JP2006107823A - 灯器発光部、メンテナンス装置及びメンテナンスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＥＤを使用した灯器発光部において、灯器発光部の記憶装置に当該灯器発光部の固定データと点灯時間データを記憶し、そのデータと当該灯器発光部の光量に基づいて保守点検を行うことにより、灯器発光部の寿命を正確に且つ迅速に把握することが可能な灯器発光部、メンテナンス装置、及びメンテナンスシステムを提供する。
【解決手段】 このメンテナンスシステム４０は、例えば信号灯器３０を構成する灯器発光部１と、図４のメンテナンス装置１０と、メンテナンス装置１０の情報出力部１７から出力されたデータを無線により送信する通信機器２０と、メンテナンス情報を集計する集計センタ３２とを備えて構成される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、灯器発光部、メンテナンス装置、及びメンテナンスシステムに関し、さらに詳しくは、灯器発光部の交換時期を正確に判定するメンテナンス装置及びそれを使用したメンテナンスシステムに関するものである。

従来の交通信号機に装備される信号灯器は、緑（Ｇ）、黄（Ｙ）、赤（Ｒ）の各色に着色したガラスをはめ込んだ各容器内に白熱電球を備え、白熱電球をガラス後方より照明することによりガラスの色に応じて発光させる灯器発光部を備えている。しかし、信号の視認性の改善、灯器発光部の信頼性の向上、及びエネルギー問題から、近年では白熱電球タイプの信号灯器から高発光タイプのＬＥＤを使用したＬＥＤ信号灯器に替わりつつある。このＬＥＤ信号灯器は、図７（ａ）に示すように、外観的には従来の信号灯器と同じであるが、図７（ｂ）に示すように灯器発光部５１が縦横に配列された複数のＬＥＤ５３により構成されている点が異なっている。そして各ＬＥＤ５３として、予め割り当てられた特定色の光を発光するＬＥＤを使用するため、強い直射日光を受けた状況下においても発光しているか否かの視認性が優れており、また消費電力、寿命の点でも従来の方式に比べて有利となっている。またＬＥＤは直進性が強く且つ指向性が強い光特性を有するため、特定の領域だけに光を強く照射することができる。このような特性を利用して信号灯器の灯器発光部のＬＥＤにより可視光通信を行う試みが提案されている。
このようにＬＥＤ信号灯器が従来の白熱電球による信号灯器に比べて信号の視認性の改善、灯器発光部の信頼性の向上、及びエネルギー問題の点で有利になったとはいえ、定期的な保守点検の必要性がなくなった訳ではない。即ち、ＬＥＤ信号灯器は上記の有利な点を有する反面、従来の白熱電球による信号灯器に比べて部品コストが圧倒的に高くなるといった問題を抱えている。従って、灯器発光部の交換間隔が長くなったことによるトータルコストの低減を実現するために、灯器発光部の寿命を正確に且つ迅速に把握する保守システムの必要性に迫られている。その点から可視光通信を保守点検に利用することは有利である。
可視光通信に関する従来例として特開平８−７１９３号公報には、データ設定部には、信号機本体から信号灯器Ｇ、Ｙ、Ｒの現在の点灯、消灯、点滅を示すステータス情報が設定され、また、送信すべき交差点の地名や、地理情報（道路案内）、道路の渋滞状況等を示す道路交通情報が設定される。そして点灯又は点滅している信号灯器Ｇ、Ｙ、Ｒの光がステータス情報と道路交通情報により変調される技術が開示されている。また特許文献２、３には路上を走行する車両に対して交通情報を信号機から送信する技術について開示されている。
特開平８−７１９３号公報 特開平１０−２１４３９６号公報 特開２００４−１３４０１公報

しかし従来の白熱電球による信号灯器の場合は、白熱電球を定期的に寿命になる前に交換しており、各信号灯器ごとの使用状況や発光色ごとの使用時間を測定して交換時期を判断することは成されていなかった。
また特許文献１〜３に開示されている可視光通信を使用した機器では、通信内容が保守点検に関する内容ではなく、機器そのものを制御する通信内容であったり、信号機の場合は道路関連情報の通信内容であった。
本発明は、かかる課題に鑑み、ＬＥＤを使用した灯器発光部において、灯器発光部の記憶装置に当該灯器発光部の固定データと点灯時間データを記憶し、そのデータと当該灯器発光部の光量に基づいて保守点検を行うことにより、灯器発光部の寿命を正確に且つ迅速に把握することが可能な灯器発光部、メンテナンス装置、及びメンテナンスシステムを提供することを目的とする。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、複数のＬＥＤを備えた灯器発光部において、前記灯器発光部は前記ＬＥＤの点滅状態を変調する変調部と、該変調部を制御して変調すべき信号を入力する変調制御部と、当該灯器発光部に関する固定データを記憶する固定データ記憶部と、当該灯器発光部の点灯時間を積算する点灯時間積算部と、を備えたことを特徴とする。
従来からＬＥＤの点滅状態を変調する変調部を備えた灯器発光部は存在した。しかし、灯器発光部の寿命を判定するためのデータを記憶した灯器発光部は存在しなかった。そこで本発明では、灯器発光部内にこの灯器発光部の製造番号や製造年月等の固定データを記憶するメモリと、各灯器発光部の点灯時間を積算する点灯時間積算部を設け、これらのデータを変調して灯器発光部から送信するようにした。
請求項２は、前記変調制御部は外部の制御装置からの点灯条件信号に基づいて前記灯器発光部を点滅制御すると共に、前記点灯時間積算部により積算した灯器発光部の点灯時間データと前記固定データ記憶部に記憶されている固定データとを前記変調部により変調し、前記ＬＥＤから可視光として送信することを特徴とする。
本発明では灯器発光部が点灯するたびに、その灯器発光部に関する点灯時間データと固定データを変調し、その変調データに従ってＬＥＤが点滅する。即ち、固定データは不変であるが、点灯時間はリアルタイムに積算されて変動するデータである。
請求項３は、前記灯器発光部を構成するＬＥＤに少なくとも１つ以上の近赤外線用ＬＥＤを直列に接続し、前記変調制御部は前記ＬＥＤを変調することにより、前記ＬＥＤによる可視光通信と共に前記近赤外線用ＬＥＤによる近赤外線通信を可能としたことを特徴とする。
灯器発光部にある複数のＬＥＤは各グループ毎に所定の数単位に直列に接続して点灯される。この理由は直列に駆動することにより、同じ電流で駆動が可能となりＬＥＤの輝度を一定に保つことができるためである。そこで本発明では、この直列回路の中に近赤外線用ＬＥＤを少なくとも１つ以上接続して、可視光通信以外に近赤外線による通信を同時に可能とするものである。

請求項４は、前記固定データ記憶部には、少なくとも当該灯器発光部を製造した製造会社名、当該灯器発光部を製造した製造年月、当該灯器発光部の発光色、及び当該灯器発光部の製造番号を記憶することを特徴とする。
灯器発光部の固定データは、その灯器発光部を製造したときの不変的なデータであり、且つ遡及するために必要なデータである。例えば、製造会社名、製造年月、発光色、及び製造番号等がある。
請求項５は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の灯器発光部から照射される光を受光する受光部と、該受光部により受光した光量を測定する光量測定部と、前記受光部により受光した被変調光を復調する復調部と、前記光量測定部により測定された光量データ及び前記復調部により復調された復調データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された光量データ及び復調データに基づいて前記灯器発光部の交換の可否を判定する判定制御部と、該判定制御部による判定結果を表示するモニタと、該判定結果を外部機器に出力する情報出力部と、を備えたことを特徴とする。
灯器発光部の寿命を判定する１つの方法として、灯器発光部の光量の変化を検出することである。また、固定データから灯器発光部の交換時期を判断することも可能である。そこで本発明では、灯器発光部の光を受光する受光部と、その光の光量を測定する光量測定部と、変調光を復調する復調部と、復調したデータと光量から灯器発光部の寿命を判定する判定制御部と、判定結果を表示するモニタと、データと判定結果を外部に出力する情報出力部とを備える。

請求項６は、前記判定制御部は、前記記憶手段に記憶された光量データ及び復調データを読み出し、前記固定データ記憶部に記憶された製造年月日に基づいて算出される交換時期に達しておらず、且つ前記点灯時間積算部が積算した点灯時間が所定の時間に到達しておらず、且つ前記光量測定部により測定した光量が所定の光量以上であると判定した場合、前記固定データ記憶部に記憶された製造番号の灯器発光部は正常であると判定し、その旨を前記モニタに表示することを特徴とする。
判定制御部が灯器発光部を正常であると判定する判定基準は、その灯器発光部の製造年月が設定した交換時期に到達していないこと、点灯時間が所定の時間に到達していないこと、および光量が所定の光量以上であることの全てを満足することである。その条件が満足されるとその旨をモニタに表示する。
請求項７は、前記判定制御部は、前記記憶手段に記憶された光量データ及び復調データから前記交換時期への到達、点灯時間の超過、及び光量不足の何れか１つ以上を判定した場合、前記固定データ記憶部に記憶された製造番号の灯器発光部は交換すべきであると判定し、その旨を前記モニタに表示することを特徴とする。
判定制御部が灯器発光部を寿命であると判定する判定基準は、その灯器発光部の製造年月が設定した交換時期に到達していること、点灯時間が所定の時間に到達していること、および光量が所定の光量以下であることの何れか１つ以上を満足することである。その条件が満足されるとその旨をモニタに表示する。

請求項８は、前記判定制御部は、前記記憶手段に記憶された光量データ及び復調データに基づいて判定した判定結果と共に、前記固定データ記憶部及び点灯時間積算部のデータを前記情報出力部により送信することを特徴とする。
受光部により受光したデータには、光量データと共に固定データ記憶部及び点灯時間積算部のデータが含まれている。そしてこれらのデータと共に判定制御部が判定した判定結果がある。そこで本発明では、これら全てのデータを外部に送信するものである。
請求項９は、前記情報出力部から出力されたデータを無線により送信する通信機器と、メンテナンス情報を集計する集計センタとを更に備え、請求項１乃至４の何れか一項に記載の灯器発光部のデータを請求項５乃至８の何れか一項に記載のメンテナンス装置により判定し、該判定結果及び前記灯器発光部のデータを前記通信機器を介して前記集計センタに送信することにより、複数個所に設置された灯器発光部のメンテナンス情報を統括管理することを特徴とする。
灯器発光部からメンテナンス装置が受光したデータを無線により集計センタに送信することにより、システムとしてメンテナンス管理を行うことができる。即ち、メンテナンス作業の漏れや、異常データによる判定の誤り等を集計センタにより管理してより正確なメンテナンスを実現することができる。

請求項１の発明によれば、灯器発光部内に灯器発光部の製造番号や製造年月等の固定データを記憶するメモリと、各灯器発光部の点灯時間を積算する点灯時間積算部を設け、これらのデータを変調して灯器発光部から送信するので、灯器発光部が点灯したときに測定することにより、常に現状のデータを受信することができる。
また請求項２では、灯器発光部が点灯するたびに、その灯器発光部に関する点灯時間データと固定データを変調し、その変調データに従ってＬＥＤが点滅するので、固定データとリアルタイムな点灯時間を受信することができる。
また請求項３では、直列回路の中に近赤外線用ＬＥＤを少なくとも１つ以上接続するので、可視光通信以外に近赤外線による通信を同時に行うことができ、状況により通信手段を選択することができる。
また請求項４では、固定データ記憶部には、少なくとも当該灯器発光部を製造した製造会社名、製造年月、発光色、及び製造番号を記憶するので、遡及するために必要なデータを得ることができる。
また請求項５では、メンテナンス装置には灯器発光部の光を受光する受光部と、その光の光量を測定する光量測定部と、変調光を復調する復調部と、復調したデータと光量から灯器発光部の寿命を判定する判定制御部と、判定結果を表示するモニタと、データと判定結果を外部に出力する情報出力部とを備えるので、メンテナンスに必要なデータの取得と、そのデータから灯器発光部が寿命になったか否かを判定して通知することができ、且つそのデータを外部に送信することができる。
また請求項６では、判定制御部が固定データ記憶部、点灯時間積算部及び復調データから総合的に判断して灯器発光部が正常であると判定するので、判定精度が向上する。
また請求項７では、判定制御部が固定データ記憶部、点灯時間積算部及び復調データから総合的に判断して灯器発光部が寿命であると判定するので、判定精度が向上する。
また請求項８では、光量データと共に固定データ記憶部及び点灯時間積算部のデータと共に判定制御部が判定した判定結果のデータを外部に送信するので、そのデータを基に正確なメンテナンスを行うことができる。
また請求項９では、灯器発光部からメンテナンス装置が受光したデータを無線により集計センタに送信するので、メンテナンス作業の漏れや、異常データによる判定の誤り等を集計センタにより管理してより正確なメンテナンスを実現することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態に係る灯器発光部の構成を示すブロック図である。この灯器発光部１はＬＥＤ６の点滅状態を変調する変調部５と、この変調部５を制御して変調すべき信号を入力する変調制御部２と、当該灯器発光部１に関する固定データを記憶する固定データ記憶部３と、当該灯器発光部１の点灯時間を積算する点灯時間積算部４とを備えて構成される。尚ＬＥＤ６は１つでもよいし、複数のＬＥＤの集合でも構わない。また点灯条件信号７は図示しない制御装置からの信号であり、灯器発光部１を点滅させるための信号である。
次にこの灯器発光部１の概略動作について説明する。図示しない制御装置が点灯のための点灯条件信号７を変調制御部２に入力すると、固定データ記憶部３に記憶された固定データと点灯時間積算部４に積算された積算値を変調部５により変調してＬＥＤ６を点灯する。このとき点灯時間積算部４は点灯時間の積算を開始する。そして図示しない制御装置が消灯のための点灯条件信号７を変調制御部２に入力すると、変調制御部２はＬＥＤ６を消灯すると同時に、点灯時間積算部４は点灯時間の積算を停止する。尚、変調制御部２はリアルタイムに積算値を変調してもよいし、消灯するまで積算してその積算値を記憶しておき、再び点灯したときにその積算値を更新するようにしてもよい。

図２は固定データ記憶部３の記憶内容を示す図である。固定データ記憶部３には、図２のように少なくとも当該灯器発光部１を製造した製造会社名３ａ、当該灯器発光部１を製造した製造年月３ｂ、当該灯器発光部１の発光色３ｃ、及び当該灯器発光部１の製造番号３ｄを記憶する。例えば、製造会社名３ａには「ＡＢＣ株式会社」、製造年月３ｂには「１９９０年４月」、発光色３ｃには「緑」、製造番号３ｄには「１２３４５６」のデータが対応付けて記憶されている。これにより、何か灯器発光部１に問題が発生した場合に、これらのデータから遡及するために必要な情報を得ることができる。
図３は本発明の他の実施形態に係る１つの灯器発光部のブロック図である。図３のように灯器発光部１を構成するＬＥＤ６に少なくとも１つ以上の近赤外線用ＬＥＤ９を直列に接続し、変調制御部２はＬＥＤ６を変調することにより、ＬＥＤ６から発光する光８による可視光通信と共に、近赤外線用ＬＥＤ９から発光する近赤外線９ａによる近赤外線通信を可能とする。これにより、状況により可視光通信が不可能な場合に近赤外線通信を選択することができる。
図４は本発明の実施形態に係るメンテナンス装置の構成を示すブロック図である。このメンテナンス装置１０は図１で説明した灯器発光部１から発光される光８を受光する受光部１１と、この受光部１１により受光した光量を測定する光量測定部１２と、受光部１１により受光した被変調光を復調する復調部１３と、光量測定部１２により測定された光量データ及び復調部１３により復調された復調データを記憶するメモリ（記憶手段）１８と、このメモリ１８に記憶された光量データ及び復調データに基づいて灯器発光部１の交換の可否を判定する判定制御部１４と、この判定制御部１４による判定結果を表示するモニタ１５と、操作指示を行う操作部１６と、判定結果を通信機器２０に出力する情報出力部１７とを備えて構成される。尚、図４では受光部１１をメンテナンス装置１０の内部にあるように構成されているが、別体にして図１の灯器発光部１に近接できるように分離した構成にしてもよい。また受光部１１は図３の近赤外線９ａも併せて受光できるようにするのが好ましい。

図５はメンテナンス装置１０の動作を説明するフローチャートである。図４を参照して動作を説明する。メンテナンス装置１０の受光部１１を図１の灯器発光部１に近接して光量測定部１２により光量を測定する（Ｓ１）。そしてその光量データをメモリ１８に記憶する（Ｓ２）。それと並行して受光部１１により受光した可視光データを復調部１３により復調し（Ｓ３）、メモリ１８に復調データを記憶する（Ｓ４）。そして判定制御部１４はメモリ１８に記憶した固定データから製造年月３ｂと交換指定期日を比較し（Ｓ５）、交換指定期日を過ぎていると（Ｓ５でＹＥＳのルート）、交換指定期日が過ぎている旨をモニタ１５に表示する（Ｓ１０）。ステップＳ５で交換指定期日が過ぎていなければ（Ｓ５でＮＯのルート）、判定制御部１４はメモリ１８に記憶した図１の点灯時間積算部４により積算された点灯時間と寿命の基準となる基準時間とを比較し（Ｓ６）、点灯時間が基準時間を過ぎていれば（Ｓ６でＹＥＳのルート）、点灯時間が基準時間を過ぎている旨をモニタ１５に表示する（Ｓ１１）。ステップＳ６で点灯時間が基準時間を過ぎていなければ（Ｓ６でＮＯのルート）、メモリ１８に記憶されている光量と基準光量とを比較し（Ｓ７）、光量が基準光量以下であると（Ｓ７でＹＥＳのルート）、光量が基準光量以下である旨をモニタ１５に表示する（Ｓ１２）。ステップＳ７で光量が基準光量以下でなければ（Ｓ７でＮＯのルート）、灯器発光器１は正常である旨をモニタ１５に表示して（Ｓ８）、判定結果とメモリ１８に記憶したデータを情報出力部１７により通信機器２０に出力する（Ｓ９）。

図６は本発明のメンテナンスシステムの構成を示す図である。このメンテナンスシステム４０は、例えば信号灯器３０を構成する灯器発光部１と、図４のナンス装置１０と、メンテナンス装置１０の情報出力部１７から出力されたデータを無線により送信する通信機器２０と、メンテナンス情報を集計する集計センタ３２とを備えて構成され、図１の灯器発光部１のデータを図４のメンテナンス装置１０により判定し、この判定結果及び灯器発光部１のデータを通信機器２０を介してアンテナ１９から集計センタ３２のアンテナ３１に送信することにより、複数個所に設置された灯器発光部１のメンテナンス情報を統括管理するものである。
このように灯器発光部１からメンテナンス装置１０が受光したデータを通信機器２０により無線で集計センタ３２に送信することにより、システムとしてメンテナンスを管理することができる。即ち、メンテナンス作業の漏れや、異常データによる判定の誤り等を集計センタ３２により管理してより正確なメンテナンスを実現することができる。
以上のように本発明はＬＥＤによる可視光通信が可能な照明機器一般に適用が可能である。

本発明の実施形態に係る灯器発光部の構成を示すブロック図。 本発明の固定データ記憶部３の記憶内容を示す図。 本発明の他の実施形態に係る１つの灯器発光部のブロック図。 本発明の実施形態に係るメンテナンス装置の構成を示すブロック図。 本発明のメンテナンス装置１０の動作を説明するフローチャート。 本発明のメンテナンスシステムの構成を示す図。 従来の信号灯器と灯器発光部の可視光通信を説明する図。

符号の説明

１ 灯器発光部、２ 変調制御部、３ 固定データ記憶部、４ 点灯時間積算部、５ 変調部、６ ＬＥＤ、８ 光、１０ メンテナンス装置、１１ 受光部、１２ 光量測定部、１３ 復調部、１４ 判定制御部、１５ モニタ、１６ 操作部、１７ 情報出力部、１８ メモリ（記憶手段）、２０ 通信機器

Claims (9)

1. 複数のＬＥＤを備えた灯器発光部において、
   前記灯器発光部は前記ＬＥＤの点滅状態を変調する変調部と、該変調部を制御して変調すべき信号を入力する変調制御部と、当該灯器発光部に関する固定データを記憶する固定データ記憶部と、当該灯器発光部の点灯時間を積算する点灯時間積算部と、を備えたことを特徴とする灯器発光部。
2. 前記変調制御部は外部の制御装置からの点灯条件信号に基づいて前記灯器発光部を点滅制御すると共に、前記点灯時間積算部により積算した灯器発光部の点灯時間データと前記固定データ記憶部に記憶されている固定データとを前記変調部により変調し、前記ＬＥＤから可視光として送信することを特徴とする請求項１に記載の灯器発光部。
3. 前記灯器発光部を構成するＬＥＤに少なくとも１つ以上の近赤外線用ＬＥＤを直列に接続し、前記変調制御部は前記ＬＥＤを変調することにより、前記ＬＥＤによる可視光通信と共に前記近赤外線用ＬＥＤによる近赤外線通信を可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載の灯器発光部。
4. 前記固定データ記憶部には、少なくとも当該灯器発光部を製造した製造会社名、当該灯器発光部を製造した製造年月、当該灯器発光部の発光色、及び当該灯器発光部の製造番号を記憶することを特徴とする請求項１、２または３に記載の灯器発光部。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の灯器発光部から照射される光を受光する受光部と、該受光部により受光した光量を測定する光量測定部と、前記受光部により受光した被変調光を復調する復調部と、前記光量測定部により測定された光量データ及び前記復調部により復調された復調データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された光量データ及び復調データに基づいて前記灯器発光部の交換の可否を判定する判定制御部と、該判定制御部による判定結果を表示するモニタと、該判定結果を外部機器に出力する情報出力部と、を備えたことを特徴とするメンテナンス装置。
6. 前記判定制御部は、前記記憶手段に記憶された光量データ及び復調データを読み出し、前記固定データ記憶部に記憶された製造年月日に基づいて算出される交換時期に達しておらず、且つ前記点灯時間積算部が積算した点灯時間が所定の時間に到達しておらず、且つ前記光量測定部により測定した光量が所定の光量以上であると判定した場合、前記固定データ記憶部に記憶された製造番号の灯器発光部は正常であると判定し、その旨を前記モニタに表示することを特徴とする請求項５に記載のメンテナンス装置。
7. 前記判定制御部は、前記記憶手段に記憶された光量データ及び復調データから前記交換時期への到達、点灯時間の超過、及び光量不足の何れか１つ以上を判定した場合、前記固定データ記憶部に記憶された製造番号の灯器発光部は交換すべきであると判定し、その旨を前記モニタに表示することを特徴とする請求項５に記載のメンテナンス装置。
8. 前記判定制御部は、前記記憶手段に記憶された光量データ及び復調データに基づいて判定した判定結果と共に、前記固定データ記憶部及び点灯時間積算部のデータを前記情報出力部により送信することを特徴とする請求項５に記載のメンテナンス装置。
9. 前記情報出力部から出力されたデータを無線により送信する通信機器と、メンテナンス情報を集計する集計センタとを更に備え、請求項１乃至４の何れか一項に記載の灯器発光部のデータを請求項５乃至８の何れか一項に記載のメンテナンス装置により判定し、該判定結果及び前記灯器発光部のデータを前記通信機器を介して前記集計センタに送信することにより、複数個所に設置された灯器発光部のメンテナンス情報を統括管理することを特徴とするメンテナンスシステム。
   

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