３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータ及びその点灯方法
【課題】長時間点灯を実現し、かつ長寿命の光源を持つソーラーシミュレータの提供。
【解決手段】複数のコンデンサとパワースイッチング素子とを組み合わせた回路により、大出力で長時間のフラッシュ疑似太陽光を実現するソーラーシミュレータにおいて、３電極放電管の長所を活かし、かつ安定した点灯方式を実現する３電極放電管を用いることにより、長寿命化とコスト低減を実現する。
【解決手段】複数のコンデンサとパワースイッチング素子とを組み合わせた回路により、大出力で長時間のフラッシュ疑似太陽光を実現するソーラーシミュレータにおいて、３電極放電管の長所を活かし、かつ安定した点灯方式を実現する３電極放電管を用いることにより、長寿命化とコスト低減を実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽電池モジュール等へ疑似太陽光を照射するための３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータ及びその点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールの特性を測定する際には、ソーラーシミュレータから照射される疑似太陽光によってI−V特性曲線の測定が行われる。太陽電池モジュールは面積が大きいため、大出力の光源を必要とする。そのため、フラッシュ光を太陽電池モジュールに照射することによりI−V特性曲線が測定される。
【０００３】
フラッシュ光を発生するソーラーシミュレータの光源には、ロングアークキセノン放電管が使用されている。太陽電池には多様な構造があり、出力特性の測定に長時間、例えば１００ｍｓ以上の時間を必要とするものもある。長時間の点灯時間は、ロングアークキセノン放電管の劣化および寿命の低下をもたらし、ランニングコストのみならず調整の時間増加による稼働率低下をもたらす。このため、長時間点灯を実現し、かつ長寿命の光源を持つソーラーシミュレータが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３００６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１には、複数のコンデンサとパワースイッチング素子とを組み合わせた回路により、大出力で長時間のフラッシュ疑似太陽光を実現するソーラーシミュレータ技術が開示されている。
【０００６】
しかし、この装置ではフラッシュ光を長時間点灯しようとすると、ロングアークキセノン放電管に電流が長時間流れるため、電極の劣化が早くロングアークキセノン放電管の寿命が短くなるという課題があった。
【０００７】
ロングアークキセノン放電管の単位長さあたりの発光量はプラズマ量に依存するため、発光量を増加させるには管径と管長とを増加させればよい。管径を大きくすると、プラズマ内部吸収が増大して発光率が低下するため、最適な管径が必然的に決まってくる。管長と光量とは相関性が高く発光量の増大には管長の延長が有効で様々な提案が行われている。しかし、管長が長くなると印加電圧が増大し、電源電圧が高くなるため電源が高価になる。そこで、最適な管径を有しかつ安価な電源を用いることが可能な放電管が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題の解決は、本発明においては、中央部分に配置された１つの第１の極性を有する第１の電極と、両端にそれぞれ配置された第２の極性を有する第２、第３の電極とを有する３電極ロングアークキセノン放電管と、３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源と、電源の第１、第２の端子と、第１の電極と、第２、第３の電極とにそれぞれ接続され、３電極ロングアークキセノン放電管を点灯するため電源から第１の電極と第２の電極、第１の電極と第３の電極との間への点灯電力の供給を制御する３電極ロングアークキセノン放電管点灯器と、３電極ロングアークキセノン放電管点灯器に接続され、３電極ロングアークキセノン放電管にトリガパルス電圧を印加し、第１の電極と第２の電極、第１の電極と第３の電極との間のそれぞれのアーク放電を起動させるためのトリガ電極とを備え、３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、電源の第１の端子と第２の端子との間に接続されたコンデンサと、第２の端子と第２の極性を有する第２の電極との間に接続され、第２の電極への点灯電力をバランスさせるための第１の抵抗と、第２の端子と第２の極性を有する第３の電極との間に接続され、第３の電極への点灯電力をバランスさせるための第２の抵抗と、第１の端子と第１の極性を有する第１の電極との間に接続され、センサにより検知された光量に基づいて、第１の電極に供給する点灯電力を制御する電流制御器とを有し、コンデンサからの放電により第１、第２の抵抗を介して第２、第３の電極にそれぞれ点灯電力が供給され、３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする。
【０００９】
あるいは、本発明にあっては、上述の３電極ロングアークキセノン放電管、電源、３電極ロングアークキセノン放電管点灯器、トリガ電極を備え、３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、電源の第１の端子と第２の端子との間に接続されたコンデンサと、第２の端子に入力側が接続され、出力側が第２の極性を有する第２の電極と第３の電極とに接続され、第２の端子と第２の電極又は第３の電極との接続を選択的に切り換える切換器とを有し、切換器により選択された第２の電極又は第３の電極に、コンデンサからの放電により点灯電力が供給され、３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする。
【００１０】
さらに本発明にあっては、３電極ロングアークキセノン放電管の点灯方法において、３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源の第１の端子と第２の端子との間にコンデンサを接続し、第２の端子と第２の極性を有する第２の電極との間に、第２の電極への点灯電力をバランスさせるための第１の抵抗を接続し、第２の端子と第２の極性を有する第３の電極との間に、第３の電極への点灯電力をバランスさせるための第２の抵抗を接続し、第１の端子と第１の極性を有する第１の電極との間に、センサにより検知された光量に基づいて、第１の電極に供給する点灯電力を制御する電流制御器を接続し、コンデンサからの放電により第１、第２の抵抗を介して第２、第３の電極にそれぞれ点灯電力を供給し、３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする。
【００１１】
あるいは本発明の点灯方法にあっては、３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源の第１の端子と第２の端子との間にコンデンサを接続し、第２の端子と第２の極性を有する第２の電極又は第３の電極との接続を選択的に切り換える切換器を、第２の端子に入力側を接続し、第２の電極と第３の電極とに出力側を接続し、切換器により選択された第２の電極又は第３の電極陰極に、コンデンサからの放電により点灯電力を供給し、３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、３電極ロングアークキセノン放電管を低電圧で点灯し、電極の劣化を軽減させることで長寿命化させることができる、これにより、信頼性が向上しランニングコストを低減することができる。また低電圧電源化により電源を低価格化することができ、装置全体のコストを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１による３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータの全体の概略構成を示した説明図である。
【図２】２電極ロングアークキセノン放電管の構成を示した説明図である。
【図３】３電極ロングアークキセノン放電管の構成を示した説明図である。
【図４】同３電極ロングアークキセノン放電管の外観を示した縦断面図である。
【図５】参考例による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の構成を示した回路図。
【図６】同３電極ロングアークキセノン放電管点灯器におけるトリガ回路で用いられるトリガサイリスタを示す説明図。
【図７】バランス抵抗を挿入した本発明の実施の形態１による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の構成を示した回路図である。
【図８】同３電極ロングアークキセノン放電管の電流電圧特性、直列抵抗の電流電圧特性、放電管に直列抵抗を加えた電流電圧特性をそれぞれ示すグラフである。
【図９】電流制御器を設けた本発明の実施の形態２による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の構成を示した回路図である。
【図１０】起動用補助コンデンサを設けた本発明の実施の形態３による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の構成を示した回路図である。
【図１１】切換器を設けた本発明の実施の形態４による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の構成を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態による３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータ及びその点灯方法について、図面を参照して説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータの概略構成を概念図として図１に示す。
【００１６】
３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータは、太陽電池モジュールにフラッシュ疑似太陽光を照射し、Ｉ−Ｖ特性曲線を得るために用いられる。
【００１７】
この３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータは、ランプヘッド１に設けられた３電極ロングアークキセノン放電管１０と、エアマスフィルタ２と、第１バッフル４と、第２バッフル５とを備えている。
【００１８】
エアマスフィルタ２と、第１バッフル４と、第２バッフル５とは、光源から太陽電池モジュール６に照射される光路に対してそれぞれ垂直に設置されている。エアマスフィルタ２は、基準太陽光の分光放射照度分布に近似させるためのものである。第１、第２バッフル４、５はそれぞれ遮光板であって、照射範囲を定めるために用いられ、直接照射光以外の光、例えば壁面に反射された光等を遮光するものである。また、ソーラーシミュレータの光源として、３電極ロングアークキセノン放電管１０が備えられている。
【００１９】
図２に、２電極ロングアークキセノン放電管の構成を示す。この２電極ロングアークキセノン放電管は、放電管１１２の内部において陽極１１３と陰極１１４との間に電圧が印加され、トリガ電極１１５にトリガパルス電圧が印加されると、陽極１１３から陰極１１４にアーク放電が起こり点灯する。
【００２０】
図３に、実施の形態１〜４において用いる３電極ロングアークキセノン放電管１０の構成を示す。この３電極ロングアークキセノン放電管１０は、放電管１１の内部において陽極１３と陰極１４ａ、１４ｂとのそれぞれの間に電圧が印加され、トリガ電極１５に高電圧のトリガパルス電圧が印加されると、印加されたトリガパルス電圧がトリガ電極１５から放電管１２の管壁を通して管内に伝わりガスがイオン化されて小放電が発生する。これにより、電子雪崩現象が起きて陽極１３から２つの陰極１４ａ、１４ｂのそれぞれにアーク放電が起こり、３電極アークキセノン放電管１０が点灯する。
【００２１】
尚、この３電極ロングアークキセノン放電管１０は、片点灯を起こすことなく常に安定して両点灯が実現されるような構成を備えている。通常の使用では所望の光量が得られるように両点灯が必要である。しかし、小型の太陽電池モジュール等の測定のように、片点灯で必要な光量が得られる場合には片点灯を行ってもよい。
【００２２】
ここで、３電極ロングアークキセノン放電管１０は、図２に示されたような2電極ロングアークキセノン放電管と同じ光量を得るためには、２電極ロングアークキセノン放電管と同じアーク長が必要になる。図４に示された３電極ロングアークキセノン放電管１０では、陽極１３から陰極１４ａまでのアーク長と、陽極１３から陰極１４ｂまでのアーク長の合計値が、図３に示された２電極ロングアークキセノン放電管の陽極１１３から陰極１１４までのアーク長と同じ長さであれば、同量の光を得ることができる。１本のアーク長が短くなることにより、その部分のアーク電圧が低くなり電源電圧も低くすることができる。これにより、低電圧で安価な電源を用いて、３電極ロングアークキセノン放電管１０の点灯が可能となる。
【００２３】
また、３電極ロングアークキセノン放電管１０における片側の消費電力、即ち陽極１３から陰極１４ａにアーク放電されて消費される電力、陽極１３から陰極１４ｂにアーク放電されて消費される電力がそれぞれ、２電極ロングアークキセノン放電管の陽極１３から陰極１４にアーク放電される消費電力の約半分になるため、陰極１４ａ、１４ｂのそれぞれの劣化が小さくなる。一般に劣化が速い陰極１４ａ、１４ｂの劣化を抑制することができるため、３電極ロングアークキセノン放電管全体の寿命を長くすることができる。
【００２４】
図４に、この３電極ロングアークキセノン放電管１０の外観を縦断面図として示す。放電管１２の中央に陽極１３、両端に陰極１４ａ、１４ｂが設けられ、外部にトリガ電極１５が配置されて全体がガラスグローブ１１で覆われている。
【００２５】
図５に、参考例による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の回路構成を示す。
【００２６】
この３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、放電管１２，陽極１３、陰極１４ａ、１４ｂを有する３電極ロングアークキセノン放電管１０を点灯させるもので、電源７１と、点灯電力供給用コンデンサ３１ａ、３１ｂと、トリガサイリスタ２１、トリガコンデンサ２２、トリガトランス２３を含むトリガ回路と、ダイオード４１ａ、４１ｂと、抵抗５１、５２とを備えている。
【００２７】
ここで、トリガ回路に含まれるトリガサイリスタ２１は、図６に示されたようなサイリスタで構成され、ゲートに電流を流すことでアノードからカソードへ電流が流れスイッチング素子として機能する。図５の回路において、トリガサイリスタ２１のゲートにパルスを印加するとアノードからカソードへ電流が流れてトリガコンデンサ２２が放電され、トリガトランス２３に電流が流れて昇圧された高電圧のトリガパルスがトリガ電極１５に印加される。
【００２８】
コンデンサ３１ａが、電源７１、抵抗５２、コンデンサ３１ａ、ダイオード４１ａ、電源７１を通過する経路で充電される。コンデンサ３１ｂも同様に、電源７１、抵抗５２、コンデンサ３１ｂ、ダイオード４１ｂ、電源７１を通過する経路で充電される。
【００２９】
３電極ロングアークキセノン放電管１０の陽極１３と陰極１４ａとの間、陽極１３と陰極１４ｂとの間には、コンデンサ３１ａ、３１ｂが充電されることにより、それぞれ電源電圧が印加される。
【００３０】
この状態で、トリガ回路のトリガサイリスタ２１のゲートにトリガパルスが与えられると、トリガ電極１５にトリガパルス電圧が印加され、陽極１３と陰極１４ａとの間、陽極１３と陰極１４ｂとの間にそれぞれアーク放電が開始されて点灯する。点灯電力は、コンデンサ３１ａ、３１ｂが放電することにより供給される。
【００３１】
コンデンサ３１ａからの電流はコンデンサ３１ａ、陽極１３、放電管１２、陰極１４ａ、コンデンサ３１ａを通過する経路に流れ、同時にコンデンサ３１ｂからの電流はコンデンサ３１ｂ、陽極１３、放電管１２、陰極１４ｂ、コンデンサ３１ｂを通過する経路に流れる。
【００３２】
このように、陰極１４ａと陰極１４ｂのそれぞれに対して別個のコンデンサ３１ａ、３１ｂを設けることで２電極同時にアーク放電を開始し点灯することができる。
【００３３】
図７に、本実施の形態１による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の回路構成を示す。
【００３４】
本実施の形態１の３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、上記参考例と比較しコンデンサ３１が１個設けられ、ダイオードが設けられておらず、バランス抵抗６１ａ、６１ｂが追加されている。
【００３５】
コンデンサ３１が、電源７１、抵抗５２、コンデンサ３１、電源７１を通過する経路により充電される。この３電極ロングアークキセノン放電管１０の点灯電力は、コンデンサ３１が放電することにより供給される。放電された電流は、コンデンサ３１、陽極１３、放電管１２、陰極１４ａ、バランス抵抗６１ａ、コンデンサ３１を通過する経路と、コンデンサ３１、陽極１３、放電管１２、陰極１４ｂ、バランス抵抗６１ｂ、コンデンサ３１を通過する経路の２経路に流れる。
【００３６】
本実施の形態１による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器における放電管と抵抗のＩ-Ｖ特性を図８のグラフに示す。電流が増加するとインピーダンスが減少する負抵抗特性であるため、３電極ロングアークキセノン放電管１０のように２回路同時に点灯する場合は先に点灯した方のインピーダンスが下がり、インピーダンスが低い方へ電流が流れて片点灯になる。
【００３７】
しかし、抵抗を加えることにより、正抵抗特性にすることができる。このような抵抗をバランス抵抗と称し、上記回路においてバランス抵抗６１ａ、６１ｂが用いられている。即ち、図７における３電極ロングアークキセノン放電管１０の陰極１４ａ側にバランス抵抗６１ａ、陰極１４ｂ側にバランス抵抗６１ｂをそれぞれ挿入することにより、図８に示されるように放電管＋直列抵抗のグラフのように回路の特性が正抵抗特性になる。これにより、両方の回路に電流が流れて３電極ロングアークキセノン放電管１０は両方にアーク放電が起こり両点灯する。このようなバランス抵抗６１ａ、６１ｂを使用することで、単一電源７１が使用可能となり回路構成が簡易化される。
【００３８】
尚、バランス抵抗６１ａ、６１ｂの抵抗値により放電管１２に流れる電流が決定され発光光量が決定される。このため、所望の光量が得られるようにそれぞれの抵抗値を設定する必要がある。バランス抵抗６１ａ、６１ｂの抵抗値が等しい場合は、陽極１３と陰極１４ａ、陽極１３と陰極１４ｂとの間に等しい電源電圧を印加することができる。
【００３９】
本実施の形態１によれば、劣化の速い陰極の負荷が２電極に分散されて軽減され、アーク放電距離が短縮されていることでアーク放電電圧が低く３電極ロングアークキセノン放電管の長寿命化により信頼性が向上すると共にランニングコストが低減され、低電圧電源化により電源が低価格化されて装置全体のコストが低減される。さらに、点灯電力供給用コンデンサを１個で構成することで回路構成が簡易化される。さらにまた、高圧コンデンサを用いなくとも低圧放電が可能であり、また電流の制御を容易に行うことができる。
【００４０】
（実施の形態２）
図９に、本実施の形態２による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の回路構成を示す。
【００４１】
本実施の形態２の３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、上記実施の形態１の回路構成に電流制御器７２を付加したものに相当する。この電流制御器７２は、電源７１から陽極１３までの経路に抵抗５２と直列に接続されており、点灯時において放電管１２に流れる電流を制御することにより、点灯中の光量を制御するものである。
【００４２】
本実施の形態２によれば上記実施の形態１と同様に、３電極ロングアークキセノン放電管の長寿命化により信頼性が向上すると共にランニングコストが低減され、低電圧電源化により電源が低価格化されて装置全体のコストが低減され、さらに電流制御器７２により点灯中の光量をモニタし所望の光量が得られるように点灯電力を制御することができる。さらにまた、高圧コンデンサを用いなくとも低圧放電が可能であり、また電流の制御を容易に行うことができる。
【００４３】
（実施の形態３）
図１０に、本実施の形態３による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の回路構成を示す。
【００４４】
本実施の形態３では、点灯用電源７１とは別個に起動用補助コンデンサ３２を設けた点に特徴がある。
【００４５】
起動用補助コンデンサ３２は、電源７１と３電極ロングアークキセノン放電管１０の陰極１４ａ、１４ｂとの間に設けられている。尚、抵抗６１ａ、６１ｂは、バランス抵抗として設けられている。
【００４６】
電源７１内に設けられた起動用補助コンデンサ用電源７４は、起動用補助コンデンサ３２を充電するための電源である。３電極ロングアークキセノン放電管１０には、起動用補助コンデンサ用電源７４により充電された起動用補助コンデンサ３２の電圧が印加されている。
【００４７】
トリガ電極１５にトリガパルス電圧が印加されるとアーク放電が開始され、起動用補助コンデンサ３２から高電圧の電力が供給されて放電され３電極ロングアークキセノン放電管１０が起動する。
【００４８】
これにより、起動用補助コンデンサ３２、陽極１３、放電管１２、陰極１４ａ、起動用補助コンデンサ３２を通過する経路と、起動用補助コンデンサ３２、陽極１３、放電管１２、陰極１４ｂ、起動用補助コンデンサ３２を通過する経路とにそれぞれ電流が流れる。起動用補助コンデンサ３２の電圧が電流制御器７２の出力電圧より低くなると、点灯電力供給用コンデンサ３１から出力され電流制御器７２により制御された点灯電力が供給される。
【００４９】
供給された点灯電力は、コンデンサ３１から電流制御器７２、ダイオード４１ｅ、陽極１３、放電管１２、陰極１４ａ、バランス抵抗６１ａ、コンデンサ３１を通過する経路と、電流制御器７２、ダイオード４１ｅ、陽極１３、放電管１２、陰極１４ｂ、バランス抵抗６１ｂ、コンデンサ３１を通過する経路とにそれぞれ流れ、３電極ロングアークキセノン放電管１０が点灯する。
【００５０】
コンデンサ３２は、起動用補助コンデンサ用電源７４、抵抗５３、起動用補助コンデンサ３２、電源７１の経路を流れる電流により充電される。
【００５１】
３電極ロングアークキセノン放電管１０が起動時に必要な高電圧電力を、起動用補助コンデンサ３２により供給することができるため、より確実に２電極同時に点灯を開始することができる。
【００５２】
本実施の形態３によれば上記実施の形態１〜２と同様に、３電極ロングアークキセノン放電管の長寿命化により信頼性が向上すると共にランニングコストが低減され、低電圧電源化により電源が低価格化されて装置全体のコストが低減される。
【００５３】
さらに本実施の形態３によれば、上述したように起動用補助コンデンサ３２により３電極ロングアークキセノン放電管１０が起動時に必要な高電圧電力を供給することができるため、より確実に２電極同時点灯が行われる。
【００５４】
さらにまた本実施の形態３によれば、高圧コンデンサを用いなくとも低圧放電が可能であり、また電流の制御を容易に行うことができる。
【００５５】
（実施の形態４）
図１１に、本実施の形態４による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の回路構成を示す。
【００５６】
本実施の形態４では、３電極ロングアークキセノン放電管点灯器に放電電極を切り換える機能を持たせた点に特徴がある。
【００５７】
コンデンサ３１の放電側の電極と、３電極ロングアークキセノン放電管１０の陰極１４ａ又は１４ｂとの間に、切換器７３が接続されている。この切換器７３により点灯電力を供給する陰極側として、陰極１４ａ又は１４ｂのいずれか一方を選択して切り換えることにより、３電極ロングアークキセノン放電管１０のいずれか片側のみを点灯させることができる。
【００５８】
点灯電力供給用コンデンサ３１が、電源７１、抵抗５２、コンデンサ３１、電源７１を通過する経路を流れる電流により充電される。切換器７３により陰極１４ａ又は１４ｂのいずれか一方が選択され、選択された陰極１４ａ又は１４ｂと陽極１３との間に、充電されたコンデンサ３１により点灯用の電圧が印加される。
【００５９】
この状態で、トリガ回路のトリガサイリスタ２１のゲート電極にトリガパルスが与えられてトリガ電極１５にトリガパルス電圧が印加され、選択された陰極１４ａ又は１４ｂと陽極１３との間にアーク放電が発生して点灯が開始される。
【００６０】
このように、陰極１４ａ、１４ｂのどちらか１極のみが放電し、他の１極は放電しない。ここで、切換器７３による陰極１４ａ、１４ｂの切り換えは、点灯中に交互に行ってもよく、あるいは陰極１４ａ、１４ｂの劣化具合に基づいて選択的に行ってもよい。
【００６１】
長時間アーク放電を行うと陰極が大きく劣化する。そこで本実施の形態４によれば、切換器７３により点灯中に陰極１４ａ又は１４ｂを切り換えて放電を行わせることにより、陰極１４ａ、１４ｂの劣化を小さくし、３電極ロングアークキセノン放電管１０の寿命を延ばすことができる。
【００６２】
例えば、切換器７３により陰極１４ａをコンデンサ３１の放電側電極に接続した状態で、トリガ電極１５にトリガパルス電圧を印加して点灯させる。任意の時間経過後、切換器７３により陰極１４ａと点灯器との接続を遮断し、陰極１４ｂを接続する。これにより、陽極１３と陰極１４ａ間のアーク放電が陽極１３と陰極１４ｂとの間に移動し、点灯は継続する。このような点灯中における陰極の切換は、１回のみ行ってもよく、あるいは複数回行ってもよい。
【００６３】
尚、切換器７３における陰極の切換動作は、例えば図２に示された構成においてパルスコントローラ８２から出力されるパルス制御信号をランプヘッド１に含まれる３電極ロングアークキセノン放電管点灯器に与えることで行ってもよい。あるいは、消灯時には手動で切り換えることも可能である。
【００６４】
本実施の形態４によれば、切換器を用いて点灯中に２つの陰極を切り換えていずれか一方において放電を行わせることにより、陰極の劣化を小さくし３電極ロングアークキセノン放電管１０を長寿命化することで信頼性が向上すると共にランニングコストが低減される。さらに、高圧コンデンサを用いなくとも低圧放電が可能であり、また電流の制御を容易に行うことができる。
【００６５】
上記実施の形態はいずれも一例であって、本発明の技術的範囲内において様々に変形することが可能である。例えば、上記実施の形態における電極の極性を入れ替えた場合にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ ランプヘッド
２ エアマスフィルタ
４ 第１バッフル
５ 第２バッフル
６ 太陽電池モジュール
１０ ３電極ロングアークキセノン放電管
１２ 放電管
１３ 陽極
１４ａ、１４ｂ 陰極
１５ トリガ電極
２１ トリガサイリスタ
２２ トリガコンデンサ
２３ トリガトランス
３１、３１ａ、３１ｂ 点灯電力供給用コンデンサ
３２ 起動用補助コンデンサ
４１ａ、４１ｂ、４１ｅ ダイオード
５１、５２、５３ 抵抗
６１ａ、６１ｂ バランス抵抗
７１ 電源
７２ 電流制御器
７３ 切換器
７４ 起動用補助コンデンサ用電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽電池モジュール等へ疑似太陽光を照射するための３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータ及びその点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールの特性を測定する際には、ソーラーシミュレータから照射される疑似太陽光によってI−V特性曲線の測定が行われる。太陽電池モジュールは面積が大きいため、大出力の光源を必要とする。そのため、フラッシュ光を太陽電池モジュールに照射することによりI−V特性曲線が測定される。
【０００３】
フラッシュ光を発生するソーラーシミュレータの光源には、ロングアークキセノン放電管が使用されている。太陽電池には多様な構造があり、出力特性の測定に長時間、例えば１００ｍｓ以上の時間を必要とするものもある。長時間の点灯時間は、ロングアークキセノン放電管の劣化および寿命の低下をもたらし、ランニングコストのみならず調整の時間増加による稼働率低下をもたらす。このため、長時間点灯を実現し、かつ長寿命の光源を持つソーラーシミュレータが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３００６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１には、複数のコンデンサとパワースイッチング素子とを組み合わせた回路により、大出力で長時間のフラッシュ疑似太陽光を実現するソーラーシミュレータ技術が開示されている。
【０００６】
しかし、この装置ではフラッシュ光を長時間点灯しようとすると、ロングアークキセノン放電管に電流が長時間流れるため、電極の劣化が早くロングアークキセノン放電管の寿命が短くなるという課題があった。
【０００７】
ロングアークキセノン放電管の単位長さあたりの発光量はプラズマ量に依存するため、発光量を増加させるには管径と管長とを増加させればよい。管径を大きくすると、プラズマ内部吸収が増大して発光率が低下するため、最適な管径が必然的に決まってくる。管長と光量とは相関性が高く発光量の増大には管長の延長が有効で様々な提案が行われている。しかし、管長が長くなると印加電圧が増大し、電源電圧が高くなるため電源が高価になる。そこで、最適な管径を有しかつ安価な電源を用いることが可能な放電管が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題の解決は、本発明においては、中央部分に配置された１つの第１の極性を有する第１の電極と、両端にそれぞれ配置された第２の極性を有する第２、第３の電極とを有する３電極ロングアークキセノン放電管と、３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源と、電源の第１、第２の端子と、第１の電極と、第２、第３の電極とにそれぞれ接続され、３電極ロングアークキセノン放電管を点灯するため電源から第１の電極と第２の電極、第１の電極と第３の電極との間への点灯電力の供給を制御する３電極ロングアークキセノン放電管点灯器と、３電極ロングアークキセノン放電管点灯器に接続され、３電極ロングアークキセノン放電管にトリガパルス電圧を印加し、第１の電極と第２の電極、第１の電極と第３の電極との間のそれぞれのアーク放電を起動させるためのトリガ電極とを備え、３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、電源の第１の端子と第２の端子との間に接続されたコンデンサと、第２の端子と第２の極性を有する第２の電極との間に接続され、第２の電極への点灯電力をバランスさせるための第１の抵抗と、第２の端子と第２の極性を有する第３の電極との間に接続され、第３の電極への点灯電力をバランスさせるための第２の抵抗と、第１の端子と第１の極性を有する第１の電極との間に接続され、センサにより検知された光量に基づいて、第１の電極に供給する点灯電力を制御する電流制御器とを有し、コンデンサからの放電により第１、第２の抵抗を介して第２、第３の電極にそれぞれ点灯電力が供給され、３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする。
【０００９】
あるいは、本発明にあっては、上述の３電極ロングアークキセノン放電管、電源、３電極ロングアークキセノン放電管点灯器、トリガ電極を備え、３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、電源の第１の端子と第２の端子との間に接続されたコンデンサと、第２の端子に入力側が接続され、出力側が第２の極性を有する第２の電極と第３の電極とに接続され、第２の端子と第２の電極又は第３の電極との接続を選択的に切り換える切換器とを有し、切換器により選択された第２の電極又は第３の電極に、コンデンサからの放電により点灯電力が供給され、３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする。
【００１０】
さらに本発明にあっては、３電極ロングアークキセノン放電管の点灯方法において、３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源の第１の端子と第２の端子との間にコンデンサを接続し、第２の端子と第２の極性を有する第２の電極との間に、第２の電極への点灯電力をバランスさせるための第１の抵抗を接続し、第２の端子と第２の極性を有する第３の電極との間に、第３の電極への点灯電力をバランスさせるための第２の抵抗を接続し、第１の端子と第１の極性を有する第１の電極との間に、センサにより検知された光量に基づいて、第１の電極に供給する点灯電力を制御する電流制御器を接続し、コンデンサからの放電により第１、第２の抵抗を介して第２、第３の電極にそれぞれ点灯電力を供給し、３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする。
【００１１】
あるいは本発明の点灯方法にあっては、３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源の第１の端子と第２の端子との間にコンデンサを接続し、第２の端子と第２の極性を有する第２の電極又は第３の電極との接続を選択的に切り換える切換器を、第２の端子に入力側を接続し、第２の電極と第３の電極とに出力側を接続し、切換器により選択された第２の電極又は第３の電極陰極に、コンデンサからの放電により点灯電力を供給し、３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、３電極ロングアークキセノン放電管を低電圧で点灯し、電極の劣化を軽減させることで長寿命化させることができる、これにより、信頼性が向上しランニングコストを低減することができる。また低電圧電源化により電源を低価格化することができ、装置全体のコストを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１による３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータの全体の概略構成を示した説明図である。
【図２】２電極ロングアークキセノン放電管の構成を示した説明図である。
【図３】３電極ロングアークキセノン放電管の構成を示した説明図である。
【図４】同３電極ロングアークキセノン放電管の外観を示した縦断面図である。
【図５】参考例による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の構成を示した回路図。
【図６】同３電極ロングアークキセノン放電管点灯器におけるトリガ回路で用いられるトリガサイリスタを示す説明図。
【図７】バランス抵抗を挿入した本発明の実施の形態１による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の構成を示した回路図である。
【図８】同３電極ロングアークキセノン放電管の電流電圧特性、直列抵抗の電流電圧特性、放電管に直列抵抗を加えた電流電圧特性をそれぞれ示すグラフである。
【図９】電流制御器を設けた本発明の実施の形態２による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の構成を示した回路図である。
【図１０】起動用補助コンデンサを設けた本発明の実施の形態３による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の構成を示した回路図である。
【図１１】切換器を設けた本発明の実施の形態４による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の構成を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態による３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータ及びその点灯方法について、図面を参照して説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータの概略構成を概念図として図１に示す。
【００１６】
３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータは、太陽電池モジュールにフラッシュ疑似太陽光を照射し、Ｉ−Ｖ特性曲線を得るために用いられる。
【００１７】
この３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータは、ランプヘッド１に設けられた３電極ロングアークキセノン放電管１０と、エアマスフィルタ２と、第１バッフル４と、第２バッフル５とを備えている。
【００１８】
エアマスフィルタ２と、第１バッフル４と、第２バッフル５とは、光源から太陽電池モジュール６に照射される光路に対してそれぞれ垂直に設置されている。エアマスフィルタ２は、基準太陽光の分光放射照度分布に近似させるためのものである。第１、第２バッフル４、５はそれぞれ遮光板であって、照射範囲を定めるために用いられ、直接照射光以外の光、例えば壁面に反射された光等を遮光するものである。また、ソーラーシミュレータの光源として、３電極ロングアークキセノン放電管１０が備えられている。
【００１９】
図２に、２電極ロングアークキセノン放電管の構成を示す。この２電極ロングアークキセノン放電管は、放電管１１２の内部において陽極１１３と陰極１１４との間に電圧が印加され、トリガ電極１１５にトリガパルス電圧が印加されると、陽極１１３から陰極１１４にアーク放電が起こり点灯する。
【００２０】
図３に、実施の形態１〜４において用いる３電極ロングアークキセノン放電管１０の構成を示す。この３電極ロングアークキセノン放電管１０は、放電管１１の内部において陽極１３と陰極１４ａ、１４ｂとのそれぞれの間に電圧が印加され、トリガ電極１５に高電圧のトリガパルス電圧が印加されると、印加されたトリガパルス電圧がトリガ電極１５から放電管１２の管壁を通して管内に伝わりガスがイオン化されて小放電が発生する。これにより、電子雪崩現象が起きて陽極１３から２つの陰極１４ａ、１４ｂのそれぞれにアーク放電が起こり、３電極アークキセノン放電管１０が点灯する。
【００２１】
尚、この３電極ロングアークキセノン放電管１０は、片点灯を起こすことなく常に安定して両点灯が実現されるような構成を備えている。通常の使用では所望の光量が得られるように両点灯が必要である。しかし、小型の太陽電池モジュール等の測定のように、片点灯で必要な光量が得られる場合には片点灯を行ってもよい。
【００２２】
ここで、３電極ロングアークキセノン放電管１０は、図２に示されたような2電極ロングアークキセノン放電管と同じ光量を得るためには、２電極ロングアークキセノン放電管と同じアーク長が必要になる。図４に示された３電極ロングアークキセノン放電管１０では、陽極１３から陰極１４ａまでのアーク長と、陽極１３から陰極１４ｂまでのアーク長の合計値が、図３に示された２電極ロングアークキセノン放電管の陽極１１３から陰極１１４までのアーク長と同じ長さであれば、同量の光を得ることができる。１本のアーク長が短くなることにより、その部分のアーク電圧が低くなり電源電圧も低くすることができる。これにより、低電圧で安価な電源を用いて、３電極ロングアークキセノン放電管１０の点灯が可能となる。
【００２３】
また、３電極ロングアークキセノン放電管１０における片側の消費電力、即ち陽極１３から陰極１４ａにアーク放電されて消費される電力、陽極１３から陰極１４ｂにアーク放電されて消費される電力がそれぞれ、２電極ロングアークキセノン放電管の陽極１３から陰極１４にアーク放電される消費電力の約半分になるため、陰極１４ａ、１４ｂのそれぞれの劣化が小さくなる。一般に劣化が速い陰極１４ａ、１４ｂの劣化を抑制することができるため、３電極ロングアークキセノン放電管全体の寿命を長くすることができる。
【００２４】
図４に、この３電極ロングアークキセノン放電管１０の外観を縦断面図として示す。放電管１２の中央に陽極１３、両端に陰極１４ａ、１４ｂが設けられ、外部にトリガ電極１５が配置されて全体がガラスグローブ１１で覆われている。
【００２５】
図５に、参考例による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の回路構成を示す。
【００２６】
この３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、放電管１２，陽極１３、陰極１４ａ、１４ｂを有する３電極ロングアークキセノン放電管１０を点灯させるもので、電源７１と、点灯電力供給用コンデンサ３１ａ、３１ｂと、トリガサイリスタ２１、トリガコンデンサ２２、トリガトランス２３を含むトリガ回路と、ダイオード４１ａ、４１ｂと、抵抗５１、５２とを備えている。
【００２７】
ここで、トリガ回路に含まれるトリガサイリスタ２１は、図６に示されたようなサイリスタで構成され、ゲートに電流を流すことでアノードからカソードへ電流が流れスイッチング素子として機能する。図５の回路において、トリガサイリスタ２１のゲートにパルスを印加するとアノードからカソードへ電流が流れてトリガコンデンサ２２が放電され、トリガトランス２３に電流が流れて昇圧された高電圧のトリガパルスがトリガ電極１５に印加される。
【００２８】
コンデンサ３１ａが、電源７１、抵抗５２、コンデンサ３１ａ、ダイオード４１ａ、電源７１を通過する経路で充電される。コンデンサ３１ｂも同様に、電源７１、抵抗５２、コンデンサ３１ｂ、ダイオード４１ｂ、電源７１を通過する経路で充電される。
【００２９】
３電極ロングアークキセノン放電管１０の陽極１３と陰極１４ａとの間、陽極１３と陰極１４ｂとの間には、コンデンサ３１ａ、３１ｂが充電されることにより、それぞれ電源電圧が印加される。
【００３０】
この状態で、トリガ回路のトリガサイリスタ２１のゲートにトリガパルスが与えられると、トリガ電極１５にトリガパルス電圧が印加され、陽極１３と陰極１４ａとの間、陽極１３と陰極１４ｂとの間にそれぞれアーク放電が開始されて点灯する。点灯電力は、コンデンサ３１ａ、３１ｂが放電することにより供給される。
【００３１】
コンデンサ３１ａからの電流はコンデンサ３１ａ、陽極１３、放電管１２、陰極１４ａ、コンデンサ３１ａを通過する経路に流れ、同時にコンデンサ３１ｂからの電流はコンデンサ３１ｂ、陽極１３、放電管１２、陰極１４ｂ、コンデンサ３１ｂを通過する経路に流れる。
【００３２】
このように、陰極１４ａと陰極１４ｂのそれぞれに対して別個のコンデンサ３１ａ、３１ｂを設けることで２電極同時にアーク放電を開始し点灯することができる。
【００３３】
図７に、本実施の形態１による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の回路構成を示す。
【００３４】
本実施の形態１の３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、上記参考例と比較しコンデンサ３１が１個設けられ、ダイオードが設けられておらず、バランス抵抗６１ａ、６１ｂが追加されている。
【００３５】
コンデンサ３１が、電源７１、抵抗５２、コンデンサ３１、電源７１を通過する経路により充電される。この３電極ロングアークキセノン放電管１０の点灯電力は、コンデンサ３１が放電することにより供給される。放電された電流は、コンデンサ３１、陽極１３、放電管１２、陰極１４ａ、バランス抵抗６１ａ、コンデンサ３１を通過する経路と、コンデンサ３１、陽極１３、放電管１２、陰極１４ｂ、バランス抵抗６１ｂ、コンデンサ３１を通過する経路の２経路に流れる。
【００３６】
本実施の形態１による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器における放電管と抵抗のＩ-Ｖ特性を図８のグラフに示す。電流が増加するとインピーダンスが減少する負抵抗特性であるため、３電極ロングアークキセノン放電管１０のように２回路同時に点灯する場合は先に点灯した方のインピーダンスが下がり、インピーダンスが低い方へ電流が流れて片点灯になる。
【００３７】
しかし、抵抗を加えることにより、正抵抗特性にすることができる。このような抵抗をバランス抵抗と称し、上記回路においてバランス抵抗６１ａ、６１ｂが用いられている。即ち、図７における３電極ロングアークキセノン放電管１０の陰極１４ａ側にバランス抵抗６１ａ、陰極１４ｂ側にバランス抵抗６１ｂをそれぞれ挿入することにより、図８に示されるように放電管＋直列抵抗のグラフのように回路の特性が正抵抗特性になる。これにより、両方の回路に電流が流れて３電極ロングアークキセノン放電管１０は両方にアーク放電が起こり両点灯する。このようなバランス抵抗６１ａ、６１ｂを使用することで、単一電源７１が使用可能となり回路構成が簡易化される。
【００３８】
尚、バランス抵抗６１ａ、６１ｂの抵抗値により放電管１２に流れる電流が決定され発光光量が決定される。このため、所望の光量が得られるようにそれぞれの抵抗値を設定する必要がある。バランス抵抗６１ａ、６１ｂの抵抗値が等しい場合は、陽極１３と陰極１４ａ、陽極１３と陰極１４ｂとの間に等しい電源電圧を印加することができる。
【００３９】
本実施の形態１によれば、劣化の速い陰極の負荷が２電極に分散されて軽減され、アーク放電距離が短縮されていることでアーク放電電圧が低く３電極ロングアークキセノン放電管の長寿命化により信頼性が向上すると共にランニングコストが低減され、低電圧電源化により電源が低価格化されて装置全体のコストが低減される。さらに、点灯電力供給用コンデンサを１個で構成することで回路構成が簡易化される。さらにまた、高圧コンデンサを用いなくとも低圧放電が可能であり、また電流の制御を容易に行うことができる。
【００４０】
（実施の形態２）
図９に、本実施の形態２による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の回路構成を示す。
【００４１】
本実施の形態２の３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、上記実施の形態１の回路構成に電流制御器７２を付加したものに相当する。この電流制御器７２は、電源７１から陽極１３までの経路に抵抗５２と直列に接続されており、点灯時において放電管１２に流れる電流を制御することにより、点灯中の光量を制御するものである。
【００４２】
本実施の形態２によれば上記実施の形態１と同様に、３電極ロングアークキセノン放電管の長寿命化により信頼性が向上すると共にランニングコストが低減され、低電圧電源化により電源が低価格化されて装置全体のコストが低減され、さらに電流制御器７２により点灯中の光量をモニタし所望の光量が得られるように点灯電力を制御することができる。さらにまた、高圧コンデンサを用いなくとも低圧放電が可能であり、また電流の制御を容易に行うことができる。
【００４３】
（実施の形態３）
図１０に、本実施の形態３による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の回路構成を示す。
【００４４】
本実施の形態３では、点灯用電源７１とは別個に起動用補助コンデンサ３２を設けた点に特徴がある。
【００４５】
起動用補助コンデンサ３２は、電源７１と３電極ロングアークキセノン放電管１０の陰極１４ａ、１４ｂとの間に設けられている。尚、抵抗６１ａ、６１ｂは、バランス抵抗として設けられている。
【００４６】
電源７１内に設けられた起動用補助コンデンサ用電源７４は、起動用補助コンデンサ３２を充電するための電源である。３電極ロングアークキセノン放電管１０には、起動用補助コンデンサ用電源７４により充電された起動用補助コンデンサ３２の電圧が印加されている。
【００４７】
トリガ電極１５にトリガパルス電圧が印加されるとアーク放電が開始され、起動用補助コンデンサ３２から高電圧の電力が供給されて放電され３電極ロングアークキセノン放電管１０が起動する。
【００４８】
これにより、起動用補助コンデンサ３２、陽極１３、放電管１２、陰極１４ａ、起動用補助コンデンサ３２を通過する経路と、起動用補助コンデンサ３２、陽極１３、放電管１２、陰極１４ｂ、起動用補助コンデンサ３２を通過する経路とにそれぞれ電流が流れる。起動用補助コンデンサ３２の電圧が電流制御器７２の出力電圧より低くなると、点灯電力供給用コンデンサ３１から出力され電流制御器７２により制御された点灯電力が供給される。
【００４９】
供給された点灯電力は、コンデンサ３１から電流制御器７２、ダイオード４１ｅ、陽極１３、放電管１２、陰極１４ａ、バランス抵抗６１ａ、コンデンサ３１を通過する経路と、電流制御器７２、ダイオード４１ｅ、陽極１３、放電管１２、陰極１４ｂ、バランス抵抗６１ｂ、コンデンサ３１を通過する経路とにそれぞれ流れ、３電極ロングアークキセノン放電管１０が点灯する。
【００５０】
コンデンサ３２は、起動用補助コンデンサ用電源７４、抵抗５３、起動用補助コンデンサ３２、電源７１の経路を流れる電流により充電される。
【００５１】
３電極ロングアークキセノン放電管１０が起動時に必要な高電圧電力を、起動用補助コンデンサ３２により供給することができるため、より確実に２電極同時に点灯を開始することができる。
【００５２】
本実施の形態３によれば上記実施の形態１〜２と同様に、３電極ロングアークキセノン放電管の長寿命化により信頼性が向上すると共にランニングコストが低減され、低電圧電源化により電源が低価格化されて装置全体のコストが低減される。
【００５３】
さらに本実施の形態３によれば、上述したように起動用補助コンデンサ３２により３電極ロングアークキセノン放電管１０が起動時に必要な高電圧電力を供給することができるため、より確実に２電極同時点灯が行われる。
【００５４】
さらにまた本実施の形態３によれば、高圧コンデンサを用いなくとも低圧放電が可能であり、また電流の制御を容易に行うことができる。
【００５５】
（実施の形態４）
図１１に、本実施の形態４による３電極ロングアークキセノン放電管点灯器の回路構成を示す。
【００５６】
本実施の形態４では、３電極ロングアークキセノン放電管点灯器に放電電極を切り換える機能を持たせた点に特徴がある。
【００５７】
コンデンサ３１の放電側の電極と、３電極ロングアークキセノン放電管１０の陰極１４ａ又は１４ｂとの間に、切換器７３が接続されている。この切換器７３により点灯電力を供給する陰極側として、陰極１４ａ又は１４ｂのいずれか一方を選択して切り換えることにより、３電極ロングアークキセノン放電管１０のいずれか片側のみを点灯させることができる。
【００５８】
点灯電力供給用コンデンサ３１が、電源７１、抵抗５２、コンデンサ３１、電源７１を通過する経路を流れる電流により充電される。切換器７３により陰極１４ａ又は１４ｂのいずれか一方が選択され、選択された陰極１４ａ又は１４ｂと陽極１３との間に、充電されたコンデンサ３１により点灯用の電圧が印加される。
【００５９】
この状態で、トリガ回路のトリガサイリスタ２１のゲート電極にトリガパルスが与えられてトリガ電極１５にトリガパルス電圧が印加され、選択された陰極１４ａ又は１４ｂと陽極１３との間にアーク放電が発生して点灯が開始される。
【００６０】
このように、陰極１４ａ、１４ｂのどちらか１極のみが放電し、他の１極は放電しない。ここで、切換器７３による陰極１４ａ、１４ｂの切り換えは、点灯中に交互に行ってもよく、あるいは陰極１４ａ、１４ｂの劣化具合に基づいて選択的に行ってもよい。
【００６１】
長時間アーク放電を行うと陰極が大きく劣化する。そこで本実施の形態４によれば、切換器７３により点灯中に陰極１４ａ又は１４ｂを切り換えて放電を行わせることにより、陰極１４ａ、１４ｂの劣化を小さくし、３電極ロングアークキセノン放電管１０の寿命を延ばすことができる。
【００６２】
例えば、切換器７３により陰極１４ａをコンデンサ３１の放電側電極に接続した状態で、トリガ電極１５にトリガパルス電圧を印加して点灯させる。任意の時間経過後、切換器７３により陰極１４ａと点灯器との接続を遮断し、陰極１４ｂを接続する。これにより、陽極１３と陰極１４ａ間のアーク放電が陽極１３と陰極１４ｂとの間に移動し、点灯は継続する。このような点灯中における陰極の切換は、１回のみ行ってもよく、あるいは複数回行ってもよい。
【００６３】
尚、切換器７３における陰極の切換動作は、例えば図２に示された構成においてパルスコントローラ８２から出力されるパルス制御信号をランプヘッド１に含まれる３電極ロングアークキセノン放電管点灯器に与えることで行ってもよい。あるいは、消灯時には手動で切り換えることも可能である。
【００６４】
本実施の形態４によれば、切換器を用いて点灯中に２つの陰極を切り換えていずれか一方において放電を行わせることにより、陰極の劣化を小さくし３電極ロングアークキセノン放電管１０を長寿命化することで信頼性が向上すると共にランニングコストが低減される。さらに、高圧コンデンサを用いなくとも低圧放電が可能であり、また電流の制御を容易に行うことができる。
【００６５】
上記実施の形態はいずれも一例であって、本発明の技術的範囲内において様々に変形することが可能である。例えば、上記実施の形態における電極の極性を入れ替えた場合にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ ランプヘッド
２ エアマスフィルタ
４ 第１バッフル
５ 第２バッフル
６ 太陽電池モジュール
１０ ３電極ロングアークキセノン放電管
１２ 放電管
１３ 陽極
１４ａ、１４ｂ 陰極
１５ トリガ電極
２１ トリガサイリスタ
２２ トリガコンデンサ
２３ トリガトランス
３１、３１ａ、３１ｂ 点灯電力供給用コンデンサ
３２ 起動用補助コンデンサ
４１ａ、４１ｂ、４１ｅ ダイオード
５１、５２、５３ 抵抗
６１ａ、６１ｂ バランス抵抗
７１ 電源
７２ 電流制御器
７３ 切換器
７４ 起動用補助コンデンサ用電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部分に配置された１つの第１の極性を有する第１の電極と、両端にそれぞれ配置された第２の極性を有する第２、第３の電極とを有する３電極ロングアークキセノン放電管と、
前記３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源と、
前記電源の第１、第２の端子と、前記第１の電極と、前記第２、第３の電極とにそれぞれ接続され、前記３電極ロングアークキセノン放電管を点灯するため前記電源から前記第１の電極と前記第２の電極、前記第１の電極と前記第３の電極との間への点灯電力の供給を制御する３電極ロングアークキセノン放電管点灯器と、
前記３電極ロングアークキセノン放電管点灯器に接続され、前記３電極ロングアークキセノン放電管にトリガパルス電圧を印加し、前記第１の電極と前記第２の電極、前記第１の電極と前記第３の電極との間のそれぞれのアーク放電を起動させるためのトリガ電極とを備え、
前記３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、
前記電源の第１の端子と第２の端子との間に接続されたコンデンサと、
前記第２の端子と前記第２の電極との間に接続され、前記第２の電極への点灯電力をバランスさせるための第１の抵抗と、
前記第２の端子と前記第３の電極との間に接続され、前記第３の電極への点灯電力をバランスさせるための第２の抵抗と、
前記第１の端子と前記第１の電極との間に接続され、センサにより検知された光量に基づいて、前記第１の電極に供給する点灯電力を制御する電流制御器と、
を有し、
前記コンデンサからの放電により前記第１、第２の抵抗を介して前記第２、第３の電極にそれぞれ点灯電力が供給され、前記３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータ。
【請求項２】
中央部分に配置された１つの第１の極性を有する第１の電極と、両端にそれぞれ配置された第２の極性を有する第２、第３の電極とを有する３電極ロングアークキセノン放電管と、
前記３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源と、
前記電源の第１、第２の端子と、前記第１の電極と、前記第２、第３の電極とにそれぞれ接続され、前記３電極ロングアークキセノン放電管を点灯するため前記電源から前記第１の電極と前記第２の電極、前記第１の電極と前記第３の電極との間への点灯電力の供給を制御する３電極ロングアークキセノン放電管点灯器と、
前記３電極ロングアークキセノン放電管点灯器に接続され、前記３電極ロングアークキセノン放電管にトリガパルス電圧を印加し、前記第１の電極と前記第２の電極、前記第１の電極と前記第３の電極との間のそれぞれのアーク放電を起動させるためのトリガ電極とを備え、
前記３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、
前記電源の第１の端子と第２の端子との間に接続されたコンデンサと、
前記第２の端子に入力側が接続され、出力側が前記第２の電極と前記第３の電極とに接続され、前記第２の端子と前記第２の電極又は前記第３の電極との接続を選択的に切り換える切換器と、
を有し、
前記切換器により選択された前記第２の電極又は前記第３の電極に、前記コンデンサからの放電により点灯電力が供給され、前記３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータ。
【請求項３】
中央部分に配置された１つの第１の極性を有する第１の電極と、両端にそれぞれ配置された第２の極性を有する第２、第３の電極とを有する３電極ロングアークキセノン放電管の点灯方法において、
前記３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源の第１の端子と第２の端子との間にコンデンサを接続し、前記第２の端子と前記第２の電極との間に、前記第２の電極への点灯電力をバランスさせるための第１の抵抗を接続し、前記第２の端子と前記第３の電極との間に、前記第３の電極への点灯電力をバランスさせるための第２の抵抗を接続し、前記第１の端子と前記第１の電極との間に、センサにより検知された光量に基づいて、前記第１の電極に供給する点灯電力を制御する電流制御器を接続し、
前記コンデンサからの放電により前記第１、第２の抵抗を介して前記第２、第３の電極にそれぞれ点灯電力を供給し、前記３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする３電極ロングアークキセノン放電管の点灯方法。
【請求項４】
中央部分に配置された１つの第１の極性を有する第１の電極と、両端にそれぞれ配置された第２の極性を有する第２、第３の電極とを有する３電極ロングアークキセノン放電管の点灯方法において、
前記３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源の第１の端子と第２の端子との間にコンデンサを接続し、前記第２の端子と前記第２の電極又は前記第３の電極との接続を選択的に切り換える切換器を、前記第２の端子に入力側を接続し、前記第２の電極と前記第３の電極とに出力側を接続し、
前記切換器により選択された前記第２の電極又は前記第３の電極に、前記コンデンサからの放電により点灯電力を供給し、前記３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする３電極ロングアークキセノン放電管の点灯方法。
【請求項１】
中央部分に配置された１つの第１の極性を有する第１の電極と、両端にそれぞれ配置された第２の極性を有する第２、第３の電極とを有する３電極ロングアークキセノン放電管と、
前記３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源と、
前記電源の第１、第２の端子と、前記第１の電極と、前記第２、第３の電極とにそれぞれ接続され、前記３電極ロングアークキセノン放電管を点灯するため前記電源から前記第１の電極と前記第２の電極、前記第１の電極と前記第３の電極との間への点灯電力の供給を制御する３電極ロングアークキセノン放電管点灯器と、
前記３電極ロングアークキセノン放電管点灯器に接続され、前記３電極ロングアークキセノン放電管にトリガパルス電圧を印加し、前記第１の電極と前記第２の電極、前記第１の電極と前記第３の電極との間のそれぞれのアーク放電を起動させるためのトリガ電極とを備え、
前記３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、
前記電源の第１の端子と第２の端子との間に接続されたコンデンサと、
前記第２の端子と前記第２の電極との間に接続され、前記第２の電極への点灯電力をバランスさせるための第１の抵抗と、
前記第２の端子と前記第３の電極との間に接続され、前記第３の電極への点灯電力をバランスさせるための第２の抵抗と、
前記第１の端子と前記第１の電極との間に接続され、センサにより検知された光量に基づいて、前記第１の電極に供給する点灯電力を制御する電流制御器と、
を有し、
前記コンデンサからの放電により前記第１、第２の抵抗を介して前記第２、第３の電極にそれぞれ点灯電力が供給され、前記３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータ。
【請求項２】
中央部分に配置された１つの第１の極性を有する第１の電極と、両端にそれぞれ配置された第２の極性を有する第２、第３の電極とを有する３電極ロングアークキセノン放電管と、
前記３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源と、
前記電源の第１、第２の端子と、前記第１の電極と、前記第２、第３の電極とにそれぞれ接続され、前記３電極ロングアークキセノン放電管を点灯するため前記電源から前記第１の電極と前記第２の電極、前記第１の電極と前記第３の電極との間への点灯電力の供給を制御する３電極ロングアークキセノン放電管点灯器と、
前記３電極ロングアークキセノン放電管点灯器に接続され、前記３電極ロングアークキセノン放電管にトリガパルス電圧を印加し、前記第１の電極と前記第２の電極、前記第１の電極と前記第３の電極との間のそれぞれのアーク放電を起動させるためのトリガ電極とを備え、
前記３電極ロングアークキセノン放電管点灯器は、
前記電源の第１の端子と第２の端子との間に接続されたコンデンサと、
前記第２の端子に入力側が接続され、出力側が前記第２の電極と前記第３の電極とに接続され、前記第２の端子と前記第２の電極又は前記第３の電極との接続を選択的に切り換える切換器と、
を有し、
前記切換器により選択された前記第２の電極又は前記第３の電極に、前記コンデンサからの放電により点灯電力が供給され、前記３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする３電極ロングアークキセノン放電管ソーラーシミュレータ。
【請求項３】
中央部分に配置された１つの第１の極性を有する第１の電極と、両端にそれぞれ配置された第２の極性を有する第２、第３の電極とを有する３電極ロングアークキセノン放電管の点灯方法において、
前記３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源の第１の端子と第２の端子との間にコンデンサを接続し、前記第２の端子と前記第２の電極との間に、前記第２の電極への点灯電力をバランスさせるための第１の抵抗を接続し、前記第２の端子と前記第３の電極との間に、前記第３の電極への点灯電力をバランスさせるための第２の抵抗を接続し、前記第１の端子と前記第１の電極との間に、センサにより検知された光量に基づいて、前記第１の電極に供給する点灯電力を制御する電流制御器を接続し、
前記コンデンサからの放電により前記第１、第２の抵抗を介して前記第２、第３の電極にそれぞれ点灯電力を供給し、前記３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする３電極ロングアークキセノン放電管の点灯方法。
【請求項４】
中央部分に配置された１つの第１の極性を有する第１の電極と、両端にそれぞれ配置された第２の極性を有する第２、第３の電極とを有する３電極ロングアークキセノン放電管の点灯方法において、
前記３電極ロングアークキセノン放電管に供給する点灯電力を生成する電源の第１の端子と第２の端子との間にコンデンサを接続し、前記第２の端子と前記第２の電極又は前記第３の電極との接続を選択的に切り換える切換器を、前記第２の端子に入力側を接続し、前記第２の電極と前記第３の電極とに出力側を接続し、
前記切換器により選択された前記第２の電極又は前記第３の電極に、前記コンデンサからの放電により点灯電力を供給し、前記３電極ロングアークキセノン放電管を点灯することを特徴とする３電極ロングアークキセノン放電管の点灯方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２４８８２２（Ｐ２０１２−２４８８２２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２２０３７（Ｐ２０１１−１２２０３７）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（５９５０１３４２７）株式会社エヌ・ピー・シー (54)
【出願人】（５９１２００３８０）オーク株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（５９５０１３４２７）株式会社エヌ・ピー・シー (54)
【出願人】（５９１２００３８０）オーク株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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