(57)【要約】【課題】トランスレスとし、カットアウト装置17の構成を簡素化できる標識灯12を提供する。【解決手段】標識灯12の光源に発光ダイオード素子15を用いる。発光ダイオード素子15を用いることによって定電流電源13の出力電流および電圧を低くでき、定電流電源13に対してトランスレスで点灯回路16とカットアウト装置17とを並列に接続できる。発光ダイオード素子15は、低電流で点灯し、発熱が少ないためと、カットアウト装置の動作時の発熱が抑えられ、かつ周囲から受ける熱が少ないため、感熱素子を用いた保護回路を不要とし、カットアウト装置17の構成を簡素化できる。【選択図】図１
2008112615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源に用いる発光ダイオード素子と；
トランスレスで定電流電源に接続されて発光ダイオード素子を点灯させる点灯回路と；
定電流電源に対して点灯回路と並列に接続されるゲート付きの半導体素子、および発光ダイオード素子の不点灯時にゲートに電圧を供給して半導体素子を導通させる電圧応動制御回路を有するカットアウト装置と；
を具備していることを特徴とする標識灯。
【請求項２】
定電流電源と；
定電流電源に接続される複数の請求項１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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カットアウト装置を備えた標識灯、およびこの標識灯を用いた標識灯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば空港の滑走路や誘導路に沿って多数の標識灯を設置する場合、配線が簡単でかつ長距離にわたる電線の電位損失を抑制するために、図４に示すように、標識灯１に用いるハロゲン電球などのランプ２に合わせた定格電流値６．６Ａの定電流電源３の給電線４に対して複数の絶縁トランス５の一次側を直列接続し、これら各絶縁トランス５の二次側に複数の標識灯１のランプ２を直列接続するのが一般的である。なお、図４中のRLは給電線４の配線インピーダンスである。
【０００３】
各絶縁トランス５は、商用周波数の電源回路用としては小形化が難しく、かつ防水のためにトランス全体をゴムで覆ったゴム成形トランスとしているので大形になっている。そのため、各絶縁トランス５は、標識灯１の灯体と一緒に配置することは難しく、滑走路や誘導路の路肩側に沿って複数設置された各ハンドホール内にそれぞれ設置し、これら各ハンドホール内の各絶縁トランス５と滑走路や誘導路上の各標識灯１とを配線接続している。
【０００４】
ところで、絶縁トランス５の二次側に複数の標識灯１のランプ２を直列接続する場合、１つの標識灯１のランプ２を離脱させたりランプ２の断芯などにより不点となると、残りの全ての標識灯１のランプ２も消灯してしまう。
【０００５】
そこで、標識灯１の灯体内に、ランプ２と並列に接続されるカットアウト装置６を配置している。このカットアウト装置６は、絶縁トランス５の二次側に対して、ランプ２と並列に接続された双方向性サイリスタなどのゲート子付きの半導体素子とこの半導体素子を制御する電圧応動制御回路とを備えており、ランプ２を離脱させるかランプ２が断芯で不点となったときに、カットアウト装置６の両端に高い電圧が作用し、電圧応動制御回路の応動によりゲートに電圧を供給して半導体素子を導通させ、直列回路が開放するのを回避し、また、ランプ２を接続するか正常なランプ２に交換することにより、カットアウト装置６の両端に低い電圧が作用し、電圧応動制御回路の応動により半導体素子の導通を遮断させている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２０７０１０号公報（第７−１０頁、図１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の標識灯１では、ランプ２の断芯時にも定電流電源３の電流を持続させるためと定電流電源３の高電圧に対する標識灯１の絶縁保護のために、絶縁トランス５を用いる必要がある。この絶縁トランス５を用いる場合、滑走路や誘導路の路肩側にハンドホールを設置し、このハンドホールに配置した絶縁トランス５と滑走路や誘導路上の各標識灯１とを配線接続する必要がある。そのため、従来の標識灯１を用いる標識灯システムでは、標識灯システムの構成が複雑になるとともに施工も煩雑になる問題がある。
【０００７】
また、従来の標識灯１では、灯体内にカットアウト装置６を配置しているので、ランプ２の熱の影響をカットアウト装置６が受けやすい。それと電球負荷では比較的大きい電流であるため、カットアウト装置６が動作したとき、半導体素子自身が発熱しやすい。そのため、半導体素子に並列的に感熱素子を接続し、半導体素子が応動したときに半導体素子の温度が所定温度以上になれば感熱素子を導通させることにより、半導体素子の過熱を防止して保護しつつ、直列回路が開放するのを回避するような保護回路を設けなければならない場合があり、カットアウト装置６の構成が複雑になる問題がある。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、トランスレスにでき、カットアウト装置の構成も簡素化できる標識灯、およびこの標識灯を用いて構成を簡素化できるとともに施工性を向上できる標識灯システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の標識灯は、光源に用いる発光ダイオード素子と；トランスレスで定電流電源に接続されて発光ダイオード素子を点灯させる点灯回路と；定電流電源に対して点灯回路と並列に接続されるゲート付きの半導体素子、および発光ダイオード素子の不点灯時にゲートに電圧を供給して半導体素子を導通させる電圧応動制御回路を有するカットアウト装置と；を具備しているものである。
【００１０】
標識灯は、例えば、埋込形および地上形などがあり、空港、道路などの用途に用いられる。
【００１１】
発光ダイオード素子は、例えば、１つまたは複数が直列に接続されて用いられる。
【００１２】
トランスレスとは、トランスを用いないものであって、磁気的な結合なく、電気的に直接接続されている状態をいう。
【００１３】
定電流電源は、例えば、発光ダイオード素子の点灯電流に合わせて電流値１Ａ程度の交流電流を供給する。すなわち、従来の電球式の約１／７の電流でよい。
【００１４】
点灯回路は、例えば、定電流電源の交流電流を直流に整流する整流回路などが用いられ、トランスを介在しないトランスレスで定電流電源に対して接続される。
【００１５】
カットアウト装置のゲート付きの半導体素子は、例えば、双方向または単方向のサイリスタ、電界効果トランジスタなどがある。電圧応動制御回路は、発光ダイオード素子の不点灯時に所定の応動電圧以上で出力信号を発生させ、この信号を半導体素子のゲートに供給して半導体素子を導通させ、閉回路を維持する。
【００１６】
また、発光ダイオード素子を用いることによって省電力となり、定電流電源の出力電流および電圧を低くできる。ゆえに、この定電流電源に対して発光ダイオード素子の点灯回路とカットアウト装置とを並列に接続することにより、トランスレスにできる。しかも、発光ダイオード素子は、低電流で点灯し、発熱が少ないためと、カットアウト装置の動作時の発熱が抑えられ、かつ周囲から受ける熱が少ないため、感熱素子などの保護回路を不要にできる。
【００１７】
請求項２記載の標識灯システムは、定電流電源と；定電流電源に接続される複数の請求項１記載の標識灯と；を具備しているものである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の標識灯によれば、発光ダイオード素子を用いることによって定電流電源の出力電流および電圧を低くでき、この定電流電源に対して発光ダイオード素子の点灯回路とカットアウト装置とを並列に接続することにより、トランスレスにできるため、トランスを設置するハンドホールなどを不要にでき、この標識灯を用いる標識灯システムの構成を簡素化できるとともに施工性を向上できる。しかも、発光ダイオード素子は、低電流で点灯し、発熱が少ないため、感熱素子などの保護回路を不要にでき、カットアウト装置の構成も簡素化できる。
【００１９】
請求項２記載の標識灯システムによれば、請求項１記載の標識灯を用いるため、標識灯システムの構成を簡素化できるとともに施工性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図３を参照して説明する。
【００２１】
図１は標識灯を用いた標識灯システムの構成図、図２は標識灯の回路図、図３は標識灯の断面図である。
【００２２】
図１において、11は標識灯システムで、この標識灯システム11では、例えば空港の滑走路や誘導路に沿って設置される複数の標識灯12を備え、これら複数の標識灯12が定電流電源13の給電線14に対して直列に接続されている。各標識灯12は、光源としての発光ダイオード素子15を用いる点灯回路16を備えているとともに、発光ダイオード素子15の不点時に発光ダイオード素子15をバイパスするカットアウト装置17を備え、これら発光ダイオード素子15の点灯回路16とカットアウト装置17とが定電流電源13の給電線14に対して直列に接続されている。
【００２３】
定電流電源13は、発光ダイオード素子15が点灯する電流値に合わせて例えば電流値１Ａ程度の交流電流を給電線14を通じて供給する。図１中のRLは給電線14の配線インピーダンスである。
【００２４】
また、図２に示すように、標識灯12の点灯回路16は、定電流電源13の給電線14に対して雷サージ吸収用のバリスタV1が直列接続され、このバリスタV1を介して交流を直流に整流するダイオードD1〜D4で構成された整流回路21の交流入力側が接続され、この整流回路21の直流出力側に複数の発光ダイオード素子15が直列に接続されている。
【００２５】
標識灯12のカットアウト装置17は、定電流電源13の給電線14に対して点灯回路16と並列に接続されたゲート付きの半導体素子としての双方向性サイリスタThと、定電流電源13の給電線14に対して点灯回路16と並列に接続され、発光ダイオード素子15の点灯時に作用する電圧より発光ダイオード素子15の不点時に作用する電圧が高くなるのに応動して双方向性サイリスタThを導通させる電圧応動制御回路22とを備えている。
【００２６】
双方向性サイリスタThは、ゲート付の双方向性または互いに逆方向に接続された一対の単方向性でゲート付きの半導体素子であり、主極T1，T2が定電流電源13の給電線14に対して接続され、ゲートＧが電圧応動制御回路22に接続されている。そして、双方向性サイリスタThは、主極T1，T2の双方向に電流が流れ、ゲートＧに所定のゲート電圧が印加されると導通し、保持電流以下となるまで導通を継続する。
【００２７】
電圧応動制御回路22は、定電流電源13の給電線14に対して、抵抗R1とコンデンサC1との直列回路、および抵抗R2とコンデンサC2との直列回路がそれぞれ接続され、これら抵抗R1およびコンデンサC1の中間点と抵抗R2およびコンデンサC2の中間点との間に抵抗R3が接続され、抵抗R2およびコンデンサC2の中間点と双方向性サイリスタThのゲートＧとの間にトリガダイオードDtが接続されている。そして、電圧応動制御回路22では、コンデンサC2の両端の電圧が所定値（トリガ電圧）に上昇すると、トリガダイオードDtが導通し、ゲート電圧を双方向性サイリスタThのゲートＧに供給して双方向性サイリスタThを導通させる。また、定電流電源13の給電線14に対して雷サージ吸収用のバリスタV2が接続されている。
【００２８】
また、図３に示すように、標識灯12は、滑走路や誘導路などの路面に埋込設置される基台31と、この基台31に着脱可能に取り付けられる灯体32とを備えている。
【００２９】
基台31は、いわゆる薄形基台であり、円板状の底面部34、この底面部34の周辺部から立ち上げられた円筒状の周壁部35とを有し、灯体32を収納する収納部36が上方に開口形成されている。基台31内には路面に配線される給電線14が引き込まれる。
【００３０】
灯体32は、灯器とも呼ばれるもので、灯体本体38、この灯体本体38にパッキング39を介して取り付けられたレンズ40、およびこのレンズ40の下側に配設された発光ダイオード素子15などを備えている。灯体32は、基台31の収納部36に上方から嵌め込まれ、基台31から灯体32に挿通される図示しない取付ボルトに袋ナットを螺合して締め付け固定されている。基台31と灯体32との間には、Ｏリング41が介在され、基台31と灯体32とが液密に取り付けられている。
【００３１】
レンズ40は、例えば、強化ガラス製で、平面視の外形状が円形に形成され、また、側面視の断面形状が、上辺側の中央部が上方に円弧状に突出し、すなわち上面が球面に形成されているとともに、上辺側の幅（外径）が下辺の幅（外径）よりも広く、すなわちレンズ40の側辺が下辺から上辺に向かうに従って拡開する断面略台形形状に形成されている。レンズ40の下面中央には、発光ダイオード素子15が配置される凹部40aが形成されている。凹部40aの内面はレンズ40内に光を入射する入射面に形成され、側辺はレンズ40内に入射した光を上辺へ向けて反射させる反射面に形成され、上辺が光を出射する出射面に形成されている。
【００３２】
灯体本体38は、上部灯体42と、この上部灯体42の下部に組み合わされる下部灯体43とを備え、図示しない結合ねじで上部灯体42と下部灯体43とが結合されて全体として円盤状をなすように構成されている。
【００３３】
上部灯体42の中央には下方に拡開する嵌合凹部44が形成され、この嵌合凹部44の上面であって上部灯体42の上面中央にはレンズ40の上部が突出状態に配置される円形の窓孔45が形成されている。この窓孔45の内周縁には、レンズ40の上辺周辺部にパッキング39を介して係合されて下部灯体43との間にレンズ40を挟み込んで保持するレンズ保持部46が形成されている。
【００３４】
下部灯体43の中央には上部灯体42の嵌合凹部44に嵌合する嵌合突部47が形成され、この嵌合突部47の内側にレンズ40の下辺および側辺をパッキング39を介して受ける凹筒状のレンズ受部48が形成されている。このレンズ受部48の中央には、発光ダイオード素子15を実装した基板49が配置される基板収容部50が形成されている。
【００３５】
そして、灯体32内には点灯回路16およびカットアウト装置17が配置されており、この灯体32を基台31に取り付ける際に、灯体32側の点灯回路16およびカットアウト装置17と基台31側に引き込まれている給電線14とが例えばコネクタ構造や端子構造などを用いた接続手段によって電気的に接続される。なお、カットアウト装置17は基台31側に配置してもよいし、点灯回路16およびカットアウト装置17とも基台31側に配置してもよい。
【００３６】
次に、標識灯システム11の動作について説明する。
【００３７】
定電流電源13から例えば電流値１Ａ程度の交流電流が給電線14を通じて各標識灯12に供給される。
【００３８】
各標識灯12では、給電線14を通じて供給される交流電流を点灯回路16の整流回路21で整流して発光ダイオード素子15を点灯させる。
【００３９】
標識灯12の発光ダイオード素子15が点灯しているときには、カットアウト装置17の動作電圧は点灯回路16の電圧以上となっており、電圧応動制御回路22のトリガダイオードDtはオフ状態を維持し、双方向サイリスタThがオフしている。
【００４０】
発光ダイオード素子15の不点時には、点灯回路16が開放されることにより、定電流電源13の出力電圧が集中的に開放端となる点灯回路16に印加されるため、この点灯回路16の電圧がこの点灯回路16に並列に接続されているカットアウト装置17の動作電圧以上となる。そのため、カットアウト装置17のコンデンサC2の両端の電圧が所定値（トリガ電圧）に上昇してトリガダイオードDtが導通し、このトリガダイオードDtからゲート電圧を双方向性サイリスタThのゲートＧに供給して双方向性サイリスタThを導通させる。この双方向性サイリスタThの導通により、定電流電源13の給電線14を短絡させ、他の誘導灯12に定電流を供給する。
【００４１】
発光ダイオード素子15を交換するなどして正常な発光ダイオード素子15が正常に接続されれば、点灯回路16が閉成され、カットアウト装置17の動作電圧は点灯回路16の電圧以上となる。そのため、カットアウト装置17のコンデンサC2の両端の電圧が所定値（トリガ電圧）よりも低下してトリガダイオードDtがオフし、このトリガダイオードDtからのゲート電圧の供給を停止して双方向性サイリスタThの導通を遮断させる。
【００４２】
ここで、図４に示した従来の実施例のランプ２を用いた標識灯１と本実施の形態の標識灯12とで、電力、電圧の比較試算を行う。
【００４３】
ランプ２を用いた標識灯１の場合、ランプ２は６５Ｗのハロゲン電球で点灯電流は定格の６．６Ａ、標識灯１の数は５０台、給電線４は導体部断面が３．５ｍｍ2のケーブルで配線長１ｋｍ（抵抗約５Ω／ｋｍ）、絶縁トランス５は１００Ｗクラス（損失１０％）の例とする。
【００４４】
電力は６５Ｗ×５０台＝３２５０Ｗ、配線損失は６．６Ａ2×５Ω＝２１８Ｗ、トランス損失は１０Ｗ×５０台＝５００Ｗ、総電力＝３２５０Ｗ＋２１８Ｗ＋５００Ｗ＝３９６８Ｗとなる。これを満足する定電流電源３としては現在１０ｋＷとなり、この定電流電源３の出力電圧は１０ｋＷ／６．６Ａ＝１５１５Ｖとなる。
【００４５】
それに対して、本実施の形態の標識灯12の場合、発光ダイオード素子15の電流値が５Ｗで点灯電流は１Ａ、標識灯12の数が５０台、導体部断面が３．５ｍｍ2のケーブルで配線長１ｋｍ（抵抗約５Ω／ｋｍ）、トランスレスの例とする。
【００４６】
電力は５Ｗ×５０台＝２５０Ｗ、配線損失は１Ａ2×５Ω＝５Ｗ、トランスレスなのでトランス損失なし、総電力＝２５０Ｗ＋５Ｗ＝２５５Ｗとなる。そのため、小電力の定電流電源13でよく、仮に２６０Ｗの定電流電源13を用いれば、定電流電源13の出力電圧は２６０Ｗ／１Ａ＝２６０Ｖの電圧となる。
【００４７】
すなわち、ランプ２を用いた標識灯１の場合では１０ｋＷの定電流電源３と２ｋＶ耐圧以上の回路が必要となるのに対して、本実施の形態の標識灯12の場合では同程度の明るさを確保するのに２６０Ｗの定電流電源13と３００Ｖ耐圧以下の回路でよい。
【００４８】
このように、本実施の形態の標識灯12では、発光ダイオード素子15を用いることによって省電力となり、定電流電源13の出力電流および電圧を低くできる。ゆえに、この定電流電源13に対して発光ダイオード素子15の点灯回路16とカットアウト装置17とを並列に接続することにより、トランスレスにできるため、トランスを設置するハンドホールなどを不要にでき、この標識灯12を用いる標識灯システム11の構成を簡素化できるとともに施工性を向上できる。
【００４９】
しかも、発光ダイオード素子15は、低電流で点灯し、発熱が少ないためと、カットアウト装置の動作時の発熱が抑えられ、かつ周囲から受ける熱が少ないため、カットアウト装置17を灯体32に収納する場合でも、カットアウト装置17が受ける熱的影響が少なく、感熱素子などの保護回路が不要で、カットアウト装置17の構成を簡素化でき、灯体32も小形にできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態を示す標識灯を用いた標識灯システムの構成図である。
【図２】同上標識灯の回路図である。
【図３】同上標識灯の断面図である。
【図４】従来の標識灯システムの構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
11    標識灯システム
12    標識灯
13    定電流電源
15    発光ダイオード素子
16    点灯回路
17    カットアウト装置
22    電圧応動制御回路
Th    半導体素子としての双方向性サイリスタ
【図１】
2008112615.tif 000003
【図２】
2008112615.tif 000004
【図３】
2008112615.tif 000005
【図４】
2008112615.tif 000006