部６Ｃを有する外部電極６は接地されている。
【００５１】
特に、図９〜図１０に示すそれぞれ異なった異形部を有する希ガス放電灯ＤＬは図１に示す点灯装置に組み合わせることもできる。
【００５２】
尚、本発明は、何ら上記実施例にのみ制約されることなく、例えば希ガス放電灯の発光層は１種又は２種以上の蛍光体を混合して使用することもできるし、アパ−チャ部を省略して外囲器の内面全体に形成することもできる。又、外部電極における異形部のピッチ，高さなどは希ガス放電灯のサイズに応じて適宜に変更できる。又、高周波高電圧発生回路はインバ−タ回路の他、各種の発振回路なども利用できるし、スイッチング素子はトランジスタの他、サイリスタ，電界効果形トランジスタなども利用できる。さらに、第１の高周波高電圧発生回路の出力波形は正弦波の他、矩形波状とすることもできる。
【００５３】
【実施例】
次に、実験例について説明する。まず、イエロ−グリ−ンの発光色を有するセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体（ＬａＰＯ4 ：Ｃｅ，Ｔｂ）を含む水溶性の蛍光体塗布液を外径が８ｍｍ，肉厚が０．５ｍｍ，長さが３００ｍｍの鉛ガラスよりなる外囲器の内面に塗布し発光層を形成する。次に、スクレ−パを用いて発光層の一部を強制的に剥がすことによって開口角７５°のアパ−チャ部を形成する。尚、発光層の付着量は１５ｍｇ／ｃｍ2 である。次に、外囲器を封止し、内部空間にキセノンガスを１２０トルの圧力で封入する。然る後、この外囲器の外周面にシ−ト構体を巻回し図７〜図８に示す構造の希ガス放電灯を製造した。尚、一対の外部電極には幅が８ｍｍのアルミニウム箔を用い、第２の開口部を形成する外部電極の一方の側縁部にのみピッチが４ｍｍで頂点の高さが１．５ｍｍの三角状の異形部を形成し、対向する他方の側縁部はストレ−ト状に形成した。
【００５４】
この希ガス放電灯を図５に示す点灯装置に組み込み、異形部を有する外部電極を接地すると共に、希ガス放電灯を外来光から遮断された状態に配置する。尚、この点灯装置において、電圧可変手段としてのＤＣ−ＤＣコンバ−タの出力電圧は２４Ｖの第１の電圧から４８Ｖの第２の電圧に昇圧されており、高周波高電圧発生手段としてのインバ−タ回路における出力周波数は無負荷時がほぼ７０ＫＨｚ（第２の周波数）、負荷時がほぼ３５ＫＨｚ（第１の周波数）に設定されている。この状態において、希ガス放電灯の点灯時間を測定したところ、ほぼ０．７秒であった。
【００５５】
しかしながら、始動前，始動後も一定の出力周波数とした場合には、１．５〜２．０秒であった。又、図１に示す点灯装置では平均的に３００ｍＳ以下であった。
【００５６】
又、点灯状態において、出力電圧を９０％に降下させたところ、定格状態と同様に安定した放電状態が観察され、チラツキは観測されなかった。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、希ガス放電灯の始動前には高周波高電圧発生回路から希ガス放電灯への電力供給量を増加させ、それの始動後には電力供給量が減少するように構成されているために、始動時にのみ単位時間内の電力積分値を大きく設定でき、希ガス放電灯への十分の電力供給量（電力注入量）を確保することができる。従って、暗黒状態での始動特性を改善できる上、始動後における正規点灯への移行の確実性を高めることができ、移行時間の短縮をも図ることができる。
【００５８】
特に、希ガス放電灯の始動前には高周波高電圧発生回路の入力電圧を高く設定し、かつ高周波高電圧発生回路の出力周波数を高く設定し、始動後には入力電圧及び出力周波数を低下するように構成すれば、始動時に、希ガス放電灯に単位時間内の電力積分値の大きいパルス状の高周波高電圧が印加できる。従って、希ガス放電灯の配置環境が暗黒下であっても、短時間に始動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す点灯装置の電気回路図。
【図２】図１に示す希ガス放電灯を示す縦断面図。
【図３】図２に示す希ガス放電灯の外囲器及び外部電極の展開図。
【図４】図１の動作を説明するための図であって、同図（ａ）はトランジスタＱＡの動作タイミング図、同図（ｂ）は高周波高電圧発生回路の二次電圧波形図。
【図５】本発明の第２の実施例を示す点灯装置の電気回路図。
【図６】図５の動作を説明するための図であって、同図（ａ）はトランジスタＱＡの動作タイミング図、同図（ｂ）はコンデンサＣＡの充電状態図、同図（ｃ）は出力周波数が第１の周波数時の二次電圧波形図、同図（ｄ）は出力周波数が第２の周波数時の二次電圧波形図。
【図７】本発明の第３の実施例を示す縦断面図。
【図８】図７に示す希ガス放電灯の外囲器及び外部電極の展開図。
【図９】本発明の第４の実施例を示す外囲器及び外部電極の展開図。
【図１０】本発明の第５の実施例を示す外囲器及び外部電極の展開図。
【図１１】先行技術にかかる希ガス放電灯の縦断面図。
【図１２】先行技術にかかるシ−ト構体の展開図。
【図１３】図１２のＸ−Ｘ断面図。
【図１４】先行技術にかかる希ガス放電灯の製造方法を説明するための縦断面図。
【図１５】先行技術にかかる希ガス放電灯の点灯装置の電気回路図。
【図１６】先行技術にかかる希ガス放電灯の点灯装置の他の電気回路図。
【符号の説明】
１ 外囲器
２ 発光層
２ａ アパ−チャ部
３ シ−ト構体
４ 透光性シ−ト（絶縁部材）
５，６ 外部電極
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ 側縁部（端部）
５Ａ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 異形部
７ 第１の開口部
８ 第２の開口部
ＤＬ 希ガス放電灯
ＣＯＶ 電圧可変手段
ＦＶ 調整手段
ＰＧ パルス発生器
Ｈ 第１の高周波高電圧発生回路（インバ−タ回路）
ＨＡ 第２の高周波高電圧発生回路（インバ−タ回路）
ＴＲ，ＴＲＡ 発振トランス
Ｑａ，Ｑｂ，ＱＡ，ＱＢ スイッチング素子（トランジスタ）
Ｃ，ＣＡ，Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 抵抗
ＺＤ ツェナ−ダイオ−ド
【発明の属する技術分野】
この発明は希ガス放電灯の点灯装置に関し、特にガラスバルブの内面にアパ−チャ部を有する発光層を形成すると共に、外周面に一対の帯状の外部電極を有する希ガス放電灯を高周波高電圧発生回路に接続した点灯装置において、希ガス放電灯に照射される外来光が乏しい環境下で安定した始動特性の得られる回路構成の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、図１１〜図１３に示す希ガス放電灯Ｌを提案した。同図において、１は例えばガラスバルブにて密閉状に構成された直管状の外囲器であって、その内面には希土類蛍光体，ハロリン酸塩蛍光体などの蛍光体よりなる発光層２が形成されている。特に、この発光層２には所定の開口角を有するアパ−チャ部２ａがほぼ全長に亘って形成されている。そして、外囲器１の封着構造はガラスバルブの端部にディスク状の封着ガラス板を封着して構成されているが、例えば単にガラスバルブを加熱しながら縮径加工し溶断して構成することもできる。尚、この外囲器１の密閉空間には水銀などの金属蒸気を含まないキセノン（Ｘｅ），クリプトン（Ｋｒ），ネオン（Ｎｅ），ヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスが単一又は混合して所定量封入されている。
【０００３】
この外囲器１の外周面にはシ−ト構体３が密着するように巻回されている。このシ−ト構体３は、例えば外囲器１の全長とほぼ同程度の長さを有し、かつ厚さが２０〜１００μｍの範囲に設定された絶縁性の透光性シ−ト４と、この透光性シ−ト４の一方の面に互いに所定の間隔だけ離隔配置して接着された不透光性の金属部材よりなる帯状の一対の外部電極５，６と、この外部電極５，６の端部から、それと電気的な接続関係を有し、かつ導出端が透光性シ−ト４の端縁部分より突出するように導出された端子５１，６１と、透光性シ−ト４の一方の面に付与された粘着ないし接着機能を有する接着層９とから構成されている。尚、シ−ト構体３の外囲器１への装着状態において、外部電極５，６の一端５ａ，６ａの間には第１の開口部７が、外部電極５，６の他端５ｂ，６ｂの間には第２の開口部８がそれぞれ形成されており、発光層２からの光は主としてアパ−チャ部２ａを介して第１の開口部７から外部に放出される。又、シ−ト構体３において、透光性シ−ト４としては、例えばポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）樹脂が好適するが、ポリエステル樹脂など他の樹脂も利用できる。
【０００４】
又、上述のシ−ト構体３は外囲器１の外周面に、外部電極５，６が外囲器１と透光性シ−ト４との間に位置するように装着（巻回）されている。このシ−ト構体３の外囲器１への装着は、例えば図１４に示すように行われる。まず、シ−ト構体３をステ−ジ１０に展開状態で配置する。次に、このシ−ト構体３における透光性シ−ト４の一端４ａに外囲器１を配置すると共に、外囲器１が一対の従動ロ−ラ１１，１１にて透光性シ−ト４に押しつけられるようにセットした上で、ステ−ジ１０を若干Ｍ方向に移動させた後、Ｎ方向に移動させる。すると、シ−ト構体３は透光性シ−ト４の上において相対的に転動し、その外周面にはシ−ト構体３画巻回されることにより装着が行われる。尚、シ−ト構体３において、外部電極５，６はその表面に形成された接着層を利用して外囲器１の外周面に接着されており、透光性シ−ト４はそれの一方に形成された接着層９を利用して巻回時に外囲器１の外周面に接着されると共に、それぞれの端部４ａ，４ｂは第２の開口部８で重ね合わされて接着されている。
【０００５】
この希ガス放電灯Ｌは、例えば図１５に示す点灯装置によって点灯される。この点灯装置は、例えば周波数が３０ＫＨｚで電圧が２５００Ｖ0-P 程度の高周波高電圧を発生し、かつ出力波形がほぼ正弦波である高周波高電圧発生回路（インバ−タ回路）Ｈと、インバ−タ回路Ｈへの直流電力の供給をコントロ−ルするスイッチング素子例えばスイッチングトランジスタＱと、平滑用のコンデンサＣとから構成されており、インバ−タ回路Ｈは、例えば一次コイルＴＲａ，ＴＲｂ、二次コイルＴＲｃ及び励磁コイルＴＲｄを有する発振トランスＴＲと、一次コイルＴＲａ，ＴＲｂの中点とスイッチングトランジスタＱとの間に接続されたチョ−クコイルＣＨと、一次コイルＴＲａ，ＴＲｂに接続された第１，第２のスイッチング素子例えば第１，第２のトランジスタＱａ，Ｑｂと、第１，第２のトランジスタＱａ，Ｑｂのベ−スと励磁コイルＴＲｄとの間に接続された抵抗Ｒａ，Ｒｂとから構成されている。そして、インバ−タ回路Ｈの出力側には希ガス放電灯Ｌの外部電極５，６が接続される。
【０００６】
この点灯装置において、端子Ｔ１，Ｔ２間に例えば商用電源を全波整流した直流電源を接続した上で、端子Ｔ３に駆動信号を適時の間隔で付与すると、スイッチングトランジスタＱがＯＮとなり、第１，第２のトランジスタＱａ，Ｑｂが適時にＯＮ，ＯＦＦすることにより、発振トランスＴＲの二次コイルＴＲｃには上述の高周波高電圧が発生して希ガス放電灯Ｌの外部電極５，６に印加される。これにより、この希ガス放電灯Ｌは熱陰極や冷陰極を用いた放電灯のように外囲器の長手方向に沿った１つの放電路によって点灯するものとは異なり、外部電極５，６の間（外囲器１の長手方向に対してほぼ直角方向）に無数の放電路が形成されることによって縞状の状態で点灯する。この状態において、希ガスの励起線によって発光層２が励起されて発光し、光はアパ−チャ部２ａを介して第１の開口部７から外部に放出される。尚、正常な点灯状態では縞状の放電状態は目視することはできない。
【０００７】
特に、この希ガス放電灯Ｌには水銀が用いられていないために、点灯後における光量の立ち上がりが急峻であり、点灯と同時に光量がほぼ１００％近くにまで達するという特徴を有している。このために、ファクシミリ，イメ−ジスキャナ，複写機などのＯＡ機器の原稿読取用の光源として好適するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、この希ガス放電灯Ｌが原稿照射装置に適用された場合には、アパ−チャ部構造により発光層２の放射光の高密度化が可能となることから、原稿面照度を高めることができ、原稿の読み取り精度を改善できるものであるが、近時、ＯＡ機器の処理能力を一層に向上させるために、原稿面照度をさらに高めることのできる希ガス放電灯が求められている。
【０００９】
そこで、本出願人は、このような要求に応えるために、図１６に示す希ガス放電灯の点灯装置を提案した。同図において、基本的な構成は図１５に示す希ガス放電灯の点灯装置と同じである。異なる点は、パルス状の高周波高電圧を発生する高周波高電圧発生回路（例えばインバ−タ回路）ＨＡの出力側に希ガス放電灯Ｌを接続したこと、及びインバ−タ回路ＨＡを、少なくとも一次コイルＴＲａ，二次コイルＴＲｃを有する発振トランスＴＲＡと、コンデンサＣＡと、スイッチング素子ＱＡとによって構成したことである。
【００１０】
この点灯装置は次のように動作する。まず、端子Ｔａ，Ｔｂに商用電源から全波整流された直流電源を接続すると、コンデンサＣＡは充電される。この状態で、端子Ｔｃを介してスイッチング素子（例えばトランジスタ）ＱＡのベ−ス電極に駆動信号を印加すると、トランジスタＱＡはＯＮとなると共に、コンデンサＣＡに充電されている電荷が発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに放出される。次に、トランジスタＱＡがＯＦＦ状態に反転すると、二次コイルＴＲｃにはパルス状の高周波高電圧が発生し、希ガス放電灯Ｌの外部電極５，６に印加される。これによって、外部電極間には放電が生起され、希ガス放電灯Ｌは点灯状態になる。
【００１１】
この提案によれば、希ガス放電灯Ｌにはパルス状の高周波高電圧が印加されるために、発光効率が向上し、原稿面照度を図１５に示す点灯装置に比べて高めることができ、例えば原稿の送り速度を速くしても、十分の読み取り精度が期待できるものである。
【００１２】
しかしながら、近時、原稿照射装置はＯＡ機器の小形化に関連して密閉構造に構成されることがあり、このような場合、希ガス放電灯Ｌには外来光が照射されることは殆んどなく、ほぼ暗黒状態におかれる。従って、外来光の存在下では、周波数が３０ＫＨｚ，電圧が２５００ＶO-P 程度のパルス状の高周波高電圧を外部電極５，６に印加した場合には電圧印加後ほぼ２０〜３００ｍＳ（ミリ秒）以下で点灯するものの、かかる暗黒状態では点灯時間のバラツキが大きくなるのみならず、中には点灯（始動）に１秒以上を要するものも見受けられる。このために、時には、ＯＡ機器の使用に支障が生ずることがある。
【００１３】
この原因は、次のように考えられる。即ち、一般に蛍光ランプは、始動に際し、初期電子が存在しないと電離が円滑に行われないために、始動ができないか若しくは困難になる。通常、放電のきっかけとなる初期電子としては、熱電子，光電子，高電界により放出される電子及び自然界の宇宙線などがある。しかし、例えば上述のＯＡ機器のように外界から遮断された部所に希ガス放電灯が配置される場合には、希ガス放電灯に自然界の宇宙線が届きにくくなり、初期電子は期待できにくくなる。その上、高周波高電圧発生回路ＨＡの出力波形がパルス状となるために、始動時に、単位時間内の電力積分値が少なく、高周波高電圧発生回路ＨＡから希ガス放電灯Ｌへの電力供給量（電力注入量）が不十分となり、正規点灯への移行に比較的に長い時間を要することがある。従って、この希ガス放電灯の点灯装置では希ガス放電灯の始動特性が不安定になり、点灯時間のバラツキも大きくなるという問題がある。
【００１４】
それ故に、本発明の目的は、希ガス放電灯が外来光から遮断された環境下に配置されても、比較的に安定した始動特性が得られ、始動後に安定した放電状態に確実に移行可能な希ガス放電灯の点灯装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、上述の目的を達成するために、本発明の第１の発明は、内面に発光層を有する外囲器の外周面に金属部材よりなる帯状の一対の外部電極を、外囲器のほぼ全長に亘って第１，第２の開口部が形成されるように互いに離隔して配置してなる希ガス放電灯と、パルス状の高周波高電圧を発生し、かつ出力側に希ガス放電灯を、一対の外部電極に高周波高電圧が印加されるように接続した高周波高電圧発生回路と、希ガス放電灯の始動の有無を検出することにより高周波高電圧発生回路の出力周波数を調整する調整手段と、高周波高電圧発生回路の出力周波数に応じて高周波高電圧発生回路への入力電圧を可変する電圧可変手段とを具備し、前記希ガス放電灯の始動前には調整手段からの制御信号に基づいて高周波高電圧発生回路の出力周波数を第１の周波数より高い第２の周波数に設定すると共に、高周波高電圧発生回路への入力電圧を電圧可変手段によって第１の電圧より高い第２の電圧に設定し、それの始動後には調整手段からの制御信号に基づいて高周波高電圧発生回路の出力周波数を第１の周波数に設定すると共に、高周波高電圧発生回路への入力電圧を第１の電圧に設定することを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の第２の発明は、前記希ガス放電灯における第１，第２の開口部を形成する外部電極の適宜の側縁部に異形部を形成すると共に、異形部の形成された外部電極の１つを接地したことを特徴とし、第３の発明は、前記希ガス放電灯を、発光層からの放射光が主として第１の開口部から外部に放出されるように構成すると共に、第１の開口部を形成する一対の外部電極のそれぞれの側縁部をストレ−ト状に形成し、かつ第２の開口部を形成する一対の外部電極のうち、一方の外部電極の側縁部にのみ異形部を形成し、他方の外部電極の側縁部をストレ−ト状に形成して構成してなり、この希ガス放電灯の異形部を形成した外部電極を接地したことを特徴とし、その上、第４の発明は、前記希ガス放電灯における外部電極の異形部を三角状，台形を含む矩形状，波形を含むほぼ半円状のいずれかにて構成し、かつ周期性を有するようにほぼ全長に亘って形成したことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる希ガス放電灯の第１の実施例について図１〜図３を参照して説明する。尚、図１１〜図１６に示す先行技術と同一部分には同一参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。この発明の基本的な原理は、希ガス放電灯を高周波高電圧発生回路の出力側に、一対の外部電極に高周波高電圧が印加されるように接続し、かつ希ガス放電灯の始動前には高周波高電圧発生回路から希ガス放電灯への電力供給量を増加させ、それの始動後には電力供給量を減少させることにより、暗黒状態での始動特性の安定化を図るものである点、先行技術とは異なる。
【００２０】
同図において、この実施例の特徴部分は、希ガス放電灯ＤＬにおける第２の開口部８を形成する外部電極５，６の側縁部５ｂ，６ｂに周期性を有する三角状の異形部５Ａ，６Ａを形成すると共に、それ以外の外部電極５，６の側縁部５ａ，６ａをストレ−ト状に形成したこと、この希ガス放電灯ＤＬをスイッチ手段Ｓを介して、正弦波状又は矩形波状の高周波高電圧を発生する第１の高周波高電圧発生回路Ｈとパルス状の高周波高電圧を発生する第２の高周波高電圧発生回路ＨＡとの出力側に切り替え可能なるように接続したこと、希ガス放電灯ＤＬにおける異形部５Ａ，６Ａの形成された外部電極５，６のうち、一方（１つ）の外部電極６を接地したことである。
【００２１】
この異形部５Ａ，６Ａは周期性を有するように形成されており、例えば外囲器１の外径が８ｍｍの場合には異形部５Ａ，６Ａを含めた幅が８ｍｍ，異形部５Ａ，６Ａのピッチが４ｍｍ，異形部５Ａ，６Ａ（三角部分の頂点）の高さが１．５ｍｍ程度の寸法に設定することが望ましいが、希ガス放電灯，点灯装置の仕様によっては適宜に変更できる。尚、外部電極５，６の側縁部５ｂ，６ｂに形成された異形部５Ａ，６Ａのそれぞれの頂点部間の間隔は全長に亘ってほぼ同一となるように設定されている。又、第１の開口部７の開口幅（間隔）も全長に亘ってほぼ同一となるように設定されている。
【００２２】
この外囲器１の構成部材としては、誘電率が大きく、かつ気密性が確実に保持でき、透光性を有する材料であれば一応適用が可能であるが、例えばガラスの中でも比較的に誘電率の大きい鉛ガラスなどが好適するものである。これの肉厚は０．２〜０．７ｍｍの範囲（好ましくは０．４〜０．７ｍｍの範囲）に設定されており、この範囲では所望の生産性，光特性が得られる。しかしながら、肉厚が０．４ｍｍ未満、特に０．２ｍｍ未満になると、外囲器１の機械的な強度が極端に低下するために、量産設備による生産工程でのガラス破損に伴う不良率が増加するようになるし、逆に、肉厚が０．７ｍｍを超えると、縞状の放電状態が目視され、アパ−チャ部２ａから放出される光にチラツキが生ずるようになる。従って、外囲器１の肉厚は上記範囲内に設定することが望ましい。
【００２３】
又、この外囲器１の内部空間にはキセノン（Ｘｅ），クリプトン（Ｋｒ），ネオン（Ｎｅ），ヘリウム（Ｈｅ）などの希ガスが１種又は２種以上を混合して封入されており、その封入圧力は例えば８３〜２００トルの範囲に設定されている。この範囲では始動特性，光出力（原稿面照度），チラツキに関する改善効果が得られる。しかしながら、封入圧力が８３トル未満になると、光出力に対する改善効果が不十分になるし、逆に、封入圧力が２００トルを超えると、始動特性が損なわれるのみならず、縞状の放電状態が目視され、アパ−チャ部２ａから放出される光にチラツキが生ずるようになる。従って、希ガスの封入圧力は上記範囲内に設定することが望ましい。
【００２４】
又、発光層２は、希ガス放電灯の用途によって、使用する蛍光体が１種のみにて構成したり、２種以上を混合して構成されたりする。例えば三波長域発光形の場合には、例えば青色領域に発光スペクトルを有するユ−ロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体，緑色領域に発光スペクトルを有するセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体，赤色領域に発光スペクトルを有するユ−ロピウム付活硼酸イットリウム・ガドリウム蛍光体を混合してなる混合蛍光体にて形成され、その付着量は１ｃｍ2 当たり５〜３０ｍｇの範囲に設定されている。この範囲では十分の光量（光出力）が得られるものの、その付着量が５ｍｇ未満になると、光量不足によって原稿面照度が不十分になるし、逆に、付着量が３０ｍｇを超えると、均質な発光層の形成が困難になる。従って、発光層２の付着量は上記範囲内に設定することが望ましい。
【００２５】
さらに、外部電極５，６のそれぞれの離隔部分には第１，第２の開口部７，８が形成されており、それぞれの開口角θ1 ，θ2 はθ1 ＞θ2 の関係に設定されている。第１の開口部７の開口角θ1 は６０〜９０°の範囲が、第２の開口部８の開口角θ2 は５５°程度がそれぞれ望ましい。しかしながら、第１の開口部７の開口角θ1 は用途によっては上記範囲外に設定することも可能であり、第２の開口部８は絶縁破壊しない程度に狭いことが望ましく、例えば最低２ｍｍ程度の離隔距離を確保することが推奨される。尚、上述のアパ−チャ部２ａの開口角は第１の開口部７の開口角θ1 とほぼ同程度に設定されている。
【００２６】
次に、図１に示す点灯装置の動作について図４を参照して説明する。同図において、希ガス放電灯ＤＬは暗黒状態に配置されているものとする。まず、希ガス放電灯ＤＬの始動に先立って、スイッチ手段Ｓを図示実線のように第１の高周波高電圧発生回路Ｈの出力側に接続する。この状態で端子Ｔ１，Ｔ２に所定の電圧（第１の電圧）を有する直流電源を接続すると共に、端子Ｔ３に駆動信号を適時の間隔で付与すると、スイッチングトランジスタＱがＯＮとなり、第１，第２のトランジスタＱａ，Ｑｂが適時にＯＮ，ＯＦＦすることにより、発振トランスＴＲの二次コイルＴＲｃには正弦波状の高周波高電圧が発生して希ガス放電灯ＤＬの外部電極５，６に印加される。これにより、この希ガス放電灯ＤＬは始動を開始するが、出力波形がほぼ正弦波であるために、単位時間内の電力積分値が大きくなり、正規点灯への移行が確実に行われる。
【００２７】
一方、希ガス放電灯ＤＬが始動し、正規点灯に移行すると、スイッチ手段Ｓは図示点線のように第２の高周波高電圧発生回路ＨＡの出力側に接続される。この状態で端子Ｔａ，Ｔｂに所定の電圧（第１の電圧）を有する直流電源を接続すると、コンデンサＣＡは充電される。そして、端子Ｔｃを介してスイッチング素子（例えばトランジスタ）ＱＡのベ−ス電極に駆動信号を印加すると、トランジスタＱＡは図４（ａ）に示すようにＯＮとなると共に、コンデンサＣＡに充電されている電荷が発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに放出される。次に、トランジスタＱＡがＯＦＦ状態になると、二次コイルＴＲｃには同図（ｂ）に示すようにパルス状の高周波高電圧が発生し、希ガス放電灯ＤＬの外部電極５，６に印加される。この結果、希ガス放電灯ＤＬはパルス状の高周波高電圧によって正規点灯状態が維持される。尚、第１，第２の高周波高電圧発生回路Ｈ，ＨＡへの入力電圧は常時印加しておくこともできるが、第１の高周波高電圧発生回路Ｈへの入力電圧の印加は第２の高周波高電圧発生回路ＨＡへの切り替えに伴って遮断することが望ましい。
【００２８】
この実施例によれば、希ガス放電灯ＤＬの始動前には第１の高周波高電圧発生回路Ｈから希ガス放電灯ＤＬに、出力波形が正弦波状の高周波高電圧（電力）が供給され、それの始動後にはスイッチ手段Ｓの切り替えによって第２の高周波高電圧発生回路ＨＡから希ガス放電灯ＤＬに、出力波形がパルス状の高周波高電圧（電力）が供給されるために、始動時にのみ単位時間内の電力積分値を大きく設定でき、希ガス放電灯ＤＬへの十分の電力供給量（電力注入量）を確保することができる。従って、始動後における正規点灯への移行の確実性を高めることができる上、移行時間の短縮を図ることも可能となる。
【００２９】
しかも、希ガス放電灯ＤＬは、正規点灯への移行後は第２の高周波高電圧発生回路ＨＡからのパルス状の高周波高電圧によって点灯されるために、発光効率を高めることができ、第１の開口部７からの放出光量を増加できる。従って、原稿照射装置に適用した場合には原稿面照度を一層に高めることができ、ＯＡ機器の処理能力の改善に寄与可能となる。
【００３０】
又、希ガス放電灯ＤＬにおける第２の開口部８を形成する外部電極５，６の側縁部５ｂ，６ｂには三角状の異形部５Ａ，６Ａが周期性を有するように形成されており、しかも、点灯装置への組み込み状態において外部電極６が接地されているために、第１の高周波高電圧発生回路Ｈから外部電極５，６に高周波高電圧を印加した場合、異形部５Ａ，６Ａにおける三角部分の頂点部分に電界が集中し、希ガス空間を介して外部電極間で容易に放電するのみならず、始動後にパルス状の高周波高電圧に切り替えても安定した点灯が持続できる。
【００３１】
一方、希ガス放電灯ＤＬにおける外囲器１の肉厚は０．２〜０．７ｍｍの範囲に設定されており、外部電極５，６に高周波高電圧を印加した場合、肉厚の厚い範囲では抵抗成分の増加に伴う外囲器自身への電圧分配の増加に関連してチラツキが発生し易くなるものの、上述のように外部電極５，６に異形部５Ａ，６Ａが形成され、かつ外部電極６が接地されていることと相俟って肉厚の厚い領域においてもチラツキの発生を効果的に抑制できるし、アパ−チャ部２ａを介して第１の開口部７から放出される光出力も効果的に改善できる。
【００３２】
又、希ガスの封入圧力を高くすると、光出力は増加する反面、始動特性は損なわれるようになるが、外部電極５，６の側縁部５ｂ，６ｂに三角状の異形部５Ａ，６Ａを形成することによって、希ガスの封入圧力の上限を２００トルにまで拡大しても、実用に供し得る始動特性が確保でき、移動縞（チラツキ）の発生も効果的に抑制でき、その上、光出力を有効に改善できる。従って、原稿照射装置に適用した場合には、安定した放電状態が得られる上に、原稿面照度を高めることができることから、読み取り品位の向上が期待できる。
【００３３】
特に、発光層２の付着量が１ｃｍ2 当たり５〜３０ｍｇの範囲に設定すれば、外囲器１の肉厚を０．２〜０．７ｍｍの範囲に設定すること及び希ガスの封入圧力を８３〜２００トルに設定することと相俟ってアパ−チャ部２ａを介して第１の開口部７から放出される光出力を効果的に増加できる。
【００３４】
上述の発光層２の付着量は通常の照明用蛍光ランプに比較すると２〜１０倍程度のレベルであり、通常の照明用蛍光ランプでは特性的に好ましいものではないと考えられている量であるにも拘らず、希ガス放電灯では光出力が有効に増加している。この原因については明らかではないが、外部電極５，６の間（外囲器１の長手方向に対してほぼ直角方向）における希ガス空間部に無数の放電路が形成されることによって縞状の状態で点灯する希ガス放電灯に特有の現象と考えられる。
【００３５】
さらには、外囲器１の肉厚及び外部電極の構造を、好ましくは発光層２の付着量，希ガスの封入圧力をも上述の範囲に設定した上で、第１の開口部７の開口角θ1 を６０〜９０°の範囲に設定すれば、第１の開口部７から放出される光出力を一層に増加させることができる。この際に、第２の開口部８の離隔長さ（異形部５Ａ，６Ａの先端間の間隔）を２ｍｍ程度に設定すれば、第２の開口部８からの光の漏洩が抑制され、第１の開口部７から放出される光出力の一層の改善効果が期待できる。
【００３６】
図５は本発明の第２の実施例を示すものであって、基本的には図１に示す第２の高周波高電圧発生回路ＨＡによって主体的に構成されている。この実施例の特徴部分は、パルス状の高周波高電圧を発生する高周波高電圧発生回路ＨＡの入力側にＤＣ−ＤＣコンバ−タなどの電圧可変手段ＣＯＶを設けたことと、希ガス放電灯ＤＬの点灯の有無を検出することにより、高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数を調整する調整手段ＦＶを高周波高電圧発生回路ＨＡの入力側に設けたことである。
【００３７】
この電圧可変手段ＣＯＶはＤＣ−ＤＣコンバ−タにて構成することが望ましく、高周波高電圧発生回路ＨＡの入力側に接続されており、希ガス放電灯ＤＬの点灯の有無に基づく調整手段ＦＶの動作と連携して動作する。即ち、希ガス放電灯ＤＬが始動前（点灯前）の状態での電圧可変手段ＣＯＶの出力電圧ＶCAは、調整手段ＦＶによる高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数の増加に関連して第１の電圧（定常時の電圧）より高い第２の電圧に設定されている。例えば高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数が点灯時の２倍に設定される場合には、電圧可変手段ＣＯＶの出力電圧ＶCAはほぼ２倍になるように制御される。そして、希ガス放電灯ＤＬが点灯状態になると、電圧可変手段ＣＯＶの出力電圧ＶCAは、調整手段ＦＶによる高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数の減少に関連して第２の電圧から第１の電圧に降圧される。
【００３８】
又、出力周波数の調整手段ＦＶは、例えば高周波高電圧発生回路ＨＡのスイッチング素子（トランジスタ）ＱＡのベ−ス電極に接続されたパルス発生器ＰＧと、このパルス発生器ＰＧに接続された抵抗Ｒ１，抵抗Ｒ２，コンデンサＣ１よりなる時定数回路と、抵抗Ｒ２とア−ス間に接続されたトランジスタＱＢと、高周波高電圧発生回路ＨＡの入力側に接続された抵抗Ｒ３，抵抗Ｒ４による分圧手段と、分圧手段とトランジスタＱＢのベ−ス電極との間にダイオ−ドＤを介して接続されたツェナ−ダイオ−ドＺＤと、ダイオ−ドＤとツェナ−ダイオ−ドＺＤとの間に接続されたコンデンサＣ２とから構成されている。
【００３９】
次に、この点灯装置の動作について図５〜図６を参照して説明する。まず、高周波高電圧発生回路ＨＡの入力電圧（電圧可変手段ＣＯＶの出力電圧）ＶCAを第１の電圧ＶCA1 に設定すると、コンデンサＣＡは図６（ｂ）において実線で示すように第１の電圧ＶCA1 に充電される。この状態で、トランジスタＱＡのベ−ス電極にパルス発生器ＰＧから駆動信号を供給すると、トランジスタＱＡは図６（ａ）に示すようにｔ０時点でＯＮとなると共に、コンデンサＣＡに充電されている電荷が発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに放出される。次に、トランジスタＱＡがｔ２時点でＯＦＦ状態になると、二次コイルＴＲｃには同図（ｃ）に示すようにｔ２時点でパルス状の高周波高電圧が発生し、希ガス放電灯ＤＬの外部電極５，６に印加される。
【００４０】
ところで、一般的に放電灯への印加電圧の周波数を高めることによって始動特性が改善されることから、かかる希ガス放電灯ＤＬに印加される高周波高電圧の周波数を高くすることが考えられる。このために、トランジスタＱＡの制御周波数を高めると、コンデンサＣＡに対する充電期間が短くなるために、高周波高電圧発生回路ＨＡの入力電圧ＶCAが第１の電圧ＶCA1 に設定されている場合、トランジスタＱＡがＯＮするまでにコンデンサＣＡに充電される充電電圧は第１の電圧ＶCA1 より低い電圧になる。従って、二次コイルＴＲｃに発生するパルス状の高周波高電圧は同図（ｃ）において点線で示すように単位時間内の電力積分値が小さいものとなる。このようなパルスの印加では希ガス放電灯の正規点灯への円滑な移行が難しいものである。
【００４１】
従って、希ガス放電灯ＤＬの始動前には電圧可変手段ＣＯＶによって高周波高電圧発生回路ＨＡの入力電圧ＶCAを第１の電圧ＶCA1 より高い第２の電圧ＶCA2 に昇圧すると、コンデンサＣＡは図６（ｂ）において点線で示すように充電され、例えば満充電の半分位の時間でも第１の電圧ＶCA1 よりも高い電圧に充電される。この状態で、トランジスタＱＡのベ−ス電極にパルス発生器ＰＧから駆動信号を供給すると、トランジスタＱＡは図６（ａ）に示すようにｔ０時点でＯＮとなると共に、コンデンサＣＡに充電されている電荷が発振トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに放出される。次に、トランジスタＱＡがｔ１時点でＯＦＦ状態になると、二次コイルＴＲｃには同図（ｄ）に示すようにｔ１時点で単位時間内の電力積分値の大きいパルス状の高周波高電圧が発生し、希ガス放電灯ＤＬの外部電極５，６に印加される。
【００４２】
パルス状の高周波高電圧が印加されるも、希ガス放電灯ＤＬが点灯するまでは、発振トランスＴＲＡの二次側は実質的に無負荷状態であり、負荷時よりかなり高い電圧が発生している。この電圧は発振トランスＴＲＡの二次側から一次側にフィ−ドバックされるために、高周波高電圧発生回路ＨＡの入力側には入力電圧ＶCA（第２の電圧ＶCA2 ）より高い交流成分のフィ−ドバック電圧が現われる。この電圧は抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とによって分圧され、ダイオ−ドＤを介してコンデンサＣ２に充電される。コンデンサＣ２の端子電圧がツェナ−ダイオ−ドＺＤの動作電圧より高いと、ツェナ−ダイオ−ドＺＤがＯＮ状態となり、トランジスタＱＢのベ−ス電極に駆動信号が付与される。トランジスタＱＢがＯＮになると、時定数回路は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との並列回路として構成され、時定数としては小さくなり、トランジスタＱＡの制御信号の周波数が高くなる。このために、高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数は点灯状態の第１の周波数より高い第２の周波数が維持される。
【００４３】
そして、希ガス放電灯ＤＬが正規の点灯状態に移行すると、発振トランスＴＲＡの二次側は負荷状態となり、一次コイルＴＲａへのフィ−ドバック電圧は小さく抑えられることになる。このために、分圧手段によってコンデンサＣ２に充電される充電電圧も低くなり、常にツェナ−ダイオ−ドＺＤの動作電圧より低い電圧に維持される。従って、トランジスタＱＢはＯＦＦ状態になり、時定数回路は抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との並列回路として構成され、時定数としては大きくなり、トランジスタＱＡの制御信号の周波数が低くなる。このために、高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数は第２の周波数から点灯状態の第１の周波数に変更される。しかも、フィ−ドバック電圧の減少及び出力周波数の変更に関連して電圧可変手段ＣＯＶからの出力電圧は第２の電圧ＶCA2 から第１の電圧ＶCA1 に降圧され、希ガス放電灯ＤＬが点灯中は高周波高電圧発生回路ＨＡの入力電圧ＶCAは第１の電圧ＶCA1 に維持される。
【００４４】
この実施例によれば、上記実施例と同様に暗黒状態での始動特性を改善できるのみならず、点灯装置の回路構成が上記実施例に比較して簡略化できるために、コストを有効に低減できる。
【００４５】
又、希ガス放電灯ＤＬの始動前には電圧可変手段ＣＯＶによって高周波高電圧発生回路ＨＡの入力電圧ＶCAは第２の電圧ＶCA2 に設定され、かつ高周波高電圧発生回路ＨＡの出力周波数が第２の周波数に設定されるために、希ガス放電灯ＤＬに単位時間内の電力積分値の大きいパルス状の高周波高電圧が印加できる。従って、希ガス放電灯ＤＬの配置環境が暗黒下であっても、短時間に始動させることができる。
【００４６】
図７〜図８は本発明の第３の実施例を示すものであって、基本的な構成は図２に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、高周波高電圧発生回路ＨＡの出力側に接続された希ガス放電灯ＤＬにおける外部電極６の側縁部６ｂにのみ三角状の異形部６Ａを形成し、それ以外の外部電極５の側縁部５ａ，６ｂ，外部電極６の側縁部６ａはストレ−ト状に形成したことである。尚、異形部６Ａを有する外部電極６は接地されている。
【００４７】
特に、この構造の希ガス放電灯ＤＬが図５に示す点灯装置に組み込まれた場合には異形部６Ａの形成された側の外部電極６を接地することによって、仮に電源電圧が１０％程度低下したとしてもチラツキの抑制された安定した放電状態が得られる。尚、この希ガス放電灯ＤＬは図１に示す点灯装置に適用することもできる。
【００４８】
又、この実施例によれば、外部電極５，６にパルス状の高周波高電圧が印加された場合、側縁部６ｂの異形部６Ｂとストレ−ト状の側縁部５ｂとの間で放電が生ずるのであるが、一方の側縁部（５ｂ）がストレ−ト状に構成されているために、両者のピッチ合わせ（位置合わせ）の必要がなく、組立性を改善できる。
【００４９】
図９は本発明の第４の実施例を示すものであって、基本的な構成は図５に示す希ガス放電灯の点灯装置と同じであり、図８に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、高周波高電圧発生回路ＨＡの出力側に接続された希ガス放電灯ＤＬにおける外部電極６の側縁部６ｂにのみ周期性を有する楕円状，波形などを含む半円状の異形部６Ｂを形成し、それ以外の外部電極５の側縁部５ａ，６ｂ，外部電極６の側縁部６ａはストレ−ト状に形成したことである。尚、異形部６Ｂを有する外部電極６は接地されている。
【００５０】
図１０は本発明の第５の実施例を示すものであって、基本的な構成は図５に示す希ガス放電灯の点灯装置と同じであり、図８に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、インバ−タ回路ＨＡの出力側に接続された希ガス放電灯ＤＬにおける外部電極６の側縁部６ｂにのみ周期性を有する台形を含む矩形状の異形部６Ｃを形成し、それ以外の外部電極５の側縁部５ａ，６ｂ，外部電極６の側縁部６ａはストレ−ト状に形成したことである。尚、異形部６Ｃを有する外部電極６は接地されている。
【００５１】
特に、図９〜図１０に示すそれぞれ異なった異形部を有する希ガス放電灯ＤＬは図１に示す点灯装置に組み合わせることもできる。
【００５２】
尚、本発明は、何ら上記実施例にのみ制約されることなく、例えば希ガス放電灯の発光層は１種又は２種以上の蛍光体を混合して使用することもできるし、アパ−チャ部を省略して外囲器の内面全体に形成することもできる。又、外部電極における異形部のピッチ，高さなどは希ガス放電灯のサイズに応じて適宜に変更できる。又、高周波高電圧発生回路はインバ−タ回路の他、各種の発振回路なども利用できるし、スイッチング素子はトランジスタの他、サイリスタ，電界効果形トランジスタなども利用できる。さらに、第１の高周波高電圧発生回路の出力波形は正弦波の他、矩形波状とすることもできる。
【００５３】
【実施例】
次に、実験例について説明する。まず、イエロ−グリ−ンの発光色を有するセリウム・テルビウム付活リン酸ランタン蛍光体（ＬａＰＯ4 ：Ｃｅ，Ｔｂ）を含む水溶性の蛍光体塗布液を外径が８ｍｍ，肉厚が０．５ｍｍ，長さが３００ｍｍの鉛ガラスよりなる外囲器の内面に塗布し発光層を形成する。次に、スクレ−パを用いて発光層の一部を強制的に剥がすことによって開口角７５°のアパ−チャ部を形成する。尚、発光層の付着量は１５ｍｇ／ｃｍ2 である。次に、外囲器を封止し、内部空間にキセノンガスを１２０トルの圧力で封入する。然る後、この外囲器の外周面にシ−ト構体を巻回し図７〜図８に示す構造の希ガス放電灯を製造した。尚、一対の外部電極には幅が８ｍｍのアルミニウム箔を用い、第２の開口部を形成する外部電極の一方の側縁部にのみピッチが４ｍｍで頂点の高さが１．５ｍｍの三角状の異形部を形成し、対向する他方の側縁部はストレ−ト状に形成した。
【００５４】
この希ガス放電灯を図５に示す点灯装置に組み込み、異形部を有する外部電極を接地すると共に、希ガス放電灯を外来光から遮断された状態に配置する。尚、この点灯装置において、電圧可変手段としてのＤＣ−ＤＣコンバ−タの出力電圧は２４Ｖの第１の電圧から４８Ｖの第２の電圧に昇圧されており、高周波高電圧発生手段としてのインバ−タ回路における出力周波数は無負荷時がほぼ７０ＫＨｚ（第２の周波数）、負荷時がほぼ３５ＫＨｚ（第１の周波数）に設定されている。この状態において、希ガス放電灯の点灯時間を測定したところ、ほぼ０．７秒であった。
【００５５】
しかしながら、始動前，始動後も一定の出力周波数とした場合には、１．５〜２．０秒であった。又、図１に示す点灯装置では平均的に３００ｍＳ以下であった。
【００５６】
又、点灯状態において、出力電圧を９０％に降下させたところ、定格状態と同様に安定した放電状態が観察され、チラツキは観測されなかった。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、希ガス放電灯の始動前には高周波高電圧発生回路から希ガス放電灯への電力供給量を増加させ、それの始動後には電力供給量が減少するように構成されているために、始動時にのみ単位時間内の電力積分値を大きく設定でき、希ガス放電灯への十分の電力供給量（電力注入量）を確保することができる。従って、暗黒状態での始動特性を改善できる上、始動後における正規点灯への移行の確実性を高めることができ、移行時間の短縮をも図ることができる。
【００５８】
特に、希ガス放電灯の始動前には高周波高電圧発生回路の入力電圧を高く設定し、かつ高周波高電圧発生回路の出力周波数を高く設定し、始動後には入力電圧及び出力周波数を低下するように構成すれば、始動時に、希ガス放電灯に単位時間内の電力積分値の大きいパルス状の高周波高電圧が印加できる。従って、希ガス放電灯の配置環境が暗黒下であっても、短時間に始動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す点灯装置の電気回路図。
【図２】図１に示す希ガス放電灯を示す縦断面図。
【図３】図２に示す希ガス放電灯の外囲器及び外部電極の展開図。
【図４】図１の動作を説明するための図であって、同図（ａ）はトランジスタＱＡの動作タイミング図、同図（ｂ）は高周波高電圧発生回路の二次電圧波形図。
【図５】本発明の第２の実施例を示す点灯装置の電気回路図。
【図６】図５の動作を説明するための図であって、同図（ａ）はトランジスタＱＡの動作タイミング図、同図（ｂ）はコンデンサＣＡの充電状態図、同図（ｃ）は出力周波数が第１の周波数時の二次電圧波形図、同図（ｄ）は出力周波数が第２の周波数時の二次電圧波形図。
【図７】本発明の第３の実施例を示す縦断面図。
【図８】図７に示す希ガス放電灯の外囲器及び外部電極の展開図。
【図９】本発明の第４の実施例を示す外囲器及び外部電極の展開図。
【図１０】本発明の第５の実施例を示す外囲器及び外部電極の展開図。
【図１１】先行技術にかかる希ガス放電灯の縦断面図。
【図１２】先行技術にかかるシ−ト構体の展開図。
【図１３】図１２のＸ−Ｘ断面図。
【図１４】先行技術にかかる希ガス放電灯の製造方法を説明するための縦断面図。
【図１５】先行技術にかかる希ガス放電灯の点灯装置の電気回路図。
【図１６】先行技術にかかる希ガス放電灯の点灯装置の他の電気回路図。
【符号の説明】
１ 外囲器
２ 発光層
２ａ アパ−チャ部
３ シ−ト構体
４ 透光性シ−ト（絶縁部材）
５，６ 外部電極
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ 側縁部（端部）
５Ａ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 異形部
７ 第１の開口部
８ 第２の開口部
ＤＬ 希ガス放電灯
ＣＯＶ 電圧可変手段
ＦＶ 調整手段
ＰＧ パルス発生器
Ｈ 第１の高周波高電圧発生回路（インバ−タ回路）
ＨＡ 第２の高周波高電圧発生回路（インバ−タ回路）
ＴＲ，ＴＲＡ 発振トランス
Ｑａ，Ｑｂ，ＱＡ，ＱＢ スイッチング素子（トランジスタ）
Ｃ，ＣＡ，Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 抵抗
ＺＤ ツェナ−ダイオ−ド
Claims (4)
- 内面に発光層を有する外囲器の外周面に金属部材よりなる帯状の一対の外部電極を、外囲器のほぼ全長に亘って第１，第２の開口部が形成されるように互いに離隔して配置してなる希ガス放電灯と、パルス状の高周波高電圧を発生し、かつ出力側に希ガス放電灯を、一対の外部電極に高周波高電圧が印加されるように接続した高周波高電圧発生回路と、希ガス放電灯の始動の有無を検出することにより高周波高電圧発生回路の出力周波数を調整する調整手段と、高周波高電圧発生回路の出力周波数に応じて高周波高電圧発生回路への入力電圧を可変する電圧可変手段とを具備し、前記希ガス放電灯の始動前には調整手段からの制御信号に基づいて高周波高電圧発生回路の出力周波数を第１の周波数より高い第２の周波数に設定すると共に、高周波高電圧発生回路への入力電圧を電圧可変手段によって第１の電圧より高い第２の電圧に設定し、それの始動後には調整手段からの制御信号に基づいて高周波高電圧発生回路の出力周波数を第１の周波数に設定すると共に、高周波高電圧発生回路への入力電圧を第１の電圧に設定することを特徴とする希ガス放電灯の点灯装置。
- 前記希ガス放電灯における第１，第２の開口部を形成する外部電極の適宜の側縁部に異形部を形成すると共に、異形部の形成された外部電極の１つを接地したことを特徴とする請求項１に記載の希ガス放電灯の点灯装置。
- 前記希ガス放電灯を、発光層からの放射光が主として第１の開口部から外部に放出されるように構成すると共に、第１の開口部を形成する一対の外部電極のそれぞれの側縁部をストレ−ト状に形成し、かつ第２の開口部を形成する一対の外部電極のうち、一方の外部電極の側縁部にのみ異形部を形成し、他方の外部電極の側縁部をストレ−ト状に形成して構成してなり、この希ガス放電灯の異形部を形成した外部電極を接地したことを特徴とする請求項２に記載の希ガス放電灯の点灯装置。
- 前記希ガス放電灯における外部電極の異形部を三角状，台形を含む矩形状，波形を含むほぼ半円状のいずれかにて構成し、かつ周期性を有するようにほぼ全長に亘って形成したことを特徴とする請求項２に記載の希ガス放電灯の点灯装置。
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| JP18858597A JP3948057B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 希ガス放電灯の点灯装置 |
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| JP18858597A JP3948057B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 希ガス放電灯の点灯装置 |
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1997
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