JP2011142026A - Lighting system of tunnel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主として高速道路のトンネルに設置される照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device installed mainly in a highway tunnel.
高速道路のトンネルは、所定の間隔で蛍光灯やナトリウムランプ等の照明器具を固定している。各々の照明器具を点灯するために、トンネルに沿ってパワーケーブルを配線している。このパワーケーブルは、一定の間隔で分岐ラインを接続し、この分岐ラインを照明器具に接続している。(特許文献1参照) In the highway tunnel, lighting fixtures such as fluorescent lamps and sodium lamps are fixed at predetermined intervals. A power cable is routed along the tunnel to turn on each lighting fixture. This power cable connects branch lines at regular intervals, and connects the branch lines to a lighting fixture. (See Patent Document 1)
トンネルには、多数の照明器具を固定することから、パワーケーブルには一定の間隔で多数の分岐ラインを接続している。たとえば、照明器具を蛍光灯とする照明装置にあっては、1kmに200個以上の照明器具が配設されることから、パワーケーブルには200以上の分岐ラインを接続している。パワーケーブルは、あらかじめ分岐ラインを接続する状態でトンネルに配線され、あるいはトンネルに配線する状態で分岐ラインを接続している。配線の前にパワーケーブルに分岐ラインを接続する方法は、分岐ラインを確実に安定して接続できるが、分岐ラインを接続する間隔を照明器具の間隔に正確に一致させる必要があって、分岐ラインの接続位置に高い精度が要求される。分岐ラインの位置と照明器具の位置がずれると、各々の照明器具に分岐ラインを接続できなくなるからである。トンネルに配線されたパワーケーブルに分岐ラインを接続する方法は、照明器具の位置に合わせて分岐ラインを接続できるが、現場作業であることから安定して確実に接続するのに手間がかかる欠点がある。また、分岐ラインの接続に手間がかかることから、照明器具の取り付けに時間がかかる欠点がある。さらに、トンネルの照明装置は、パワーケーブルに多数の照明器具を接続するので、パワーケーブルによる電圧降下を小さくするために、極めて太い電線を配線する必要がある。とくに、蛍光灯やナトリウム灯の照明器具は、パワーケーブルの電圧降下で供給電圧が低下すると、安定して連続点灯できなくなるので、極めて太くて電気抵抗の小さいパワーケーブルを使用する必要がある。ところが、太いパワーケーブルに分岐ラインを確実に接続するのには相当に手間がかかる。また、パワーケーブルには、3線式や4線式の三相交流が使用されることから、パワーケーブルには、各々の分岐点において、3〜4本の分岐ラインを接続して、照明器具に連結する必要があり、分岐ラインの接続に極めて手間がかかって、この接続コストが相当に高くなる欠点がある。 Since many lighting fixtures are fixed to the tunnel, many branch lines are connected to the power cable at regular intervals. For example, in a lighting device using a lighting fixture as a fluorescent lamp, since 200 or more lighting fixtures are arranged in 1 km, 200 or more branch lines are connected to the power cable. The power cable is wired in the tunnel in a state where the branch line is connected in advance, or the branch line is connected in a state where the power cable is wired in the tunnel. The method of connecting the branch line to the power cable before wiring can ensure stable and stable connection of the branch line, but the interval of connecting the branch line needs to be exactly the same as the interval of the luminaire. High accuracy is required for the connection position. This is because if the position of the branch line is shifted from the position of the lighting fixture, the branch line cannot be connected to each lighting fixture. The method of connecting the branch line to the power cable wired in the tunnel can connect the branch line according to the position of the luminaire, but because it is a field work, there is a drawback that it takes time and effort to connect stably and reliably. is there. Moreover, since it takes time to connect the branch line, there is a drawback that it takes time to attach the lighting fixture. Furthermore, since the lighting device of the tunnel connects a large number of lighting fixtures to the power cable, it is necessary to wire an extremely thick electric wire in order to reduce the voltage drop due to the power cable. In particular, lighting fixtures such as fluorescent lamps and sodium lamps cannot be stably lit continuously when the supply voltage decreases due to the voltage drop of the power cable, so it is necessary to use a power cable that is extremely thick and has low electrical resistance. However, it takes a considerable amount of time to reliably connect the branch line to the thick power cable. In addition, since a three-phase or four-wire three-phase alternating current is used for the power cable, 3 to 4 branch lines are connected to the power cable at each branch point, and the lighting fixture There is a drawback that the connection cost of the branch line is considerably increased, and the connection cost is considerably increased.
本発明の第1の目的は、以上の欠点を解消すること、すなわち、分岐ラインの接続を簡単にしながら、照明器具を安定して点灯できるトンネルの照明装置を提供することにあるる。 A first object of the present invention is to eliminate the above-described drawbacks, that is, to provide a tunnel lighting device capable of stably lighting a lighting fixture while simplifying connection of branch lines.
さらに、蛍光灯やナトリウムランプは、その寿命が約10000時間であるから、約1年で交換する必要があって、交換の手間費用が高くなる欠点がある。蛍光灯などの交換には、交通を遮断するので、交換の周期を長くすることが要求される。光源の蛍光灯やナトリウムランプを発光ダイオードに変更することで、寿命を数倍として、交換する周期を相当に長くできる。ただ、光源を発光ダイオードとする照明器具は、発光ダイオードを点灯するために専用の電源回路を内蔵していることから、発光ダイオードのみの交換ができず、照明器具の全体をトンネルから外して発光ダイオードを交換するので、光源の交換に極めて手間がかかる欠点がある。 Furthermore, since the life of the fluorescent lamp and the sodium lamp is about 10,000 hours, it has to be replaced in about one year, and there is a drawback that the labor cost for replacement becomes high. When exchanging fluorescent lamps or the like, traffic is interrupted, so it is necessary to lengthen the exchange cycle. By changing the fluorescent lamp or sodium lamp of the light source to a light emitting diode, the lifespan can be increased several times and the replacement period can be considerably increased. However, lighting fixtures that use light-emitting diodes as the light source have a built-in dedicated power supply circuit to turn on the light-emitting diodes, so it is not possible to replace only the light-emitting diodes. Since the diode is replaced, there is a drawback that it takes much time to replace the light source.
本発明の第2の目的は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、光源の交換を簡単かつ容易にして、交換経費を著しく安価にできるトンネルの照明装置を提供することにある。 The second object of the present invention was developed for the purpose of solving the above-mentioned drawbacks, and the important object of the present invention is to make the replacement of the light source simple and easy and to make the replacement cost extremely low. An object of the present invention is to provide a lighting device for a tunnel.
本発明のトンネルの照明装置は、トンネルに沿って配線しているパワーケーブル1に所定の間隔で複数の照明器具2を連結している。照明器具2は、光源のLED31を内蔵してなる光源部4と、複数の光源部4にサブ分岐ライン6を介して接続している電源部3とを備えている。電源部3は、複数の光源部4に電力を安定化して供給する安定化回路を内蔵する電源回路30を内蔵している。トンネルの照明装置は、複数の電源部3を、所定の間隔でトンネルに配置して、パワーケーブル1に分岐するように接続しているメイン分岐ライン5を介してパワーケーブル1に接続している。さらに、トンネルの照明装置は、光源部4を所定の間隔でトンネルに配置されると共に、複数の光源部4をサブ分岐ライン6を介して電源部3に接続している。
In the tunnel lighting device of the present invention, a plurality of
以上のトンネルの照明装置は、分岐ラインの接続を簡単にしながら、照明器具を安定して点灯できる特徴がある。それは、各々の電源部に複数の光源部を接続することで、電源部の数を光源部の数分の1に減少できるからである。たとえば、ひとつの電源部に3個又は6個の光源部を接続する照明装置にあっては、電源部の数を光源部の1/3又は1/6に減少できるので、電源部をパワーケーブルに接続するメイン分岐ラインを1/3又は1/6に減少してメイン分岐ラインの配線を著しく簡単にできる特徴が実現される。 The above-described tunnel lighting device has a feature that the lighting fixture can be stably turned on while simplifying the connection of the branch lines. This is because the number of power supply units can be reduced to a fraction of the number of light source units by connecting a plurality of light source units to each power supply unit. For example, in a lighting device in which three or six light source units are connected to one power source unit, the number of power source units can be reduced to 1/3 or 1/6 of the light source unit. The main branch line connected to is reduced to 1/3 or 1/6, so that the main branch line can be remarkably simplified.
さらに、以上の照明装置は、光源部に電力を供給する電源部には、出力を安定化するための安定化回路を内蔵しているので、パワーケーブルの電圧降下によって電源部に供給される電圧が低下しても、光源部には所定の電力が供給される。このため、パワーケーブルに電圧降下の大きい、すなわち細い電線を配線しながら、各々の光源部には一定の電力を供給してこれを明るく安定して点灯できる特徴も実現する。このため、パワーケーブルには細い電線を使用しながら、光源部を安定して明るく点灯できる特徴が実現される。 Furthermore, since the above lighting device has a built-in stabilization circuit for stabilizing the output in the power supply unit that supplies power to the light source unit, the voltage supplied to the power supply unit due to the voltage drop of the power cable. Even if the voltage drops, a predetermined power is supplied to the light source unit. For this reason, the characteristic which can supply a fixed electric power to each light source part, and can light this stably brightly, has wired a power cable with a large voltage drop, ie, a thin electric wire, is also realized. For this reason, the characteristic which can light a light source part stably and brightly is realized, using a thin electric wire for a power cable.
たとえば、光源部を蛍光灯とする照明装置は、照明器具に供給する電圧降下を6%以下とするために、全長を3kmとするトンネルにあっては、250SQの4線と極めて太い電線を使用している。これに対して、本発明の照明装置は、電源部に供給する電圧降下が電源部の安定化回路で安定化されて光源部には一定の電圧が供給されるので、同じ長さのトンネルにおいて22SQの4線と1/10以下の極めて細いパワーケーブルを使用しながら、光源部を明るく安定して点灯できる特徴がある。
For example, a lighting device using a fluorescent lamp as the light source unit uses
さらにまた、以上のトンネルの照明装置は、光源の交換を簡単かつ容易にして、交換経費を著しく安価にできる特徴も実現する。それは、交換を必要とする光源部が電源部を内蔵しないからである。電源部を内蔵しない光源部は小さくて軽いので、トンネルから簡単に脱着して新しいものに交換できる。 Furthermore, the above-described tunnel illuminating device also realizes a feature that makes the replacement of the light source simple and easy, and the replacement cost can be remarkably reduced. This is because a light source unit that requires replacement does not have a built-in power supply unit. The light source without a built-in power supply is small and light, so it can be easily removed from the tunnel and replaced with a new one.
本発明のトンネルの照明装置は、光源部4を、コネクタ35を介して電源部3に接続することができる。
この照明装置は、各々の光源部をサブ分岐ラインとコネクタを介して電源部に接続しているので、コネクタを外して電源部から簡単に分離して交換できる。このため、光源部を交換するために、トンネルの交通を遮断する時間を極めて短くできるという高速道路の補修として大切な特徴も実現される。
In the tunnel lighting device of the present invention, the
In this illuminating device, each light source unit is connected to the power source unit via the sub branch line and the connector, so that it can be easily separated and replaced by removing the connector. For this reason, in order to replace the light source unit, an important feature can be realized as a repair of the highway that the time for blocking the traffic of the tunnel can be extremely shortened.
本発明のトンネルの照明装置は、パワーケーブル1を、商用電源9に接続してなる商用パワーケーブル11と、商用電源9の停電時に起動される自家発電器20に接続してなる自家発電パワーケーブル12と、商用電源9で充電される二次電池26を電源として停電時に起動されるDC/ACインバータ27に接続してなる無停電パワーケーブル13とで構成し、無停電パワーケーブル13をDC/ACインバータ27と自家発電器20と商用電源9に接続し、自家発電パワーケーブル12を自家発電器20と商用電源9に接続し、さらに、商用パワーケーブル11を商用電源9にのみ接続することができる。さらに、トンネルの照明装置は、照明器具2が、メイン分岐ライン5を介して商用パワーケーブル11に接続してなる第1の電源部3Aと、メイン分岐ライン5を介して自家発電パワーケーブル12に接続してなる第2の電源部3Bと、メイン分岐ライン5を介して無停電パワーケーブル13に接続してなる第3の電源部3Cとを備えて、第2の電源部3Bと第3の電源部3Cとを、第1の電源部3Aの間に配置することができる。
The tunnel lighting device of the present invention includes a
以上のトンネルの照明装置は、メイン分岐ラインを簡単に配線して、光源部の交換を簡単にしながら、商用電源の停電時にも、光源部を連続して点灯できる特徴が実現される。それは、商用電源が停電して自家発電器が起動するまでの間の、たとえば、3分〜10分間は、直ちに起動する無停電電源装置から光源部に電力を供給して光源部を点灯し、自家自発電器が起動した後は、自家発電器で光源部を点灯できるからである。 The above-described tunnel illuminating device has a feature that the light source unit can be continuously turned on even during a power failure of the commercial power supply while the main branch line is simply wired to easily replace the light source unit. For example, for 3 minutes to 10 minutes from when the commercial power supply fails and the private power generator is activated, power is supplied to the light source unit from the uninterruptible power supply that starts immediately, and the light source unit is turned on. This is because the light source section can be turned on by the private power generator after the private power generator is activated.
本発明のトンネルの照明装置は、ひとつの電源部3に接続してなる光源部4の個数を、2ないし10個とすることができる。
以上のトンネルの照明装置は、メイン分岐ラインを1/2〜1/10と少なくできる特徴がある。
In the tunnel lighting device of the present invention, the number of
The tunnel illumination device described above is characterized in that the main branch line can be reduced to 1/2 to 1/10.
本発明のトンネルの照明装置は、各々の電源部3に、パワーケーブル1に沿って配線してなる制御信号ケーブル15を接続して、制御信号ケーブル15の制御信号で電源部3に接続している光源部4の点灯状態を制御することができる。
以上のトンネルの照明装置は、制御信号ケーブルから電源部に制御信号を伝送することで、光源部の点灯を制御できる特徴がある。
In the tunnel lighting device of the present invention, a
The tunnel illumination device described above has a feature that it can control lighting of the light source unit by transmitting a control signal from the control signal cable to the power source unit.
本発明のトンネルの照明装置は、光源部4が、複数のLED31を固定してなる回路基板33と、この回路基板33を交換自在に固定してなるケーシング34とを備えて、回路基板33を、ケーシング34を介してトンネルに固定することができる。
以上のトンネルの照明装置は、回路基板を交換して光源のLEDを交換できるので、交換費用を低減しながら、複数のLEDを簡単に交換できる特徴が実現される。
The illumination device for a tunnel of the present invention includes a
Since the lighting device of the above tunnel can replace the LED of the light source by exchanging the circuit board, a feature that allows a plurality of LEDs to be easily replaced while reducing the replacement cost is realized.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのトンネルの照明装置を例示するものであって、本発明はトンネルの照明装置を以下のものに特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a tunnel illumination device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the tunnel illumination device as follows.
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図1ないし図3に示すトンネルの照明装置は、トンネルに沿ってパワーケーブル1を配線して、パワーケーブル1に所定の間隔で複数の照明器具2を接続している。照明器具2は、光源のLED31を内蔵している光源部4と、複数の光源部4にサブ分岐ライン6を介して接続している電源部3とを備えている。図1の照明装置は、トンネルの両側にパワーケーブル1を配線している。
The tunnel lighting device shown in FIGS. 1 to 3 has a
パワーケーブル1は、三相交流を照明器具2に伝送するもので、4線又は3線の電線からなる。ただし、パワーケーブル1は、単相の2線の電線とすることもできる。図2は、図1に示す照明装置のパワーケーブル1に電力を供給する電力供給部8を示している。図1においてトンネルの上側に配線しているパワーケーブル1は、商用電源9に接続されて昼間に商用電源9が供給される第1の商用パワーケーブル11Aと、商用電源9の停電時に起動される自家発電器20に接続してなる自家発電パワーケーブル12と、商用電源9で充電される二次電池26を電源として停電時に起動されるDC/ACインバータ27に接続してなる無停電パワーケーブル13とからなり、これらのパワーケーブル1をトンネルに沿って配線している。トンネルの下側に配線しているパワーケーブル1は、昼間と夜間に商用電源9を供給する第2の商用パワーケーブル11Bと、夜間にのみ商用電源9を供給する第3の商用パワーケーブル11Cからなる2組の商用パワーケーブル11を配線している。
The
自家発電器20は、商用電源9の停電を検出して起動されて、自家発電パワーケーブル12に商用電源9と同じ電圧の電力を供給する。自家発電器20は、エンジン21で発電機22を駆動するもので、商用電源9の停電を検出してエンジン21が起動される。この自家発電器20は、エンジン21を起動して発電機22を所定の回転数で回転して、発電機22から商用電源9と同じ電力を出力するまでに数分の時間を要する。自家発電器20が正常に運転されるまでの間は、無停電電源装置25からパワーケーブル1に電力が供給される。
The
無停電電源装置25は、停電しない状態の商用電源9で充電される二次電池26と、この二次電池26の電力を商用電源9と同じ周波数と電圧の交流に変換するDC/ACインバータ27とを備えている。二次電池26は、自家発電器20が起動するよりも長い時間にわたって光源部4に電力を供給できる電力を蓄える。二次電池26は、多数の素電池を直列や並列に接続して、充電できる容量を調整している。たとえば、自家発電器20が起動までに3分を必要とすれば、無停電電源装置25の二次電池26から3分よりも長い時間、たとえば5分〜10分は光源部4に電力を供給できるように二次電池26の容量を設定している。
The
無停電電源装置25のDC/ACインバータ27は、自家発電器20のエンジン21に比較して極めて短時間に、たとえば20msecよりも短い時間に起動する。したがって、商用電源9が停電すると、この無停電電源装置25が電力を供給できる状態となる。その後、自家発電器20が電力を供給できる状態になった後、無停電電源装置25は電力の供給を停止する。
The DC /
無停電パワーケーブル13は、DC/ACインバータ27と自家発電器20と商用電源9に接続され、自家発電パワーケーブル12は自家発電器20と商用電源9に接続され、さらに商用パワーケーブル11は商用電源9にのみ接続している。商用電源9が停電しない状態においては、商用パワーケーブル11のみに商用電源9が供給され、商用電源9が停電すると、DC/ACインバータ27が起動されて所定の時間は無停電パワーケーブル13のみに商用電源9と同じ周波数と電圧の交流が供給され、その後、自家発電器20が起動されると、自家発電器20から商用電源9と同じ周波数と電圧の交流が自家発電パワーケーブル12と無停電パワーケーブル13に供給される。自家発電器20から商用電源9と同じ交流が出力される状態で、DC/ACインバータ27が動作しない状態に切り換えられて、その後は停電が続く状態では、自家発電器20のみから商用電源9と同じ交流が出力される。
The
無停電パワーケーブル13は、入力側を3分岐しており、ひとつの分岐部をリレー76を介してDC/ACインバータ27に接続すると共に、他の分岐部をリレー77を介して自家発電器20に接続し、さらに他の分岐部をリレー74を介して商用電源9に接続している。自家発電パワーケーブル12は、入力側を2分岐しており、一方の分岐部をリレー78を介して自家発電器20に接続し、他方の分岐部をリレー75を介して商用電源9に接続している。さらに、商用パワーケーブル11は、第1の商用パワーケーブル11Aを、リレー71を介して商用電源9に接続し、第2の商用パワーケーブル11Bをリレー72を介して商用電源9に接続し、さらに、第3の商用パワーケーブル11Cをリレー73を介して商用電源9に接続している。商用電源9が停電しない状態において、リレー71〜75を制御回路10で切り換えて、商用電源9からパワーケーブル1に供給する電力をコントロールしている。この制御回路10は、時間帯に応じてリレー71〜75を切り換えて、パワーケーブル1に供給する電力をコントロールしている。
The
無停電電源装置25のDC/ACインバータ27と、自家発電器20は停電検出回路19で制御される。停電検出回路19は、商用電源9の停電を検出して、DC/ACインバータ27を動作状態に切り換えると共に、無停電電源装置25と無停電パワーケーブル13との間に接続しているリレー76をオン状態に切り換えて、無停電電源装置25を無停電パワーケーブル13に接続する。さらに、停電検出回路19は、停電を検出して自家発電器20を起動し、自家発電器20が起動すると、自家発電器20と自家発電パワーケーブル12との間に接続しているリレー78と、自家発電器20と無停電パワーケーブル13との間に接続しているリレー77とをオン状態に切り換えて自家発電器20を自家発電パワーケーブル12と無停電パワーケーブル13に接続すると共に、無停電電源装置25と無停電パワーケーブル13との間に接続しているリレー76をオフ状態に切り換えて、無停電電源装置25を無停電パワーケーブル13から切り離す。
The DC /
さらに、図1の照明装置は、パワーケーブル1に沿って制御信号ケーブル15を配線している。この制御信号ケーブル15は、各々の電源部3に接続している。制御信号ケーブル15は、各々の電源部3に、光源部4の明るさをコントロールする制御信号を伝送する。図1と図2の照明装置は、制御信号ケーブル15をタイマ16に接続している。タイマ16は、昼間と夜間と深夜とに、光源部4の明るさをコントロールする制御信号を出力する。電源部3は、制御信号ケーブル15から入力される制御信号で、接続している光源部4の点灯状態を制御する。制御信号ケーブル15は、昼間と、夜間と、深夜とで光源部4の明るさをコントロールする信号を電源部3に入力する。たとえば、光源部4は、制御信号ケーブル15から入力される制御信号で、昼間に最も明るく、夜間の明るさを昼間の明るさの20%〜70%、深夜の明るさは、さらに夜間の明るさの20%〜70%に制御する。
Further, in the lighting device of FIG. 1, a
照明器具2は、商用パワーケーブル11と、無停電パワーケーブル13と、自家発電パワーケーブル12のいずれかに、メイン分岐ライン5を介して電源部3を接続している。電源部3は、商用パワーケーブル11に接続してなる第1の電源部3Aと、メイン分岐ライン5を介して自家発電パワーケーブル12に接続してなる第2の電源部3Bと、メイン分岐ライン5を介して無停電パワーケーブル13に接続してなる第3の電源部3Cとからなり、第2の電源部3Bと第3の電源部3Cとを、第1の電源部3Aの間に配置している。図1の照明装置は、トンネルの片側に4組、両側で8組の電源部3を配置している。図において上側には右から順番に、第1の電源部3A、第3の電源部3C、第1の電源部3A、第2の電源部3Bを配置している。下側には第1の電源部3Aを配置している。下側の電源部3は、交互に第2の商用パワーケーブル11Bと第3の商用パワーケーブル11Cに接続している。
The
電源部3は、複数の光源部4に電力を供給する電源回路30を内蔵している。図1ないし図3の電源部3は、各々の光源部4に電力を供給する複数の電源回路30を内蔵しており、各々の電源回路30が各々の光源部4に電力を供給している。電源回路30は、光源部4のLED31に一定の電力を安定して供給する安定化回路を内蔵している。図4と図5は、安定化回路を備える電源回路30を示している。
The
光源部4は、複数のLED31を直列に接続してなるLED直列回路32である。光源部4は、複数のLED31を回路基板33に固定している。回路基板33は、トンネルに固定されるケーシング34に収納している。光源部4のLED31は寿命があるので、たとえば4年毎に交換する必要がある。光源部4の交換は、ケーシング34をトンネルから外して光源部4の全体を交換し、あるいはケーシング34をトンネルに固定する状態で、回路基板33をケーシング34から外し、新しいLED31を固定している回路基板33に交換する。図の光源部4は、サブ分岐ライン6とコネクタ35を介して電源部3に接続している。この構造は、コネクタ35を脱着して簡単に光源部4を交換できる特長がある。ただ、光源部は、コネクタを介することなくサブ分岐ラインで直接に電源部に接続することもできる。
The
図4の電源回路30は、スイッチング電源である。スイッチング電源は、入力される交流電源を整流して直流に変換する整流回路41と、整流回路41の出力側に接続してなるスイッチング素子42とトランス43との直列回路と、スイッチング素子42をオンオフに切り換えるデューティーを制御するスイッチング回路44と、トランス43の2次側に出力される交流を整流して光源部4に供給する第2の整流回路45と、第2の整流回路45の出力電流をスイッチング回路44にフィードバックしてスイッチング回路44のデューティーを制御するフィードバック回路46とを備えている。以上のスイッチング電源は、出力電流が一定になるようにスイッチング回路44がスイッチング素子42をオンオフに切り換えるデューティーをフィードバック回路46で制御して、光源部4に一定の電流を供給して、光源部4のLED31に流す電流を一定電流に制御する。電源回路30は、制御信号ケーブル15から入力される制御信号で、光源部4のLED31に流す電流をコントロールして光源部4の明るさを制御する。
The
図5の電源回路30は、入力される三相交流電源を全波整流して直流に変換して出力する整流回路51と、この整流回路51の出力側に接続される光源部4のLED直列回路32と直列に接続されて、所定の周期でオンオフに切り換えられるスイッチング素子52と、このスイッチング素子52と直列に接続しているコイル53と、スイッチング素子52をオンオフに切り換えるタイミングを制御するコントロール回路54とを備えている。この電源部3は、コントロール回路54がスイッチング素子52をオンオフに切り換えるデューティーをコントロールして、光源部4に流す電流を一定に制御する。
The
整流回路51は、2個のダイオード62を同じ方向に直列接続してなるダイオード直列回路61を3列に並列に接続しているダイオードブリッジ60からなる全波整流回路である。ダイオードブリッジ60は、3列のダイオード直列回路61の中間接続点に三相交流を入力して、ダイオード直列回路61のプラス側とマイナス側とに整流された直流を出力する。ダイオードブリッジ60の全波整流回路から出力される直流は、図6の実線で示すように、わずかに変動するリップルを含むものではあるが、鎖線で示すように互いに120度位相のずれた三相交流を全波整流するので、リップルは少なく、電解コンデンサで平滑化することなく、光源部4を点灯できる。図5の電源回路30は、整流回路51の出力側にコンデンサー56を接続しているが、このコンデンサー56は、整流回路51の出力を平滑化するための電解コンデンサではなく、静電容量が小さくて寿命の長いコンデンサー、例えば、静電容量を0.1μF〜0.5μFとするフィルムコンデンサーやセラミックコンデンサー等である。このコンデンサー56は、必ずしも必要とするものではないが、これを設けることで雑音を少なくできる。
The
光源部4のLED直列回路32は、直列に接続するLED31の個数で、供給する最低電圧が特定される。たとえば、定格電圧を3VとするLED31を20個直列に接続すると、LED直列回路32は、少なくとも60Vの電圧を供給して、スイッチング素子52で電流をコントロールする必要がある。460Vの三相交流は、電源部3で整流して出力電圧が600Vを超える電圧となる。したがって、この電源部3には、定格電圧を3VとするLED31を200個直列に接続して点灯することができる。ただ、LED直列回路32に直列接続するLED31の個数を多くすると、いずれかひとつのLED31が断線すると、直列に接続している全てのLED31を点灯できなくなる。したがって、LED直列回路32は、たとえば10個〜100個のLED31を直列に接続して、スイッチング素子52でLED直列回路32の電流をコントロールする。
In the
図5の光源部4は、複数のLED31を回路基板33に固定してなるLED直列回路32を光源ユニット39としている。光源ユニット39は、回路基板33に複数のLED31を固定して直列に接続して、コネクタ35を介して、整流回路51の出力側とチョークコイルとの間に脱着できるようにしている。光源ユニット39は、LED31が劣化して輝度が低下すると回路基板33をケーシング34から取り外して新しいものに交換される。この構造の照明装置は、LED31が劣化するとこの部分のみを交換できるので、ケーシング34が劣化して使用できなくなるまで、全体を交換する必要がなく、ランニングコストを低減できる。
In the
スイッチング素子42、52は、FETやトランジスタ等の半導体スイッチング素子で、オンオフに切り換えるデューティーで、LED31に流れる平均電流を制御する。図4と図5の電源回路30は、スイッチング素子42、52を整流回路41、51のマイナス側に接続している。スイッチング素子42、52は、オフ時間に対するオン時間を長くして、LED31の平均電流を大きく、反対にオフ時間に対するオン時間を短くして、LED31の平均電流を小さくできる。
The switching
図5の電源回路30において、スイッチング素子52と直列に接続しているコイル53は、スイッチング素子52がオンに切り換えられた瞬間にLED31に流れる電流の立ち上がりを緩慢にして、LED31に流れる電流を平滑化する。コイル53がLED31の電流の立ち上がりを緩慢にする程度は、コイル53のインダクタンスで特定される。コイル53のインダクタンスを大きくして、電流の立ち上がりをより緩慢にできる。LED31の電流の立ち上がりは、スイッチング素子52をオンオフに切り換える周波数で特定される。スイッチング素子52をオンオフに切り換える周波数を低くして、オン時間を長くするほど、コイル53のインダクタンスを大きくして、電流の立ち上がりを緩慢にする必要がある。したがって、コイル53のインダクタンスは、スイッチング素子52をオンオフに切り換える周波数で最適な値に設定される。たとえば、スイッチング素子をオンオフに切り換える周波数を50kHzとする電源回路にあっては、コイルのインダクタンスを1mHないし2mHとする。コイルは、インダクタンスを100μHないし10mHとして、20kHzないし1MHzの周波数でオンオフに切り換える電流を平均化できる。
In the
さらに、図5に示す電源回路30は、スイッチング素子52とコイル53との接続点を、バイパスダイオード55を介して整流回路51のプラス側に接続している。バイパスダイオード55は、スイッチング素子52がオフに切り換えられた瞬間に、コイル53に流れていた電流を整流回路51のプラス側にバイパスしてLED31を点灯する。したがって、この電源回路30は、スイッチング素子52をオフに切り換えた瞬間に、コイル53に蓄えていた電流のエネルギーでLED31を点灯でき、LED31を効率よく発光できる。コイル53に蓄えられる電流のエネルギーは、スイッチング素子52をオフに切り換える前に流れていた電流の二乗とコイル5のインダクタンスの積に比例して大きくなる。このことから、インダクタンスの大きいコイルは、蓄える電流のエネルギーが大きく、スイッチング素子をオフに切り換えた後の長い時間、LED31に電流を流して点灯する。このことは、スイッチング素子をオンオフに切り換える周波数を低くする電源回路にあっては、コイルのインダクタンスを大きくすることに好都合である。すなわち、スイッチング素子の切り換え周波数を低くする電源回路は、LEDを点滅する周期が長くなるので、スイッチング素子のオフ時間が長く、すなわちLEDに通電されない時間が長くなるが、大きいインダクタンスのコイルで、LEDに通電してLEDの点灯時間を長くできるからである。
Further, in the
以上のように、バイパスダイオード55を備える電源回路30は、スイッチング素子52をオフに切り換えた後も、コイル53に蓄える電流のエネルギーでLED31に電流を流すことができるので、LED31の電流をより平均化できる特徴がある。さらに、スイッチング素子52をオフに切り換えた直後に、コイル53に蓄えている電流のエネルギーを速やかに消費できるので、オフに切り換えた瞬間にスイッチング素子52に印加されるスパイク電圧を低くして、スイッチング素子52に耐圧の低い低コストをFETやトランジスタを使用できる。また、FETやトランジスタ等のスイッチング素子52が、オフに切り換えた瞬間に発生するスパイク電圧で破損するのも防止できる。
As described above, the
コントロール回路54は、スイッチング素子52を所定の周波数でオンオフに切り換えるデューティーを変更して、LED31の電流をコントロールする。コントロール回路54がスイッチング素子52をオンオフに切り換える周波数は50kHzとする。ただし、この周波数は、人間の可聴周波数よりも高く、たとえば20kHzないし1MHzとすることができる。この周波数が可聴周波数よりも低いと、騒音の原因となり、反対に高すぎるとスイッチング素子に、高い周波数に使用できる高価なものを使用する必要があって部品コストが高くなり、また電力効率も低くなる。したがって、スイッチング素子52をオンオフに切り換える周波数は、騒音とコストと効率を考慮して前述の範囲に設定される。
The
コントロール回路54は、LED直列回路32に流れる電流を、あらかじめ設定している一定の電流に制御するように、スイッチング素子52をオンオフに切り換える。コントロール回路54は、LED直列回路32の電流を一定にするために、LED直列回路32の電流を検出する電流検出回路64と、この電流検出回路64の検出電流をフィードバックするフィードバック回路65を備えている。フィードバック回路65は、検出電流があらかじめ設定している電流となるように、スイッチング素子52をオンオフに切り換えるデューティーをコントロールする。
The
さらに、図5のコントロール回路54は、LED直列回路32の電流を調整してLED31の輝度をコントロールする調光回路66を備えている。調光回路66は、制御信号ケーブル15から入力される制御信号で、LED直列回路32の電流を調整して、LED31の輝度をコントロールする。この調光回路16は、制御信号ケーブル15から入力される制御信号に基づいて、LED31の輝度をコントロールする。調光回路16は、たとえば、トンネルの入り口や出口が明るいときに、LED31の輝度を高くして、トンネルの内部を明るくし、反対にトンネルの入り口や出口が暗いときに、LED31の輝度を低くしてトンネルの内部の輝度を低くする。このトンネルの照明装置は、トンネルの内部と外部の明るさの変化を少なくできるので、ドライバーにトンネル内を見やすくして安全運転できる特徴がある。すなわち、昼間にトンネルの内部を明るくしてドライバーに見やすくし、夜間にはトンネルの照明を暗くして、消費電力を削減しながら、ドライバーにトンネル内を見やすくできる。
Further, the
以上のトンネルの照明装置は、以下のようにして光源部4を点灯する。
[停電しない状態]
(1)昼間
停電しない昼間においては、全てのパワーケーブル1に商用電源9が供給され、全ての電源部3に商用電源9が供給され、制御信号ケーブル15から入力される制御信号で全ての光源部4を最も明るく点灯する。このとき、制御回路10は、リレー71〜75をオンに切り換える。光源部4の明るさは、スイッチング素子42、52をオンオフに切り換えるデューティーでコントロールされる。
(2)夜間
停電しない夜間において、自家発電パワーケーブル12と第3の商用パワーケーブル11Cに商用電源9が供給され、自家発電パワーケーブル12と第3の商用パワーケーブル11Cに接続している電源部3に商用電源9が供給されて、この電源部3に接続している光源部4が点灯される。このとき、制御回路10は、リレー74、73をオンに切り換えて、リレー71、72、75をオフに切り換える。さらに、制御信号ケーブル15から入力される制御信号で、光源部4を昼間の明るさの昼間よりも暗く点灯する。電源部3は、スイッチング素子42、52をオンに切り換えるデューティーを昼間よりも小さく、すなわちオン時間を短くして光源部4のLED31の明るさを昼間よりも暗くする。
(3)深夜
停電しない深夜において、自家発電パワーケーブル12に接続している電源部3にのみ商用電源9が供給されて、この電源部3に接続している光源部4が点灯される。このとき、制御回路10は、リレー74のみをオンに切り換えて、リレー71、72、73、75をオフに切り換える。さらに、制御信号ケーブル15から入力される制御信号で、光源部4を夜間よりもさらに暗く点灯する。電源部3は、スイッチング素子42、52をオンに切り換えるデューティーを夜間よりも小さく、すなわちオン時間を短くして光源部4のLED31の明るさを夜間よりもさらに暗く点灯する。
The above tunnel illumination device lights the
[No power failure]
(1) Daytime In the daytime when there is no power failure, the
(2) Nighttime In the nighttime when there is no power failure, the
(3) Midnight At midnight when there is no power failure, the
[停電時]
商用電源9が停電すると、停電検出回路19が商用電源9の停電を検出する。停電検出回路19が停電を検出すると、無停電電源装置25のDC/ACインバータ27を動作状態に切り換えて、無停電電源装置25から商用電源9と同じ交流電力を供給できる状態とし、さらに、無停電電源装置25と無停電パワーケーブル13との間に接続しているリレー76をオン状態に切り換えて、無停電電源装置25を無停電パワーケーブル13に接続する。この状態になると、無停電パワーケーブル13に接続している第3の電源部3Cに電力が供給され、この第3の電源部3Cに接続している光源部4が点灯される。停電状態においては、制御信号ケーブル15から制御信号が入力されず、第3の電源部3は、光源部4を所定の明るさで点灯する。この状態で、自家発電器20が起動するまで、光源部4は点灯される。
[In case of power failure]
When the
さらに、停電検出回路19は、停電を検出して自家発電器20を起動する。自家発電器20が起動されると、自家発電器20と自家発電パワーケーブル12との間に接続しているリレー78と、自家発電器20と無停電パワーケーブル13との間に接続しているリレー77とをオン状態に切り換えて自家発電器20を自家発電パワーケーブル12と無停電パワーケーブル13に接続すると共に、無停電電源装置25と無停電パワーケーブル13との間に接続しているリレー76をオフ状態に切り換えて、無停電電源装置25を無停電パワーケーブル13から切り離す。この状態になると、自家発電パワーケーブル12に接続している第2の電源部3Bと、無停電パワーケーブル13に接続している第3の電源部3Cとに商用電源9と同じ電力が供給され、第2の電源部3Bと第3の電源部3Cに接続している光源部4を点灯する。停電が継続する状態にあっては、この状態が保持される。
Further, the power
停電が回復して商用電源9が供給される状態になると、停電検出回路19はこのことを検出して、無停電パワーケーブル13に接続しているリレー76、77と、自家発電パワーケーブル12に接続しているリレー78をオフ状態に切り換えると共に、制御回路10が、時間帯に応じてリレー71〜75をオンオフに切り換えて、所定のパワーケーブル1を商用電源9に接続して、電源部3に電力を供給して光源部4を点灯する。
When the power failure is recovered and
1…パワーケーブル
2…照明器具
3…電源部 3A…第1の電源部
3B…第2の電源部
3C…第3の電源部
4…光源部
5…メイン分岐ライン
6…サブ分岐ライン
8…電力供給部
9…商用電源
10…制御回路
11…商用パワーケーブル 11A…第1の商用パワーケーブル
11B…第2の商用パワーケーブル
11C…第3の商用パワーケーブル
12…自家発電パワーケーブル
13…無停電パワーケーブル
15…制御信号ケーブル
16…タイマ
19…停電検出回路
20…自家発電器
21…エンジン
22…発電機
25…無停電電源装置
26…二次電池
27…DC/ACインバータ
30…電源回路
31…LED
32…LED直列回路
33…回路基板
34…ケーシング
35…コネクタ
39…光源ユニット
41…整流回路
42…スイッチング素子
43…トランス
44…スイッチング回路
45…第2の整流回路
46…フィードバック回路
51…整流回路
52…スイッチング素子
53…コイル
54…コントロール回路
55…バイパスダイオード
56…コンデンサー
60…ダイオードブリッジ
61…ダイオード直列回路
62…ダイオード
64…電流検出回路
65…フィードバック回路
66…調光回路
71…リレー
72…リレー
73…リレー
74…リレー
75…リレー
76…リレー
77…リレー
78…リレー
DESCRIPTION OF
3B ... Second power supply unit
3C ... 3rd
11B ... Second commercial power cable
11C ... Third
32 ...
Claims (6)
前記照明器具(2)が、光源のLED(31)を内蔵してなる光源部(4)と、複数の光源部(4)にサブ分岐ライン(6)を介して接続してなる電源部(3)とを備え、
前記電源部(3)は、複数の光源部(4)に電力を安定化して供給する安定化回路を内蔵する電源回路(30)を内蔵しており、
複数の電源部(3)が、所定の間隔でトンネルに配置されて、前記パワーケーブル(1)に分岐して接続してなるメイン分岐ライン(5)を介してパワーケーブル(1)に接続されており、
さらに、前記光源部(4)は所定の間隔でトンネルに配置されると共に、複数の光源部(4)がサブ分岐ライン(6)を介して電源部(3)に接続してなるトンネルの照明装置。 A power cable (1) is wired along the tunnel, and a lighting device for a tunnel formed by connecting a plurality of lighting fixtures (2) to the power cable (1) at a predetermined interval,
The light fixture (2) is a light source unit (4) having a built-in light source LED (31), and a power source unit (4) connected to a plurality of light source units (4) via a sub branch line (6) ( 3)
The power supply unit (3) has a built-in power supply circuit (30) including a stabilization circuit that stabilizes and supplies power to the plurality of light source units (4).
A plurality of power supply units (3) are arranged in a tunnel at a predetermined interval, and are connected to the power cable (1) via a main branch line (5) that is branched and connected to the power cable (1). And
Further, the light source unit (4) is arranged in the tunnel at a predetermined interval, and a plurality of light source units (4) are connected to the power source unit (3) via the sub branch line (6), and illumination of the tunnel apparatus.
前記無停電パワーケーブル(13)はDC/ACインバータ(27)と自家発電器(20)と商用電源(9)に接続され、前記自家発電パワーケーブル(12)は自家発電器(20)と商用電源(9)に接続され、さらに商用パワーケーブル(11)は商用電源(9)にのみ接続しており、
前記照明器具(2)が、メイン分岐ライン(5)を介して商用パワーケーブル(11)に接続してなる第1の電源部(3A)と、前記メイン分岐ライン(5)を介して自家発電パワーケーブル(12)に接続してなる第2の電源部(3B)と、前記メイン分岐ライン(5)を介して無停電パワーケーブル(13)に接続してなる第3の電源部(3C)とからなり、前記第2の電源部(3B)と第3の電源部(3C)とが、第1の電源部(3A)の間に配置されてなる請求項1または2に記載されるトンネルの照明装置。 Private power generation wherein the power cable (1) is connected to a commercial power cable (11) connected to a commercial power source (9) and a private power generator (20) that is activated in the event of a power failure of the commercial power source (9) A power cable (12) and an uninterruptible power cable (13) connected to a DC / AC inverter (27) activated at the time of a power failure using a secondary battery (26) charged by a commercial power source (9) as a power source Consists of
The uninterruptible power cable (13) is connected to a DC / AC inverter (27), a private power generator (20), and a commercial power source (9), and the private power generation power cable (12) is connected to the private power generator (20) and a commercial power supply. Connected to the power supply (9), and the commercial power cable (11) is connected only to the commercial power supply (9)
The lighting apparatus (2) is connected to a commercial power cable (11) via a main branch line (5), and a private power generation unit via the main branch line (5). A second power supply unit (3B) connected to the power cable (12) and a third power supply unit (3C) connected to the uninterruptible power cable (13) via the main branch line (5) The tunnel according to claim 1 or 2, wherein the second power supply unit (3B) and the third power supply unit (3C) are arranged between the first power supply unit (3A). Lighting equipment.
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