JPH07120559B2 - ストロボ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は閃光放電管と直列にこの閃光放電管の発光動作
を制御する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insu
lated Gete Bipolar Transistor;以下、I.G.B.T.と記
す）を接続したストロボ装置に関し、特に、上述のI.G.
B.T.の駆動電源の供給系に特徴を有するするストロボ装
置に関するものである。

従来の技術 従来より上述のようなI.G.B.T.を使用したストロボ装置
としては、閃光放電管を励起するトリガー回路を動作さ
せるトリガー信号に応答してI.G.B.T.のゲートに電圧を
印加し、発光停止信号に応答して上記電圧印加を停止す
る制御構成を備えてなる装置が、特開昭64−17033号公
報にて開示されている。

上記提案装置は、従来実用化されている大部分の装置の
方式、すなわち閃光放電管とSCRを直列接続し、このSCR
の動作を転流コンデンサを用いて制御する方式の装置に
比して、発光オーバーがなくなり、また高速の繰返し発
光を実現できることになる。

しかしながら、上記した装置のI.G.B.T.の駆動系につい
てみてみると、トリガー信号に応答して動作するととも
に、発光停止信号にも応答して動作することにより上記
I.G.B.T.のゲートへの電圧印加を制御する制御手段を必
要とし、回路構成が複雑化し、コストアップを生じる問
題点を有している。

また、トリガー信号に応答してI.G.B.T.のゲートへの電
圧印加とトリガー回路の起動動作が同時になされるた
め、ともすればI.G.B.T.が十分にオンしていないときに
トリガー回路が動作してしまう恐れがあり、よって、ト
リガー回路の動作効率が悪くなり、閃光放電管を発光さ
せることができない場合、さらに、閃光放電管を発光さ
せることができたとしても、主コンデンサからのエネル
ギー供給によりI.G.B.T.が破壊されてしまう場合が生じ
る恐れも有している。

一方、本願出願人は上記のような不都合を考慮したスト
ロボ装置として、先にI.G.B.T.のゲートへの所定電圧の
印加を電圧供給手段により直流高圧電源の動作開始に応
答して行うようになした第４図に示したような装置を提
案している。

本願出願人によるこの提案装置は、第４図からも明らか
なように、周知のDC−DCコンバータ回路や積層電源等か
らなる直流高圧電源１、この直流高圧電源１にて充電さ
れる主コンデンサ２、閃光放電管XeとI.G.B.T.とからな
り上記主コンデンサ２の両端に接続された直列接続体３
および抵抗５とツェナーダイオード６とを直列接続して
なると共にその接続点がI.G.B.T.のゲートに抵抗Ｒを介
して接続されている電圧供給手段４、上記接続点とアー
ス間に接続されオンすることによりI.G.B.T.をオフさせ
る制御素子であるトランジスタ７、トリガー回路８のト
リガーコンデンサ９の充電抵抗10とオンすることにより
上記トリガー回路８を動作させるトリガースイッチ素子
であるSCR12とを直列接続してなり、閃光放電管Xeの両
端に接続された直列体11とを備えて構成されている。

なお、上記トランジスタ７、SCR12の制御極であるベー
ス7a、ゲート12aには、それぞれ発光を開始させる発光
命令信号および発光を停止させる発光停止命令信号が供
給される。

上記装置において、今、直流高圧電源１が動作すると、
主コンデンサ２、およびトリガーコンデンサ９の充電が
行われる。

同時に、直流高圧電源１の出力電圧が電圧供給手段９に
も供給されることからツェナーダイオード６の両端に所
定電圧が発生し、この所定電圧が抵抗Ｒを介してI.G.B.
T.のゲート〜エミッタ間に印加され、上記は導通準備状
態となる。

上記のような状態でSCR12のゲート12aに発光命令信号で
ある高レベル信号が印加されると、SCR12はオンし、よ
って、トリガーコンデンサ９の充電電荷が放電されてト
リガー回路８が動作し、この結果、上記閃光放電管Xeは
主コンデンサ２の充電電荷を消費して発光する。

上記閃光放電管Xeの発光途上において、トランジスタ７
のベース7aに発光停止命令信号である高レベル信号が印
加されると、このトランジスタ７はオンし、I.G.B.T.の
ゲート・エミッタ間を短絡し、これにより上記閃光放電
管Xeの発光が停止する。

以上のような動作が第４図に示した装置の基本動作であ
る。

発明が解決しようとする課題 第４図に図示した本願出願人が先に提案したストロボ装
置は、上述したようにI.G.B.T.のゲートへの所定電圧の
印加を電圧供給手段により直流高圧電源の動作開始に応
答して行うことから、トリガー信号に応答する構成が必
要なくその印加構成を極めて簡素化でき、またI.G.B.T.
がトリガー回路の動作時には必ず十分なオン状態になさ
れることからトリガー回路の動作効率が悪化したり、I.
G.B.T.が破壊される恐れもなくなる効果を有している。

しかしながら、その発光開始動作および発光停止動作に
ついてさらに詳細に見てみると、高速の繰返し発光動作
時における立ち上がり特性において、以下のような不都
合を生じる恐れがあった。

まず、発光開始動作についてみると、主コンデンサ２か
らI.G.B.T.のゲートへの駆動電圧供給、およびトリガー
回路８の動作がなされることにより行われることは言う
までもないが、さらに微視的に見ると、I.G.B.T.のゲー
ト〜エミッタ間には第４図中に破線で示したように入力
容量Ｃが存在しており、上記駆動電圧の供給もこの入力
容量の充電がなされた上での供給を意味している。

また、発光停止動作は、トランジスタ７のオンによりI.
G.B.T.のゲート〜エミッタ間を短絡することにより行わ
れ、従ってこのとき上述した入力容量の充電電荷も同時
に放電されてしまうことになる。

このため、次回の発光開始を行う場合には、まず上記入
力容量の充電を行わなければならず、第４図に示した回
路においては上記入力容量の充電は、主コンデンサによ
り抵抗５を介して行われ、この充電動作には抵抗５の抵
抗値と入力容量値とによって決定される時定数が必要と
なる。

上記時定数は、高速の繰返し発光動作を行うためには小
さいことが望まれることは詳述するまでもないが、上記
抵抗５は、常時はツェナーダイオード６を介して、また
トランジスタ７がオンしている期間中はこのトランジス
タ７を介して主コンデンサ２と接続され、その抵抗値を
小さく設定することはエネルギーの有効利用を考えると
問題があり、現実には上記抵抗５の抵抗値は高抵抗値に
設定しなければならず、第４図に示した回路は、上記時
定数をある程度以上小さくする、すなわちその立ち上が
り特性をある程度以上急峻にすることはできなかった。

さらに、上記時定数は、主コンデンサの充電電圧値、回
路素子に部品精度等のばらつきによって変動することも
明らかである。

この結果、第４図に示した回路は、高速の繰返し発光動
作を行おうとする場合には、その周期が上記時定数によ
って制限される不都合を有し、また、高速繰返し発光動
作を行う場合、その周期が高くなるほど安定した動作を
得られなくなる恐れを有していたわけである。

本発明は、上述したような不都合点を考慮してなしたも
ので、I.G.B.T.のゲートへの駆動電圧供給ループ内に高
抵抗値の抵抗を含まないストロボ装置を提供することを
目的としている。

課題を解決するための手段 本発明による第１のストロボ装置は、直流高圧電源と、
該直流高圧電源の両端に接続され、上記直流高圧電源が
供給されることにより充電される主コンデンサと、閃光
放電管と絶縁ゲート型バイポーラトランジスタとを直列
接続してなり、上記主コンデンサの両端に接続される直
列接続体と、上記直流高圧電源の動作開始に同期して動
作して電圧を発生する駆動電源と、電源用コンデンサと
定電圧素子とを並列接続してなり、上記駆動電源の電圧
出力端子と上記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの
エミッタ間に接続される並列接続体と、主極間が上記電
源用コンデンサの高電位側端子と上記絶縁ゲート型バイ
ポーラトランジスタのゲート間に接続された第１のトラ
ンジスタと、上記第１のトランジスタを上記電源用コン
デンサの充電電圧にてオンさせるゲート手段と、ベース
が上記第１のトランジスタのベースと接続されるととも
にその主極間が上記絶縁ゲート型バイポーラトランジス
タのゲート〜エミッタ間に接続される第２のトランジス
タと、発光停止命令信号が供給される制御極を有すると
ともにその主極間が上記第１のトランジスタのベースと
上記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのエミッタ間
に接続される制御スイッチ素子と、動作することにより
上記閃光放電管を励起するトリガー回路とを備えて構成
される。

本発明による第２のストロボ装置は、上記第１のストロ
ボ装置における第２のトランジスタに替えて、アノード
が絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲートと、カ
ソードが上記第１のトランジスタのベースに接続された
ダイオードを設けて構成される。

本発明による第３のストロボ装置は、上述した第１、第
２のストロボ装置における並列接続体の電源用コンデン
サを削除し、ツェナーダイオードを第１のトランジスタ
のベースと絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのエミ
ッタ間に接続して構成される。

作用 本発明によるストロボ装置は上記のような構成を有する
ことから、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲー
トには、第１のトランジスタを介して高抵抗を介するこ
となく駆動電源が供給されることになり、その立ち上が
り特性が改善されることになる。

従って、繰返し発光動作の周期をより高周期とすること
ができると共にその動作も安定して行えることになる。

実 施 例 以下、本発明のストロボ装置の実施例について説明す
る。

［実施例 １］ 第１図は、本発明によるストロボ装置の第１実施例を示
す電気回路図であり、図中、第４図と同符号の構成要素
は同じ機能の要素である。

周知のDC−DCコンバータ回路や積層電源等からなる直流
高圧電源１の両端には、主コンデンサ２が接続され、さ
らにこの主コンデンサ２の両端には、閃光放電管XeとI.
G.B.T.とを直列接続した直列接続体３が接続されてい
る。

駆動電源13は直流高圧電源の動作開始に同期して動作を
開始して適宜の出力電圧を発生し、その出力端子13aに
は抵抗Raを介して電源用コンデンサ14が接続されてい
る。

電源用コンデンサ14の両端には、このコンデンサ14の充
電電圧を所定値に制御するツェナーダイオード15が接続
され、さらにその高電圧側端子14aには、トランジスタ1
6の主極間およびゲート抵抗Rbを介してI.G.B.T.のゲー
トと接続されている。

トランジスタ16のコレクタ〜ベース間にはベース抵抗Rc
が接続され、またそのベースは主極間がI.G.B.T.のゲー
ト〜エミッタ間に接続されているトランジスタ17のベー
スとゲート抵抗Rdを介して接続されている。さらにこの
トランジスタ16のベースとI.G.B.T.のエミッタとの間に
はトランジスタ18の主極間が接続されている。

なお、トリガー回路部19は、先に示した第４図における
トリガースイッチ素子を含んだ機能、すなわち発光開始
信号を受けて動作し、閃光放電管Xeを励起する周知の回
路を示している。

以下、上記のような構成からなる本発明によるストロボ
装置の第１実施例の動作について説明する。

今、図示していない適宜の電源スイッチの投入等により
直流高圧電源１が動作を開始すると、その出力である直
流高電圧にて主コンデンサ２等の充電が開始され、同時
に、上記駆動電源13が動作を開始し、抵抗Raを介して電
源用コンデンサ14が、ツェナーダイオード15によって決
定される所定電圧に充電される。

従って、このときベース抵抗Rc、トランジスタ16のベー
ス〜エミッタ間、ゲート抵抗RbおよびI.G.B.T.のゲート
〜エミッタ間を介して電流が流れることになり、上記ト
ランジスタ16がオンし、上記電源用コンデンサ14の所定
充電電圧が上記トランジスタ16、抵抗Rbを介してI.G.B.
T.のゲート〜エミッタ間に印加され、この結果、上記ゲ
ート〜エミッタ間の入力容量が充電され、I.G.B.T.が導
通準備状態になされることになる。

主コンデンサ２等の充電がなされた状態において、適宜
の発光命令信号がトリガー回路部19に印加されると、こ
のトリガー回路部19は閃光放電管Xeを励起し、一方、こ
のときI.G.B.T.は上述したように導通準備状態であり、
したがって、I.G.B.T.はオンし、閃光放電管Xeは主コン
デンサ２の充電電荷を消費して発光する。

閃光放電管Xeが発光している適宜時点、例えばその発光
量が適正光量となった時点において、トランジスタ18の
ベース18aに、例えば測光回路（図示せず）により発光
停止命令信号が印加されると、その印加期間中トランジ
スタ18がオンすることになる。

よって、トランジスタ16、17のベースが低電位になさ
れ、トランジスタ16はオフし、トランジスタ17はオンで
きる状態となり、すなわちI.G.B.T.のゲートへの駆動電
圧の印加が停止せしめられるとともにI.G.B.T.のゲート
〜エミッタ間が抵抗Rbを介して短絡され、この結果、I.
G.B.T.は上記時点にてオフする。

I.G.B.T.のオフにより閃光放電管Xeを流れていた放電電
流が遮断されることになり、閃光放電管Xeの発光は停止
する。

以後、適宜の期間を経過した時点にて発光停止命令信号
がなくなると、トランジスタ18がオン状態からオフ状態
に復帰し、よって、トランジスタ17がオンできる状態か
らオフ状態に、トランジスタ16がオフ状態からオン状態
に制御され、I.G.B.T.のゲート〜エミッタ間の短絡が解
除されるとともに再びI.G.B.T.のゲートに駆動電圧が印
加されることになり、すなわち、装置は発光前の初期状
態に復帰することになり、かかる時点で一回の発光動作
が終了する。

このとき、上記トランジスタ16のオンによるI.G.B.T.の
ゲートへの駆動電圧の印加についてみてみると、電源用
コンデンサ14からトランジスタ16、ゲート抵抗Rbを介す
るだけで行われ、すなわち先に述べたエネルギーを有効
利用する目的で用いていた抵抗５のような高抵抗値の抵
抗を介することなく行われている。

この結果、I.G.B.T.の入力容量の充電はきわめて小さい
時定数でなされることになり、換言すれば、上記I.G.B.
T.のゲートへの駆動電圧印加の立ち上がり特性はきわめ
て急峻な特性に制御できている。

なお、発光停止動作時におけるエネルギーの浪費を防止
し、有効利用する目的は、トランジスタ18のオン時に電
源用コンデンサ14と接続されるゲート抵抗Rcが、本来ト
ランジスタ16のベース電流を流せれば良いので高抵抗値
とすることができることから、本実施例においてはこの
ゲート抵抗Rcが果たしていることになる。

また、駆動電源13に接続された抵抗Raは、トランジスタ
16の耐量が大きければ省略できることはもちろんである
と共に、例えば第１図中に破線で示したように電源用コ
ンデンサ14を直接主コンデンサ２に接続し、すなわち主
コンデンサ２を駆動電源13と兼用しても良い。

［実施例 ２］ 第２図は、本発明によるストロボ装置の第２実施例を示
す電気回路図であり、図中、第１図と同符号の構成要素
は同じ機能の要素である。

第２図からも明らかなように、この第２実施例は第１実
施例においてI.G.B.T.のゲート〜エミッタ間を短絡する
ために使用していたトランジスタ17およびゲート抵抗Rd
をダイオード20に置換した例である。

このため、I.G.B.T.のゲート〜エミッタ間の短絡動作が
異なるだけでストロボ装置としての動作は第１実施例と
同一となる。

すなわち、直流高圧電源１が動作して主コンデンサ２等
の充電が開始されると、同時に駆動電源13も動作し、こ
れによりI.G.B.T.のゲートに所定電圧が印加され、I.G.
B.T.は導通準備状態になされる。

主コンデンサ２等の充電が完了した状態でトリガー回路
８が動作すると閃光放電管Xeは主コンデンサ２の充電電
荷を消費して発光する。

その発光途上においてトランジスタ18のベース18aに発
光停止命令信号が供給されると、トランジスタ18がオン
し、トランジスタ16がオフせしめられ、電源用コンデン
サ14の充電電圧のI.G.B.T.のゲートへの供給が停止し、
同時にI.G.B.T.のゲート〜エミッタ間をダイオード20を
介して短絡し、よって閃光放電管Xeの発光が停止する。

上記発光停止命令信号がなくなった時点でストロボ装置
は発光前の初期状態に復帰し、かかる時点で一回の発光
動作が終了し、またこの復帰動作時、I.G.B.T.の入力容
量の充電動作はきわめて短時間に行われることになる動
作は先の第１実施例とまったく同一となる。

なお、この第２実施例においても先の第１実施例と同様
に、抵抗Raを場合によっては省略しても良く、また駆動
電源13として主コンデンサ２を用いても良い。

［実施例 ３］ 第３図は、本発明によるストロボ装置の第３実施例を示
す電気回路図であり、図中、第１図と同符号の構成要素
は同じ機能の要素である。

第３図からも明らかなように、この第３実施例は先の２
つの実施例で使用していた電源用コンデンサ13を無く
し、定電圧素子であるツェナーダイオード21をトランジ
スタ16のベースとI.G.B.T.のエミッタ間に、すなわちト
ランジスタ18の両端に接続した例である。

このため、I.G.B.T.のゲートへの電源供給動作が異なる
だけで、その他のストロボ装置としての動作は第１、第
２実施例と同一となる。

すなわち、直流高圧電源１が動作して主コンデンサ２等
の充電が開始されると、同時に駆動電源13も動作して適
宜の出力電圧を発生し、この出力電圧が抵抗Ra、ベース
抵抗Rcを介してツェナーダイオード21に印加されてこの
ツェナーダイオード21の両端に所定電圧が出力されるこ
とになり、、これによりトランジスタ16がオンせしめら
れ、この結果、I.G.B.T.のゲートに上記ツェナーダイオ
ード21の両端に出力されている所定電圧が印加され、I.
G.B.T.は導通準備状態になされる。

以降、主コンデンサ２等の充電が完了した状態でトリガ
ー回路19が動作すると閃光放電管Xeは主コンデンサ２の
充電電荷を消費して発光し、またその発光途上において
トランジスタ18がオンすると、ツェナーダイオード21の
両端が短絡されると共にトランジスタ16がそのベース電
位の低下によりオフし、I.G.B.T.のゲートへのツェナー
ダイオード21の両端の所定電圧の供給が停止し、同時に
I.G.B.T.のゲート〜エミッタ間がダイオード20を介して
短絡され、よって閃光放電管Xeを発光が停止する。

上記発光停止命令信号がなくなった時点でストロボ装置
は発光前の初期状態に復帰し、かかる時点で一回の発光
動作が終了し、またこの復帰動作時、I.G.B.T.の入力容
量の充電動作はツェナーダイオード21の両端に出力され
ている所定電圧の供給によりきわめて短時間に行われる
ことになる。

なお、この第３実施例においても先の第１、第２実施例
と同様に、抵抗Raを場合によっては省略しても良く、ま
た駆動電源13として主コンデンサ２を用いても良い。

発明の効果 本発明によるストロボ装置は、上述したようにI.G.B.T.
のゲートへの所定電圧の印加を高抵抗値の抵抗を介する
ことなく行うことから、上記I.G.B.T.の入力容量の充電
時定数をきわめて小さくすることができ、すなわち上記
I.G.B.T.の立ち上がり特性を急峻な特性とすることがで
きるため、高速の繰返し発行動作の周期を高周期にでき
ると共にその動作を安定して行える効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるストロボ装置の第１実施例を示す
電気回路図、第２図は本発明によるストロボ装置の第２
実施例を示す電気回路図、第３図は本発明によるストロ
ボ装置の第３実施例を示す電気回路図、第４図は本願出
願人が先に提案したストロボ装置の一例を示す電気回路
図である。 １……直流高圧電源、２……主コンデンサ、３……直列
接続体、13……駆動電源、14……電源用コンデンサ、15
……ツェナーダイオード、16〜18……トランジスタ、19
……トリガー回路部、20……ダイオード、21……ツェナ
ーダイオード

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流高圧電源と、該直流高圧電源の両端に
   接続され、前記直流高圧電源が供給されることにより充
   電される主コンデンサと、閃光放電管と絶縁ゲート型バ
   イポーラトランジスタとを直列接続してなり、前記主コ
   ンデンサの両端に接続される直列接続体と、前記直流高
   圧電源の動作開始に同期して動作して電圧を発生する駆
   動電源と、電源用コンデンサと定電圧素子とを並列接続
   してなり、前記駆動電源の電圧出力端子と前記絶縁ゲー
   ト型バイポーラトランジスタのエミッタ間に接続される
   並列接続体と、主極間が前記電源用コンデンサの高電位
   側端子と前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲ
   ート間に接続された第１のトランジスタと、前記第１の
   トランジスタを前記電源用コンデンサの充電電圧にてオ
   ンさせるゲート手段と、ベースが前記第１のトランジス
   タのベースと接続されるとともにその主極間が前記絶縁
   ゲート型バイポーラトランジスタのゲート〜エミッタ間
   に接続される第２のトランジスタと、発光停止命令信号
   が供給される制御極を有するとともにその主極間が前記
   第１のトランジスタのベースと前記絶縁ゲート型バイポ
   ーラトランジスタのエミッタ間に接続される制御スイッ
   チ素子と、動作することにより前記閃光放電管を励起す
   るトリガー回路とを備えたストロボ装置。
2. 【請求項２】直流高圧電源と、該直流高圧電源の両端に
   接続され、前記直流高圧電源が供給されることにより充
   電される主コンデンサと、閃光放電管と絶縁ゲート型バ
   イポーラトランジスタとを直列接続してなり、前記主コ
   ンデンサの両端に接続される直列接続体と、前記直流高
   圧電源の動作開始に同期して動作して電圧を発生する駆
   動電源と、電源用コンデンサと定電圧素子とを並列接続
   してなり、前記駆動電源の電圧出力端子と前記絶縁ゲー
   ト型バイポーラトランジスタのエミッタ間に接続される
   並列接続体と、主極間が前記電源用コンデンサの高電位
   側端子と前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲ
   ート間に接続されたトランジスタと、前記トランジスタ
   を前記電源用コンデンサの充電電圧にてオンさせるゲー
   ト手段と、アノードが前記絶縁ゲート型バイポーラトラ
   ンジスタのゲートと接続されカソードが前記第１のトラ
   ンジスタのベースと接続されるダイオードと、発光停止
   命令信号が供給される制御極を有しその主極間が前記第
   １のトランジスタのベースと前記絶縁ゲート型バイポー
   ラトランジスタのエミッタ間に接続される制御スイッチ
   素子と、動作することにより前記閃光放電管を励起する
   トリガー回路とを備えたストロボ装置。
3. 【請求項３】直流高圧電源と、該直流高圧電源の両端に
   接続され、前記直流高圧電源が供給されることにより充
   電される主コンデンサと、閃光放電管と絶縁ゲート型バ
   イポーラトランジスタとを直列接続してなり、前記主コ
   ンデンサの両端に接続される直列接続体と、前記直流高
   圧電源の動作開始に同期して動作して電圧を発生する駆
   動電源と、主極間が前記駆動電源の電圧出力端子と前記
   絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲート間に接続
   されたトランジスタと、前記トランジスタを前記駆動電
   源の出力電圧にてオンさせるゲート手段と、前記トラン
   ジスタのベースと前記絶縁ゲート型バイポーラトランジ
   スタのエミッタ間に接続される定電圧素子と、アノード
   が前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲートと
   接続されカソードが前記第１のトランジスタのベースと
   接続されるダイオードと、発光停止命令信号が供給され
   る制御極を有するとともにその主極間が前記定電圧素子
   の両端に接続される制御スイッチ素子と、動作すること
   により前記閃光放電管を励起するトリガー回路とを備え
   たストロボ装置。