JP2003170829A

JP2003170829A - Ｌｅｄ信号灯器制御回路

Info

Publication number: JP2003170829A
Application number: JP2001371685A
Authority: JP
Inventors: Okiyasu Aikawa; 起康相川; Shigeo Ichikawa; 重穂市川
Original assignee: Sankosha Co Ltd
Current assignee: Sankosha Co Ltd
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】信号灯に用いたＬＥＤの誘導点灯を防止す
る。【解決手段】開閉制御部１３と、開閉部１４と、判定
部１５とを有している。開閉制御部１３は、電源投入時
の一定時間内に開閉部１４に電源接続指令を出力し、そ
の後判定部１５から指令を受けて開閉部１４に電源接続
指令または電源遮断指令を出力する。開閉部１４は、開
閉制御部１３から電源接続指令を受けてＬＥＤユニット
９を電源に接続し、電源遮断指令をうけてＬＥＤユニッ
ト９を電源から遮断する。判定部１５は、電源に接続さ
れた状態で、ＬＥＤユニット９の動作状態から正常、故
障を判定し、正常のときには、開閉制御部１３に点灯指
令、故障のときには、滅灯指令を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、色灯信号機、特に
発光源にＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた信号灯の制
御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】信号機の各灯の光源には、従来信号電球
が用いられていたが、最近では発光源にＬＥＤを用いた
信号機も多い。ところで、信号機の発光源にＬＥＤを用
いたときには、誘導等によってＬＥＤが微弱点灯するこ
とがある。これは、機器室からの電源と、信号機の各灯
間をつなぐ各ケーブル芯線相互間の静電容量による静電
結合によって、ケーブルに誘導電圧が発生するからであ
る。各ケーブル間の静電容量は、ケーブルの長さに比例
して増加し、静電容量の値が大きくなる程、誘導電圧も
大きくなり、各色灯のＬＥＤが容易に点灯して信号現示
に誤認が生じやすい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】誘導電圧によるＬＥＤ
の点灯を軽減するため、従来は信号灯の電源回路にトラ
ンスを結線し、ケーブル回線側からみたインピーダンス
をできるだけ低くして誘導電圧を低く抑えることによっ
て対応している。しかしながら、インピーダンスを低く
抑えるには限度があり、例えインピーダンスを低く抑え
たとしても、トランスを使用する限り、大きな誘導を受
けたときにはＬＥＤの誘導点灯は避けられない。

【０００４】また、トランスを用いるときには、トラン
スは各色の色灯ごとに必要であり、信号機には、トラン
スを収納するスペースを確保しなければならず、トラン
スは重量物であり、高価のため、これが信号装置のコス
トアップの大きな要因になっていた。この問題を解決す
るため、トランスの使用によらずに誘導によるＬＥＤの
微弱点灯を防止する信号灯の誘導点灯防止回路が提案さ
れている（特許第３０７２５５０号：先行例１参照）。

【０００５】先行例１による誘導点灯防止回路は、要す
るに信号灯の各ＬＥＤユニット毎にその電源回路に、信
号灯の色灯の各色に発光させるＬＥＤチップを有するＬ
ＥＤユニットと、電源回路から正規の信号制御電圧が入
力されたときに動作して特定のＬＥＤユニットのスイッ
チ回路にトリガを出力するトリガ回路を設け、前記トリ
ガを入力としてスイッチ回路を動作させ、トリガ入力を
受けたＬＥＤユニットを電源回路に導通させ、電源回路
から入力された正規の信号制御電圧を当該ＬＥＤユニッ
トに給電するようとしたものである。

【０００６】先行例１によれば、トリガ回路には、ツェ
ナダイオードを用い、その動作電圧を誘導電圧よりも十
分に高い電圧に任意に設定することにより、ケーブル配
線からの誘導電圧による信号灯のＬＥＤの微弱点灯を防
止することができる。

【０００７】要するに先行例１は、正規の信号制御電圧
として定められた規定の値以上の電圧が入力されないか
ぎり、信号灯のＬＥＤが点灯しないようにしたものであ
るが、電圧制御によるときには，スイッチ回路の設定電
圧が高くなり、ひいては回路のインピーダンスが高くな
ってノイズをカットする処理が難しいという問題がある
ことがわかった。

【０００８】また、信号灯にＬＥＤユニットを用いると
きには、ＬＥＤユニットを構成する複数のＬＥＤの内の
幾つかが断芯したときに、輝度が低下し、誘導点灯と同
様な様相を呈することになるが、このような問題が生じ
たときの有効な対策が必要である。

【０００９】さらには、発光源にＬＥＤを用いた信号機
が普及してきたとはいえ、まだまだ既設の信号電球式の
信号機は多い。既設の信号電球式の信号機をＬＥＤ式の
信号機に交換するには莫大な費用と手数が必要となる。
既設の信号電球式の信号機の発光源をそのままＬＥＤに
置き換えることができれば好都合である。

【００１０】本発明の目的は、これらの問題を一挙に解
決し、既存の信号電球用信号灯器に装着し、ＬＥＤの動
作状態を検知してＬＥＤの誘導点灯を防止し、併せてＬ
ＥＤの断芯により輝度が低下したときには、灯器を点灯
させないＬＥＤ信号灯器制御回路を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するた
め、本発明によるＬＥＤ信号灯器制御回路においては、
開閉制御部と、開閉部と、判定部とを有し、ＬＥＤユニ
ットの点灯を制御するＬＥＤ信号灯器制御回路であっ
て、ＬＥＤユニットは、信号灯の発光源となるＬＥＤを
基板上に有するものであり、開閉制御部は、電源投入時
に予め定められた一定時間内に開閉部に電源接続指令を
出力し、一定時間経過後は、判定部から点灯指令を受け
て開閉部に電源接続指令を出力し、滅灯指令を受けて開
閉部に電源遮断指令を出力する回路の部分であり、開閉
部は、開閉制御部から電源接続指令を受けてＬＥＤユニ
ットを電源に接続し、電源遮断指令をうけてＬＥＤユニ
ットを電源から遮断させる回路の部分であり、判定部
は、電源に接続されたＬＥＤユニットの動作状態を検知
してその正常、故障を判定し、ＬＥＤユニットの正常を
判定したときには、開閉制御部に点灯指令を出力し、断
芯を判定したときには、開閉制御部に滅灯指令を出力す
る回路の部分である。

【００１２】また、ＬＥＤユニットは、基板上に、複数
のＬＥＤが直列に接続された２以上のＬＥＤの直列配線
を並列に有するものであり、判定部は、２本以上のＬＥ
Ｄの直列配線のうち、予め定められた一定本数のＬＥＤ
の直列配線が断線したときにＬＥＤユニットの故障を判
定するものである。

【００１３】また、判定部は、ＬＥＤユニットを流れる
電流値を検知し、その電流値が一定値以下の時に開閉制
御部に滅灯指令を出力してＬＥＤの誘導点灯を防止する
回路の部分である。

【００１４】また、ＬＥＤ信号灯器制御回路は、ＬＥＤ
ユニットと同じ基板に搭載され、ＬＥＤユニットは、信
号電球に代えて既設の信号電球用信号灯器に装着される
ものである。

【００１５】また、開閉制御部は、電源投入時に充電さ
れた電流の放電によって動作し、信号電球に代えて既設
の信号電球用信号灯器に装着する際、あるいは故障と判
定されＬＥＤユニットを新品のＬＥＤと交換するに際し
ては、一旦電源を遮断し、電源を再投入することによっ
て開閉部に電源接続指令を出力するものである。

【００１６】また、ＬＥＤユニットは、２灯の電源が直
列に接続された信号灯器の信号灯に適用され、ＬＥＤ信
号灯器制御回路は、信号灯の何れか１灯が滅灯となった
ときに、他灯を滅灯にする機能を有するものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明によるＬＥＤ信号灯
器制御回路を入換信号機に適用した実施の形態を図によ
って説明する。入換信号機は、車両が停車場内である定
められた区間の線路を操車掛の誘導を受けないで構内運
転をするとき、その防護区域に対する運転の条件を支持
するための信号機である。

【００１８】入換信号機は、入換標識と機構を共用する
場合が多く、原則としては機構の下位に入換信号機識別
標識を設けて、入換信号機と入換標識との区別をしてい
る。図１に従来より用いられている信号電球用の入換信
号機の灯器を示す。

【００１９】灯器１は板金製で、コンモン灯（以下Ｃ灯
という）２、０°灯（以下Ｒ灯という）３、４５°灯
（以下Ｙ灯という）４の３灯が灯箱の中で１灯ずつに仕
切られており、各灯の点灯の状態により停止（横方向に
２灯（Ｃ灯２、Ｒ灯３）点灯）、進行（４５°方向に２
灯（Ｃ灯２、Ｙ灯４）点灯）の２位の現示となる。

【００２０】常時点灯しているＣ灯２には、他のＲ灯
３、Ｙ灯４のように回路の条件（リレーの接点条件）が
入らないので、この代わりに１Ωの抵抗を挿入して光度
の均一化と電球の寿命を延ばす対策が講じられている。

【００２１】図２に入換信号機の信号灯回路を示す。Ｒ
灯３、Ｙ灯４には、直列に識別灯（以下Ｚ灯という）５
が結線されている。本発明は、Ｃ灯２、Ｒ灯３、Ｙ灯４
およびＺ灯５を含め、信号灯器の発光源として信号電球
に代えてＬＥＤを用い、その電源回路に、誘導点灯の防
止機能を兼ねた本発明のＬＥＤ信号灯器制御回路を設け
るものである。図３に本発明によるＬＥＤ信号灯器制御
回路６の基本的構成を示す。

【００２２】ＬＥＤ７は、図４（ｂ）に示すように配線
Ｎ１〜Ｎｎに２以上結線し、その直列配線Ｎ１〜Ｎｎを
並列に結線し、これを図４（ａ）のように基板８に搭載
してＬＥＤユニット９として構成し、信号灯器制御回路
６は、ＬＥＤユニット９と同じ基板８に一体に組みつけ
る。

【００２３】図４（ｃ）において、ＬＥＤユニット９の
基板８には、信号電球と共通の口金１０が設けられてお
り、図５のように、信号灯器の灯箱１１から信号電球Ｌ
を取外し、信号電球Ｌに代えてＬＥＤユニット９が信号
機の灯箱１１内のソケット１２に取付けられる。なお、
各ＬＥＤ７は互いに姿勢を異ならせて放射方向に基板８
に取付けられ、あたかも、信号レンズ１７の焦点Ｆに置
かれたようにセットされる。図３において、本発明によ
る信号灯器制御回路６は、開閉制御部１３と、開閉部１
４と、判定部１５とを有し、信号灯器制御回路６には、
電源として交流が供給され、整流器１６にて直流に変換
され、ＬＥＤユニット９には直流電源が供給される。

【００２４】開閉制御部１３は、信号灯器制御回路６へ
の電源投入時に予め定められた一定時間内に開閉部１４
に電源接続指令を出力し、一定時間経過後は、判定部１
５からの点灯指令を受けて開閉部１４に電源接続指令を
出力し、あるいは滅灯指令を受けて開閉部１４に電源遮
断指令を出力する回路の部分である。

【００２５】開閉部１４は、開閉制御部１３から出力さ
れる電源接続指令を受けてＬＥＤユニット９を電源に接
続し、あるいは開閉制御部１３の電源遮断指令をうけて
ＬＥＤユニット９を電源から遮断させる回路の部分であ
り、判定部１５は、電源に接続された状態でＬＥＤユニ
ット９の動作状態を検知し、検知結果からＬＥＤユニッ
ト９が正常であるか、故障であるかどうかを判定し、Ｌ
ＥＤユニットの正常を判定したときには、開閉制御部１
３に点灯指令を出力し、故障を判定したときには、開閉
制御部１３に滅灯指令を出力する回路の部分である。

【００２６】図６に信号灯器制御回路の具体例を示す。
図６において、信号検知回路の入力端子ＡＣ１、ＡＣ２
は、ＡＣ電源回路（ＡＣ１２Ｖ〜１８Ｖ）に接続され、
その出力端子ＯＰ１、ＯＰ２は、ＬＥＤユニット９に結
線される。入力ＡＣ１、ＡＣ２間に正規の電源電圧（Ａ
Ｃ１２Ｖ〜１８Ｖ）が投入されたときに、その通電電流
は、整流器１６を通して開閉制御部１３に入力される。

【００２７】開閉制御部１３は、抵抗Ｒ_３とコンデンサ
Ｃ_３と、ＮＡＮＤ回路ＩＣ_１と、トランジスタＴＲ_１と
によって構成された回路の部分である。電源投入時の通
電電流は、抵抗Ｒ_３を通してコンデンサＣ_３に充電され
る。コンデンサＣ_３への充電中は、ＮＡＮＤ回路ＩＣ_１
の番入力は、「Ｌ」（ロウレベル）を保っており、一
定時間後（コンデンサＣ_３への充電が完了するまでの時
間）「Ｈ」（ハイレベル）に転じ、ＮＡＮＤ回路ＩＣ_１
の番出力は、「Ｌ」から「Ｈ」に転じ、その出力を受
けてトランジスタＴＲ_１が導通し、開閉部１４に電源接
続指令に出力する。

【００２８】開閉部１４は、電界効果トランジスタＦＥ
Ｔ_１によって構成される回路の部分である。開閉制御部
１３の電源接続指令としての出力を受けて電界効果トラ
ンジスタＦＥＴ_１がＯＮとなり、信号灯器制御回路６の
入、出力端子ＡＣ１−ＯＰ１間が導通し、ＡＣ電源回路
の交流電流は、整流器１６を通り、直流電流に変換さ
れ、ＬＥＤユニット９の各ＬＥＤ７は、直流電流の給電
を受けて点灯する。

【００２９】ＬＥＤユニット９の点灯による通電電流
は、判定部１５にて検知される。判定部１５は、抵抗Ｒ
_１０と、トランジスタＴＲ_２とを含む回路の部分であ
り、ＬＥＤユニット９の動作状態は、抵抗Ｒ_１０の両端
電圧によって検知され、ＬＥＤユニット９が正常である
か、あるいは故障であるかどうかは、抵抗Ｒ_１０を流れ
る電流、すなわち、抵抗Ｒ_１０の両端電圧Ｖの大小、す
なわち、予め定められた値より大きいか、小さいかを判
定することによって判定される。

【００３０】ＬＥＤユニット９を構成する各配線（Ｎ１
〜Ｎｎ）中に含まれるＬＥＤ７の内、少なくとも１個が
断芯したときには、その配線は断線となり、電流値は低
下する。断線した配線の数が一定本数以下（例えば６０
％以下）のときには、ある値以上の電流が流れるため、
その値をもって、ＬＥＤユニットは「正常」であると判
断され、断線した配線の数が一定本数以上（例えば６０
％以上）のときにはＬＥＤユニット９は「故障」と判断
される。

【００３１】ＬＥＤユニット９が「正常」であると判断
されたときには、ＬＥＤユニット９を通して規定値以上
の電流が抵抗Ｒ_１０に流れて抵抗Ｒ_１０の両端電圧Ｖが
ある値α以上を示し、抵抗Ｒ_１０の両端の電圧降下によ
ってトランジスタＴＲ_２が「ＯＮ」し、これが点灯指令
となって、開閉制御部１３に出力され、ＮＡＮＤ回路Ｉ
Ｃ１の番入力が「Ｌ」となり、番出力が「Ｈ」とな
る結果、トランジスタＴＲ_１が「ＯＮ」となり、これが
電源接続指令となって開閉部１４に出力され、電界効果
トランジスタＦＥＴ_１が「ＯＮ」となって、信号灯器制
御回路６の入出力端子ＡＣ１−ＯＰ１間が導通を持続
し、ＬＥＤユニット９の各ＬＥＤ７は引き続き点灯を継
続する。

【００３２】一方、ＬＥＤユニットが「故障」と判断さ
れたときには、抵抗Ｒ_１０両端電圧Ｖはα以下となり、
この結果、トランジスタＴＲ_２を動作させるに必要な電
圧降下が抵抗Ｒ_１０の両端に得られず、トランジスタＴ
Ｒ_２が「ＯＦＦ」となり、これが滅灯指令となって開閉
制御部１３に出力され、ＮＡＮＤ回路ＩＣ_１の番入力
が「Ｈ」となり、番入力が「Ｈ」となっているため、
番出力が「Ｌ」となってトランジスタＴＲ_１が「ＯＦ
Ｆ」となり、これが電源遮断指令となって開閉部１４に
出力され、電界効果トランジスタＦＥＴ_１が「ＯＦＦ」
に転じ、信号灯器制御回路の入出力ＡＣ１−ＯＰ１間が
遮断され、ＬＥＤユニットは滅灯する。

【００３３】本発明において、既設の信号電球用信号機
の灯器から、信号電球を取外し、その信号電球に代えて
信号灯器制御回路を備えたＬＥＤユニットが取付けられ
るが、信号電球をソケット１２から取外し、信号灯器制
御回路を備えたＬＥＤユニット９をソケット１２に取付
けただけでは、ＬＥＤユニット９の各ＬＥＤ７は点灯し
ない。各ＬＥＤ７を点灯させるには、一旦、信号灯器制
御回路６の電源を開放しなければならない。

【００３４】これは、信号灯器制御回路６の電源を再投
入することによって、コンデンサＣ３に再充電を開始し
ない限り、ＮＡＮＤ回路ＩＣ_１の番入力は、「Ｌ」に
ならず、従って番出力を「Ｈ」にできないため、電界
効果トランジスタＦＥＴ_１を「ＯＮ」できず、ＬＥＤユ
ニット９を点灯できないためである。故障したＬＥＤユ
ニットを新品のＬＥＤユニットに交換する場合であって
も同じである。

【００３５】本発明において、判定部１５は、ＬＥＤユ
ニット９を流れる電流値を検知し、その電流値が一定値
以上のときに、開閉制御部に対して点灯指令を出力する
が、電流値が一定値以下の時には開閉制御部に滅灯指令
を出力するため、ＬＥＤユニットに正規の電流が流れな
いかぎり、ＬＥＤが点灯することがなく、正規の電流値
以下の誘導電流では点灯することはない。したがって、
本発明においては、判定部１５が誘導点灯を防止する回
路の部分として機能するのである。

【００３６】また、本発明による信号灯器制御回路６を
備えたＬＥＤユニット９を入換信号機のＣ灯２、Ｒ灯
３、Ｙ灯４およびＺ灯５に用いたときに、Ｒ灯３とＺ灯
５およびＹ灯４とＺ灯５とは、２灯が直列に接続されて
いるため、何れか１灯が故障して滅灯したときには、他
灯も同時に滅灯となって故障の発見が容易となる。これ
は、入換信号機に限らず、２灯のが直列に接続された他
の信号機の信号灯にも全く同様に適用することができ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明は、既設信号機の信
号電球に代えて用いられるＬＥＤユニットの信号灯器制
御回路であり、ＬＥＤユニットに備えた各ＬＥＤ直列配
線を流れる電流を検知し、規定以上の電流が流れたとき
にのみ、ＬＥＤユニットに信号制御電圧を印加するた
め、電圧制御による場合のように回路のインピーダンス
が高くなることがなく、ＬＥＤユニットの「正常」、
「故障」を判定して点灯制御を行うことができる。

【００３８】また、本発明によるときには、トランスの
使用によらずにＬＥＤの誘導点灯を確実に防止し、併せ
てＬＥＤの断芯により輝度が低下したときの微弱点灯を
防止することができる。また、本発明による信号灯器制
御回路６を備えたＬＥＤユニット９を入換信号機のよう
な２灯直列に接続されている信号機に適用することによ
り、３灯の内の何れか１灯が故障したときに同時に他灯
も滅灯にするため、信号機の故障を容易に発見すること
ができ、誤点灯による交通事故の発生を防止でき効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する入換信号機を示す図である。

【図２】入換信号機の結線図を示す図である。

【図３】本発明によるＬＥＤユニットの信号灯器制御回
路のブロック図である。

【図４】（ａ）はＬＥＤユニットの基板の１例を示す正
面図、（ｂ）はＬＥＤユニットの配線図、（ｃ）は基板
の断面図である。

【図５】信号電球に代えてＬＥＤユニットを取付けた灯
器の断面図である。

【図６】本発明によるＬＥＤ信号灯器制御回路の回路の
１例を示す図である。

【符号の説明】

１灯器本体２Ｃ灯３Ｒ灯４Ｙ灯５Ｚ灯６信号灯器制御回路７ＬＥＤ８基板９ＬＥＤユニット１０口金１１灯箱１２ソケット１３開閉制御部１４開閉部１５判定部１６整流器１７信号レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K073 AA13 AA28 AA34 AA39 AA49 AA50 AA94 BA01 BA09 CD02 CD08 CF02 CF10 CJ17 5H161 AA01 TT02 TT14 TT16 TT22 TT34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開閉制御部と、開閉部と、判定部とを有
し、ＬＥＤユニットの点灯を制御するＬＥＤ信号灯器制
御回路であって、ＬＥＤユニットは、信号灯の発光源となるＬＥＤを基板
上に有するものであり、開閉制御部は、電源投入時に予め定められた一定時間内
に開閉部に電源接続指令を出力し、一定時間経過後は、
判定部から点灯指令を受けて開閉部に電源接続指令を出
力し、滅灯指令を受けて開閉部に電源遮断指令を出力す
る回路の部分であり、開閉部は、開閉制御部から電源接続指令を受けてＬＥＤ
ユニットを電源に接続し、電源遮断指令をうけてＬＥＤ
ユニットを電源から遮断させる回路の部分であり、判定部は、電源に接続されたＬＥＤユニットの動作状態
を検知してその正常、故障を判定し、ＬＥＤユニットの
正常を判定したときには、開閉制御部に点灯指令を出力
し、故障を判定したときには、開閉制御部に滅灯指令を
出力する回路の部分であることを特徴とするＬＥＤ信号
灯器制御回路。
【請求項２】ＬＥＤユニットは、基板上に、複数のＬ
ＥＤが直列に接続された２以上のＬＥＤの直列配線を並
列に有するものであり、判定部は、２本以上のＬＥＤの直列配線のうち、予め定
められた一定本数のＬＥＤの直列配線が断線したときに
ＬＥＤユニットの故障を判定するものであることを特徴
とする請求項１に記載のＬＥＤ信号灯器制御回路。
【請求項３】判定部は、ＬＥＤユニットを流れる電流
値を検知し、その電流値が一定値以下の時に開閉制御部
に滅灯指令を出力してＬＥＤの誘導点灯を防止する回路
の部分であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ
信号灯器制御回路。
【請求項４】ＬＥＤ信号灯器制御回路は、ＬＥＤユニ
ットと同じ基板に搭載され、ＬＥＤユニットは、信号電球に代えて既設の信号電球用
信号灯器に装着されるものであることを特徴とする請求
項１に記載のＬＥＤ信号灯器制御回路。
【請求項５】開閉制御部は、電源投入時に充電された
電流の放電によって動作し、信号電球に代えて既設の信
号電球用信号灯器に装着する際、あるいは故障と判定さ
れＬＥＤユニットを新品のＬＥＤと交換するに際して
は、一旦電源を遮断し、電源を再投入することによって
開閉部に電源接続指令を出力するものであることを特徴
とする請求項１または４に記載のＬＥＤ信号灯器制御回
路。
【請求項６】ＬＥＤユニットは、２灯の電源が直列に
接続された信号灯器の信号灯に適用され、ＬＥＤ信号灯
器制御回路は、信号灯の何れか１灯が滅灯となったとき
に、他灯を滅灯にする機能を有するものであることを特
徴とする請求項５に記載のＬＥＤ信号灯器制御回路。