(57)【要約】【課題】色灯信号機のＬＥＤ消費電流を精度良く測定し、延いては、ＬＥＤの断線故障の検出精度を高める。【解決手段】本発明のＬＥＤの消費電流測定方法は、複数のＬＥＤ５２と、ギャップ付トランス５４と、全波整流器５６とを含む色灯信号機５０を対象としており、まず、色灯信号機５０への入力電圧がゼロクロスするタイミングにおける、色灯信号機５０への入力交流電流の電流瞬時値と、入力電圧がゼロクロスするタイミングから位相が９０°遅れた、入力交流電流の周波数に対応した正弦波波形とに基づいて、ギャップ付トランス５４の励磁電流を算出する。そして、色灯信号機５２への入力交流電流から、ギャップ付トランス５４の励磁電流を差し引くことで、複数のＬＥＤ５２の消費電流を算出する。これにより、色灯信号機５０の複数のＬＥＤ５２による消費電流を、精度良く測定することができる。【選択図】図１
2020079728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップ付トランスと、該ギャップ付トランスを介して入力される交流電流を直流電流に変換する全波整流器と、前記直流電流を受けて点灯する複数のＬＥＤとを含み、該複数のＬＥＤが、並列接続された複数列の各列において複数毎に直列接続された色灯信号機を対象として、前記複数のＬＥＤの消費電流を測定する方法であって、
前記色灯信号機への入力電圧がゼロクロスするタイミングにおける、前記色灯信号機への入力交流電流の電流瞬時値と、前記入力電圧がゼロクロスするタイミングから位相が９０°遅れた、前記入力交流電流の周波数に対応した正弦波波形とに基づいて、前記ギャップ付トランスの励磁電流を算出し、
前記色灯信号機への入力交流電流から、前記ギャップ付トランスの励磁電流を差し引くことで、前記複数のＬＥＤの消費電流を算出することを特徴とするＬＥＤの消費電流測定方法。
【請求項２】
前記色灯信号機への入力電圧がゼロクロスするタイミングを検出するタイミング検出工程と、
前記色灯信号機への入力交流電流の波形を取得し、デジタルデータへと変換するＡ／Ｄ変換工程と、
前記タイミング検出工程における検出結果と、前記Ａ／Ｄ変換工程における変換データとに基づいて、前記電流瞬時値を算出する瞬時値算出工程と、
前記タイミング検出工程における検出結果と、予め設定する、前記入力交流電流の周波数に対応した正弦波波形のデジタルデータとに基づいて、前記入力電圧のゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた正弦波波形を算出する正弦波算出工程と、
前記瞬時値算出工程における算出結果と、前記正弦波算出工程における算出結果とに基づいて、前記電流瞬時値をピークとする、前記入力電圧のゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた正弦波波形を、前記ギャップ付トランスの励磁電流波形として算出する励磁電流算出工程と、
前記Ａ／Ｄ変換工程における変換データと、前記励磁電流算出工程における算出結果とに基づいて、前記複数のＬＥＤの消費電流を算出する消費電流算出工程と、を含むことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤの消費電流測定方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のＬＥＤの消費電流測定方法により測定した、前記複数のＬＥＤの消費電流を利用して、前記複数のＬＥＤの断線故障を検出することを特徴とするＬＥＤの断線故障検出方法。
【請求項４】
ギャップ付トランスと、該ギャップ付トランスを介して入力される交流電流を直流電流に変換する全波整流器と、前記直流電流を受けて点灯する複数のＬＥＤとを含み、該複数のＬＥＤが、並列接続された複数列の各列において複数毎に直列接続された色灯信号機を対象として、前記複数のＬＥＤの断線故障を検出するシステムであって、
前記色灯信号機への入力電圧がゼロクロスするタイミングを検出するタイミング検出部と、
前記色灯信号機への入力交流電流の波形を取得し、デジタルデータへと変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記タイミング検出部による検出結果と、前記Ａ／Ｄ変換部による変換データとに基づいて、前記入力電圧がゼロクロスするタイミングにおける、前記色灯信号機への入力交流電流の電流瞬時値を算出する瞬時値算出部と、
前記タイミング検出部による検出結果と、予め設定される、前記入力交流電流の周波数に対応した正弦波波形のデジタルデータとに基づいて、前記入力電圧のゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた正弦波波形を算出する正弦波算出部と、
前記瞬時値算出部による算出結果と、前記正弦波算出部による算出結果とに基づいて、前記電流瞬時値をピークとする、前記入力電圧のゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた正弦波波形を、前記ギャップ付トランスの励磁電流波形として算出する励磁電流算出部と、
前記Ａ／Ｄ変換部による変換データと、前記励磁電流算出部による算出結果とに基づいて、前記複数のＬＥＤの消費電流を算出する消費電流算出部と、
該消費電流算出部による算出結果に基づいて、前記複数のＬＥＤの断線故障を検出する断線故障検出部と、を含むことを特徴とするＬＥＤの断線故障検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギャップ付トランスと全波整流器と複数のＬＥＤとを含む色灯信号機を対象とした、ＬＥＤの消費電流測定方法、これを利用したＬＥＤの断線故障検出方法、及びＬＥＤの断線故障検出システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道、自動車、飛行機、人等を対象とした信号機の滅灯は、避けなければならない事象であり、これは、ＬＥＤを用いた色灯信号機において、ＬＥＤの断線故障が発生した場合でも同様である。このため、複数のＬＥＤを利用した実際の色灯信号機では、１つのＬＥＤの断線故障が色灯信号機の滅灯を引き起こさないように、複数のＬＥＤが、例えば図５に示す色灯信号機５０の如く接続されている。すなわち、図５の色灯信号機５０において、複数のＬＥＤ５２は、各列において直列接続された複数のＬＥＤ５２が、複数列にわたって並列に接続されたＬＥＤ回路を構成している。このような構成により、１つのＬＥＤ５２が断線故障したとしても、このＬＥＤ５２に直列接続されているＬＥＤ５２が消灯するのみで、色灯信号機５０が滅灯することはない。又、図５のような色灯信号機５０では、ＬＥＤ５２の断線故障を監視する必要があり、その方法は、従来から、色灯信号機５０への入力電流を測定し、その電流値の低下の有無によって故障検出を行うものであった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３０９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、図５に示した色灯信号機５０は、複数のＬＥＤ５２の他に、入力される交流電流を受けるギャップ付トランス５４と、交流電流を直流電流に変換する全波整流器５６と、ＬＥＤ回路の直列接続された列毎に設置された複数の抵抗５８とを含んでいる。このため、図５に矢印で示すように、色灯信号機５０への入力電流は、大略、複数のＬＥＤ５２により消費される電流と、ギャップ付トランス５４の励磁電流とに分岐することになる。従って、一部のＬＥＤ５２が断線故障して、複数のＬＥＤ５２の消費電流が低下しても、図６のグラフに示すように、入力電流がそれに応じた値の低下を示すことはなく、相対的に僅かな電流低下が発生するのみである。参考に、図６には、複数のＬＥＤ５２のうち５０％が断線した場合のグラフ位置を図示している。そのため、複数のＬＥＤ５２の消費電流そのものを把握するのではなく、色灯信号機５０への入力電流を測定する、上述した従来の断線故障検出方法は、僅かな電流低下からＬＥＤ５２の断線故障を検出しなければならず、様々な環境に応じた電流の変化を考慮すると、有効な方法と言えるものではなかった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、色灯信号機のＬＥＤ消費電流を精度良く測定し、延いては、ＬＥＤの断線故障の検出精度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００７】
（１）ギャップ付トランスと、該ギャップ付トランスを介して入力される交流電流を直流電流に変換する全波整流器と、前記直流電流を受けて点灯する複数のＬＥＤとを含み、該複数のＬＥＤが、並列接続された複数列の各列において複数毎に直列接続された色灯信号機を対象として、前記複数のＬＥＤの消費電流を測定する方法であって、前記色灯信号機への入力電圧がゼロクロスするタイミングにおける、前記色灯信号機への入力交流電流の電流瞬時値と、前記入力電圧がゼロクロスするタイミングから位相が９０°遅れた、前記入力交流電流の周波数に対応した正弦波波形とに基づいて、前記ギャップ付トランスの励磁電流を算出し、前記色灯信号機への入力交流電流から、前記ギャップ付トランスの励磁電流を差し引くことで、前記複数のＬＥＤの消費電流を算出するＬＥＤの消費電流測定方法（請求項１）。
【０００８】
本項に記載のＬＥＤの消費電流測定方法は、ギャップ付トランスと、このギャップ付トランスを介して入力される交流電流を直流電流に変換する全波整流器と、変換後の直流電流を受けて点灯する複数のＬＥＤとを含む、色灯信号機を対象とするものである。又、色灯信号機の複数のＬＥＤは、一部のＬＥＤの断線故障の影響で色灯信号機が滅灯しないように、並列接続された複数列の各列において、任意数の複数のＬＥＤ毎に直列接続されている。このような構成の複数のＬＥＤの消費電流を測定するために、本項に記載のＬＥＤの消費電流測定方法は、色灯信号機への入力電流が、色灯信号機の内部において、複数のＬＥＤにより消費される電流と、ギャップ付トランスの励磁電流とに分岐することに着目し、まず、ギャップ付トランスの励磁電流を算出する。
【０００９】
理想的なトランスの励磁電流は、一次側の電圧よりも位相が９０°遅れることが知られており、これを色灯信号機のギャップ付トランスに当てはめると、ギャップ付トランスの励磁電流は、色灯信号機への入力電圧から位相が９０°遅れると考えられる。又、ギャップ付トランスの励磁電流は、交流の入力電圧と同じ周期の正弦波を示すものとなる。更に、その正弦波の振幅（ピーク）は、ギャップ付トランスの二次側の電流が０となるタイミング（換言すれば、励磁電流のみが流れるタイミング）の、色灯信号機への入力電流の瞬時値から求められる。ギャップ付トランスの二次側にあるＬＥＤには、一定以上の電圧がかかるまで電流が流れないことを勘案すると、ギャップ付トランスの二次側の電流が０となるタイミングは、色灯信号機への入力電圧がゼロクロスするタイミングであると考えられる。
【００１０】
そこで、本項に記載のＬＥＤの消費電流測定方法は、色灯信号機への入力電圧がゼロクロスするタイミングにおける、色灯信号機への入力交流電流の電流瞬時値と、入力電圧がゼロクロスするタイミングから位相が９０°遅れた、入力交流電流の周波数に対応した正弦波波形とに基づいて、ギャップ付トランスの励磁電流を算出する。更に、このように算出したギャップ付トランスの励磁電流を、色灯信号機への入力交流電流から差し引くことで、複数のＬＥＤの消費電流を算出するものである。これにより、色灯信号機の複数のＬＥＤによる消費電流が、精度良く測定されることとなる。なお、このように測定された複数のＬＥＤの消費電流には、複数のＬＥＤの一部に断線故障が発生した場合の、複数のＬＥＤのうちの、断線故障の影響により点灯していないＬＥＤの割合が、略そのまま減少率として反映されることになる。
【００１１】
（２）上記（１）項において、前記色灯信号機への入力電圧がゼロクロスするタイミングを検出するタイミング検出工程と、前記色灯信号機への入力交流電流の波形を取得し、デジタルデータへと変換するＡ／Ｄ変換工程と、前記タイミング検出工程における検出結果と、前記Ａ／Ｄ変換工程における変換データとに基づいて、前記電流瞬時値を算出する瞬時値算出工程と、前記タイミング検出工程における検出結果と、予め設定する、前記入力交流電流の周波数に対応した正弦波波形のデジタルデータとに基づいて、前記入力電圧のゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた正弦波波形を算出する正弦波算出工程と、前記瞬時値算出工程における算出結果と、前記正弦波算出工程における算出結果とに基づいて、前記電流瞬時値をピークとする、前記入力電圧のゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた正弦波波形を、前記ギャップ付トランスの励磁電流波形として算出する励磁電流算出工程と、前記Ａ／Ｄ変換工程における変換データと、前記励磁電流算出工程における算出結果とに基づいて、前記複数のＬＥＤの消費電流を算出する消費電流算出工程と、を含むＬＥＤの消費電流測定方法（請求項２）。
【００１２】
本項に記載のＬＥＤの消費電流測定方法は、上記（１）項に記載したようにＬＥＤの消費電流を算出するための様々な工程、すなわち、タイミング検出工程、Ａ／Ｄ変換工程、瞬時値算出工程、正弦波算出工程、励磁電流算出工程及び消費電流算出工程を含むものである。タイミング検出工程では、色灯信号機への入力電圧の波形を取得し、その波形から入力電圧がゼロクロスするタイミングを検出する。Ａ／Ｄ変換工程では、色灯信号機へ入力される交流電流の波形を取得し、その波形をデジタルデータへと変換する。そして、瞬時値算出工程では、タイミング検出工程における検出結果と、Ａ／Ｄ変換工程における変換データとに基づいて、色灯信号機への入力電圧がゼロクロスするタイミングにおける、色灯信号機への入力交流電流の電流瞬時値を算出する。
【００１３】
又、正弦波算出工程では、タイミング検出工程における検出結果と、予め設定する、色灯信号機への入力交流電流の周波数に対応した正弦波波形のデジタルデータとに基づいて、入力電圧のゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた、入力交流電流と同じ周波数の正弦波波形をデジタルデータで算出する。更に、励磁電流算出工程では、瞬時値算出工程における算出結果と、正弦波算出工程における算出結果とに基づいて、ギャップ付トランスの励磁電流波形を算出する。すなわち、瞬時値算出工程で求めた電流瞬時値をピークとした振幅を有する、正弦波算出工程で求めた、入力電圧のゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた正弦波波形のデジタルデータを、ギャップ付トランスの励磁電流波形として算出する。
【００１４】
そして、消費電流算出工程では、Ａ／Ｄ変換工程における変換データと、励磁電流算出工程における算出結果とに基づいて、複数のＬＥＤの消費電流を算出する。すなわち、Ａ／Ｄ変換工程で求めた、色灯信号機へ入力される交流電流波形のデジタルデータから、励磁電流算出工程で求めた、ギャップ付トランスの励磁電流波形のデジタルデータを減算して、複数のＬＥＤの消費電流を算出する。これにより、色灯信号機へ入力される交流電源の電圧波形及び電流波形のみが入力値として利用され、そこから複数のＬＥＤの消費電流がデジタルデータにより算出されるため、複数のＬＥＤの消費電流の測定が、容易かつ精度良く実現されるものとなる。
【００１５】
（３）上記（１）（２）項記載のＬＥＤの消費電流測定方法により測定した、前記複数のＬＥＤの消費電流を利用して、前記複数のＬＥＤの断線故障を検出するＬＥＤの断線故障検出方法（請求項３）。
本項に記載のＬＥＤの断線故障検出方法は、上記（１）（２）項記載のＬＥＤの消費電流測定方法により測定した、複数のＬＥＤの消費電流を利用して、複数のＬＥＤの断線故障を検出するものである。すなわち、上記（１）に記載したように、複数のＬＥＤの消費電流には、複数のＬＥＤの一部に断線故障が発生した場合の、複数のＬＥＤのうちの、断線故障の影響により点灯していないＬＥＤの割合が、略そのまま減少率として反映されている。このようなＬＥＤの消費電流を利用して、複数のＬＥＤの断線故障を検出することにより、ＬＥＤの断線故障が高精度で検出されるものとなる。
【００１６】
（４）ギャップ付トランスと、該ギャップ付トランスを介して入力される交流電流を直流電流に変換する全波整流器と、前記直流電流を受けて点灯する複数のＬＥＤとを含み、該複数のＬＥＤが、並列接続された複数列の各列において複数毎に直列接続された色灯信号機を対象として、前記複数のＬＥＤの断線故障を検出するシステムであって、前記色灯信号機への入力電圧がゼロクロスするタイミングを検出するタイミング検出部と、前記色灯信号機への入力交流電流の波形を取得し、デジタルデータへと変換するＡ／Ｄ変換部と、前記タイミング検出部による検出結果と、前記Ａ／Ｄ変換部による変換データとに基づいて、前記入力電圧がゼロクロスするタイミングにおける、前記色灯信号機への入力交流電流の電流瞬時値を算出する瞬時値算出部と、前記タイミング検出部による検出結果と、予め設定される、前記入力交流電流の周波数に対応した正弦波波形のデジタルデータとに基づいて、前記入力電圧のゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた正弦波波形を算出する正弦波算出部と、前記瞬時値算出部による算出結果と、前記正弦波算出部による算出結果とに基づいて、前記電流瞬時値をピークとする、前記入力電圧のゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた正弦波波形を、前記ギャップ付トランスの励磁電流波形として算出する励磁電流算出部と、前記Ａ／Ｄ変換部による変換データと、前記励磁電流算出部による算出結果とに基づいて、前記複数のＬＥＤの消費電流を算出する消費電流算出部と、該消費電流算出部による算出結果に基づいて、前記複数のＬＥＤの断線故障を検出する断線故障検出部と、を含むＬＥＤの断線故障検出システム（請求項４）。
【００１７】
本項に記載のＬＥＤの断線故障検出システムは、上記（２）項に記載のＬＥＤの消費電流測定方法を利用した、上記（３）項に記載のＬＥＤの断線故障検出方法を実行するためのものである。このため、上記（２）（３）項のＬＥＤの消費電流測定方法及び断線故障検出方法に対応する同等の作用を奏するものとなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上記のような構成であるため、色灯信号機のＬＥＤ消費電流を精度良く測定することができ、延いては、ＬＥＤの断線故障の検出精度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係るＬＥＤの断線故障検出システムと色灯信号機とを模式的に示す模式図である。
【図２】図１に示した色灯信号機について、色灯信号機への入力電圧波形と、全てのＬＥＤに電流が供給されない無負荷時の、ギャップ付トランスの励磁電流波形とを示している。
【図３】図１に示した色灯信号機について、色灯信号機への入力電圧波形と、ギャップ付トランスの二次側の電流波形とを示している。
【図４】図１に示した色灯信号機について、（ａ）が色灯信号機への入力電流波形、（ｂ）がギャップ付トランスの励磁電流波形、（ｃ）が複数のＬＥＤの消費電流波形を示している。
【図５】入力電流の概略的な流れを付加した色灯信号機の模式図である。
【図６】色灯信号機への入力電流と、色灯信号機のＬＥＤ回路の断線率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面の全体にわたって、同一部分又は対応する部分は同一符号で示している。又、従来技術と同一部分若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略する。
図１には、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの消費電流測定方法、及び、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの断線故障検出方法を実行するための、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの断線故障検出システム１０の構成の一例を、色灯信号機５０と共に模式的に示している。なお、図中の破線矢印は、データの流れを示している。
【００２１】
まず、色灯信号機５０の構成について簡単に説明すると、色灯信号機５０は、図５に示したものと同様に、入力される交流電流を受けるギャップ付トランス５４と、交流電流を直流電流に変換する全波整流器５６と、複数のＬＥＤ５２と、複数の抵抗５８とを含んでいる。複数のＬＥＤ５２は、各列において直列接続された複数のＬＥＤ５２が、複数列にわたって並列に接続されたＬＥＤ回路を構成している。又、複数の抵抗５８は、ＬＥＤ回路の直列接続された列毎に接続されている。なお、全波整流器５６は、１つの素子で構成されている必要はなく、全波整流回路として実装されたものであってもよい。
【００２２】
次に、図１に示すように、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの断線故障検出システム１０は、タイミング検出部１２、Ａ／Ｄ変換部１４、瞬時値算出部１６、正弦波算出部１８、励磁電流算出部２０、消費電流算出部２２及び断線故障検出部２４を含んでいる。タイミング検出部１２は、色灯信号機５０へ入力される交流電源のラインから、交流の入力電圧の波形を取得する。この入力電圧の波形は、例えば図２及び図３に示す電圧の波形のように、正負に交互に振動する周期的な正弦波波形をなしている。そして、タイミング検出部１２は、取得した入力電圧の波形から、入力電圧の正負が切り替わるゼロクロスのタイミングを検出し（タイミング検出工程）、この検出結果を、瞬時値算出部１６及び正弦波算出部１８へ送信する。このようなタイミング検出部１２は、例えばフォトカプラやＡ／Ｄ変換器等により実現される。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換部１４は、色灯信号機５０へ入力される交流電源のラインから、ＣＴセンサ（交流電流センサ）等を介して、交流の入力電流の波形を取得する。そして、取得した波形をデジタルデータへ変換して（Ａ／Ｄ変換工程）、瞬時値算出部１６及び消費電流算出部２２へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１４には、例えば種々のＡ／Ｄ変換器が利用される。
瞬時値算出部１６は、タイミング検出部１２から入力された、入力電圧がゼロクロスするタイミングと、Ａ／Ｄ変換部１４から入力された、入力電流波形のデジタルデータとを利用して、入力電圧のゼロクロスタイミングにおける、入力電流波形の電流瞬時値をデジタルデータで算出する（瞬時値算出工程）。そして、算出した値を記憶すると共に、励磁電流算出部２０へ送信する。なお、既に記憶している電流瞬時値と新たに算出した電流瞬時値との間に、僅かな差分しかない場合は、既に記憶している電流瞬時値をそのまま使用し続けてもよい。
【００２４】
正弦波算出部１８は、色灯信号機５０へ入力される交流電流の周波数と同じ周波数の正弦波の波形を、デジタルデータとして予め記憶している。すなわち、この正弦波波形は、交流電流の周波数をｆ、時間をｔとすると、「ｓｉｎ（２πｆｔ）」で表されるものである。そして、正弦波算出部１８は、この正弦波波形のデジタルデータと、タイミング検出部１２から入力された、入力電圧がゼロクロスするタイミングとを利用して、例えば図２の電流の波形に相当するような、入力電圧がゼロクロスするタイミングから位相が９０°遅れた、正弦波波形のデジタルデータを算出する（正弦波算出工程）。算出した正弦波波形は、「ｓｉｎ（２πｆｔ−π／２）」で表されるものである。その後、正弦波算出部１８は、算出した正弦波波形のデジタルデータを、励磁電流算出部２０へ出力する。
【００２５】
励磁電流算出部２０は、瞬時値算出部１６から入力された、入力電圧のゼロクロスタイミングにおける入力電流波形の電流瞬時値と、正弦波算出部１８から入力された、正弦波波形のデジタルデータとを利用して、ギャップ付トランス５４の励磁電流を算出する（励磁電流算出工程）。具体的には、上記の２つの入力値を乗算して、ゼロクロスタイミングの入力電流波形の電流瞬時値を振幅（ピーク）とする、ゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた正弦波波形を、デジタルデータで算出する。すなわち、この正弦波波形は、入力電流波形の電流瞬時値をｉｍとすると、「ｉｍ・ｓｉｎ（２πｆｔ−π／２）」で表されるものである。そして、励磁電流算出部２０は、算出した正弦波波形のデジタルデータを消費電流算出部２２へ送信する。
【００２６】
消費電流算出部２２は、Ａ／Ｄ変換部１４から入力された、色灯信号機５０への入力電流波形のデジタルデータと、励磁電流算出部２０から入力された、ギャップ付トランス５４の励磁電流を示す正弦波波形のデジタルデータとを利用して、複数のＬＥＤ５２の消費電流を算出する（消費電流算出工程）。ここで、図４（ａ）〜（ｃ）は、夫々、色灯信号機５０への入力電流波形と、ギャップ付トランス５４の励磁電流波形と、複数のＬＥＤ５２の消費電流波形とを示している。すなわち、色灯信号機５０への入力電流波形は、ギャップ付トランス５４の励磁電流波形と、複数のＬＥＤ５２の消費電流波形とを加算したものである。このため、消費電流算出部２２は、色灯信号機５０への入力電流波形を示すデジタルデータから、ギャップ付トランス５４の励磁電流波形を示すデジタルデータを減算することで、複数のＬＥＤ５２の消費電流をデジタルデータで算出する。その後、消費電流算出部２２は、算出した複数のＬＥＤ５２の消費電流を示すデジタルデータを、断線故障検出部２４へ出力する。
【００２７】
断線故障検出部２４は、消費電流算出部２２から入力された、複数のＬＥＤ５２の消費電流を示すデジタルデータを利用して、複数のＬＥＤ５２の断線故障の有無を検出する。例えば、断線故障検出部２４は、予め記憶している所定の閾値と、入力される複数のＬＥＤ５２の消費電流値とを比較することで、複数のＬＥＤ５２の断線故障を検出してもよく、或いは、入力される複数のＬＥＤ５２の消費電流値の時間的な変化から、複数のＬＥＤ５２の断線故障を検出してもよい。
なお、瞬時値算出部１６、正弦波算出部１８、励磁電流算出部２０、消費電流算出部２２及び断線故障検出部２４は、何れもデジタルデータを取り扱うものであるため、実現可能であればそれらの全てを１つのデジタル部品で構成してもよく、或いは、複数のデジタル部品を用いた回路により構成してもよい。更に、入力されたアナログデータをデジタルデータに変換して使用可能なものであれば、タイミング検出部１２やＡ／Ｄ変換部１４を含めて、１つの部品で構成してもよい。
【００２８】
さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの消費電流測定方法は、図１に示すような、ギャップ付トランス５４と、このギャップ付トランス５４を介して入力される交流電流を直流電流に変換する全波整流器５６と、変換後の直流電流を受けて点灯する複数のＬＥＤ５２とを含む、色灯信号機５０を対象とするものである。又、この色灯信号機５０の複数のＬＥＤ５２は、一部のＬＥＤ５２の断線故障の影響で色灯信号機５０が滅灯しないように、並列接続された複数列の各列において、任意数の複数のＬＥＤ５２毎に直列接続されている。このような構成の複数のＬＥＤ５２の消費電流を測定するために、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの消費電流測定方法は、色灯信号機５０への入力電流が、色灯信号機５０の内部において、複数のＬＥＤ５２により消費される電流と、ギャップ付トランス５４の励磁電流とに分岐すること（図４及び図５参照）に着目し、まず、ギャップ付トランス５４の励磁電流を算出する。
【００２９】
理想的なトランスの励磁電流は、一次側の電圧よりも位相が９０°遅れることが知られており、これを色灯信号機５０のギャップ付トランス５４に当てはめると、図２に示すように、ギャップ付トランス５４の励磁電流は、色灯信号機５０への入力電圧から位相が９０°遅れると考えられる。又、ギャップ付トランス５４の励磁電流は、交流の入力電圧と同じ周期の正弦波を示すものとなる。更に、その正弦波の振幅（ピーク）は、ギャップ付トランス５４の二次側の電流が０となるタイミング（換言すれば、励磁電流のみが流れるタイミング）の、色灯信号機５０への入力電流の瞬時値から求められる。ここで、図３には、色灯信号機５０への入力電圧（ギャップ付トランス５４の一次側の電圧）の波形と、ギャップ付トランス５４の二次側の電流の波形とを示している。この図３で確認できるように、ギャップ付トランス５４の二次側にあるＬＥＤ５２には、一定以上の電圧がかかるまで電流が流れないことを勘案すると、ギャップ付トランス５４の二次側の電流が０となるタイミングは、色灯信号機５０への入力電圧がゼロクロスするタイミングであると考えられる。
【００３０】
そこで、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの消費電流測定方法は、色灯信号機５０への入力電圧がゼロクロスするタイミングにおける、色灯信号機５０への入力交流電流の電流瞬時値（ｉｍ）と、入力電圧がゼロクロスするタイミングから位相が９０°遅れた、入力交流電流の周波数に対応した正弦波波形（ｓｉｎ（２πｆｔ−π／２））とに基づいて、ギャップ付トランス５４の励磁電流（ｉｍ・ｓｉｎ（２πｆｔ−π／２））を算出する。更に、このように算出したギャップ付トランス５４の励磁電流を、色灯信号機５０への入力交流電流から差し引くことで、複数のＬＥＤ５２の消費電流を算出するものである。これにより、色灯信号機５０の複数のＬＥＤ５２による消費電流を、精度良く測定することが可能となる。
【００３１】
又、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの消費電流測定方法は、上述したようにＬＥＤ５２の消費電流を算出するための様々な工程、すなわち、タイミング検出工程、Ａ／Ｄ変換工程、瞬時値算出工程、正弦波算出工程、励磁電流算出工程及び消費電流算出工程を含むものである。図１には、これらの各工程を実行する複数の機能部を備えた、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの断線故障検出システム１０を図示している。タイミング検出部１２により実行するタイミング検出工程では、色灯信号機５０への入力電圧の波形を取得し、その波形から入力電圧がゼロクロスするタイミングを検出する。Ａ／Ｄ変換部１４により実行するＡ／Ｄ変換工程では、色灯信号機５０へ入力される交流電流の波形を取得し、その波形をデジタルデータへと変換する。そして、瞬時値算出部１６により実行する瞬時値算出工程では、タイミング検出部１２による検出結果と、Ａ／Ｄ変換部１４による変換データとに基づいて、色灯信号機５０への入力電圧がゼロクロスするタイミングにおける、色灯信号機５０への入力交流電流の電流瞬時値（ｉｍ）を算出する。
【００３２】
又、正弦波算出部１８により実行する正弦波算出工程では、タイミング検出部１２による検出結果と、予め設定する、色灯信号機５０への入力交流電流の周波数に対応した正弦波波形（ｓｉｎ（２πｆｔ））のデジタルデータとに基づいて、図２に示すような、入力電圧のゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた、入力交流電流と同じ周波数の正弦波波形（ｓｉｎ（２πｆｔ−π／２））をデジタルデータで算出する。更に、励磁電流算出部２０により実行する励磁電流算出工程では、瞬時値算出部１６による算出結果と、正弦波算出部１８による算出結果とに基づいて、ギャップ付トランス５４の励磁電流波形を算出する。すなわち、瞬時値算出部１６において求めた電流瞬時値をピークとした振幅を有する、正弦波算出部１８において求めた、入力電圧のゼロクロスタイミングから位相が９０°遅れた正弦波波形のデジタルデータを、ギャップ付トランス５４の励磁電流波形（ｉｍ・ｓｉｎ（２πｆｔ−π／２））として算出する。
【００３３】
そして、消費電流算出部２２により実行する消費電流算出工程では、Ａ／Ｄ変換部１４による変換データと、励磁電流算出部２０による算出結果とに基づいて、複数のＬＥＤ５２の消費電流を算出する。すなわち、Ａ／Ｄ変換部１４において求めた、色灯信号機５０へ入力される交流電流波形のデジタルデータから、励磁電流算出部２０において求めた、ギャップ付トランス５４の励磁電流波形のデジタルデータを減算して、複数のＬＥＤ５２の消費電流を算出する。これにより、色灯信号機５０へ入力される交流電源の電圧波形及び電流波形のみを入力値として利用し、そこから複数のＬＥＤ５２の消費電流をデジタルデータにより算出することができるため、複数のＬＥＤ５２の消費電流の測定を、容易かつ精度良く実現することが可能となる。
【００３４】
更に、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの断線故障検出方法は、上記のＬＥＤの消費電流測定方法により測定した、複数のＬＥＤ５２の消費電流を利用して、例えば図１に示す断線故障検出部２４により、複数のＬＥＤ５２の断線故障を検出するものである。すなわち、上述したように測定した複数のＬＥＤ５２の消費電流には、複数のＬＥＤ５２の一部に断線故障が発生した場合の、複数のＬＥＤ５２のうちの、断線故障の影響により点灯していないＬＥＤ５２の割合が、略そのまま減少率として反映される。このようなＬＥＤ５２の消費電流を利用して、複数のＬＥＤ５２の断線故障を検出することにより、ＬＥＤ５２の断線故障を高精度で検出することが可能となる。
【００３５】
一方、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの断線故障検出システム１０は、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの消費電流測定方法を利用した、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの断線故障検出方法を実行するためのものである。このため、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの消費電流測定方法及び断線故障検出方法に対応する同等の作用効果を奏することができる。
なお、本発明の実施の形態に係るＬＥＤの消費電流測定方法及び断線故障検出方法は、色灯信号機５０への入力電圧がゼロクロスするタイミングにおける、色灯信号機５０への入力交流電流の電流瞬時値と、入力電圧がゼロクロスするタイミングから位相が９０°遅れた、入力交流電流の周波数に対応した正弦波波形とに基づいて、ギャップ付トランス５４の励磁電流を算出し、更に、この算出結果を、色灯信号機５０への入力交流電流から差し引くことで、複数のＬＥＤ５２の消費電流を算出するものであれば、図１に示したＬＥＤの断線故障検出システム１０と異なる構成を用いて実行してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０：ＬＥＤの断線故障検出システム、１２：タイミング検出部、１４：Ａ／Ｄ変換部、１６：瞬時値算出部、１８：正弦波算出部、２０：励磁電流算出部、２２：消費電流算出部、２４：断線故障検出部、５０：色灯信号機、５２：ＬＥＤ、５４：ギャップ付トランス、５６：全波整流器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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