JPS5820478B2 - クセノン放電管の発光方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクセノン放電管の発光方式に関する。

既知の如く、クセノン放電管は、標準白色光源、映写用
光源、一般投光用光源、標識灯用光源、写真のストロボ
、フラッシュ用等々として広く使用されている。

クセノン放電管は、発光開始電圧がかなり高い。

（数百〜数千ボルト）のと、発光時間が極めて短い（数
百μＳ〜１ｍ５）ことから、特別な始動装置が必要であ
る。

しかもその装置は、ストロボ用としての単一発光、標識
用としての繰返し発光、或いは連続に近い発光等々の用
途に合ったものでなければならない。

その装置として従来は第１図、第２図に示す回路構成の
ものが採用されている。

第１図のものは、パルストランスＴを用いてクセノン放
電管Ｘｅの電極間に高圧パルスを重畳させ、それを刺激
としてクセノンガスの励起状態を破って発光させるもの
である。

又第２図のものは、パルス発生部からの高圧パルスをク
セノン放電管ＸｅＯ管壁に設けられた始動極（トリガ電
極）Ａに印加し、その電界を刺激として発光させるもの
である。

このいずれの場合も、パルス発生部の他に電源部が必要
であり、電源部としては、例えば電池電源をブロッキン
グ発振等でクセノン放電管Ｘｅに適した電圧に変換し、
整流した後コンデンサに充電したものを使用している。

このように従来のものは、電源部と高圧パルス発生部と
を必要とするため部品点数が多くなると共に構造も複雑
になり、又コストアップとなる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、電圧変
換部それ自体より高圧パルスを発生させ、そのパルスを
コンデンサに充電して、ＤＣ成分の上に高圧パルスが重
畳された電圧をクセノン放電管Ｘｅの電極に印加し、こ
の電圧がクセノン放電管の発光開始電圧に達すると発光
するようにしたものである。

これを第３図以下の図面に基づき詳記すれば先ず第３図
において、Ｅは電池電源、ＲＴ、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、Ｃ
Ｔ、ｃｏはコンデンサ、ＰＵＴは半導体スイッチング素
子、Ｔはトランス、Ｄはダイオード、Ｘｅはクセノン放
電管である。

そしてこの回路は次のように動作する。

電池電源Ｅの電圧は抵抗ＲＴを通してコンデンサＣＴに
充電され、これによりコンデンサＣＴの端子間電圧は上
昇する。

こ匁で電池電源Ｅの電圧をｖｃｏととるとＰ点の１ 電圧Ｖは・ｖＳ−Ｒ１＋Ｒ２ＸＶＣＣとなる・この電圧
Ｖより半導体スイッチング素子ＰＵＴのアノード電圧が
低い間は、同素子ＰＵＴは非導通の状態を維持している
。

次にコンデンサＣ１の端子間電圧が上昇し、ｖ８より高
くなると半導体スイッチング素子ＰＵＴは導通状態に移
行する。

するとコンデンサＣＴに充電されていた電荷は半導体ス
イッチング素子ＰＵＴのアノードＡ、カソードＫを通し
て放電し、パルス状の出力がトランスＴの１次側に供給
される。

と＼でトランスＴの１次側と２次側との巻数比を火−１
／とすると、トランスＴの２次 ２次側−ｎ 側にはｖ＝ｎｘＶＳで定まる波高値のパルス伏型圧が発
生する。

これがダイオードＤで整流されてコンデンサＣ。

に充電され、クセノン放電Ｘｅの電極１．２間に印加さ
れる。

そしてコンデンサＣＴの放電につれて半導体スイッチン
グ素子ＰＵＴのカソード電流が小さくな：ると同素子Ｐ
ＵＴは、導通状態を維持し得なくなって非導通状態に戻
り、コンデンサＣＴへの充電が再開され、充電電圧がｖ
８より高（なると前回と同様に半導体スイッチング素子
ＰＵＴを通してトランスＴの１次側に放電され、この充
放電が繰。

返される。

この繰返し同期Ｔば、 Ｔ ＝ ＣＴＲＴ Ｉｎ （但しη＝ −及し
−）１−η Ｒ１＋Ｒ２ であり、この周期でパルス状出力がコンデンサ。

Ｃｏに充電され、電極１．２間に印加される電圧は第４
図に示すように上昇し、ＤＣ成分とパルス成分の重畳電
圧となる。

この重畳電圧がクセノン放電管Ｘｅの発光開始電圧に達
すると間管Ｘｅは発光する。

放電されたコンデンサＣｏには、半導体スイッチング素
子ＰＵＴの弛張発振動作により前回と同様に充電が行な
われ、コンデンサＣｏの重畳電圧がクセノン放電管Ｘｅ
の放電開始電圧に達すると同放電管Ｘｅは再度放電し、
これが繰返される。

この繰返し周期は、半導体スイッチング素子ＰＵＴの弛
張発振周期Ｔ、即ちＲＴとＣＴとの積である時定数ＲＴ
Ｘ Ｃ，を変えることにより調節できその周期Ｔを小さ
くすれば、発光周期が短くなる。

尚第３図において消費電流を低減させるには７− の値
を大きくして電源電圧を有効にＲ１＋Ｒ２ 使い、更にＲ１＋Ｒ２の値を大きくしてこれらの抵抗で
消費する電流を減らすようにする。

又抵抗Ｒ２の端子間に加わる電圧は、半導体スイッチン
グ素子ＰＵＴの特注であるオフセット電圧（通常０．２
〜０．６Ｖ）以上でなければ発振せずＲ１の値を太き（
すると当然Ｒ２も大きくなる。

Ｒ１，Ｒ２共に太き（なると半導体スイッチング素子Ｐ
ＵＴの特性であるピーク電流、谷電流共小さくなって発
振動作が不安定となり停止してしまうことがある。

そこで第３図の抵抗Ｒ２に替えて、第５図に明示する如
（、半導体スイッチング素子ＰＵＴのゲート回路へツェ
ナーダイオードＺＤを用いてもよい。

これは、半導体スイッチング素子ＰＵＴのゲート電流の
方向が、ピーク点と谷点で逆転することに着目して考え
られたもので、ツェナーダイオードＺＤのブレークダウ
ンを利用してゲートバイアス抵抗Ｒｃ、 ＜ ＝トレー
）に方向性をもたせるよう２ にしたものである。

即ち半導体スイッチング素子ＰＵＴが導通すると、ツェ
ナーダイオードＺＤのブレークダウンによってその動作
抵抗は極めて小さいので実効的なゲートバイアス抵抗Ｒ
Ｇが小さくなり、従って谷点電流が大きくなる。

ここでツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧■は、ｖ
ｃＣ＞ｖ２〉Ｐ、ＵＴのオフセット電圧の範囲に選ぶが
、電源電圧を有効に利用するためには、ツェナー電圧ｖ
２がなるべくオフセット電圧に近いツェナーダイオード
ＺＤを選ぶのがよい。

又第５図の回路では、低ピーク電流、高谷電流が実現し
て発振動作が安定し、更に抵抗Ｒ１を高抵抗にしても確
実に動作するので、電源の消費電流に制限のある、光電
式煙感知器の光源部等に用いるのに適する。

尚第６図に示すものは、半導体スイッチング素子として
ＰＵＴの代りにＵＪＴを用いたものであり、第７図のも
のは、第３図の回路に抵抗Ｒ３とコンデンサＣｐとを付
加したもので、コンデンサＣｒの充電時のラッシュカー
レントをコンデンサＣｐで吸収し、電池電源Ｅの使用電
流を平担化するようにしたものである。

本発明は斜上のようにしてなるため、回路構成が簡潔に
なると共に始動用のトリガを外部からかけなくとも発光
するので、連続発光に近い一般光源用や間欠発光の標識
灯用光源として用いて好適であり、又発光周期は、時定
数（ＲＴＸＣＴ）を変えるだけで容易に調節でき、従っ
て各種用途に合つたものとすることができる。

更に間欠発光の場合には、発光体止時に微少電流で発光
用エネルギーをコンデンサＣｏに充電できるので、消費
電流に制限がある場合は特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来例を示すブロック図、第３図は本
発明の一例を示す回路図、第４図は第３図の動作説明図
、第５図〜第７図は本発明の異種例を示す結線図である
。 ＰＵＴ、ＵＪＴ・・・・・・半導体スイッチング素子、
Ｃ。 ・・・・・・コンデンサ、Ｘｅ・・・・・・クセノン放
電管、１，２・・・・・・電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体スイッチング素子の弛張発振動作により発生
   するパルス電圧によって、コンデンサを充電し、当該充
   電によるコンデンサの直流電圧と前記パルス電圧との重
   畳電圧をクセノン放電管の電。 極間に印加して、当該重畳電圧がクセノン放電管の発光
   開始電圧に達したとき同放電管が発光するようにしたク
   セノン放電管の発光方式。