(57)【要約】【課題】  ヒーター等の融雪のための設備を別途設けることなく融雪機能を有し、ＬＥＤの低消費電力のメリットを生かすことのできるＬＥＤ装置並びにシステムを提供する。【解決手段】    ＬＥＤの発光に必要な電力を発電により供給するための太陽電池１０を備え、当該太陽電池に順方向電圧を印加することで生じる熱を伝導させ、ＬＥＤ装置上に積もった雪を溶かす。更に、発電した電力を蓄えるための補助電源（蓄電池）を備え、複数のＬＥＤ装置の補助電源同士を相互に接続し、ＬＥＤシステムを構成することで、装置設置場所の日当たりが悪く、太陽電池の発電能力に余裕がない場合であっても、発電能力に余裕のあるＬＥＤ装置の補助電源を介してＬＥＤの点灯或いは融雪に必要な電力を供給できるようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
融雪機能を有するＬＥＤ装置であって、
ＬＥＤの発光に必要な電力を発電により供給するための太陽電池と、
前記太陽電池の他に、少なくとも一つの電力供給源と、を有し、
前記電力供給源を介して前記太陽電池に順方向電圧を印加することで生じる熱により、前記ＬＥＤ装置上に積もった雪を溶かすことを特徴とするＬＥＤ装置。
【請求項２】
前記太陽電池で発電した電力を前記電力供給源のうち少なくとも一つの補助電源に蓄え、当該補助電源から前記ＬＥＤの発光に必要な電力を供給可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ装置。
【請求項３】
前記補助電源の少なくとも一つは、蓄電池であることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ装置。
【請求項４】
前記太陽電池で発電した電力を、外部送電線網を介して接続される前記補助電源に蓄えることが可能に構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のＬＥＤ装置。
【請求項５】
前記電力供給源の少なくとも一つは、太陽電池以外の発電装置であることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載のＬＥＤ装置。
【請求項６】
請求項２〜５の何れか一項に記載のＬＥＤ装置を複数有し、
複数の前記ＬＥＤ装置のうち、少なくとも一つの前記ＬＥＤ装置の少なくとも一つの前記補助電源から、他の前記ＬＥＤ装置の前記ＬＥＤの発光に必要な電力を供給可能に構成されていることを特徴とするＬＥＤシステム。
【請求項７】
複数の前記ＬＥＤ装置のうち、少なくとも一つの前記ＬＥＤ装置の少なくとも一つの前記補助電源が、他の前記ＬＥＤ装置の少なくとも一つの前記補助電源と接続されていることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤシステム。
【請求項８】
複数の前記ＬＥＤ装置のうち、少なくとも一つの前記ＬＥＤ装置の少なくとも一つの前記補助電源が、他の前記ＬＥＤ装置の少なくとも一つの前記補助電源と共有されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のＬＥＤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを表示或いは照明に用いるＬＥＤ装置、特に、融雪機能を兼ね備えたＬＥＤ装置及びＬＥＤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ(Light Emitting Diode)は従来の電球や蛍光灯等と比較して消費電力が格段に少なくなっており、且つ、従来と比較して無駄な発熱が少なくなっている。これらはＬＥＤの長所であるが、無駄な発熱が少ないが故に、従来は問題とならなかった表示灯や信号機への積雪が溶けずに視認性の悪化を招くことが問題となっている。このため、積雪のある地域でのＬＥＤ表示灯やＬＥＤ信号機、或いはＬＥＤ照明等においては、積雪時にどのようにして融雪するかが問題となっている。
【０００３】
従来のＬＥＤ装置の構成として、例えば、特許文献１〜３に開示されている構成が挙げられる。特許文献１に記載のＬＥＤ表示装置において、ＬＥＤ表示装置の一部の遮光板１３を切り欠いた斜視図を図５に示す。従来のＬＥＤ表示装置では、図５に示すように、表示装置中の部材、例えば外来光を遮光するための遮光板１３の内部にヒーター２０を埋め込み、これを外部電源から通電することにより発熱させている。更に、熱伝導率の高い部材を遮光板１３に埋め込み、ヒーター２０で発熱させた熱を伝導させることにより、融雪が可能になっている。
【０００４】
また、特許文献２に記載のＬＥＤ表示装置では、高速道路における速度規制等の標識表示装置において、ヒーターと併せて超音波振動装置を備え、透光板を振動させることで前面に付着した雪を下方に落下させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１８７７５２号公報
【特許文献２】特開平８−１３４８５５号公報
【特許文献３】特開平１１−３３８３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ヒーターを用いる方式では、当然発熱させることにより電力を消費するためにＬＥＤのメリットである低消費電力を打ち消してしまうほか、ヒーター設備を積雪地仕様のためにわざわざ具備する必要性があり、コストアップを招く要因となってしまう、という問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、低消費電力であるＬＥＤのメリットを維持しつつ、積雪地仕様をわざわざ設けることなく融雪機能を具備し、表示もしくは照明を行うことのできるＬＥＤ装置、並びに当該ＬＥＤ装置を複数組み合わせて使用するＬＥＤシステム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】
上記目的を達成するための本発明に係るＬＥＤ装置は、融雪機能を有するＬＥＤ装置であって、ＬＥＤの発光に必要な電力を発電により供給するための太陽電池と、前記太陽電池の他に、少なくとも一つの電力供給源と、を有し、前記電力供給源を介して前記太陽電池に順方向電圧を印加することで生じる熱により、前記ＬＥＤ装置上に積もった雪を溶かすことを第１の特徴とする。
【０００９】
更に、本発明に係るＬＥＤ装置は、上記第１の特徴に加えて、前記太陽電池で発電した電力を前記電力供給源のうち少なくとも一つの補助電源に蓄え、当該補助電源から前記ＬＥＤの発光に必要な電力を供給可能に構成されていることを第２の特徴とする。
【００１０】
更に、本発明に係るＬＥＤ装置は、上記第２の特徴に加えて、前記補助電源の少なくとも一つは、蓄電池であることを第３の特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るＬＥＤ装置は、上記第２又は第３の特徴に加えて、前記太陽電池で発電した電力を、外部送電線網を介して接続される前記補助電源に蓄えることが可能に構成されていることを第４の特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るＬＥＤ装置は、上記第２乃至第４の何れかの特徴に加えて、前記電力供給源の少なくとも一つは、太陽電池以外の発電装置であることを第５の特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するための本発明に係るＬＥＤシステムは、上記第２乃至第５の何れかの特徴のＬＥＤ装置を複数有するＬＥＤシステムであって、複数の前記ＬＥＤ装置のうち、少なくとも一つの前記ＬＥＤ装置の少なくとも一つの前記補助電源から、他の前記ＬＥＤ装置の前記ＬＥＤの発光に必要な電力を供給可能に構成されていることを第１の特徴とする。
【００１４】
更に、本発明に係るＬＥＤシステムは、上記第１の特徴に加えて、複数の前記ＬＥＤ装置のうち、少なくとも一つの前記ＬＥＤ装置の少なくとも一つの前記補助電源が、他の前記ＬＥＤ装置の少なくとも一つの前記補助電源と接続されていることを第２の特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るＬＥＤシステムは、上記第１又は第２の特徴に加えて、複数の前記ＬＥＤ装置のうち、少なくとも一つの前記ＬＥＤ装置の少なくとも一つの前記補助電源が、他の前記ＬＥＤ装置の少なくとも一つの前記補助電源と共有されていることを第３の特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＬＥＤ装置に依れば、太陽電池に電圧を印加する回路を設け、太陽電池に順方向電圧を印加することにより発生する熱を伝導させることでＬＥＤ装置上に積もった雪を溶かすことができる。一般に、ＰＮ接合を用いる太陽電池では、順方向電圧を印加することで電流が流れ、当該太陽電池において電力を消費し発熱する。本発明ではこれによる熱を利用して融雪することで、ＬＥＤの視認性を向上させることができる。
【００１７】
更に、太陽電池に電圧を印加するための電力供給源は、一般の商用電源の他、蓄電池等の電力を貯蔵可能な補助電源であってもよい。このような構成とすることで、太陽電池により発電された電力を補助電源に貯え、ＬＥＤの発光時に必要な電力を補助電源から供給することができる。
【００１８】
補助電源の例としては、鉛蓄電池や、リチウムイオン蓄電池等、電気エネルギーを化学エネルギーに変換して貯える構成の蓄電池、キャパシタのように電荷の形で貯蔵する構成、或いは、フライホイールの回転の運動エネルギーに変換して貯蔵する構成など、種々の公知の構成が挙げられる。また、上記補助電源を外部送電線網を介して接続してもよい。更に、電力供給源として、燃料電池等の太陽電池以外の発電装置を備えていてもよい。
【００１９】
更に、本発明では、上記補助電源を備えるＬＥＤ装置を複数組み合わせることでＬＥＤシステムを構築する。このとき、他のＬＥＤ装置の補助電源を介してＬＥＤの発光に必要な電力を供給できるように、例えば、ＬＥＤ装置の補助電源同士を接続する。或いは、複数のＬＥＤ装置の間で補助電源を共有する構成としてもよい。
【００２０】
このようにすることで、日当たりが悪いため太陽電池の発電量が少なく、補助電源の蓄電量が十分でなく、ＬＥＤの点灯に必要な電力、或いは融雪に必要な電力を補助電源に蓄電できないＬＥＤ装置に対しても、当該ＬＥＤシステム内の他のＬＥＤ装置の補助電源を介してＬＥＤの点灯に必要な電力、或いは融雪に必要な電力を供給することで、外部からの電力供給を最低限に抑えながら、ＬＥＤの点灯および融雪が可能になる。
【００２１】
従って、本発明に依れば、低消費電力であるＬＥＤのメリットを維持しつつ、積雪地仕様をわざわざ設けることなく融雪機能を具備するＬＥＤ装置及びＬＥＤシステムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るＬＥＤ装置の外観を示す斜視図。
【図２】本発明に係るＬＥＤ装置の詳細動作を示すブロック図。
【図３】本発明に係るＬＥＤシステムの詳細動作を示すブロック図。
【図４】本発明に係るＬＥＤシステムの詳細動作を示すブロック図。
【図５】従来技術に係るＬＥＤ表示装置の外観を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〈第１実施形態〉
以下において、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ装置（以降、適宜「本発明装置１」と称す）につき、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１に本発明装置１の構成の斜視図を示す。本発明装置１は、図１に示すように、背板１４上にＬＥＤ１２が複数、マトリクス状に取り付けられたＬＥＤ表示装置であり、水平方向に配列したＬＥＤ毎に、庇状の遮光板１３が背板１４上に各段に取り付けられて、ルーバー状の表示装置が構成されている。そして、遮光板１３の上面には、太陽電池１０が設置されている。即ち、遮光板１３は、太陽光がＬＥＤ１２に入射することによる視認性の悪化を防ぐとともに、太陽電池１０の太陽光受光面としての役割を有している。更に、太陽電池１０で発電した電力を蓄えるための補助電源として蓄電池１１（図示せず）を備えている。蓄電池は、融雪のための電力、及び、ＬＥＤ１２を発光させるための電力を太陽電池１０に供給するための電力供給源としての役割を有している。尚、蓄電池１１の他に、太陽電池以外の発電装置、或いは外部電源等の電力供給源を更に備え、当該電力供給源から融雪またはＬＥＤ１２を発光させるための電力が供給可能に構成されていてもよい。また、図１には示されていないが、太陽電池１０と蓄電池１１、及び、ＬＥＤ１２と蓄電池１１を接続するように配線がされている。
【００２５】
図２に本発明装置１の詳細動作を示すブロック図を示す。図３の矢印は電力のやり取りの方向を示している。
【００２６】
晴天時には、太陽電池１０に日光が当たることにより発電を行う。発電された電力は蓄電池１１に蓄えられる。蓄電池１１に蓄えられた電力はＬＥＤ１２を点灯させるのに使用される。これにより、外部からの電力供給を最低限にし、電力消費を抑えることができる。
【００２７】
積雪時には、太陽電池１０の受光面に積雪があるため、遮光された状態となっており、このままでは発電することはできない。また、遮光板１３の外縁部に雪あるいは氷などが付着することで、ＬＥＤ１２からの光が遮られ、或は反射され、表示装置としての視認性が悪くなっている。そこで、積雪による遮光時には、晴天時に蓄電池に蓄えておいた電力を使用し、太陽電池１０に電圧を印加する。一般に、太陽電池では、ＰＮ接合を用いているため、順方向電圧を印加することで電流が流れ、発熱する。この熱を用いて融雪し、太陽電池１０の受光面上の積雪を溶かす。更に、当該熱を遮光板１３の外縁部に伝導させ、当該外縁部に付着した雪及び氷を溶かすことで、併せて視認性の確保も行う。このため、遮光板１３は熱伝導率の高い部材で構成されていることが好ましい。また、熱伝導率の高い部材を遮光板１３の内部に埋め込んでもよい。融雪完了後は、太陽光受光可能となるので、晴天の場合には再び太陽電池１０で発電を行い、電力を蓄電池１１に蓄える。
【００２８】
本発明装置１は、ヒーター等の融雪のための設備を別途設けることなく融雪が可能であり、太陽電池１０を発電のみならず融雪にも用いることにより、ＬＥＤの低消費電力のメリットを生かしたままコストダウンができている。
【００２９】
尚、上記実施形態では、本発明装置１が、庇状の遮光板１３を有するルーバー状のＬＥＤ表示装置の場合について詳細に説明したが、本発明はこの構成に限られるものではない。
【００３０】
〈第２実施形態〉
以下において、本発明の一実施形態に係るＬＥＤシステム（以降、適宜「本発明システム２」と称す）につき、図面を参照して説明する。本発明システム２は、上記第１実施形態における本発明装置１で構成された表示灯２Ａ〜２Ｄを複数備え、当該表示灯２Ａ〜２Ｄの補助電源としての蓄電池１１ａ〜１１ｄの夫々を別の表示灯の蓄電池と接続することで、蓄電池間で電力のやり取りが可能に構成されている。
【００３１】
図３に本発明システム２の詳細動作を示すブロック図を示す。図４の矢印は電力のやり取りの方向を示している。
【００３２】
表示灯２Ａ〜２Ｄは、夫々、上記第１実施形態に係る本発明装置１で構成され、晴天時は太陽電池１０ａ〜１０ｄに日光が当たることにより発電を行い、発電された電力を補助電源である蓄電池１１ａ〜１１ｄに蓄える。蓄電池１１ａ〜１１ｄに蓄えられた電力はＬＥＤ１２ａ〜１２ｄを点灯させるのに使用される。更に、積雪による遮光時には、晴天時に蓄電池１１ａ〜１１ｄに蓄えておいた電力を使用し、太陽電池１０ａ〜１０ｄに電圧を印加して発熱させ、この熱により太陽電池１０ａ〜１０ｄの受光面の積雪、及び遮光板１３の外縁部に付着した氷雪を溶かす。
【００３３】
ところが、太陽光の入射量は表示灯の設置場所次第でばらつきが生じるため、太陽電池に日光が当たらないか、或いは受光が十分でないためＬＥＤの点灯または融雪に必要な電力を供給できない表示灯が存在する場合がある。その一方で、発電能力に余裕のある表示灯も存在する場合がある。
【００３４】
本発明システム２では、発電能力に余裕のある表示灯の蓄電池から、余裕のない表示灯へＬＥＤの点灯に必要な電力、或いは融雪に必要な電力を供給することができるので、本発明システム内の全ての表示灯に対して外部からの電力供給を最低限に抑え、ＬＥＤの点灯および融雪を行うことができる。
【００３５】
尚、上記実施形態では、本発明装置１で表示灯を構成し、複数の表示灯の蓄電池同士を相互に接続することで本発明システム２としたが、本発明装置１のように表示灯毎に補助電源としての蓄電池を備える構成ではなく、二つ以上の表示灯につき蓄電池を共有する構成としてもよい。本発明の別実施形態に係るＬＥＤシステム（以降、適宜「本発明システム３」と称す）の詳細動作を示すブロック図を図４に示す。図４の矢印は電力のやり取りの方向を示している。図４に示されるように、全てのシステム内の表示灯３Ａ〜３Ｄは、夫々、共通の蓄電池１１と接続されている。
【００３６】
本発明システム３では、表示灯３Ａ〜３Ｄにつき一つの補助電源である蓄電池１１を共有して使用することにより、利用する蓄電池の数を削減することができるため、更なるコストダウンが可能である。
【００３７】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施形態の一例である。本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、ＬＥＤを表示あるいは照明に利用するＬＥＤ装置及びＬＥＤシステムに利用可能であり、特に融雪機能を兼ね備えたＬＥＤ装置及びＬＥＤシステムに利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１：      本発明に係るＬＥＤ装置
２，３：  本発明に係るＬＥＤシステム
２Ａ〜２Ｄ，３Ａ〜３Ｄ：  表示灯
１０，１０ａ〜１０ｄ：  太陽電池
１１，１１ａ〜１１ｄ：  蓄電池（補助電源）
１２，１２ａ〜１２ｄ：  ＬＥＤ
１３：    遮光板
１４：    背板
２０：    ヒーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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