JP2018097501A - Traffic signal system - Google Patents

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Kazuyuki Hogo
和之 豊郷
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賢一 岩崎
一男 福井
Kazuo Fukui
一男 福井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive and simple traffic signal system comprising an LED light source and a battery backup function, which eliminates the need for an inverter that converts DC of a battery output into AC or a converter that converts AC of a commercial power supply into DC.SOLUTION: Power is supplied to signalling lamps without converting AC of a commercial power supply as well as DC of a battery output by providing a power supply selection circuit 15 that switches between AC input 11 of the commercial power supply and DC of the battery 13 output, a power supply ON/OFF circuit 20 capable of flashing with either one of AC and DC, and signalling lamps 34, 35, 36 capable of turning on by either one of AC and DC.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は交通信号機システムの構成に関するものである。特にLEDを光源とし、バッテリーバックアップ機能を有する交通信号機に関するものである。   The present invention relates to the configuration of a traffic signal system. In particular, the present invention relates to a traffic signal device that uses an LED as a light source and has a battery backup function.

一般に交通信号機システムは、赤黄青の信号灯を有する灯器部と、それらの信号灯へ適切にON/OFF制御された電流を給電する制御装置より構成される。制御装置には外部から商用電源が接続され、信号灯に供する電源とされる。   In general, a traffic signal system includes a lamp unit having red, yellow, and blue signal lights, and a control device that supplies currents appropriately controlled to ON / OFF to these signal lights. A commercial power source is connected to the control device from the outside, and is used as a power source for signal lights.

交通信号機はその性質上、商用電源の停電時にも機能を維持することが望まれる。このためバッテリーを備え、停電時にも動作を継続することができる交通信号機システムが実用化されている。このようなバッテリーバックアップ機能を有する交通信号機システムでは、通常、制御装置にバッテリーを接続し、停電時にはその出力を従来の商用電源に代わって信号灯へ給電している(特許文献1、特許文献2)。   Due to the nature of traffic lights, it is desirable to maintain their functions even when a commercial power supply fails. For this reason, a traffic signal system equipped with a battery and capable of continuing operation even in the event of a power failure has been put into practical use. In a traffic signal system having such a battery backup function, a battery is usually connected to a control device, and the output is supplied to a signal light in place of a conventional commercial power source in the event of a power failure (Patent Document 1, Patent Document 2). .

このとき制御装置の出力は、既存の信号灯へ給電するため商用電源と同じ交流としなくてはならない。しかしバッテリー出力は直流であるから、これを交流とするためのインバータを設ける必要がある。停電時には、そのインバータ出力の交流を制御装置内で商用電源の交流から切替え、信号灯に給電する。   At this time, the output of the control device must be the same AC as the commercial power supply in order to supply power to the existing signal lamp. However, since the battery output is direct current, it is necessary to provide an inverter for making this into alternating current. In the event of a power failure, the AC output of the inverter is switched from the AC of the commercial power supply in the control device, and power is supplied to the signal lamp.

ところで従来、信号灯の光源としては交流100V用の白熱電球が用いられていた。しかし近年、高輝度のLED(Light Emitting Diode、発光ダイオード)が実用化されたため、光源を白熱電球からLED信号灯に替えて消費電力の減少が図られている。   Conventionally, an incandescent bulb for AC 100V has been used as a light source of a signal lamp. In recent years, however, high-brightness LEDs (Light Emitting Diodes) have been put into practical use, and power consumption has been reduced by changing the light source from an incandescent bulb to an LED signal lamp.

このとき、LEDそのものは直流で点灯できるものであるが、従来の信号機では信号灯には制御装置から商用電源の交流を給電しているので、LED信号灯においても、その入力は従来同様に商用電源の交流としている(非特許文献1)。   At this time, the LED itself can be lit with a direct current, but in a conventional traffic light, the signal light is supplied with AC from a commercial power source from the control device. AC is used (Non-patent Document 1).

以上のように、バッテリーバックアップ機能を有しLED信号灯を採用する交通信号機システムにおいては、従来、制御装置から灯器部の信号灯までを交流とする交流方式が採用されている。しかし、バッテリー出力の直流を交流とするためのインバータは比較的大型で高価なものであるから、これがバッテリーバックアップ機能を有する信号機システムの大型化および高コストを招いており、設置の普及を妨げる一因ともなっている。   As described above, in a traffic signal system that has a battery backup function and employs an LED signal light, conventionally, an alternating current system in which an alternating current is supplied from the control device to the signal light of the lamp unit is employed. However, since the inverter for converting the direct current of the battery output into an alternating current is relatively large and expensive, this causes an increase in size and cost of a traffic light system having a battery backup function, which hinders the spread of installation. It is also a factor.

このため、LEDそのものは直流で点灯できることを利用し、バッテリー出力の直流を交流に変換せずそのままLED信号灯に給電し、これによりインバータを不要とする構成も知られている(特許文献3、特許文献4)。しかしこのような直流方式の構成においては、信号灯への入力は直流であるので、従来とは逆に、商用電源の交流を制御装置側でコンバータにより直流に整流しなくてはならない。そのコンバータ出力の直流とバッテリー出力の直流とを制御装置内で選択的に切り替えて、灯器部のLED信号灯へ給電しているのである。
For this reason, a configuration is also known in which the LED itself can be lit with direct current, and the direct current of the battery output is not converted into alternating current but is directly supplied to the LED signal lamp, thereby eliminating the need for an inverter (Patent Document 3, Patent) Reference 4). However, in such a DC system configuration, since the input to the signal lamp is DC, contrary to the conventional case, the AC of the commercial power supply must be rectified to DC by the converter on the control device side. The direct current of the converter output and the direct current of the battery output are selectively switched in the control device to supply power to the LED signal lamp of the lamp unit.

特開平09-233733号公報JP 09-233733 A 登録実用新案第3190438号公報Registered Utility Model No. 3190438 特許第3854268号明細書Japanese Patent No. 3854268 特開2007-220054号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-220054 特開2011-090971号公報JP 2011-090971 A

“信号機の豆知識 Q2.信号灯器の中はどうなっていますか?”、[online]、[2016年11月1日検索]、インターネット <URL: http://signal-net.sakura.ne.jp/sig_all_q5-ko_led1.htm>“Signature tips and tricks Q2. What's inside the signal lamp?”, [Online], [searched November 1, 2016], Internet <URL: http://signal-net.sakura.ne. jp / sig_all_q5-ko_led1.htm> “MOSFETを交流スイッチとして使う方法”、[online]、2015年11月23日、[2016年11月1日検索]、インターネット <URL: http:// nw-electric.way-nifty.com/blog/2015/11/mosfet-c529.html >“How to use MOSFET as an AC switch”, [online], November 23, 2015, [Search November 1, 2016], Internet <URL: http: // nw-electric.way-nifty.com/blog /2015/11/mosfet-c529.html>

本発明は、LED光源とバッテリーバックアップ機能を備える交通信号機システムにおいて、信号灯に商用電源の交流およびバッテリー出力の直流のどちらも直接給電しこれを点灯する手段を提供する。これによって、バッテリー出力の直流を交流にするインバータを不要とし、安価で簡素な構成の交通信号機システムを実現するものである。   The present invention provides a traffic signal system having an LED light source and a battery backup function, and provides means for directly supplying power to a signal lamp with both commercial power AC and battery output DC. This eliminates the need for an inverter that converts the direct current of the battery output into an alternating current, and realizes a traffic signal system having a simple and inexpensive structure.

本発明は交通信号機システムにおいて、バッテリーと、電源入力ポートとして商用電源の交流および該バッテリー出力の直流の2個の入力ポートを有し、そのいずれかの入力を選択して1個の電源出力ポートに出力する電源選択回路とを備える。   In the traffic signal system, the present invention has two input ports of a battery and an AC of a commercial power source and a DC of the battery output as a power input port, and one input is selected by selecting one of the inputs. And a power source selection circuit for outputting to the power source.

また、1個の電源入力ポートと1個または複数個の電源出力ポートを有し、該電源入力ポートに入力された電源が交流、直流にかかわりなくON/OFF制御して、該1個または複数個の電源出力ポートのそれぞれに、異なるタイミングまたは/および同一タイミングでON/OFF制御された電源を出力する電源ON/OFF回路を備える。   Also, it has one power input port and one or a plurality of power output ports, and the power input to the power input port is ON / OFF controlled regardless of AC or DC, and the one or more Each of the power supply output ports is provided with a power supply ON / OFF circuit that outputs power supplies that are ON / OFF controlled at different timings and / or at the same timing.

また、各1個ずつの電源入力ポートを有し、該電源入力ポートからの入力が交流、直流にかかわりなく点灯する1個または複数個のLED信号灯を備える。   Each has one power input port, and includes one or a plurality of LED signal lights that are lit regardless of whether the input from the power input port is alternating current or direct current.

本発明におけるLED信号灯は、複数のLED素子を直列接続し、その直列接続の個数を適切に選択することによって、商用電源の交流の電圧のまま点灯するものである。これによって変圧器が不要となるので、交流のみならず直流によっても直接点灯できる信号灯となる。   The LED signal lamp in the present invention is one that is connected to a plurality of LED elements in series and appropriately lights up with the AC voltage of the commercial power supply by appropriately selecting the number of series connections. This eliminates the need for a transformer, so that the signal lamp can be directly lit not only by alternating current but also by direct current.

本発明は、該電源選択回路の該1個の電源出力ポートを該電源ON/OFF回路の該1個の電源入力ポートに接続し、該電源ON/OFF回路の該1個または複数個の電源出力ポートのそれぞれを該1個または複数個のLED信号灯の各々の電源入力ポートに接続することによって、該1個または複数個の信号灯を点滅することを特徴とする交通信号機システムを提供するものである。   The present invention connects the one power source output port of the power source selection circuit to the one power source input port of the power source ON / OFF circuit, and the one or more power sources of the power source ON / OFF circuit. Provided is a traffic signal system characterized in that one or a plurality of signal lights blinks by connecting each output port to a power input port of each of the one or more LED signal lights. is there.

従来の交流方式の場合には、信号灯の電源入力ポートには、商用電源が生きている場合にも、商用電源が停止している場合にも、常に交流電源が供給され、直流方式の場合は、逆に常に、直流電源が供給される。
これに対して、本発明の構成は、上記電源選択回路から出力された交流または直流を、上記電源ON/OFF回路を介した後に、上記の信号灯に直接入力するものである。したがって、本発明の信号灯の電源入力端子には、商用電源が生きている場合には、商用の交流電源が供給され、商用電源が停止している場合には、バッテリーの直流電源が供給されることになる。
In the case of the conventional AC system, AC power is always supplied to the power input port of the signal light regardless of whether the commercial power supply is alive or when the commercial power supply is stopped. Conversely, DC power is always supplied.
On the other hand, according to the configuration of the present invention, AC or DC output from the power supply selection circuit is directly input to the signal lamp after passing through the power ON / OFF circuit. Accordingly, the commercial power supply is supplied to the power input terminal of the signal lamp of the present invention when the commercial power is alive, and the direct current power of the battery is supplied when the commercial power is stopped. It will be.

これにより、バッテリー出力の直流は信号灯に直接給電できるので、従来の交流方式のように信号機の制御装置においてインバータを設けることは、不要となった。また、商用電源の交流も信号灯に直接給電できるので、従来の直流方式のように信号機の制御装置においてコンバータを設けることは、信号灯に給電するためには不要となった。   Thus, since the direct current of the battery output can be directly supplied to the signal lamp, it is not necessary to provide an inverter in the control device for the traffic light as in the conventional alternating current system. Further, since AC of commercial power can be directly supplied to the signal lamp, it is not necessary to provide a converter in the control device of the traffic light as in the conventional DC system in order to supply power to the signal lamp.

本発明により、LED光源とバッテリーバックアップ機能を備える交通信号機システムが、安価かつ簡素に実現できる。   According to the present invention, a traffic signal system having an LED light source and a battery backup function can be realized inexpensively and simply.

また本発明の他の効果として、本発明を適用した灯器部は、交流および直流の入力を可とするので、従来の交流方式の制御装置、または従来の直流方式の制御装置に接続して使用することができる。制御装置についても同様であって、従来の交流方式の灯器部、または従来の直流方式の灯器部に接続して使用することができる。したがって、装置の有効活用が可能になった。
Further, as another effect of the present invention, the lamp unit to which the present invention is applied allows AC and DC input, so it can be connected to a conventional AC control device or a conventional DC control device. Can be used. The same applies to the control device, and it can be used by connecting to a conventional AC lamp unit or a conventional DC lamp unit. Therefore, the device can be effectively used.

本発明の実施形態である実施例1の交通信号機システムの構成図である。It is a block diagram of the traffic signal system of Example 1 which is embodiment of this invention. 本発明の実施例1における電源選択回路の回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structural example of the power supply selection circuit in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における電源ON/OFF回路の回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structural example of the power supply ON / OFF circuit in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における信号灯の回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structural example of the signal lamp in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における信号灯の他の回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other circuit structural example of the signal lamp in Example 1 of this invention.

以下では、本発明の一実施形態である実施例1について説明する。   Hereinafter, Example 1 which is an embodiment of the present invention will be described.

図1は、本発明による実施例1の交通信号機システムの構成を概念的に示したシステム構成図である。図1において、交通信号機システムは、制御装置10、バッテリー13および灯器部30より構成される。通常、灯器部30は柱上に設置され、制御装置10およびバッテリー13は柱の脚部に設置されることが多い。   FIG. 1 is a system configuration diagram conceptually showing the configuration of the traffic signal system according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the traffic signal system includes a control device 10, a battery 13, and a lamp unit 30. Usually, the lamp unit 30 is installed on a pillar, and the control device 10 and the battery 13 are often installed on the legs of the pillar.

また本図では、実線は給電線または制御信号線を示す。特に、太い実線は信号灯を点灯する為の給電線を示す。これらの直線は実際には、それぞれ対となる2本の導電線から構成される。   Moreover, in this figure, a continuous line shows a feeder line or a control signal line. In particular, a thick solid line indicates a power supply line for lighting a signal lamp. These straight lines are actually composed of two conductive lines that form a pair.

制御装置10では、商用電源の交流が電源引き込み端子11より給電線12を介して、またバッテリー13の出力の直流が給電線14を介して、それぞれ入力される。これらの交流と直流は、電源選択回路15の電源入力ポート151、152に入力され、選択された電源が電源出力ポート153から給電線18に出力される。   In the control device 10, AC of commercial power is input from the power supply lead terminal 11 through the power supply line 12 and DC output from the battery 13 is input through the power supply line 14. These alternating current and direct current are input to the power input ports 151 and 152 of the power supply selection circuit 15, and the selected power is output from the power output port 153 to the power supply line 18.

電源回路16は、商用電源を適切な電圧の直流に変換し、これを信号線17に出力する。信号線17は、電源選択回路15および電源選択回路23に接続されこれらにおける選択を制御する信号線の役割を有しているが、同時に、バッテリー13に充電電流を供給し、また電源選択回路23を介してON/OFF制御回路22に動作電源を給電する給電線の役割も果たしている。   The power supply circuit 16 converts the commercial power supply into a direct current having an appropriate voltage and outputs it to the signal line 17. The signal line 17 is connected to the power source selection circuit 15 and the power source selection circuit 23 and has a role of a signal line for controlling selection thereof. At the same time, the signal line 17 supplies a charging current to the battery 13 and also the power source selection circuit 23. It also serves as a power supply line for supplying the operating power to the ON / OFF control circuit 22 via the.

電源選択回路15は、信号線17に電流が流れているときは給電線12の交流を選択し給電線18に出力するが、電流が流れていないときは給電線14の直流を選択し出力する。これにより、商用電源の停電時には信号線17の電流が途絶えるので自動的にバッテリー13の出力の直流が給電線18に出力されることとなる。電源選択回路15の具体的な回路例は図2に後述する。   The power source selection circuit 15 selects the alternating current of the feeder line 12 and outputs it to the feeder line 18 when current flows through the signal line 17, but selects and outputs the direct current of the feeder line 14 when current does not flow. . As a result, the current of the signal line 17 is interrupted at the time of a power failure of the commercial power supply, so that the direct current of the output of the battery 13 is automatically output to the feeder line 18. A specific circuit example of the power supply selection circuit 15 will be described later with reference to FIG.

給電線18より電源ON/OFF回路20の電源入力ポート21に給電された交流または直流は、赤黄青の3個の信号灯に対応する開閉器24、25、26において、各信号灯が異なるタイミングで、または/および同一タイミングで点滅するようにON/OFFされ、電源出力ポート27、28、29に出力される。   The alternating current or direct current fed from the feeder line 18 to the power input port 21 of the power ON / OFF circuit 20 is switched at different timings in the switches 24, 25 and 26 corresponding to the three signal lights of red, yellow and blue. Or / and ON / OFF so as to blink at the same timing, and output to the power output ports 27, 28, 29.

これらのON/OFFは、ON/OFF制御回路22で生成されたON/OFF制御信号が、信号線221、222、223を介して上記の3個の開閉器に伝えられることにより制御される。該3個の開閉器は、交流も直流もON/OFFすることができる。その具体的な回路例は図3に後述する。ON/OFF制御回路22におけるON/OFF制御信号の具体的な発生方法は本発明の対象とするところではないので、記述は省略する。   These ON / OFF operations are controlled by transmitting ON / OFF control signals generated by the ON / OFF control circuit 22 to the above three switches via signal lines 221, 222, and 223. The three switches can turn on and off both alternating current and direct current. A specific circuit example will be described later with reference to FIG. Since a specific method for generating the ON / OFF control signal in the ON / OFF control circuit 22 is not a subject of the present invention, description thereof is omitted.

電源選択回路23はON/OFF制御回路22を動作させるための電源を選択して給電する。信号線17に電流が流れているときは信号線17の直流を選択し、信号線17に電流が流れていないときは給電線14の直流を選択し出力する。これによって、商用電源の停電時には自動的にバッテリー出力の直流をON/OFF制御回路22に給電し、その動作を継続させることができる。電源選択回路23の内部構成は電源選択回路15と同一であるので、その具体的な回路例は後述の図2の説明を参照されたい。   The power source selection circuit 23 selects a power source for operating the ON / OFF control circuit 22 and supplies power. When current is flowing through the signal line 17, the direct current of the signal line 17 is selected, and when current is not flowing through the signal line 17, the direct current of the feeder line 14 is selected and output. As a result, it is possible to automatically supply the direct current of the battery output to the ON / OFF control circuit 22 at the time of a power failure of the commercial power source and continue the operation. Since the internal configuration of the power source selection circuit 23 is the same as that of the power source selection circuit 15, refer to the description of FIG.

灯器部30においては、電源入力ポート31、32、33はそれぞれ制御装置10内の電源出力ポート27、28,29に接続され、ここから交流または直流が、それぞれ、赤色信号灯34、黄色信号灯35、青色信号灯36、に給電され、各信号灯が点滅される。ここにおいて、該信号灯の各々は、本発明の特徴として、交流および直流の双方を直接に接続して点灯することができるものである。各信号灯の具体的な実施例は図4および図5に後述する。   In the lamp unit 30, the power input ports 31, 32, and 33 are connected to the power output ports 27, 28, and 29 in the control device 10, respectively. From here, alternating current or direct current is converted into a red signal lamp 34 and a yellow signal lamp 35, respectively. The blue signal lamp 36 is supplied with power, and each signal lamp blinks. Here, each of the signal lamps can be turned on by directly connecting both AC and DC, as a feature of the present invention. Specific examples of each signal lamp will be described later with reference to FIGS.

以上によって、本発明の一実施形態である実施例1は、商用電源の交流およびバッテリーの直流を、インバータもコンバータも介さずにLED信号灯に給電する構成であることが明らかになった。
As described above, Example 1 which is one embodiment of the present invention has a configuration in which AC of a commercial power supply and DC of a battery are supplied to an LED signal lamp without using an inverter or a converter.

以下では、上記実施例1での電源選択回路15、電源ON/OFF回路20、および信号灯31、32、33の具体的な構成例について、図2〜5によって説明する。いうまでもなく、これらの構成例は本発明を実施するための一例に過ぎない。
Hereinafter, specific configuration examples of the power supply selection circuit 15, the power supply ON / OFF circuit 20, and the signal lamps 31, 32, and 33 in the first embodiment will be described with reference to FIGS. Needless to say, these configuration examples are merely examples for carrying out the present invention.

図2は、電源選択回路15の具体的な回路構成例である。   FIG. 2 is a specific circuit configuration example of the power supply selection circuit 15.

電源選択回路15はリレー装置である。電源入力ポート151を介して給電線12が接続されている接点155は、ノーマリーオープンの接点である。励磁コイル154に電流が流れているときには接点155は接点157とつながっているが、そうでないときは離れている。電源入力ポート152を介して給電線14が接続されている接点156はノーマリークローズの接点である。励磁コイル154に電流が流れているときには接点156は接点157と離れているが、そうでないときはつながっている。   The power supply selection circuit 15 is a relay device. A contact 155 to which the feeder 12 is connected via the power input port 151 is a normally open contact. The contact point 155 is connected to the contact point 157 when a current flows through the excitation coil 154, but is otherwise separated. A contact 156 to which the feeder 14 is connected via the power input port 152 is a normally closed contact. The contact 156 is separated from the contact 157 when a current is flowing through the excitation coil 154, but is connected otherwise.

本リレー装置の励磁コイル154には、信号線17の一対の導電線が接続されている。通常時には信号線17には電流が流れているので、接点157は接点155とつながっている。これにより、商用電源の交流を電源出力ポート153から給電線18に出力する。商用電源の停電時には、信号線17には電流が流れなくなるので、接点157は接点155から離れて接点156とつながり、バッテリー出力の直流を給電線18に出力する。
A pair of conductive wires of the signal line 17 is connected to the exciting coil 154 of this relay device. Since a current flows through the signal line 17 at normal times, the contact 157 is connected to the contact 155. As a result, the AC of the commercial power is output from the power output port 153 to the feeder line 18. At the time of a power failure of the commercial power supply, no current flows through the signal line 17, so that the contact 157 is separated from the contact 155 and connected to the contact 156, and outputs a direct current of the battery output to the power supply line 18.

図3は、電源ON/OFF回路20の具体的な回路構成例である。該回路20を構成する3個の開閉器24、25、26の内部構成は同一であるので、図3では赤色信号灯に関する開閉器24のみについて示している。   FIG. 3 is a specific circuit configuration example of the power ON / OFF circuit 20. Since the three switches 24, 25, and 26 constituting the circuit 20 have the same internal configuration, only the switch 24 related to the red signal lamp is shown in FIG.

図3において、給電線18から電源入力ポート21を介して開閉器24に入力された商用電源の交流またはバッテリー13の直流は、nMOSトランジスタ241およびnMOSトランジスタ242を介して電源出力ポート27に出力される。   In FIG. 3, the commercial power AC or the battery DC input from the feeder 18 to the switch 24 via the power input port 21 is output to the power output port 27 via the nMOS transistor 241 and the nMOS transistor 242. The

この回路は、交流をON/OFFするために、2個のnMOSトランジスタを両トランジスタのS(ソーズ)端子が接続されるよう逆向きに直列接続したものである。しかし、nMOSトランジスタでは、内蔵するダイオードによりS(ソーズ)端子からD(ドレイン)端子方向にはトランジスタのオンオフにかかわらず電流が流れる。このことを利用して、本実施例ではこの回路を直流のスイッチとしても利用し、該2個のnMOSトランジスタのみにより交流・直流の双方の場合のON/OFFを行っている。   In this circuit, in order to turn on / off alternating current, two nMOS transistors are connected in series in opposite directions so that the S (sword) terminals of both transistors are connected. However, in an nMOS transistor, a current flows in the direction from the S (sword) terminal to the D (drain) terminal due to a built-in diode regardless of whether the transistor is on or off. Utilizing this fact, in this embodiment, this circuit is also used as a DC switch, and ON / OFF in both cases of AC and DC is performed only by the two nMOS transistors.

信号線221を構成する一対の信号線221aおよび信号線221bにおいては、ON/OFF制御回路22(図1)が、赤色信号灯を点灯すべきときには、信号線221aの信号線221bに対する電位を、上記2個のnMOSトランジスタをオンにするに十分な高電位とする。赤色信号灯を滅灯すべきときには、上記2個のnMOSトランジスタをオフにするに十分な低電位とする。   In the pair of signal lines 221a and 221b constituting the signal line 221, when the ON / OFF control circuit 22 (FIG. 1) should turn on the red signal lamp, the potential of the signal line 221a with respect to the signal line 221b is The potential is high enough to turn on the two nMOS transistors. When the red signal lamp is to be extinguished, the above-mentioned two nMOS transistors are set to a low potential enough to be turned off.

これにより、信号線221aが高電位となったときには、nMOSトランジスタ241およびnMOSトランジスタ242はオンとなり、給電線18から入力された交流または直流が出力ポート27に出力される。信号線221aが低電位となったときには上記2個のnMOSトランジスタはオフになるので、出力ポート27には交流も直流も出力されない。   Thus, when the signal line 221a becomes a high potential, the nMOS transistor 241 and the nMOS transistor 242 are turned on, and the alternating current or direct current input from the power supply line 18 is output to the output port 27. When the signal line 221a becomes a low potential, the two nMOS transistors are turned off, so that neither AC nor DC is output to the output port 27.

以上により、電源ON/OFF回路20においては、信号線221のON/OFF制御信号によって、給電線18の交流または直流がON/OFFされて電源出力ポート27に出力されることが明らかになった。
As described above, in the power ON / OFF circuit 20, it is clarified that the AC or DC of the power supply line 18 is turned ON / OFF by the ON / OFF control signal of the signal line 221 and output to the power output port 27. .

図4は、灯器部30における信号灯34、35、36の具体的な回路構成例である。これらの3個の信号灯の構成は同一であるので、図4では赤色信号灯34のみについて示している。   FIG. 4 is a specific circuit configuration example of the signal lamps 34, 35, 36 in the lamp unit 30. Since these three signal lamps have the same configuration, only the red signal lamp 34 is shown in FIG.

図4において、一対の電源入力ポート31から入力された交流または直流は、全波整流のためのダイオードブリッジ341を介してLEDセット342に接続されている。LEDセット342は図4において破線で示すように並列に複数個接続することができ、これにより信号灯全体としての光量を加減することができる。なお、ダイオードブリッジ341は本発明では必須のものではなく、後述の図5はダイオードブリッジを有さないLED信号灯の実施例を示している。   In FIG. 4, AC or DC input from a pair of power input ports 31 is connected to the LED set 342 via a diode bridge 341 for full-wave rectification. A plurality of LED sets 342 can be connected in parallel as shown by the broken line in FIG. 4, whereby the amount of light as a whole signal lamp can be adjusted. The diode bridge 341 is not essential in the present invention, and FIG. 5 described later shows an embodiment of an LED signal lamp that does not have a diode bridge.

LEDセット342の内部では、電流制限抵抗である抵抗器343、および信号灯の光源であるM個のLED素子3441〜344Mが直列に接続されている。   Inside the LED set 342, a resistor 343 which is a current limiting resistor and M LED elements 3441 to 344M which are light sources of signal lights are connected in series.

従来の交流方式の交通信号機においては、LED信号灯に入力された交流は、非特許文献1に示されているように、LED素子のために適当な電圧を得るため、信号灯の内部において入力給電線を変圧器に接続しているものが一般的である。しかし、変圧器が介在すると直流を入力することができなくなるので、交流でも直流でも点灯できる信号灯とはならず、本発明には適用できない。   In the conventional AC traffic signal apparatus, as shown in Non-Patent Document 1, the AC input to the LED signal lamp is used to obtain an appropriate voltage for the LED element. It is common to connect to a transformer. However, if a transformer is interposed, direct current cannot be input, so that the signal lamp cannot be turned on either by alternating current or direct current, and cannot be applied to the present invention.

そこで本実施例では、LEDセット342の内部では適切に決定したM個のLED素子3441〜344Mを直列に接続し、商用電源の電圧を直接に印加可能としている。これにより電源入力ポート31とLEDセット342との間には変圧器は介在させないので、信号灯34には交流のみならず直流を給電して点灯することができる。   Therefore, in the present embodiment, M LED elements 3441 to 344M appropriately determined in the LED set 342 are connected in series so that the voltage of the commercial power source can be directly applied. Accordingly, since no transformer is interposed between the power input port 31 and the LED set 342, the signal lamp 34 can be lit by feeding not only alternating current but also direct current.

なお、商用電源の交流を変圧器を介さずに直列接続のLED素子に給電して点灯する構成については、特許文献5に示されている。   In addition, the structure which supplies and supplies the alternating current of a commercial power supply to the LED element connected in series without passing through a transformer is shown by patent document 5. FIG.

以上に示した信号灯34の構成においては、入力が商用電源の交流100Vである場合には、LED素子は発光しない期間を生じるという問題がある。即ち、ダイオードブリッジ341を介して全波整流された後の波形はサインカーブの上半分のみが連続する波形となり、入力電圧が一定値以下になる期間は、LED素子は発光できないからである。しかしこの問題は、実際には下記のように対処できる。   In the configuration of the signal lamp 34 described above, there is a problem that when the input is AC 100 V of commercial power, the LED element does not emit light. That is, the waveform after full-wave rectification via the diode bridge 341 is a waveform in which only the upper half of the sine curve is continuous, and the LED element cannot emit light during a period when the input voltage is below a certain value. However, this problem can actually be dealt with as follows.

入力ポート31からの入力電圧をVin(V)、使用する1個のLED素子が発光するときの順方向電圧をVf(V)、ダイオードブリッジ341および抵抗器343における電圧降下をVr(V)、直列に接続するLED素子の個数をMとするとき、これらが下記の不等式:
Vf・M < Vin − Vr
を満たす関係にあれば、これらM個のLED素子は発光する。
The input voltage from the input port 31 is Vin (V), the forward voltage when one LED element to be used emits light is Vf (V), the voltage drop in the diode bridge 341 and the resistor 343 is Vr (V), When the number of LED elements connected in series is M, these are the following inequalities:
Vf ・ M <Vin − Vr
If there is a relationship satisfying the above, these M LED elements emit light.

ここでLED素子の個数Mを適切に選択すれば、これらが発光できる入力電圧Vinの最小値は小さくなり、入力の交流の1サイクルの中で発光期間は長くなる。これにより、人目には点滅を感じさせないものとすることができる。   Here, if the number M of LED elements is appropriately selected, the minimum value of the input voltage Vin that can emit light becomes small, and the light emission period becomes long in one cycle of input alternating current. As a result, it is possible to prevent the human eye from blinking.

また、ダイオードブリッジ341の出力にコンデンサを挿入し波形を平滑にすれば、Vinの変動を少なくして発光時間を長くすることができる。   Further, if a capacitor is inserted into the output of the diode bridge 341 to smooth the waveform, the fluctuation of Vin can be reduced and the light emission time can be extended.

また、並列に接続するLEDセット342の数を増減することにより、信号灯34全体としての光量を適切に定めることができる。   Further, by increasing or decreasing the number of LED sets 342 connected in parallel, the amount of light as the entire signal lamp 34 can be appropriately determined.

また、バッテリーからの直流電圧を適切に設定すれば、電源を直流に切り替えてもLED輝度が交流の場合と変わらないようにできる。   Moreover, if the direct current voltage from the battery is appropriately set, the LED luminance can be kept the same as in the case of alternating current even when the power source is switched to direct current.

以上によって、図4の信号灯は、交流および直流を直接入力して点灯することができるものであることが明らかになった。
From the above, it has been clarified that the signal lamp of FIG. 4 can be lit by directly inputting alternating current and direct current.

図5は、灯器部30における信号灯34、35、36の他の回路構成例である。これらは同一構成であるので、図4と同様に、図5では赤色信号灯34の他の構成例である赤色信号灯37のみについて示している。   FIG. 5 shows another circuit configuration example of the signal lamps 34, 35, and 36 in the lamp unit 30. Since these have the same configuration, FIG. 5 shows only the red signal lamp 37, which is another configuration example of the red signal lamp 34, as in FIG.

本例は、図4の信号灯の回路構成からダイオードブリッジ341を除いたものであり、他の構成要素は図4と共通であるので説明は省略する。   This example is obtained by removing the diode bridge 341 from the circuit configuration of the signal lamp of FIG. 4, and the other components are the same as those in FIG.

本構成によっても、図4の実施例と同様に、商用電源の交流および直流を直接入力できる信号灯が構成される。ただし図5の構成においては交流入力のとき、LED素子に逆方向電圧が付加される半サイクルはまったく発光しないので、発光する期間は図4の構成に比べて半減する。   This configuration also constitutes a signal lamp that can directly input AC and DC of a commercial power supply, as in the embodiment of FIG. However, in the configuration of FIG. 5, when alternating current is input, the half cycle in which the reverse voltage is applied to the LED element does not emit light at all, so the light emission period is halved compared to the configuration of FIG. 4.

また、交流を直接入力するときは、LED素子に逆方向電圧が付加されるため、LED素子の耐電圧について配慮が必要である。しかし一般に、LED素子の逆方向電圧に対する耐電圧は、LED素子が発光するときの順方向電圧より大きいので、直列接続するLED素子の数および電流制限抵抗の値を適切に選択すれば、耐電圧の範囲で発光させることができる。
In addition, when an alternating current is directly input, a reverse voltage is applied to the LED element, so consideration must be given to the withstand voltage of the LED element. However, in general, the withstand voltage with respect to the reverse voltage of the LED element is larger than the forward voltage when the LED element emits light. Therefore, if the number of LED elements connected in series and the value of the current limiting resistor are appropriately selected, the withstand voltage It is possible to emit light within the range.

以上によって、本発明の一実施形態である実施例1が、商用電源の交流およびバッテリーの直流をインバータもコンバータも介さずにLED信号灯に給電し、これを点滅させる信号機システムであることが明らかになった。   From the above, it is apparent that Example 1, which is an embodiment of the present invention, is a traffic light system that supplies commercial signal AC and battery DC to an LED signal lamp without using an inverter or converter, and blinks the LED signal lamp. became.

なおコンバータについては、本発明においても整流機能がまったく不要になるわけではなく、上記実施例1においても、電源装置16および信号灯34は、内部に整流回路を有している。しかし本発明により、信号機の制御装置においては、信号灯を点灯するための給電線の途中にコンバータを挿入する必要がなくなる。したがって、給電線の実装が容易となり、信号機の制御装置を簡素な構造とする効果がある。さらにまた、図5の信号灯37を採用すれば、信号灯内部の整流回路も不要となる。   Note that the converter does not require a rectifying function at all in the present invention, and also in the first embodiment, the power supply device 16 and the signal lamp 34 have a rectifying circuit therein. However, according to the present invention, in the control device for the traffic light, it is not necessary to insert a converter in the middle of the feeder line for lighting the signal lamp. Therefore, it becomes easy to mount the feeder line, and there is an effect that the control device of the traffic light has a simple structure. Furthermore, if the signal lamp 37 of FIG. 5 is employed, a rectifier circuit inside the signal lamp is not required.

また、図2の電源選択回路15の回路構成および図3の電源ON/OFF回路20の回路構成は、図示のものに限られるものではなく、どちらの回路も、機械式リレー装置やMOSトランジスタなどの半導体素子によって実現することができ、それらも本発明の対象であることは明らかである。   Further, the circuit configuration of the power supply selection circuit 15 in FIG. 2 and the circuit configuration of the power supply ON / OFF circuit 20 in FIG. 3 are not limited to those shown in the figure, and both circuits are mechanical relay devices, MOS transistors, etc. It is obvious that these semiconductor devices can be realized and are also objects of the present invention.

また、図2や図3の回路を実際に実現するときには、図示した回路に加えて、電流のオンオフ時に発生するスパイク電圧を除くための回路等を付加することも想定されるが、それら付加したものも本発明の対象となることは明らかである。   Further, when actually realizing the circuits of FIG. 2 and FIG. 3, in addition to the illustrated circuit, it is assumed that a circuit for removing spike voltage generated when the current is turned on / off is added. Obviously, this is also an object of the present invention.

また本実施例では、電源選択回路15は、商用電源からの電流で制御され停電時のみに切り替わるものとしたが、これをバッテリーからの直流で制御するもの、あるいは切り替えの要因を停電時のみに限らないものなどが考えられる。これらのバリエーションは本発明の適用を制約する要因ではなく、すべて本発明の対象となることは明らかである。   In this embodiment, the power source selection circuit 15 is controlled by the current from the commercial power source and is switched only at the time of power failure. However, the power source selection circuit 15 is controlled by a direct current from the battery, or the switching factor is only at the time of power failure. There are things that are not limited. It is clear that these variations are not factors that limit the application of the present invention, and are all the objects of the present invention.

なお、実施例1では赤黄青の3灯式交通信号機を例に本発明について説明したが、本発明は灯数には依存しないので本発明の適用が3灯式に限られないことは明らかであり、2灯式の歩行者用信号機や単灯式の信号機などにも本発明は適用され得る。また、交通信号機システムに限らず、鉄道信号機システムなど、交通信号機に類似の他システムに利用できることも明らかである。
In the first embodiment, the present invention has been described by taking a red, yellow, and blue three-light traffic signal as an example. However, since the present invention does not depend on the number of lights, the application of the present invention is not limited to the three-light system. The present invention can also be applied to a two-lamp pedestrian traffic signal, a single-lamp traffic signal, or the like. It is also apparent that the present invention can be used not only for traffic signal systems but also for other systems similar to traffic signals such as railway traffic signal systems.

本発明は、安価で簡素な交通信号機システムを実現するものであり、その利用可能性は明らかである。
The present invention realizes an inexpensive and simple traffic signal system, and its applicability is clear.

10 制御装置
11 電源引き込み端子
12 給電線
13 バッテリー
14 給電線
15 電源選択回路
151 電源入力ポート
152 電源入力ポート
153 電源出力ポート
154 励磁コイル
155 接点
156 接点
157 接点
16 電源回路
17 信号線
18 給電線
20 電源ON/OFF回路
21 電源入力ポート
22 ON/OFF制御回路
221 信号線
221a 信号線
221b 信号線
222 信号線
223 信号線
23 電源選択回路
24 開閉器
241 nMOSトランジスタ
242 nMOSトランジスタ
25 開閉器
26 開閉器
27 電源出力ポート
28 電源出力ポート
29 電源出力ポート
30 灯器部
31 電源入力ポート
32 電源入力ポート
33 電源入力ポート
34 赤色信号灯
341 ダイオードブリッジ
342 LEDセット
343 抵抗器
3441 LED素子
344M LED素子
35 黄色信号灯
36 青色信号灯
37 赤色信号灯
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control apparatus 11 Power supply lead-in terminal 12 Power supply line 13 Battery 14 Power supply line 15 Power supply selection circuit 151 Power supply input port 152 Power supply input port 153 Power supply output port 154 Excitation coil 155 Contact 156 Contact 157 Contact 16 Power supply circuit 17 Signal line 18 Power supply line 20 Power ON / OFF circuit 21 Power input port 22 ON / OFF control circuit 221 Signal line 221a Signal line 221b Signal line 222 Signal line 223 Signal line 23 Power source selection circuit 24 Switch 241 nMOS transistor 242 nMOS transistor 25 Switch 26 Switch 27 Power source output port 28 Power source output port 29 Power source output port 30 Lamp unit 31 Power source input port 32 Power source input port 33 Power source input port 34 Red signal lamp 341 Diode bridge 342 LED set 343 Resistor 34 1 LED element 344M LED element 35 yellow signal lamp 36 blue signal lamp 37 red signal lamp

Claims (2)

バッテリーと、
電源入力ポートとして商用電源の交流および該バッテリー出力の直流の2個の入力ポートを有し、そのいずれかの入力を選択して1個の電源出力ポートに出力する電源選択回路と、
1個の電源入力ポートと、1個または複数個の電源出力ポートを有し、該電源入力ポートに入力された電源が交流、直流にかかわりなくON/OFF制御して、該1個または複数個の電源出力ポートのそれぞれに、異なるタイミングまたは/および同一タイミングでON/OFF制御された電源を出力する電源ON/OFF回路と、
各1個ずつの電源入力ポートを有し、該電源入力ポートからの入力が交流、直流にかかわりなく点灯する1個または複数個のLED信号灯とを備え、
該電源選択回路の該1個の電源出力ポートを該電源ON/OFF回路の該1個の電源入力ポートに接続し、該電源ON/OFF回路の該1個または複数個の電源出力ポートのそれぞれを該1個または複数個のLED信号灯の各々の電源入力ポートに接続することによって、
該1個または複数個の信号灯を点滅することを特徴とする交通信号機システム
Battery,
A power source selection circuit that has two input ports of AC of commercial power and DC of the battery output as power source input ports, and selects one of the inputs and outputs it to one power source output port;
It has one power input port and one or more power output ports, and the power input to the power input port is ON / OFF controlled regardless of whether it is AC or DC. A power ON / OFF circuit that outputs power that is ON / OFF controlled at different timing and / or at the same timing to each of the power output ports of
One or more LED signal lamps each having one power input port, the input from the power input port being lit regardless of AC or DC,
The one power output port of the power selection circuit is connected to the one power input port of the power ON / OFF circuit, and each of the one or more power output ports of the power ON / OFF circuit is connected. Is connected to the power input port of each of the one or more LED signal lights,
Traffic signal system characterized by blinking the one or a plurality of signal lights
請求項1の交通信号機システムにおいて、該電源ON/OFF回路の該電源出力ポートの数が3個であり、かつ該LED信号灯の数を赤、黄、青の3個とする交通信号機システム
2. The traffic signal system according to claim 1, wherein the number of the power output ports of the power ON / OFF circuit is three, and the number of the LED signal lights is three of red, yellow and blue.
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