JP2019102210A - 高光度航空障害灯の閃光駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２０万ｃｄ〜２千ｃｄの広範囲の光度閃光に対応でき、低光度時の高光度航空障害灯として閃光時に持続光とすることができる航空障害灯の発光駆動装置。【解決手段】管制器１０から送られてくる閃光を指示するためのトリガ信号と昼間モード、薄明モード及び夜間モードに応じて光度を切り替えるための光度切替信号とに基づきＬＥＤを閃光駆動させる高光度航空障害灯の閃光駆動装置であって、トリガ信号に基づき昼間モード及び薄明モード時に、１〜１．５秒周期で一つの閃光を１００〜２５０ｍｓｅｃの規定期間内の閃光期間に１回以上の発光を重ねた持続光にするための第１閃光信号を生成し、夜間モード時に、第１閃光信号の閃光期間をＰＷＭ波形にした第２閃光信号を生成する閃光制御回路２６と、閃光制御回路からの第１閃光信号又は第２閃光信号によりＬＥＤを駆動させるＬＥＤ駆動回路２７を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、飛行する航空機の障害となる建物等の昼間、薄明、夜間における存在を示す複数の航空障害灯を管制器で制御する高光度航空障害灯の閃光駆動装置に関する。

従来、飛行する航空機の障害となる高層構築物等（高層ビルを除く）の昼間、薄明、夜間における存在を示すために、航空障害灯の発光駆動装置が用いられている。従来の航空障害灯の発光駆動装置として、例えば、特許文献１及び２が知られている。

特許文献１に記載されたＬＥＤ調光装置は、ＬＥＤ負荷に流れる電流の大きさを可変制御する電流調整手段（定電流回路）と、ＬＥＤ負荷に流れる電流を断続制御するスイッチ手段（トランジスタ）と、調光器から出力される調光信号を受けて電流調整手段とスイッチ手段を制御する調光制御周手段を備える。この装置は、ＬＥＤ負荷に連続的に電流を流し調光する。

これにより、調光信号が高光度側の場合にＬＥＤ負荷に流れる電流を連続電流とし、流れる電流の大きさによりＬＥＤ負荷を調光し、調光信号が低輝度側の場合にＬＥＤ負荷に流れる電流をパルス状にして、そのパルス状のデューティ比を変化させて調光している。

特許文献２に記載されたＬＥＤ点灯装置は、色温度の異なる複数種のＬＥＤと複数のＬＥＤをそれぞれ点灯する点灯回路と複数種のＬＥＤをそれぞれ点灯するＬＥＤ点灯回路と複数種のＬＥＤを同時に調光可能に点灯するようにＬＥＤ点灯回路を制御する調光度２０％以下の深調領域においては、パルス幅制御により複数種のＬＥＤを調光制御し、その他の調光領域にいいては、振幅制御により複数種のＬＥＤを調光制御する制御手段を具備する。

特開２０１１−１０８６６９号公報 特開２０１５−４３３２６号公報

しかしながら、特許文献１による調光装置は、連続光を調光する装置であって、高光度航空障害灯のように１〜１．５秒周期で閃光する装置には不適である。また、特許文献１を航空障害灯に適用させるためには、高光度航空局航空障害灯の仕様書に基づき１〜１．５秒周期で閃光するようにし、かつ昼間(２０万ｃｄ)、薄明（２万ｃｄ）、夜間（２千ｃｄ）の調光に対応できなければならい。この調光には適用できるが、閃光ができるかについては記載されていない。即ち、閃光に対応できる方法が開示されていない。

また、低光度時にＰＷＭ波形として調光しているが、高光度航空障害灯として閃光時に持続光とする必要があるが、持続光にする方法が引用文献１には開示されていない。

特許文献２も特許文献１と同様に、調光には適用できるが、閃光ができるかについては記載されていない。即ち、閃光に対応できる方法が開示されていない。さらに、低光度時にＰＷＭ波形として調光しているが、高光度航空障害灯として閃光時に持続光とする必要があるが、持続光にする方法が特許文献２には開示されていない。

本発明の課題は、閃光に対応でき、低光度時の高光度航空障害灯として閃光時に持続光とすることができる航空障害灯の発光駆動装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る高光度航空障害灯の閃光駆動装置は、管制器から送られてくる閃光を指示するためのトリガ信号と昼間モード、薄明モード及び夜間モードに応じて光度を切り替えるための光度切替信号とに基づきＬＥＤを閃光駆動させる高光度航空障害灯の閃光駆動装置であって、前記トリガ信号に基づき前記昼間モード及び薄明モード時に、１〜１．５秒周期で一つの閃光を１００〜２５０ｍｓｅｃの規定期間内の閃光期間に１回以上の閃光を重ねた持続光にするための第１閃光信号を生成し、夜間モード時に、前記第１閃光信号の前記閃光期間をＰＷＭ波形にした第２閃光信号を生成する閃光制御回路と、前記閃光制御回路からの第１閃光信号又は第２閃光信号により前記ＬＥＤを駆動させるＬＥＤ駆動回路とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、昼間モード及び薄明モード時に、１〜１．５秒周期で一つの閃光を１００〜２５０ｍｓｅｃの規定期間内の閃光期間に１回以上の閃光を重ねた持続光にするための第１閃光信号によりＬＥＤを駆動させ、夜間モード時に、第１閃光信号の閃光期間をＰＷＭ波形にした第２閃光信号によりＬＥＤを駆動させるので、閃光に対応でき、低光度時の高光度航空障害灯として閃光時に持続光とすることができる。

本発明の実施例１に係る高光度航空障害灯の閃光駆動装置の構成図である。 本発明の実施例１に係る高光度航空障害灯の閃光駆動装置の各閃光装置電源部の構成ブロック図である。 本発明の実施例１に係る高光度航空障害灯の閃光駆動装置の昼間、薄明、夜間の閃光電流波形を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例１に係る高光度航空障害灯の閃光駆動装置の夜間の閃光電流波形の第１の具体例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例１に係る高光度航空障害灯の閃光駆動装置の夜間の閃光電流波形の第２の具体例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例１に係る高光度航空障害灯の閃光駆動装置の夜間の閃光電流波形の第３の具体例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態に係る高光度航空障害灯の閃光駆動装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、本発明の実施の形態に係る高光度航空障害灯の閃光駆動装置の概要を説明する。高光度航空障害灯の閃光駆動装置は、高光度航空局航空障害灯の仕様書に基づき、１〜１．５秒周期で一つの閃光を１００〜２５０ｍｓｅｃに１回以上の発光を重ねた持続光に設定する。

夜間の低光度モード時においては、パルス波形として調光するが、単にオンオフ制御ではなく、閃光時に一つの光として見える持続光となるように必要なオフ期間を一定にし、ＰＷＭ周波数を可変する。

或いは他の方法として、閃光時のＰＷＭ電流に持続光となるように閃光期間にベース電流を流す。以下に、実施例を例示して高光度航空障害灯の発光駆動装置を詳しく説明する。

（実施例１）
航空障害灯の閃光駆動装置は、高光度航空障害灯に適用される。図１は、本発明の実施例１に係る高光度航空障害灯の閃光駆動装置の構成図である。航空障害灯の閃光駆動装置は、航空機の障害となる高層構築物等に設けられ、３〜８つ、例えば、４つの閃光装置発光部１−１〜１−４と、４つの閃光装置発光部１−１〜１−４に接続された４つの閃光装置電源部２−１〜２−４と、制御線３−１〜３−４，４−１〜４−４と電源線５−１〜５−４を介して４つの閃光装置電源部２−１〜２−４に接続される分岐中継箱６−１と、制御線７−１，８−１と電源線９−１を介して分岐中継箱６−１に接続される分岐中継箱６−２とを備える。

４つの閃光装置発光部１−１〜１−４と４つの閃光装置電源部２−１〜２−４とは、４つの閃光装置を構成し、同一の高さで四方に配置されている。各閃光装置が本発明の閃光駆動装置に対応する。

また、高光度航空障害灯の閃光駆動装置は、４つの閃光装置発光部１−５〜１−８と、４つの閃光装置発光部１−５〜１−８に接続線を介して接続された４つの閃光装置電源部２−５〜２−８と、制御線３−５〜３−８，４−５〜４−８と電源線５−５〜５−８とを介して４つの閃光装置電源部２−５〜２−８に接続された分岐中継箱６−２と、制御線７−１，８−１と電源線９−１を介して分岐中継箱６−２に接続される管制器１０と、管制器１０に接続される周辺照度検出器１１を備える。

４つの閃光装置発光部１−５〜１−８と４つの閃光装置電源部２−５〜２−８とは、４つの閃光装置を構成し、同一の高さで四方に配置され、４つの閃光装置発光部１−１〜１−４と４つの閃光装置電源部２−１〜２−４とは異なる高さに配置されている。

この例では、８つの閃光装置を例示したが、複数の閃光装置は、８つに限定されない。

管制器１０からの電源線９−１は分岐中継箱６−１，６−２を介して電源線５−１〜５−８に接続されている。管制器１０からの制御線７−１は分岐中継箱６−１，６−２を介して制御線３−１〜３−８に接続され、管制器１０からの制御線８−１は分岐中継箱６−１，６−２を介して制御線４−１〜４−８に接続されている。制御線７−１，３−１〜３−８は、管制器１０から各閃光装置へ閃光装置の閃光を指示するためのトリガ信号と光度切替信号とを送信するための信号線である。制御線８−１，４−１〜４−８は、各閃光装置からのもどり信号を管制器１０が受信するための１対の信号線である。

図２は、本発明の実施例１に係る高光度航空障害灯システムの各閃光装置の構成ブロック図である。各閃光装置は、閃光装置発光部１（１−１〜１−８）と閃光装置発光部１を駆動する閃光装置電源部２（２−１〜２−８）で構成される。閃光装置電源部２には、複数のＬＥＤが直列に接続された閃光装置発光部１（１−１〜１−８）に接続される。

各閃光装置電源部２は、スイッチ２１、トランス２２、直流電源回路２３、スイッチ部２４、電流検出部２５、閃光制御回路２６、ＬＥＤ駆動回路２７、電流検出回路２８、時分割閃光回路２９、電圧検出回路３０を備えている。なお、トランス２２はなくても良い。

スイッチ２１がオンすると、電源線５（５−１〜５−８）から交流電圧２００Ｖがトランス２２の一次巻線に供給される。直流電源回路２３は、トランス２２の二次巻線からの交流電圧を直流電圧に変換して、直流電圧をＬＥＤからなる閃光装置発光部１，スイッチ部２４，電流検出部２５からなる直列回路に供給する。

閃光制御回路２６は、管制器１０から入力されるトリガ信号をＬＥＤ駆動回路２７と時分割閃光回路２９に出力する。また、閃光制御回路２６は、管制器１０から入力される昼間（２０万ｃｄ）、薄明（２万ｃｄ）、夜間(２千ｃｄ)の３段階の光度切替を行うための光度切替信号をＬＥＤ駆動回路２７に出力する。

ＬＥＤ駆動回路２７は、閃光制御回路２６からのトリガ信号によりスイッチ部２４を高周波でかつ一定の周期でオンオフさせることでＬＥＤからなる閃光装置発光部１を駆動させる。スイッチ部２４は、閃光装置発光部１に直列に接続され、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１とこれと並列に接続されるダイオードＤ１からなる。スイッチング素子Ｑ１は、絶縁型バイポーラトランジスタ等であってもよい。

電流検出部２５は、スイッチ部２４に直列に接続され、例えば電流検出抵抗やホール素子からなる。電流検出回路２８は、電流検出抵抗やホール素子に流れる電流、即ち、閃光装置発光部１に流れる電流を検出し、検出された通電電流が規定電流値内となっているか否かを判定し、通電電流が規定電流値内となっている場合には、通電電流を時分割閃光回路２９に出力する。

時分割閃光回路２９は、電流検出回路２８で検出された電流信号と閃光制御回路２６からのトリガ信号との論理積をとり、論理積をとった信号を各閃光装置毎に設定した遅延時間だけ遅延させたもどり信号を制御線４−１〜４−８に出力する。このため、制御線４−１〜４−８の論理和を取ることで、制御線８−１１には、図５又は図６に示したもどり信号ｄｓが各閃光装置毎に時分割で生成される。

電圧検出回路３０は、スイッチ部２４と閃光装置発光部１との接続点に接続され、直列に接続された複数のＬＥＤからなる閃光装置発光部１がオープン故障になっている否かを検出し、オープン故障の有無情報を時分割閃光回路２９に出力する。時分割閃光回路２９は、ＬＥＤ駆動電圧が規定の電圧以上となった場合にオープン故障を検出する電圧検出回路３０からのオープン故障の有無情報を管制器１０に出力する。また、電圧検出回路３０は、ＬＥＤ駆動電圧が規定の電圧未満となった場合にショート故障を検出する。

管制器１０は、各閃光装置から制御線４−１〜４−８を介して制御線８−１に時分割に送られてくる各閃光信号からなるもどり信号とトリガ信号とを比較し、各閃光装置が同期して閃光しているかを判定する。

管制器１０は、トリガ信号に対して、各閃光装置毎に設定した遅延時間を加算したタイミングでもどり信号を受信した場合には各閃光装置が同期して閃光していると判定し、所定のタイミングでもどり信号を受信することはなく且つ異なるタイミングでも受信しない場合には当該閃光装置が閃光を停止していると判定し、所定のタイミングとは異なるタイミングでもどり信号を受信した場合には各閃光装置のうち非同期で閃光しているものがあると判定する。

また、閃光駆動装置は、管制器１０からのトリガ信号と光度切替信号に応じて、複数の閃光装置がトリガ信号に同期して閃光し、また光度切替信号により、昼間（２０万ｃｄ）、薄明（２万ｃｄ）、夜間(２千ｃｄ)の３段階の光度切替を行う。

閃光装置の閃光制御回路２６は、管制器１０からのトリガ信号に基づき、１〜１．５秒周期で一つの閃光を１００〜２５０ｍｓｅｃに１回以上の発光を重ねた持続光にする閃光信号を生成する。

ＬＥＤ駆動回路２７は、閃光制御回路２６からの閃光信号によりスイッチ部２４を高周波でかつ一定の周期でオンオフさせることでＬＥＤからなる閃光装置発光部１を駆動させる。

閃光制御回路２６は、光度切替信号が高光度（昼間および薄明（昼間光度の１／１０）の場合には、一つの閃光を１００〜２５０ｍｓｅｃの１回の発光を行い、閃光時の電流の絶対値および閃光期間を調整し光度調整を行う。

閃光制御回路２６は、閃光装置が、低光度（夜間：昼間光度の１／１００）の場合には、一つの閃光の閃光期間および閃光時の電流の調整に加え、閃光期間をＰＷＭ波形の電流に設定する。

閃光制御回路２６は、閃光時のＰＷＭ波形を閃光期間において一つの光とみえるように持続光とさせるため、視認で持続光となるようにＰＷＭのオフ期間を一定（例えば３ｍＳ以下、好ましくは２ｍＳ）に設定し、ＰＷＭ周波数を可変して光度調整を行う。

次に、このように構成された実施例の高光度航空障害灯の発光駆動装置の動作を説明する。まず、管制器１０から全閃光装置が同期して閃光するようにトリガ信号を送る。また、周辺照度検出器１１が周辺照度を検出し、管制器１０は、周辺照度検出器１１により検出された周辺照度により、昼間（２０万ｃｄ）、薄明（２万ｃｄ）、夜間(２千ｃｄ)の３段階の光度切替信号を生成し、全閃光装置に光度切替信号を送る。全閃光装置は、管制器１０からの光度切替信号により同時に光度切替を行う。

各閃光装置の閃光制御回路２６は、管制器１０からの光度切替信号を受けて、１〜１．５秒周期の閃光を行う。この閃光期間は、航空局航空障害灯の仕様書により、１００〜２５０ｍｓｅｃと規定されている。

各閃光装置の閃光制御回路２６は、管制器１０からの光度切替信号により、昼間（２０万ｃｄ）、薄明（２万ｃｄ）、夜間(２千ｃｄ)の閃光を行う。

昼間（２０万ｃｄ）モードにおいては、図３（ａ）に示すように、閃光装置のＬＥＤ電流を、ＬＥＤ駆動回路２７の定電流回路により閃光時の電流の絶対値（例えば２〜３Ａ）に調整し、および閃光期間の時間（例えば１００〜２５０ｍｓ）を規定値内（１００〜２５０ｍｓｅｃ）で可変し光学特性が規定値となるように光度調整を行う。

薄明（２万ｃｄ）モードにおいては、図３（ｂ）に示すように、昼間モードのＬＥＤ電流に対し、閃光期間の電流の絶対値を低下させ（例えば０．１〜０．４Ａ）、さらに閃光期間の時間を規定値内で短くし（例えば１００〜１５０ｍｓ）、光学特性が規定値となるように調整する。

夜間(２千ｃｄ)モードにおいては、閃光期間の電流の絶対値を低下させ（例えば０．１〜０．３Ａ）、さらに閃光期間の時間を規定値内で短くし（例えば１００〜１５０ｍｓ）、光学特性が規定値となるように調整し、図３（ｃ）に示すように、閃光期間のＬＥＤ電流をＬＥＤ駆動回路２７によりＦＥＴ等のスイッチング素子のＰＷＭ制御（約３０〜１００パルス）を行う。

このときＰＷＭ制御は、図４に示すように、閃光時を持続光とさせるためオフ期間を一定にし（例えば、２ｍｓ）、ＰＷＭ周波数を可変させ夜間の光学特性が規定値となるように光度調整を行う。閃光信号のオフ期間は長いと断続に消えて見えるので、一瞬消えていると認識しない程度にオフ期間を制限する。オフ期間は、3ｍｓ以下である。

また、閃光制御回路２６は、図５に示すように、閃光時のＰＷＭ波形に加えて、閃光期間のみベース電流（バイアス電流）ＢＣを流し（例えばピーク電流の１０〜２０％程度）、ＰＷＭ波形で光度調整を行ってもよい。これにより、オフ期間の制限を緩和させることができる。

また、閃光制御回路２６は、夜間モードにおいて、図６に示すように、閃光期間のＰＷＭ電流の第１番目の電流のピーク値Ｐ１を第２番目以降の電流のピーク値Ｐ２よりも大きくしてもよい。これにより、閃光開始を閃光光度測定器で認識することができる。

また、多数直列に接続されたＬＥＤからなる閃光装置発光部１のＬＥＤ（ＬＥＤモジュール）が一つでもオープンモードで故障となった場合、ＬＥＤ駆動回路２７は、定電流制御であるため、ＬＥＤを閃光させる通電時にＬＥＤ印加電圧が最大電圧まで上昇する。電圧検出回路３０は、この印加タイミングで過電圧検出レベルを超えたときにＬＥＤの異常検知を行い、異常検知情報を制御線４−１〜４−８を介して管制器１０に出力する。

また、多数直列ＬＥＤのＬＥＤ（ＬＥＤモジュール）が一つでもオープンモードで故障となった場合でも夜間モード時は、ＬＥＤ駆動回路２７でＰＷＭ制御されるため、ＬＥＤ印加電圧が抑えられ、ＬＥＤ印加電圧が最大電圧まで上昇しない。

このため、夜間モード時には、電流検出回路２８によりＬＥＤ電流も検出し、電圧検出と併用してＬＥＤ電流低下検出を行い、電圧検出回路３０による電圧及び電流検出回路２８による電流を合わせて、ＬＥＤの異常検知を行うこともできる。

さらに、多数直列ＬＥＤのＬＥＤ（ＬＥＤモジュール、例えば９３直列）がショートモードで故障となった場合には、ＬＥＤ駆動回路２７が定電流であるショート分のＬＥＤが消灯し、残りのＬＥＤで閃光を継続する。

この時、ショート分の光量が低下するため、ＬＥＤショート数が増加すると、規定の光度を出力できなくなる。よって、電圧検出回路３０により規定の光度を出力できないショート数のＬＥＤ印加電圧を検出し、ＬＥＤを閃光させる通電時にＬＥＤ電圧以下となった場合にＬＥＤ異常検知を行うこともできる。

このように実施例の航空障害灯の発光駆動装置によれば、昼間モード及び薄明モード時に、１〜１．５秒周期で一つの閃光を１００〜２５０ｍｓｅｃの規定期間内の閃光期間に１回以上の発光を重ねた持続光にするための第１閃光信号によりＬＥＤを駆動させるので、高光度（20万cd）から低光度（2千cd）の差の大きい光度でさらに１〜１．５秒周期の閃光を行ことができる。

また、夜間モード時に、第１閃光信号の閃光期間をＰＷＭ波形にした第２閃光信号によりＬＥＤを駆動させるので、低光度のＰＷＭ波形においても閃光時を一つの光に見える持続光として認識できる。

また、低光度のＰＷＭ波形において閃光期間の開始を閃光光学測定器においても認識できる。持続光としてＰＷＭ波形の周波数を低くでき、ＰＷＭ周波数による損失を低下できる。従って、閃光に対応でき、低光度時の航空障害灯として閃光時に持続光とすることができる。

なお、高光度航空障害灯は、光度を３種類切り換えるが、中光度航空障害灯は光度を２種類に切り替えるので、本発明は、高光度航空障害灯だけではなく、中光度航空障害灯へも適用できる。また、ＰＷＭのオフ一定期間は、３ｍｓ以下に限定されない。

１−１〜１−８ 閃光装置発光部
２，２−１〜２−８ 閃光装置電源部
３−１〜３−８，７−１ トリガ信号用制御線
４−１〜４−８，８−１ もどり信号用制御線（１対）
５−１〜５−８，９−１ 電源線
６−１，６−２ 分岐中継箱
１０ 管制器
１１ 周辺照度検出器
２１ スイッチ
２２ トランス
２３ 直流電源回路
２４ スイッチ部
２５ 電流検出部
２６ 閃光制御回路
２７ ＬＥＤ駆動回路
２８ 電流検出回路
２９ 時分割閃光回路
３０ 電圧検出回路
Ｑ１ スイッチング素子
Ｄ１ ダイオード

Claims (7)

1. 管制器から送られてくる閃光を指示するためのトリガ信号と昼間モード、薄明モード及び夜間モードに応じて光度を切り替えるための光度切替信号とに基づきＬＥＤを閃光駆動させる高光度航空障害灯の発光駆動装置であって、
   前記トリガ信号に基づき前記昼間モード及び薄明モード時に、１〜１．５秒周期で一つの閃光を１００〜２５０ｍｓｅｃの規定期間内の閃光期間に１回以上の発光を重ねた持続光にするための第１閃光信号を生成し、夜間モード時に、前記第１閃光信号の前記閃光期間をＰＷＭ波形にした第２閃光信号を生成する閃光制御回路と、
   前記閃光制御回路からの第１閃光信号又は第２閃光信号により前記ＬＥＤを駆動させるＬＥＤ駆動回路と、
   を備えることを特徴とする高光度航空障害灯の閃光駆動装置。
2. 前記閃光制御回路は、薄明モード時には、昼間モードの前記閃光期間の電流の絶対値を低下させ、前記閃光期間の時間を前記規定期間内で短くし、夜間モードには、スイッチング素子により前記閃光期間をＰＷＭ制御することを特徴とする請求項１記載の高光度航空障害灯の閃光駆動装置。
3. 前記閃光制御回路は、夜間モードには、閃光時を持続光とさせるために前記閃光期間のオフ期間を一定期間に設定し且つＰＷＭ周波数を可変させたＰＷＭ制御を行うことを特徴とする請求項２記載の高光度航空障害灯の閃光駆動装置。
4. 前記閃光制御回路は、前記閃光期間のみベース電流を流すことを特徴とする請求項３記載の高光度航空障害灯の閃光駆動装置。
5. 前記閃光制御回路は、夜間モードにおいて、前記閃光期間のＰＷＭ電流の第１番目の電流を第２番目以降の電流よりも大きくすることを特徴とする請求項３記載の高光度航空障害灯の閃光駆動装置。
6. ＬＥＤ駆動装置が規定の電圧以上となった場合に前記ＬＥＤのオープンを検出する電圧検出回路を備えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項記載の高光度航空障害灯の閃光駆動装置。
7. ＬＥＤ駆動装置が規定の電圧未満となった場合に前記ＬＥＤのショートを検出する電圧検出回路を備えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項記載の高光度航空障害灯の閃光駆動装置。

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