JP2006073973A5 - - Google Patents
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Description
２個の発光ダイオードの点灯を制御する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for controlling lighting of two light emitting diodes.
２個の発光ダイオードまたは２群の発光ダイオードの選択的点灯（以下、本明細書において「選択的点灯」とは、一方が点灯するとき他方は消灯することをいう）を制御できる装置から、２個の発光ダイオードへ直接配線する場合、少なくとも３本の配線を必要とする場合があった。制御装置と発光ダイオードの間の距離が長い場合に、２本の配線でも選択的点灯が可能な制御装置があれば配線は簡単でコストも少なくなる。 From a device capable of controlling the selective lighting of two light emitting diodes or two groups of light emitting diodes (hereinafter, “selective lighting” in this specification means that when one is turned on, the other is turned off), 2 When wiring directly to one light emitting diode, at least three wirings may be required. When the distance between the control device and the light emitting diode is long, if there is a control device capable of selectively lighting even with two wires, the wiring is simple and the cost is reduced.
上記とは別に、変動がある直流電圧源を、特定の基準電圧と比較し、それより上か下かによって２個の発光ダイオードの選択的点灯をさせて電圧の低下上昇を検知できる装置の考案にあたり、たとえば携帯に便利な小型で簡易の装置にしようとしても、電源の確保や部品点数などでむずかしい点があった。また、その装置が自身の電源を不要とするなら、さらに利用範囲は広くなるはずであった。 Independent of the above, a device that can detect a rise in voltage drop by comparing a DC voltage source with fluctuation to a specific reference voltage and selectively lighting two light emitting diodes depending on whether it is above or below it. At that time, for example, even when trying to make a small and simple device convenient for carrying, there were difficulties in securing a power source and the number of parts. In addition, if the device does not require its own power supply, the range of use should be further widened.
２個の発光ダイオードを２本の配線で選択的点灯させるには、この２個の発光ダイオードのそれぞれのアノードを他方の発光ダイオードのカソードに接続すれば、容易に２本の配線で制御できるわけであり、そのような解決方法もあるが、そのためには２本の配線の電圧の正負が反転する制御装置を使用する必要があり、そのように接続した発光ダイオードや制御装置を用意できないときや、またはさらに少ない部品点数での回路の要求に対しては、その方法では対応できなかった。 In order to selectively light two light emitting diodes with two wirings, if each anode of the two light emitting diodes is connected to the cathode of the other light emitting diode, the two light emitting diodes can be easily controlled with two wirings. There is also such a solution, but for that purpose, it is necessary to use a control device in which the positive and negative voltages of the two wirings are reversed, and when a light-emitting diode and a control device so connected cannot be prepared, However, this method cannot cope with the demand for a circuit with a smaller number of parts.
直流電源に電圧変動があるとき、基準電圧よりも高いときは基準電圧に対し正の電圧があるので、電圧上昇により発光ダイオードを点灯する回路は容易に考えられるが、電圧低下につれて発光ダイオードを点灯させることのできる回路は、複雑な回路となるため簡単で小さな装置を作ることができなかった。
発光ダイオードの電圧−電流の関係は正比例の関係にないので過電流による発光ダイオードの破壊を防止するための抵抗（保護抵抗）を必要とするほか、適当な発光量を得るには約２Ｖ前後の順電圧を必要とするが、素子の特性のばらつきや、異なる発光色をもつ発光ダイオード間では順電圧が異なるなど要因が多いため、２個の発光ダイオードを安定的に選択的点灯させる簡単な回路を構成することは簡単ではなく、このためスイッチング用のトランジスターやデジタルＩＣやコンパレーターＩＣなど、デジタル回路によって処理するのが一般的である。When there is a voltage fluctuation in the DC power supply, if the voltage is higher than the reference voltage, there is a positive voltage with respect to the reference voltage. Since the circuit which can be made becomes a complicated circuit, it was not possible to make a simple and small device.
Since the relationship between the voltage and current of the light emitting diode is not directly proportional, a resistor (protective resistor) is required to prevent destruction of the light emitting diode due to overcurrent, and about 2V is required to obtain an appropriate amount of light emission. Although a forward voltage is required, there are many factors such as variations in device characteristics and differences in forward voltage between light emitting diodes having different light emission colors, so a simple circuit that stably and selectively turns on two light emitting diodes. Therefore, it is not easy to configure the circuit. Therefore, the processing is generally performed by a digital circuit such as a switching transistor, a digital IC, or a comparator IC.
発光ダイオードを使用するとき、固有の電圧−電流特性があるため、発光ダイオードが過電流によって破壊することを防止し、また複数の発光ダイオード間での特性のばらつきによる発光強度のむらを防止するため、通常は１個の発光ダイオードに対して直列に１個の抵抗（保護抵抗）を接続することが一般的な設計となっている。 When using a light emitting diode, there is an inherent voltage-current characteristic, so that the light emitting diode is prevented from being destroyed by an overcurrent, and unevenness in light emission intensity due to characteristic variations among a plurality of light emitting diodes is prevented. Usually, it is a general design to connect one resistor (protective resistor) in series to one light emitting diode.
しかし、２個の発光ダイオードを選択的点灯させるのに、それぞれに１個の保護抵抗を直列に使用することをやめ、２個の発光ダイオードのカソードを接続し、ただ１個の抵抗を経由して負極に接続することとする。
負極を共通接続する２個の可変電源装置の出力電圧を２個の発光ダイオードのアノードのそれぞれにかけることとし、一方のアノード電圧を他方のアノード電圧より高く設定すれば、アノード電圧が高い方の発光ダイオードの方が明るく点灯する。However, to selectively illuminate the two light emitting diodes, stop using one protective resistor in series with each other, connect the cathodes of the two light emitting diodes, and pass through only one resistor. To be connected to the negative electrode.
If the output voltage of the two variable power supply devices commonly connected to the negative electrode is applied to each of the anodes of the two light emitting diodes, and if one anode voltage is set higher than the other anode voltage, the higher anode voltage The light emitting diode lights up brighter.
上記の２個の可変電源装置のうち、１個は一定の電圧を発生する装置（以下「定電圧装置」という）でも、他方の可変電源装置の出力電圧を変えれば同様な動作をする。この場合は、定電圧装置の発生電圧は、２個の発光ダイオードのいずれが点灯を始めいずれが消灯を始めるかの動作点を決定する、直接的ではないが間接的な基準点となる。 Of the two variable power supply devices described above, one device that generates a constant voltage (hereinafter referred to as “constant voltage device”) operates in the same manner if the output voltage of the other variable power supply device is changed. In this case, the voltage generated by the constant voltage device is a non-direct but indirect reference point that determines the operating point of which of the two light emitting diodes starts to turn on and which starts to turn off.
上記の回路装置で使用するべき抵抗、は本願においては、具体的な抵抗値を示すことはできないけれども、可変電源装置の電圧変化範囲内の電圧および定電圧装置の発生電圧では、１個の発光ダイオードを点灯するに十分だが２個の発光ダイオードを同時に点灯するには電流が不足することとなるような抵抗値のもの、を基礎とする。そうすれば、一方の完全点灯と他方の完全消灯に要する２つのアノード間の電圧差をより少なくする効果が得られる。この抵抗値より大きければ点灯消灯はより緩慢に変化し、小さければよりデジタル的に変化するので、２色を混合発光したいときは抵抗値を加減すればよい。２個の発光ダイオードの使用目的にしたがい適切な抵抗値を選択すればよいのであるから、ここを可変抵抗器とすることは実験には便利ではあるが、使用目的がきまっているときは必須の要件ではない。
抵抗はオームの法則にしたがった動作をするので受動素子として分類されているがダイオードのように電圧−電流特性が直線的でないものに対して、もしそれを直線的特性をもつ素子としてみなして考えたときは、相対的に抵抗は能動素子として考えることもでき、本願の回路はそのことを１つの特徴とするので、最初の請求項で、一般の設計方法とは異なる、２個の発光ダイオードに対し１個の抵抗を使用すると記述せざるを得ないこととなっている。In the present application, the resistance to be used in the above-described circuit device cannot indicate a specific resistance value, but one voltage is emitted at a voltage within the voltage change range of the variable power supply device and a voltage generated by the constant voltage device. It is based on a resistance value that is sufficient to turn on the diode but that would cause a current shortage to turn on the two light emitting diodes simultaneously. If it does so, the effect of reducing the voltage difference between two anodes required for one complete lighting and the other complete extinction can be acquired. If it is larger than this resistance value, the lighting / extinguishing state changes more slowly, and if it is smaller, it changes more digitally. Therefore, when it is desired to mix and emit two colors, the resistance value may be adjusted. Since it is only necessary to select an appropriate resistance value according to the purpose of use of the two light emitting diodes, it is convenient for the experiment to use this as a variable resistor, but it is an essential requirement when the purpose of use is determined. is not.
Resistors are classified as passive elements because they operate according to Ohm's law, but if the voltage-current characteristics are not linear like diodes, they are considered as elements with linear characteristics. In this case, the resistor can be considered as an active element, and the circuit of the present application is characterized by that. Therefore, in the first claim, two light emitting diodes different from the general design method are used. However, if one resistor is used, it must be described.
最終的に完成する装置として、簡単で小型であることを優先する場合には、上記回路装置で使用した定電圧装置は、３端子レギュレーターや、１個の抵抗と１個の定電圧ダイオードから構成する簡易な定電圧回路で代用できる。
書類［特許請求の範囲」における請求項２から請求項４は、簡単小型とただちに実現可能なことを優先した表現であるが、より大規模な３端子レギュレーターや定電圧ダイオードの存在や利用を排除してはいない。When priority is given to simple and small size as a final device, the constant voltage device used in the circuit device is composed of a three-terminal regulator, one resistor and one constant voltage diode. A simple constant voltage circuit can be used instead.
Claims 2 to 4 in the document [Claims] are expressions that prioritize simple and compact and can be realized immediately, but exclude the presence and use of larger three-terminal regulators and constant voltage diodes. Not done.
上記回路装置で、一方の発光ダイオードのアノードに定電圧装置の発生電圧をかけることとした場合において、他方の発光ダイオードのアノードには可変電源装置の出力電圧のかわりに、その可変電源装置が電源としていた電源から、その電源電圧が変化すればその変化にあわせて変化するような装置（本明細書中ではこのような装置を「比例電圧発生装置」とよぶこととする）の出力をかけることとすれば、電源電圧が変動したとき、それに比例した電圧が他方の発光ダイオードのアノードに加えられることになり、その結果、可変電源装置を使用したときに得た効果と同様の効果を得ることができる。 In the above circuit device, when the voltage generated by the constant voltage device is applied to the anode of one light-emitting diode, the variable power-supply device supplies power to the anode of the other light-emitting diode instead of the output voltage of the variable power-supply device. Applying the output of a device that changes according to the change of the power supply voltage (this device is referred to as "proportional voltage generator" in this specification) Then, when the power supply voltage fluctuates, a voltage proportional to it is applied to the anode of the other light emitting diode, and as a result, the same effect as that obtained when the variable power supply device is used can be obtained. Can do.
ここに、発光ダイオードの順電圧を無視して本発明の原理だけを説明するなら、上記の定電圧装置と、比例電圧発生装置を用いた上記回路装置は、この回路装置が電源として利用しているところの電源電圧の変動を検出し、かつその状態が定電圧装置の発生電圧より上か下かにより間接的に、発光ダイオードはそれと一定の差を保ちつつ選択的発光する装置とすることができる。
すなわち、おおまかな表現をすれば、比例電圧発生装置の発生電圧が定電圧装置の出力電圧より上回れば、比例電圧発生装置にアノードを接続した発光ダイオードは点灯し、他方の発光ダイオードは消灯する。
比例電圧発生装置の発生電圧が定電圧装置の出力電圧より下回れば比例電圧発生装置にアノードを接続した発光ダイオードは消灯し、他方の発光ダイオードは点灯する。Here, if the forward voltage of the light emitting diode is ignored and only the principle of the present invention is explained, the circuit device using the constant voltage device and the proportional voltage generator is used as a power source by the circuit device. The light-emitting diode may be a device that selectively emits light while maintaining a certain difference indirectly depending on whether the state of the power supply voltage is detected and whether the state is above or below the voltage generated by the constant voltage device. it can.
That is, in general terms, when the voltage generated by the proportional voltage generator exceeds the output voltage of the constant voltage device, the light emitting diode having the anode connected to the proportional voltage generator is turned on and the other light emitting diode is turned off.
When the voltage generated by the proportional voltage generator is lower than the output voltage of the constant voltage device, the light emitting diode having the anode connected to the proportional voltage generator is turned off and the other light emitting diode is turned on.
上記回路装置の比例電圧発生装置としては、２個の抵抗により電源電圧を分圧した回路とすることもできる。その出力の特徴は、電源電圧に正比例するため、変動幅が少なくなることと、正確性である。 The proportional voltage generator of the circuit device may be a circuit in which the power supply voltage is divided by two resistors. Since the output is directly proportional to the power supply voltage, the fluctuation range is small and the accuracy is high.
上記回路装置の比例電圧発生装置としては、１個の定電圧ダイオードのカソードを電源の正極に接続し、そのアノードを比例電圧装置の出力電圧をかけることとした発光ダイオードのアノードに接続した回路とすることもできる。その出力の特徴は、電源電圧に対し、おおよそ一定の電圧差で平行移動的に追従することである。 As the proportional voltage generator of the above circuit device, a circuit in which the cathode of one constant voltage diode is connected to the positive electrode of the power supply, and the anode is connected to the anode of the light emitting diode in which the output voltage of the proportional voltage device is applied. You can also A characteristic of the output is to follow the power supply voltage in a translational manner with an approximately constant voltage difference.
定電圧装置と比例電圧発生装置のそれぞれが、この発明のために発生しなければならない電圧は、かならずしも、これらの装置が電源としている電源の電圧より低い必要はなく、それぞれの出力電圧が電源電圧の変動の結果、どこかの電圧では交差するような発生電圧の特性を持っていればよい。The voltage that each of the constant voltage device and the proportional voltage generator must generate for the present invention does not necessarily need to be lower than the voltage of the power source that these devices are supplying, and the output voltage of each device is the power supply voltage. As a result of the fluctuation, it is only necessary to have a characteristic of a generated voltage that intersects at some voltage.
上記のような回路装置は、別の観点からみれば、２個の発光ダイオードの近くにこの回路装置があれば、遠方からはただ２線によって正負の電圧を送り、かつその２線の電圧を変えることによって、２個の発光ダイオードの選択的点灯を実現できるので、前記に示した最初の課題は解決されることとなる。 From another point of view, the circuit device as described above, if this circuit device is located near two light emitting diodes, sends positive and negative voltages from only two lines from a distance, and the voltage of the two wires is By changing it, selective lighting of two light emitting diodes can be realized, so that the first problem described above is solved.
本発明によれば、最小の回路構成は、抵抗２個と定電圧ダイオード２個の合計４個の電子部品により、２個の発光ダイオードの選択的点灯をさせる制御回路が構成でき、かつ無接点構造であるため防爆仕様にも対応できる。 According to the present invention, the minimum circuit configuration can be configured as a control circuit for selectively lighting two light emitting diodes by a total of four electronic components including two resistors and two constant voltage diodes. Because of its structure, it can also handle explosion-proof specifications.
本発明によれば、最小の規模では、抵抗２個と定電圧ダイオード２個の合計４個の電子部品により、この回路自身が利用する直流電源の電圧変動を検出表示する電源電圧監視回路とすることができる。 According to the present invention, on a minimum scale, a power supply voltage monitoring circuit for detecting and displaying a voltage fluctuation of a DC power source used by the circuit itself is composed of a total of four electronic components including two resistors and two constant voltage diodes. be able to.
本発明によれば、本回路装置の電源を外部からとることとし、外部の電源に接続するための２個の端子を設ければ、外部の電源の電圧が、本回路装置で部品の特性値から決定された基準電圧より高いか低いかを、たとえば２色の発光ダイオードの発光色で判然認知でき、電源は内蔵する必要のない簡易小型の電圧検出表示装置が製作できる。 According to the present invention, if the power supply of the circuit device is taken from the outside and two terminals for connection to the external power supply are provided, the voltage of the external power supply is the characteristic value of the component in the circuit device. Whether the voltage is higher or lower than the reference voltage determined from the above is clearly recognized, for example, by the light emission colors of the two light emitting diodes, and a simple and small voltage detection display device that does not require a built-in power supply can be manufactured.
本発明によれば、交通信号機のように、表示部と制御部が離れている場合に、その間の配線数を３分の２に減らすことができる。 According to the present invention, when the display unit and the control unit are separated like a traffic signal, the number of wires between them can be reduced to two thirds.
１個のカソードコモンの２色発光ダイオードと、２個の固定抵抗および２個の定電圧ダイオードで図２のような回路を構成し、１個の筐体に収納して外部に電圧測定用の端子を出した小型の電圧検出表示装置。ただし図２は例示であり、必要に応じヒューズその他の器具を付加することが望ましい場合はある。 A single cathode common two-color light emitting diode, two fixed resistors and two constant voltage diodes constitute a circuit as shown in FIG. 2, which is housed in a single housing and used for voltage measurement outside. A small voltage detection display device with a terminal. However, FIG. 2 is an example, and it may be desirable to add a fuse or other equipment as necessary.
前記の小型電圧検出表示装置の回路において、２色発光ダイオードと電圧測定用の端子を除いた部品のみで構成した図３のような回路を１つの基板に実装し、外部接続用の端子５個ないし６個を設けて、発光ダイオードを外付け部品とした基板において、加えるまたは測定しようとする電源電圧の範囲と、２個の発光ダイオードの選択的発光の変換点として設定したい基準電圧とを定格として、適切に選択した降伏電圧を有する定電圧ダイオードと、同じくその定格にもとづき適切に選択した抵抗値を有する固定抵抗を実装したもので、定格を選択すれば、外付け部品を接続するだけで無調整で直流電圧検知表示回路となしうるような、定格ごとに部品実装済みの、汎用の基板または素子としたもの。
この場合は、発光ダイオードの種類にあわせた基板を選択使用するだけで、２色表示による電源電圧監視装置の完成がきわめて容易となる。In the circuit of the small voltage detection display device described above, the circuit as shown in FIG. 3 composed only of components excluding the two-color light emitting diode and the voltage measurement terminal is mounted on one substrate, and five terminals for external connection are provided. In a circuit board that has six or six light emitting diodes as external components, the power supply voltage range to be applied or measured and the reference voltage to be set as the selective light emission conversion point of the two light emitting diodes are rated. As a constant voltage diode with an appropriately selected breakdown voltage, and a fixed resistor with an appropriately selected resistance value based on the rating, it is only necessary to connect external components if the rating is selected. A general-purpose board or element with components mounted for each rating that can be used as a DC voltage detection display circuit without adjustment.
In this case, it is very easy to complete a power supply voltage monitoring device with two-color display only by selecting and using a substrate according to the type of light emitting diode.
１、２ 発光ダイオード
３、９ 抵抗
４ 定電圧装置
５ 比例電圧装置
６ 直流電源正極への接続端子
７ 直流電源負極への接続端子
８、１０ 定電圧ダイオード
１１、１２ 発光ダイオードアノードへの接続端子
１３、１４ 発光ダイオードカソードへの接続端子DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Light emitting diode 3, 9 Resistance 4 Constant voltage apparatus 5 Proportional voltage apparatus 6 Connection terminal to DC power supply positive electrode 7 Connection terminal to DC power supply negative electrode 8, 10 Constant voltage diode 11, 12 Connection terminal to light emitting diode anode 13 , 14 Connection terminal to light-emitting diode cathode
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