专利名称：放电灯的点灯装置及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及对封入以稀有气体为主体的放电介质的放电灯进行点灯的放电灯点灯装置及采用该放电灯点灯装置的设备。
稀有气体放电灯是利用稀有气体放电产生的紫外线使荧光体发光的灯具，它具有的优点是，由于发光量与温度无关，因此低温时光通量上升特性很好。但是它存在的问题是，与利用汞蒸气放电的放电灯相比，发光效率较低。
与上不同的是，日本发明专利公开1983第135563号公报、日本发明专利公开1990年第174097号公报、日本发明专利公告1996年第12794号公报及日本发明专利公开1997年第199285号公报等所述的放电灯，是利用稀有气体放电产生的紫外线激励荧光层，发射可见光，以此对该放电灯进行脉冲点灯，通过这样提高了发光效率。另外，还提出一种放电灯点灯装置，它是通过加上叠加了直流电压以调整波形的高频交流电压，使具有至少一方设置在放电容器外表面的一对电极的放电灯在一对电极间流过具有休止期间的灯电流，这样得到同样的效果。
然而，具有至少一方设置在放电容器外表面的一对电极的放电灯，由于利用电介质阻挡放电，因此一般具有启动电压及灯电压非常高的性质。
所以它存在的问题是，若空载时高频电源持续动作，不久高频电源因自己产生的高压而损坏。另外，由于加上上述的高电压，因此放电灯、馈电用导线或高频电源的高压部分的绝缘容易破坏。若绝缘破坏，则会发展成产生异常放电的更大问题。
另外，在利用电介质阻挡放电的放电灯中，由于加上高频高压，因此即使不是空载状态，也比较容易产生频率与放电容器内的一对电极间产生的正常放电不同的电压极高的异常放电(以下称为异常放电)而且，异常放电也可以在电极、连接电极与高频发生手段之间的馈电用导线及高频发生手段的任一处发生。在电极的异常放电还可以在不同电极之间或同一电极之间的任一处发生。不同电极间的异常放电，例如沿放电容器的外表面发生。同一电极间的异常放电，例如某一电极产生裂纹，在龟裂等处发生。在馈电用导线的异常放电，例如在馈电用导线绝缘被膜损伤的地方等处发生。在高频发生手段的异常放电，例如在输出变压器绝缘恶化、印刷线路板高压侧图形绝缘恶化、输出连接器的高压侧脚焊接裂缝或接触不良的地方等处发生。
这样，一旦发生异常放电，则异常放电处发热，有可能造成放电灯、馈电用导线或高频电源冒烟或起火。进而有可能使异常放电处周围的零部件恶化，有的情况可能会冒烟或起火。必须事先防止发生这样的冒烟或起火。
对此，在本专利申请之前申请的、并且是在本专利申请的基础申请提交之后公开的日本发明专利2001-15287号公报提出，在电介质阻挡放电灯光源装置中设置异常放电检测电路，当根据馈电装置电气性能变化检测出异常放电时，停止由馈电装置向电介质阻挡放电灯供给交流高压。但是，由于根据馈电装置电气性能变化检测放电灯的异常放电，并没有什么特别的地方，因此若注意一下其具体构成，则在该图7及有关说明中给出一种电路，该电路是仅抽取由于异常放电产生的输出量检测信号高频分量信号31，然后使馈电装置停止。
即在先申请的上述电路是这样构成的，它与电介质阻挡放电灯串联接入检测放电电流的电阻器120，利用高通滤波器29从电阻器120的电压降中仅抽取异常放电导致的输出量检测信号高频分量信号31，这时将高通滤波器29的输出电压用二极管124进行整流，然后利用电容器125及电阻器126进行积分，形成输出量检测信号的波动信号34。利用比较器87将该输出量检测信号的波动信号34与预先设定的输出量检测信号的波动限制信号36进行比较，当输出量检测信号的波动信号34大于限制信号36，则将低电平的检测出异常情况的响应18输入闩锁电路127。然后，闩锁电路127使闩锁信号变化为低电平，同时加以保持。一达到这种状态，则由于比较器57的输出不能通过门电路119，因此馈电装置停止。
另外，在先发明的图5及有关说明中还公开了一种电路构成，它对于推挽型逆变器，检测构成直流电源的升压斩波DC电源49的输出电压，形成斩波输出电压信号52，当斩波输出电压信号52超过能力设定上限及下限时，使馈电装置停止。
即利用调整信号二极管50及电容器51检测升压斩波DC电源49的输出电压，形成斩波输出电压信号52，当由于异常放电等而产生多余的功率消耗时，则斩波输出电压信号52未达到利用电阻器101及102的分压决定的目标值，通过这样停止生成原时钟信号63，使馈电装置停止。再有，当产生不消耗目标功率的异常放电时，也不生成原时钟信号63，故馈电装置停止。
另外，在上述的在先发明中，还说明这样的情况，即可以对电路加以改造，对图5所示的构成追加由图7所示的电阻器120、二极管121及异常放电检测电路14构成的部分，在比较器37的输出为低电平时，也可以使晶体管106不工作。
发明想解决的问题1．关于在先发明中图7及有关说明的构成存在的问题根据该构成，在空载时，若发展至异常放电，也能够进行保护动作。但是，这是在馈电用导线或高频发生手段的绝缘破坏之后的保护，因此不经济，同时过于危险。
另外，当放电灯点灯当中发生异常放电时，在上述在先发明中，由于它的构成，很难进行完全的保护。这时因为，在先发明的构成是用比较器87对输出量检测信号的波动信号34与输出量检测信号的波动限制信号36进行比较，仅仅当输出量检测信号的波动信号34大于输出量检测信号的波动限制信号36时，才能够进行保护动作。因而，在在先发明中，当有微小异常放电电流流过时，由于输出量检测信号的波动信号34也很小，因此不能超过输出量检测信号的波动限制信号36，所以不进行保护动作。当然若从效果来看在先发明，只要使输出量检测信号的波动限制信号36非常接近于零即可，这样的看法也未必不可以，但由于这明显偏离了设计的意图，因此这种看法是很勉强的。再加上，在在先发明中，由于将高通滤波器29的输出用二极管124整流后，利用电容器125及电阻器126进行积分，因此积分产生的时间常数，成为保护动作响应滞后的主要原因。
另外，异常放电中有时会流过象同一电极间异常放电那样的微小异常放电电流，即使是这种异常放电，也有甚至产生冒烟起火的危险，因此必须能够与流过大的异常放电电流情况相同产生保护动作。
2．关于在先发明中图5及有关的构成存在的问题在该构成中，是检测升压斩波DC电源49的直流输出电压，形成斩波输出电压信号52，将它与目标值比较，因此能够检测过载及少量过载的状态，但不能仅检测异常放电。因而，在在先发明中，当对放电管进行调光时，或高输出点灯时，就不能与异常放电加以区别，在这些情况下一律使馈电装置停止。因此，不能适应以多种模式对放电灯进行点灯的要求。
3．关于在先发明的图5中追加部分图7构成的情况下的问题该构成是同时使用两种检测手段来检测异常放电，以便进行保护，但因此不仅电路构成复杂，而且上述的那些问题没有解决而并存，所以仍然不能对异常放电进行适当的检测和保护。
本发明的目的在于提供一种放电灯的点灯装置及采用该放电灯点灯装置的设备，它能对空载状态响应，进行保护动作，同时在正常安装放电灯、消除了空载状态时能自动恢复。
本发明的其它目的在于提供一种放电灯的点灯装置及采用该放电灯装置的设备，它能对微小异常放电迅速响应，进行保护动作，同时在更换放电灯消除了异常放电时，能自动恢复。
本发明的另一其它目的在于提供一种放电灯的点灯装置及采用该放电灯点灯装置的设备，它能特别对过电流迅速响应，进行保护动作，同时在消除了过电流状态时，能自动恢复。
权利要求1所述发明的放电灯点灯装置，其特征在于，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段及空载检测手段，上述放电灯具有内部封入以稀有气体为主体的放电介质的放电容器、以及至少一方设置在放电容器外表面的一对电极；上述高频发生手段具有通过高频开关动作产生高频电压的开关手段及输出高频电压的输出变压器，将输出变压器二次绕组感应的高频电压加在一对电极之间，使放电灯点灯；上述高频动作检测手段检测高频电压和高频电流的至少一个量，产生高频动作检测信号；上述控制手段的构成是使高频动作检测信号作为控制输入，在正常时，与高频动作检测信号相应动作，反馈控制高频发生手段中开关手段的开关动作，使高频动作检测信号近似为第1电平，同时在作为控制输入的高频动作检测信号变为第2电平时，控制上述开关手段，使其进行保护动作；上述空载检测手段检测出输出变压器二次绕组侧为空载状态时，将对控制手段作为控制输入的高频动作检测信号强制变为第2电平。
本发明规定的构成是检测出空载状态后进行保护动作。
本发明及以下各发明中，只要不特别指出，其术语的定义及技术性的含义如下所述。
<关于放电灯>
放电灯的构成至少具有放电容器、放电介质及一对电极，一对电极的至少一方设置在放电容器的外表面，同时封入放电容器内部的放电介质以稀有气体为主体，进行所谓电介质阻挡放电。
(关于放电容器)放电容器只要是其材料具有气密性及对于工作温度有耐热性的电介质，可以是任何一种，但通常采用软质玻璃、硬质玻璃或半硬质玻璃。在利用可见光照明时，只要能透过所利用的可见光即可。另外，在利用紫外线照明时，可以采用石英玻璃等紫外线透过性的放电容器。这里所谓“照明”，意味着所有利用放电灯发光的情况。
另外，放电容器的形状没有限制。因而放电容器允许根据其照明目的而形成所希望的形状。例如可以形成管状及平板状等。管状可以是直管或弯管。而弯管可以形成圆环形、半圆形、U字形、W字形、鞍形或螺旋形等。另外，放电灯在形成管状时，管的粗细及长度是任意的，可以根据用途选择适当的尺寸。
(放电介质)放电介质以稀有气体为主体。作为稀有气体，最好是氙，但根据需要，也可以采用氪、氩、氖及氦的任一种或任意种的混合。另外，所谓“以稀有气体为主体”，意味着允许除了稀有气体，还包含卤素等，只要放电主体取决于稀有气体即可。
(关于一对电极)一对电极至少一方设置在放电容器外表面。下面为方便起见，将设置在放电容器外表面的电极称为“外部电极”，将设置在放电容器内部的电极称为“内部电极”。作为一对电极的状态，可以是一对电极都采用外部电极的状态，也可以一个电极为外部电极、另一个电极为内部电极的状态。若一对电极中至少一方是外部电极，则在电极间存在以放电容器的壁为电介质的电容量，因此能够产生电介质阻挡放电。
外部电极设置在放电容器的外表面，并基本上接触。而最好是导电性薄膜。作为导电性薄膜，可以利用铝、银、铜等导电性金属箔，后述的透光性树脂片被覆导电性金属的蒸镀膜、镀膜或导电性金属箔，将导电性浆料通过丝网印刷形成的涂布膜，ITO膜及NESA膜等。在外部电极由导电性薄膜构成时，可以将外部电极形成带状，也可以形成波纹状等异形形状。
但是，外部电极不限于导电性薄膜，根据需要可以是导电物质制的螺旋状或网状构件，设置在放电容器外表面，处于基本上接触的形态。另外，所谓外部电极“设置在放电容器外表面基本上接触”，意味着最好是整个外部电极与放电容器的外表面接触，但这不是必须的必要条件，只要大致上外部电极与放电容器外表面接触即可。另外，外部电极的大小其至少一部分可以沿放电容器长度方向即轴向延伸。而在放电容器的外周方向，外部电极可以设置在整个外周或外周一部分形成的角度范围内。再有，当外部电极由螺旋状或网状构件及透明导电膜构成时，由于光线透过外部电极或通过外部电极缝隙之间照射到外部，因此这些构件可以设置在放电容器的整个外周。而另外一种情况，当外部电极由金属箔构成时，预先将金属箔粘贴在后述的透光性树脂片的一面，再利用涂布在透明树脂片的粘结剂粘贴在放电容器外表面，通过这样设置外部电极。但是，也可以将金属箔直接粘贴在放电容器外表面。另外，外部电极在放电容器轴向的宽度也可以变化。
另外，为了使外部电极与放电容器外表面接触，可以预先将粘结剂被覆在外部电极的接触面，利用粘结剂粘贴在放电容器上。但是，也可以将粘结剂涂布在放电容器的外部电极接触预定部位，再在其上粘贴外部电极。另外，也可以不用粘结剂，仅仅将外部电极与接触预定部位贴紧，再在其上沿放电容器整个外周卷绕固定涂有粘结剂的透光性树脂片。
下面进一步说明一对电极的配置方式。即电极配置可以从下述各种方式中任意选择。
1．内外电极型配置内外电极型配置是将1个或多个内部电极与1个或多个外部电极组合的电极配置。另外，该配置又分为内部电极尺寸较短的(短内部电极)与沿放电容器长度方向延伸的尺寸较长的(长内部电极)两种。
(1)采用短内部电极的电极配置在该电极配置中，采用与通常内部电极型荧光灯使用的电极相同的短电极。
(1-1)在放电容器一端配置单一内部电极、在放电容器外表面配置单一外部电极的电极配置。
(1-2)在放电容器两端配置一对内部电极、在放电容器外表面配置单一外部电极的电极配置。
在该电极配置的情况下有两种构成，一种构成是将一对内部电极都与点灯电路的一个极连接，将外部电极与点灯电路的另一个极连接；另一种构成是备有一对点灯电路，将内部电极分别与各点灯电路的一个极连接，将外部电极与一对点灯电路的另一个极等电位连接。
(1-3)在放电容器的两端配置内部电极、在放电容器的外表面配置一对外部电极的电极配置。
在该电极配置的情况下，将内部电极与外部电极1对1相对配置。
(1-4)在放电容器的两端及中间分别配置内部电极、并与单一外部电极共同相对配置。
(1-5)在放电容器的两端及中间分别配置内部电极、在放电容器外表面配置与内部电极相对的外部电极的电极配置。
(2)采用长内部电极的电极配置在该电极配置中，采用沿放电容器长度方向实际上延伸达到全长长度的内部电极。它有两种构造，一种构造是内部电极两端气密贯穿放电容器两端而伸出到外部；另一种构造是仅仅内部电极的一端气密贯穿放电容器的一端而伸出到外部，另一端位于放电容器另一端附近的内部。
2．外部电极型配置该配置是将一对外部电极分开相对配置在放电容器的外表面。外部电极可以沿放电容器长度方向配置1对或若干对。另外，在缝隙型放电灯情况下，必须这样配置外部电极，使得实际上不阻止光线从缝隙投射出来。
若一对电极这样配置，使其至少一方在放电容器内部通过放电介质产生放电，则在放电容器内部及外部都可以。
(关于荧光层)荧光层不是本发明的放电容器必须的必要条件，但可以根据需要，在放电容器内表面侧形成荧光层。荧光体的种类可根据放电灯的用途从已知的荧光体中自由选择。例如，读取用的情况下，如果是彩色，则可以采用三基色荧光体。另外，如果是单色，则可以采用发绿光的荧光体。所谓“放电容器内表面侧”意味着不仅仅直接在放电容器内表面形成荧光层，也允许首先在放电容器内表面形成保护膜，再在其上形成荧光层，这样间接形成荧光层。
<高频发生手段>
高频发生手段是供给放电灯所需要电压及所需要功率的高频能量、进行电介质阻挡放电的手段。它只要具有利用高频开关动作产生高频电压的开关手段及输出高频电压的输出变压器，并将输出变压器二次绕组感应的高频电压加在一对电极之间，使放电灯点灯即可，而不太限定其构成。另外，在本发明中，所谓“高频”是指1KHz以上的频率，最好是4～200KHz。另外，在高频发生手段中，根据需要可以附加产生正弦交流用的谐振电路。这种情况下，为了使得在滞后区域稳定动作，设定谐振频率高于动作频率。例如，动作频率为200KHz时，可以设定谐振频率为500KHz左右。供给放电灯的高频能量可以是脉冲及交流的任一种形式。另外，所谓“交流电压”是指正负波形无休止期间交替连续的形式，可以是正负对称的交流，也可以是正负不对称的交流。例如，可以在正弦波的基波上叠加高次谐波，使电压波形的上升及下降部分相对陡峭，或者叠加直流电压，形成正负不对称的波形。通过调整高频交流电压的波形，使流过的放电灯电流有足够的休止期间，就与加上脉冲电压的情况相同，在放电灯电流休止期间，可以使放电灯中产生余辉。
产生高频的电路方式一般采用逆变器或开关调节器，但不限于此，例如也可在是由振荡器及功率放大器构成的高频发生手段。
输出变压器使一次绕组与二次绕组相互电气绝缘地起作用，只要至少具有一次绕组与二次绕组，则允许具有三次绕组或多个一次或二次绕组。另外，由于放电灯通过施加输出变压器二次绕组感应的输出电压，进行电介质阻挡放电，因此必须将二次绕组感应的电压设定得很高，因而输出变压器最好是升压型，但根据需要，也可以是降压型或等压型。
开关手段的作用是利用开关动作产生高频，它的电路构成可以选择逆变器、开关调节器等适当的电路方式。因而，开关手段的数量根据电路方式，可以用一个或多个。另外，开关手段可以采用MOSFET、双极型晶体管等半导体开关元件。
<关于高频动作检测手段>
高频动作检测手段是这样一种手段，它利用对高频发生手段中开关手段的开关动作进行负反馈控制，将为了输出稳定的高频电压的负反馈信号作为高频动作检测信号输出。高频动作检测信号根据负反馈的控制形式，选择其信号形式。即进行恒压控制时，检测高频电压。在恒流控制时，检测高频电流。而在恒功率控制时，则由于功率故要分别检测高频电压及高频电流。高频电压及高频电流都可以在输出变压器一次侧或二次侧进行检测。但是，由于一般采用升压变压器，因此若考虑到绝缘关系，则高频电压在一次侧检测较好。
另外，在要进行恒功率控制分别检测高频电压及高频电流时，也可以分别对它们进行检测，也可以用单一的检测电路对电压及电流进行等效检测。另外，作为检测电路的具体构成，由于可以适当采用已知的各种手段，因此没有特别限定。
<关于控制手段>
控制手段是这样一种手段，在正常时，对高频发生手段产生高频用的开关手段的开关动作进行反馈控制，在异常时，为了进行保护动作，对上述开关手段进行异常时控制。进行反馈控制的部分与进行异常时控制的部分也可以分别构成，也可以利用开关调节器IC那样的IC为主体构成，形成集中统一的构成。
另外，控制手段在高频动作检测信号处于第1电平时，进行正常时的反馈控制。反馈控制是将供给放电灯使放电灯通电的高频输出对其电压、电流或功率进行反馈，通过PWM控制、频率控制或电压控制对开关手段的开关动作进行控制，使电压、电流或功率保持一定。另外，在高频动作检测信号变为第2电平时，作为是异常状态，进行保护动作控制。另外，所谓“第1电平”表示后述第2电平以外的电平。所谓“保护动作控制”表示进行控制以停止产生高频、间歇产生高频或产生低压高频，通过这样进行保护，使得不因异常状态而产生危险。再有，所谓“异常时”主要表示高频发生手段动作中的空载状态。
控制手段可以这样构成，即仅仅在放电灯启动时的规定时间停止保护动作。由于这种放电灯在启动时加上非常高的电压，同时容易通过放电介质短时间产生不是主放电的异常放电，因此通过上述方法，能够避开这样的启动时的过渡状态，进行可靠的保护动作。
<关于空载检测手段>
空载检测手段是检测输出变压器二次侧的空载状态，而且将作为控制手段的控制输入的高频动作检测信号强制变为第2电平的手段。高频发生手段动作时，利用输出变压器二次侧的电压、电流或是负载时的放电灯动作状态例如温度、光等，能够检测输出变压器二次侧是负载状态还是空载状态。在本发明中，也可以根据其差异进行检测。
另外，在测出空载状态时，为了使作为控制手段的控制输入的高频动作检测信号强制变为第2电平，只要例如具有开关将高频动作检测手段的高频动作检测信号的输出部分一部分或全部短路，或者开路，使其电平减小即可。或者反之也可以将高频动作检测信号加以放大，使其电平增加。因而，所谓“第二电平”只要是通过电的方法能够明确判断与正常时通常呈现的高频动作作检测信号的电平不一样的电平即可。
<关于本发明的作用>
在本发明中，当测出输出变压器二次侧为空载状态时，使作为控制手段的控制输入的高频动作检测信号从第1电平强制变为第二电平，通过这样控制高频发生手段的高频发生用开关手段，进行保护动作。因而，能够迅速进行适当的保护动作。
另外，由于使正常时用于反馈控制的作为控制手段的控制输入的高频动作检测信号的电平强制变化，来进行保护动作，因此电路构成简单，价格比较便宜。
权利要求2所述发明的放电灯点灯装置，其特征在于，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段及空载检测手段，上述放电灯具有内部封入以稀有气体为主体的放电介质的放电容器、以及至少一方设置在放电容器外表面的一对电极；上述高频发生手段具有连接在直流电源与直流电源之间的输出变压器及与输出变压器一次绕组串联而形成一次侧电路的开关手段；上述高频动作检测手段检测输出变压器一次绕组的高频电压及高频电流的至少一个量，产生高频动作检测信号；上述控制手段由具有关断功能的调节器用IC构成，上述控制手段的构成是使高频动作检测信号作为控制输入，在正常时，与高频动作检测信号相应动作，反馈控制高频发生手段中开关手段的开关动作，使高频动作检测信号近似为第1电平，同时在高频动作检测信号变为第2电平时，控制高频发生手段的开关手段，使关断功能起作用，进行保护动作；上述空载检测手段检测放电灯的灯电流，同时在未检测出灯电流时，使作为控制手段的控制输入的高频动作检测信号强制变为第二电平。
本发明规定的构成与权利要求1相同，是检测出空载状态后进行保护动作。
<关于高频发生手段>
高频发生手段由直流电源、输出变压器及开关手段构成。直流电源可以是将交流电源整流得到的整流直流电源和电池电源中的任一种电源。开关手段是通过高频开关直流电压而产生高频。输出变压器将高频输出至与具有开关手段的一次侧电气绝缘的二次侧。
<关于控制手段>
控制手段由具有关断功能的调节器用IC构成。在高频动作检测信号变为第二电平时，关断功能起作用。因而，上述IC可以进行开关手段的正常时反馈控制及异常时保护动作控制。
<关于空载检测手段>
空载检测手段的构成是在输出变压器二次侧检测放电灯流过的灯电流，通过这样来检测空载状态。为了检测灯电流，可以采用已知的各种检测手段，例如将阻抗与放电灯串联接入来检测其电压降，或者将电流互感器与放电灯串联接入等。
<关于本发明的作用>
本发明由于在控制手段的主要部分采用具有有关功能的调节器用IC，同时利用其关断功能停止产生高频，进行保护动作，因此不会随着控制而产生振荡，而且控制正确，响应快。另外，电路安装简单。
另外，由于根据灯电流检测空载，因此检测精度高，电路构成简单。其它作用及效果与权利要求1的发明相同。
权利要求3所述发明的放电灯点灯装置，其特征在于，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段及异常放电检测手段，上述放电灯具有内部封入以稀有气体为主体的放电介质的放电容器、以及至少一方设置在放电容器外表面的一对电极；上述高频发生手段具有通过高频开关动作产生高频电压的开关手段及输出高频电压的输出变压器，将输出变压器二次绕组感应的高频电压加在一对电极之间，使放电灯点灯；上述高频动作检测手段检测高频电压和高频电流的至少一个量，产生高频动作检测信号；上述控制手段由具有关断功能的调节器用IC构成，上述控制手段的构成是使高频动作检测信号作为控制输入，在正常时，与高频动作检测信号相应动作，反馈控制高频发生手段中开关手段的开关动作，使高频动作检测信号近似为规定电平，在后述异常放电控制信号作为控制输入时，控制上述开关手段，使关断功能起作用，进行保护动作；上述异常放电检测手段具有异常放电电流旁路手段及控制开关手段，异常放电电流旁路手段在输出变压器二次侧流过异常放电电流时，仅使异常放电电流旁路，产生异常放电检测信号，控制开关手段根据异常放电检测信号进行动作，形成异常放电控制信号，将异常放电控制信号输入开关手段的控制手段进行控制，使关断功能起作用。
本发明规定的构成是在测出异常放电后进行保护动作。
<关于控制手段>
控制手段由具有关断功能的调节器用IC构成。因此具有关断端子。而且，当后述的异常放电控制信号作为控制信号输入该关断端子时，关断功能起作用，控制高频发生手段的开关手段，使高频产生停止。因而，上述IC进行开关手段的正常时的反馈控制及异常放电发生时的保护动作控制。
<关于异常放电检测手段>
若进行电介质阻挡放电的放电灯进行点灯时发生异常放电，则流过异常放电电流，它比正常时的灯电流，其上升(下降)陡峭，且峰值大。在这时的高频发生手段的高频输出电流中，在其上升(下降)部分叠加了陡峭的高次谐振电流。该高次谐波达到50MHz以上的极高频率。另外，所谓“异常放电”主要是以下所示的几种形式的放电现象。
1．在放电容器外表面的两电极间的放电。
2．因馈电用导线的绝缘被覆破坏而产生的两电极间的放电。
3．在高频发生手段的输出连接器部分高压侧引脚处因焊接裂缝而产生的同电极间的放电。
4．因高频发生手段布线基板的输入侧高压图形部分劣化而产生的同电极间的放电。
5．因高频发生手段输出变压器的绝缘劣化而产生的两电极间的放电。
6．外部电极中间部分断线而在断线处产生的放电。
7．外部电极与其端子引出部分之间产生的放电。
在本发明中，异常放电检测手段具有异常放电电流旁路手段及控制开关手段。
异常放电电流旁路手段通过将流过输入变压器二次侧的高频输出电流的异常放电电流旁路，仅仅抽出高频输出电流的上升陡峭部分即高次谐波电流。为了使异常放电电流旁路，可以采用例如使50MHz以上频率分量通过的高通滤波器。另外，异常放电电流旁路手段在检测异常放电电流时，产生异常放电检测信号。
控制开关手段根据异常放电检测信号进行开关动作，形成异常放电控制信号。然后，将异常放电控制信号输入控制手段的关断端子进行控制。该控制输入构成对控制手段的关断的保护动作要求信号。
<关于本发明的作用>
在本发明中，若发生异常放电，则由于仅仅异常放电电流特有的高次谐波由异常放电电流旁路手段旁路，因此能够检测出发生了异常放电。若检测出异常放电，则在异常放电电流旁路手段形成异常放电检测信号。若形成异常放电检测信号，则控制开关手段随之相应动作，进行开关动作，产生异常放电控制信号，同时将异常放电控制信号输入至控制手段的关断端子进行控制，对开关手段的控制手段要求进行保护动作。为此，控制手段由于关断开关手段的开关动作，因此高频发生手段停止其高频发生，进行保护动作。
根据以上说明可以理解，异常放电电流旁路手段与前面引用的地先申请那样的情况不同，在先申请是设定限制信号，当出现大于限制信号的波动信号时，才开始检测出异常放电，而本发明一旦发生异常放电，则不管其电流值的大小如何，仅仅使异常放电旁路，形成异常放电检测信号。也就是说，即使同电极间产生那样微小的异常放电，也能迅速检测出。并且由于控制开关手段与异常放电检测信号相应动作，产生异常放电控制信号，因此能迅速进行保护动作。
另外，上述情况表示，由于不管放电灯的灯电流大小如何，仅检测异常放电，因此即使对放电灯进行调光点灯或高输出点灯，异常放电检测手段也不会误动作。因而可以以多种模式对放电灯进行点灯，能适应更广泛的用途。
另外，由于控制手段由具有关断功能的调节器用IC构成，同时利用该关断功能停止高频发生，进行保护动作，因此不会随着控制而产生振荡，而且控制正确，响应快。另外，电路安装简单。
权利要求4所述发明的放电灯点灯装置，其特征在于，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段、空载检测手段及异常放电检测手段，上述放电灯具有内部封入以稀有气体为主体的放电介质的放电容器，以及至少一方设置在放电容器外表面的一对电极；上述高频发生手段具有通过高频开关动作产生高频电压的开关手段及输出高频电压的输出变压器，将输出变压器二次绕组感应的高频电压加在一对电极之间，使放电灯点灯；上述高频动作检测手段检测高频电压和高频电流的至少一个量，产生高频动作检测信号；上述控制手段的构成是使高频动作检测信号作为控制输入，在正常时，与高频动作检测信号相应动作，反馈控制高频发生手段中开关手段的开关动作，使高频动作检测信号近似为第1电平，同时控制上述开关手段，使得在作为控制输入的高频动作检测信号变为第二电平时，进行第一保护动作，而且在从异常放电检测手段输入异常放电控制信号作为控制输入时，进行第二保护动作；上述空载检测手段检测出输出变压器二次侧为空载状态时，将输入控制手段的控制用的高频动作检测信号强制变为第二电平；上述异常放电检测手段具有异常放电电流旁路手段及控制开关手段，异常放电电流旁路手段在输出变压器二次侧流过异常放电电流时，仅使异常放电电流旁路，产生异常放电检测信号，控制开关手段根据异常放电检测信号动作，形成异常放电控制信号，将异常放电控制信号输入开关手段的控制手段进行控制。
本发明规定的构成是检测空载状态及异常放电后，分别对它们进行适当的保护动作。例如，在检测出空载状态时，作为第1保护动作，可使高频降低输出，或停止(但能够恢复)，而在检测出异常放电时则不同，作为第2保护动作，可使高频输出停止(但不能恢复)。但是，根据需要也可以使第1及第2保护动作都使高频输出停止，但能够恢复。
关于空载状态检测及保护动作，可以采用权利要求1及2的构成。另外，关于异常放电检测及保护动作，可以采用权利要求3的构成。但是，若空载检测手段采用检测高频电流的构成，可以将这时采用的电流检测手段与异常放电检测手段兼用，就能够降低电路构成的复杂程度。这种情况下，为了防止空载检测手段与异常放电检测手段之间的信号产生不希望的串扰，可以在各自电路中接入防止串扰用的二极管。
另外，控制手段可以采用具有关断功能的调节器用IC，也可以不采用。
这样在本发明中，由于可以对空载状态及异常放电两方面进行检测后进行高频发生手段的保护动作，因此能够得到进行电介质阻挡放电的放电灯实用的放电灯点灯装置。
权利要求5所述发明的放电灯点灯装置，其特征在于，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段及电流检测手段，上述放电灯具有内部封入以稀有气体为主体的放电介质的放电容器、以及至少一方设置在放电容器外表面的一对电极；上述高频发生手段具有通过高频开关动作产生高频电压的开关手段及输出高频电压的输出变压器，将输出变压器二次绕组感应的高频电压加在一对电极之间，使放电灯点灯；上述高频动作检测手段检测高频电压和高频电流中的至少一个量，产生高频动作检测信号；上述控制手段的构成是使高频动作检测信号作为控制输入，在正常时，与高频动作检测信号相应动作，负反馈控制高频发生手段中开关手段的开关动作，使高频动作检测信号近似为规定电平，同时控制上述开关手段，使得在后述电流检测信号超过规定电平时，进行保护动作；上述电流检测手段包括检测输出变压器一次侧流过的电流的电流检测元件及与电流检测元件并联的去除毛刺用的电容，将电流检测信号作为控制手段的控制输入。
本发明规定的构成是检测过电流后进行保护动作。
毛刺是在例如输出变压器一次绕组的寄存电容量大、而在开关手段接通瞬间产生过渡振荡而产生的。若产生毛刺，则出现的问题是，过电流检测手段要产生误动作，导致进行不希望的保护动作。
因此在本发明中，采用下列的构成，即在电流检测信号对控制手段控制输入之前，除去电流检测信号中所含的毛刺。即电流检测手段包含电流检测元件及去除毛刺用的电容。而且，电流检测元件由例如小阻值的电阻器构成，检测输出变压器一次侧流过的电流。因而，容易绝缘，电路构成简单。另外，去除毛刺用电容与电流检测元件并联。所谓“并联”表示包含并联形式及通过分压器等间接进行并联的形式。这样，电流检测信号中所包含的毛刺被去除毛刺用电容吸收而除去，仅仅是没有毛刺的电流检测信号作为控制手段的控制输入。
在实施本发明之际，可以附加权利要求1及4的发明构成。
这样，在本发明中，即使电流检测信号中包含因输出变压器一次绕组寄生电容而产生的毛刺，过电流保护动作也不会产生误动作。
权利要求6发明的放电灯点灯装置，其特征在于，在权利要求1至5的任一项所述的放电灯点灯装置中，输出变压器的一次绕组为多层卷绕。
本发明规定的构成是减少输出变压器一次绕组的寄生电容量。即为了减少寄生电容量，只要减少一次绕组的匝数即可，但仅仅单纯减少匝数，则电感量减少，不利于所需要的变压作用。而绕组产生的寄生电容量与相邻匝数成正比变化。因此，通过将输出变压器一次绕组多层卷绕，可以维持所需要的匝数，而且减少相邻匝数，所以寄生电容量显著减少。
另外，在实施本发明时，从输出变压器一次绕组来看的电感量最好达到30mH左右。一次绕组的层数允许在两层以上。
这样，在本发明中，通过减少因一次绕组寄生电容量而产生的毛刺，对于防止例如检测过电流等异常的异常检测手段的误动作是有效的。
权利要求7所述发明的放电灯点灯装置，其特征在于，在权利要求1至6的任一项所述的放电灯点灯装置中，具有定时器手段，它的作用是使得电源接通时，定时器动作，在放电灯启动时的规定时间内，控制手段不进行保护动作。
定时器手段的定时动作只要在启动时的适当瞬间开始动作即可，例如可以这样构成，即与高频发生手段接通电源同步开始动作。
进行电介质阻挡放电的放电灯启动时，由于加上高频的高电压，因此异常放电检测手段容易产生误动作。另外，启动时由于高电压的作用，在通过放电容器内部的放电介质产生正常的电介质阻挡放电之前，容易沿放电容器的外表面产生异常放电。因而，启动时的规定时间内有可能产生过渡性的不稳定现象。由于放电介质的封入压相对很高，在高阻抗的放电灯中，可以提高灯电压来实现高输出，但特别容易产生过渡性的不稳定现象。
这样，在本发明中，由于具有定时器作用，它的作用是在放电灯启动时的规定时间内，使控制手段不进行保护动作，因此能够避免因误动作而进行的不希望的保护动作。
权利要求8所述发明的设备，其特征在于，具有设备本体及设备本体中安装的权利要求1至7的任一项所述的放电灯点灯装置。
本发明适用于利用放电灯发光为目的的一切设备，所述放电灯具有内部封入以稀有气体为主体的放电介质的气密放电容器、以及至少一方设置在放电容器外表面的一对电极，并与放电灯点灯装置的输出端连接。
所谓“设备本体”是指从构成设备的全部组成部分去掉放电灯点灯装置的部分。
作为设备，例如照明器具、图像读取装置及装有图像读取装置的传真机、扫描仪及复印机等、液晶等的背光源装置、以及车用仪表的指针等。
特别是本发明中所用的放电灯，由于是至少一个电极设置在放电容器外表面的外部电极，因此容易采用从电极间形成的缝隙引出到外部的结构，所以很适合于图像读取装置或背光源装置。但是根据需要，若采用透光性外部电极或光线从外部电极内的缝隙出射那样的结构，由于发光的引出没有方向性，因此也可以用来作为无方向性的容易设计的照明器具。
附图简要说明图1所示为本发明放电灯点灯装置的第1实施形态的电路图。
图2为同一放电灯的正视图。
图3为同一放电灯的放大横向剖视图。
图4为同一放电灯的外部电极及透光性树脂片的展开图。
图5所示为本发明放电灯点灯装置的第1实施形态中正常时的高频电压波形图。
图6为本发明放电灯点灯装置的第1实施形态中放电灯的等效电路图。
图7所示为本发明放电灯点灯装置的第2实施形态的电路图。
图8所示为本发明放电灯点灯装置的第3实施形态的电路图。
图9所示为本发明放电灯点灯装置的第3实施形态中灯电流波形及异常放电电流示意波形图。
图10所示为本发明放电灯点灯装置的第3实施形态中正常时的高频电流波形重要部分放大的波形图。
图11所示为本发明放电灯点灯装置的第3实施形态中异常放电时的高频电流波形重要部分放大的波形图。
图12所示为本发明放电灯点灯装置的第4实施形态的电路图。
图13所示为本发明放电灯点灯装置的第4实施形态中正常时及异常放电时的高频电流波形图。
图14所示为本发明放电灯点灯装置的第5实施形态的电路图。
图15所示为本发明放电灯点灯装置的第6实施形态的电路图。
图16所示为本发明放电灯点灯装置的第7实施形态的电路图。
图17所示为本发明放电灯点灯装置的第8实施形态的电路图。
图18所示为同上的输出变压器磁性体正视图。
图19所示为同上的各部分电压及电流波形的波形图。
图20所示为作为本发明照明装置一实施形态的图像读取装置的示意剖视图。
实施形态下面参照
本发明的实施形态。
图1所示为本发明放电灯点灯装置的第1实施形态的电路图。
图2为同一放电灯的正视图。
图3为同一放电灯的放大横向剖视图。
图4为同一放电灯的外部电极及透光性树脂片的展开图。
在图1中，DC为直流电源，HFG为高频发生手段，DDL为放电灯，HFD为高频动作检测手段，CC为控制手段，NLD为空载检测手段，OCD为过电流检测手段。
<关于直流电源DC>
直流电源DC是将工频交流整流滤波而得，负极接地。另外，C1为滤波电容器。
<关于高频发生手段HFG>
高频发生手段HFG由开关调节器构成，具有升压型输出变压器T及开关手段Q1。输出变压器T具有图示极性的一次绕组wp及二次绕组ws，互相绝缘而构成。开关手段Q1由MOSFET构成。这样，输出变压器T的一次绕组wp及开关手段Q1串联连接在直流电源DC的两极之间。
高频发生手段HFG利用后述的控制手段CC对开关手段Q1的开关动作进行控制，通过这样，在输出变压器T的二次绕组ws中感应产生高电压的高频脉冲电压后输出。
<关于放电客管DL>
放电管DDL这样构成，其一对外部电极13及13与输出变压器T的二次绕组ws的两端连接，通过这样使其从高频发生手段HFG得到激励电源。
另外，放电灯DDL具有放电容器11、荧光层12、一对外部电极13及13、缝隙14、透光性树脂片15及透光性绝缘管16。
放电容器11由两端气密封接的直径8mm、实际有效长度272mm的细长玻璃真空管11a构成，一端具有排气封接部分11b，内部封入氙作为放电介质。
在放电容器1的内表面，沿长度方向除缝隙状的部分，形成荧光层12。
一对外部电极13及13分别由铝箔构成，如图4所示，形成蛇行的波纹状，但从整体来看，如图2及图3简化所示，是平行相对隔开设置，贴附在放电容器11的外表面。而且，外部电极13预先粘贴在后述的透光性树脂片15的一个面上，将透光性树脂片15卷绕在放电容器1的外周，通过这样，设置在放电容器11外表面的规定位置。
另外，外部电极13由波形状的电极主体13a、端子连接部分13b及端子13c构成。电极主体13a构成波纹状，沿放电容器11长度方向的大部分区域延伸。端子连接部分13b与电极主体13a的一端连接，形成矩形形状，以增加与端子13c的接触面积。端子13c利用导电性粘结剂与端子连接部分13b粘结，同时从透光性树脂片15及透光性热收缩管16向外部突出。
缝隙14沿放电容器11的长度方向利用未形成条状荧光层的部分形成。因而，放电容器11的缝隙13的部分通过玻璃真空管11a，能看见放电容器11的内部，变成透明的部分。
透光性树脂片15由透明的PET形成，其长度达到放电容器11的实际全长，它具有的在放电容器11周围方向的宽度能覆盖在缝隙14上面。如上所述，在一个面上隔规定间隔粘结一对外部电极13及13，再在其上涂丙烯系粘结剂，粘贴在放电容器11的外表面。这样，一对外部电极13及13当中夹着缝隙14，设置在该缝隙14的两侧位置，而在缝隙14上面还粘贴有透光性树脂片15。
透光性绝缘管16由透明氟树脂构成，从外部电极13及13和缝隙14上面覆盖整个放电容器11的外周。
<关于高频动作检测手段HFD>
高频动作检测手段HFD由高频电压检测单元HVD及同相放大器NRA构成。高频电压检测单元HVD由分压器VD、电阻器R1及R2、二极管D1及电容器C2构成。分压器VD连接在输出变压器T的一次绕组wp与开关手段Q1的连接点和接点地之间。并将其电阻器R3的两端电压通过串联的电阻器R1及二极管D1加在电阻器R2及电容器C2的并联电路上。
这样，一次绕组wp上出现的高频电压经过分压，作为分压器DV的电阻器R3的两端电压，利用二极管D1进行整流，再通过电阻器R2及电容器C2进行积分后输出。
同相放大器NRA由运算放大器OP、基准电压源E反馈电路FB构成。运算放大器OP具有反相输入端1、同相输入端2及输出端3。在反相输入端1输入基准电压源E。在同相输入端2输入高频电压检测单元HVD的输出电压。输出端3与后述的控制手段CC的开关控制输入端7连接。基准电压源E由串联连接在控制手段CC供给的直流电源与接地点之间的电阻器R4及R5构成，电阻器R5两端之间得到基准电压。反馈电路FB由连接在反相输入端1及输出端3之间的电阻器R6及电容器C3的并联电路形成。
<关于控制手段CC>
控制手段CC由具有关断功能的开关调节器用IC构成，具有电源端4及5、栅极驱动信号输出端6、开关控制输入端7、过电流控制输入端8及直流电源端9。电源端4及5连接在直流电源DC的两极之间。栅极驱动信号输出端6通过电阻器R7与开关手段Q1的栅极串联连接，同时二极管D2与电阻器R8的串联电路与上述电阻器R7并联。开关控制输入端7如上所述，与同相放大器NRA的输出端3连接。过电流控制输入端8与后述的过电流检测手段OCD的输出端连接。直流电源端9与上述基准电压源E及后述的空载检测手段NLD连接，对它们提供直流电源。
<关于空载检测手段>
空载检测手段由二次侧高频电流检测手段R9及反相开关电路RSC构成。二次侧高频电流检测手段R9由低阻值的电阻器构成，串联接入在输出变压器T的二次绕组ws与放电灯DDL之间。二次侧高频电流检测手段R9与二次绕组ws的连接点接地。
反相开关电路RSC以双极型晶体管构成的开关Q2及Q3为主体构成。对于开关Q2，二次侧高频电流检测手段R9的非接地侧的一端通过二极管D3、电阻器R10及R11与其基极连接，控制手段CC的直流电源端9通过电阻器R12与其集电极连接，其发射极接地。对于开关Q3，开关Q2的集电极通过电阻器R13与其基极连接，控制手段CC的直流电源端9通过电阻器R14与其集电极连接，其发射极接地。而开关Q3的集电极通过二极管D4与高频电压检测手段HVD的电阻器R3连接，使得电阻器R3能利用开关Q3短路。
<关于过电流检测手段OCD>
过电流检测手段OCD由电流检测元件R15、电阻器R16及R17、去除毛刺用电容器C4构成。电流检测元件R15由低阻值的电阻器构成，串联接入高频发生手段HFG的开关手段Q1的源极与接地点之间。电阻器R16及R17将电流检测元件R15的电压降进行分压，在电阻器R17的两端之间取出电流检测信号。去除毛刺用电容器C4在从电阻器17的两端得到的电流检测信号电压含有毛刺时，就吸收去掉该毛刺。然后，去除毛刺的电流检测信号输入至控制手段CC的过电流控制输入端8。
<关于电路动作>
1．正常时的动作由于高频发生手段HFG的开关手段Q1及输出变压器T构成开关调节器动作，因此在输出变压器T的二次绕组ws感应出并输出高频高电压。输出的高频电压加在放电灯DDL的一对外部电极13与13之间，因此使放电灯DDL启动并点灯。放电灯DDL一点灯，则在其放电容器11内利用氙的电介质阻挡放电，发射紫外线，然后照射荧光层12，激励荧光体，发出可见光。
通过高频发生手段HFG的高频发生动作，高频动作检测手段HFD在其高频电压检测单元HVD的分压器VD的电阻器R3两端出现相当于一次侧高频电压的经过分压的电压。该电压用二极管D1整流，再用电阻器R2及电容器C2积分，输入至同相放大器NRA的运算放大器OP的同期输入端2。因此，运算放大器OP将积分的电压与基准电压源E之差进行放大，在输出端3输出高频动作检测信号。然后，高频动作检测信号输入至控制手段CC的开关控制输入端7。控制手段CC根据输入的高频动作检测信号进行运算，对开关手段Q1的接通占空比进行负反馈控制，使高频动作检测信号近似保持一定的第1电平。其结果是对高频进行恒电压控制。
另外，在空载检测手段NLD中，当放电灯DDL与输出变压器T的二次绕组ws正常连接并点灯时，由于二次侧高频电流检测手段R9产生电压降，因此有基极电流流入反相开关电路RSC的开关Q2的基极。因此，开关Q2导通，所以集电极电压接近于零。因而，空载检测手段NLD的开关Q3的基极电位很低，所以开关Q3处于截止状态，因此从空载检测手段NLD没有输出产生。
2．异常时(1)空载时在空载时，由于二次侧高频电流检测手段R9的电位为零，因此开关Q2截止。反相开关电路RSC的开关Q2一截止，则开关Q3的基极电位升高，因此开关Q3导通。这样，高频动作检测手段HFD的分压器VD的电阻器R3被短路，随之电阻器R2及电容器C2的电压也降低，因此运算放大器OP的同相输入端2的电位几乎为零，例如降低至0.5V左右。因而，从同相放大器NRA的输出端3输出的高频动作检测信号为零，即为第二电平。控制手段CC接受该信号后，由于作为控制输入的高频动作检测信号小于作为基准的目标电压，因此使关断功能起作用，停止高频发生动作，所以完成保护动作。
(2)过电流时在过电流时，电流检测元件R15的电压降增大，随之电阻器R17的电压升高，输入至控制手段CC的过电流控制输入端8的电压也升高。输入至过电流控制输入端8的电压一超过规定值，控制手段CC就进行过电流控制，使高频发生手段HFG的开关手段Q1截止。
在输出变压器T的一次绕组寄生电容量较大，当开关手段Q1导通瞬间，会产生电流的过渡脉冲即毛刺，但即使这种情况下，由于去除毛刺用电容器C4吸收去除了该毛刺，因此能防止因毛刺产生的误动作而导致进行过电流保护控制。
图5所示为本发明放电灯点灯装置的第1实施形态中正常时的高频电压波形图。
高频电压是高频动作检测手段HFD的电阻器R3两端出现的反馈电压。在图中，沿时间轴用“ON”表示的区间是表示开关手段Q1的导通期间，用“OFF”表示的区间是表示开关手段Q1的截止期间。因而若将两者合起来，为开关动作的一个周期。另外，注意该一个周期中，高频电压波形画有斜线的部分即正电压在高频动作检测手段HFD中，通过二极管D1，利用电阻器R2及电容器C2进行积分，然后输入至运算放大器OP的同相输入端2。
另外，图中的脉冲电压P1与P2～P4的周期不相同，其理由参照图6进行说明。
图6为本发明放电灯点灯装置的第1实施形态中放电灯的等效电路图。
即放电灯的等效电路由电容CIN1、负载电阻RL及电容CIN2的串联电路再和电容COUT1及电容COUT2的并联而构成。电容CIN1及电容器CIN2是外部电极13与放电容器11的内表面之间形成的电容。因而，电容CIN1及电容CIN2的电容量取决于外部电极13的面积、放电容器11的构成材料即玻璃的相对介电常数及厚度、以及将外部电极13粘贴在放电容器11外表面用的粘结剂的相对介电常数及厚度。
另外，电容COUT1及COUT2主要是外部电极13与13之间沿放电容器11的外表面形成的电容。因此，与电容CIN1及CIN2的电容量相比，相对较小。
这样，前述脉冲电压P1的周期取决于电容CIN1、负载电阻RL及电容CIN2的串联电路与从输出变压器T的二次侧来看的电感之间的谐振。而与上不同的是，脉冲电压P2～P4是因为所谓尼阻振荡而产生的脉冲，该周期取决于电容COUT1、COUT2与从输出变压器T的二次侧来看的电感之间的谐振。
如上所述，具有外部电极、进行电介质阻挡放电的放电灯与在内部电极间进行放电的放电灯所进行的动作有相当大的差别，相应放电灯点灯装置也要求不同的控制及构成。
图7所示为本发明放电灯点灯装置的第2实施形态的电路图。
在图中，与图1相同的部分附以相同符号，并省略其说明。
本实施形态在对空载及过电流进行保护动作这一点上与图1所示实施形态相同，而高频动作检测手段HFD的构成及动作不相同。即高频动作检测手段HFD中，电容器C5与分压器VD的电阻器R18并联。
这样，在本实施形态中，由于高频电压中的高次谐波分量通过电容器C5旁路，因此该高次谐波分量在电阻器R3产生的电压降相对增加，结果在电阻器R3的两端之间出现与高频功率成正比的电压。由于根据该电压，形成高频动作检测信号，输入至控制手段CC的开关控制输入端7，因此对于放电灯DDL的点灯，可以近似进行恒功率控制。
下面参照图8至图19说明对异常放电及过电流进行保护动作的若干个实施形态。另外，在各图中，与图1的相同部分附加相同符号，并省略其说明。
图8所示为本发明放电灯点灯装置的第3实施形态的电路图。
在本实施形态中，高频动作检测手段HFD是检测灯电流即高次谐波电流，另外设置异常放电检测手段ADD，代替空载检测手段NLD，上述这些与图1不同。
<关于高频动作检测手段HFD>
高频动作检测手段HFD由灯电流检测手段R9及反馈信号形成电路FSP构成。灯电流检测手段R9的放电灯DDL侧的一端接地。反馈信号形成电路FSP由电阻器R19、R20及二极管D5的串联电路和与电阻器R20并联的电容器C6构成。上述串联电路的一端与灯电流检测手段R9与输出变压器T的二次绕组ws的连接点连接，另一端与接地点连接。电阻器R20与电容器C6的两端之间电压输入至控制手段CC的开关控制输入端7。
<关于异常放电检测手段ADD>
异常放电检测手段ADD由异常放电电流旁路手段ADB及控制开关手段CS构成，异常放电电流旁路手段ADB由二极管D6、电阻器R21及R22的串联电路和与电阻器R21并联的电容器C7构成，构成高通滤波器。控制开关手段CS是以双极型晶体管构成的开关Q4及Q5为主体构成，利用异常放电电流旁路手段ADB来控制开关Q4，再利用开关Q4加以放大来控制开关Q5。即开关Q4的基极通过电阻器R23及异常放电电流旁路手段ADB的电容器C7与二极管D6与电阻器R21的连接点连接。另外，开关Q4的集电极通过电阻器R24与开关Q5的基极连接，发射极与接地点连接。开关Q5的发射极与直流电源Ee连接，集电极通过电阻器R25与控制手段CC的异常放电控制输入端10连接。
<关于电路动作>
在正常时，一旦放电灯DDL点灯，流过灯电流，则高频动作检测手段HFD的二次侧高频电流检测手段R9产生电压降，与接地电位之间产生电位差，因此在电阻器R20及电容器C6的两端之间出现积分的电压。该电压作为高频动作检测信号输入至控制手段CC的开关控制输入端10。因此，控制手段CC对开关手段Q1控制栅极驱动信号的相位，进行负反馈控制，使高频动作检测信号为第1电平。结果是对放电灯的点灯进行恒电流控制。
接着若发生异常放电，则异常放电电流流过二次侧高频电流检测手段R9。异常放电电流与正常时的灯电流相比，由于其下降(上升)部分包含很多50MHz以上的高次谐波，因此异常放电电流通过异常放电电流旁路手段ADD的二极管D6及电容器C7旁路掉。结果由于开关Q4的基极流过基极电流，因此开关Q4导通。开关Q4一导通，则由于开关Q5的基极流过基极电流，开关Q5导通，因此在控制手段CC的异常放电控制输入端10有异常放电检测信号输入。一旦控制手段CC有异常放电检测信号输入，则由于停止供给开关控制Q1的栅极驱动信号，因此高频发生手段HFG停止高频发生，进行保护动作。
图9所示为本发明放电灯点灯装置的第3实施形态中正常时的高频电流波形及异常放电电流示意波形图。
在图中，实线为正常时的高频电流波形，虚线为异常放电电流的示意波形，都是作为二次侧高频电流检测手段R9的端电压求得。异常放电电流的下降(上升)比正常时陡峭，另外峰值也大。
图10所示为本发明放电灯点灯装置的第3实施形态中正常时的高频电流波形重要部分放大的波形图。
图11所示为本发明放电灯点灯装置的第3实施形态中异常放电时的高频电流波形重要部分放大的波形图。
根据图10与图11的对比，可以很清楚它们的区别，异常放电时，灯电流的下降(上升)部分叠加了图11的p所示的50MHz以上的高次谐波，因此如图9中说明的那样。
图12所示为本发明放电灯点灯装置的第4实施形态的电路图。
在本实施形态中，构成的高频动作检测手段HFD是检测高频电压，关于该高压检测部分HVD与图1相同，而异常放电检测手段ADD其二次侧高频电流检测手段R9的接地方式不同。
<关于高频动作检测手段HFD>
高频动作检测手段HFD仅仅由高电压检测单元HVD构成。即它的构成是，电阻器R2及电容器C2的两端之间电压作为高频动作检测信号直接输入至控制手段CC的开关控制输入端7。
<关于异常放电检测手段ADD>
异常放电检测手段ADD其二次侧高频电流检测手段R9的二次绕组ws侧的一端接地。另外，异常放电电流旁路手段ADB中，串联电路的二极管D6的阳极与二次侧高频电流检测手段R9与放电灯DDL的连接点连接。
图13所示为本发明放电灯点灯装置的第4实施形态中正常时及异常放电时的高频电流波形图。
在图中，实线是正常时的高频电压波形，虚线是异常放电时的示意电压波形，都是在二次侧高频电流检测手段R9两端出现的电压。
图14所示为本发明放电灯点灯装置的第5实施形态的电路图。
本实施形态构成的高频动作检测手段HFD与图7所示的第2实施形态相同，进行的控制是恒功率控制，而仅由高频电压检测单元HVD构成这一点，及关于异常放电检测手段，则与图12的第4实施形态相同。因而省略其说明。
图15所示为本发明放电灯点灯装置的第6实施形态的电路图。
本实施形态是对图1所示的实施形态附加图8实施形态中的异常放电检测手段ADD及与此相关的控制手段CC而构成，是构成更实际的放电灯点灯装置。因而，对于与图1及图8相同部分附加相同符号，并省略其说明。
图16所示为本发明的放电灯点灯装置的第7实施形态的电路图。
本实施形态的构成不同点在于，对图15所示的实施形态附加定时器手段TM，使得在放电灯DDL启动时的规定时间内不进行保护动作。
即定时器手段TM由时间常数电路tc、第1开关电路S1及第2开关电路S2构成。
时间常数电路tc由电阻器R26及电容器C8串联电路构成，连接在控制手段CC的直流电源端9与接地之间。时间常数电路tc的时间常数设定得比放电灯DDL的启动时间稍微长一点。
第1开关电路S1由双极型晶体管构成的开关Q6、电阻器R27、R28及R29构成，开关Q6的基极通过电阻器R27与时间常数电路tc的输出端连接。
第2开关电路S2由双极型晶体管构成的开关Q7、电阻器R30、R31及R32构成，它跟随第1开关电路S1动作。然后，第2开关电路S2的输出端通过二极管D7及D8，与空载检测手段NLD及异常放电检测手段ADD连接。即二极管D7及D8的阴极与第2开关电路S2的集电极连接。二极管D7的阳极与空载检测手段NLD的开关Q2的集电极连接，而二极管D8的阳极与异常放电检测手段ADD的异常放电旁路手段ADB的输出端连接。
这样，一旦直流电源DC接通，则高频发生手段HFG动作，产生高频，加在放电灯DDL上，因此放电灯DDL能够开始启动，同时低电压的直流电压供给控制手段CC的直流电源端9，加在定时器手段TM的时间常数电路tc上。这样，时间常数电路tc开始动作，在该时刻，开关Q6截止，开关Q7导通。若开关Q7导通，则开关Q2的集电极电位通过二极管D7及开关Q7接地，因此空载检测手段NLD不能进行检测空载状态的动作。另外，由于异常放电检测手段ADD的异常放电旁路手段ADB的输出端通过二极管D8及开关Q7接地，因此异常放电检测手段ADD不能检测放电灯DDL的异常放电。
而在直流电源DC接通后，一旦经过了规定时间即定时器的时间，则时间常数tc的电容器C8的电位上升，第1开关电路S1的开关Q6导通。一旦开关Q6导通，则第二开关电路S2的开关Q7由于其基极电位为接地电位，因此截止。所以空载检测手段NLD及异常放电检测手段ADD解除了定时器手段TM的限制，能够进行各自的检测动作。
图17所示为本发明放电灯点装置的第8实施形态的电路图。
图18所示为同上的输出变压器磁性体正视图。
图19所示为同上的各部分电压及电流波形的波形图。
在各图中，对于与图1及图8的相同部分附加相同符号，并省略其说明。本实施形态的输出变压器的构成不相同。
即在图17中，Cs为输出变压器一次绕组Ww的匝间产生的寄生电容，若该寄生电容Cs较大，则在开关手段Q1导通时流过的电流的上升部分要产生毛刺，因此控制手段CC产生误动作，容易进行不希望的过电流保护动作。所以，在本发明中，多层卷绕输出变压器T的一次绕组Wp，以减小寄生电容Cs。
输出变压器T如图18所示，以磁心CO、绕组骨架CB、一次绕组wp、二次绕组ws及绝缘带IT为主构成。磁心CO由EER型铁氧体磁心构成。一次绕组wp用绞合线，由两层构成，中间夹有绝缘带IT，形成4匝。二次绕组ws也同样由两层构成，但有52匝。
这样，在本实施形态中，如图19所示，由于在开关手段Q1导通时不产生毛刺，因此高频发生手段HFG正常动作。另外，在图19中，(a)表示开关手段Q1的栅-源之间的电源，(b)表示电阻器R15两端的电压。
而若在图(b)中如虚线所示发生毛刺B，则控制手段CC误动作，进行保护动作，而停止栅极驱动信号，因此栅-源之间的电压也如图(a)中虚线所示。
图20所示为本发明照明装置一实施形态的图像读取装置的示意剖视图。
在图中，21为图像读取光学系统，22为信号处理装置，23为原稿放置面，24为点灯电路，25为外壳。
图像读取光学系统21在本实施形态中，其主要构成部分有荧光灯21a、反射镜21b、集成透镜21c及电荷耦合器件21d。另外，虽未用图示，但也可以由荧光灯、自聚焦透镜及电荷耦合器件作为主要的构成部分。荧光灯21a具有图2至图4所示的构造。上述光学系统21这样配置，从其缝隙出射的光通过原稿放置面对着未图示的原稿照射，从原稿反射的光用反射镜21b向规定方向反射，用集成透镜21c聚焦，用电荷耦合器件21d即CCD接受光信号。
信号处理装置22对受光手段21d的输出信号进行处理，形成图像信号。
点灯电路24用高频使荧光灯21a点灯。
外壳25将以上各构成部分装在它的内部。
这样，图像读取光学系统21与原稿放置面23相对扫描。即利用未图示的驱动机构使其中一方或双方向相反方向驱动，在移动过程中，电荷耦合器件21d沿移动方向的垂直方向依次不断接收从原稿面反射的光。另外，本实施形态的图像读取装置适用于复印机、图像扫描仪及传真机等OA设备(办公自动化设备)。
发明效果根据权利要求1及2的两个发明，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段及空载检测手段，上述放电灯具有一对电极，至少其中一个电极设置在内部封入有以稀有气体为主体的放电介质的放电容器外表面；上述高频发生手段具有输出变压器及开关手段；上述高频动作检测出手段检测高频后输出高频动作检测信号；上述控制手段将高频动作检测信号作为控制输入，反馈控制开关手段，使该高频动作检测信号为第1电平，同时在高频动作检测信号变为第二电平时，进行保护动作；上述空载测手段在检测出空载状态时，将对控制手段作为控制输入的高频动作检测信号强制变为第2电平。通过这样，能够提供自动检测空载后迅速进行适当保护动作的放电灯点灯装置。
根据权利要求2的发明，再由于控制手段由具有关断功能的调节器用IC构成，从而利用关断功能停止高频发生，进行保护动作，因此不会因控制而产生振荡，而且控制正确，响应快，另外电路安装简单，同时由于利用灯电流来检测空载，因此能够提供检测精度高、电路构成简单的放电灯点灯装置。
根据权利要求3发明，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段及异常放电检测手段，上述放电灯具有一对电极，至少其中一个电极设置在内部封入有以稀有气体为主体的放电介质的放电容器外表面至；上述高频发生手段具有输入变压器及开关手段；上述高频动作检测手段测出高频后输出高频动作检测信号；上述控制手段由具有关断功能的调节器用IC构成，利用关断功能以停止高频发生、进行保护动作的高频动作检测信号作为控制输入，反馈控制开关手段，使该高频动作检测信号为规定的电平，同时在后述的异常放电检测信号作为控制输入时，利用关断功能来控制高频发生手段的开关手段，进行保护动作；上述异常放电检测手段具有仅使异常放电电流旁路的异常放电电流旁路手段及控制开关手段，在异常放电时，输出异常放电检测信号，作为控制手段的控制输入。通过这样，能够提供具有下列效果的放电灯点灯装置。
1．即使是微小的异常放电电流，也能迅速检测并进行可靠的保护。
2．不管灯电流如何，通过仅检测异常放电，即使是在对放电灯进行调光或大功率点灯情况下，也能够不产生误动作，检测出异常放电，因此能够适应放电灯的多种点灯模式。
3．由于利用调节器用IC的关断功能来进行保护动作，因此不会因控制而产生振荡，而且控制正确，响应快，另外电路安装简单。
4．由于具有以上的各种效果，因此综合起来，安全性极高。
根据权利要求4的发明，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段、空载检测手段及异常放电检测手段，上述放电灯具有一对电极，至少一个电极设置在内部封入有以稀有气体为主体的放电介质的放电容器外表面；上述高频发生手段具有输出变压器及开关手段；上述高频动作检测手段测出高频后输出高频动作检测信号；上述控制手段将高频动作检测信号作为控制输入，反馈控制开关手段，使高频动作检测信号为规定电平，同时在作为控制输入的后述电流检测信号超过规定值时，控制开关手段，进行保护动作；上述空载检测手段在检测出空载状态时，将作为控制手段的控制输入的高频动作检测信号强制变为第二电平；上述异常放电检测手段具有仅使异常放电电流旁路的异常放电电流旁路手段及控制开关手段，在异常放电时，输出异常放电检测信号，作为控制手段的控制输入。通过这样，由于对空载状态及异常放电两方面，都能够进行检测，对高频发生手段进行保护动作，因此能够提供对进行电介质阻挡放电的放电灯有实用性的放电灯点装置。
根据权利要求5的发明，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段及电流检测手段，上述放电灯具有一对电极，至少一个电极设置在内部封入有以稀有气体为主体的放电介质的放电容器外表面；上述高频发生手段具有输出变压器及开关手段；上述高频动作检测手段检测高频后输出高频动作检测信号；上述控制手段将高频动作检测信号作为控制输入，反馈控制开关手段，使该高频动作检测信号为规定电平，同时在作为控制输入的后述电流检测信号超过规定值时，控制开关手段，进行保护动作；上述电流检测手段具有检测输出变压器一次侧流过的电流的电流检测元件及在输出端的去除毛刺用电容器，将电流检测信号输出。通过这样，能够提供自动检测过电流后迅速进行适当保护动作的放电灯点灯装置。
根据权利要求6的发明，是输出变压器的一次绕组还采用多层卷绕，通过这样，能够提供减小一次绕组寄生电容量、使开关手段导通时不易产生毛刺的放电灯装置。
根据权利要求7的发明，由于还具有定时器手段，它的作用是在放电灯启动时的规定时间内，使控制手段不进行保护动作，因此能够提供可以避免因误动作而进行不希望的保护动作的放电灯装置。
根据权利要求8的发明，具有设备本体及设备本体中安装的权利要求1至7的放电灯点灯装置，通过这样，能够提供具有权利要求1至7的发明效果的设备。
权利要求
1．一种放电灯点灯装置，其特征在于，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段及空载检测手段，上述放电灯具有内部封入有以稀有气体为主体的放电介质的放电容器。以及至少一方设置在放电容器外表面的一对电极；上述高频发生手段具有通过高频开关动作产生高频电压的开关手段及输出高频电压的输出变压器，将输出变压器二次绕组感应的高频电压加在一对电极之间，使放电灯点灯；上述高频动作检测手段检测高频电压和高频电流的至少一个量，产生高频动作检测信号；上述控制手段的构成是使高频动作检测信号作为控制输入，在正常时，与高频动作检测信号相应动作，反馈控制高频发生手段中开关手段的开关动作，使高频动作检测信号近似为第1电平，同时在作为控制输入的高频动作检测信号变为第2电平时，控制上述开关手段，使其进行保护动作；上述空载检测手段检测出输出变压器二次绕组侧为空载状态时，将对控制手段作为控制输入的高频动作检测信号强制变为第2电平。
2．一种放电灯点灯装置，其特征在于，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段及空载检测手段，上述放电灯具有内部封入有以稀有气体为主体的放电介质的放电容器、以及至少一方设置在放电容器外表面的一对电极；上述高频发生手段具有连接在直流电源与直流电源之间的输出变压及与输出变压器一次绕组串联而形成一次侧电路的开关手段；上述高频动作检测手段检测输出变压器一次绕组的高频电压及高频电流的至少一个量，产生高频动作检测信号；上述控制手段由具有关断功能的调节器用IC构成，上述控制手段的构成是使高频动作检测信号作为控制输入，在正常时，与高频动作检测信号相应动作，反馈控制高频发生手段中开关手段的开关动作，使高频动作检测信号近似为第1电平，同时在高频动作检测信号变为第2电平时，控制高频发生手段的开关手段，使关断功能起作用，进行保护动作；上述空载检测手段检测放电灯的灯电流，同时在未检测出灯电流时，使作为控制手段的控制输入的高频动作检测信号强制变为第二电平。
3．一种放电灯点灯装置，其特征在于，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段及异常放电检测手段，上述放电灯具有内部封入有以稀有气体为主体的放电介质的放电容器、以及至少一方设置在放电容器外表面的一对电极；上述高频发生手段具有通过高频开关动作产生高频电压的开关手段及输出高频电压的输出变压器，将输出变压器二次绕组感应的高频电压加在一对电极之间，使放电灯点灯；上述高频动作检测手段检测高频电压和高频电流的至少一个量，产生高频动作检测信号；上述控制手段由具有关断功能的调节器用IC构成，上述控制手段的构成是使高频动作检测信号作为控制输入，在正常时，与高频动作检测信号相应动作，反馈控制高频发生手段中开关手段的开关动作，使高频动作检测信号近似为规定电平，在后述异常放电控制信号作为控制输入时，控制上述开关手段，使关断功能起作用，进行保护动作；上述异常放电检测手段具有异常放电电流旁路手段及控制开关手段，异常放电电流旁路手段在输出变压器二次侧流过异常放电电流时，仅使异常放电电流旁路，产生异常放电检测信号，控制开关手段根据异常放电检测信号动作，形成异常放电控制信号，将异常放电控制信号作为开关手段的控制手段的控制输入，使关断功能起作用。
4．一种放电灯点灯装置，其特征在于，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段、空载检测手段及异常放电检测手段，上述放电灯具有内部封入有以稀有气体为主体的放电介质的放电容器、以及至少一方设置在放电容器外表面的一对电极；上述高频发生手段具有通过高频开关动作产生高频电压的开关手段及输出高频电压的输出变压器，将输出变压器二次绕组感应的高频电压加在一对电极之间，使放电灯点灯；上述高频动作检测手段检测高频电压和高频电流的至少一个量，产生高频动作检测信号；上述控制手段的构成是使高频动作检测信号作为控制输入，在正常时，与高频动作检测信号相应动作，反馈控制高频发生手段中开关手段的开关动作，使高频动作检测信号近似为第1电平，同时控制上述开关手段，使得在作为控制输入的高频动作检测信号变为第二电平时，进行第一保护动作，而且在从异常放电检测手段将异常放电控制信号作为控制输入时，进行第二保护动作；上述空载检测手段检测出输出变压器二次侧为空载状态时，将对控制手段作为控制输入的高频动作检测信号强制变为第二电平；上述异常放电检测手段具有异常放电电流旁路手段及控制开关手段，异常放电电流旁路手段在输出变压器二次侧流过异常放电电流时，仅使异常放电电流旁路，产生异常放电检测信号，控制开关手段根据异常放电检测信号动作，形成异常放电控制信号，将异常放电控制信号作为开关手段的控制手段的控制输入。
5．一种放电灯点灯装置，其特征在于，具有放电灯、高频发生手段、高频动作检测手段、控制手段及电流检测手段，上述放电灯具有内部封入有以稀有气体为主体的放电介质的放电容器、以及至少一方设置在放电容器外表面的一对电极；上述高频发生手段具有通过高频开关动作产生高频电压的开关手段及输出高频电压的输出变压器，将输出变压器二次绕组感应的高频电压加在一对电极之间，使放电灯点灯；上述高频动作检测手段检测高频电压和高频电流的至少一个量，产生高频动作检测信号；上述控制手段的构成是使高频动作检测信号作为控制输入，在正常时，与高频动作检测信号相应动作，负反馈控制高频发生手段中开关手段的开关动作，使高频动作检测信号近似为规定电平，同时控制上述开关手段，使得在后述电流检测信号超过规定电平时，进行保护动作；上述电流检测手段包括检测输出变压器一次侧流过的电流的电流检测元件及与电流检测元件并联的去除毛刺用的电容，将电流检测信号作为控制手段的控制输入。
6．如权利要求1至5的任一项所述的放电灯点灯装置，其特征在于，输出变压器的一次绕组为多层卷绕。
7．如权利要求1至6的任一项所述的放电灯点灯装置，其特征在于，具有定时器手段，其作用是电源接通时定时器动作，在放电灯启动时的规定时间内，控制手段不进行保护动作。
8．一种设备，其特征在于，具有设备本体及设备本体中安装的权利要求1至7的任一项所述的放电灯点灯装置。
全文摘要
对空载或异常放电能迅速响应进行保护的放电灯点灯装置及设备。包括一对电极中至少一个电极设于放电容器外表面的放电灯DDL、具有输出变压器T及开关手段Q1的高频发生手段HFG、检测高频并输出高频动作检测信号的检测手段HFD、输入高频动作检测信号并负反馈控制开关手段Q1、使该高频动作检测信号为第1电平、并在该信号变为第2电平时加以保持的控制手段CC,以及敬具测出空载状态时,将高频动作检测信号强制变为第2电平的空载检测手段NLD,控制手段CC。
文档编号H05B41/28GK1319878SQ0111219
公开日2001年10月31日 申请日期2001年3月30日 优先权日2000年3月31日
发明者小林正实, 原美昭 申请人:东芝照明技术株式会社