JP2006208769A - 表示システムの構成方式 - Google Patents

Abstract

【課題】連珠状LEDモジュール等従来のLEDモジュールを用いて立体形状の映像システムを構築する場合、ピクセルユニット間を結ぶ電源供給ケーブル、信号ケーブルとは別途、それらのピクセルユニット所定の空間位置に配置するためのワイヤフレーム等の支持機構を必要とした。
【解決手段】電源ケーブル、あるいは信号ケーブルを所定の形状のワイヤフレームに仕立て、ピクセルユニットをそのワイヤフレームに固定すると同時にその固定部を介して電源供給を受ける、あるいは必要な信号を送受信させることにより、LEDを用いた立体形状映像システムの機構を大幅に簡略化する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電源ケーブルを兼ねたワイヤフレームとＬＥＤランプ等を用いた表示システムの構成方式に関する。

複数個の豆電球（ピクセルユニット）を紐状に連ねたいわゆるルミチューブは、立木、ビル壁面等に沿って設定される形状的柔軟性を備えた電飾装置として広く普及している。

また、連珠状LEDモジュール（特許文献１）は図１に示されるようにフルカラー表示可能なLEDランプ1bと若干の制御回路から構成されるピクセルユニット1aを前記ルミチューブと同様、紐状に連ねた形状的に柔軟性を備えたフルカラー表示システムである。

いずれの表示システムも各ピクセルユニットには電源供給線（連珠状LEDモジュールの場合には電源供給線に加えて若干の制御信号線）の接続が必要であり、通常それらの電源供給線（及び制御信号線）は電源供給（及び制御信号供給）としての役割と同時に各ピクセルユニットを紐状に形成するための構造体としての役割を担っている。

従って、それらピクセルユニット間を結ぶ電線（ケーブル）、あるいはケーブルとピクセルユニット間を結合するコネクタ等はある程度の引っ張り強さに耐える必要があるなど強度的制約を満たしている必要がある。

特に、連珠状ＬＥＤモジュールでは各ピクセルに接続する必要のある電源供給線と制御信号線のうち、制御信号線は、必要とする電流容量が極めて小さく、信号ケーブルも電気的には細いもので十分であるに関わらず、強度上の制約を満たすために必要以上の太さのケーブル、大きなコネクタを採用する必要があるのが実状である。また、電源供給線は大きな許容電流容量を必要とし、従ってケーブル自体も太く従って硬いものを必要とする。

このような太いケーブルを、図１に示されるように、ピクセルユニット間ケーブル1cとして、各ピクセルユニットのプリント基板にコネクタ、半田付け等により接続していくことは、今度はコネクタ等の接続部、プリント基板そのものの強度が問題となり、連珠状LEDモジュールを構成する上での大きなネックとなっている。

また、実際に目的とする形状にそれらの紐状表示システムを形成しようとする場合、従来の電源供給線、制御信号線のみでは所定の形状に成形し、その形状を保持することは難しく、別途所定の形状の枠を製作し、その枠に沿って固定する等、機構上の別手段を必要とする。

さらに、連珠状LEDモジュールの場合、各ピクセルユニット1aは、通常一枚のプリント基板上にLEDランプと回路部品とを混載しており、ピクセルユニットを固定枠に沿って固定する場合、LEDランプ、従って、プリント基板を所定の方向に正しく向けて固定する必要もある。このため取り付け枠とは別途、取り付け角調整のための取り付け金具等を用意する必要もある。
特開２００４ー０７０１７９号公報

本発明はこうした問題を、ルミチューブあるいは連珠状LEDモジュールの電源供給線に対して、ピクセルユニット固定のため十分な強度を備えた構造体としての役割を積極的に担わせることで解決しようとするものである。

即ち、それらの電源供給線はもともと必要電流容量に耐える太さを必要とし、かつ制御信号線とは異なり、各ピクセルユニットに対してパーティライン接続（全ての接続支線が共通する１つの幹線に接続）可能であることに注目し、電源ケーブルを必要強度を備え、ピクセルユニットを任意の箇所に固定するためのワイヤフレームとして構築し、各ピクセルユニットはこのワイヤフレームに固定されると同時にその固定部から電源供給を受けることを特徴としている。

このように、電源ケーブルを兼ねたワイヤフレームに全ての機構的役割を担わせることにより、ピクセルユニットのプリント基板、制御信号線、コネクタに対する機構的、強度的制約が解消され、その役割は本来の電子回路としてのみの役割に限定されることから、表示システム全体としての機構を大幅に効率化することができる。

本発明による表示システムは、複数個のピクセルユニットと電源ケーブルとから構成される。

上記ピクセルユニットは、ルミチューブの場合豆電球あるいはLEDランプ等の発光体で構成され、連珠状LEDモジュールの場合、LEDランプと若干の制御回路により構成される。

以下、連珠状LEDモジュールを用いた実施例について説明する。

従来の連珠状LEDモジュール（図１）では、各ピクセルユニット1a相互間は電源供給線、輝度制御のための制御信号線が同居するピクセルユニット間ケーブル1cで結ばれる。即ち、ケーブルとしては隣接する２つのピクセル間を結ぶだけの細切のピクセルユニット間ケーブルから構成される。

電気的には、制御信号線は入、出力が隣接する２つのピクセルユニット間で完結する非パーティライン接続となっているのに対して２本の電源供給線は各ピクセルユニットのプリント基板内でスルー接続され、パーティライン接続となっている。

図２は本発明によるピクセルユニットの機構を示し、ピクセルユニット間を結ぶケーブル線は、非パーティライン接続を必要とする制御信号ケーブル2h,2iとパーティライン接続可能な電源ケーブル2gとに分けられている。

さらに、制御信号ケーブル2h,2iは隣接する２つのピクセルユニットを制御信号ケーブルコネクタ2d,2eにより接続するのに対して、電源ケーブル2gは各ピクセルユニットを貫通し、各ピクセルユニットには電源ケーブル2gにそのピクセルユニットを固定し、かつその固定部から電源供給を受けるための電源ケーブル圧着コネクタ2fが設置されている。

この電源ケーブル圧着コネクタ2fは（電源ケーブルの被覆を剥いて半田付けする直付けタイプでも良いが）任意の箇所で固定でき、かつ、圧着させることにより接触子を電源ケーブルの被覆を貫通させて確実かつ容易に心線に接続できる圧着タイプとなっている。

このように各ピクセルユニットを電源ケーブル2gにより貫通させることにより、連珠状LEDモジュール全体の引っ張り強度は全て電源ケーブル2gに担わせることが可能となる。

図３は電源ケーブルの断面を示す。同図に示されるように、この電源ケーブルはは接地線（以下ＧＮＤケーブルと記す）と５ボルト供給線（以下ＶＣＣケーブルと記す）の２種類の電線から構成される。

本実施例の場合、ＧＮＤケーブル3aとＶＣＣケーブル3bは一定間隔で平行を保つよう被覆絶縁3cにより一本の電源ケーブルに一体成形されている。

この平型平行線一体構造のため、ピクセルユニット上の２つの電源コネクタを電源ケーブルに圧着させることだけでピクセルユニットは電源ケーブルに対して正しく正面を向いて固定されることになる。

さらに、図４に示されるように、電源ケーブル4bは矩形のフレーム枠4aに一定間隔で平行に張られワイヤフレームを構成している。

ピクセルユニットはこのワイヤフレーム内で圧着端子により自由に配置することが出来る。

従来モジュール同様、電源ケーブルに圧着固定されたピクセルユニット相互間は制御信号ケーブルで結ぶ必要があるものの、先に述べたように制御信号ケーブル自体は細くて柔軟性に富み、かつ強度的制約が解消されているため、その機構、組み立て作業性は（ケーブルに電源供給線を含む場合に比べ）著しく改善される。

なお、制御信号ケーブルを接続済みのピクセルユニットを圧着固定しても良い。

以上の構造により、フレーム枠部材、電源ケーブル、ピクセルユニット、制御信号ケーブルを個別の標準部品として供給し、設置現場において、フレーム枠の作成、ワイヤフレームの作成、作成されたワイヤフレーム上での、例えば文字、装飾図形をかたどるピクセルユニット配置等の作業を効率的に行うことが出来る。

即ち、低コスト、効率的で、極めて柔軟に形状設定が行える電飾、映像システムが実現出来ることになる。

上記ワイヤフレームは矩形平面に限らず、例えば球形、円筒、動物をかたどった立体形状、あるいはそれら複数個のワイヤフレームを立体的に組みあわせた形状等、様々な造形に仕立てることができ、それぞれのワイヤフレームにおいて、ピクセルユニットを所定位置に圧着設定することにより容易に複雑な立体形状を持つ電飾システムを構成することができる。

また、上記電源ケーブルに適当な強度を持たせることにより、フレーム枠なしでワイヤフレームを空間内で張り巡らせることも可能である。

即ち、電源供給ケーブルを樹枝状に加工し、樹枝の各「枝」にピクセルユニットを圧着設置することにより、全体を樹枝状に形成した電飾システム（特許文献２）を実現することもできる。

なお、以上の説明ではピクセルユニットは予め所定の形状に成形されているワイヤフレームに固定されるとしたが、ピクセルユニットをワイヤフレームを構成する部品（ワイヤフレーム部品）に取り付けた後、それらの部品を所定の形状のワイヤフレームに組み上げることでも同様の効果を得ることができる。

「実施例１」では電源ケーブルはＧＮＤケーブル、ＶＣＣケーブルが平行に設置されていた。

「実施例２」では、図５に示されるように単独のＧＮＤケーブル、ＶＣＣケーブル（被覆線）がそれぞれに直交するようフレーム枠に張られれている。

ピクセルユニットにはそれらの交差点において直交する２本の被覆線にピクセルユニットを圧着固定できるよう、２つの電源ケーブル圧着コネクタ5bが相互に直角となるよう取り付けられている。

そしてピクセルユニットをこのように電源ケーブルの交点に取り付けることにより、２つのワイヤは相互に固定されるため、結果として電源ケーブルは網目構造となり、より強固なワイヤフレームを構成することになる。

また、「実施例１」同様、ピクセルユニットは縦、横の２本の電源ケーブルで決定される平面に沿う方向で自動的に固定されることになる。

さらに、「実施例１」同様の立体形状のワイヤフレームを構成する場合でも、「実施例２」では縦横のワイヤが交点でピクセルユニットを介して固定される篭型形状となるため所定の立体形状をより強固に保持でき、複雑な立体形状の電飾、映像システムを簡単に構築することができる。

上記ワイヤフレームを立体形状に仕立て上げる場合、交叉する２本のワイヤを相互に固定する目的だけの留め金具を用意し、交差点にはこの留め金具を適宜設置することでさらに強固なワイヤフレームを効率的に作成することも出来る。

また、予め上記電源ケーブルを網状に（塩化ビニール樹脂等により）成形したワイヤフレームを標準部品として供給することも現場作業の効率化につながる。

「実施例１」「実施例２」は各ピクセルユニットに電源ケーブルと制御信号ケーブルの双方を接続する必要がある表示システムについての実施例であった。

「実施例３」は、各ピクセルユニットは自律的に輝度制御されるか、又は全く輝度制御されないため電源ケーブルのみで制御信号ケーブルの接続を必要としないピクセルユニット（自律型ピクセルユニット）による表示システムの実施例である。

自律的に輝度制御されるピクセルユニットは電源供給とワイヤフレーム上への固定のため「実施例１」、「実施例２」と同様な圧着コネクタを備え、ピクセルユニット内に輝度制御に必要なフレームメモリ、タイミングコントロール回路、ドライバ等を内蔵しているため外部からの制御信号ケーブルを必要とせず、電源供給だけで例えば点滅等の動作を繰り返す表示システムである。

また、輝度制御されないタイプの場合にはピクセルユニット上には何ら制御回路を必要とせず、この場合は発光体として各色のLEDランプ単体の他、白熱電球等を用いても良い。

これらのピクセルユニットは制御信号ケーブルを必要としないため、「実施例１」あるいは「実施例２」のワイヤフレーム上に自由に設定できる。

従って、例えば、１つのワイヤフレーム上に、主体となるとなる電飾映像は制御信号ケーブルを必要とする連珠状LEDモジュールにて構築し、その周辺を点滅する単体の自律型ピクセルユニットを補助的にちりばめる等により低コストで高い電飾効果が得られる。

「実施例４」は自律的に輝度制御される（あるいは全く輝度制御されない）複数のピクセルユニットから成る表示サブシステムを「実施例１」、「実施例２」記載ののワイヤフレームに装着することで構成される表示システムの実施例である。

上記表示サブシステムとしては、電飾システムとして使用頻度の高い、LEDランプ等の発光体を例えば星形、花びら形に配した表示システムである。

これら使用頻度の高い汎用的な形状の表示サブシステムを必要な輝度制御回路とともに自律型表示サブシステムとして予め標準部品として用意しておくことにより、それらを単に組みあわせることだけで多彩な電飾システムを作り上げることができる。

それらの表示サブシステムにはワイヤフレームワイヤへの圧着コネクタが備えられており、ピクセルユニットを個別にワイヤフレームに固定、電源供給する方法と同様に「実施例１」、「実施例２」のワイヤフレームに固定し、電源供給される。

なお、ワイヤフレームへの固定をより強固なものにするため、あるいは、所定の取り付け角度を確保するため、表示サブシステムの圧着コネクタは複数個装備しても良い。

以上述べた実施例では、電源ケーブル、ワイヤフレームへはピクセルユニットを直接固定するものとしていた。

「実施例５」はピクセルユニットそのものではなくピクセルユニット間を結ぶピクセルユニット間ケーブルを電源ケーブルを兼ねたワイヤフレームに固定、その固定部から電源供給を受ける表示システムの実施例である。

図６に示されるように電源をピクセルユニット間ケーブル6cで供給するため、ピクセルユニット間ケーブル6cには制御信号線に加え電源供給線（２本）が付加されている。

この電源供給線は従来モジュール（図１）同様、各ピクセルユニット内でスルー接続されている。

しかしながら、モジュール全体では複数箇所で受電することになるため、電源供給線の必要許容電流容量は少なくてすみ、かつ引っ張り強度は前実施例同様電源ケーブルが担うため、電線径も小さなものを採用することができる。

また、電源ケーブル6bとピクセルユニット間ケーブル6cとを結合する電源ケーブル圧着コネクタ6aには、どちらのケーブルに対しても圧着方式が採用できるため必要な任意の箇所での接続が可能となる。

さらに、ピクセルユニット間ケーブルに電源供給線が含まれ、１ヶ所の結合箇所で結合箇所前後の複数ピクセルユニットに電源供給できる（供給可能ピクセル個数は電源供給線の太さに依存）ため、必ずしもピクセルユニット毎に圧着コネクタを設ける必要はない。

従って、全てのピクセルユニットに電源用圧着コネクタを備えるのに比べ、コスト減をはかることができ、ワイヤフレームの線間の間隔、あるいは網目の大きさも大きくすることができ、かつピクセルユニットの配置の自由度も大きくなる。

本実施例は以上述べた各実施例における電源ケーブルに対して電源供給する電源ケーブル幹線を別途に設けた例である。

図７は「実施例１」に示されたの電源ケーブル7cを縦線とし、その電源ケーブルを固定すると同時に、その固定部（電源ケーブル圧着コネクタ7e）から電源ケーブル7cに対して電源を供給する電源ケーブル幹線7dを横線として、電源ケーブル7c（横線）と電源ケーブル幹線7d（縦線）とで網目状のワイヤフレームを構成している。

この実施例の効果は、「実施例５」と同様、所定形状のワイヤフレーム構築に際しての効率化、自由度の拡大、（多点電源供給による）電源ケーブルに対する電流容量負荷の低減などである。

以上述べた実施例では、電源ケーブルとピクセルユニット、電源ケーブルとピクセルユニット間ケーブル、あるいは電源ケーブルと電源幹線ケーブルは直接圧着コネクタ等により接続されるものとしたが、必要に応じて、それらの接続は接続用のケーブルを介してもよい。

また、ワイヤフレームは電源供給線のみであるとしたが、各ピクセルユニットに対しての制御信号線がいわゆるパーティライン・タイプの制御信号線である場合にはその信号線を含めても良い。
特開２００３−２０３０９９号公報

連珠状LEDモジュールの構成を示している。 ピクセルユニットの構成を示している。 電源供給線の断面を示している。 電源供給線により構成されるワイヤフレームの例を示している。 網目状に構成したワイヤフレームの例を示している。 フレームユニット間ケーブルへの電源供給を図示している。 電源ケーブル幹線による電源供給を図示している。

符号の説明

1a・・・ピクセルユニット
1b・・・LEDランプ
1c・・・ピクセルユニット間ケーブル
1d・・・コネクタ
2a・・・プリント基板
2b・・・LEDランプ
2c・・・制御回路
2d・・・制御信号ケーブルコネクタ
2e・・・制御信号ケーブルコネクタ
2f・・・電源ケーブル圧着コネクタ
2g・・・電源ケーブル
2h・・・制御信号ケーブル
2i・・・制御信号ケーブル
3a・・・GNDケーブル
3b・・・VCCケーブル
3c・・・絶縁被覆
4a・・・フレーム枠
4b・・・電源ケーブル
5a・・・ピクセルユニット
5b・・・電源ケーブル圧着コネクタ
5c・・・GNDケーブル
5d・・・VCCケーブル
6a・・・電源ケーブル圧着コネクタ
6b・・・電源ケーブル
6c・・・ピクセルユニット間ケーブル
6d・・・ピクセルユニット
6e・・・ピクセルユニット
7a・・・ピクセルユニット
7b・・・電源ケーブル圧着コネクタ
7c・・・電源ケーブル
7d・・・電源ケーブル幹線
7e・・・電源ケーブル幹線圧着コネクタ

Claims (7)

1. LEDランプ、制御回路を搭載する複数個のピクセルユニット、それらピクセルユニット相互間を結ぶピクセルユニット間ケーブル、及び被覆電源ケーブルとから構成され、
   ピクセルユニットと被覆電源ケーブル、またはピクセルユニット間ケーブルと被覆電源ケーブルを、接触子を被覆電源ケーブルの被覆を貫き心線に圧接させる圧着コネクタにより接続することにより、ピクセルユニットに必要な電源を供給することを特徴とするLED表示システム。
2. LEDランプ、制御回路を搭載する複数個のピクセルユニット、それらのピクセルユニットに電源を供給する被覆電源ケーブル、および被覆電源ケーブルに電源を供給する被覆電源ケーブル幹線から構成され、
   上記被覆電源ケーブルと被覆電源ケーブル幹線を、接触子を双方の被覆を貫き心線に圧接させる圧着コネクタにより接続することにより、ピクセルユニットに必要な電源を供給することを特徴とするLED表示システム。
   
3. 単数あるいは複数個の発光体を搭載する複数個のピクセルユニットより構成される表示サブシステムを、予め一定形状を保つよう成形されたワイヤフレーム、あるいは組み合わせることにより一定形状に形成することができるワイヤフレーム部品に固定すると同時にその固定部からワイヤフレームあるいはワイヤフレーム部品を介して前記表示サブシステムに必要な電源あるいは制御信号を供給することを特徴とする表示システム。
4. 表示サブシステムは予め配置が固定されている複数個の発光体により構成されるか、あるいは発光体単体である「請求項３」の表示システム
5. ワイヤフレームあるいはワイヤフレーム部品は被覆電線により構成され、固定部は接触子をワイヤフレームあるいはワイヤフレーム部品の被覆を貫いて心線に圧接させる圧着コネクタである「請求項３」あるいは「請求項４」の表示システム。
6. ワイヤフレームあるいはワイヤフレーム部品は２本の心線が一定間隔で並ぶ被覆並行線により構成され、固定部は接触子を被覆を貫通させてそれぞれの心線に電気的に接続、かつ機械的に固定される圧着コネクタであることを特徴とする「請求項３」あるいは「請求項４」の表示システム。
7. ワイヤフレームあるいはワイヤフレーム部品は電源ケーブルを網目状に組んだものであることを特徴とする「請求項３」、「請求項４」あるいは「請求項５」の表示システム