JP2006094418A - カットアウト装置、標識灯用カットアウト装置および標識灯装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】入力端子間の短絡が安定して行えるカットアウト装置、標識灯用カットアウト装置および標識灯装置を提供する。
【解決手段】標識灯用カットアウト装置5は、標識灯3の給電手段4に対して標識灯3と並列的に接続された全波整流装置27と、全波整流装置27の出力端子間に接続されたゲートG付きの双方向性または単方向性の半導体素子29と、半導体素子29に並列的に接続され、標識灯3のランプが不点になったときに給電手段4に作用する交流電圧に応動して半導体素子29のゲートGに電圧を供給して半導体素子29を導通させるように構成された電圧応動制御回路28を具備する。
【選択図】図3
【解決手段】標識灯用カットアウト装置5は、標識灯3の給電手段4に対して標識灯3と並列的に接続された全波整流装置27と、全波整流装置27の出力端子間に接続されたゲートG付きの双方向性または単方向性の半導体素子29と、半導体素子29に並列的に接続され、標識灯3のランプが不点になったときに給電手段4に作用する交流電圧に応動して半導体素子29のゲートGに電圧を供給して半導体素子29を導通させるように構成された電圧応動制御回路28を具備する。
【選択図】図3
Description
本発明は、入力端子間を短絡するカットアウト装置、標識灯用カットアウト装置および標識灯装置に関する。
例えば、空港の誘導路などの路面に沿って多数設置される標識灯は、通常、定電流源に対して直列接続されている。そして、直列接続のために1つの標識灯に球切れが発生すると他の標識灯も消灯することになるので、球切れが発生したときに標識灯の入力端子(給電端子)間を短絡することが行われている。この短絡を行わせるために、従来、標識灯のランプと並列的にフィルムカットアウトと呼ばれるセレン膜の逆耐電圧を利用した絶縁体が取り付けられている。しかし、近年、当該絶縁体に代わり、電子回路の標識灯用カットアウト装置が用いられている(例えば、特許文献1参照。)。
図5は、従来技術の標識灯用カットアウト装置(カットアウト装置)50の回路図である。一対の入力端子t1,t2は、標識灯のランプと並列的に接続されている。そして、一対の入力端子t1,t2間にトライアックTR1が接続され、さらに抵抗R1および抵抗R2の直列回路が接続されている。そして、抵抗R1および抵抗R2の中点A1と、トライアックTR1のゲートGとの間にトリガーダイオードTD1が接続されている。抵抗R1および抵抗R2の直列回路と、トリガーダイオードTD1は、電圧応動制御回路28を形成している。
標識灯のランプが不点になると、一対の入力端子t1,t2にランプ点灯時よりも高電圧が発生するようになる。そして、電圧応動制御回路28の抵抗R2の両端電圧が所定値以上になると、トリガーダイオードTD1が導通して、抵抗R2の両端電圧がトライアックTR1のゲートGに印加され、トライアックTR1が導通する。トライアックTR1が導通することにより、他の標識灯は、定電流電源に直列的に接続され、点灯を継続する。
特開2004−207010号公報(第6頁、第1図)
トライアックTR1は、主電極T1,T2間に印加される電圧の極性と、ゲートGに印加される電圧の極性によって、トリガー感度が相違するという特性を有する。
従来技術の標識灯用カットアウト装置(カットアウト装置)50は、入力端子t1,t2間の電圧の極性によりトライアックTR1のオンタイミングが異なり、入力端子t1側が正電圧、入力端子t2側が負電圧のときのオンタイミングは早く、入力端子t1側が負電圧、入力端子t2側が正電圧のときのオンタイミングは遅くなり、場合によっては、大幅に遅れることがある。すなわち、標識灯用カットアウト装置50は、交流電圧が上昇する低電圧時に半波通電し、入力端子t1,t2間の短絡が安定しないことがある。半波通電すると、直列接続された他の標識灯のランプの明るさが減少するという問題が発生する。
また、標識灯用カットアウト装置50は、標識灯などの密閉した空間に配置されているので、入力端子t1,t2間の短絡が長期間継続すると、トライアックTR1に流れる電流により、トライアックTR1が発熱して使用許容値以上に温度上昇することがある。このとき、トライアックTR1の動作が不安定となって、入力端子t1,t2間の短絡を安定して行えないという問題がある。
本発明は、入力端子間の短絡が安定して行えるカットアウト装置、標識灯用カットアウト装置および標識灯装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載のカットアウト装置の発明は、全波整流装置と;全波整流装置の出力端子間に接続されたゲート付きの双方向性または単方向性の半導体素子と;半導体素子に並列的に接続され、全波整流装置の入力端子間に所定電圧以上の交流電圧が入力されたときに半導体素子のゲートに電圧を供給して半導体素子を導通させるように構成された電圧応動制御回路と;を具備していることを特徴とする。
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。
ゲート付きの双方向性の半導体素子は、例えばトライアックであり、ゲート付きの単方向性の半導体素子は、例えばサイリスタである。半導体素子は、全波整流装置の正極側から負極側に電流が流れるように接続される。
所定電圧は、当該電圧以上のときに電圧応動制御回路により半導体素子が導通され、当該電圧を下回るときに半導体素子が導通されない電圧値となっている。
本発明によれば、全波整流装置から出力される全波電圧により、半導体素子の主電極間、ゲートに印加される電圧の極性が常時同じにされているので、半導体素子のトリガー感度の相違によらず、半導体素子は安定して導通する。そして、半導体素子は、全波電圧の低電圧時においても安定して導通する。
請求項2に記載のカットアウト装置の発明は、ゲート付きの双方向性または互いに逆方向に接続された一対の単方向性の半導体素子と;半導体素子に並列的に接続され、半導体素子の両端間に所定電圧以上の交流電圧が入力されたときに半導体素子のゲートに電圧を供給して半導体素子を導通させるように構成された電圧応動制御回路と;半導体素子に並列的に接続されるとともに半導体素子の熱に応動するように配設され、半導体素子の表面温度が所定値以上のときに導通するサーモスタットと;を具備していることを特徴とする。
本発明によれば、半導体素子が導通して表面温度が所定値以上になると、サーモスタットが導通し、サーモスタットに電流が流れ、半導体素子に電流がほとんど流れず、半導体素子の温度上昇が防止される。そして、半導体素子の温度が低下すると、サーモスタットは導通しなくなり、再び半導体素子に電流が流れるようになる。
請求項3に記載の標識灯用カットアウト装置の発明は、標識灯の給電手段に対して標識灯と並列的に接続された全波整流装置と;全波整流装置の出力端子間に接続されたゲート付きの双方向性または単方向性の半導体素子と;半導体素子に並列的に接続され、標識灯のランプが不点になったときに給電手段に作用する交流電圧に応動して半導体素子のゲートに電圧を供給して半導体素子を導通させるように構成された電圧応動制御回路と;を具備していることを特徴とする。
給電手段は、例えば標識灯の入力端子が接続され、交流電源が供給されている給電端子である。
本発明によれば、標識用カットアウト装置の半導体素子は、標識灯のランプが不点になったときに、給電手段に作用する交流電圧に応動する電圧応動制御回路により導通される。そして、全波整流回路の出力端子間に発生する全波電圧により、半導体素子の主電極間、ゲートに印加される電圧の極性を常に同じにすることができるので、半導体素子のトリガー感度の相違によらず、全波電圧の低電圧時においても安定して導通する。これにより、標識灯のランプが不点になったときに給電手段の間が安定して短絡される。
請求項4に記載の標識灯用カットアウト装置の発明は、標識灯の給電手段に対して標識灯と並列的に接続されたゲート付きの双方向性または互いに逆方向に接続された一対の単方向性の半導体素子と;半導体素子に並列的に接続され、標識灯のランプが不点になったときに給電手段に作用する交流電圧に応動して半導体素子のゲートに電圧を供給して半導体素子を導通させるように構成された電圧応動制御回路と;半導体素子に並列的に接続されるとともに半導体素子の熱に応動するように配設され、半導体素子の表面温度が所定値以上のときに導通するサーモスタットと;を具備していることを特徴とする。
本発明によれば、標識灯用カットアウト装置の半導体素子は、標識灯のランプが不点になったときに給電手段に作用する交流電圧に応動する電圧応動制御回路により導通される。そして、半導体素子の表面温度が所定値以上になると、サーモスタットに電流が流れるようになり、半導体素子の温度上昇が防止されるとともに、給電手段の間の短絡が維持される。そして、半導体素子の温度が低下すると、サーモスタットは導通しなくなり、再び半導体素子により給電手段の間が短絡される。
請求項5に記載の標識灯装置の発明は、基台と;基台に装着された標識灯と;基台側に配設され、標識灯に接続して給電する給電手段と;基台側に配設された請求項3または4記載の標識灯用カットアウト装置と;を具備していることを特徴とする。
標識灯装置は、埋込形および地上形のいずれであってもよい。また、空港用、道路用など多用な用途のいずれであってもよい。
標識灯のランプは、ハロゲンランプなどの白熱ランプ、発光ダイオードなど、特に問わない。
本発明によれば、標識灯のランプが不点になったときに、標識灯用カットアウト装置が安定して導通する結果、給電手段の間が安定して短絡される標識灯装置が提供される。
請求項1の発明によれば、全波整流装置から出力される全波電圧により、半導体素子の主電極間、ゲートに印加される電圧の極性が常時同じにされるので、全波整流装置から出力された全波電圧の低電圧時においても、半導体素子は安定して導通でき、全波整流装置の入力端子が接続される交流電源の給電端子間を安定して短絡することができる。
請求項2の発明によれば、カットアウト装置の半導体素子が導通して表面温度が所定値以上になると、サーモスタットに電流が流れ、半導体素子の温度上昇が防止されるので、半導体素子の熱破壊を防止することができる。その結果、カットアウト装置は、安定して給電端子間を短絡することができる。
請求項3の発明によれば、標識灯のランプが不点になったときに、全波整流回路の出力端子間に発生する全波電圧により、半導体素子の主電極間、ゲートに印加される電圧の極性が常に同じにされるので、全波電圧の低電圧時においても、半導体素子は安定して導通し、給電手段の間を安定して短絡することができる。
請求項4の発明によれば、標識灯のランプが不点になったときに、標識灯用カットアウト装置の半導体素子は、給電手段に作用する交流電圧に応動する電圧応動制御回路により導通され、半導体素子の表面温度が所定値以上になると、サーモスタットに電流が流れるようになり、半導体素子の温度上昇が防止されるので、標識灯用カットアウト装置の信頼性を向上させることができる。
請求項5の発明によれば、標識灯のランプが不点になったときに、標識灯用カットアウト装置が安定して短絡される結果、給電手段の間が安定して短絡され、他の標識灯の動作を保護する標識灯装置を提供することができる。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1〜図3は、本発明の第1の実施形態を示し、図1は航空標識灯の概略断面図、図2は航空標識灯の接続図、図3は標識灯用カットアウト装置であり、(a)は回路図、(b)は他の構成の回路図である。なお、図3において、図5と同一部分には同一符号を付す。
図1において、標識灯装置1は、基台2、標識灯としての航空標識灯3、給電手段としての電気ケーブル4および標識灯用カットアウト装置5を有して構成されている。
基台2は、有底の略円筒状に形成され、地中に埋設されている。基台2は、航空標識灯3を装着している。
航空標識灯3は、標識灯本体6、プリズム7および反射鏡8付きのハロゲンランプ9を有して構成されている。標識灯本体6は、上部灯体10および下部灯体11からなり、図示しないボルト等を用いて覆合され、内部空間が形成されている。標識灯本体6は、基台2に図示しないボルト等を用いて固定されている。そして、上部灯体10には、内部空間側から外部空間側に向かって斜め方向に略円柱状の光出射口12が形成されている。
プリズム7は、少なくとも可視光が透過される強化ガラスからなり、上部灯体10の光出射口12の内壁に密接されるように配設されている。プリズム7は、ハロゲンランプ9からの放射光を所定の方向に出射させている。
そして、プリズム7および光出射口12の内壁の間には、防水用部材としての筒状のガスケット14がプリズム7を内包するようにして設けられている。
ハロゲンランプ9は、点灯装置15により点灯が制御されている。この点灯装置15は、下部灯体11に配設されている。そして、点灯装置15は、雄コネクタ16付きの電気コード17に接続されている。雄コネクタ16の接続ピン18,18は、点灯装置15すなわち航空標識灯1の入力端子を形成している。
給電手段としての電気ケーブル4は、定電流源の交流電圧を航空標識灯3に供給するものであり、基台2の側部2aの貫通孔19から基台2の内部空間に引き込まれている。図2に示すように、多数の航空標識灯3は、定電流源20に対して電気ケーブル4を介して直列接続されている。電気ケーブル4は、定電流源20の給電線21に直列接続されたトランスLTの二次側に直列的に接続されている。そして、標識灯用カットアウト装置5は、航空標識灯3と並列的になるように、航空標識灯3の給電手段である電気ケーブル4に並列的に接続されている。
図1において、標識灯用カットアウト装置5は、円筒状絶縁ケース22が基台2の底面に設けられた支持台23に固定されている。円筒状絶縁ケース22は、一端側に雌コネクタ24、他端側に接続ピン25,25を有する雄コネクタ26が設けられ、内部に電子回路が配設されている。雌コネクタ24には、電気コード17の雄コネクタ16の接続ピン18,18が挿入され、雄コネクタ26の接続ピン25,25は、電気ケーブル4の雌コネクタ4Aに挿入されている。そして、雌コネクタ24の給電端子(図示しない。)と雄コネクタ26の接続ピン25,25は、円筒状絶縁ケース22内で電気的に接続されている。これにより、航空標識灯3の入力端子である雄コネクタ16の接続ピン18,18には、定電流源20から交流電圧が供給され、点灯装置15の制御によりハロゲンランプ9が点灯する。そして、標識灯用カットアウト装置5は、電気ケーブル4に対して航空標識灯3と並列的に接続されている。
標識灯用カットアウト装置5は、図3(a)に示すように、全波整流装置としての整流器27、電圧応動制御回路28およびゲートG付きの双方向性の半導体素子29であるトライアックTR1を有して構成されている。
整流器27は、ダイオードブリッジからなり、当該入力端子が入力端子t1,t2に接続されている。入力端子t1,t2は、雄コネクタ26の接続ピン25,25にそれぞれ電気接続している。そして、整流器27の出力端子間にトライアックTR1が接続され、さらに電圧応動制御回路28が接続されている。
トライアックTR1は、主電極としての第1の電極T1および第2の電極T2に対して双方向に電流が流れる。そして、ゲートGに所定のゲート電圧が印加(供給)されると、導通し、保持電流以下となるまで導通が継続される。
電圧応動制御回路28は、トライアックTR1の主電極(T1,T2)間に接続された抵抗R1および抵抗R2の直列回路と、抵抗R1および抵抗R2の中点A1とトライアックTR1のゲートGとの間に接続されたトリガーダイオードTD1を有して構成されている。電圧応動制御回路28は、トライアックTR1に並列的に接続されている。そして、電圧応動制御回路28は、整流器27の出力端子に発生した全波電圧を抵抗R1および抵抗R2で分圧し、抵抗R2の両端電圧が所定値(トリガー電圧)に上昇すると、トリガーダイオードTD1が導通して、トリガー電圧をトライアックTRT1のゲートGに供給してトライアックTR1を導通させる。
航空標識灯3のハロゲンランプ9が点灯していると、航空標識灯3と並列的に接続している一対の入力端子t1,t2間の電圧は相対的に低く、抵抗R2の両端間に発生する電圧は、所定値(トリガー電圧)以下となっている。しかし、航空標識灯3のハロゲンランプ9が不点になると、電気ケーブル4のコネクタ4Aの給電端子に、すなわち一対の入力端子t1,t2に、ハロゲンランプ9の点灯時よりも相対的に高電圧(所定電圧以上の交流電圧)が発生するようになる。このとき、抵抗R2の両端電圧が所定値(トリガー電圧)以上になるように、当該抵抗値などが予め設定されている。そして、抵抗R2の両端電圧がトリガーダイオードTD1を介してトライアックTR1のゲートGに印加されると、トライアックTR1が導通する。
このように、電圧応動制御回路28は、航空標識灯3のハロゲンランプ9が不点となったときに、電気ケーブル4の給電端子に作用する交流電圧に応動してトライアックTR1のゲートGにトリガー電圧を供給してトライアックTR1を導通させるように構成されている。
トライアックTR1は、整流器27の全波電圧が主電極T2,T1間に印加され、常時、主電極T2側から主電極T1側に電流が流れる。すなわち、常に、主電極T2側が正の電圧、主電極T1側が負の電圧になっている。そして、抵抗R2の両端において、トライアックTR1の第1の電極T1側よりも中点A1側の電圧が高いので、トライアックTR1のゲートGには、常時、正の電圧が印加される。すなわち、トライアックTR1の主電極T1,T2間、ゲートGに印加される電圧極性が常に同じであり、このときの電圧極性は、トライアックTR1を導通させるオンタイミングを早くするものである。したがって、整流器27の全波電圧の低電圧時においても、すなわち電気ケーブル4の給電端子に作用する交流電圧の低電圧時においても安定して導通するようになる。
そして、標識灯用カットアウト装置5と直列接続されている他の航空標識灯3への通電期間の停止が最小限に抑制され、航空標識灯3からの明るさが維持される。
そして、整流器27は、全波電圧を発生し、正極側の出力端子から負極側の出力端子に電流が流れているので、双方向性のトライアックTR1に代えて、図3(b)に示すように、単方向性のサイリスタSCR1の半導体素子29Aを用いることができる。図3(b)に示す標識灯用カットアウト装置30は、サイリスタSCR1の主電極としてのアノードを整流器27の正極側の出力端子に接続し、主電極としてのカソードを負極側の出力端子に接続したものであり、標識灯用カットアウト装置5と同様な作用、効果が得られる。
なお、上記第1の実施形態において、標識灯として埋込形の航空標識灯3を用いて説明したが、これらに限らず、埋込形、露出形を問わず、道路用、信号用など、屋外に設置される標識灯であればよい。
次に、本発明の第2の実施形態について述べる。
図4は、本発明の第2の実施形態を示す標識灯用カットアウト装置であり、(a)は回路図、(b)は他の構成の回路図である。なお、図3と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
図4(a)に示す標識灯用カットアウト装置31は、図3(a)に示す標識灯用カットアウト装置5において、整流器27を設けず、トライアックTR1に並列的に(主電極T1,T2間に)サーモスタット32を接続している。
サーモスタット32は、トライアックTR1の表面に密着または密接させてトライアックTR1の熱に応動するように配設されている。そして、トライアックTR1の表面温度が所定値以上、例えば80℃以上のときに導通し、一旦導通すると、トライアックTR1の表面温度が例えば70℃以下となったときに非導通するように形成されている。
電圧応動制御回路28は、一対の入力端子t1,t2間に直接的に接続されている。そして、航空標識灯3のハロゲンランプ9が点灯しているときは、トライアックTR1を導通させないが、航空標識灯3のハロゲンランプ9が不点になると、入力端子t1,t2間に発生する高電圧に応動してトライアックTR1のゲートGにトリガー電圧を供給してトライアックTR1を導通させる。トライアックTR1が導通することにより、一対の入力端子t1,t2間が短絡される。
トライアックTR1が導通すると、トライアックTR1は、発熱するようになる。そして、トライアックTR1の表面温度が80℃(所定値)以上になると、サーモスタット32が導通し、一対の入力端子t1,t2を短絡する。このとき、サーモスタット32に電流が流れ、トライアックTR1に電流がほとんど流れなくなる。サーモスタット32は、ほとんど発熱しないので、トライアックTR1の温度が徐々に低下していく。そして、トライアックTR1の表面温度が70℃以下になると、サーモスタット32が導通しなくなる。サーモスタット32が導通しなくなると、トライアックTR1が導通する。このように、トライアックTR1は、表面温度が80℃(所定値)以上に温度上昇することが防止されるので、トライアックTR1の熱破壊が防止される。この結果、標識灯用カットアウト装置31により、安定して一対の入力端子t1,t2(電気ケーブル4の給電端子)間が短絡される。すなわち、標識灯用カットアウト装置31の信頼性が向上される。
図4(b)に示す標識灯用カットアウト装置31は、図4(a)に示す標識灯用カットアウト装置31において、双方向性のトライアックTR1に代えて、ゲート付きの互いに逆方向に接続された一対の単方向性の半導体素子29A,29AであるサイリスタSCR1,SCR1を接続したものである。そして、サーモスタット32は、一対のサイリスタSCR1,SCR1のそれぞれの表面に密着するように挟持されて配設されている。
一対のサイリスタSCR1,SCR1は、図4(a)に示す標識灯用カットアウト装置31のトライアックTR1と同様に、表面温度が所定値以上に温度上昇することが防止されて、熱破壊が防止される。この結果、標識灯用カットアウト装置33は、安定して一対の入力端子t1,t2(電気ケーブル4の給電端子)間を短絡するとともに、その信頼性が向上される。
なお、第1の実施形態の標識灯用カットアウト装置5,30および第2の実施形態の標識灯用カットアウト装置31,33は、汎用の電気機器のカットアウト装置としても使用できるものである。すなわち、一対の入力端子t1,t2間に所定電圧以上の交流電圧が入力されたときに、トライアックTR1またはサイリスタSCR1の半導体素子29,29Aを導通させるカットアウト装置に構成してもよい。
TR1…双方向性の半導体素子としてのトライアック
SCR1…単方向性の半導体素子としてのサイリスタ
1…標識灯装置
2…基台
3…標識灯としての航空標識灯
4…給電手段としての電気ケーブル
5,30,31,33…標識灯用カットアウト装置(カットアウト装置)
27…全波整流装置としての整流器
28…電圧応動制御回路
32…サーモスタット
SCR1…単方向性の半導体素子としてのサイリスタ
1…標識灯装置
2…基台
3…標識灯としての航空標識灯
4…給電手段としての電気ケーブル
5,30,31,33…標識灯用カットアウト装置(カットアウト装置)
27…全波整流装置としての整流器
28…電圧応動制御回路
32…サーモスタット
Claims (5)
- 全波整流装置と;
全波整流装置の出力端子間に接続されたゲート付きの双方向性または単方向性の半導体素子と;
半導体素子に並列的に接続され、全波整流装置の入力端子間に所定電圧以上の交流電圧が入力されたときに半導体素子のゲートに電圧を供給して半導体素子を導通させるように構成された電圧応動制御回路と;
を具備していることを特徴とするカットアウト装置。 - ゲート付きの双方向性または互いに逆方向に接続された一対の単方向性の半導体素子と;
半導体素子に並列的に接続され、半導体素子の両端間に所定電圧以上の交流電圧が入力されたときに半導体素子のゲートに電圧を供給して半導体素子を導通させるように構成された電圧応動制御回路と;
半導体素子に並列的に接続されるとともに半導体素子の熱に応動するように配設され、半導体素子の表面温度が所定値以上のときに導通するサーモスタットと;
を具備していることを特徴とするカットアウト装置。 - 標識灯の給電手段に対して標識灯と並列的に接続された全波整流装置と;
全波整流装置の出力端子間に接続されたゲート付きの双方向性または単方向性の半導体素子と;
半導体素子に並列的に接続され、標識灯のランプが不点になったときに給電手段に作用する交流電圧に応動して半導体素子のゲートに電圧を供給して半導体素子を導通させるように構成された電圧応動制御回路と;
を具備していることを特徴とする標識灯用カットアウト装置。 - 標識灯の給電手段に対して標識灯と並列的に接続されたゲート付きの双方向性または互いに逆方向に接続された一対の単方向性の半導体素子と;
半導体素子に並列的に接続され、標識灯のランプが不点になったときに給電手段に作用する交流電圧に応動して半導体素子のゲートに電圧を供給して半導体素子を導通させるように構成された電圧応動制御回路と;
半導体素子に並列的に接続されるとともに半導体素子の熱に応動するように配設され、半導体素子の表面温度が所定値以上のときに導通するサーモスタットと;
を具備していることを特徴とする標識灯用カットアウト装置。 - 基台と;
基台に装着された標識灯と;
基台側に配設され、標識灯に接続して給電する給電手段と;
基台側に配設された請求項3または4記載の標識灯用カットアウト装置と;
を具備していることを特徴とする標識灯装置。
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