JPH05505055A - フィールド照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 フィールド照明装置 この発明は、複数の直列接続された照明器を含み、この照明器に対し、交流幹線 から得られる実質的に一定な電圧を照明器が含まれている分岐電流線路の実質的 に一定な電流に変換するようにされた変換器ユニットを通して、交流幹線から電 力供給がなされる、フィールド（広場）照明装置に関するものである。

この種の装置は米国特許第４．７５４．２０１号に記載されている。

飛行場のフィールド照明器を制御しモニタするための従来の方法は、いわゆる並 列システムまたは直列システム（第１図及び第２図参照）を介して異なる照明器 構成に電力を供給することである。その場合、調整・モニタユニットは、中央の キャビネット等に設けられ、その調整器が異なるフィールド照明器構成に接続さ れた異なる電力供給ケーブルに一定の電圧（並列システムの場合）または一定の 電流（直列システムの場合）を供給する。

この発明の目的は上記導入部で述べた種類のフィールド照明装置であって、照明 器の個々の制御あるいはグループ毎の制御を可能とし、しかも、ケーブルに要す る費用を大幅に低減できるようなフィールド照明装置を提供することである。

この目的は請求項１に記載の特徴を有する装置によって達成される。

この発明による装置においては、電流供給源を表すものと見なせるように構成さ れたｌまたはそれ以上の変成器により、異なる照明器構成に電力が供給される。

各々の照明器には、局部調整・モニタユニットが設けられ、この局部調整・モニ タユニットはその制御情報を、電力供給ケーブル、別に設けた制御ケーブルある いは無線によって伝送される信号から受け取る。この発明による装置においては 、出力電圧が負荷の関数であるような「電流供給源」回路網が用いられる。飛行 場用のフィールド照明装置にこのような電流供給システムを用いることによる利 点は次の通りである。

（１）　ランプはフィラメントの温度に応じて大きく変化する抵抗を持っている ので、電流供給システムを用いれば、ランプの両端間の電圧を滑らかに上昇させ ることができるが、電圧供給システムを用いた場合には、ランプがターンオンさ れると、大きな電流サージが生じる。

（２）　ランプは広い地域に拡散して設けられており、電流供給システムを用い た場合には、−芯導線の高電圧ケーブル、代表的にはＳＫＷ用のものを電流供給 用に用いることができ、これによってケーブル費用を大幅に減じることができる 。

（３）電流変成器は同等の電圧変成器より低価格である。

この発明による装置の好ましい実施例によれば、交流幹線から得た電圧を実質的 に一定な電流に変換するようにされた変換器ユニットは、実質的に交流幹線周波 数に同調されている直列共振回路を有する、いわゆる、ブーシエロ（Ｂｏｕｃｈ ｅｒｏｔ）回路である。これは、無限インピーダンスに対し不定の起電力を有す る電流源を得る簡単で有利な方法である。ブーシエロ回路については、ベルリン ノユリウス・シュブリンガ社（Ｖｅｒｌａｇ　Ｊｕ４ｉｕｓ　５ｐｒｉｎ　−ｇ ｅｔ）から出版された、アーノルド（Ｅ、　Ａｒｎｏｌｄ）氏によるｒＤｉｅ　 Ｗａｃｈｓｅｌｓｔｒｏｍｔｅｃｈｎｉｋ　（交流技術）」、第１巻、第２刷、 １４１〜１４４頁に詳細に説明されている。

この発明による装置の別の好ましい実施例では、変換器ユニットは、この変換器 ユニットに接続された負荷と直列に別のインダクタンスを含んでいる。このイン ダクタンスが直列共振回路に含まれているものと同じ大きさである場合には、電 流系のアイドリング時、即ち、短絡時、回路網中の電流は理想的に０となる。

この特別なブーシエロ回路を用いることの別の利点は、回路網に対する影響が小 さいこと、及び正弦波形が実質的に影響を受けず、従って、電カケーブルによる 信号伝送が容易になり、また、一般に、干渉レベルが低いことが重要である飛行 場での利用に有利であるということである。

この発明による装置の更に別の好ましい実施例によれば、調整ユニットは、電流 のゼロ交差に同期し、２進数によって制御される専用の発振器を備えた計数器を 含んでいる。上記２進数は、ランプ毎に個別に変えることができ、好ましくは中 央の制御システムから決められる。

この発明による装置の更に別の好ましい実施例によれば、調整ユニットは、点弧 時間を制御することによってランプを流れる電流を調整する照明器ランプと並列 に接続されたトライアックを含んでいる。

開路（オープンサーキット）を生じ得る故障は許容し得ないような高電圧を発生 するので、好ましくは、この発明による装置には、３つのレベルを有することが 適当な安全システムが設けられる。従って、この発明による装置は、第一義的に は素子の形の過渡保護、例えば、各ランプの両端間に接続され、動作範囲外で駆 動されると短絡（遮断ではなく）される。ある種の２方向ツエナーダイオード、 を含んでいる。それに加えて、トライアックを、ランプの両端間に過剰電圧が発 生した時それに応答して、その過渡電圧を短絡するために永久的にｒオン」状態 にされるように配置することにより保護を与えることができるし、第３の保護手 段として、過電圧が生じた時に、これが他の保護手段によって短絡されなかった 場合に、これを短絡するための（機械的及び／または電子的）装置を設けること もできる。

この発明をより詳細に説明するために、例として選んだこの発明による装置の実 施列を第３図〜第８図を参照して説明する。

図面において、第１図と第２図は、それぞれ、従来法による飛行場のフィールド 照明装置のための、いわゆる並列及び直列電力供給の原理を示す。第３図はこの 発明による装置の原理を示し、第４図ａはこの発明による装置の変換器ユニット に含まれる、いわゆるブーシェロ回路の基本的な実施例を示し、また第４図すは この回路の電気的特性を示す。第５図はブーシェロ回路の変形を示す。第６図は この発明による装置に含まれる第５図のブーンエロ回路の別の変形例を示し、箪 ７図はこの発明による装置中の局部調整・モニタユニットの一例を概略的に示す 。第８図は第７図のユニットをより詳細に示す。

第３図には、この発明による装置の一実施例が概略的に示されている。この装置 においては、複数の照明器からなる直列システムが電流発生５１０から電力供給 されている。各照明器はランプ６と局部調整・モニタユニット１２を備えている 。出力電圧は調整されず、その時の負荷の関数となっている。調整・モニタユニ ット１２はその制御情報を、好ましくは中央の制御システムから、電カケーブル 、別に設けた制御ケーブルあるいは無線によって運ばれる信号によって受け取る 。

電流源は、実質的に一定な電圧を有する交流幹線から電力供給される変換器ユニ ットによって実現される。この変換器ユニットは交流幹線から受け取った電圧を 実質的に一定な電流に変換して、照明器が含まれている分岐線路に供給する。

変換器ユニットは、その基本実施例を第４図ａに示すブーシエロ回路を含んでい る。この回路はインダクタンスし、ＩとキャパシタＣで構成され、交流幹ＩｉＲ 波数に同調された直列共振回路を含んでいる。

ブーシエロ回路の特徴は次の通りである。即ち、この回路に交流幹線から電圧Ｕ １１が供給されると、負荷側から見た電圧が、負荷インピーダンスが無限大に向 がって上昇すると無限大となり、また、短絡負荷に対しては、インピーダンスが インダクタンスＬＩＩ中のリアクタンスによって形成される（第４図ｂ＃照）。

テブナンの定理を適用することにより、この回路を、無限大インピーダンスを持 った無限大の起電力によって表すことができる。即ち、この回路は電流源を構成 する。

電流の大きさは■−Ｕ＋＋　／Ｘであり、ＸＭωＬ、ｗで、これはインダクタン スのリアクタンスである。この電流は短絡電流に等しい。回路が短絡されると、 負青電路の電流は、１声＝Ｉとなり、完全に誘導的なものとなる。

第５図には、この発明の装置に使用されるブーシェロ回路の別の好ましい実施例 が示されている。この実ＪＩ例においては、負Ｈｚｂ−＋と直列に第２のインダ クタンスし、が接続されている。インダクタンスし富の大きさが直列共振回路の インダクタンスＬｗと同じであれば、システムが短絡された時、即ち、無負荷状 態の時、Ｌ雪とＣは並列共振となるので、幹線電流１ｗは０と等しくなる。

以上のブーシェロ回路についての説明では、負荷は線形、即ち、（理想的な）イ ンダクタンスと直列な抵抗と仮定した。この発明による装置においては、負荷は トライアック８に並列に接続された抵抗、例えば、ランプ６からなる（第６図〜 ｊ！！８図参照）。従って、ランプを流れる電流の実効値はトライアック８の点 弧角を変えることによって変えることができる。この複合負荷は非線形であるが 、それにもかかわらず、ブーシェロ回路からの電流は、出力におけるインダクタ ンスし２により、実用上は、正弦波形である。前に述べたように、このことによ って、大きな利点が得られる。

トライアック８は、ブーシェロ回路が抵抗性食前を受ける各半周期の開始時に切 離され、その半周期の残部に接続されると、ブー２１ｏ回路は短絡される。負荷 の両端間の電圧の波形は、基本波成分と高調波成分に分けることのできる正弦波 形の一部も含んでいる。高調波成分は、回路のインダクタンスとキャパシタンス によって（殆ど）濾波され、一方、電圧の基本波成分は、電流と同相の実効成分 と、電流より９０＠位相が進んだりアクティブ成分とに分割できる。即ち、負荷 は抵抗性−誘導性負荷として働く。

第６図には、この発明が関係する種類のフィールド照明装置の直列システムの一 例が示されている。この直列システムは、ブーシェロ回路からその出力側に設け られている電流変成器１４を介して電力供給を受ける。この直列線路は複数の電 流変成器２によって負荷され、各電流変成器２は２次側で１乃至それ思上の照明 器に接続されている。ブーシェロ回路はスイッチ１６を介して、通常の３相交流 幹＊ｔｇの位相間に接続されている。複数のこのような回路を、３相負萄のバラ ンスをとるために、幹線の相関に分配して接続することができる。

前述したように、例えばランプの故障などのために照明器が開路状１になると非 常に高い電圧が発生するので、装置には保護手段を設ける必要がある。

ランプ６に並列に接続されたトライアック８は、ランプが故障した場合にこれを 短絡するように永久的にターンオンされるようになっている。トライアックをタ ーンオンさせる回路が万−動作状響に入らない場合には、ランプ６の両端間に接 続した２方向ツエナーダイオード２０の形の第２の過大電圧保護手段が設けられ ており、ランプの両端間に過大電圧が生じると短絡される。ブーシェロ回路はさ らに、出力変成５１４の両端子間に接続された２つの逆並列接続サイリスタ２２ からなる短絡手段によって保護される。変成器を有する線路が、例えば、ランプ の故障等により、開路を形成し、変成り１４の両端間の電圧が上昇した場合は、 短絡手段２２が作動してブーシェロ回路を短絡する。短絡手段２２の動作機構が 万−働かなかったとしても、過電圧のためにサイリスタに降服が生じ、永久的な 短絡が設定される。装置には制限された過電圧が非常に短い時間先じるのみであ り、この過電圧警報装置を付勢し、また、好ましくは、電流が減衰するための時 間を与えるように、数周期の時間遅れをもってスイッチ１６をトリガするために 用いることができる。

このように、第６図に示す装置は３重に過大電圧保護が施されている。

箪３図について述べたように、各照明器には局部調整器ユニット１２（第６図に は図示せず）が設けられている。

このユニットの一例が第７図に概略図示されている。

この調整・モニタユニットは、電源４とランプ６の間の分離用として働く通常の 電流変成器２、ランプ６と並列に接続され、このランプの光強度を調整するトラ イアック８を含んでいる。照明の調整のためにトライアック８の代わりにサイリ スタを用いることもできる。電流変成器２は２次側に一定電流を流れさせ、トラ イアック８がターンオンしていない状憶では２次側電流の全てはランプ６を流れ る。トライアック８を徐々にターンオンさせることにより、ランプ６を流れる電 流を徐々に減少させることができる。従って、ランプからの光の強度はこのよう にして調整できる。これについては、第８図に関連して後に詳述する。

第７図と第８図に示す調整・モニタユニットは基本的に、電源、検出器、計数器 及び増幅器にわけられる。

電源は、高い変成比を持つ電流変成器を用いることもでき、その２次側が整流器 ブリッジ２６に接続されている補助変成器２４を含んでいる。整流器ブリッジ２ ６からの整流された出力電圧はキャパシタ２８によって平滑化され、ツェナーダ イオード３０によって安定化される。

電圧が方形波形状を有し、かつ照明器を含む線路中の電流と同相である整流器ブ リッジ２６の交流端子に検出器が接続されている。方形波の立上り立下りの急峻 さは比較器３２．３４により改善され、方形波は短いパルスＰＥに変換される。

このパルスＰＥは、比較器３２．３４の出力電圧をそれぞれキャパシタ３８．４ ０を介してトランジスタ３６のベースに転送することにより、半周期毎に繰り返 す。

このようにして、この零点検出器は、照明器を含んでいる線路を流れる電流の零 交差毎にパルスＰＥを送る。

計数器は２進計数器を有する水晶制御発振器を含んでおり、この発振器はクロッ クパルスＣ１を発生する。クロックパルスＣ１は、続く８ビツト２道カウントダ ウン計数器４４をクロックする。カウントダウン計数器４４は、入力ＪＯ１Ｊｌ ・・・・Ｊ７に現れる、計数器を２進数Ｎにフロップ４６の出力を０にセットし 、フリップフロップは半周期の残りの期間この状態を維持する。出力信号Ｐは増 幅器４８で増幅されて、トライアック８をターンオンさせる制御パルスを形成す る。トライアック８はＰ＝Ｏの時にターンオンされる。

パルス列ＰＥ、ＣｏおよびＰを第８図の右上部分に示す。

２道数Ｎはランプ６毎に固有で、中央制御システム中のコンピュータから個々の 照明器のアドレスに送られる。

この伝送は電力供給ケーブルを用いて行えば最も安価に行えるが、前述したよう に、別に信号ケーブルを設けて送ったり、無線によって送ったりしてもよい。

また、既に述べたが、万一ランプが故障した場合にトライアックを永久的にオン 状態にするための手段が設けられており、また、好ましくは、ランプ６の状態を 感知し、それについての情報を中央制御システムのコンピュータに送り返して、 交換すべきランプの数を管理することを可能とする手段（図示せず）も設けられ ている。

Ｆｉｇ、　１ ＬＮ 補正嘗の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　４年　３ガロ日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の直列に接続された照明器を有し、これらの照明器が、交流幹線から得 られる実質的に一定の電圧を実質的に一定の電流に変換してこれを上記照明器を 含む電流線路に供給するようにされた変換器ユニットを介して上記交流幹線から 電力供給される、フィールド照明装置であって、特徴として、電流が供給される 調整器ユニットが照明器毎にまたは照明器のグループ毎に設けられていて、関連 するランプまたはランプのグループを流れる電流を個別に調整する、フィールド 照明装置。
2. ２．変換器ユニットが実質的に交流幹線周波数に同調された直列共振回路を有す るブーシェロ（８ｏｕｏｕｈｅｒｏｔ）回路を含んでいることを特徴とする、請 求項１に記載の装置。
3. ３．変換器ユニットが更に、この変換器ユニットに接続されている負荷と直列に 接続されたインダクタンスを含み、このインダクタンスは好ましくは上記直列共 振回路に含まれるインダクタンスと同じ大きさのものであることを特徴とする、 請求項２に記載の装置。
4. ４．調整器ユニットが電流の零交差に同期した計数器を含み、この計数器は設定 された２進数によって制御される電流調整用とされていることを特徴とする、請 求項１乃至３の任意の１つに記載の装置。
5. ５．調整器ユニットが、照明器のランプに並列に接続されてランプを流れる電流 を調整するトライアックまたはサイリスタを含むことを特徴とする、請求項１乃 至４の任意の１つに記載の装置。
6. ６．調整器ユニットが照明器中のランプの動作状態をモニタするための手段を含 んでいることを特徴とする、請求項１乃至５の任意の１つに記載の装置。
7. ７．各ランプの両端間に接続され、その動作範囲外で駆動されると短絡される素 子、好ましくは２方向ツェナーダイオード、の形の過電圧保護が与えられている ことを特徴とする、請求項１乃至６の任意の１つに記載の装置。
8. ８．ランプに並列に接続されたトライアックが、ランプの両端間に過大電圧が発 生するとこれに応答して、リセット信号が与えられるまで、強制的に継続的なオ ン状態とされて短絡されるようになっていることを特徴とする、請求項５乃至７ に記載の装置。
9. ９．ブーシェロ回路の出力に接続された変成器の１次側の両端子間に、過電圧が 生じたときにこの変成器を短絡するための短絡手段が配置されていることを特徴 とする、請求項８に記載の装置。
10. １０．調整器ユニットが中央制御システムから制御されるようになっていること を特徴とする、請求項１乃至９の任意の１つに記載の装置。