JP2005183721A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ表示ユニットのブロックを切離して長さを調整できると共に、長さを調整したユニットを連結して発光領域の形状を自在に形成できる汎用的なＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】前記ユニットが、基準ブロックと複数の結合ブロックとから構成され、前記基準ブロックは、三端子レギュレータを用いた定電流回路と、前記結合ブロックの数が減った時の順電圧降下分を賄うためのツェナーダイオード群とを備え、前記ツェナーダイオードを経由して還流する電流ループ経路がブロック数分、形成されており、次段のブロックが切離された時に、前段のブロックの電流出口からループする電流ループ経路内のツェナーダイオードが初めて能動となって該電流ループ経路に電流が流れると共に、ツェナー電圧と順電圧降下分との差分が前記三端子レギュレータによって逆バイアスされてツェナーに電流は流れないが、前記次段のブロックが切離された後はその差分を前記三端子レギュレータが補償して一定電流が流れるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電源によるＬＥＤ（発光ダイオード）の点灯若しくは明滅により広告，装飾等のサインを表示する装置として使用されるＬＥＤ照明装置に関し、特に、複数個のＬＥＤが整列して実装されているＬＥＤ表示ユニットを複数結合して所定形状の発光領域を形成可能で、且つ、ＬＥＤ表示ユニットを途中で切断して長さを調整することが可能なＬＥＤ照明装置に関するものである。

広告や装飾用として使用されるサイン表示装置は、表示領域を構成する発光体の発光源としてネオン管を用いたネオンサインや、フィラメント発光する電球や蛍光表示管を用いたものが主であり、色彩変化による強い印象を与える媒体として古くから活用されている。これらのネオンサインや電球照明広告の代用としては、消費電力や耐久性などの点で利点のあるＬＥＤを利用したサイン表示装置が実現されつつある。ＬＥＤは、上記のような利点の他、発光部の形状の自由度、光の三原色を利用した色彩の表現の自由度にも優れており、また、ネオン管等と同様に昼間でも明るく人目を惹き付けることができるため、例えば交通信号機の信号灯器や道路標識などにも適用されつつある（例えば、交通信号機については特許文献１、道路標識については特許文献２参照）。このように、表示領域を構成する発光体の発光源としてＬＥＤを用いたサイン表示装置（以下、ＬＥＤ照明装置と言う）は、広告や装飾用に限らず、種々の情報を表示する装置としても適用することが可能である。

特開平７−２９６２９４号公報 特開平１１−３２７４７２号公報

ところで、上述のようなＬＥＤ照明装置は、電源としては５０〜６０Ｈｚの交流で、電圧が１００Ｖ±１０Ｖ程度の交流電源、あるいはトランスを用いて電圧を下げた５０Ｖ程度の交流電源が使用されるが、ＬＥＤは原理的に直流で駆動され、その電圧は数ボルト以下である。そこで、商用電源を用いてＬＥＤを点灯させる場合は、ＬＥＤと電流制限抵抗を直列に繋いで電流を制限する方式がとられる。しかし、商用電源を用いてＬＥＤを点灯する方法は、内部に整流回路（ダイオードブリッジ）を持って一種の直流で点灯している。その場合、電流制限抵抗の発熱を抑えるために多数（例えば１００Ｖで点灯する場合、赤色ＬＥＤならば６０個程度、白色ＬＥＤならば２２個程度）のＬＥＤと制限抵抗を直列に繋いで点灯させる必要がある。また、この方式では交流電源の電圧変動に大きく左右されて、明るさのバラツキが発生したり、劣化による寿命の低下が生じたりするという問題がある。

また、ＬＥＤは小光源であるため、異なる色や同一色のＬＥＤを多数配列して表示部を形成することで、特許文献１や特許文献２に記載の交通信号機の信号灯器や道路標識のように、所定の形状、色から成る信号灯器の点灯又は点滅による標識表示や、マトリクス状に配列された個々のＬＥＤの点灯順序の制御による動画表示が可能となる。しかし、このような表示装置は、用途に応じて専用の表示回路を製造する必要があり、汎用性が無く、また高価なものとなっていた。また、ＬＥＤを用いた表示装置は、複数個のＬＥＤを直列に繋いで点灯する場合、電源の効率から考えると、ＤＣ２４ボルト程度が望ましい。従来のＬＥＤを用いた表示装置は、商用交流電源の電圧（例えばＡＣ１００ボルト）からＤＣ２４ボルト程度に変圧できる変圧器を用いて直流によりＬＥＤを点灯させるものが一般的であった。しかしながら、交流電源を用いることができ、且つ、ＬＥＤユニットを組合せて表示部の形状を自在に変更することができるＬＥＤ照明装置（ＬＥＤ表示装置）は実現されていなかった。

本発明は上述した事情から成されたものであり、本発明の目的は、電源電圧の変動が生じてもＬＥＤの明るさが極力変化せず、交流電源を用いて少数のＬＥＤを直接点灯することができるＬＥＤ照明ユニットを実現し、且つ、必要に応じてユニットのブロックを切離して長さを調整することができると共に、長さを調整したユニットを連結して発光領域の形状を自在に形成することができる汎用的なＬＥＤ照明装置を提供することにある。

本発明は、交流電源によるＬＥＤの点灯若しくは明滅により広告，装飾等のサインを表示する装置として使用されるＬＥＤ照明装置に関するものであり、本発明の上記目的は、複数のＬＥＤを使用したＬＥＤ表示ユニットを複数結合して所定形状の発光領域を形成可能なＬＥＤ照明装置であって、前記ＬＥＤ表示ユニットは、１つの基準ブロックと複数の結合ブロックとから構成されており、前記基準ブロックは、交流電圧を半波又は全波整流する整流回路と、ユニット全体の電流値を一定に制御するための三端子レギュレータを用いた定電流回路と、前記結合ブロックの数が減った時に減少した順電圧降下分を賄うためのツェナーダイオード群と、１つ以上のＬＥＤを光源とするＬＥＤ発光部とを備え、且つ、前記基準ブロックには、次段への結合ブロックに電流を流すための電流出口と、各ブロックの終端から還流させるための電流入口とが設けられており、前記結合ブロックは、１つ以上のＬＥＤを光源とするＬＥＤ発光部を備え、且つ、前記結合ブロックには、ＬＥＤ点灯用の電流入口と、次段のブロックに連結するための電流出口と、次のブロックが無い時に前記基準ブロックに還流させるための電流出口とが設けられており、前記基準ブロックと前記結合ブロックとが全て連結された通常のユニット構成の場合は、各ブロックの終端から前記基準ブロックの０Ｖにツェナーダイオードを経由して還流する電流ループ経路がブロック数分、形成されていると共に、前記各々の電流ループ経路が、最終段のブロックを除いて通常はツェナー電流が流れないように、前記順電圧降下分より高いツェナー電圧を有するツェナーダイオードを経由したループとなっており、前記基準ブロックと前記結合ブロックとが連結されている状態で次段のブロックが切離されて次段以降のブロックが除外されたユニット構成となった場合は、前記次段のブロックが切離された時に、新たな最終段となる前段のブロックの電流出口からループする電流ループ経路内のツェナーダイオードが初めて能動となって該電流ループ経路に電流が流れると共に、前記ツェナー電圧と前記順電圧降下分との差分によるユニット全体の駆動電圧の差分が前記三端子レギュレータによって逆バイアスされてツェナーに電流は流れないが、前記次段のブロックが切離された後はその差分を前記三端子レギュレータが補償して一定電流が流れるようにしていることによって達成される。

さらに、前記ＬＥＤ表示ユニットにＬＥＤが直線状に配列されていると共に、曲線型の発光部を形成し得るように、前記ＬＥＤ表示ユニット自体が長手方向に湾曲自在に形成されていること、前記ＬＥＤ表示ユニットのプリント基板が、フレキシブル基板で構成されていると共に、前記プリント基板及びその基板上に実装された各ＬＥＤを含む電子部品が、変形自在な収容体に収容されていること、前記ＬＥＤ表示ユニットに実装されたＬＥＤ群に流れる電流を制限するための抵抗は複数の抵抗が使用され、抵抗の発熱を分散するために前記ＬＥＤ表示ユニット内の各ブロックに分散して配設されていること、前記ＬＥＤ表示ユニットに実装されるＬＥＤが、実装面に対して平行な方向に発光するサイドビュータイプのチップＬＥＤであること、によってそれぞれ一層効果的に達成される。

本発明によれば、照明装置の構成要素となるＬＥＤ表示ユニットは、ユニット単体又は連結したユニットを交流電源に繋ぐだけで利用できる構成とし、さらに、ＬＥＤ表示ユニットの途中を切断して長さを調整してそのまま使用できると共に、ユニットを連結して発光領域の形状を自在に形成できる構成としている。そのため、多様なデザインに対応することができ、自発光型の文字看板や装飾用表示装置、その他各種の照明装置など、用途に応じたＬＥＤ照明装置を安価且つ簡便に製作して提供することが可能となる。さらに、折り曲げ自在な構成とすることで、より多様なデザインに対応することが可能となる。また、ＬＥＤ表示ユニットの途中が切断されたときも、三端子レギュレータを用いた定電流回路によってユニット全体の電流値が一定となるように制御するようにしているので、切断後も各ＬＥＤに安定した電圧、電流を供給することができる。さらに、制限抵抗を複数使用して各ブロックに分散して配置する構成とすることにより、発熱を分散させることができる。

図１は、本発明に係るＬＥＤ照明装置の構成要素であるＬＥＤ表示ユニットの構成例を示している。本発明のＬＥＤ照明装置は、広告や案内、装飾用として使用されるサイン表示装置、あるいはそのバックライトとして好適に利用されるものであり、照明装置の主要部は、商用交流電源１によってＬＥＤが直接点灯されるＬＥＤ表示ユニット１０で構成される。１つのＬＥＤ表示ユニット１０の大きさは、例えば図１中に示すように複数のＬＥＤ３を直線状に配列して矩形状の発光部を有する構成とした場合は、ＬＥＤ３が４個で幅１０ｍｍ×長さ５０ｍｍ程度の大きさである。このＬＥＤ表示ユニット１０は単独でも利用可能であるが、通常は、任意の数のＬＥＤ表示ユニット１０を照明部の形状に応じて配設し、隣接するユニット同志を連結して複数ユニットから成る装置構成とすることで、様々なサイン表示装置に利用することが可能である。また、多様なデザインに対応できるように、本発明では、ＬＥＤ表示ユニット１０を複数のブロック１０Ｂ１〜１０Ｂｎに分割して、個々のブロック１０Ｂ１〜１０Ｂｎにそれぞれ１つ以上のＬＥＤ素子３を実装し、分割されている２番目以降のブロック１０Ｂ２〜１０Ｂｎ−１のいずれかを切離してもそのまま使用できる構成としている。

図１に示されるＬＥＤ表示ユニット１０の例では、最初のブロック１０Ｂ１（以下、「基準ブロック」と言う）の前端部には、電源ケーブルＡ１／Ｆ１を介して交流電源２と接続、あるいは連結用ケーブルＡ５／Ｆ５を介して連設する相手のＬＥＤ表示ユニットと並列接続するための端子（電流入口）Ｔｉｎと、各ブロックの終端から還流させるための電流入口とが設けられ、後端部には、次段への結合ブロックに電流を流すための電流出口Ｔｏｕｔが設けられている。そして、基準ブロックに結合されるブロック１０Ｂ２〜１０Ｂｎ（以下、「結合ブロック」と言う）には、ＬＥＤ点灯用の電流入口と、次のブロックに連結するための端子（電流出口）Ｔｏｕｔと、次のブロックが無い時に基準ブロックに還流させるための電流出口とが設けられている。最後の結合ブロック１０Ｂｎの端子Ｔｏｕｔは、ユニット同志を接続するための端子（電流出口）として使用され、また、基準ブロック１０Ｂ１の端子Ｔｏｕｔ、及び各結合ブロックＢ２〜１０Ｂｎ−１の端子Ｔｏｕｔは、上記のようにブロック単位で切離しがされたときに、ユニット同志を接続するための端子として使用される。これらの電流入口用の端子Ｔｉｎと電流出口用の端子Ｔｏｕｔは、コネクタによって構成しても良く、プリント配線された線の断線部分をそのまま接続用端子として、半田付けで連結用ケーブルＡ５／Ｆ５と接続するようにしても良い。

このように、各ブロック１０Ｂ１〜１０Ｂｎの結合部Ｃ１〜Ｃｎ−１のいずれかの部分を切断して該当のブロックを切離すことで、ＬＥＤ表示ユニット１０の長さを自在に調整できるようにしている。ここで言う「切断」とは、人がハサミやカッタでブロック間の結合部を切り取ったり、ブロック間に形成された筋の部分を手で折って切離したり、ブロック間に設けられたコネクタを外したりすることで、ブロックを意図的に「切離すこと」を言う。本発明では、ＬＥＤ点灯回路として後述する回路構成を採用することにより、ＡＣ／ＤＣコンバータや変圧器等を介すことなく、交流電源に直接繋いで、少数（例えば４個〜１０個程度）のＬＥＤを安定した明るさで点灯させることができるようにし、また、ブロックを切離しても各ＬＥＤに安定した電圧、電流を供給できるようにしている。

なお、１ブロックに実装するＬＥＤの数、及び１ユニットのブロック数は限定されるものではないが、複数のＬＥＤ表示ユニット１０を連結して多様な形状の発光部を形成できるようにするためには、それぞれ少ない個数（例えば１ブロックのＬＥＤの数は２〜６程度、ブロックの数は３〜６程度）とするのが好ましい。また、電子部品を実装する基板は、図１に示したＬＥＤ表示ユニットの例では、硬質の基板を用いているが、後述する他の例では、柔軟性を有する基板と収容体を用いて折り曲げ自在な構成としており、その場合は、１ブロック当たりのＬＥＤの数を多くしても良い。

以下に、具体的な実施例を示して本発明の実施の形態を詳細に説明する。先ず、本発明に係るＬＥＤ照明装置の用途について、具体例を示して説明する。

図２は、自発光型の文字看板のバックライトとして使用する場合の例を示しており、文字看板の場合は、例えば図２に示すように、該当の文字の形（本例ではＮ字型）に形成されたケース４内に、ＬＥＤ表示ユニット１０をタイル状に貼り付け、電源側のＬＥＤ表示ユニット１０の電流入口用端子に交流電源ケーブルＡ１／Ｆ１を接続すると共に、各ＬＥＤ表示ユニット１０の電流出口用端子と電流入口用端子とをそれぞれ連結用ケーブルで接続することで、Ｎ字型のバックライトを形成する。そして、ケース４の上部に例えばカラーフィルタを設けることで、Ｎ字型の文字を該当の色で点灯することが可能なＬＥＤ照明装置を構成する。複数の文字列とする場合には、各文字の形に形成されたケース４内に収容されたＬＥＤ表示ユニット群の端部のＬＥＤ表示ユニット同志を結合することによって、任意の文字列から成るＬＥＤ照明装置を構成することができる。また、１ユニットを途中で切断して長さを調整することができるので、発光部を所望の形状に形成することができる。

図３は、１ユニットの長さを調整して、所望の形状の発光部を有する照明装置を製作する場合の例を示している。ここでは、１ユニットが４ブロックから構成され、１ブロックが４個のＬＥＤから構成される場合を例として説明する。また、ＬＥＤを直線上に配列した直線型ユニット（矩形状の発光面を有する棒状のＬＥＤ表示ユニット）を例として説明する。図３に示すように、かたかなの「ス」の形状の発光面を形成する場合、「ス」の「ー」の部分が３ユニットでは長い場合は、例えば３ユニット目を半分に切断して、１／２の長さにしたユニットを２つのユニットに連結して「ス」の一画目の「ー」の部分を形成する。そして、一画目の「ノ」の部分は、２ユニットと１／２の長さのユニットを連結することで形成できるので、半分に切断した３ユニット目の余ったユニット（切離したユニット）を利用して「ノ」の部分を形成する。そして、二画目の部分（「ス」の最後の一筆の部分）は、２ユニットでは長いので２ユニット目（全体の７ユニット目）を１／２の長さとして、「ス」の形状を形成する。そして最初のユニットに電源ケーブルＡ１／Ｆ１を接続すると共に、各ユニット間を連結用ケーブルＡ５／Ｆ５を介して接続し、「ス」の形状の発光面を有する照明装置とする。

上述のように、本発明では、商用交流電源で直接ＬＥＤを点灯することができると共に、ユニットの途中で切断しても使用可能で且つユニット同志を連結可能なＬＥＤ表示ユニットを実現しているので、様々な分野で利用可能なＬＥＤ照明装置を提供することができる。

次に、上記のようなＬＥＤ表示ユニットを実現する回路構成について説明する。

図４は、本発明に係るＬＥＤ表示ユニット１０の構成例を回路図で示しており、ＬＥＤ表示ユニット１０の基準ブロックは、交流電源からの電圧を半波又は全波整流する整流回路１１（本例では、４つのダイオードをブリッジ状に接続したブリッジ形全波整流回路）と、整流された電流の所定値以上の部分をカットして一定の電流値となるように制御するための定電流回路１２とその外付抵抗１３（Ｒ０）と、ＬＥＤ発光部と、結合ブロックの数が減った時に減少した順電圧降下分を賄い、電圧変動を抑えるための安定化回路１５とを備えている。そして、各ブロック１０Ｂ１〜１０Ｂ４には、ＬＥＤ発光部の光源となる４個のＬＥＤ３（Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１〜Ｄ２４，Ｄ３１〜Ｄ３４，Ｄ４１〜Ｄ４４）と、１つの制限抵抗１４（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）とが配設されている。そして、整流回路１１と、定電流回路１２及びその外付抵抗（Ｒ０）と，ＬＥＤ３（Ｄ１１〜Ｄ１４）及び電流制限抵抗１４（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）と、安定化回路１５とによりループ回路ＲＰ１〜ＲＰ４を形成している。

定電流回路１２は、ＬＥＤ３に直列接続された抵抗１３（Ｒ１）にかかる電圧を調整して電流を一定にする回路であり、商用電源の交流電圧の変動に係らず常に所定の電流値がＬＥＤ３に供給されるように、電流の所定値以上の部分をカットして一定の電流に調整するようにしている。本例では、定電流回路１２として、外付抵抗１３（Ｒ０）を介して上記電圧の調整が可能なように、入出力端子の他に調整用端子を有する出力可変型のレギュレータＩＣ（例えば、テキサス・インスツルメンツ社の三端子レギュレータ「ＴＬ３１７」、ナショナル・セミコンダクター社の三端子レギュレータ「ＬＭ３１７」）を使用している。

そして、本例では三端子レギュレータ１２の出力ＯＵＴに外付抵抗１３（Ｒ０）を接続し、その抵抗１３（Ｒ０）の出力を定電流回路１２（以下、「三端子レギュレータ」とする）の調整用端子ＡＤＪに帰還させる形態とすることで、出力電圧の設定を抵抗Ｒ０により可変可能とし、ＬＥＤ３に対して一定の電流を供給すると共に、安定した出力電圧を供給できる回路構成としている。本発明では、次段のブロック以降が切離された時に、前段のブロックの電流ループ経路内のツェナーダイオードが初めて能動となってその電流ループ経路に電流が流れるが、その時のツェナー電圧と順電圧降下分との差分によるユニット全体の駆動電圧の差分が三端子レギュレータ１２によって逆バイアスされてツェナーに電流は流れないが、切離された後はその差分を三端子レギュレータ１２が電圧（図４の回路図の例では１Ｖ分の電圧若しくは電流）を上げて補償することによって一定電流が流れるように制御する形態としている。

上述のような構成において、交流電源である商用電源１からの電圧がＬＥＤ表示ユニット１０内の整流回路１１に印加され、整流後の交流半波の電流が三端子レギュレータ１２に供給される。そして、三端子レギュレータ１２によって、図５に示すように、交流半波のリミットＬｉ以上の部分がカットされ、図５中に示すような波形の電流がＬＥＤ３に流れ、一定の電流値（例えばＬｉ＝２０ｍＡのパルス波形の平均電流値≒１６ｍＡ）のもとでＬＥＤ３が点灯する。このような点灯方式とすることで、制限抵抗を極力小さくし発熱を抑えることができる。本発明に係わるＬＥＤ表示ユニットにおいては、制限抵抗は複数の抵抗を使用して各ブロックに分散して配設する構成とすることにより、発熱の分散を行なっている。

そして、図５中のＡＣ９０Ｖ、ＡＣ１１０Ｖの部分の波形例に示すように、電圧の変動によって、点灯のデューティ（Ｔ１とＴ２）が多少違ってくるが、常に所定の電流値でＬＥＤを点灯させることができる。そのため、一定の明るさでＬＥＤを点灯させることができ、また、過電流によるＬＥＤの劣化を防ぐことができる。また、電源電圧を整流，平滑して得られた出力電圧を三端子レギュレータ１２によって安定化させると共に、ＬＥＤ３を点灯する電圧を帰還させて安定化させるようにしているので、商用電源の電圧変動に伴うＬＥＤの明るさの変化が極めて少ないサイン表示装置を提供することが可能となる。さらに、電圧が変化したときにおこしやすいＬＥＤの熱暴走を防ぐことができる。

次に、２番目以降のブロックを切離した際の電圧／電流変動の発生を抑止する方法について、図４の回路図を例として説明する。

前述のように、本発明に係るＬＥＤ表示ユニットは、ブロック単位で切離しても使用できるように、切離された結合ブロック内のＬＥＤに印加されていた電圧に相当する電圧を負担して前記基準ブロックを含む他方のブロック内のＬＥＤに対して一定の電流値の電流を供給する安定化回路１５を備えている。安定化回路１５としては、切離される結合ブロック内のＬＥＤに印加される電圧より高いツェナー電圧を有するツェナーダイオードを使用するのが好ましい。

本実施の形態では、図４に示すように、各ブロック１０Ｂ１〜１０Ｂ４の終端からの電流、すなわち、分割された各ブロック１０Ｂ１〜１０Ｂ４内のＬＥＤ３（Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１〜Ｄ２４，Ｄ３１〜Ｄ３４，Ｄ４１〜Ｄ４４，）からの電流を、基準ブロックの０Ｖ（本例では整流器であるブリッジ形全波整流回路１１の０Ｖ）に還流させるようにループ接続し、１ブロック目１０Ｂ１から最終ブロック１０Ｂ４までそれぞれ電流ループ経路ＲＰ１〜ＲＰ４を形成している。そして、最終段のブロックを除いて通常はツェナー電流が流れないようにするため、次段のブロック以降が切離されて除外された時に生じる順電圧降下分より高いツェナー電圧を有する「ツェナーダイオード」ＺＤ１〜ＺＤ３が、最終ブロックの電流ループ経路ＲＰ４を除く各電流ループ経路ＲＰ１〜ＲＰ３内にそれぞれ設けられている。

このような構成とすることにより、結合部Ｃ１〜Ｃ３のいずれかの切断によって次段のブロックが切離された時点で、次段以降のブロックの電流ループ経路が途絶え、新たな最終段となる前段のブロックの電流出口からループする電流ループ経路内に設けられているツェナーダイオード１５（ＺＤ１〜ＺＤ３のいずれか）が初めて能動となり、その電流ループ経路だけに電流が流れる。その際、ツェナー電圧と、次段以降のブロックが除外されたことによる順電圧降下分との差分による、ユニット全体の駆動電圧の差分（余分なバイアス電圧）は、三端子レギュレータ１２が出力電圧を上げて電流が一定となるように制御している。すなわち、次段のブロックが切離された時点で、三端子レギュレータ１２によって余分なバイアス電圧が逆バイアスされてツェナーに電流は流れないが、切離された後はその差分を三端子レギュレータ１２が補償することによって、各ＬＥＤ３に対して一定の電流値の電流が供給されるようにしている。以下、電流値、抵抗値等を例示して、より詳細に説明する。

図４において、Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１〜Ｄ２４，Ｄ３１〜Ｄ３４，Ｄ４１〜Ｄ４４は、発光ダイオードであり、ここでは、説明の便宜上、電圧ＶＦ＝２．５Ｖの白色の発光ダイオードとする。三端子レギュレータ１２の抵抗１３（Ｒ０）を６０Ωとして、２０ｍＡ（固定）がＬＥＤ群に流れるようにする。但し、図５に示したように、パルス点灯となるので、平均電流値は１６ｍＡ程度となる。１ブロック当たりの電圧ＶＦ（４つのブロックの各ＬＥＤ及び制限抵抗にかかる電圧ＶＦ１，電圧ＶＦ２，電圧ＶＦ３，電圧ＶＦ４）は、図６に示すように、ＶＦ≒２．５Ｖ×４＋２００Ω×０．０２Ａ≒１４Ｖとなる。説明の便宜上、安定化回路１５として使用されるツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２，ＺＤ３，ＺＤ４，ＺＤ５は、１ブロック当たりの電圧ＶＦ（１４Ｖ）より少し高い電圧（１５Ｖ）のツェナーダイオードとする。

ツェナーダイオードＺＤ４，ＺＤ５は、バイアス用のツェナーダイオードであり、三端子レギュレータ１２及びその外付抵抗Ｒ０にかかる電圧をＶＲＥＧ、４つのブロックの各ＬＥＤ（Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１〜Ｄ２４，Ｄ３１〜Ｄ３４，Ｄ４１〜Ｄ４４，）及び電流制限抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）にかかる電圧をそれぞれ電圧ＶＦ１，電圧ＶＦ２，電圧ＶＦ３，電圧ＶＦ４とすると、ツェナーダイオードＺＤ４，ＺＤ５の電圧ＶＺＤ４＋ＶＺＤ５は、ＶＺＤ４＋ＶＺＤ５≒１００Ｖ−（ＶＦ１＋ＶＦ２＋ＶＦ３＋ＶＦ４＋ＶＲＥＧ）を満たせば良い。但し、制限抵抗Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３、Ｒ４の抵抗値を大きく取り、電圧降下を大きくすれば、バイアス用のツェナーダイオードＺＤ４，ＺＤ５は省略できる。また、ＬＥＤ表示ユニットに実装されたＬＥＤ群に流れる電流を制限するための制限抵抗抗Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３、Ｒ４は、発熱を分散するために各ブロックに分散して配設した構成としている。

上述のような構成において、図４に示したＬＥＤ表示ユニット１０の各ブロックを切断前後の動作例を説明する。
（１）４ブロックが結合されている場合
４ブロックが結合されている状態において、１ブロック１０Ｂ１〜３ブロック１０Ｂ３の終端の分岐ポイントＢ２〜Ｂ３ポイントにおける各ツェナー電圧とＶＦ電圧（ＶＦ１〜ＶＦ４）とを比較すると、Ｂ２ポイントでは、ツェナー電圧（ＶＺＤ１＋ＶＺＤ２＋ＶＺＤ３＋ＶＺＤ４＋ＶＺＤ５）＝７５Ｖ ＞ ＶＦ電圧＝７２Ｖ（１００Ｖ−ＶＲＥＧ−ＶＦ１）、Ｂ３ポイントでは、ツェナー電圧（ＶＺＤ２＋ＶＺＤ３＋ＶＺＤ４＋ＶＺＤ５）＝６０Ｖ ＞ ＶＦ電圧＝５８Ｖ（１００Ｖ−ＶＲＥＧ−ＶＦ１−ＶＦ２）、Ｂ４ポイントでは、ツェナー電圧（ＶＺＤ３＋ＶＺＤ４＋ＶＺＤ５）＝４５Ｖ ＞ ＶＦ電圧（１００Ｖ−ＶＲＥＧ−ＶＦ１−ＶＦ２−ＶＦ３）＝４４Ｖであり、それぞれツェナー電圧の方が高いので、ツェナーダイオードＺＤ１〜ＺＤ３には電流は流れず、バイアス用のツェナーダイオードＺＤ４，ＺＤ５、ブリッジ形整流回路１１、三端子レギュレータ１２、及び各抵抗（Ｒ０〜Ｒ４）をループとした電流動作となる。
（２）カット３面（結合部Ｃ３）で切断した場合
カット３面で切断して３ブロックにすると、上記４ブロックでのループが断線されて、初めてツェナーダイオードＺＤ３が能動となって電流が流れ、ツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４，ＺＤ５、ブリッジ形整流回路１１、三端子レギュレータ１２、及びＲ４を除く抵抗（Ｒ０〜Ｒ３）をループ（電流ループ経路ＲＰ３）とした電流動作となる。その時、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２には電流は流れていない。
（３）カット２面（結合部Ｃ２）で切断した場合
カット２面で切断して２ブロックにすると、上記３ブロックでのループが断線され、初めてツェナーダイオードＺＤ２が能動となって電流が流れ、ツェナーダイオードＺＤ２２〜ＺＤ５、ブリッジ形整流回路１１、三端子レギュレータ１２、及びＲ３，Ｒ４を除く抵抗（Ｒ０〜Ｒ２）をループ（電流ループ経路ＲＰ２）とした電流動作となる。その時、ツェナーダイオードＺＤ１には電流は流れていない。
（４）カット１面（結合部Ｃ１）で切断した場合
カット１面で切断して１ブロックにすると、上記３ブロックでのループが断線され、初めてツェナーダイオードＺＤ１が能動となって電流が流れ、ツェナーダイオードＺＤ２１〜ＺＤ５、ブリッジ形整流回路１１、三端子レギュレータ１２、及びＲ２〜Ｒ４を除く抵抗（Ｒ０，Ｒ１）をループ（電流ループ経路ＲＰ１）とした電流動作となる。

このように、ブロック間の結合部の切断により次段のブロックが切離された時点で、次段以降のブロックの電流ループ経路が途絶え、新たな最終段となる前段のブロックの電流出口からループする電流ループ経路内に設けられているツェナーダイオードが初めて能動となって、その電流ループ経路だけに電流が流れると共に、ツェナー電圧と順電圧降下分との差分（ユニット全体の駆動電圧の差分）が三端子レギュレータ１２によって逆バイアスされてツェナーに電流は流れないが、切離された後はその差分を三端子レギュレータ１２が補償して一定電流が流れるようにしている。これにより、切離しがなされた以降も継続して各ＬＥＤに対して一定の電流値の電流が供給される。

次に、折り曲げ自在なＬＥＤ表示ユニットについて説明する。

上述した実施の形態では、ＬＥＤを直線上に配列し、硬質のプリント基板にＬＥＤを含む電子部品を実装した直線型ユニットの例を示したが、柔軟性を有する基板と収容体とを用いて折り曲げ自在な構成としても良い。

図７は、ＬＥＤ表示ユニット自体を湾曲自在（緩い角度で折り曲げ自在）なＬＥＤ表示ユニットの一例を模式的に示している。このＬＥＤ表示ユニット１０Ａの回路構成は前述の直線型ユニットと同様であり、ここでは説明を省略する。図７において、ＬＥＤ３を含む電子部品が実装されるプリント基板５は、柔軟性がある絶縁基板を用いたプリント配線板（以下、「フレキシブル基板」とする）を基板としており、シリコンゴム等の弾性部材から成る帯状の収容体６にフレキシブル基板５が収容されている。ＬＥＤ素子３は予めフレキシブル基板５に接合されて、例えば等間隔で設けられた収納部６ａに埋め込まれる。その際、本例では、フレキシブル基板５及びその基板上に実装された各ＬＥＤを含む電子部品、あるいは、フレキシブル基板５及びその基板上に実装された各ＬＥＤの発光部を除く電子部品を、変形自在な収容体６に収容する構成としている。なお、収容体６は、変形後に元の形状に戻る必要は良いため、収容体６に用いる部材としては、シリコンゴム等の弾性を有する部材に限らず、腰にするベルトの如く変形自在な部材（柔軟性を有する部材）であれば良い。また、本例では、レンズ効果を有する蓋体６ｂでＬＥＤ素子３の発光部を覆うように一体成形されているが、収容体に設けられたＬＥＤ挿脱部にＬＥＤを挿入してコネクタを介して接続し、蓋体６ｂを嵌合してＬＥＤ３を挿脱自在に挿設する形態としても良く、蓋体６ｂを設けない構成としても良い。このような構成とすることにより、ＬＥＤ表示ユニット１０Ａの形状を変形させることが可能となり、より多様なデザインに対応できるようになる。さらに、収容体６に収容（埋設）して防水構造とすることにより、利用場所が広がる。また、このＬＥＤ表示ユニット１０Ａの場合は、変形させることができるので、１ブロック当たりのＬＥＤの数を多くしても良い。なお、ＬＥＤ表示ユニットに実装されるＬＥＤは、実装面に対して平行な方向に発光するサイドビュータイプのチップＬＥＤを使用するのが望ましい。例えば、砲弾型ＬＥＤを使用した場合は、砲弾型ＬＥＤを半田付けして実装していたのに対し、サイドビュータイプのチップＬＥＤは、ＬＥＤの表面実装の工程で一度に実装可能となり、工数を大幅に減らすことができる。

本発明に係るＬＥＤ照明装置の構成要素であるＬＥＤ表示ユニットの構成例を示すブロック図である。 本発明に係るＬＥＤ照明装置の用途の具体例を示す模式図である。 所望の形状の発光部を有する照明装置を製作する方法を説明するための図である。 本発明に係るＬＥＤ表示ユニット１０の構成例を示す回路図である。 ＬＥＤに流れる電流波形の一例を示す図である。 本発明に係るＬＥＤ表示ユニット１０の１ブロック当たりの電圧を説明するための回路図である。 本発明に係るＬＥＤ表示ユニットの他の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 交流電源
Ａ１／Ｆ１ 電源ケーブル
Ａ５／Ｆ５ 連結用ケーブル
３，Ｄ ＬＥＤ
１０ ＬＥＤ表示ユニット
１０Ｂ１ 基準ブロック
１０Ｂ２〜１０Ｂｎ 結合ブロック
１１ 整流器（整流ブリッジ）
１２ 定電流回路（三端子レギュレータ）
１３ 定電流回路の外付抵抗
１５，ＺＤ 安定化回路（ツェナーダイオード）

Claims (5)

1. 複数のＬＥＤを使用したＬＥＤ表示ユニットを複数結合して所定形状の発光領域を形成可能なＬＥＤ照明装置であって、
   前記ＬＥＤ表示ユニットは、１つの基準ブロックと複数の結合ブロックとから構成されており、
   前記基準ブロックは、交流電圧を半波又は全波整流する整流回路と、ユニット全体の電流値を一定に制御するための三端子レギュレータを用いた定電流回路と、前記結合ブロックの数が減った時に減少した順電圧降下分を賄うためのツェナーダイオード群と、１つ以上のＬＥＤを光源とするＬＥＤ発光部とを備え、且つ、前記基準ブロックには、次段への結合ブロックに電流を流すための電流出口と、各ブロックの終端から還流させるための電流入口とが設けられており、
   前記結合ブロックは、１つ以上のＬＥＤを光源とするＬＥＤ発光部を備え、且つ、前記結合ブロックには、ＬＥＤ点灯用の電流入口と、次段のブロックに連結するための電流出口と、次のブロックが無い時に前記基準ブロックに還流させるための電流出口とが設けられており、
   前記基準ブロックと前記結合ブロックとが全て連結された通常のユニット構成の場合は、各ブロックの終端から前記基準ブロックの０Ｖにツェナーダイオードを経由して還流する電流ループ経路がブロック数分、形成されていると共に、前記各々の電流ループ経路が、最終段のブロックを除いて通常はツェナー電流が流れないように、前記順電圧降下分より高いツェナー電圧を有するツェナーダイオードを経由したループとなっており、
   前記基準ブロックと前記結合ブロックとが連結されている状態で次段のブロックが切離されて次段以降のブロックが除外されたユニット構成となった場合は、前記次段のブロックが切離された時に、新たな最終段となる前段のブロックの電流出口からループする電流ループ経路内のツェナーダイオードが初めて能動となって該電流ループ経路に電流が流れると共に、前記ツェナー電圧と前記順電圧降下分との差分によるユニット全体の駆動電圧の差分が前記三端子レギュレータによって逆バイアスされてツェナーに電流は流れないが、前記次段のブロックが切離された後はその差分を前記三端子レギュレータが補償して一定電流が流れるようにしていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記ＬＥＤ表示ユニットにＬＥＤが直線状に配列されていると共に、曲線型の発光部を形成し得るように、前記ＬＥＤ表示ユニット自体が長手方向に湾曲自在に形成されている請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記ＬＥＤ表示ユニットのプリント基板が、フレキシブル基板で構成されていると共に、前記プリント基板及びその基板上に実装された各ＬＥＤを含む電子部品が、変形自在な収容体に収容されている請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記ＬＥＤ表示ユニットに実装されたＬＥＤ群に流れる電流を制限するための抵抗は複数の抵抗が使用され、抵抗の発熱を分散するために前記ＬＥＤ表示ユニット内の各ブロックに分散して配設されている請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
5. 前記ＬＥＤ表示ユニットに実装されるＬＥＤが、実装面に対して平行な方向に発光するサイドビュータイプのチップＬＥＤである請求項１乃至４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。

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