JP4043759B2 - 閃光放電管用電源部及び閃光放電管用電源部の制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばキセノンフラッシュランプのような閃光放電管を発光させるための閃光放電管用電源部及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
キセノンフラッシュランプに代表される閃光放電管は瞬間に高出力の白色光が得られる特長を有するため、分光分析用光源、カメラのフラッシュランプ、ストロボ用光源、高速シャッタカメラ用ランプ等に広く使われている。閃光放電管はこれを構成する陽極と陰極との間に高電圧を印加した状態でこの間にトリガー電圧を印加することにより、陰極から電子を放電させアーク発光を生じさせるものである。上記高電圧は閃光放電管の陽極及び陰極に接続された放電コンデンサーの放電により発生させており、放電コンデンサーの充電は閃光放電管用電源部によりなされる。充電により放電コンデンサーの電圧が閃光放電管の発光動作に通常要する電圧に到達した場合、閃光放電管用電源部による充電が終了され、閃光放電管を上記アーク発光させるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
閃光放電管の安全使用のためには閃光放電管用電源部の発熱や故障等をできるだけ防ぐことが重要である。
【０００４】
本発明の目的は閃光放電管用電源部の発熱や故障等を防ぐことが可能な閃光放電管用電源部及びその制御方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る閃光放電管用電源部は、閃光放電管の陽極及び陰極と接続され閃光放電管を発光させるための電荷を閃光放電管に供給する放電コンデンサーと、放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間までに、放電コンデンサーの電圧が閃光放電管の発光動作に通常要する電圧である通常電圧に到達しない場合、放電コンデンサーの充電停止信号を発生する充電監視手段と、充電監視手段から発生した充電停止信号に基づいて放電コンデンサーの充電の停止制御をする充電停止制御手段と、放電コンデンサーを充電する回路中に設けられた電流検出回路と、放電コンデンサーと接続され、かつ放電コンデンサーを充電するために放電コンデンサーに印加する電圧を発生し、かつ充電停止制御手段により制御される変圧器とを備え、充電監視手段が、所定時間の充電が可能な充電時間計測用コンデンサーを含み、電流検出回路により検知した放電コンデンサーへの充電開始に応じて充電時間計測用コンデンサーの充電を開始し、放電コンデンサーの充電完了に応じて出力が反転する比較器の出力端子を通じて充電時間計測用コンデンサーを放電する回路と、充電時間計測用コンデンサーの電圧が所定電圧に達すると充電停止信号を発生するラッチ回路とを有することを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る閃光放電管用電源部によれば閃光放電管用電源部の短絡等が原因により、放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間までに、放電コンデンサーの電圧が閃光放電管の発光動作に通常要する電圧である通常電圧に到達しない場合、充電監視手段により充電停止信号が発生され、この信号に基づいて充電停止制御手段により放電コンデンサーの充電の停止制御をさせている。よって閃光放電管用電源部の短絡等により放電コンデンサーの電圧が閃光放電管の発光動作に通常要する電圧に到達しないことが発生しても、閃光放電管用電源部に電流が流れ続けるのを防止することができる。上記所定時間は、閃光放電管用電源部に電流が流れ続けてもどの程度の時間までなら閃光放電管用電源部に発熱や故障等の問題が生じないか等を考慮して決定することができる。
【０００７】
また、閃光放電管を大電力で発光させる場合、閃光放電管用電源部は高電圧で放電コンデンサーを充電する必要があり、このために変圧器により発生させた高電圧で放電コンデンサーを充電する。閃光放電管用電源部の短絡等により変圧器のコイルに大電流が流れ続けるとコイルの焼損が生じる。本発明に係る閃光放電管用電源部によれば充電停止制御手段が変圧器を制御することにより放電コンデンサーの充電が停止されるので、変圧器のコイルに大電流が流れ続けるのを防止することができる。
【００１０】
本発明に係る閃光放電管用電源部の制御方法は、変圧器と接続され変圧器から充電用電圧を受けるとともに閃光放電管の陽極及び陰極と接続され閃光放電管を発光させるための電荷を閃光放電管に供給する放電コンデンサーの充電時間を計測し、この計測において放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間を計測した場合、放電コンデンサーの充電を停止させる閃光放電管用電源部の制御方法であって、放電コンデンサーを充電する回路中に設けられた電流検出回路により検知した放電コンデンサーへの充電開始に応じて、所定時間の充電が可能な充電時間計測用コンデンサーの充電を開始し、放電コンデンサーの充電完了に応じて出力が反転する比較器の出力端子を通じて充電時間計測用コンデンサーを放電し、充電時間計測用コンデンサーの電圧が所定電圧に達するとラッチ回路からの信号により放電コンデンサーの充電を停止させることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る閃光放電管用電源部の制御方法によれば短絡等が原因により、放電コンデンサーの充電時間が放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間を計測した場合に放電コンデンサーの充電を停止させている。これにより閃光放電管用電源部に電流が流れ続けるのを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態（以下本実施形態という）について図面を用いて説明する。図面の説明において同一要素には同一符号を付すことにより、重複する説明を省略する。図１は本実施形態に係る閃光放電管用電源部を含む閃光放電管装置１の構成を示すブロック図である。
【００１３】
閃光放電管装置１はアーク発光する閃光放電管３、閃光放電管３の陽極及び陰極に印加する電圧を発生させる閃光放電管用電源部５、閃光放電管３のトリガー電極に印加するトリガー電圧を発生させる発光トリガー回路７を備える。閃光放電管３は例えばキセノンフラッシュランプである。閃光放電管３は円筒型のガラス容器９とこの容器９内に配置された陽極１１、陰極１３及びトリガー電極１５とを備える。ガラス容器９内にはキセノンガスが封入されている。
【００１４】
閃光放電管３のトリガー電極１５は発光トリガー回路７と接続されている。発光トリガー回路７により閃光放電管３を発光させる際のトリガー電圧がトリガー電極１５に印加される。
【００１５】
閃光放電管用電源部５はサージ電流用ダイオード１９を備えており、ダイオード１９のカソードKが閃光放電管３の陽極１１と接続されかつアノードAが閃光放電管３の陰極１３と接続されている。閃光放電管装置１には残留インダクタンスが不可避的に発生するので、閃光放電管３の発光により残留インダクタンスに蓄積されるエネルギーをサージ電流として、閃光放電管３とサージ電流用ダイオード１９とで構成される回路に流すことにより上記エネルギーを消費している。
【００１６】
閃光放電管３の陽極１１と陰極１３は放電コンデンサー１７によっても接続されており、放電コンデンサー１７とサージ電流用ダイオード１９とは前記閃光放電管３に対して並列に接続されている。放電コンデンサー１７を放電させることにより、これに蓄積された電荷は閃光放電管３に供給され、この供給された電荷を基にして閃光放電管３が発光する。なお、閃光放電管３、放電コンデンサー１７、サージ電流用ダイオード１９は電線又はプリント基板の配線により相互に接続される。
【００１７】
放電コンデンサー１７の電極のうち閃光放電管３の陽極１１と接続される電極には整流用ダイオード２１のカソードが接続されており、整流用ダイオード２１のアノードは閃光放電管用電源部５の変圧器２３を構成する二次コイル２５の一方端と接続されている。二次コイル２５の他方端は、二次コイル２５に流れる電流を検出するための電流検出回路２７を介して、放電コンデンサー１７の電極のうち陰極１３と接続される電極と接続されている。
【００１８】
変圧器２３の二次コイル２５はコア２９を介して一次コイル３１と電磁的に結合されており、一次コイル３１は電源３３と接続されている。閃光放電管３は例えば１５０ワットのような大電力で発光させるものである。このため放電コンデンサー１７の充電電圧を高電圧にする必要があるので変圧器２３で発生した高電圧により放電コンデンサー１７を充電している。電源３３のスイッチをオンさせて一次コイル３１に電流を流すことにより放電コンデンサー１７を充電するための電圧を二次コイル２５で発生させる。また、電源３３のスイッチをオフさせて一次コイル３１に流す電流を止めることにより上記充電するための電圧の発生を停止させる。
【００１９】
電源３３のスイッチのオン、オフ動作は閃光放電管用電源部５の制御回路３５（充電停止制御手段）により制御される。制御回路３５には電流検出回路２７からの電流検出信号S1が入力される。制御回路３５にこの信号S1が入力することにより制御回路３５は放電コンデンサー１７の充電電流が一定値になるように電源３３のオン・オフ制御をする。これにより、放電コンデンサー１７を定電流充電するのである。
【００２０】
制御回路３５は閃光放電管３の陽極１１と接続された電圧検出回路３７からの電圧信号S2が入力する。電圧検出回路３７により陽極１１に印加される電圧（放電コンデンサー１７の電圧）を検出する。閃光放電管３の陽極１１（放電コンデンサー１７）の電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧に到達した場合、電圧検出回路３７から電圧信号S2が発生する。信号S2が制御回路３５に入力されることにより、制御回路３５は電源３３のスイッチをオフ制御して放電コンデンサー１７の充電を停止させる。これにより上記通常要する電圧が常に一定となるように放電コンデンサー１７は充電される。
【００２１】
また、電圧検出回路３７は過電圧検出回路も含み、何らかの異常で閃光放電管３の陽極１１（放電コンデンサー１７）に過大電圧が印加された場合、電圧検出回路３７から電圧信号S2が発生し、上記と同様にして放電コンデンサー１７の充電を停止する。これにより、過大電圧による放電コンデンサー１７や閃光放電管３等の故障や破壊を防ぐ。
【００２２】
制御回路３５にはタイマー回路３９（充電監視手段）からの充電停止信号S3が入力される。放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間（つまり閃光放電管３の正常発光動作における放電コンデンサー１７の充電に要する時間）よりも長い所定時間までに、放電コンデンサー１７の電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧である通常電圧（つまり閃光放電管３の正常発光動作に要する電圧）に到達しない場合、タイマー回路３９から充電停止信号S3が発生される。信号S3が制御回路３５に入力することにより制御回路３５は電源３３のスイッチをオフ制御して放電コンデンサー１７への充電を停止する。よって、短絡等が原因により放電コンデンサー１７の電圧が上記通常電圧に到達しないことで変圧器２３に電流が流れ続けることによる変圧器２３の焼損等を防ぐことができる。
【００２３】
タイマー回路３９には電流検出回路２７からの充電電流検出信号S4が入力する。これは、変圧器２３の二次コイル２５に放電コンデンサー１７の充電のための電流が流れることによって、電流検出回路２７が発生するものである。この信号S4がタイマー回路３９に入力することによりタイマー回路３９は充電時間の計測をする。
【００２４】
タイマー回路３９には電圧検出回路３７からの充電終了信号S5が入力する。この信号S5は放電コンデンサー１７の電圧が閃光放電管３の発光に通常要する電圧に到達した場合に電圧検出回路３７から発生される。この信号S5がタイマー回路３９に入力するとタイマー回路３９の動作が停止する。但し電源３３のオフ動作はされない。ここで、放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間よりも長い所定時間までに、放電コンデンサー１７の電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧に到達しない場合、信号S5より先にタイマー回路３９から充電停止信号S3が発生し、信号S3が制御回路３５に入力される。これにより制御回路３５が電源３３のスイッチをオフ制御することにより放電コンデンサー１７への充電を終了させる。充電停止信号S3、充電電流検出信号S4及び充電終了信号S5を用いた閃光放電管用電源部５の制御方法は本実施形態に係る閃光放電管用電源部５の制御方法の特徴の一つとなる。
【００２５】
次に、信号S3,S4,S5をそれぞれ発生するタイマー回路３９、電流検出回路２７、電圧検出回路３７の回路構成について説明する。図２は本実施形態に係る閃光放電管用電源部５の回路図であり、図２を用いて電流検出回路２７、タイマー回路３９、電圧検出回路３７の回路構成を説明する。
【００２６】
まず電流検出回路２７の回路構成から説明する。電流検出回路２７の電流検出用抵抗器R1は変圧器２３の二次コイル２５に流れる電流を検出する素子であり、二次コイル２５と放電コンデンサー１７とで構成される直列回路に接続されている。電流検出用抵抗器R1と放電コンデンサー１７との間には電流制限用抵抗器R2の一方端が接続されており、電流制限用抵抗器R2の他方端は電流検出回路２７のNPNトランジスタQ1のベースと接続されている。電流制限用抵抗器R2によりトランジスタQ1のベース電流が過大になるのを防止している。トランジスタQ1のエミッタは電流検出用抵抗器R1と二次コイル２５との間に接続されている。トランジスタQ1のコレクタはタイマー回路３９に接続されている。
【００２７】
次にタイマー回路３９の回路構成について説明する。タイマー回路３９は放電コンデンサー１７の充電と連動して充電されかつ放電コンデンサー１７の充電が停止されることにより放電する充放電回路４１（時間計測手段）と充電停止信号S3を発生させるラッチ回路４３（信号発生手段）とで構成される。上記トランジスタQ1のコレクタは充放電回路４１の電流制限用抵抗器R3を介して充放電回路４１のPNPトランジスタQ2のベースと接続されている。電流制限用抵抗器R3によりトランジスタQ2のベース電流が過大になるのを防止している。
【００２８】
トランジスタQ2のエミッタは電源VCCに接続されると共にオフ用抵抗器R4の一方端と接続されており、オフ用抵抗器R4の他方端は電流制限用抵抗器R3とトランジスタQ2のベースとの間に接続されている。トランジスタQ2のオフ動作時に、オフ用抵抗器R4でトランジスタQ2のベース電流の低下を早めることによりトランジスタQ2のオフ動作を早くしている。
【００２９】
トランジスタQ2のコレクタは時定数調節用抵抗器R5を介して充電時間計測用コンデンサーCの一方電極と接続されており、コンデンサーCの他方電極は接地されている。コンデンサーCは放電コンデンサー１７の充電開始により充電が開始されると共に放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間よりも長い所定時間の充電が可能である。この所定時間はラッチ回路４３を動作させるラッチ電圧に到達する時間である。閃光放電管３の正常発光動作時にはコンデンサーCの電圧がラッチ電圧に到達する前に放電コンデンサー１７の充電が完了するように、充放電回路４１の時定数が設定されている。時定数調節用抵抗器R5により充放電回路４１の時定数が調節される。
【００３０】
抵抗器R5とコンデンサーCとの間にはスイッチダイオードD（ツェナダイオード）のカソードが接続されている。スイッチダイオードDのアノードはラッチ回路４３のスイッチング素子SCR（サイリスタ）のゲートと接続されている。充電時間計測用コンデンサーCの電圧がラッチ電圧に到達した場合、スイッチダイオードDがオン、つまり電流が流れるようにされている。スイッチング素子SCRのカソードは接地されており、アノードは制御回路３５と接続されている。スイッチダイオードDがラッチ電圧によりオンするとスイッチング素子SCRのゲートに電流が流れ、スイッチング素子SCRがオンすることにより充電停止信号S3が発生する。
【００３１】
次に電圧検出回路３７について説明する。電圧検出回路３７の比較器４５の反転入力端子は抵抗器R6と抵抗器R7との間に接続されている。抵抗器R6は閃光放電管３の陽極１１に接続されており、抵抗器R7は接地されている。比較器４５の非反転入力端子には直流電源DC（基準電圧）のプラスが接続されており、直流電源DCのマイナスは接地されている。比較器４５の出力端子は充放電回路４１の時定数調節用抵抗器R5と充電時間計測用コンデンサーCとの間に接続されている。
【００３２】
比較器４５は差動型増幅回路であり、非反転入力端子に入力される基準電圧値と反転入力端子に入力される放電コンデンサー１７の電圧（陽極１１の電圧）の抵抗器R6,R7による分割値とを比較する。比較器４５の出力は放電コンデンサー１７の電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧に到達した場合に反転する。これにより上記充電時間計測用コンデンサーCが放電されるので、コンデンサーCの電圧はラッチ電圧に到達しなくなる。つまり、放電コンデンサー１７が通常要する時間内に充電された場合、タイマー回路３９の動作は停止されるが電源３３は通常の動作を続ける。なお、放電コンデンサー１７の電圧を制御する回路及び放電コンデンサー１７の電圧が過大となった場合にそれを検出する回路の図示は省略している。
【００３３】
次に本実施形態に係る閃光放電管用電源部５を含む閃光放電管装置１の動作を図１〜図３により説明する。図３は閃光放電管装置１の動作に関するタイムチャートであり、詳細には(A)が閃光放電管３の陽極１１に印加される電圧のタイムチャートであり、(B)がトリガー電極１５に印加される電圧のタイムチャートであり、(C)が充放電回路４１の充電時間計測用コンデンサーCの電圧のタイムチャートである。図３中、縦軸のVは電圧(V)であり、横軸のTは時間(μs)である。
【００３４】
まず、時刻T1において、制御回路３５が電源３３のスイッチをオン動作させることにより、変圧器２３で高電圧を発生させて放電コンデンサー１７の充電を開始する。これに伴い変圧器２３の二次コイル２５に流れる電流が電流検出用抵抗器R1に流れるので電流検出用抵抗器R1で電圧降下が生じる。この電圧降下によりトランジスタQ1にベース電流が流れてトランジスタQ1がオンすることによりトランジスタQ1のコレクタ電流が流れる。このコレクタ電流がトランジスタQ2のベース電流となり、トランジスタQ2がオンする。これによりトランジスタQ2のコレクタ電流が充電時間計測用コンデンサーCに流れて、コンデンサーCの充電が開始する。この充電開始が放電コンデンサー１７の充電時間の計測の開始となる。
【００３５】
時刻T2になると、放電コンデンサー１７は閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧である通常電圧（V1）まで充電される。これに伴い閃光放電管３の陽極１１の電圧も電圧（V1）に到達する。T2−T1の時間CTが放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間となる。放電コンデンサー１７が電圧（V1）まで充電されると、電圧検出回路３７の比較器４５の出力が反転される。そして、比較器４５の出力端子からの反転電圧によりコンデンサーCが放電される。これによりコンデンサーCの電圧がラッチ電圧に到達しなくなる。また、別系統の電圧検出回路３７で発生した信号S2により制御回路３５が電源３３のスイッチをオフ動作させて放電コンデンサー１７の充電を終了させる。
【００３６】
放電コンデンサー１７の充電が終了すると、電流検出回路２７の電流検出用抵抗器R1に電流が流れなくなるので、トランジスタQ1にベース電流が流れなくなりトランジスタQ1がオフする。これによりトランジスタQ2のベース電流が流れなくなり、トランジスタQ2もオフするので、充電時間計測用コンデンサーCの充電が停止する。つまり、放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間CTよりも長い所定時間が経過する前に放電コンデンサー１７の電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧V１に到達した場合に充電時間の計測が停止される。
【００３７】
次に時刻T3、すなわち放電コンデンサー１７の充電終了時刻である時刻T2から所定の時間経過後、タイムチャート（B）に示すように発光トリガー回路７によりトリガー電極１５にトリガー電圧を印加する。これにより、閃光放電管３内のキセノンガスの絶縁が破壊されるので、放電コンデンサー１７に蓄積されていた電荷が閃光放電管３に供給され、閃光放電管３が発光（アーク発光）する。以上が発光の一サイクルであり、以後同様にして発光動作が繰り返される。
【００３８】
時刻T２から次の発光サイクルによる放電コンデンサー１７の充電開始時刻T4との間は放電コンデンサー１７の充電が停止されているので、電流検出回路２７の電流検出用抵抗器R1に電流が流れない。これにより、充電時間計測用コンデンサーCの充電も停止（つまり充電時間の計測も停止）され、充電時間計測用コンデンサーCは比較器４５による放電及び自然放電をする。よって、タイムチャート(C)に示すように充電時間計測用コンデンサーCの電圧が低下し始める。そして、次の発光サイクルによる充電開始時刻T4により、電流検出用抵抗器R1に電流が流れるので、充電時間計測用コンデンサーCの電圧は再び上昇する。
【００３９】
以上は正常な発光動作であるが、例えばトリガー電極１５に印加されるトリガー信号の周波数が何らかの異常により高くなることで閃光放電管３の発光周波数が定格以上の状態が発生すると、放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間CTを経過しても放電コンデンサー１７の電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧である通常電圧V1に到達しない。よって何ら手段を施さないと、放電コンデンサー１７が充電され続けるので閃光放電管用電源部５に発熱や故障等が生じる。本実施形態はこのような状態のとき、放電コンデンサー１７の充電を停止させて、変圧器２３に電流が流れ続けないようにすることにより、変圧器２３等の焼損や故障をなくし、これにより閃光放電管用電源部５の発熱や故障を防止している。このことについて以下に詳細に説明する。
【００４０】
図３の時刻T5以降はトリガー電極１５に印加されるトリガー信号の周波数が何らかの異常により高くなった場合を示している。タイムチャート（A）に示すように時刻T5から放電コンデンサー１７の充電が開始する。
【００４１】
時刻T6において、陽極１１（放電コンデンサー１７）が電圧V1に到達する前にタイムチャート（B）に示すトリガー信号が発生する。これにより閃光放電管３は発光する。これは上記の通り何らかの異常によりトリガー信号の周波数が高くなることに起因している。しかし、放電コンデンサー１７により閃光放電管３に正常な電圧が印加されていないので、正常発光時よりも発光強度が弱くなる異常発光状態となる。陽極１１（放電コンデンサー１７）が電圧V1に到達しないので、放電コンデンサー１７は充電され続け、タイムチャート（C）に示すように充電時間計測用コンデンサーCの電圧は上昇し続ける（つまり充電時間が計測され続ける）。
【００４２】
そして時刻T7において、陽極１１（放電コンデンサー１７）が電圧V1に到達する前にタイムチャート（B）に示すトリガー信号が再び発生するので閃光放電管３は発光する。つまり閃光放電管３の発光周波数が異常に早くなることにより弱い光が発光し続ける現象が発生している。
【００４３】
時刻T8において、本実施形態によればタイムチャート（C）に示すように充電時間計測用コンデンサーCの電圧がラッチ電圧である電圧V2に到達するので、上記で説明したように放電コンデンサー１７への充電が停止される。よって、変圧器２３に電流が流れ続けるのを止めることができるので、変圧器２３のコイル２５，３１等の焼損や故障等が発生しないようにすることができ、これにより閃光放電管用電源部５の発熱や故障等を防止することができる。また、放電コンデンサー１７の充電停止により上記弱い光が発光し続ける現象が続くのを止めることができるという格別の効果も生じる。なお、本実施形態において時刻T8マイナス時刻T5が放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間CTよりも長い所定時間である。
【００４４】
また、本実施形態によれば以下の格別な効果も生じる。閃光放電管装置１に様々な原因で短絡が発生することがある（例えば放電コンデンサー１７の不良や破壊による放電コンデンサー１７の短絡、閃光放電管３に振動が加わる等による閃光放電管３の電極どうしの短絡、閃光放電管装置１の使用者が閃光放電管装置１を取り扱う際に生じた間違いによる短絡）。このような短絡が発生すると、放電コンデンサー１７が充電されてもその電圧は閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧である通常電圧に到達しないので放電コンデンサー１７が充電され続けることになる。これにより閃光放電管用電源部５には電流が流れ続けるので閃光放電管用電源部５に発熱や故障等が生じる。
【００４５】
特に、放電コンデンサー１７の充電時間を短くなるようにかつ充電中における閃光放電管用電源部５での発振を小さくなるように放電コンデンサー１７を充電する場合、定電流かつ大電流で充電が行われる。このため、上記短絡が発生すると閃光放電管用電源部５に大電流が流れ続けるので、上記発熱等の問題が大きくなる。
【００４６】
また、閃光放電管３を例えば１５０ワットのような大電力で発光させる場合、放電コンデンサー１７の放電電圧を高くするために閃光放電管用電源部５は高電圧で放電コンデンサー１７を充電する必要がある。このため閃光放電管用電源部５は変圧器２３を備え、この変圧器２３により発生させた高電圧で放電コンデンサー１７を充電する。上記短絡により変圧器２３のコイルに大電流が流れ続けるとコイルの焼損が生じるおそれがある。この対策のためコイルを大型化すると変圧器ひいては閃光放電管用電源部５の大型化につながる。
【００４７】
本実施形態によれば上記短絡が生じることにより放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間CTよりも長い所定時間（T8マイナスT5の時間）までに、放電コンデンサー１７の電圧が通常電圧V１に到達しない場合、上記閃光放電管３の発光周波数が定格以上の状態の場合と同様にして放電コンデンサー１７の充電を停止させている。これにより、変圧器２３に電流が流れ続けるのを止めることができるので、閃光放電管用電源部５の発熱や故障等を防止することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態によれば以下の格別な効果も生じる。例えば、閃光放電管３の異常加熱、閃光放電管３の電極１１，１３，１５の劣化、電極１１，１３，１５の異常加熱、閃光放電管３の破損による電極１１，１３，１５同士の異常接近の状態になると、閃光放電管３の発光モードは閃光発光モード（通常発光モード）にならず直流連続放電モードとなる。直流連続放電モードでは放電コンデンサー１７が充電されてもその電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧に到達しないので放電コンデンサー１７が充電され続けることになる。つまり、変圧器２３が出力（電流が流れ続ける）状態となる。
【００４９】
発光サイクルあたりの変圧器２３の出力時間は通常発光モードでは発光サイクルの例えば半分となり、一方直流連続放電モードでは変圧器２３に電流が流れて続けているので発光サイクルと同じになる。つまり、直流連続放電モードは通常発光モードに比べて変圧器２３の平均電流が過大（例えば２倍）になる。直流連続放電モードになると発光効率が低下するので、閃光放電管３に入力された電力の大部分が熱に変わる。よって、直流連続放電モードにより閃光放電管３が直流放電され続けると閃光放電管３は異常発熱状態になり、これが閃光放電管３の破裂や閃光放電管装置１の損傷の原因となる。
【００５０】
本実施形態によればこのような直流連続放電モードになると、上記短絡発生時の動作と同様にして放電コンデンサー１７の充電を停止しているので、変圧器２３に電流が流れ続けるのを止めることができ、これにより閃光放電管３の破裂等を防止することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明に係る閃光放電管用電源部によれば、放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間までに、放電コンデンサーの電圧が閃光放電管の発光動作に通常要する電圧に到達しない場合に放電コンデンサーの充電を停止するので、閃光放電管用電源部の発熱や故障等を防ぐことがでる。特に直流連続放電モードのような故障が発生した場合に本発明に係る閃光放電管用電源部は有効であり、閃光放電管の異常発熱を防ぐことができる。
【００５２】
本発明に係る閃光放電管用電源部及びその制御方法によれば、放電コンデンサーの充電時間が放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間が計測された場合に放電コンデンサーの充電を停止させている。これにより閃光放電管用電源部の発熱や故障等を防ぐことができる。特に直流連続放電モードのような故障が発生した場合に本発明に係る閃光放電管用電源部及びその制御方法は有効であり、閃光放電管の異常発熱を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る閃光放電管用電源部を含む閃光放電管装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る閃光放電管用電源部の回路図である。
【図３】本実施形態に係る閃光放電管用電源部を含む閃光放電管装置の動作に関するタイムチャートであり、(A)は閃光放電管の陽極に印加される電圧のタイムチャートであり、(B)はトリガー電極に印加される電圧のタイムチャートであり、(C)は充放電回路の充電時間計測用コンデンサーCの電圧のタイムチャートである。
【符号の説明】
１・・・閃光放電管装置、３・・・閃光放電管、５・・・閃光放電管用電源部、７・・・発光トリガー回路、９・・・ガラス容器、１１・・・陽極、１３・・・陰極、１５・・・トリガー電極、１７・・・放電コンデンサー、１９・・・サージ電流用ダイオード、２１・・・整流用ダイオード、２３・・・変圧器、２５・・・二次コイル、２７・・・電流検出回路、２９・・・コア、３１・・・一次コイル、３３・・・電源、３５・・・制御回路、３７・・・電圧検出回路、３９・・・タイマー回路、４１・・・充放電回路、４３・・・ラッチ回路、４５・・・比較器
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばキセノンフラッシュランプのような閃光放電管を発光させるための閃光放電管用電源部及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
キセノンフラッシュランプに代表される閃光放電管は瞬間に高出力の白色光が得られる特長を有するため、分光分析用光源、カメラのフラッシュランプ、ストロボ用光源、高速シャッタカメラ用ランプ等に広く使われている。閃光放電管はこれを構成する陽極と陰極との間に高電圧を印加した状態でこの間にトリガー電圧を印加することにより、陰極から電子を放電させアーク発光を生じさせるものである。上記高電圧は閃光放電管の陽極及び陰極に接続された放電コンデンサーの放電により発生させており、放電コンデンサーの充電は閃光放電管用電源部によりなされる。充電により放電コンデンサーの電圧が閃光放電管の発光動作に通常要する電圧に到達した場合、閃光放電管用電源部による充電が終了され、閃光放電管を上記アーク発光させるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
閃光放電管の安全使用のためには閃光放電管用電源部の発熱や故障等をできるだけ防ぐことが重要である。
【０００４】
本発明の目的は閃光放電管用電源部の発熱や故障等を防ぐことが可能な閃光放電管用電源部及びその制御方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る閃光放電管用電源部は、閃光放電管の陽極及び陰極と接続され閃光放電管を発光させるための電荷を閃光放電管に供給する放電コンデンサーと、放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間までに、放電コンデンサーの電圧が閃光放電管の発光動作に通常要する電圧である通常電圧に到達しない場合、放電コンデンサーの充電停止信号を発生する充電監視手段と、充電監視手段から発生した充電停止信号に基づいて放電コンデンサーの充電の停止制御をする充電停止制御手段と、放電コンデンサーを充電する回路中に設けられた電流検出回路と、放電コンデンサーと接続され、かつ放電コンデンサーを充電するために放電コンデンサーに印加する電圧を発生し、かつ充電停止制御手段により制御される変圧器とを備え、充電監視手段が、所定時間の充電が可能な充電時間計測用コンデンサーを含み、電流検出回路により検知した放電コンデンサーへの充電開始に応じて充電時間計測用コンデンサーの充電を開始し、放電コンデンサーの充電完了に応じて出力が反転する比較器の出力端子を通じて充電時間計測用コンデンサーを放電する回路と、充電時間計測用コンデンサーの電圧が所定電圧に達すると充電停止信号を発生するラッチ回路とを有することを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る閃光放電管用電源部によれば閃光放電管用電源部の短絡等が原因により、放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間までに、放電コンデンサーの電圧が閃光放電管の発光動作に通常要する電圧である通常電圧に到達しない場合、充電監視手段により充電停止信号が発生され、この信号に基づいて充電停止制御手段により放電コンデンサーの充電の停止制御をさせている。よって閃光放電管用電源部の短絡等により放電コンデンサーの電圧が閃光放電管の発光動作に通常要する電圧に到達しないことが発生しても、閃光放電管用電源部に電流が流れ続けるのを防止することができる。上記所定時間は、閃光放電管用電源部に電流が流れ続けてもどの程度の時間までなら閃光放電管用電源部に発熱や故障等の問題が生じないか等を考慮して決定することができる。
【０００７】
また、閃光放電管を大電力で発光させる場合、閃光放電管用電源部は高電圧で放電コンデンサーを充電する必要があり、このために変圧器により発生させた高電圧で放電コンデンサーを充電する。閃光放電管用電源部の短絡等により変圧器のコイルに大電流が流れ続けるとコイルの焼損が生じる。本発明に係る閃光放電管用電源部によれば充電停止制御手段が変圧器を制御することにより放電コンデンサーの充電が停止されるので、変圧器のコイルに大電流が流れ続けるのを防止することができる。
【００１０】
本発明に係る閃光放電管用電源部の制御方法は、変圧器と接続され変圧器から充電用電圧を受けるとともに閃光放電管の陽極及び陰極と接続され閃光放電管を発光させるための電荷を閃光放電管に供給する放電コンデンサーの充電時間を計測し、この計測において放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間を計測した場合、放電コンデンサーの充電を停止させる閃光放電管用電源部の制御方法であって、放電コンデンサーを充電する回路中に設けられた電流検出回路により検知した放電コンデンサーへの充電開始に応じて、所定時間の充電が可能な充電時間計測用コンデンサーの充電を開始し、放電コンデンサーの充電完了に応じて出力が反転する比較器の出力端子を通じて充電時間計測用コンデンサーを放電し、充電時間計測用コンデンサーの電圧が所定電圧に達するとラッチ回路からの信号により放電コンデンサーの充電を停止させることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る閃光放電管用電源部の制御方法によれば短絡等が原因により、放電コンデンサーの充電時間が放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間を計測した場合に放電コンデンサーの充電を停止させている。これにより閃光放電管用電源部に電流が流れ続けるのを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態（以下本実施形態という）について図面を用いて説明する。図面の説明において同一要素には同一符号を付すことにより、重複する説明を省略する。図１は本実施形態に係る閃光放電管用電源部を含む閃光放電管装置１の構成を示すブロック図である。
【００１３】
閃光放電管装置１はアーク発光する閃光放電管３、閃光放電管３の陽極及び陰極に印加する電圧を発生させる閃光放電管用電源部５、閃光放電管３のトリガー電極に印加するトリガー電圧を発生させる発光トリガー回路７を備える。閃光放電管３は例えばキセノンフラッシュランプである。閃光放電管３は円筒型のガラス容器９とこの容器９内に配置された陽極１１、陰極１３及びトリガー電極１５とを備える。ガラス容器９内にはキセノンガスが封入されている。
【００１４】
閃光放電管３のトリガー電極１５は発光トリガー回路７と接続されている。発光トリガー回路７により閃光放電管３を発光させる際のトリガー電圧がトリガー電極１５に印加される。
【００１５】
閃光放電管用電源部５はサージ電流用ダイオード１９を備えており、ダイオード１９のカソードKが閃光放電管３の陽極１１と接続されかつアノードAが閃光放電管３の陰極１３と接続されている。閃光放電管装置１には残留インダクタンスが不可避的に発生するので、閃光放電管３の発光により残留インダクタンスに蓄積されるエネルギーをサージ電流として、閃光放電管３とサージ電流用ダイオード１９とで構成される回路に流すことにより上記エネルギーを消費している。
【００１６】
閃光放電管３の陽極１１と陰極１３は放電コンデンサー１７によっても接続されており、放電コンデンサー１７とサージ電流用ダイオード１９とは前記閃光放電管３に対して並列に接続されている。放電コンデンサー１７を放電させることにより、これに蓄積された電荷は閃光放電管３に供給され、この供給された電荷を基にして閃光放電管３が発光する。なお、閃光放電管３、放電コンデンサー１７、サージ電流用ダイオード１９は電線又はプリント基板の配線により相互に接続される。
【００１７】
放電コンデンサー１７の電極のうち閃光放電管３の陽極１１と接続される電極には整流用ダイオード２１のカソードが接続されており、整流用ダイオード２１のアノードは閃光放電管用電源部５の変圧器２３を構成する二次コイル２５の一方端と接続されている。二次コイル２５の他方端は、二次コイル２５に流れる電流を検出するための電流検出回路２７を介して、放電コンデンサー１７の電極のうち陰極１３と接続される電極と接続されている。
【００１８】
変圧器２３の二次コイル２５はコア２９を介して一次コイル３１と電磁的に結合されており、一次コイル３１は電源３３と接続されている。閃光放電管３は例えば１５０ワットのような大電力で発光させるものである。このため放電コンデンサー１７の充電電圧を高電圧にする必要があるので変圧器２３で発生した高電圧により放電コンデンサー１７を充電している。電源３３のスイッチをオンさせて一次コイル３１に電流を流すことにより放電コンデンサー１７を充電するための電圧を二次コイル２５で発生させる。また、電源３３のスイッチをオフさせて一次コイル３１に流す電流を止めることにより上記充電するための電圧の発生を停止させる。
【００１９】
電源３３のスイッチのオン、オフ動作は閃光放電管用電源部５の制御回路３５（充電停止制御手段）により制御される。制御回路３５には電流検出回路２７からの電流検出信号S1が入力される。制御回路３５にこの信号S1が入力することにより制御回路３５は放電コンデンサー１７の充電電流が一定値になるように電源３３のオン・オフ制御をする。これにより、放電コンデンサー１７を定電流充電するのである。
【００２０】
制御回路３５は閃光放電管３の陽極１１と接続された電圧検出回路３７からの電圧信号S2が入力する。電圧検出回路３７により陽極１１に印加される電圧（放電コンデンサー１７の電圧）を検出する。閃光放電管３の陽極１１（放電コンデンサー１７）の電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧に到達した場合、電圧検出回路３７から電圧信号S2が発生する。信号S2が制御回路３５に入力されることにより、制御回路３５は電源３３のスイッチをオフ制御して放電コンデンサー１７の充電を停止させる。これにより上記通常要する電圧が常に一定となるように放電コンデンサー１７は充電される。
【００２１】
また、電圧検出回路３７は過電圧検出回路も含み、何らかの異常で閃光放電管３の陽極１１（放電コンデンサー１７）に過大電圧が印加された場合、電圧検出回路３７から電圧信号S2が発生し、上記と同様にして放電コンデンサー１７の充電を停止する。これにより、過大電圧による放電コンデンサー１７や閃光放電管３等の故障や破壊を防ぐ。
【００２２】
制御回路３５にはタイマー回路３９（充電監視手段）からの充電停止信号S3が入力される。放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間（つまり閃光放電管３の正常発光動作における放電コンデンサー１７の充電に要する時間）よりも長い所定時間までに、放電コンデンサー１７の電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧である通常電圧（つまり閃光放電管３の正常発光動作に要する電圧）に到達しない場合、タイマー回路３９から充電停止信号S3が発生される。信号S3が制御回路３５に入力することにより制御回路３５は電源３３のスイッチをオフ制御して放電コンデンサー１７への充電を停止する。よって、短絡等が原因により放電コンデンサー１７の電圧が上記通常電圧に到達しないことで変圧器２３に電流が流れ続けることによる変圧器２３の焼損等を防ぐことができる。
【００２３】
タイマー回路３９には電流検出回路２７からの充電電流検出信号S4が入力する。これは、変圧器２３の二次コイル２５に放電コンデンサー１７の充電のための電流が流れることによって、電流検出回路２７が発生するものである。この信号S4がタイマー回路３９に入力することによりタイマー回路３９は充電時間の計測をする。
【００２４】
タイマー回路３９には電圧検出回路３７からの充電終了信号S5が入力する。この信号S5は放電コンデンサー１７の電圧が閃光放電管３の発光に通常要する電圧に到達した場合に電圧検出回路３７から発生される。この信号S5がタイマー回路３９に入力するとタイマー回路３９の動作が停止する。但し電源３３のオフ動作はされない。ここで、放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間よりも長い所定時間までに、放電コンデンサー１７の電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧に到達しない場合、信号S5より先にタイマー回路３９から充電停止信号S3が発生し、信号S3が制御回路３５に入力される。これにより制御回路３５が電源３３のスイッチをオフ制御することにより放電コンデンサー１７への充電を終了させる。充電停止信号S3、充電電流検出信号S4及び充電終了信号S5を用いた閃光放電管用電源部５の制御方法は本実施形態に係る閃光放電管用電源部５の制御方法の特徴の一つとなる。
【００２５】
次に、信号S3,S4,S5をそれぞれ発生するタイマー回路３９、電流検出回路２７、電圧検出回路３７の回路構成について説明する。図２は本実施形態に係る閃光放電管用電源部５の回路図であり、図２を用いて電流検出回路２７、タイマー回路３９、電圧検出回路３７の回路構成を説明する。
【００２６】
まず電流検出回路２７の回路構成から説明する。電流検出回路２７の電流検出用抵抗器R1は変圧器２３の二次コイル２５に流れる電流を検出する素子であり、二次コイル２５と放電コンデンサー１７とで構成される直列回路に接続されている。電流検出用抵抗器R1と放電コンデンサー１７との間には電流制限用抵抗器R2の一方端が接続されており、電流制限用抵抗器R2の他方端は電流検出回路２７のNPNトランジスタQ1のベースと接続されている。電流制限用抵抗器R2によりトランジスタQ1のベース電流が過大になるのを防止している。トランジスタQ1のエミッタは電流検出用抵抗器R1と二次コイル２５との間に接続されている。トランジスタQ1のコレクタはタイマー回路３９に接続されている。
【００２７】
次にタイマー回路３９の回路構成について説明する。タイマー回路３９は放電コンデンサー１７の充電と連動して充電されかつ放電コンデンサー１７の充電が停止されることにより放電する充放電回路４１（時間計測手段）と充電停止信号S3を発生させるラッチ回路４３（信号発生手段）とで構成される。上記トランジスタQ1のコレクタは充放電回路４１の電流制限用抵抗器R3を介して充放電回路４１のPNPトランジスタQ2のベースと接続されている。電流制限用抵抗器R3によりトランジスタQ2のベース電流が過大になるのを防止している。
【００２８】
トランジスタQ2のエミッタは電源VCCに接続されると共にオフ用抵抗器R4の一方端と接続されており、オフ用抵抗器R4の他方端は電流制限用抵抗器R3とトランジスタQ2のベースとの間に接続されている。トランジスタQ2のオフ動作時に、オフ用抵抗器R4でトランジスタQ2のベース電流の低下を早めることによりトランジスタQ2のオフ動作を早くしている。
【００２９】
トランジスタQ2のコレクタは時定数調節用抵抗器R5を介して充電時間計測用コンデンサーCの一方電極と接続されており、コンデンサーCの他方電極は接地されている。コンデンサーCは放電コンデンサー１７の充電開始により充電が開始されると共に放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間よりも長い所定時間の充電が可能である。この所定時間はラッチ回路４３を動作させるラッチ電圧に到達する時間である。閃光放電管３の正常発光動作時にはコンデンサーCの電圧がラッチ電圧に到達する前に放電コンデンサー１７の充電が完了するように、充放電回路４１の時定数が設定されている。時定数調節用抵抗器R5により充放電回路４１の時定数が調節される。
【００３０】
抵抗器R5とコンデンサーCとの間にはスイッチダイオードD（ツェナダイオード）のカソードが接続されている。スイッチダイオードDのアノードはラッチ回路４３のスイッチング素子SCR（サイリスタ）のゲートと接続されている。充電時間計測用コンデンサーCの電圧がラッチ電圧に到達した場合、スイッチダイオードDがオン、つまり電流が流れるようにされている。スイッチング素子SCRのカソードは接地されており、アノードは制御回路３５と接続されている。スイッチダイオードDがラッチ電圧によりオンするとスイッチング素子SCRのゲートに電流が流れ、スイッチング素子SCRがオンすることにより充電停止信号S3が発生する。
【００３１】
次に電圧検出回路３７について説明する。電圧検出回路３７の比較器４５の反転入力端子は抵抗器R6と抵抗器R7との間に接続されている。抵抗器R6は閃光放電管３の陽極１１に接続されており、抵抗器R7は接地されている。比較器４５の非反転入力端子には直流電源DC（基準電圧）のプラスが接続されており、直流電源DCのマイナスは接地されている。比較器４５の出力端子は充放電回路４１の時定数調節用抵抗器R5と充電時間計測用コンデンサーCとの間に接続されている。
【００３２】
比較器４５は差動型増幅回路であり、非反転入力端子に入力される基準電圧値と反転入力端子に入力される放電コンデンサー１７の電圧（陽極１１の電圧）の抵抗器R6,R7による分割値とを比較する。比較器４５の出力は放電コンデンサー１７の電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧に到達した場合に反転する。これにより上記充電時間計測用コンデンサーCが放電されるので、コンデンサーCの電圧はラッチ電圧に到達しなくなる。つまり、放電コンデンサー１７が通常要する時間内に充電された場合、タイマー回路３９の動作は停止されるが電源３３は通常の動作を続ける。なお、放電コンデンサー１７の電圧を制御する回路及び放電コンデンサー１７の電圧が過大となった場合にそれを検出する回路の図示は省略している。
【００３３】
次に本実施形態に係る閃光放電管用電源部５を含む閃光放電管装置１の動作を図１〜図３により説明する。図３は閃光放電管装置１の動作に関するタイムチャートであり、詳細には(A)が閃光放電管３の陽極１１に印加される電圧のタイムチャートであり、(B)がトリガー電極１５に印加される電圧のタイムチャートであり、(C)が充放電回路４１の充電時間計測用コンデンサーCの電圧のタイムチャートである。図３中、縦軸のVは電圧(V)であり、横軸のTは時間(μs)である。
【００３４】
まず、時刻T1において、制御回路３５が電源３３のスイッチをオン動作させることにより、変圧器２３で高電圧を発生させて放電コンデンサー１７の充電を開始する。これに伴い変圧器２３の二次コイル２５に流れる電流が電流検出用抵抗器R1に流れるので電流検出用抵抗器R1で電圧降下が生じる。この電圧降下によりトランジスタQ1にベース電流が流れてトランジスタQ1がオンすることによりトランジスタQ1のコレクタ電流が流れる。このコレクタ電流がトランジスタQ2のベース電流となり、トランジスタQ2がオンする。これによりトランジスタQ2のコレクタ電流が充電時間計測用コンデンサーCに流れて、コンデンサーCの充電が開始する。この充電開始が放電コンデンサー１７の充電時間の計測の開始となる。
【００３５】
時刻T2になると、放電コンデンサー１７は閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧である通常電圧（V1）まで充電される。これに伴い閃光放電管３の陽極１１の電圧も電圧（V1）に到達する。T2−T1の時間CTが放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間となる。放電コンデンサー１７が電圧（V1）まで充電されると、電圧検出回路３７の比較器４５の出力が反転される。そして、比較器４５の出力端子からの反転電圧によりコンデンサーCが放電される。これによりコンデンサーCの電圧がラッチ電圧に到達しなくなる。また、別系統の電圧検出回路３７で発生した信号S2により制御回路３５が電源３３のスイッチをオフ動作させて放電コンデンサー１７の充電を終了させる。
【００３６】
放電コンデンサー１７の充電が終了すると、電流検出回路２７の電流検出用抵抗器R1に電流が流れなくなるので、トランジスタQ1にベース電流が流れなくなりトランジスタQ1がオフする。これによりトランジスタQ2のベース電流が流れなくなり、トランジスタQ2もオフするので、充電時間計測用コンデンサーCの充電が停止する。つまり、放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間CTよりも長い所定時間が経過する前に放電コンデンサー１７の電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧V１に到達した場合に充電時間の計測が停止される。
【００３７】
次に時刻T3、すなわち放電コンデンサー１７の充電終了時刻である時刻T2から所定の時間経過後、タイムチャート（B）に示すように発光トリガー回路７によりトリガー電極１５にトリガー電圧を印加する。これにより、閃光放電管３内のキセノンガスの絶縁が破壊されるので、放電コンデンサー１７に蓄積されていた電荷が閃光放電管３に供給され、閃光放電管３が発光（アーク発光）する。以上が発光の一サイクルであり、以後同様にして発光動作が繰り返される。
【００３８】
時刻T２から次の発光サイクルによる放電コンデンサー１７の充電開始時刻T4との間は放電コンデンサー１７の充電が停止されているので、電流検出回路２７の電流検出用抵抗器R1に電流が流れない。これにより、充電時間計測用コンデンサーCの充電も停止（つまり充電時間の計測も停止）され、充電時間計測用コンデンサーCは比較器４５による放電及び自然放電をする。よって、タイムチャート(C)に示すように充電時間計測用コンデンサーCの電圧が低下し始める。そして、次の発光サイクルによる充電開始時刻T4により、電流検出用抵抗器R1に電流が流れるので、充電時間計測用コンデンサーCの電圧は再び上昇する。
【００３９】
以上は正常な発光動作であるが、例えばトリガー電極１５に印加されるトリガー信号の周波数が何らかの異常により高くなることで閃光放電管３の発光周波数が定格以上の状態が発生すると、放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間CTを経過しても放電コンデンサー１７の電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧である通常電圧V1に到達しない。よって何ら手段を施さないと、放電コンデンサー１７が充電され続けるので閃光放電管用電源部５に発熱や故障等が生じる。本実施形態はこのような状態のとき、放電コンデンサー１７の充電を停止させて、変圧器２３に電流が流れ続けないようにすることにより、変圧器２３等の焼損や故障をなくし、これにより閃光放電管用電源部５の発熱や故障を防止している。このことについて以下に詳細に説明する。
【００４０】
図３の時刻T5以降はトリガー電極１５に印加されるトリガー信号の周波数が何らかの異常により高くなった場合を示している。タイムチャート（A）に示すように時刻T5から放電コンデンサー１７の充電が開始する。
【００４１】
時刻T6において、陽極１１（放電コンデンサー１７）が電圧V1に到達する前にタイムチャート（B）に示すトリガー信号が発生する。これにより閃光放電管３は発光する。これは上記の通り何らかの異常によりトリガー信号の周波数が高くなることに起因している。しかし、放電コンデンサー１７により閃光放電管３に正常な電圧が印加されていないので、正常発光時よりも発光強度が弱くなる異常発光状態となる。陽極１１（放電コンデンサー１７）が電圧V1に到達しないので、放電コンデンサー１７は充電され続け、タイムチャート（C）に示すように充電時間計測用コンデンサーCの電圧は上昇し続ける（つまり充電時間が計測され続ける）。
【００４２】
そして時刻T7において、陽極１１（放電コンデンサー１７）が電圧V1に到達する前にタイムチャート（B）に示すトリガー信号が再び発生するので閃光放電管３は発光する。つまり閃光放電管３の発光周波数が異常に早くなることにより弱い光が発光し続ける現象が発生している。
【００４３】
時刻T8において、本実施形態によればタイムチャート（C）に示すように充電時間計測用コンデンサーCの電圧がラッチ電圧である電圧V2に到達するので、上記で説明したように放電コンデンサー１７への充電が停止される。よって、変圧器２３に電流が流れ続けるのを止めることができるので、変圧器２３のコイル２５，３１等の焼損や故障等が発生しないようにすることができ、これにより閃光放電管用電源部５の発熱や故障等を防止することができる。また、放電コンデンサー１７の充電停止により上記弱い光が発光し続ける現象が続くのを止めることができるという格別の効果も生じる。なお、本実施形態において時刻T8マイナス時刻T5が放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間CTよりも長い所定時間である。
【００４４】
また、本実施形態によれば以下の格別な効果も生じる。閃光放電管装置１に様々な原因で短絡が発生することがある（例えば放電コンデンサー１７の不良や破壊による放電コンデンサー１７の短絡、閃光放電管３に振動が加わる等による閃光放電管３の電極どうしの短絡、閃光放電管装置１の使用者が閃光放電管装置１を取り扱う際に生じた間違いによる短絡）。このような短絡が発生すると、放電コンデンサー１７が充電されてもその電圧は閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧である通常電圧に到達しないので放電コンデンサー１７が充電され続けることになる。これにより閃光放電管用電源部５には電流が流れ続けるので閃光放電管用電源部５に発熱や故障等が生じる。
【００４５】
特に、放電コンデンサー１７の充電時間を短くなるようにかつ充電中における閃光放電管用電源部５での発振を小さくなるように放電コンデンサー１７を充電する場合、定電流かつ大電流で充電が行われる。このため、上記短絡が発生すると閃光放電管用電源部５に大電流が流れ続けるので、上記発熱等の問題が大きくなる。
【００４６】
また、閃光放電管３を例えば１５０ワットのような大電力で発光させる場合、放電コンデンサー１７の放電電圧を高くするために閃光放電管用電源部５は高電圧で放電コンデンサー１７を充電する必要がある。このため閃光放電管用電源部５は変圧器２３を備え、この変圧器２３により発生させた高電圧で放電コンデンサー１７を充電する。上記短絡により変圧器２３のコイルに大電流が流れ続けるとコイルの焼損が生じるおそれがある。この対策のためコイルを大型化すると変圧器ひいては閃光放電管用電源部５の大型化につながる。
【００４７】
本実施形態によれば上記短絡が生じることにより放電コンデンサー１７の充電に通常要する時間CTよりも長い所定時間（T8マイナスT5の時間）までに、放電コンデンサー１７の電圧が通常電圧V１に到達しない場合、上記閃光放電管３の発光周波数が定格以上の状態の場合と同様にして放電コンデンサー１７の充電を停止させている。これにより、変圧器２３に電流が流れ続けるのを止めることができるので、閃光放電管用電源部５の発熱や故障等を防止することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態によれば以下の格別な効果も生じる。例えば、閃光放電管３の異常加熱、閃光放電管３の電極１１，１３，１５の劣化、電極１１，１３，１５の異常加熱、閃光放電管３の破損による電極１１，１３，１５同士の異常接近の状態になると、閃光放電管３の発光モードは閃光発光モード（通常発光モード）にならず直流連続放電モードとなる。直流連続放電モードでは放電コンデンサー１７が充電されてもその電圧が閃光放電管３の発光動作に通常要する電圧に到達しないので放電コンデンサー１７が充電され続けることになる。つまり、変圧器２３が出力（電流が流れ続ける）状態となる。
【００４９】
発光サイクルあたりの変圧器２３の出力時間は通常発光モードでは発光サイクルの例えば半分となり、一方直流連続放電モードでは変圧器２３に電流が流れて続けているので発光サイクルと同じになる。つまり、直流連続放電モードは通常発光モードに比べて変圧器２３の平均電流が過大（例えば２倍）になる。直流連続放電モードになると発光効率が低下するので、閃光放電管３に入力された電力の大部分が熱に変わる。よって、直流連続放電モードにより閃光放電管３が直流放電され続けると閃光放電管３は異常発熱状態になり、これが閃光放電管３の破裂や閃光放電管装置１の損傷の原因となる。
【００５０】
本実施形態によればこのような直流連続放電モードになると、上記短絡発生時の動作と同様にして放電コンデンサー１７の充電を停止しているので、変圧器２３に電流が流れ続けるのを止めることができ、これにより閃光放電管３の破裂等を防止することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明に係る閃光放電管用電源部によれば、放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間までに、放電コンデンサーの電圧が閃光放電管の発光動作に通常要する電圧に到達しない場合に放電コンデンサーの充電を停止するので、閃光放電管用電源部の発熱や故障等を防ぐことがでる。特に直流連続放電モードのような故障が発生した場合に本発明に係る閃光放電管用電源部は有効であり、閃光放電管の異常発熱を防ぐことができる。
【００５２】
本発明に係る閃光放電管用電源部及びその制御方法によれば、放電コンデンサーの充電時間が放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間が計測された場合に放電コンデンサーの充電を停止させている。これにより閃光放電管用電源部の発熱や故障等を防ぐことができる。特に直流連続放電モードのような故障が発生した場合に本発明に係る閃光放電管用電源部及びその制御方法は有効であり、閃光放電管の異常発熱を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る閃光放電管用電源部を含む閃光放電管装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る閃光放電管用電源部の回路図である。
【図３】本実施形態に係る閃光放電管用電源部を含む閃光放電管装置の動作に関するタイムチャートであり、(A)は閃光放電管の陽極に印加される電圧のタイムチャートであり、(B)はトリガー電極に印加される電圧のタイムチャートであり、(C)は充放電回路の充電時間計測用コンデンサーCの電圧のタイムチャートである。
【符号の説明】
１・・・閃光放電管装置、３・・・閃光放電管、５・・・閃光放電管用電源部、７・・・発光トリガー回路、９・・・ガラス容器、１１・・・陽極、１３・・・陰極、１５・・・トリガー電極、１７・・・放電コンデンサー、１９・・・サージ電流用ダイオード、２１・・・整流用ダイオード、２３・・・変圧器、２５・・・二次コイル、２７・・・電流検出回路、２９・・・コア、３１・・・一次コイル、３３・・・電源、３５・・・制御回路、３７・・・電圧検出回路、３９・・・タイマー回路、４１・・・充放電回路、４３・・・ラッチ回路、４５・・・比較器
Claims (2)
- 閃光放電管の陽極及び陰極と接続され前記閃光放電管を発光させるための電荷を前記閃光放電管に供給する放電コンデンサーと、
前記放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間までに、前記放電コンデンサーの電圧が前記閃光放電管の発光動作に通常要する電圧である通常電圧に到達しない場合、前記放電コンデンサーの充電停止信号を発生する充電監視手段と、
前記充電監視手段から発生した充電停止信号に基づいて前記放電コンデンサーの充電の停止制御をする充電停止制御手段と、
前記放電コンデンサーを充電する回路中に設けられた電流検出回路と、
前記放電コンデンサーと接続され、かつ前記放電コンデンサーを充電するために前記放電コンデンサーに印加する電圧を発生し、かつ前記充電停止制御手段により制御される変圧器と
を備え、
前記充電監視手段が、
前記所定時間の充電が可能な充電時間計測用コンデンサーを含み、前記電流検出回路により検知した前記放電コンデンサーへの充電開始に応じて前記充電時間計測用コンデンサーの充電を開始し、前記放電コンデンサーの充電完了に応じて出力が反転する比較器の出力端子を通じて前記充電時間計測用コンデンサーを放電する回路と、
前記充電時間計測用コンデンサーの電圧が所定電圧に達すると前記充電停止信号を発生するラッチ回路と
を有する閃光放電管用電源部。 - 変圧器と接続され前記変圧器から充電用電圧を受けるとともに閃光放電管の陽極及び陰極と接続され前記閃光放電管を発光させるための電荷を前記閃光放電管に供給する放電コンデンサーの充電時間を計測し、この計測において前記放電コンデンサーの充電に通常要する時間よりも長い所定時間を計測した場合、前記放電コンデンサーの充電を停止させる閃光放電管用電源部の制御方法であって、
前記放電コンデンサーを充電する回路中に設けられた電流検出回路により検知した前記放電コンデンサーへの充電開始に応じて、前記所定時間の充電が可能な充電時間計測用コンデンサーの充電を開始し、前記放電コンデンサーの充電完了に応じて出力が反転する比較器の出力端子を通じて前記充電時間計測用コンデンサーを放電し、前記充電時間計測用コンデンサーの電圧が所定電圧に達するとラッチ回路からの信号により前記放電コンデンサーの充電を停止させる閃光放電管用電源部の制御方法。
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