JP2007242494A - Ｌｅｄ発光標識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大判のＬＥＤ表示パネルなどを含むＬＥＤ発光標識装置を提供する。
【解決手段】商用電源に接続されるＡＣ−ＤＣコンバータ１０と、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０で変換されたＤＣ電流によって発光する発光ダイオードが配列されているＬＥＤ素子基板７０と、各発光ダイオードからの光を拡散する導光体８０と、商用電源との電気的接続がなされているときに充電されており当該電気的接続が断たれたときに発光ダイオードに向けて放電するバッテリ電源２０と、ＬＥＤ素子基板７０と商用電源との間に発光ダイオードに対して定電流を供給する定電流供給手段４０と、定電流供給手段４０の出力電流値を制御する制御手段３０とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＬＥＤ発光標識装置に関し、特に、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称する。）を備えたＬＥＤ発光標識装置に関する。

近年、高輝度の白色ＬＥＤ（いわゆるパワーＬＥＤ）は、照明分野に適用できる領域まで進歩してきた。近い将来、ＬＥＤのワットあたりの輝度が蛍光灯など普及型照明を超えることも容易に推定される。ＬＥＤ照明は、現行の照明に比べて寿命、消費電力、廃棄物処理、大きさ、輝度などの点で幾つもの利点があり、普及により入手がよりし易くなれば、次世代の照明として大きく期待ができる。

特許文献１には、長寿命化とともに、ランニングコストの低減を図った非常灯を提供するために、給電時に充電されるコンデンサと、給電の停止を検出して導通するスイッチング手段と、このスイッチング手段が導通したとき、前記コンデンサの放電によって点灯する発光ダイオードとを備え、コンデンサには、高輝度発光ダイオードを使用し、コンデンサの充電時、その充電表示に、充電電流により発光する発光ダイオードを用いている。

特開２００４−１０３２５６号公報

しかし、特許文献１に記載されている非常灯は、停電時に、少数のＬＥＤを点灯させるといったものであるため、相対的に大規模なバッテリ電源が不要である。そのため、充電対象がコンデンサで済む。この種の非常灯は、ビルなどの非常口案内パネルとしては小型であるため、適用は不向きである。

そこで、本発明は、例えばＡ５サイズ以上の大判のＬＥＤ表示パネルなどを含むＬＥＤ発光標識装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤ発光標識装置は、商用電源に接続されるＡＣ−ＤＣコンバータと、前記ＡＣ−ＤＣコンバータで変換されたＤＣ電流によって発光する複数の発光ダイオードと、前記各発光ダイオードからの光を拡散する導光体と、前記商用電源との電気的接続がなされているときに充電されており当該電気的接続が断たれたときに前記発光ダイオードに向けて放電するバッテリ電源と、を備える。こうすると、ビルなどに設けられている、非常口案内板として使用することが可能となる。

前記各発光ダイオードと前記商用電源との間に、当該発光ダイオードに対して定電流を供給する定電流供給手段を備えることもできる。こうすると、発光ダイオードを商用電源から離れた位置に設置することができる。

前記定電流供給手段の出力電流値を制御する制御手段を備えてもよい。こうすると、発光ダイオードの種類、数に拘らず、発光ダイオードからの発光量を制御することができる。

前記制御手段は、前記各発光ダイオードと前記バッテリ電源又は前記商用電源とを結ぶ接続線の長さに応じて出力電流値を制御してもよい。こうすると、発光ダイオードと商用電源との距離に拘らず、発光ダイオードからの発光量を制御することができる。

発明の実施の形態

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同様の部分には同一符号を付している。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１のＬＥＤ発光標識装置の模式的な構成図である。図１には、商用電源に接続するための電源プラグ５と、電源プラグ５に接続されていてＡＣ電流をＤＣ電流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータ１０と、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０で変換されたＤＣ電流の一部に対応する電荷がチャージされるバッテリ電源２０と、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０とＬＥＤ表示パネル５０とを接続する接続線１５と、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０で変換されたＤＣ電流によって発光する白色ＬＥＤ素子が例えば１５個ずつ配列されている２つのＬＥＤ素子基板７０と、各ＬＥＤ素子基板７０からの照射光を均一に拡散するための導光板８０と、バッテリ電源２０及びＬＥＤ素子基板７０及び導光板８０が収容されるケース６０とを備えている。

このＬＥＤ発光標識装置は、典型的には、ビルなどの大型建物内の非常口案内板などに用いることができる。もちろん、宿泊施設、病院、老人ホーム、あるいは一般家庭等でも用いることができる。具体的には、導光板８０の前面に対して、非常口案内などが印字されている、透光プラスチック板などを取り付け、導光板８０からの照射光によって当該案内などを表示することが挙げられる。この場合、ＬＥＤ発光標識装置は、ビルの廊下の壁、天井又は床などに設置される。

非常口案内は、災害時等にその必要性が増すので、災害により停電が発生しても、ＬＥＤ発光標識装置は、数分以上の発光を維持できるようにすべきである。したがって、ＬＥＤ表示パネル５０に対して商用電源が供給できなくなった場合には、バッテリ電源２０をＬＥＤ素子基板７０への電源として用いることで、ＬＥＤ表示パネル５０の表示を維持するようにしている。

ここで、バッテリ電源２０に比して、一般的に、ＬＥＤ素子基板７０及び導光板８０はサイズが小さい。このため、バッテリ電源２０のサイズに合わせてケース６０のサイズを規定すると、ケース６０内には導光板８０の裏面等に、デッドスペースが生じることになる。

しかし、バッテリ電源２０をＬＥＤ素子基板７０に対して相対的に遠方に配置すると、接続線１５が長くなる。接続線１５が長くなると、その分の電圧ドロップが生じて、ＬＥＤ素子への印加電圧が小さくなる。これでは、ＬＥＤ素子から十分な発光量が得られず、案内表示機能が低下する場合がある。これを防止するため、ＬＥＤ発光標識装置の設置位置が十分に確保できる場合には、図１に示すＬＥＤ発光標識装置を用いることが好ましい。

図２は、図１のＬＥＤ素子基板７０に配列されている白色ＬＥＤ素子の順方向電流−順方向電圧特性を示す図である。図２に示すように、白色ＬＥＤ素子は、他のタイプのＬＥＤ素子に比して、順方向電圧−順電流特性の傾きが大きく、順方向電圧のばらつきが大きい。

ここで、接続線１５の抵抗ｒ［Ω］は、接続線１５の長さをｌ［ｍ］、接続線１５の断面積をＡ［ｍｍ^２］、接続線１５の抵抗率をρとすると、
（数１）
ｒ［Ω］＝ρ×ｌ［ｍ］／Ａ［ｍｍ^２］
と表すことができる。

接続線１５の素材には、一般的に、銅が用いられることが多い。銅の抵抗率は、約０．１７２Ωである。実際に、接続線１５として、直径が０．６ｍｍの銅線を用い、しかも仮に接続線１５の長さｌを１０ｍとした場合には、接続線１５の断面積Ａ［ｍｍ^２］がπ×（０．３）^２であるので、数式１に、これらの条件を代入すると、接続線１５の抵抗Ｒ［Ω］は、
（数２）
Ｒ［Ω］＝０．１７２［Ω］×１０［ｍ］／π×（０．３）^２［ｍｍ^２］≒０．６［Ω］
と表すことができる。接続線１５を流れる電流は、ＤＣ電流であるため、ＤＣ電流に対する接続線１５の抵抗は、上記の約０．６Ωの抵抗値の２倍である約１．２Ωとなる。

この条件の接続線１５を用いて、かつ、ＬＥＤ素子基板７０に対して並列に接続された各ＬＥＤ素子に約３．０Ｖの一定電圧を印加することで、約５００ｍＡのＤＣ電流を全ＬＥＤ素子に流そうとした場合には、接続線１５によって、約０．６Ｖの電圧ドロップが生じる。この結果、白色ＬＥＤ素子に対して、２．４Ｖ程度の電圧しか印加できなくなる。換言すると、上記条件では予定している電圧値はその８０％にまで減少することになる。これでは、発光量が低下するし、場合によっては、人間が発光していることを視認できなくなる。

なお、図１には、バッテリ電源２０は、ＬＥＤ素子基板７０に隣接して配置してある例を示しているが、ＬＥＤ素子基板７０の裏面に配置するようにしてもよい。また、ＬＥＤ素子基板７０は、導光板８０の対向面に合計２つ配置している例を示しているが、数、配置個所は、これらに限定されない。例えば、導光板８０の四面にそれぞれ合計４つのＬＥＤ素子基板７０を配置してもよいし、導光板８０の直交面に略Ｌ字状に合計２つのＬＥＤ素子基板７０を配置してもよい。

図１に示すＬＥＤ発光標識装置は、従来の蛍光灯を用いた非常口案内装置に比して、小型・軽量であるというメリットと、光源からの発光量が多いというメリットとを有しているし、特許文献１では為すことができない災害時の非常口案内表示を行うこともできる。

（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２のＬＥＤ発光標識装置の模式的な構成図である。図３には、図１に示した部分のほかに、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０とバッテリ電源２０との間に設けられていてＬＥＤ表示パネル５０へ所定の定電流を供給する定電流供給手段４０と、ＬＥＤ表示パネル５０へ所望電流値の電流を供給するために定電流供給手段４０の電流値を制御する制御手段３０とを示している。

また、ケース６０内にはＬＥＤ素子基板７０及び導光板８０を備え、かつ、バッテリ電源２０をケース６０外に備え、ケース６０自体のサイズを小さくした。

このように、本実施形態では、接続線１５を長くして、バッテリ電源２０をＬＥＤ素子基板７０に対して、相対的に遠方に配置している。定電流供給手段４０及び制御手段３０は、係る場合に発生する電圧ドロップに基づくＬＥＤ素子への印加電圧の低下を補完するものである。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、図３に示す定電流供給手段４０の内部構成を示す回路図である。図４（ａ）には、判別手段３０に電気的に接続される入力端子４２と、ＬＥＤ表示パネル５０に電気的に接続される出力端子４６と、入力端子４２と出力端子４６との間に設けられていて所定の出力電流を得るための可変抵抗４４とを示している。

制御手段３０は、接続線１５が相対的に短い場合には、可変抵抗４４の抵抗値を相対的に大きくする。一方、制御手段３０は、接続線１５が相対的に長い場合には、可変抵抗４４の抵抗値を相対的に小さくする。

抵抗値の設定とには、一例として、ＬＥＤ表示パネル５０の使用者、取付者などが、ＬＥＤ表示パネル５０の使用に先立って、実際に、ＬＥＤ素子基板７０への供給電流を測定する又は実際にＬＥＤ素子基板７０から光を照射させてみて十分な発光量であるか否かを確認する。その結果、供給電流値が低い又は十分な発光量が確認できない場合には、所望の供給電流値又は十分な発光量となるように抵抗値の設定を行う。

別の例として、例えば、既述例のような０．６Ｖの電圧ドロップを補完するためには、定電流供給手段４０の出力端の電圧が３．６Ｖとなるように、抵抗値を設定する。したがって、この条件から接続線１５の長さを５ｍに変更すると、０．３Ｖの電圧ドロップを補完するために、定電流供給手段４０の出力端の電圧が３．３Ｖとなるように抵抗値を設定すればよい。

図４（ｂ）は、図４（ａ）の変形例を示す図である。図４（ｂ）には、複数の抵抗線４５と、各抵抗線４５の接続端子４７と、入力端子４２といずれかの接続端子４７とを選択的に接続する接続部材４８とを示している。

ところで、上記例から自明のように、接続線１５が５ｍ延びると、０．３Ｖの電圧ドロップが生じる。この電圧ドロップは、ＬＥＤ表示パネル５０へ予定している供給電圧の１０％に相当するため、所望の案内機能を全うするためには、無視することはできない。

しかし、接続線１５が１ｍ延びただけの場合には、電圧ドロップは、上記供給電圧の２％だけである。同２ｍ延びた場合には、４％だけである。一般論として、許容できる電圧ドロップは５％程度である。つまり、５％までの電圧ドロップであれば、それにより案内板が機能しなくなるほど発光量が低下するということは考えにくい。

したがって、例えば、接続線１５を、５ｍ〜１５ｍ程度の範囲内で決定できるものとして、２ｍ刻みで５段階で対応できるように５つの抵抗線４５を設けておき、接続線１５の長さに応じてこれらの抵抗線４５のいずれかを選択し、その抵抗線４５の接続端子４７と入力端子４２とを接続部材４８によって接続できるようにするとよい。この接続作業は、ＬＥＤ表示パネル５０の使用者、取付者などが行うことができる。

図３に示すＬＥＤ発光標識装置は、その設置スペースが十分に確保できない場合、あるいは表示パネルの体積を小さくできる長所を生かすために電源と表示パネル部を分離する場合に好適に用いることができる。

本発明は、照明業に利用することが可能である。

本発明の実施形態１のＬＥＤ発光標識装置の模式的な構成図である。 図１のＬＥＤ素子基板７０に配列されている白色ＬＥＤ素子の順方向電流−順方向電圧特性を示す図である。 本発明の実施形態２のＬＥＤ発光標識装置の模式的な構成図である。 図３に示す定電流供給手段４０の内部構成を示す回路図である。

符号の説明

５ 電源プラグ
１０ ＡＣ−ＤＣコンバータ
１５ 接続線
２０ バッテリ電源
３０ 制御手段
４０ 定電流供給手段
５０ ＬＥＤ表示パネル
６０ ケース
７０ ＬＥＤ素子基板
８０ 導光板

Claims (4)

1. 商用電源に接続されるＡＣ−ＤＣコンバータと、
   前記ＡＣ−ＤＣコンバータで変換されたＤＣ電流によって発光する複数の発光ダイオードと、
   前記各発光ダイオードからの光を拡散する導光体と、
   前記商用電源との電気的接続がなされているときに充電されており当該電気的接続が断たれたときに前記発光ダイオードに向けて放電するバッテリ電源と、を備えるＬＥＤ発光標識装置。
2. 前記各発光ダイオードと前記商用電源との間に、当該発光ダイオードに対して定電流を供給する定電流供給手段を備える、請求項１記載のＬＥＤ発光標識装置。
3. 前記定電流供給手段の出力電流値を制御する制御手段を備える、請求項２記載のＬＥＤ発光標識装置。
4. 前記制御手段は、前記各発光ダイオードと前記バッテリ電源又は前記商用電源とを結ぶ接続線の長さに応じて出力電流値を制御する、請求項３記載のＬＥＤ発光標識装置。

Images