(57)【要約】【課題】電池交換が不要で、維持管理費の低減を図ることができる自発光装置および自発光式看板を提供する。【解決手段】充電制御回路１３は、太陽電池１１の発電により蓄電用コンデンサ１２にかかる電圧が蓄電用コンデンサ１２の電圧より大きいとき、その発電した電気により蓄電用コンデンサ１２を充電する。太陽電池１１の発電により蓄電用コンデンサ１２にかかる電圧が蓄電用コンデンサ１２の電圧より小さいとき、蓄電用コンデンサ１２が放電し、その放電した電気を発光回路１４に供給する。発光回路１４に供給された電気が、発光素子１５を点滅させる。電流制限部１６は、発光素子１５に流れる電流の強さを制限する。電圧制御部１７は、発光素子１５にかかる電圧を制御する。点滅制御部１８は、発光素子１５の点滅周期を制御する。点滅した発光素子１５が発光板の内部に向けて発光し、その光を光反射部が反射する。【選択図】図１
2005070095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池とコンデンサと充電制御回路と発光回路とを有し、
前記充電制御回路は前記太陽電池と前記コンデンサと前記発光回路とに接続され、前記太陽電池の発電により前記コンデンサにかかる電圧が前記コンデンサの電圧より大きいときその発電した電気により前記コンデンサを充電し、前記太陽電池の発電により前記コンデンサにかかる電圧が前記コンデンサの電圧より小さいとき前記コンデンサが放電し、その放電した電気を前記発光回路に供給するよう構成され、
前記発光回路は、電気により発光する発光素子と、前記発光素子に流れる電流の強さを制限する電流制限部と、前記発光素子にかかる電圧を制御する電圧制御部と、前記発光素子の点滅周期を制御する点滅制御部とを有することを、
特徴とする自発光装置。
【請求項２】
請求項１記載の自発光装置と発光板と側面反射部材とを有し、
前記発光板は１対の透光性の板を貼り合わせて成り、少なくとも一方の板の貼り合わせた面に表示用の光反射部を有し、
前記発光素子は前記発光板の内部に向けて発光するよう前記発光板の縁部に設けられ、
前記側面反射部材は前記発光板の内部を通った前記発光素子の光を前記発光板の内部に反射するよう前記発光板の縁部に貼り付けられていることを、
特徴とする自発光式看板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自発光装置および自発光式看板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の太陽電池を用いた自発光装置は、昼間に太陽電池により発電してその電気で蓄電池を充電し、夜間に蓄電池の放電により発光ダイオードなどの発光手段を発光させている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１９９５１３
【特許文献２】
特開２００１−１５４６１７
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の自発光装置は、蓄電池が次第に劣化するため、蓄電池の寿命により耐久年数が限られる。この場合、寿命がきた蓄電池を交換すれば、耐久年数を延ばすことができるが、交換する蓄電池のコストや交換作業のために維持管理費が嵩むという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、電池交換が不要で、維持管理費の低減を図ることができる自発光装置および自発光式看板を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る自発光装置は、太陽電池とコンデンサと充電制御回路と発光回路とを有し、前記充電制御回路は前記太陽電池と前記コンデンサと前記発光回路とに接続され、前記太陽電池の発電により前記コンデンサにかかる電圧が前記コンデンサの電圧より大きいときその発電した電気により前記コンデンサを充電し、前記太陽電池の発電により前記コンデンサにかかる電圧が前記コンデンサの電圧より小さいとき前記コンデンサが放電し、その放電した電気を前記発光回路に供給するよう構成され、前記発光回路は、電気により発光する発光素子と、前記発光素子に流れる電流の強さを制限する電流制限部と、前記発光素子にかかる電圧を制御する電圧制御部と、前記発光素子の点滅周期を制御する点滅制御部とを有することを、特徴とする。
【０００７】
本発明に係る自発光装置では、太陽電池は昼間などの明るいところで発電する。その発電によりコンデンサにかかる電圧がコンデンサの電圧より大きいとき、発電した電気によりコンデンサを充電する。夜間などで暗くなり、太陽電池の発電によりコンデンサにかかる電圧がコンデンサの電圧より小さくなると、コンデンサが放電を始める。その放電した電気は発光回路に供給され、発光素子を点滅させる。
【０００８】
このとき、電流制限部は、発光素子に流れる電流の強さを制限する。これにより、発光素子の消費電力が小さくなり、コンデンサの放電による動作可能時間を延ばすことができる。また、電圧制御部は、発光素子にかかる電圧を制御する。これにより、コンデンサの放電電圧にかかわらず、発光素子にかかる電圧を動作可能範囲に制御して、発光素子を点滅させることができる。このため、コンデンサの放電による動作可能時間を延ばすことができる。
【０００９】
朝が来て明るくなり、太陽電池の発電によりコンデンサにかかる電圧がコンデンサの電圧より大きくなると、発光素子の点滅を停止し、再びコンデンサを充電し始める。
【００１０】
このように、本発明に係る自発光装置は、蓄電池ではなくコンデンサを使用するため、電池交換が不要で、維持管理費の低減を図ることができる。
【００１１】
本発明に係る自発光装置では、コンデンサは、大容量の電気二重層コンデンサから成ることが好ましい。また、発光素子は、白熱電球に比べて消費電力が小さく、寿命が長い発光ダイオードから成ることが好ましい。この場合、コンデンサの放電による動作可能時間を延ばすとともに、発光素子の交換回数を減らし、維持管理費の低減を図ることができる。電流制限部は、例えば抵抗により構成することができる。電圧制御部は、例えば複数の抵抗を組み合わせて構成することができる。点滅制御部は、例えば抵抗とコンデンサとを組み合わせて構成することができる。
【００１２】
本発明に係る自発光式看板は、本発明に係る自発光装置と発光板と側面反射部材とを有し、前記発光板は１対の透光性の板を貼り合わせて成り、少なくとも一方の板の貼り合わせた面に表示用の光反射部を有し、前記発光素子は前記発光板の内部に向けて発光するよう前記発光板の縁部に設けられ、前記側面反射部材は前記発光板の内部を通った前記発光素子の光を前記発光板の内部に反射するよう前記発光板の縁部に貼り付けられていることを、特徴とする。
【００１３】
本発明に係る自発光式看板は、夜間などの暗いところで自発光装置の発光素子が発光板の内部に向けて発光し、その光を光反射部が反射する。このため、光反射部は夜間に光って目立つ。側面反射部材は、発光板の内部を通った発光素子の光を発光板の内部に反射する。これにより、光反射部を効率的に光らせることができる。光反射部は、例えば、発光板の板の表面に溝を彫って溝にレーザーで傷を付け、無色透明または有色透明の塗料を塗布して形成される。また、光反射部は、発光板の板の貼り合わせた面または外面に文字や模様の形状の、無色透明または有色透明の粘着シートを貼り付けて形成されていてもよい。
【００１４】
発光板は、アクリル素材から成ることが好ましい。この場合、廃棄後に焼却するとき、ダイオキシンなどの有害物質の発生を抑えることができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、電池交換が不要で、維持管理費の低減を図ることができる自発光装置および自発光式看板を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態の自発光装置を示している。
図１に示すように、自発光装置１０は、太陽電池１１と蓄電用コンデンサ１２と充電制御回路１３と発光回路１４とを有している。蓄電用コンデンサ１２、充電制御回路１３および発光回路１４は、それぞれ太陽電池１１に対して並列に接続されている。
【００１７】
太陽電池（ＳＯＲ）１１は、シリコン半導体多結晶太陽電池から成る。
蓄電用コンデンサ１２は、大容量の２つの電気二重層コンデンサＣＰ１、ＣＰ２を直列に接続して成る。蓄電用コンデンサ１２は、太陽電池１１の発電により充電されるよう構成されている。
【００１８】
充電制御回路１３は、パワーダイオードＰＤ１と、スイッチングダイオードＳＷＤ１およびＳＷＤ２と、トランジスタＴｒ３およびＴｒ４と、抵抗Ｒ５と、ツェナーダイオードＴＤ１とから成る。パワーダイオードＰＤ１は、蓄電用コンデンサ１２に直列に接続され、カソードが太陽電池１１の＋端子、アノードが蓄電用コンデンサ１２に接続されている。
【００１９】
スイッチングダイオードＳＷＤ１は、カソードが抵抗Ｒ５を介してトランジスタＴｒ３のベースに接続され、アノードが太陽電池１１の＋端子に接続されている。スイッチングダイオードＳＷＤ２は、アノードがトランジスタＴｒ３のエミッタに接続され、カソードが太陽電池１１の−端子に接続されている。
【００２０】
トランジスタＴｒ４は、エミッタが太陽電池１１の＋端子に接続され、ベースがツェナーダイオードＴＤ１のカソードに接続され、コレクタが太陽電池１１の−端子およびツェナーダイオードＴＤ１のアノードに接続されている。
【００２１】
充電制御回路１３は、太陽電池１１の発電により蓄電用コンデンサ１２にかかる電圧が蓄電用コンデンサ１２の電圧より大きいとき、その発電した電気により蓄電用コンデンサ１２を充電し、太陽電池１１の発電により蓄電用コンデンサ１２にかかる電圧が蓄電用コンデンサ１２の電圧より小さいとき、蓄電用コンデンサ１２が放電し、その放電した電気を発光回路１４に供給するよう構成されている。
【００２２】
発光回路１４は、６個の発光素子１５と電流制限部１６と電圧制御部１７と点滅制御部１８とを有している。各発光素子１５は、電気により発光する発光ダイオードＬＥＤから成る。発光ダイオードＬＥＤは、６個が並列に接続され、カソードが太陽電池１１の−端子に接続されている。
【００２３】
電流制限部１６は、抵抗Ｒ２から成る。抵抗Ｒ２は、蓄電用コンデンサ１２に対して並列になるよう、一端がパワーダイオードＰＤ１のカソードに接続されている。電流制限部１６は、発光素子１５に流れる電流の強さを制限するよう構成されている。
【００２４】
電圧制御部１７は、抵抗Ｒ１，Ｒ３およびＲ４と、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２と、コンデンサＣ２とから成り、電流制限部１６に対して直列に接続されている。抵抗Ｒ１は、抵抗Ｒ２の他端とトランジスタＴｒ１のベースとの間に接続されている。抵抗Ｒ３は、トランジスタＴｒ２のベースとトランジスタＴｒ１のコレクタとの間に接続されている。抵抗Ｒ４は、トランジスタＴｒ２のエミッタとベースとの間に接続されている。
【００２５】
トランジスタＴｒ１は、ベースがトランジスタＴｒ３のコレクタに接続され、エミッタが太陽電池１１の−端子に接続されている。トランジスタＴｒ２は、エミッタが抵抗Ｒ２の他端に接続され、コレクタが発光ダイオードＬＥＤのアノードに接続されている。コンデンサＣ２は、抵抗Ｒ２の他端と太陽電池１１の−端子との間に接続されている。電圧制御部１７は、発光素子１５にかかる電圧を制御するよう構成されている。
【００２６】
点滅制御部１８は、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ６とから成り、コンデンサＣ１および抵抗Ｒ６を直列に接続して成る。点滅制御部１８は、コンデンサＣ１側が発光ダイオードＬＥＤのアノードに接続され、抵抗Ｒ６側がトランジスタＴｒ１のベースに接続されている。点滅制御部１８は、発光素子１５の点滅周期を制御するよう構成されている。
【００２７】
なお、自発光装置１０の具体的な一例では、太陽電池１１は、最適動作電圧６０Ｖ、最適動作電流６０ｍＡである。電気二重層コンデンサＣＰ１，ＣＰ２は、それぞれ静電容量５０Ｆ、最大使用電圧２．５Ｖである。ツェナーダイオードＴＤ１は、ツェナー電圧が５．６Ｖである。抵抗Ｒ１は４７０ＫΩ、抵抗Ｒ２は１００Ω、抵抗Ｒ３は１ＫΩ、抵抗Ｒ４は１０ＫΩ、抵抗Ｒ５は１００ＫΩ、抵抗Ｒ６は１００Ωである。コンデンサＣ１は、静電容量１０μＦ、最大使用電圧３．３Ｖ、コンデンサＣ２は、静電容量１０００μＦ、最大使用電圧３．３Ｖである。
【００２８】
図２および図３は、図１に示す自発光装置１０を利用した自発光式看板２０を示している。
図２および図３に示すように、自発光式看板２０は、自発光装置１０と発光板２１と側面反射部材２２と表面反射部材２３と側面反射板２４と保護カバー２５とマグネットシート２６とを有している。
【００２９】
発光板２１は、１対の透明なアクリル板２１ａ，２１ｂを貼り合わせて成る。各アクリル板２１ａ，２１ｂは、互いに同じ形状であり、長方形の板の四隅を斜めに切り取って成っている。各アクリル板２１ａ，２１ｂは、市販の接着剤により貼り合わせられている。発光板２１は、一方のアクリル板２１ａの貼り合わせた面に、表示用の光反射部（図示せず）を有している。光反射部は、発光させる部分に沿ってアクリル板２１ａの表面に溝を彫って溝にレーザーで傷を付け、無色透明または有色透明の塗料を塗布して形成されている。また、発光板２１は、幅方向に沿った一方の縁部２１ｃに、自発光装置１０の発光素子１５を挿入可能な切欠部２７を６つ有している。
【００３０】
自発光装置１０は６個の発光素子１５を有し、各発光素子１５は６つの切欠部２７にそれぞれ挿入されている。各発光素子１５は、発光板２１の内部に向けて発光するよう設けられている。
図３に示すように、側面反射部材２２は、反射テープから成り、発光板２１の縁部に沿った側面に貼り付けられている。側面反射部材２２は、発光板２１の内部を通った発光素子１５の光を、発光板２１の内部に反射するよう貼り付けられている。
【００３１】
図２に示すように、表面反射部材２３は、反射テープから成り、発光板２１の幅方向に沿った両縁部２１ｃ，２１ｄの表面に貼り付けられている。表面反射部材２３は、切欠部２７を有する縁部２１ｃでは、切欠部２７を発光板２１の表面側から覆うように貼り付けられている。
側面反射板２４は、白色の細長い板から成り、切欠部２７を有する縁部２１ｃの側面に設けられている。側面反射板２４は、切欠部２７を発光板２１の側面側から覆うよう設けられている。
【００３２】
図２および図３に示すように、保護カバー２５は、透明な材質から成り、発光板２１の幅方向に沿った両縁部２１ｃ，２１ｄを挿入して取り付けられている。図３に示すように、マグネットシート２６は、発光板２１を鉄製の支柱などに取付可能に、発光板２１の背面に貼り付けられている。
【００３３】
なお、自発光式看板２０の具体的な一例で、各アクリル板２１ａ，２１ｂは、長さ１ｍ、幅１８ｃｍ、厚さ３ｍｍである。各切欠部２７は、幅５ｍｍ、深さ５ｍｍで、互いの間隔が２ｃｍである。保護カバー２５は、外形が長さ１８．４ｃｍ、幅５ｃｍ、厚さ１ｃｍである。マグネットシート２６は、厚さが２ｍｍである。
【００３４】
次に、自発光装置１０および自発光式看板２０の作用について説明する。
自発光装置１０では、太陽電池１１は昼間などの明るいところで発電する。その発電により蓄電用コンデンサ１２にかかる電圧が蓄電用コンデンサ１２の電圧より大きいとき、発電による電気が蓄電用コンデンサ１２に流れて電荷が蓄えられる。蓄電用コンデンサ１２の電圧が太陽電池１１の発電により蓄電用コンデンサ１２にかかる電圧と等しくなるまで、発電した電気により蓄電用コンデンサ１２を充電する。
【００３５】
充電が終わると、ツェナーダイオードＴＤ１にツェナー電圧より高い電圧がかかっているため、トランジスタＴｒ４を通って電気が流れる。これにより、太陽電池１１の発電による電気は、蓄電用コンデンサ１２および発光回路１４には流れない。このため、昼間などの明るいところでは、自発光式看板２０の光反射部は発光しない。自発光装置１０は、晴天の場合、３０分程度で満充電とすることができる。また、雨天時でも充電可能である。
【００３６】
夜間などで暗くなり、太陽電池１１の発電により蓄電用コンデンサ１２にかかる電圧が蓄電用コンデンサ１２の電圧より小さくなると、蓄電用コンデンサ１２が放電を始める。その放電による電気は、パワーダイオードＰＤ１により太陽電池１１には流れず、発光回路１４に供給され、発光素子１５を点滅させる。
【００３７】
このとき、電流制限部１６は、抵抗Ｒ２により、発光素子１５に流れる電流の強さを制限する。これにより、発光素子１５の消費電力が小さくなり、蓄電用コンデンサ１２の放電による動作可能時間を延ばすことができる。例えば、発光素子１５に流れる電流の強さは、４ｍＡに制限される。なお、抵抗Ｒ２がない場合、動作可能時間は５分の１程度に短縮される。
【００３８】
電圧制御部１７は、抵抗Ｒ３およびＲ４でバランスをとることにより、発光素子１５にかかる電圧を制御する。これにより、蓄電用コンデンサ１２の放電電圧にかかわらず、発光素子１５にかかる電圧を動作可能範囲に制御して、発光素子１５を点滅させることができる。このため、蓄電用コンデンサ１２の放電による動作可能時間を延ばすことができる。例えば、蓄電用コンデンサ１２の放電電圧が１．５〜６Ｖの範囲のとき、発光素子１５の点滅が可能である。なお、抵抗Ｒ３およびＲ４がない場合、発光素子１５が点滅するのは、放電電圧が２〜２．５Ｖの範囲のときに制限される。
【００３９】
点滅制御部１８は、コンデンサＣ１が放電電圧まで充電し、放電電圧になると発光素子１５を通して電気を放電する。点滅制御部１８は、コンデンサＣ１がこの動作を繰り返すことにより、発光素子１５を点滅させることができる。点滅制御部１８は、コンデンサＣ１および抵抗Ｒ６により充電時間を調整し、点滅周期を制御することができる。
【００４０】
こうして、夜間などの暗いところで自発光装置１０の発光素子１５が点滅する。このとき、自発光式看板２０では、点滅した発光素子１５が発光板２１の内部に向けて発光し、その光を光反射部が反射する。このため、光反射部は夜間に光って目立つ。従来の工事看板などは、夜間暗くなると見えにくいため、歩行者や車両運転者に認識されにくく、危険個所であることがわかりにくかった。しかしながら、自発光式看板２０は、光反射部が夜間に光って目立つため、歩行者や車両運転者に認識されやすい。
【００４１】
自発光式看板２０は、側面反射部材２２が発光板２１の内部を通った発光素子１５の光を発光板２１の内部に反射する。これにより、光反射部を効率的に光らせることができる。また、アクリル板２１ａ，２１ｂの４つの角を斜めに切り取っているため、この位置で側面反射部材２２により反射された光が、光反射部に集中しやすい。このため、光反射部をさらに効率的に光らせることができる。
【００４２】
自発光式看板２０は、表面反射部材２３および側面反射板２４が、発光素子１５の光を切欠部２７の発光板２１の表面側および側面側からもらさず、発光板２１の内部に反射する。これにより、光反射部を効率的に光らせることができる。
【００４３】
朝が来て明るくなり、太陽電池１１の発電により蓄電用コンデンサ１２にかかる電圧が蓄電用コンデンサ１２の電圧より大きくなると、再び発電による電気が蓄電用コンデンサ１２に流れ、蓄電用コンデンサ１２を充電し始める。これにより、発光回路１４に電気が流れなくなるため、発光素子１５の点滅を停止する。このため、自発光式看板２０の光反射部が光らなくなる。
【００４４】
このように、自発光装置１０は、蓄電池ではなく蓄電用コンデンサ１２を使用するため、電池交換が不要で、維持管理費の低減を図ることができる。
【００４５】
自発光装置１０では、蓄電用コンデンサ１２は、大容量の電気二重層コンデンサから成り、発光素子１５は、白熱電球に比べて消費電力が小さく、寿命が長い発光ダイオードから成る。このため、蓄電用コンデンサ１２の放電による動作可能時間を延ばすとともに、発光素子１５の交換回数を減らし、維持管理費の低減を図ることができる。
【００４６】
また、自発光式看板２０は、発光板２１がアクリル板２１ａ，２１ｂから成っているため、廃棄後に焼却するとき、ダイオキシンなどの有害物質の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の自発光装置を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態の自発光式看板の（Ａ）正面図、（Ｂ）発光素子周辺の拡大正面図である。
【図３】図２に示す自発光式看板の（Ａ）平面図、（Ｂ）発光素子周辺の拡大平面図である。
【符号の説明】
１０  自発光装置
１１  太陽電池
１２  蓄電用コンデンサ
１３  充電制御回路
１４  発光回路
１５  発光素子
１６  電流制限部
１７  電圧制御部
１８  点滅制御部
２０  自発光式看板
２１  発光板
２１ａ，２１ｂ  アクリル板
２２  側面反射部材
２３  表面反射部材
２４  側面反射板
２５  保護カバー
２６  マグネットシート
２７  切欠部
【図１】
2005070095.tif 000003
【図２】
2005070095.tif 000004
【図３】
2005070095.tif 000005