(57)【要約】【課題】設備コストを抑制することができ、安定した表示が可能なＬＥＤ表示装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ表示装置１を、基板３２の前面３２ａ側に複数の発光ダイオード３５が所望の形状で配列しているＬＥＤ配列基板３１を有するＬＥＤモジュール２１と、複数のＬＥＤモジュール２１がマトリクス状に配設された表示ユニット１１と、発光ダイオードを駆動する駆動装置６２、外部電源から供給される電力を駆動装置６２に供給する主電源６１、駆動装置６２に電力を供給可能に接続された予備電源６３、電源制御回路６４を少なくとも有する制御ユニット５１と、を備えるものとし、電源制御回路６４は、駆動装置６２における消費電力が所定の電力量に達したときに予備電源６３から駆動装置６２への電力供給をオン状態とするような制御を行うものとした。【選択図】  図３
2015161728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の前面側に複数の発光ダイオードが配列しているＬＥＤ配列基板を有するＬＥＤモジュールと、
複数の前記ＬＥＤモジュールが所望の形状で配設された表示ユニットと、
前記発光ダイオードを駆動する駆動装置と、外部電源から供給される電力を前記駆動装置に供給する主電源と、前記駆動装置に電力を供給可能に接続された予備電源と、電源制御回路とを少なくとも有する制御ユニットと、を備え、
前記電源制御回路は、前記駆動装置における消費電力が所定量に達したときに前記予備電源から前記駆動装置への電力供給をオン状態とすることを特徴とするＬＥＤ表示装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、前記駆動装置から前記発光ダイオードに供給される電力が所定の閾値に達したことを検出すると信号を発生する電源監視回路と、前記予備電源の充電状態が所定の閾値まで低下したことを検出すると信号を発生する電力残量監視回路と、を備え、前記予備電源は、前記主電源から供給する電力により充電可能に接続されており、前記電源制御回路は、前記電源監視回路から信号を受けると、前記予備電源から前記駆動装置への電力供給を開始し、前記電力残量監視回路から信号を受けると、前記予備電源の充電を開始することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ表示装置。
【請求項３】
前記電源制御回路は、前記電源監視回路から信号を受けた時は、前記電力残量監視回路ら信号を受けていても、前記予備電源の充電を開始しない、あるいは、充電を中止することを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ表示装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤモジュールは、それぞれ前記制御ユニットを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＬＥＤ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤ表示装置に係り、特に複数のＬＥＤモジュールを配列した大型のＬＥＤ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面の表示装置として、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）を複数配列した表示装置が使用されている。このような大画面表示装置を構成する各ＬＣＤにはバックライト装置が配設されており、省電力化、薄型化の要請から、バックライト装置の光源として、蛍光灯に代えて発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されている（特許文献１）。しかし、ＬＣＤは、バックライト装置の光源からの光を液晶素子が変調して表示する非自発光タイプであり、光源からの安定した光照射が必要であり、バックライト装置を作動させるための電力を常時供給する必要がある。このため、ＬＣＤを複数配列した表示装置では、バックライト装置の光源としてＬＥＤを使用したとしても、省電力化には限界があった。
【０００３】
また、非自発光タイプであるＬＣＤを複数配列した表示装置は、屋外での使用において太陽光の影響を受けて視認性が低下するという問題があった。これに対して、発光ダイオードは自ら発光する自発光素子であり、環境の明るさの影響を受け難く、鮮明な表示が可能である。このため、大画面の表示装置として、複数の発光ダイオードが配列しているＬＥＤモジュールを複数配設したＬＥＤ表示装置が使用されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２０５９４号公報
【特許文献２】特開２００６−１４５８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような複数のＬＥＤモジュールを配列したＬＥＤ表示装置では、全ての発光ダイオードが発光する白状態で必要な最大消費電力（例えば、待機電力と全発光ダイオードを発光するのに必要な電力との総和）と、発光ダイオードの全てが発光しない黒状態で必要な最小消費電力（例えば、待機電力）との間に大きな違いが見られる。ＬＥＤ表示装置における通常の表示では、各ＬＥＤモジュールにおいて、配列された複数の発光ダイオードの中で表示に必要な部位の発光ダイオードが発光するので、通常の表示動作での消費電力は最大消費電力の５０％以下であり、最大消費電力が必要とされる頻度は低いものである。しかし、ＬＥＤ表示装置に電力を供給する配線、ブレーカー等の電力供給設備は、最大消費電力を供給する状態に適合した性能が要求される。このため、ＬＥＤ表示装置を使用するための設備面での制限を受けたり、設備コストが増大するという問題がある。また、災害時のように公共の交流電源からの電力供給が受けられない状況であって、発電機からの電力供給等の電力設備が整っていない場所では、例えば、災害情報等の重要な情報の表示が行えないという問題がある。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、設備コストを抑制することができ、安定した表示が可能なＬＥＤ表示装置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】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明のＬＥＤ表示装置は、基板の前面側に複数の発光ダイオードが配列しているＬＥＤ配列基板を有するＬＥＤモジュールと、複数の前記ＬＥＤモジュールが所望の形状で配設された表示ユニットと、前記発光ダイオードを駆動する駆動装置と、外部電源から供給される電力を前記駆動装置に供給する主電源と、前記駆動装置に電力を供給可能に接続された予備電源と、電源制御回路とを少なくとも有する制御ユニットと、を備え、前記電源制御回路は、前記駆動装置における消費電力が所定量に達したときに前記予備電源から前記駆動装置への電力供給をオン状態とするような構成とした。
【０００７】
本発明の他の態様として、前記制御ユニットは、前記駆動装置から前記発光ダイオードに供給される電力が所定の閾値に達したことを検出すると信号を発生する電源監視回路と、前記予備電源の充電状態が所定の閾値まで低下したことを検出すると信号を発生する電力残量監視回路と、を備え、前記予備電源は、前記主電源から供給する電力により充電可能に接続されており、前記電源制御回路は、前記電源監視回路から信号を受けると、前記予備電源から前記駆動装置への電力供給を開始し、前記電力残量監視回路から信号を受けると、前記予備電源の充電を開始するような構成とした。
【０００８】
本発明の他の態様として、前記電源制御回路は、前記電源監視回路から信号を受けた時は、前記電力残量監視回路ら信号を受けていても、前記予備電源の充電を開始しない、あるいは、充電を中止するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記ＬＥＤモジュールは、それぞれ前記制御ユニットを有するような構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＬＥＤ表示装置は、必要な設備コストを抑制することができ、また、安定した表示が可能であるという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明のＬＥＤ表示装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示されるＬＥＤ表示装置を構成するＬＥＤモジュールの側面図である。
【図３】図３は、ＬＥＤモジュールを構成する制御ユニットの一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、ＬＥＤ配列基板における経時電力消費の一例を示す図である。
【図５】図５は、ＬＥＤ配列基板における経時電力消費の他の例を示す図である。
【図６】図６は、ＬＥＤ配列基板における経時電力消費の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、或いは、各部材間の寸法の比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
【００１２】
本発明のＬＥＤ表示装置は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が配列しているＬＥＤモジュールを複数配設したＬＥＤ表示装置である。図１は、本発明のＬＥＤ表示装置の一実施形態を示す平面図であり、図１において、本発明のＬＥＤ表示装置１は、複数のＬＥＤモジュール２１がマトリクス状（図示例では５列、５行）に配設された表示ユニット１１を有している。尚、本発明では、複数のＬＥＤモジュール２１の配設形状がマトリクス状であることに限定されず、例えば、市松模様、渦巻き模様等、適宜設定することができる。また、複数のＬＥＤモジュール２１が配設された表示面は、平面を構成することに限定されず、曲面、折り曲がり面等を構成するものであってもよい。したがって、複数のＬＥＤモジュール２１からなる表示面が三次元構造、例えば、直方体や球体の表面をなすものであってもよい。
【００１３】
図２は、図１に示されるＬＥＤユニット１１を構成するＬＥＤモジュール２１の側面図である。ＬＥＤモジュール２１は、基板３２の前面３２ａ側に複数の発光ダイオード３５が配列しているＬＥＤ配列基板３１と、このＬＥＤ配列基板３１の背面３２ｂを支持する枠体４１と、制御ユニット５１と、を備えている。
【００１４】
ＬＥＤ配列基板３１を構成する基板３２は、前面３２ａ側に所望の配線が設けられ、所望の発色光の発光ダイオード３５がマトリクス状に複数配列されたものである。発光ダイオード３５の発光色、配列状態、配列個数には特に制限はなく、適宜設定することができる。また、基板３２の表面形状は平面に限定されず、曲面、折り曲がり面等、適宜設定することができる。
【００１５】
ＬＥＤモジュール２１を構成する枠体４１は、ＬＥＤ配列基板３１を支持する部材である。枠体４１としては、例えば、ＬＥＤ配列基板３１を同一方向に向けてＬＥＤモジュール２１をマトリクス状に配置し、隣接する枠体４１同士を連結器具等により連結することによって、ＬＥＤ配列基板３１をほとんど隙間がないように配列することができるもの、ＬＥＤ配列基板３１が市松模様や渦巻き模様等となるように配列することができるもの、ＬＥＤ配列基板３１が直方体や球体等の三次元構造の表面をなすように配列することができるもの等であってよく、枠体４１の形状、構成は特に制限されない。また、枠体４１の材質は、アルミニウム、チタン合金、ステンレス鋼等の金属、炭素繊維、合成樹脂繊維等、特に制限はない。尚、本発明では、各ＬＥＤモジュールは枠体を備えていないものであってもよく、この場合、例えば、所望の立体形状を有する１個の枠体に複数のＬＥＤモジュールを配設して表示ユニットを構成したものであってもよい。また、枠体を介さず、ＬＥＤモジュール同士を連結器具等により連結することによって、表示ユニットを構成したものであってもよい。
【００１６】
図３は、ＬＥＤモジュール２１を構成する制御ユニット５１の一例を示すブロック図である。制御ユニット５１は、発光ダイオード３５を駆動する駆動装置６２と、外部電源７１から供給される電力を駆動装置６２に供給する主電源６１と、駆動装置６２に電力を供給可能に接続された予備電源６３と、電源制御回路６４とを有している。そして、電源制御回路６４は、駆動装置６２における消費電力が所定量に達したときに予備電源６３から駆動装置６２への電力供給をオン状態とするように制御可能とされている。
【００１７】
図３において、外部電源７１には、複数のＬＥＤモジュール２１の制御ユニット５１が接続可能とされているが、図３では、便宜的に外部電源７１に接続されている制御ユニット５１を１個のみ示している。各制御ユニット５１の主電源６１は、ＬＥＤ表示装置１の使用時において、外部電源７１から供給される電力を駆動装置６２に供給する。駆動装置６２は、図示しない表示制御装置から送られてくる信号Ｓに応じて、ＬＥＤ配列基板３１の所望の位置の発光ダイオード３５を発光するように基板３２に設けられている配線に電流を流す。
【００１８】
ここで、図４〜図６は、ＬＥＤ配列基板３１における経時電力消費を説明するための図である。図４〜図６では、ＬＥＤ配列基板３１の発光ダイオード３５の全てが発光しない黒状態で必要な最小消費電力（例えば、待機電力）をＷmin（図示例では鎖線で示している）とし、ＬＥＤ配列基板３１の全ての発光ダイオード３５が発光する白状態で必要な最大消費電力（例えば、全発光ダイオードを発光するのに必要な電力）をＷmaxとしている。図４および図５に示される経時電力消費の例は、通常の表示動作であり、図４に示される例は、ハイライトが少ない映像を表示する場合であり、図５に示される例は、図４に示される例に比べてハイライトの多い映像を表示する場合である。このような通常の表示動作では、ＬＥＤ配列基板３１に配列された複数の発光ダイオード３５の中で表示に必要な部位の発光ダイオードのみが発光するので、平均的な消費電力は、最大消費電力Ｗmaxに比べて低いものとなる。これに対して、図６に示される経時電力消費の例は、白色背景における純白の服を着た人物の映像を表示する場合であり、このような表示動作では、ＬＥＤ配列基板３１に配列された複数の発光ダイオード３５の中の多くの発光ダイオードが発光するので、平均的な消費電力は、図４、図５に示される例に比べて大幅に高いものとなる。本発明では、駆動装置６２における消費電力の閾値Ｗtを、例えば、最大消費電力Ｗmaxの１５〜３０％程度の範囲内で設定し、主電源６１は設定した消費電力の閾値Ｗtを上限とした電力を駆動装置６２に供給するように設定されている。このような主電源６１としては、スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）、無停電電源（ＵＰＳ）等を使用することができる。尚、図４〜図６では、最大消費電力Ｗmaxの２０％を消費電力の閾値Ｗt（図示例では１点鎖線で示している）とした例を示している。
【００１９】
上記の駆動装置６２には、電源監視回路６５が設けられている。この電源監視回路６５は、駆動装置６２からＬＥＤ配列基板３１の発光ダイオード３５に供給される電力が所定の閾値Ｗtに達したことを検出すると電源制御回路６４に信号Ｓ１を出力し、閾値Ｗtを下回ったことを検出すると電源制御回路６４に信号Ｓ２を出力する。
【００２０】
予備電源６３は、半導体スイッチであるＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のスイッチ６７を介して主電源６１に接続されており、また、ＦＥＴ等のスイッチ６８を介して駆動装置６２に接続されている。予備電源６３は蓄電池であれば特に制限はなく、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の公知の蓄電池を使用することができる。この予備電源６３には、電力残量監視回路６６が設けられており、予備電源６３の充電量が所定の値まで低下したことを検出すると電源制御回路６４に信号Ｓ３を出力し、充電量が所定の値に回復すると電源制御回路６４に信号Ｓ４を出力する。
【００２１】
電源制御回路６４は、電源監視回路６５から信号Ｓ１が出力されると、スイッチ６８に信号Ｓ１′を出力してオン状態とし、予備電源６３から駆動装置６２への電力供給を開始する。一方、電源制御回路６４は、電源監視回路６５から信号Ｓ２が出力されると、スイッチ６８への信号Ｓ１′の出力を停止してオフ状態とし、予備電源６３から駆動装置６２への電力供給を停止する。
【００２２】
また、電源制御回路６４は、電力残量監視回路６６が信号Ｓ３を出力すると、スイッチ６７に信号Ｓ３′を出力してオン状態とし、主電源６１から予備電源６３への充電を開始する。一方、電源制御回路６４は、電力残量監視回路６６から信号Ｓ４が出力されると、スイッチ６７への信号Ｓ３′の出力を停止してオフ状態とし、予備電源６３の充電を停止する。
【００２３】
尚、電源制御回路６４は、電源監視回路６５から信号Ｓ１を受けた時は、電力残量監視回路６６からの信号Ｓ３を受けても、スイッチ６７に信号Ｓ３′を出力せず、予備電源６３の充電を開始しない、あるいは、既に電力残量監視回路６６からの信号Ｓ３を受けて予備電源６３の充電を行っている場合であっても、スイッチ６７への信号Ｓ３′の出力を停止してオフ状態とし、予備電源６３の充電を停止するように設定してもよい。
【００２４】
このような本発明のＬＥＤ表示装置１は、個々のＬＥＤモジュール２１において、駆動装置６２からＬＥＤ配列基板３１の発光ダイオード３５に供給される電力が所定の閾値に達したときに、予備電源６３から駆動装置６２へ電力を供給するので、主電源６１から直接駆動装置６２へ供給する電力を低く抑えることができる。したがって、外部電源７１かた個々のＬＥＤモジュール２１（制御ユニット５１）に供給する電流を低く抑えることができ、ＬＥＤ表示装置１に電力を供給する配線、ブレーカー等の電力供給設備も低電力用の設備を使用することができ、設備コストを抑えることができるとともに、電力供給設備のために必要とされるスペースの低減が可能となる。また、災害時のように公共の電源からの電力供給が受けられない状況であっても、予備電源６３から駆動装置６２へ電力供給が可能であり、これにより、災害情報等の重要な情報の表示を継続して行うことができ、安定した表示が可能である。また、個々のＬＥＤモジュール２１に予備電源６３を一体化させているので、１箇所に位置する予備電源から各ＬＥＤモジュール２１に給電するための配線をＬＥＤ表示装置１の全域に配設する必要がなく、構造が簡易なものとなる。
【００２５】
例えば、図３に示される例で、ＬＥＤ表示装置１が使用する外部電源７１が１００Ｖ、１５Ａであり、図４〜図６に示される例において、各制御ユニット５１における最小消費電力Ｗminが１６Ｗ、最大消費電力Ｗmaxが１４０Ｗ、消費電力の閾値Ｗtを２４Ｗに設定する場合を考察する。この場合、本発明のＬＥＤ表示装置１では外部電源７１から各ＬＥＤモジュール２１の制御ユニット５１の主電源６１へ供給される電流を、消費電力の閾値Ｗt（２４Ｗ）の供給が可能なように０．２４Ａに設定し、駆動装置６２における消費電力が閾値Ｗt（２４Ｗ）に達したときに、予備電源６３から駆動装置６２へ電力を供給するように設定することができる。したがって、本発明のＬＥＤ表示装置１では、外部電源７１（この例では、１００Ｖ、１５Ａ）に最大で６２個（１５Ａ／０．２４Ａ）のＬＥＤモジュール２１を配設した表示ユニット１１を構成することができる。
【００２６】
これに対して、予備電源６３を備えていないＬＥＤ表示装置では、制御ユニットにおける最大消費電力Ｗmax（１４０Ｗ）に対応できるように、外部電源７１（この例では、１００Ｖ、１５Ａ）から各制御ユニットの主電源へ供給される電流を１．４Ａとする必要がある。このため、外部電源７１に最大でも１０個（１５Ａ／１．４Ａ）のＬＥＤモジュールしか接続することができず、例えば、６２個のＬＥＤモジュールを配設して表示ユニットを構成する場合には、電流１．４Ａの６２倍である８６．８Ａの電流を流すための電力供給の設備が必要となり、本発明のＬＥＤ表示装置に比べて設備面等で大きな制約を受けることになる。
【００２７】
上述の実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、表示ユニット１１に１個の制御ユニット、または、ＬＥＤモジュール２１よりも少ない数の制御ユニットを設け、この制御ユニットで全てのＬＥＤモジュール２１を制御するようにしてもよい。また、予備電源についても、表示ユニット１１に１個の予備電源、または、ＬＥＤモジュール２１よりも少ない数の予備電源を設け、この予備電源から各ＬＥＤモジュール２１に給電するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のＬＥＤ表示装置は、文字、画像等の情報の表示に利用可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１…ＬＥＤ表示装置
１１…表示ユニット
２１…ＬＥＤモジュール
３１…ＬＥＤ配列基板
３２…基板
３５…発光ダイオード
４１…枠体
５１…制御ユニット
６１…主電源
６２…駆動装置
６３…予備電源
６４…電源制御回路
６５…電源監視回路
６６…電力残量監視回路
【図１】
2015161728.tif 000003
【図２】
2015161728.tif 000004
【図３】
2015161728.tif 000005
【図４】
2015161728.tif 000006
【図５】
2015161728.tif 000007
【図６】
2015161728.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月13日(2015.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の前面側に複数の発光ダイオードが配列しているＬＥＤ配列基板を有するＬＥＤモジュールと、
複数の前記ＬＥＤモジュールが所望の形状で配設された表示ユニットと、
前記発光ダイオードを駆動する駆動装置と、外部電源から供給される電力を前記駆動装置に供給する主電源と、前記駆動装置に電力を供給可能に接続された予備電源と、電源制御回路とを少なくとも有する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、前記駆動装置から前記発光ダイオードに供給される電力が所定の閾値に達したことを検出すると信号を発生する電源監視回路と、前記予備電源の充電状態が所定の閾値まで低下したことを検出すると信号を発生する電力残量監視回路と、を備え、前記予備電源は、前記主電源から供給する電力により充電可能に接続されており、 
前記電源制御回路は、前記電源監視回路から信号を受けると、前記予備電源から前記駆動装置への電力供給を開始し、前記電力残量監視回路から信号を受けると、前記予備電源の充電を開始するものであり、さらに、前記電源制御回路は、前記電源監視回路から信号を受けた時は、前記電力残量監視回路ら信号を受けていても、前記予備電源の充電を開始しない、あるいは、充電を中止することを特徴とするＬＥＤ表示装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤモジュールは、それぞれ前記制御ユニットを有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
このような目的を解決するために、本発明のＬＥＤ表示装置は、基板の前面側に複数の発光ダイオードが配列しているＬＥＤ配列基板を有するＬＥＤモジュールと、複数の前記ＬＥＤモジュールが所望の形状で配設された表示ユニットと、前記発光ダイオードを駆動する駆動装置と、外部電源から供給される電力を前記駆動装置に供給する主電源と、前記駆動装置に電力を供給可能に接続された予備電源と、電源制御回路とを少なくとも有する制御ユニットと、を備え、前記制御ユニットは、前記駆動装置から前記発光ダイオードに供給される電力が所定の閾値に達したことを検出すると信号を発生する電源監視回路と、前記予備電源の充電状態が所定の閾値まで低下したことを検出すると信号を発生する電力残量監視回路と、を備え、前記予備電源は、前記主電源から供給する電力により充電可能に接続されており、前記電源制御回路は、前記電源監視回路から信号を受けると、前記予備電源から前記駆動装置への電力供給を開始し、前記電力残量監視回路から信号を受けると、前記予備電源の充電を開始するものであり、さらに、前記電源制御回路は、前記電源監視回路から信号を受けた時は、前記電力残量監視回路ら信号を受けていても、前記予備電源の充電を開始しない、あるいは、充電を中止するような構成とした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の他の態様として、前記ＬＥＤモジュールは、それぞれ前記制御ユニットを有するような構成とした。