(57)【要約】【課題】長いケーブルに多数の発光素子からなる光源を接続した場合にも、各発光素子に均一な電圧を印加可能にして、光源を均等に発光させることができる電飾装置を提供する。【解決手段】電源から電力供給するケーブル１２に複数の発光素子ＬＥＤを並列接続して、発光素子からなる光源を点灯する電飾装置であって、発光素子の点灯電圧にマージンを加えた程度の駆動電圧で定電圧動作する定電圧素子ＺＤを発光素子ＬＥＤに並列に接続して、定電圧素子から定電圧を発光素子に供給して光源を点灯する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から電力供給するケーブルに複数の発光素子を並列接続して、該発光素子からなる光源を点灯する電飾装置であって、
定電圧動作する定電圧素子を当該発光素子に並列に接続して、前記定電圧素子から定電圧を前記発光素子に供給して前記光源を点灯するようにしたことを特徴とする電飾装置。
【請求項２】
前記発光素子として、フルカラーの発光ダイオード光源を用いることを特徴とする請求項１に記載の電飾装置。
【請求項３】
前記発光素子は、前記定電圧素子による定電圧が印加されて、前記ケーブルのインピーダンスに依存しない定電圧制御により前記光源を点灯することを特徴とする請求項１または２に記載の電飾装置。
【請求項４】
前記ケーブルに並列接続された複数の発光素子に、一定の電流を供給するようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電飾装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電飾装置に係り、特に、ケーブルの有する直流インピーダンスに依存しない点灯制御を行うことができる電飾装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年には、公園の樹木や家屋等の建築物をイルミネーションにより装飾することが普及しており、一般家庭においてもクリスマスシーズン等に庭木などをイルミネーションで装飾することが行われるようになってきている（例えば、特許文献１参照）。所望のイルミネーションを実現するには、装飾したい対象に光源を取り付けたケーブルを引き廻して敷設する必要があり、十分なイルミネーションにする電飾装置としては、例えば、５００個以上の光源を点灯制御する必要がある。
【０００３】
【特許文献１】
実用新案登録第３０７６７０１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電飾装置にあっては、図４および図５に示すように、電源１に接続したケーブル２にＬＥＤ３ａからなる光源３を取り付けて、そのケーブル２を樹木などに引き廻すことになり、そのケーブル２はある程度の長さが必要である。そして、光源３のドライバ４が制御部５からの制御信号（パルス信号）に従ってオン・オフすることにより、ＬＥＤ３ａに流れる電流を制御して光源３を点灯・消灯させる。
【０００５】
このように、光源に電力供給をするケーブル２には、往路と復路とがあって、それぞれに抵抗成分となる直流抵抗Ｒｃを各光源３，３間に有する。また、その光源３には、ＬＥＤ３ａの前段にその電流を制限する制限抵抗Ｒを配設することから、ｎ個の光源３毎の供給電圧Ｖ１〜Ｖｎは直流抵抗Ｒｃと制限抵抗Ｒの抵抗比に従って分割されることになって、次式のように算出することができる。
Ｖ１＝Ｖ・Ｒｒ／（Ｒｒ＋２Ｒｃ）
Ｖ２＝Ｖ１・Ｒｒ／（Ｒｒ＋２Ｒｃ）
Ｖｎ＝Ｖｎ−１・Ｒｒ／（Ｒｒ＋２Ｒｃ）
【０００６】
従って、光源３毎に印加される供給電圧Ｖ１〜Ｖｎや供給電流Ｉ１〜Ｉｎは、次のような関係になる。
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【０００７】
この光源３のＬＥＤ３ａは、その供給電流に応じて輝度が変化することから、電源１からの距離に応じた輝度で発光するイルミネーションになってしまう。
【０００８】
また、図４に示すように、光の３原色のＬＥＤ３ａを発光させるフルカラーの光源３によりイルミネーションを実現している電飾装置では、電源１からの距離に応じて色合いの変化するイルミネーションになってしまうという問題がある。
【０００９】
このような不都合を解消するためには、直流抵抗Ｒｃと制限抵抗Ｒによる電源電圧Ｖの分割率を低減するために、光源３に印加する駆動電圧を極端に高くすることが考えられる。この場合には、電源１やケーブル２や光源３の電力容量が大きくなって設備費が増大するとともに、電飾装置としての消費電力も大きくなってコスト高になってしまうという問題がある。
【００１０】
また、ケーブル２の直流抵抗Ｒｃを小さくするために、ケーブル２の導体の導通断面積を大きくしたり、導電率の高い材料を導体に選択することが考えられる。この場合には、ケーブル２が太くかつ重くなって引き廻しが困難になってしまったり、高価なケーブル２になってコスト高になってしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、長いケーブルに多数の発光素子からなる光源を接続した場合にも、各発光素子に均一な電圧を印加可能にして、光源を均等に発光させることができる電飾装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の電飾装置は、電源から電力供給するケーブルに複数の発光素子を並列接続して、該発光素子からなる光源を点灯する電飾装置であって、定電圧動作する定電圧素子を当該発光素子に並列に接続して、前記定電圧素子から定電圧を前記発光素子に供給して前記光源を点灯するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
ここで、前記発光素子として、フルカラーの発光ダイオード光源を用いることが好ましく、前記発光素子は、前記定電圧素子による定電圧が印加されて、前記ケーブルのインピーダンスに依存しない定電圧制御により前記光源を点灯することを特徴とするものである。また、前記ケーブルに並列接続された複数の発光素子に、一定の電流を供給することが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、定電圧素子が定電圧動作することによって、各発光素子に定電圧が印加される。従って、各発光素子は定電圧素子の定電圧で光源が点灯されるので、長いケーブルに多数の発光素子を接続しても発光素子毎に順次に電圧降下が生じてしまい、下流側の発光素子が本来の発光色からずれてしまうことを効果的に防止することができる。また、電源電圧に変動が生じても、常に一定の輝度および色相で光源を点灯させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１〜図３は本発明に係る電飾装置の一実施形態を示す図である。
【００１６】
図１において、電飾装置は、複数の光源１１ａ，１１ｂ，…１１ｎを取り付けてイルミネーション対象物の周りに引き廻したケーブル１２を、制御電源１３に接続することにより、樹木などに所望のイルミネーションを施すことができる。
【００１７】
光源１１ａ，１１ｂ，…１１ｎは、光の３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で発光するＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂを備えることによりフルカラーで発色させることができるようになっており、各色毎にＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂの点灯制御が可能となるようにそれぞれがケーブル１２ｒ，１２ｇ，１２ｂに接続されている。そして、ケーブル１２は、光源１１ａ，１１ｂ，…１１ｎの各色の発光素子ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂ毎に接続されるケーブル１２ｒ，１２ｇ，１２ｂと、グランドとなる共通接続するケーブル１２ｐとが一組に束ねられて引き廻される。
【００１８】
制御電源１３は、光源１１ａ，１１ｂ，…１１ｎの各色の発光素子ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂに共通のケーブル１２ｐが接続されこれに電力を供給する直流電源１５と、発光素子ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂ毎のケーブル１２ｒ，１２ｇ，１２ｂにそれぞれ接続されて電力供給のオン・オフをするドライバ１６ｒ，１６ｇ，１６ｂと、これらのドライバ１６ｒ，１６ｇ，１６ｂのオン・オフ制御を行うパルス信号（制御信号）を生成して送出する制御部１７とを備えている。
【００１９】
ここで、電飾装置としては、各光源の同一色間で差が出ないように、発光素子ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂを各光源１１ａ，１１ｂ，…１１ｎ毎に共通の輝度で発光させて高品質のフルカラーの発色を実現する。このため、各光源１１ａ，１１ｂ，…１１ｎ間のケーブル１２の直流抵抗Ｒｃに依存しない定電圧を印加して定電圧制御により個々のＬＥＤを点灯して発光させるようにしたものである。具体的には、電源１５からのケーブル１２ｐと、各光源１１ａ，１１ｂ，…１１ｎのＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂに接続するケーブル１２ｒ，１２ｇ，１２ｂとの間に、各ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂへの印加電圧を均一にする定電圧素子ＺＤを並列接続する。
【００２０】
これにより、各光源１１ａ，１１ｂ，…１１ｎの発光素子ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂの印加電圧Ｖ１〜Ｖｎを定電圧素子の定電圧により均一することができる。従って、この場合には、ケーブル１２の導通断面積が比較的小さくてもケーブル長による抵抗成分Ｒｃの影響を無視することができ、各発光素子ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂに定電圧を供給することができる。
【００２１】
例えば、図２に示すように、光の３原色のうちの赤色（Ｒ）で発光するＬＥＤ−Ｒを、ケーブル１２ｐ，１２ｒ間に並列接続する場合を一例に説明する。
【００２２】
この発光素子ＬＥＤ−Ｒには、ケーブル１２ｐ，１２ｒとの間に制限抵抗Ｒが直列に接続され、ツェナーダイオードＺＤと並列接続されている。このツェナーダイオードＺＤには、図３に示すように、ＬＥＤ−Ｒの点灯（駆動）電圧にマージンを加えた程度の高めの電圧のものを採用する。電源１５は、そのツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧よりもケーブルの直流抵抗分による電圧損失分を含めて十分に高い電源電圧Ｖを設定して、ドライバ１６ｒの電流制限抵抗Ｒｍを介してケーブル１２ｐ，１２ｒに供給する。
【００２３】
この回路においては、電源１５の電源電圧Ｖを各光源１１ａ，１１ｂ，…１１ｎの発光素子ＬＥＤ−Ｒに印加すると、その電源電圧Ｖにより各発光素子部のツェナーダイオードＺＤが定電圧動作して、それぞれの発光素子ＬＥＤ−Ｒと直列抵抗Ｒの両端にそのツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧（定電圧）Ｖを常に印加することができる。従って、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧および直列抵抗Ｒを調整することで、各ＬＥＤ−Ｒに流れる電流Ｉ１，Ｉ２，…Ｉｎを一定にすることができる。従って、発光素子ＬＥＤ−Ｒの並列数に拘わらずに均等な輝度で全ＬＥＤ−Ｒを点灯することができる。
【００２４】
例えば、電源１５の電源電圧Ｖを＋５〜＋１０Ｖ、ＬＥＤ−Ｒの順方向駆動電圧を３．６Ｖとして、最大２０ｍＡまでの電流を制御するように設定する。そして、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧としては、４．７Ｖ程度のものを用いることが好ましい。
【００２５】
一方、ケーブル１２に使用する電線をＡＷＧ＃２８とすると、直列抵抗分が常温では０．２２４（Ω／ｍ）であることから、ケーブル長を２０ｍとする場合には直列抵抗分が２０℃で４．４８（Ω）となる。
【００２６】
このような条件で、従来技術のようにツェナーダイオードＺＤを配設しない場合には、電圧伝達率は次式により算出することができ、各発光装置１１への印加電圧は、−１．０５ｄＢで徐々に減衰していくことになる。
電圧伝達率＝Ｒ／（Ｒ＋２Ｒｃ）≒０．８８７
【００２７】
これに対して、本実施形態の場合には、予め最長となるケーブル１２ｒ〜１２ｂの抵抗成分Ｒｃを算出して定電圧値を決定しておき、電源１５の電源電圧Ｖを定電圧素子（ツェナーダイオード）のツェナー電圧よりも十分に高い電圧に設定する。従って、図３（ａ）に示すように電源電圧の変動に関わらず、各発光素子（ＬＥＤ）には、それぞれツェナーダイオードＺＤの定電圧動作で決まってくる電圧が供給される。これにより、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、電源電圧の変動に関わらず、発光素子（ＬＥＤ）に常に一定の電圧を供給することができ、従って一定の電流で発光素子（ＬＥＤ）を発光させることができる。
【００２８】
このように本実施形態においては、発光素子（ＬＥＤ）毎にツェナーダイオードＺＤを並列接続するだけで、各発光素子（ＬＥＤ）にツェナーダイオードＺＤによる定電圧を印加することができる。従って、フルカラーの発光ダイオード光源を多数、長いケーブルに接続しても、各光源１１ａ，１１ｂ，…１１ｎ間における電圧降下により下流側で発光色がずれてしまうことがなく、各発光素子ＬＥＤ−Ｒ，ＬＥＤ−Ｇ，ＬＥＤ−Ｂを均一な駆動電圧で点灯させて均等な輝度で発光させることができる。
【００２９】
なお、定電圧素子としては、ツェナーダイオードに限るものではなく、例えば、シャントレギュレータなどの３端子レギュレータ等であってもよい。
【００３０】
また、本実施形態では、各光源１１ａ，１１ｂ，…１１ｎ毎に３原色のＬＥＤ（単品）を備えるフルカラーＬＥＤ光源の場合を説明するが、単色で発光するように１種類のＬＥＤ（単品）を備えるものであってもよく、また、３原色のＬＥＤを一体にして１素子（複合品）としているものにも適用することができることは言うまでもない。
【００３１】
さらに、本実施形態では、制御電源１３とケーブル１２とを直接接続する場合を説明するが、電気的に絶縁する必要があるときには、電源からは単極性のパルス電圧を出力させてケーブル側に送電する、いわゆるトランス方式を採用することにより、制御電源１３とケーブル１２とを分離させるようにしてもよい。
【００３２】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、ケーブルに接続した定電圧素子が定電圧動作することによって、各発光素子に定電圧が印加されるので、各発光素子は定電圧素子の定電圧で光源を点灯させることができる。これにより、長いケーブルに多数の発光素子からなる光源を接続した場合にも、発光素子毎の電圧降下で下流側の発光素子が色ずれ等の点灯不良になってしまうことを効果的に防止することができる。また、電源電圧が変動するような場合にも、常に安定した輝度で発光素子を点灯制御することが可能である。この結果、発光素子に並列に定電圧素子を配設するだけの簡易かつ比較的低いコストで、高品質のイルミネーションを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電飾装置の一実施形態を示す図であり、その概略全体構成を示すブロック図である。
【図２】その一色分の配線系統のみの回路図である。
【図３】（ａ）は要部の等価回路図であり、（ｂ）（ｃ）は電源電圧とツェナー電圧とＬＥＤへの供給電圧との関係を示す図である。
【図４】その従来技術の概略全体構成を示すブロック図である。
【図５】その一色分の配線系統のみの回路図である。
【符号の説明】
１１ａ，１１ｂ，…１１ｎ    光源
１２    ケーブル
１３    制御装置
１５    直流電源
１６ｒ〜１６ｂ    ドライバ
１７    制御部
ＬＥＤ    発光素子
ＺＤ    ツェナーダイオード
Ｒｃ    ケーブルの直流抵抗
Ｒ，Ｒｍ    電流制限抵抗
【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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