(57)【要約】【課題】簡易な構成で、ＬＥＤ照明光の明るさを広範囲に、かつグラデーション調整が可能で、低消費電力動作の可能な内照式看板を提供する。【解決手段】電源１００と、電源１００に接続され制御信号を出力する制御回路と、電源から供給される電源電圧Ｖｃｃと接地電位間に接続され、発光ダイオードと発光ダイオードをオン／オフさせるトランジスタＱＤ１を直列接続したＬＥＤモジュール１１とを備え、制御回路はマイクロコンピュータ２６によって構成し、マイクロコンピュータ２６は、制御信号を出力する複数の出力ポートを備え、出力ポートに対してそれぞれに複数のＬＥＤモジュール１１を接続して、１つのマイクロコンピュータ２６で、複数のＬＥＤモジュール１１を制御できるようにする内照式看板。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
前記電源に接続され、制御信号を出力する制御回路と、
前記電源から供給される電源電圧と接地電位間に接続され、発光ダイオードと当該発光ダイオードをオン／オフさせるトランジスタを直列接続したＬＥＤモジュールと
を備えることを特徴とする内照式看板。
【請求項２】
前記制御回路はマイクロコンピュータによって構成し、
当該マイクロコンピュータは、前記制御信号を出力する複数の出力ポートを備え、前記出力ポートに対してそれぞれ複数の前記ＬＥＤモジュールを接続して、１つのマイクロコンピュータで、複数の前記ＬＥＤモジュールを制御することを特徴とする請求項１に記載の内照式看板。
【請求項３】
前記制御信号のデューティ比を変えることにより、前記ＬＥＤモジュールの明るさを可変にすることを特徴とする請求項１または２に記載の内照式看板。
【請求項４】
前記ＬＥＤモジュールを縦方向に複数個積層化して配置したことを特徴とする請求項１乃至３の内、いずれか１項に記載の内照式看板。
【請求項５】
前記ＬＥＤモジュールを横方向に複数個並列に配置したことを特徴とする請求項１乃至３の内、いずれか１項に記載の内照式看板。
【請求項６】
前記ＬＥＤモジュールを同心円状に複数個並列に配置したことを特徴とする請求項１乃至３の内、いずれか１項に記載の内照式看板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を光源とする内照式看板に関するものであり、特に、ＬＥＤ照明光のグラデーション調整に特徴を有する内照式看板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内照式看板の光源は蛍光灯が主に使用されており、蛍光灯に対するオン―オフの制御のみで点灯／消灯が行なわれており、看板の表現の自由が限られていた。
【０００３】
また、ＬＥＤを使用する内照式看板についても、開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１においては、数少ないＬＥＤによって、表示面をほぼ均等な明るさにすることができ、また例えば文字のようにＲ部分を含んだ表示面を必要とする場合でも、ＬＥＤの固定や電気的接続が、誰でも簡単に、かつ少ない作業工程でできる表示装置が提供される。しかしながら、ＬＥＤの点灯方式は、蛍光灯と同様に、ＬＥＤに対する一斉点灯方式によるオン―オフの制御によって、点灯／消灯が行なわれており、看板の表現の自由が限られていた。
【特許文献１】特開２００６−５８８２８号公報（第４頁、図１および図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、簡易な構成で、ＬＥＤ照明光の明るさを０〜１００％の広範囲、かつグラデーションを調整することが可能で、トランジスタ制御による低消費電力駆動の可能な内照式看板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、電源と、前記電源に接続され、制御信号を出力する制御回路と、前記電源から供給される電源電圧と接地電位間に接続され、発光ダイオードと当該発光ダイオードをオン／オフさせるトランジスタを直列接続したＬＥＤモジュールとを備える内照式看板が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、前記制御回路はマイクロコンピュータによって構成し、当該マイクロコンピュータは、前記制御信号を出力する複数の出力ポートを備え、前記出力ポートに対してそれぞれ複数の前記ＬＥＤモジュールを接続して、１つのマイクロコンピュータで、複数の前記ＬＥＤモジュールを制御する内照式看板が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、前記制御信号のデューティ比を変えることにより、前記ＬＥＤモジュールの明るさを可変にする内照式看板が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、前記ＬＥＤモジュールを縦方向に複数個積層化して配置したことを特徴とする内照式看板が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、前記ＬＥＤモジュールを横方向に複数個並列に配置した内照式看板が提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、前記ＬＥＤモジュールを同心円状に複数個並列に配置した内照式看板が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な構成で、ＬＥＤ照明光の明るさを０〜１００％の広範囲、かつグラデーションを調整することが可能で、トランジスタ制御により低消費電力駆動の可能な内照式看板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１３】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１４】
[第１の実施の形態] 
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板に内蔵するＬＥＤモジュール１１の模式的回路構成図を示す。
【００１５】
本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板に内蔵するＬＥＤモジュール１１は、図１に示すように、電源電圧Ｖｃｃと接地電位との間に直列接続された複数のＬＥＤ１,ＬＥＤ２,ＬＥＤ３と、トランジスタＱＤ１とを備える。トランジスタＱＤ１のベースには、後述するマイクロコンピュータ２６からの制御信号ＶCTL1が入力される。図１に示すように、電源電圧Ｖｃｃと接地電位との間に直列接続された複数のＬＥＤ１,ＬＥＤ２,ＬＥＤ３とトランジスタＱＤ１との間には、過電流保護用の抵抗Ｒ１が接続されていてもよい。
【００１６】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板に内蔵する複数のＬＥＤモジュールおよび制御系の模式的回路構成図を示す。
【００１７】
図２において、各ＬＥＤモジュール１１は、直列接続された１個のＬＥＤ列と１個のトランジスタで構成される例が示されている。また、制御系は、電源電圧Ｖｃｃを供給する電源１００と、電源１００に接続されたマイクロコンピュータ２６によって構成される。
【００１８】
複数のＬＥＤモジュール１１は、電源電圧Ｖｃｃと接地電位との間に並列に接続されている。各ＬＥＤモジュール１１内の各トランジスタＱＤ１,ＱＤ２,…のベースには、マイクロコンピュータ２６から制御信号が供給される。すなわち、図２の回路構成では、各ＬＥＤモジュール１１に直接パルス電圧が印加されるのではなく、マイクロコンピュータ２６からの制御信号によってＬＥＤモジュールに内蔵されたトランジスタを駆動することによって、各ＬＥＤモジュール１１が駆動されている。
【００１９】
図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板において、内蔵するＬＥＤモジュールの明るさとオンデューティ比との関係を示す模式図であり、図３（ｂ）は、４個のＬＥＤモジュール１１の積層構成と、各ＬＥＤモジュール１１のオンデューティ比と明るさとの関係を示す。
【００２０】
本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板においては、図３（ａ）に示すように、各トランジスタのベースにマイクロコンピュータ２６から供給される制御信号を、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号とすることによって、オンデューティが０％〜１００％の範囲で可変にすることができる。或いはまた、パルス数変調（ＰＮＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｎｕｍｂｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号とすることによっても、オンデューティが０％〜１００％の範囲で可変にすることができる。
【００２１】
マイクロコンピュータ２６から供給される制御信号は、例えば、０Ｖ〜約５Ｖ程度のパルス電圧波形であり、発振周波数は人の目でちらつきが感じられない、例えば、１ｋＨｚとする。このパルス電圧波形のオンデューティを０〜１００％に可変にすることによって、明るさを０〜１００％に調光することが可能である。また、マイクロコンピュータ２６の出力ポート数を増やすことにより、１つのマイクロコンピュータ２６で、複数のＬＥＤモジュール１１を制御することができる。
【００２２】
したがって、図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤモジュール１１を縦方向に並列に積層化配置し、ＬＥＤモジュール１のオンデューティを１００％、ＬＥＤモジュール２のオンデューティを８０％、ＬＥＤモジュール３のオンデューティを６０％、ＬＥＤモジュール４のオンデューティを４０％とすることによって、内照式看板の明るさは上が明るく、下に行くにつれて徐々に暗くなる表現が可能である。
【００２３】
また、マイクロコンピュータ２６の制御プログラムにより、一定時間でそれぞれのＬＥＤモジュール１１のオンデューティを可変にすることによって、様々な照明効果の表現が可能である。
【００２４】
図４は、本発明の比較例に係る内照式看板において、内蔵する複数のＬＥＤモジュール１２とそのパルス電源１２０を用いた制御系の説明図である。本発明の比較例に係る内照式看板に内蔵する複数のＬＥＤモジュール１２は、図４に示すように、ＬＥＤ列と、抵抗Ｒ１,Ｒ２…等の直列回路から構成されている。
【００２５】
図４に示す比較例では、パルス電源１２０から直接パルス電圧を各ＬＥＤモジュール１２に供給するため、大電力のパルス電源１２０が必要となる。また、パルス電源１２０の出力インピーダンスによって、パルス波形が影響を受けやすく、パルス電源１２０の内のスイッチング素子に負担がかかり、損失が大きくなる。また、ＬＥＤモジュール１２のオン／オフ制御時のスッチング波形が歪んでしまい、所望の通りの明るさを得ることができない。
【００２６】
大型看板では、同一系統に多数のＬＥＤが必要なため、電源そのものをオン―オフさせると、パルス電源の内のスイッチング素子に負担がかかり、損失が大きくなる。一方、本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板のように、制御信号を用い、それぞれのＬＥＤモジュール１１をオン―オフ制御する方法の場合、制御信号のインピーダンスは高くなるため、スッチング波形の歪みは無くなる。また、スイッチング用のトランジスタＱＤ１,ＱＤ２,…はＬＥＤモジュール１１毎に搭載されているため、損失の分散が可能になる。したがって、ＬＥＤモジュール１１内に搭載するＬＥＤの数を容易に増加させることができる。
【００２７】
さらに、ＬＥＤモジュール間をハーネスで接続することにより様々な配置を実現することが可能である。
【００２８】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板に内蔵する複数のＬＥＤモジュール１１および制御系の別の模式的回路構成図を示す。１個のＬＥＤモジュール１１を互いに並列接続された２列のＬＥＤ列と１個のトランジスタで構成する例を示す。さらに、１個のＬＥＤモジュール１１を互いに並列接続された３列、４列…のＬＥＤ列と１個のトランジスタで構成することも可能である。このようにＬＥＤ列を並列に構成することで、ＬＥＤ列の１列が開放になった場合にもＬＥＤモジュール１１の明るさが０％になることは回避でき、フェイルセイフを実現することができる。
【００２９】
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板に内蔵する４個のＬＥＤモジュール１〜４の制御信号ＶCTL1,ＶCTL2, ＶCTL3,ＶCTL4 のタイミングチャート例である。すなわち、本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板においては、ＬＥＤモジュール１１に内蔵されるトランジスタＱＤ１,ＱＤ２,…に外部のマイクロコンピュータ２６から制御信号ＶCTL1,ＶCTL2…を供給することによって、任意のタイミングで、またオンデューティ比をオン期間内で０％〜１００％まで可変にして、制御することが可能である。
【００３０】
このため、図６に示すように、４個のＬＥＤモジュール１〜４のそれぞれの点灯のタイミングを一定の間隔でずらし、かつオンデューティ比をオン期間内で０％〜１００％まで可変にして、明るさのグラデーションを持たせることが可能となる。
【００３１】
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板１４０の構成例であって、４個のＬＥＤモジュール１〜４を縦方向に積層した構造例を示す。各ＬＥＤモジュール１１は、図５に示したように、ＬＥＤ列を複数個並列に設けてもよい。或いはまた、同構成のＬＥＤモジュール１１を並列に設けてもよい。図３（ｂ）に示したように、例えば、ＬＥＤモジュール１のオンデューティを１００％、ＬＥＤモジュール２のオンデューティを８０％、ＬＥＤモジュール３のオンデューティを６０％、ＬＥＤモジュール４のオンデューティを４０％とすることによって、看板の明るさは上が明るく、下に行くにつれて徐々に暗くなるように表現することが可能となる。
【００３２】
また、マイクロコンピュータ２６の制御プログラムにより、一定時間でそれぞれのＬＥＤモジュール１１のオンデューティを可変にすることによって、様々な照明効果の表現が可能になる。
【００３３】
図８は、本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板１４０の別の構成例であって、４個のＬＥＤモジュール１〜４を横方向に配置した構造例を示す。例えば、ＬＥＤモジュール１のオンデューティを１００％、ＬＥＤモジュール２のオンデューティを８０％、ＬＥＤモジュール３のオンデューティを６０％、ＬＥＤモジュール４のオンデューティを４０％とすることによって、看板の明るさは左側が明るく、右側に行くにつれて徐々に暗くなるように表現することも可能となる。又、マイクロコンピュータ２６の制御プログラムにより、一定時間でそれぞれのＬＥＤモジュール１１のオンデューティを可変にすることによって、様々な照明効果の表現が可能になる。
【００３４】
図９は、本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板の更に別の構成例であって、４個のＬＥＤモジュール１〜４を同心円状に積層構造に配置し、しかも各層内に複数個ＬＥＤモジュールを並列に配置した構造例を示す。図３（ｂ）に示したように、例えば、ＬＥＤモジュール１のオンデューティを１００％、ＬＥＤモジュール２のオンデューティを８０％、ＬＥＤモジュール３のオンデューティを６０％、ＬＥＤモジュール４のオンデューティを４０％とすることによって、看板の明るさは最外周が明るく、中心方向に行くにつれて徐々に暗くなるように表現することが可能となる。又、マイクロコンピュータ２６の制御プログラムにより、一定時間でそれぞれのＬＥＤモジュール１１のオンデューティを可変にすることによって、様々な照明効果の表現が可能になる。
【００３５】
本発明によれば、簡易な構成で、ＬＥＤ照明光の明るさを０〜１００％の広範囲、かつグラデーションを調整することが可能で、トランジスタ制御により低消費電力駆動の可能な内照式看板を提供することができる。
【００３６】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００３７】
例えば、図２のバイポーラトランジスタＱＤ１,ＱＤ２…に代えて、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型、ＭＩＳ(Metal Insulator Semiconductor)型などの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）用いてもよい。また、図２の抵抗Ｒ１，Ｒ２に代えて、定電流源を用いてもよい。
【００３８】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の実施の形態に係る内照式看板は、照明分野、携帯電話分野、道路交通分野、移動体分野、サイン・ディスプレイ分野など、種々の用途で用いられる内照式看板全般に好適な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板に内蔵するＬＥＤモジュールの模式的回路構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板に内蔵する複数のＬＥＤモジュールおよび制御系の模式的回路構成図であって、１個のＬＥＤモジュールを１列のＬＥＤ列と１個のトランジスタで構成し、制御系を電源とマイクロコンピュータで構成する例。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板において、（ａ）内蔵するＬＥＤモジュールの明るさとオンデューティ比との関係を示す模式図、（ｂ）４個のＬＥＤモジュールの構成と、各ＬＥＤモジュールのオンデューティ比と明るさとの関係を示す図。
【図４】本発明の比較例に係る内照式看板に内蔵する複数のＬＥＤモジュールとそのパルス電源を用いた制御系の説明図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板に内蔵する複数のＬＥＤモジュールおよび制御系の別の模式的回路構成図であって、１個のＬＥＤモジュールを互いに並列接続された２列のＬＥＤ列と１個のトランジスタで構成し、制御系を電源とマイクロコンピュータで構成する例。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板に内蔵する４個のＬＥＤモジュール１〜４の点灯のタイミングを一定の間隔でずらし、かつオンデューティ比をオン期間内で０％〜１００％まで可変にして、明るさのグラデーションを持たせるタイミングチャートの模式図。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板の構成例であって、４個のＬＥＤモジュール１〜４を縦方向に積層した構造例。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板の別の構成例であって、４個のＬＥＤモジュール１〜４を横方向に配置した構造例。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る内照式看板の更に別の構成例であって、４個のＬＥＤモジュール１〜４を同心円状に積層構造に複数個配置した構造例。
【符号の説明】
【００４１】
１１,１２…ＬＥＤモジュール
２６…マイクロコンピュータ
１００…電源
１２０…パルス電源
１４０…内照式看板
Ｒ１, Ｒ２, Ｒ１１, Ｒ１２, Ｒ２１, Ｒ２２…抵抗
ＶCTL1, ＶCTL2, ＶCTL3, ＶCT4…制御信号
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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