JPS6311867B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は発光体の寿命の低下を軽減するとと
もに光トリガサイリスタの点弧精度の向上および
安定化をはかつた光トリガサイリスタ装置に関す
る。

近年、発光ダイオード等の発光体から出力され
た光信号を光フアイバ等のライトガイドを介して
光トリガサイリスタに供給し、この光信号によつ
て光トリガサイリスタを点弧するようにした装置
が実用化されている。この種の装置は、光フアイ
バの電気的絶縁性がよいため特に高電圧用機器に
好適で設計が容易となる。ところで、前記光トリ
ガサイリスタのターンオン遅れ時間、つまり光信
号が供給されてから点弧するまでに要する時間
は、光信号の供給量（供給された光信号の信号レ
ベル）に対して例えば第１図に示す如き特性を有
している。すなわち、光信号の信号レベルの低下
に従つて光トリガサイリスタのターンオン時間は
長くなる。また、光信号のレベルが所定のレベ
ル、例えば同図Ａに示すレベル以下になると光ト
リガサイリスタはターンオン動作不能に陥いる。
一方、このような光トリガサイリスタに光信号を
供給する発光体は、一般にチツプの温度上昇に従
つて、さらには使用時間の増加に従つて光信号レ
ベルがそれぞれ低下する。したがつて、このよう
な原因によつて発光体の光信号出力レベルが著し
く低下すると、前記光トリガサイリスタは点弧さ
れなくなるおそれがあつた。このため、光トリガ
サイリスタを確実かつ安定に点弧させることがで
きず、装置の信頼性の低下を招いていた。そこ
で、従来では高レベルの光信号を比較的長時間に
わたつて出力し、光トリガサイリスタを点弧する
ようにしていた。しかしながら、このように発光
体の出力レベルを増加させるとともに連続出力時
間を長くとると、発光体の寿命を著しく低下させ
ることになるため、実用に適さなかつた。

この発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところからは、発光体の寿命
の低下を軽減できるとともに光トリガサイリスタ
を精度よく安定に点弧することができ、よつて経
済性および信頼性に優れた高性能のトリガサイリ
スタ装置を実現し、提供することにある。

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説
明する。第２図は同実施例における光トリガサイ
リスタ装置の概略構成図である。発光制御回路１
から出力されたパルス信号は発光体としての第１
の発光ダイオード２に供給されている。この第１
の発光ダイオード２は上記パルス信号によつて駆
動されるもので、光信号を例えば光フアイバから
なる第１のライトガイド３を介して光トリガサイ
リスタ４に供給している。この光トリガサイリス
タ４は上記供給された光信号によつて点弧され、
負荷抵抗５に電源回路６の電力を供給している。
光トリガサイリスタ４に、第２の発光ダイオード
８とダイオード１０との逆並列回路を介して並列
接続されたコンデンサ７は、電源回路６の電圧位
相に追従して充放電されている。このコンデンサ
７の充放電は負荷抵抗５を介して十分長い時定数
で行われる。従つて、コンデンサ７の定常的な充
放電電流によつて第２の発光ダイオード８が発光
駆動されることはない。

しかして前記光信号を受けて光トリガサイリス
タ４が点弧したとき、前記コンデンサ７は図示極
性（光トリガサイリスタ４のアノード側がプラ
ス）に充電された状態にあり、コンデンサ７は光
トリガサイリスタ４と発光ダイオード８とを直列
に介して短絡された状態となる。この結果、コン
デンサ７の充電電荷が急激に放電され、その放電
電流によつて発光ダイオード８が発光駆動され
る。この第２の発光ダイオード８から出力された
光信号は第２のライトガイド９を介して前記発光
制御回路１に供給されている。

さて、上記発光制御回路１は例えば第３図に示
すように構成されている。駆動パルス信号入力端
子１１から入力された駆動パルス信号PSは第１
のNPN型トランジスタ１２に供給されるととも
に遅延回路１３に供給されている。上記第１のト
ランジスタ１２は上記駆動パルス信号PSにより
スイツチング動作するもので、直流電源入力端子
１４を介して入力される駆動電流を抵抗１５を介
して前記第１の発光ダイオード２に供給してい
る。また、上記駆動電流は、第１のトランジスタ
１２のエミツタに接続された抵抗１６と、この抵
抗１６に対して並列接続された第２および第３の
NPN型トランジスタ１７，１８を直列接続して
構成されたバイパス回路を介して接地点に流され
るようになつている。上記第２のトランジスタ１
７のベースには、前記遅延回路１３によつて遅延
された前記駆動パルス信号PSが供給されている。
また、上記第３のトランジスタ１８のベースに
は、抵抗１９および抵抗２０により分圧されたバ
イアス電圧が印加されている。さらに、上記第３
のトランジスタ１８のベース・エミツタ間にはフ
オトトランジスタ２１が順方向に並列接続されて
いる。このフオトトランジスタ２１には、前記第
２の発光ダイオード８の出力光信号が第２のライ
トガイド９を介して入力されるようになつてい
る。

次に、以上のように構成された装置の動作を説
明する。第４図ａに示すような駆動パルス信号
PSによつて第１のトランジスタ１２が導通状態
になると、第１の発光ダイオード２は第４図ｂに
示すように光信号を発生する。この光信号によつ
て第４図ｃに示すように任意のターンオン遅れ時
間T₁後に光トリガサイリスタ４が点弧される。
この点弧により先に述べたように負荷抵抗器５に
電源回路６の出力が供給される。一方、上記光ト
リガサイリスタ４の点弧によつてコンデンサ７の
充電電荷は第２図中矢印に示すように放電され
る。この放電電流によつて第２の発光ダイオード
８は駆動され、第４図ｄに示す如き光信号を発生
する。この光信号によつて発光制御回路１のフオ
トトランジスタ２１が点弧されると、第３のトラ
ンジスタ１８が第４図ｅに示すようにオフ状態に
なる。このとき、この第３のトランジスタ１８の
オフ状態は、前記駆動パルス信号PSのHIGHレ
ベル（「１」レベル）終了時刻t₃以後まで維持さ
れる。このため、第１の発光ダイオード２の駆動
電流は常に一定値レベルの電流となるため、第１
の発光ダイオード２からは上記駆動パルス信号
PSの出力パルス幅Ｔの相当する期間だけ光信号
が出力される。

さて、第１の発光ダイオード２の光信号出力レ
ベルの低下等によつて光トリガサイリスタ４が点
弧されなかつた場合には次のように動作する。光
トリガサイリスタ４が点弧されずにオフ状態を保
持すると、第２の発光ダイオード８は光信号を発
生しないため、第３のトランジスタ１８はオン状
態を保持する。ここで、遅延回路１３によつて光
トリガサイリスタ４の最大ターンオン遅れ時間
T₂だけ遅延された駆動パルス信号（第５図ｆ）
が第２のトランジスタ１７に供給される。そうす
ると、この第２のトランジスタ１７はオン状態に
なるため、第１の発光ダイオード２の駆動電流
は、抵抗１６を通らずに第２および第３のトラン
ジスタ１７，１８を介してバイパスされる。した
がつて、この駆動電流は高レベルの電流になるた
め、第１の発光ダイオード２は第５図ｂに示すよ
うな高レベルの光信号を発生する。もし、この光
信号レベルが光トリガサイリスタ４を十分点弧で
きるレベルであれば、ターンオン遅れ時間T₃後
に光トリガサイリスタ４は点弧される。そうし
て、この光トリガサイリスタ４が点弧されると、
先に述べたようなコンデンサ７の充電電荷が放電
され、第２の発光ダイオード８は第５図ｄに示す
如き光信号を出力する。この光信号によつてフオ
トトランジスタ２１は導通されるため、第３のト
ランジスタ１８はオフ状態になる。この結果、第
１の発光ダイオード２の駆動電流は抵抗１６を介
して流れる電流レベルになり、第１の発光ダイオ
ード２から出力される光信号は第５図ｂに示すよ
うに再び低レベルになる。そうして、駆動パルス
信号PSが「０」レベルになつたとき、第１の発
光ダイオード２は発光動作を停止し、一連の回路
動作を終了する。かくして、発光ダイオード２の
光信号出力レベル低下時における光トリガサイリ
スタの点弧が行われる。即ち、トランジスタ１
７，１８からなるバイパス回路部分は、発光ダイ
オード２の光出力が十分でない場合に、遅延回路
１３により所定時間遅れてオン駆動されて発光ダ
イオード２の光出力を増大させる働きをし、光ト
リガサイリスタが点弧された場合にはオフ駆動さ
れてバイパス機能は停止される。

また、駆動パルス信号PSの信号レベルが
HIGHレベルの間に光トリガサイリスタ４が点弧
されなかつた場合には、発光ダイオード２あるい
は光トリガサイリスタ４等、装置の故障として第
２図に示す警報回路２５が駆動される。そうし
て、この警報回路２５によつて装置が電源から電
気的に切り離されるとともに警報信号KSが出力
される等の処置がなされる。

このような装置によれば、光トリガサイリスタ
４に光信号を供給して点弧する第１の発光ダイオ
ード２の光信号出力時間を、駆動パルス信号PS
の出力パルス幅Ｔによつて規定したことによつ
て、上記第１の発光ダイオード２を効率よく作動
させることができ、上記ダイオード２の光信号出
力時間を従来よりも短縮することができる。した
がつて、発光ダイオード２の寿命の低下を軽減す
ることができ、よつて装置の経済性の向上をはか
ることができる。また、光トリガサイリスタ４の
点弧によつて作動する第２の発光ダイオード８の
出力光信号をフオトトランジスタ２１で検出する
ことにより上記光トリガサイリスタ４の点弧の有
無を判別し、さらにこの点弧の有無に応じて第１
の発光ダイオード２の出力光信号のレベルをステ
ツプ状に増加させたことによつて、発光ダイオー
ド２の光信号出力レベルが低下した場合でも光ト
リガサイリスタ４を確実かつ安定に点弧すること
ができる。さらに、光トリガサイリスタ４が最終
的に点弧されない場合において警報を出力すると
ともに電源を装置から電気的に切り離すことによ
つて、装置の故障を安全確保のためいちはやく察
知することができる。したがつて、信頼性の優れ
た高性能の装置を提供することができる。

次に、第６図ａ，ｂを参照してこの発明の他の
実施例を説明する。第６図ａは複数の光トリガサ
イリスタ４ａ，４ｂ，…，４ｎを直列接続して構
成した装置の概略構成図である。この装置では第
１の発光ダイオード２から出力された光信号を出
力端が複数に分岐されたライトガイド３ａ，３
ｂ，…，３ｎを用いて各光トリガサイリスタ４
ａ，４ｂ，…，４ｎに導びいている。また、各光
トリガサイリスタ４ａ，４ｂ，…，４ｎには抵抗
器およびコンデンサからなる分圧用回路３０ａ，
３０ｂ，…，３０ｎがそれぞれ並列に接続されて
いる。そして、各光トリガサイリスタ４ａ，４
ｂ，…，４ｎがすべて点弧されることによつて、
第２の発光ダイオード８が発光駆動されるように
なつている。このような装置によれば、第１の発
光ダイオード２の光信号はライトガイド３ａ，３
ｂ，…，３ｎによつて分割されて各光トリガサイ
リスタ４ａ，４ｂ，…，４ｎに供給される。しか
しながら、各光トリガサイリスタ４ａ，４ｂ，
…，４ｎを点弧するために十分大きなレベルの光
信号をこの発明の発光制御回路１等を用いて出力
することによつて、上記複数の光トリガサイリス
タを確実に点弧することができる。また、上記装
置では、光トリガサイリスタ４ａ，４ｂ，…，４
ｎの点弧を発光制御回路に伝える第２の発光ダイ
オード８を、前記実施例と同様に唯１個用いるこ
とによつて実現することができる。このため、比
較的簡易にかつ安価に装置の構成を行うことがで
きる。

一方、第６図ｂは複数の光トリガサイリスタ４
ａ，４ｂ，…，４ｎを負荷抵抗器５に対して並列
接続した装置の概略を示している。この装置で
は、上記直列接続された装置と同様に、第１の発
光ダイオード２から出力された光信号を出力端が
複数に分岐された第１のライトガイド３ａ，３
ｂ，…，３ｎを用いて各光トリガサイリスタ４
ａ，４ｂ，…，４ｎに供給している。そして、こ
れらの光トリガサイリスタ４ａ，４ｂ，…，４ｎ
の点弧によつて流れる電流は、各光トリガサイリ
スタ４ａ，４ｂ，…，４ｎに対して各別に設けら
れた変流器３１ａ，３１ｂ，…，３１ｎを直列に
介して流れるようになつている。また、これらの
変流器３１ａ，３１ｂ，…，３１ｎの二次側には
第２の発光ダイオード８ａ，８ｂ，…，８ｎがそ
れぞれ接続されている。そうして、上記光トリガ
サイリスタ４ａ，４ｂ，…，４ｎの点弧によつて
変流器３１ａ，３１ｂ，…，３１ｎの一次側に電
流が流れると、上記第２の発光ダイオード８ａ，
８ｂ，…，８ｎに誘導電流が流れて上記各発光ダ
イオード８ａ，８ｂ，…，８ｎが発光駆動され
る。そして、これらの各光信号は各ライトガイド
９ａ，９ｂ，…，９ｎを各別に介して発光制御回
路１に供給され、発光制御回路１によつて、例え
ば論理積されるようになつている。しかして、各
光トリガサイリスタ４ａ，４ｂ，…，４ｎの点弧
が確実に行われる。また、この装置では、光トリ
ガサイリスタ４ａ，４ｂ，…，４ｎの点弧によつ
て流れる電流の時間変化分を変流器３１ａ，３１
ｂ，…，３１ｎで検出し、この検出した電流によ
つて第２の発光ダイオード８ａ，８ｂ，…，８ｎ
を発光駆動している。したがつて、この回路構成
によれば変流器の変流比を自在に選択設定するこ
とができるため、第２の発光ダイオードの光信号
出力レベルを簡単に調整することができる。

また、以上の装置（第６図ａ，ｂ）の発光制御
回路１は、例えば第７図に示すように構成するこ
とができる。すなわち、第１の発光ダイオード２
の駆動電流経路において、第２および第３のトラ
ンジスタ１７，１８の直列回路に抵抗１６を並列
に接続して構成した回路を、第２のトランジスタ
１７と抵抗１６との並列回路に対して第３のトラ
ンジスタ１８を直列に接続して構成したところ
が、一実施列の説明に用いた回路（第３図）とこ
の実施例回路（第７図）の異なるところである。
この回路では、第３図のトランジスタ１８が第１
の発光ダイオード２の駆動電流経路において独立
動作するようになつている。このため、第２の発
光ダイオード８の出力光信号がフオトトランジス
タ２１に供給され、このフオトトランジスタ２１
がオン状態になつた瞬間に第１の発光ダイオード
２の駆動電流回路がオフ状態になる。つまり、光
トリガサイリスタ４が点弧された直後に第１の発
光ダイオード２はオフ状態になり、発光動作を停
止する。したがつて、このような回路によれば、
第１の発光ダイオード２の光信号出力時間をさら
に短縮することができる。この結果、上記発光ダ
イオード２を効率よく駆動することができ、発光
ダイオード２の寿命の低下をさらに軽減すること
ができる。

なお、この発明は上記各実施例に限定されるも
のではない。例えば、発光制御回路１によつてな
される第１の発光ダイオード２の光信号出力レベ
ルの設定は２段階以上にしてもよい。このときの
回路構成は、光信号出力レベルの設定段階数に応
じて遅延回路をそれぞれ設け、これらの遅延回路
の各出力に対応して第１の発光ダイオード２の駆
動電流値をそれぞれ設定する回路を設けることに
よつて実現できる。したがつて、このようにすれ
ば、さらに精密な制御を行うことができる。ま
た、光トリガサイリスタ４を点弧させる光信号を
発光する発光体としてキセノン放電管やネオンラ
ンプ等を用いてもよく、また光信号を伝送するも
のとして、空気、透光性ガス、そしてガラス棒等
を用いることができる。さらに、発光制御回路１
をはじめ他の回路の構成についてもこの発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
ができる。

以上詳述したようにこの発明によれば、発光体
の寿命の低下を低減することができるとともに光
トリガサイリスタを精度良く安定に点弧すること
ができ、よつて経済性および信頼性に優れた高性
能の光トリガサイリスタ装置を実現し、提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光トリガサイリスタの特性図、第２図
はこの発明の一実施例における光トリガサイリス
タ装置の概略構成図、第３図は同実施例における
発光制御回路の概略構成図、第４および第５図は
同実施例における光トリガサイリスタ装置の動作
説明に用いるタイミング図、第６図ａ，ｂはこの
発明の他の実施例を示す図で、同図ａは複数の光
トリガサイリスタを負荷抵抗器に対して直列接続
した装置、同図ｂは上記複数の光トリガサイリス
タを負荷抵抗器に対して並列接続した装置の概略
構成図、第７図は同実施例における発光制御回路
の概略構成図である。 １……発光制御回路、２……発光体（第１の発
光ダイオード）、３……第１のライトガイド、４
……光トリガサイリスタ、５……負荷抵抗器、６
……電源回路、８……第２の発光ダイオード、９
……第２のライトガイド、１３……遅延回路、２
１……フオトトランジスタ、２５……警報回路、
３１……変流器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の発光体と、この第１の発光体から出力
   された光信号によつて点弧駆動される光トリガサ
   イリスタと、この光トリガサイリスタの点弧によ
   つて発光駆動される第２の発光体と、この第２の
   発光体から出力される光信号を受光し、この光信
   号に従つて前記第１の発光体から出力される光信
   号の出力レベルを可変設定する発光制御回路とを
   具備し、前記発光制御回路は、前記第１の発光体
   に駆動パルス信号で制御されるスイツチング素子
   を介して負荷抵抗が直列接続され、この負荷抵抗
   に対して、前記駆動パルス信号の遅延パルスによ
   りオン駆動されるトランジスタと前記第２の発光
   体からの光信号を受光する素子によりオフ駆動さ
   れるトランジスタとの直列回路からなるパイパス
   回路が並列接続されていることを特徴とする光ト
   リガサイリスタ装置。 ２ 前記光信号は、ライトガイドを介して伝送さ
   れるものである特許請求の範囲第１項記載の光ト
   リガサイリスタ装置。 ３ 前記発光制御回路は、光トリガサイリスタの
   非点弧時において、発光体の光信号出力レベルを
   ステツプ状に増加させるものである特許請求の範
   囲第１項記載の光トリガサイリスタ装置。 ４ 前記発光制御回路は、光トリガサイリスタが
   所定の時間経過後においても点弧されない場合、
   装置の故障として装置を電源から電気的に切り離
   すものである特許請求の範囲第１項記載の光トリ
   ガサイリスタ装置。