Power supply control circuit and a xenon lamp signal light apparatus using the same xenon lamp

【考案の詳細な説明】 【０００１】 【考案の属する技術分野】 本考案はガス放電管、例えばキセノンランプのための電源制御回路及びそれを適用したキセノンランプシグナルライト装置に係り、特に小容量のバッテリを通じて起動電圧が高く、ランプ電流が大きい複数のキセノンランプに電源を供給する時、長時間の電力供給が可能であり、かつマルチカラーフィルタ方式のキセノンランプ発光指定及び／または点滅間隔を容易に調整可能なキセノンランプ電源制御回路及びそれを適用したキセノンランプシグナルライト装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】 一般に、キセノンランプは、細長形の発光管部を多く使用しており、キセノンランプの内部に封じ込むキセノンガスの圧力は１〜１０気圧程度である。 一般的なキセノンランプは、ランプ電圧が低く、ランプ電流は大きくて輝度が高い特性を有するが、内部ガス圧力が高圧状態なので、製作時に高圧のガスを封じ込むことが高圧水銀灯に比べて難しく、起動電圧が高くなければならないという短所を有している。 したがって、起動時に高い電圧を印加できる別途の起動装置が必要である。 しかし、キセノンランプは発散光が自然光に極めて近似しているので、 人に疲労度をあまり与えない特徴があり、製作時、高圧のキセノンガスが封じ込まれていて高圧水銀灯のように放電熱によって低圧の状態から徐々に高圧の状態に蒸発しないために、高圧水銀灯とは違って起動時に瞬間点滅が可能で、瞬時再点灯も可能であるという特徴がある。 これによって、キセノンランプは発光部の面積に比べて輝度が高くて投光用ないし信号用光源として多用されており、特に可視光に近い光を発散するので、さらに用途が多様化されている。 また、これまで大容量バッテリ（自動車、航空機等）を使用してキセノンランプに電力を供給する場合は多かったが、高電圧変換制御回路の効率が悪くて携帯用としては実用化されていなかった。 そして、キセノンランプの電源点滅制御回路としてマイコンを使用する場合、マイコン自体で消耗される電力消耗によりバッテリ消耗量が大きくなって頻繁にバッテリを取替えすべき短所があり、部品数が増えてコストが上昇し、かつキセノンランプシグナルライト装置を軽薄短小に設計できないという短所があった。 【考案が解決しようとする課題】 本考案が解決しようとする技術的な課題は、前記従来の短所を解決するために、バッテリからキセノンランプに供給される電力をマイコンを使用してデジタル的に制御する代わりにアナログ論理回路を集積させたカスタムＩＣ回路（ＡＳＩ Ｃ）により電源を節約して用いるようスイッチングすることによって、バッテリ使用寿命を延ばすことができるキセノンランプ電源制御回路及びそれを適用したキセノンランプシグナルライト装置を提供するところにその目的がある。 【０００３】 また、本考案が解決しようとする他の技術的課題は、バッテリから供給される電源電圧を一定に保つためにＤＣ−ＤＣ変換器を備えたキセノンランプ電源制御回路及びそれを適用したキセノンランプシグナルライト装置を提供するところにその目的がある。 【０００４】 本考案は使用者がボタンスイッチを簡単に動作させることによって、アナログ論理回路の動作によってキセノンランプのマルチカラーキセノンランプの発光指定及び点滅間隔調整の少なくとも一方を可能にしたキセノンランプ電源制御回路及びそれを適用したキセノンランプシグナルライト装置を提供するところにその目的がある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】 本考案は前記技術的な課題を達成するために、バッテリから電源電圧を供給されて動作するキセノンランプの電源制御回路において、使用者のボタンスイッチの動作に基づいて前記キセノンランプの発光指定及び点滅周期の少なくとも一方を命令するために、アナログ論理回路による制御工程によって前記キセノンランプの動作を制御する論理制御部と、前記論理制御部の制御によってバッテリからの低電圧を前記キセノンランプの起動時にのみ高電圧に変換して前記キセノンランプをスイッチング作動させるパワーマネージメント回路と、を含む。 【０００６】 望ましくは、前記パワーマネージメント回路は、前記論理制御部の制御によってバッテリ直流電圧を直流−直流変換するＤＣ−ＤＣ変換部と、前記ＤＣ−ＤＣ 変換部の制御によって前記直流電圧よりも高い直流電圧に変換する変圧部と、前記論理制御部の制御によって前記直流変圧された電圧をより高圧の交流電圧に変換して前記キセノンランプに供給する起動部と、前記起動部から前記キセノンランプに印加される電源電圧を論理制御部の制御によってスイッチングするスイッチング部と、を含む。 【０００７】 望ましくは、前記スイッチング部は、前記変圧部からの出力電圧が充電完了されると、前記論理制御部の制御によってスイッチングされた後に、前記キセノンランプの自体放電で消耗された量だけ充電させるスイッチング素子を含むことを特徴とする。 【０００８】 望ましくは、前記パワーマネージメント回路は、前記論理制御部に一定の電圧を印加するために前記バッテリからの出力電圧を一定に保つＤＣ−ＤＣ変換部をさらに含む。 【０００９】 望ましくは、前記ＤＣ−ＤＣ変換部は、前記変圧部からのフィードバック出力信号と基準電圧発生部からの基準電圧とを比較して発振部に発振制御信号を出力する第１比較部と、電流制限部の出力信号と基準電圧発生部からの基準電圧とを比較して発振部に駆動制御信号を出力する第２比較部と、を含むことを特徴とする。 【００１０】 望ましくは、前記ＤＣ−ＤＣ変換部は、前記基準電圧発生部からの基準電圧と温度感知部からの出力信号とを比較して前記発振部に過熱防止制御信号を出力する第３比較部をさらに含む。 【００１１】 特に、前記論理制御部及び前記ＤＣ−ＤＣ変換部を１つの集積回路としてカスタムＩＣ（ＡＳＩＣ）化して、キセノンランプ信号用照明システムを小型化することによって、身体または自転車等に付着して使用するに当たってさらに便利にする。 【００１２】 また、本考案は、バッテリから電源電圧を供給されて動作するキセノンランプのシグナルライト装置において、下端部にバッテリを装着しうるバッテリチャンバと、上端部に少なくとも１つ以上のキセノンランプを挿着可能なランプホルダチャンバを備えたケースと、使用者がキセノンランプの発光指定及び点滅周期の少なくとも一方を制御可能にするために、前記ケースの外面上に設けられた少なくとも１つのボタンスイッチと、前記ケース内で前記バッテリチャンバと前記キセノンランプホルダチャンバとの間に設けられ、前記バッテリからの電源電圧が前記キセノンランプにスイッチング供給されて前記キセノンランプを点滅制御する電源制御回路部と、を含むことを特徴とするキセノンランプシグナルライト装置を提供する。 【００１３】 望ましくは、前記キセノンランプホルダチャンバを覆うカバーは前記キセノンランプからの可視光がマルチカラーを示すようにカラーフィルタ方式を採用することを特徴とする。 【００１４】 望ましくは、前記カラーフィルタ方式は、前記カバーに相異なる色付けをするフィルタを挿入することによってマルチカラーを形成することを特徴とする。 【００１５】 望ましくは、人体、自転車、または自動車などに取付けまたは携帯しやすくするためにケースの一部にハンガまたはクリップを備えることを特徴とする。 【００１６】 望ましくは、前記ハンガはバンド掛け式またはクリップ掛け式を採用してクリップを衣服または自転車、自動車等に掛けやすくすることを特徴とする。 【考案の実施の形態】 以下、添付した図面に基づき、本考案の望ましい実施例による構成及び動作について詳細に説明する。 【００１７】 図１は、一般的なキセノンランプのようなガス放電管の点灯回路を示す回路図である。 図１に示すように、電源Ｅから電源電圧は安定器２を経て平滑コンデンサーＣ１、Ｃ２を通じてパルス変圧器４に印加されてパルス変換されて起動部６ に供給される。 起動部６はトリガコイルＴより構成され、高圧の電圧が誘導されて放電間隙８を通じてキセノンランプＬに放電起動電圧を供給する。 図面においてＣ３はサージ電流除去用コンデンサーであり、Ｃ４は平滑コンデンサーであって起動電圧を放電間隙に一定に供給させる。 放電された後、放電ランプＬには一定のランプ電圧が保たれて放電し続ける。 しかし、交流電源を使用する場合には特に不都合はないが、電源Ｅとしてバッテリを使用する場合には、キセノンランプに印加されるパルス電圧を断続制御するスイッチング部１０をマイコン（図示せず）によって制御すればマイコンで消耗される電力によって電力消耗が多くなってバッテリを頻繁に取替えなければならず、マイコンには多くの周辺素子が必要となる。 【００１８】 本考案はこのような不都合を解消するために提供されるものであって、図２〜 図４を参照してより詳細にキセノンランプのようなガス放電管の電源点滅制御回路の構成及び動作について説明する。 【００１９】 図２は、本考案によるキセノンランプの電源制御回路を示す回路図である。 図２によれば、本考案によってバッテリ５０から電源電圧を供給されて動作するキセノンランプの電源制御回路は、電源電圧を印加されて使用者のボタンスイッチ１４０の動作に基づいてアナログ論理回路による制御工程によってキセノンランプの動作を制御する論理制御部１３０、及び論理制御部１３０の制御下でバッテリ５０からの低電圧をキセノンランプの起動時にのみ高電圧に変換して前記キセノンランプをスイッチング作動させるパワーマネージメント回路１００を含む。 【００２０】 前記パワーマネージメント回路１００は、論理制御部１３０の制御下でバッテリ直流電圧を直流−直流変換するＤＣ−ＤＣ変換部１２０、前記ＤＣ−ＤＣ変換部の制御下で前記直流電圧より高い直流電圧に変換する変圧部２００、論理制御部１３０の制御下でその直流変圧された電圧をより高圧の交流電圧に変換してキセノンランプに供給する起動部３００、及び起動部３００からキセノンランプに印加される電源電圧を論理制御部１３０の制御下でスイッチングするスイッチング部５２０、５３０、５４０を備える。 【００２１】 このような構成を通じ、本考案のキセノンランプ電源制御回路は、バッテリ５ ０から電源電圧を供給されて論理制御部１３０の制御下でキセノンランプ４１０ 、４２０、４３０の電源供給を点滅制御する。 論理制御部１３０は、使用者のボタンスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２）１４０の動作に基づいて前記電源電圧を印加されて論理回路による制御工程によって少なくとも１つのキセノンランプ（Ｘ１、 Ｘ２、Ｘ３）４１０、４２０、４３０の動作を制御する。 【００２２】 また、パワーマネージメント回路１００は、バッテリ５０からの電圧が使用されるほど徐々に減るために、論理制御部１３０に一定の電圧を印加するためにバッテリからの出力電圧を一定に保つＤＣ−ＤＣ変換部１１０をさらに含む。 ここで、本考案は論理制御部１３０及びＤＣ−ＤＣ変換部１１０、１２０を１つの集積回路としてカスタムＩＣ（ＡＳＩＣ）化してキセノンランプ４１０、４２０、 ４３０を含む全体照明機器を小型化することによって、身体または自転車、自動車等に付着または携帯してさらに使いやすくする。 【００２３】 図２において、電源部としてバッテリ５０を使用するが、本実施例では１．５ Ｖの電源２つを使用して３Ｖを供給する。 この３Ｖ直流電圧は、変圧部２００で２００Ｖ直流に昇圧される。 図面において２５０で表されたダイオードは整流用ダイオードである。 図２において、スイッチング部５１０、５２０、５３０、５ ４０はゲートに入力される制御信号によりターンオンまたはターンオフされるＳ ＣＲ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）素子を使用して具現できる。 変圧部２００で昇圧された直流電圧２００Ｖｄｃはキセノンランプの起動のための高圧の交流電圧３〜５ｋＶに変換される。 【００２４】 図２のボタンスイッチ１４０は、本実施例では２つを備えるように設計されるが、必要に応じてその数は適切に調節される。 ここで、スイッチＳＷ１はキセノンランプへの電力供給を断続する信号を論理制御部１３０に提供するものであって、少なくとも１つのキセノンランプ４１０、４２０、４３０の発光周期を、反復的にスイッチＳＷ１を押すことで制御する。 例えば、スイッチＳＷ１を１回押して０．５秒、２回押して１秒、３回押して１．５秒等のようにしてキセノンランプの発光周期を選択可能にする。 他のスイッチＳＷ２は、キセノンランプを選択するものであって、例えばスイッチＳＷ２を１回ずつ押す度にＸ１、Ｘ２、Ｘ ３が１つずつ順次に点滅し、引き続きスイッチＳＷ２を押す度にＸ１とＸ２、Ｘ ２とＸ３、Ｘ３とＸ１のように２個ずつ点滅するようにすることができ、その次はランダムモードでＸ１、Ｘ２、Ｘ３がランダムに１個ずつ動作するようにすることもできる。 このようなキセノンランプのスイッチング動作は、論理制御部１ ３０に内蔵されたアナログ論理回路（図示せず）を通じて当業者が容易に設計できるので、その詳細な説明は省略する。 但し、本考案ではパワーマネージメントの基本的なパワー節約スキームについて説明する。 【００２５】 本考案でのパワーマネージメントの基本は、第１に低電圧で動作する電気素子を使用することである。 バッテリの初期電圧は１．５Ｖであるが、使用時間が長くなるにつれて電圧が０．７Ｖ以下まで落ちることになる。 ０．７Ｖ以下の電圧はバッテリ寿命が尽きた状態である。 ２つのバッテリを直列に使用する場合、バッテリ電圧は最大３．０Ｖから最小１．４Ｖまで得られるが、例えばバッテリの最小電圧１．４Ｖで動作可能な電気素子を使用すれば、バッテリ電圧が減少しても電源制御回路が動作され続ける。 第２に、本考案では最大３．０Ｖから最小１ ． ４Ｖまでのバッテリ電圧を２００Ｖに変換せねばならないので、このような直流ステップアップ変換効率を高めるべきである。 これは変圧器及びスイッチング素子の効率が優れているものを開発、使用して達成した。 第３に、直流変圧部２ ００から生じた２００Ｖ出力が充電器５０５に充電が完了されれば、スイッチング素子５１０が動作されてＤＣ／ＤＣ変換回路１２０の動作が止まり、その以後にはキセノンランプの自体放電（自然放電及び発光を含む）によって消耗された量だけ充電させる。 【００２６】 このようにしてバッテリの容量が３Ｖ程度にしかならないために、キセノンランプを作動し続ける場合、ＡＡバッテリを基準とすると通常２〜５時間程度しか使用できないのに対して、前記パワーマネージメントスキームを適用してキセノンランプの起動時にのみ起動部３００に高圧の直流が印加されるようにスイッチング部５１０を動作させて起動時に消耗される電力消耗を減らしてバッテリの寿命を長時間、例えば２０時間以上まで延ばせる。 これによって、本考案のキセノンランプの電源制御回路を採用すれば、可視光に近い光を所望通り点滅可能にして身体及び自転車、自動車等に付着または携帯して着用者の位置を適切に表示できる。 【００２７】 本考案ではＤＣ３Ｖの直流低電圧を起動部３００及びキセノンランプで必要な２００Ｖ直流高圧に変圧する変圧部２００をパルス幅制御するＤＣ−ＤＣ変換部１２０を備え、以下図３に基づいてこれに関する動作説明を行う。 図３は、図２ のＤＣ−ＤＣ変換部１２０の詳細な回路図である。 図３のＤＣ−ＤＣ変換部１２ ０は所望の電圧と基準電圧との違いによって発振周波数を生じる発振部（ＯＳＣ ）１２４と発振部１２４からの発振周波数信号と論理制御部１３０からの駆動電圧調整信号１０５とを受けて駆動電圧発生部１２６の駆動を制御する駆動部１２ ５、及び駆動部１２５の電圧調整信号を受けて変圧部２００に駆動電圧１０４を生じるＦＥＴ駆動電圧発生部１２６を含む。 第１比較部１２２は変圧部２００からのフィードバック出力信号１０２と基準電圧発生部１２８からの基準電圧１０ ３を比較して発振部１２４に発振制御信号を出力し、第２比較部１２３は電流制限部１２７からの入力信号と基準電圧発生部１２８からの基準電圧とを比較して発振部１２４に駆動制御信号を出力する。 ＦＥＴ駆動電圧発生部１２６は駆動部１２５の制御下で駆動電圧１０４を変圧部２００に生じる。 ＦＥＴ駆動電流発生部１２６'はＦＥＴ駆動電流を出力し、それより出力された駆動電流は電流感知部１２９で感知され、感知された電流により電流制限部１２７に電流制限信号を与え、発振部１２４に入力される発振制御信号を制御する。 これは過電流からＦ ＥＴを保護するためである。 また、本考案のＤＣ−ＤＣ変換部１２０は第３比較部１２３'をさらに備え、温度感知部１２１からの感知された温度電圧と基準電圧発生部１２８からの基準温度電圧とを比較して発振部１２４に制御信号を出力することによって過熱防止機能を果たしうる。 【００２８】 図４は、本考案によるキセノンランプ電源制御回路が適用された放電装置の外観を概略的に示す図面である。 本考案のキセノンランプ電源制御回路を採用した照明器具はバッテリから３Ｖの電源電圧を供給されて動作するキセノンランプのシグナルライト装置である。 このような本考案のキセノンランプシグナルライト装置は、下端部にバッテリを装着できるバッテリチャンバと、上端部に少なくとも１つのキセノンランプを挿着可能なランプホルダチャンバを備えたケース４１ よりなっている。 前記ランプホルダチャンバには反射鏡が取付けられていてランプから発光された光を反射させる。 前記ケースには使用者がキセノンランプの発光指定及び点滅周期を制御可能に、少なくとも１つのボタンスイッチ４６が前記ケースの外面上に設けられる。 前記ケース内に前記バッテリチャンバと前記キセノンランプホルダチャンバとの間に制御回路部が設けられて前記バッテリからの電源電圧が前記キセノンランプにスイッチング供給されて前記キセノンランプを点滅制御する。 前記キセノンランプホルダチャンバを覆うカバーはキセノンランプからの可視光がマルチカラーを示すようにカラーフィルタ方式を採用している。 【００２９】 前記カラーフィルタ方式は、前記カバーに相異なる色付けをするフィルタを挿入することでなされる。 また、人体や自転車等に付着または携帯しやすくケースの一部にハンガを備えている。 【００３０】 図４に概略的に示したように、色相別（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に用意された３つのキセノンランプ４０、４２、４４を使用する場合、真ん中に設けられるキセノンランプのカラーをフィルタを用いて変えられるようにするため、フィルタを挿着可能なフィルタ口４８を備えられる。 図４では、真ん中のキセノンランプ４２の場合にのみフィルタを取替え可能にしたが、他のキセノンランプの場合にもフィルタ挿入口を提供してフィルタを取替え可能にしうる。 また、図４の照明器具は、身体及び自転車、自動車等に付着しやすくするようにハンガ４５を備え、ハンガ４ ５に紐を掛けて身体等への付着を容易にする。 図４において、ハンガ４５は下端中央に配置されているが、必要に応じては側下端にハンガ４５'を配置しても良い。 本考案においてハンガ４５、４５'は多様な形態に具現でき、図４ではバンド掛け形態に具現された例を示した。 バンド掛け式のハンガは、バンドを備えて頭、腕、足等に付着しやすくする。 また、ハンガは万年筆等に適用されるようなクリップ形態にも具現でき、この場合、ベルト、ポケットの入口、ゴッグルバンドに挿入しやすくなる。 【００３１】 また、ある一面に作動ボタンスイッチ４６を備えて使用者のボタン操作を通じてキセノンランプ作動をコントロールしやすくした。 本考案の電源制御回路はカスタムＩＣ（ＡＳＩＣ）化する場合、非常に小型に製作でき、バッテリ電源を使用することによって電源供給が難しい所でも使用可能であり、キセノンランプ及びその制御回路で使われる電力を管理することによって、バッテリの消耗量を最小化して小容量バッテリを用いても長時間使用できる。 【考案の効果】 前述したように本考案の電源制御回路を使用すれば、キセノンランプからの光が輝度が高く、可視光に近いので点滅制御する場合に遠くからもよく見える。 また、小容量バッテリから電源を供給されても長時間使用が可能である。 特に、人体または自転車に付着して使われる場合、装飾的な美観を提供するだけでなく、 人に位置を知らせる役割を行ってスキーまたはローラースケートなどを楽しむ人が着用する場合に安全であり、事故をも防止できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】一般のキセノンランプのようなガス放電管の点灯回路を示す回路図である。 【図２】本考案によるキセノンランプのようなガス放電管の電源制御回路を示す回路図である。 【図３】図２のＤＣ−ＤＣ変換器の詳細回路図である。 【図４】本考案の回路が適用された放電装置、すなわち、キセノンランプシグナルライト装置の外観を示す図面である。 【符号の説明】 ５０ バッテリ電源部１００ パワーマネージメント回路部１１０、１２０ ＤＣ−ＤＣ変換部１３０ 論理制御部２００ 変圧部３００ 起動部４１０−４３０ キセノンランプ部５１０−５４０ スイッチング部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)実用新案権者 500575008 Ｃ−103， Ｂｕｎｄａｎｇ Ｔｅｃｈｎ ｏｐａｒｋ， 145 Ｙａｔａｂ−ｄｏｎ ｇ， Ｂｕｎｄａｎｇ−ｇｕ， Ｓｅｏｎ ｇｎａｍ， Ｋｙｕｎｇｋｉ−ｄｏ， 463−070 Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏ ｒｅａ (73)実用新案権者 500575019 ヒュン クワング イク ＨＹＵＮ Ｋｗａｎｇ Ｉｋ 大韓民国 137−070 ソウル， セオチョ −グ， セオチョ−ドング， 1608−２, セオゲオン アート ヴィラ 303 303 Ｓｅｏｇｅｏｎ Ａｒｔ Ｖｉｌｌ ａ， 1608−２， Ｓｅｏｃｈｏ−ｄｏｎ ｇ， Ｓｅｏｃｈｏ−ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ 137−070 Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋ ｏｒｅａ (72)考案者 ヒュン クワング イク 大韓民国ソウル特別市瑞草区瑞草１洞1608 −２番地ソジョンアートビラ303号