Led型指示燈點燈裝置及指示燈系統的製作方法
2023-10-21 18:48:27 2
專利名稱：Led型指示燈點燈裝置及指示燈系統的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種用以照亮用於機場等的LED型指示燈的LED型指示燈點燈裝置及指示燈系統。
背景技術：
用於機場等的指示燈，通過其多數個指示燈串聯在交流恆流電源的輸出端而得到偏壓。另外，即使周圍的明亮度發生變化指示燈也能良好維持指示的可見度，因此指示燈可進行如下控制，通過對應於周圍的明亮度切換交流恆流電源的輸出電流，而其可以特定的亮度比率開啟。例如，指示燈構成如下，將輸出電流的抽頭變換器配置在交流恆流電源，並根據期望從100％、25％、5％、1％以及0.2％5個檔位之中選擇亮度比率。
另外，目前機場等所使用的指示燈的光源用的是滷素燈泡等白熾燈。白熾燈由於對鎢燈絲進行通電加熱時會發光，因而其比亮度-比電流特性如下述的圖8所示。
另一方面，建議在這種指示燈中使用LED(發光二極體)而代替滷素燈泡等光源(例如參照專利文獻1)。如果轉換為將LED作為光源，則可節省能源，並且光源壽命將會明顯延長，因此不僅有益於環境，還可以大幅度節約維護費用。
因此，將指示燈的光源轉換為LED時，如果可以使已經裝備在目前的機場的交流恆流電源原樣不動繼續使用，而僅將指示燈轉換為以LED為光源的話，則可以最少的轉換達到目的。另外，當較多的指示燈連接在一個交流恆流電源時，有時也可以一部分指示燈以滷素燈泡為光源而使用，而剩餘的指示燈則以LED為光源。
然而，滷素燈泡和LED如圖8所示，即使亮度相同所需要的電流也不相同。圖8是表示滷素燈泡及LED的比亮度-比電流特性的圖表。在圖8中，橫軸表示比電流(％)，而縱軸表示比亮度(％)。曲線A表示滷素燈泡的特性曲線，而曲線B表示LED的特性曲線。通過圖8可了解到，滷素燈泡的比亮度和比電流的關係即比亮度-比電流特性為指數函數性曲線。對此，LED的比亮度-比電流特性則大致為直線，即正比例關係。
另外，交流恆流電源中的抽頭變換器設定為此輸出電流對具有滷素燈泡的指示燈施加偏壓後，可獲得特定的亮度，就像例如表1的中欄所示的那樣。對此，當指示燈具有LED時，為獲得相同亮度所需的電流，當根據如圖8所示的比亮度-比電流特性進行計算時則如表1的右欄所示。
表1
從表1中可了解到，滷素燈泡和LED即使亮度相同所需的電流也不相同。因此，即使將以LED為光源的指示燈連接到如上所述的交流恆流電源上，在抽頭1～4的位置處也無法獲得特定的亮度比率的指示光。
因此，為解決上述問題，本發明申請人建議有如下的指示燈系統，其配置有檢測交流恆流電源的輸出電流的電流檢測機構，並且配置有點燈控制機構，該點燈控制機構對指示燈進行控制，以使LED的發光可根據電流檢測機構的檢測輸出而達到特定的亮度比率(例如參照專利文獻2)。即，在專利文獻2中，通過配置有點燈控制機構，則即使系交流恆流電源，該交流恆流電源對應於和LED的比亮度-比電流特性不同的比亮度-比電流特性而切換電流，也能夠以特定的亮度比率切換指示燈的亮度。
然而，當串聯照亮指示燈時，為使指示燈一側導電性地離開延長在交流恆流電源上的主線路高電壓，而構成為通過橡膠絕緣變壓器連接負載。繼而，自絕緣電路變壓器的2次側通過電流檢測機構檢測交流恆流電源的輸出電流，並根據電流檢測機構的檢測輸出，通過點燈控制機構控制指示燈，以使LED的發光達到特定的亮度比率。此時，點燈控制機構對供應到指示燈中的輸入電流進行脈衝寬度調變，以此控制指示燈，使得LED的發光達到特定的亮度比率。另外，設為將恆流電源轉換為恆壓電源並將電壓施加到LED，使得可使用交流恆流電源來照亮指示燈的LED。
專利文獻1日本專利特表平11-514136號(申請專利範圍、圖1)專利文獻2日本專利特開2002-49992號(第5頁、圖2)[發明所欲解決的問題]然而，由於設為絕緣電路變壓器的1次側為交流恆流電源，並且可自2次側取出施加到LED的電壓源，因此隨著負載的波動2次電壓也會產生波動。指示燈由於會根據氣候條件等切換發光亮度，因而負載也會隨著LED的發光波動而波動，因此伴隨此負載波動，2次電壓也將產生波動。如果存在此負載波動，則每次負載波動時用以進行恆壓化的元件中會產生負擔，導致可靠性下降。
另外，由於通過脈衝寬度控制電路(PWM控制電路)並以脈衝寬度調變進行LED的點燈控制，故而將成為數字電路，因此零件件數會變多電路基板將變大。另外，因由微型電腦電路構成脈衝寬度控制電路，所以將會導致成本變高。
圖9是先前的LED型指示燈點燈裝置的電路圖。交流恆流電源(CCR)11用於使用有例如目前的滷素燈泡的指示燈，並且具備用以切換輸出電流的電流切換功能，以達到上述亮度比率。橡膠絕緣變壓器34設有串聯主電纜28，該串聯主電纜28連接有交流恆流電源11，且作為以下機構而加以使用，該機構將連接有LED型指示燈點燈裝置13的支線電纜29從連接於交流恆流電源(CCR)11的串聯主電纜28的高電壓處進行導電性分離。
絕緣電路變壓器12的1次繞線串聯在支線電纜29上，而絕緣電路變壓器12的2次繞線則連接在LED型指示燈點燈裝置13的整流電路(REC)15上。
電流檢測器16是檢測交流恆流電源11的輸出電流的機構，並構成有變流器，該變流器通過在絕緣電路變壓器12的1次繞線上對電流檢測用的繞線進行磁耦合，而對在絕緣變壓器12的1次繞線上流通的電流進行檢測。輸入電流檢測電路17，將和通過電流檢測器16而輸入的來自交流恆流電源的輸出電流相對應的電流進行整流，並將其平均值作為來自交流恆流電源的輸出電流而輸出。此輸出電流值表示亮度比率。
·整流電路15的交流輸入端連接在絕緣電路變壓器12的2次繞線上，而直流輸入端則連接在負載調節電路18上。負載調節電路18的脈衝寬度控制電路(PWM控制電路)19，以由輸入電流檢測電路17所輸入的來自交流恆流電源的輸出電流為依據，對負載進行調節，並通過變壓器20將其輸出到恆壓電路21。恆壓電路21對經過負載調節電路18調節的電壓進行整流平滑，進而通過變壓器22進行電壓調節，將恆定電壓供應到LED14中。恆壓電路21的電流調節電路23反饋流經LED14的電流，並使流經LED14的電流保持固定。
另一方面，由輸入電流檢測電路17所輸入的來自交流恆流電源的輸出電流，將輸入到特性轉換電路24中，並且將具有滷素燈泡的比亮度-比電流特性的來自交流恆流電源的輸出電流，轉換為依據LED的比亮度-比電流特性的電流。以經過特性轉換電路24轉換的LED比亮度-比電流特性為依據的電流，將輸入到工作期(duty)控制電路25中，並受到工作期控制，以使流經LED的電流成為經過特性轉換電路轉換的電流。由此，控制為LED的光輸出達到特定的亮度比率。圖9中表示先前的LED型指示燈點燈裝置的電路圖，但先前的燈泡型指示燈並不使用電路。
由圖9可知，LED型指示燈點燈裝置13的電路結構較為複雜，故而，LED型指示燈點燈裝置13的尺寸較大。因此，難以將LED型指示燈點燈裝置13安裝進LED型指示燈的狹窄框體內。
另外，先前的裝置中設為在輸入電流檢測電路17中以電流的平均值檢測來自交流恆流電源的輸出電流，因此，無法識別亮度比率。即，當連接在交流恆流電源的2次側負載較大和較小時，電流波形將會發生變化，因而，讀取經過電流檢測器16檢測的電流平均值時，有時將會無法適當識別亮度比率。
發明內容
本發明的目的在於提供一種LED型指示燈點燈裝置及指示燈系統，其可安裝在指示燈的狹窄體積內，且可使光源的光輸出成為特定的亮度比率。
根據第一發明所述的LED型指示燈點燈裝置，其特徵在於其具有整流器，此整流器通過絕緣電路變壓器輸入由交流恆流電源所輸出的電流，並對其加以整流；平滑元件，此平滑元件將經過上述整流器整流的電流加以平滑；負載調節電路，此負載調節電路具有旁通電路，該旁通電路將通過上述平滑元件得到平滑的電壓施加到LED型指示燈的LED上，且施加在LED型指示燈的LED上的電壓超過特定值時則繞過電路的輸入電流，並且可對流經此旁通電路的電流進行調節，以使施加在LED型指示燈的LED上的電壓為固定；輸入電流檢測電路，此輸入電流檢測電路通過電流檢測器輸入上述交流恆流電源所供應的電流，並檢測所輸入的電流；佔空控制電路，此佔空控制電路相對於上述交流恆流電源所供應的電流，對LED型指示燈的LED的電流進行佔空控制，以使其達到特定的明亮度。
在本發明以及以下的各發明中，如無特別說明則術語定義及技術性含意如下所述。
交流恆流電源將經過電流恆流化處理的輸出電流輸出到作為多數個串聯的負載的LED型指示燈，並且能夠通過抽頭變換器切換電流，由此以特定的比率(亮度比率)來照亮LED型指示燈的亮度。即，抽頭變換器例如以多數個檔位進行切換，因此根據抽頭變換器的檔位輸出電流發生變化，亮度因而發生變化。特定的亮度比率，其目的在於即使設置指示燈的周圍環境的明亮度發生變化也能一直良好維持指示燈的可見度，因此為根據此時周圍環境的明亮度而控制指示燈的亮度，而制定此特定的亮度比率。通常是以和LED型指示燈的LED比亮度-比電流特性不同的比亮度-比電流特性為依據，例如以滷素燈泡等白熾燈的比亮度-比電流特性為依據而制定的。
負載調節電路輸入經過整流電路整流的電壓，並將施加到LED型指示燈的LED的電壓調節為固定，而當施加到LED型指示燈的LED的電壓為特定值以上時，會形成繞過LED型指示燈的LED的電路，並將對流經此旁通電路的電流加以調節，將施加到LED型指示燈的LED的電壓調節為固定。此時的特定值是指以基於特定亮度比率的輸出電流照亮LED時的LED的電壓。
輸入電流檢測電路以通過電流檢測器而輸入的電流為依據，對來自交流恆流電源的輸出電流進行檢測。特性轉換電路是針對經過輸出電流檢測器檢測的且和LED比亮度-比電流特性不同的比亮度-比電流特性的交流恆流電源，將LED比亮度-比電流特性轉換為與其不同的比亮度-比電流特性。
來自交流恆流電源的輸出電流為燈泡的比亮度-比電流特性時，將針對基於燈泡的亮度比率的輸出電流，轉換對LED的輸出電流，以使LED的亮度等同於燈泡的亮度。即，將LED的比亮度-比電流特性轉換為燈泡的比亮度-比電流特性。佔空控制電路對流經LED型指示燈的LED的電流進行佔空控制，以使其成為經過特性轉換電路轉換的電流。
根據本第二發明所述的LED型指示燈點燈裝置，其特徵在於，其是根據第一發明所述的LED型指示燈點燈裝置，不使用LED型指示燈的LED的電壓，而是當LED型指示燈的LED上的電流超過特定值時，對流經繞過電路的輸入電流的電路中的電流進行調節，使供應到LED型指示燈的LED上的電流為固定。
本發明是將供應到LED型指示燈的LED上的電流調節為固定，而不是將LED型指示燈的LED的電壓調節為固定。負載調節電路輸入經過整流電路整流的電壓，並當供應到LED型指示燈的LED上的電流達到特定值以上時，形成繞過LED型指示燈的LED的電路，並對流經此旁通電路的電流加以調節，將供應到LED型指示燈的LED上的電流調節為固定。由此，LED型指示燈點燈裝置得到簡化。
根據第三發明所述的LED型指示燈點燈裝置，其特徵在於，其是根據第二發明所述的LED型指示燈點燈裝置，且上述負載調節電路具有檢測供應到LED中的電流峰值的峰值檢測電路，並將由上述峰值檢測電路檢測出的電流作為LED的電流。
本發明是使用供應到LED的電流峰值作為根據第二發明所述的LED的電流。為檢測LED的電流，而設定為使用例如電阻器，並以電阻值獲得和LED電流成比例的電壓值，將此電阻器的電壓值輸入到積分電路或平滑電路等中，由此檢測LED的電流。但是，當LED的點燈控制受到脈衝寬度控制(PWM)時，在LED中由於僅在接通佔空期間流通電流，因此有時電流會通過積分電路或平滑電路等而被平均化，導致檢測出平均值。由於平均值小於峰值，因此即使LED的電流超過峰值，LED的電流也達不到特定值以上，故旁通電路將不會運行。因此，將會導致施加到LED上的電壓瞬間增大。
因而，至於LED的電流，檢測出供應到LED的電流峰值，當峰值達到特定值以上時將使旁通電路運行。由此，即使LED的點燈控制受到脈衝寬度控制(PWM)，也可使施加到LED的電壓為特定電壓。
根據第四發明所述的LED型指示燈點燈裝置，其特徵在於，其是根據第一或第二發明所述的LED型指示燈點燈裝置，上述輸入電流檢測電路將對來自上述交流恆流電源的供應電流進行實效值檢測。
本發明中，輸入電流檢測電路以通過電流檢測器而輸入的電流實效值為依據，檢測來自交流恆流電源的輸出電流。由於以通過電流檢測器而輸入的電流實效值而並非以此電流的平均值檢測交流恆流電源的輸出電流，因此即使絕緣電路變壓器12的2次側負載產生波動，導致絕緣電路變壓器12的1次側電壓產生波動的情形下，也可以識別出分接開關處於何種檔位，從而可以準確識別亮度比率。
根據第五發明所述的LED型指示燈點燈裝置，其特徵在於，其是根據第一至第三發明所述的任一項的LED型指示燈點燈裝置，且具有特性轉換電路，此特性轉換電路以上述輸入電流檢測電路所檢測的輸入電流為依據，將LED的比亮度-比電流特性轉換為燈泡的比亮度-比電流特性；佔空控制電路，此佔空控制電路以流經上述LED的電流成為經過上述特性轉換電路所轉換的電流的方式進行佔空控制。
本發明設為在來自交流恆流電源的輸出電流為燈泡比亮度-比電流特性時，可將LED的比亮度-比電流特性轉換為燈泡的比亮度-比電流特性。
根據第六發明所述的指示燈系統，其特徵在於，其具有LED型指示燈，該LED指示燈連接在根據第五發明所述的LED指示燈點燈裝置，且光源為LED；電燈型指示燈，該電燈型指示燈的光源為電燈；串聯主電纜，該串聯主電纜與LED型指示燈和電燈型指示燈混合在一起串聯連接；交流恆流電源，該交流恆流電源通過切換抽頭開關而將對應於多數個亮度比率的輸出電流輸出到上述串聯主電纜。
本發明設為在同時存在光源為LED的LED型指示燈和光源為燈泡的燈泡型指示燈時，將對LED型指示燈，供應使LED的比亮度-比電流特性轉換為燈泡的比亮度-比電流特性的電流，而對燈泡型指示燈輸出來自交流恆流電源的燈泡比亮度-比電流特性的電流，並同樣自交流恆流電源將遵循特定亮度比率的相同光輸出輸出到燈泡型指示燈以及LED型指示燈。
根據第一或第二發明所述的LED型指示燈點燈裝置，由於將經過整流電路整流的電壓施加到指示燈的LED上，並當指示燈的LED電壓或電流達到特定值以上時，會形成繞過指示燈的LED的電路，對流經此旁通電路的電流進行調節，將施加到指示燈的LED的電壓或電流調節為固定，因此可以簡化LED型指示燈點燈裝置，並可將其安裝在指示燈狹窄的體積內。
根據第三發明所述的LED型指示燈點燈裝置，即使當LED的點燈控制受到脈衝寬度控制(PWM)時，也可以將施加到LED上的電壓設為特定電壓。
根據第四發明所述的LED型指示燈點燈裝置，由於以通過電流檢測器而輸入的電流實效值而並非以此電流的平均值檢測來自交流恆流電源的輸出電流，因此可識別出來自交流恆流電源的輸出電流的抽頭變換器處於何種檔位，隨之可準確識別亮度比率。
根據第五發明所述的LED型指示燈點燈裝置，即使來自交流恆流電源的輸出電流為燈泡的比亮度-比電流特性，也能夠以特定的亮度比率照亮LED指示燈。
根據第六發明所述的指示系統，可以將遵循特定亮度比率的相同輸出電流，自相同的交流恆流電源供應給同時存在光源為LED的LED型指示燈和光源為燈泡的燈泡型指示燈的指示燈系統。
圖1是本發明第1實施形態的指示燈系統的結構圖。
圖2是本發明第1實施形態中當交流恆流電源的抽頭變換器通過抽頭5連接到交流恆流電源的負載較大時交流恆流電源的輸出電流及電流檢測器的2次側平均電流的波形圖。
圖3是本發明第1實施形態中當交流恆流電源的抽頭變換器通過抽頭5連接到交流恆流電源的負載較小時交流恆流電源的輸出電流及電流檢測器的2次側平均電流的波形圖。
圖4是本發明第2實施形態的指示燈系統的結構圖。
圖5是本發明第2實施形態中的反饋電路的一例的電路圖。
圖6是對本發明第2實施形態中LED的電流峰值進行檢測的峰值檢測電路的電路圖。
圖7是本發明第3實施形態的指示燈系統的結構圖。
圖8是表示滷素燈泡以及LED的比亮度-比電流特性的圖表。
圖9是先前的LED型指示燈點燈裝置的電路圖。
11交流恆流電源(CCR)12絕緣電路變壓器13LED型指示燈點燈裝置 14LED15整流電路 16電流檢測器17輸入電流檢測電路 18負載調節電路19脈衝寬度調節電路 20變壓器21恆壓電路 22變壓器23電流調節電路 24特性轉換電路25佔空控制電路 26LED型指示燈27燈泡 28串聯主電纜29支線電纜 30燈泡型指示燈31反饋電路 32運算放大器33峰值檢測電路 34橡膠絕緣變壓器C，C1，C2電容器Q1，Q2開關元件R1，R2，R3，R4電阻 D1，D2二極體E1設定電壓 F/B反饋電路B曲線具體實施方式
(第1實施形態)圖1是本發明第1實施形態的LED型指示燈點燈裝置13的電路圖。交流恆流電源具有多數個抽頭變換器，並可以抽頭變換器切換經過電流恆流化的多數個檔位的輸出電流，並將其輸出，且該交流恆流電源構成為可根據亮度比率以抽頭變換器切換輸出電流。根據此抽頭變換器的檔位輸出電流將產生變化，特定的亮度比率也將產生變化，此亮度比率通常符合表1的中欄所示的滷素燈泡(白熾燈)的比亮度-比電流特性。因此，特定的亮度比率通過由抽頭變換器切換的交流恆流電源11的輸出電流而表示。
由交流恆流電源所供應的遵循特定亮度比率的輸出電流，通過串聯主電纜28的橡膠絕緣變壓器34，供應給支線電纜29，並通過絕緣電路變壓器12輸入到整流器15。與此同時，其磁耦合於絕緣電路變壓器12的1次繞線，通過對流經絕緣電路變壓器12的1次繞線的電流進行檢測的電流檢測器16，輸入到輸入電流檢測電路17。
經過整流電路15整流的電壓將輸入到負載調節電路18。即，分別施加到開關元件Q1、二極體D及平滑電容器C的串聯電路、二極體D與電阻R1及電阻R2的串聯電路、以及二極體D與LED14以及開關元件Q2及電阻R3的串聯電路中。
開關元件Q1會形成繞過LED4的旁通電路，並由脈衝寬度控制電路19進行驅動控制。脈衝寬度控制電路19，通過反饋電路31對由電阻R1及電阻R2將LED14的電壓進行分壓的電阻R2的電壓進行反饋並加以檢測，且當LED14的電壓為特定值以上時，對開關元件Q1進行脈衝寬度控制，並將施加到LED型指示燈LED的電壓調節為固定。
並且，含有開關元件Q1、二極體D及平滑電容器C的電路的電路結構類似於升壓斬波電路，但是不同的是在整流器15和二極體D之間沒有感應器。如果沒有感應器則開關元件Q1開啟後會導致整流器15短路，然而由於交流恆流電源11是輸出對應於亮度比率的輸出電流的恆流電源，因此通過絕緣電路變壓器12並經過整流器15整流的電源也是恆流電源。因而，當開關元件Q1開啟後不會有較大電流流動。
另一方面，將以通過電流檢測器16而輸入的電流為依據檢測來自交流恆流電源11的輸出電流。此時，輸入電流檢測電路17以所輸入的電流實效值為依據檢測來自交流恆流電源11的輸出電流。其原因在於由於經過輸入電流檢測電路17檢測的輸出電流的值表示亮度比率，故而能夠準確識別亮度比率。即，當交流恆流電源的負載波動時，即使輸出電流值相同，如果以1次側電流平均值檢測輸出電流值的話，有時也無法獲得來自交流恆流電源11的輸出電流值。
如今，如果來自交流恆流電源的輸出電流以燈泡的比亮度-比電流特性變化，則此時由於通過以LED的亮度比率為依據的電流，亮度比不會一致，因而需要轉換為LED的亮度比率。因此，將通過特性轉換電路24進行此種轉換。即，特性轉換電路24以燈泡的比亮度-比電流特性為依據將經過輸出電流檢測器檢測的輸出電流轉換為電流，以使LED達到特定的亮度。佔空控制電路25將對開關元件Q2進行佔空控制以使流經LED的電流成為經過特性轉換電路24轉換的電流。
於此，就輸入電流檢測電路17以所輸入的電流實效值為依據、檢測來自交流恆流電源11的輸出電流的緣由加以說明。來自交流恆流電源11的輸出電流設為以燈泡的比亮度-比電流特性變化。圖2是交流恆流電源11的抽頭變換器通過抽頭5(亮度100％)連接到交流恆流電源11的負載較大時，交流恆流電源11的輸出電流及電流檢測器的2次側平均電流的波形圖，圖3是交流恆流電源11的抽頭變換器通過抽頭5(亮度100％)連接到交流恆流電源11的負載較小時，交流恆流電源11的輸出電流及電流檢測器的2次側平均電流的波形圖。
交流恆流電源11的抽頭變換器為抽頭5(亮度100％)時，交流恆流電源11如表1中欄所示，將以滷素燈泡(白熾燈)的比亮度-比電流特性為依據，供應對應於100％亮度比率的輸出電流(例如6.6A)。並且，圖2及圖3表示作為對應於100％亮度比率的輸出電流已經過相位控制。
亮度比率為100％且負載為最大負載時，原本無需對此輸出電流進行相位控制，然而，較為理想的是在負載為最大負載時，對與100％亮度比率相對應的輸出電流進行相位控制。其原因在於，當負載電壓出現波動或誤差時能夠抵消此波動或誤差。
當抽頭變換器為抽頭5(100％亮度)時，交流恆流電源11將供應對應於100％亮度比率的輸出電流(例如6.6A)，而與連接在交流恆流電源11上的負載的大小無關。通過負載所消耗的電力會隨著負載越輕而越少，因此負載較輕時，將會如圖3所述，交流恆流電源11的輸出電流會受到相位控制，當圖2所示的負載較大時輸出電流的輸出期間將會更加變短。此時，由於交流恆流電源11的輸出電流的實效值保持為相同，因此負載越輕交流恆流電源11的輸出電流的峰值將變得越大。
於此，如圖2及圖3所示，電流檢測器的2次側即輸入側的平均電流與經過相位控制的交流恆流電源11的輸出電流的斜線部分的面積成比例。因而，即使交流恆流電源11的輸出電流為相同的對應於100％亮度比率的輸出電流，輸入側的平均電流將根據連接到交流恆流電源11的負載的大小而不同。這是為了將交流恆流電源11的輸出電流實效值保持相同，並能通過相位控制調節負載電力。
如此般，即使是來自交流恆流電源11的相同亮度比率的輸出電流，也會因連接在交流恆流電源11的負載的大小不同，而電流檢測器的2次側即輸入側的平均電流相異。因此，如果通過輸入側的平均電流，檢測來自交流恆流電源11的輸出電流，則誤差將會變大，因此僅根據輸出電流將難以判別抽頭變換器處於何種檔位(何種亮度比率)。
因此，設為輸入電流檢測電路17以所輸入的電流實效值為依據對來自交流恆流電源11的輸出電流進行檢測，並通過判別輸出電流而判別抽頭變換器處於何種檔位。
根據第1實施形態，由於將經過整流電路15整流的電壓施加到LED14中，而當LED14中的電壓為特定值以上時，會形成繞過LED14的電路，並對流經此旁通電路的電流進行調節，將施加到LED型指示燈的LED的電壓調節為固定，因而可簡化LED型指示燈點燈裝置，且可將其安裝到指示燈狹窄的體積內。另外，由於以通過電流檢測器而輸入的電流實效值而並非以此電流的平均值檢測來自交流恆流電源11的輸出電流，因此可識別來自交流恆流電源11的輸出電流的抽頭變換器處於何種檔位，由此可準確識別亮度比率。
(第2實施形態)圖4是本發明第2實施形態的LED型指示燈點燈裝置13的電路圖。此第2實施形態相對於圖1所示的第1實施形態，將供應到LED14的電流調節為固定而並非LED14的電壓。對和圖1相同的要素付與相同的符號並省略重複的說明。
圖4中，省略負載調節電路18的電阻R1及R2，負載調節電路18的脈衝寬度控制電路19，將流經電阻R3的電流作為供應到LED14的電流，再通過反饋電路31進行反饋並檢測。並且當供應到LED14的電流為特定值以上時，則脈衝寬度控制電路19將對開關元件Q1進行脈衝寬度控制，並形成繞過LED14的電路。即，其對流經此旁通電路的電流進行調節，並將供應到LED14的電流調節為固定。
圖5是反饋電路31的一例的電路圖。LED電流通過流經電阻器R3的電流而得到檢測。即，電流通過二極體D1流動到電容器C1，並直到電容器C1的兩端電壓與電阻R3的兩端電壓相等為止，並且當電容器C1兩端電壓等於電阻R3的兩端電壓時，則經過二極體D1的電流將會停止流動。此時的電容器C1的兩端電壓表示LED的電流。然後，將電容器C1的兩端電壓和通過運算放大器32A預先設定的設定電壓E1(LED的電流目標值)進行比較，並且為使電容器C1的兩端電壓(LED的電流)達到通過運算放大器32A預先設定的設定電壓(LED的電流目標值)，脈衝寬度控制電路19將對流經旁通電路的電流加以調節，並將供應到LED14的電流調節為固定。如此般，可進行如下操作，通過電阻R3獲得和LED電流的大小成比例的電壓值，並將此電阻R3的電壓值輸入到電容器C1中，以檢測LED的電流。
於此，當LED的點燈控制受到脈衝寬度控制(PWM)時，有時LED的電流會存在接通期間和截止期間。出現這種情形時，圖5所示的反饋電路31的電容器C1會使LED電流的接通截止波形平均化。此時，LED電流成為平均值。由於平均值小於峰值，因此即使LED電流超過峰值，LED電流也不會成為特定值以上，故旁通電路不會運行，因此將會導致施加到LED上的電壓變大。
因此，在檢測LED電流時，應檢測其峰值。圖6是對流經電阻R3的電流峰值進行檢測的峰值檢測電路33的電路圖。電阻R3的電壓將輸入到峰值檢測電路33的運算放大器32B的正輸入端子，而運算放大器32C的輸出信號返回到運算放大器32B的負輸入端子中。並且，運算放大器32B中，將對正輸入端子的信號和負輸入端子的信號的偏差加以運算，此偏差將通過二極體D2輸入到電容器C2和電阻R4的並聯電路及運算放大器32C的正輸入端子中。運算放大器32C本身的輸出信號返回到運算放大器32C的負輸入端子中。即，運算放大器32C的輸出信號將輸入到反饋電路31的運算放大電路32A的正輸入端子中，並且將分別返回到運算放大器32B的負輸入端子及運算放大器32C的負輸入端子中。運算放大電路32A中，運算放大器32C的輸出信號達到預先設定的設定電壓E1以上時，則將此偏差輸出到脈衝寬度控制電路19中。
於此，電阻R3的電壓為與LED的電流成比例的電壓。此電阻R3的電壓將輸入到峰值檢測電路33的運算放大器32B的正輸入端子中。並且，電流將通過二極體D2流動到電容器C2中，並直至電容器C2的兩端電壓等於電阻R3的兩端電壓為止，並且當電容器C2的兩端電壓等於電阻R3的兩端電壓時，則經過二極體D2的電流將會停止流通。此時的電容器C2的兩端電壓表示LED的峰值電流。
當LED的點燈控制受到脈衝寬度控制(PWM)，LED的電流從接通變為截止時，輸入到運算放大器32B的正輸入端子的電阻R3的電壓幾乎為零。而另一方面，輸入到運算放大器32B的負輸入端子的運算放大器32C的輸出信號，由於為與電容器C2的兩端電壓成比例的信號，因此運算放大器32B的輸出信號將成為負信號。隨之，由於通過二極體D2負電流的流動受到阻止，因此電容器C2將保持原有狀態不變。即，即使LED的點燈控制受到脈衝寬度控制(PWM)，LED電流從接通變為截止，電容器C2的兩端電壓也將表示LED的峰值電流。
如此般，作為LED的電流，將檢測供應到LED的電流峰值，並當峰值為特定值E1以上時，驅動脈衝寬度控制電路19，以使旁通電路運行。由此，即使LED的點燈控制受到脈衝寬度控制時(PWM)，也能夠使施加到LED的電壓成為特定的電壓。
(第3實施形態)圖7是本發明第3實施形態的指示燈系統的結構圖。此指示燈系統可使第1實施形態或者第2實施形態的LED型指示燈點燈裝置13適用於同時存在光源為LED14的LED型指示燈26和光源為燈泡27的燈泡型指示燈30的指示燈系統中。當交流恆流電源11的輸出電流為使用有燈泡的燈泡型指示燈30的燈泡27的亮度比率的輸出電流時，可將LED型指示燈點燈裝置13適用於LED型指示燈26的LED14。
如今，交流恆流電源11以成為使用有燈泡的燈泡型指示燈30的燈泡27的亮度比率的方式切換輸出電流。串聯主電纜28自交流恆流電源11的輸出端延伸，並沿著設置有LED型指示燈26或燈泡型指示燈30的跑道或滑行道的路旁而鋪設。在串聯主電纜28中連接有橡膠絕緣變壓器34，並將LED型指示燈26或燈泡型指示燈30側自串聯主電纜28的高電壓處導電性分離，然後將恆流電流供應到支線電纜29。
支線電纜29中，連接有LED型指示燈26或燈泡型指示燈30，而LED型指示燈26中，通過絕緣電路變壓器12使恆流電流供應到LED型指示燈點燈裝置13中，並通過LED型指示燈點燈裝置13對照亮LED14進行控制。另外，燈泡型指示燈30中使恆流電流供應到燈泡27中，由此對照亮燈泡27進行控制。
自交流恆流電源11將對應於燈泡亮度比率的輸出電流供應到LED型指示燈26的LED型指示燈點燈裝置13中時，LED型指示燈點燈裝置13將對應於燈泡亮度比率的輸出電流轉換為以燈泡的比亮度-比電流特性為依據的電流。因此，可正確地以此亮度比率的光輸出照亮LED14。LED型指示燈點燈裝置13由於結構簡化因而可縮小其大小，由此可將LED型指示燈點燈裝置13收容到LED型指示燈26的框體內。
根據第3實施形態，即便使光源為LED14的LED型指示燈26和光源為燈泡27的燈泡型指示燈30同時存在，也可以自相同的交流恆流電源11供應LED型指示燈26的LED14或者燈泡型指示燈30的燈泡27的點燈用電源。
權利要求
1.一種LED型指示燈點燈裝置，其特徵在於包括整流器，其通過絕緣電路變壓器輸入由交流恆流電源所輸出的電流，並對該電流加以整流；平滑元件，其將上述整流器所整流的電流進行平滑；負載調節電路，其具有旁通電路，此旁通電路將通過上述平滑元件得到平滑的電壓施加到LED型指示燈的LED上，且施加在LED型指示燈的LED上的電壓超過特定值時，將電路的輸入電流進行旁通，並且可對流經此旁通電路的電流進行調節，以使施加在LED型指示燈的LED上的電壓為固定；輸入電流檢測電路，其通過電流檢測器輸入上述交流恆流電源所供應的電流，並檢測所輸入的電流；工作期控制電路，其相對於上述交流恆流電源所供應的特定電流，對LED型指示燈的LED的電流進行工作期控制，以使其達到特定的明亮度。
2.根據權利要求1所述的LED型指示燈點燈裝置，其特徵在於不使用LED型指示燈的LED的電壓，而是上述負載調節電路當LED型指示燈的LED上的電流超過特定值時，對流經將電路的輸入電流進行旁通的電路中的電流進行調節，使供應到LED型指示燈的LED上的電流為固定。
3.根據權利要求2所述的LED型指示燈點燈裝置，其特徵在於上述負載調節電路具有檢測供應到LED中的電流峰值的峰值檢測電路，並將由上述峰值檢測電路檢測出的電流作為LED的電流。
4.根據權利要求1或2所述的LED型指示燈點燈裝置，其特徵在於，上述輸入電流檢測電路將對來自上述交流恆流電源的供應電流進行實效值檢測。
5.根據權利要求1至3所述的任一項的LED型指示燈點燈裝置，其特徵在於還包括特性轉換電路，其以上述輸入電流檢測電路所檢測的輸入電流為依據，將LED的比亮度-比電流特性轉換為燈泡的比亮度-比電流特性；工作期控制電路，其以流經上述LED的電流成為由上述特性轉換電路所轉換的電流的方式進行工作期控制。
6.一種指示燈系統，其特徵在於包括LED型指示燈，其連接在根據權利要求5所述的LED型指示燈點燈裝置，且光源為LED；電燈型指示燈，其光源為電燈；串聯主電纜，其與LED型指示燈和電燈型指示燈混合在一起且串聯連接；交流恆流電源，其通過切換抽頭變換器而將對應於多數個亮度比率的輸出電流輸出到上述串聯主電纜。
全文摘要
本發明的LED型指示燈點燈裝置及指示燈系統可以在指示燈的狹窄體積內進行安裝，並可以將光源的光輸出設為特定的亮度比率。本發明通過絕緣電路變壓器輸入交流恆流電源11所供應且遵循特定亮度比率的輸出電流，並通過整流器15加以整流。負載調節電路18將經過整流電路15整流的電壓施加到LED14中，而當LED14的電壓為特定值以上時將對開關元件G1進行脈衝寬度控制，對流經繞過LED14的電路的電流進行調節。由此，將施加在LED型指示燈的LED的電壓調節為固定。
文檔編號G08G1/095GK1761374SQ200510112960
公開日2006年4月19日 申請日期2005年10月14日 優先權日2004年10月15日
發明者長谷川潤治 申請人:東芝照明技術株式會社