(57)【要約】【課題】  十分な信頼性が確保され、交流定電流電源の供給側で異常を判定できて電流を遮断することできる点灯装置およびこの点灯装置を有する標識灯を提供する。【解決手段】  点灯装置１は、交流定電流電源４の出力を入力して半導体発光素子３を点灯制御する点灯回路７と、点灯回路７の入力側に設けられ、外部からの加熱により交流定電流電源４および点灯回路７間の電路を遮断する遮断手段８と、遮断手段８を自己の発熱により加熱する発熱手段９と、半導体発光素子３の点灯状態および点灯回路７の制御動作を監視し、半導体発光素子３および点灯回路７の何れかが異常状態と判定したときに発熱手段９が発熱するように制御する制御回路１０と、を具備している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流定電流電源の出力を入力して半導体発光素子を点灯制御する点灯回路と；
この点灯回路の入力側に設けられ、外部からの加熱により前記交流定電流電源および前記点灯回路間の電路を遮断する遮断手段と；
この遮断手段を自己の発熱により加熱する発熱手段と；
前記半導体発光素子の点灯状態および前記点灯回路の制御動作を監視し、前記半導体発光素子および前記点灯回路の何れかが異常状態と判定したときに前記発熱手段が発熱するように制御する制御回路と；
を具備していることを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記発熱手段は、スイッチ手段と直列接続されて前記遮断手段および前記点灯回路の間に前記点灯回路と並列的に接続され、前記制御回路は、前記異常状態でないときに前記スイッチ手段をオフし、前記異常状態であるときに前記スイッチ手段をオンして前記発熱手段が発熱するように制御することを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の点灯装置と；
この点灯装置により点灯制御される半導体発光素子と；
少なくとも前記半導体発光素子を配設している灯体と；
を具備していることを特徴とする標識灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、交流定電流電源の出力電流に応じて半導体発光素子を点灯制御する点灯装置およびこの点灯装置を具備する標識灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空港の滑走路や誘導路などに設置された標識灯を点灯制御する標識灯システムでは、交流定電流電源からゴム被覆絶縁変圧器を介して定電流化された定電流を標識灯に供給している。標識灯の光源が電球である場合、交流定電流電源が電球に供給され、電球が点灯する。また、電球が断芯した際には、無負荷状態となったゴム被覆絶縁変圧器の二次側に過電圧が発生し、それに基づいて交流定電流電源側で電球の断芯を判定することが可能となっている。
【０００３】
また、光源としてＬＥＤを用いた標識灯があるが、この標識灯では、ＬＥＤを点灯させるために点灯装置を用いており、ＬＥＤが故障した場合に点灯装置の動作で過電圧が発生するのを阻止する保護機能を有している。しかし、この点灯装置は、ゴム被覆絶縁変圧器の二次側に過電圧が発生することがなく、交流定電流電源側では標識灯の異常を判定できない。
【０００４】
そこで、点灯装置の入力側にスイッチ回路を設け、ＬＥＤの不点や点灯装置の不動作などの異常時にスイッチ回路をオフする標識灯が提案されている（例えば特許文献１参照。）。このスイッチ回路として、手動復帰形の遮断スイッチが用いられている。手動復帰形スイッチは、点灯装置からの異常信号によりオフして、そのオフ状態を機械的に保持するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２０４２０７号公報（第３頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リレー等の電気的動作による遮断スイッチでは、通常時にオンされ、異常時にオフされる常閉のスイッチが必要であり、異常検出時にこの遮断スイッチを確実に動作させて保持する機能が必要である。しかしながら、一般的なリレーでは、入力遮断後に確実な保持ができないため、信頼性を維持することが難しい。
【０００７】
本発明の実施形態は、十分な信頼性が確保され、交流定電流電源の供給側で異常を判定できて電流を遮断することできる点灯装置およびこの点灯装置を有する標識灯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】
【０００８】
本実施形態の点灯装置は、点灯回路、遮断手段、発熱手段および制御回路を有して形成される。点灯回路は、交流定電流電源の出力を入力して半導体発光素子を点灯制御する。
【０００９】
遮断手段は、点灯回路の入力側に設けられ、外部からの加熱により交流定電流電源および点灯回路間の電路を遮断する。発熱手段は、遮断手段を自己の発熱により加熱する。
【００１０】
制御回路は、半導体発光素子の点灯状態および点灯回路の制御動作を監視する。そして、制御回路は、半導体発光素子および点灯回路の何れかが異常状態と判定したときに、発熱手段が発熱するように制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本実施形態の点灯装置によれば、点灯回路の入力側に設けられた遮断手段は、制御回路の異常状態の判定により発熱手段の発熱により加熱されて交流定電流電源および点灯回路間の電路を遮断するので、汎用の遮断手段および発熱手段による安価な構成で、かつ、入力遮断後の信頼性を確保可能に、交流定電流電源の供給側で半導体発光素子および点灯装置の異常を検出できることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態を示す点灯装置の概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図１を参照して説明する。
【００１４】
本実施形態の点灯装置１は、例えば、飛行場の誘導路等に設置される灯体２に配設された半導体発光素子としてのＬＥＤ３を点灯制御するものであり、交流定電流電源４から出力された定電流化された出力電流に応じてＬＥＤ３の調光レベルを可変する。すなわち、交流定電流電源４は、出力電流の位相制御により、例えば、６．６Ａ、５．２Ａ、４．１Ａ、３．４Ａ、２．８Ａの定電流を出力し、点灯装置１は、ＬＥＤ３を例えば１００％、２５％、５％、１％、０．２％の調光レベルで点灯させる。  
【００１５】
そして、交流定電流電源４の出力端には、直列的に接続された複数個のゴム被覆絶縁変圧器５（図１中、１個のみを示す。）が接続されている。ゴム被覆絶縁変圧器５の二次巻線には、カレントトランス６の一次巻線が接続されている。点灯装置１は、カレントトランス６、点灯回路７、遮断手段８、発熱手段９および制御回路１０を有して形成されている。  
【００１６】
カレントトランス６は、その一次巻線がゴム被覆絶縁変圧器５の二次巻線に接続されている。カレントトランス６は、交流定電流電源４から出力された出力電流を例えば１／１０に減流して点灯回路７に供給する。カレントトランス６の二次巻線には、遮断手段８、点灯回路７、カレントトランス１１の一次巻線およびカレントトランス１２の一次巻線が直列的に接続されている。遮断手段８、点灯回路７、カレントトランス１１およびカレントトランス１２には、カレントトランス６により減流された交流定電流電源４の出力電流が流れる。  
【００１７】
点灯回路７は、整流回路１３、負荷調整回路１４、平滑回路１５、点灯制御回路１６および点灯電流検出回路１７を有して形成されている。点灯回路７の出力端間にＬＥＤ３が接続されている。本実施形態では、ＬＥＤ３は、複数個からなり、直列接続されている。ＬＥＤ３は、所定の色光を放射する。  
【００１８】
整流回路１３は、点灯回路７に入力する交流定電流電源４の出力電流（出力電圧）を整流する。負荷調整回路１４は、電界効果トランジスタなどのスイッチ素子を備えている。そして、スイッチ素子のスイッチング動作により、整流回路１３の出力端間を短絡、開放させることにより、整流回路１３により整流された整流電圧を所定電圧に調整している。スイッチ素子は、制御回路１０により制御される。  
【００１９】
平滑回路１５は、例えば平滑用コンデンサからなり、負荷調整回路１４により調整された所定電圧を平滑している。平滑回路１５の両端には、平滑された所定電圧が発生し、この電圧がＬＥＤ３に供給される電源となっている。  
【００２０】
点灯制御回路１６は、例えばスイッチ素子を備え、このスイッチ素子が制御回路１０によってＰＷＭ制御されることにより、ＬＥＤ３が所定の調光レベルとなるようにＬＥＤ３に流れる電流を調整する。すなわち、点灯制御回路１６は、電圧調整回路１４からの出力をＰＷＭ制御してＬＥＤ３に出力する。なお、本実施形態では、平滑回路１５の両端に発生する所定電圧に対して、この所定電圧よりも低い一定の電圧をＰＷＭ制御するように形成している。  
【００２１】
点灯電流検出回路１７は、ＬＥＤ３に流れる電流を検出し、点灯検出回路１８に出力する。点灯検出回路１８では、点灯電流検出回路１７で検出された電流に基づいてＬＥＤ３の点灯状態を検出し、この点灯検出情報を制御部１９に出力する。こうして、点灯回路７は、交流定電流電源４の出力を入力して、ＬＥＤ３を点灯制御するように形成されている。  
【００２２】
そして、カレントトランス１１の二次巻線側には、制御電源回路２０が形成されている。制御電源回路２０は、制御回路１０に制御電源を供給するものであり、カレントトランス１１、整流回路２０、負荷調整回路２１、平滑回路２２および制御電圧回路２３を有して形成されている。カレントトランス１１の一次巻線に流れる交流定電流電源４の出力電流は、カレントトランス１１の二次巻線を介して整流回路２０に入力され、整流回路２０で整流され、負荷調整回路２１で電圧を一定に調整されて平滑回路２２で平滑される。平滑回路２２で平滑された制御電圧は、制御電圧回路２３で所定の制御電圧例えばＤＣ１２ＶやＤＣ５Ｖに変換されて制御回路１０に供給される。  
【００２３】
また、カレントトランス１２の二次巻線には、電流検出回路２４が接続されている。電流検出回路２４は、カレントトランス１２の一次巻線に流れる電流を検出することにより、点灯回路７に入力する交流定電圧電源４の出力電流を検出する。そして、検出した出力電流を制御部１９に入力している。  
【００２４】
遮断手段８は、点灯回路７の入力側とカレントトランス６の二次巻線の間に設けられている。遮断手段８は、例えば温度ヒューズであり、外部からの加熱により、交流定電流電源４および点灯回路７間の電路を遮断する。また、遮断手段８は、定電流電源回路４から最大の出力電流（６．６Ａ）が継続的に出力されても、溶断しない電気容量を有している。すなわち、ＬＥＤ３の調光レベルが１００％のとき、カレントトランス６の二次巻線には、例えば０．６６Ａの電流が誘起され、この電流が遮断手段８に流れて点灯回路７に入力される。遮断手段８は、ＬＥＤ３の点灯時に流れる電流では遮断しない。そして、遮断手段８は、本実施形態では、発熱手段９により加熱される。  
【００２５】
発熱手段９は、自己の発熱により遮断手段を加熱するものであり、遮断手段８の近傍に設けられている。ここで、発熱手段９は、遮断手段８に接触していることを許容するが、必ずしも接触している必要はなく、発熱手段９から発生した熱が遮断手段８に伝わるように熱的に接続されていればよい。そして、本実施形態では、発熱手段９は、スイッチ手段２５と直列接続されて、遮断手段８および点灯回路７の間において、点灯回路７の入力側と並列的に接続されている。発熱手段９は、例えばヒータであり、スイッチ手段２５は、常閉のリレーや半導体スイッチが用いられている。スイッチ手段２５は、制御回路１０によりオンオフ制御される。なお、スイッチ手段２５は、閉路しているときはオン、開路しているときはオフとする。  
【００２６】
発熱手段９およびスイッチ手段２５の直列回路は、スイッチ手段２５がオンされると、カレントトランス５の二次巻線の両端間に遮断手段８を介して接続され、カレントトランス６の二次巻線に流れる電流が流れる。このとき、発熱手段９は、発熱して遮断手段８を加熱する。また、発熱手段９およびスイッチ手段２５は、カレントトランス６の二次巻線にＬＥＤ３を最大の調光レベル（１００％）で点灯させる電流が継続して流れても、それぞれ溶断しない電気容量を有している。  
【００２７】
制御回路１０は、マイコン（ＣＰＵ）からなる制御部１９、点灯検出回路１８、異常判定回路２６およびＩ／Ｆ回路２７を有して形成されている。制御部１９は、点灯動作を制御する制御機能および点灯動作を監視する監視機能を有している。
【００２８】
制御部１９の制御機能としては、点灯電流検出回路１７で検出されるＬＥＤ３に流れる電流が一定になるように負荷調整回路１４をフィードバック制御する電流制御機能、点灯電流検出回路１７で検出される電流値に基づいてＬＥＤ３が所定の調光レベルで点灯するように点灯制御回路１６を制御する光度制御機能、ＬＥＤ３が開放状態で故障した際に、電流源であるために過電流が発生するが、その過電流で点灯回路７が故障しないように図示しない保護回路を制御する過電流保護機能などを有している。
【００２９】
制御部１９の監視機能としては、電流検出回路２４からの入力電流を監視する入力電流監視機能、点灯電流検出回路１７で検出されるＬＥＤ３に流れる電流を監視する負荷電流監視機能、点灯検出回路１８からの信号でＬＥＤ３の点灯を監視する点灯監視機能、制御電源回路２０から供給される制御電圧を監視する制御電圧監視機能などを有している。
【００３０】
制御部１９は、各監視機能による監視の結果、いずれか１つの監視項目でも正常な点灯動作の範囲を超えていた場合、異常と判定し、異常信号（動作監視信号）をＩ／Ｆ回路２７に出力する。また、制御部１９は、この制御部１９が正常動作している場合に、Ｈレベルの信号とＬレベルの信号とを所定間隔で交互に出力するパルス信号である動作信号を異常判定回路２６に出力する。
【００３１】
異常判定回路２６は、制御部１９から動作信号（Ｈレベルの信号とＬレベルの信号とが所定間隔で交互に切り換わるパルス信号）が入力されない場合に制御部１９の異常を判定し、異常信号をＩ／Ｆ回路２７に出力する。Ｉ／Ｆ回路２７は、制御部１９からの異常信号および異常判定回路２６からの異常信号を入力すると、スイッチ手段２５をオンにする制御信号を出力する。すなわち、スイッチ手段２５がリレーの場合には、リレーコイルを消勢してリレーをオンにし、スイッチ手段２５が半導体スイッチの場合には、制御電流（制御電圧）の出力を停止して半導体スイッチをオンにさせる。
【００３２】
こうして、点灯装置１が構成され、ＬＥＤ３を配設している灯体２と、点灯装置１とにより、本実施形態の標識灯２８が構成されている。
【００３３】
次に、本実施形態の作用について述べる。
【００３４】
交流定電流電源４から出力電流がカレントトランス６に供給されると、カレントトランス６の二次巻線に流れる電流が遮断手段８を介して点灯回路７に入力されるとともに、カレントトランス１１の一次巻線およびカレントトランス１２の一次巻線に流れる。そして、カレントトランス１１の二次巻線に流れる電流により所定の制御電圧が形成されて制御回路１０（制御部１９）に供給される。制御部１９は、動作して、Ｉ／Ｆ回路２６からスイッチ手段２５をオフにする制御信号を出力させて、スイッチ手段２５をオフにさせる。すなわち、スイッチ手段２５がリレーの場合には、リレーコイルを付勢してリレーをオフにし、スイッチ手段２５が半導体スイッチの場合には、制御電流（制御電圧）を出力して半導体スイッチをオフにさせる。これにより、スイッチ手段２５が開路し、発熱手段９およびスイッチ手段２５の直列回路には、電流が流れなくなり、発熱手段９は、発熱しない。
【００３５】
なお、制御部１９が動作開始するまでは、発熱手段９およびスイッチ手段２５の直列回路は、点灯回路７の入力側と並列的に接続され、カレントトランス６の二次巻線からの電流が流れる。しかしながら、制御部１９は、短時間で動作してスイッチ手段２５をオフにし、発熱手段９は、当該短時間での発熱量が非常に小さく、遮断手段７を加熱して遮断されるには及ばない。
【００３６】
そして、制御部１９は、電流検出回路２４が検出する交流定電流電源４の出力電流に応じて、点灯制御回路１６をＰＷＭ制御し、ＬＥＤ３を当該出力電流に応じた調光レベルで点灯させる。また、点灯電流検出回路１７および点灯検出回路１８が検出したＬＥＤ３の点灯状態により、ＬＥＤ３を調光レベルに応じた所定の電流が流れるように点灯制御回路１６をＰＷＭ制御する。こうして、制御部１９は、交流定電流電源４の出力電流６．６Ａ、５．２Ａ、４．１Ａ、３．４Ａ、２．８Ａに応じて、ＬＥＤ３を１００％、２５％、５％、１％、０．２％の調光レベルで点灯させる。
【００３７】
そして、制御部１５は、上述した入力電流監視機能、負荷電流監視機能、点灯監視機能および制御電圧監視機能などの各監視機能のいずれか１つの監視項目でも正常な点灯動作の範囲を超えていた場合、異常信号をＩ／Ｆ回路２７に出力する。また、異常判定回路２６は、制御部１９が正常動作していない場合には、異常信号をＩ／Ｆ回路２７に出力する。Ｉ／Ｆ回路２７は、異常信号に応じてスイッチ手段２５をオンにする。すなわち、発熱手段９およびスイッチ手段２５の直列回路を制御部１９が動作開始する前の状態にさせる。
【００３８】
発熱手段９およびスイッチ手段２５の直列回路は、スイッチ手段２５がオンであることにより、カレントトランス６の二次巻線に遮断手段８を介して電気的に接続される。カレントトランス６の二次巻線に流れる電流は、点灯回路７側と発熱手段９側に分流して流れるが、点灯回路７側のインピーダンスが大きいで、主として発熱手段９側に流れる。
【００３９】
発熱手段９は、発熱し、その熱が遮断手段８を加熱する。発熱手段９は、遮断手段８の近傍に設けられているので、発熱手段８の熱は、迅速に遮断手段９に熱伝達される。温度ヒューズである遮断手段８は、急激に温度上昇して溶断する。これにより、交流定電流電源４および点灯回路７間の電路が遮断され、点灯回路７に電流が供給されなくなり、制御回路１０が動作しなくなる。また、発熱手段９にも電流が流れなくなり、発熱手段９は、自然冷却していく。遮断手段９は、溶断により復帰することがない。
【００４０】
そして、本実施形態では、遮断手段８は、加熱されることにより数秒以内に、好ましくは１秒以内に電路を遮断するように、発熱手段９の発熱量、遮断手段８の電気容量、遮断手段８および発熱手段９の配設などが設定されている。また、交流定電流電源４から下限値の出力電流（２．８Ａ）が出力され、ＬＥＤ３が下限値の調光レベル（０．２％）で点灯されている状態でも、遮断手段８が上記時間内に電路を遮断するように設定されている。
【００４１】
そして、遮断手段８が電路を遮断し復帰しないことにより、点灯装置１は、カレントトランス６の二次巻線側で無負荷状態となる。これにより、交流定電流電源４の供給側において、点灯装置１および標識灯２８の異常が判定され、入力遮断後の信頼性が確保される。
【００４２】
そして、本実施形態では、発熱手段９およびスイッチ手段２５の直列回路において、スイッチ手段２５が常閉のスイッチであり、制御回路１０からの制御信号によらずにオンできるので、制御回路１０が動作しなくなっても、すなわち点灯装置１が故障しても、発熱手段９に電流を流すことができる。
【００４３】
本実施形態の点灯装置１によれば、点灯回路７の入力側に設けられた遮断手段８は、制御回路１０の異常状態の判定により発熱手段９の発熱により加熱されて交流定電流電源４および点灯回路７間の電路を遮断するので、汎用の遮断手段８および発熱手段９による安価な構成で、かつ、入力遮断後の信頼性を確保可能に、交流定電流電源４の供給側でＬＥＤ３または点灯装置１の異常を検出することができるという効果を有する。
【００４４】
また、発熱手段９は、スイッチ手段２５と直列接続されて遮断手段８および点灯回路７の間に点灯回路７と並列的に接続され、制御回路１０は、異常状態でないときにスイッチ手段２５をオフし、異常状態であるときにスイッチ手段をオンして発熱手段９が発熱するように制御するので、簡易な構成により、ＬＥＤ３および点灯装置１の異常を検出できるという効果を有する。
【００４５】
なお、本実施形態において、遮断手段８は、温度ヒューズに限定されるものではなく、発熱手段９からの加熱により交流定電流電源４および点灯回路７間の電路を遮断するものであればよく、例えばサーモスタットとサーモスタットの動作を機械的に保持する機構であってもよい。また、半導体発光素子としてＬＥＤを用いたが、有機ＥＬ素子を用いてもよい。
【００４６】
また、上述した実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。この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ものである。
【符号の説明】
【００４７】
1…点灯装置、  ２…灯体、  ３…半導体発光素子としてＬＥＤ、  ７…点灯回路、  ８…遮断手段、  ９…発熱手段、  １０…制御回路、  ２５…スイッチ手段、  ２８…標識灯
【図１】
2016072066.tif 000003