專利名稱：Led型指示燈點燈裝置及指示燈系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種用以照亮用于機(jī)場等的LED型指示燈的LED型指示燈點燈裝置及指示燈系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于機(jī)場等的指示燈，通過其多數(shù)個指示燈串聯(lián)在交流恒流電源的輸出端而得到偏壓。另外，即使周圍的明亮度發(fā)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(jìn)行如下控制，通過對應(yīng)于周圍的明亮度切換交流恒流電源的輸出電流，而其可以特定的亮度比率開啟。例如，指示燈構(gòu)成如下，將輸出電流的抽頭變換器配置在交流恒流電源，并根據(jù)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(jī)場等所使用的指示燈的光源用的是鹵素?zé)襞莸劝谉霟?。白熾燈由于對鎢燈絲進(jìn)行通電加熱時會發(fā)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(fā)光二極管)而代替鹵素?zé)襞莸裙庠?例如參照專利文獻(xiàn)1)。如果轉(zhuǎn)換為將LED作為光源，則可節(jié)省能源，并且光源壽命將會明顯延長，因此不僅有益于環(huán)境，還可以大幅度節(jié)約維護(hù)費用。
因此，將指示燈的光源轉(zhuǎn)換為LED時，如果可以使已經(jīng)裝備在目前的機(jī)場的交流恒流電源原樣不動繼續(xù)使用，而僅將指示燈轉(zhuǎn)換為以LED為光源的話，則可以最少的轉(zhuǎn)換達(dá)到目的。另外，當(dāng)較多的指示燈連接在一個交流恒流電源時，有時也可以一部分指示燈以鹵素?zé)襞轂楣庠炊褂?，而剩余的指示燈則以LED為光源。
然而，鹵素?zé)襞莺蚅ED如圖8所示，即使亮度相同所需要的電流也不相同。圖8是表示鹵素?zé)襞菁癓ED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表示鹵素?zé)襞莸奶匦郧€，而曲線B表示LED的特性曲線。通過圖8可了解到，鹵素?zé)襞莸谋攘炼群捅入娏鞯年P(guān)系即比亮度-比電流特性為指數(shù)函數(shù)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(guān)系。
另外，交流恒流電源中的抽頭變換器設(shè)定為此輸出電流對具有鹵素?zé)襞莸闹甘緹羰┘悠珘汉螅色@得特定的亮度，就像例如表1的中欄所示的那樣。對此，當(dāng)指示燈具有LED時，為獲得相同亮度所需的電流，當(dāng)根據(jù)如圖8所示的比亮度-比電流特性進(jìn)行計算時則如表1的右欄所示。
表1

從表1中可了解到，鹵素?zé)襞莺蚅ED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恒流電源上，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(fā)明申請人建議有如下的指示燈系統(tǒng)，其配置有檢測交流恒流電源的輸出電流的電流檢測機(jī)構(gòu)，并且配置有點燈控制機(jī)構(gòu)，該點燈控制機(jī)構(gòu)對指示燈進(jìn)行控制，以使LED的發(fā)光可根據(jù)電流檢測機(jī)構(gòu)的檢測輸出而達(dá)到特定的亮度比率(例如參照專利文獻(xiàn)2)。即，在專利文獻(xiàn)2中，通過配置有點燈控制機(jī)構(gòu)，則即使系交流恒流電源，該交流恒流電源對應(yīng)于和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(dāng)串聯(lián)照亮指示燈時，為使指示燈一側(cè)導(dǎo)電性地離開延長在交流恒流電源上的主線路高電壓，而構(gòu)成為通過橡膠絕緣變壓器連接負(fù)載。繼而，自絕緣電路變壓器的2次側(cè)通過電流檢測機(jī)構(gòu)檢測交流恒流電源的輸出電流，并根據(jù)電流檢測機(jī)構(gòu)的檢測輸出，通過點燈控制機(jī)構(gòu)控制指示燈，以使LED的發(fā)光達(dá)到特定的亮度比率。此時，點燈控制機(jī)構(gòu)對供應(yīng)到指示燈中的輸入電流進(jìn)行脈沖寬度調(diào)變，以此控制指示燈，使得LED的發(fā)光達(dá)到特定的亮度比率。另外，設(shè)為將恒流電源轉(zhuǎn)換為恒壓電源并將電壓施加到LED，使得可使用交流恒流電源來照亮指示燈的LED。
專利文獻(xiàn)1日本專利特表平11-514136號(申請專利范圍、圖1)專利文獻(xiàn)2日本專利特開2002-49992號(第5頁、圖2)[發(fā)明所欲解決的問題]然而，由于設(shè)為絕緣電路變壓器的1次側(cè)為交流恒流電源，并且可自2次側(cè)取出施加到LED的電壓源，因此隨著負(fù)載的波動2次電壓也會產(chǎn)生波動。指示燈由于會根據(jù)氣候條件等切換發(fā)光亮度，因而負(fù)載也會隨著LED的發(fā)光波動而波動，因此伴隨此負(fù)載波動，2次電壓也將產(chǎn)生波動。如果存在此負(fù)載波動，則每次負(fù)載波動時用以進(jìn)行恒壓化的元件中會產(chǎn)生負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致可靠性下降。
另外，由于通過脈沖寬度控制電路(PWM控制電路)并以脈沖寬度調(diào)變進(jìn)行LED的點燈控制，故而將成為數(shù)字電路，因此零件件數(shù)會變多電路基板將變大。另外，因由微型電腦電路構(gòu)成脈沖寬度控制電路，所以將會導(dǎo)致成本變高。
圖9是先前的LED型指示燈點燈裝置的電路圖。交流恒流電源(CCR)11用于使用有例如目前的鹵素?zé)襞莸闹甘緹?，并且具備用以切換輸出電流的電流切換功能，以達(dá)到上述亮度比率。橡膠絕緣變壓器34設(shè)有串聯(lián)主電纜28，該串聯(lián)主電纜28連接有交流恒流電源11，且作為以下機(jī)構(gòu)而加以使用，該機(jī)構(gòu)將連接有LED型指示燈點燈裝置13的支線電纜29從連接于交流恒流電源(CCR)11的串聯(lián)主電纜28的高電壓處進(jìn)行導(dǎo)電性分離。
絕緣電路變壓器12的1次繞線串聯(lián)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是檢測交流恒流電源11的輸出電流的機(jī)構(gòu)，并構(gòu)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(jìn)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(jìn)行檢測。輸入電流檢測電路17，將和通過電流檢測器16而輸入的來自交流恒流電源的輸出電流相對應(yīng)的電流進(jìn)行整流，并將其平均值作為來自交流恒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(fù)載調(diào)節(jié)電路18上。負(fù)載調(diào)節(jié)電路18的脈沖寬度控制電路(PWM控制電路)19，以由輸入電流檢測電路17所輸入的來自交流恒流電源的輸出電流為依據(jù)，對負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過變壓器20將其輸出到恒壓電路21。恒壓電路21對經(jīng)過負(fù)載調(diào)節(jié)電路18調(diào)節(jié)的電壓進(jìn)行整流平滑，進(jìn)而通過變壓器22進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，將恒定電壓供應(yīng)到LED14中。恒壓電路21的電流調(diào)節(jié)電路23反饋流經(jīng)LED14的電流，并使流經(jīng)LED14的電流保持固定。
另一方面，由輸入電流檢測電路17所輸入的來自交流恒流電源的輸出電流，將輸入到特性轉(zhuǎn)換電路24中，并且將具有鹵素?zé)襞莸谋攘炼?比電流特性的來自交流恒流電源的輸出電流，轉(zhuǎn)換為依據(jù)LED的比亮度-比電流特性的電流。以經(jīng)過特性轉(zhuǎn)換電路24轉(zhuǎn)換的LED比亮度-比電流特性為依據(jù)的電流，將輸入到工作期(duty)控制電路25中，并受到工作期控制，以使流經(jīng)LED的電流成為經(jīng)過特性轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的電流。由此，控制為LED的光輸出達(dá)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并不使用電路。
由圖9可知，LED型指示燈點燈裝置13的電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)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(jìn)LED型指示燈的狹窄框體內(nèi)。
另外，先前的裝置中設(shè)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恒流電源的輸出電流，因此，無法識別亮度比率。即，當(dāng)連接在交流恒流電源的2次側(cè)負(fù)載較大和較小時，電流波形將會發(fā)生變化，因而，讀取經(jīng)過電流檢測器16檢測的電流平均值時，有時將會無法適當(dāng)識別亮度比率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種LED型指示燈點燈裝置及指示燈系統(tǒng)，其可安裝在指示燈的狹窄體積內(nèi)，且可使光源的光輸出成為特定的亮度比率。
根據(jù)第一發(fā)明所述的LED型指示燈點燈裝置，其特征在于其具有整流器，此整流器通過絕緣電路變壓器輸入由交流恒流電源所輸出的電流，并對其加以整流；平滑元件，此平滑元件將經(jīng)過上述整流器整流的電流加以平滑；負(fù)載調(diào)節(jié)電路，此負(fù)載調(diào)節(jié)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，并且可對流經(jīng)此旁通電路的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，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恒流電源所供應(yīng)的電流，并檢測所輸入的電流；占空控制電路，此占空控制電路相對于上述交流恒流電源所供應(yīng)的電流，對LED型指示燈的LED的電流進(jìn)行占空控制，以使其達(dá)到特定的明亮度。
在本發(fā)明以及以下的各發(fā)明中，如無特別說明則術(shù)語定義及技術(shù)性含意如下所述。
交流恒流電源將經(jīng)過電流恒流化處理的輸出電流輸出到作為多數(shù)個串聯(lián)的負(fù)載的LED型指示燈，并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(shù)個檔位進(jìn)行切換，因此根據(jù)抽頭變換器的檔位輸出電流發(fā)生變化，亮度因而發(fā)生變化。特定的亮度比率，其目的在于即使設(shè)置指示燈的周圍環(huán)境的明亮度發(fā)生變化也能一直良好維持指示燈的可見度，因此為根據(jù)此時周圍環(huán)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(jù)，例如以鹵素?zé)襞莸劝谉霟舻谋攘炼?比電流特性為依據(jù)而制定的。
負(fù)載調(diào)節(jié)電路輸入經(jīng)過整流電路整流的電壓，并將施加到LED型指示燈的LED的電壓調(diào)節(jié)為固定，而當(dāng)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，并將對流經(jīng)此旁通電路的電流加以調(diào)節(jié)，將施加到LED型指示燈的LED的電壓調(diào)節(jié)為固定。此時的特定值是指以基于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(jù)，對來自交流恒流電源的輸出電流進(jìn)行檢測。特性轉(zhuǎn)換電路是針對經(jīng)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-比電流特性的交流恒流電源，將LED比亮度-比電流特性轉(zhuǎn)換為與其不同的比亮度-比電流特性。
來自交流恒流電源的輸出電流為燈泡的比亮度-比電流特性時，將針對基于燈泡的亮度比率的輸出電流，轉(zhuǎn)換對LED的輸出電流，以使LED的亮度等同于燈泡的亮度。即，將LED的比亮度-比電流特性轉(zhuǎn)換為燈泡的比亮度-比電流特性。占空控制電路對流經(jīng)LED型指示燈的LED的電流進(jìn)行占空控制，以使其成為經(jīng)過特性轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的電流。
根據(jù)本第二發(fā)明所述的LED型指示燈點燈裝置，其特征在于，其是根據(jù)第一發(fā)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(dāng)LED型指示燈的LED上的電流超過特定值時，對流經(jīng)繞過電路的輸入電流的電路中的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，使供應(yīng)到LED型指示燈的LED上的電流為固定。
本發(fā)明是將供應(yīng)到LED型指示燈的LED上的電流調(diào)節(jié)為固定，而不是將LED型指示燈的LED的電壓調(diào)節(jié)為固定。負(fù)載調(diào)節(jié)電路輸入經(jīng)過整流電路整流的電壓，并當(dāng)供應(yīng)到LED型指示燈的LED上的電流達(dá)到特定值以上時，形成繞過LED型指示燈的LED的電路，并對流經(jīng)此旁通電路的電流加以調(diào)節(jié)，將供應(yīng)到LED型指示燈的LED上的電流調(diào)節(jié)為固定。由此，LED型指示燈點燈裝置得到簡化。
根據(jù)第三發(fā)明所述的LED型指示燈點燈裝置，其特征在于，其是根據(jù)第二發(fā)明所述的LED型指示燈點燈裝置，且上述負(fù)載調(diào)節(jié)電路具有檢測供應(yīng)到LED中的電流峰值的峰值檢測電路，并將由上述峰值檢測電路檢測出的電流作為LED的電流。
本發(fā)明是使用供應(yīng)到LED的電流峰值作為根據(jù)第二發(fā)明所述的LED的電流。為檢測LED的電流，而設(shè)定為使用例如電阻器，并以電阻值獲得和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(dāng)LED的點燈控制受到脈沖寬度控制(PWM)時，在LED中由于僅在接通占空期間流通電流，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(dǎo)致檢測出平均值。由于平均值小于峰值，因此即使LED的電流超過峰值，LED的電流也達(dá)不到特定值以上，故旁通電路將不會運行。因此，將會導(dǎo)致施加到LED上的電壓瞬間增大。
因而，至于LED的電流，檢測出供應(yīng)到LED的電流峰值，當(dāng)峰值達(dá)到特定值以上時將使旁通電路運行。由此，即使LED的點燈控制受到脈沖寬度控制(PWM)，也可使施加到LED的電壓為特定電壓。
根據(jù)第四發(fā)明所述的LED型指示燈點燈裝置，其特征在于，其是根據(jù)第一或第二發(fā)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恒流電源的供應(yīng)電流進(jìn)行實效值檢測。
本發(fā)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(jù)，檢測來自交流恒流電源的輸出電流。由于以通過電流檢測器而輸入的電流實效值而并非以此電流的平均值檢測交流恒流電源的輸出電流，因此即使絕緣電路變壓器12的2次側(cè)負(fù)載產(chǎn)生波動，導(dǎo)致絕緣電路變壓器12的1次側(cè)電壓產(chǎn)生波動的情形下，也可以識別出分接開關(guān)處于何種檔位，從而可以準(zhǔn)確識別亮度比率。
根據(jù)第五發(fā)明所述的LED型指示燈點燈裝置，其特征在于，其是根據(jù)第一至第三發(fā)明所述的任一項的LED型指示燈點燈裝置，且具有特性轉(zhuǎn)換電路，此特性轉(zhuǎn)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(jù)，將LED的比亮度-比電流特性轉(zhuǎn)換為燈泡的比亮度-比電流特性；占空控制電路，此占空控制電路以流經(jīng)上述LED的電流成為經(jīng)過上述特性轉(zhuǎn)換電路所轉(zhuǎn)換的電流的方式進(jìn)行占空控制。
本發(fā)明設(shè)為在來自交流恒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(zhuǎn)換為燈泡的比亮度-比電流特性。
根據(jù)第六發(fā)明所述的指示燈系統(tǒng)，其特征在于，其具有LED型指示燈，該LED指示燈連接在根據(jù)第五發(fā)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(lián)主電纜，該串聯(lián)主電纜與LED型指示燈和電燈型指示燈混合在一起串聯(lián)連接；交流恒流電源，該交流恒流電源通過切換抽頭開關(guān)而將對應(yīng)于多數(shù)個亮度比率的輸出電流輸出到上述串聯(lián)主電纜。
本發(fā)明設(shè)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(yīng)使LED的比亮度-比電流特性轉(zhuǎn)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恒流電源的燈泡比亮度-比電流特性的電流，并同樣自交流恒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(jù)第一或第二發(fā)明所述的LED型指示燈點燈裝置，由于將經(jīng)過整流電路整流的電壓施加到指示燈的LED上，并當(dāng)指示燈的LED電壓或電流達(dá)到特定值以上時，會形成繞過指示燈的LED的電路，對流經(jīng)此旁通電路的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，將施加到指示燈的LED的電壓或電流調(diào)節(jié)為固定，因此可以簡化LED型指示燈點燈裝置，并可將其安裝在指示燈狹窄的體積內(nèi)。
根據(jù)第三發(fā)明所述的LED型指示燈點燈裝置，即使當(dāng)LED的點燈控制受到脈沖寬度控制(PWM)時，也可以將施加到LED上的電壓設(shè)為特定電壓。
根據(jù)第四發(fā)明所述的LED型指示燈點燈裝置，由于以通過電流檢測器而輸入的電流實效值而并非以此電流的平均值檢測來自交流恒流電源的輸出電流，因此可識別出來自交流恒流電源的輸出電流的抽頭變換器處于何種檔位，隨之可準(zhǔn)確識別亮度比率。
根據(jù)第五發(fā)明所述的LED型指示燈點燈裝置，即使來自交流恒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(jù)第六發(fā)明所述的指示系統(tǒng)，可以將遵循特定亮度比率的相同輸出電流，自相同的交流恒流電源供應(yīng)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(tǒng)。


圖1是本發(fā)明第1實施形態(tài)的指示燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明第1實施形態(tài)中當(dāng)交流恒流電源的抽頭變換器通過抽頭5連接到交流恒流電源的負(fù)載較大時交流恒流電源的輸出電流及電流檢測器的2次側(cè)平均電流的波形圖。
圖3是本發(fā)明第1實施形態(tài)中當(dāng)交流恒流電源的抽頭變換器通過抽頭5連接到交流恒流電源的負(fù)載較小時交流恒流電源的輸出電流及電流檢測器的2次側(cè)平均電流的波形圖。
圖4是本發(fā)明第2實施形態(tài)的指示燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明第2實施形態(tài)中的反饋電路的一例的電路圖。
圖6是對本發(fā)明第2實施形態(tài)中LED的電流峰值進(jìn)行檢測的峰值檢測電路的電路圖。
圖7是本發(fā)明第3實施形態(tài)的指示燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是表示鹵素?zé)襞菀约癓ED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交流恒流電源(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(fù)載調(diào)節(jié)電路19脈沖寬度調(diào)節(jié)電路 20變壓器21恒壓電路 22變壓器23電流調(diào)節(jié)電路 24特性轉(zhuǎn)換電路25占空控制電路 26LED型指示燈27燈泡 28串聯(lián)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(guān)元件R1，R2，R3，R4電阻 D1，D2二極管E1設(shè)定電壓 F/B反饋電路B曲線具體實施方式
(第1實施形態(tài))圖1是本發(fā)明第1實施形態(tài)的LED型指示燈點燈裝置13的電路圖。交流恒流電源具有多數(shù)個抽頭變換器，并可以抽頭變換器切換經(jīng)過電流恒流化的多數(shù)個檔位的輸出電流，并將其輸出，且該交流恒流電源構(gòu)成為可根據(jù)亮度比率以抽頭變換器切換輸出電流。根據(jù)此抽頭變換器的檔位輸出電流將產(chǎn)生變化，特定的亮度比率也將產(chǎn)生變化，此亮度比率通常符合表1的中欄所示的鹵素?zé)襞?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恒流電源11的輸出電流而表示。
由交流恒流電源所供應(yīng)的遵循特定亮度比率的輸出電流，通過串聯(lián)主電纜28的橡膠絕緣變壓器34，供應(yīng)給支線電纜29，并通過絕緣電路變壓器12輸入到整流器15。與此同時，其磁耦合于絕緣電路變壓器12的1次繞線，通過對流經(jīng)絕緣電路變壓器12的1次繞線的電流進(jìn)行檢測的電流檢測器16，輸入到輸入電流檢測電路17。
經(jīng)過整流電路15整流的電壓將輸入到負(fù)載調(diào)節(jié)電路18。即，分別施加到開關(guān)元件Q1、二極管D及平滑電容器C的串聯(lián)電路、二極管D與電阻R1及電阻R2的串聯(lián)電路、以及二極管D與LED14以及開關(guān)元件Q2及電阻R3的串聯(lián)電路中。
開關(guān)元件Q1會形成繞過LED4的旁通電路，并由脈沖寬度控制電路19進(jìn)行驅(qū)動控制。脈沖寬度控制電路19，通過反饋電路31對由電阻R1及電阻R2將LED14的電壓進(jìn)行分壓的電阻R2的電壓進(jìn)行反饋并加以檢測，且當(dāng)LED14的電壓為特定值以上時，對開關(guān)元件Q1進(jìn)行脈沖寬度控制，并將施加到LED型指示燈LED的電壓調(diào)節(jié)為固定。
并且，含有開關(guān)元件Q1、二極管D及平滑電容器C的電路的電路結(jié)構(gòu)類似于升壓斬波電路，但是不同的是在整流器15和二極管D之間沒有感應(yīng)器。如果沒有感應(yīng)器則開關(guān)元件Q1開啟后會導(dǎo)致整流器15短路，然而由于交流恒流電源11是輸出對應(yīng)于亮度比率的輸出電流的恒流電源，因此通過絕緣電路變壓器12并經(jīng)過整流器15整流的電源也是恒流電源。因而，當(dāng)開關(guān)元件Q1開啟后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(jù)檢測來自交流恒流電源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(jù)檢測來自交流恒流電源11的輸出電流。其原因在于由于經(jīng)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(zhǔn)確識別亮度比率。即，當(dāng)交流恒流電源的負(fù)載波動時，即使輸出電流值相同，如果以1次側(cè)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恒流電源11的輸出電流值。
如今，如果來自交流恒流電源的輸出電流以燈泡的比亮度-比電流特性變化，則此時由于通過以LED的亮度比率為依據(jù)的電流，亮度比不會一致，因而需要轉(zhuǎn)換為LED的亮度比率。因此，將通過特性轉(zhuǎn)換電路24進(jìn)行此種轉(zhuǎn)換。即，特性轉(zhuǎn)換電路24以燈泡的比亮度-比電流特性為依據(jù)將經(jīng)過輸出電流檢測器檢測的輸出電流轉(zhuǎn)換為電流，以使LED達(dá)到特定的亮度。占空控制電路25將對開關(guān)元件Q2進(jìn)行占空控制以使流經(jīng)LED的電流成為經(jīng)過特性轉(zhuǎn)換電路24轉(zhuǎn)換的電流。
于此，就輸入電流檢測電路17以所輸入的電流實效值為依據(jù)、檢測來自交流恒流電源11的輸出電流的緣由加以說明。來自交流恒流電源11的輸出電流設(shè)為以燈泡的比亮度-比電流特性變化。圖2是交流恒流電源11的抽頭變換器通過抽頭5(亮度100％)連接到交流恒流電源11的負(fù)載較大時，交流恒流電源11的輸出電流及電流檢測器的2次側(cè)平均電流的波形圖，圖3是交流恒流電源11的抽頭變換器通過抽頭5(亮度100％)連接到交流恒流電源11的負(fù)載較小時，交流恒流電源11的輸出電流及電流檢測器的2次側(cè)平均電流的波形圖。
交流恒流電源11的抽頭變換器為抽頭5(亮度100％)時，交流恒流電源11如表1中欄所示，將以鹵素?zé)襞?白熾燈)的比亮度-比電流特性為依據(jù)，供應(yīng)對應(yīng)于100％亮度比率的輸出電流(例如6.6A)。并且，圖2及圖3表示作為對應(yīng)于100％亮度比率的輸出電流已經(jīng)過相位控制。
亮度比率為100％且負(fù)載為最大負(fù)載時，原本無需對此輸出電流進(jìn)行相位控制，然而，較為理想的是在負(fù)載為最大負(fù)載時，對與100％亮度比率相對應(yīng)的輸出電流進(jìn)行相位控制。其原因在于，當(dāng)負(fù)載電壓出現(xiàn)波動或誤差時能夠抵消此波動或誤差。
當(dāng)抽頭變換器為抽頭5(100％亮度)時，交流恒流電源11將供應(yīng)對應(yīng)于100％亮度比率的輸出電流(例如6.6A)，而與連接在交流恒流電源11上的負(fù)載的大小無關(guān)。通過負(fù)載所消耗的電力會隨著負(fù)載越輕而越少，因此負(fù)載較輕時，將會如圖3所述，交流恒流電源11的輸出電流會受到相位控制，當(dāng)圖2所示的負(fù)載較大時輸出電流的輸出期間將會更加變短。此時，由于交流恒流電源11的輸出電流的實效值保持為相同，因此負(fù)載越輕交流恒流電源11的輸出電流的峰值將變得越大。
于此，如圖2及圖3所示，電流檢測器的2次側(cè)即輸入側(cè)的平均電流與經(jīng)過相位控制的交流恒流電源11的輸出電流的斜線部分的面積成比例。因而，即使交流恒流電源11的輸出電流為相同的對應(yīng)于100％亮度比率的輸出電流，輸入側(cè)的平均電流將根據(jù)連接到交流恒流電源11的負(fù)載的大小而不同。這是為了將交流恒流電源11的輸出電流實效值保持相同，并能通過相位控制調(diào)節(jié)負(fù)載電力。
如此般，即使是來自交流恒流電源11的相同亮度比率的輸出電流，也會因連接在交流恒流電源11的負(fù)載的大小不同，而電流檢測器的2次側(cè)即輸入側(cè)的平均電流相異。因此，如果通過輸入側(cè)的平均電流，檢測來自交流恒流電源11的輸出電流，則誤差將會變大，因此僅根據(jù)輸出電流將難以判別抽頭變換器處于何種檔位(何種亮度比率)。
因此，設(shè)為輸入電流檢測電路17以所輸入的電流實效值為依據(jù)對來自交流恒流電源11的輸出電流進(jìn)行檢測，并通過判別輸出電流而判別抽頭變換器處于何種檔位。
根據(jù)第1實施形態(tài)，由于將經(jīng)過整流電路15整流的電壓施加到LED14中，而當(dāng)LED14中的電壓為特定值以上時，會形成繞過LED14的電路，并對流經(jīng)此旁通電路的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，將施加到LED型指示燈的LED的電壓調(diào)節(jié)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(nèi)。另外，由于以通過電流檢測器而輸入的電流實效值而并非以此電流的平均值檢測來自交流恒流電源11的輸出電流，因此可識別來自交流恒流電源11的輸出電流的抽頭變換器處于何種檔位，由此可準(zhǔn)確識別亮度比率。
(第2實施形態(tài))圖4是本發(fā)明第2實施形態(tài)的LED型指示燈點燈裝置13的電路圖。此第2實施形態(tài)相對于圖1所示的第1實施形態(tài)，將供應(yīng)到LED14的電流調(diào)節(jié)為固定而并非LED14的電壓。對和圖1相同的要素付與相同的符號并省略重復(fù)的說明。
圖4中，省略負(fù)載調(diào)節(jié)電路18的電阻R1及R2，負(fù)載調(diào)節(jié)電路18的脈沖寬度控制電路19，將流經(jīng)電阻R3的電流作為供應(yīng)到LED14的電流，再通過反饋電路31進(jìn)行反饋并檢測。并且當(dāng)供應(yīng)到LED14的電流為特定值以上時，則脈沖寬度控制電路19將對開關(guān)元件Q1進(jìn)行脈沖寬度控制，并形成繞過LED14的電路。即，其對流經(jīng)此旁通電路的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將供應(yīng)到LED14的電流調(diào)節(jié)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(jīng)電阻器R3的電流而得到檢測。即，電流通過二極管D1流動到電容器C1，并直到電容器C1的兩端電壓與電阻R3的兩端電壓相等為止，并且當(dāng)電容器C1兩端電壓等于電阻R3的兩端電壓時，則經(jīng)過二極管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。然后，將電容器C1的兩端電壓和通過運算放大器32A預(yù)先設(shè)定的設(shè)定電壓E1(LED的電流目標(biāo)值)進(jìn)行比較，并且為使電容器C1的兩端電壓(LED的電流)達(dá)到通過運算放大器32A預(yù)先設(shè)定的設(shè)定電壓(LED的電流目標(biāo)值)，脈沖寬度控制電路19將對流經(jīng)旁通電路的電流加以調(diào)節(jié)，并將供應(yīng)到LED14的電流調(diào)節(jié)為固定。如此般，可進(jìn)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，并將此電阻R3的電壓值輸入到電容器C1中，以檢測LED的電流。
于此，當(dāng)LED的點燈控制受到脈沖寬度控制(PWM)時，有時LED的電流會存在接通期間和截止期間。出現(xiàn)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。由于平均值小于峰值，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(dǎo)致施加到LED上的電壓變大。
因此，在檢測LED電流時，應(yīng)檢測其峰值。圖6是對流經(jīng)電阻R3的電流峰值進(jìn)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(fù)輸入端子中。并且，運算放大器32B中，將對正輸入端子的信號和負(fù)輸入端子的信號的偏差加以運算，此偏差將通過二極管D2輸入到電容器C2和電阻R4的并聯(lián)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(fù)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，并且將分別返回到運算放大器32B的負(fù)輸入端子及運算放大器32C的負(fù)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(dá)到預(yù)先設(shè)定的設(shè)定電壓E1以上時，則將此偏差輸出到脈沖寬度控制電路19中。
于此，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。并且，電流將通過二極管D2流動到電容器C2中，并直至電容器C2的兩端電壓等于電阻R3的兩端電壓為止，并且當(dāng)電容器C2的兩端電壓等于電阻R3的兩端電壓時，則經(jīng)過二極管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(dāng)LED的點燈控制受到脈沖寬度控制(PWM)，LED的電流從接通變?yōu)榻刂箷r，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(fù)輸入端子的運算放大器32C的輸出信號，由于為與電容器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(fù)信號。隨之，由于通過二極管D2負(fù)電流的流動受到阻止，因此電容器C2將保持原有狀態(tài)不變。即，即使LED的點燈控制受到脈沖寬度控制(PWM)，LED電流從接通變?yōu)榻刂?，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(yīng)到LED的電流峰值，并當(dāng)峰值為特定值E1以上時，驅(qū)動脈沖寬度控制電路19，以使旁通電路運行。由此，即使LED的點燈控制受到脈沖寬度控制時(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(tài))圖7是本發(fā)明第3實施形態(tài)的指示燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。此指示燈系統(tǒng)可使第1實施形態(tài)或者第2實施形態(tài)的LED型指示燈點燈裝置13適用于同時存在光源為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(tǒng)中。當(dāng)交流恒流電源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適用于LED型指示燈26的LED14。
如今，交流恒流電源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(lián)主電纜28自交流恒流電源11的輸出端延伸，并沿著設(shè)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(shè)。在串聯(lián)主電纜28中連接有橡膠絕緣變壓器34，并將LED型指示燈26或燈泡型指示燈30側(cè)自串聯(lián)主電纜28的高電壓處導(dǎo)電性分離，然后將恒流電流供應(yīng)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使恒流電流供應(yīng)到LED型指示燈點燈裝置13中，并通過LED型指示燈點燈裝置13對照亮LED14進(jìn)行控制。另外，燈泡型指示燈30中使恒流電流供應(yīng)到燈泡27中，由此對照亮燈泡27進(jìn)行控制。
自交流恒流電源11將對應(yīng)于燈泡亮度比率的輸出電流供應(yīng)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(yīng)于燈泡亮度比率的輸出電流轉(zhuǎn)換為以燈泡的比亮度-比電流特性為依據(jù)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由于結(jié)構(gòu)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(nèi)。
根據(jù)第3實施形態(tài)，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恒流電源11供應(yīng)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(quán)利要求
1.一種LED型指示燈點燈裝置，其特征在于包括整流器，其通過絕緣電路變壓器輸入由交流恒流電源所輸出的電流，并對該電流加以整流；平滑元件，其將上述整流器所整流的電流進(jìn)行平滑；負(fù)載調(diào)節(jié)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(jìn)行旁通，并且可對流經(jīng)此旁通電路的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，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恒流電源所供應(yīng)的電流，并檢測所輸入的電流；工作期控制電路，其相對于上述交流恒流電源所供應(yīng)的特定電流，對LED型指示燈的LED的電流進(jìn)行工作期控制，以使其達(dá)到特定的明亮度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED型指示燈點燈裝置，其特征在于不使用LED型指示燈的LED的電壓，而是上述負(fù)載調(diào)節(jié)電路當(dāng)LED型指示燈的LED上的電流超過特定值時，對流經(jīng)將電路的輸入電流進(jìn)行旁通的電路中的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，使供應(yīng)到LED型指示燈的LED上的電流為固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED型指示燈點燈裝置，其特征在于上述負(fù)載調(diào)節(jié)電路具有檢測供應(yīng)到LED中的電流峰值的峰值檢測電路，并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(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED型指示燈點燈裝置，其特征在于，上述輸入電流檢測電路將對來自上述交流恒流電源的供應(yīng)電流進(jìn)行實效值檢測。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任一項的LED型指示燈點燈裝置，其特征在于還包括特性轉(zhuǎn)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(jù)，將LED的比亮度-比電流特性轉(zhuǎn)換為燈泡的比亮度-比電流特性；工作期控制電路，其以流經(jīng)上述LED的電流成為由上述特性轉(zhuǎn)換電路所轉(zhuǎn)換的電流的方式進(jìn)行工作期控制。
6.一種指示燈系統(tǒng)，其特征在于包括LED型指示燈，其連接在根據(jù)權(quán)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(lián)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(lián)連接；交流恒流電源，其通過切換抽頭變換器而將對應(yīng)于多數(shù)個亮度比率的輸出電流輸出到上述串聯(lián)主電纜。
全文摘要
本發(fā)明的LED型指示燈點燈裝置及指示燈系統(tǒng)可以在指示燈的狹窄體積內(nèi)進(jìn)行安裝，并可以將光源的光輸出設(shè)為特定的亮度比率。本發(fā)明通過絕緣電路變壓器輸入交流恒流電源11所供應(yīng)且遵循特定亮度比率的輸出電流，并通過整流器15加以整流。負(fù)載調(diào)節(jié)電路18將經(jīng)過整流電路15整流的電壓施加到LED14中，而當(dāng)LED14的電壓為特定值以上時將對開關(guān)元件G1進(jìn)行脈沖寬度控制，對流經(jīng)繞過LED14的電路的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。由此，將施加在LED型指示燈的LED的電壓調(diào)節(jié)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(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者長谷川潤治 申請人:東芝照明技術(shù)株式會社