JP2008139622A - 内照式表示器 - Google Patents

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Abstract

【課題】LEDの滅灯による文字又はシンボル等の標示の一部欠損による標示不備をなくすことが可能な内照式表示器を提供する。
【解決手段】箱体の窓内に設置されたアクリル樹脂板などの透光性の標示板と、点灯回路として前記箱体内の基板の縦横に配列して設置されたLEDの組とによって構成された内照式表示器において、点灯回路は、複数個のLEDを直列に接続した配線を複数本並列に配列したものであり、同じ配線中に含まれるLED5a,5b,5c,5d,5e,5fを基板の各所に分散して配置したものである。特定の配線に含まれるLEDが滅灯しても標示のバックライトとしての機能は損なわれない。
【選択図】図7

Description

本発明は、LEDを標示のバックライトに用いる内照式表示器に関する。
内照式表示器は、表示器内部に発光源を有し、発光源をバックライトとして標示面の光の透過や色の違いによって文字又はシンボル等を標示させるものである。従来、内照式表示器の発光源には電球や蛍光管が使用されていたが、近年省電力、長寿命の観点からLEDをバックライトに用いた表示器が商品化されるようになった。LEDは光源としては小さいために、一般的には複数個のLEDを基板に配列し一定の面積を均一に発光させている。
通常、内照式表示器のLEDの点灯回路は、効率やノイズによる微弱点灯の点から、複数個のLEDを直列に接続した配線を複数本並列に配列して点灯回路を構成し、各LEDの直列配線には、LEDの電流を抑制する抵抗が直列に挿入されている。このようなLEDの点灯回路を交流電源で点灯させる場合には、さらにダイオードによる整流器が用いられるが、1個の整流器を通してLEDの並列回路に通電するような回路では、万一整流器が故障したときには、LEDの全てが滅灯するという問題がある。
このような問題を防ぐためには、LEDの並列回路を複数の組にわけ、各組毎に整流器を用いるという対応策が考えられる。ところが、LEDの点灯回路に直流電源を供給する場合に、極性を誤ってLEDが電源に接続されたときに、LEDを破損する虞がある。もっとも、この様な事態を避けるために、直流電源の場合でも、交流電源と同様に、LEDの並列回路を複数の組にわけ、各組毎に逆接防止ダイオードを用いることによって、故障時の全滅灯を防ぐことができる。
しかしながら、このような場合においても、LEDに故障が生じたときには、以下に述べるような問題が生じる。たとえば、上記回路構成の場合に、1個のLED又は電流抑制用抵抗がオープン故障したときには、故障したLEDまたは電流抑制用抵抗に直列に接続されている複数個のLEDが滅灯する。又、整流器や逆接防止ダイオードが故障したときには、故障した整流器や逆接防止ダイオードに接続されているLEDが全て滅灯となる。
したがって、もし、同一直列回路の複数個のLEDを特定箇所に集中させて配列したときに、複数個のLEDが同時に滅灯すると、故障時、滅灯した部分の発光面の光度が極端に低くなり、発光面の文字やシンボル等が見えなくなる虞がある。特に文言により注意を喚起する標示の場合、文字の消え方によって反対の意味を持つことがあり、非常に危険な場合がある。
例えば、図14において、表示器に「わたるな」という標示がされるべきところ、「な」の文字の部分の裏面に配置されたLEDのいくつかが滅灯して、「な」の文字が視認できないときには「わたる」という標示に誤解され、この結果「禁止」の意味が逆に「許可」の意味になってしまうのである。表示器では、このようにバックライトを構成する発光源の一部が局部的に滅灯すると、標示種類によってはその意味が変るという危険がある。このような問題は、発光源の局部的な滅灯だけの問題ではない。
内照式表示器の使用場所によっては、太陽光の直射光を受けて正面から十分に標示文字を視認できないような場合があるが、このような場合には、標示そのものを認識できないのであるから、事態はより深刻である。要するに発光源が標示のバックライトとして十分に機能していないときには非常に危険な事態を招くのである。
特許公開2003−142281号公報
解決しようとする問題点は、発光源の不備によって、標示に影響を受けて危険な事態を招く虞があるという点である。
本発明は、複数個のLEDを直列に接続した配線を複数本並列に配列した点灯回路において、同じ配線中に含まれるLEDが少なくとも互いに縦横方向に隣接することがないように基板の各所に分散して配置したことをもっとも主要な特徴とする。
本発明によるLEDをバックライトとする内照式表示器は、点灯回路を構成する複数個のLEDを直列に接続した配線の内の同一直列配線中に含まれるLEDを基板の各所に分散させたので、特定のLEDが滅灯となって、標示のバックライトとしての光度に多少の低下が認められることはあっても、発光面の全体は、ほぼ均等に発光し、LEDの滅灯による文字又はシンボル等の標示の一部欠損による標示不備による危険な事態の発生をなくすことができる。
LEDの滅灯による文字又はシンボル等の標示の一部欠損による標示不備をなくすという目的を同一直列配線中に含まれるLEDを基板の各所に分散して配置することによって実現した。
図1に、本発明によるLEDを照明源とする内照式表示器の構造を示す。図1において、本発明による内照式表示器は、一面に窓2を開口した箱体1と、該窓2内に設置されたアクリル樹脂板などの透光性の標示板3と、点灯回路として前記箱体1内の基板4の縦横に配列して設置されたLED(発光ダイオード)5,5・・・の組とによって構成されている。
本発明は、複数個のLEDと1個の電流制限用抵抗とを直列に接続した配線の複数の組を並列に接続することによって1ユニットを構成し、その複数のユニットが点灯回路として、標示板3に標示された文字、この例では「わたるな」のバックライトとして用いた例を示している。
次に図2を用いて本発明の基本的な構成を説明する。図2は、それぞれ複数個のLEDが直列に接続された3本の配線、すなわち、第1組の配線A,第2組の配線B、第3組の配線Cを含む1つのユニットを点灯回路に用いる場合である。図3は、各組の配線中に含まれた各3個のLED、すなわち、第1組の配線Aに含まれるLED(5a,5a,5a)、第2組の配線Bに含まれるLED(5b,5b,5b)及び第3組の配線Cに含まれるLED(5c,5c,5c)を基板上にマトリックス状に配列して各LEDを電源回路に結線する場合の1例を示している。
本発明においては、同じユニットの同じ組に属するLEDを各所に分散させて基板に配列するものである。図3の例では、中心に配置された第3組の配線Cに含まれるLED5cの上下或いは左右には第1組の配線Aに含まれるLED5a及び第2組の配線Bに含まれるLED5bを配置した例を示している。図4は、このような要領で各組の配線に36個のLEDの素子を6行、6列のマトリックス状に配列した例を示している。例えば、第1組の配線Aに含まれるLED5aの縦方向又は横方向に隣接するLEDは、第2組の配線Bに含まれるLED5b又は第3組の配線Cに含まれるLED5cであって、同じ組のLED5aは、縦横方向には隣接させていない。
図4の例では仮に第1の組の配線Aに属するLEDのいずれかが滅灯したときには、図5に示すように第1組の配線Aに属するすべてのLED(5a,5a,5a)が滅灯となる。ただし、この例は簡単のため、斜め方向には、第1組の配線Aに含まれるLED5aが配置されるため、第1組の配線Aに含まれるLED5aの滅灯によって斜め方向に縞模様の線が現れることになる。しかし、たとえこのような事態になっても、標示板3に標示された文字の読み取りは可能であり、標示文字の一部が欠損して標示の意味を誤解させる可能性は少ない。もっともこのような問題は、2ユニット以上を用いることによって解消することが可能となる。
図6は、複数本の配線を含むユニットの2以上の組によって点灯回路を構成する場合の例である。この実施例では3本の配線A,B,Cを含む第1のユニットに逆接防止ダイオードD1を接続し、同様に3本の配線D,E,Fを含む第2のユニットに逆接防止ダイオードD2を接続して構成された点灯回路図である。図6中、Ma,Mb,・・はそれぞれの配線に直列に接続された電流制限用抵抗である。図6に示す点灯回路のLEDは、各ユニットの配線に含まれるLEDを基板上に、ユニットの異同に関わらず、均一に分散させて配列した例を図7に示す。この例では、基板上の任意のLEDについてみると、その回りには、縦横方向はもとより、斜め方向にも同じ配線中に含まれるLEDは存在していない。この例において、仮に配線Aに属するLED5aの1つが滅灯となったときには、図8に示すように配線Aに属するすべてのLED5aはすべて滅灯となるが、他の組の配線B,C,D,E,Fに属するLED(5b,5c,5d,5E,5f)は点灯を続け、この結果、すべてのLED5aの滅灯分だけ光度は低下するものの、基板の全面が均等に発光して標示の一部の欠損は生じず、標示のバックライトとしての機能は損なわれない。
図9は、仮に3本の配線A,B,Cを含む第1のユニットの逆接防止ダイオードD1が故障したときの状態を示している。ダイオードD1が故障したときには、第1ユニットに属する各配線A,B,Cに含まれるLED(5a,5b,5c)がすべて滅灯となり、第2ユニットに属する配線D,E,Fに含まれるすべてのLED(5d,5E,5f)のみの点灯となるが、第2ユニットに含まれるLEDは、基板上に均等に分散されているために、基板上の特定部位が特に暗くなることがなく、したがって標示の一部が欠損することがない。
以上実施例1においては、複数個のLEDがそれぞれ接続された3本の配線の組を1ユニットとし、2つのユニットに含まれる各組のLEDについて同じ配線中に含まれるLEDを基板上に分散させて配列する例を説明した。分散の程度については、少なくとも互いに縦横方向、さらには斜め上下方向に隣接することがないように同じユニット内の同じ配線中に含まれるLEDを分散させて配列することがことが望ましいが、各組のLEDについて同じ配線中に含まれる一部のLEDの滅灯によって、例えば縦横方向、或いは斜め上下方向に隣接するために縞模様その他の規則的あるいは不規則的な模様が現れるようなことがあったとしても、要するにLEDの滅灯による文字又はシンボル等の標示の一部欠損による標示不備の危険がなければ、縞模様の発生は問題にならず、標示のバックライトとしての機能は損なわれない。
本発明において、LEDの滅灯の影響をできるだけ受けないようにするには、各ユニットに含まれるLEDの数を少なくしてユニットの数を増やすことが考えられるが、LEDの並列配線の数が増すほど電流が増大するために、ユニットの数は、許容容量の範囲内にとどめることが望ましい。以上実施例1によれば、LED滅灯時、文字の部分的な光度変化はあるが、文字全体が見えなくなることはなく、標示を視認する者に対して標示の意味を確実に伝えることができ、発光面を形成する一部のLEDが滅灯したときに標示の意味が誤って理解される虞を解消することができる。
実施例2は、各ユニットに更に調光機能を付与する例である。図10において、各ユニットに属するそれぞれ電流制限用抵抗として主抵抗Maが複数個のLEDを直列に接続した配線において、前記主抵抗Maと並列に副抵抗Msを配線し、主抵抗Maと副抵抗Ms間に開閉用スイッチJ1を介在させた例を示している。したがって、該スイッチJ1を開閉することにより、主抵抗Maのみあるいは主抵抗Maと副抵抗Msとを通して選択的に各配線のLEDに電源が供給されるようなる。すなわち、スイッチJ1が投入されると、主抵抗Maに副抵抗Msが並列に接続され、ユニットの各LEDに給電される電流が増加し、LEDの光度が増大する。逆にスイッチJ1が開放されたときには、ユニットの各LEDに給電される電流が減少して光度が減少する。
したがって、実施例2によれば、標示のバックライトとして高光度を必要とする標示板、たとえば西日が当たるような場所に設置する標示板であっても、或いは逆に低光度のバックライトで足りる標示板、例えば地下駐車場などの暗い空間に設置する標示板であっても、同じユニットを実装した基板を用い、スイッチJ1を投入或いは開放することによって周囲の明るさに適合させて同じ基板をそれぞれの使用目的に応じて使い分けることができる。
図11は、VF(順方向電圧)が異なるLEDの実装を1種類の基板を用いて行う場合の例である。図11の例においては、抵抗Maに直列に接続された複数(4個)のLED(5a,5a,・・・)を含む第1の配線Aと、抵抗Mbに直列に接続された複数(4個)のLED(5b,5b,・・・)を含む第2の配線Bと、抵抗Mcに直列に接続された複数(4個)のLED(5c,5c,・・・)を含む第3の配線Cとの並列回路が点灯回路として電源に接続されて1ユニットを構成している場合に、点灯回路に以下の補助配線L1,L2,L3を追加する。
追加する補助配線
(1)第1の配線Aを第2の配線Bに直列に接続する補助配線L1、
(2)第2の配線Bの中間点を第1の配線Aのアース側に接続する補助配線L2、
(3)第2の配線Bの中間点を第3の配線Cのアース側に接続する補助配線L3、
また、各配線には、以下のとおり回路を開閉するスイッチJ2〜J7を介在させる。
(1)第1の配線Aには、補助配線L1の接続点よりアース側にスイッチJ2を介装する。
(2)第2の配線Bには、補助配線L2と、補助配線L3との接続点の間にスイッチJ3を介装する。
(3)第3の配線Cには、補助配線L3の接続点よりアース側にスイッチJ4を介装する。
(4)補助配線L1には、スイッチJ5を介装する。
(5)補助配線L2には、スイッチJ6を介装する。
(6)補助配線L3には、スイッチJ7を介装する。
図11に示す点灯回路の構成において、スイッチJ2,J3,J4を閉じ、他のスイッチを開放したときに、図12のように第1の配線Aと、第2の配線Bと、第3の配線Cとの3本の配線によって構成される並列回路を形成してVFが小さいLEDの使用に適したバックライトとなる。また、スイッチJ5,J6,J7を閉じ、他のスイッチを開放し、さらに抵抗Mbを取り外したときには、図13に示すように第1の配線Aに第2の配線Bの一部を含む直列回路と、第3の配線Cに第2の配線Bの一部を含む直列回路との2並列回路が構成され、VFの大きいLEDの使用に適したバックライトとなる。
本実施例によれば、要するに、第1の配線Aと、第2の配線Bと、第3の配線CのようにそれぞれLEDが直列に接続されている主配線に補助配線を追加し、主配線或いは補助配線に開閉用スイッチを介装し、スイッチの開閉によってLEDのVFの大きさに応じて各主配線を互いに他の主配線から独立させ、あるいは特定の主配線に他の主配線中に含まれる一部のLEDを取り込んで各LEDに供給する電流の大きさを調整できる。LEDのVFの大きさについては、一般的には赤,緑,黄色のLEDは1.8V前後、青,白は3〜3.6V前後、赤外LEDは、1.3V前後であると言われている。この実施例によれば、同じ入力電圧で発色が異なるLED基板を1つのシステムに組み込むことが可能となり、基板設計を簡略化できる効果がある。
本発明は、交通標識、道路標識、鉄道用標識のほか、各種案内標識道路などの内照式表示器に適用することにより、標示のバックライトの一部が滅灯し、或いは光度が低下した場合においても、標示の文字や、シンボルが見えなくなるような事態を防止し、標示を視認する運転手や歩行者などに対して標示の意味を誤解させることなく適切なメッセージを正しく標示できる。
(a)は、本発明によるLEDを照明源とする内照式表示器の外観図、(b)は一部断面斜視図である。 それぞれ複数個のLEDが直列に接続された3本の配線を1ユニットとして点灯回路に用いる場合の配線図である。 各組の配線中に含まれた各3個のLEDを基板上にマトリックス状に配列した例を示す図である。 図3の要領で各組の配線に36個のLEDの素子を6行、6列のマトリックス状に配列した例を示す図である。 図4のLEDの設置例において、第1組の配線Aに属するすべてのLEDが滅灯となったときの状態を示す図である。 3本の配線A,B,Cを含む第1のユニットにダイオードD1を接続し、3本の配線D,E,Fを含む第2のユニットにダイオードD2を接続して構成した点灯回路を示す図である。 図6に示す点灯回路の各ユニットの配線に含まれるLEDを基板上に分散させて配列した例を示す図である。 図7に示すLEDの配列において、配線Aに属するLEDの1つが滅灯となったときの状態を示す図である。 図7に示すLEDの配列において、第1ユニットの逆接防止ダイオードD1が故障したときの状態を示す図である。 各ユニットに調光機能を付与した例を示す図である。 VF(順方向電圧)が異なるLEDの実装を1種類の基板を用いて行う場合の例を示す図である。 図11の点灯回路をVFが小さいLEDの使用に適したバックライトとして利用する例を示す図である。 図11の点灯回路をVFの大きいLEDの使用に適したバックライトとして利用する例を示す図である。 バックライトを構成する発光源の一部が局部的に滅灯したときの問題点を示す図である。
符号の説明
1 箱体
2 窓
3 標示板
4 基板
5,5a,5b,5c,5d,5E,5f LED
A,B,C,D,E,F 配線
Ma,Mb,Mc,Md,Me,Mf 電流制限用抵抗
D1,D2 逆接防止ダイオード
L1,L2,L3 補助配線
J1,J2,J3,J4,J5,J6,J7 開閉用スイッチ

Claims (5)

  1. 一面窓を開口した箱体と、該箱体の窓内に設置されたアクリル樹脂板などの透光性の標示板と、点灯回路として前記箱体内の基板の縦横に配列して設置されたLEDの組とによって構成された内照式表示器であって、
    点灯回路は、1又は2以上のユニットの組によって構成され、
    点灯回路の1ユニットは、直列に接続された複数個のLEDを有する配線の複数本を並列に結線することによって構成されたものであり、
    同じユニット内の同じ配線中に含まれるLEDが基板の各所に分散して配置されていることを特徴とする内照式表示器。
  2. 点灯回路は、それぞれ複数個のLEDを有する複数本の配線を含むユニットの2以上の組によって構成され、すべてのユニットの配線に含まれるLEDを基板上に、均一に分散させて配列したことを特徴とする請求項1に記載の内照式表示器。
  3. 基板上に配列されたLEDの内、任意に選ばれた1つのLEDの回りには、縦横方向はもとより、斜め方向にも同じユニットの同じ配線中に含まれるLEDは存在させないように配列されていることを特徴とする請求項2に記載の内照式表示器。
  4. 複数個のLEDを有する各配線には、それぞれ電流制限用抵抗として主抵抗と副抵抗とを有し、主抵抗と副抵抗間に開閉用スイッチを介在させ、該スイッチの開閉により、主抵抗のみあるいは主抵抗と副抵抗とを通して選択的に各配線のLEDに電源が供給されるように構成したことを特徴とする請求項1に記載の内照式表示器。
  5. それぞれLEDが直列に接続されている配線を主配線とし、該主配線とは別に補助配線を点灯回路に追加し、主配線或いは補助配線に開閉用スイッチを介装し、該スイッチを選択的に開閉して各主配線を互いに他の主配線から独立させ、あるいは、LEDのVF(順方向電圧)の大きさに応じて特定の主配線に他の主配線中に含まれる一部のLEDを取り込んで各LEDに供給する電流の大きさの調整を可能としたことを特徴とする請求項1に記載の内照式表示器。
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