JPH10223385A - 外部電極形放電ランプ点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外部電極形放電ランプの始動を容易にするとと
もに、点灯中の出力電圧を実効的に低くして絶縁処理を
容易にした外部電極形放電ランプ点灯装置およびこれを
用いた照明装置を提供する。 【解決手段】放電媒体を封入した気密容器の外部に一対
の電極を配設してなる外部電極形放電ランプの少なくと
も始動時に電極間に正弦波の波高率より波高率が大きい
交流電圧を出力する交流電源を具備した。外部電極形放
電ランプの始動は印加する交流電圧のピーク値により左
右されるから、波高率を高くすることのより、実効値を
変えないでピーク値を高くして始動性を向上できる。ま
た、絶縁劣化は主として印加する電圧の実効値に左右さ
れるから、波高値を高くしても実効値は変えなくするこ
とができ、したがって絶縁処理が容易になる。これとは
別に、点灯時には始動時より出力電圧を低くすることに
より、相対的に高い始動時の電圧印加時間を短時間にす
ることでも始動性向上と絶縁処理の容易化を図ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は外部電極形放電ラン
プ点灯装置およびこれを用いた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】外部電極形放電ランプは、放電媒体を封
入した気密容器の外面に一対の電極を配設した構成であ
り、容量性負荷で、正特性のため、始動電圧とランプ電
圧とがほぼ同一である。したがって、内部電極間に形成
される陽光柱放電のように負特性を補正するためのバラ
ストは不要である。

【０００３】外部電極形放電ランプの用途が拡大するに
伴い、その光出力について種々の要求があり、特に比較
的大きな光出力の要求に対しては、管径を大きくした
り、封入ガス圧を高くしたり、さらに封入ガスの種類を
複数種混合したりするなどの方策が試みられている。

【０００４】ところが、管径を大きくすると、始動電圧
が上昇する。また、この種の高光出力の放電ランプの製
造上不純ガスの混入を完全に回避することが困難であ
り、その結果さらに始動電圧が高くなる。特に複数の放
電媒体を封入して放電ランプを製造する場合には、不純
ガス混入の機会が増加する。

【０００５】従来は、これらに対処して点灯装置すなわ
ち外部電極形放電ランプに好ましくは高周波の交流電圧
を印加する交流電源の出力電圧を高く設定するととも
に、定電流インピーダンスを放電ランプと直列に挿入す
る構成を採用するか、または点灯周波数を高くして放電
ランプの始動電圧を低下させようとしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の構成
は常時高い出力電圧、場合によっては数ＫＶを超える出
力電圧を外部電極放電ランプに印加し続けるので、点灯
装置および外部電極形放電ランプに対する絶縁要求が高
くなるとともに、定電流インピーダンスによる電力損失
が生じるから、効率が低下するという問題がある。

【０００７】また、後者の構成では、周波数を高くして
もその割には始動性の改善が得られないとともに、周波
数を高めることに伴って高周波ノイズが著しく増加する
ために、その除去に多大の困難を伴う問題がある。

【０００８】本発明は、外部電極形放電ランプの始動を
容易にするとともに、外部電極形放電ランプおよび交流
電源の絶縁処理を容易にした外部電極形放電ランプ点灯
装置およびこれを用いた照明装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の外部電
極形放電ランプ点灯装置は、放電媒体を封入した気密容
器の外部に一対の電極を配設してなる外部電極形放電ラ
ンプの少なくとも始動時に電極間に対して波高率が正弦
波のそれより大きい交流電圧を出力する交流電源を具備
していることを特徴としている。

【００１０】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。

【００１１】外部電極形放電ランプについて 外部電極形放電ランプは、エキシマー放電現象を利用す
る放電ランプで、ガラスバルブなどからなる気密容器内
にヘリウム、アルゴン、キセノンなどの希ガスやＫｒ
Ｆ、ＡｒＣｌなどの希ガスハロゲン化物などの放電媒
体、またはこれらの放電媒体に水銀ハライド、あるいは
水銀単体などを加えたものを用いることができる。な
お、エキシマーとは、励起状態の原子または分子と基底
状態の原子または分子が結合した２量体をいう。

【００１２】外部電極は、気密容器の外面に相対向する
ように一対の金属薄板など、または金属メッシュなどか
らなる導電体を接着などにより被着させて形成する。そ
して、電極をたとえばシリコーン樹脂、ポリイミド樹脂
などによって絶縁被覆して絶縁処理する。

【００１３】発光の取り出しは、電極間の間隙や気密容
器の端面など所望の部分から行うことができる。所望の
箇所から光を導出するために、光導出用の窓を残してそ
れ以外の箇所を遮光性の被覆を気密容器の周囲に形成す
ることができる。この遮光性の被覆を絶縁被覆と別に形
成してもよいし、所望により絶縁被覆と兼ねることもで
きる。たとえば黒色のポリイミド樹脂を用いて被覆する
と、絶縁と遮光とを兼ねたものを実現することができ
る。

【００１４】外部電極形放電ランプは、その構造からも
理解できるように放電媒体を誘電体とするコンデンサと
等価であるから、前述したように容量性で、負荷特性は
正特性である。そして、始動電圧およびランプ電圧はほ
ぼ同一であるが、始動すると内部インピーダンスが低下
するので、最適発光量を得るには、始動後に印加電圧を
適当な値まで低下させるのが好ましい。

【００１５】ところで、外部電極形放電放ランプの発光
量を高めるには、気密容器の管径を大きくする、気密容
器の管長を大きくする、放電媒体の封入圧を高める、水
銀を追加するなどのいずれか一または任意の組み合わせ
を採用することにより実現できる。しかし、前３者では
発光量の増加に比例して始動電圧も比例的に高くなる。
また、後者では水銀の導入に伴って温度依存性が現れ
る。

【００１６】本発明においては、気密容器のサイズを任
意に選定することができ、外径４ｍｍ以下、長さ２００
ｍｍ程度以下の小さいものから、外径１００ｍｍ程度お
よびまたは管長４００ｍｍ程度までのものに対しても適
応することができる。

【００１７】また、気密容器の形状は、任意であり、た
とえば直管状のもの、２重管状のものなどを採用するこ
とができる。

【００１８】外部電極形放電ランプの発光は、放電によ
り発生する紫外線で蛍光体を励起して可視光を発光させ
ることができる。また、可視光に限らないでたとえば紫
外線放電により発生する紫外線と波長の異なる紫外線を
発生させることもできる。さらに、放電により発生する
短波長の紫外線を直接利用することもできる。

【００１９】交流電源について 交流電源から外部電極形放電ランプに印加すべく出力さ
れる交流電圧は、その波高率が正弦波の波高率約１．４
１より大きいのであれば、波形は制限されない。しか
し、波高率は好ましくは１．６以上、最適には１．８〜
３の範囲である。

【００２０】波高率を高くするには、たとえば正弦波の
基本周波数に対して高調波を重畳することによって容易
に実現することができる。重畳する高調波としては、奇
数倍特に第３または５高調波が好ましいが、他の奇数倍
の高調波でもよいし、重畳する位相次第では偶数倍たと
えば第４高調波でも高いピーク電圧を与えることができ
る。奇数倍の高調波であっても位相をピーク値が高くな
るように配慮する必要がある。また、３角波など特殊波
形でピーク値の高い電圧を用いることもできる。

【００２１】波高率の高い電圧は、少なくとも始動時に
印加されればよい。すなわち、始動後は波高率を低くし
て正弦波、台形波または矩形波などを出力するようにし
ても点灯を維持することができる。

【００２２】始動時とは、放電ランプが発光を開始する
までをいうが、予定している外部電極形放電ランプの大
多数が始動する時間を予め統計的に求めておき、当該時
間を便宜的に始動時間とすることができる。

【００２３】しかし、交流電源の回路構成の簡単化のた
めには、始動後も波高率の高い電圧を継続して印加する
ことを許容するものである。これによって放電および絶
縁に対する格別の不都合はない。

【００２４】始動後に波高率を低下させようとする場合
に、放電ランプの始動をランプ電流または発光を監視し
て自動的に検知し、その際の検知信号によって波高率を
変更させることができる。始動後に実効値を変えないで
波高率を低下させるか、または適正発光量を得るため
に、予定量だけ実効値を低下させるとともに、波高率を
低下させることにより、配線間または配線・接地間にお
ける高調波の漏洩を始動時のみに限定することができ
る。

【００２５】始動および点灯中の交流の周波数は一般的
には制限されないが、高い点灯効率が得られて、しかも
絶縁がしやすく、浮遊・分布容量による漏洩も比較的少
ないという実用的に好ましのは、２０〜８０ＫＨｚの範
囲である。

【００２６】次に、交流電源の構成としては、一般に商
用交流電源が得やすいので、商用周波交流を整流して直
流とし、直流を電源として作動するインバータを用いる
ことができる。インバータは、一石式インバータ、並列
インバータ、ハーフブリッジインバータ、フルブリッジ
インバータまたはこれらの変形インバータなど任意所望
のものを用いることができる。また、インバータと整流
手段との間にチョッパを介在させてインバータに所望の
入力電圧を供給するとともに非平滑整流を平滑化し、さ
らに電源の力率を高めることができる。

【００２７】作用について 外部電極形放電ランプの始動は、印加する電圧のピーク
電圧により決定されるので、波形率を正弦波より大きく
することにより、始動性が向上する。

【００２８】これに対して、絶縁劣化は主として印加す
る電圧の実効値によって左右されるから、波高率を高く
しても実効値を高くしない限り絶縁劣化に殆ど悪影響が
ない。このことから、本発明においては、外部電極形放
電ランプの始動性と絶縁維持とをともに満足することが
できるということを理解できるであろう。さらに、交流
電源の出力電圧を高くするとともに定電流インピーダン
スを用いる必要がないから、点灯効率を高くすることが
できる。

【００２９】なお、絶縁劣化は、外部電極の絶縁被覆の
トラッキングによる絶縁劣化および熱劣化による絶縁抵
抗低下および気密容器の表面汚染による絶縁抵抗低下を
意味する。そして、絶縁劣化に伴い火花放電が発生し、
発煙、発火に発展することがある。

【００３０】請求項２の発明の外部電極形放電ランプ
は、請求項１記載の外部電極形放電ランプ点灯装置にお
いて、交流電圧は、正弦波の基本周波数に奇数倍の高調
波を重畳することによって形成されていることを特徴と
している。

【００３１】本発明によれば、波高値の高い電圧を簡単
に得ることができる。前述のように高調波の重畳位相を
ピーク電圧が高くなるように配慮する必要がある。ま
た、実用的には第３高調波または第５高調波を用いるの
が好ましい。

【００３２】請求項３の発明の外部電極形放電ランプ点
灯装置は、請求項１または２記載の外部電極形放電ラン
プ点灯装置において、交流電源は、基本周波数に共振す
る第１の共振回路および基本周波数の高調波に共振する
第２の共振回路を備えたインバータを含んでいることを
特徴としている。

【００３３】本発明は、高調波を基本周波数に重畳する
のに実際的な構成を規定している。すなわち、インバー
タにおいては、正弦波を形成するために、基本周波数に
共振する共振回路を具備している一般的であるが、これ
に加えて所望の高調波に共振する共振回路を付加するこ
とにより、高調波を重畳することができる。たとえばイ
ンバータの出力トランスに３次巻線を配設して、所望の
高調波に対する共振用のコンデンサを接続すればよい。
３次巻線を配設するのに代えて２次巻線に高調波共振用
のコンデンサを接続してもよい。さらに、２次巻線にタ
ップを設けてこれに共振用のコンデンサを接続して、２
次巻線の一部との間で高調波共振回路を形成してもよ
い。さらにまた、外部電極形放電ランプの静電容量と出
力トランスのインダクタンスとで高調波共振回路を形成
してもよい。

【００３４】請求項４の発明の外部電極形放電ランプ点
灯装置は、放電媒体を封入した気密容器の外部に一対の
電極を配設してなる外部電極形放電ランプに対して始動
時に出力する出力電圧より点灯時に出力する出力電圧の
方が相対的に低くなるように出力電圧可変に構成された
交流電源を具備していることを特徴としている。

【００３５】本発明において、交流電源の出力電圧を可
変にするのは、どのような構成でもよい。たとえば出力
トランスを備えている場合に、その１次または２次巻線
の巻線数をタップによって切り換えることによって実現
することができる。

【００３６】陽光柱放電の場合は負特性であるから、バ
ラストを用いる必要があるため、放電ランプが始動する
と、放電ランプの両端間の電圧はランプ電圧となり、ラ
ンプ電圧は始動時に印加する電圧および電源の出力電圧
に比較してかなり低いので、出力電圧とランプ電圧との
ベクトル差の電圧はバラストの両端に印加される。すな
わち、一般の陽光柱放電を利用する放電ランプの場合も
始動時に放電ランプに印加される電圧より始動後に放電
ランプに印加される電圧は低くなるが、これは上述から
明らかなようにバラストによる電圧分担によって生じる
ものである。

【００３７】これに対して、本発明においては基本的に
バラストは不要であるため、交流電源の出力電圧そのも
のを変更するものである。

【００３８】そうして、外部電極形放電ランプは始動す
ると、その内部インピーダンスが低下する。本発明にお
いては、始動後すなわち点灯時の出力電圧を始動時より
低下させるので、過剰のランプ電流が流れて過剰な発光
が行われないように作用する。その結果、外部電極形放
電ランプは適正な光量で発光する。これに対して、始動
後も交流電源の出力電圧が不変であると、始動後に内部
インピーダンス低下に伴って電流が大きくなり、過剰な
発光が行われる。その結果、必要以上の電力消費が行わ
れるという無駄が発生する。

【００３９】また、点灯中の出力電圧に比べて始動時の
電圧は高い始動時間が短いので、このような高電圧が継
続して印加される場合に比べて絶縁処理が簡単になる。

【００４０】請求項５の発明の外部電極形放電ランプ点
灯装置は、請求項４記載の外部電極形放電ランプ点灯装
置において、交流電源は、チョッパおよびチョッパの出
力端に入力端が接続されたインバータを備え、チョッパ
の出力電圧を変更することにより、出力電圧可変に構成
されていることを特徴としている。

【００４１】インバータの入力端と直流電源との間にチ
ョッパを介在すると、非平滑化整流であっても平滑化で
きるとともに、電源の力率を高くすることができるの
で、近時このような構成を多用される傾向があるが、本
発明においては、始動後チョッパの帰還用分圧回路の分
圧比を変更することによって、インバータの出力電圧を
点灯に都合のよい低い電圧に容易に可変にすることがで
きる。しかも、無接点制御を行うことができる。

【００４２】したがって、本発明においては、出力電圧
可変の交流電源を簡単な構成で実現できる。

【００４３】請求項６の外部電極形放電ランプ点灯装置
は、請求項４または５記載の外部電極形放電ランプ点灯
装置において、始動時間は、１〜３０秒に設定されてい
ることを特徴としている。

【００４４】上記の時間を始動時間として設定するに
は、たとえばタイマを備えて交流電源への電源印加と同
時に計時を開始するとともに、始動時間中高い電圧を出
力し、始動時間経過に低い電圧を出力するように交流電
源を制御することによって構成できる。

【００４５】本発明において、始動時間を１秒以上と規
定するのは、１秒以上の時間であれば、外部電極形放電
ランプの始動の確率が著しく高くなるからである。ま
た、３０秒以下と規定するのは、３０秒までにほぼ１０
０％の確率で始動するからである。また、上記の時間で
あれば絶縁劣化を促進することはない。

【００４６】請求項７の発明の外部電極形放電ランプ点
灯装置は、請求項４ないし６のいずれか一記載の外部電
極形放電ランプ点灯装置において、始動時の出力電圧
は、点灯時の出力電圧に対して１３０〜１８０％である
ことを特徴としている。

【００４７】本発明において、始動時の電圧を点灯時の
電圧に対して１３０％以上と規定したのは、この値以上
であれば、確実に効果が得られるからである。また、１
８０％以下と規定したのは、この値以下であれば短時間
の電圧印加なら電源の設計を大きく変えることなく絶縁
処理が可能であるからである。始動時の出力電圧は、交
流電源の設計、信頼性およびコストの点から、１５０±
１０％の範囲が実用上一層好ましい。

【００４８】そうして、本発明においては、始動時に印
加する出力電圧を上記の範囲に規定することにより、始
動が容易で、始動後は最適の発光を得ることができる。
また、絶縁処理も比較的容易である。

【００４９】請求項８の発明の外部電極形放電ランプ点
灯装置は、請求項１ないし７のいずれか一記載の外部電
極形放電ランプ点灯装置において、交流電源は、基本周
波数が２０〜８０ＫＨｚであることを特徴としている。

【００５０】本発明において、基本周波数を２０ＫＨｚ
以上と規定したのは、２０ＫＨｚ未満であると、可聴周
波数帯でるため、可聴ノイズを発生する恐れがあるから
である。また、８０ＫＨｚ以下と規定したのは、８０Ｋ
Ｈｚまでは点灯高い効率が得られるからである。また、
絶縁処理も比較的容易である。

【００５１】そうして、本発明においては基本周波数を
上記の範囲に規定することにより、高い点灯効率で点灯
することができるし、可聴ノイズの問題もない。

【００５２】請求項９の発明の外部電極形放電ランプ点
灯装置は、請求項１ないし８のいずれか一記載の外部電
極形放電ランプ点灯装置において、交流電源は、実質的
にバラスト要素を介することなく外部電極形放電ランプ
に出力電圧を印加するように構成されていることを特徴
としている。

【００５３】バラスト要素とは、外部電極形放電ランプ
と交流電源との間に電流を実質的に制限するインピーダ
ンスを意味する。そして、バラスト要素は、交流電源に
対して外付けのインピーダンスまたは交流電源に内蔵さ
れたインピーダンスたとえば出力トランスの漏洩インピ
ーダンスの形をとる。

【００５４】そうして、本発明においては、バラスト要
素を用いていないから、バラスト要素による損失がな
く、したがって効率の高い点灯を行うことができる。

【００５５】請求項１０の発明の外部電極形放電ランプ
点灯装置は、請求項１ないし９のいずれか一記載の外部
電極形放電ランプ点灯装置において、放電媒体を封入し
た気密容器の外部に一対の電極を配設してなる外部電極
形放電ランプを具備していることを特徴とする。

【００５６】本発明は、外部電極形放電ランプを外部電
極形放電ランプ点灯装置の構成の一部として具備してい
る。

【００５７】請求項１１の発明の照明装置は、照明装置
本体と；照明装置本体に支持された請求項１０記載の外
部電極形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。

【００５８】本発明の照明装置は、外部電極形放電ラン
プの発光を利用するあらゆる装置を含むもので、たとえ
ばファクシミリ、スキャナおよび複写機などの画像読取
装置を備えたＯＡ機器、液晶などのバックライト、紫外
線発生装置、車載用計器など種々の照明装置に適応す
る。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００６０】図１は、本発明の外部電極形放電ランプ点
灯装置を使用する外部電極形放電ランプの一例を示す正
面図である。

【００６１】図２は、同じく側面図である。

【００６２】各図において、１は気密容器、２は一対の
外部電極、３は絶縁被覆である。

【００６３】気密容器１は、両端が閉塞された円筒状を
なしたガラスバルブから構成されている。気密容器１の
内部にはキセノンガスが１００〜２００ｔｏｒｒ程度封
入されている。なお、気密容器１の長さは図面上短寸に
なっているが、任意に設定することができる。

【００６４】一対の外部電極２は、気密容器１の軸に沿
って平行に細長い金属薄板を気密容器の外面に接着剤を
用いて貼着している。図示を省略したが、各電極２には
交流電圧を印加するために、給電用の端子が配設され
る。

【００６５】絶縁被覆３は、少なくとも外部電極２を被
覆して電極２間および接地間を絶縁する。絶縁被覆３
は、たとえばシリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などの高
い絶縁抵抗と使用温度において高い耐熱性を示す合成樹
脂を用いて形成してある。絶縁被覆材料が透明性である
場合には、気密容器の全周にわたって絶縁被覆を形成
し、絶縁被覆を通して発光を導出してもよい。

【００６６】そうして、気密容器１の発光は気密容器１
の軸方向に沿って外部電極２の間から導出される。

【００６７】図３は、本発明の外部電極形放電ランプ点
灯装置を使用する外部電極形放電ランプの他の例を示す
正面図である。

【００６８】図４は、同じく側面図である。

【００６９】図において、１’は気密容器、２ａ、２ｂ
は外部電極である。なお、絶縁被覆は図示を省略してい
る。

【００７０】本外部電極形放電ランプは、気密容器１’
が２重管形構造を備えている点に特徴がある。

【００７１】気密容器１’は、先端を閉塞した径大の外
管１ａ内に、同じく先端を閉塞した径小の内管１ｂを同
軸に開口端から挿入し、両管１ａ、１ｂの開口端を封着
してなる。したがって、この気密容器１’は、外管１ａ
と内管１ｂとの間に円筒状の放電空間を形成している。

【００７２】気密容器１’の内部にはキセノンガス１０
０〜２００ｔｏｒｒと水銀を封入している。

【００７３】一方の外部電極２ａは、外管１ａの外面に
円筒状に形成されている。他方の外部電極２ｂは、内管
２ｂの内面に同じく円筒状に形成されている。

【００７４】そうして、気密容器１’の発光は気密容器
１’の端面から導出される。

【００７５】図５は、本発明の外部電極形放電ランプ点
灯装置の第１の実施形態を示す回路図である。

【００７６】図において、４は直流電源、５はインバー
タ主回路、６は出力トランス、７は基本周波数共振用コ
ンデンサ、８は外部電極形放電ランプ、９は第３高調波
共振用コンデンサである。

【００７７】直流電源４は、商用周波数の交流電源の電
圧を整流して得た整流化直流電源、電池電源などを用い
る。

【００７８】インバータ主回路５は、周知の適当な回路
方式のものを用いる。

【００７９】出力トランス６は、１次巻線６ａ、２次巻
線６ｂおよび３次巻線６ｃを備えている。１次巻線６ａ
は、インバータ主回路５の出力端および基本周波数共振
用コンデンサ７に接続している。２次巻線６ｂは、イン
バータの出力電圧を発生するもので、外部電極形放電ラ
ンプ８に接続している。

【００８０】基本周波数共振用コンデンサ７は、出力ト
ランス６の１次巻線６ａ側から見たインダクタンスと基
本周波数に対する共振回路１０を構成している。

【００８１】第３高調波共振用コンデンサ９は、出力ト
ランス６の３次巻線側から見たインダクタンスと第３高
調波に対する共振回路１１を構成している。

【００８２】以上のインバータ主回路５、出力トランス
６、基本周波数共振用コンデンサ７および第３高調波共
振用コンデンサ９は、外部電極形放電ランプ８に対する
交流電源としてのインバータを構成している。

【００８３】外部電極形放電ランプ８は、たとえば図１
〜４に示すような構造を備え、気密容器８ａおよび一対
の外部電極８ｂを有している。

【００８４】そうして、本実施形態においては、インバ
ータは基本周波数が６０ＫＨｚで、かつ第３高調波が重
畳した出力電圧を外部電極形放電ランプ８に印加する。

【００８５】図６は、図５に示す外部電極形放電ランプ
点灯装置における交流電源の出力電圧波形を示す波形図
である。

【００８６】図の電圧は第３高調波が重畳している結
果、波高値が約１．８である。

【００８７】図７は、基本周波数と第３高調波との関係
を説明する波形図である。

【００８８】図は、図６に示す出力電圧を形成する基本
周波数の波形１２およびこれに重畳される第３高調波の
波形１３をそれぞれ示している。

【００８９】図８は、図６に示す実施形態における点灯
周波数と点灯効率との関係を測定して求めたグラフであ
る。

【００９０】図において、横軸は点灯周波数（ＫＨｚ）
を、縦軸は６０ＫＨｚで点灯したときを１．０とする点
灯効率（相対比）を、それぞれ示す。

【００９１】測定に使用した外部電極形放電ランプは、
外径１５．５ｍｍ、長さ２５０ｍｍの円筒形の気密容器
内にキセノンガスを１５０ｔｏｒｒ封入してなるもので
ある。外部電極形放電ランプと交流電源との間の配線
は、ＵＬ３２３９ １０ＫＶ用電線を使用し、配線長を
両線とも５００ｍｍとした。

【００９２】曲線Ａは本発明の実施形態、曲線Ｂは基本
周波数のみの比較例をそれぞれ示す。すなわち、本発明
実施形態の場合は比較例とほぼ同等の点灯効率を示し、
むしろ周波数２０〜４０ＫＨｚおよび６０〜８０ＫＨｚ
においては若干高い点灯効率を示した。

【００９３】図９は、図６に示す実施形態における点灯
周波数と始動電圧との関係を測定して求めたグラフであ
る。

【００９４】図において、横軸は点灯周波数（ＫＨｚ）
を、縦軸は始動に必要な交流電源の出力電圧（Ｖ）を、
それぞれ示す。

【００９５】図８と同じ条件で測定した結果、曲線Ｃは
本発明の実施形態、曲線Ｄは比較例をそれぞれ示す。す
なわち、本発明実施形態は、比較例に比べて明らかに低
い始動電圧となる。点灯周波数２０〜８０ＫＨｚにおい
て、１０００Ｖ未満の電圧で始動するのに対して、比較
例においては約１１００〜１４００Ｖの電圧を印加する
必要があった。

【００９６】図１０は、本発明の外部電極形放電ランプ
の第２の実施形態を示す回路図である。

【００９７】図において、図５と同一部分には同一符号
を付して説明は省略する。

【００９８】本実施形態は、点灯時すなわち始動後には
始動時に印加した電圧より低い電圧を印加するようにし
たものである。すなわち、１４はチョッパ、１５はタイ
マである。

【００９９】チョッパ１４は、直流電源４の電圧を任意
の電圧の平滑化直流電圧に変換する機能を備えている。

【０１００】タイマ１５は、予め設定した始動時間経過
後にチョッパ１４をその出力電圧が低くなるように制御
する。

【０１０１】インバータ主回路５には、チョッパ１４の
出力電圧が入力され、入力電圧に比例した高周波交流電
圧を出力する。

【０１０２】そうして、始動時間中は所定の出力電圧が
外部電極形放電ランプ８に印加され、当該ランプ８は始
動する。始動時間が経過すると、タイマ１５がチョッパ
１４を制御してチョッパ１４の出力電圧を低下させる。
これにより、インバータ主回路５は、入力電圧に比例し
た始動時間中より低い高周波電圧を出力トランス６の２
次巻線６ｂに出力する。外部電極形放電ランプ８は始動
すると、内部インピーダンスが低下するから、低下した
交流電圧の印加によって適正な発光量で点灯する。

【０１０３】図１１は、図１０に示す実施形態における
始動時の相対的に高い出力電圧の印加時間に対する始動
確率の関係を測定して求めたグラフである。

【０１０４】図において、横軸は印加時間（ｓ）を、縦
軸は始動確率（％）を、それぞれ示す。

【０１０５】測定に供した外部電極形放電ランプは、次
の２種類であり、数量はそれぞれ２０とした。また、測
定時の周囲温度は２６℃であった。

【０１０６】第１の供試ランプ：外径８ｍｍ、長さ２５
０ｍｍの直管形の気密容器にキセノンガス２００ｔｏｒ
ｒを封入した外部電極形放電ランプ。

【０１０７】第２の供試ランプ：外径１５．５ｍｍ、長
さ２５０ｍｍの直管形の気密容器にキセノンガスを１５
０ｔｏｒｒ封入した外部電極形放電ランプ。

【０１０８】交流電源の出力電圧は、次の条件である。

【０１０９】第１の供試ランプ：始動時を点灯時の１４
０％にした。

【０１１０】第２の供試ランプ：始動時を点灯時の１３
０％にした。

【０１１１】曲線Ｅは、第１の供試ランプの始動確率を
示すグラフである。

【０１１２】曲線Ｆは、第２の供試ランプの始動確率を
示すグラフである。

【０１１３】そうして、図から明らかなように、印加時
間が１秒以上であれば、始動確率は顕著に高くなり、ま
た印加時間が３０秒以下において始動確率がほぼ１００
％に達する。

【０１１４】図１２は、本発明の実施に際して外部電極
形放電ランプが絶縁劣化を生じた場合の保護回路の一例
を示す回路図である。

【０１１５】図において、図５と同一部分には同一符号
を付して説明は省略する。すなわち、１６は絶縁劣化検
出手段、１７は保護手段である。

【０１１６】インバータ主回路５は、並列インバータの
主回路であり、出力トランス６の１次巻線６ａを介して
並列接続された一対のスイッチング手段５ａ、５ａ、各
スイッチング手段５ａ、５ａの制御端子に接続した駆動
回路５ｂ、出力トランス６の３次巻線による帰還回路５
ｃおよび直流電源４と直接に接続された定電流インダク
タ５ｄからなる。駆動回路５ｂは、一対の抵抗器５ｂ
１、５ｂ１、一対のダイオード５ｂ２、５ｂ２および抵
抗器５ｂ３かなり、抵抗器５ｂ３の一端を＋電位源Ｖｃ
ｃに接続し、各抵抗器５ｂ１の他端を各スイッチング手
段５ａの制御端子に接続して構成されている。

【０１１７】そうして、インバータ主回路５、出力トラ
ンス６および共振用コンデンサ７は並列インバータを構
成している。

【０１１８】次に、絶縁劣化検出手段１６は、出力トラ
ンス６の２次巻線６ｂの両端に接続された電圧分圧器１
６ａ、電圧分圧器１６ａの出力端に直列接続されたダイ
オード１６ｂ、ダイオード１６ｂを介して電圧分圧器の
出力端に並列接続されたコンデンサ１６ｃおよび電圧分
圧器の出力端に図示極性に接続されたダイオード１６ｄ
からなる。

【０１１９】さらに、保護回路１７は、絶縁劣化検出手
段１６の出力端に抵抗器１７ａを介して制御端子が接続
されたトランジスタ１７ｂ、このトランジスタ１７ｂの
オン、オフに連動するサイリスタ１７ｃを主な要素とし
て構成されている。さらに詳述すると、トランジスタ１
７ｂのコレクタは抵抗器１７ｄを介して＋電位源Ｖｃｃ
に接続され、エミッタは接地されている。また、コレク
タ・エミッタ間に抵抗器１７ｅおよびコンデンサ１７ｆ
の直列回路と抵抗器１７ｇが並列接続され、同時に抵抗
器１７ｇはサイリスタ１７ｃのゲート・カソード間に接
続されている。

【０１２０】そうして、外部電極形放電ランプ８の絶縁
が正常状態であれば、絶縁劣化検出手段１６の出力電圧
は高いため、トランジスタ１７ｂはオンしている。この
ため、サイリスタ１７ｃのゲートはカソードと同じ接地
電位となっているから、サイリスタ１７ｃはオフしてお
り、＋電位源Ｖｃｃが抵抗器５ｂ３、ダイオード５ｂ
２、５ｂ２および抵抗器５ｂ１を介してスイッチング手
段５ａの制御端子に接続されるため、駆動回路５ｂは作
動できる状態となっている。このため、直流電源４を投
入すれば、インバータは駆動回路５ｂにより作動を開始
し、帰還回路５ｃによってスイッチングのタイミングが
与えられてスイッチング手段５ａが交互に駆動されるか
ら、出力トランス６の２次巻線６ｂに高周波電圧を発生
して外部電極形放電ランプ８を始動し、点灯する。

【０１２１】ところが、外部電極形放電ランプ８が絶縁
劣化すると、絶縁劣化検出手段１６の出力電圧が低下す
るので、トランジスタ１７ｂがオフする。トランジスタ
１７ｂがオフすると、そのコレクタ電位が上昇するの
で、サイリスタ１７ｃにゲート電流が流れるから、サイ
リスタ１７ｃはオンする。サイリスタ１７ｃがオンする
と、抵抗器５ｂ３とダイオード５ｂ２との間が接地電位
になるので、ダイオード５ｂ２はオフするため、駆動回
路５ｂが動作を停止するから、スイッチング手段５ａの
駆動が行われなくなり、インバータは動作を停止する。

【０１２２】なお、以上と構成が異なり、絶縁劣化時に
インバータが動作を継続するが、出力を低下させて外部
電極形放電ランプ８がさらに発煙、発火に発展しないよ
うすることもできる。

【０１２３】図１３は、本発明の照明装置の第１の実施
形態を示す画像読取装置の概念図である。

【０１２４】図において、１８は画像読取装置、１８ａ
は外部電極形放電ランプ、１８ｂは受光手段、１８ｃは
信号処理装置、１８ｄは原稿載置面、１８ｅは反射鏡、
１８ｆは画像読取装置本体である。

【０１２５】画像読取装置本体１８ｆは、上記の各構成
要素を収納するとともに、電源および制御装置などを備
えている。

【０１２６】そうして、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Ｏ
Ａ機器などに適応する。

【０１２７】図１４は、本発明の照明装置の第２の実施
形態を示す液晶バックライトユニットの一部切欠断面図
である。

【０１２８】図において、１９はバックライトユニッ
ト、２０は液晶表示部、２１は表示装置である。

【０１２９】バックライトユニット１９は、アクリル製
の導光体１９ａ、導光体１９ａの側方に配設した外部電
極形放電ランプ１９ｂ、導光体１９ａの背面に配設した
反射板１９ｃ、導光体１９ａの前面に配設した制光手段
４ｄたとえば拡散板１９ｄ１および集光板１９ｄ２、外
部電極形放電ランプ１９ｂを覆い、かつ導光体に向かっ
て開口する反射板１９ｅおよび以上の各構成要素を収納
するケース１９ｆから構成されている。なお、反射板１
９ｅの各開口縁１９ｅ１、１９ｅ２は導光体１９ａの端
部を上下から挟んで、光が導光体１９ａに有効に導入さ
れるように配慮されている。

【０１３０】液晶表示部２０は、バックライトユニット
１９の前面に配設される。

【０１３１】そうして、バックライトユニット１９およ
び液晶表示部２０は、表示装置２１を構成している。

【０１３２】バックライトの作用については、外部電極
形放電ランプ１９ｂを光源としていても本質的に変わら
ないし、またバックライトユニットの作用は周知である
ので、説明は省略する。

【０１３３】

【発明の効果】請求項１ないし１０の各発明によれば、
始動を容易にするとともに、外部電極形放電ランプおよ
び交流電源の絶縁処理を容易にした外部電極形放電ラン
プ点灯装置を提供することができる。

【０１３４】請求項１の発明によれば、加えて波高率を
正弦波より高くすることにより、ピーク値を高くして始
動を容易にするとともに、絶縁劣化に対して影響する実
効値を高くしないので、絶縁処理が容易な外部電極形放
電ランプ点灯装置を提供することができる。

【０１３５】請求項２の発明によれば、加えて正弦波の
基本周波数に奇数倍の高調波を重畳することにより、波
高率の高い電圧を容易に形成する外部電極形放電ランプ
点灯装置を提供することができる。

【０１３６】請求項３の発明によれば、加えて基本周波
数に共振する第１の共振回路と高調波に共振する第２の
共振回路とを備えたインバータにより、波高率の高い出
力電圧を簡単な回路構成により形成できる外部電極形放
電ランプ点灯装置を提供することができる。

【０１３７】請求項４の発明によれば、加えて点灯時の
電圧を始動時の出力電圧より低くすることにより、始動
が容易でありながら適正光量で点灯する外部電極形放電
ランプ点灯装置を提供することができる。

【０１３８】請求項５の発明によれば、加えてインバー
タの入力端にチョッパを接続することにより、始動後の
出力電圧を容易に低くする外部電極形放電ランプ点灯装
置を提供することができる。

【０１３９】請求項６の発明によれば、加えて始動時間
を１〜３０秒に設定することにより、始動確率が高く
て、しかも始動時の相対的に高い電圧の印加時間をなる
べく短くした外部電極形放電ランプ点灯装置を提供する
ことができる。

【０１４０】請求項７の発明によれば、加えて始動時の
出力電圧を点灯時の出力電圧に対して１３０〜１８０％
にすることにより、始動確率が高くて、しかも絶縁処理
が容易な外部電極形放電ランプ点灯装置を提供すること
ができる。

【０１４１】請求項８の発明によれば、加えて基本周波
数が２０〜８０ＫＨｚであることにより、点灯効率が良
好な外部電極形放電ランプ点灯装置を提供することがで
きる。

【０１４２】請求項９の発明によれば、加えて実質的に
バラスト要素を介さないで点灯するので、バラスト要素
による損失がなく、点灯効率の高い外部電極形放電ラン
プ点灯装置を提供することができる。

【０１４３】請求項１０の発明によれば、加えて外部電
極形放電ランプを構成要素として含む外部電極形放電ラ
ンプ点灯装置を提供することができる。

【０１４４】請求項の発明によれば、請求項１ないし１
０の効果を有する照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の外部電極形放電ランプ点灯装置を使用
する外部電極形放電ランプの一例を示す正面図

【図２】同じく側面図

【図３】本発明の外部電極形放電ランプ点灯装置を使用
する外部電極形放電ランプの他の例を示す正面図

【図４】同じく側面図

【図５】本発明の外部電極形放電ランプ点灯装置の第１
の実施形態を示す回路図

【図６】図５に示す外部電極形放電ランプにおける交流
電源の出力電圧波形を示す波形図

【図７】基本周波数と第３高調波との関係を説明する波
形図

【図８】図６に示す実施形態における点灯周波数と点灯
効率との関係を測定して求めたグラフ

【図９】図６に示す実施形態における点灯周波数と始動
電圧との関係を測定して求めたたグラフ

【図１０】本発明の外部電極形放電ランプ点灯装置の第
２の実施形態を示す回路図

【図１１】図１０に示す実施形態における始動時の相対
的に高い出力電圧の印加時間に対する始動確率の関係を
測定して求めたグラフ

【図１２】本発明の実施に際して外部電極形放電ランプ
が絶縁劣化を生じた場合の保護回路の一例を示す回路図

【図１３】本発明の照明装置の第１の実施形態を示す画
像読取装置の概念図

【図１４】本発明の照明装置の第２の実施形態を示すバ
ックライトユニットの一部切欠断面図

【符号の説明】

４…直流電源 ５…インバータ主回路 ６…出力トランス ７…基本周波数共振用コンデンサ ８…外部電極形放電ランプ ９…第３高調波共振用コンデンサ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電媒体を封入した気密容器の外部に一対
   の電極を配設してなる外部電極形放電ランプの少なくと
   も始動時に電極間に対して波高率が正弦波のそれより大
   きい交流電圧を出力する交流電源を具備していることを
   特徴とする外部電極形放電ランプ点灯装置。
2. 【請求項２】交流電圧は、正弦波の基本周波数に奇数倍
   の高調波を重畳することによって形成されていることを
   特徴とする請求項１記載の外部電極形放電ランプ点灯装
   置。
3. 【請求項３】交流電源は、基本周波数に共振する第１の
   共振回路および基本周波数の高調波に共振する第２の共
   振回路を備えたインバータを含んでいることを特徴とす
   る請求項１または２記載の外部電極形放電ランプ点灯装
   置。
4. 【請求項４】放電媒体を封入した気密容器の外部に一対
   の電極を配設してなる外部電極形放電ランプに対して始
   動時に出力する出力電圧より、点灯時に出力する出力電
   圧の方が相対的に低くなるように出力電圧可変に構成さ
   れた交流電源を具備していることを特徴とする外部電極
   形放電ランプ点灯装置。
5. 【請求項５】交流電源は、チョッパおよびチョッパの出
   力端に入力端が接続されたインバータを備え、チョッパ
   の出力電圧を変更することにより、出力電圧可変に構成
   されていることを特徴とする請求項４記載の外部電極形
   放電ランプ点灯装置。
6. 【請求項６】始動時は、１〜３０秒に設定されているこ
   とを特徴とする請求項４または５記載の外部電極形放電
   ランプ点灯装置。
7. 【請求項７】始動時の出力電圧は、点灯時の出力電圧に
   対して１３０〜１８０％であることを特徴とする請求項
   ４ないし６のいずれか一記載の外部電極形放電ランプ点
   灯装置。
8. 【請求項８】交流電源は、基本周波数が２０〜８０ＫＨ
   ｚであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
   一記載の外部電極形放電ランプ点灯装置。
9. 【請求項９】交流電源は、実質的にバラスト要素を介す
   ることなく外部電極形放電ランプに出力電圧を印加する
   ように構成されていることを特徴とする請求項１ないし
   ８のいずれか一記載の外部電極形放電ランプ点灯装置。
10. 【請求項１０】放電媒体を封入した気密容器の外部に一
    対の電極を配設してなる外部電極形放電ランプを具備し
    ていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一
    記載の外部電極形放電ランプ点灯装置。
11. 【請求項１１】照明装置本体と；照明装置本体に支持さ
    れた請求項１０記載の外部電極形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照明装置。