JP6369689B2 - 標識灯および標識灯システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、発光素子と、発光素子の点灯状態を制御する点灯制御回路とを有する標識灯およびこれを備えた標識灯システムに関する。

従来、例えば空港の滑走路や誘導路などに配置される標識灯として電球式の標識灯を用い、これら標識灯と、既存の定電流電源装置とにより構成される標識灯システムとして、日常点検およびメンテナンスにおいて、不点灯(異常点灯)の標識灯の発見を容易にするため、定電流電源装置で標識灯の点灯状態を監視しているものがある。この監視システムは、電球式標識灯の不点灯要因である電球フィラメントの断線を利用している。すなわち、標識灯入力には定電流電源装置に接続された可飽和装置であるゴム被覆絶縁トランスがあり、電球式標識灯の場合、このゴム被覆絶縁トランスの二次側に接続されるのは電球フィラメントであるため、フィラメント断線での不点灯によりゴム被覆絶縁トランスの二次側が開放状態となることから、この断線によりゴム被覆絶縁トランスの二次側が開放されるときに、ゴム被覆絶縁トランスが飽和するまで高電圧が生じ、この高電圧によって生じる一次側の電圧波形歪を定電流電源装置に設けられた検出回路により検出することで、標識灯の不点灯(負荷断芯)を監視している。

近年、標識灯は、省エネルギー化などの観点から電球式からＬＥＤ式へと置換されてきている。標識灯の電球式からＬＥＤ式に置換するにあたり、多くの場合において更新の必要がない配線およびゴム被覆絶縁トランスなどのインフラや定電流電源装置は既存のまま運用される。このため、標識灯の負荷断芯監視システムも既存のまま使用できることが望まれる。ＬＥＤ式標識灯であっても、電球式標識灯と同様に電流電源装置からゴム被覆絶縁トランスを介し接続する構成となるため、既存インフラでの使用は問題ないものの、標識灯入力に点灯制御回路が必要となり、単にＬＥＤの不点灯では電球式標識灯のフィラメント断線のように入力開放には至らない場合がある。このため、既存の負荷断芯監視システムが使用できない。

そこで、例えば点灯制御回路の異常を検出したときに、ゴム被覆絶縁トランスの二次側を開放する開放装置を動作させることで擬似的な断線状態として、上記の負荷断芯監視システムを使用できるようにする構成が考えられる。

しかしながら、例えば点灯制御回路側からの信号により開閉する半導体スイッチやリレーなどの電気式スイッチを開放装置として用いる場合には、点灯制御回路自体が故障したときのために別途の保護回路などが必要になり、大型化および複雑化を招く。

特開２０１１−７０９４７号公報 特開２０１３−２０６８５２号公報 特開２０１４−１８２８８３号公報

本発明が解決しようとする課題は、発光素子の異常および点灯制御回路の異常のいずれの場合の異常点灯状態でも定電流電源装置に対して報知する標識灯およびこれを備えた標識灯システムを提供することである。

実施形態の標識灯システムは、電力波形を監視することで異常点灯状態であるかどうかを検出する検出回路を備えた定電流電源装置に対して可飽和装置を介して接続される標識灯である。この標識灯は、発光素子と、点灯制御回路と、開放装置とを有する。点灯制御回路は、点灯回路、負荷調整回路、および、制御部を備える。点灯回路は、発光素子を点灯させる。負荷調整回路は、可飽和装置の出力側の高圧側と低圧側との間を開閉する。制御部は、負荷調整回路の開閉を制御する。そして、点灯制御回路は、点灯回路により発光素子の点灯状態を制御するとともに、発光素子が異常点灯状態であることを検出すると制御部により負荷調整回路を開放させる。開放装置は、点灯制御回路の入力電圧により動作され、この入力電圧が所定電圧以上となったときに可飽和装置と点灯制御回路との接続を物理的に開放する。

本発明によれば、発光素子の異常により異常点灯状態となった場合と、点灯制御回路の異常により異常点灯状態となった場合とのいずれの場合でも上昇した点灯制御回路の入力電圧により開放装置が動作して可飽和装置と点灯制御回路との接続を物理的に開放し、定電流電源装置の検出回路により検出する電力波形に歪を発生させることができるので、発光素子の異常および点灯制御回路の異常のいずれの場合の異常点灯状態でも定電流電源装置に対して報知することが期待できる。

第１の実施形態の標識灯を備えた標識灯システムを示す回路図である。 第２の実施形態の標識灯を備えた標識灯システムを示す回路図である。 第３の実施形態の標識灯を備えた標識灯システムを示す回路図である。 第４の実施形態の標識灯システムの一部を示す回路図である。

以下、第１の実施形態の構成を図１を参照して説明する。

図１において、標識灯10は、交流の定電流電力を供給する定電流電源装置(ＣＣＲ)11から定電流電力を供給する給電ラインに一次側が直列に接続された、例えば可飽和装置としてのゴム被覆絶縁トランスなどの少なくとも１つの絶縁トランス12の二次側に接続されている。なお、図１には１つの絶縁トランス12のみを示し、他は省略している。そして、標識灯10は、これら定電流電源装置11および絶縁トランス12とともに、標識灯システムを構成している。

そして、標識灯10は、絶縁トランス12の二次側に遮断器である開放装置14を介して入力端子が接続され、点灯制御回路15により、この入力端子に入力される定電流電力を所定の点灯電力に変換して発光素子16に供給する。また、この標識灯10は、発光素子16とともに、図示しない反射鏡および／またはレンズなどにより構成される光学系部、この光学系部からの光を外部へと透光するガラスなどの図示しない出射部、および、点灯制御回路15などが、図示しない筐体に一体的に内包されて構成される。

開放装置14は、ブレーカ(漏電ブレーカ)とも呼ばれ、点灯制御回路15の入力側に接続された駆動素子としての駆動コイル14aと、この駆動コイル14aに所定電圧V1以上の電圧が印加されることで物理的に引き離される接点部14bとを備えた常閉の機械式ラッチ(機械式スイッチ)である。この開放装置14は、例えば絶縁トランス12の二次側と標識灯10(点灯制御回路15)の入力端子の高圧側との間に挿入されている。この開放装置14は、標識灯システムの通電時および非通電時のそれぞれにおいて、接点部14bの開状態および閉状態がそれぞれ機械的に保持されるようになっている。

点灯制御回路15は、発光素子16を点灯制御するもので、入力端子(開放装置14)に対して一次側が直列に接続される(第１および第２の)電流トランス(変流トランス)すなわちカレントトランス21，22の二次側に接続されている。すなわち、この点灯制御回路15は、開放装置14の後段、すなわち二次側に接続されている。これらカレントトランス21，22は、絶縁トランス12から入力される定電流電力の電流値を所定の電流値に変換する。また、カレントトランス21の二次側には、開放装置14を動作させるための駆動コイル14aが接続され、この駆動コイル14aの後段に、点灯制御回路15が接続されている。そして、点灯制御回路15は、カレントトランス21の二次側に、交流の定電流電力を整流する整流回路24、負荷調整回路25、保護回路26および平滑回路27などが接続されている。

負荷調整回路25は、電圧検出回路である主電圧検出回路30で検出される電圧、発光素子16を点灯させる点灯回路31に接続された点灯電流検出回路32で検出した点灯電流の波高値を波高値変換回路33で検出した検出値、および、この点灯電流の平均値を平均値変換回路34で検出した検出値に基づいて、例えばＣＰＵ(マイコン)によって構成された制御部35によりフィードバック制御され、発光素子16に供給する電力の電圧を制御する。この負荷調整回路25は、絶縁トランス12の二次側であるカレントトランス21の二次側の高圧側と低圧側との間に接続されて電流の一部をバイパスさせるための例えば半導体スイッチであり、制御部35からバッファ回路36を介して供給された主電圧制御信号であるＨ／Ｌ信号によりスイッチングされて高圧側と低圧側とを短絡／開放することで、発光素子16への印加電圧が所定値を超えないように定電圧化している。

主電圧検出回路30は、点灯制御回路15(点灯回路31)の出力電圧である主電圧を検出し、この検出した主電圧(この主電圧に対応する値)を制御部35に入力し、制御部35は負荷調整回路25の出力電圧を、バッファ回路36を介して調整する。

点灯回路31は、発光素子16を点灯させるものである。ここで、標識灯10の場合、色度規格が規定されており、ＬＥＤなどの発光素子16は、波高値が変わると色度が変化する特性を有するため、点灯回路31は、発光素子16の調光段階に応じて一般的にＰＷＭ(パルス幅変調)制御を行い、発光素子16の調光段階に拘らず、発光素子16への入力電流の波高値(ピーク値)は一定としている。すなわち、本実施形態において、この点灯回路31は、スイッチング素子を備え、このスイッチング素子が制御部35によってバッファ回路38を介して開閉されることで発光素子16の点灯時間のデューティ比を変え、発光素子16を所定の光度(光度範囲)で点灯させる。

波高値変換回路33および平均値変換回路34は、それぞれ検出した点灯電流の波高値(この波高値に対応する値)および平均値(この平均値に対応する値)を制御部35に入力するようになっている。

保護回路26は、負荷調整回路25の開放による点灯制御回路15の入力電圧の上昇により動作して発光素子16および点灯回路31を入力電圧から切り離して保護するものである。この保護回路26は、負荷調整回路25と平滑回路27との間の接続を開閉する保護接点41と、この保護接点41の開閉を制御する開回路42および閉回路43と、保護接点41の二次側である平滑回路27の入力側の電圧(この電圧に対応する電圧)を検出する電圧検出回路44と、保持素子としての保持コンデンサ45とを備えている。そして、この保護回路26は、閉回路43が保護接点41の一次側電圧により動作されて保護接点41を閉じるとともに、電圧検出回路44により検出した保護接点41の二次側電圧である主電圧が開放装置14の駆動コイル14aが動作する所定電圧V1よりも低い所定電圧V2以上となったときに開回路42が動作されて保護接点41を開くようになっている。すなわち、この保護回路26は、点灯制御回路15の入力電圧が所定電圧V2以上となったときに保護動作を行う。また、保持コンデンサ45は、開回路42の動作電圧を平滑回路27とともに所定時間保持するものである。

平滑回路27は、整流回路24で整流された定電流電力を平滑する、例えば平滑コンデンサである。この平滑回路27には、主電圧から第１の制御電圧である１５Ｖの動作電圧を生成する(第１の)制御電源回路としての１５Ｖ電源回路47と、この１５Ｖ電源回路47から第２の制御電圧である５Ｖの動作電圧を生成する(第２の)制御電源回路としての５Ｖ電源回路48とが接続されているとともに、これら制御電圧(これら制御電圧に対応する電圧)を検出する制御電圧検出回路49が接続されている。１５Ｖ電源回路47からは、１５Ｖの動作電圧が供給され、５Ｖ電源回路48からは５Ｖの動作電圧(Vcc)が例えば制御部35に供給される。さらに、制御電圧検出回路49は、検出した制御電圧(これら制御電圧に対応する値)を制御部35に入力するようになっている。

また、カレントトランス22の二次側には、定電流電源装置11の入力電流(入力電流の実効値)、あるいはこの定電流電源装置11の入力電流に対応する電流(電流の実効値)を検出する電流検出回路51が増幅回路52を介して接続されている。この電流検出回路51は、例えば１５Ｖ電源回路47から電源が供給されている。そして、この電流検出回路51で検出された定電流電力の電流値が増幅回路52を介して制御部35に入力され、制御部35はこの電流値に応じて点灯回路31を制御する。なお、この電流検出回路51により検出される入力電流は、例えば２．８Ａ〜６．６Ａを通常動作範囲として発光素子16の調光に使用する。

発光素子16としては、標識灯10の設置場所に応じて、例えば白色、赤色、緑色、青色、黄色などの所定の色の光を発するＬＥＤなどの半導体発光素子が用いられる。本実施形態では、複数の発光素子16が互いに直列に接続され、発光素子16全体として発光ユニット(灯体)を構成している。図１においては、発明をより明確にするために発光素子16を２つ図示しているが、以下、発光素子16は２つに限定されるものではなく、３つ以上を直列に接続してもよいし、１つのみで用いてもよい。この発光素子16がＬＥＤの場合には、複数のＬＥＤ素子を基板に実装して蛍光体を含む封止部材で覆うＣＯＢ(Chip On Board)方式、ＬＥＤ素子が搭載された接続端子付きのＳＭＤ(Surface Mount Device)パッケージを基板に実装する方式など、いずれを用いてもよい。なお、発光素子16は、砲弾型のＬＥＤであってもよい。

定電流電源装置11は、例えば図示しないサイリスタなどの制御素子の位相制御により、複数の調光段階に対応して複数段階、例えば５段階の定電流を出力可能となっている。そして、この定電流電源装置11は、出力電力波形、すなわち絶縁トランス12の一次側の電力波形(電圧波形または電流波形)を監視し、この電力波形の波形歪に基づいて発光素子16が異常点灯状態であるかどうかを検出する検出回路55を備えている。この検出回路55は、ＬＥＤ式などの発光素子16を用いる標識灯10に置き換える以前の、従来用いていた電球式の標識灯の断芯を検出するための回路をそのまま適用したものである。なお、以下、異常点灯状態とは、全ての発光素子16が完全に点灯しない状態(不点灯状態)、一部(所定数以上)の発光素子16が点灯しない状態(一部不点灯状態)、および、発光素子16が所定の光度範囲よりも小さい光度で点灯した状態(暗点灯状態)などの正しく点灯していない状態などの、各種の状態を含むものとする。

次に、第１の実施形態の動作を説明する。

絶縁トランス12では、定電流制御装置11から供給される高圧の一次側電源を低圧の二次側電源に変換して各標識灯10の点灯制御回路15に(カレントトランス21，22を介して)供給する。電源供給された各標識灯10の点灯制御回路15では、保護回路26の保護接点41の一次側電圧により閉回路43が動作して保護接点41を閉じ、電源が点灯回路31側に供給される。そして、制御部35が定電流電源装置11からの入力電流と発光素子16に流す電流(マージンを含む)との対応を示す制御テーブルを予め記憶しており、この制御テーブルを参照して電流検出回路51で検出した入力電流に応じてＰＷＭ信号を設定し(バッファ回路38を介して)、点灯回路31の動作を制御することで、発光素子16の点灯電流を制御して発光素子16を入力電流に応じた所定の調光点灯状態で点灯させる。このとき、制御部35では、主電圧検出回路30で検出した主電圧、点灯電流検出回路32、波高値変換回路33および平均値変換回路34で検出した点灯電流の波高値および平均値により発光素子16の点灯状態を監視し、これら検出した主電圧や点灯電流の波高値および平均値に応じて(バッファ回路36を介して)負荷調整回路25に信号を出力してこの負荷調整回路25を開閉することで、発光素子16に供給される電流値を各調光段階で一定となるように制御する。例えば、発光素子16は、周囲環境に応じて設定された定電流電源装置11からの出力電流の段階に対応して調光される。本実施形態では、例えば発光素子16は、１００％、２５％、５％、１％および０．２％の５段階のいずれかに調光される。

ここで、定電流電源装置11の出力電力波形に生じた歪を介して異常点灯状態(不点灯状態)を検出する構成の場合、発光素子16を用いた(ＬＥＤ式などの)標識灯10では、供給電源側と発光素子16との間に点灯制御回路15が介在するので、発光素子16の異常が直接判断しにくく、点灯制御回路15側での措置が必要となる。したがって、発光素子16の異常点灯時に従来の電球(白熱ランプ)と同様な条件を発生させるためには、点灯制御回路15の入力側を開放して、電球式の標識灯の断芯と同様の状態を作り出すことが必要となる。また、標識灯10の異常点灯は、発光素子16自体の故障だけでなく、点灯制御回路15の故障も要因として考えられるため、どちらの場合においても点灯制御回路15の入力側を開放して、電球式の標識灯の断芯と同様の状態を作り出すことが必要となる。この場合、点灯制御回路15からの信号などによる直接制御では、点灯制御回路15の故障時に信号制御ができなくなり異常点灯状態になっても開放装置14を動作することができない。

そこで、本実施形態の標識灯10および標識灯システムでは、発光素子16が故障した場合、点灯制御回路15が故障した場合、あるいは定電流電源装置11が故障した場合など、標識灯10(発光素子16)の異常点灯状態時には、制御部35によって負荷調整回路25の動作を停止させてこの負荷調整回路25を開放させ、点灯制御回路15の入力電圧を意図的に上昇させる、または、負荷調整回路25が開放し点灯制御回路15の入力電圧が上昇して過電圧となることで、保護回路26および開放装置14が動作して絶縁トランス12の二次側を物理的に開放する。

具体的に、例えば発光素子16がオープン(開放)による故障によって異常点灯状態となった場合、あるいは点灯回路31と発光素子16との間の配線不良の場合には、発光素子16に電流が流れず、点灯制御回路15から見て負荷が無限大になるため、定電流電源装置11に接続された点灯制御回路15の入力電圧が上昇する。したがって、制御部35は、この入力電圧の上昇に伴う主電圧検出回路30での検出電圧が所定電圧以上になったことを検出した場合、あるいは波高値変換回路33により検出した発光素子16の入力電流が所定電流以下になったことを検出した場合に、上記の発光素子16がオープン(開放)による故障、あるいは点灯回路31と発光素子16との間の配線不良により発光素子16が点灯していない不点灯状態であるものと判断し、(バッファ回路36を介して)負荷調整回路25に信号を出力して負荷調整回路25の動作を停止させて開放する。この結果、点灯制御回路15の入力電圧が上昇し、保護回路26の電圧検出回路44により検出された電圧が所定電圧V2となると、開回路42が保護接点41を開放し、点灯回路31および発光素子16を入力電圧から切り離す。そして、入力電圧がさらに上昇して所定電圧V1となると、駆動コイル14aが接点部14bを引き離し、開放装置14が絶縁トランス12の二次側を物理的に開放する。なお、保護回路26の開回路42は、保持コンデンサ45および平滑回路27により動作が保持されるので、少なくとも開放装置14の開放動作まで保護接点41の開状態が維持される。以下、点灯制御回路15の入力電圧の上昇に伴い、保護回路26の保護接点41が開回路42により開放され、次いで開放装置14の接点部14bが駆動コイル14aにより開放される動作を単に保護開放動作というものとする。

また、発光素子16がショート(短絡)による故障(短絡故障)によって異常点灯状態となった場合、発光素子16に供給される主電圧が低下する。したがって、制御部35は、主電圧検出回路30により検出した主電圧が所定値、例えば全ての発光素子16が正常点灯したときの出力電圧の５０％以下に低下した場合(換言すれば、半数以上の発光素子16が短絡故障した場合)に、上記の発光素子16のショート(短絡)による故障で不点灯状態であるものと判断し、(バッファ回路36を介して)負荷調整回路25に信号を出力して負荷調整回路25の動作を停止させて開放する。この結果、点灯制御回路15の入力電圧が上昇し、上記の保護開放動作が行われて絶縁トランス12の二次側が物理的に開放される。

さらに、制御部35では、電流検出回路51で検出した定電流電源装置11からの入力電流と、平均値変換回路34で検出した発光素子16の点灯電流との対応を制御部35に記憶されている制御テーブルを利用して確認することで、発光素子16を正しく点灯させるように点灯制御回路15(点灯回路31)が制御されているかどうかを確認している。したがって、この対応が不一致の場合、すなわち制御部35に記憶されている制御テーブルから逸脱している場合に、制御部35は、点灯制御回路15の電流検出回路51またはこの電流検出回路51の電源となる１５Ｖ電源回路47の故障、あるいは平均値変換回路34の故障などにより発光素子16が正しく点灯していない異常点灯状態であるものと判断し、(バッファ回路36を介して)負荷調整回路25に信号を出力して負荷調整回路25の動作を停止させて開放する。この結果、点灯制御回路15の入力電圧が上昇し、上記の保護開放動作が行われて絶縁トランス12の二次側が物理的に開放される。

また、例えば発光素子16が開放にまでは至らないものの開放に近い故障を生じて逆起電力が発生している場合、あるいは点灯回路31が故障している場合には、発光素子16の点灯電流の波高値(ピーク値)が低下し、発光素子16が所定の光度範囲よりも小さい光度で点灯する、暗点灯状態となる。したがって、制御部35は、波高値変換回路33で検出した発光素子16の点灯電流の波高値が所定値、例えば正常の発光素子16の点灯電流の波高値の５０％以下になった場合に、上記の発光素子16の逆起電力故障、あるいは点灯回路31の故障により発光素子16が暗点灯状態(異常点灯状態)であるものと判断し、(バッファ回路36を介して)負荷調整回路25に信号を出力して負荷調整回路25の動作を停止させて開放する。この結果、点灯制御回路15の入力電圧が上昇し、上記の保護開放動作が行われて絶縁トランス12の二次側が物理的に開放される。なお、発光素子16の点灯電流の波高値(ピーク値)が低下する条件としては、負荷調整回路25が故障している場合も想定される。この場合、制御部35によって負荷調整回路25の動作を停止させることはできないものの、負荷調整回路25の(開放)故障により結果的に点灯制御回路15の入力電圧が上昇することとなり、上記の保護開放動作が行われる。

さらに、例えば点灯制御回路15の整流回路24、平滑回路27、あるいは点灯回路31が故障している場合には、発光素子16の点灯電流が変化し、結果として発光素子16の点灯電流の波高値(ピーク値)が低下する。したがって、制御部35は、波高値変換回路33で検出した発光素子16の点灯電流の波高値が所定値、例えば通常の発光素子16の点灯電流の波高値の５０％以下になった場合に、これら整流回路24、平滑回路27、あるいは点灯回路31の故障であるものと判断し、(バッファ回路36を介して)負荷調整回路25に信号を出力して負荷調整回路25の動作を停止させて開放する。この結果、点灯制御回路15の入力電圧が上昇し、上記の保護開放動作が行われて絶縁トランス12の二次側が物理的に開放される。

また、例えば主電圧検出回路30が故障している場合には、主電圧が検出されないことで、制御部35が負荷調整回路25を開放することにより主電圧を上昇させるように制御することから、結果的に点灯制御回路15の入力電圧が上昇することとなり、上記の保護開放動作が行われて絶縁トランス12の二次側が物理的に開放される。

さらに、負荷調整回路25が故障している場合には、結果的に点灯制御回路15の入力電圧が上昇することとなり、上記の保護開放動作が行われて絶縁トランス12の二次側が物理的に開放される。

また、制御部35またはこの制御部35の電源となる５Ｖ電源回路48が故障している場合には、制御部35が正常に動作しないことで負荷調整回路25の動作が停止する。このとき、負荷調整回路25が開放状態で停止すれば、点灯制御回路15の入力電圧が上昇し、上記の保護開放動作が行われて絶縁トランス12の二次側が開放される。一方、負荷調整回路25が短絡状態で停止した場合、制御部35の電源電圧低下によって制御部35にリセットがかかり、制御部35が故障状態で再起動して負荷調整回路25を開放または短絡する。したがって、制御部35は、負荷調整回路25が開放しない限り故障状態のままリセットを繰り返して負荷調整回路25を動作させようとするので、この繰り返しの間に負荷調整回路25を開放させることが期待でき、負荷調整回路25が開放すれば結果的に点灯制御回路15の入力電圧が上昇し、上記の保護開放動作が行われて絶縁トランス12の二次側が物理的に開放される。

さらに、制御部35は、電流検出回路51で検出した入力電流が所定値以上の状態が所定時間以上継続した場合、定電流電源装置11の故障により過電流が流入している、あるいは電流検出回路51の故障により入力電流の検出が不正確であるものと判断し、(バッファ回路36を介して)負荷調整回路25に信号を出力して負荷調整回路25の動作を停止させて開放する。この結果、点灯制御回路15の入力電圧が上昇し、上記の保護開放動作が行われて絶縁トランス12の二次側が物理的に開放される。なお、この制御部35での判断の規準となる所定値および所定時間は、例えば定電流電源装置11において過電流を遮断するかどうかの判断基準(例えば７．５Ａ、１０ｍｓｅｃ)に基づいて設定され、本実施形態では、例えば、７．５Ａ、１０ｓｅｃとする。このように点灯制御回路15に過電流が入力する場合、基本的に標識灯10の上位に位置する定電流電源装置11自体に故障が発生している状況が想定され、電球式の標識灯の場合には、フィラメントが切れることで動作が停止するものの、発光素子16を用いる標識灯10の場合には、整流回路24や平滑回路27などの電源回路あるいは発光素子16の異常発熱などにより動作を確実に停止することができず、また、通常時と異常時との電流の差が小さ過ぎることから、ヒューズなどの保護素子では動作を確実に停止させることができないおそれがある。さらに、過電流が入力した場合、標識灯10側から定電流電源装置11へと異常を報知することも考えられるものの、定電流電源装置11自体が故障している場合、このような報知をしても定電流電源装置11側で保護動作が行えないおそれがある。そのため、過電流の入力時には、負荷調整回路25の動作を停止させて開放することで、上位に位置する定電流電源装置11に異常が発生した場合でも、標識灯10が確実に動作を停止できる。

このように、上記第１の実施形態では、点灯制御回路15の故障状態でも発生する絶縁トランス12の二次側の開放電圧を利用する。すなわち、標識灯10では、正常動作中に、点灯制御回路15の制御部35が、負荷調整回路25により入力の開放、短絡をスイッチング制御して発光素子16の点灯に最適な電圧に調整しているので、発光素子16の故障(異常)による発光素子16の異常点灯を制御部35が検出したときには、制御部35が負荷調整回路25の動作を停止させることにより、点灯制御回路15の入力電圧を上昇させて開放装置14を動作させ、入力側を物理的に開放する。このとき、カレントトランス21を設けているので、絶縁トランス12の二次側で開放装置14への適正な動作電圧を供給することができる。また、点灯制御回路15の故障(異常)による発光素子16の異常点灯を制御部35が検出した場合でも、制御部35が負荷調整回路25の動作を停止させて点灯制御回路15の入力電圧を上昇させることで、同様の動作を行うことができるとともに、点灯制御回路15の故障(異常)により負荷調整回路25の動作が停止した場合には、負荷調整回路25の開放により点灯制御回路15の入力電圧が上昇することで、同様の動作を行うことができる。すなわち、発光素子16の異常により異常点灯状態となった場合と、点灯制御回路15の異常により異常点灯状態となった場合とのいずれの場合でも上昇した点灯制御回路15の入力電圧により開放装置14が動作して絶縁トランス12と点灯制御回路15との接続を物理的に開放できる。したがって、この開放により電球式の標識灯の断芯と同様の状態を作り出すことで、この絶縁トランス12の一次側の電力波形(電圧波形、あるいは電流波形)、すなわち定電流電源装置11の出力電力波形に歪を生じさせ、定電流電源装置11の検出回路55がこの波形歪を検出することにより、発光素子16の異常および点灯制御回路15の異常のいずれの場合の発光素子16の異常点灯状態でも定電流電源装置11に報知することが可能となる。この結果、既存の定電流電源装置11と電球式の標識灯を設置した空港に対し、既存の定電流電源装置11、電源ラインなどの各種インフラ、および、検出回路55を用いる断芯監視システムの更新を行うことなく、電球式の標識灯からＬＥＤ式の標識灯10への置換が可能になる。

また、負荷調整回路25は、点灯制御回路15の入力側に位置しているので、点灯制御回路15内の他の回路の動作条件などの影響を受けにくく、発光素子16の異常(故障)、および、点灯制御回路15の異常(故障)時に確実に開放できる。

さらに、発光素子16が故障した際、点灯制御回路15の保護で絶縁トランス12の二次側を遮断させるための手段として、ヒューズやリレーなどを用いることが考えられるものの、ヒューズは、定電流電源装置11を用いた定電流回路においては、過電流による遮断ができないため使用できず、リレーは、保持状態、復帰において電力を必要とし、また、自己復帰する可能性があり、別途の保護回路などが必要になる。そこで、通電時および非通電時のそれぞれにおいて開状態および閉状態が機械的に保持される開放装置14を用いることで、電子回路を必要とせず、点灯制御回路15の故障時などでも開放装置14が自動動作して標識灯10の異常点灯状態(不点灯状態)を検出回路55によって確実に検出できるとともに、例えば発光素子16の故障などの場合、発光素子16を交換するなどして復帰する際には、開放装置14の接点部14bを手動でオン状態とする必要があり、開放装置14の自己復帰の可能性がない。したがって、別途の保護回路などが不要で、標識灯10をより小型化できる。

そして、上記説明したように、この標識灯10および標識灯システムは、発光素子16の故障時だけでなく、負荷調整回路25を含む点灯制御回路15の各部の故障時や定電流電源装置11の故障時など多岐に亘る故障モード(異常点灯状態)でも確実に検出可能として、フェールセーフを図ることができる。

また、負荷調整回路25の開放による点灯制御回路15の入力電圧の上昇により保護回路26が動作して発光素子16および点灯回路31を入力電圧から切り離すことで、点灯制御回路15の入力電圧の上昇を利用して開放装置14を動作させる構成において、開放装置14を動作させるためのトリガとなる入力電圧の上昇を抑制することなく、すなわち開放装置14の動作を妨げることなく、発光素子16および点灯回路31を高電圧による損傷から確実に保護できる。

さらに、この保護回路26は、平滑回路27に接続されていることで、平滑回路27の容量を動作の保持用の電源として用いることができ、保護接点41の開動作を、開放装置14が開放されるまで確実に維持できるとともに、平滑回路27と同様に開回路42の電源となる保持コンデンサ45の容量を抑制してより小型化できる。

しかも、点灯制御回路15の入力電圧から発光素子16および点灯回路31を保護回路26によって切り離すことで、この入力電圧がより上昇しやすくなり、開放装置14をより確実に動作させることができるとともに、開放装置14の動作までの時間をより短縮できる。

また、保護回路26は、点灯制御回路15の入力電圧が、開放装置14が接続を開放する所定電圧V1よりも低い所定電圧V2以上となったときに動作するので、負荷調整回路25の開放による入力電圧の上昇に伴い、開放装置14の開放動作の前に保護回路26の開放動作を確実に行う動作シーケンスを構成でき、発光素子16および点灯回路31をより確実に保護できる。

次に、第２の実施形態を図２を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施形態は、上記第１の実施形態の点灯制御回路15の入力側であるカレントトランス21の二次側と駆動コイル14aとの間に、保護素子としての電圧動作素子57，57が挿入されているものである。

これら電圧動作素子57，57は、例えばダイアック、あるいはサイダック(登録商標)などの、所定の動作電圧以上で導通する双方向性の高電圧動作素子である。これら電圧動作素子57，57の動作電圧V3は、点灯回路31による発光素子16の通常点灯時の入力電圧および保護回路26が動作する所定電圧V2より大きく、かつ、開放装置14の駆動コイル14aが動作して接点部14bを引き離す所定電圧V1よりも僅かに小さく設定されている。

そして、発光素子16の通常点灯状態(異常点灯状態でない状態)では、点灯制御回路15の入力電圧が電圧動作素子57，57の動作電圧V3に到達せず、駆動コイル14aに電圧が印加されない。また、上記第１の実施形態と同様に、発光素子16の故障(異常)、点灯制御回路15の各部の故障(異常)、あるいは定電流電源装置11の故障(異常)などによる異常点灯状態となったときには、制御部35が負荷調整回路25を開放させる、または負荷調整回路25自身が開放することで点灯制御回路15の入力電圧が上昇する。そして、この入力電圧が所定電圧V2以上となると、保護回路26が保護動作して発光素子16および点灯回路31を入力電圧から切り離し、さらに入力電圧が上昇して動作電圧V3以上となると、電圧動作素子57，57が導通して駆動コイル14aに電圧が印加され、この駆動コイル14aの動作電圧である所定電圧V1以上となると、駆動コイル14aが動作して接点部14bを引き離し、開放装置14が絶縁トランス12の二次側を物理的に開放する。すなわち、上記の保護開放動作が行われる。

このように、点灯制御回路15の入力側と駆動コイル14aとの間に、点灯回路31による発光素子16の通常点灯時の入力電圧より大きい所定の動作電圧V3以上で導通する電圧動作素子57，57を接続することで、開放装置14を動作させない通常点灯状態と、開放装置14を動作させる異常点灯状態とを切り分けて、通常点灯状態で駆動コイル14aに電圧が印加されることを防止し、駆動コイル14aで生じる損失を抑制できるとともに、駆動コイル14aの動作のばらつきに依存しない、一定電圧条件での開放装置14の動作が可能になる。

特に、発光素子16の通常点灯時と異常点灯時とでの入力電圧条件が近い標識灯10の場合に、開放装置14が通常点灯時に誤動作することを防止して、信頼性を向上できる。

次に、第３の実施形態を図３を参照して説明する。なお、上記各実施形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第３の実施形態は、上記第１の実施形態の開放装置14の駆動コイル14aの動作電圧を、カレントトランス21に追加した二次巻線21aから取るものである。

すなわち、この二次巻線21aは、駆動コイル14aを確実に動作させるための電圧を確保するために、点灯制御回路15の入力側のカレントトランス21の二次側の電圧を嵩上げするものである。なお、この二次巻線21aは、駆動コイル14aの動作時にのみ使用するものであるため、線材の線径を必要最小限として巻数を増加させている。

そして、上記各実施形態と同様に、発光素子16の故障(異常)、点灯制御回路15の各部の故障(異常)、あるいは定電流電源装置11の故障(異常)などによる異常点灯状態となったときには、制御部35が負荷調整回路25を開放させる、または負荷調整回路25自身が開放することで点灯制御回路15の入力電圧が上昇する。このとき、駆動コイル14aのインピーダンス、および、この駆動コイル14aと並列接続される点灯制御回路15のインピーダンスが低いなどの、異常点灯状態での電圧上昇が少ない条件の場合、駆動コイル14aの動作に必要な電圧をカレントトランス21の二次側から得ることができないおそれがあるものの、本実施形態では、二次巻線21aによって嵩上げされた電圧が駆動コイル14aに印加されることで、この電圧が所定電圧V1以上となることで駆動コイル14aが動作して接点部14bを引き離し、開放装置14が絶縁トランス12の二次側を物理的に開放する。すなわち、上記の保護開放動作が行われる。

このように、二次巻線21aを用いて駆動コイル14aの動作電圧のみを嵩上げすることで、異常点灯状態の点灯制御回路15の入力電圧の上昇条件を抑制でき、点灯制御回路15の保護や、使用する部品の耐圧の選定条件の緩和が可能になる。この結果、保護回路26などの構成部品の削減が可能であるとともに、低コスト部品を選択可能となり、コストを抑制できる。

なお、上記第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせてもよい。

また、上記各実施形態において、点灯制御回路15の入力側は、通常動作時には低電圧／高電流であるものの、開放装置14により入力側を開放した場合には、定電流電源装置11と接続されていることにより、入力電圧が上昇することから、切断するための開放装置14は高電圧に耐え得る必要がある。そこで、例えば図４に示す第４の実施形態のように、標識灯10の開放装置14は、互いに直列に接続された複数、例えば２つの接点部14b1，14b2を同一モジュール(同一ケース)内に備えた、２連の機械式ラッチ(機械式スイッチ)としてもよい。すなわち、高耐圧が必要な条件としては、異常時の点灯制御回路15の入力側の解放時のみであるため、開放装置14としては通常時の電流使用条件を満たし、電圧に関しては複数の接点部14b1，14b2を直列接続して同時開閉動作により耐圧を確保する。この結果、例えば２極の入出力(４線)に対して１極の入出力(２線)で済むとともに、仮に接点部14b1，14b2のいずれか一方が高電圧／高電流により溶着しても、他方により開閉が可能であるため、動作信頼性が高い。したがって、安価で小型の開放装置14を用いることができる。

さらに、負荷調整回路25は、整流回路24の後段、すなわち二次側に接続したが、例えば整流回路24の前段に接続してもよい。すなわち、負荷調整回路25は、点灯制御回路15の入力側に位置していればよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 標識灯
11 定電流電源装置
12 可飽和装置としての絶縁トランス
14 開放装置
14a 駆動素子としての駆動コイル
14b 接点部
15 点灯制御回路
16 発光素子
25 負荷調整回路
26 保護回路
31 点灯回路
35 制御部
55 検出回路
57 電圧動作素子

Claims (6)

1. 電力波形を監視することで異常点灯状態であるかどうかを検出する検出回路を備えた定電流電源装置に対して可飽和装置を介して接続される標識灯であって、
   発光素子と；
   この発光素子を点灯させる点灯回路、前記可飽和装置の出力側の高圧側と低圧側との間を開閉する負荷調整回路、および、この負荷調整回路の開閉を制御する制御部を備え、前記点灯回路により前記発光素子の点灯状態を制御するとともに、前記発光素子が異常点灯状態であることを検出すると前記制御部により前記負荷調整回路を開放させる点灯制御回路と；
   前記点灯制御回路の入力電圧により動作され、この入力電圧が所定電圧以上となったときに前記可飽和装置と前記点灯制御回路との接続を物理的に開放する開放装置と；
   を具備していることを特徴とする標識灯。
2. 開放装置は、通電時および非通電時のそれぞれにおいて開状態および閉状態が機械的に保持される
   ことを特徴とする請求項１記載の標識灯。
3. 負荷調整回路の開放による点灯制御回路の入力電圧の上昇により動作して発光素子および点灯回路を入力電圧から切り離す保護回路を具備している
   ことを特徴とする請求項１または２記載の標識灯。
4. 保護回路は、入力電圧が、開放装置が接続を開放する所定電圧よりも低い所定電圧以上となったときに動作する
   ことを特徴とする請求項３記載の標識灯。
5. 開放装置は、可飽和装置と点灯制御回路との接続を開閉する機械式の接点部と、前記点灯制御回路の入力電圧により動作されて前記接点部を開放させる駆動素子とを備え、
   前記点灯制御回路の入力側と前記駆動素子との間に接続され、点灯回路による発光素子の点灯時の入力電圧より大きい所定の動作電圧以上で導通する電圧動作素子を具備している
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の標識灯。
6. 電力波形を監視することで発光素子が異常点灯状態であるかどうかを検出する検出回路を備えた定電流電源装置と；
   この定電流電源装置の出力端間に直列に接続される少なくとも１つの可飽和装置と；
   この可飽和装置を介して前記定電流電源装置に接続される請求項１ないし５いずれか一記載の標識灯と；
   を具備していることを特徴とする標識灯システム。

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