(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種類以上のガスが封入された放電ランプを点灯させる放電ランプ点灯装置であって、
１次巻線の一端と２次巻線の一端とが接続されたトランスと、
前記１次巻線の他端に電圧を印加する電源と、
前記１次巻線の一端および前記２次巻線の一端と、基準電位源と、の間に設けられたスイッチ素子と、
前記スイッチ素子を制御する制御手段と、を備え、
前記２次巻線の他端には、前記放電ランプの電極が接続され、
前記制御手段は、前記スイッチ素子のオン幅を第１オン幅に制御して、前記放電ランプの電極に予め定められた特定電圧を印加した後に、当該スイッチ素子のオン幅を当該第１オン幅よりも狭い第２オン幅に制御して、当該放電ランプの電極に当該特定電圧よりも低いグロー放電電圧を印加し、
前記特定電圧は、前記放電ランプ内で絶縁破壊を生じさせるのに必要な電圧以上であり、
前記グロー放電電圧は、点灯中の前記放電ランプをグロー放電させるのに必要な電圧以上であることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記放電ランプから光が出射されているか否かを検出する光検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記放電ランプから光が出射されていることを前記光検出手段が検出していない場合には、前記放電ランプの電極に、前記特定電圧を印加し、
前記放電ランプから光が出射されていることを前記光検出手段が検出している場合には、前記放電ランプの電極に、前記グロー放電電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記１次巻線の一端と、前記２次巻線の一端と、に接続され、サージ電圧を吸収するサージ電圧吸収手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記サージ電圧吸収手段は、スナバ回路であることを特徴とする請求項３に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
前記放電ランプを流れる電流を測定する電流測定手段を備え、
前記制御手段は、前記電流測定手段による測定結果に基づいて、前記第２オン幅を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１種類以上のガスが封入された放電ランプを点灯させる放電ランプ点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１、２には、放電ランプの一種であるエキシマランプを点灯させる放電ランプ点灯装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３５５９７６号公報
【特許文献２】特許第３８２０７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２に示されている放電ランプ点灯装置は、エキシマランプをストリーマ放電させる。このストリーマ放電では、放電電流が放電ランプ内を局所的に流れるため、放電電流の局所的に流れる部分の劣化が著しく、放電ランプの寿命が短かった。また、ストリーマ放電では、発光分布が不均一であるため、照射むらが発生していた。
【０００５】
上述の課題を鑑み、本発明は、放電ランプの寿命を長期化できるとともに、照射むらの発生を抑制できる放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）  本発明は、１種類以上のガスが封入された放電ランプ（例えば、図１の放電ランプＬａｍｐに相当）を点灯させる放電ランプ点灯装置（例えば、図１の放電ランプ点灯装置１に相当）であって、前記放電ランプの電極（例えば、図１の第１電極ＥＬＴ１に相当）に、予め定められた特定電圧を印加した後に、当該特定電圧よりも低いグロー放電電圧を印加し、前記特定電圧は、前記放電ランプ内で絶縁破壊を生じさせるのに必要な電圧以上であり、前記グロー放電電圧は、点灯中の前記放電ランプをグロー放電させるのに必要な電圧以上であることを特徴とする放電ランプ点灯装置を提案している。
【０００７】
この発明によれば、放電ランプの電極に、まず、特定電圧を印加することとした。また、特定電圧は、放電ランプ内で絶縁破壊を生じさせるのに必要な電圧以上であることとした。このため、放電ランプの消灯時に、特定電圧を放電ランプの電極に印加し、放電ランプ内で絶縁破壊を生じさせて、放電ランプの点灯を開始することができる。
【０００８】
また、放電ランプの電極に、特定電圧を印加した後に、特定電圧よりも低いグロー放電電圧を印加することとした。また、グロー放電電圧は、点灯中の放電ランプをグロー放電させるのに必要な電圧以上であることとした。このため、放電ランプの点灯を開始した後では、放電ランプをグロー放電させることができる。このグロー放電では、放電電流が放電ランプ内を略均一に流れるため、放電ランプの局所的な劣化が抑制される。また、グロー放電では、発光分布が略均一である。したがって、放電ランプの寿命を長期化できるとともに、照射むらの発生を抑制できる。
【０００９】
（２）  本発明は、（１）の放電ランプ点灯装置について、前記放電ランプから光が出射されているか否かを検出する光検出手段（例えば、図１の光検出部２０に相当）を備え、前記放電ランプから光が出射されていることを前記光検出手段が検出していない場合には、前記放電ランプの電極に、前記特定電圧を印加し、前記放電ランプから光が出射されていることを前記光検出手段が検出している場合には、前記放電ランプの電極に、前記グロー放電電圧を印加することを特徴とする放電ランプ点灯装置を提案している。
【００１０】
この発明によれば、（１）の放電ランプ点灯装置において、放電ランプから光が出射されているか否かを検出する光検出手段を設けた。そして、放電ランプから光が出射されていることを光検出手段が検出していない場合には、放電ランプの電極に、上述の特定電圧を印加することとした。一方、放電ランプから光が出射されていることを光検出手段が検出している場合には、放電ランプの電極に、上述のグロー放電電圧を印加することとした。このため、放電ランプの点灯を開始できていないにもかかわらず、放電ランプの電極に上述のグロー放電電圧を印加してしまうのを防止でき、放電ランプの点灯開始およびグロー放電の実施を確実に実現できる。
【００１１】
（３）  本発明は、（１）または（２）の放電ランプ点灯装置について、１次巻線（例えば、図１の１次巻線Ｗ１に相当）の一端と２次巻線（例えば、図１の２次巻線Ｗ２に相当）の一端とが接続されたトランス（例えば、図１のトランスＴに相当）と、前記１次巻線の他端に電圧を印加する電源（例えば、図１の直流電源Ｖｉｎに相当）と、前記１次巻線の一端および前記２次巻線の一端と、基準電位源（例えば、図１の基準電位源ＧＮＤに相当）と、の間に設けられたスイッチ素子（例えば、図１のスイッチ素子Ｑに相当）と、前記スイッチ素子を制御する制御手段（例えば、図１の制御部１０に相当）と、を備え、前記２次巻線の他端には、前記放電ランプの電極が接続され、前記制御手段は、前記放電ランプの電極に前記特定電圧を印加する場合には、前記スイッチ素子のオン幅を第１オン幅に制御し、前記放電ランプの電極に前記グロー放電電圧を印加する場合には、前記スイッチ素子のオン幅を前記第１オン幅よりも狭い第２オン幅に制御することを特徴とする放電ランプ点灯装置を提案している。
【００１２】
この発明によれば、（１）または（２）の放電ランプ点灯装置において、１次巻線の一端と２次巻線の一端とが接続されたトランスと、１次巻線の他端に電圧を印加する電源と、スイッチ素子と、スイッチ素子を制御する制御手段と、を設けた。スイッチ素子については、１次巻線の一端および２次巻線の一端と、基準電位源と、の間に設け、２次巻線の他端には、放電ランプの電極を接続した。そして、制御手段により、放電ランプの電極に特定電圧を印加する場合には、スイッチ素子のオン幅を第１オン幅に制御し、放電ランプの電極にグロー放電電圧を印加する場合には、スイッチ素子のオン幅を第１オン幅よりも狭い第２オン幅に制御することとした。これによれば、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００１３】
（４）  本発明は、（３）の放電ランプ点灯装置について、前記１次巻線の一端と、前記２次巻線の一端と、に接続され、サージ電圧を吸収するサージ電圧吸収手段（例えば、図１のサージ電圧吸収部３０に相当）を備えることを特徴とする放電ランプ点灯装置を提案している。
【００１４】
この発明によれば、（３）の放電ランプ点灯装置において、サージ電圧を吸収するサージ電圧吸収手段を、１次巻線の一端と、２次巻線の一端と、に接続した。このため、放電ランプの電極にサージ電圧が印加されてしまうのを防止でき、グロー放電の安定した実施を実現できる。
【００１５】
（５）  本発明は、（４）の放電ランプ点灯装置について、前記サージ電圧吸収手段は、スナバ回路であることを特徴とする放電ランプ点灯装置を提案している。
【００１６】
この発明によれば、サージ電圧吸収手段をスナバ回路で構成することとした。このため、サージ電圧吸収手段によりサージ電圧を吸収することができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【００１７】
（６）  本発明は、（３）〜（５）のいずれかの放電ランプ点灯装置について、前記放電ランプを流れる電流を測定する電流測定手段（例えば、図２の電流測定部４０に相当）を備え、前記制御手段は、前記電流測定手段による測定結果に基づいて、前記第２オン幅を制御することを特徴とする放電ランプ点灯装置を提案している。
【００１８】
この発明によれば、（３）〜（５）のいずれかの放電ランプ点灯装置において、放電ランプを流れる電流に基づいて、上述の第２オン幅を制御することとした。このため、放電ランプの温度や劣化状態といった種々の要因により放電ランプを流れる電流が変動した場合、放電ランプの点灯中におけるスイッチ素子のオン幅を適宜制御して、グロー放電の安定した実施をさらに的確に実現できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、放電ランプの寿命を長期化できるとともに、照射むらの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００２２】
＜第１実施形態＞
［放電ランプ点灯装置１の構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る放電ランプ点灯装置１の回路図である。放電ランプ点灯装置１は、１種類以上のガスが封入された放電ランプＬａｍｐを点灯させる。この放電ランプ点灯装置１は、トランスＴ、直流電源Ｖｉｎ、スイッチ素子Ｑ、ダイオードＤ１、制御部１０、およびサージ電圧吸収部３０を備える。サージ電圧吸収部３０は、キャパシタＣ、ダイオードＤ２、および抵抗Ｒを備え、いわゆるスナバ回路を構成する。
【００２３】
トランスＴの１次巻線Ｗ１の一端と、トランスＴの２次巻線Ｗ２の一端とは、ダイオードＤ１のアノードと、ダイオードＤ２のアノードと、に接続される。
【００２４】
ダイオードＤ１のカソードには、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されるスイッチ素子Ｑのコレクタが接続される。スイッチ素子Ｑのエミッタには、基準電位源ＧＮＤが接続され、スイッチ素子Ｑのゲートには、制御部１０が接続される。
【００２５】
ダイオードＤ２のカソードには、抵抗Ｒを介して基準電位源ＧＮＤが接続される。この抵抗Ｒには、キャパシタＣが並列接続される。
【００２６】
１次巻線Ｗ１の他端には、直流電源Ｖｉｎの正極が接続され、直流電源Ｖｉｎの負極には、基準電位源ＧＮＤが接続される。２次巻線Ｗ２の他端には、放電ランプＬａｍｐの第１電極ＥＬＴ１が接続され、放電ランプＬａｍｐの第２電極ＥＬＴ２には、基準電位源ＧＮＤが接続される。
【００２７】
［放電ランプ点灯装置１の動作］
以上の構成を備える放電ランプ点灯装置１は、放電ランプＬａｍｐの点灯を開始させる際と、点灯中の放電ランプＬａｍｐをグロー放電させる際と、で異なる動作を行う。
【００２８】
＜点灯開始時＞
まず、放電ランプＬａｍｐの点灯を開始させる際の放電ランプ点灯装置１の動作について説明する。
【００２９】
光検出部２０は、放電ランプＬａｍｐから光が出射されているか否かを検出し、検出結果を制御部１０に伝達する。
【００３０】
放電ランプＬａｍｐから光が出射されていることを光検出部２０が検出していない場合には、制御部１０は、スイッチ素子Ｑのオン幅が第１オン幅となるように、スイッチ素子Ｑをスイッチングさせる。これによれば、２次巻線Ｗ２に起電力が発生し、放電ランプＬａｍｐの第１電極ＥＬＴ１に電圧が印加されることとなる。
【００３１】
ここで、スイッチ素子Ｑを第１オン幅でスイッチングさせた際に放電ランプＬａｍｐの第１電極ＥＬＴ１に印加される電圧を、特定電圧と呼ぶこととする。また、特定電圧は、放電ランプＬａｍｐ内で絶縁破壊を生じさせるのに必要な電圧以上であるものとする。
【００３２】
このため、スイッチ素子Ｑを第１オン幅でスイッチングさせると、放電ランプＬａｍｐ内で絶縁破壊が生じ、放電ランプＬａｍｐの点灯が開始されることとなる。
【００３３】
＜グロー放電時＞
次に、点灯中の放電ランプＬａｍｐをグロー放電させる際の放電ランプ点灯装置１の動作について説明する。
【００３４】
放電ランプＬａｍｐから光が出射されていることを光検出部２０が検出している場合には、制御部１０は、スイッチ素子Ｑのオン幅が上述の第１オン幅よりも狭い第２オン幅となるように、スイッチ素子Ｑをスイッチングさせる。これによれば、２次巻線Ｗ２に起電力が発生し、放電ランプＬａｍｐの第１電極ＥＬＴ１に電圧が印加されることとなる。
【００３５】
ここで、スイッチ素子Ｑを第２オン幅でスイッチングさせた際に放電ランプＬａｍｐの第１電極ＥＬＴ１に印加される電圧を、グロー放電電圧と呼ぶこととする。すると、グロー放電電圧は、スイッチ素子Ｑのオン幅が狭くなったことにより、上述の特定電圧より低くなる。ただし、グロー放電電圧は、点灯中の放電ランプＬａｍｐをグロー放電させるのに必要な電圧以上であるものとする。
【００３６】
点灯中の放電ランプＬａｍｐの第１電極ＥＬＴ１にグロー放電電圧が印加されると、放電ランプＬａｍｐがグロー放電を開始する。このため、放電ランプＬａｍｐが点灯中の状態において、スイッチ素子Ｑを第２オン幅でスイッチングさせると、放電ランプＬａｍｐのグロー放電が開始されることとなる。
【００３７】
以上の放電ランプ点灯装置１によれば、以下の効果を奏することができる。
【００３８】
放電ランプ点灯装置１は、放電ランプＬａｍｐの第１電極に特定電圧を印加して、放電ランプＬａｍｐの内部で絶縁破壊を生じさせ、放電ランプＬａｍｐの点灯を開始することができる。
【００３９】
また、放電ランプ点灯装置１は、点灯中の放電ランプＬａｍｐの第１電極ＥＬＴ１にグロー放電電圧を印加して、放電ランプＬａｍｐをグロー放電させることができる。このグロー放電では、放電電流が放電ランプＬａｍｐの内部を略均一に流れるため、放電ランプＬａｍｐの局所的な劣化が抑制される。また、グロー放電では、発光分布が略均一である。したがって、放電ランプＬａｍｐの寿命を長期化できるとともに、照射むらの発生を抑制できる。
【００４０】
また、放電ランプ点灯装置１は、放電ランプＬａｍｐから光が出射されているか否かを検出する光検出部２０を備えており、放電ランプＬａｍｐから光が出射されていることを光検出部２０が検出していない場合には、放電ランプＬａｍｐの第１電極ＥＬＴ１に特定電圧を印加する。一方、放電ランプＬａｍｐから光が出射されていることを光検出部２０が検出している場合には、放電ランプＬａｍｐの第１電極ＥＬＴ１にグロー放電電圧を印加する。このため、放電ランプＬａｍｐの点灯を開始できていないにもかかわらず、放電ランプＬａｍｐの第１電極ＥＬＴ１にグロー放電電圧を印加してしまうのを防止でき、放電ランプＬａｍｐの点灯開始およびグロー放電の実施を確実に実現できる。
【００４１】
また、放電ランプ点灯装置１では、１次巻線Ｗ１の一端と、２次巻線Ｗ２の一端と、にスナバ回路で構成されるサージ電圧吸収部３０が接続される。このため、放電ランプＬａｍｐの第１電極ＥＬＴ１にサージ電圧が印加されてしまうのを防止でき、グロー放電の安定した実施を実現できる。
【００４２】
＜第２実施形態＞
［放電ランプ点灯装置１Ａの構成および動作］
図２は、本発明の第２実施形態に係る放電ランプ点灯装置１Ａの回路図である。放電ランプ点灯装置１Ａは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る放電ランプ点灯装置１とは、電流測定部４０を備える点と、制御部１０の代わりに制御部１０Ａを備える点と、が異なる。なお、放電ランプ点灯装置１Ａにおいて、放電ランプ点灯装置１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
電流測定部４０は、放電ランプＬａｍｐの第２電極ＥＬＴ２と、基準電位源ＧＮＤと、の間に設けられる。この電流測定部４０は、放電ランプＬａｍｐを流れる電流を測定する。
【００４４】
制御部１０Ａは、光検出部２０による検出結果だけでなく、電流測定部４０による測定結果も用いて、スイッチ素子Ｑをスイッチングさせる。
【００４５】
具体的には、放電ランプＬａｍｐから光が出射されていることを光検出部２０が検出していない場合には、制御部１０Ａは、図１の制御部１０と同様に、スイッチ素子Ｑを上述の第１オン幅でスイッチングさせる。
【００４６】
一方、放電ランプＬａｍｐから光が出射されていることを光検出部２０が検出している場合には、制御部１０Ａは、電流測定部４０による測定結果に基づいて、スイッチ素子Ｑのオン幅である第２オン幅を制御する。具体的には、放電ランプＬａｍｐが安定してグロー放電を行っている際にこの放電ランプＬａｍｐを流れる電流を、基準電流と呼ぶこととすると、制御部１０Ａは、基準電流を記憶している。そして、基準電流と比べて、電流測定部４０により測定した放電ランプＬａｍｐを流れる電流が大きくなるに従って、制御部１０Ａは、上述の第２オン幅を狭く設定する。また、基準電流と比べて、電流測定部４０により測定した放電ランプＬａｍｐを流れる電流が小さくなるに従って、制御部１０Ａは、上述の第２オン幅を広く設定する。そして、制御部１０Ａは、設定した第２オン幅でスイッチ素子Ｑをスイッチングさせる。これによれば、基準電流と比べて、放電ランプＬａｍｐを流れる電流が大きくなるに従って、グロー放電電圧が低くなり、放電ランプＬａｍｐを流れる電流が小さくなるに従って、グロー放電電圧が高くなる。
【００４７】
以上の放電ランプ点灯装置１Ａによれば、放電ランプ点灯装置１が奏することのできる上述の効果に加えて、以下の効果を奏することができる。
【００４８】
放電ランプ点灯装置１Ａは、放電ランプＬａｍｐを流れる電流に基づいて、上述の第２オン幅を制御する。このため、放電ランプＬａｍｐの温度や劣化状態といった種々の要因により放電ランプＬａｍｐを流れる電流が変動した場合、放電ランプＬａｍｐの点灯中におけるスイッチ素子Ｑのオン幅を適宜制御して、グロー放電の安定した実施をより的確に実現できる。
【００４９】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００５０】
例えば、上述の第２実施形態では、制御部１０Ａは、基準電流と比べて、放電ランプＬａｍｐを流れる電流が大きくなるに従って第２オン幅を狭くし、放電ランプＬａｍｐを流れる電流が小さくなるに従って第２オン幅を広くすることとしたが、これに限らない。例えば、放電ランプＬａｍｐを流れる電流が、予め定められた第１閾値まで上昇した場合には、第２オン幅を予め定められた幅だけ狭くし、予め定められた第２閾値まで低下した場合には、第２オン幅を予め定められた幅だけ広くすることとしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１、１Ａ；放電ランプ点灯装置
１０、１０Ａ；制御部
２０；光検出部
３０；サージ電圧吸収部
４０；電流測定部
Ｃ；キャパシタ
Ｄ１、Ｄ２；ダイオード
ＥＬＴ１；第１電極
ＥＬＴ２；第２電極
Ｌａｍｐ；放電ランプ
Ｑ；スイッチ素子
Ｒ；抵抗
Ｔ；トランス
Ｖｉｎ；直流電源
【図１】
0005795233.tif 000002
【図２】
0005795233.tif 000003