JP4176137B1 - Constant current generator system for electroluminescent light source - Google Patents
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Abstract
【課題】負荷回路に対して簡単な回路構成で輝度調整の高精度化を図ると共に、複数個直列接続された各々の負荷回路を任意に点滅制御することを可能にし、さらに、保守メンテナンス負担を軽減することができる電子発光光源用定電流発生装置システムを提供する。
【解決手段】商用交流電源とコンデンサと出力変成器一次側巻線とが直列に接続され、出力変成器の二次側巻線に発生した交流定電流の振幅を線形に変化させる複数の入力側切換タップが出力変成器一次側巻線に設けられた定電流発生器100と、電子発光光源を内装した負荷回路とを備え、負荷回路300〜700が複数個直列に定電流発生器100に接続されており、負荷回路300〜700の各々が、該負荷回路を直列回路から切り離す開閉器302〜702と負荷回路を短絡させる回路接点器301〜701とを有することによって、前記課題を解決する。
【選択図】図4[PROBLEMS] To improve the accuracy of brightness adjustment with a simple circuit configuration with respect to a load circuit, to make it possible to arbitrarily control blinking of each load circuit connected in series, and to reduce the maintenance burden. A constant current generator system for an electroluminescent light source that can be reduced is provided.
A plurality of input sides that linearly change the amplitude of an AC constant current generated in a secondary winding of an output transformer, in which a commercial AC power supply, a capacitor, and an output transformer primary winding are connected in series. The switching tap includes a constant current generator 100 provided in the primary winding of the output transformer, and a load circuit including an electroluminescent light source, and a plurality of load circuits 300 to 700 are connected to the constant current generator 100 in series. Each of the load circuits 300 to 700 has the switches 302 to 702 that disconnect the load circuit from the series circuit and the circuit contacts 301 to 701 that short-circuit the load circuit, thereby solving the above-described problem.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、LED(発光ダイオード)やHIDランプ(高輝度放電灯)などの電子発光光源の電源に関し、さらに詳しくは、飛行場灯火のように配線距離が長く広範囲に配設された多数の灯火からなる照明設備を点灯するための電子発光光源用電源システムに関するものである。 The present invention relates to a power source for an electroluminescent light source such as an LED (Light Emitting Diode) or an HID lamp (High Intensity Discharge Lamp). The present invention relates to a power supply system for an electroluminescent light source for lighting a lighting facility.
一般に、飛行場では、天候不順による視界不良時や夜間であっても、航空機を安全に運行させるために、各種飛行場灯火が配設されている。これらの飛行場灯火としては、着陸機に対して、最終進入経路を示す進入灯、滑走路の輪郭を示す滑走路灯、誘導路及びエプロン(飛行機を停めておくエリア)の縁を示す誘導路灯などが挙げられる。 In general, in an airfield, various airfield lights are arranged in order to operate an aircraft safely even when visibility is poor due to bad weather or at night. These airfield lights include landing lights that indicate the final approach path, runway lights that indicate the outline of the runway, taxiway lights that indicate the edges of the taxiway and apron (the area where the airplane is parked), etc. Can be mentioned.
このような飛行場や、高速道路、トンネル、公園などの公共施設では、広範囲にわたってタングステンランプやハロゲンランプなどの熱発光光源を内装した多数の灯火が配設されるため、これらの多数の灯火に対して電力を供給するためには、非常に長い距離の配線が必要となる。そのため、この配線による電力損失を考慮して各灯火の光度を均一に保つ必要があると共に、何れかの灯火に不点灯が発生しても他の灯火を安定して点灯させる灯火システムが必要である。 In such airfields and public facilities such as highways, tunnels, and parks, a large number of lamps equipped with thermoluminescent light sources such as tungsten lamps and halogen lamps are installed over a wide area. In order to supply electric power, wiring over a very long distance is required. For this reason, it is necessary to keep the light intensity of each lamp uniform in consideration of the power loss due to this wiring, and a lighting system that stably lights other lights even if any one of the lamps does not light is required. is there.
さらに、前述した灯火システムでは、昼間であるか夜間であるかや、気象状況に応じて灯火の視認性が変化するため、これらの状況の変化に応じて灯火の輝度を調整する必要がある。例えば、周辺照度が高い、すなわち周りが明るい昼間では灯火の視認性が低下するため、灯火の輝度を高くする必要がある。一方、周辺照度が低い、すなわち周りが暗い夜間では灯火の視認性が良好であるため、灯火の輝度を低くすることによって消費電力を削減することができる。 Further, in the above-described lighting system, the visibility of the lamp changes depending on whether it is daytime or nighttime, and the weather condition, so it is necessary to adjust the luminance of the lamp according to the change of these conditions. For example, in the daytime when the ambient illuminance is high, that is, when the surroundings are bright, the visibility of the lamp is reduced, so that it is necessary to increase the brightness of the lamp. On the other hand, since the visibility of the lamp is good at night when the ambient illuminance is low, that is, the surrounding is dark, power consumption can be reduced by reducing the brightness of the lamp.
このような用途に適した電源装置として、本発明者は、図5に示したような定電流光度調整装置200を開発した。この定電流光度調整装置200は、商用交流電源210と、この商用交流電源210に直列に接続され、商用交流電源210の出力と所定の共振条件を満たす時定数を有し、負荷変動に無関係な一定な正弦波交流電流Iを出力する共振回路220と、一次側巻線230Pが共振回路220の出力に直列接続された出力変成器230とを有している。
As a power supply device suitable for such applications, the present inventor has developed a constant current light
さらに、比較的長い距離の配線280を介して出力変成器230の二次側巻線230Sにそれぞれ直列接続された複数の灯火240と、任意の期間だけ一次側巻線230Pに流れる正弦波交流を短絡する分流回路250と、電流検出器270により検出された出力変成器230の二次側電流すなわち負荷電流ILに基づいて、共振回路220から出力される正弦波交流電流Iの1サイクルを単位として分流回路250を短絡制御(サイクル制御)することにより、負荷電流ILの大きさを調整するサイクル制御回路260とを有している。
Further, a plurality of
このような定電流光度調整装置200は、商用交流電源210に対して共振回路220が直列接続されており、所定の共振条件を満たすように、コンデンサ220Aとリアクトル220Bとから決定される時定数と、交流電源出力の周波数、電圧、電流とを選択することにより、負荷の変動に無関係な一定の電流Iが得られる。この電流Iは、出力変成器230の一次側巻線230Pに供給され昇圧され、出力変成器230の二次側巻線230Sに直列接続されたそれぞれの灯火240に一定の負荷電流ILとして等しく供給される。
In such a constant current light
これにより、出力変成器230から各灯火240への配線280が非常に長い場合であっても、各灯火240の熱発光光源240Bには、絶縁トランス240Aを介して等しい電流が供給されるものとなり、各熱発光光源240Bを均一な光度で点灯させることができる。なお、任意の熱発光光源240Bが不点灯となっても絶縁トランス240Aにより負荷側の直列回路が断線されることがないので、他の熱発光光源240Bへの影響は生じない。また、分流回路250は、互いに極性が逆方向となるように並列接続されたサイリスタ250A、250Bから構成されており、短絡動作時には、正弦波交流がプラス側の期間にはサイリスタ250Aがオンとなり、マイナス側の期間にサイリスタ250Bがオンとなる。
As a result, even if the
図6は、図5に示した従来の定電流光度調整装置200の各部の信号を示す信号波形図で有り、ここでは、共振回路220から出力される電流Iの正弦波8周期分(周期T1)のうち1周期分(周期T2)を短絡する場合が例として示されている。サイクル制御回路260は、電流検出器270を介して検出された負荷電流ILに基づいて、所望の負荷電流ILを得るための波数比R=T2/T1を算出する。例えば、波数比R=1/8の場合には、図6に示すように、電流Iの正弦波8周期分(周期T1)分のうち1周期分(周期T2)分を短絡するように分流回路250を制御する。その結果、灯火240に供給される電流は、7/8に減少する。そして、波数比Rを変えることにより灯火240に供給される電流を可変することができる(例えば、特許文献1参照)。
ところが、前述した従来の定電流光度調整装置200では、出力変成器230の一次側に流れる電流Iaを所定の波数比Rで短絡させることにより、負荷電流ILの調整を行っているため、例えば、商用交流電源210の周波数が50Hzであるとした場合、負荷電流ILの刻み幅は、2%となり、それ以下の電流調整は不可能であるという課題があった。
また、負荷電流ILを低減させるためには、所定の波数比Rで負荷電流ILを短絡させているため、負荷電流ILを低減させていくにつれて灯火240がちらつくという課題があった。
しかも、従来の定電流光度調整装置200では、図5に示したように、共振回路220、分流回路250、サイクル制御回路260などが必要であり、回路構成が複雑となると共に、共振回路220が大型のリアクトル220Bを必要とするため、装置が大型化するという課題があった。
However, in the conventional constant current light
Further, in order to reduce the load current IL, the load current IL is short-circuited at a predetermined wave number ratio R, so that there is a problem that the
In addition, as shown in FIG. 5, the conventional constant current light
さらに、灯火のグローブ(光源を覆っている部材)に埃が付着し次第に輝度が低下するため、灯火の寿命がまだ尽きていないのに、グローブを磨いたり、光源を交換したりしなくてはならないという保守メンテナンス上の課題があった。 In addition, since the brightness gradually decreases as dust adheres to the lamp glove (the member that covers the light source), you must polish the glove or replace the light source even though the lamp life has not yet expired. There was a maintenance problem that it was not possible.
一方、近年、広範囲にわたって多数の灯火を配設する灯火システムにおいては、消費電力やメンテナンス性を考慮し、光源として前述したようなタングステンランプやハロゲンランプなどのフィラメントを用いたランプ、いわゆる熱発光光源ではなく、効率よく所望の発光色が得られ、かつ球切れ(フィラメントの断線)の心配がなく長寿命なLEDやHIDランプなどのフィラメントを有していない、いわゆる電子発光光源の導入が検討されている。 On the other hand, in recent years, in a lighting system in which a large number of lamps are arranged over a wide range, in consideration of power consumption and maintainability, a lamp using a filament such as a tungsten lamp or a halogen lamp as described above, a so-called thermoluminescent light source. Rather, the introduction of a so-called electroluminescent light source that efficiently obtains the desired emission color and does not have a long-life filament such as LED or HID lamp without worrying about breakage of the bulb (filament breakage) is being considered. ing.
しかしながら、従来用いられていた、タングステンランプやハロゲンランプなどの熱発光光源では、図7及び図8に示すように、負荷電流に対する光源の輝度が三次曲線に沿った電流−輝度特性を有しているため、例えば、負荷電流が6.6Aの時に輝度が100%であった場合、0.2%の輝度に調整する場合であっても、2.8Aの負荷電流が必要であった。その結果、微少な負荷電流量の供給及び調整は必要ではなく、前述したような定電流光度調整装置200で十分に対応可能であった。
However, in the conventionally used thermoluminescent light source such as a tungsten lamp or a halogen lamp, the luminance of the light source with respect to the load current has a current-luminance characteristic along a cubic curve as shown in FIGS. Therefore, for example, when the luminance is 100% when the load current is 6.6 A, the load current of 2.8 A is necessary even when the luminance is adjusted to 0.2%. As a result, it is not necessary to supply and adjust a minute load current amount, and the constant current light
これに対して、光源としてLEDやHIDランプなどの電子発光光源を用いる場合には、負荷電流に対する光源の輝度が一次曲線に沿った電流−輝度特性であるため、例えば、LEDを用いた場合であって、前述と同様に負荷電流が6.6Aの時に輝度が100%とした場合、0.2%の輝度に調整する場合、必要な電流は、0.01A程度の微少な負荷電流となるため、微少な負荷電流量の供給と調節が要求される。したがって、前述したような定電流光度調整装置200では、微少な負荷電流量を精度良く調整することができないため、電子発光光源を用いた灯火システムには対応できないという問題があった。
On the other hand, when an electroluminescent light source such as an LED or an HID lamp is used as the light source, the luminance of the light source with respect to the load current is a current-luminance characteristic along a linear curve. As described above, when the luminance is 100% when the load current is 6.6 A, the necessary current becomes a small load current of about 0.01 A when the luminance is adjusted to 0.2%. Therefore, supply and adjustment of a minute load current amount are required. Therefore, the constant current light
しかも、電子発光光源を用いた灯火システムにおいては、輝度を0.2%に下げた場合、必要な電流は輝度が100%の時の0.2%で良いのに対して、従来の熱発光光源を用いた灯火システムでは、輝度を0.2%に下げた場合であっても、輝度が100%の時の40%以上の電流が必要であり、エネルギー効率がきわめて悪いという問題があった。 Moreover, in a lighting system using an electroluminescent light source, when the luminance is lowered to 0.2%, the required current may be 0.2% when the luminance is 100%, whereas conventional thermoluminescence is used. In the lighting system using the light source, even when the luminance is lowered to 0.2%, a current of 40% or more when the luminance is 100% is required, and there is a problem that the energy efficiency is extremely low. .
また、前述したような従来の定電流光度調整装置200は、各灯火240が絶縁トランス240Aを介して直列に接続されてた1つの負荷回路への電力供給のみしか想定しておらず、複数の負荷回路を直列に接続して、任意の負荷回路を他の負荷回路の点灯・消灯状態に影響を与えることなく点灯・消灯させる手段が提供されていないため、飛行場で使われる進入灯や誘導路灯等を緻密なフライトスケジュールに合わせて個別に点灯・消灯させるという高度なユーザーニーズに対応することができなかった。
In addition, the conventional constant current light
さらに、地球温暖化が深刻な社会問題となっている昨今、省エネルギー化によりCO2排出量削減に寄与する電子発光光源を用いた灯火システムの開発に高い関心が集まっている。 Furthermore, in recent years when global warming has become a serious social problem, there is a high interest in developing a lighting system using an electroluminescent light source that contributes to CO 2 emission reduction by energy saving.
そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、LEDやHIDランプなどのいわゆる電子発光光源を用いた複数の灯火が直列に接続されている負荷回路に対して簡単な回路構成で輝度調整の高精度化及び負荷電流低減時における灯火のちらつき防止を図ると共に、複数個直列接続された各々の負荷回路を任意に点滅制御することを可能にし、さらに、灯火の保守メンテナンス負担を軽減することができる電子発光光源用定電流発生装置システムを提供することを目的とする。 Therefore, the technical problem to be solved by the present invention, that is, the object of the present invention is simple with respect to a load circuit in which a plurality of lamps using so-called electroluminescent light sources such as LEDs and HID lamps are connected in series. In addition to improving the accuracy of brightness adjustment and preventing the flickering of the lamp when reducing the load current with a simple circuit configuration, it is possible to arbitrarily control the blinking of each load circuit connected in series, and to maintain the lamp An object of the present invention is to provide a constant current generator system for an electroluminescent light source capable of reducing a maintenance burden.
まず、本請求項1に係る発明は、商用交流電源と定電流供給用コンデンサと出力変成器の一次側巻線とが直列に接続されていると共に前記出力変成器の二次側巻線に発生する交流定電流の振幅を線形に変化させる複数の入力側切換タップが前記出力変成器の一次側巻線に設けられた定電流発生器と、電子発光光源を内装した複数の灯火が直列に接続されている負荷回路とを備えた電子発光光源用定電流発生器システムであって、前記負荷回路が複数個直列に前記定電流発生器の出力変成器の二次側巻線に接続されて直列回路を形成しており、前記負荷回路の各々が該負荷回路を前記直列回路から切り離す開閉器と前記負荷回路を短絡させる回路接点器と前記開閉器の開放時に前記回路接点器の開放を阻止するインターロック制御機構とを有することにより、前記課題を解決したものである。
First, in the invention according to
なお、本発明において、「電子発光光源」とは、LEDやHIDランプなどのフィラメントを有しておらず、負荷電流に対する光源の輝度が一次曲線に沿った電流−輝度特性である光源を総称しているが、耐久性や耐衝撃性、寿命などの点で電子発光光源にLEDを用いることが特に好ましい。また、本発明において、「商用交流電源」とは、電力会社から供給される電圧が100V又は200Vで周波数が50Hz(東日本)又は60Hz(西日本)である電源を意味しているが、周波数が400Hz程度以下の低周波交流電源であれば、商用交流電源に換えて利用可能である。さらに、本発明において、「定電流発生器」とは、従来の定電流電源装置のように負荷に対して所定の定電流が流れるように電圧を変化させるものではなく、負荷変動に関係なく、すなわち負荷が短絡状態であっても常に一定の電流を供給可能であるという点で従来の定電流電源装置とは定電流発生原理が全く異なるものである。 In the present invention, the “electroluminescent light source” is a generic term for light sources that do not have filaments such as LEDs and HID lamps, and that the luminance of the light source relative to the load current has a current-luminance characteristic along a linear curve. However, it is particularly preferable to use an LED as the electroluminescent light source in terms of durability, impact resistance, life and the like. In the present invention, “commercial AC power source” means a power source having a voltage supplied from an electric power company of 100 V or 200 V and a frequency of 50 Hz (Eastern Japan) or 60 Hz (Western Japan). A low-frequency AC power supply of a degree or less can be used instead of a commercial AC power supply. Furthermore, in the present invention, the “constant current generator” does not change the voltage so that a predetermined constant current flows to the load unlike the conventional constant current power supply device, regardless of the load fluctuation, That is, the constant current generation principle is completely different from the conventional constant current power supply device in that a constant current can always be supplied even when the load is short-circuited.
そして、本請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の構成に加えて、前記出力変成器の二次側巻線に発生した交流定電流の振幅を微調整する複数の出力側切換タップが、前記出力変成器の二次側巻線に設けられていることにより、前記課題をさらに解決したものである。
In addition to the configuration of the invention according to
また、本請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に係る発明の構成に加えて、前記電子発光光源が、LEDであることにより、前記課題をさらに解決したものである。
In addition to the configuration of the invention according to
本発明の電子発光光源用定電流発生器システムは、出力電圧がV(ボルト)である商用交流電源と静電容量Cの定電流供給用コンデンサと出力変成器の一次側巻線とが直列に接続されていると共に前記出力変成器の二次側巻線に発生する交流定電流の振幅を線形に変化させる複数の入力側切換タップが前記出力変成器の一次側巻線に設けられた定電流発生器と、電子発光光源を内装した複数の灯火が直列に接続されている負荷回路とを備えたというきわめて簡単な構成によって、静電容量Cは固定であるため、出力変成器の一次側巻線には、静電容量Cに対応した定電流I1が流れるので、前記出力変成器の二次側巻線に直列接続された負荷(点灯する電子発光光源の数や配線の長さになどによって決まる)が増減した場合であっても、例えば、負荷が短絡した場合であっても電源電圧に影響が波及せず、出力変成器の二次側へ常に安定した定電流供給が実現できる。その結果、出力変成器の二次側を短絡させた状態で定電流発生器の動作状態を点検することができる。また、複数の灯火が一筆書きのように一本の配線で直列に接続されるため、2本の配線で各灯火に電力を供給する場合に比べて配線の量を大幅に削減でき省資源化に貢献する。 The constant current generator system for an electroluminescent light source according to the present invention includes a commercial AC power supply having an output voltage of V (volts), a constant current supply capacitor having a capacitance C, and a primary winding of an output transformer in series. A constant current connected to the primary winding of the output transformer, wherein a plurality of input side switching taps are connected and linearly change the amplitude of the AC constant current generated in the secondary winding of the output transformer. Since the electrostatic capacity C is fixed by a very simple configuration including a generator and a load circuit in which a plurality of lights including an electroluminescent light source are connected in series, the primary side winding of the output transformer Since a constant current I 1 corresponding to the capacitance C flows through the line, the load connected in series with the secondary winding of the output transformer (such as the number of electroluminescent light sources to be lit and the length of the wiring) Even if it is increased or decreased) For example, even when the load is short-circuited, the power supply voltage is not affected, and a stable constant current supply can always be realized to the secondary side of the output transformer. As a result, the operating state of the constant current generator can be checked with the secondary side of the output transformer short-circuited. In addition, since multiple lights are connected in series with a single wire as in a single stroke, the amount of wiring can be greatly reduced compared to the case where power is supplied to each lamp with two wires, saving resources. To contribute.
さらに、前記一次側巻線に流れる定電流I1と選択された入力側切換タップまでの巻数T1との積I1・T1(アンペアターン)が、前記二次側巻線に発生する交流定電流I2と二次側巻線の巻数T2との積I2・T2(アンペアターン)が一定、すなわちI1・T1=I2・T2の関係が成立し、I1が前述したように一定で、T2を固定とした場合、各入力側切換タップまでの巻数T1に比例した交流定電流I2が前記出力変成器の二次側巻線に発生するので、電子発光光源に通電される負荷電流を100%通電から、例えば、0.2%という微少な通電まで入力側切換タップの切り換えによって精度良く調整することができる。 Further, the product I 1 · T 1 (ampere turn) of the constant current I 1 flowing through the primary side winding and the number of turns T 1 up to the selected input side switching tap is an alternating current generated in the secondary side winding. The product I 2 · T 2 (ampere turn) of the constant current I 2 and the number of turns T 2 of the secondary winding is constant, that is, the relationship of I 1 · T 1 = I 2 · T 2 is established, and I 1 is As described above, when T 2 is constant and T 2 is fixed, an AC constant current I 2 proportional to the number of turns T 1 to each input side switching tap is generated in the secondary winding of the output transformer. The load current supplied to the light-emitting light source can be accurately adjusted by switching the input side switching tap from 100% energization to a very small energization of 0.2%, for example.
しかも、この調整は出力変成器の二次側巻線に発生する正弦波である交流定電流I2の振幅の大きさを変化させることによって達成されるため、負荷電流を低減させていった場合であっても灯火がちらつくことなく、良好な視認性を発揮させることができる。さらに、電流式のタップ切換は、電圧式のタップ切換と異なり、タップ間に電位差が発生しないため絶縁破壊などの故障の発生が抑制され、装置の安全性が向上する。 Moreover, if the adjustment is to be achieved by varying the magnitude of the amplitude of the alternating constant current I 2 is a sine wave generated in the secondary winding of the output transformer, which went to reduce the load current However, good visibility can be exhibited without flickering the lamp. Furthermore, unlike the voltage-type tap switching, the current-type tap switching does not generate a potential difference between the taps, so that breakdowns such as dielectric breakdown are suppressed, and the safety of the device is improved.
加えて、以下のような各請求項に特有の構成に対応した格別の効果を奏することができる。 In addition, special effects corresponding to the configurations specific to the following claims can be obtained.
すなわち、本請求項1に係る電子発光光源用定電流発生器システムによれば、負荷回路が複数個直列に定電流発生器の出力変成器の二次側巻線に接続されて直列回路を形成しており、前記負荷回路の各々が該負荷回路を前記直列回路から切り離す開閉器と前記負荷回路を短絡させる回路接点器と前記開閉器の開放時に前記回路接点器の開放を阻止するインターロック制御機構とを有していることによって、定電流発生器の出力は負荷の大きさに関わらず常に一定の定電流が流れるため、消灯したい負荷回路を回路接点器によって短絡させるだけで、他の負荷回路の点滅状態に影響を与えることなく消灯することができる。また、点灯したい負荷回路を開閉器によって直列回路に組み入れた後、回路接点器を開放するだけで、他の負荷回路の点滅状態に影響を与えることなく点灯することができる。
That is, according to the constant current generator system for an electroluminescent light source according to
また、本請求項2に係る電子発光光源用定電流発生器システムによれば、請求項1に係る電子発光光源用定電流発生器システムが奏する効果に加えて、出力変成器の二次側巻線に発生した交流定電流の振幅を微調整する複数の出力側切換タップが、前記出力変成器の二次側巻線に設けられていることにより、灯火のグローブに埃が付着し輝度が低下した場合であっても前記出力側切換タップの切り換えによって灯火に流れる負荷電流を増加させて輝度の低下を補償することができるので、熱発光光源に比べて長寿命である電子発光光源を運用途中で特別な保守を繰り返すことなく、電子発光光源の寿命が尽きるまで安全要求輝度100%を維持することができる。
Further, according to the constant current generator system for an electroluminescent light source according to
また、本請求項3に係る電子発光光源用定電流発生器システムによれば、請求項1又は請求項2に係る電子発光光源用定電流発生器システムが奏する効果に加えて、電子発光光源がLEDであることにより、LEDは半導体を用いたpn接合と呼ばれる固体構造で作られており、この構造の中で電子の持つエネルギーを直接、光エネルギーに変換することで発光し、巨視的には熱や運動の介在を必要としないので、優れた耐久性や耐衝撃性、長寿命化、高効率化を実現できる。
Moreover, according to the constant current generator system for an electroluminescent light source according to
しかも、ハロゲンランプのような熱発光光源においては、過電流によってフィラメントが溶断することを防ぐために過電流継電器を設置する必要があったが、LEDは、多少の過電流が流れたとしても素子が溶断することがなく過電流継電器を設置する必要がないので、装置構成の簡略化を図ることができる。 Moreover, in a thermoluminescent light source such as a halogen lamp, it was necessary to install an overcurrent relay in order to prevent the filament from fusing due to overcurrent. Since there is no need to install an overcurrent relay without fusing, the device configuration can be simplified.
本発明の電子発光光源用定電流発生器システムは、商用交流電源と定電流供給用コンデンサと出力変成器の一次側巻線とが直列に接続されていると共に前記出力変成器の二次側巻線に発生した交流定電流の振幅を線形に変化させる複数の入力側切換タップが前記出力変成器の一次側巻線に設けられた定電流発生器と、電子発光光源を内装した複数の灯火が直列に接続されている負荷回路とを備え、前記負荷回路が複数個直列に前記定電流発生器の出力変成器の二次側巻線に接続されており直列回路を形成して、前記負荷回路の各々が該負荷回路を前記直列回路から切り離す開閉器と前記負荷回路を短絡させる回路接点器と前記開閉器の開放時に前記回路接点器の開放を阻止するインターロック制御機構とを有しており、負荷回路に対して簡単な回路構成で輝度調整の高精度化を図ると共に、複数個直列接続された各々の負荷回路を任意に点滅制御することを可能にし、さらに、灯火の保守メンテナンス負担を軽減することができるものであれば、その具体的な実施の態様は、如何なるものであっても何ら構わない。 The constant current generator system for an electroluminescent light source according to the present invention includes a commercial AC power source, a constant current supply capacitor, and a primary winding of an output transformer connected in series and a secondary winding of the output transformer. A constant current generator in which a plurality of input side switching taps for linearly changing the amplitude of the AC constant current generated in the wire is provided in the primary winding of the output transformer, and a plurality of lights equipped with an electroluminescent light source. A load circuit connected in series, and a plurality of the load circuits are connected in series to the secondary winding of the output transformer of the constant current generator to form a series circuit, the load circuit Each having a switch for disconnecting the load circuit from the series circuit, a circuit contact for short-circuiting the load circuit, and an interlock control mechanism for preventing the circuit contact from being opened when the switch is opened. Easy to load circuit The circuit configuration should be able to increase the brightness adjustment accuracy, control the blinking of each load circuit connected in series, and reduce the maintenance burden of the lamp. For example, any specific embodiment may be used.
本発明の一実施例を図1乃至図4に基づいて説明する。
ここで、図1は、本発明の実施例である電子発光光源用定電流発生器システムの主要構成要素の一つである定電流発生器の回路図であり、図2は、電子発光光源用定電流発生器システムの主要構成要素の別の一つである負荷回路の回路図である。図3は、5つの負荷回路が全て消灯状態で直列に定電流発生器に接続された時の回路図であり、図4は、5つの負荷回路のうち3つの負荷回路が点灯状態で直列に定電流発生器に接続された時の回路図である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Here, FIG. 1 is a circuit diagram of a constant current generator which is one of the main components of a constant current generator system for an electroluminescent light source which is an embodiment of the present invention, and FIG. It is a circuit diagram of the load circuit which is another one of the main components of a constant current generator system. FIG. 3 is a circuit diagram when all five load circuits are connected in series to a constant current generator in a light-off state, and FIG. 4 is a circuit diagram in which three load circuits among the five load circuits are lighted in series. It is a circuit diagram when connected to a constant current generator.
本発明の実施例である電子発光光源用定電流発生器システムの主要構成要素の一つである定電流発生器100は、図1に示すように、商用交流電源110と一定の静電容量Cを有するコンデンサ120と出力変成器130の一次側巻線130Pとが直列に接続されている。そして、出力変成器130の二次側巻線130Sには、図3に示すように電子発光光源を内装した複数の灯火が直列に接続されている5つの負荷回路300、400、500、600、700が、これらの負荷回路の各々を直列回路から切り離す開閉器302、402、502、602、702とこれらの負荷回路の各々を短絡させる回路接点器301、401、501、601、701を介して接続されている。
As shown in FIG. 1, a constant
負荷回路300、400、500、600、700は、例えば、飛行場の進入灯、滑走路灯、誘導路灯などの用途に応じて、適宜必要数の灯火が直列に接続されている。その一例として負荷回路300の回路構成を図2に示す。なお本実施例に於いては、灯火を構成する電子発光光源としてLEDを用いている。
In the
図2に示したように、直列に接続された複数の灯火に内装された電子発光光源300Bの任意の一つが不点灯になっても他の電子発光光源300Bが影響を受けないようにするため、負荷回路300を構成する各灯火には、絶縁トランス300Aを備えている。そして、電子発光光源300Bに加わる逆方向電流を遮断するための逆流防止ダイオード300Cが電子発光光源300Bと直列に接続されている。なお、逆流防止ダイオード300Cを用いて電子発光光源300Bに加わる逆方向電流を遮断することに換えて2つの電子発光光源300Bを互いに極性が逆方向となるように並列接続したものを絶縁トランス300Aの二次側に接続しても良い。この場合、正弦波交流電流の正方向通電時及び逆方向通電時に2つの電子発光光源300Bが交互に点灯し、エネルギー効率が向上すると共に、負荷回路300を構成する灯火のちらつきが一層低減し、その効果は甚大である。
As shown in FIG. 2, in order to prevent the other electroluminescent
さらに、出力変成器130の二次側巻線130Sに発生する交流定電流I2の振幅を線形に変化させるための複数の入力側切換タップ130Aが、出力変成器130の一次側巻線130Pに設けられている。この入力側切換タップ130Aは、要求される輝度(%)の変更段階、例えば、図7に示すように、100%、30%、25%、10%、5%、1%、0.2%と一次側巻線130Pの巻数が比例関係になるように設けられている。なお、図1においては、5%、1%、0.2%に対応する入力側切換タップは、記載を省略している。
Further, a plurality of input-side switching taps 130A for varying the amplitude of the alternating constant current I 2 generated in the secondary winding
そして、出力変成器130における電圧降下は、コンデンサ120の端子間電圧に比べて十分に小さいため、商用交流電源110の出力電圧がV(ボルト)で一定であり、コンデンサ120の静電容量がC(ファラッド)で固定、例えば、200μFであることによって、出力変成器130の一次側巻線130Pには、静電容量Cに対応した定電流I1が流れる。さらに、この定電流I1と選択された入力側切換タップまでの巻数T1との積I1・T1(アンペアターン)と、二次側巻線130Sに発生する交流定電流I2と二次側巻線130Sの巻数T2との積I2・T2(アンペアターン)とが一定、すなわちI1・T1=I2・T2の関係が成立するため、I1が前述したように一定で、二次側巻線130Sの巻数T2を固定とした場合、各入力側切換タップまでの巻数T1に比例した交流定電流I2が出力変成器130の二次側巻線130Sに発生する。
Since the voltage drop in the
その結果、入力側切換スイッチ130Bによって、所望の入力側切換タップ130Aを選択することにより、出力変成器130の二次側巻線130Sに一次側巻線130Pの巻数T1に比例した交流定電流I2を発生させることができる。例えば、T1が1000ターンでありT2がT1の3倍の3000ターンとした場合、I1を20Aの定電流とすることによって、I2としてI1の3分の1の6.6Aの定電流が得られる。そして、T1を全巻数の30%である300ターンに切り替えることによって、I2として、6.6Aの30%である1.98Aの定電流が得られる。
As a result, the input
また、本実施例を構成する定電流発生器100は、図1に示すように、出力変成器130の二次側巻線130Sに、例えば、全巻数に対して0%、1%、3%、5%という細かい間隔で巻数を減少させる複数の出力側切換タップ130Cが設けられている。そして、出力側切換スイッチ130Dによって、所望の出力側切換タップ130Cを選択することにより、前述したI1・T1=I2・T2の関係において、二次側巻線130Sの巻数T2を若干減少させることができるため、負荷に供給される交流定電流I2の振幅を微増(数%の上昇)させることができる。これにより、灯火のグローブに埃が付着して輝度が低下した際に初期の輝度を維持するように微調整することができる。ここで、灯火の輝度の微調整用の切換タップを出力変成器130の二次側に設ける理由は、一次側に設けた入力側切換タップ130Aの巻数の線形関係を変更することなく、負荷電流を微増することができるからである。
Further, as shown in FIG. 1, the constant
次に、本実施例を構成する定電流発生器に直列接続された複数の負荷回路の点灯・消灯動作について、図3及び図4に基づき説明する。定電流発生器100の出力変成器の二次側巻線には、図3に示すように、5つの負荷回路300、400、500、600、700が直列に接続されている。そして、これらの負荷回路の各々を直列回路から切り離す開閉器302、402、502、602、702と、これらの負荷回路の各々を短絡させる回路接点器301、401、501、601、701が設けられている。そして、回路接点器301、401、501、601、701は、開閉器302、402、502、602、702よりも定電流発生器100側に設けられており、開閉器302、402、502、602、702が開放状態にある場合には、回路接点器301、401、501、601、701は開放されないようにインターロック制御機構(図示されていない)が各回路接点器及び開閉器に配備されている。これにより、直列接続された複数の負荷回路からなる直列回路が開放状態となることを防止している。
Next, lighting and extinguishing operations of a plurality of load circuits connected in series to the constant current generator constituting this embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, five
図3は、全ての回路接点器301、401、501、601、701が短絡状態にあり、全ての開閉器302、402、502、602、702が開放状態にある回路を示している。すなわち、定電流発生器100の出力変成器の出力端子(二次側巻線)間OUTが短絡された状態になっている。しかしながら、前述したように本発明による定電流発生器100によれば、負荷の大きさに関わらず一定の電流を出力変成器の二次側巻線に発生させるため、出力端子間OUTが短絡状態になっても定電流発生器100の電源側に影響が波及することがない。この状態、すなわち全ての負荷回路300、400、500、600、700が消灯状態であり、定電流発生器100の出力端子間OUTが短絡状態にある状態から、1つの負荷回路300を点灯状態とする場合には、まず、開閉器302をON(導通状態)とした後、回路接点器301をOFF(開放状態)にする。他の負荷回路400、500、600、700も同様の操作で点灯状態とすることができる。
FIG. 3 shows a circuit in which all
図4は、回路接点器401、601が短絡状態にあり、開閉器402、602が開放状態にある回路を示している。すなわち、定電流発生器100の出力端子間OUTには、3つの負荷回路300、500、700が直列接続され、それぞれ点灯状態になっている。この状態から、1つの負荷回路500を消灯状態とする場合には、まず、回路接点器501をON(短絡状態)にする。その瞬間、定電流発生器100の出力端子間OUTには、2つの負荷回路300、700が直列接続された状態になり、負荷回路500は消灯状態となる。その後、開閉器502を開放する。その結果、直列接続されていた3つの負荷回路300、500、700のうち、2つの負荷回路300、700の点灯状態が途切れることなく、負荷回路500のみを消灯状態とすることができる。
FIG. 4 shows a circuit in which the
回路接点器301、401、501、601、701及び開閉器302、402、502、602、702のON・OFF動作は、遠隔制御が可能な汎用のシーケンス制御盤などを用いて行うことができる。
The ON / OFF operation of the
なお、前述した実施例では、定電流発生器に接続される負荷回路の数が5つのものについて説明しているが、負荷回路の数は、5つに限定されるものではなく、いくつであっても構わない。 In the above-described embodiment, the number of load circuits connected to the constant current generator is five. However, the number of load circuits is not limited to five, and may be any number. It doesn't matter.
また、本発明の電子発光光源用電流発生器システムを構成する定電流発生器100は、出力変成器130の一次側巻線130Pに設けられた入力側切換タップ130Aの設置位置を図7に示した輝度(%)と熱発光光源電流(A)の関係に対応させて設けることによって、従来から用いられている熱発光光源に対しても入力側切換タップ130Aの切り換えにより従来の定電流装置と同様に、所望の輝度に対する電流を出力する電源として使用することも可能である。
Further, in the constant
本発明は、静電容量Cの定電流供給用コンデンサに定電圧Vを印加すると静電容量Cに対応した定電流が発生するという原理を応用して、きわめて簡単な構成で定電流発生器を構成することができると共に、定電流発生器に直列接続された複数の負荷回路のうち所望の負荷回路のみを他の負荷回路のON・OFF状態に関係なくON・OFF制御できるものであって、飛行場の灯火システムのみならず、高速道路、トンネル、競技場、公園などの公共施設の照明システムの高度なON・OFF制御、輝度調整の高精度化、エネルギー効率の高効率化、保守メンテナンス負担の軽減を実現でき、その産業上の利用可能性はきわめて高い。 The present invention applies a principle that a constant current corresponding to the capacitance C is generated when a constant voltage V is applied to a constant current supply capacitor of the capacitance C, and a constant current generator with a very simple configuration is applied. In addition to being able to be configured, only a desired load circuit among a plurality of load circuits connected in series to a constant current generator can be controlled ON / OFF regardless of the ON / OFF state of other load circuits, Not only airfield lighting systems, but also high ON / OFF control of lighting systems for public facilities such as highways, tunnels, stadiums, parks, etc., high accuracy of brightness adjustment, high energy efficiency, high maintenance burden Mitigation can be realized and its industrial applicability is very high.
100 ・・・定電流発生器
110 ・・・商用交流電源
120 ・・・コンデンサ
130 ・・・出力変成器
130A・・・(出力変成器の)入力側切換タップ
130B・・・(出力変成器の)入力側切換スイッチ
130C・・・(出力変成器の)出力側切換タップ
130D・・・(出力変成器の)出力側切換スイッチ
130P・・・(出力変成器の)一次側巻線
130S・・・(出力変成器の)二次側巻線
300、400、500、600、700・・・負荷回路
301、401、501、601、701・・・(負荷回路の)回路接点器
301、401、501、601、701・・・(負荷回路の)開閉器
300A・・・(負荷回路300の)絶縁トランス
300B・・・(負荷回路300の)電子発光光源
300C・・・(負荷回路300の)逆流防止ダイオード
200 ・・・定電流光度調整装置
210 ・・・商用交流電源
220 ・・・共振回路
220A・・・(共振回路の)コンデンサ
220B・・・(共振回路の)リアクトル
230 ・・・出力変成器
230P・・・(出力変成器の)一次側巻線
230S・・・(出力変成器の)二次側巻線
240 ・・・灯火
240A・・・(灯火の)絶縁トランス
240B・・・(灯火の)熱発光光源
240C・・・(灯火の)逆流防止ダイオード
250 ・・・分流回路
250A・・・(分流回路の)サイリスタ
250B・・・(分流回路の)サイリスタ
260 ・・・サイクル制御回路
270 ・・・電流検出器
280 ・・・配線
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記負荷回路が複数個直列に前記定電流発生器の出力変成器の二次側巻線に接続されて直列回路を形成しており、前記負荷回路の各々が該負荷回路を前記直列回路から切り離す開閉器と前記負荷回路を短絡させる回路接点器と前記開閉器の開放時に前記回路接点器の開放を阻止するインターロック制御機構とを有することを特徴とする電子発光光源用定電流発生器システム。 A commercial AC power source, a constant current supply capacitor, and a primary winding of the output transformer are connected in series, and the amplitude of the AC constant current generated in the secondary winding of the output transformer is linearly changed. An electroluminescent device comprising: a constant current generator having a plurality of input side switching taps provided in a primary winding of the output transformer; and a load circuit in which a plurality of lamps having an electroluminescent light source are connected in series. A constant current generator system for a light source,
A plurality of the load circuits are connected in series to the secondary winding of the output transformer of the constant current generator to form a series circuit, and each of the load circuits disconnects the load circuit from the series circuit. A constant current generator system for an electroluminescent light source, comprising: a switch and a circuit contact that short-circuits the load circuit; and an interlock control mechanism that prevents the circuit contact from being opened when the switch is opened.
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