CN104066226A - 串联负载控制装置及标识灯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种串联负载控制装置及标识灯装置，能够探测点灯控制机构、固体发光元件等负载的异常状态，并且在负载的异常检测机构等误动作的情况下也能够继续对负载供电。在异常检测机构（60）因某一原因而误动作的情况下，使开闭机构（62）开路，而使第二可饱和机构（30）的输出部间开路。该情况下，第二可饱和机构（30）在交流电压的每半周期重复非饱和-饱和状态，但由于第一可饱和机构（20）不饱和而与平常同样地对负载（40）供电，所以点灯控制机构（42）根据来自恒定电流电源装置（10）的输出电流信号对光源（43、43）进行点灯控制。

Description

串联负载控制装置及标识灯装置

技术领域

本发明涉及对相互串联地设置于恒定电流电源装置的多个负载进行供电的串联负载控制装置及标识灯装置。

背景技术

例如，机场的跑道、引导路等埋设形或地上形标识灯相互串联连接多个，从交流恒定电流电源装置供电进行点亮。标识灯需要与周围的环境相对应地使光输出变化，因此，可通过使恒定电流电源装置的输出电流值变化来进行调光点亮。

另外，各标识灯经由可饱和机构例如可饱和型的绝缘变压器从所述恒定电流电源装置向作为光源的灯泡供电。在可饱和机构为可饱和型的绝缘变压器的情况下，该绝缘变压器的输入绕组相互串联连接于恒定电流电源装置的输出侧。由此，例如在多个标识灯中的任1个标识灯的光源断开的情况下，在与该标识灯相对应的可饱和机构的输出侧产生恒定电流×开路阻抗的电压，因此，该可饱和机构在交流电压的每半周期饱和，可向其它标识灯供电。

而且，在这样的标识灯系统中，当任1个标识灯的光源断开时，在与该标识灯相对应的可饱和机构达到饱和的过程或饱和时，恒定电流电源装置的输出发生变化。例如，产生因伴随光源的断开的负载阻抗值的变化而导致的恒定电流电源装置的输出电压值的增加、或者伴随等效电感的增加的恒定电流电源装置的输出电压或电流波形的变形、电压·电流相位差的变化等输出的变化。因此，通过检测该输出的变化，探测光源的断开。

另一方面，近年来，作为标识灯的光源，代替灯泡从长寿命、低耗电量等观点出发，使用发光二极管（LED）那样的固体发光元件。在以固体发光元件为光源的情况下，作为点灯控制机构，要求整流机构、电压稳定化机构、用于控制固体发光元件的通流电流或施加电压而得到所希望的光量的电流调整或电压调整机构等。该情况下，与以灯泡为光源的情况不同，除光源（固体发光元件）的开路外，还可能产生光源（固体发光元件）的短路或点灯控制机构的故障。

但是，在光源为固体发光元件的情况下，即使产生光源的开路、短路、点灯控制机构的故障等，如灯泡的情况那样可饱和机构的输出侧也难以成为开路状态。其理由是因为，由于存在点灯控制机构，因此例如即使固体发光元件发生开路故障，可饱和机构的输出侧也不会马上成为开路状态。特别是在点灯控制机构具备电压稳定化机构的情况下，难以使可饱和机构饱和。在固体发光元件发生短路故障的情况下，也因相同的理由而可饱和机构难以饱和。另外，在点灯控制机构的一部分发生了故障的情况下，往往因故障的部位而可饱和机构不会达到饱和。可饱和机构不会达到饱和的情况是接近通常负载时的状态，因此，可对其它标识灯供电。

如上，当可饱和机构难以饱和时，恒定电流电源装置的输出难以产生变化，难以进行断开的探测。

作为解决这样的课题的技术，本申请申请人先申请了特开2012-204207号公报的内容（专利文献1）。

专利文献

专利文献1：日本特开2012-204207号公报

专利文献1中，在点灯控制机构、固体发光元件等发生异常时，将作为可饱和机构的绝缘型的变压器的输出侧强制开路。由此，可以使可饱和机构主动地饱和，可以使恒定电流电源装置的输出变化，提高负载异常的探测精度。

但是，专利文献1中，由于将绝缘型的变压器的输出侧强制开路，所以在开路后不能确保点灯控制机构、固体发光元件等的电源。因此，在因检测异常的检测机构或判定有无异常的判定机构等误动作或其它理由而将绝缘型的变压器的输出侧暂时开路时，存在光源保持不亮状态，不能实现作为标识灯的功能的不良情况。人为修复中不仅包含标识灯的确定的作业难以进行，而且由于误动作而徒劳地每次进行作业，期望能够自动进行修复。但是，设置远距离控制等特别的自动恢复机构会导致大幅度的成本提高。

发明内容

本发明考虑这样的情况而创立，其目的在于，提供能够探测点灯控制机构、固体发光元件等负载的异常状态，并且在负载的异常检测机构等误动作的情况下也能够继续对负载供电的串联负载控制装置、标识灯装置。

本发明的串联负载控制装置具有：恒定电流电源装置、相互串联连接且将恒定电流电源装置的输出向负载供电的多个第一可饱和机构、监视至少1个第二可饱和机构及负载的状态的异常检测机构。

多个第一可饱和机构的输入部和第二可饱和机构的输入部串联连接。另外，平时异常检测机构将第二可饱和机构的输出部间闭合，在检测到异常时将第二可饱和机构的输出部间开路。

第二可饱和机构也可以与第一可饱和机构一一对应地设置多个，也可以与多个第一可饱和机构中的任1个或多个相对应地设置1个或多个。

本发明的标识灯装置具有输入恒定电流电力的第一可饱和机构、由固体发光元件构成的光源、输入第一可饱和机构的输出而对光源进行点灯控制的点灯控制机构、至少收容光源的灯体、监视第二可饱和机构、光源等的状态的异常检测机构。第一可饱和机构的输入部和第二可饱和机构的输入部串联连接。另外，异常检测机构在平时将第二可饱和机构的输出部间开路，在异常检测时将第二可饱和机构的输出部间开路。

本发明的串联负载控制装置作为机场的标识灯系统适合，但不限于此，只要是对串联设置的负载进行控制的装置，则也可以适用于任何装置。

另外，本发明的标识灯装置也可以在共用的灯体内一体设置第一可饱和机构、光源、点灯控制机构、第二可饱和机构及异常检测机构。另外，也可以将光源设于灯体内，其它装置与灯体分离设置。另外，也可以设为其它的组合或个别单体，且分离在两处以上设置。

另外，在本发明中，串联、并联是指包括在经由其它零件串联（或并联）连接的情况、不经由其它零件而串联（或并联）连接的情况的任一情况。

根据本发明的串联负载控制装置，在负载异常时，使第二可饱和机构饱和，因此，可以使恒定电流电源装置的输出发生变化，可以提高负载的异常探测精度。另外，可以不停止向负载进行供电的第一可饱和机构的输出而进行异常探测后的负载控制、监视等。另外，在异常检测机构等误动作的情况下也能够继续对负载供电。

根据本发明的标识灯装置，在点灯控制机构、光源、灯体等异常时使第二可饱和机构饱和，因此，可以使恒定电流电源装置的输出产生变化，可以提高点灯控制机构、光源、灯体等的异常探测精度。另外，在异常检测机构误动作的情况下，也能够继续将光源点亮，能够继续实现标识灯装置的功能。

附图说明

图1是表示本发明的直流负载控制装置及标识灯装置的一实施方式的电路图；

图2是说明同作用的波形图；

图3是表示本发明的直流负载控制装置的其它实施方式的电路图。

符号说明

10…恒定电流电源装置、20…第一可饱和机构、30…第二可饱和机构、40…负载、50…标识灯装置、60…异常检测机构、70…异常探测装置。

具体实施方式

下面，参照图1及图2对本发明的一实施方式进行说明。图1是表示本发明的直流负载控制装置及标识灯装置的一实施方式的电路图，图2是说明作用的波形图。

10是恒定电流电源装置，在该恒定电流电源装置10的输出侧串联连接有多个第一可饱和机构20。另外，与第一可饱和机构20分别相对应地串联连接有第二可饱和机构30。在本实施方式中，第二可饱和机构30设为比第一可饱和机构20大容量。第一、第二可饱和机构20、30例如为绝缘型的变压器，但也可以是非绝缘型的变压器、以施加规定电压值以上的电压而导通的方式构成的半导体装置等。在本发明中，将通过施加规定值以上的电压值，以低阻抗状态（实质上包含零）导通定义为可饱和机构。

本实施方式的上述恒定电流电源装置10例如是相位控制型，主要包括：由相互逆极性并联连接的一对闸流晶体管构成且对商用频率的正弦波交流电源e的输出电压进行相位控制的相位控制装置11、控制该相位控制装置11的导通相位的导通相位控制装置12。向导通相位控制装置12输入例如5阶段的调光指令信号S。

另外，恒定电流电源装置10具有：输出变压器13、用于电流反馈控制等的电流检测机构14、旁通相位控制装置11并通流小电流的电感器15、串联设置于相位控制装置11并缓和相位控制装置11导通时的电流上升的电感器16等。

但是，作为恒定电流电源装置10，不限于上述相位控制形式，也可以是其它形式。例如也可以是使用逆变器等输出商用频率程度的低频的正弦波的形式。该情况下，为实现恒定电流，只要控制上述逆变器的开关机构即可。

第一可饱和机构20可对负载40供电。本实施方式的负载40构成标识灯装置50的一部分，具有供给第一可饱和机构20的输出的变流器41。而且，将变流器41的输出输入点灯控制机构42，通过点灯控制机构42的输出对光源43、43进行点灯控制。光源43、43由LED、有机EL、半导体激光器等固体发光元件构成，相互串联连接。而且，各光源43、43被收容于作为壳体的标识灯的灯体51、51内。

另外，负载40具有与变流器41串联设置的第二、第三变流器44、45。

上述点灯控制机构42具有输入变流器41的输出的整流机构421、设于整流机构421的输出侧且用于控制输出的开关机构422。而且，在该开关机构422的输出侧，经由防逆流用的二极管423设有平滑电容器424。

另外，点灯控制机构42构成为使向光源43、43的供给电力可变化。在本实施方式中，在平滑电容器424的两端间具有与光源43、43串联连接的开关机构425即例如场效应晶体管。

另外，点灯控制机构42具有用于将平滑电容器424的输出恒定电压化的电压稳定化机构。该电压稳定化机构主要包括上述开关机构422和检测平滑电容器424的两端电压的电压检测机构426。

而且，根据电压检测机构426的检测结果，利用后述的控制装置427控制开关机构422的导通，将平滑电容器424的输出电压恒定电压化。

另外，作为标识灯装置，往往从共用的恒定电流电源装置对具有由本实施方式的固体发光元件构成的光源43、43的上述标识灯装置50和以现有的灯泡为光源的标识灯装置（图示省略）供电。该情况下，恒定电流电源装置10对灯泡用输出设定为6.6A～2.8A之间5阶段的相对大的电流，与之相对，固体发光装置43、43的所需电流最多为数十mA～数百mA左右。因此，优选将这些电流的差值减流，但也可以通过开关机构422实现该功能。即，只要将相当于上述差值的电流经由开关机构422旁通即可。但是，对于该减流功能，也可以是例如在变流器41的输出侧设置切换头，根据来自恒定电流电源装置10的输出电流值6.6A～2.8A来切换该切换头等其它机构。

上述控制装置427根据恒定电流电源装置10的输出电流（上述6.6A～2.8A之间5阶段的任一阶段）控制开关机构425。在本实施方式中，对开关机构425进行脉宽控制（PWM）。

作为探测恒定电流电源装置10的输出电流的输出电流信号，可根据恒定电流电源装置10的形式或输出波形等从有效值（执行值）、平均值、导通相位等得到，总之是检测恒定电流电源装置10的输出电流表示的输出电平的信号。检测该恒定电流电源装置10的输出电流信号的电流检测机构428在图1中设于上述第三变流器45的输出侧。将该电流检测机构428的输出电流信号输入上述控制装置427。

而且，控制装置427根据输入的输出电流信号为了实现上述减流功能而控制开关机构422，且为了使光源43、43的光输出设为与输出电流信号相对应的光输出而对于开关机构425控制PWM（PWM一周期中的高频开关动作期间／PWM的一周期）。例如，控制装置427在PWM信号（例如数百Hz～数十kHz之间）的一周期（T）内控制高频开关动作期间（t）的时间比例，该高频开关动作期间中输出使开关机构422、425以高频（例如数百Hz～数十MHz之间）进行开关的信号。由此，控制平滑电容器424的充电量，并且使向固体发光装置43、43的供给电力量变化并使光输出进行变化。

这种控制装置427在以微机或IC为主体构成时在小型、轻量化方面是适当的。另外，在以微机为主构成的情况下，容易存储或运算应使光源43、43的供给电流量-光输出特性与灯泡的供给电流量-光输出特性一致的变换数据。但是，当然不限定于此。

另外，作为本实施方式的点灯控制机构42，也可以附加反馈控制机构。例如，也可以检测流过光源43、43的电流，将其与对应于调光度的基准值进行比较，以成为规定的电流的方式使开关机构425的高频开关动作期间（t）、或高频开关的频率、占空比变化。由此，实际上将流过光源43、43的电流控制为与调光程度相对应，可以使光输出高精度且恒定化。

在第二变流器44的输出侧设有由整流器、电压稳定化电路等构成的电源装置429，向上述控制装置427等所需的装置供给电力。

异常检测机构60监视点灯控制机构42、光源43、43及灯体51、51的至少任一个的状态，在正常时将上述第二可饱和机构30的输出部间闭合，在异常时将第二可饱和机构30的输出部间开放。在本实施方式中，具有检测流过光源43、43的电流的检测机构61、输入检测机构61的检测信号并判断检测信号是否在规定范围的上述控制装置427、根据控制装置427的判断结果对第二可饱和机构30的输出部间进行开闭控制的开闭机构62。与开闭机构62可串联地设置其它零件、装置，只要考虑持续的消耗电力和必要性的关系来选定即可。

作为上述检测机构61，除上述外，也可以是检测光源43、43的两端电压、光输出、点灯控制机构42的输出电流、电压、点灯控制机构42、光源43、43的温度、灯体51、51的气密度、水有无浸入、有无结露、有无破损等其他的信号的检测机构、或检测多个部位的信号的检测机构。总之，只要能够从点灯控制机构42、光源43、43、灯体51、51等第一可饱和机构20检测负载侧的异常即可。异常状态的检测只要使用与检测对象相对应的传感器即可，根据本领域人员可以适宜构成。

另外，作为判断检测信号是否在规定范围的机构，也可以组合运算放大器、比较器、其它半导体开关等电子零件而构成。另外，作为开闭机构62，可以适宜采用继电器或半导体开关机构等。

图1的直流负载控制装置构成机场等的标识灯系统，上述的第一、第二可饱和机构20、30、负载40及异常检测机构60构成标识灯装置50。图1的标识灯装置50表示的是如下例子，即，将光源34、34分别收容于单独的灯体51、51内而构成标识灯，其它第一、第二可饱和机构20、30、负载40及异常检测机构60共用地收容于另外设置的壳体（图示省略）内。而且，例如具备上述光源34及灯体51的标识灯被埋设于引导路、跑道等，收容其它机构的另外设置的壳体设置于探孔等内。

此外，作为标识灯装置50，相对于第一可饱和机构20，除光源34及灯体51为2个的情况以外，也可以是1或3个以上。

上述的异常检测机构60检测异常状态时，将第二可饱和机构30的输出部开放。因此，第二可饱和机构30在交流电压的每半周期重复非饱和-饱和的状态。由此，恒定电流电源装置10的输出波形产生变形等，输出与平时的情况发生改变。通过由例如设置于管制室等的异常探测装置70检测该输出变化，进行标识灯装置50的异常探测。

本实施方式的异常探测装置70输入上述相位控制装置11的输出侧的电压及上述电流检测装置14的检测信号进行异常探测。用于进行异常判定的分析机构、比较机构等可以是任意的机构。

接着，说明本实施方式的作用。在设定用于从恒定电流电源装置10得到所希望的例如100％的光输出的输出、即在本实施方式中输出6.6A的电流时，将该6.6A的恒定电流经由第一可饱和机构20向各标识灯装置50供给。

在各标识灯装置50中，将从整流机构421输出的直流电压通过开关机构422进行控制并施加到平滑电容器424，变换成规定的直流电压。另外，利用由上述开关机构422、电压检测机构426及控制装置427构成的恒定电压化机构恒定化为规定的电压值。该直流电压经由开关机构425向光源43、43供给。

另一方面，控制装置427从电流检测机构428输入恒定电流电源装置10的输出电流信号。由于目前输出100％的6.6A的电流，所以控制装置427对开关机构425的开关动作期间进行PWM控制，向光源43、43供给有效值例如为350mA的电流。由此，光源43、43以100％的亮度点亮。

如果点灯控制机构42、光源43、43等正常，则异常检测机构60的控制装置427使开闭机构62闭合，因此，第二可饱和机构30不将输出侧开路（开放）而使恒定电流流通。因此，恒定电流电源装置10的输出不会产生波形变形等变化。

此时，输入到异常探测装置70的相位控制装置11的输出侧的电压波形如图2中（a）所示。另外，从电流检测机构14输入的电流波形如图2中（b）所示。

与之相对，当点灯控制机构42、光源43、43等异常，例如任1个固体发光元件开路时，检测机构61的电流检测信号小于规定范围。因此，控制装置427将开闭机构62开路，将第二可饱和机构30的输出侧开路。

因此，与有异常的标识灯装置50相对应的第二可饱和机构30在恒定电流电源装置10的各半周期中直至某程度的电压值为止为非饱和，但电压值上升而达到饱和电压时急剧导通。在该非饱和时及／或导通时，恒定电流电源装置10的输出波形产生高电压或产生过渡现象的波形变形。

例如，输入到异常探测装置70的相位控制装置11的输出侧的电压波形如图2中（c），从电流检测机构14输入的电流波形如图2中（d）。这些图2中（c）（d）的波形与上述图2（a）（b）的波形不同，因此，通过探测该输出变化，异常探测装置70可以探测标识灯装置50的异常。

特别是，本实施方式中使第二可饱和机构30的容量比第一可饱和机构20大，因此，可相对增大伴随饱和的恒定电流电源装置10的输出变化的比例，可以提高异常探测的可靠性。这在通过使用固体发光元件作为光源34、34而将第一可饱和机构20小容量化的情况下是有效的。

此外，第二可饱和机构30饱和后，可向其它第一可饱和机构20、第二可饱和机构30与正常时同样地供给规定的恒定电流。即，如上述，可以继续向其它负载40、标识灯装置50的供电。

接着，对异常检测机构60受来自外部的冲击等带来的振动、与电源重叠的外来噪声、电波噪声等的影响而误动作的情况进行说明。例如，由于外来噪声，异常检测机构60的控制装置427将开闭机构62开路，将第二可饱和机构30的输出部间开路。该情况下，如上述，第二可饱和机构30在交流电压的每半周期重复非饱和-饱和状态，第一可饱和机构20不会饱和，与平常同样地向负载40、标识灯装置50供电。

因此，点灯控制机构42根据来自恒定电流电源装置10的输出电流信号对光源43、43进行点灯控制。因此，可以继续作为标识灯的功能。另一方面，异常探测装置70探测与第二可饱和机构30的饱和相伴的恒定电流电源装置10的输出的变化并进行异常探测。

但是，例如如果通过外来噪声的消减而消除异常检测机构60的误动作，则可将第二可饱和机构30的输出部间再次闭合，消除与第二可饱和机构30的饱和相伴的恒定电流电源装置10的输出的变化。

另外，即使通过上述噪声的消减不能消除异常检测机构60的误动作，通过暂时切断并再接通恒定电流电源装置10，有可能消除误动作。

由于可继续对负载40供电（或可再供电），所以这种误动作的消除在停止向负载40的供电的情况下是困难的。

此外，在光源34、34开路等真的异常时，伴随第二可饱和机构30的非饱和-饱和的异常探测动作继续至发生故障的负载40或标识灯装置50被修复。

接着，参照图3说明本发明的第二实施方式。对于与图1的实施方式相同或对应的部分标注相同的符号并省略说明。

图3中，在标识灯装置50′的检测机构61′检测异常状态时，将自身的开闭机构62′开路，并且使相邻或附近的标识灯装置50′中的开闭机构62′也开路。即，图3的标识灯装置50′、50′、···的各检测机构61′、61′、···可对相邻的标识灯装置50′、50′的开闭机构62′、62′进行开闭控制地建立关联。

图3表示两个标识灯装置50′、50′，但即使在省略图示的其它标识灯装置50′、50′、···中也能够设为两个一组使其如上那样关联。此外，也可以将3个以上设为一组。

根据本实施方式，在1个标识灯装置50′异常时，可以使两个以上的第二可饱和机构30饱和，因此，可以使恒定电流电源装置10的输出的变化程度比1个的情况大。由此，可以提高异常探测的精度。或者，可以使第二可饱和机构30的每1个的容量小形化。

以上以本发明优选的实施方式为中心进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，可进行各实施方式的组合或置换，或者在不脱离本发明的宗旨的范围内容许各种变形。

Claims (8)

1.一种串联负载控制装置，其特征在于，具备：

恒定电流电源装置；

多个第一可饱和机构，其各自的输入部相互串联地连接于所述恒定电流电源装置的输出侧，分别将输出向对应的负载供电；

至少1个第二可饱和机构，其具有输入部及输出部，所述输入部与所述第一可饱和机构的所述输入部串联连接；

至少1个异常检测机构，其监视至少1个所述第一可饱和机构的所述负载的状态，在平时将所述第二可饱和机构的所述输出部闭合，并且在异常时使所述第二可饱和机构的所述输出部开路。

2.如权利要求1所述的串联负载控制装置，其特征在于，

所述第二可饱和机构的容量比所述第一可饱和机构的容量大。

3.如权利要求1所述的串联负载控制装置，其特征在于，

所述异常检测机构具备：输出与所述负载的状态相对应的检测信号的检测部、使所述第二可饱和机构的所述输出部进行开闭的开闭机构、通过从所述检测部输入的所述检测信号是否在规定范围内来判定是正常还是异常并控制所述开闭机构的控制装置。

4.如权利要求1所述的串联负载控制装置，其特征在于，

还具备异常探测装置，且该异常探测装置监视所述恒定电流电源装置的输出波形而进行异常探测。

5.如权利要求1所述的串联负载控制装置，其特征在于，

所述第二可饱和机构及所述异常检测机构分别具有多个，

在任1个所述异常检测机构检测到异常状态时，使多个所述第二可饱和机构的所述输出部开路。

6.一种标识灯装置，其特征在于，具备：

第一可饱和机构，其具有输入恒定电流电力的输入部；

光源，其由固体发光元件构成；

点灯控制机构，其输入所述第一可饱和机构的输出，对所述光源进行点灯控制；

灯体，其至少收容所述光源；

第二可饱和机构，其具有输入部及输出部，且将所述输入部与第一可饱和机构的所述输入部串联连接；

异常检测机构，其监视所述光源、所述灯体及所述点灯控制机构的至少任1个的状态，在平时使所述第二可饱和机构的所述输出部闭合，并且在检测到异常状态时，使所述第二可饱和机构的所述输出部开路。

7.如权利要求6所述的标识灯装置，其特征在于，

所述第二可饱和机构的容量比所述第一可饱和机构的容量大。

8.如权利要求6所述的标识灯装置，其特征在于，

所述异常检测机构具备：输出与所述负载的状态相对应的检测信号的检测部、使所述第二可饱和机构的所述输出部进行开闭的开闭机构、通过从所述检测部输入的所述检测信号是否在规定范围内来判定是正常还是异常并控制所述开闭机构的控制装置。