JP3020086B2 - 道路標示体用発光素子制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光素子を備え、該発
光素子が点灯または点滅する機能を有する道路鋲や道路
標識等の道路標示体の発光素子制御回路に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、発光道路鋲や発光道路標識等（以
後、これらを総称して道路標示体と言う）の電源回路
は、太陽電池のような充電源で蓄電池を充電し、電源で
ある該蓄電池から発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発
光素子へ電流を供給する機能を持つ回路であった。

【０００３】道路標示体用の電源としては、容量が大き
いことから蓄電池を用いることが普通である。しかし、
蓄電池には、充放電を繰り返すと性能の劣化を招くとい
う欠点や寿命が短いという欠点があり、できれば、道路
標示体用の電源としては、コンデンサを使いたいところ
である。

【０００４】コンデンサを道路標示体用の電源として用
いた場合の最大の問題は、与えられたコンデンサの静電
容量（以後、単に容量と言えば、静電容量のことを意味
するものとする）でもって、発光素子の点灯または点滅
時間を如何にして所要時間持たせるかということであっ
た。

【０００５】従来のコンデンサを電源として用いる道路
標示体用発光素子制御回路は、太陽電池等の充電源によ
り充電されたコンデンサの放電電流により、発光素子駆
動回路及び発光素子を動作させるとともに、ＬＥＤ等の
発光素子は、ダイナミック点灯させることによって、与
えられたコンデンサの容量でもって、発光素子の点灯ま
たは点滅時間を伸ばすものであった。

【０００６】図６に従来のコンデンサを電源とする道路
標示体用発光素子制御回路のブロック図を示す。今、発
光素子５が２個のＬＥＤであって、１個のＬＥＤの電圧
降下が、約１．８Ｖだとすると、コンデンサ２の極間電
圧が約３．６Ｖ以下になると、ＬＥＤを点灯させられな
くなる。

【０００７】このように、従来の道路標示用発光素子制
御回路においては、コンデンサの容量が蓄電池と比べる
と小さいことに加えて、充電したコンデンサの電荷を充
分に使い切ることができなかったため、発光素子の点灯
時間を必要な時間だけ確保することは、困難であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、消費電力が少なく、コン
デンサに蓄えられた電荷を効率よく取り出して使用する
ことができ、よって発光素子の点灯または点滅時間の長
い、コンデンサを電源として用いる道路標示体用発光素
子制御回路を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる道路標示
体用発光素子制御回路は、上記した目的を達成したもの
で、次のようなものである。

【００１０】コンデンサもしくは並列接続したコンデン
サを充電し、前記コンデンサもしくは並列接続したコン
デンサの放電電流により発光素子を点灯させる道路標示
体において、前記コンデンサもしくは並列接続したコン
デンサとＤＣ／ＤＣ変換回路の入力段とを接続し、前記
ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力段に発光素子を接続し、前記
ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力段に定電圧回路を介して発光
素子駆動回路を接続している。また、前記発光素子駆動
回路の出力段と前記発光素子とを接続するとともに、前
記発光素子駆動回路には、パルス発生手段及びスイッチ
ング変調手段を、スイッチング変調されたパルスが前記
発光素子駆動回路の出力段へ出力されるように設けてい
る。

【００１１】なお、道路標示体に設けられる前記発光素
子の数は、道路標示体の用途を勘案して当業者の所望に
より定められる設計上の選択事項である。

【００１２】請求項２に記載したように、前記定電圧回
路は、定電圧ダイオードであってもよい。なお、ここで
いう定電圧ダイオードは、ツェナーダイオードをも含む
ものとする。

【００１３】また、請求項３に記載したように、前記コ
ンデンサもしくは並列接続したコンデンサは、２個以上
のコンデンサを直列接続したコンデンサであってもよ
い。

【００１４】

【作用】夜間に点灯または点滅する道路用標示体は、昼
間は太陽電池によりコンデンサ（並列接続して容量を増
やしたコンデンサでもよい）を充電し、夜間は該コンデ
ンサの放電電流により、発光素子が点灯または点滅す
る。

【００１５】ＤＣ／ＤＣ変換回路は、その入力段が太陽
電池により充電される該コンデンサに接続されており、
該コンデンサの放電電圧を発光素子を点灯させるための
所定電圧（これをＶａとする）へ変換する。該コンデン
サの放電電圧は、放電をしているうちに徐々に低下する
が、ＤＣ／ＤＣ変換回路が発光素子を点灯させるのに必
要な電圧へ昇圧するので、該コンデンサに蓄えられた電
荷を有効に利用することができる。

【００１６】ＤＣ／ＤＣ変換回路は、発光素子へ前記電
圧Ｖａを供給する。前記発光素子には、発光素子駆動回
路の制御のもと、電圧Ｖａによる電流が流れて、該発光
素子が点灯または点滅する。

【００１７】また、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力段に
は、定電圧回路（定電圧ダイオードでもよい）が接続さ
れており、該定電圧回路は、ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力
電圧Ｖａを発光素子駆動回路の所定動作電圧Ｖｂに変換
する。ここで、Ｖａ＞Ｖｂである。言い換えると、発光
素子駆動回路は、Ｖａ＞Ｖｂを満たす所定の電圧Ｖｂ以
下の電圧で動作するように構成しなければならない。

【００１８】このように、本発明においては、ＤＣ／Ｄ
Ｃ変換回路の出力電圧、すなわち発光素子への供給電圧
Ｖａよりも低い電圧Ｖｂを電源電圧として動作する発光
素子駆動回路で、該発光素子の点灯及び消灯を制御する
ことにより、全体（発光素子及び発光素子駆動回路）の
消費電力を少なくしている。

【００１９】さらに、前記発光素子駆動回路には、パル
ス発生手段及びスイッチング変調手段が設けられてお
り、前記パルス発生手段から出力される所定形状かつ所
定時間間隔のパルスは、スイッチング変調手段により、
ＡＭスイッチング変調される。

【００２０】ＡＭスイッチング変調されたパルスが該発
光手段駆動回路の出力段を経て前記発光素子に伝達さ
れ、該発光素子は、前記電圧Ｖａによる電流が導通また
は遮断されることによって、点灯または消灯するように
制御されることになる。

【００２１】このように、ＡＭスイッチング変調された
パルスにより、発光素子の点灯及び消灯が制御されるこ
とにより、該発光素子に供給される平均電力を少なくす
ることができ、全体の消費電力を下げることができる。

【００２２】太陽電池により充電されるコンデンサを直
列接続したものにすると、次のような利点がある。今、
ＤＣ／ＤＣ変換回路の最低動作電圧、すなわちＤＣ／Ｄ
Ｃ変換回路への最低入力電圧が、Ｖｃだとする。コンデ
ンサが直列接続されずに１個だけだとすると、充電され
たコンデンサの放電により該コンデンサの極間電圧がＶ
ｃ未満となったとすると、ＤＣ／ＤＣ変換回路は動作し
なくなる。

【００２３】これに対して、例えば２個のコンデンサを
直列接続すると、各コンデンサの極間電圧がＶｃ／２未
満となるまで、ＤＣ／ＤＣ変換回路は、動作することが
できる。コンデンサに蓄えられる静電エネルギーＷは、
その容量をＣ、その極間電圧をＶとすると、 Ｗ＝ＣＶ^２／２ で表され、電圧Ｖが自乗で効いてくるので、本発明に係
わる道路標示体用制御回路のＤＣ／ＤＣ変換回路を動作
させる上においては、太陽電池により充電されるコンデ
ンサを直列接続したほうが単独のコンデンサを使用する
よりも、コンデンサに蓄えられた電荷を有効に利用でき
ることは明かである。

【００２４】

【実施例】図面を参照して本発明に係わる道路標示体用
発光素子制御回路の実施例を説明する。図１は、本発明
に係わる道路標示体用発光素子制御回路のブロック図で
ある。

【００２５】太陽電池１は、太陽電池１と並列に接続し
てあるコンデンサ２を充電する。コンデンサ２の放電電
圧は、ＤＣ／ＤＣ変換回路３に印加される。ＤＣ／ＤＣ
変換回路３は、入力したコンデンサ２の放電電圧を発光
素子５を点灯させるのに必要な所定電圧へ変換する。Ｄ
Ｃ／ＤＣ変換回路の出力電圧Ｖａを幾らに設定するか
は、発光素子５の電圧降下などを考慮して定められる当
業者の設計上の選択事項である。

【００２６】コンデンサ２の放電電圧は、徐々に低下す
るが、ＤＣ／ＤＣ変換回路３は、その入力電圧が所定電
圧以下になるまでは、発光素子５を点灯させるのに必要
な電圧を出力し続ける。

【００２７】コンデンサ２には、例えば電気二重層コン
デンサなどが推奨される。ＤＣ／ＤＣ変換回路３は、多
くＩＣ化されているので、それらの中から所望の性能を
持つものを選択して使うと便利である。

【００２８】ＤＣ／ＤＣ変換回路３の出力電圧Ｖａは、
定電圧回路６により、定電圧回路の出力電圧Ｖｂへ降圧
される。この電圧Ｖｂは、昼夜判別回路１０及び発光素
子駆動回路４の動作電圧（電源電圧）となるように設計
する。つまり、昼夜判別回路１０及び発光素子駆動回路
４を構成する各素子は、ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧
Ｖａよりも低い定電圧回路６の出力電圧Ｖｂで動作する
素子を使わなければならない。

【００２９】なお、昼夜判別回路１０は、道路標示体の
用途によっては、絶対に必要と言うわけではないが、通
常、発光道路標示体は、夜間のみの点灯が必要なので設
けた方が好ましい。本発明においては、昼夜判別回路
は、従来から用いられている周知の技術によるものを使
用して差し支えない。

【００３０】発光素子駆動回路４は、パルス発生手段７
及びスイッチング変調手段８を有し、図１及び図３では
図示していないが、発光素子ドライブ手段（出力段）を
備えている。

【００３１】図２は、発光素子駆動回路の一実施例を示
すブロック図である。パルス発生手段７で作られたパル
スは、スイッチング変調手段８により、ＡＭスイッチン
グ変調される。スイッチング変調されたパルスは、発光
素子ドライブ用トランジスタ９のベースに出力され、発
光素子ドライブ用トランジスタは、ＯＮまたはＯＦＦ状
態となる。よって、発光素子５の点灯及び消灯を制御す
ることができる。

【００３２】図３は、本発明に係わる道路標示体用発光
素子制御回路の一実施例を示すブロック図である。図１
のコンデンサ２は、このように直列接続したコンデンサ
２ａを使用してもよい。コンデンサを何個直列接続する
かは、当業者の設計上の選択事項である。コンデンサの
容量とコンデンサに蓄えられる電荷の利用効率とを勘案
しながら決定すればよい。

【００３３】また、コンデンサ２もしくは直列接続した
コンデンサ２ａを並列接続するかどうかも当業者の設計
上の選択事項である。

【００３４】図４は、ＡＭスイッチング変調されたパル
スの波形を示す模式図である。パルス発生手段７（図４
では図示していない）で作られた変調信号は、スイッチ
ング変調手段８内のスイッチによりキャリアの周波数で
ＯＮ・ＯＦＦ、すなわちＡＭスイッチング変調され、変
調出力（変調されたパルス信号）となる。変調出力の平
均電圧が変調信号のそれよりも低くなることが分かる。
従って、ＡＭスイッチング変調されたパルスで発光素子
５が制御されることにより消費電力を少なくすることが
できる。

【００３５】図５は、パルス発生手段７及びスイッチン
グ変調手段８の一実施例を示すブロック図である。ＡＭ
変調は、一般に第１のパルスと第２のパルスを乗算する
ことによって得られる。本発明でいうところのスイッチ
ング変調は、ＡＭ変調の一種であるから、２種類のパル
スを乗算することによって実現することができる。

【００３６】本発明に係わる道路表示体用発光素子制御
回路おいて、パルス発生手段７及びスイッチング変調手
段８は、スイッチング変調されたパルスが発光素子駆動
回路４の出力段へ出力されるように、発光素子駆動回路
４内に設ける構成であればよい。従って、パルス発生手
段７とスイッチング変調手段８とは、図５のように、変
調信号に相当するパルスを作る第１のパルス発生手段７
ｘ、キャリアに相当するパルスを作る第２のパルス発生
手段７ｙ及び第１のパルスと第２のパルスとを乗算する
ためのマルチプライア８ａで構成してもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。Ｄ
Ｃ／ＤＣ変換回路３がコンデンサ２の極間電圧を発光素
子５が点灯するのに必要な所定電圧へ変換するので、コ
ンデンサ２に蓄えられた電荷を有効に利用することがで
きる。

【００３８】また、発光素子５が点灯するのに必要な所
定電圧よりも低い電圧で発光素子駆動回路４が動作する
とともに、発光素子駆動回路４は、所定形状かつ所定時
間間隔で発生するパルスをスイッチング変調したパルス
で、発光素子５の点灯及び消灯の制御を行う。

【００３９】従って、発光素子駆動回路４及び発光素子
５の消費電力を少なくすることができ、発光素子５の点
灯時間を伸ばすことができる道路標示体用発光素子制御
回路を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる道路標示体用発光素子制御回路
のブロック図

【図２】発光素子駆動回路の一実施例を示すブロック図

【図３】本発明に係わる道路標示体用発光素子制御回路
の一実施例を示すブロック図

【図４】ＡＭスイッチング変調されたパルスの波形を示
す模式図

【図５】パルス発生手段及びスイッチング変調手段の一
実施例を示すブロック図

【図６】従来のコンデンサを電源とする道路標示体用発
光素子制御回路のブロック図

【符号の説明】

１ 太陽電池 ２ コンデンサ ２ａ 直列接続された２個のコンデンサ ３ ＤＣ／ＤＣ変換回路 ４ 発光素子駆動回路 ５ 発光素子 ６ 定電圧回路 ６ａ 定電圧ダイオード ７ パルス発生手段 ７ｘ 第１のパルス発生手段 ７ｙ 第２のパルス派生手段 ８ スイッチング変調手段 ８ａ マルチプライア（乗算回路） ９ 発光素子ドライブ用トランジスタ（発光素子駆動回
路の出力段） １０ 昼夜判別回路 Ｖａ ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧 Ｖｂ 定電圧回路または定電圧ダイオードの出力電圧

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンデンサもしくは並列接続したコンデ
   ンサを充電し、前記コンデンサもしくは並列接続したコ
   ンデンサの放電電流により発光素子を点灯させる道路標
   示体において、 前記コンデンサもしくは並列接続したコンデンサとＤＣ
   ／ＤＣ変換回路の入力段とを接続し、前記ＤＣ／ＤＣ変
   換回路の出力段に発光素子を接続し、前記ＤＣ／ＤＣ変
   換回路の出力段に定電圧回路を介して発光素子駆動回路
   を接続し、前記発光素子駆動回路の出力段と前記発光素
   子とを接続するとともに、 前記発光素子駆動回路には、パルス発生手段及びスイッ
   チング変調手段を、スイッチング変調されたパルスが前
   記発光素子駆動回路の出力段へ出力されるように、設け
   たことを特徴とする道路標示体用発光素子制御回路。
2. 【請求項２】 前記定電圧回路は、定電圧ダイオードで
   ある請求項１の道路標示体用発光素子制御回路。
3. 【請求項３】 前記コンデンサもしくは並列接続したコ
   ンデンサは、２個以上のコンデンサを直列接続したコン
   デンサである請求項１または請求項２の道路標示体用発
   光素子制御回路。