JP2012003864A - Ｌｅｄ灯器及びｌｅｄ点灯監視制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤの点灯状態、負荷異常、点灯異常、回路異常を監視し、その監視信号を出力するとともに、外部信号により灯火の点灯制御を可能とすることである。
【解決手段】光源であるＬＥＤ１５と、交流定電流電源１９からゴム被覆絶縁変圧器（可飽和形絶縁変圧器）２０を介して出力される電流を入力しＬＥＤ１５を点灯するときはＬＥＤ１５に点灯用電流を供給する点灯制御回路１３と、ＬＥＤ１５及び点灯制御回路１３を監視し監視信号を外部に出力する監視回路１４とを一体的に形成し、監視回路１４は、ＬＥＤ１５の点灯状態を監視する点灯状態監視手段２１と、ＬＥＤ１５の点灯異常を判定する点灯異常判定手段２２と、点灯制御回路１３の回路異常を判定する回路異常判定手段２３と、点灯制御回路１３の二次側の負荷異常を判定する負荷異常判定手段２４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、例えば、空港などの標識灯に用いられるＬＥＤ灯器及びＬＥＤ点灯監視制御システムに関する。

空港などに用いられる標識灯は、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。

標識灯の光源としてハロゲン電球を用いた標識灯では、端末制御器にて交流定電流電源をオンオフしてハロゲン電球の点消灯制御を行い、光度比率は、交流定電流電源の切換タップにより切り換えられた出力電流（光度比率が１００％、２５％、５％、１％、０．２％の電流）により調整していた。そして、標識灯の監視は、ハロゲン電球の灯火状態を端末制御器で監視していた。例えば、標識灯のハロゲン電球が断芯した際には、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側に高電圧が発生するので、この高電圧を端末制御器で監視して上位装置へアラームを出していた。

ここで、交流電流を入力とし所定の電流を灯器に出力する灯器調光制御装置に、入力交流電流をバイパスさせるスイッチング素子と、スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路とを設け、監視システムの経済性を低下させることなく個々の灯器の調光制御を可能とするとともに、スイッチング素子および制御回路の出力制御信号の異常を監視できるようにしたものがある（例えば、特許文献１、［００２６］参照）。

特開平７−２３７５９８号公報

しかし、標識灯の光源としてハロゲン電球に代えてＬＥＤとした場合には、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ので、既に設備されているハロゲン電球の光度比率である電流を出力する交流定電流電源をそのままにしてＬＥＤを光源とする標識灯に適用するには、ハロゲン電球の光度比率の電流をＬＥＤの光度比率の電流に変換する必要がある。

交流定電流電源における光度比率の切換タップは、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、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％
このように、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から、例えば、交流定電流電源の電流が７８．９％であるときは、光源がＬＥＤである場合には２５％の電流に、６２．１％であるときは５％に、５１．５％であるときは１％に、４２．４％であるときは０．２％に変換しなければならない。そのため、既存の交流定電流電源を使用してＬＥＤを光源とする標識灯では、光度比率−電流の特性変換したり、ＬＥＤを点灯制御したりするための電子回路が必要になる。

ＬＥＤを点灯制御する電子回路にてＬＥＤを消灯した場合、負荷であるＬＥＤへの電流の流れが遮断されて負荷がオープンとなり、電源が定電流電源であることから回路電圧が上昇する。そこで、光源がＬＥＤである場合には電子回路の電子部品を保護するための保護回路が設けられている。

この保護回路があるために、負荷であるＬＥＤがオープンになってもハロゲン電球の場合のように、ゴム被覆絶縁変圧器（可飽和形絶縁変圧器）の二次側には高電圧が発生しないことになり、ＬＥＤが断芯（開放故障）した場合の検出は、既存の端末制御器では監視できない。

また、ＬＥＤも電気部品であり、ＬＥＤを点灯制御する電子回路は電気部品集合体であるので、ＬＥＤよりもその電子回路の方が部品点数が多く故障率が高いことから、その電子回路の監視も必要であり、さらには大元の交流定電流電源を落とさず、信号によってＬＥＤの点灯制御も可能にする要請がある。

そこで、ＬＥＤの点灯状態、負荷異常、点灯異常、回路異常を監視し、その監視信号を出力するとともに、外部信号により灯火の点灯制御ができるＬＥＤ灯器及びＬＥＤ点灯監視制御システムを提供する。

本発明の実施形態によれば、光源であるＬＥＤと；交流定電流電源から可飽和形絶縁変圧器を介して出力される電流を入力し、前記ＬＥＤを点灯するときは前記ＬＥＤに点灯用電流を供給する点灯制御回路と；前記ＬＥＤ及び前記点灯制御回路を監視し監視信号を外部に出力する監視回路と；を一体的に形成し、前記監視回路は、前記ＬＥＤに流れるＬＥＤ電流に基づいて前記ＬＥＤの点灯状態を監視する点灯状態監視手段と、前記ＬＥＤ電流が所定の光度比率に対応する電流範囲を逸脱するときは点灯異常と判定する点灯異常判定手段と、前記点灯制御回路が入力電流として検出した電流値が所定の光度比率に対応する電流範囲を逸脱するとき、また前記点灯制御回路から前記ＬＥＤへの出力電流が前記点灯制御回路への入力電流に対応したオンデューティ比でないときは前記点灯制御回路の回路異常と判定する回路異常判定手段と、前記点灯制御回路が入力電流として検出した電流値が所定の光度比率に対応する電流範囲であるが前記点灯制御回路の二次側が無負荷であるときは負荷異常であると判定する負荷異常判定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ＬＥＤの点灯状態、負荷異常、点灯異常、回路異常を監視し、その監視信号を出力するとともに、外部信号により灯火の点灯制御ができる。

本発明の実施形態に係るＬＥＤ灯器を採用したＬＥＤ点灯監視制御システムの一例を示す構成図。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ灯器を採用したＬＥＤ点灯監視制御システムの他の一例を示す構成図。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係るＬＥＤ灯器を採用したＬＥＤ点灯監視制御システムの一例を示す構成図である。ＬＥＤ灯器１１は、点灯制御回路１３と、監視回路１４とを有し、これらを一体的に形成して構成されている。光源はＬＥＤ１５から構成され、複数のＬＥＤ１５を用いる場合には複数のＬＥＤ１５を直列に接続して構成されている。

点灯制御回路１３は、上位装置１６から信号伝送装置１７及び端末制御器１８を介して入力された点消灯指令に基づいて、ＬＥＤ１５の点灯消灯の制御を行うものである。点灯制御回路１３は、交流定電流電源１９からゴム被覆絶縁変圧器２０を介して出力される電流を入力し、端末制御器１８からの指令が点灯指令であるときは、交流定電流電源１９からの電流に基づいて光度比率を判定し、その光度比率でＬＥＤ１５を点灯するための点灯用電流を求め、ＬＥＤ１５に供給する。ＬＥＤ１５への点灯用電流は、その光度比率でのハロゲン電球の電流からＬＥＤ１５の電流にＰＷＭ制御により変換して求める。

監視回路１４は、ＬＥＤ１５及び点灯制御回路１３を監視し、その監視結果である監視信号を外部である端末制御器１８に出力するものである。監視回路１４からの監視信号は、端末制御器１８及び信号伝送装置１７を介して上位装置１６に送信される。これにより、ＬＥＤ灯器１１の異常監視が可能となる。

監視回路１４は、点灯状態監視手段２１と、点灯異常判定手段２２と、回路異常判定手段２３と、負荷異常判定手段２４とから構成される。点灯状態監視手段２１は、ＬＥＤ１５に流れるＬＥＤ電流に基づいてＬＥＤ１５の点灯状態を監視するものであり、ＬＥＤ１５に流れるＬＥＤ電流の有無により判断される。ＬＥＤ１５に流れるＬＥＤ電流が有りのときはＬＥＤ１５は点灯していると判断され、ＬＥＤ１５に流れるＬＥＤ電流が無しのときはＬＥＤ１５は消灯していると判断する。この判断結果は、点灯状態の監視信号として端末制御器１８及び信号伝送装置１７を介して上位装置１６に出力される。

点灯異常判定手段２２は、ＬＥＤ１５に流れるＬＥＤ電流が所定の光度比率に対応する電流範囲を逸脱するときは点灯異常と判定するものであり、ＬＥＤ１５に流れるＬＥＤ電流を入力し、そのＬＥＤ電流が所定の光度比率に対応する電流範囲内であるか否かを判定し、所定の光度比率に対応する電流範囲内であるときは正常点灯であると判断し、そうでないときは異常点灯であると判断する。この判断結果は、点灯状態の監視信号として端末制御器１８及び信号伝送装置１７を介して上位装置１６に出力される。

所定の光度比率とは、表１に示した光度１００％、２５％、５％、１％、０．２％のいずれかの光度比率であり、その光度比率に対応するＬＥＤ電流とは、１００％（３５０ｍＡ）、２５％、５％、１％、０．２％のいずれかの電流である。電流範囲内としたのは、電流の誤差を考慮したものである。点灯異常となるのは、点灯制御回路１３の故障が考えられる。

回路異常判定手段２３は点灯制御回路１３の異常を判定するものである。例えば、点灯制御回路１３が入力電流として検出した電流値が所定の光度比率に対応する電流範囲を逸脱するか否かを判定し、点灯制御回路１３の入力電流の値が所定の光度比率に対応する電流範囲を逸脱するときは、点灯制御回路１３の異常であると判断する。この場合は、入力電流検出部の異常が考えられる。

また、回路異常判定手段２３は、点灯制御回路１３からＬＥＤ１５への出力電流を入力し、ＬＥＤ１５への出力電流の値が点灯制御回路１３の入力電流に対応したオンデューティ比であるかどうかを判定し、オンデューティ比でないときは点灯制御回路１３の異常と判断する。この場合は、ＰＷＭ制御部の異常が考えられる。この判断結果は、回路異常の監視信号として端末制御器１８及び信号伝送装置１７を介して上位装置１６に出力される。

次に、負荷異常判定手段２４は、点灯制御回路１３の二次側の負荷が異常であるかどうかを判定するものである。負荷異常判定手段２４は、点灯制御回路１３が入力電流として検出した電流値が所定の光度比率に対応する電流範囲であるときに、負荷であるＬＥＤ１５は点灯しない場合には、点灯制御回路１３の二次側が無負荷であると判断し、負荷異常である監視信号を出力する。

例えば、点灯制御回路１３からＬＥＤ１５までの配線が切断しているときは、点灯制御回路１３は正常であるが負荷であるＬＥＤ１５は点灯しない。そのような場合には、負荷異常であると判断し、その監視信号を端末制御器１８及び信号伝送装置１７を介して上位装置１６に出力する。

図２は、本発明の実施形態に係るＬＥＤ灯器を採用したＬＥＤ点灯監視制御システムの他の一例を示す構成図である。この一例は、図１に示した一例に対し、複数のＬＥＤ１５を直列に接続してＬＥＤ灯体１２を構成し、点灯制御回路１３と監視回路１４とを一体的に点灯制御ユニット２５として形成し、点灯制御ユニット２５とＬＥＤ灯体１２とを別ユニットとしたものである。

なお、点灯制御回路１３が異常であると判定された場合に，ＬＥＤ１５を点灯または消灯させるフェールセーフ機能を付加することができる。フェールセーフとしてＬＥＤ１５を点灯させるか消灯させるかは、ＬＥＤ灯器１１の種類や用途に応じて決定することができる。具体的な手段の一例としては、点灯制御回路１３の電源入力部を短絡可能な短絡スイッチ、点灯制御回路１３をバイパスするバイパススイッチを設け、監視回路１４の判断結果に応じて、短絡スイッチまたはバイパススイッチのいずれかをオンすることにより、異常時にＬＥＤ１５を消灯または点灯することが可能となる。

本発明の実施形態によれば、ＬＥＤ灯器１１に、ＬＥＤ１５及び点灯制御回路１３を監視する監視回路１４を設け、ＬＥＤ１５の点灯状態、負荷異常、点灯異常、点灯制御回路１３の回路異常を監視し上位装置１６に出力するので、端末制御器１８にこれらの監視機能を設ける必要がなくなる。端末制御器１８はＬＥＤ灯器用の端末制御器であり、ＬＥＤ灯器との信号はＩ／Ｏで行いＬＥＤ灯器１１の監視ができる。これにより、ＬＥＤ灯器１１に対する信頼性を向上させ、標識灯に使用した場合には空港における安全性を向上できる。

１１…ＬＥＤ灯器、１２…ＬＥＤ灯体、１３…点灯制御回路、１４…監視回路、１５…ＬＥＤ、１６…上位装置、１７…信号伝送装置、１８…端末制御器、１９…交流定電流電源、２０…ゴム被覆絶縁変圧器（可飽和形絶縁変圧器）、２１…点灯状態監視手段、２２…点灯異常判定手段、２３…回路異常判定手段、２４…負荷異常判定手段、２５…点灯制御ユニット

Claims (3)

1. 光源であるＬＥＤと；
   交流定電流電源から可飽和形絶縁変圧器を介して出力される電流を入力し、前記ＬＥＤを点灯するときは前記ＬＥＤに点灯用電流を供給する点灯制御回路と；
   前記ＬＥＤ及び前記点灯制御回路を監視し監視信号を外部に出力する監視回路と；を一体的に形成し、
   前記監視回路は、
   前記ＬＥＤに流れるＬＥＤ電流に基づいて前記ＬＥＤの点灯状態を監視する点灯状態監視手段と、
   前記ＬＥＤ電流が所定の光度比率に対応する電流範囲を逸脱するときは点灯異常と判定する点灯異常判定手段と、
   前記点灯制御回路が入力電流として検出した電流値が所定の光度比率に対応する電流範囲を逸脱するとき、また前記点灯制御回路から前記ＬＥＤへの出力電流が前記点灯制御回路への入力電流に対応したオンデューティ比でないときは前記点灯制御回路の回路異常と判定する回路異常判定手段と、
   前記点灯制御回路が入力電流として検出した電流値が所定の光度比率に対応する電流範囲であるが前記点灯制御回路の二次側が無負荷であるときは負荷異常であると判定する負荷異常判定手段とを備えたことを特徴とするＬＥＤ灯器。
2. 前記点灯制御回路と前記監視回路とを一体的に点灯制御ユニットとして形成し、前記点灯制御ユニットと前記ＬＥＤとを別ユニットとしたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ灯器。
3. 請求項１または２記載のＬＥＤ灯器と；
   前記ＬＥＤ灯器の前記ＬＥＤに点灯指令や消灯指令を入力するとともに前記ＬＥＤ灯器からの監視信号を入力する端末制御器と、
   前記端末制御器と信号伝送装置を介して接続され前記端末制御器を監視制御する上位装置と；
   を備えたＬＥＤ点灯監視制御システム。

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