JP2008269505A

JP2008269505A - Ｌｅｄ式交通信号灯器における制御機構

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Publication number: JP2008269505A
Application number: JP2007114947A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Akinaga; 良典秋永; Masahiro Korogi; 政広興梠
Original assignee: SHINGO DENZAI KK
Current assignee: SHINGO DENZAI KK
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】本発明は、交通信号制御機によってそれぞれのＬＥＤ式交通信号灯器の調光制御が供給電源のＯＮ・ＯＦＦスイッチによって行うことができるＬＥＤ式交通信号灯器における制御機構を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明は、道路交通を制御する交通信号制御機１と、該交通信号制御機１からの電力供給により点灯するＬＥＤユニット１１で構成されたＬＥＤ式交通信号灯器において、前記交通信号制御機１の近傍に配置され、周囲照度を測定する照度センサ８と、前記照度センサ８に測定された周囲照度に基づいてＬＥＤユニットの輝度を切り替える際に、前記交通信号制御機の電力供給のタイミングを制御する制御処理手段と、前記制御処理手段によってタイミング制御された供給電力を前記ＬＥＤユニット１１の電源ラインのモニター回路１３によって検出するタイミング検出手段と、前記タイミング検出に基づいてＬＥＤ集合体１４の輝度を調整する輝度切り替え手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ式交通信号灯器における制御機構に関する。詳しくは周囲の明るさに応じて適応的にＬＥＤ式交通信号灯器の制御機構の輝度を調整する制御機構に係るものである。

近年、電球式の交通信号灯器からこの電球式に比べて半導体技術の進歩により低消費電力かつ長寿命のＬＥＤ式交通信号灯器が実用されている。

そこで交差点などにおいて設置される複数のＬＥＤ式交通信号灯器は、交通信号制御機に接続して使用される。この交通信号制御機は、すべての交通信号灯器に接続され、各信号灯器の点灯・消灯の順序、点灯・消灯および点滅のパターン等を制御する。

いっぽう、ＬＥＤ式交通信号灯器は日中の太陽光の下で容易に点灯状態を視認できるように輝度の調整が行われているために、特にＬＥＤ式交通信号灯器では、夜間においては明るすぎて運転者が眩しく感じる、あるいは民家に光が漏れるなどの問題があり、夜間時において輝度を低下させる調光機能を設ける要望があり、また輝度を低下させることによる省電力化、ＬＥＤの駆動電流を減らすことによるＬＥＤの寿命を更に延ばす効果がある。

ここで、輝度を低下させる調光機能をＬＥＤ式交通信号灯器に設けた信号灯制御装置として図７に示す発明がある。この信号灯制御装置は、ＬＥＤ信号灯１０１、１０２、１０３の近傍に配置され、周囲環境光の照度を測定する照度センサ１２０と、前記信号灯へ供給される電力を、照度センサ１２０からの出力に応じて変化するディーティ比を有するＰＷＭ制御信号によりスイッチング制御するＦＥＴ１３０、１３１、１３２とを有し、該ＦＥＴ１３０、１３１、１３２のスイッチング手段が周囲環境光の照度が高いときは、ディーティ比の大きい前記ＰＷＭ信号により前記信号灯への通電時間を長くし、周囲環境光の照度が低いときは、ディーティ比の小さい前記ＰＷＭ信号により前記信号灯への通電時間を短くするようにスイッチングする構成とする（特許文献１参照。）。

特開２００１−２９７３９９号公報（要約書、第１図）

しかしながら前記ＬＥＤ式交通信号灯器では、交差点に設けられるそれぞれのＬＥＤ式交通信号灯器に照度センサが設置され、それぞれの照度センサによる測光に適応してＬＥＤユニットの輝度が調整されることになる。したがって、それぞれの照度センサの測光のバラツキによる調光点灯タイミングのズレの発生が起こり、それぞれのＬＥＤ式交通信号灯器の一括制御が行えない問題がある。

また、それぞれのＬＥＤ式交通信号灯器に照度センサを設置することにより、それぞれの照度センサを作動させるための直流電源が必要となり、交通信号制御機から交流電源とは別個に各ＬＥＤ式交通信号灯器に直流電源等の付属設備が必要となり、それぞれの照度センサおよび付属設備の設置により作業の煩雑と生産コストが高くなる問題がある。

いっぽう、交通信号制御機に照度センサを設置し、この交通信号制御機からの電圧制御によってそれぞれのＬＥＤユニットの輝度を調整することが考えられるが、この場合にはそれぞれの交通信号灯器の付属設備として設けられる音響式付加機器、歩行者用交通信号待時間表示装置などが電圧を故意に下げることによって正常に機能しなくなる恐れがある。また、交通信号制御機からそれぞれのＬＥＤユニットに設置した調光制御装置に、無線、あるいは有線による通信手段を接続する機構も考えられるが、この場合には送信機、受信機あるいは別個の通信配線設備が必要となり作業が煩雑となると共に、生産コストが高くなる問題がある。

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、交通信号制御機によってそれぞれのＬＥＤユニットの調光制御が供給電源のＯＮ・ＯＦＦスイッチによって行うことができるＬＥＤ式交通信号灯器における制御機構を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明に係るＬＥＤ式交通信号灯器における制御機構は、道路交通を制御する交通信号制御機と、該交通信号制御機からの電力供給により点灯するＬＥＤユニットで構成されたＬＥＤ式交通信号灯器において、前記交通信号制御機の近傍に配置され、周囲照度を測定する照度センサと、前記照度センサに測定された周囲照度に基づいてＬＥＤユニットの輝度を切り替える際に、前記交通信号制御機の電力供給のタイミングを制御する制御処理手段と、前記制御処理手段によってタイミング制御された供給電力を前記ＬＥＤユニットの電源ラインのモニター回路によって検出するタイミング検出手段と、前記タイミング検出に基づいてＬＥＤ集合体の輝度を調整する輝度切り替え手段を備える。

ここで、前記交通信号制御機からのＬＥＤユニットに供給される電力供給をタイミング制御することによって、交通信号制御機からＬＥＤ式交通信号灯器への片方向での通信を可能とするものである。

また、前記交通信号制御機の電力供給のタイミングを、半導体リレースイッチによって一定時間内に所定数の瞬断によって行い、前記ＬＥＤユニットに内臓されるモニター回路が、電源瞬断を検出する電源瞬断検出回路および該電源瞬断を検出した回数をカウントするロジック回路並びに該ロジック回路の電源回路から構成されることにより、電源瞬断によるタイミング制御に対して該ロジック回路による点灯タイミング制御により、電源瞬断時の点灯のチラツキを感じさせないこととなる。

本発明のＬＥＤ式交通信号灯器における制御機構によれば、交通信号制御機からの電力供給時のタイミングを制御することによって、交通信号制御機からＬＥＤユニットへの片方向での通信を可能とするものである。

また、電源供給立ち上がり直後の瞬断による情報伝達により、音響式付加機器、歩行者用交通信号待時間表示装置などの現在使用されている汎用スイッチング電源の保証内となり、搭載機器への悪影響を防止することも可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参酌しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は、本発明を適用したＬＥＤ式交通信号灯器の交通信号制御機の一例を示すブロック図、図２は、図１における交通信号制御機の灯器出力部の電気回路図を示す。

ここで示す交通信号制御機１は、交差点に設置される複数の交通信号灯器の点灯・消灯の順序、点灯・消灯および点滅のパターンや時刻による点灯時間が制御された信号（ＡＣ１００Ｖ電源）が各ＬＥＤ式交通信号灯器に出力されるものである。

そこで、交通信号制御機１は、制御処理部２、灯器出力部３、入出力部４および表示データ格納部５より構成される。例えば、市中心の道路に配置される交通信号灯器では交通量や時刻に応じて各信号灯器の点灯・消灯の順序、点灯・消灯および点滅のパターンの時間配分の指示が交通管制センター６からデジタル電話回線（ＩＳＤＮ）によって行われる。したがって、該交通管制センター６から信号を受信する送受信部７が前記制御処理部２に接続され、該制御処理部２にからの制御信号が灯器出力部３に入力されて各ＬＥＤユニットに時間配分された信号（ＡＣ１００Ｖ電源）が出力される。
なお、市外地等においては、交通管制センター６からデジタル電話回線（ＩＳＤＮ）によって交通信号制御機１の送受信部７に信号を受信する機能がないために、この場合には現示データ格納部５に収められた時間のみで、信号灯器の点灯制御が行われる。

前記入出力部４は、制御処理部２に接続され、押ボタン箱のスイッチを押した信号が、制御処理部２内に入力される押ボタン箱感知入力機能と、該押ボタンが押されると制御処理部２から「おまちください」の表示出力される押ボタン箱出力信号機能が設けられている。

また、前記入出力部４には、照度センサ８が接続される。該照度センサ８が作動することによって周囲環境光の照度を測定し、交差点周囲の明るさが暗くなってくると、前記制御処理部２へ調光入力信号が入力される。

また、前記表示データ格納部５は、車両用交通信号灯器や歩行者用交通信号灯器の各時間配分が記憶されている。

次に図２に示すように灯器出力部３は、例えば、車両用交通信号灯器の場合では、Ｃ（コモン：共通）、Ｇ（青）、Ｙ（黄）、Ｒ（赤）の４本の電力線で接続され、それぞれの出力端子との間には切り替えスイッチ１０としてＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）が接続される。車両用交通信号灯器内では、車両用青ＬＥＤユニットの場合は、Ｃ（コモン）とＧ（青）の２本の電力線で接続され、同様に車両用黄ＬＥＤユニットの場合は、Ｃ（コモン）とＹ（黄）の２本の電力線で接続され、車両用赤ＬＥＤユニットの場合は、Ｃ（コモン）とＲ（赤）の２本の電力線で接続される。
また、歩行者用交通信号灯器の場合では、Ｃ（コモン：共通）、ＰＧ（青）、ＰＲ（赤）の３本の電力線で接続され、それぞれの出力端子との間には切り替えスイッチ１０としてＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）が接続される。歩行者用交通信号灯器内では、歩行者用青ＬＥＤユニット場合は、Ｃ（コモン）とＧ（青）の２本の電力線で接続され、歩行者用赤ＬＥＤユニット場合は、Ｃ（コモン）とＲ（赤）の２本の電力線で接続される。

これらの切り替えスイッチのＯＮ・ＯＦＦ制御は、前記制御処理部２より出力される制御信号によって行われ、このＯＮ・ＯＦＦ制御によって各交通信号灯器の点灯・消灯の順序、点灯・消灯および点滅のパターンの時間配分がなされる。

ここで、前記照度センサ８により、ＬＥＤユニットの輝度を夜間に適応した数値とするような交差点周囲の照度が測定される場合には、その情報が前記入出力部４より前記制御処理部２へ入力され、この制御処理部２からＬＥＤユニットへの切り替え直後の短時間に数回前記切り替えスイッチ１０をＯＮ・ＯＦＦ制御し、このＯＮ・ＯＦＦ信号を各ＬＥＤユニットに供給される交流電源を通して伝達される。

そこで図３に示すように、前記制御交通信号機１からの交流電源に接続されるＬＥＤユニット１１は、交流を全波整流する整流部１２と、電源ラインの瞬断を検出可能とする電源モニター回路１３と、赤色、または青色、または黄色のＬＥＤ集合体１４と、この各色のＬＥＤ集合体１４へ供給される電流を制限して昼間、または夜間への調光の切替えを行う調光切り替え部１５から構成される。

前記調光切り替え部１５は、前記電源モニター回路１３から信号によりＯＮ・ＯＦＦ切替え制御される調光切替えスイッチ１６Ａ、１６Ｂおよび調光率設定抵抗１７とから構成される。例えば、夜間のようにＬＥＤユニットの輝度を低下させる場合には、前記電源モニター回路１３から制御信号によって調光切替えスイッチ１６ＡをＯＦＦとし、調光切替えスイッチ１６ＢをＯＮとすることにより、電流制限抵抗１８および調光率設定抵抗１７との直列接続となり前記ＬＥＤ集合体１４に供給される電流が制限されることで輝度を下げることが可能となる。

また、昼間の場合には、前記電源モニター回路１３からの制御信号によって調光切替えスイッチ１６ＡをＯＮとし、調光切替えスイッチ１６ＢをＯＦＦとすることにより、調光率設定抵抗１７は無効となり、前記ＬＥＤ集合体１４は電流制限抵抗１８によって通常の電流が供給されることになる。

次に、電源モニター回路１３は図４に示すように、電源瞬断を検出する電源瞬断検出回路２１と、電源瞬断により検出されるパルスをカウントするロジック回路１９およびこのロジック回路１９を作動させる電源としての電源回路２０とから構成されるものである。

そこで図２に示すように、例えば、照度センサ８により、夜間を認識する交差点周囲の照度が測定される場合には、その情報が前記入出力部４より前記制御処理部２へ入力される。そして夜間を認識する信号として図５のタイミングチャートに示すように、例えば、ＬＥＤユニットの点灯切替え時に１００ｍｓ時間内で交流電源瞬断を切り替えスイッチ１０によって２回行うことにより、この交流信号（電源）がＬＥＤ式交通信号灯器のＬＥＤユニット１１に供給される。

ここで、交通信号制御機１からの電源立ち上がり時に瞬断された交流電源は、電源モニター回路１３の電源瞬断検出回路２１によって電源瞬断のパルス信号が検出され、このパルス信号のカウントをロジック回路１９によって２回カウントされることにより、調光切替えスイッチ１６ＡをＯＦＦとし、調光切替えスイッチ１６ＢをＯＮとすることにより、電流制限抵抗１８および調光率設定抵抗１７との直列接続となり前記ＬＥＤ集合体１４に供給される電流が制限されることで輝度を下げることが可能となる。

また、夜間から昼間へのＬＥＤユニットの輝度の調整は、照度センサ８により、昼間を認識する交差点周囲の照度が測定される場合には、例えば、ＬＥＤユニットの点灯切替え時に、１００ｍｓ時間内で交流電源瞬断を切り替えスイッチ１０によって２回行わないことで、電源モニター回路１３によって昼間への切替えを認識させ、調光切替えスイッチ１６ＡをＯＮとし、調光切替えスイッチ１６ＢをＯＦＦとすることにより、調光率設定抵抗１７はオープンとなり前記ＬＥＤ集合体１４は電流制限抵抗１８によって通常の電流が供給されることになる。

また、ロジック回路１９は、上記以外の電源瞬断タイミング、例えば、歩行者青信号の点滅期間（２５０ｍｓ電源ON／２５０ｍｓ電源OFFの所定回数の繰り返し）では、ＬＥＤユニットの点灯切替え時に選択された状態を保持する機能を有している。つまりＬＥＤユニットの点灯切替え時に調光の輝度状態を選択されていれば調光状態を保持し、通常の輝度状態を選択されていれば通常状態を保持する。

なお、本実施例では交通信号制御機からＬＥＤユニットへは、ＡＣ１００Ｖ交流電源が供給された場合のみを詳述したが、必ずしも交流電源のみである必要性はなく、今後は直流（ＤＣ）電源の供給も考えられる。

この直流電源（ＤＣ）の場合では図６のタイミングチャートに示すように、電源立上がり時後の一定時間内における電源瞬断回数（パルス数）を交流に比べて電源の取り扱いが容易となり多くすることが可能となるために、多くの情報手段をＬＥＤユニットに送ることが可能となる。したがって、多段階の調光、あるいは災害時においてはＬＥＤユニットに標識の進入禁止のマーク表示などの応用も考えられる。

本発明を適用したＬＥＤ式交通信号灯器の交通信号制御機の一例を示すブロック図である。図１における交通信号制御機の灯器出力部の電気回路図である。本発明を適用したＬＥＤ式交通信号灯器における制御機構のＬＥＤユニットの制御機構の一例を示すブロック図である。図３における電源モニター回路の構成を示すブロック図である。本発明を適用したＬＥＤユニットと交通信号制御機における電源瞬断の状態を示すタイミングチャート図である。本発明を適用したＬＥＤユニットと交通信号制御機において直流電源による電源瞬断の状態を示すタイミングチャート図である。従来のＬＥＤ式交通信号灯器と交通信号制御機の一例を示す説明図である。

符号の説明

１交通信号制御機
２制御処理部
３灯器出力部
４入出力部
５現示データ格納部
６交通管制センター
７送受信部
８照度センサ
９直流電源回路
１０切り替えスイッチ
１１ＬＥＤユニット
１２整流部
１３電源モニター回路
１４ＬＥＤ集合体
１５調光切り替え部
１６Ａ、１６Ｂ調光切替スイッチ
１７調光率設定抵抗
１８電流制限抵抗
１９ロジック回路
２０電源回路
２１電源瞬断検出回路

Claims

道路交通を制御する交通信号制御機と、該交通信号制御機からの電力供給により点灯するＬＥＤユニットで構成されたＬＥＤ式交通信号灯器において、
前記交通信号制御機の近傍に配置され、周囲照度を測定する照度センサと、
前記照度センサに測定された周囲照度に基づいてＬＥＤユニットの輝度を切り替える際に、前記交通信号制御機の電力供給のタイミングを制御する制御処理手段と、
前記制御処理手段によってタイミング制御された供給電力を前記ＬＥＤユニットの電源ラインのモニター回路によって検出するタイミング検出手段と、
前記タイミング検出に基づいてＬＥＤ集合体の輝度を調整する輝度切り替え手段を備える
ことを特徴とするＬＥＤ式交通信号灯器における制御機構。
前記交通信号制御機の電力供給のタイミングを、半導体リレースイッチによって一定時間内に所定数の瞬断によって行う
ことを特徴とする請求項1記載のＬＥＤ式交通信号灯器における制御機構。
前記モニター回路が、電源瞬断を検出する電源瞬断検出回路および該電源瞬断を検出した回数をカウントするロジック回路並びに該ロジック回路の電源回路から構成される
ことを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ式交通信号灯器における制御機構。
前記ＬＥＤ集合体の輝度を夜間時において昼間の輝度より低くなるように切り替え調整を行う
ことを特徴とする請求項1、２または３記載のＬＥＤ式交通信号灯器における制御機構。