JP3976413B2 - 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、内面に発光層を有するガラスバルブの外周面に一対の帯状の外部電極を配置した希ガス放電灯を高周波電圧発生回路に接続してなる点灯装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、図１６〜図１８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するいわゆるトップシ−ルによっ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を主成分とする希ガスが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する絶縁性の透光性シ−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の一方の側縁部５ａ，６ａの間には第１の開口部７が、外部電極５，６の他方の側縁部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から第１の開口部７を介して外部に放出される。又、シ−ト構体３において、透光性シ−ト４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１９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が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２０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 程度の高周波電圧を発生し、かつ出力波形がほぼ正弦波であるインバ−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−ルするトランジスタなどのスイッチング素子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素子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（二次コイルＴＲｃ）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Ｔａ，Ｔｂ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Ｔｃに駆動信号を適時の間隔で付与すると、スイッチング素子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から第１の開口部７を介して外部に放出される。
【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を原稿照射装置に適用した場合には、アパ−チャ部構造の採用により発光層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、原稿の読み取りを確実に行うことができるものである。
【０００９】
しかしながら、近時、ＯＡ機器は、その処理能力を高め、事務処理の効率化を図るために、原稿の送り速度をさらに高速化する傾向にあり、上述の希ガス放電灯Ｌをそのまま適用すると、原稿の読み取り精度（解像度）が損なわれるようになる。
【００１０】
従って、原稿の高速化に対応するには、原稿面の照度をさらに高めるように希ガス放電灯の光出力（光量）を増加すればよい。例えば外囲器１の管径を太くすると共に管入力（電力）を増加させれば、比較的に容易に光量を増加させることができるものの、この種装置では原稿面と希ガス放電灯との間隔が６〜１２ｍｍ程度と狭いために、かかる間隔以上に太い管径の希ガス放電灯は配置が難しくなるという問題がある。
【００１１】
かといって、サイズを変更しないで希ガス放電灯の管入力を増加させれば、ある程度の光量の増加は期待できるものの、管入力を増加させる割りには光量の増加割合は少なく、十分な読み取り精度が期待できないのみならず、管入力の増加によりインバ−タ回路Ｈの負荷が大きくなる分、点灯装置のコストが高騰するようになる。
【００１２】
それ故に、本発明の目的は、希ガス放電灯の外囲器サイズを変更したり、管入力を高めたりしなくても、希ガス放電灯の光量をさらに高めることができる希ガス放電灯の点灯装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の希ガス放電灯の点灯装置は、希ガス放電灯の点灯装置であって、
出力トランスの入力側に設けられたスイッチング素子を含む定電力化回路と、
駆動信号の付与・停止によるスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて出力トランスの出力側にパルス状の高周波電圧を発生する高周波電圧発生回路とを具備し、
前記希ガス放電灯を高周波電圧発生回路の出力側に、一対の外部電極にパルス状の高周波電圧が印加されるように接続し、かつ希ガス放電灯の点灯状態における高周波電圧発生回路の入力側の電力を、定電力化回路によってほぼ一定となるように制御を行い、
前記定電力化回路は、少なくとも、出力トランスの一次コイルに直列接続したスイッチング素子と、スイッチング素子に直列接続した電流検出回路と、電流検出回路にて検出した電流に対応する出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路と、比較回路において電流検出回路の出力電圧が基準電圧より高くなった時に出力される信号に基づいてスイッチング素子をオフ動作させた後、予め設定された一定時間後にスイッチング素子をオン動作させる駆動信号を出力する駆動回路とから構成され、
前記スイッチング素子のオフ期間を、出力トランスの二次コイル側の実効インダクタンスと希ガス放電灯が点灯した状態の実効静電容量とにより発生するランプ電流の自由振動の最初の１周期以内であり、自由振動の最初のピ−ク点からランプ電流の反転する跳ね返り期間の間に設定したことを特徴とする。
【００１４】
この場合、前記高周波電圧発生回路は、少なくとも、一次，二次コイルを有する出力トランスと、出力トランスの一次コイルに直列接続したスイッチング素子を含む定電力化回路と、出力トランスの一次コイルと定電力化回路との直列回路にほぼ並列的に接続したコンデンサとから構成するとしてもよい。
【００１５】
また、前記定電力化回路は、少なくとも、出力トランスの一次コイルに直列接続したスイッチング素子と、スイッチング素子に直列接続した電流検出回路と、電流検出回路にて検出した電流に対応する出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路と、電流検出回路と比較回路との間に接続したコンデンサ，抵抗を含む進相回路と、比較回路において電流検出回路の出力電圧が基準電圧より高くなった時に出力される信号に基づいてスイッチング素子をオフ動作させた後、予め設定された一定時間後にスイッチング素子をオン動作させる駆動信号を出力する駆動回路とから構成してなり、比較回路，駆動回路などでの信号の遅延を進相回路にて補正するとしてもよい。
【００１６】
また、前記スイッチング素子のオフ期間が一定となる駆動信号を付与する駆動回路を、単安定マルチバイブレ−タにて構成するとしてもよい。
【００１７】
また、前記定電力化回路の比較回路を主としてオペアンプにて構成してなり、オペアンプの非反転入力端子に基準電圧を、反転入力端子に電流検出回路の出力電圧をそれぞれ印加するとしてもよい。
【００１８】
また、前記定電力化回路におけるオペアンプの反転入力端子に電源電圧の分配電圧をバイアス電圧として印加するとしてもよい。
【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点灯装置の第１の実施例について図１〜図３を参照して説明する。尚、図１６〜図２０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。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と、高周波電圧発生回路をパルス状の高周波電圧を発生する高周波電圧発生回路ＨＡにて構成すると共に、高周波電圧発生回路ＨＡの入力側の電流が、予め設定された値を越えた時にスイッチング素子をオフ動作させ、その後、予め設定された一定時間後にスイッチング素子をオン動作させることにより、入力側の電力を定電力化する定電力化回路を付加したことと、高周波電圧発生回路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５，６のうち、異形部５Ａ，６Ａの形成されたいずれか一方の外部電極（６）を接地したことである。
【００２０】
上述の希ガス放電灯ＤＬにおいて、外部電極５，６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いる。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。
【００２１】
この希ガス放電灯ＤＬ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，鉛を含まないバリウムガラスなどが推奨される。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。
【００２２】
又、この外囲器１の内部空間にはキセノンガスを主成分とする希ガスが封入されており、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。
【００２３】
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種のみにて構成されたり、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。
【００２４】
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。
【００２５】
一方、パルス状の高周波電圧を発生する高周波電圧発生回路ＨＡは、例えば一次コイルＴＲａ，二次コイルＴＲｃを有する出力トランスＴＲＡと、出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに直列接続された電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などのスイッチング素子ＱＡを含む定電力化回路ＰＳＴとから構成されている。この高周波電圧発生回路ＨＡの入力側（一次コイルＴＲａ側）にはコンデンサＣＡ，直流電源ＥＢが、出力側（二次コイルＴＲｃ側）には希ガス放電灯ＤＬがそれぞれ接続されており、希ガス放電灯ＤＬの外部電極６は接地されている。
【００２６】
上述の高周波電圧発生回路ＨＡの定電力化回路ＰＳＴは、例えば出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに直列接続したスイッチング素子ＱＡと、スイッチング素子ＱＡに直列接続した抵抗Ｒ1 よりなる電流検出回路３０と、電流検出回路３０に接続されたコンデンサＣ1 及び抵抗Ｒ2 ，Ｒ3 よりなる進相回路４０と、オペアンプＯＰ及びヒステリシス用の抵抗Ｒ4 ，Ｒ5 よりなり、オペアンプＯＰの非反転入力端子（＋）に抵抗Ｒ4 を介して基準電圧Ｖref が、 反転入力端子（−）に進相回路４０の出力端が接続された比較回路５０と、単安定マルチバイブレ−タＭ及びスイッチング素子ＱＡのオフ時間設定用のコンデンサＣ2 ，抵抗Ｒ6 よりなり、比較回路５０において電流検出回路３０にて検出した電流に対応する出力電圧が基準電圧Ｖref より高くなった時に出力される信号に基づいてスイッチング素子ＱＡをオフ動作させた後、コンデンサＣ2 ，抵抗Ｒ6 によって設定された一定時間後にスイッチング素子ＱＡをオン動作させる駆動信号（ゲ−ト信号）を出力する駆動回路２０Ａとから構成されている。尚、駆動回路２０Ａからスイッチング素子ＱＡのゲ−トにはほぼ方形波の駆動信号が付与される。
【００２７】
そして、高周波電圧発生回路ＨＡの出力側には希ガス放電灯ＤＬが、その外部電極５，６にパルス状の高周波電圧が印加されるように接続されており、外部電極５，６のうち一方の外部電極６が接地されている。特に、駆動回路２０Ａからの駆動信号に基づくスイッチング素子ＱＡのオフ期間は、出力トランスＴＲＡの二次コイルＴＲｃ側の実効インダクタンスと希ガス放電灯ＤＬが点灯した状態の実効静電容量とにより発生するランプ電流の自由振動の最初の１周期以内（ｔ1 ＋ｔ2 期間内）、好ましくは自由振動の最初のピ−ク点からランプ電流の方向が反転する跳ね返り期間（ｔ2 ）の間に設定されている。
【００２８】
このように構成された点灯装置は次のように動作する。まず、高周波電圧発生回路ＨＡの入力側に直流電源ＥＢを接続すると、コンデンサＣＡは充電される。この状態で、駆動回路２０Ａからスイッチング素子ＱＡのゲ−トには図４（ａ）及び図５（ｂ）に示すように方形波の駆動信号（スイッチング素子ＱＡのゲ−トに浮遊容量を有するために立ち上がりが鈍った波形になる）が印加される結果、スイッチング素子ＱＡはオン動作する。このオン動作によって、コンデンサＣＡ，直流電源ＥＢから出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａ，スイッチング素子ＱＡ，電流検出回路３０には、図４（ｂ）に示すように、ほぼ直線的に増加する一次電流（ドレイン電流Ｉｐ）が流れ、出力トランスＴＲＡには電磁エネルギ−が蓄積されると同時に、電流検出回路３０に抵抗Ｒ1 とドレイン電流Ｉｐとによる電圧降下（出力電圧）が生じる。この出力電圧は進相回路４０を介して比較回路５０におけるオペアンプＯＰの反転入力端子（−）に印加される。このオペアンプＯＰの非反転入力端子（＋）にはドレイン電流Ｉｐが予め設定された値に対応する電圧（Ｉｐ・Ｒ1 ）が基準電圧Ｖref として印加されており、電流検出回路３０の出力電圧はこの基準電圧Ｖref と比較される。電流検出回路３０の出力電圧が時間の経過と共に高くなり、基準電圧Ｖref より高くなると、オペアンプＯＰの出力側にはハイレベルからロ−レベルに変化する信号が出力される。この出力信号は駆動回路２０Ａの単安定マルチバイブレ−タＭに入力される。これによって、単安定マルチバイブレ−タＭの出力側はハイレベルからロ−レベルに反転するために、スイッチング素子ＱＡのゲ−トにはゲ−ト信号が付与されなくなり、スイッチング素子ＱＡはオフ状態になる。
【００２９】
次に、スイッチング素子ＱＡがオフ状態になると、出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに蓄積された電磁エネルギ−の作用に基づき、二次コイルＴＲｃには一次コイルＴＲａと二次コイルＴＲｃとの卷線比によるパルス状の高周波電圧が発生し、希ガス放電灯ＤＬの外部電極５，６に印加される。そして、外部電極５，６の異形部５Ａ，６Ａに電界が集中することによって、外部電極間には放電が生起され、希ガス放電灯ＤＬは点灯状態になり、図４（ｃ）及び図５（ａ）に示すように繰り返し周期におけるそれぞれの１周期（Ｔ）の前半部分の期間ｔ1 でランプ電流Ｉｂが流れると共に、希ガス放電灯ＤＬがコンデンサを形成する関係で同放電灯に電荷が蓄積される。ランプ電流Ｉｂが０になると、希ガス放電灯ＤＬに蓄積された電荷がランプ電流Ｉｂとして跳ね返り期間ｔ2 に、期間ｔ1 の方向とは逆方向に流れるようになる。
【００３０】
一方、スイッチング素子ＱＡがオフ状態に反転した後、駆動回路２０ＡはコンデンサＣ2 と抵抗Ｒ6 によって設定される一定時間後に、スイッチング素子ＱＡに再びゲ−ト信号が付与される。この時間が上述の跳ね返り期間ｔ2 の前半に設定されていることから、このタイミングでスイッチング素子ＱＡはオン動作し、図５（ａ）において斜線で示すランプ電流Ｉｂｊが、期間ｔ2 に流れるランプ電流に重畳されて流れる。尚、スイッチング素子ＱＡへの駆動信号の付与タイミングが跳ね返り期間ｔ2 より遅れると、ランプ電流Ｉｂは図５（ａ）において点線で示すような減衰振動となり、斜線で示すランプ電流Ｉｂｊは流れなくなる。このようにランプ電流Ｉｂｊの重畳によって、希ガス放電灯ＤＬは図４（ｄ）及び図５（ｃ）に示すように発光（φ）し、ランプ電流Ｉｂｊの増加に対応して明るさφも図５（ｃ）において斜線（φｊ）で示すように増加される。尚、スイッチング素子ＱＡへの駆動信号の付与タイミングは跳ね返り期間ｔ2 の早い時期ほど、点灯装置への入力をことさらに増やさなくても斜線で示すランプ電流Ｉｂｊを効果的に増加させることができる。
【００３１】
この点灯装置において、定電力化回路ＰＳＴによる高周波電圧発生回路ＨＡの入力側の電力の定電力化は、基本的にはスイッチング素子ＱＡのオン動作時に流れるドレイン電流Ｉｐが予め設定された値に達する毎に、スイッチング素子ＱＡをオフ動作することによって行われる。ここで、出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａのインダクタンスをＬｐ、ドレイン電流をＩｐ、スイッチング周波数をｆとすると、入力側の電力Ｐは Ｐ＝０．５Ｌｐ・Ｉｐ2 ・ｆ なる式で表される。この電力Ｐは出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａのインダクタンスＬｐがほぼ一定であることから、ドレイン電流Ｉｐ，スイッチング周波数ｆに依存することになる。従って、この定電力化回路ＰＳＴでは、例えば直流電源ＥＢの電圧ＶINが変動し、ドレイン電流が図６（ａ）において実線，点線，二点鎖線で示すように変化しても入力側の電力Ｐはほぼ一定となるように制御される。
【００３２】
例えば直流電源ＥＢが正常電圧の場合には、ドレイン電流Ｉｐは図６（ａ）において実線で示すように流れ、予め設定された値（Ｉｐ・Ｒ1 ＝Ｖref ）に達すると、スイッチング素子ＱＡには同図（ｂ）に示す駆動信号（ゲ−ト信号）が付与される結果、スイッチング素子ＱＡはＴ時点においてオフ動作されることによって、電力Ｐ（＝０．５Ｌｐ・Ｉｐ2 ・ｆ）は一定に維持される。又、直流電源ＥＢが高くなった場合には、ドレイン電流Ｉｐ1 は同図（ａ）において点線で示すようにＴ時点より早いＴ1 時点で設定値（Ｉｐ1 ・Ｒ1 ＝Ｖref ）に達し、この時点でスイッチング素子ＱＡには同図（ｃ）に示すようにオン期間の短縮されたゲ−ト信号が付与される結果、スイッチング素子ＱＡはＴ1 時点においてオフ状態となる。従って、１周期当りのエネルギ−量（０．５Ｌｐ・Ｉｐ1 2 ）は同図（ａ）においてＴ時点でオフ状態となる場合と同等になるが、スイッチング周波数ｆ1 がｆよりも高くなるために、結果的に電力Ｐ（＝０．５Ｌｐ・Ｉｐ1 2 ・ｆ1 ）はｆが高くなった分だけ高くなる。又、逆に直流電源ＥＢが低くなった場合には、ドレイン電流Ｉｐ2 は同図（ａ）において二点鎖線で示すようにＴ時点より遅いＴ2 時点で設定値（Ｉｐ2 ・Ｒ1 ＝Ｖref ）に達し、この時点でスイッチング素子ＱＡには同図（ｄ）に示すようにオン期間の伸長されたゲ−ト信号が付与される結果、スイッチング素子ＱＡはＴ2 時点においてオフ状態となる。従って、１周期当りのエネルギ−量（０．５Ｌｐ・Ｉｐ2 2 ）は同図（ａ）においてＴ時点でオフ状態となる場合と同等になるが、スイッチング周波数ｆ2 がｆより低くなるために、結果的に電力Ｐ（＝０．５Ｌｐ・Ｉｐ2 2 ・ｆ2 ）はｆが低下した分だけ低くなる。
【００３３】
又、上述の定電力化回路ＰＳＴにおける進相回路４０は例えば駆動回路２０Ａなど回路内での信号の遅延を補正する回路であり、次のように動作する。スイッチング素子ＱＡがオン動作すると、図７（ａ）において実線で示すように、ドレイン電流Ｉｐが出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａ，電流検出回路３０に流れる。電流検出回路３０の出力電圧は進相回路４０を介して比較回路５０におけるオペアンプＯＰの反転入力端子に付与され、基準電圧Ｖref と比較される。Ｔ時点においてドレイン電流が予め設定された値（Ｉｐ・Ｒ1 ＝Ｖref ）を越えると、オペアンプＯＰの出力はハイレベルとなり、駆動回路２０Ａの出力はロ−レベルになるために、スイッチング素子ＱＡに付与されていた同図（ｂ）において実線で示すゲ−ト信号がオフ状態になる。従って、スイッチング素子ＱＡはＴ時点でオフ状態に反転される。
【００３４】
しかしながら、比較回路５０では電流検出回路３０の出力電圧がＴ時点で基準電圧Ｖref を越えたと判断しても、その判断結果が駆動回路２０Ａに付与されても、直ちにスイッチング素子ＱＡへのゲ−ト信号の付与が停止されることはない。即ち、駆動回路２０Ａに付与された信号に基づき所定の信号が出力されるまでに一定の処理時間を要することから、実際にスイッチング素子ＱＡへのゲ−ト信号の付与が停止されるのは、同図（ｂ）において点線で示すように、Ｔ時点よりもＴｄ時間だけ遅れたＴｄ時点となる。このために、電流検出回路３０に流れるドレイン電流Ｉｐは、同図（ａ）において点線で示すように、予め設定された値（Ｉｐ・Ｒ1 ＝Ｖref ）よりも大きくなってしまい、定電力化機能に支障が生ずるようになる。従って、このような時間遅れは進相回路４０におけるコンデンサＣ1 による進相機能に基づいて補正される。さらに、コンデンサＣ1 の進相機能は前述の直流電源ＥＢの変化による周波数の変化分を抑える働きもある。
【００３５】
この実施例によれば、高周波電圧発生回路ＨＡには出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに直列接続されたスイッチング素子ＱＡを含む定電力化回路ＰＳＴが組み込まれているために、高周波電圧発生回路ＨＡの入力側の電力を直流電源の電圧変動に影響されることなくほぼ一定に制御できる。従って、希ガス放電灯ＤＬの光量を安定化できる。
【００３６】
又、希ガス放電灯ＤＬの点灯状態において、スイッチング素子ＱＡのオフ期間は出力トランスＴＲＡの二次コイルＴＲｃ側の実効インダクタンスと希ガス放電灯ＤＬが点灯した状態の実効静電容量とにより発生するランプ電流の自由振動の最初の１周期以内に設定されており、しかも、その長さは駆動回路２０ＡのコンデンサＣ2 ，抵抗Ｒ6 によって一定に設定されているために、スイッチング素子ＱＡのオフ期間（オフ状態になってから再びオン状態になるまでの時期）を常に一定にできる。従って、ランプ電流の増加による明るさ（光量）の増加する時期が一定となり、変動の少ない安定した明るさが得られる。
【００３７】
特に、スイッチング素子ＱＡのオフ期間を、ランプ電流の方向が反転する跳ね返り期間ｔ2 に設定すれば、高周波電圧発生回路ＨＡの入力電流をことさらに増加させなくても、跳ね返り期間ｔ2 に流れるランプ電流をＩｂｊ分だけ増加させることができ、これに伴って、明るさ（光量）φもφｊ分だけ増加させることができる。従って、希ガス放電灯ＤＬの光量を増加できるのみならず、点灯装置の効率も高めることができ、例えばＯＡ機器における原稿の送り速度の高速化にも対応が可能となる。
【００３８】
又、電流検出回路３０と比較回路５０におけるオペアンプＯＰの反転入力端子との間にはコンデンサＣ1 及び抵抗Ｒ2 ，Ｒ3 を含む進相回路４０が接続されているために、駆動回路２０Ａなどの回路内で信号遅延が生じても、スイッチング素子ＱＡを適切なタイミングにてオフ動作させることができ、望ましい定電力化機能を奏することが可能になる。
【００３９】
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いるために、高周波電圧発生回路ＨＡから外部電極５，６にパルス状の高周波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。従って、電源変動によって外部電極５，６への印加電圧が少々低くなったりしても確実に点灯させることができる上、チラツキの発生を抑制できる。特に、点灯装置への組み込み状態において、異形部６Ａの形成された外部電極６が接地されているために、異形部の形成と相俟って、放電状態の安定性を向上でき、チラツキの発生を効果的に抑制できる。
【００４０】
しかも、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。
【００４１】
特に、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。
【００４２】
又、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。
【００４３】
この発光層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倍程度に設定されており、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。
【００４４】
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、パルス状の高周波高電圧の印加による点灯と相俟って第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。
【００４５】
図８は本発明の第２の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１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、進相回路４０の出力端に直流電源ＥＢからの分配電圧をバイアス電圧として印加したことである。具体的には直流電源ＥＢと進相回路４０の出力端（比較回路５０におけるオペアンプＯＰの反転入力端子）との間にはツェナ−ダイオ−ドＺＤ1 と抵抗Ｒ7 との直列回路が接続されている。
【００４６】
この点灯装置の動作は基本的には図１に示す点灯装置と同じであり、異なる点について説明する。スイッチング素子ＱＡのオン動作によって出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａ及び電流検出回路３０には一次電流（ドレイン電流Ｉｐ）が流れ、電流検出回路３０にはドレイン電流Ｉｐによる電圧降下が生じ、進相回路４０を介して比較回路５０に付与される。この際に、直流電源ＥＢの電圧が電源変動によって高くなると、直流電源ＥＢからツェナ−ダイオ−ドＺＤ1 を介して抵抗Ｒ7 ，抵抗Ｒ3 に電流が流れ、抵抗Ｒ7 ，抵抗Ｒ3 の抵抗比による分配電圧がバイアスとして電流検出回路３０の出力電圧に付加される。従って、比較回路５０に付与される出力電圧と基準電圧Ｖref との相対的な電圧差は小さくなり、出力電圧の僅かな増加によって比較回路５０が作動することになる。
【００４７】
この実施例によれば、電流検出回路３０の出力電圧に直流電源ＥＢの分配電圧をバイアスとして付加することによって、電流検出回路３０の出力電圧と基準電圧Ｖref との相対的な電圧差を小さくできることから、比較回路５０の基準電圧Ｖref を実質的に可変したと同等の機能を奏することになる。従って、電源変動時におけるスイッチング素子ＱＡのスイッチング動作を適切に制御することができる。
【００４８】
図９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１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、出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａとスイッチング素子ＱＡとの接続点ＣＮに基準電圧降下回路６０を接続したことと、比較回路５０Ａの非反転入力端子への基準電圧Ｖref の印加に変更を加えたことである。
【００４９】
この基準電圧降下回路６０は抵抗Ｒ8 〜Ｒ14と、コンデンサＣ3 と、トランジスタＱ1 〜Ｑ2 と、ダイオ−ドＤ1 と、ツェナ−ダイオ−ドＺＤ2 とから構成されている。具体的には、接続点ＣＮには抵抗Ｒ8 ，Ｒ9 とが直列に接続されており、その中点から抵抗Ｒ10がトランジスタＱ1 のベ−スに接続されている。このトランジスタＱ1 のコレクタには直流電源ＥＢの電圧ＶINが、エミッタには抵抗Ｒ11及びダイオ−ドＤ1 とコンデンサＣ3 との直列回路がそれぞれ接続されている。ダイオ−ドＤ1 の出力側にはツェナ−ダイオ−ドＺＤ2 を介して抵抗Ｒ12，Ｒ13が接続されており、抵抗Ｒ13はトランジスタＱ2 のベ−スに接続されている。このトランジスタＱ2 のコレクタには抵抗Ｒ14が接続されており、エミッタは設置されている。
【００５０】
一方、比較回路５０ＡはオペアンプＯＰと、ヒステリシス用の抵抗Ｒ4 〜Ｒ5 と、抵抗Ｒ15〜Ｒ16と、ツェナ−ダイオ−ドＺＤ3 とから構成されている。具体的には、オペアンプＯＰの反転入力端子（−）には電流検出回路３０の出力が付与されており、非反転入力端子（＋）には抵抗Ｒ4 ，抵抗Ｒ15〜Ｒ16の直列回路を介して直流電源ＥＢが接続されている。そして、抵抗Ｒ15と抵抗Ｒ16との接続点にはツェナ−ダイオ−ドＺＤ3 が接続されており、この接続点の電圧は常にツェナ−ダイオ−ドＺＤ3 によるツェナ−電圧に維持され、基準電圧Ｖref として作用する。又、抵抗Ｒ4 と抵抗Ｒ15との接続点Ｐには基準電圧降下回路６０における抵抗Ｒ14の一端が接続されている。
【００５１】
この点灯装置の動作は基本的には図１に示す点灯装置と同じである。異なる点は、基準電圧降下回路６０は高周波電圧発生回路ＨＡ２の出力側に希ガス放電灯ＤＬが接続されていなかったり、或いは接続されていても点灯しない場合にのみ動作し、希ガス放電灯ＤＬが正常に点灯する場合には動作しないことであり、又、比較回路５０Ａに付与される基準電圧Ｖref は基準電圧降下回路６０の動作に応じて変化（降下）させることができることである。
【００５２】
例えば高周波電圧発生回路ＨＡ２の出力側に希ガス放電灯ＤＬが接続されていない無負荷状態で動作させると、スイッチング素子ＱＡのオン・オフ動作に関連して出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａには（Ｎａ／Ｎｃ）・Ｖｆなる高い電圧Ｖｄが発生する。ここで、Ｎａ，Ｎｃは一次コイルＴＲａ，二次コイルＴＲｃの卷線数、Ｖｆは二次コイルＴＲｃに発生した電圧である。この電圧Ｖｄは抵抗Ｒ8 と抵抗Ｒ9 との抵抗比によって分圧され、抵抗Ｒ10を介してトランジスタＱ1 のベ−スに印加される。尚、この分圧電圧はトランジスタＱ1 がシリコントランジスタの場合、０．６Ｖ程度となり、高い電圧Ｖｄが発生しない正常状態では０．３Ｖ程度以下となるように設定されている。トランジスタＱ1 に０．６Ｖ程度の電圧が印加されると、トランジスタＱ1 はオン動作し、直流電源ＥＢからトランジスタＱ1 ，抵抗Ｒ11に電流が流れ、抵抗Ｒ11に電圧（例えば２〜４Ｖ程度の電圧）が発生する。この電圧はダイオ−ドＤ1 を介してコンデンサＣ3 に充電され、この電圧がツェナ−ダイオ−ドＺＤ2 のツェナ−電圧を越えると、抵抗Ｒ12に電圧（例えば１〜２Ｖ程度の電圧）が発生し、抵抗Ｒ13を介してトランジスタＱ2 のベ−スに印加される結果、トランジスタＱ2 はオン動作する。一方、オペアンプＯＰの非反転入力端子にはツェナ−ダイオ−ドＺＤ3 のツェナ−電圧によって決定される基準電圧Ｖref が印加されているのであるが、上述のように、トランジスタＱ2 のオン動作によって抵抗Ｒ15，抵抗Ｒ14に電流が流れ、抵抗Ｒ15に電圧降下が生ずる。この結果、オペアンプＯＰの非反転入力端子にはツェナ−ダイオ−ドＺＤ3 のツェナ−電圧から抵抗Ｒ15の電圧降下分を減算したかなり低い電圧が基準電圧として印加されることになる。従って、電流検出回路３０の出力電圧は電圧降下した基準電圧と比較されるものの、比較回路５０Ａからは直ちにハイレベルの信号が出力され、駆動回路２０Ａからはスイッチング素子ＱＡにゲ−ト信号が付与されなくなるために、スイッチング素子ＱＡがオフ動作状態になる。このために、出力トランスＴＲＡの二次コイルＴＲｃから一次コイルＴＲａに誘起される高い電圧Ｖｄは解消され、スイッチング素子ＱＡの破壊も免れることができる。
【００５３】
この実施例によれば、高周波電圧発生回路ＨＡ２には定電力化回路ＰＳＴ１の他に基準電圧降下回路６０が追加されているために、高周波電圧発生回路ＨＡ２の出力側に希ガス放電灯ＤＬが接続されていなかったり、接続されていても点灯しなかったりした場合でも、直ちに基準電圧降下回路６０及び比較回路５０Ａの協働作用によって基準電圧を降下させることによって、出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに発生する不所望に高い電圧Ｖｄが抑制される。従って、スイッチング素子ＱＡの破壊を未然に防止することができる。
【００５４】
図１０〜図１１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２〜３に示す希ガス放電灯ＤＬと同じである。異なる点は、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はすべてストレ−ト状に形成したことである。尚、異形部６Ａは三角状の他、半円状，矩形状などに形成することもできる。
【００５５】
特に、この構造の希ガス放電灯ＤＬが図１（図８又は図９でも可）に示す点灯装置に組み込まれた場合には、すべての外部電極がフロ−ティングの状態で点灯されると、電源ラインが定格電圧に維持されていても放電が不安定であり、縞状の放電状態が目視されることもある上、チラツキも発生することがある。しかしながら、図１に示すように、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。
【００５６】
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電圧が印加された場合、側縁部６ｂの異形部６Ａ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。
【００５７】
図１２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２〜図３に示す希ガス放電灯と同じである。尚、この希ガス放電灯ＤＬの組み込まれる点灯装置は図１の他、図８，図９に示す希ガス放電灯の点灯装置であってもよい。異なる点は、外部電極５，６の側縁部５ｂ，６ｂに、軸方向の端部を除く中央部分（例えば全長の２０〜７０％、好ましくは３０〜５０％の範囲）に三角状の異形部５Ａ，６Ａを形成し、それ以外の外部電極の側縁部はすべてストレ−ト状に形成したことである。尚、外部電極６は接地されている。
【００５８】
この実施例によれば、上述の実施例と同様の効果が得られる上、外部電極５，６の中央部分は異形部５Ａ，６Ａの形成によって電極としての面積が縮小されているために、点灯時における電流密度が低くなり、軸方向における外囲器１の中央部分と端部との温度差が緩和される。従って、点灯初期から安定状態に至るまでに生ずる照度の減衰を近似させることができ、軸方向の照度分布を均一化する方向に改善できる。
【００５９】
又、外部電極５，６における異形部５Ａ，６Ａの形成領域が第１，第４の実施例に比較して狭いにも拘らず、同様の始動特性が得られる上に、異形部５Ａ，６Ａの形成されていない部分にも異形部分と同様な放電が生成され、安定した放電状態が得られる。
【００６０】
図１３は本発明の第６の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１２に示す希ガス放電灯と同じである。尚、この希ガス放電灯ＤＬの組み込まれる点灯装置は図１の他、図８，図９に示す希ガス放電灯の点灯装置であってもよい。異なる点は、外部電極６の側縁部６ｂにおける異形部６Ａを省略し、ストレ−ト状に構成したことである。
【００６１】
図１４は本発明の第７の実施例を示すものであって、基本的な構成は図２〜図３に示す希ガス放電灯と同じである。尚、この希ガス放電灯ＤＬの組み込まれる点灯装置は図１の他、図８，図９に示す希ガス放電灯の点灯装置であってもよい。異なる点は、外囲器１の外周面に異形部５Ａ，６Ａを有する外部電極５，６を、第１，第２の開口部７，８が形成されるように互いに離隔して貼着すること及び外囲器１の外周面に透光性シ−ト４Ａを、貼着した外部電極５，６が被覆されるように巻回して装着したことである。尚、この透光性シ−ト４Ａの一方の面には接着層が形成されており、巻回によって接着される。
【００６２】
図１５は本発明の第８の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１０〜図１１に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、外囲器１の外周面に異形部５Ａ，６Ａを有する外部電極５，６を、第１，第２の開口部７，８が形成されるように互いに離隔して貼着した後に、外囲器１の外周面に熱収縮性樹脂よりなる保護チュ−ブ１２を、貼着した外部電極５，６が被覆されるように装着し、熱収縮させて密着させたことである。尚、この保護チュ−ブ１２としては、例えば熱収縮性の付与されたＰＥＴ樹脂などが好適し、例えば１５０〜２００°Ｃ程度に加熱することによって熱収縮して外囲器１に密着される。
【００６３】
この実施例によれば、上述の各実施例のように透光性シ−ト（外装用の絶縁部材）に重ね合わせ部分が存在しないために、どのような条件下で使用しても、保護チュ−ブ１２が外囲器１から剥がれることはなく、外部電極５，６の露出を確実に防止でき、安全性を高めることが期待できる。
【００６４】
尚、本発明は、何ら上記実施例にのみ制約されることなく、例えば電流検出回路と比較回路との間に接続された進相回路は点灯装置に対する要求精度によっては省略することもできる。又、駆動回路はスイッチング素子にオフ期間が一定の駆動信号を付与できれば、単安定マルチバイブレ−タ以外の回路素子を適用することもできる。又、基準電圧降下回路は高周波電圧発生回路の出力側における実質的な無負荷を速やかに回避できれば、図示例の回路に制約されない。特に、スイッチング素子のオフ期間はランプ電流の跳ね返り期間内に設定することが最も望ましいが、自由振動の最初の１周期以内、又は最初のピ−ク点から跳ね返り期間の終了する期間内のいずれかに設定することもできる。又、点灯装置に組み込まれる希ガス放電灯において、それの発光層はアパ−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し、異形部を有する外部電極の接地は省略することもできるし、さらには異形部を省略することもできる。さらには、外部電極の形態において、帯状とは全体としての形態が帯状であることを意味し、側縁部や側縁部でない部分に異形部，孔などが存在したりするものも含まれるものとする。
【００６５】
【実施例】
次に、実験例について説明する。まず、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それぞれ６５，１５，２０重量％の割合で混合してなる水溶性の蛍光体塗布液を外径が８ｍｍ，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１２ｍｇ／ｃｍ2 である。次に、外囲器をトップシ−ル法によって封止し、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１０〜図１１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。
【００６６】
この希ガス放電灯を図１に示す点灯回路に組み込み、異形部を有する外部電極を接地し、高周波電圧発生回路におけるスイッチング素子のオフ期間を、ランプ電流の跳ね返り期間の前半に設定すると共に、高周波電圧発生回路の出力電圧を定格値（周波数が３０ＫＨｚで、パルス電圧が２０００Ｖ0-P ）に設定して希ガス放電灯を点灯させ、希ガス放電灯の中央部分から８ｍｍ離れた部所に照度計を配置して照度を測定したところ、３８０００Ｌｘであり、高周波電圧発生回路の入力電流は６２０ｍＡであった。尚、スイッチング素子のオフ期間を跳ね返り期間外に遅らせたものは、３８０００Ｌｘの照度を得るために入力電流を７９０ｍＡに増加しなければならなかった。従って、本発明装置においては、入力電流を７９０ｍＡにまで増加させれば、照度をさらに高めることができるものである。又、点灯状態でのチラツキの発生はなく、安定した放電状態が観察された。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高周波電圧発生回路には出力トランスの一次コイルに直列接続されたスイッチング素子を含む定電力化回路が組み込まれているために、高周波電圧発生回路の入力側の電力を電源変動に影響されることなくほぼ一定に制御できる。従って、希ガス放電灯の光量を安定化できる。
【００６８】
又、希ガス放電灯の点灯状態において、スイッチング素子のオフ期間は出力トランスの二次コイル側の実効インダクタンスと希ガス放電灯が点灯した状態の実効静電容量とにより発生するランプ電流の自由振動の最初の１周期以内に設定されており、しかも、その長さもほぼ一定に設定されているために、スイッチング素子がオフ状態になってから再びオン状態になるタイミングを常に一定にできる。従って、ランプ電流の増加による明るさ（光量）の増加する時期が一定となり、変動の少ない安定した明るさが得られる。
【００６９】
特に、スイッチング素子のオフ期間を、ランプ電流の方向が反転する跳ね返り期間内に設定すれば、高周波電圧発生回路の入力電流をことさらに増加させなくても、跳ね返り期間に流れるランプ電流を有効に増加させることができ、これに伴って、光量も電流増加分に応じて増加させることができる。従って、希ガス放電灯の光量を増加できるのみならず、点灯装置の効率も高めることができ、例えばＯＡ機器における原稿の送り速度の高速化にも対応が可能となる。
【００７０】
又、電流検出回路と比較回路との間にコンデンサを含む進相回路を接続すれば、駆動回路などの回路内で信号遅延が生じても、スイッチング素子を適切なタイミングにてオフ動作させることができ、望ましい定電力化機能を奏することが可能になる。
【００７１】
さらには、希ガス放電灯における第２の開口部を形成する外部電極のいずれかの側縁部に異形部を形成すれば、高周波電圧発生回路から外部電極にパルス状の高周波電圧を印加した場合、異形部に電界が集中し、希ガス空間を介して外部電極間で容易に放電する。従って、電源変動によって外部電極への印加電圧が少々低くなったりしても確実に点灯させることができる上、チラツキの発生も抑制できる。特に、点灯装置への組み込み状態において、異形部の形成された外部電極を接地すれば、異形部の形成と相俟って、放電状態の安定性を向上でき、チラツキの発生も効果的に抑制できる。
【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の縦断面図。
【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の動作説明図であって、同図（ａ）はゲ−ト信号の波形図、同図（ｂ）はスイッチング素子に流れるドレイン電流の波形図、同図（ｃ）はランプ電流の波形図、同図（ｄ）は発光波形図。
【図５】ランプ電流とスイッチング素子の駆動タイミングとの関係を示す拡大図であって、同図（ａ）はランプ電流の波形図、同図（ｂ）はゲ−ト信号の波形図、同図（ｃ）は発光波形図。
【図６】図１に示す定電力化回路の動作説明図であって、同図（ａ）は第１〜第３のドレイン電流の波形図、同図（ｂ）は第１のドレイン電流に対応するゲ−ト信号の波形図、同図（ｃ）は第２のドレイン電流に対応するゲ−ト信号の波形図、同図（ｄ）は第３のドレイン電流に対応するゲ−ト信号の波形図。
【図７】図１に示す定電力化回路における進相回路の動作説明図であって、同図（ａ）はドレイン電流の波形図、同図（ｂ）はドレイン電流に対応するゲ−ト信号の波形図。
【図８】本発明の第２の実施例を示す点灯装置の電気回路図。
【図９】本発明の第３の実施例を示す点灯装置の電気回路図。
【図１０】本発明の第４の実施例を示す縦断面図。
【図１１】図１０に示す希ガス放電灯の外囲器及び外部電極の展開図。
【図１２】本発明の第５の実施例を示す希ガス放電灯の外囲器及び外部電極の展開図。
【図１３】本発明の第６の実施例を示す希ガス放電灯の外囲器及び外部電極の展開図。
【図１４】本発明の第７の実施例を示す縦断面図。
【図１５】本発明の第８の実施例を示す縦断面図。
【図１６】先行技術にかかる希ガス放電灯の縦断面図。
【図１７】先行技術にかかるシ−ト構体の展開図。
【図１８】図１７のＸ−Ｘ断面図。
【図１９】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２０】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。
【符号の説明】
１ 外囲器
２ 発光層
２ａ アパ−チャ部
３ シ−ト構体
４，４Ａ 透光性シ−ト（絶縁部材）
５，６ 外部電極
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ 側縁部
５Ａ，６Ａ 異形部
７ 第１の開口部
８ 第２の開口部
１２ 保護チュ−ブ（絶縁部材）
２０Ａ 駆動回路
３０ 電流検出回路（抵抗）
４０ 進相回路
５０，５０Ａ 比較回路
６０ 基準電圧降下回路
ＤＬ 希ガス放電灯
ＨＡ，ＨＡ１，ＨＡ２ 高周波電圧発生回路
ＴＲＡ 出力トランス
ＴＲａ 一次コイル
ＴＲｃ 二次コイル
ＱＡ スイッチング素子
ＣＡ コンデンサ
ＰＳＴ，ＰＳＴ１ 定電力化回路
ＯＰ オペアンプ
Ｍ 単安定マルチバイブレ−タ
Ｒ1 〜Ｒ16 抵抗
Ｃ1 〜Ｃ3 コンデンサ
ＺＤ1 〜ＺＤ3 ツェナ−ダイオ−ド
Ｑ1 〜Ｑ2 トランジスタ
【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、内面に発光層を有するガラスバルブの外周面に一対の帯状の外部電極を配置した希ガス放電灯を高周波電圧発生回路に接続してなる点灯装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、図１６〜図１８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するいわゆるトップシ−ルによっ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を主成分とする希ガスが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する絶縁性の透光性シ−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の一方の側縁部５ａ，６ａの間には第１の開口部７が、外部電極５，６の他方の側縁部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から第１の開口部７を介して外部に放出される。又、シ−ト構体３において、透光性シ−ト４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１９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が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２０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 程度の高周波電圧を発生し、かつ出力波形がほぼ正弦波であるインバ−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−ルするトランジスタなどのスイッチング素子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素子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（二次コイルＴＲｃ）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Ｔａ，Ｔｂ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Ｔｃに駆動信号を適時の間隔で付与すると、スイッチング素子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から第１の開口部７を介して外部に放出される。
【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を原稿照射装置に適用した場合には、アパ−チャ部構造の採用により発光層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、原稿の読み取りを確実に行うことができるものである。
【０００９】
しかしながら、近時、ＯＡ機器は、その処理能力を高め、事務処理の効率化を図るために、原稿の送り速度をさらに高速化する傾向にあり、上述の希ガス放電灯Ｌをそのまま適用すると、原稿の読み取り精度（解像度）が損なわれるようになる。
【００１０】
従って、原稿の高速化に対応するには、原稿面の照度をさらに高めるように希ガス放電灯の光出力（光量）を増加すればよい。例えば外囲器１の管径を太くすると共に管入力（電力）を増加させれば、比較的に容易に光量を増加させることができるものの、この種装置では原稿面と希ガス放電灯との間隔が６〜１２ｍｍ程度と狭いために、かかる間隔以上に太い管径の希ガス放電灯は配置が難しくなるという問題がある。
【００１１】
かといって、サイズを変更しないで希ガス放電灯の管入力を増加させれば、ある程度の光量の増加は期待できるものの、管入力を増加させる割りには光量の増加割合は少なく、十分な読み取り精度が期待できないのみならず、管入力の増加によりインバ−タ回路Ｈの負荷が大きくなる分、点灯装置のコストが高騰するようになる。
【００１２】
それ故に、本発明の目的は、希ガス放電灯の外囲器サイズを変更したり、管入力を高めたりしなくても、希ガス放電灯の光量をさらに高めることができる希ガス放電灯の点灯装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の希ガス放電灯の点灯装置は、希ガス放電灯の点灯装置であって、
出力トランスの入力側に設けられたスイッチング素子を含む定電力化回路と、
駆動信号の付与・停止によるスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて出力トランスの出力側にパルス状の高周波電圧を発生する高周波電圧発生回路とを具備し、
前記希ガス放電灯を高周波電圧発生回路の出力側に、一対の外部電極にパルス状の高周波電圧が印加されるように接続し、かつ希ガス放電灯の点灯状態における高周波電圧発生回路の入力側の電力を、定電力化回路によってほぼ一定となるように制御を行い、
前記定電力化回路は、少なくとも、出力トランスの一次コイルに直列接続したスイッチング素子と、スイッチング素子に直列接続した電流検出回路と、電流検出回路にて検出した電流に対応する出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路と、比較回路において電流検出回路の出力電圧が基準電圧より高くなった時に出力される信号に基づいてスイッチング素子をオフ動作させた後、予め設定された一定時間後にスイッチング素子をオン動作させる駆動信号を出力する駆動回路とから構成され、
前記スイッチング素子のオフ期間を、出力トランスの二次コイル側の実効インダクタンスと希ガス放電灯が点灯した状態の実効静電容量とにより発生するランプ電流の自由振動の最初の１周期以内であり、自由振動の最初のピ−ク点からランプ電流の反転する跳ね返り期間の間に設定したことを特徴とする。
【００１４】
この場合、前記高周波電圧発生回路は、少なくとも、一次，二次コイルを有する出力トランスと、出力トランスの一次コイルに直列接続したスイッチング素子を含む定電力化回路と、出力トランスの一次コイルと定電力化回路との直列回路にほぼ並列的に接続したコンデンサとから構成するとしてもよい。
【００１５】
また、前記定電力化回路は、少なくとも、出力トランスの一次コイルに直列接続したスイッチング素子と、スイッチング素子に直列接続した電流検出回路と、電流検出回路にて検出した電流に対応する出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路と、電流検出回路と比較回路との間に接続したコンデンサ，抵抗を含む進相回路と、比較回路において電流検出回路の出力電圧が基準電圧より高くなった時に出力される信号に基づいてスイッチング素子をオフ動作させた後、予め設定された一定時間後にスイッチング素子をオン動作させる駆動信号を出力する駆動回路とから構成してなり、比較回路，駆動回路などでの信号の遅延を進相回路にて補正するとしてもよい。
【００１６】
また、前記スイッチング素子のオフ期間が一定となる駆動信号を付与する駆動回路を、単安定マルチバイブレ−タにて構成するとしてもよい。
【００１７】
また、前記定電力化回路の比較回路を主としてオペアンプにて構成してなり、オペアンプの非反転入力端子に基準電圧を、反転入力端子に電流検出回路の出力電圧をそれぞれ印加するとしてもよい。
【００１８】
また、前記定電力化回路におけるオペアンプの反転入力端子に電源電圧の分配電圧をバイアス電圧として印加するとしてもよい。
【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点灯装置の第１の実施例について図１〜図３を参照して説明する。尚、図１６〜図２０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。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と、高周波電圧発生回路をパルス状の高周波電圧を発生する高周波電圧発生回路ＨＡにて構成すると共に、高周波電圧発生回路ＨＡの入力側の電流が、予め設定された値を越えた時にスイッチング素子をオフ動作させ、その後、予め設定された一定時間後にスイッチング素子をオン動作させることにより、入力側の電力を定電力化する定電力化回路を付加したことと、高周波電圧発生回路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５，６のうち、異形部５Ａ，６Ａの形成されたいずれか一方の外部電極（６）を接地したことである。
【００２０】
上述の希ガス放電灯ＤＬにおいて、外部電極５，６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いる。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。
【００２１】
この希ガス放電灯ＤＬ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，鉛を含まないバリウムガラスなどが推奨される。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。
【００２２】
又、この外囲器１の内部空間にはキセノンガスを主成分とする希ガスが封入されており、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。
【００２３】
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種のみにて構成されたり、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。
【００２４】
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。
【００２５】
一方、パルス状の高周波電圧を発生する高周波電圧発生回路ＨＡは、例えば一次コイルＴＲａ，二次コイルＴＲｃを有する出力トランスＴＲＡと、出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに直列接続された電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）などのスイッチング素子ＱＡを含む定電力化回路ＰＳＴとから構成されている。この高周波電圧発生回路ＨＡの入力側（一次コイルＴＲａ側）にはコンデンサＣＡ，直流電源ＥＢが、出力側（二次コイルＴＲｃ側）には希ガス放電灯ＤＬがそれぞれ接続されており、希ガス放電灯ＤＬの外部電極６は接地されている。
【００２６】
上述の高周波電圧発生回路ＨＡの定電力化回路ＰＳＴは、例えば出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに直列接続したスイッチング素子ＱＡと、スイッチング素子ＱＡに直列接続した抵抗Ｒ1 よりなる電流検出回路３０と、電流検出回路３０に接続されたコンデンサＣ1 及び抵抗Ｒ2 ，Ｒ3 よりなる進相回路４０と、オペアンプＯＰ及びヒステリシス用の抵抗Ｒ4 ，Ｒ5 よりなり、オペアンプＯＰの非反転入力端子（＋）に抵抗Ｒ4 を介して基準電圧Ｖref が、 反転入力端子（−）に進相回路４０の出力端が接続された比較回路５０と、単安定マルチバイブレ−タＭ及びスイッチング素子ＱＡのオフ時間設定用のコンデンサＣ2 ，抵抗Ｒ6 よりなり、比較回路５０において電流検出回路３０にて検出した電流に対応する出力電圧が基準電圧Ｖref より高くなった時に出力される信号に基づいてスイッチング素子ＱＡをオフ動作させた後、コンデンサＣ2 ，抵抗Ｒ6 によって設定された一定時間後にスイッチング素子ＱＡをオン動作させる駆動信号（ゲ−ト信号）を出力する駆動回路２０Ａとから構成されている。尚、駆動回路２０Ａからスイッチング素子ＱＡのゲ−トにはほぼ方形波の駆動信号が付与される。
【００２７】
そして、高周波電圧発生回路ＨＡの出力側には希ガス放電灯ＤＬが、その外部電極５，６にパルス状の高周波電圧が印加されるように接続されており、外部電極５，６のうち一方の外部電極６が接地されている。特に、駆動回路２０Ａからの駆動信号に基づくスイッチング素子ＱＡのオフ期間は、出力トランスＴＲＡの二次コイルＴＲｃ側の実効インダクタンスと希ガス放電灯ＤＬが点灯した状態の実効静電容量とにより発生するランプ電流の自由振動の最初の１周期以内（ｔ1 ＋ｔ2 期間内）、好ましくは自由振動の最初のピ−ク点からランプ電流の方向が反転する跳ね返り期間（ｔ2 ）の間に設定されている。
【００２８】
このように構成された点灯装置は次のように動作する。まず、高周波電圧発生回路ＨＡの入力側に直流電源ＥＢを接続すると、コンデンサＣＡは充電される。この状態で、駆動回路２０Ａからスイッチング素子ＱＡのゲ−トには図４（ａ）及び図５（ｂ）に示すように方形波の駆動信号（スイッチング素子ＱＡのゲ−トに浮遊容量を有するために立ち上がりが鈍った波形になる）が印加される結果、スイッチング素子ＱＡはオン動作する。このオン動作によって、コンデンサＣＡ，直流電源ＥＢから出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａ，スイッチング素子ＱＡ，電流検出回路３０には、図４（ｂ）に示すように、ほぼ直線的に増加する一次電流（ドレイン電流Ｉｐ）が流れ、出力トランスＴＲＡには電磁エネルギ−が蓄積されると同時に、電流検出回路３０に抵抗Ｒ1 とドレイン電流Ｉｐとによる電圧降下（出力電圧）が生じる。この出力電圧は進相回路４０を介して比較回路５０におけるオペアンプＯＰの反転入力端子（−）に印加される。このオペアンプＯＰの非反転入力端子（＋）にはドレイン電流Ｉｐが予め設定された値に対応する電圧（Ｉｐ・Ｒ1 ）が基準電圧Ｖref として印加されており、電流検出回路３０の出力電圧はこの基準電圧Ｖref と比較される。電流検出回路３０の出力電圧が時間の経過と共に高くなり、基準電圧Ｖref より高くなると、オペアンプＯＰの出力側にはハイレベルからロ−レベルに変化する信号が出力される。この出力信号は駆動回路２０Ａの単安定マルチバイブレ−タＭに入力される。これによって、単安定マルチバイブレ−タＭの出力側はハイレベルからロ−レベルに反転するために、スイッチング素子ＱＡのゲ−トにはゲ−ト信号が付与されなくなり、スイッチング素子ＱＡはオフ状態になる。
【００２９】
次に、スイッチング素子ＱＡがオフ状態になると、出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに蓄積された電磁エネルギ−の作用に基づき、二次コイルＴＲｃには一次コイルＴＲａと二次コイルＴＲｃとの卷線比によるパルス状の高周波電圧が発生し、希ガス放電灯ＤＬの外部電極５，６に印加される。そして、外部電極５，６の異形部５Ａ，６Ａに電界が集中することによって、外部電極間には放電が生起され、希ガス放電灯ＤＬは点灯状態になり、図４（ｃ）及び図５（ａ）に示すように繰り返し周期におけるそれぞれの１周期（Ｔ）の前半部分の期間ｔ1 でランプ電流Ｉｂが流れると共に、希ガス放電灯ＤＬがコンデンサを形成する関係で同放電灯に電荷が蓄積される。ランプ電流Ｉｂが０になると、希ガス放電灯ＤＬに蓄積された電荷がランプ電流Ｉｂとして跳ね返り期間ｔ2 に、期間ｔ1 の方向とは逆方向に流れるようになる。
【００３０】
一方、スイッチング素子ＱＡがオフ状態に反転した後、駆動回路２０ＡはコンデンサＣ2 と抵抗Ｒ6 によって設定される一定時間後に、スイッチング素子ＱＡに再びゲ−ト信号が付与される。この時間が上述の跳ね返り期間ｔ2 の前半に設定されていることから、このタイミングでスイッチング素子ＱＡはオン動作し、図５（ａ）において斜線で示すランプ電流Ｉｂｊが、期間ｔ2 に流れるランプ電流に重畳されて流れる。尚、スイッチング素子ＱＡへの駆動信号の付与タイミングが跳ね返り期間ｔ2 より遅れると、ランプ電流Ｉｂは図５（ａ）において点線で示すような減衰振動となり、斜線で示すランプ電流Ｉｂｊは流れなくなる。このようにランプ電流Ｉｂｊの重畳によって、希ガス放電灯ＤＬは図４（ｄ）及び図５（ｃ）に示すように発光（φ）し、ランプ電流Ｉｂｊの増加に対応して明るさφも図５（ｃ）において斜線（φｊ）で示すように増加される。尚、スイッチング素子ＱＡへの駆動信号の付与タイミングは跳ね返り期間ｔ2 の早い時期ほど、点灯装置への入力をことさらに増やさなくても斜線で示すランプ電流Ｉｂｊを効果的に増加させることができる。
【００３１】
この点灯装置において、定電力化回路ＰＳＴによる高周波電圧発生回路ＨＡの入力側の電力の定電力化は、基本的にはスイッチング素子ＱＡのオン動作時に流れるドレイン電流Ｉｐが予め設定された値に達する毎に、スイッチング素子ＱＡをオフ動作することによって行われる。ここで、出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａのインダクタンスをＬｐ、ドレイン電流をＩｐ、スイッチング周波数をｆとすると、入力側の電力Ｐは Ｐ＝０．５Ｌｐ・Ｉｐ2 ・ｆ なる式で表される。この電力Ｐは出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａのインダクタンスＬｐがほぼ一定であることから、ドレイン電流Ｉｐ，スイッチング周波数ｆに依存することになる。従って、この定電力化回路ＰＳＴでは、例えば直流電源ＥＢの電圧ＶINが変動し、ドレイン電流が図６（ａ）において実線，点線，二点鎖線で示すように変化しても入力側の電力Ｐはほぼ一定となるように制御される。
【００３２】
例えば直流電源ＥＢが正常電圧の場合には、ドレイン電流Ｉｐは図６（ａ）において実線で示すように流れ、予め設定された値（Ｉｐ・Ｒ1 ＝Ｖref ）に達すると、スイッチング素子ＱＡには同図（ｂ）に示す駆動信号（ゲ−ト信号）が付与される結果、スイッチング素子ＱＡはＴ時点においてオフ動作されることによって、電力Ｐ（＝０．５Ｌｐ・Ｉｐ2 ・ｆ）は一定に維持される。又、直流電源ＥＢが高くなった場合には、ドレイン電流Ｉｐ1 は同図（ａ）において点線で示すようにＴ時点より早いＴ1 時点で設定値（Ｉｐ1 ・Ｒ1 ＝Ｖref ）に達し、この時点でスイッチング素子ＱＡには同図（ｃ）に示すようにオン期間の短縮されたゲ−ト信号が付与される結果、スイッチング素子ＱＡはＴ1 時点においてオフ状態となる。従って、１周期当りのエネルギ−量（０．５Ｌｐ・Ｉｐ1 2 ）は同図（ａ）においてＴ時点でオフ状態となる場合と同等になるが、スイッチング周波数ｆ1 がｆよりも高くなるために、結果的に電力Ｐ（＝０．５Ｌｐ・Ｉｐ1 2 ・ｆ1 ）はｆが高くなった分だけ高くなる。又、逆に直流電源ＥＢが低くなった場合には、ドレイン電流Ｉｐ2 は同図（ａ）において二点鎖線で示すようにＴ時点より遅いＴ2 時点で設定値（Ｉｐ2 ・Ｒ1 ＝Ｖref ）に達し、この時点でスイッチング素子ＱＡには同図（ｄ）に示すようにオン期間の伸長されたゲ−ト信号が付与される結果、スイッチング素子ＱＡはＴ2 時点においてオフ状態となる。従って、１周期当りのエネルギ−量（０．５Ｌｐ・Ｉｐ2 2 ）は同図（ａ）においてＴ時点でオフ状態となる場合と同等になるが、スイッチング周波数ｆ2 がｆより低くなるために、結果的に電力Ｐ（＝０．５Ｌｐ・Ｉｐ2 2 ・ｆ2 ）はｆが低下した分だけ低くなる。
【００３３】
又、上述の定電力化回路ＰＳＴにおける進相回路４０は例えば駆動回路２０Ａなど回路内での信号の遅延を補正する回路であり、次のように動作する。スイッチング素子ＱＡがオン動作すると、図７（ａ）において実線で示すように、ドレイン電流Ｉｐが出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａ，電流検出回路３０に流れる。電流検出回路３０の出力電圧は進相回路４０を介して比較回路５０におけるオペアンプＯＰの反転入力端子に付与され、基準電圧Ｖref と比較される。Ｔ時点においてドレイン電流が予め設定された値（Ｉｐ・Ｒ1 ＝Ｖref ）を越えると、オペアンプＯＰの出力はハイレベルとなり、駆動回路２０Ａの出力はロ−レベルになるために、スイッチング素子ＱＡに付与されていた同図（ｂ）において実線で示すゲ−ト信号がオフ状態になる。従って、スイッチング素子ＱＡはＴ時点でオフ状態に反転される。
【００３４】
しかしながら、比較回路５０では電流検出回路３０の出力電圧がＴ時点で基準電圧Ｖref を越えたと判断しても、その判断結果が駆動回路２０Ａに付与されても、直ちにスイッチング素子ＱＡへのゲ−ト信号の付与が停止されることはない。即ち、駆動回路２０Ａに付与された信号に基づき所定の信号が出力されるまでに一定の処理時間を要することから、実際にスイッチング素子ＱＡへのゲ−ト信号の付与が停止されるのは、同図（ｂ）において点線で示すように、Ｔ時点よりもＴｄ時間だけ遅れたＴｄ時点となる。このために、電流検出回路３０に流れるドレイン電流Ｉｐは、同図（ａ）において点線で示すように、予め設定された値（Ｉｐ・Ｒ1 ＝Ｖref ）よりも大きくなってしまい、定電力化機能に支障が生ずるようになる。従って、このような時間遅れは進相回路４０におけるコンデンサＣ1 による進相機能に基づいて補正される。さらに、コンデンサＣ1 の進相機能は前述の直流電源ＥＢの変化による周波数の変化分を抑える働きもある。
【００３５】
この実施例によれば、高周波電圧発生回路ＨＡには出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに直列接続されたスイッチング素子ＱＡを含む定電力化回路ＰＳＴが組み込まれているために、高周波電圧発生回路ＨＡの入力側の電力を直流電源の電圧変動に影響されることなくほぼ一定に制御できる。従って、希ガス放電灯ＤＬの光量を安定化できる。
【００３６】
又、希ガス放電灯ＤＬの点灯状態において、スイッチング素子ＱＡのオフ期間は出力トランスＴＲＡの二次コイルＴＲｃ側の実効インダクタンスと希ガス放電灯ＤＬが点灯した状態の実効静電容量とにより発生するランプ電流の自由振動の最初の１周期以内に設定されており、しかも、その長さは駆動回路２０ＡのコンデンサＣ2 ，抵抗Ｒ6 によって一定に設定されているために、スイッチング素子ＱＡのオフ期間（オフ状態になってから再びオン状態になるまでの時期）を常に一定にできる。従って、ランプ電流の増加による明るさ（光量）の増加する時期が一定となり、変動の少ない安定した明るさが得られる。
【００３７】
特に、スイッチング素子ＱＡのオフ期間を、ランプ電流の方向が反転する跳ね返り期間ｔ2 に設定すれば、高周波電圧発生回路ＨＡの入力電流をことさらに増加させなくても、跳ね返り期間ｔ2 に流れるランプ電流をＩｂｊ分だけ増加させることができ、これに伴って、明るさ（光量）φもφｊ分だけ増加させることができる。従って、希ガス放電灯ＤＬの光量を増加できるのみならず、点灯装置の効率も高めることができ、例えばＯＡ機器における原稿の送り速度の高速化にも対応が可能となる。
【００３８】
又、電流検出回路３０と比較回路５０におけるオペアンプＯＰの反転入力端子との間にはコンデンサＣ1 及び抵抗Ｒ2 ，Ｒ3 を含む進相回路４０が接続されているために、駆動回路２０Ａなどの回路内で信号遅延が生じても、スイッチング素子ＱＡを適切なタイミングにてオフ動作させることができ、望ましい定電力化機能を奏することが可能になる。
【００３９】
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いるために、高周波電圧発生回路ＨＡから外部電極５，６にパルス状の高周波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。従って、電源変動によって外部電極５，６への印加電圧が少々低くなったりしても確実に点灯させることができる上、チラツキの発生を抑制できる。特に、点灯装置への組み込み状態において、異形部６Ａの形成された外部電極６が接地されているために、異形部の形成と相俟って、放電状態の安定性を向上でき、チラツキの発生を効果的に抑制できる。
【００４０】
しかも、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。
【００４１】
特に、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。
【００４２】
又、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。
【００４３】
この発光層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倍程度に設定されており、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。
【００４４】
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、パルス状の高周波高電圧の印加による点灯と相俟って第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。
【００４５】
図８は本発明の第２の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１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、進相回路４０の出力端に直流電源ＥＢからの分配電圧をバイアス電圧として印加したことである。具体的には直流電源ＥＢと進相回路４０の出力端（比較回路５０におけるオペアンプＯＰの反転入力端子）との間にはツェナ−ダイオ−ドＺＤ1 と抵抗Ｒ7 との直列回路が接続されている。
【００４６】
この点灯装置の動作は基本的には図１に示す点灯装置と同じであり、異なる点について説明する。スイッチング素子ＱＡのオン動作によって出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａ及び電流検出回路３０には一次電流（ドレイン電流Ｉｐ）が流れ、電流検出回路３０にはドレイン電流Ｉｐによる電圧降下が生じ、進相回路４０を介して比較回路５０に付与される。この際に、直流電源ＥＢの電圧が電源変動によって高くなると、直流電源ＥＢからツェナ−ダイオ−ドＺＤ1 を介して抵抗Ｒ7 ，抵抗Ｒ3 に電流が流れ、抵抗Ｒ7 ，抵抗Ｒ3 の抵抗比による分配電圧がバイアスとして電流検出回路３０の出力電圧に付加される。従って、比較回路５０に付与される出力電圧と基準電圧Ｖref との相対的な電圧差は小さくなり、出力電圧の僅かな増加によって比較回路５０が作動することになる。
【００４７】
この実施例によれば、電流検出回路３０の出力電圧に直流電源ＥＢの分配電圧をバイアスとして付加することによって、電流検出回路３０の出力電圧と基準電圧Ｖref との相対的な電圧差を小さくできることから、比較回路５０の基準電圧Ｖref を実質的に可変したと同等の機能を奏することになる。従って、電源変動時におけるスイッチング素子ＱＡのスイッチング動作を適切に制御することができる。
【００４８】
図９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１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、出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａとスイッチング素子ＱＡとの接続点ＣＮに基準電圧降下回路６０を接続したことと、比較回路５０Ａの非反転入力端子への基準電圧Ｖref の印加に変更を加えたことである。
【００４９】
この基準電圧降下回路６０は抵抗Ｒ8 〜Ｒ14と、コンデンサＣ3 と、トランジスタＱ1 〜Ｑ2 と、ダイオ−ドＤ1 と、ツェナ−ダイオ−ドＺＤ2 とから構成されている。具体的には、接続点ＣＮには抵抗Ｒ8 ，Ｒ9 とが直列に接続されており、その中点から抵抗Ｒ10がトランジスタＱ1 のベ−スに接続されている。このトランジスタＱ1 のコレクタには直流電源ＥＢの電圧ＶINが、エミッタには抵抗Ｒ11及びダイオ−ドＤ1 とコンデンサＣ3 との直列回路がそれぞれ接続されている。ダイオ−ドＤ1 の出力側にはツェナ−ダイオ−ドＺＤ2 を介して抵抗Ｒ12，Ｒ13が接続されており、抵抗Ｒ13はトランジスタＱ2 のベ−スに接続されている。このトランジスタＱ2 のコレクタには抵抗Ｒ14が接続されており、エミッタは設置されている。
【００５０】
一方、比較回路５０ＡはオペアンプＯＰと、ヒステリシス用の抵抗Ｒ4 〜Ｒ5 と、抵抗Ｒ15〜Ｒ16と、ツェナ−ダイオ−ドＺＤ3 とから構成されている。具体的には、オペアンプＯＰの反転入力端子（−）には電流検出回路３０の出力が付与されており、非反転入力端子（＋）には抵抗Ｒ4 ，抵抗Ｒ15〜Ｒ16の直列回路を介して直流電源ＥＢが接続されている。そして、抵抗Ｒ15と抵抗Ｒ16との接続点にはツェナ−ダイオ−ドＺＤ3 が接続されており、この接続点の電圧は常にツェナ−ダイオ−ドＺＤ3 によるツェナ−電圧に維持され、基準電圧Ｖref として作用する。又、抵抗Ｒ4 と抵抗Ｒ15との接続点Ｐには基準電圧降下回路６０における抵抗Ｒ14の一端が接続されている。
【００５１】
この点灯装置の動作は基本的には図１に示す点灯装置と同じである。異なる点は、基準電圧降下回路６０は高周波電圧発生回路ＨＡ２の出力側に希ガス放電灯ＤＬが接続されていなかったり、或いは接続されていても点灯しない場合にのみ動作し、希ガス放電灯ＤＬが正常に点灯する場合には動作しないことであり、又、比較回路５０Ａに付与される基準電圧Ｖref は基準電圧降下回路６０の動作に応じて変化（降下）させることができることである。
【００５２】
例えば高周波電圧発生回路ＨＡ２の出力側に希ガス放電灯ＤＬが接続されていない無負荷状態で動作させると、スイッチング素子ＱＡのオン・オフ動作に関連して出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａには（Ｎａ／Ｎｃ）・Ｖｆなる高い電圧Ｖｄが発生する。ここで、Ｎａ，Ｎｃは一次コイルＴＲａ，二次コイルＴＲｃの卷線数、Ｖｆは二次コイルＴＲｃに発生した電圧である。この電圧Ｖｄは抵抗Ｒ8 と抵抗Ｒ9 との抵抗比によって分圧され、抵抗Ｒ10を介してトランジスタＱ1 のベ−スに印加される。尚、この分圧電圧はトランジスタＱ1 がシリコントランジスタの場合、０．６Ｖ程度となり、高い電圧Ｖｄが発生しない正常状態では０．３Ｖ程度以下となるように設定されている。トランジスタＱ1 に０．６Ｖ程度の電圧が印加されると、トランジスタＱ1 はオン動作し、直流電源ＥＢからトランジスタＱ1 ，抵抗Ｒ11に電流が流れ、抵抗Ｒ11に電圧（例えば２〜４Ｖ程度の電圧）が発生する。この電圧はダイオ−ドＤ1 を介してコンデンサＣ3 に充電され、この電圧がツェナ−ダイオ−ドＺＤ2 のツェナ−電圧を越えると、抵抗Ｒ12に電圧（例えば１〜２Ｖ程度の電圧）が発生し、抵抗Ｒ13を介してトランジスタＱ2 のベ−スに印加される結果、トランジスタＱ2 はオン動作する。一方、オペアンプＯＰの非反転入力端子にはツェナ−ダイオ−ドＺＤ3 のツェナ−電圧によって決定される基準電圧Ｖref が印加されているのであるが、上述のように、トランジスタＱ2 のオン動作によって抵抗Ｒ15，抵抗Ｒ14に電流が流れ、抵抗Ｒ15に電圧降下が生ずる。この結果、オペアンプＯＰの非反転入力端子にはツェナ−ダイオ−ドＺＤ3 のツェナ−電圧から抵抗Ｒ15の電圧降下分を減算したかなり低い電圧が基準電圧として印加されることになる。従って、電流検出回路３０の出力電圧は電圧降下した基準電圧と比較されるものの、比較回路５０Ａからは直ちにハイレベルの信号が出力され、駆動回路２０Ａからはスイッチング素子ＱＡにゲ−ト信号が付与されなくなるために、スイッチング素子ＱＡがオフ動作状態になる。このために、出力トランスＴＲＡの二次コイルＴＲｃから一次コイルＴＲａに誘起される高い電圧Ｖｄは解消され、スイッチング素子ＱＡの破壊も免れることができる。
【００５３】
この実施例によれば、高周波電圧発生回路ＨＡ２には定電力化回路ＰＳＴ１の他に基準電圧降下回路６０が追加されているために、高周波電圧発生回路ＨＡ２の出力側に希ガス放電灯ＤＬが接続されていなかったり、接続されていても点灯しなかったりした場合でも、直ちに基準電圧降下回路６０及び比較回路５０Ａの協働作用によって基準電圧を降下させることによって、出力トランスＴＲＡの一次コイルＴＲａに発生する不所望に高い電圧Ｖｄが抑制される。従って、スイッチング素子ＱＡの破壊を未然に防止することができる。
【００５４】
図１０〜図１１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２〜３に示す希ガス放電灯ＤＬと同じである。異なる点は、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はすべてストレ−ト状に形成したことである。尚、異形部６Ａは三角状の他、半円状，矩形状などに形成することもできる。
【００５５】
特に、この構造の希ガス放電灯ＤＬが図１（図８又は図９でも可）に示す点灯装置に組み込まれた場合には、すべての外部電極がフロ−ティングの状態で点灯されると、電源ラインが定格電圧に維持されていても放電が不安定であり、縞状の放電状態が目視されることもある上、チラツキも発生することがある。しかしながら、図１に示すように、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。
【００５６】
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電圧が印加された場合、側縁部６ｂの異形部６Ａ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。
【００５７】
図１２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２〜図３に示す希ガス放電灯と同じである。尚、この希ガス放電灯ＤＬの組み込まれる点灯装置は図１の他、図８，図９に示す希ガス放電灯の点灯装置であってもよい。異なる点は、外部電極５，６の側縁部５ｂ，６ｂに、軸方向の端部を除く中央部分（例えば全長の２０〜７０％、好ましくは３０〜５０％の範囲）に三角状の異形部５Ａ，６Ａを形成し、それ以外の外部電極の側縁部はすべてストレ−ト状に形成したことである。尚、外部電極６は接地されている。
【００５８】
この実施例によれば、上述の実施例と同様の効果が得られる上、外部電極５，６の中央部分は異形部５Ａ，６Ａの形成によって電極としての面積が縮小されているために、点灯時における電流密度が低くなり、軸方向における外囲器１の中央部分と端部との温度差が緩和される。従って、点灯初期から安定状態に至るまでに生ずる照度の減衰を近似させることができ、軸方向の照度分布を均一化する方向に改善できる。
【００５９】
又、外部電極５，６における異形部５Ａ，６Ａの形成領域が第１，第４の実施例に比較して狭いにも拘らず、同様の始動特性が得られる上に、異形部５Ａ，６Ａの形成されていない部分にも異形部分と同様な放電が生成され、安定した放電状態が得られる。
【００６０】
図１３は本発明の第６の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１２に示す希ガス放電灯と同じである。尚、この希ガス放電灯ＤＬの組み込まれる点灯装置は図１の他、図８，図９に示す希ガス放電灯の点灯装置であってもよい。異なる点は、外部電極６の側縁部６ｂにおける異形部６Ａを省略し、ストレ−ト状に構成したことである。
【００６１】
図１４は本発明の第７の実施例を示すものであって、基本的な構成は図２〜図３に示す希ガス放電灯と同じである。尚、この希ガス放電灯ＤＬの組み込まれる点灯装置は図１の他、図８，図９に示す希ガス放電灯の点灯装置であってもよい。異なる点は、外囲器１の外周面に異形部５Ａ，６Ａを有する外部電極５，６を、第１，第２の開口部７，８が形成されるように互いに離隔して貼着すること及び外囲器１の外周面に透光性シ−ト４Ａを、貼着した外部電極５，６が被覆されるように巻回して装着したことである。尚、この透光性シ−ト４Ａの一方の面には接着層が形成されており、巻回によって接着される。
【００６２】
図１５は本発明の第８の実施例を示すものであって、基本的な構成は図１０〜図１１に示す希ガス放電灯と同じである。異なる点は、外囲器１の外周面に異形部５Ａ，６Ａを有する外部電極５，６を、第１，第２の開口部７，８が形成されるように互いに離隔して貼着した後に、外囲器１の外周面に熱収縮性樹脂よりなる保護チュ−ブ１２を、貼着した外部電極５，６が被覆されるように装着し、熱収縮させて密着させたことである。尚、この保護チュ−ブ１２としては、例えば熱収縮性の付与されたＰＥＴ樹脂などが好適し、例えば１５０〜２００°Ｃ程度に加熱することによって熱収縮して外囲器１に密着される。
【００６３】
この実施例によれば、上述の各実施例のように透光性シ−ト（外装用の絶縁部材）に重ね合わせ部分が存在しないために、どのような条件下で使用しても、保護チュ−ブ１２が外囲器１から剥がれることはなく、外部電極５，６の露出を確実に防止でき、安全性を高めることが期待できる。
【００６４】
尚、本発明は、何ら上記実施例にのみ制約されることなく、例えば電流検出回路と比較回路との間に接続された進相回路は点灯装置に対する要求精度によっては省略することもできる。又、駆動回路はスイッチング素子にオフ期間が一定の駆動信号を付与できれば、単安定マルチバイブレ−タ以外の回路素子を適用することもできる。又、基準電圧降下回路は高周波電圧発生回路の出力側における実質的な無負荷を速やかに回避できれば、図示例の回路に制約されない。特に、スイッチング素子のオフ期間はランプ電流の跳ね返り期間内に設定することが最も望ましいが、自由振動の最初の１周期以内、又は最初のピ−ク点から跳ね返り期間の終了する期間内のいずれかに設定することもできる。又、点灯装置に組み込まれる希ガス放電灯において、それの発光層はアパ−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し、異形部を有する外部電極の接地は省略することもできるし、さらには異形部を省略することもできる。さらには、外部電極の形態において、帯状とは全体としての形態が帯状であることを意味し、側縁部や側縁部でない部分に異形部，孔などが存在したりするものも含まれるものとする。
【００６５】
【実施例】
次に、実験例について説明する。まず、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それぞれ６５，１５，２０重量％の割合で混合してなる水溶性の蛍光体塗布液を外径が８ｍｍ，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１２ｍｇ／ｃｍ2 である。次に、外囲器をトップシ−ル法によって封止し、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１０〜図１１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。
【００６６】
この希ガス放電灯を図１に示す点灯回路に組み込み、異形部を有する外部電極を接地し、高周波電圧発生回路におけるスイッチング素子のオフ期間を、ランプ電流の跳ね返り期間の前半に設定すると共に、高周波電圧発生回路の出力電圧を定格値（周波数が３０ＫＨｚで、パルス電圧が２０００Ｖ0-P ）に設定して希ガス放電灯を点灯させ、希ガス放電灯の中央部分から８ｍｍ離れた部所に照度計を配置して照度を測定したところ、３８０００Ｌｘであり、高周波電圧発生回路の入力電流は６２０ｍＡであった。尚、スイッチング素子のオフ期間を跳ね返り期間外に遅らせたものは、３８０００Ｌｘの照度を得るために入力電流を７９０ｍＡに増加しなければならなかった。従って、本発明装置においては、入力電流を７９０ｍＡにまで増加させれば、照度をさらに高めることができるものである。又、点灯状態でのチラツキの発生はなく、安定した放電状態が観察された。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高周波電圧発生回路には出力トランスの一次コイルに直列接続されたスイッチング素子を含む定電力化回路が組み込まれているために、高周波電圧発生回路の入力側の電力を電源変動に影響されることなくほぼ一定に制御できる。従って、希ガス放電灯の光量を安定化できる。
【００６８】
又、希ガス放電灯の点灯状態において、スイッチング素子のオフ期間は出力トランスの二次コイル側の実効インダクタンスと希ガス放電灯が点灯した状態の実効静電容量とにより発生するランプ電流の自由振動の最初の１周期以内に設定されており、しかも、その長さもほぼ一定に設定されているために、スイッチング素子がオフ状態になってから再びオン状態になるタイミングを常に一定にできる。従って、ランプ電流の増加による明るさ（光量）の増加する時期が一定となり、変動の少ない安定した明るさが得られる。
【００６９】
特に、スイッチング素子のオフ期間を、ランプ電流の方向が反転する跳ね返り期間内に設定すれば、高周波電圧発生回路の入力電流をことさらに増加させなくても、跳ね返り期間に流れるランプ電流を有効に増加させることができ、これに伴って、光量も電流増加分に応じて増加させることができる。従って、希ガス放電灯の光量を増加できるのみならず、点灯装置の効率も高めることができ、例えばＯＡ機器における原稿の送り速度の高速化にも対応が可能となる。
【００７０】
又、電流検出回路と比較回路との間にコンデンサを含む進相回路を接続すれば、駆動回路などの回路内で信号遅延が生じても、スイッチング素子を適切なタイミングにてオフ動作させることができ、望ましい定電力化機能を奏することが可能になる。
【００７１】
さらには、希ガス放電灯における第２の開口部を形成する外部電極のいずれかの側縁部に異形部を形成すれば、高周波電圧発生回路から外部電極にパルス状の高周波電圧を印加した場合、異形部に電界が集中し、希ガス空間を介して外部電極間で容易に放電する。従って、電源変動によって外部電極への印加電圧が少々低くなったりしても確実に点灯させることができる上、チラツキの発生も抑制できる。特に、点灯装置への組み込み状態において、異形部の形成された外部電極を接地すれば、異形部の形成と相俟って、放電状態の安定性を向上でき、チラツキの発生も効果的に抑制できる。
【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の縦断面図。
【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の動作説明図であって、同図（ａ）はゲ−ト信号の波形図、同図（ｂ）はスイッチング素子に流れるドレイン電流の波形図、同図（ｃ）はランプ電流の波形図、同図（ｄ）は発光波形図。
【図５】ランプ電流とスイッチング素子の駆動タイミングとの関係を示す拡大図であって、同図（ａ）はランプ電流の波形図、同図（ｂ）はゲ−ト信号の波形図、同図（ｃ）は発光波形図。
【図６】図１に示す定電力化回路の動作説明図であって、同図（ａ）は第１〜第３のドレイン電流の波形図、同図（ｂ）は第１のドレイン電流に対応するゲ−ト信号の波形図、同図（ｃ）は第２のドレイン電流に対応するゲ−ト信号の波形図、同図（ｄ）は第３のドレイン電流に対応するゲ−ト信号の波形図。
【図７】図１に示す定電力化回路における進相回路の動作説明図であって、同図（ａ）はドレイン電流の波形図、同図（ｂ）はドレイン電流に対応するゲ−ト信号の波形図。
【図８】本発明の第２の実施例を示す点灯装置の電気回路図。
【図９】本発明の第３の実施例を示す点灯装置の電気回路図。
【図１０】本発明の第４の実施例を示す縦断面図。
【図１１】図１０に示す希ガス放電灯の外囲器及び外部電極の展開図。
【図１２】本発明の第５の実施例を示す希ガス放電灯の外囲器及び外部電極の展開図。
【図１３】本発明の第６の実施例を示す希ガス放電灯の外囲器及び外部電極の展開図。
【図１４】本発明の第７の実施例を示す縦断面図。
【図１５】本発明の第８の実施例を示す縦断面図。
【図１６】先行技術にかかる希ガス放電灯の縦断面図。
【図１７】先行技術にかかるシ−ト構体の展開図。
【図１８】図１７のＸ−Ｘ断面図。
【図１９】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２０】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。
【符号の説明】
１ 外囲器
２ 発光層
２ａ アパ−チャ部
３ シ−ト構体
４，４Ａ 透光性シ−ト（絶縁部材）
５，６ 外部電極
５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ 側縁部
５Ａ，６Ａ 異形部
７ 第１の開口部
８ 第２の開口部
１２ 保護チュ−ブ（絶縁部材）
２０Ａ 駆動回路
３０ 電流検出回路（抵抗）
４０ 進相回路
５０，５０Ａ 比較回路
６０ 基準電圧降下回路
ＤＬ 希ガス放電灯
ＨＡ，ＨＡ１，ＨＡ２ 高周波電圧発生回路
ＴＲＡ 出力トランス
ＴＲａ 一次コイル
ＴＲｃ 二次コイル
ＱＡ スイッチング素子
ＣＡ コンデンサ
ＰＳＴ，ＰＳＴ１ 定電力化回路
ＯＰ オペアンプ
Ｍ 単安定マルチバイブレ−タ
Ｒ1 〜Ｒ16 抵抗
Ｃ1 〜Ｃ3 コンデンサ
ＺＤ1 〜ＺＤ3 ツェナ−ダイオ−ド
Ｑ1 〜Ｑ2 トランジスタ
Claims (6)
- 希ガス放電灯の点灯装置であって、
出力トランスの入力側に設けられたスイッチング素子を含む定電力化回路と、
駆動信号の付与・停止によるスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて出力トランスの出力側にパルス状の高周波電圧を発生する高周波電圧発生回路とを具備し、
前記希ガス放電灯を高周波電圧発生回路の出力側に、一対の外部電極にパルス状の高周波電圧が印加されるように接続し、かつ希ガス放電灯の点灯状態における高周波電圧発生回路の入力側の電力を、定電力化回路によってほぼ一定となるように制御を行い、
前記定電力化回路は、少なくとも、出力トランスの一次コイルに直列接続したスイッチング素子と、スイッチング素子に直列接続した電流検出回路と、電流検出回路にて検出した電流に対応する出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路と、比較回路において電流検出回路の出力電圧が基準電圧より高くなった時に出力される信号に基づいてスイッチング素子をオフ動作させた後、予め設定された一定時間後にスイッチング素子をオン動作させる駆動信号を出力する駆動回路とから構成され、
前記スイッチング素子のオフ期間を、出力トランスの二次コイル側の実効インダクタンスと希ガス放電灯が点灯した状態の実効静電容量とにより発生するランプ電流の自由振動の最初の１周期以内であり、自由振動の最初のピ−ク点からランプ電流の反転する跳ね返り期間の間に設定したことを特徴とする希ガス放電灯の点灯装置。 - 前記高周波電圧発生回路は、少なくとも、一次，二次コイルを有する出力トランスと、出力トランスの一次コイルに直列接続したスイッチング素子を含む定電力化回路と、出力トランスの一次コイルと定電力化回路との直列回路にほぼ並列的に接続したコンデンサとから構成したことを特徴とする請求項１記載の希ガス放電灯の点灯装置。
- 前記定電力化回路は、少なくとも、出力トランスの一次コイルに直列接続したスイッチング素子と、スイッチング素子に直列接続した電流検出回路と、電流検出回路にて検出した電流に対応する出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路と、電流検出回路と比較回路との間に接続したコンデンサ，抵抗を含む進相回路と、比較回路において電流検出回路の出力電圧が基準電圧より高くなった時に出力される信号に基づいてスイッチング素子をオフ動作させた後、予め設定された一定時間後にスイッチング素子をオン動作させる駆動信号を出力する駆動回路とから構成してなり、比較回路，駆動回路などでの信号の遅延を進相回路にて補正する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。
- 前記スイッチング素子のオフ期間が一定となる駆動信号を付与する駆動回路を、単安定マルチバイブレ−タにて構成したことを特徴とする請求項１又は３に記載の希ガス放電灯の点灯装置。
- 前記定電力化回路の比較回路を主としてオペアンプにて構成してなり、オペアンプの非反転入力端子に基準電圧を、反転入力端子に電流検出回路の出力電圧をそれぞれ印加したことを特徴とする請求項１又は３に記載の希ガス放電灯の点灯装置。
- 前記定電力化回路におけるオペアンプの反転入力端子に電源電圧の分配電圧をバイアス電圧として印加したことを特徴とする請求項５に記載の希ガス放電灯の点灯装置。
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