JP2006139755A - Ｌｅｄ式標識灯点灯装置及び標識灯システム - Google Patents

Abstract

【課題】 標識灯の狭い容積でも実装でき、光源の光出力が所定の光度比率にできるようにすることである。
【解決手段】 交流定電流電源１１から供給される所定の光度比率に従った出力電流を絶縁カレントトランスを介して入力し整流器１５で整流する。負荷調整回路１８は整流回路１５で整流された電圧をＬＥＤ１４に印加し、ＬＥＤ１４の電圧が所定値以上となるとスイッチ素子Ｇ１をパルス幅制御してＬＥＤ１４をバイパスする回路に流れる電流を調整する。これにより、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに印加される電圧を一定に調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空港などに用いられるＬＥＤ式標識灯を点灯するためのＬＥＤ式標識灯点灯装置及び標識灯システムに関する。

空港などに用いられる標識灯は、その複数が交流定電流電源の出力端に直列接続されることにより付勢される。また、標識灯は、周囲の明るさが変化しても標識の見え方を良好に維持するために、周囲の明るさに応じて交流定電流電源の出力電流を切り換えることによって標識灯が所定の光度比率で作動するように制御される。例えば、交流定電流電源に出力電流の切換タップを配設して、光度比率を１００％、２５％、５％、１％および０．２％の５段階の中から所望により選択できるように構成されている。

また、現行の空港などに用いられる標識灯は、光源にハロゲン電球などの白熱電球を用いている。白熱電球は、タングステンフィラメントを通電加熱した際に発光するので、その比光度−比電流特性が後述する図８に示すようになる。

一方、この種の標識灯において、ハロゲン電球などの光源に代えてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ＬＥＤを光源に変更すれば、省エネルギーになるとともに、寿命が著しく長くなるので、環境にやさしくなるばかりか、メンテナンス費用を大幅に節約することができる。

そこで、標識灯の光源をＬＥＤに変更する場合、現行の空港に既に設備されている交流定電流電源をそのままにして標識灯のみをＬＥＤを光源とするものに変更できれば最も少ない変更で済む。また、一つの交流定電流電源に対して、多数の標識灯が接続される中で、一部の標識灯はハロゲン電球を光源とするものを使用し、残余の標識灯をＬＥＤを光源とするものとする場合もあり得る。

ところが、ハロゲン電球とＬＥＤとでは、図８に示すように、同一光度であっても所要の電流が異なる。図８は、ハロゲン電球およびＬＥＤの比光度−比電流特性を示すグラフである。図８において、横軸は比電流（％）を、縦軸は比光度（％）を、それぞれ示す。曲線Ａはハロゲン電球の特性曲線、曲線ＢはＬＥＤの特性曲線をそれぞれ示す。図８から分かるように、ハロゲン電球は比電流と比光度との関係すなわち比光度−比電流特性が指数関数的曲線になる。これに対して、ＬＥＤは比光度−比電流特性がほぼ直線すなわち正比例の関係になる。

また、交流定電流電源における切換タップは、その出力電流がハロゲン電球を備えた標識灯を付勢した際に所定の光度が得られるように設定されており、例えば表１の中欄に示すとおりである。これに対して、ＬＥＤの場合には、同一光度を得るために必要な電流は、図８に示す比光度−比電流特性から計算すると、表１の右欄に示すとおりである。

（表１）
交流定電流電源 ハロゲン電球（電流） ＬＥＤ（電流）
タップ５（光度１００％） １００．０％（６．６Ａ） １００％（３５０ｍＡ）
タップ４（光度 ２５％） ７８．９％ ２５％
タップ３（光度 ５％） ６２．１％ ５％
タップ２（光度 １％） ５１．５％ １％
タップ１（光度 ０．２％） ４２．４％ ０．２％
ハロゲン電球とＬＥＤとでは、同一光度であっても、所要の電流が異なることが表１から分かる。このため、前述のような交流定電流電源に対してＬＥＤを光源とする標識灯を接続しても、タップ１〜４の位置では所定の光度比率の標識光が得られないということになる。

そこで、上記の問題を解決するために、交流定電流電源の出力電流を検出する電流検出手段を配設するとともに、その検出出力に応じてＬＥＤの発光が所定の光度比率になるように標識灯を制御する点灯制御手段を配設した標識灯システムが本出願人により提案されている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、特許文献２においては、点灯制御手段を配設していることにより、ＬＥＤの比光度−比電流特性と異なる比光度−比電流特性に対応した電流切り換えが行われる交流定電流電源であっても、所定の光度比率で標識灯の光度切り換えを行える。

ところで、標識灯を直列点灯する場合、交流定電流電源から延在する幹線線路の高電圧から標識灯側を導電的に分離するために、ゴム被覆絶縁変圧器を介して負荷を接続するように構成されている。そして、絶縁カレントトランスの２次側から交流定電流電源の出力電流を電流検出手段で検出し、電流検出手段の検出出力に応じて点灯制御手段によりＬＥＤの発光が所定の光度比率になるように標識灯を制御するようにしている。この場合、点灯制御手段は、標識灯に供給される入力電流をパルス幅変調して、ＬＥＤの発光が所定の光度比率になるように標識灯を制御する。また、交流定電流電源を使用して標識灯のＬＥＤを点灯させるには、定電流源を定電圧源に変換してＬＥＤに印加するようにしている。
特表平１１−５１４１３６号（特許請求の範囲、Ｆｉｇ．１） 特開２００２−４９９９２号（第５頁、図２）

しかし、絶縁カレントトランスの１次側が交流定電流電源であり２次側からＬＥＤに印加する電圧源を取り出すようにしているので、負荷の変動により２次電圧が変動する。標識灯は気候条件等により発光光度の切り換えを行うので、ＬＥＤの発光による負荷の変動があり、その負荷の変動に伴い２次電圧が変動する。この負荷の変動があると、負荷変動の度に定電圧化のための素子に負担がかかり信頼性が劣ることになる。

また、ＬＥＤの点灯制御をパルス幅制御回路（ＰＷＭ制御回路）によりパルス幅変調で行っているのでデジタル回路となることから、部品点数が多くなり回路基板が大きくなる。また、マイコン回路でパルス幅制御回路を構成することになるので、コストが高くなってしまう。

図９は、従来のＬＥＤ式標識灯点灯装置の回路図である。交流定電流電源（ＣＣＲ）１１は、例えば、現行のハロゲン電球を用いる標識灯用のもので、前述した光度比率になるように出力電流を切り換えるための電流切換機能を備えている。ゴム被覆絶縁変圧器３４は、交流定電流電源１１が接続された直列接続幹線ケーブル２８に設けられ、ＬＥＤ式標識灯点灯装置１３が接続される分岐ケーブル２９を交流定電流電源（ＣＣＲ）１１に接続される直列接続幹線ケーブル２８の高電圧から導電的に分離する手段として用いられる。

絶縁カレントトランス１２の１次巻線は分岐ケーブル２９に直列接続され、絶縁カレントトランス１２の２次巻線は、ＬＥＤ式標識灯点灯装置１３の整流回路（ＲＥＣ）１５に接続される。

電流検出器１６は、交流定電流電源１１の出力電流を検出する手段であり、電流検出用の巻線を絶縁カレントトランス１２の１次巻線に磁気結合することにより、絶縁カレントトランス１２の１次巻線に流れる電流を検出する変流器を構成している。入力電流検出回路１７は、電流検出器１６を介して入力した交流定電流電源からの出力電流に対応した電流を整流し平均値を交流定電流電源からの出力電流として出力するものである。この出力電流値は光度比率を表している。

整流回路１５は、その交流入力端が絶縁カレントトランス１２の２次巻線に接続され、直流出力端は負荷調整回路１８に接続される。負荷調整回路１８のパルス幅制御回路（ＰＷＭ制御回路）１９は、入力電流検出回路１７から入力された交流定電流電源からの出力電流に基づいて負荷調整を行い、トランス２０を介して定電圧回路２１に出力する。定電圧回路２１は負荷調整回路１８で調整された電圧を整流平滑して、さらにトランス２２を介して電圧調整し、ＬＥＤ１４に定電圧を供給する。定電圧回路２１の電流調整回路２３はＬＥＤ１４に流れる電流をフィードバックしてＬＥＤ１４に流れる電流を一定に保つようにしている。

一方、入力電流検出回路１７から入力された交流定電流電源からの出力電流は、特性変換回路２４に入力され、ハロゲン電球の比光度−比電流特性の交流定電流電源からの出力電流をＬＥＤの比光度−比電流特性に基づく電流に変換する。特性変換回路２４で変換されたＬＥＤの比光度−比電流特性に基づく電流はデューティ制御回路２５に入力され、ＬＥＤを流れる電流が特性変換回路で変換された電流になるようにデューティ制御する。これにより、ＬＥＤの光出力が所定の光度比率になるように制御する。図９では、従来のＬＥＤ式標識灯点灯装置の回路図を示したが、従来の電球式標識灯の場合は、回路は不用である。

図９から分かるように、ＬＥＤ式標識灯点灯装置１３は複雑な回路構成となっており、ＬＥＤ式標識灯点灯装置１３の大きさも大きなものとなる。このことからＬＥＤ式標識灯点灯装置１３をＬＥＤ式標識灯の狭い筐体内に実装することが難しい。

また、従来のものでは、入力電流検出回路１７では電流の平均値で交流定電流電源からの出力電流を検出するようにしているので、光度比率を識別できないことがある。すなわち、交流定電流電源に接続される２次側の負荷が大きい場合と小さい場合とでは、電流波形が変化するので、電流検出器１６で検出した電流の平均値を取った場合には、光度比率を適切に識別できないことがある。

本発明の目的は、標識灯の狭い容積でも実装でき、光源の光出力が所定の光度比率にできるＬＥＤ式標識灯点灯装置及び標識灯システムを提供することである。

請求項１の発明に係わるＬＥＤ式標識灯点灯装置は、交流定電流電源から出力される電流を絶縁カレントトランスを介して入力し整流する整流器と；前記整流器で整流された電流を平滑する平滑素子と；前記平滑素子で平滑された電圧をＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに印加し、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに印加する電圧が所定値以上になると回路の入力電流をバイパスするバイパス回路を有し、このバイパス回路に流れる電流を調整してＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに印加される電圧が一定となるような負荷調整回路と；前記交流定電流電源から供給される電流を電流検出器を介して入力し、入力された電流を検出する入力電流検出回路と；前記交流定電流電源から供給される所定の電流に対し、所定の明るさになるようにＬＥＤ式標識灯のＬＥＤの電流をデューティ制御するデューティ制御回路と；を備えたことを特徴とする。

本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。

交流定電流電源は、定電流化された出力電流を直列接続された複数の負荷としてのＬＥＤ式標識灯に対して出力するものであり、切換タップにより出力電流を切り換えてＬＥＤ式標識灯の光度を所定の割合（光度比率）で点灯することができるものである。すなわち、切換タップは例えば複数の段階で切り換えられ、切換タップの段階に応じて出力電流が変わり光度が変わる。所定の光度比率は、標識灯を設置している周囲の明るさが変化しても、標識灯の見え方を常に良好に維持することを目的として、標識灯の光度をそのときの周囲の明るさに応じて制御するために定められる。通常、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤの比光度−比電流特性とは異なる比光度−比電流特性、例えばハロゲン電球等の白熱電球の比光度−比電流特性に基づいて定められている。

負荷調整回路は、整流回路で整流された電圧を入力し、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに印加される電圧を一定に調整するものであり、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに印加される電圧が所定値以上となると、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤをバイパスする回路を形成し、そのバイパス回路に流れる電流を調整して、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに印加される電圧を一定に調整する。この場合の所定値とは、所定の光度比率に基づく出力電流でＬＥＤが点灯しているときのＬＥＤの電圧である。

入力電流検出回路は、電流検出器を介して入力した電流に基づいて交流定電流電源からの出力電流を検出するものである。特性変換回路は、出力電流検出器で検出されたＬＥＤの比光度−比電流特性とは異なる比光度−比電流特性の交流定電流電源に対して、ＬＥＤの比光度−比電流特性をその異なる比光度−比電流特性に変換するものである。

例えば、交流定電流電源からの出力電流が電球の比光度−比電流特性である場合には、電球の光度比率に基づく出力電流に対して、ＬＥＤの光度が電球の光度と同じになるようにＬＥＤへの出力電流を変換する。つまり、ＬＥＤの比光度−比電流特性を電球の比光度−比電流特性に変換する。デューティ制御回路は、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤを流れる電流を特性変換回路で変換された電流になるようにデューティ制御するものである。

請求項２の発明に係わるＬＥＤ式標識灯点灯装置は、請求項１の発明において、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤの電圧に代えて、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤの電流が所定値以上となると、回路の入力電流をバイパスする回路に流れる電流を調整してＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに供給する電流を一定に調整することを特徴とする。

本発明は、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤの電圧に代えて、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに供給する電流を一定に調整するようにしたものである。負荷調整回路は、整流回路で整流された電圧を入力し、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに供給される電流が所定値以上となると、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤをバイパスする回路を形成し、そのバイパス回路に流れる電流を調整して、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに供給される電流を一定に調整する。これにより、ＬＥＤ式標識灯点灯装置が簡素化される。

請求項３の発明に係わるＬＥＤ式標識灯点灯装置は、請求項２の発明において、前記負荷調整回路は、ＬＥＤに供給される電流のピーク値を検出するピーク値検出回路を有し、前記ピーク値検出回路で検出された電流をＬＥＤの電流とすることを特徴とする。

本発明は、請求項２のＬＥＤの電流として、ＬＥＤに供給される電流のピーク値を用いたものである。ＬＥＤの電流の検出には、例えば抵抗器が用いられＬＥＤの電流の大きさに比例した電圧値を抵抗値で得て、その抵抗器の電圧値を積分回路や平滑回路等に入力してＬＥＤの電流を検出するようにしている。しかし、ＬＥＤの点灯制御がパルス幅制御（ＰＷＭ）される場合には、ＬＥＤにはオンデューティ期間しか電流が流れないので、積分回路や平滑回路等で平均化され平均値を検出してしまうことがある。平均値はピーク値より小さいので、ＬＥＤの電流がピーク値を超えてもＬＥＤの電流が所定値以上とならず、バイパス回路が動作しない。従って、瞬時においてはＬＥＤに印加される電圧が大きくなってしまうことがある。

そこで、ＬＥＤの電流として、ＬＥＤに供給される電流のピーク値を検出し、ピーク値が所定値以上となったときにバイパス回路を動作させる。これにより、ＬＥＤの点灯制御がパルス幅制御（ＰＷＭ）される場合であってもＬＥＤに印加される電圧を所定の電圧とすることができる。

請求項４の発明に係わるＬＥＤ式標識灯点灯装置は、請求項１または２の発明において、前記入力電流検出回路は、前記交流定電流電源からの供給電流を実効値検出することを特徴とする。

本発明は、入力電流検出回路は、電流検出器を介して入力した電流の実効値に基づいて交流定電流電源からの出力電流を検出するようにしたものである。電流検出器を介して入力した電流の平均値ではなく実効値で交流定電流電源からの出力電流を検出するので、絶縁カレントトランス１２の２次側の負荷が変動し絶縁カレントトランス１２の１次側の電圧が変動した場合であっても切換タップがどの段階のものであるかを識別でき、従って光度比率を適切に識別できる。

請求項５の発明に係わるＬＥＤ式標識灯点灯装置は、請求項１ないし３のいずれか一記載の発明において、前記入力電流検出回路で検出された入力電流を基に、電球の比光度−比電流特性にＬＥＤの比光度−比電流特性を変換する特性変換回路と；前記ＬＥＤに流れる電流が、前記特性変換回路で変換された電流になるようにデューティ制御するデューティ制御回路と；を備えたことを特徴とする。

本発明は、交流定電流電源からの出力電流が電球の比光度−比電流特性である場合には、電球の比光度−比電流特性にＬＥＤの比光度−比電流特性を変換するようにしたものである。

請求項６の発明に係わる標識灯システムは、請求項５記載のＬＥＤ式標識灯点灯装置に接続され光源がＬＥＤであるＬＥＤ式標識灯と；光源が電球である電球式標識灯と；ＬＥＤ式標識灯と電球式標識灯とを混在して直列接続する直列接続幹線ケーブルと；切換タップを切り換えて複数の光度比率に対応した出力電流を前記直列接続幹線ケーブルに出力する出力する交流定電流電源と；を備えたことを特徴とする。

本発明は、光源がＬＥＤであるＬＥＤ式標識灯と、光源が電球である電球式標識灯とが混在する場合に、ＬＥＤ式標識灯に対しては電球の比光度−比電流特性にＬＥＤの比光度−比電流特性を変換した電流を供給し、電球式標識灯に対しては交流定電流電源からの電球の比光度−比電流特性の電流を出力し、同じ交流定電流電源から電球式標識灯及びＬＥＤ式標識灯に所定の光度比率に従った同じ光出力を出力するようにしたものである。

請求項１、２の発明によれば、整流回路で整流された電圧を標識灯のＬＥＤに印加し、標識灯のＬＥＤの電圧または電流が所定値以上となると標識灯のＬＥＤをバイパスする回路を形成し、そのバイパス回路に流れる電流を調整して、標識灯のＬＥＤに印加される電圧または電流を一定に調整するので、ＬＥＤ式標識灯点灯装置を簡素化でき、標識灯の狭い容積でも実装できる。

請求項３の発明によれば、ＬＥＤの点灯制御がパルス幅制御（ＰＷＭ）される場合であってもＬＥＤに印加される電圧を所定の電圧とすることができる。

請求項４の発明によれば、電流検出器を介して入力した電流の平均値ではなく実効値で交流定電流電源からの出力電流を検出するので、交流定電流電源からの出力電流の切換タップがどの段階のものであるかを識別でき、従って光度比率を適切に識別できる。

請求項５の発明によれば、交流定電流電源からの出力電流が電球の比光度−比電流特性である場合であってもＬＥＤ標識灯を所定の光度比率で点灯できる。

請求項６の発明によれば、光源がＬＥＤであるＬＥＤ式標識灯と、光源が電球である電球式標識灯とが混在する標識灯システムに対して、同じ交流定電流電源から所定の光度比率に従った同じ出力電流を供給できる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わるＬＥＤ式標識灯点灯装置１３の回路図である。交流定電流電源は複数の切換タップを有し、定電流化された複数段階の出力電流を切換タップで切り換えられて出力するものであり、光度比率に応じて切換タップで出力電流の切り換えが可能に構成されている。この切換タップの段階に応じて出力電流が変わり所定の光度比率が変わり、その光度比率は、通常、表１の中欄に示したハロゲン電球（白熱電球）の比光度−比電流特性に合わせられている。従って、所定の光度比率は切換タップの切り換えによる交流定電流電源１１の出力電流で表される。

交流定電流電源１１から供給される所定の光度比率に従った出力電流は、直列接続幹線ケーブル２８のゴム被覆絶縁変圧器３４を介して分岐ケーブル２９の供給され、絶縁カレントトランス１２を介して整流器１５に入力される。それとともに、絶縁カレントトランス１２の１次巻線に磁気結合され、絶縁カレントトランス１２の１次巻線に流れる電流を検出する電流検出器１６を介して入力電流検出回路１７に入力される。

整流回路１５で整流された電圧は負荷調整回路１８に入力される。すなわち、スイッチ素子Ｑ１、ダイオードＤと平滑コンデンサＣとの直列回路、ダイオードＤと抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との直列回路、ダイオードＤとＬＥＤ１４とスイッチ素子Ｑ２と抵抗Ｒ３との直列回路にそれぞれ印加される。

スイッチ素子Ｑ１はＬＥＤ１４をバイパスするバイパス回路を形成するものであり、パルス幅制御回路１９により駆動制御される。パルス幅制御回路１９は、ＬＥＤ１４の電圧を、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とで分圧された抵抗Ｒ２の電圧をフィードバック回路３１を介してフィードバックして検出し、ＬＥＤ１４の電圧が所定値以上となると、スイッチ素子Ｑ１をパルス幅制御し、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに印加される電圧を一定に調整する。

なお、スイッチ素子Ｑ１、ダイオードＤ、平滑コンデンサＣからなる回路は、昇圧チョッパ回路に類似した回路構成であるが、整流器１５とダイオードＤとの間にインダクタンスがない点で相違する。インダクタンスがないとスイッチ素子Ｑ１がオンしたときに整流器１５が短絡してしまうことになるが、交流定電流電源１１は光度比率に応じた出力電流を出力する定電流源であるため、絶縁カレントトランス１２を介して整流器１５で整流された電源も定電流源である。従って、スイッチ素子Ｑ１がオンしたときに大電流が流れることはない。

一方、電流検出器１６を介して入力した電流に基づいて交流定電流電源１１からの出力電流を検出する。この場合、入力電流検出回路１７は、入力した電流の実効値に基づいて交流定電流電源１１からの出力電流を検出する。これは、入力電流検出回路１７で検出した出力電流の値は光度比率を表すので、光度比率を適切に識別できるようにするためである。すなわち、交流定電流電源の負荷が変動したときには、出力電流値が同一であっても１次側の電流の平均値で出力電流値を検出する場合には、交流定電流電源１１からの出力電流値が得られない場合があるからである。

いま、交流定電流電源１１からの出力電流が電球の比光度−比電流特性で変化すると、この場合には、ＬＥＤの光度比率に基づく電流では光度比が合わないからＬＥＤの光度比率に変換する必要がある。そこで、特性変換回路２４でその変換を行う。すなわち、特性変換回路２４は、出力電流検出器１７で検出された出力電流を電球の比光度−比電流特性に基づいてＬＥＤが所定の光度となるように電流に変換する。デューティ制御回路２５は、ＬＥＤを流れる電流が特性変換回路２４で変換された電流になるようにスイッチ素子Ｑ２をデューティ制御する。

ここで、入力電流検出回路１７が入力した電流の実効値に基づいて交流定電流電源１１からの出力電流を検出する理由について説明する。交流定電流電源１１からの出力電流は電球の比光度−比電流特性で変化するものとする。図２は交流定電流電源１１の切換タップがタップ５（光度１００％）で交流定電流電源１１に接続される負荷が大きい場合の交流定電流電源１１の出力電流および電流検出器の２次側の平均電流の波形図、図３は交流定電流電源１１の切換タップがタップ５（光度１００％）で交流定電流電源１１に接続される負荷が小さい場合の交流定電流電源１１の出力電流および電流検出器の２次側の平均電流の波形図である。

交流定電流電源１１の切換タップがタップ５（光度１００％）であるときは、交流定電流電源１１は表１の中欄に示すようにハロゲン電球（白熱電球）の比光度−比電流特性に基づき、光度比率１００％に対応する出力電流（例えば６．６Ａ）を供給する。なお、図２および図３では、光度比率１００％に対応する出力電流として、位相制御されたものを示している。

光度比率１００％であり負荷が最大負荷であるときには、本来的には、その出力電流を位相制御する必要はないが、負荷が最大負荷であるときにおいても、光度比率１００％に対応する出力電流の位相制御することが望ましい。これは、負荷電圧の変動や誤差があった場合に、その変動や誤差を吸収できるようにするためである。

切換タップがタップ５（光度１００％）のときは、交流定電流電源１１は、交流定電流電源１１に接続される負荷の大きさに関係なく、光度比率１００％に対応する出力電流（例えば６．６Ａ）を供給することになる。負荷で消費する電力は負荷が軽いほど少なくなることから、負荷が軽いときは、図３に示すように、交流定電流電源１１の出力電流が位相制御され、図２に示す負荷が大きいときより出力電流の出力期間が小さくなる。この場合、交流定電流電源１１の出力電流の実効値は同じに保持されるので、負荷が軽くなればなるほど交流定電流電源１１の出力電流の波高値は大きくなる。

ここで、図２および図３に示すように、電流検出器の２次側すなわち入力側の平均電流は、位相制御された交流定電流電源１１の出力電流の斜線部の面積に比例する。従って、交流定電流電源１１の出力電流が同じ光度比率１００％に対応する出力電流であっても、交流定電流電源１１に接続される負荷の大きさによって入力側の平均電流は異なってくる。これは、交流定電流電源１１の出力電流の実効値は同じに保持して、位相制御により負荷電力を調整するためである。

このように、交流定電流電源１１からの同じ光度比率の出力電流であっても、交流定電流電源１１に接続される負荷の大きさによって、電流検出器の２次側すなわち入力側の平均電流が異なっている。従って、入力側の平均電流により、交流定電流電源１１からの出力電流を検出すると誤差が大きくなり、出力電流だけからは、どの段階の切換タップ（どの光度比率）であるかの判定が難しくなる。

そこで、入力電流検出回路１７が入力した電流の実効値に基づいて交流定電流電源１１からの出力電流を検出するようにし、出力電流の判定により、どの段階の切換タップであるかを判定できるようにしている。

第１の実施の形態によれば、整流回路１５で整流された電圧をＬＥＤ１４に印加し、ＬＥＤ１４の電圧が所定値以上となるとＬＥＤ１４をバイパスする回路を形成し、そのバイパス回路に流れる電流を調整して、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに印加される電圧を一定に調整するので、ＬＥＤ式標識灯点灯装置を簡素化でき、標識灯の狭い容積でも実装できる。また、電流検出器を介して入力した電流の平均値ではなく実効値で交流定電流電源からの出力電流を検出するので、交流定電流電源からの出力電流の切換タップがどの段階のものであるかを識別でき、光度比率を適切に識別できる。

（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態に係わるＬＥＤ式標識灯点灯装置１３の回路図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、ＬＥＤ１４の電圧に代えて、ＬＥＤ１４に供給する電流を一定に調整するようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図４において、負荷調整回路１８の抵抗Ｒ１、Ｒ２を省略し、負荷調整回路１８のパルス幅制御回路１９は、抵抗Ｒ３に流れる電流をＬＥＤ１４に供給される電流としてフィードバック回路３１でフィードバックして検出する。そして、ＬＥＤ１４に供給される電流が所定値以上となると、パルス幅制御回路１９はスイッチ素子Ｑ１をパルス幅制御してＬＥＤ１４をバイパスする回路を形成する。すなわち、そのバイパス回路に流れる電流を調整して、ＬＥＤ１４に供給される電流を一定に調整する。

図５はフィードバック回路３１の一例の回路図である。ＬＥＤの電流は抵抗器Ｒ３に流れる電流により検出される。すなわち、コンデンサＣ１の両端電圧が抵抗Ｒ３の両端電圧に等しくなるまでダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に電流が流れ、コンデンサＣ１の両端電圧が抵抗Ｒ３の両端電圧に等しくなると、ダイオードＤ１を介した電流は流れなくなる。このときのコンデンサＣ１の両端電圧はＬＥＤの電流を表している。そして、コンデンサＣ１の両端電圧は演算増幅器３２Ａで予め定めた設定電圧Ｅ１（ＬＥＤの電流目標値）と比較され、コンデンサＣ１の両端電圧（ＬＥＤの電流）が演算増幅器３２Ａで予め定めた設定電圧（ＬＥＤの電流目標値）になるように、パルス幅制御回路１９はバイパス回路に流れる電流を調整して、ＬＥＤ１４に供給される電流を一定に調整する。このように、ＬＥＤの電流の大きさに比例した電圧値を抵抗Ｒ３で得て、その抵抗Ｒ３の電圧値をコンデンサＣ１に入力してＬＥＤの電流を検出するようにしている。

ここで、ＬＥＤの点灯制御がパルス幅制御（ＰＷＭ）される場合には、ＬＥＤの電流にはオン期間とオフ期間とがあることになる。そうした場合、図５に示したフィードバック回路３１のコンデンサＣ１は、ＬＥＤの電流のオンオフ波形を平均化することになる。その場合、ＬＥＤの電流は平均値となってしまう。平均値はピーク値より小さいので、ＬＥＤの電流がピーク値を超えてもＬＥＤの電流が所定値以上とならず、バイパス回路が動作しないことになり、ＬＥＤに印加される電圧が大きくなってしまう。

そこで、ＬＥＤの電流を検出するにあたって、そのピーク値を検出するようにする。図６は、抵抗Ｒ３に流れる電流のピーク値を検出するピーク値検出回路３３の回路図である。抵抗Ｒ３の電圧はピーク値検出回路３３の演算増幅器３２Ｂのプラス入力端子に入力され、演算増幅器３２Ｂのマイナス入力端子には演算増幅器３２Ｃの出力信号が帰還される。そして、演算増幅器３２Ｂでは、プラス入力端子の信号とマイナス入力端子の信号との偏差を演算し、その偏差は、ダイオードＤ２を介してコンデンサＣ２と抵抗Ｒ４との並列回路および演算増幅器３２Ｃのプラス入力端子に入力される。演算増幅器３２Ｃのマイナス入力端子には、演算増幅器３２Ｃ自身の出力信号が帰還されている。すなわち、演算増幅器３２Ｃの出力信号はフィードバック回路３１の演算増幅回路３２Ａのプラス入力端子に入力されると共に、演算増幅器３２Ｂのマイナス入力端子および演算増幅器３２Ｃのマイナス入力端子にそれぞれ帰還されている。演算増幅回路３２Ａでは演算増幅器３２Ｃの出力信号が予め定めた設定電圧Ｅ１以上となったときにパルス幅制御回路１９にその偏差を出力する。

ここで、抵抗Ｒ３の電圧はＬＥＤの電流に比例した電圧である。この抵抗Ｒ３の電圧はピーク値検出回路３３の演算増幅器３２Ｂのプラス入力端子に入力される。そして、コンデンサＣ２の両端電圧が抵抗Ｒ３の両端電圧に等しくなるまでダイオードＤ２を介してコンデンサＣ２に電流が流れ、コンデンサＣ２の両端電圧が抵抗Ｒ３の両端電圧に等しくなると、ダイオードＤ２を介した電流は流れなくなる。このときのコンデンサＣ２の両端電圧はＬＥＤのピーク電流を表している。

ＬＥＤの点灯制御がパルス幅制御（ＰＷＭ）され、ＬＥＤの電流がオンからオフとなったとすると、演算増幅器３２Ｂのプラス入力端子に入力される抵抗Ｒ３の電圧はほぼゼロとなる。一方、演算増幅器３２Ｂのマイナス入力端子に入力される演算増幅器３２Ｃの出力信号は、コンデンサＣ２の両端電圧に比例した信号であるので、演算増幅器３２Ｂの出力信号はマイナス信号となる。従って、ダイオードＤ２によりマイナス電流の流れが阻止されるのでコンデンサＣ２はそのままの状態を保持している。つまり、ＬＥＤの点灯制御がパルス幅制御（ＰＷＭ）され、ＬＥＤの電流がオンからオフとなったとしてもコンデンサＣ２の両端電圧はＬＥＤのピーク電流を表している。

このように、ＬＥＤの電流として、ＬＥＤに供給される電流のピーク値を検出し、ピーク値が所定値Ｅ１以上となったときにパルス幅制御回路１９を駆動しバイパス回路を動作させる。これにより、ＬＥＤの点灯制御がパルス幅制御（ＰＷＭ）される場合であってもＬＥＤに印加される電圧を所定の電圧とすることができる。

（第３の実施の形態）
図７は本発明の第３の実施の形態に係わる標識灯システムの構成図である。この標識灯システムは、光源がＬＥＤ１４であるＬＥＤ式標識灯２６と、光源が電球２７の電球式標識灯３０とが混在する標識灯システムに対して、第１の実施の形態または第２の実施の形態のＬＥＤ式標識灯点灯装置１３を適用したものである。交流定電流電源１１の出力電流が、電球を用いる電球式標識灯３０の電球２７の光度比率の出力電流である場合には、ＬＥＤ式標識灯２６のＬＥＤ１４に対してはＬＥＤ式標識灯点灯装置１３を適用する。

いま、交流定電流電源１１は、電球を用いる電球式標識灯３０の電球２７の光度比率になるように出力電流を切り換えるものであるとする。直列接続幹線ケーブル２８は、交流定電流電源１１の出力端から延在して、ＬＥＤ式標識灯２６や電球式標識灯３０を設置する滑走路や誘導路の路側に沿って敷設される。直列接続幹線ケーブル２８にはゴム被覆絶縁変圧器３４が接続され、直列接続幹線ケーブル２８の高電圧からＬＥＤ式標識灯２６や電球式標識灯３０側を導電的に分離し、分岐線ケーブル２９に定電流を供給する。

分岐線ケーブル２９にはＬＥＤ式標識灯２６や電球式標識灯３０が接続され、ＬＥＤ式標識灯２６では絶縁カレントトランス１２を介してＬＥＤ式標識灯点灯装置１３に定電流が供給され、ＬＥＤ式標識灯点灯装置１３によりＬＥＤ１４が点灯制御される。また、電球式標識灯３０では電球２７に定電流が供給され、電球２７が点灯制御される。

交流定電流電源１１から電球の光度比率に対応した出力電流がＬＥＤ式標識灯２６のＬＥＤ式標識灯点灯装置１３に供給されると、ＬＥＤ式標識灯点灯装置１３は、電球の光度比率に対応した出力電流を電球の比光度−比電流特性に基づく電流に変換する。従って、ＬＥＤ１４を適正にその光度比率の光出力で点灯できる。ＬＥＤ式標識灯点灯装置１３は、簡素化された構成であるので、その大きさを小さくでき、ＬＥＤ式標識灯点灯装置１３をＬＥＤ式標識灯２６の筐体内に収納することが可能である。

第３の実施の形態によれば、光源がＬＥＤ１４であるＬＥＤ式標識灯２６と、光源が電球２７である電球式標識灯３０とが混在する場合であっても、同じ交流定電流電源１１からＬＥＤ式標識灯２６のＬＥＤ１４や電球式標識灯３０の電球２７の点灯用の電源を供給できる。

本発明の第１の実施の形態に係わる標識灯システムの構成図。 本発明の第１の実施の形態おける交流定電流電源の切換タップがタップ５で交流定電流電源に接続される負荷が大きい場合の交流定電流電源の出力電流および電流検出器の２次側の平均電流の波形図。 本発明の第１の実施の形態おける交流定電流電源の切換タップがタップ５で交流定電流電源に接続される負荷が小さい場合の交流定電流電源の出力電流および電流検出器の２次側の平均電流の波形図。 本発明の第２の実施の形態に係わる標識灯システムの構成図。 本発明の第２の実施の形態におけるフィードバック回路の一例の回路図。 本発明の第２の実施の形態におけるＬＥＤの電流のピーク値を検出するピーク値検出回路の回路図。 本発明の第３の実施の形態に係わる標識灯システムの構成図。 ハロゲン電球およびＬＥＤの比光度−比電流特性を示すグラフ。 従来のＬＥＤ式標識灯点灯装置の回路図。

符号の説明

１１…交流定電流電源、１２…絶縁カレントトランス、１３…ＬＥＤ式標識灯点灯装置、１４…ＬＥＤ、１５…整流回路、１６…電流検出器、１７…入力電流検出回路、１８…負荷調整回路、１９…パルス幅制御回路、２０…トランス、２１…定電圧回路、２２…トランス、２３…電流調整回路、２４…特性変換回路、２５…デューティ制御回路、２６…ＬＥＤ式標識灯、２７…電球、２８…直列接続幹線ケーブル、２９…分岐線ケーブル、３０…電球式標識灯、３１…フィードバック回路、３２…演算増幅器、３３…ピーク値検出回路、３４…ゴム被覆絶縁変圧器

Claims (6)

1. 交流定電流電源から出力される電流を絶縁カレントトランスを介して入力し整流する整流器と；
   前記整流器で整流された電流を平滑する平滑素子と；
   前記平滑素子で平滑された電圧をＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに印加し、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに印加する電圧が所定値以上になると回路の入力電流をバイパスするバイパス回路を有し、このバイパス回路に流れる電流を調整してＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに印加される電圧が一定となるような負荷調整回路と；
   前記交流定電流電源から供給される電流を電流検出器を介して入力し、入力された電流を検出する入力電流検出回路と；
   前記交流定電流電源から供給される所定の電流に対し、所定の明るさになるようにＬＥＤ式標識灯のＬＥＤの電流をデューティ制御するデューティ制御回路と；
   を備えたことを特徴とするＬＥＤ式標識灯点灯装置。
2. 前記負荷調整回路は、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤの電圧に代えて、ＬＥＤ式標識灯のＬＥＤの電流が所定値以上となると、回路の入力電流をバイパスする回路に流れる電流を調整してＬＥＤ式標識灯のＬＥＤに供給する電流を一定に調整することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ式標識灯点灯装置。
3. 前記負荷調整回路は、ＬＥＤに供給される電流のピーク値を検出するピーク値検出回路を有し、前記ピーク値検出回路で検出された電流をＬＥＤの電流とすることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ式標識灯点灯装置。
4. 前記入力電流検出回路は、前記交流定電流電源からの供給電流を実効値検出することを特徴とする前記請求項１または２記載のＬＥＤ式標識灯点灯装置。
5. 前記入力電流検出回路で検出された入力電流を基に、電球の比光度−比電流特性にＬＥＤの比光度−比電流特性を変換する特性変換回路と；
   前記ＬＥＤに流れる電流が、前記特性変換回路で変換された電流になるようにデューティ制御するデューティ制御回路と；
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のＬＥＤ式標識灯点灯装置。
6. 請求項５記載のＬＥＤ式標識灯点灯装置に接続され光源がＬＥＤであるＬＥＤ式標識灯と；
   光源が電球である電球式標識灯と；
   ＬＥＤ式標識灯と電球式標識灯とを混在して直列接続する直列接続幹線ケーブルと；
   切換タップを切り換えて複数の光度比率に対応した出力電流を前記直列接続幹線ケーブルに出力する出力する交流定電流電源と；
   を備えたことを特徴とする標識灯システム。
   

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