(57)【要約】【課題】      ２個の発光ダイオードの点滅を、遠隔から２本の配線を通して制御できるようにする。      電池などの直流電圧が変化する電源の電圧を検出し、基準電圧と比較したときの高低に応じて２個の発光ダイオードの一方を発光させるようにする。【解決手段】      図１のような回路において、６と７は直流電源の正極、負極に接続する。１と２は発光ダイオードであり、１のアノードは定電圧装置４の定電圧出力に接続し、２のアノードは直流電源の電圧が変化したときそれに比例して変化した電圧を発生できる比例電圧装置５の比例電圧出力部に接続する。直流電源の電圧が変動し、それにつれ定電圧装置４の出力電圧を比例電圧装置５の出力電圧が上回るときは発光ダイオード２が点灯し、下回るときは発光ダイオード１が点灯するように、定電圧装置４と比例電圧装置５と発光ダイオード１、２と最適な抵抗値を有する抵抗３とを組み合わせた回路とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個の発光ダイオードのカソードを接続し、１個の抵抗１を経由して直流電源１の負極に接続することを特徴とする回路において、２個の発光ダイオードのアノードのうち、一方のアノード１に、直流電源１の負極にその負極を接続した定電圧装置（以下では、直流電源１の電圧変動に左右されず、出力としておおよそ一定の安定した電圧を発生する装置のことをいう）の出力を接続し、他方のアノード２に、比例電圧装置（以下では、直流電源１の電圧が変化したときその変化におおよそ比例して変化する電圧を出力するように構成した装置のことをいう）の出力を接続した回路。      「発光ダイオード」には、フォトトランジスタなど他の素子に複合して含まれているものを含む。      「２個の発光ダイオード」とは、２色発光ダイオードのように２個の発光ダイオードを１個の筐体に収納したものを含む。      「２個の発光ダイオード」とは、複数の発光ダイオードを並列接続して一つの群としたときは、その２群のことをいう。      「１個の抵抗１」とは、複数の抵抗を並列接続して一個の抵抗とみなせる場合、その複数個の抵抗のことをいう。      定電圧装置および比例電圧装置の発生する電圧は、電圧昇圧装置を介在させることにより直流電源１の電圧より高くした場合も含む。
【請求項２】
前記請求項１の回路において、「直流電源１の負極にその負極を接続した定電圧装置」として、電池１を使用し、電池１の負極を直流電源１の負極に、電池１の正極を前記発光ダイオードのアノード１に接続した回路。      「電池１」とは、直流電源１が複数の電池を直列接続している場合には、その一部の電池を使用する場合を含む。
【請求項３】
前記請求項１の回路において、「直流電源１の負極にその負極を接続した定電圧装置」として、１個の３端子レギュレーター１を使用し、３端子レギュレーター１の負極を直流電源１の負極に接続し、３端子レギュレーター１の出力を前記発光ダイオードのアノード１に、入力を直流電源１の正極に、それぞれ接続した回路。
【請求項４】
前記請求項１の回路において、「直流電源１の負極にその負極を接続した定電圧装置」として、１個の定電圧ダイオード１と１個の抵抗２を使用し、定電圧ダイオード１のアノードを直流電源１の負極に接続し、定電圧ダイオード１のカソードに抵抗２の一端を接続し、抵抗２の他端を直流電源１の正極に接続し、定電圧ダイオード１と抵抗２の間の電圧を出力として、前記発光ダイオードのアノード１に接続した回路。      １個の抵抗２とは、複数の抵抗を並列接続して一個の抵抗とみなせる場合を含む。
【請求項５】
前記請求項１から請求項４の回路において、比例電圧装置として、直列に接続した２個の抵抗（抵抗３、抵抗４）を使用し、抵抗３の未接続端を直流電源１の正極に接続し抵抗４の未接続端を直流電源１の負極に接続し、抵抗３と抵抗４の間に発生する電圧をその装置の出力として、抵抗３と抵抗４の間から前記アノード２に接続した回路。      ここに２個の抵抗とは、複数の抵抗を並列接続して１個の抵抗とみなせる場合の２群の抵抗群を含む。
【請求項６】
前記請求項１から請求項４の回路において、比例電圧装置として、１個の定電圧ダイオード２のカソードを直流電源１の正極に接続し、定電圧ダイオード１のアノードを、その装置の出力として、前記発光ダイオードのアノード２に接続した回路。
【請求項７】
１の基板上に、前記請求項１から請求項６の回路における、部品を含まない配線のみの回路を構成し、この回路から、直流電源１に対する入力用端子として少なくとも２個の接続用端子を設け、かつ一部の部品を除くそれ以外の部品を実装して、未実装の部品の検査装置とした基板。
【請求項８】
請求項７の基板において、直流電源１に対する入力用端子のほか発光ダイオードへの出力用端子として少なくとも３個の接続用端子を設け、発光ダイオードを外付け部品として取り付けた場合に無調整で動作するように、直流電源１の電圧変動範囲、点灯状態を変化させる基準となる電圧、発光ダイオードの順電圧と順電流などを主な要素として選択し組み合わせた、一定の抵抗値を有する抵抗、一定の降伏電圧を有する定電圧ダイオード、一定の定電圧値をもつ３端子レギュレーターまたは電池などの部品を適切に組み合わせて実装済みとし、発光ダイオードを実装しさえすればなんらの調整の必要のない、汎用として使えるようにした部品実装基板または複合素子。      接続用端子は電気的接続ができればその形状は問わない。
【請求項９】
請求項８記載の基板に発光ダイオードを取り付けたものを筐体に格納し、請求項８記載の基板の直流電源１に対する２個の入力端子を、筐体の外部に設けた２個の電極と接続して、それ自身は電源を内蔵せず外部の直流電源を電源として、外部の直流電源の電圧を検出または表示する器具。
【請求項１０】
２個の発光ダイオードまたは２群の発光ダイオードを表示部として使用する場合において、制御装置として前記請求項１から請求項６までの回路を使用して、直流電源１の電圧を変えることによって２個または２群の発光ダイオードを、一方が点灯したとき他方は消灯するようにした制御表示装置および信号装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】      ２個の発光ダイオードの点灯を制御する装置に関する。
【本願発明が必要となった技術的背景】
【０００２】      ２個の発光ダイオードまたは２群の発光ダイオードの選択的点灯（以下、本明細書において「選択的点灯」とは、一方が点灯するとき他方は消灯することをいう）を制御できる装置から、２個の発光ダイオードへ直接配線する場合、少なくとも３本の配線を必要とする場合があった。制御装置と発光ダイオードの間の距離が長い場合に、２本の配線でも選択的点灯が可能な制御装置があれば配線は簡単でコストも少なくなる。
【０００３】      上記とは別に、変動がある直流電圧源を、特定の基準電圧と比較し、それより上か下かによって２個の発光ダイオードの選択的点灯をさせて電圧の低下上昇を検知できる装置の考案にあたり、たとえば携帯に便利な小型で簡易の装置にしようとしても、電源の確保や部品点数などでむずかしい点があった。また、その装置が自身の電源を不要とするなら、さらに利用範囲は広くなるはずであった。
【０００４】
【特許文献１】特許公開  平７−２５０４３９
【特許文献２】特許公開  平９−２４３６７２
【特許文献３】特許公開  平９−２８８１５５
【特許文献４】特許公開  ２００１−３４６３３４
【非特許文献１】「センサの使い方と回路設計」工業調査会２７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】      ２個の発光ダイオードを２本の配線で選択的点灯させるには、この２個の発光ダイオードのそれぞれのアノードを他方の発光ダイオードのカソードに接続すれば、容易に２本の配線で制御できるわけであり、そのような解決方法もあるが、そのためには２本の配線の電圧の正負が反転する制御装置を使用する必要があり、そのように接続した発光ダイオードや制御装置を用意できないときや、またはさらに少ない部品点数での回路の要求に対しては、その方法では対応できなかった。【０００６】      直流電源に電圧変動があるとき、基準電圧よりも高いときは基準電圧に対し正の電圧があるので、電圧上昇により発光ダイオードを点灯する回路は容易に考えられるが、電圧低下につれて発光ダイオードを点灯させることのできる回路は、複雑な回路となるため簡単で小さな装置を作ることができなかった。      発光ダイオードの電圧−電流の関係は正比例の関係にないので過電流による発光ダイオードの破壊を防止するための抵抗（保護抵抗）を必要とするほか、適当な発光量を得るには約２Ｖ前後の順電圧を必要とするが、素子の特性のばらつきや、異なる発光色をもつ発光ダイオード間では順電圧が異なるなど要因が多いため、２個の発光ダイオードを安定的に選択的点灯させる簡単な回路を構成することは簡単ではなく、このためスイッチング用のトランジスターやデジタルＩＣやコンパレーターＩＣなど、デジタル回路によって処理するのが一般的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】      発光ダイオードを使用するとき、固有の電圧−電流特性があるため、発光ダイオードが過電流によって破壊することを防止し、また複数の発光ダイオード間での特性のばらつきによる発光強度のむらを防止するため、通常は１個の発光ダイオードに対して直列に１個の抵抗（保護抵抗）を接続することが一般的な設計となっている。【０００８】      しかし、２個の発光ダイオードを選択的点灯させるのに、それぞれに１個の保護抵抗を直列に使用することをやめ、２個の発光ダイオードのカソードを接続し、ただ１個の抵抗を経由して負極に接続することとする。      負極を共通接続する２個の可変電源装置の出力電圧を２個の発光ダイオードのアノードのそれぞれにかけることとし、一方のアノード電圧を他方のアノード電圧より高く設定すれば、アノード電圧が高い方の発光ダイオードの方が明るく点灯する。【０００９】      上記の２個の可変電源装置のうち、１個は一定の電圧を発生する装置（以下「定電圧装置」という）でも、他方の可変電源装置の出力電圧を変えれば同様な動作をする。この場合は、定電圧装置の発生電圧は、２個の発光ダイオードのいずれが点灯を始めいずれが消灯を始めるかの動作点を決定する、直接的ではないが間接的な基準点となる。【００１０】      上記の回路装置で使用するべき抵抗、は本願においては、具体的な抵抗値を示すことはできないけれども、可変電源装置の電圧変化範囲内の電圧および定電圧装置の発生電圧では、１個の発光ダイオードを点灯するに十分だが２個の発光ダイオードを同時に点灯するには電流が不足することとなるような抵抗値のもの、を基礎とする。そうすれば、一方の完全点灯と他方の完全消灯に要する２つのアノード間の電圧差をより少なくする効果が得られる。この抵抗値より大きければ点灯消灯はより緩慢に変化し、小さければよりデジタル的に変化するので、２色を混合発光したいときは抵抗値を加減すればよい。２個の発光ダイオードの使用目的にしたがい適切な抵抗値を選択すればよいのであるから、ここを可変抵抗器とすることは実験には便利ではあるが、使用目的がきまっているときは必須の要件ではない。      抵抗はオームの法則にしたがった動作をするので受動素子として分類されているがダイオードのように電圧−電流特性が直線的でないものに対して、もしそれを直線的特性をもつ素子としてみなして考えたときは、相対的に抵抗は能動素子として考えることもでき、本願の回路はそのことを１つの特徴とするので、最初の請求項で、一般の設計方法とは異なる、２個の発光ダイオードに対し１個の抵抗を使用すると記述せざるを得ないこととなっている。【００１１】      最終的に完成する装置として、簡単で小型であることを優先する場合には、上記回路装置で使用した定電圧装置は、３端子レギュレーターや、１個の抵抗と１個の定電圧ダイオードから構成する簡易な定電圧回路で代用できる。      書類［特許請求の範囲」における請求項２から請求項４は、簡単小型とただちに実現可能なことを優先した表現であるが、より大規模な３端子レギュレーターや定電圧ダイオードの存在や利用を排除してはいない。【００１１】      上記回路装置で、一方の発光ダイオードのアノードに定電圧装置の発生電圧をかけることとした場合において、他方の発光ダイオードのアノードには可変電源装置の出力電圧のかわりに、その可変電源装置が電源としていた電源から、その電源電圧が変化すればその変化にあわせて変化するような装置（本明細書中ではこのような装置を「比例電圧発生装置」とよぶこととする）の出力をかけることとすれば、電源電圧が変動したとき、それに比例した電圧が他方の発光ダイオードのアノードに加えられることになり、その結果、可変電源装置を使用したときに得た効果と同様の効果を得ることができる。【００１２】      ここに、発光ダイオードの順電圧を無視して本発明の原理だけを説明するなら、上記の定電圧装置と、比例電圧発生装置を用いた上記回路装置は、この回路装置が電源として利用しているところの電源電圧の変動を検出し、かつその状態が定電圧装置の発生電圧より上か下かにより間接的に、発光ダイオードはそれと一定の差を保ちつつ選択的発光する装置とすることができる。      すなわち、おおまかな表現をすれば、比例電圧発生装置の発生電圧が定電圧装置の出力電圧より上回れば、比例電圧発生装置にアノードを接続した発光ダイオードは点灯し、他方の発光ダイオードは消灯する。      比例電圧発生装置の発生電圧が定電圧装置の出力電圧より下回れば比例電圧発生装置にアノードを接続した発光ダイオードは消灯し、他方の発光ダイオードは点灯する。【００１３】      上記回路装置の比例電圧発生装置としては、２個の抵抗により電源電圧を分圧した回路とすることもできる。その出力の特徴は、電源電圧に正比例するため、変動幅が少なくなることと、正確性である。【００１４】      上記回路装置の比例電圧発生装置としては、１個の定電圧ダイオードのカソードを電源の正極に接続し、そのアノードを比例電圧装置の出力電圧をかけることとした発光ダイオードのアノードに接続した回路とすることもできる。その出力の特徴は、電源電圧に対し、おおよそ一定の電圧差で平行移動的に追従することである。【００１５】定電圧装置と比例電圧発生装置のそれぞれが、この発明のために発生しなければならない電圧は、かならずしも、これらの装置が電源としている電源の電圧より低い必要はなく、それぞれの出力電圧が電源電圧の変動の結果、どこかの電圧では交差するような発生電圧の特性を持っていればよい。【００１６】      上記のような回路装置は、別の観点からみれば、２個の発光ダイオードの近くにこの回路装置があれば、遠方からはただ２線によって正負の電圧を送り、かつその２線の電圧を変えることによって、２個の発光ダイオードの選択的点灯を実現できるので、前記に示した最初の課題は解決されることとなる。
【発明の効果】
【００１８】      本発明によれば、最小の回路構成は、抵抗２個と定電圧ダイオード２個の合計４個の電子部品により、２個の発光ダイオードの選択的点灯をさせる制御回路が構成でき、かつ無接点構造であるため防爆仕様にも対応できる。【００１９】      本発明によれば、最小の規模では、抵抗２個と定電圧ダイオード２個の合計４個の電子部品により、この回路自身が利用する直流電源の電圧変動を検出表示する電源電圧監視回路とすることができる。【００２０】      本発明によれば、本回路装置の電源を外部からとることとし、外部の電源に接続するための２個の端子を設ければ、外部の電源の電圧が、本回路装置で部品の特性値から決定された基準電圧より高いか低いかを、たとえば２色の発光ダイオードの発光色で判然認知でき、電源は内蔵する必要のない簡易小型の電圧検出表示装置が製作できる。【００２１】      本発明によれば、交通信号機のように、表示部と制御部が離れている場合に、その間の配線数を３分の２に減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】      １個のカソードコモンの２色発光ダイオードと、２個の固定抵抗および２個の定電圧ダイオードで図２のような回路を構成し、１個の筐体に収納して外部に電圧測定用の端子を出した小型の電圧検出表示装置。ただし図２は例示であり、必要に応じヒューズその他の器具を付加することが望ましい場合はある。【００２３】      前記の小型電圧検出表示装置の回路において、２色発光ダイオードと電圧測定用の端子を除いた部品のみで構成した図３のような回路を１つの基板に実装し、外部接続用の端子５個ないし６個を設けて、発光ダイオードを外付け部品とした基板において、加えるまたは測定しようとする電源電圧の範囲と、２個の発光ダイオードの選択的発光の変換点として設定したい基準電圧とを定格として、適切に選択した降伏電圧を有する定電圧ダイオードと、同じくその定格にもとづき適切に選択した抵抗値を有する固定抵抗を実装したもので、定格を選択すれば、外付け部品を接続するだけで無調整で直流電圧検知表示回路となしうるような、定格ごとに部品実装済みの、汎用の基板または素子としたもの。      この場合は、発光ダイオードの種類にあわせた基板を選択使用するだけで、２色表示による電源電圧監視装置の完成がきわめて容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】回路の参考用ブロック図
【図２】外部装置電圧検出表示装置の回路図
【図３】汎用基板の基板内回路図
【符号の説明】
【００２５】      １、２        発光ダイオード      ３、９        抵抗      ４            定電圧装置      ５            比例電圧装置      ６            直流電源正極への接続端子      ７、          直流電源負極への接続端子      ８、１０      定電圧ダイオード      １１、１２    発光ダイオードアノードへの接続端子      １３、１４    発光ダイオードカソードへの接続端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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