JP4260226B2 - 回路装置及びこの回路装置を具備する信号灯 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、半導体光源を動作するのに適し、供給電圧に接続するための入力端子と、入力フィルタ手段と、制御回路を有する変換器と、当該半導体光源に接続するための出力端子とが設けられた回路装置に関する。
本発明はまた、かかる回路装置が設けられる信号灯に関する。
背景技術
半導体光源が信号灯に用いられることが益々多くなってきている。半導体光源は、このような応用技術において、普通の白熱灯に対し白熱灯よりも著しく長い寿命と著しく低い消費電力を持つという効果を有している。しばしば信号灯は、例えば交通信号灯を備える交通制御システムの如き複雑な信号システムの一部を形成するものである。半導体光源は、一般に、光源としてのその動作が当該半導体へ供給される電流の値によって決定されるという特性を持っている。それ故に上記変換器は、電流発生器として動作するのが良い。これの不利な点は、欠陥のある半導体光源の場合、上記出力端子に極めて高い電圧が生じうることである。このような状況で長時間動作が継続すれば、この回路装置には故障のリスクがあるので、欠陥してしまうことになる。これに伴う全てのリスクにつき、無視することのできるものを生じるショートの見込みもない。
発明の開示
本発明の目的は、冒頭の段落において記述した種類の回路装置において上述した不具合を防止することにある。
この目的を達成するために、本発明によれば、冒頭の段落で述べた種類の回路装置に対し、当該出力端子における電圧検出をなす電圧検出手段を設けることを特徴づけている。本発明によるこの対策の利点は、当該変換器の出力端子に発生する電圧レベルを直ぐにチェックできることである。これにより、欠陥のある半導体光源の検出だけでなく、当該変換器の安全な動作の乱れをも検出が可能となる。
好ましくは、しきい値電圧Ｖｕｄよりも高い電圧Ｖｕを出力端子に呈した場合、かかる電圧検出手段が信号Ｓを発生させるのが良い。これにより、接続された半導体光源のインピーダンスが上昇したかどうかを検出することができる、という効果を奏する。半導体光源とは、例えば、電気的に相互接続されたＬＥＤの形態を採る半導体マトリクスを有するのが一般的である。半導体のうちの１つ又は幾つかにおける欠陥が生じていると、当該光源のインピーダンス上昇が引き起こされる。出力端子における電圧の上昇自体は当該変換器の動作に支障を来すまでには至らないが、光源のルーメン出力は、この結果として、それがもはや信頼性のある信号灯を呈しなくなるほどに落ち込んでしまうかもしれない。しきい電圧レベルＶｕｄが適切に選定された場合、当該半導体光源が全体的又は部分的に欠陥しているかどうかの検出に適正となるという効果を奏する。
本発明による回路装置の効果的実施例においては、前記入力フィルタ手段に、Ｖｕ＜Ｖｕｄが確実となるように前記変換器をする断路手段が設けられる。これにより、簡単かつ信頼性のある形態で前記変換器に対する過負荷を防止することが可能となる。かかる信頼性は、特に、当該変換器とは独立している断路手段を使用することにより守られる。また、この信頼性は、前記信号Ｓが、前記断路手段を活性化するように前記変換器を動作させる機能を担うようにした好適実施例によって、さらに補強される。この態様の利点は、当該制御回路が比較的簡単となるとともに、一方を占める当該変換器の制御回路と他方を占める当該入力フィルタ手段との間における完全な分離が実現され、もってその変換器の確実かつ被制御の断路を保護することができる、という点である。この変換器の断路に係る信頼性のさらなる改善は、前記断路手段を、ヒューズとして構成することにより達成される。かかる回路装置にとって必要なのは、半導体光源の上記効果を大規模に実現するために現存の信号システムに関して改良の可能性を持つことである。ヒューズを用いることによって、変換器がその断路手段により切り離されたときに欠陥のある白熱灯に相当する接続端子の状態が実現される。これにより、白熱灯の代わりとして半導体光源を使用することが一層促進される。
好適実施例において、本発明による回路装置は、個体リレーと接続するのに適したものとされ、自己調整電流制限ネットワーク（回路）が、前記入力フィルタ手段と前記変換器との間に接続される。この自己調整電流制限ネットワークはまた、前記変換器が前記断路手段により接続断とされるときに接続が解除されるようになる。この態様は、欠陥のある白熱灯に相当するこれらの環境の下の状況が再び起こるという利点がある。これは次のように説明することができる。交通信号灯を具備する交通制御システムは、多くの場合、いわゆるコンフリクト（矛盾）モニタが取り付けられるが、このモニタは、該当の交通信号灯の接続端子間の電圧を定期的に測定するものである。かかる交通信号灯の制御は、通常、個体リレーにより行われる。かかる個体リレーが非導通状態のとき、漏れ電流は僅かであるが流れることになる。この交通信号灯が白熱灯である場合、この灯は低インピーダンスを持ち、これに伴いその白熱灯に流れる漏れ電流は、その接続端子間の電圧に著しい上昇をもたらすことはない。他方、この白熱灯が欠陥した場合、そのインピーダンスは非常に高くなり、漏れ電流の発生が当該接続端子間の電圧を著しく上昇させることになる。故に、この接続端子間の電圧は、接続されているランプが欠陥しているか否かについてのコンフリクトモニタを示すものである。
本明細書における詳細な説明及び請求項において、用語「変換器」は、供給源（電源）により供給された電力が、半導体光源を動作させるのに必要な電流／電圧の組み合わせに変換されるようになす電気回路を意味するものとして理解される。好ましくは、１つ又は複数の半導体スイッチを具備するスイッチモード電源は、そのように用いられる。現代のスイッチモード電源は大抵はＤＣ−ＤＣ変換器であるので、当該入力フィルタ手段に、それ自体は公知の整流手段も設けるようにするのが好ましい。
本発明による半導体光源を収納するハウジングを備える信号灯にも、本発明による回路装置が設けられる。現存の信号灯に改良ユニットとしてこの信号灯を用いることの可能性は、こうした形態において大いに強調される。当該信号灯のハウジングと一体的に設けられているハウジングがその回路装置に設けられる場合、改良の信号灯としての応用の可能性は、最適なものである。
【図面の簡単な説明】
以下、本発明の上記態様及びその他の態様を、本発明による回路装置の実施例の図面を参照して詳細に説明する。
第１図は、その回路装置の図であり、
第２図は、電圧の検出のための電圧検出手段のより詳細な図であり、
第３図は、詳細に入力フィルタ手段を示している。
発明を実施するための最良の形態
第１図において、Ａ及びＢは、例えば固体（或いは半導体）リレーが設けられた供給源ＶＢに接続する接続端子である。参照符号Ｉは入力フィルタ手段を示し、IIIは制御回路を備えた変換器を示している。Ｃ及びＤは、半導体光源ＬＢに接続するための出力端子を形成する。IIは、それら出力端子の電圧の検出をなす電圧検出手段を示している。自己調整電流制限ネットワークIVは、入力フィルタＩと変換器IIIとの間に接続される。変換器IIIは、１つ又は複数個の半導体スイッチを備えるスイッチモード電源であるのが好ましい。
第２図は、電圧検出手段のより詳細な図を示しており、かかる手段は、抵抗器Ｒ１と、ツェナーダイオードＺ１と、ＲＣネットワーク（回路網）ＲＣとにより構成される分圧器分岐路を有する。ツェナーダイオードＺ１とＲＣネットワークＲＣとの間には、上記出力端子にしきい値電圧Ｖｕｄよりも高い電圧Ｖｕが得られる場合に信号Ｓを発生するためにトランジスタＴ１のベースｂと接続される結合点１がある。このしきい値電圧は、ここではツェナーダイオードＺ１のツェナー電圧により規定される。かかる出力電圧Ｖｕがしきい値電圧Ｖｕｄよりも高くなるとき、信号Ｓは、トランジスタＴ１のコレクタｃに現れることになる。この信号Ｓは、上記変換器IIIの制御回路に導かれる。
入力フィルタ手段Ｉの詳細は第３図に示されており、この手段は２つの結合された自己インダクタンスＬを有し、かかるインダクタンスＬは、キャパシタＣ１，Ｃ２及び抵抗器Ｒ２，Ｒ３とともに、電磁障害（干渉）を抑制するフィルタを形成する。ヒューズＦはまた、この入力フィルタ手段の一部を形成し、そこで断路手段としての機能を担う。故に、この断路手段は、上記変換器をＶｕ＜Ｖｕｄが確実となるようにする。変換器IIIの制御回路に導かれる信号Ｓは、かかる断路手段の活性化を導くように当該変換器を動作させるのに機能する。
上述したような本発明による回路装置の実施例の実際の実現において、この回路装置は、最小８０Ｖ，６０Ｈｚ、最大１３５Ｖ，６０Ｈｚの電圧を持つ電源に接続するのに適しており、また、２５０ｍＡ及び周囲温度２５℃で決まる２Ｖないし３Ｖの順方向電圧Ｖ_Fを伴うヒューレットパッカード社製の３×６個のＬＥＤによるマトリクスを有する半導体光源を動作させるのに適している。説明した実施例は、交通制御システムにおける交通信号灯として用いるのが極めて好適である。上記変換器IIIは、半導体スイッチが設けられたスイッチモード電源により形成される。電圧検出手段IIのツェナーダイオードＺ１は、２７Ｖのツェナー電圧を有する。抵抗器Ｒ１は、１ｋΩの値を有する。トランジスタＴ１は、ＢＣＸ７０型（フィリップス製）のものである。ＲＣネットワークＲＣは、１０ｋΩの抵抗器及び１０ｎＦのキャパシタの並列構成を有している。このトランジスタＴ１は、出力電圧Ｖｕが２７Ｖでまた２７Ｖよりも高い状態を持続するやいなや、導通状態になり電流がそのコレクタｃを通じて流れ始めることになる。このコレクタｃを通じる電流は、信号Ｓを形成する。ここで述べている実施例において、コレクタｃは、ＴＬＰ５５５タイプ（ＴＩ製）のＩＣのトリガー入力端と接続され、かかるＩＣは、当該スイッチモード電源の制御回路の一部を形成する。これにより、スイッチモード電源の半導体スイッチは、当該スイッチモード電源が当該供給源から連続的な大電流を引き出すように切り換えられることになる。
入力フィルタ手段Ｉの２つの結合された自己インダクタンスＬは、それぞれ１．５μＨの値をそれぞれ有し、キャパシタＣ１及びＣ２は１００ｎＦの値をそれぞれ有し、抵抗器Ｒ２及びＲ３は５．６Ωの値をそれぞれ有する。入力フィルタ手段の一部を形成するヒューズＦは、フィリップス製でＮＦＲ２５Ｈ型の１０Ωのヒューズ素子により形成される。
ハウジング（ケース、収納容器又は外装）を具備する本回路装置は、半導体光源を内包するハウジング（ケース、収納容器又は外装）を備えた信号灯の一部を形成する。この回路装置のハウジングは、当該信号灯のハウジングと一体化される。ここで述べた実施例は、交通制御システムにおける交通信号灯として使用されるのに非常に適したものである。

Claims (4)

1. 半導体光源を動作させるのに適した回路装置であって、
   供給電圧に接続するための入力端子と、
   入力フィルタ手段と、
   制御回路を有する変換器と、
   前記半導体光源に接続するための出力端子と、
   断路手段と、
   前記出力端子における電圧の検出をなすための電圧検出手段とを有する回路装置であって、
   前記電圧検出手段は、前記出力端子においてしきい値電圧Ｖｕｄよりも高い電圧Ｖｕが得られる場合に信号Ｓを発生して、前記信号Ｓにより前記断路手段を活性化して前記変換器の前記制御回路と前記入力フィルタ手段との間を完全に分離する、
   ことを特徴とする回路装置。
2. 請求項１に記載の回路装置において、
   前記断路手段は、ヒューズとして構成されていることを特徴とする回路装置。
3. 半導体光源を含むハウジングを具備する信号灯において、
   前記信号灯は、請求項１又は２に記載の回路装置が設けられていることを特徴とする信号灯。
4. 請求項３に記載の信号灯において、前記回路装置は、前記信号灯の前記ハウジングと一体的に形成されたハウジングを具備することを特徴とする信号灯。

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