JP4032741B2 - ランプ状態検知器及びそれを用いたランプ状態監視装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、空港や高速道路等に設置される多数のランプの状態を検知するランプ状態検知器及びそれを用いたランプ状態監視装置に関する。
背景技術
空港内の航空機の通路には、航空機を誘導する等の目的で多数のランプ（主にハロゲンランプ）が設置されるが、ハロゲンランプは、ハロゲンガスのガス抜け等によるランプの黒化及びフィラメントの劣化による断芯によってその照度が低下することが知られている。ランプの照度低下は航空機の誘導に支障をきたすため、ランプの照度が必要とされる照度以下となる前に新しいランプと交換する必要があった。
ハロゲンランプの状態を監視する装置の例として、特開昭６２−２４９３９３号公報（以下、第１従来技術という）には、ハロゲンランプにおけるフィラメントの断芯を未然に防ぐために、ハロゲンランプのフィラメントに流れる電流の値を測定し、測定した電流の値が予め設定された設定値を超えた場合にフィラメントの断芯が近いことを警告する装置が記載されている。
また、特開昭６０−２５０５９３号公報（以下、第２従来技術という）には、ランプの照度を測定し、測定したランプの照度と予め設定された設定値との比較によってランプの照度低下を検知すると共に、測定したランプの照度に基づいてランプの交換時期を報知することが記載されている。
前述のように、ハロゲンランプの照度が低下する要因として、ランプの黒化及びフィラメントの断芯が知られていたが、両者には相関関係があると考えられていた。すなわち、ハロゲンランプにおいてフィラメントが断芯しているときにはランプが黒化しており、逆に、ランプが黒化しているときにはフィラメントが断芯していると考えられていた。従って、従来は、上述の第１従来技術のようにフィラメントに流れる電流を測定してフィラメントの断芯を予測するか、或いは第２従来技術のようにランプの照度を測定してランプの黒化を検知するかのどちらか一方を行えば十分であるとされていた。
しかしながら、発明者らがハロゲンランプの照度低下について研究を重ねた結果、フィラメントの断芯とランプの黒化とはそれぞれ個別の事象であり、ランプの照度低下はどちらか一方が原因となって発生することが明らかになった。すなわち、フィラメントが断芯していてもランプが黒化しない場合や、ランプが黒化していてもフィラメントが断芯しない場合があるということが新たに分かった。また、ランプの黒化が原因でランプの照度が低下する場合には、比較的長い時間をかけて徐々に照度が低下するのに対して、フィラメントの断芯が原因で照度が低下する場合には、短時間で急激に照度が低下することが分かった。
上述したように、第１従来技術では、フィラメントに流れる電流の値に基づいてフィラメントの断芯を予測するため、ランプの黒化による照度の低下を検知することができない。つまり、フィラメントは断芯していないにもかかわらずランプの黒化によって照度が低下する場合には、フィラメントに流れる電流が変化しないため、照度の低下を検知することができない。よって、ランプの照度が必要とされる照度以下となる前にランプの交換を行うことができなかった。
一方、第２従来技術では、測定した照度に基づいてランプの交換時期を報知するため、フィラメントの断芯によって急激に照度が低下する場合には、ランプの照度が必要とされる照度以下となる前に交換時期を報知することは困難であった。つまり、フィラメントの断芯時には照度が急激に低下するため、実際に照度が低下しはじめてから交換時期を報知していたのでは、交換を行う前にランプの照度が必要とされる照度以下まで低下してしまう場合があった。
このように、第１従来技術及び第２従来技術では、ランプの照度が必要とされる照度以下となる前にランプの交換を行うことができない場合があった。
発明の開示
本発明の目的は、ランプの黒化が原因で生じるランプの照度低下及びフィラメントの断芯が原因で生じるランプの照度低下のいずれに対しても、ランプの照度が必要とされる照度以下となる前にランプの交換時期を判定することが可能なランプ状態検知器及びそれを用いたランプ状態監視装置を提供することにある。
上記目的を達成する本発明の特徴は、ランプから発せられる光の照度を測定すると共にランプの抵抗値を測定し、測定された照度及び抵抗値に基づいてランプの交換が必要であるか否かを判定することにある。
上述のように、測定された照度及び抵抗値に基づいてランプの交換が必要であるか否かを判定するため、ランプの黒化によりランプ照度が低下する場合には、測定された照度に基づいてランプの照度が必要とされる照度以下となる前にランプの交換時期を判定することができる。また、フィラメントが劣化して断芯することによりランプ照度が低下する場合には、測定された抵抗値に基づいてフィラメントが断芯する前に劣化を検知することにより、ランプの照度が必要とされる照度以下となる前にランプの交換時期を判定することができる。すなわち、ランプの黒化が原因で生じるランプの照度低下及びフィラメントの断芯が原因で生じるランプの照度低下のいずれに対しても、ランプの照度が必要とされる照度以下となる前にランプの交換時期を判定することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
（実施例１）
第１図は、本発明の好適な一実施例であるランプ状態監視装置を示す。なお、本実施例のランプ状態監視装置は、空港において航空機の通路等に設置された多数のハロゲンランプ（以下、ランプという）の状態を監視するためのものである。
第１図において、定電流源１は、電力線２及びトランス３ａ〜３ｎを介して複数の通信制御器４ａ〜４ｎに交流電流を供給する。通信制御器４ａ〜４ｎは、供給された交流電流の一部を自身の動力源として使うと共に、残りの交流電流をそれぞれに接続されたランプ状態検知器５ａ〜５ｎに出力する。
以下、ランプ状態検知器５ａについて説明するが、その他のランプ状態検知器も全て同じ構成となっており、その動作も同様であるので、説明は省略する。第２図はランプ状態検知器５ａの構成を示す。通信制御器４ａから出力された交流電流は、ランプ状態検知器５ａにおいて電源切替部５０１の入力端子ａに入力され、電源切替部５０１の出力端子ｃからランプ６ａに出力される。ランプ６ａは交流電流が与えられることにより発光する。また、ランプ状態検知器５ａにおいて、通信制御器４ａから出力された交流電流の一部は、蓄電池５０２に供給され、蓄電池５０２は充電される。
ランプ状態検知器５ａにおいて、電流計５０３は、ランプ６ａに流れる交流電流の実効値を測定し、測定した電流実効値Ｉを抵抗算出部５０５，劣化判定部５０６及び照度低下判定部５０８に出力する。また、電圧計５０４はランプ６ａに印加される交流電圧の実効値を測定し、測定した電圧実効値Ｖを抵抗算出部５０５に出力する。抵抗算出部５０５は、入力された電流実効値Ｉ及び電圧実効値Ｖに基づいてランプ６ａの抵抗値Ｒを求める。なお、抵抗値Ｒは（数１）によって求めることができる。

抵抗算出部５０５は、（数１）により求めた抵抗値Ｒを劣化判定部５０６に出力する。このようにして、電流計５０３，電圧計５０４及び抵抗算出部５０５によりランプ６ａの抵抗値が測定されるので、これらを合わせて抵抗測定器と呼んでもよい。
劣化判定部５０６は、フィラメントの断芯が起こる前にランプの交換時期を判定するために、電流実効値Ｉ及び抵抗値Ｒと、基準値設定部５１０から出力される基準電流値Ｉ０及び基準抵抗値Ｒ０とに基づいてランプ６ａのフィラメントの劣化状態を判定する。なお、基準抵抗値Ｒ０は、フィラメントが劣化していない状態のランプ６ａに基準電流値Ｉ０の電流を流したときのランプ６ａの抵抗値であり、基準値設定部５１０における基準電流値Ｉ０及び基準抵抗値Ｒ０の設定方法については後述する。劣化判定部５０６は、フィラメントの劣化判定として、電流実効値Ｉ，抵抗値Ｒ，基準電流値Ｉ０及び基準抵抗値Ｒ０の各値を（数２）に代入し、（数２）が成り立つか否かを確認する。

なお、（数２）において、左辺は抵抗値Ｒをランプ６ａに基準電流値Ｉ０の電流が流れた場合における抵抗値に換算したものと基準抵抗値Ｒ０との比率（以下、抵抗比率という）を演算するものであり、右辺のα１は劣化判定指標である。また、κ１はランプ抵抗のランプ電流に対する依存特性を表わす定数であり、ハロゲンランプの場合には０．４６程度であることが分かっているので、本実施例でもκ１＝０．４６とする。
次に、劣化判定指標α１の設定方法について説明する。第３図は、ランプの点灯累計時間と抵抗比率との関係を示すグラフである。なお、第３図は、点灯累計時間が約９１０〔ｈｒ〕になった時点でランプのフィラメントが断芯する場合を示している。図に示すように、点灯累計時間が６００〔ｈｒ〕くらいまでは抵抗比率はほぼ１．０であり、その後、フィラメントが断芯するまで抵抗比率は徐々に増加していく。このように抵抗比率が徐々に増加するのは、ランプのフィラメントの抵抗がフィラメントの劣化と共に徐々に増加する性質を持つためである。そして、点灯累計時間が約９１０〔ｈｒ〕となった時点（抵抗比率が１．１となった時点）で、ランプのフィラメントは断芯し、抵抗比率は無限大となる。これは、ランプのフィラメントが断芯することによって抵抗が無限大になったためである。このように、ランプの抵抗比率は、点灯開始から約６００〔ｈｒ〕までの間、すなわちランプのフィラメントが「健全」な状態のときは１．０を保ち、その後、フィラメントの「劣化」の進行と共に１．１まで徐々に増加し、「断芯」して無限大となる。本実施例では、フィラメントの劣化が始まったランプのフィラメントが断芯する前に新しいランプと交換するために、劣化判定指標α１をフィラメントの劣化の初期段階における抵抗比率の値である１．０２に設定する。
劣化判定部５０６は、（数２）の左辺が劣化判定指標α１である１．０２を超える場合、すなわち（数２）が成り立つ場合に、ランプ６ａのフィラメントが劣化していると判定する。つまり、抵抗値Ｒをランプ６ａに基準電流値Ｉ０の電流が流れた場合の抵抗値に換算したものが基準抵抗値Ｒ０よりも２％大きくなった場合に、ランプ６ａのフィラメントが劣化していると判定する。このように、本実施例では、ランプのフィラメントが劣化するとフィラメントの抵抗値が上昇することを利用してランプのフィラメントの劣化判定を行う。なお、本実施例では劣化判定指標α１＝１．０２としたが、劣化判定指標α１の値は１．０２に限られるものではなく、ランプのフィラメントが断芯する前にランプの交換を行うのに適切な抵抗比率の値を試験等により求めて設定すればよい。
劣化判定部５０６は、（数２）が成り立つときに「１」を出力し、（数２）が成り立たないときには「０」を出力する。すなわち、ランプ６ａのフィラメントが劣化しているときには「１」を出力し、ランプ６ａのフィラメントが劣化していないときには「０」を出力する。この劣化判定部５０６によるフィラメントの劣化判定の結果は、交換判定部５０９に入力される。
光電素子７ａは、ランプ６ａが発する光を受光し、その光子の数に応じた電気信号を照度計５０７に出力する。照度計５０７は、光電素子７ａから出力された電気信号に基づいてランプ６ａから発せられる光の照度Ｅを求め、求めた照度Ｅを照度低下判定部５０８に出力する。なお、本実施例では、光電素子７ａと照度計５０３とを区別して説明しているが、光電素子と照度計とを合わせて照度計と呼んでも良い。照度低下判定部５０８は、入力された電流実効値Ｉ及び照度Ｅと、基準値設定部５１０から出力される基準電流値Ｉ０及び基準照度Ｅ０とに基づいて、ランプ６ａの照度がランプの交換を必要とする程度まで低下しているか判定する。なお、基準照度Ｅ０は、フィラメントが劣化していない状態のランプ６ａに基準電流値Ｉ０の電流を流したときにランプ６ａから発せられる光の照度であり、基準値設定部５１０における基準照度Ｅ０の設定方法については後述する。照度低下判定部５０８は、電流実効値Ｉ，照度Ｅ，基準電流値Ｉ０及び基準照度Ｅ０の各値を（数３）に代入し、（数３）が成り立つか否かを確認する。

なお、（数３）においてβ１は照度低下判定指標であり、本実施例では０．５に設定される。また、κ２はランプ照度のランプ電流に対する依存特性を表わす定数であり、ハロゲンランプの場合には５．９０程度であることが分かっているので、本実施例でもκ２＝５．９０とする。
（数３）の左辺は、照度Ｅをランプ６ａに基準電流値Ｉ０の電流が流れた場合における照度に換算したものと基準照度Ｅ０との比率（以下、照度比率という）を演算するものである。本実施例では、照度比率が０．５を下回る場合、すなわち（数３）が成り立つ場合に、ランプ６ａの照度がランプの交換を必要とする程度まで低下していると判定する。つまり、照度Ｅをランプ６ａに基準電流値Ｉ０の電流が流れた場合の照度に換算したものが基準照度Ｅ０の半分以下となった場合に、ランプ６ａの照度がランプの交換を必要とする程度まで低下していると判定する。このようにして本実施例では、照度低下判定を行う。なお、本実施例では照度低下判定指標β１＝０．５としたが、照度低下判定指標β１の値は０．５に限られるものではなく、ランプの交換が必要とされると判断するのに適切な照度比率の値を試験等により求めて設定すればよい。
照度低下判定部５０８は、（数３）が成り立つときに「１」を出力し、（数３）が成り立たないときには「０」を出力する。すなわち、ランプ６ａの照度がランプの交換を必要とする程度まで低下しているときには「１」を出力し、ランプ６ａの照度がランプの交換を必要とする程度まで低下していないときには「０」を出力する。この照度低下判定部５０８によるランプの照度低下判定の結果は、交換判定部５０９に入力される。
交換判定部５０９では、劣化判定部５０６及び照度低下判定部５０８の少なくとも一方から「１」が出力されたときにランプ６ａの交換が必要であると判定し、「１」を出力する。なお、交換判定部５０９は、劣化判定部５０６及び照度低下判定部５０８の両方から「０」が出力されているときにはランプ６ａの交換は不要であると判定し、「０」を出力する。交換判定部５０９の出力は、ランプ状態検知器５ａの出力として、通信制御器４ａに対して出力される。このようにして、劣化判定部５０６，照度低下判定部５０８及び交換判定部５０９によりランプ６ａの交換時期が判定されるので、これらを合わせて判定部と呼んでもよい。
以上説明したようにして、ランプ状態検知器５ａではランプ６ａの交換が必要か否かを判定し、その判定結果を通信制御器４ａに対して出力する。なお、その他のランプ状態検知器も同様に各ランプの交換が必要か否か判定し、その判定結果を各通信制御器に出力する。
通信制御器４ａ〜４ｎは、対応するランプ状態検知器から「１」が出力されると、トランスを介して、対応するランプに予め設定された識別番号を示す信号を電力線２を流れる交流電流にのせる。例えば、ランプ状態検知器５ａ及びランプ状態検知器５ｎにおいてランプの交換が必要であると判定された場合、通信制御器４ａはランプ６ａの識別番号を示す信号を交流電流にのせ、通信制御器４ｎはランプ６ｎの識別番号を示す信号を交流電流にのせる。交流電流にのせられた信号は、トランス３ｚを介し、信号受信器８において受信される。信号受信器８は、受信した信号から交換が必要と判定されたランプの識別番号を解読し、解読した識別番号をランプ状態表示器９に出力する。なお、このように電力線を流れる交流電流に信号をのせて情報を伝達する電力線搬送技術は既に知られている技術であるので、信号の送信・受信に関する詳細な説明は省略する。電力線搬送技術については、例えば特開平１０−９２５８８号公報等に記載されている。このように本実施例では、交換が必要と判定されたランプの情報（識別番号）を、ランプに電流を供給するための電力線を用いて伝送するので、情報伝送用の信号線を別途設ける必要が無く、低コストでランプの状態監視を実現できる。
なお、第１図には、１つの定電流源１に多数のランプ６ａ〜６ｎが接続されてなる系統を１つしか示していないが、実際には空港内にこのような系統が多数設けられ、それぞれの系統において同様にランプの状態が検知される。そして検知されたランプ状態はランプ状態表示器９に集約される。
ランプ状態表示器９は、入力された識別番号に基づいて、交換が必要なランプを表示パネルに表示する。第４図は、ランプ状態表示器９の表示パネル９１における表示例を示す。図に示すように、表示パネル９１においてランプは系統毎に分けて丸印で表示される。また、交換が必要と判定されたランプ（以下、要交換ランプという）に対応する丸印と、交換の必要は無いと判定されたランプ（以下、交換不要ランプという）に対応する丸印とは異なる色で表示される。例えば、要交換ランプを赤色の丸印、交換不要ランプを青色の丸印として表示する。また、要交換ランプを有する系統の系統名も、交換不要ランプのみで構成される系統の系統名とは異なる色で表示する。加えて、要交換ランプを有する系統と、その系統におけるランプの番号を別途設けられた要交換ランプ表示欄９２に表示する。このようにして交換が必要となったランプを表示するため、監視員は交換が必要となったランプをすぐに認識することができ、直ちにランプの交換を行うことが可能となる。
次に、ランプの交換作業時に行われる各基準値の設定方法について第２図のランプ状態検知器５ａを用いて説明する。
前述の表示パネル９１において交換が必要と表示されたランプについては作業員がランプの交換を行うが、作業員はランプの交換作業完了時に第２図に示すリセットスイッチ５１１を押す。リセットスイッチ５１１が押されると電源切替部５０１には切替信号が入力され、電源切替部５０１の入力端子はａからｂへと切り替えられる。よって、ランプ６ａには、通信制御器４ａを介して供給される交流電流に代えて、蓄電池５０２から出力される電流が供給される。なお、前述したように、蓄電池５０２は、通信制御部４ａを介して供給される交流電流により常に充電された状態に保たれる。また、ランプ６ａと接続されたときに蓄電池５０２から出力される電流の値は予め設定された値（基準電流値Ｉ０）となるように、蓄電池５０２の出力電流は調節される。なお、基準電流値Ｉ０は、ランプが点灯するのに十分な値であればどのような値を設定してもよい。
蓄電池５０２からランプ６ａに電流が供給されはじめてから一定時間後（本実施例では１分後）に、抵抗算出部５０６で算出された抵抗値Ｒ及び照度計５０７で測定された照度Ｅが、基準値設定部５１０において基準抵抗値Ｒ０及び基準照度Ｅ０としてそれぞれ設定される。また、基準値設定部５１０において、基準電流値Ｉ０は予め設定される。なお、蓄電池５０２からランプ６ａに電流が供給されはじめてから１分後に基準値の設定を行うのは、ランプ６ａの明るさが安定するのに１分程度の時間を要するためである。基準値設定部５１０は、基準値の設定が完了すると、電源切替部５０１に対して切替信号を出力し、切替信号を受けた電源切替部５０１は、入力端子をｂからａに切替える。
以上説明したように、ランプの交換時に基準値設定部５１０において基準抵抗値Ｒ０及び基準照度Ｅ０を設定する。
第５図は、本実施例のトランス３ａ，通信制御器４ａ，ランプ状態検知器５ａ，ランプ６ａ及び光電素子７ａを収納する筐体の構造を示す断面図である。第５図に示すように、トランス３ａ，通信制御器４ａ，ランプ状態検知器５ａ，ランプ６ａ及び光電素子７ａは、航空機の通路等の地中に埋設される筐体５１内に収納される。筐体５１内において、ランプ６ａが発する光は反射鏡５２により光学フィルタ５３に集められる。光学フィルタ５３は、集められた光のうち、予め決められた波長（色）の光だけを透過し、その他の波長（色）の光は反射する。光学フィルタ５３を透過した光（以下、透過光という）は、強化ガラス５４を通して筐体５１の外に放出される。
一方、光電素子７ａは、ランプ６ａと光学フィルタ５３との間に配置され、光学フィルタ５３によって反射された光（以下、反射光という）を集光レンズ５５により集光して、効率良く受光する。なお、ランプ状態検知器５ａの照度計５０７では、光電素子７ａで受光された光（反射光）の光子の数に基づいて、透過光の照度を求めることとなるが、反射光の光子の数と透過光の照度とは一定の関係にあるので、透過光の照度は正確に求められる。このように、本実施例において反射光の光子の数に基づいて透過光の照度を求める理由は、次の通りである。
透過光の光子の数を直接測定しようとすると、光学フィルタ５３を透過した透過光の光路上に光電素子を配置しなければならず、透過光を遮ってしまうという問題点がある。そこで本実施例では、筐体５１の外に放出されることのない反射光の光子の数に基づいて透過光の照度を求めることとした。そうすることにより、透過光を遮ることなく、しかも簡単な構成で、透過光の照度を測定することができる。
以上、ランプ６ａ及び光電素子７ａ等の筐体５１内における配置について説明したが、その他のランプや光電素子等も同様に配置されるので、説明は省略する。
以上説明したように、本実施例によれば、ランプ状態検知器５ａ〜５ｎにおいて、測定されたランプ６ａ〜６ｎの抵抗値及び照度に基づいてフィラメントの劣化判定と照度低下判定を行い、少なくとも一方においてランプを交換すべきとの判定がなされたときに、そのランプを交換すべきと判定するため、ランプの黒化が原因で生じるランプの照度低下及びフィラメントの劣化による断芯が原因で生じるランプの照度低下のいずれに対しても、ランプの照度が必要とされる照度以下となる前にランプの交換時期を判定することができる。よって、航空機の誘導を確実に行うことができる。
なお、本実施例ではランプ６ａ〜６ｎに電力を供給するための電源として定電流源を用いたが、定電圧源を用いても良い。
（実施例２）
本発明の他の実施例であるランプ状態監視装置について以下に説明する。本実施例のランプ状態監視装置は、前述の実施例１と主に次の５点において異なる。
▲１▼ランプ状態検知器において検知したランプ状態に関する情報を信号専用線によって伝送する点。
▲２▼劣化判定にランプのフィラメントに印加される電圧値を用いる点。
▲３▼定格電流点灯時間に基づいてランプの寿命を推定する点。
▲４▼ランプから発せられる光の光子数を測定する光電素子を可動式にする点。
▲５▼ランプ状態表示器の表示パネルにおいて、ランプ状態を定量的に表示する点。
以下、実施例１と異なる点について説明する。
第６図は、本実施例のランプ状態監視装置の構成を示し、第７図は本実施例のランプ状態検知器５ａ′の構成を示す。なお、その他のランプ状態検知器も同様の構成となっており、その動作も同様であるため、説明は省略する。第７図において、電力線２を流れる交流電流は、トランス３ａ及びランプ状態検知器５ａ′を介して、ランプ６ａに供給される。ランプ状態検知器５ａ′において、電流計５０３は、ランプ６ａに流れる交流電流の実効値である電流実効値Ｉを測定し、測定した電流実効値Ｉを劣化判定部５０６′，照度低下判定部５０８′及び寿命推定部５１２に出力する。また、電圧計５０４は、ランプ６ａに印加される交流電圧の実効値である電圧実効値Ｖを測定し、測定した電圧実効値Ｖを劣化判定部５０６′に出力する。更に、定格値記憶部５１３は、ランプ６ａの仕様として設定されている定格電流値Ｉｎ，定格電圧値Ｖｎ及び定格照度Ｅｎを予め記憶しており、そのうち定格電流値Ｉｎ及び定格電圧値Ｖｎを劣化判定部５０６′に出力し、定格電流値Ｉｎ及び定格照度Ｅｎを照度低下判定部５０８′に出力する。
劣化判定部５０６′は、入力された電流実効値Ｉ，電圧実効値Ｖ，定格電流値Ｉｎ及び定格電圧値Ｖｎを（数４）に代入し、（数４）が成り立つか確認する。

なお、（数４）においてα２は劣化判定指標であり、本実施例では１．０８に設定される。また、κ３はランプ電圧のランプ電流に対する依存特性を表わす定数であり、ハロゲンランプの場合には１．８５程度であることが分かっているので、本実施例でもκ３＝１．８５とする。
（数４）の左辺は、電圧実効値Ｖをランプ６ａに定格電流値Ｉｎの電流が流れた場合における電圧値に換算したものと定格電圧値Ｖｎとの比率（以下、電圧比率という）である。本実施例では、電圧比率が１．０８を超える場合、すなわち（数４）が成り立つ場合にランプ６ａのフィラメントが劣化していると判定する。つまり、電圧実効値Ｖをランプ６ａに定格電流値Ｉｎの電流が流れた場合の電圧値に換算したものが、定格電圧値Ｖｎよりも８％大きくなった場合にランプ６ａのフィラメントが劣化していると判定する。これは、ランプの劣化による抵抗値の上昇に伴う電圧値の上昇を利用した劣化判定である。なお、本実施例では劣化判定指標α２＝１．０８としたが、劣化判定指標α２の値は１．０８に限られるものではなく、ランプのフィラメントが断芯する前にランプを交換するのに適切な電圧比率の値を試験等により求めて設定すればよい。
劣化判定部５０６′は、（数４）が成り立つときに「１」を出力し、（数４）が成り立たないときには「０」を出力する。すなわち、ランプ６ａのフィラメントが劣化しているときには「１」を出力し、ランプ６ａのフィラメントが劣化していないときには「０」を出力する。この劣化判定部５０６′により求められた電圧比率と劣化判定指標α２の値、及びフィラメントの劣化判定の結果は、ランプ状態検知器５ａ′の出力としてモデム１０ａに入力される。
照度低下判定部５０８′には、電流実効値Ｉ，定格電流値Ｉｎ及び定格照度Ｅｎが入力される他に、照度計５０７により測定された照度Ｅが入力される。照度低下判定部５０８′は、入力された電流実効値Ｉ，照度Ｅ，定格電流値Ｉｎ及び定格照度Ｅｎの各値を（数５）に代入し、（数５）が成り立つか否かを確認する。

なお、（数５）においてβ１は照度低下判定指標であり、本実施例では実施例１と同様に０．５に設定される。また、κ２はランプ照度のランプ電流に対する依存特性を表わす定数であり、本実施例でも実施例１と同様にκ２＝５．９０とする。
（数５）の左辺は、照度Ｅをランプ６ａに定格電流値Ｉｎの電流が流れた場合における照度に換算したものと定格照度Ｅ０との比率（以下、照度比率という）である。本実施例では、照度比率が０．５を下回る場合、すなわち（数５）が成り立つ場合に、ランプ６ａの照度がランプの交換を必要とする程度まで低下していると判定する。つまり、照度Ｅをランプ６ａに定格電流値Ｉｎの電流が流れた場合の照度に換算したものが定格照度Ｅｎの半分以下となった場合に、ランプ６ａの照度がランプの交換を必要とする程度まで低下していると判定する。このようにして本実施例では、照度低下判定を行う。なお、本実施例では照度低下判定指標β１＝０．５としたが、照度低下判定指標β１の値は０．５に限られるものではなく、ランプの交換が必要とされると判断するのに適切な照度比率の値を試験等により求めて設定すればよい。
照度低下判定部５０８′は、（数５）が成り立つときに「１」を出力し、（数５）が成り立たないときには「０」を出力する。すなわち、ランプ６ａの照度がランプの交換を必要とする程度まで低下しているときには「１」を出力し、ランプ６ａの照度がランプの交換を必要とする程度まで低下していないときには「０」を出力する。この照度低下判定部５０８′により求められた照度比率と照度低下判定指標β１の値、及び照度低下判定の結果は、ランプ状態検知器５ａ′の出力としてモデム１０ａに入力される。
ランプ状態検知器５ａ′において、リセットスイッチ５１１はランプ６ａの交換が行われたときに作業員により押される。リセットスイッチ５１１が押されると、リセット信号が寿命推定部５１２に入力される。寿命推定部５１２は、リセット信号が入力された時点から、ランプ６ａの点灯累計時間の演算を行う。以下、その手順について説明する。
寿命推定部５１２は、リセット信号が入力されると、その時点での電流実効値Ｉ（例えば４〔Ａ〕）を記憶すると共に、時間のカウントを始める。そして、記憶した電流実効値Ｉ（４〔Ａ〕）と電流計５０３から出力される新たな電流実効値Ｉとを比較し、電流計５０３から出力される電流実効値Ｉが４〔Ａ〕から変化するまで時間のカウントを継続する。もし、電流計５０３から出力される電流実効値Ｉが４〔Ａ〕から例えば５〔Ａ〕に変化したら、その時点までにカウントされた時間ｔ（例えば１００〔ｈｒ〕）を記憶し、今度は電流実効値Ｉが５〔Ａ〕から変化するまでの時間をカウントする。このように、寿命推定部５１２は、電流実効値Ｉとその値の電流がランプ６ａに流された時間とを求め、対応づけて記憶する。
更に、寿命推定部５１２は、対応づけて記憶した電流実効値Ｉと時間ｔとに基づいて、時間ｔをランプ６ａに定格電流値Ｉｎを流した場合の時間ｔｎ（定格電流点灯時間）に換算する。第８図は、ランプに流された電流の実効値と点灯累計時間との関係を示すグラフである。寿命推定部５１２は、この第８図のグラフに基づいて時間の換算を行う。例えば、４〔Ａ〕の電流を１００〔ｈｒ〕の時間流した場合、第８図の▲４▼のグラフより定格電流（本実施例では６．６〔Ａ〕）を流した場合の時間ｔｎに換算すると、ｔｎ＝０．２〔ｍｈｒ〕となる。寿命判定部５１２は、このようにして求めた時間ｔｎを定格電流値Ｉｎを流した時間、すなわち定格電流点灯時間として累積していく。
そして、寿命推定部５１２は、累積した定格電流点灯時間ｔｎに基づいて灯火断芯確率を求める。第９図は、定格電流点灯時間ｔｎと灯火断芯確率との関係を示すグラフである。寿命推定部５１２は、この第９図のグラフに基づいて、定格電流点灯時間ｔｎから灯火断芯確率を求め、求めた灯火断芯確率が設定閾値である８０〔％〕を超えているか否かを判定する。判定の結果が８０〔％〕を超えている場合には断芯する確率が高い、すなわち寿命が近いとして「１」を出力し、８０〔％〕を超えていない場合には断芯する確率は低いとして「０」を出力する。寿命推定部５１２により求めた灯火断芯確率と設定閾値、及び寿命判定の結果は、ランプ状態検知器５ａ′の出力としてモデム１０ａに出力される。
第６図において、モデム１０ａ〜１０ｎは、ランプ状態検知器５ａ′〜５ｎ′から出力された情報を対応するランプの識別番号と共に信号専用線１１を介してモデム１０ｚに伝送する。モデム１０ｚは、モデム１０ａ〜１０ｎより伝送された各ランプの情報を各ランプの識別番号と対応づけてランプ状態表示器９に出力する。このように、本実施例では、ランプ状態の情報を信号専用線１１により伝送するため、電力線搬送を用いる場合と比べて伝送できる情報量を増やすことができる。
第１０図は、ランプ状態表示器９の表示パネル９１における表示例を示す図である。実施例１と異なる点は、寿命が近いと判定されたランプを表示する点と、ランプ状態パラメータ表示部９３を設けた点である。
実施例１と同様に、表示パネル９１においてランプは系統毎に分けて丸印で表示される。また、要交換ランプ，交換不要ランプ、及び寿命が近いと判定されたランプ（以下、近寿命ランプという）に対応する丸印はそれぞれ異なる色で表示される。例えば、要交換ランプを赤色の丸印，交換不要ランプを青色の丸印，近寿命ランプを黄色の丸印として表示する。更に、各丸印がどのようなランプを示すのかを表示欄９３に表示する。
表示パネル９１はランプ状態パラメータ表示欄９４を有し、ランプ状態パラメータ表示欄９４には、系統名及びその系統におけるランプ番号が表示され、その系統名及びランプ番号は、それぞれに対して設けられたボタン９５，９６によって監視員が変更可能となっている。また、ランプ状態パラメータ表示欄９４には、その対象となっているランプにおける電圧比率（（数４）の左辺），照度比率（（数５）の左辺）及び灯火断芯確率がそれぞれの設定閾値と共に表示される。なお、電圧比率に対する設定閾値とは劣化判定指標α２のことであり、また、照度比率に対する設定閾値とは照度低下判定指標β１のことである。このように表示することによって、監視員は、ランプの交換時期が迫っているのか否か、また交換が必要とされるランプの何が原因で交換が必要とされているのかが一目で分かる。なお、表示パネル９１において、要交換ランプに対しては、交換が必要とされる理由を「ランプ黒化」或いは「フィラメント劣化」というような表現で表示しても良い。
第１１図は、本実施例におけるトランス３ａ，ランプ状態検知器５ａ′，ランプ６ａ，光電素子７ａ及びモデム１０ａを収納する筐体の構造を示す断面図である。前述したように、光学フィルタ５３を透過した透過光の光路上に光電素子を配置すると光が遮られてしまうため、実施例１では、ランプ６ａと光学フィルタ５３との間に光電素子７ａを配置していたが、本実施例では、可動式の光電素子７ａを透過光の光路上に設けている。以下、可動式の光電素子７ａについて説明する。
第１２図は、可動式の光電素子７ａ付近（第１１図の領域Ａ）の拡大図である。第１２図において、光子数を検知する光電素子７ａは、超音波モータのロータ１２１上に設置される。また、超音波モータのロータ１２１は、超音波モータのステータ１２２上に設置される。更に、光電素子７ａでの検出値は、接触子１２３に伝えられ、ランプ状態検知器５ａ′に入力される。超音波モータの動きについて、第１３図を用いて詳述する。第１３図は、第１１図に示す筐体５１の内部を上から見た図である。ここで、超音波モータのロータ１２１の上に光電素子７ａを設置する。図中、１３１は測定待機時の光電素子７ａの位置、１３２は測定時の光電素子７ａの位置であり、１３２に光電素子７ａがあるときは透過光の光路上にあり、しかも接触子１２３と接しているので、ランプ６ａからの光の光子数に応じた電気信号がランプ状態検知器５ａ′に入力される。一方、１３１に光電素子７ａがあるときは光電素子７ａが透過光の光路上から外れており、しかも接触子１２３とも接していないので、ランプ状態検知器５ａ′には電気信号が入力されない。このように、透過光の光路上にある位置１３２と透過光の光路外にある位置１３１との間で光電素子７ａを移動させるような構造の可動式光電素子７ａを用いることにより、光子数を測定しないときには光電素子７ａを透過光の光路上からはずしておき、光子数を測定するときのみ光電素子７ａを透過光の光路上に配置することができる。この光子数の測定を短時間で行えば、透過光の遮断を短時間に抑えることができ、航空機の誘導に支障をきたすことなく照度の測定を行うことができる。また、光学フィルタ５３を透過した透過光を直接測定するので、実施例１と比較して測定精度が向上する。なお、光子数を測定するタイミングは、例えば、電流実効値Ｉが変化した場合とするか、または監視員がマニュアルで測定を指示してもよい。
なお、超音波モータは公知の技術であるので、その構造等についての詳細な説明は省略する。また、本実施例では、超音波モータを利用した場合について説明したが、より一般的な電磁モータ等を利用しても良い。
以上説明した本実施例によれば、ランプ６ａの電圧値に基づいたフィラメントの劣化判定と照度の低下判定を行うため、ランプの黒化が原因で生じるランプの照度低下及びフィラメントの断芯が原因で生じるランプの照度低下のいずれに対しても、ランプの照度が必要とされる照度以下となる前にランプの交換時期を判定することができる。よって、航空機の誘導を確実に行うことができる。
また、本実施例では、灯火断芯確率を監視員に提供するので、監視員はランプが後どのくらいで断芯するのかを推測することができ、ランプ交換の計画を立て易くなる。
なお、本実施例では、ランプ６ａ〜６ｎに電力を供給するための電源として定電流源を用いたが、定電圧源を用いても構わない。ただし、その場合には、ランプのフィラメントの劣化をランプに流れる電流に基づいて判定する。
また、本実施例では前述した▲１▼〜▲５▼の点に関し実施例１と異なるが、実施例１に対して▲１▼〜▲５▼の全ての点を変更しなくとも、例えば▲２▼と▲４▼の点を変更した構成でも、▲５▼の点のみ変更した構成でもランプ状態監視装置として成り立つことは言うまでもなく、様々な組合せの構成が考えられる。
以上説明した実施例１及び２では、ランプとしてハロゲンランプを用いた例について説明したが、ハロゲンランプと同様に黒化或いはフィラメントの劣化によって照度が低下するようなランプであれば、本発明を適用することができる。
また、実施例１及び２では、航空機の誘導のために空港に配置されるランプの状態監視を行う場合について説明したが、空港に配置されるランプに限らず、高速道路等に配置されるランプに対しても本発明を適用することができる。
更に、実施例１及び２では、複数のランプの各々に対して、フィラメントの劣化判定や照度低下判定を行うランプ状態検知器を設けたが、ランプ状態検知器を統合することもできる。すなわち、各ランプには電流計，電圧計及び光電素子等の測定器のみ設け、各測定器による測定値を１つの計算機に集約した後、その計算機において各ランプの状態を判定しても良い。
最後に、以上説明したランプ状態監視装置の設置方法について説明する。ランプ状態監視装置の設置に際し、システム全体を新たに設置することも考えられるが、既にランプが設置されている場合には、その他の構成を付加すれば良い。例えば、空港内において、既に複数のランプとランプに電力を供給するための電力線からなる空港ランプシステムが設置されている場合に、実施例１のランプ状態監視装置を構成するときは、通信制御器４ａ〜４ｎ，ランプ状態検知器５ａ〜５ｎ，光電素子７ａ〜７ｎ，信号受信器８及びランプ状態表示器９を新たに設ける改造を行えば良い。一方、実施例２のランプ状態監視装置を構成するときには、ランプ状態検知器５ａ′〜５ｎ′，光電素子７ａ〜７ｎ，ランプ状態表示器９，モデム１０ａ〜１０ｎ，１０ｚ及び信号専用線１１を新たに設ける改造を行えば良い。
産業上の利用可能性
本発明は、空港や高速道路等に設置される多数のランプの状態監視に適用することができる。この適用により、空港や高速道路等におけるランプの交換を、ランプの照度が必要とされる照度以下に低下する前に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の好適な一実施例であるランプ状態監視装置の構成図、第２図は、第１図のランプ状態検知器５ａの構成図、第３図は、点灯累計時間と抵抗比率との関係を示すグラフ、第４図は、第１図のランプ状態表示器９の表示パネル９１における表示例を示す図、第５図は、第１図のランプ６ａや照度計７ａ等を収納する筐体５１の構造を示す断面図、第６図は、本発明の他の実施例であるランプ状態監視装置の構成図、第７図は、第６図のランプ状態検知器５ａ′の構成図、第８図は、ランプに流れる電流と点灯累計時間との関係を示すグラフ、第９図は、定格電流点灯時間と灯火断芯確率との関係を示すグラフ、第１０図は、第６図のランプ状態表示器９の表示パネル９１における表示例を示す図、第１１図は、第６図のランプ６ａや照度計７ａ等を収納する筐体５１の構造を示す断面図、第１２図は、第１１図の照度計７ａ付近を拡大して示した図、第１３図は、第１１図の筐体５１の内部を上から見た図である。

Claims (3)

1. 光を発するランプと、前記ランプが発する光のうち予め決められた波長の光だけを透過し、かつその他の波長の光を反射する光学フィルタと、前記ランプと前記光学フィルタとの間に設置され、かつ前記光学フィルタによって反射された光を受光して前記光学フィルタを透過した光の照度を求める照度計と、前記ランプの抵抗値を測定する抵抗測定器と、前記照度計により測定された照度及び前記抵抗測定器により測定された抵抗値に基づいて前記ランプの交換が必要であるか判定する判定部とを備えたことを特徴とするランプ状態検知器。
2. 光を発するランプと、前記ランプが発する光のうち予め決められた波長の光だけを透過し、かつその他の波長の光を反射する光学フィルタと、受光した光の照度を測定する照度計と、前記光学フィルタを透過した光の光路上にある第１位置と前記光路外にある第２位置との間で前記照度計を移動させる照度計移動部と、前記ランプの抵抗値を測定する抵抗測定器と、前記照度計が前記第１位置にあるときに測定された照度及び前記抵抗測定器により測定された抵抗値に基づいて前記ランプの交換が必要であるか判定する判定部とを備えたことを特徴とするランプ状態検知器。
3. 空港に設置された複数のランプと、複数の前記ランプ毎に設けられた請求項１又は２に記載のランプ状態検知器と、複数の前記ランプ状態検知器毎に設けられ、かつ前記ランプ状態検知器においてランプの交換が必要であると判定された場合にそのランプに予め設定された識別番号を出力する複数の通信制御器と、複数の前記通信制御器から出力される識別番号に基づいて交換が必要であると判定されたランプを表示する表示器とを備えたことを特徴とするランプ状態監視装置。

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