(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の形状に撓ませることができる可撓性フレームと、
複数のモジュールと、を備え、前記モジュールの各々は、別々の部品であり、かつ、前記可撓性フレームに機械的に接続され、
前記モジュールの各々は、
正のコネクタと、
負のコネクタと、
前記正のコネクタ及び前記負のコネクタに電気的に接続された発光素子と、
正のトラックと、
負のトラックと、を有し、
更に、前記可撓性フレームに沿って延びる正の電線を備え、前記正の電線は、前記モジュールの各々の前記正のトラックに配置され、かつ、前記モジュールの各々の正のコネクタに電気的に接続され、
更に、前記可撓性フレームに沿って延びる負の電線を備え、前記負の電線は、前記モジュールの各々の前記負のトラックに配置され、かつ、前記モジュールの各々の負のコネクタに電気的に接続される、
ことを特徴とする可撓性を有する光アセンブリ。
【請求項２】
前記発光素子は、発光ダイオードである、
ことを特徴とする請求項１記載の可撓性を有する光アセンブリ。
【請求項３】
前記モジュールの各々は、更に、クリップを有し、
前記モジュールの各々は、前記クリップで前記可撓性フレームに機械的に接続される、
ことを特徴とする請求項１記載の可撓性を有する光アセンブリ。
【請求項４】
前記モジュールの各々は、更に、接着剤を有し、
前記モジュールの各々は、前記接着剤で前記可撓性フレームに機械的に接続される、
ことを特徴とする請求項１記載の可撓性を有する光アセンブリ。
【請求項５】
更に、全ての発光素子のためのコントローラを備え、
前記コントローラは、前記正の電線及び前記負の電線に電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項１記載の可撓性を有する光アセンブリ。
【請求項６】
更に、前記コントローラに電気的に接続された基準回路を備え、
前記基準回路は、基準発光素子からの光を受ける光検知器を有し、かつ、前記基準発光素子の明るさに応じた信号を発生し、
前記コントローラは、前記信号を受け、前記信号に基づいて、他の発光素子の明るさを調整する、
ことを特徴とする請求項５記載の可撓性を有する光アセンブリ。
【請求項７】
各モジュールは、複数の色を発する発光素子を有し、前記基準回路は、各色の光のための別々の信号を発生する、
ことを特徴とする請求項６記載の可撓性を有する光アセンブリ。
【請求項８】
各モジュールは、複数の色を発する発光素子を有する、
ことを特徴とする請求項１記載の可撓性を有する光アセンブリ。
【請求項９】
更に、全ての発光素子のためのコントローラを備え、
前記コントローラは、前記正の電線及び前記負の電線、並びに、前記モジュールの異なる色の発光素子に接続された他の電線に電気的に接続され、
前記コントローラは、種々の色の混合を発生するように、複数の色において各色の明るさレベルを制御する、
ことを特徴とする請求項８記載の可撓性を有する光アセンブリ。
【請求項１０】
前記複数の色は、赤色、緑色及び青色を含む、
ことを特徴とする請求項８記載の可撓性を有する光アセンブリ。
【請求項１１】
更に、前記可撓性フレームが配置されたチャネルを有する、
ことを特徴とする請求項１記載の可撓性を有する光アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、照明看板（illuminated signage）の分野に関し、特にチャネル文字（channel letter）または帯電光（band lights）に発光ダイオードを用いた照明看板の分野に関する。
【０００２】
（背景技術）
看板（sign）産業においては、従来技術として、ネオン灯、蛍光灯および白熱灯が通常用いられている。ネオンは、コマーシャル看板として最もよく使用されている照明源である。このネオンは、多くの業者により用いられ、かつ、全世界で利用することができるものである。ネオンは、よく知られた問題を有している。ネオンは、１２インチ以下のチャネル文字に適合するように曲げることは困難なものである。寒い天候、例えばミネソタ州の冬において、ネオンを起動させるのは困難である。故障に関連する平均時間は、動作環境に依存し、３〜５年の使用に相当することが多い。例えば１万ボルトのような何千もの電気電圧となるターンオン電圧の後に続く、千ボルトの動作電圧は、公共的危害として認識されている。さらには、いくつかのネオンサイン（ネオン看板）に用いられる水銀を処分することは、環境に対する危害として認識されている。
【０００３】
蛍光灯は、さらに大きなコマーシャル看板の多くに用いられている。蛍光灯は、よく知られた性質を有する非常に安価な技術である。蛍光灯としては、成形加工されたものもあれば、２〜８フィートの長さを有する一直線の管となっているものもある。これにより、蛍光灯を非常に大きなサインに用いる際には制限が生ずる。ネオンと同様に、蛍光灯を低温で起動させることは困難であり、蛍光灯の故障までの平均時間は短い。蛍光灯は、交流電圧（１２０または２２０の交流電圧）を用いて電力を供給される。これは、依然として高電圧レベルと考えられ、したがって、公共的危害として考えられる。蛍光灯は、通常、白色のものが利用可能であり、これにより、この蛍光灯を看板に用いる際には制限が生ずる。
【０００４】
白熱灯は、ネオン灯および蛍光灯に次いで、同じように安価である。上述した他の照明とは異なり、白熱灯は、寒い気候にあっても何ら問題を有しない。しかしながら、白熱灯は、多量の熱を発生しかつ壊れやすいので、白熱灯が故障するまでの時間が比較的に短い。白熱灯は、コマーシャル看板としては最も電力効率の悪い選択肢であり、この電力コストが重要となってくることがある。白熱灯については、公共に対して安全な電圧レベルで動作させることができる。さらには、この白熱灯の色は、該白熱灯を用いている間において、連続的にシフトしていく。
【０００５】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、白熱灯より電力効率が良好であり、ネオン−ＬＥＤは、本質的に寿命の長いデバイスであり、コマーシャル看板用として本質的に寿命の長いデバイスである。ネオン−ＬＥＤは、本質的には単色光源である。単色照明として、ネオン−ＬＥＤは、着色光としての上述したその他の技術よりも、その効率が良好である。ネオン−ＬＥＤは、出荷または設置をする際に特別な扱いをする必要のない、本質的に頑丈なデバイスである。ネオン−ＬＥＤの品質は、熟練した職人に依存しない。ネオン−ＬＥＤは、本質的に、低電圧のかつ安全なデバイスであり、数ボルト以下の電圧で動作するものもある。ＬＥＤは不撓性を有するので、従来技術では、高価でありかつカスタマイズするのが困難なプリント回路基板の上に設けられている。ＬＥＤの発光出力は、温度に依存し、かつ使用とともに劣化する。
【０００６】
（発明の開示）
本発明は、発光ダイオードを用いた屋外用照明ディスプレイである。可撓性を有する光トラックは、チャネル、例えば文字またはシンボルの底面に固定される。上記チャネルの形状に対応するふたは、該チャネルを覆っている。このふたは、半透明の材料、通常、アクリル樹脂により形成される。可撓性を有する光トラックは、正および負の電気的コネクタ、ならびに、正および負のトラックを有する複数のプラスチップ製のモジュールを含む。発光ダイオード（ＬＥＤ）は、上記プラスチック製のモジュールに挿入される。ＬＥＤは、ネオンディスプレイよりも、エネルギー効率が良好であり、設置するのが容易であり安価である。電線は、ＬＥＤが電気的に並列接続されるよう、上記プラスチックモジュールにおけるトラックに配置される。
【０００７】
ＬＥＤの発光出力は、電流とともに最も直接的に変化するので、ＬＥＤ間の電圧は、材料、温度および製造変動とともに変化するが、ストリング内のＬＥＤは整合される。一定の電流源により駆動するのであれば、発光出力の変動はほとんどない。設定すべき電圧が、温度および材料タイプを抑えてストリングにおける全モジュールにおける電流を一定に保つように、ストリングにおける第１ＬＥＤを、システムコントローラにフィードバックさせることができる。
【０００８】
２色または３色のＬＥＤレール、通常、赤色、緑色および青色を組み合わせることにより、白色を生成することができる。２色または３色のＬＥＤモジュールからの光を混ぜることにより、その他の色についても生成することができる。システムコントローラについては、開ループとすることができる。色を良好に制御すること、または、温度を良好に制御することが必要な場合には、上記コントローラにフォトフィードバックが構築される。ＬＥＤの発光出力は、温度変化とともに変化し、材料技術ごとに異なる割合で劣化するので、開ループ技術を用いて正確な制御を行うことは困難である。フォトダイオードについては、ＬＥＤに構築された、または、チャネル文字に別々に設けられたコントローラに構築することができる。着色ＬＥＤについては、別々のモジュールに配置すること、または、１つのモジュールに統合化することができる。
【０００９】
色を分離するために用いることが可能な技術がいくつか存在する。添付図面は、ＬＥＤパッケージにおけるフォトダイオードを示している。各パッケージは、１つのみしか光を含んでいないので、色の分離が生ずる。別の色の分離としては、透明なふたから背後に反射してきた光にさらされる場所であるチャネル文字内に位置する単一のフォトダイオードを用い、各色を順次時々刻々測定・試験することによりなされる色分離を用いることができる。色間のバランスは、寿命および温度とともにゆっくりと劣化するので、ときどき試験を行えばよい。上面に色フィルタを有するフォトダイオードを用いて、色の分離を行うこともできる。しばしば選択される色フィルタは、ＣＩＥ機関（CIE organization）が記述したＸおよびＹフィルタである。
【００１０】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明は、分散電力システム（distributed power system）により点灯する可撓性を有する光トラック（flexible light track）である。高電圧交流本線（high voltage AC mains）については、壁の背後に設けることが可能であり、特別な配慮をすることなく扱うことができる。白色であるか、起動的であるか、または、色調をカスタマイズするチャネル文字もしくは帯電光を必要とする場所に、このシステムを用いることができる。可撓性を有する光トラックは、好ましくは、例えばチャネルライト（channel light）またはライトバンド（light band）のようなチャネル形状を有するハウジングの底面に固定される。ＬＥＤレール（rail）については、可撓性を有するクリップ（可撓性クリップ）、接着剤、または、プラスチックのクリップにおけるスナップ（snap）により、固定することができる。着色された半透明のふた（top）は、日中の間において日光色を反射させるように上記ハウジングを覆っている。ＬＥＤは、夜間においては下部より照度を供給する。可撓性を有する光トラックは、ＬＥＤを有する複数のプラスチックモジュールを含む。ＬＥＤは、ネオンディスプレイよりもエネルギー効率が良好であり、かつ、組み立てが容易なものである。ＬＥＤは、本質的には、信頼性がありかつ補給サービス（servicing）を必要としないものである。システムコントローラは、ＬＥＤモジュールに対して電力を供給する。このシステムコントローラについては、簡単な電流源または電流シンクとすることができるが、このシステムコントローラは、強度制御、色もしくは発光レベルの動的変更のような特徴、または、白色アプリケーションにカラーポイント（color point）を維持するための特徴を別途含むことができる。このコントローラは、フォトダイオード信号を用いたＬＥＤの温度および寿命について、ＬＥＤを補償することができる。ＬＥＤが平行なストリング状に電気的に接続されるように、電線が、プラスチックモジュールのトラックに配置される。
【００１１】
図１は、本発明の概略図を示す。ＬＥＤ１０レールは、ＬＥＤコントローラ１４により電力を供給されるストリング状の個別ＬＥＤモジュールを有する、例えば直流２４ボルトのような外部電源１２により、電力を供給される。ＬＥＤの発光出力は時間とともにゆっくりと低下するので、色および強度を正確に制御すべく、選択的に設けられる基準モジュール１６を介してＬＥＤレール１０に対して電力を供給するために、選択的なバージョンのシステムコントローラ１４を用いることができる。可撓性を有するＬＥＤレール１０は、複数のモジュール１８を含む。モジュール１８ｘは、チャネル文字に固定され、かつ、２つの電線２０Ａおよび２０Ｂにより電気的に並列接続される。
【００１２】
図２Ａ−Ｃは、図１に示したモジュール１８ｘの実施形態を示す。モジュール１８ｘは、ＬＥＤレールおよびランプ２４（例えばＬＥＤ）から２つの電線２０Ａ、２０Ｂを絶縁するための変位コネクタ（displacement connector）を形成する電気的コンタクト２２Ａ、２２Ｂを有する。電気的コンタクト２２Ａ、２２Ｂのそれぞれは、対応するトラックに広がっている。
【００１３】
ＬＥＤモジュールは、第２の光学機械のレンズ（図示しない）をＬＥＤの上に固定することを可能とするスナップ機能（snap feature）を含む。この第２の光学機械のレンズは、放射パターンを変更して異なる濃さに最適化するか、見かけ上（apparent）の光源サイズを変更するか、または、水晶形のような芸術的なパターンを生成するために用いられる。ランプ２４、例えば、高電力（ハイパワー）ＬＥＤが、完成したモジュールの中に、プレスされるか、はんだ付けされる。可撓性を有するクリップアセンブリ２６は、モジュールを保持しかつランプに対して予圧を付与して、完全な熱接触を生成する。選択的には、可撓性を有するクリップアセンブリ２６とランプ２４との間に、熱転送グー（goo）または接着剤を配置することにより、熱転送を促すことができる。図２Ｃでは、ＬＥＤ２４は、モジュールの中に統合されている。
【００１４】
ＬＥＤは、金属フレーム（可撓性クリップ）および設置接着剤を含む、可撓性を有するクリップアセンブリにより、適所において保持されている。可撓性クリップは、ＬＥＤモジュールを機械的に保持する。このクリップは、チャネルの底面に沿ってモジュールを配置するためのテンプレートとして機能し、このモジュールをチャネルの底面に取り付け、さらに、ＬＥＤ用のヒートシンクとして機能する。可撓性クリップの金属フレームは、板金として形成される。形成された側壁は、可撓性クリップが該側壁の面に関して大きな角度で曲がることを可能とする様々なスロットカットを有しており、これにより、可撓性クリップは、尖った角またはチャネルの半径を取り巻いて小さな半径で曲がることができる。
【００１５】
図３Ａ−Ｂにおける可撓性クリップは、ＬＥＤモジュールを機械的に保持する。可撓性クリップの側壁はクリップとなっている。このクリップは、曲げられているまたは予圧が付与されているので、クリップ間にモジュールが挿入される際には、モジュールに対して圧縮応力が付与されて、該モジュールを適所に保持することが可能となる。モジュールは、上部から可撓性クリップの中に挿入される。すなわち、挿入の間において、側壁は弾力的に外側に撓み、モジュールを締付ける。
【００１６】
可撓性クリップは、図４に示すチャネルの底面に沿ってモジュールを配置するためのテンプレートとして機能しうる。可撓性クリップは、モジュールをチャネルの底面に取り付ける。可撓性クリップについては、テープ接着剤、スプレー接着剤またはリベットピンにより、チャネルの底面に取り付けることができる。可撓性クリップは、金属により形成される。可撓性クリップが、熱を接着テープを介してチャネルに対して伝えた後、チャネルは、この熱を（伝導、伝達または放射により）該チャネルの周囲に伝える。可撓性クリップは、また、この熱のいくらかを、側壁を通る熱経路により描かれているように、大気中または周囲に対して直接伝える。
【００１７】
図５Ａ−Ｂは、多色ＬＥＤレールの概略図を示す。図５Ａでは、電源／システムコントローラ１２、１４は、３つの別々のＬＥＤレールに接続されている。図５Ｂでは、３つのＬＥＤレールは、同一モジュールに統合されている。２色または３色ＬＥＤレールを組み合わせて制御することにより、白色およびその他の色を生成することができる。ストリング内のＬＥＤは、光レベルをフィードバックするための統合化されたフォトダイオードを有する第１モジュールに整合されている。システムコントローラは、ストリングに整合された基準ＬＥＤからの光レベルを測定し、かつ、所望の混色を維持するように電流／電圧を設定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の照明システムを示す図
【図２Ａ】  図１に示すハウジングの実施形態を示す図
【図２Ｂ】  図１に示すハウジングの実施形態を示す図
【図２Ｃ】  図１に示すハウジングの実施形態を示す図
【図３Ａ】  設置技術を示し、かつ、可撓性クリップの実施形態を示す図
【図３Ｂ】  設置技術を示し、かつ、可撓性クリップの実施形態を示す図
【図３Ｃ】  設置技術を示し、かつ、スナップクリップを示す図
【図４】  チャネル文字の底面に取り付けられるＬＥＤレールを示す図
【図５Ａ】  多色ＬＥＤレールの実施形態を示す図
【図５Ｂ】  多色ＬＥＤレールの実施形態を示す図
【図１】
0004700252.tif 000002
【図２Ａ】
0004700252.tif 000003
【図２Ｂ】
0004700252.tif 000004
【図２Ｃ】
0004700252.tif 000005
【図３Ａ】
0004700252.tif 000006
【図３Ｂ】
0004700252.tif 000007
【図３Ｃ】
0004700252.tif 000008
【図４】
0004700252.tif 000009
【図５Ａ】
0004700252.tif 000010
【図５Ｂ】
0004700252.tif 000011