JP4683714B2 - Ｌｅｄ信号電球 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道用電球として用いられるＬＥＤ信号電球に関し、詳しくは、発光部を多数の発光ダイオードで構成しつつもフィラメント式の信号電球を代替できるようにしたＬＥＤ信号電球に関する。
このようなＬＥＤ信号電球は、鉄道用Ｉ形電球等を装着可能な信号機や標識に適合していて、例えば鉄道の入換信号機や，入換標識，中継信号機などに用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
図７に回路図を示した鉄道用Ｉ形電球交換形ＬＥＤユニットは、実用新案登録第３０６８５０２号に記載されているように、着脱部には従来のＩ形電球ソケットを使用したうえで、発光面には多数のＬＥＤ（発光ダイオード）を採用したものであり、具体的には、次のような着脱部１０とトランス９と整流器８（整流回路）と点灯回路７（ＬＥＤ発光部）と定電流用ダイオード６とを具えている。
【０００３】
すなわち、着脱部１０には、鉄道用信号灯の灯箱の受座に着脱可能な口金に加えて、少なくとも一対の端子１１（接続用接触部）が設けられており、点灯回路７には、直並列に接続されて同時駆動可能となっている多数のＬＥＤが設けられている。トランス９と整流器８と定電流用ダイオード６は、着脱部１０から点灯回路７に至る給電路に介挿されている。
【０００４】
そして、このようなＬＥＤ信号電球が灯箱に装着されて、端子１１に駆動用の交流電圧が印加されると、その電圧はトランス９で適宜なレベルに変換され、整流器８で交流が脈流に変換され、そうして生成された電流が点灯回路７に供給される。これにより、交流電圧が印加されれば点灯し、印加が停止されれば滅灯する。また、点灯時に印加電圧が変動しても、その変動が定電流用ダイオード６の働きによって或る程度は緩和・減衰させられるので、それによって点灯回路７への供給電流が安定し、ひいては発光状態も安定するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＬＥＤユニット（ＬＥＤ信号電球）には、簡単に回路が構成できるという特徴に加えて、長寿命化が図れて定期交換等の保守作業がなくなりランニングコストが削減されるという特徴があるものの、次のような課題もある。
すなわち、▲１▼端子１１に印加される電圧すなわち入力電源電圧の変動が大きいと、受け身で補償する定電流用ダイオードではその変動を吸収しきれずに、ＬＥＤに流れる電流も変動し、結果的に光度が変動する。▲２▼２灯直列で使用時にトランス二次側での断線故障などが発生して２灯の一方が滅灯したとき、必ずしも他方まで滅灯するわけではない。▲３▼背面側に発光部が無いため、背面光を必要とする信号機や標識には使用できない。
【０００６】
上記の課題▲２▼について図８を引用して付言すると、これは、ＨＲリレーの作動によって２個のＬＥＤ信号電球Ｙ，Ｃの接続状態が直列駆動の状態になったところを示しているが、そのような使用状況の下で断線故障などが発生して２灯の何れか一方たとえばＬＥＤ信号電球Ｙが滅灯したとすると、給電路にトランス９が介挿されているため、断線がトランス二次側で発生した場合には、トランス一次側にある端子１１間の接続は何処も断たれることがないので、２灯の他方たとえばＬＥＤ信号電球Ｃは滅灯せず点灯し続ける。このため、２灯直列で点灯中に何れか一方の滅灯で他方も滅灯しなければないないような使用環境では、フィラメント式電球を上述のＬＥＤ信号電球で単純に置き換える訳にはいかない。
【０００７】
このように従来のＬＥＤ信号電球には、信号機や標識を全く改造せずにフィラメント式電球を代替するという観点からは、性能面や機能面で克服すべき課題が幾つか残存している。そして、そのために、使用範囲・適用範囲が未だ限定されている。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、入力電源電圧が変動しても光度が一定に保たれるＬＥＤ信号電球を実現することを目的とする。
また、本発明は、２灯直列で使用時に一方が断線故障で滅灯したとき他方も滅灯するＬＥＤ信号電球を実現することを目的とする。
さらに、本発明は、背面光を必要とする信号機等にも応用が可能なＬＥＤ信号電球を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第４の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。何れも、鉄道用信号灯の灯箱の受座に着脱可能な口金に加えて少なくとも一対の接続用接触部を有する着脱部と、同時駆動可能に接続された複数の発光ダイオードを有するＬＥＤ発光部と、前記接続用接触部から前記発光ダイオードに至る給電路に介挿された整流回路とを基本部分として備えている。
【０００９】
［第１の解決手段］
第１の解決手段のＬＥＤ信号電球は、出願当初の請求項１に記載の如く、上記基本部分を備えていることを前提とし、さらに、前記整流回路と前記発光ダイオードとの間に平滑回路および駆動回路が設けられ、前記駆動回路が、前記平滑回路から前記発光ダイオードに供給される供給電流を検出するとともに、その検出結果に基づいて前記供給電流を一定にする制御を行うようになっている、というものである。
【００１０】
このような第１の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、平滑回路から発光ダイオードに供給される供給電流が検出されるとともに、その検出結果に基づく制御が行われて、その供給電流が一定にされる。
これにより、接続用接触部に印加される電圧すなわち入力電源電圧が変動してもその変動が供給電流に及ぼす影響が積極的に除去・解消されるので、供給電流そして光度は、受け身で部分的に緩和する場合に比べてそれより確実に、一定値に安定する。
したがって、この発明によれば、入力電源電圧が変動しても光度が一定に保たれるＬＥＤ信号電球を実現することができる。
【００１１】
［第２の解決手段］
第２の解決手段のＬＥＤ信号電球は、出願当初の請求項２に記載の如く、上記基本部分を備えていることを前提とし、さらに、前記整流回路と前記発光ダイオードとの間に設けられた平滑回路と、この平滑回路から前記発光ダイオードへの供給電流についてその有無を検知する検知手段と、その検知結果に基づき前記接続用接触部の通電量についてその大小を切り替える通電量切替手段とを具えている、というものである。
【００１２】
このような第２の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、入力電源電圧が接続用接触部に印加され更に平滑化されて、発光ダイオードに電流が供給されると、その電流が発光には不十分なものであっても或る程度以上であれば、そのことが検知されて接続用接触部の通電量が小から大に切り替えられるので、発光ダイオードに十分な電流が供給されて、点灯が適切に行われる。また、断線等にて発光ダイオードへの供給電流が断たれると、そのことが検知されて接続用接触部の通電量が大から小に切り替えられる又は小の状態に維持される。
【００１３】
そのため、２灯直列で駆動されているときに、何れか一方のＬＥＤ信号電球で発光ダイオードへの供給電流が断たれて、そのＬＥＤ信号電球の接続用接触部の通電量が小になると、他方のＬＥＤ信号電球の接続用接触部の通電量は、切替状態が大であろうと小であろうと強制的に小さく絞られるため、その他方のＬＥＤ信号電球では、発光ダイオードに電流が供給されても、その電流が発光に十分な値にならず、それも平滑化されていて瞬時も足りることが無いので、他方のＬＥＤ信号電球も滅灯することとなる。また、一方のＬＥＤ信号電球の不具合を交換等にて解消すれば、両方のＬＥＤ信号電球について発光ダイオードへの供給電流が検出されるとともに接続用接触部の通電量の切替状態が大にされると、共に点灯する。
【００１４】
これにより、１灯単独での使用はもちろん、２灯直列での使用に関しても、フィラメント式の信号電球を代替することが可能となる。すなわち、２灯直列で使用すると、電球内で断線故障が発生した場合も含めて、２灯が共に点灯し滅灯する。また、平滑回路が有るので、通電量の切替等をパルス幅やデューティ比の変更等にて簡便に行うこともできる。
したがって、この発明によれば、２灯直列で使用時に一方が断線故障で滅灯したとき他方も滅灯するＬＥＤ信号電球を実現することができる。
【００１５】
［第３の解決手段］
第３の解決手段のＬＥＤ信号電球は、出願当初の請求項３に記載の如く、上記基本部分を備えていることを前提とし、さらに、前記発光ダイオードのうち一部のものが残りのものとは逆向きに設けられている、というものである。
【００１６】
このような第３の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、発光時に、逆向きの発光ダイオードによって、光量の一部が背面側に向けられる。
これにより、正面光と同時に背面光も発せられることとなる。
したがって、この発明によれば、背面光を必要とする信号機等にも応用が可能なＬＥＤ信号電球を実現することができる。
【００１７】
［第４の解決手段］
第４の解決手段のＬＥＤ信号電球は、上記の第１〜第３解決手段の特徴を総て具えたものである。すなわち、出願当初の請求項４に記載の如く、上記基本部分を備えていることを前提として、さらに、前記整流回路と前記発光ダイオードとの間に設けられた平滑回路と、この平滑回路から前記発光ダイオードへの供給電流を検出して一定になるよう制御する駆動回路と、前記供給電流の有無を検知する検知手段と、その検知結果に基づいて前記接続用接触部の通電量を大小切り替える通電量切替手段とを具え、前記発光ダイオードのうち一部のものが逆向きに設けられている、というものである。
【００１８】
このような第４の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、上記の第１〜第３解決手段のＬＥＤ信号電球が奏する作用効果を総て発揮することができる。すなわち、入力電源電圧が変動しても光度が一定に保たれるうえ、２灯直列で使用時に一方が断線故障で滅灯したとき他方も滅灯し、さらに、背面光を必要とする信号機等にも応用が可能である。
したがって、この発明によれば、より広範な使用環境でフィラメント式信号電球を単純に置き換えられるうえ性能も優れているＬＥＤ信号電球を実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明のＬＥＤ信号電球について、これを実施するための具体的な形態を、以下の第１〜第３実施例により説明する。
図１〜図３（ｅ）に示した第１実施例は、上述した第１〜第４の解決手段を具現化したものであり、図３（ｆ）〜図５に示した第２実施例は、その応用例であり、図６に示した第３実施例は、変形例である。
【００２０】
【第１実施例】
本発明のＬＥＤ信号電球の第１実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、その電気回路および機械的構造を示し（ａ）が回路ブロック図、（ｂ）が左側面図、（ｃ）が正面図である。また、図２は、具体的な回路図である。
【００２１】
このＬＥＤ信号電球は、フィラメント式の鉄道用Ｉ形電球と交換して使用しうるように、そのＩ形電球の着脱部と同じか少なくとも互換性を持つ着脱部１０と、多数のＬＥＤ７１，７２を有する点灯回路７０（ＬＥＤ発光部）とを具えたものであり、さらに、その使用範囲・適用範囲を広げるべく性能および機能を向上させるために、着脱部１０から点灯回路７０に至る給電路に対して順に、通電量切替回路２０と整流回路３０と平滑回路４０と駆動回路５０と電流有無検知回路６０（検知手段）が設けられている。
【００２２】
着脱部１０には、Ｉ形電球の規格に則って形成された端子１１（接続用接触部）や口金１２の他に抜け防止用キャップ部１３等も設けられている。３個の端子１１のうち一対のもの（ＢＸ、ＣＸ）は、このＬＥＤ信号電球を点灯させたいときに外部から入力電源電圧を印加するためものであり、これらは必須であるが、残りの１個は、サージアブソーバ等からなる保安器回路１４を接地させるためのものであり、本発明の実施に必須ではない。口金１２は、フィラメント式の鉄道用電球や従来例のＬＥＤユニットと同様、鉄道用信号灯の灯箱の受座に着脱可能なものとなっている。
【００２３】
点灯回路７０には、多数のＬＥＤ７１，７２が設けられており、これらは既述の点灯回路７と同様に直並列接続されて同時駆動可能なものとなっている。また、ＬＥＤ７１，７２をＬＥＤ群７１とＬＥＤ群７２とに分けると、ＬＥＤ群７１が回路基板の正面側または正面側回路基板の一面に植設されているのに対し、ＬＥＤ群７２は回路基板の背面側または背面側回路基板の一面に植設されていて、それらは逆向きに設けられたものとなっている。そのうちＬＥＤ群７１におけるＬＥＤの個数は正面向きに必要な光度に対応して、またＬＥＤ群７２におけるＬＥＤの個数は背面向きに必要な光度に対応して、適切に定められている。
【００２４】
通電量切替回路２０〜電流有無検知回路６０は、順に、着脱部１０から点灯回路７０に至る給電路すなわち端子１１からＬＥＤ７１，７２に至る給電線に介挿接続されており、そのうち、通電量切替回路２０は、電流有無検知回路６０の検知結果に基づき端子１１の通電量についてその大小を切り替えるために、例えばリレー回路が採用され、検知結果がＲ２リレー６１の接点２５で与えられるようになっている。具体的には、電圧印加にてオンオフを繰り返す断続リレー等からなる開閉回路２１と、２個の接点２３，２４を持つ交流動作形の電磁リレーであるＲ２リレー２２とが導入され、これらが端子１１（ＢＸ，ＣＸ）からＬＥＤ７１，７２への一対の給電線の間で直列に接続される。
【００２５】
さらに、リレー接点２５とリレー接点２４の直列接続されたものが開閉回路２１と並列接続され、リレー接点２３が給電線に介挿接続される。これにより、通電量切替回路２０は、一対の端子１１（ＢＸ，ＣＸ）に入力電源電圧が印加され且つリレー接点２５が開いていると、開閉回路２１が周期的にオンオフし、これに伴ってリレー２２が周期的にオンオフしてリレー接点２３も周期的に開閉するので、一対の端子１１（ＢＸ，ＣＸ）間の通電量および端子１１からＬＥＤ７１，７２へ延びた給電線における平均電流すなわち通電量は共に小さいものとなる。これに対し、一対の端子１１（ＢＸ，ＣＸ）に入力電源電圧が印加され且つリレー接点２５が閉じている状態では、開閉回路２１が一旦オンし、これに伴ってリレー２２もオンすると、リレー接点２５及びリレー接点２４を介してリレー２２が連続駆動されてリレー接点２３が閉じ続けるので、一対の端子１１（ＢＸ，ＣＸ）間の通電量および端子１１からＬＥＤ７１，７２へ延びた給電線における通電量が共に大きなものとなる。
【００２６】
整流回路３０は、一般的なダイオードスタック３１等からなり、端子１１に入力電源電圧が印加され、それが給電線を介してリレー接点２３の閉動作時に伝達されると、それを全波整流して平滑回路４０へ出力するようになっている。
平滑回路４０は、整流回路３０から流入する電流を制限する抵抗４１と、その電力を蓄えるコンデンサ４２とを具えていて、断続的または連続的に供給される脈流を、電圧変動の無い又は少ない直流に平滑化するようになっている。
【００２７】
駆動回路５０には、受け身で電流変動を緩和するに止まる定電流用ダイオード６では無く、積極的に変動分を打ち消して供給電流を安定させる定電流制御回路５１が採用されている。これは、平滑回路４０からＬＥＤ７１，７２への供給電流を検出する電流検出手段と、その検出結果を利用してＬＥＤ７１，７２への供給電流が一定になるような制御を行う電流制御手段とが、明確に設けられたものであれば良い。その詳細回路の図示は割愛したが、例えば、抵抗の電流電圧変換機能やトランジスタ等の能動素子の帰還増幅機能などを利用して具現される。
【００２８】
電流有無検知回路６０は、例えば一個の電流リレーだけで構成することも可能であり、その場合、そのリレー即ちＲ２リレー６１は、定電流制御回路５１からＬＥＤ７１，７２への給電線に介挿接続される。そして、ＬＥＤ７１，７２への供給電流の有無を検知して、それが有ればリレー接点２５を閉じ、それが無ければリレー接点２５を開くようになっている。さらに、このリレー６１は、端子１１に入力電源電圧が印加されると、通電量切替回路２０の切替状態が大小いずれであっても、供給電流「有」を検知するようになっている。
これに対し、点灯回路７０は、通電量切替回路２０の切替状態が大でなければ、端子１１に入力電源電圧が印加されても、視認可能には点灯しないようになっている。
【００２９】
この第１実施例のＬＥＤ信号電球について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。ここではＬＥＤ信号電球を単体で使用したときの動作を中心に述べる。図３のうち（ａ）〜（ｅ）は、何れも、そのときの動作状態を具体的に示すための電圧波形や電流波形である。なお、それらの波形例は、簡明化等のため理想的な正弦波状や矩形波状で図示したものであり、位相ずれや過渡的な乱れ等は無視されている。また、電流波形例については整流時の二次側・負荷側の影響も無視して図示した。
【００３０】
使用に先だって、口金１２が鉄道用信号灯の灯箱の受座に装着され、ＬＥＤ群７１が正面側に向けられるとともにＬＥＤ群７２が背面側に向けられ、その状態で抜け防止用キャップ部１３等も嵌められると、端子１１と信号機本体の点灯制御回路等との接続が確立されて、ＬＥＤ信号電球は点灯可能な状態になる。
【００３１】
そして（図３における時刻ｔ１〜ｔ２部分を参照）、使用中に点灯条件が整って端子１１（ＢＸ，ＣＸ）に入力電源電圧たとえば交流２４Ｖが印加されると（図３（ａ）参照）、開閉回路２１が断続的に開閉して、端子１１（ＢＸ，ＣＸ）間および通電量切替回路２０から整流回路３０への給電線に、幅の狭いパルス電流が流れる（図３（ｂ）参照）。この電流が、整流回路３０で整流されてから（図３（ｃ）参照）、平滑回路４０でコンデンサ４２に蓄積されるので、それと抵抗４１とに基づく時定数等で、平滑回路４０から駆動回路５０に出力される直流電圧が上昇する（図３（ｄ）参照）。この間、駆動回路５０が全開でも即ち定電流制御回路５１が電流制限をせずに平滑回路４０の出力をそのまま点灯回路７０に伝達しても、ＬＥＤ７１，７２への供給電流が少ないため、点灯回路７０は点灯せず、電流有無検知回路６０も未だ検知動作しない。すなわち、リレー６１が感応せず、リレー接点２５は開いたままである（図３（ｅ）参照）。
【００３２】
それから（図３における時刻ｔ２〜ｔ３部分を参照）、コンデンサ４２の充電が進んで平滑回路４０の出力電圧が更に上昇すると（図３（ｄ）参照）、リレー６１が感応してリレー接点２５が閉じる（図３（ｅ）参照）。すると、そのとき又はその直後に開閉回路２１が導通してリレー２２が作動したときに、リレー接点２５とリレー接点２４とリレー２２とを連ねた自己保持回路によってそれらを貫く導通状態が確立され保持される。こうして、通電量切替回路２０における通電量が小から大の状態に切り替えられて、端子１１（ＢＸ，ＣＸ）間および通電量切替回路２０から整流回路３０への給電線に、常時電流が流れるようになる（図３（ｂ）参照）。この増大した電流が、整流回路３０で整流されて（図３（ｃ）参照）、平滑回路４０に送り込まれると、そこから駆動回路５０への直流電圧が速やかに上昇する（図３（ｄ）参照）。
【００３３】
そして（図３における時刻ｔ３〜ｔ４部分を参照）、それが点灯回路７０の駆動に十分な電圧値に達すると、定電流制御回路５１による電流制限の動作等も行われて、点灯回路７０には一定の電流が供給される（図３（ｄ）参照）。
こうして、このＬＥＤ信号電球は、端子１１（ＢＸ，ＣＸ）間に入力電源電圧を受けると点灯する。しかも、その点灯中に、入力電源電圧が変動しても駆動回路５０の働きによって、点灯回路７０への供給電流が一定に維持されるので、光度は安定している。また、点灯回路７０に設けられた多数のＬＥＤのうちＬＥＤ群７１は正面に向けて送光し、それと同時に、ＬＥＤ群７２は背面に向けて送光するので、取り付け先の鉄道用信号機が背面光を必要とする又はそれも利用するようなものであっても、使用目的に叶う適切な点灯を行うことができる。
【００３４】
さらに（図３における時刻ｔ４以降の部分を参照）、点灯回路７０への給電経路の何処かで断線等の障害が発生して、その供給電流が止まると（図３（ｄ）参照）、例え入力電源電圧が印加されていても（図３（ａ）参照）、リレー６１がオフしてリレー接点２５が開きそこが遮断されるので（図３（ｅ）参照）、通電量切替回路２０における通電量が大から小の状態に切り替わる。こうして、端子１１（ＢＸ，ＣＸ）間の通電状態および通電量切替回路２０から整流回路３０への通電状態は、断続的・間欠的なものとなる（図３（ｂ），（ｃ）参照）。
なお、入力電源電圧の印加が無くなれば元の状態に戻って（図３における時刻ｔ１以前の部分を参照）滅灯する。
【００３５】
【第２実施例】
本発明の第２実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。これは、上述したＬＥＤ信号電球の典型的な応用例である燈列式の入換信号機であり、そのＬＥＤ信号電球を３個（Ｙ，Ｃ，Ｒ）装備している。図４は、その燈列式入換信号機について、（ａ）が正面図、（ｂ）が回路図、（ｃ）が２灯直列点灯時の概要接続図である。また、図５は、２灯直列点灯状態にある２個のＬＥＤ信号電球に関する回路ブロック図である。
【００３６】
この入換信号機は、燈列式信号機の典型例であり、３個の信号電球Ｙ，Ｃ，Ｒが所定の配置で設けられている（図４（ａ）参照）。そして、入信ＨＲに応じて、信号電球Ｙと信号電球Ｃとを同時に点灯させたり、信号電球Ｒと信号電球Ｃとを同時に点灯させたりすることで、異なる現示を行えるようになっている（図４（ｂ）参照）。また、フィラメント式の信号電球の使用を想定して、フィラメント断線によって一方の信号電球が滅灯したときには他方の信号電球も滅灯するように、２灯直列点灯を行うようになっている。例えば、信号電球Ｙ，Ｃを同時に点灯駆動するときには、それらが直列になるような接続状態を動的に確立したうえで、その直列回路の両端に入力電源電圧が印加されるようになっている（図４（ｃ）参照）。
【００３７】
この場合、いずれの信号電球Ｙ，Ｃにも本発明のＬＥＤ信号電球が用いられるので（図５参照）、点灯駆動時には、ＬＥＤ信号電球Ｙの着脱部１０における一対の端子１１（ＢＸ，ＣＸ）の一方の端子１１（ＢＸ）と、ＬＥＤ信号電球Ｃの着脱部１０における一対の端子１１（ＢＸ，ＣＸ）の一方の端子１１（ＣＸ）とに対し、入力電源電圧が印加される。ＬＥＤ信号電球Ｙの他方の端子１１（ＣＸ）とＬＥＤ信号電球Ｃの他方の端子１１（ＢＸ）は導通状態となる。
【００３８】
そして（図３における時刻ｔ１部分を参照）、入力電源電圧が印加されると（図３（ａ）参照）、ＬＥＤ信号電球Ｙ，Ｃ双方について通電量切替回路２０における通電量が小の状態となってパルス電流が流れる（図３（ｂ），（ｃ）参照）。それから（時刻ｔ１〜ｔ２）、平滑回路４０の出力電圧が上昇し（図３（ｄ），（ｆ）参照）、電流有無検知回路６０による電流有りの検知がなされて、ＬＥＤ信号電球Ｙ，Ｃ双方について通電量切替回路２０における通電量が大の状態となると（図３（ｅ），（ｇ）参照）、点灯回路７０への供給電流が増えて（時刻ｔ２〜ｔ３）、ＬＥＤ信号電球Ｙ，Ｃが共に点灯する。供給電流が十分な状態では（図３における時刻ｔ３〜ｔ４部分を参照）、ＬＥＤ信号電球Ｙ，Ｃそれぞれで、供給電流が一定に制御されて、発光強度が一定に保たれる。
【００３９】
この状態で（図３における時刻ｔ４部分を参照）何れか一方の電球たとえばＬＥＤ信号電球Ｙにおいて点灯回路７０への給電が途絶えると（図３（ｄ）参照）、ＬＥＤ信号電球Ｙの通電量切替回路２０における通電量が小に切り替わり（図３（ｅ）参照）、これによってＬＥＤ信号電球Ｙの端子１１の通電状態が断続的・間欠的になるとともに、これに伴ってＬＥＤ信号電球Ｃの端子１１の通電状態も断続的・間欠的になる（図３（ｂ）参照）。これは、２灯直列で駆動されているため、ＬＥＤ信号電球Ｃの電流有無検知回路６０の検知結果に依らない（図３（ｇ）参照）。
【００４０】
そして、（図３における時刻ｔ５以降の部分を参照）、ＬＥＤ信号電球Ｃの供給電流までも絞られるので（図３（ｆ）参照）、ＬＥＤ信号電球Ｙが滅灯すると速やかにＬＥＤ信号電球Ｃも滅灯する。なお、繰り返しとなる詳細な説明は割愛するが、同様にしてＬＥＤ信号電球Ｃが滅灯するとＬＥＤ信号電球Ｙも滅灯する。また、障害が回復すれば、上述した正常状態での点灯開始時と同様にして、ＬＥＤ信号電球Ｙ，Ｃが共に再点灯する。
こうして、この発明のＬＥＤ信号電球は、２灯直列点灯時にも、フィラメント式のものと同様、何れかに点灯障害が発生すると２灯が共に滅灯する。
【００４１】
【第３実施例】
図６に点灯回路７０（ＬＥＤ発光部）を示した本発明のＬＥＤ信号電球が上述した第１実施例のものと相違するのは、多数のＬＥＤの並列接続されている複数の直列接続部それぞれから一つずつ又は少しずつ寄せ集めてＬＥＤ群７２が構成されている点である。
これにより、正面側に配置されるＬＥＤ群７１における何れのＬＥＤも、背面側に配置されるＬＥＤ群７２の何れかと、直に、又は直列接続された他のＬＥＤを介在させて、直列接続されたものとなっている。
【００４２】
この場合、点灯回路７０内部の断線等によって局部的にＬＥＤへの供給電流が断たれると、ＬＥＤ７１，７２のうち一部のものが発光しなくなってしまうが、その際、発光しないＬＥＤ７１と直列接続されているＬＥＤ７２も発光しなくなるので、眩しい正面側を覗き込まなくても、背面側から断線箇所を推察することが簡単にできることとなる。
【００４３】
【その他】
なお、上記の各実施例では、通電量切替回路２０や電流有無検知回路６０をリレー回路で具現化したが、これに限られるものでなく、それらの回路は、半導体回路にて構成しても良い。例えば、電流有無検知回路６０は、電流電圧変換用抵抗やスイッチングトランジスタ等を用いて具現化し、通電量切替回路２０は、パルス発生回路や，ダイオード等利用の波形整形回路，パワートランジスタ，ＳＳＲ，トライアック等のうち適宜なもの或いはその他の適宜な半導体素子やＩＣ等を用いて具現化しても良い。
【００４４】
また、ＬＥＤ７１，７２は、多数個の直並列接続に限られる訳でなく、同時駆動可能であって光量が足りれば、直列接続だけでも、並列接続だけでも良い。
さらに、平滑回路４０の抵抗４１は、平滑能力を発揮するものであれば他の素子たとえばコイル等のインダクタンス素子で置換しても良く、それらの組み合わせ回路を採用しても良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、入力電源電圧変動が供給電流に及ぶのを積極的に断つようにしたことにより、入力電源電圧が変動しても光度が一定に保たれるＬＥＤ信号電球を実現することができたという有利な効果が有る。
【００４６】
また、本発明の第２の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、平滑化した発光ダイオードへの供給電流の有無を検出して接続用接触部の通電量を大小切り替えるようにしたことにより、２灯直列で使用時に一方が断線故障で滅灯したとき他方も滅灯するＬＥＤ信号電球を実現することができたという有利な効果を奏する。
【００４７】
さらに、本発明の第３の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、光量の一部が背面側に向けられるようにしたことにより、背面光を必要とする信号機等にも応用が可能なＬＥＤ信号電球を実現することができたという有利な効果が有る。
【００４８】
また、本発明の第４の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、信号機や標識を全く改造せずにフィラメント式電球を代替するのに必要な改良を幾つか纏めて施したことにより、より広範な使用環境でフィラメント式信号電球を単純に置き換えられるうえ性能も優れているＬＥＤ信号電球を実現することができたという有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＬＥＤ信号電球について、（ａ）が回路ブロック図、（ｂ）が左側面図、（ｃ）が正面図である。
【図２】 具体的な回路図である。
【図３】 （ａ）〜（ｇ）何れも動作状態を示す波形例である。
【図４】 本発明のＬＥＤ信号電球を装備した燈列式入換信号機について、（ａ）が正面図、（ｂ）が回路図、（ｃ）が２灯直列点灯時の接続図である。
【図５】 ２灯直列点灯時の回路ブロック図である。
【図６】 本発明のＬＥＤ信号電球について、その点灯回路である。
【図７】 従来のＬＥＤ信号電球の回路図である。
【図８】 ２灯直列点灯時の接続図である。
【符号の説明】
６ 定電流用ダイオード（電流安定化素子）
７ 点灯回路（ＬＥＤ発光部）
８ 整流器（整流回路）
９ トランス
１０ 着脱部
１１ 端子（接続用接触部）
１２ 口金（ソケット）
１３ 抜け防止用キャップ部
１４ 保安器回路
２０ 通電量切替回路
２１ 開閉回路（断続リレー、パルス発生回路＋スイッチ回路）
２２ リレー（Ｒ１電磁リレーのコイル部）
２３ リレー接点（Ｒ１電磁リレーのａ接点・メイク接点）
２４ リレー接点（Ｒ１電磁リレーのａ接点・メイク接点）
２５ リレー接点（Ｒ２電磁リレーのａ接点・メイク接点）
３０ 整流回路
３１ ダイオードスタック（全波整流回路）
４０ 平滑回路
４１ 抵抗（コイル、電流制限手段、突入電流緩和手段）
４２ コンデンサ（容量素子、蓄電手段）
５０ 駆動回路
５１ 定電流制御回路（電流検出手段＋電流制御手段）
６０ 電流有無検知回路（検知手段）
６１ リレー（Ｒ２電磁リレーのコイル部）
７０ 点灯回路（ＬＥＤ発光部）
７１ ＬＥＤ群（ＬＥＤ正面発光部、複数の発光ダイオード）
７２ ＬＥＤ群（ＬＥＤ背面発光部、複数の発光ダイオード）
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道用電球として用いられるＬＥＤ信号電球に関し、詳しくは、発光部を多数の発光ダイオードで構成しつつもフィラメント式の信号電球を代替できるようにしたＬＥＤ信号電球に関する。
このようなＬＥＤ信号電球は、鉄道用Ｉ形電球等を装着可能な信号機や標識に適合していて、例えば鉄道の入換信号機や，入換標識，中継信号機などに用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
図７に回路図を示した鉄道用Ｉ形電球交換形ＬＥＤユニットは、実用新案登録第３０６８５０２号に記載されているように、着脱部には従来のＩ形電球ソケットを使用したうえで、発光面には多数のＬＥＤ（発光ダイオード）を採用したものであり、具体的には、次のような着脱部１０とトランス９と整流器８（整流回路）と点灯回路７（ＬＥＤ発光部）と定電流用ダイオード６とを具えている。
【０００３】
すなわち、着脱部１０には、鉄道用信号灯の灯箱の受座に着脱可能な口金に加えて、少なくとも一対の端子１１（接続用接触部）が設けられており、点灯回路７には、直並列に接続されて同時駆動可能となっている多数のＬＥＤが設けられている。トランス９と整流器８と定電流用ダイオード６は、着脱部１０から点灯回路７に至る給電路に介挿されている。
【０００４】
そして、このようなＬＥＤ信号電球が灯箱に装着されて、端子１１に駆動用の交流電圧が印加されると、その電圧はトランス９で適宜なレベルに変換され、整流器８で交流が脈流に変換され、そうして生成された電流が点灯回路７に供給される。これにより、交流電圧が印加されれば点灯し、印加が停止されれば滅灯する。また、点灯時に印加電圧が変動しても、その変動が定電流用ダイオード６の働きによって或る程度は緩和・減衰させられるので、それによって点灯回路７への供給電流が安定し、ひいては発光状態も安定するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＬＥＤユニット（ＬＥＤ信号電球）には、簡単に回路が構成できるという特徴に加えて、長寿命化が図れて定期交換等の保守作業がなくなりランニングコストが削減されるという特徴があるものの、次のような課題もある。
すなわち、▲１▼端子１１に印加される電圧すなわち入力電源電圧の変動が大きいと、受け身で補償する定電流用ダイオードではその変動を吸収しきれずに、ＬＥＤに流れる電流も変動し、結果的に光度が変動する。▲２▼２灯直列で使用時にトランス二次側での断線故障などが発生して２灯の一方が滅灯したとき、必ずしも他方まで滅灯するわけではない。▲３▼背面側に発光部が無いため、背面光を必要とする信号機や標識には使用できない。
【０００６】
上記の課題▲２▼について図８を引用して付言すると、これは、ＨＲリレーの作動によって２個のＬＥＤ信号電球Ｙ，Ｃの接続状態が直列駆動の状態になったところを示しているが、そのような使用状況の下で断線故障などが発生して２灯の何れか一方たとえばＬＥＤ信号電球Ｙが滅灯したとすると、給電路にトランス９が介挿されているため、断線がトランス二次側で発生した場合には、トランス一次側にある端子１１間の接続は何処も断たれることがないので、２灯の他方たとえばＬＥＤ信号電球Ｃは滅灯せず点灯し続ける。このため、２灯直列で点灯中に何れか一方の滅灯で他方も滅灯しなければないないような使用環境では、フィラメント式電球を上述のＬＥＤ信号電球で単純に置き換える訳にはいかない。
【０００７】
このように従来のＬＥＤ信号電球には、信号機や標識を全く改造せずにフィラメント式電球を代替するという観点からは、性能面や機能面で克服すべき課題が幾つか残存している。そして、そのために、使用範囲・適用範囲が未だ限定されている。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、入力電源電圧が変動しても光度が一定に保たれるＬＥＤ信号電球を実現することを目的とする。
また、本発明は、２灯直列で使用時に一方が断線故障で滅灯したとき他方も滅灯するＬＥＤ信号電球を実現することを目的とする。
さらに、本発明は、背面光を必要とする信号機等にも応用が可能なＬＥＤ信号電球を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第４の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。何れも、鉄道用信号灯の灯箱の受座に着脱可能な口金に加えて少なくとも一対の接続用接触部を有する着脱部と、同時駆動可能に接続された複数の発光ダイオードを有するＬＥＤ発光部と、前記接続用接触部から前記発光ダイオードに至る給電路に介挿された整流回路とを基本部分として備えている。
【０００９】
［第１の解決手段］
第１の解決手段のＬＥＤ信号電球は、出願当初の請求項１に記載の如く、上記基本部分を備えていることを前提とし、さらに、前記整流回路と前記発光ダイオードとの間に平滑回路および駆動回路が設けられ、前記駆動回路が、前記平滑回路から前記発光ダイオードに供給される供給電流を検出するとともに、その検出結果に基づいて前記供給電流を一定にする制御を行うようになっている、というものである。
【００１０】
このような第１の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、平滑回路から発光ダイオードに供給される供給電流が検出されるとともに、その検出結果に基づく制御が行われて、その供給電流が一定にされる。
これにより、接続用接触部に印加される電圧すなわち入力電源電圧が変動してもその変動が供給電流に及ぼす影響が積極的に除去・解消されるので、供給電流そして光度は、受け身で部分的に緩和する場合に比べてそれより確実に、一定値に安定する。
したがって、この発明によれば、入力電源電圧が変動しても光度が一定に保たれるＬＥＤ信号電球を実現することができる。
【００１１】
［第２の解決手段］
第２の解決手段のＬＥＤ信号電球は、出願当初の請求項２に記載の如く、上記基本部分を備えていることを前提とし、さらに、前記整流回路と前記発光ダイオードとの間に設けられた平滑回路と、この平滑回路から前記発光ダイオードへの供給電流についてその有無を検知する検知手段と、その検知結果に基づき前記接続用接触部の通電量についてその大小を切り替える通電量切替手段とを具えている、というものである。
【００１２】
このような第２の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、入力電源電圧が接続用接触部に印加され更に平滑化されて、発光ダイオードに電流が供給されると、その電流が発光には不十分なものであっても或る程度以上であれば、そのことが検知されて接続用接触部の通電量が小から大に切り替えられるので、発光ダイオードに十分な電流が供給されて、点灯が適切に行われる。また、断線等にて発光ダイオードへの供給電流が断たれると、そのことが検知されて接続用接触部の通電量が大から小に切り替えられる又は小の状態に維持される。
【００１３】
そのため、２灯直列で駆動されているときに、何れか一方のＬＥＤ信号電球で発光ダイオードへの供給電流が断たれて、そのＬＥＤ信号電球の接続用接触部の通電量が小になると、他方のＬＥＤ信号電球の接続用接触部の通電量は、切替状態が大であろうと小であろうと強制的に小さく絞られるため、その他方のＬＥＤ信号電球では、発光ダイオードに電流が供給されても、その電流が発光に十分な値にならず、それも平滑化されていて瞬時も足りることが無いので、他方のＬＥＤ信号電球も滅灯することとなる。また、一方のＬＥＤ信号電球の不具合を交換等にて解消すれば、両方のＬＥＤ信号電球について発光ダイオードへの供給電流が検出されるとともに接続用接触部の通電量の切替状態が大にされると、共に点灯する。
【００１４】
これにより、１灯単独での使用はもちろん、２灯直列での使用に関しても、フィラメント式の信号電球を代替することが可能となる。すなわち、２灯直列で使用すると、電球内で断線故障が発生した場合も含めて、２灯が共に点灯し滅灯する。また、平滑回路が有るので、通電量の切替等をパルス幅やデューティ比の変更等にて簡便に行うこともできる。
したがって、この発明によれば、２灯直列で使用時に一方が断線故障で滅灯したとき他方も滅灯するＬＥＤ信号電球を実現することができる。
【００１５】
［第３の解決手段］
第３の解決手段のＬＥＤ信号電球は、出願当初の請求項３に記載の如く、上記基本部分を備えていることを前提とし、さらに、前記発光ダイオードのうち一部のものが残りのものとは逆向きに設けられている、というものである。
【００１６】
このような第３の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、発光時に、逆向きの発光ダイオードによって、光量の一部が背面側に向けられる。
これにより、正面光と同時に背面光も発せられることとなる。
したがって、この発明によれば、背面光を必要とする信号機等にも応用が可能なＬＥＤ信号電球を実現することができる。
【００１７】
［第４の解決手段］
第４の解決手段のＬＥＤ信号電球は、上記の第１〜第３解決手段の特徴を総て具えたものである。すなわち、出願当初の請求項４に記載の如く、上記基本部分を備えていることを前提として、さらに、前記整流回路と前記発光ダイオードとの間に設けられた平滑回路と、この平滑回路から前記発光ダイオードへの供給電流を検出して一定になるよう制御する駆動回路と、前記供給電流の有無を検知する検知手段と、その検知結果に基づいて前記接続用接触部の通電量を大小切り替える通電量切替手段とを具え、前記発光ダイオードのうち一部のものが逆向きに設けられている、というものである。
【００１８】
このような第４の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、上記の第１〜第３解決手段のＬＥＤ信号電球が奏する作用効果を総て発揮することができる。すなわち、入力電源電圧が変動しても光度が一定に保たれるうえ、２灯直列で使用時に一方が断線故障で滅灯したとき他方も滅灯し、さらに、背面光を必要とする信号機等にも応用が可能である。
したがって、この発明によれば、より広範な使用環境でフィラメント式信号電球を単純に置き換えられるうえ性能も優れているＬＥＤ信号電球を実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明のＬＥＤ信号電球について、これを実施するための具体的な形態を、以下の第１〜第３実施例により説明する。
図１〜図３（ｅ）に示した第１実施例は、上述した第１〜第４の解決手段を具現化したものであり、図３（ｆ）〜図５に示した第２実施例は、その応用例であり、図６に示した第３実施例は、変形例である。
【００２０】
【第１実施例】
本発明のＬＥＤ信号電球の第１実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、その電気回路および機械的構造を示し（ａ）が回路ブロック図、（ｂ）が左側面図、（ｃ）が正面図である。また、図２は、具体的な回路図である。
【００２１】
このＬＥＤ信号電球は、フィラメント式の鉄道用Ｉ形電球と交換して使用しうるように、そのＩ形電球の着脱部と同じか少なくとも互換性を持つ着脱部１０と、多数のＬＥＤ７１，７２を有する点灯回路７０（ＬＥＤ発光部）とを具えたものであり、さらに、その使用範囲・適用範囲を広げるべく性能および機能を向上させるために、着脱部１０から点灯回路７０に至る給電路に対して順に、通電量切替回路２０と整流回路３０と平滑回路４０と駆動回路５０と電流有無検知回路６０（検知手段）が設けられている。
【００２２】
着脱部１０には、Ｉ形電球の規格に則って形成された端子１１（接続用接触部）や口金１２の他に抜け防止用キャップ部１３等も設けられている。３個の端子１１のうち一対のもの（ＢＸ、ＣＸ）は、このＬＥＤ信号電球を点灯させたいときに外部から入力電源電圧を印加するためものであり、これらは必須であるが、残りの１個は、サージアブソーバ等からなる保安器回路１４を接地させるためのものであり、本発明の実施に必須ではない。口金１２は、フィラメント式の鉄道用電球や従来例のＬＥＤユニットと同様、鉄道用信号灯の灯箱の受座に着脱可能なものとなっている。
【００２３】
点灯回路７０には、多数のＬＥＤ７１，７２が設けられており、これらは既述の点灯回路７と同様に直並列接続されて同時駆動可能なものとなっている。また、ＬＥＤ７１，７２をＬＥＤ群７１とＬＥＤ群７２とに分けると、ＬＥＤ群７１が回路基板の正面側または正面側回路基板の一面に植設されているのに対し、ＬＥＤ群７２は回路基板の背面側または背面側回路基板の一面に植設されていて、それらは逆向きに設けられたものとなっている。そのうちＬＥＤ群７１におけるＬＥＤの個数は正面向きに必要な光度に対応して、またＬＥＤ群７２におけるＬＥＤの個数は背面向きに必要な光度に対応して、適切に定められている。
【００２４】
通電量切替回路２０〜電流有無検知回路６０は、順に、着脱部１０から点灯回路７０に至る給電路すなわち端子１１からＬＥＤ７１，７２に至る給電線に介挿接続されており、そのうち、通電量切替回路２０は、電流有無検知回路６０の検知結果に基づき端子１１の通電量についてその大小を切り替えるために、例えばリレー回路が採用され、検知結果がＲ２リレー６１の接点２５で与えられるようになっている。具体的には、電圧印加にてオンオフを繰り返す断続リレー等からなる開閉回路２１と、２個の接点２３，２４を持つ交流動作形の電磁リレーであるＲ２リレー２２とが導入され、これらが端子１１（ＢＸ，ＣＸ）からＬＥＤ７１，７２への一対の給電線の間で直列に接続される。
【００２５】
さらに、リレー接点２５とリレー接点２４の直列接続されたものが開閉回路２１と並列接続され、リレー接点２３が給電線に介挿接続される。これにより、通電量切替回路２０は、一対の端子１１（ＢＸ，ＣＸ）に入力電源電圧が印加され且つリレー接点２５が開いていると、開閉回路２１が周期的にオンオフし、これに伴ってリレー２２が周期的にオンオフしてリレー接点２３も周期的に開閉するので、一対の端子１１（ＢＸ，ＣＸ）間の通電量および端子１１からＬＥＤ７１，７２へ延びた給電線における平均電流すなわち通電量は共に小さいものとなる。これに対し、一対の端子１１（ＢＸ，ＣＸ）に入力電源電圧が印加され且つリレー接点２５が閉じている状態では、開閉回路２１が一旦オンし、これに伴ってリレー２２もオンすると、リレー接点２５及びリレー接点２４を介してリレー２２が連続駆動されてリレー接点２３が閉じ続けるので、一対の端子１１（ＢＸ，ＣＸ）間の通電量および端子１１からＬＥＤ７１，７２へ延びた給電線における通電量が共に大きなものとなる。
【００２６】
整流回路３０は、一般的なダイオードスタック３１等からなり、端子１１に入力電源電圧が印加され、それが給電線を介してリレー接点２３の閉動作時に伝達されると、それを全波整流して平滑回路４０へ出力するようになっている。
平滑回路４０は、整流回路３０から流入する電流を制限する抵抗４１と、その電力を蓄えるコンデンサ４２とを具えていて、断続的または連続的に供給される脈流を、電圧変動の無い又は少ない直流に平滑化するようになっている。
【００２７】
駆動回路５０には、受け身で電流変動を緩和するに止まる定電流用ダイオード６では無く、積極的に変動分を打ち消して供給電流を安定させる定電流制御回路５１が採用されている。これは、平滑回路４０からＬＥＤ７１，７２への供給電流を検出する電流検出手段と、その検出結果を利用してＬＥＤ７１，７２への供給電流が一定になるような制御を行う電流制御手段とが、明確に設けられたものであれば良い。その詳細回路の図示は割愛したが、例えば、抵抗の電流電圧変換機能やトランジスタ等の能動素子の帰還増幅機能などを利用して具現される。
【００２８】
電流有無検知回路６０は、例えば一個の電流リレーだけで構成することも可能であり、その場合、そのリレー即ちＲ２リレー６１は、定電流制御回路５１からＬＥＤ７１，７２への給電線に介挿接続される。そして、ＬＥＤ７１，７２への供給電流の有無を検知して、それが有ればリレー接点２５を閉じ、それが無ければリレー接点２５を開くようになっている。さらに、このリレー６１は、端子１１に入力電源電圧が印加されると、通電量切替回路２０の切替状態が大小いずれであっても、供給電流「有」を検知するようになっている。
これに対し、点灯回路７０は、通電量切替回路２０の切替状態が大でなければ、端子１１に入力電源電圧が印加されても、視認可能には点灯しないようになっている。
【００２９】
この第１実施例のＬＥＤ信号電球について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。ここではＬＥＤ信号電球を単体で使用したときの動作を中心に述べる。図３のうち（ａ）〜（ｅ）は、何れも、そのときの動作状態を具体的に示すための電圧波形や電流波形である。なお、それらの波形例は、簡明化等のため理想的な正弦波状や矩形波状で図示したものであり、位相ずれや過渡的な乱れ等は無視されている。また、電流波形例については整流時の二次側・負荷側の影響も無視して図示した。
【００３０】
使用に先だって、口金１２が鉄道用信号灯の灯箱の受座に装着され、ＬＥＤ群７１が正面側に向けられるとともにＬＥＤ群７２が背面側に向けられ、その状態で抜け防止用キャップ部１３等も嵌められると、端子１１と信号機本体の点灯制御回路等との接続が確立されて、ＬＥＤ信号電球は点灯可能な状態になる。
【００３１】
そして（図３における時刻ｔ１〜ｔ２部分を参照）、使用中に点灯条件が整って端子１１（ＢＸ，ＣＸ）に入力電源電圧たとえば交流２４Ｖが印加されると（図３（ａ）参照）、開閉回路２１が断続的に開閉して、端子１１（ＢＸ，ＣＸ）間および通電量切替回路２０から整流回路３０への給電線に、幅の狭いパルス電流が流れる（図３（ｂ）参照）。この電流が、整流回路３０で整流されてから（図３（ｃ）参照）、平滑回路４０でコンデンサ４２に蓄積されるので、それと抵抗４１とに基づく時定数等で、平滑回路４０から駆動回路５０に出力される直流電圧が上昇する（図３（ｄ）参照）。この間、駆動回路５０が全開でも即ち定電流制御回路５１が電流制限をせずに平滑回路４０の出力をそのまま点灯回路７０に伝達しても、ＬＥＤ７１，７２への供給電流が少ないため、点灯回路７０は点灯せず、電流有無検知回路６０も未だ検知動作しない。すなわち、リレー６１が感応せず、リレー接点２５は開いたままである（図３（ｅ）参照）。
【００３２】
それから（図３における時刻ｔ２〜ｔ３部分を参照）、コンデンサ４２の充電が進んで平滑回路４０の出力電圧が更に上昇すると（図３（ｄ）参照）、リレー６１が感応してリレー接点２５が閉じる（図３（ｅ）参照）。すると、そのとき又はその直後に開閉回路２１が導通してリレー２２が作動したときに、リレー接点２５とリレー接点２４とリレー２２とを連ねた自己保持回路によってそれらを貫く導通状態が確立され保持される。こうして、通電量切替回路２０における通電量が小から大の状態に切り替えられて、端子１１（ＢＸ，ＣＸ）間および通電量切替回路２０から整流回路３０への給電線に、常時電流が流れるようになる（図３（ｂ）参照）。この増大した電流が、整流回路３０で整流されて（図３（ｃ）参照）、平滑回路４０に送り込まれると、そこから駆動回路５０への直流電圧が速やかに上昇する（図３（ｄ）参照）。
【００３３】
そして（図３における時刻ｔ３〜ｔ４部分を参照）、それが点灯回路７０の駆動に十分な電圧値に達すると、定電流制御回路５１による電流制限の動作等も行われて、点灯回路７０には一定の電流が供給される（図３（ｄ）参照）。
こうして、このＬＥＤ信号電球は、端子１１（ＢＸ，ＣＸ）間に入力電源電圧を受けると点灯する。しかも、その点灯中に、入力電源電圧が変動しても駆動回路５０の働きによって、点灯回路７０への供給電流が一定に維持されるので、光度は安定している。また、点灯回路７０に設けられた多数のＬＥＤのうちＬＥＤ群７１は正面に向けて送光し、それと同時に、ＬＥＤ群７２は背面に向けて送光するので、取り付け先の鉄道用信号機が背面光を必要とする又はそれも利用するようなものであっても、使用目的に叶う適切な点灯を行うことができる。
【００３４】
さらに（図３における時刻ｔ４以降の部分を参照）、点灯回路７０への給電経路の何処かで断線等の障害が発生して、その供給電流が止まると（図３（ｄ）参照）、例え入力電源電圧が印加されていても（図３（ａ）参照）、リレー６１がオフしてリレー接点２５が開きそこが遮断されるので（図３（ｅ）参照）、通電量切替回路２０における通電量が大から小の状態に切り替わる。こうして、端子１１（ＢＸ，ＣＸ）間の通電状態および通電量切替回路２０から整流回路３０への通電状態は、断続的・間欠的なものとなる（図３（ｂ），（ｃ）参照）。
なお、入力電源電圧の印加が無くなれば元の状態に戻って（図３における時刻ｔ１以前の部分を参照）滅灯する。
【００３５】
【第２実施例】
本発明の第２実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。これは、上述したＬＥＤ信号電球の典型的な応用例である燈列式の入換信号機であり、そのＬＥＤ信号電球を３個（Ｙ，Ｃ，Ｒ）装備している。図４は、その燈列式入換信号機について、（ａ）が正面図、（ｂ）が回路図、（ｃ）が２灯直列点灯時の概要接続図である。また、図５は、２灯直列点灯状態にある２個のＬＥＤ信号電球に関する回路ブロック図である。
【００３６】
この入換信号機は、燈列式信号機の典型例であり、３個の信号電球Ｙ，Ｃ，Ｒが所定の配置で設けられている（図４（ａ）参照）。そして、入信ＨＲに応じて、信号電球Ｙと信号電球Ｃとを同時に点灯させたり、信号電球Ｒと信号電球Ｃとを同時に点灯させたりすることで、異なる現示を行えるようになっている（図４（ｂ）参照）。また、フィラメント式の信号電球の使用を想定して、フィラメント断線によって一方の信号電球が滅灯したときには他方の信号電球も滅灯するように、２灯直列点灯を行うようになっている。例えば、信号電球Ｙ，Ｃを同時に点灯駆動するときには、それらが直列になるような接続状態を動的に確立したうえで、その直列回路の両端に入力電源電圧が印加されるようになっている（図４（ｃ）参照）。
【００３７】
この場合、いずれの信号電球Ｙ，Ｃにも本発明のＬＥＤ信号電球が用いられるので（図５参照）、点灯駆動時には、ＬＥＤ信号電球Ｙの着脱部１０における一対の端子１１（ＢＸ，ＣＸ）の一方の端子１１（ＢＸ）と、ＬＥＤ信号電球Ｃの着脱部１０における一対の端子１１（ＢＸ，ＣＸ）の一方の端子１１（ＣＸ）とに対し、入力電源電圧が印加される。ＬＥＤ信号電球Ｙの他方の端子１１（ＣＸ）とＬＥＤ信号電球Ｃの他方の端子１１（ＢＸ）は導通状態となる。
【００３８】
そして（図３における時刻ｔ１部分を参照）、入力電源電圧が印加されると（図３（ａ）参照）、ＬＥＤ信号電球Ｙ，Ｃ双方について通電量切替回路２０における通電量が小の状態となってパルス電流が流れる（図３（ｂ），（ｃ）参照）。それから（時刻ｔ１〜ｔ２）、平滑回路４０の出力電圧が上昇し（図３（ｄ），（ｆ）参照）、電流有無検知回路６０による電流有りの検知がなされて、ＬＥＤ信号電球Ｙ，Ｃ双方について通電量切替回路２０における通電量が大の状態となると（図３（ｅ），（ｇ）参照）、点灯回路７０への供給電流が増えて（時刻ｔ２〜ｔ３）、ＬＥＤ信号電球Ｙ，Ｃが共に点灯する。供給電流が十分な状態では（図３における時刻ｔ３〜ｔ４部分を参照）、ＬＥＤ信号電球Ｙ，Ｃそれぞれで、供給電流が一定に制御されて、発光強度が一定に保たれる。
【００３９】
この状態で（図３における時刻ｔ４部分を参照）何れか一方の電球たとえばＬＥＤ信号電球Ｙにおいて点灯回路７０への給電が途絶えると（図３（ｄ）参照）、ＬＥＤ信号電球Ｙの通電量切替回路２０における通電量が小に切り替わり（図３（ｅ）参照）、これによってＬＥＤ信号電球Ｙの端子１１の通電状態が断続的・間欠的になるとともに、これに伴ってＬＥＤ信号電球Ｃの端子１１の通電状態も断続的・間欠的になる（図３（ｂ）参照）。これは、２灯直列で駆動されているため、ＬＥＤ信号電球Ｃの電流有無検知回路６０の検知結果に依らない（図３（ｇ）参照）。
【００４０】
そして、（図３における時刻ｔ５以降の部分を参照）、ＬＥＤ信号電球Ｃの供給電流までも絞られるので（図３（ｆ）参照）、ＬＥＤ信号電球Ｙが滅灯すると速やかにＬＥＤ信号電球Ｃも滅灯する。なお、繰り返しとなる詳細な説明は割愛するが、同様にしてＬＥＤ信号電球Ｃが滅灯するとＬＥＤ信号電球Ｙも滅灯する。また、障害が回復すれば、上述した正常状態での点灯開始時と同様にして、ＬＥＤ信号電球Ｙ，Ｃが共に再点灯する。
こうして、この発明のＬＥＤ信号電球は、２灯直列点灯時にも、フィラメント式のものと同様、何れかに点灯障害が発生すると２灯が共に滅灯する。
【００４１】
【第３実施例】
図６に点灯回路７０（ＬＥＤ発光部）を示した本発明のＬＥＤ信号電球が上述した第１実施例のものと相違するのは、多数のＬＥＤの並列接続されている複数の直列接続部それぞれから一つずつ又は少しずつ寄せ集めてＬＥＤ群７２が構成されている点である。
これにより、正面側に配置されるＬＥＤ群７１における何れのＬＥＤも、背面側に配置されるＬＥＤ群７２の何れかと、直に、又は直列接続された他のＬＥＤを介在させて、直列接続されたものとなっている。
【００４２】
この場合、点灯回路７０内部の断線等によって局部的にＬＥＤへの供給電流が断たれると、ＬＥＤ７１，７２のうち一部のものが発光しなくなってしまうが、その際、発光しないＬＥＤ７１と直列接続されているＬＥＤ７２も発光しなくなるので、眩しい正面側を覗き込まなくても、背面側から断線箇所を推察することが簡単にできることとなる。
【００４３】
【その他】
なお、上記の各実施例では、通電量切替回路２０や電流有無検知回路６０をリレー回路で具現化したが、これに限られるものでなく、それらの回路は、半導体回路にて構成しても良い。例えば、電流有無検知回路６０は、電流電圧変換用抵抗やスイッチングトランジスタ等を用いて具現化し、通電量切替回路２０は、パルス発生回路や，ダイオード等利用の波形整形回路，パワートランジスタ，ＳＳＲ，トライアック等のうち適宜なもの或いはその他の適宜な半導体素子やＩＣ等を用いて具現化しても良い。
【００４４】
また、ＬＥＤ７１，７２は、多数個の直並列接続に限られる訳でなく、同時駆動可能であって光量が足りれば、直列接続だけでも、並列接続だけでも良い。
さらに、平滑回路４０の抵抗４１は、平滑能力を発揮するものであれば他の素子たとえばコイル等のインダクタンス素子で置換しても良く、それらの組み合わせ回路を採用しても良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、入力電源電圧変動が供給電流に及ぶのを積極的に断つようにしたことにより、入力電源電圧が変動しても光度が一定に保たれるＬＥＤ信号電球を実現することができたという有利な効果が有る。
【００４６】
また、本発明の第２の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、平滑化した発光ダイオードへの供給電流の有無を検出して接続用接触部の通電量を大小切り替えるようにしたことにより、２灯直列で使用時に一方が断線故障で滅灯したとき他方も滅灯するＬＥＤ信号電球を実現することができたという有利な効果を奏する。
【００４７】
さらに、本発明の第３の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、光量の一部が背面側に向けられるようにしたことにより、背面光を必要とする信号機等にも応用が可能なＬＥＤ信号電球を実現することができたという有利な効果が有る。
【００４８】
また、本発明の第４の解決手段のＬＥＤ信号電球にあっては、信号機や標識を全く改造せずにフィラメント式電球を代替するのに必要な改良を幾つか纏めて施したことにより、より広範な使用環境でフィラメント式信号電球を単純に置き換えられるうえ性能も優れているＬＥＤ信号電球を実現することができたという有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＬＥＤ信号電球について、（ａ）が回路ブロック図、（ｂ）が左側面図、（ｃ）が正面図である。
【図２】 具体的な回路図である。
【図３】 （ａ）〜（ｇ）何れも動作状態を示す波形例である。
【図４】 本発明のＬＥＤ信号電球を装備した燈列式入換信号機について、（ａ）が正面図、（ｂ）が回路図、（ｃ）が２灯直列点灯時の接続図である。
【図５】 ２灯直列点灯時の回路ブロック図である。
【図６】 本発明のＬＥＤ信号電球について、その点灯回路である。
【図７】 従来のＬＥＤ信号電球の回路図である。
【図８】 ２灯直列点灯時の接続図である。
【符号の説明】
６ 定電流用ダイオード（電流安定化素子）
７ 点灯回路（ＬＥＤ発光部）
８ 整流器（整流回路）
９ トランス
１０ 着脱部
１１ 端子（接続用接触部）
１２ 口金（ソケット）
１３ 抜け防止用キャップ部
１４ 保安器回路
２０ 通電量切替回路
２１ 開閉回路（断続リレー、パルス発生回路＋スイッチ回路）
２２ リレー（Ｒ１電磁リレーのコイル部）
２３ リレー接点（Ｒ１電磁リレーのａ接点・メイク接点）
２４ リレー接点（Ｒ１電磁リレーのａ接点・メイク接点）
２５ リレー接点（Ｒ２電磁リレーのａ接点・メイク接点）
３０ 整流回路
３１ ダイオードスタック（全波整流回路）
４０ 平滑回路
４１ 抵抗（コイル、電流制限手段、突入電流緩和手段）
４２ コンデンサ（容量素子、蓄電手段）
５０ 駆動回路
５１ 定電流制御回路（電流検出手段＋電流制御手段）
６０ 電流有無検知回路（検知手段）
６１ リレー（Ｒ２電磁リレーのコイル部）
７０ 点灯回路（ＬＥＤ発光部）
７１ ＬＥＤ群（ＬＥＤ正面発光部、複数の発光ダイオード）
７２ ＬＥＤ群（ＬＥＤ背面発光部、複数の発光ダイオード）
Claims (2)
- 鉄道用信号灯の灯箱の受座に着脱可能な口金に加えて少なくとも一対の接続用接触部を有する着脱部と、同時駆動可能に接続された複数の発光ダイオードを有するＬＥＤ発光部と、前記接続用接触部から前記発光ダイオードに至る給電路に介挿された整流回路とを備えたＬＥＤ信号電球において、前記整流回路と前記発光ダイオードとの間に設けられた平滑回路と、この平滑回路から前記発光ダイオードへの供給電流についてその有無を検知する検知手段と、前記接続用接触部と前記整流回路との間に設けられ前記検知手段の検知結果に基づき前記接続用接触部の通電量についてその大小を切り替える手段であって前記通電量を大きくするときには前記発光ダイオードが点灯するよう前記通電量を大きくし前記通電量を小さくするときには前記発光ダイオードが滅灯するよう前記通電量を小さくする通電量切替手段とを具えたことを特徴とするＬＥＤ信号電球。
- 鉄道用信号灯の灯箱の受座に着脱可能な口金に加えて少なくとも一対の接続用接触部を有する着脱部と、同時駆動可能に接続された複数の発光ダイオードを有するＬＥＤ発光部と、前記接続用接触部から前記発光ダイオードに至る給電路に介挿された整流回路とを備えたＬＥＤ信号電球において、前記整流回路と前記発光ダイオードとの間に設けられた平滑回路と、この平滑回路から前記発光ダイオードへの供給電流を検出して一定になるよう制御する駆動回路と、前記供給電流の有無を検知する検知手段と、前記接続用接触部と前記整流回路との間に設けられ前記検知手段の検知結果に基づき前記接続用接触部の通電量についてその大小を切り替える手段であって前記通電量を大きくするときには前記発光ダイオードが点灯するよう前記通電量を大きくし前記通電量を小さくするときには前記発光ダイオードが滅灯するよう前記通電量を小さくする通電量切替手段とを具え、前記発光ダイオードのうち一部のものが逆向きに設けられていることを特徴とするＬＥＤ信号電球。
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