JP6581883B2 - 船舶照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、船舶に備えられる船舶照明装置に関する。

図３に従来の船舶照明装置の構成を示す。１０は電圧がＶ１の直流電源である。２０Ｃは電圧変換回路であり、直流電源１０の電圧Ｖ１を入力して調整し電圧Ｖ２として出力する。ＳＷ１，ＳＷ２は制御スイッチである。

３０Ｂは制御回路であり、直流電源１０の電圧を所定電圧ＶＤＤに調整して制御回路３０Ｂの内部に供給するレギュレータ３１と、電圧変換回路２０Ｃの出力電圧Ｖ２を制御信号として取り込み“Ｈ”、“Ｌ”のレベルを判定する比較器３２と、該比較器３２で判定された制御信号Ｖｐをマイクロコンピュータによって処理した結果に応じてＰＷＭ信号であるＬＥＤ駆動信号Ｖｐｗｍを出力する制御部３３Ｂとを備える。

４０はＬＥＤ回路であり、直列接続された船舶照明用の複数のＬＥＤ４１と、制御回路３０Ｂの制御部３３Ｂから出力する駆動信号ＶｐｗｍによってＬＥＤ４１の点灯、消灯、調光、点灯パターン等を制御するＬＥＤ駆動回路４２とを備える。

電圧変換回路２０Ｃは、入力する電圧Ｖ１を分圧する抵抗Ｒ１，Ｒ２と、キャパシタＣ１で構成されている。この電圧変換回路２０Ｃでは、直流電源１０の電圧Ｖ１を抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧Ｖ２が直接的に、制御回路３０Ｂの比較器３１に制御信号として出力する。このとき、抵抗Ｒ１とキャパシタＣ１で構成されたローパスフィルタによって、直流電源１０の電圧Ｖ１に含まれているノイズ成分が除去される。

電圧変換回路２０Ｃから制御回路３０Ｂに供給される電圧Ｖ２は、比較器３２のしきい値電圧以上で且つ制御回路３０Ｂの耐圧電圧以下の所定レベルである必要がある。しきい値電圧は例えば２．５Ｖ、耐圧電圧は例えば５Ｖである。

この船舶照明装置では、ＬＥＤ回路４０の点灯、消灯、・・・等を制御させないときは、スイッチＳＷ１がオフに、スイッチＳＷ２がオンにされ、制御回路３０Ｂの比較器３２にノイズも入力しないように設定される。

スイッチＳＷ２をオフしてから、スイッチＳＷ１をオンにすれば、そのオン操作の度ごとに、制御回路３０Ｂの比較器３２の入力側の電圧Ｖ２が高くなり、それが比較器３２のしきい値を超える場合は、制御部３３ＢにＨパルス（立上りパルス）Ｖｐが入力する。制御部３３Ｂでは、このＨパルスＶｐの数をカウントすることにより、カウント数に応じた内容の駆動信号ＶｐｗｍをＬＥＤ回路４０のＬＥＤ駆動回路４２に出力し、ＬＥＤ４１の点灯を制御する。

例えば、カウント数が０のときは消灯、カウント数が１のときは５秒間隔で点滅、２のときは１０秒間隔で点滅、３のときは１５秒間隔で点滅、４のときは特定のパターンで点滅、５のときは別の特定のパターンで点滅、６のときは消灯、７以上では１以上のときと同様な動作が繰り返される。なお、ＬＥＤ４１の点灯輝度そのものは駆動信号ＶｐｗｍのＰＷＭのデューティで決まる。そのデューティの調整は必要に応じて行われる。

このような船舶照明装置に用いられる直流電源１０としては、一般的にバッテリ電源が使用されているが、そのバッテリは１２Ｖのものと２４Ｖの電圧のものが混在している。そのため、制御回路３０Ｂとして、それぞれのバッテリ電圧に適合した回路を選択しなければならなかった。このような課題は特許文献１に開示されている。

特開２００５−２３３１３２号公報

従来の電圧変換回路２０Ｃは、直流電源１０の電圧Ｖ１を抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧した電圧Ｖ２を、そのまま制御回路３０Ｂに制御信号として供給するものである。このため、直流電源１０の電圧Ｖ１の値の如何によっては、制御回路３０Ｂの耐圧電圧を超える場合があった。つまり、直流電源１０として広範囲の電圧の直流電源、例えば１２Ｖバッテリと２４Ｖバッテリの両方を使用することができなかった。

本発明の目的は、船舶照明制御装置の直流電源として広範囲の電圧のものを使用できるようにした船舶照明装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、直流電源を接続／遮断するスイッチと、該スイッチを介して入力する前記直流電源の電圧を調整する電圧変換回路と、該電圧変換回路の出力電圧が制御信号として入力する制御回路と、該制御回路によって点灯、消灯、調光、点灯パターン等が制御されるＬＥＤ回路と、を備えた船舶照明装置において、前記制御回路は、前記電圧変換回路の出力電圧を識別する比較器と、該比較器で前記電圧変換回路の出力電圧が所定レベルであると識別されたときに前記ＬＥＤ回路を制御する制御部とを備え、前記電圧変換回路は、前記直流電源の電圧が第１の電圧のとき該第１の電圧を前記所定レベルの電圧に変換して前記制御回路の前記比較器に入力にする分圧回路と、前記直流電源の電圧が前記第１の電圧より高い第２の電圧のとき前記分圧回路との協働により前記第２の電圧を前記所定レベルに変換して前記制御回路の前記比較器に入力するツェナーダイオードとを備えることを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の船舶照明装置において、前記分圧回路は、前記直流電源の正電圧端子に前記スイッチを介して一端が接続され他端が前記制御回路の前記比較器に接続される第１の抵抗と、該第１の抵抗の他端と接地との間に接続される第２の抵抗とで構成され、前記ツェナーダイオードは前記第２の抵抗に並列に接続され、前記第１の抵抗の値をＲ１とし、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧をＶｚとし、前記ツェナーダイオードの許容消費電力をＷｄとし、前記直流電源の最大電圧をＶ１maxとしたとき、前記第１の抵抗の値Ｒ１は、

に設定されていることを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、直流電源を接続／遮断するスイッチと、該スイッチを介して入力する前記直流電源の電圧を調整する電圧変換回路と、該電圧変換回路の出力電圧が制御信号として入力する制御回路と、該制御回路によって点灯、消灯、調光、点灯パターン等が制御されるＬＥＤ回路と、を備えた船舶照明装置において、前記制御回路は、前記電圧変換回路の出力電圧を識別する比較器と、該比較器で前記電圧変換回路の出力電圧が所定レベルであると識別されたときに前記ＬＥＤ回路を制御する制御部とを備え、前記電圧変換回路は、前記直流電源の電圧が第１の電圧のとき該第１の電圧を前記所定レベルの電圧に変換して前記制御回路の前記比較器に入力する分圧回路と、前記直流電源の電圧が前記第１の電圧より高い第２の電圧のとき前記分圧回路との協働により前記第２の電圧を前記所定レベルに変換して前記制御回路の前記比較器に入力するトランジスタ回路とを備えることを特徴とする。

請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の船舶照明装置において、前記分圧回路は、前記直流電源の正電圧端子に前記スイッチを介して一端が接続され他端が前記制御回路の前記比較器に接続される第１の抵抗と、該第１の抵抗の他端と接地との間に接続される第２の抵抗とで構成され、前記トランジスタ回路は、前記第２の抵抗に並列接続された第３及び第４の抵抗の直列回路と、前記第３及び前記第４の抵抗の共通接続点にベース又はゲートが接続されオンすることにより前記第２の抵抗に第５の抵抗を並列接続するＭＯＳトランジスタ又はバイポーラトランジスタとで構成されている、ことを特徴とする。

請求項５にかかる発明は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の船舶照明装置において、前記制御回路の前記制御部は、前記直流電源の電圧が前記第１の電圧に達しない第１の所定範囲又は前記第２の電圧に達しない第２の所定範囲の電圧のとき、前記比較器のしきい値電圧をより低いしきい値に切り替えることを特徴とする。

請求項６にかかる発明は、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の船舶照明装置において、前記所定レベルは、前記制御回路の前記比較器のしきい値電圧以上かつ前記制御回路の耐圧電圧以下であることを特徴とする。

本発明によれば、直流電源の電圧が第１の電圧又は第２の電圧のいずれであっても、直流電源の電圧を電圧変換回路によって所定レベルに変換することができるので、直流電源として１２Ｖあるいは２４Ｖのいずれの電圧のものでも使用することが可能となる。所定レベルとしては、制御回路の比較器のしきい値電圧以上かつ制御回路の耐圧電圧以下のレベルが好ましい。また、制御回路のしきい値電圧を切り替え可能にしておくことによって、通常はノイズの影響を受けにくい高いしきい値電圧に設定しておいてノイズ対策をとり、直流電源の電圧が低下したときはそのしきい値をより低いしきい値に切り替えるようにして、ノイズ対策を停止して動作継続を行わせることができる。

本発明の第１の実施例の船舶照明装置の回路図である。 本発明の第２の実施例の船舶照明装置の回路図である。 従来の船舶照明装置の回路図である。

＜第１の実施例＞
図１に本発明の第１の実施例の船舶照明装置の構成を示す。直流電源１０とＬＥＤ回路４０は図３で説明したものと同じである。本実施例では、電圧変換回路２０Ａについて、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びキャパシタＣ１の他に、抵抗Ｒ２に並列にツェナーダイオードＺＤ１を接続している。ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧Ｖｚは例えば４．３Ｖである。また、制御回路３０Ａには、新たに抵抗Ｒ０１，Ｒ０２が接続されている。制御回路３０Ａは、この抵抗Ｒ０１，Ｒ０２によって直流電源１０の電圧Ｖ１を分圧した電圧Ｖａを検出する。制御部３３Ａは、その電圧Ｖａを取り込んで判定し、制御部３３Ａに比較器３２のしきい値電圧を切り替える切替信号Ｖｓを出力する。制御回路３０Ａの比較器３２の通常のしきい値電圧は例えば２．５Ｖ、制御回路３０Ａの耐圧電圧は例えば５Ｖである。レギュレータ３１は、直流電源１０の電圧を所定電圧ＶＤＤに調整して制御回路３０Ａの内部に供給する。

さて、スイッチＳＷ２をオフしてから、スイッチＳＷ１をオンしたとき、直流電源１０から供給された電圧Ｖ１は、分圧回路の抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧され、その分圧された電圧に含まれるノイズ成分は、抵抗Ｒ１とキャパシタＣ１により構成されたローパスフィルタによって除去される。

抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧比を１／４にしたときは、直流電源１０の電圧Ｖ１が１２Ｖの場合に電圧Ｖ２が３Ｖとなる。この電圧Ｖ２は、比較器３２のしきい値電圧（２．５Ｖ）以上かつ制御回路３０Ａの耐圧電圧（５Ｖ）以下の電圧である。このとき、ツェナーダイオードＺＤ１（Ｖｚ＝４．３Ｖ）は動作（導通）せず、その電圧Ｖ２（＝３Ｖ）がそのまま制御回路３０に制御信号として入力するので、制御回路３０Ａの比較器３２（しきい値電圧は２．５Ｖ）はその電圧Ｖ２を“Ｈ”レベルとして検出し、その比較器３２からＨパルス（立上りパネル）Ｖｐが制御部３３Ａに出力する。

直流電圧１０の電圧Ｖ１が２４Ｖの場合、抵抗Ｒ２の両端の電圧Ｖ２が、電圧Ｖ１が１２Ｖの場合よりも上昇し、ツェナーダイオードＺＤ１が導通する。この導通によって、電圧Ｖ２はツェナー電圧Ｖｚ（＝４．３Ｖ）となる。これにより、電圧Ｖ２は比較器３２のしきい値電圧（２．５Ｖ）以上かつ制御回路３０Ａの耐圧電圧（５Ｖ）以下の電圧となる。このときも、制御回路３０Ａの比較器３２はその電圧Ｖ２を“Ｈ”レベルとして検出し、その比較器３２からＨパルスＶｐが制御部３３Ａに出力する。

以上のように、スイッチＳＷ２をオフにした状態でスイッチＳＷ１をオンにしたとき、直流電源１０の電圧Ｖ１が１２Ｖと２４Ｖのいずれであった場合でも、比較器３２からＨパルスＶｐが制御部３３Ａに出力する。よって、スイッチＳＷ２をオフしてから、スイッチＳＷ１をオンにする操作を繰り返せば、その度ごとに、制御回路３０Ａの比較器３２の入力側の電圧Ｖ２が高くなって制御部３３ＡにＨパルスＶｐが繰り返し入力する。制御部３３Ａでは、このＨパルスＶｐの数をカウントすることにより、カウント数に応じた内容の駆動信号ＶｐｗｍをＬＥＤ回路４０のＬＥＤ駆動回路４２に出力し、ＬＥＤ４１の点灯を制御する。

例えば、カウント数が０のときは消灯、カウント数が１のときは５秒間隔で点滅、２のときは１０秒間隔で点滅、３のときは１５秒間隔で点滅、４のときは特定のパターンで点滅、５のときは別の特定のパターンで点滅、６のときは消灯、７以上では１以上のときと同様な動作が繰り返される。なお、ＬＥＤ４１の点灯輝度そのものは駆動信号ＶｐｗｍのＰＷＭのデューティで決まる。そのデューティの調整は必要に応じて行われる。

各素子の定数の設計については、ツェナーダイオードＺＤ１は、電圧Ｖ２が制御回路３０Ａのしきい値電圧以上かつ耐圧電圧以下の電圧になると導通するように、ツェナー電圧Ｖｚを４．３Ｖに設定している。抵抗Ｒ１の値は、ツェナーダイオードＺＤ１の許容消費電力をＷｄとし、直流電源１０の電圧Ｖ１の最大値をＶ１maxとしたとき、

となるように、ツェナーダイオードＺＤ１との関係で設定する。抵抗Ｒ２の値は、比較器３２のしきい値電圧と抵抗Ｒ１の値から所定の分圧比（上記例では１／４）が得られるよう適切に決定する。

制御回路３０Ａの比較器３２のしきい値電圧は、電圧変換回路２０Ａから出力する電圧Ｖ２がキャパシタＣ１を用いたにも拘わらずノイズの影響を受けている場合に、それを避けるために、高い値（２．５Ｖ）に設定されている。しかし、直流電源１０の電圧Ｖ１が低下したときは、電圧変換回路２０Ａの出力電圧Ｖ２が比較器３２のしきい値電圧に達しない場合が生じる。

そこで、本実施例では、抵抗Ｒ０１，Ｒ０２によって直流電源１０の電圧Ｖ１を分圧電圧Ｖａとして制御部３３Ａに取り込んで常時監視する。そして、その電圧Ｖ１が例えば８５％に低下する（Ｖ１が１２Ｖのときは１０．２Ｖ、２４Ｖのときは２０．４Ｖ）までは、比較器３２のしきい値電圧を２．５Ｖに設定する。しかし、その電圧Ｖ１が正規の電圧の例えば７０％〜８５％の範囲（直流電源１０が１２Ｖのバッテリのときは８．４Ｖ＜Ｖ１＜１０．２Ｖ、２４Ｖのバッテリのときは１６．８Ｖ＜Ｖ１＜２０．４Ｖ）にまで低下したことを検出したときは、制御部３３Ａから切替信号Ｖｓを比較器３２に出力して、そのしきい値電圧を２．５Ｖから例えば２．１Ｖに切り替える。これにより、電圧Ｖ２に含まれるノイズの影響を避ける対策は若干後退するものの、直流電源１０の電圧低下に対応することができる。

なお、抵抗Ｒ０１，Ｒ０２による分圧電圧Ｖａの検出は、ウインドウコンパレータを使用することにより、直流電源１０の電圧Ｖ１が２つの範囲の電圧（８．４Ｖ＜Ｖ１＜１０．２Ｖ、１６．８Ｖ＜Ｖ１＜２０．４Ｖ）のいずれかに入っているか否かを容易に検出することができる。

＜第２の実施例＞
図２に本発明の第２の実施例の船舶照明装置の構成を示す。直流電源１０、制御回路３０Ａ、ＬＥＤ駆動回路４０は図１で説明したものと同じである。本実施例では、電圧変換回路２０Ｂについて、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びキャパシタＣ１の他に、抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５及びＮＰＮトランジスタＱ１からなるトランジスタ回路を、抵抗Ｒ２に並列に接続している。

スイッチＳＷ２をオフしてスイッチＳＷ１をオンにすると、分圧回路の抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧比を１／４にしたときは、直流電源１０の電圧Ｖ１が１２Ｖの場合は、電圧Ｖ２が３Ｖになる。この電圧Ｖ２は制御回路３０のしきい値電圧（２．５Ｖ）以上かつ耐圧電圧（５Ｖ）以下である。このとき、トランジスタＱ１のベース電圧がそのトランジスタＱ１が導通しない電圧となるように、抵抗Ｒ３，Ｒ４の比を設定しておくことにより、その電圧Ｖ２がそのまま制御回路３０Ａに制御信号として入力する。

直流電圧が２４Ｖの場合は、抵抗Ｒ２の両端の電圧Ｖ２が、電圧Ｖ１が１２Ｖの場合よりも上昇し、抵抗Ｒ３，Ｒ４によって分圧された電圧が、トランジスタＱ１のしきい値電圧を超え、そのトランジスタＱ１が導通する。トランジスタＱ１が導通すると、抵抗Ｒ５に電流が流れ、直流電源１０の電圧Ｖ１は、抵抗Ｒ１〜Ｒ５で分圧されることになる。このときの分圧比を１／８に設定しておけば、制御回路３０Ａに印加される電圧Ｖ２は３Ｖとなり、制御回路３０Ａのしきい値電圧（２．５Ｖ）以上かつ耐圧電圧（５Ｖ）以下の電圧となる。

各素子の定数の設計については、抵抗Ｒ３，Ｒ４に関しては、トランジスタＱ１にベース電流が供給できる程度の大きな値、つまり上記の抵抗Ｒ１〜Ｒ５による分圧比に大きな影響を与えない程度の値に設定する。

以上により、第２の実施例でも、直流電源１０の電圧Ｖ１が１２Ｖのときは、電圧Ｖ２を比較器３２のしきい値電圧以上かつ制御回路３０Ａの耐圧電圧以下にして、制御回路３０Ａを正常動作させることができる。直流電源１０の電圧Ｖ１が２４Ｖのときは、トランジスタＱ１を導通させ、同様にしきい値電圧以上かつ耐圧電圧以下にして、制御回路３０Ａを正常動作させることができる。また、直流電源１０の電圧Ｖ１が低下したときは、抵抗Ｒ０１，Ｒ０２で検出された電圧Ｖａによって、第１の実施例と同様に、切替信号Ｖｓを制御して比較器３２のしきい値電圧を切り替えることができる。

なお、トランジスタＱ１はＮＰＮトランジスタに限られず、ＮＭＯＳトランジスタに置き換えることもできる。また、抵抗Ｒ５はトランジスタＱ１のエミッタに接続してもよい。

１０：直流電源
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ：電圧変換回路
３０Ａ，３０Ｂ：制御回路、３１：レギュレータ、３２：比較器、３３Ａ，３３Ｂ：制御部
４０：ＬＥＤ回路、４１：ＬＥＤ、４２：ＬＥＤ駆動回路

Claims (6)

1. 直流電源を接続／遮断するスイッチと、該スイッチを介して入力する前記直流電源の電圧を調整する電圧変換回路と、該電圧変換回路の出力電圧が制御信号として入力する制御回路と、該制御回路によって点灯、消灯、調光、点灯パターン等が制御されるＬＥＤ回路と、を備えた船舶照明装置において、
   前記制御回路は、前記電圧変換回路の出力電圧を識別する比較器と、該比較器で前記電圧変換回路の出力電圧が所定レベルであると識別されたときに前記ＬＥＤ回路を制御する制御部とを備え、
   前記電圧変換回路は、前記直流電源の電圧が第１の電圧のとき該第１の電圧を前記所定レベルの電圧に変換して前記制御回路の前記比較器に入力にする分圧回路と、前記直流電源の電圧が前記第１の電圧より高い第２の電圧のとき前記分圧回路との協働により前記第２の電圧を前記所定レベルに変換して前記制御回路の前記比較器に入力するツェナーダイオードとを備えることを特徴とする船舶照明装置。
2. 請求項１に記載の船舶照明装置において、
   前記分圧回路は、前記直流電源の正電圧端子に前記スイッチを介して一端が接続され他端が前記制御回路の前記比較器に接続される第１の抵抗と、該第１の抵抗の他端と接地との間に接続される第２の抵抗とで構成され、
   前記ツェナーダイオードは前記第２の抵抗に並列に接続され、
   前記第１の抵抗の値をＲ１とし、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧をＶｚとし、前記ツェナーダイオードの許容消費電力をＷｄとし、前記直流電源の最大電圧をＶ１maxとしたとき、前記第１の抵抗の値Ｒ１は、
   

   

   に設定されていることを特徴とする船舶照明装置。
3. 直流電源を接続／遮断するスイッチと、該スイッチを介して入力する前記直流電源の電圧を調整する電圧変換回路と、該電圧変換回路の出力電圧が制御信号として入力する制御回路と、該制御回路によって点灯、消灯、調光、点灯パターン等が制御されるＬＥＤ回路と、を備えた船舶照明装置において、
   前記制御回路は、前記電圧変換回路の出力電圧を識別する比較器と、該比較器で前記電圧変換回路の出力電圧が所定レベルであると識別されたときに前記ＬＥＤ回路を制御する制御部とを備え、
   前記電圧変換回路は、前記直流電源の電圧が第１の電圧のとき該第１の電圧を前記所定レベルの電圧に変換して前記制御回路の前記比較器に入力する分圧回路と、前記直流電源の電圧が前記第１の電圧より高い第２の電圧のとき前記分圧回路との協働により前記第２の電圧を前記所定レベルに変換して前記制御回路の前記比較器に入力するトランジスタ回路とを備えることを特徴とする船舶照明装置。
4. 請求項３に記載の船舶照明装置において、
   前記分圧回路は、前記直流電源の正電圧端子に前記スイッチを介して一端が接続され他端が前記制御回路の前記比較器に接続される第１の抵抗と、該第１の抵抗の他端と接地との間に接続される第２の抵抗とで構成され、
   前記トランジスタ回路は、前記第２の抵抗に並列接続された第３及び第４の抵抗の直列回路と、前記第３及び前記第４の抵抗の共通接続点にベース又はゲートが接続されオンすることにより前記第２の抵抗に第５の抵抗を並列接続するＭＯＳトランジスタ又はバイポーラトランジスタとで構成されている、
   ことを特徴とする船舶照明装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の船舶照明装置において、
   前記制御回路の前記制御部は、前記直流電源の電圧が前記第１の電圧に達しない第１の所定範囲又は前記第２の電圧に達しない第２の所定範囲の電圧のとき、前記比較器のしきい値電圧をより低いしきい値に切り替えることを特徴とする船舶照明装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の船舶照明装置において、
   前記所定レベルは、前記制御回路の前記比較器のしきい値電圧以上かつ前記制御回路の耐圧電圧以下であることを特徴とする船舶照明装置。
   

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