JPH0348880Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案はキセノン（Xenon）閃光装置における
調光用コンデンサに残留するエネルギーを放電す
る回路に係り、特にその残留エネルギーを急速放
電させると共に電気部品の小形化を図ることがで
きるキセノン閃光装置の放電回路に関するもので
ある。

〔従来技術〕 放電灯の一種であるキセノンランプはアーク長
さにより短アーク式と長アーク式がある。そして
短アーク式キセノンランプは連続的に電流を流し
続けてキセノンランプを点灯し続けるもので、残
留エネルギーの問題は生じないものである。一
方、長アーク式キセノンランプとしては、起動用
のトリガー線をキセノンランプの管の周囲に沿つ
て巻いておき、このトリガー線に高電圧を加え、
コンデンサに貯えたエネルギーを瞬時に放電させ
ることにより、瞬間的に極めて高い光度の閃光を
得るものがあり、表示器、信号装置、光通信装置
などに用いられる。

ここで、この長アーク式キセノンランプにおけ
るキセノン閃光装置において、コンデンサに蓄積
されるエネルギーはその光度により数十ジユール
から数千ジユールと大容量である。

そして、このエネルギーがコンデンサに残留し
たままキセノン閃光装置の検査・保守作業にかか
ると、極めて危険であるため、一般に電源ライン
にリレーを挿入し、そのリレー接点を介して抵抗
で放電させるという手段が採られている。

しかしながら、キセノン閃光装置の運転中にリ
レーコイルの断芯などにより、リレーー接点が短
絡状態になることを考慮すると、この抵抗が大容
量で大形になると共に、放電装置の確認ができな
い。

従来のこの種のキセノン閃光装置の一例を第１
図に示し説明すると、図において、ACは商用交
流電源、SWはこの電源ラインに接続された電源
スイツチ、T_Rは一次側Ｐが電源スイツチSWに接
続され二次側Ｓがダイオードブリツジ接続からな
る整流器RECの入力側に接続されたトランス、
CxeはRECの出力側に接続された調光用コンデン
サ、R_AおよびPLは制御抵抗およびネオン管であ
る。そして、整流器RECの出力に調光用コンデ
ンサCxeを平滑回路となるように接続し、この調
光用コンデンサCxeに並列に制御抵抗R_Aとネオン
管PLの直列回路を接続し、そのネオン管PLを電
源表示するように構成されている。Xeは調光用
コンデンサCxeに並列接続されたキセノンランプ
である。

TR・BKはキセノンランプXeをトリガするト
リガーブロツクで、調光用コンデンサCxeに並列
接続された分圧抵抗R_B，R_Cの直列回路と、この
分圧抵抗R_B，R_Cの接続点にアノード側が接続さ
れたサイリスタSCRおよびトリガーコンデンサ
C_TならびにこのトリガーコンデンサC_Tに一次側
Ｐが接続され二次側ＳをキセノンランプXeの管
の周囲に巻いたトリガートランスT_Tなどによつ
て構成されている。

PGはサイリスタSCRのゲートおよびカソード
側に接続され、キセノンランプXeの点灯周期を
制御するパルス発生器である。なお、V₁は電源
電圧を示し、Ｖは動作電圧を示す。

このように構成された回路において、電源スイ
ツチSWが「オン」時には整流器RECの出力によ
つて調光用コンデンサCxeは充電されると共に、
ネオン管PLが点滅し、電源の投入を表示する。
そして、電源スイツチSWが「オフ」になつた場
合には、調光用コンデンサCxeに蓄積されたエネ
ルギーーは制御抵抗R_Aおよびネオン管PLを介し
て放電する。なお、キセノンランプXeをトリガ
ーする動作については後述する第２図において説
明する。

しかしながら、このような構成のキセノン閃光
装置においては、電源スイツチSWが“オン”状
態においては制御抵抗R_Aで連続的にエネルギー
が消費されると共に、発熱され、さらに、ネオン
管PLにおいても連続的に点滅し、よつて発光光
度を下げるという欠点を有している。

〔考案の目的および構成〕

本考案は以上の点に鑑み、このような問題を解
決すると共にかかる欠点を除去すべくなされたも
ので、その目的は簡単な回路構成によつて、調光
用コンデンサの残留エネルギーを急速放電させる
と共に電気部品の小形化を図り、また、省エネル
ギーでかつ長寿命であるキセノン閃光装置の放電
回路を提供することにある。

このような目的を達成するため、本考案は、調
光用コンデンサに並列にリレーコイルの非通電時
に閉成される接点と制御抵抗およびヒユーズ抵抗
ならびに発光ダイオーードの直列回路を接続する
ことにより、電源スイツチを「オフ」したときに
上記調光用コンデンサの残留エネルギーを急速に
放電させるようにしたものである。

〔実施例〕

以下、図面に基づき本考案の実施例を詳細に説
明する。

第２図は本考案によるキセノン閃光装置の放電
回路の一実施例を示す回路図で、リレーコイルの
非通電時に閉成される接点（ｂ接点）としてリレ
ーの常閉接点を用いた場合の一例を示すものであ
る。

この第２図において、第１図と同一符号のもの
は相当部分を示し、RLは電源ラインに組み込ま
れたリレー、rlはこのリレーRLと同期して動作
する常閉接点（ｂ接点）である。R_Aは制御抵抗、
FRはヒユーズ抵抗、LEDは発光ダイオードで、
これらは常閉接点rlを介して直列に接続され、こ
の直列回路は調光用コンデンサCxeに並列に接続
されている。

第３図および第４図は第２図の動作説明に供す
る特性図で、第３図は横軸に時間ｔ（ｓ）、縦軸に
調光用コンデンサCxeの端子間電圧V₁をとつて表
わした電源スイツチSW「オフ」時における調光
用コンデンサCxeの減衰状態の特性を示したもの
であり、第４図は横軸に溶断時間ｔ（ｓ）、縦軸に
ヒユーズ抵抗FRにおける消費電力／定格電力よ
り求まる定格電力の比率RTOをとつて表わした
ヒユーズ抵抗FRの溶断特性を示したものである。

つぎに第２図に示す実施例の動作を第３図、第
４図を参照して説明する。

まず、電源スイツチSWを「オン」すると、リ
レーRLは動作状態となり、その常閉接点rlは開
放し、制御抵抗R_A（抵抗値R₁オームとする）とヒ
ユーズ抵抗FR（抵抗値R₂オームとする）および
発光ダイオードLEDは無電圧状態となる。ここ
で、調光用コンデンサCxe（容量C₁フアラツド、
電源電圧V₁ボルトとする）は、整流器RECを通
して充電されると共に、トリガーコンデンサC_T
に対しても分圧抵抗R_B，R_Cによる分割電圧によ
り充電される。

そして、調光用コンデンサCxeとトリガーコン
デンサC_Tが充電されたときに、パルス発生器PG
よりサイリスタSCRのゲートにゲート信号が印
加されると、サイリスタSCRはターンオンし、
トリガーコンデンサC_Tの蓄積電荷はサイリスタ
SCRとトリガートランスT_Tの一次側Ｐの両経路
を通して流れ、トリガートランスT_Tの二次側Ｓ
に高電圧が発生し、この高電圧がキセノンランプ
Xeのトリガー電圧となり、キセノンランプXeを
点灯状態にする。これと同時に、調光用コンデン
サCxeの蓄積電荷はキセノンランプXeに流れ込
み、キセノンランプXeは瞬時の間閃光し、調光
用コンデンサCxeの電荷は放電し、電源電圧V₁は
ほぼ「０」ボルトとなる。ここで、電源スイツチ
SWが投入されているときは前述の状態を繰り返
し行なうものである。

つぎに、このとき、電源スイツチSWを「オ
フ」にすると、リレーRLは「オフ」状態となり、
その常閉接点rlは復旧して閉成する。

いま、発光ダイオードLEDの抵抗分が制御抵
抗R_Aとヒユーズ抵抗FRの抵抗値の和に対し無視
できるものとすると、調光用コンデンサCxeの端
子間電圧（電源電圧）V₁は第３図に示すように、
T₁＝C₁（R₁＋R₂）秒なる時定数で減衰すると共
に、発光ダイオードLEDに電流が流れる。ここ
で、この減衰時間を第３図に示すように、数秒か
ら10秒10S程度とすると、この発光ダイオード
LEDで調光用コンデンサCxeの端子間電圧（電源
電圧）V₁の状態は容易に視認するとができる。
なお、この第３図において、横軸の時間t_Sにおけ
る５Ｓは５秒を示し、縦軸の調光用コンデンサ
Cxeの端子間電圧V₁におけるV₂は時定数T₁のと
きの動作電圧0.368Vを示す。

つぎに、キセノン閃光装置が運用状態である電
源スイツチSWが「オン」状態のとき、リレー
RLのコイルが例えば、断芯したとすると、その
常閉接点rlは閉成し、電源電圧V₁は制御抵抗R_A、
ヒユーズ抵抗FRおよび発光ダイオードLEDに付
加されるものとなる。このとき、制御抵抗R_Aに
おける消費電力P₁は P₁＝R₁・V₁ ²／（R₁＋R₂）² （単位：ワツト） となり、ヒユーズ抵抗FRにおける消費電力P₂は P₂＝R₁・V₁ ²／（R₁＋R₂）² （単位：ワツト） となる。ここで、ヒユーズ抵抗FRの定路電圧を
P₀（単位：ワツト）とすると、ヒユーズ抵抗FRに
おける消費電力／定格電力なる比は、 R₂・V₁ ²／（R₁＋R₂）²／P₀＝R₂・V₁ ²／P₀（R₁＋R₂）² となり、この値が第４図の縦軸に示すように、１
０〜２０になるようにすれば、ヒユーズ抵抗FR
は約20〜10秒という短時間で溶断する。

さらに、第３図に示すように、調光用コンデン
サCxeの端子間電圧（電源電圧）V₁の減衰時間を
数秒から10秒程度となるように、抵抗値R₁と抵
抗値R₂を選択して設定すれば、電源スイツチSW
の「オン」から「オフ」に移行する状態時におけ
るヒユーズ抵抗FRに流れる電流は第４図に示す
ヒユーズ抵抗FRの溶断時間に対して十分小さく
なる。したがつて、電源スイツチSWが「オフ」
時には、ヒユーズ抵抗FRは溶断することはない。
このため、調光用コンデンサCxeの放電状態は発
光ダイオードLEDで表示される。また、ヒユー
ズ抵抗FRが溶断するときにおいては、制御抵抗
R_Aは上記のように、約20〜10秒の間においての
み消費電力が消費され、制御抵抗R_Aにおいては、
瞬時的な消費電力となり、抵抗器においては数倍
から10倍程度の定格電力として扱えるものであ
る。

このことは、ヒユーズ抵抗FRが取付けてない
ときに対して、定格電力は数分の１から1/10程度
に小形化することができ、かつ制御抵抗R_Aにお
ける異常発熱を防ぐことができる。したがつて、
制御抵抗R_Aを小形化することができると共に、
異常発熱対策を不用とすることができる。

一方、キセノン閃光装置の電源電圧V₁は数百
ボルトから数千ボルトという高電圧に対してヒユ
ーズ抵抗FRと制御抵抗R_Aによる組合せにより、
ヒユーズ抵抗FRによる印加電圧は R₂・V₁／R₁＋R₂ボルト となり、 R₂／R₁＋R₂ だけ低圧化される。したがつて、ヒユーズ抵抗
FRの定格電圧を下げることができる。また、こ
のとき、ヒユーズ抵抗FRに流れる電流は、調光
用コンデンサCxeにおける容量と放電時間の関係
で決まり、一般に小容量（数ミリアンペアから数
十ミリアンペア）となる。

このように、電源電圧V₁が高電圧でしかも小
容量のヒユーズとしては、高圧ヒユーズよりもヒ
ユーズ抵抗による分圧方式の方が定格電圧を小容
量化することができる。したがつて、ヒユーズの
小形化を図ることができる。しかもヒユーズ抵抗
FRによる消費電力 R₂・V₁ ²／R₁＋R₂ の電力分だけ制御抵抗R_Aの消費電力と発熱を分
散することができ、この制御抵抗R_Aの小形化を
図ることもできる。

つぎに、電源スイツチSWを「オフ」にし、リ
レーーRLが復旧しその常閉接点rlが閉成したと
き、電源を表示する電源表示灯に動作電圧Ｖがあ
るとすると、この動作電圧Ｖにより調光用コンデ
ンサCxeには保存エネルギとして1/2C₁V²（単
位：ジユール）として残る。ここで、この表示灯
に例えば、第１図に示すネオン管PLを用いると、
放電維持電圧は一般に数十ボルトあり、調光用コ
ンデンサCxeに残る保存エネルギーは無視できな
いものである。しかるに、発光ダイオードの順電
圧は一般に数十ボルトであり、したがつて、表示
灯にこの第２図に示すような発光ダイオード
LEDを用いれば調光用コンデンサCxeに残る保存
エネルギーは実用上無視することができるもので
ある。

つぎに、上記表示灯に流す電流について考察す
ると、前述したように、数ミリアンペアから数十
ミリアンペアと小容量でしかも短時間である。そ
して、このような小容量で発光させる表示灯とし
て白熱電球を用いるとすると、この白熱電球は数
十ミリアンペア・数ボルトとなる。このような、
超小形の白熱電球は、低い温度に対して放熱効果
により発光光度が低下するが、発光ダイオードは
電子の再結合によるもので、低い温度に対して調
光光度の低下はないものである。したがつて、発
光ダイオードは特別な加工を施すことなく、キセ
ノン閃光装置に取り付けられるもので、機器の小
形化および低価格を図ることができるものであ
る。さらに、この発光ダイオードLEDの応答性
は速いので、調光用コンデンサCxeの放電状態に
追従することができるものである。

また、この発光ダイオードLEDの抵抗分は
「順電流−順電圧」特性により求まり、その値は
数十オームから数百オームとなる。そして、制御
抵抗R_Aは調光用コンデンサCxeの容量値と減衰時
間の関係より求まるもので、発光ダイオード
LEDの抵抗分に対して十分大きくなるものであ
る。

また、分圧抵抗R_Bと分圧抵抗R_C（抵抗値R₃，
R₄とする）は、キセノン閃光装置の発光間隔・
トランスT_Rの容量・トリガーコンデンサC_Tの容
量・サイリスタSCRの特性などにより求まるも
ので、極めて大きな値を有するものである。そし
て、調光用コンデンサCxeと分圧抵抗R_B，R_Cに
よつて決まる時定数C₁（R₃，R₄）は大きな値とな
り、分圧抵抗R_Bと分圧抵抗R_Cによる調光用コン
デンサCxeの残留エネルギーの放電は実用上不向
きとなり得るが、ヒユーズ抵抗FRの溶断に対し
てはフエイル・セーフとなる。したがつて、制御
抵抗R_Aとヒユーズ抵抗FRによる急速放電は分圧
抵抗式によるキセノン閃光装置に採用すると極め
て有効であるという利点がある。

ここで、キセノン閃光装置において、ヒユーズ
抵抗FRと発光ダイオードLEDを、配光を妨げ
ず、かつ外部から容易に視認することができる個
所に装着すれば、検査および保守作業するとき、
最初にヒユーズ抵抗FRの溶断状態を目視し、溶
断していなければ調光用コンデンサCxeの残留エ
ネルギーは急速に放電できると共に、その減衰状
態も発光ダイオードLEDの光度により確認する
ことができ、安全性が増す。また、ヒユーズ抵抗
FRが溶断しているときには、十分な時定数C₁
（R₃＋R₄）秒以後、検査・保守作業にかかれば、
危険がないものである。したがつて、キセノン閃
光装置は安全に扱うことができる。

また、この第２図に示す実施例においては、ブ
レーク接点方式による常閉接点rl、制御抵抗R_A、
ヒユーズ抵抗FR、発光ダイオードLEDの順に接
続した場合を示したが、本考案はこれに限定され
るものではなく、制御抵抗R_Aの耐電圧特性が電
源電圧V₁に対して余裕があるときには、電源電
圧V₁側から制御抵抗R_A、常閉接点rl、ヒユーズ
抵抗FR、発光ダイオードLEDの順に接続しても
よいものであり、このことは電気部品の接続方法
の変更を示すもので、当然本考案に含まれるもの
とする。

また、この第２図に示す実施例においては、リ
レーコイルの非通電時に閉成される接点（ｂ接
点）としてリレーRLによる常閉接点rlを用いる
場合を例にとつて説明したが、本考案はこれに限
定されるものではなく、スイツチなどメカニカル
による接点においても、スイツチ内にあるバネ特
性の劣化、またはスイツチ内にあるスプリングに
よるスプリングの断芯などにおいては、しばしば
開成している必要がある接点が閉成することがあ
るので、本考案はメカニカル方式による接点方式
も含むものとする。

また、本考案によれば、電源スイツチSWの
「オフ」時における瞬間においてのみ発光ダイオ
ードLEDで調光用コンデンサCxeの残留エネルギ
ーの放電状態を表示するように構成されているの
で、省エネルギーでかつ長寿命であるという利点
がある。

また、制御抵抗R_Aにホーロ抵抗などの巻線構
造による抵抗器を用いれば、抵抗器によるインダ
クタンスＬ分が含まれ、このときは抵抗器による
抵抗分とインダクタンス分による調光用コンデン
サCxeの放電とみなすことができ、これは、いわ
ゆる「Ｌ−Ｒ−Ｃ」直列の放電となる。このた
め、常閉接点rlが閉成する瞬間における突入電流
を抑制することができ、上記常閉接点rl、ヒユー
ズ抵抗FRおよび発光ダイオードLEDの寿命を延
ばすものであるが、これは電気部品の選択方法を
示すもので、当然、本考案に含まれるものとす
る。

第５図は本考案の他の実施例を示す構成図で、
第２図におけるトリガーブロツクTR・BK内の
回路構成を変形させた部分を抽出して示したもの
であり、説明に必要な部分のみを示す。

この第５図において第２図と同一部分には同一
符号を付して説明を省略する。そして、この第５
図においては、第２図と同じように、調光用コン
デンサCxeに並列に分圧抵抗R_Bと分圧抵抗R_Cの
直列回路が接続されている。ここで、この分圧抵
抗R_Cに並列にトリガーコンデンサC_Tを接続し、
また、このトリガーコンデンサC_Tに直列にトリ
ガートランスT_Tの一次側ＰととサイリスタSCR
のアノード側が接続されている。また、このサイ
リスタSCRのゲートには第１図と同じようにパ
ルス発生器PGを接続し、さらに、キセノンラン
プXeの両電極は調光用コンデンサCxeに並列に
接続されている。

このように構成されたトリガーブロツクTR・
BKにおいて、ヒユーズ抵抗FR（第２図参照）が
溶断したとしても調光用コンデンサCxeの残留エ
ネルギーは第２図と同様に、分圧抵抗R_Bと分圧
抵抗R_Cにより放電する。したがつて、本考案は
トリガーブロツクTR・BK内の接続方法の変更
も含むものである。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、複雑な
手段を用いることなく、調光用コンデンサに並列
にリレーコイルの非通電時に閉成される接点、制
御抵抗、ヒユーズ抵抗および発光ダイオードの直
列回路を接続した簡単な回路構成によつて、調光
用コンデンサに蓄積されたエネルギーを急速に放
電することができると共に、表示することもで
き、しかも制御抵抗の小型化を図ることができる
ので、実用上の効果は極めて大である。また、ヒ
ユーズ抵抗による制御抵抗の発熱を回避すること
ができ、かつ省エネルギーでかつ長寿命であると
いう点において極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のキセノン閃光装置の放電回路の
一例を示す回路図、第２図は本考案によるキセノ
ン閃光装置の放電回路の一実施例を示す回路図、
第３図および第４図は第２図の動作説明に供する
電源スイツチ「オフ」時における調光用コンデン
サの減衰状態を示す特性図およびヒユーズ抵抗に
おける溶断特性の一例を示す特性図、第５図は本
考案の他の実施例を示す回路図である。 SW……電源スイツチ、T_R……トランス、REC
……整流器、Cxe……調光用コンデンサ、RL…
……リレー、rl……常閉接点、R_A……制御抵抗、
R_B，R_C……分圧抵抗、SCR………サイリスタ、
C_T……トリガーコンデンサ、T_T……トリガート
ランス、Xe……キセノンランプ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電源ラインに電源スイツチを挿入し、その電源
   スイツチの出力側をリレーコイルおよびトランス
   の一次側に接続し、このトランスの二次側に接続
   された整流器に平滑回路を形成する調光用コンデ
   ンサを接続し、この調光用コンデンサに並列に分
   圧抵抗およびキセノンランプをそれぞれ接続し、
   かつ前記分圧抵抗の分圧点に接続され前記キセノ
   ンランプをトリガーするトリガー手段を含むキセ
   ノン閃光装置において、 前記調光用コンデンサに並列にリレーコイルの
   非通電時に閉成される接点と制御抵抗とヒユーズ
   抵抗と発光ダイオードとの直列回路を接続し、前
   記電源スイツチをオフしたときに前記調光用コン
   デンサの残留エネルギーを急速に放電し得るとと
   もに放電完了を目視可能なことを特徴とするキセ
   ノン閃光装置の放電回路。