JP4263962B2 - 色制御装置 - Google Patents

Description

この発明はＬＥＤ発光装置の発光を制御して色制御を行う装置に関し、特に水回り設備に適用して好適な色制御装置に関する。

従来、異なる色の光を発光する複数のＬＥＤを有するＬＥＤ発光装置を設け、各ＬＥＤの発光を制御することによって発色（色）を種々変化させるようになしたものが各種の設備ないし装置で用いられている。

例えば下記特許文献１には、異なる色の光を発光する複数のＬＥＤを備えたＬＥＤ発光装置を浴槽に設け、浴水を光によって加色するようになしたものが開示されている。

また下記特許文献２には、水栓の吐水ヘッドに異なる色の光を発光する複数のＬＥＤを有するＬＥＤ発光装置を吐水温度の表示部として設けたものが開示されている。
このようにしておくと、水栓を使用して所定の作業を行う際吐水が冷たい水であるのか、熱い湯であるのか、又はその中間の温度であるのかが分かり、このため吐水を行ったときに予期せず低温の水が手に当って冷たい思いをしたり、或いは逆に吐水が予期せず高温の湯で手に当ったときに熱い思いをするといった問題を解決することができる。

しかしながらこの特許文献２に開示のものでは、複数の色のＬＥＤを個別に設け、それぞれを単独で独立して点灯させることで吐水温度を表示するようになしており、この場合吐水の温度をきめ細かく表示しようとすると多くのＬＥＤを吐水ヘッドに備え付けておかなければならず、ＬＥＤが広いスペースを占有してしまう問題がある。

またＬＥＤによる吐水温度の表示は段階的なものであり、吐水温度の連続的な変化に対して必ずしも十分に対応できない問題があった。即ち連続的に変化する吐水温度に対して連続的な追従表示ができず、吐水温度を十分きめ細かく表示できないといった問題があった。

このようなことから、本出願人は先の特許願（特願２００３−８８２９：未公開）において、色の三原色である赤，緑，青の各色の光を発光するＬＥＤ、詳しくは赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを組み合わせて１つのユニットとなし、各ＬＥＤからの光の合成によって様々な色を発色するＬＥＤ発光装置を温度表示部として水栓に設け、吐水温度をそのＬＥＤ発光装置にて表示するようになしたものを提案している。

このＬＥＤ発光装置では、各ＬＥＤからの光を合成することによって発光色を様々に変化させることができ、吐水温度の連続的な変化に追従して発光色を無段階且つ連続的に変化させることで、発光による温度表示を吐水温度にきめ細かく対応したものとすることができる。

ところでこの３色のＬＥＤを１つのユニットとしてまとめて成る３色（ＲＧＢ）ＬＥＤの発光を制御して全体の発光色を様々に変化させるための色制御装置として、従来、マイクロコンピューター（以下マイコンとする）の３つのＰＷＭ（出力）ポートのそれぞれに赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを制御する信号線を接続し、各ＰＷＭポートから出力したＰＷＭ（パルス幅変調）信号によって赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤのそれぞれを独立に発光制御するものが用いられていた（例えば下記特許文献３）。

即ちこの種の色制御装置としては、図８に示しているように緑色ＬＥＤ２００Ａ，赤色ＬＥＤ２００Ｂ，青色ＬＥＤ２００Ｃのそれぞれに対して、マイコン２０２の３つのＰＷＭポート２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４ＣのそれぞれからＰＷＭ信号２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃを独立に供給し、それら独立したＰＷＭ信号２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃによって緑色ＬＥＤ２００Ａ，赤色ＬＥＤ２００Ｂ，青色ＬＥＤ２００Ｃのそれぞれを互いに独立に発光させ、そしてそれらＰＷＭ信号２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６ＣのパルスＰのパルス幅やパルス間隔等によって各ＬＥＤのそれぞれの点灯時間や消灯時間を制御し、以って緑色ＬＥＤ２００Ａ，赤色ＬＥＤ２００Ｂ，青色ＬＥＤ２００Ｃからの発光量や発光の有無等に応じて光の合成により様々な色を発色させ、また全体の光量を制御するものが用いられていた。

この色制御装置の場合、各ＬＥＤからの光を合成して成る全体の発光色即ち色を、更には全体の光量を自由にコントロールできる利点を有するものの、各ＬＥＤの発光をそれぞれ独立に制御することによって全体の色を定めるものであるためにその制御は極めて複雑となり、またそのためのマイコンも高機能の高価なものが必要で、しかもそのようなマイコンの場合必然的にサイズも大型のものであり、広い設置スペースを占有するといった問題があった。

以上水栓の吐水温度を表示するための色制御装置を例として説明したが、こうした問題は３色ＬＥＤを備えて様々な色を発光する、水栓以外の他の設備ないし装置の色制御装置或いは３色ＬＥＤ以外のＬＥＤを発光源として用いた発光装置の色制御装置についても同様に生じ得る。

特開２００１−２４３８３３号公報 特開２００２−２６６３９４号公報 特開平１１−１１９７３３号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、色制御が容易で制御装置に要するコストも安価であり、また制御装置の占めるスペースも少なくて済む色制御装置を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、互いに異なった色の光を発光する３色のＬＥＤを組み合わせて１つのユニットとなし、各ＬＥＤからの光の合成によって様々な色を発色するＬＥＤ発光装置の各ＬＥＤの発光を制御して色制御を行う色制御装置において、前記３色のＬＥＤの内の何れか特定の色のＬＥＤについてはＰＷＭポートから出力されたＰＷＭ信号の供給により点灯・消灯を制御し、残る２色のＬＥＤの内の何れか一方については非ＰＷＭポートである通常ポートからの通常のオン・オフ信号と前記ＰＷＭ信号の反転信号との供給により、前記何れか特定の色のＬＥＤの消灯時に点灯させ、点灯時に消灯させるように発光制御し、また何れか他方については前記オン・オフ信号の反転信号と前記ＰＷＭ信号の反転信号との供給により、前記特定の色のＬＥＤ及び前記一方のＬＥＤの消灯時に点灯させ、点灯時に消灯させるように発光制御することを特徴とする。

発明の作用及び効果

以上のように請求項１のものは、赤，緑，青の光をそれぞれ発光する赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤ等の互いに異なった色の光を発光する３色のＬＥＤを組み合わせて１つのユニットとなし、各ＬＥＤからの光の合成によって全体の発光色を定めるＬＥＤ発光装置の色制御装置にかかるもので、何れか特定の色のＬＥＤについてはＰＷＭ信号にて発光制御し、残る２色の一方については通常ポートからの通常のオン・オフ信号とＰＷＭ信号の反転信号との供給により、また残る他方については上記オン・オフ信号の反転信号とＰＷＭ信号の反転信号との供給によりそれぞれ発光制御するもので、このようにすることにより、３色ＬＥＤの発光色を簡単な制御で且つ安価で小型のマイコンを用いて定め且つ変化させることができ、また色制御装置をコンパクト化し得て、所要設置スペースを小スペース化することができる。

またこの請求項１によれば、ＬＥＤからの総発光量を常時１００％発光且つ一定に維持することが可能となる。
３色のＬＥＤの内、常に何れかのＬＥＤが点灯状態にあるとともに、このときには他の２つのＬＥＤは消灯状態にあるからである。
そしてこのように光量を常に１００％の一定に維持することで、ＬＥＤからの光の所謂ゆらめき、即ち光量が変化することによって光がゆらゆらと揺れた感じとなる現象を防止でき、見るものに不安な感じを与えるといった問題を解消することができる。

本発明は、特に水回り設備の水の温度を表示するための色制御装置に適用して好適であり、特に水栓における吐水の温度を表示するためのものとして好適である。

次に本発明をＬＥＤの発光色によって吐水温度を表示するための色制御装置に適用した場合の実施形態を図面に基づいて以下に詳しく説明する。
図１において、１０はシンク１２を有する流し台１４上に設置された水栓（キッチン水栓）である。
この例において水栓１０はシングルレバー式の混合水栓で、１６はその水栓本体、１８は水栓本体１６の上部に設けられたレバー操作部、２０は吐水管である。

吐水管２０は、吐水管本体２２と吐水口２６を有する先端部の吐水ヘッド２４とからなっている。
ここで吐水ヘッド２４は、ホースとともに吐水管本体２２から引出し可能とされている。
ここで吐水ヘッド２４は、本体ボデー２８とその上部に設けられたキャップ３０とを有している。キャップ３０は半透明の樹脂にて構成されている。

吐水ヘッド２４には、キャップ３０の内側に基板３２が設けられており、その基板３２上にＬＥＤ発光装置３４と、その発光を制御するマイコン３６とが搭載されている。
ここでＬＥＤ発光装置３４は赤，緑，青を発色する赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを組み合わせて１つのユニットとなした３色（ＲＧＢ）ＬＥＤを有するもので、各ＬＥＤからの光の合成によって様々な色を発色でき且つ連続的に無段階でその色を変化させ得るものである。

図２において３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃはそれぞれ３色ＬＥＤにおける緑色ＬＥＤ，赤色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤである。
４０はこれら緑色ＬＥＤ３８Ａ，赤色ＬＥＤ３８Ｂ，青色ＬＥＤ３８Ｃの発光を制御して各ＬＥＤからの光の合成色である全体の色を制御する、マイコン３６を含んだ本例の色制御装置である。

この例では、マイコン３６のＰＷＭポート４２から出力されたＰＷＭ信号４６が緑色ＬＥＤ３８Ａに対する制御信号として送られ、そのＰＷＭ信号４６によって緑色ＬＥＤ３８Ａが発光制御される。
このＰＷＭ信号４６はまた、ノット回路５０により信号反転され、その反転信号が赤色ＬＥＤ３８Ｂ，青色ＬＥＤ３８Ｃの発光制御のための制御回路上に設けられた２つのアンド回路５２，５４の各一対の入力部の各一方にそれぞれ入力される。

マイコン３６の通常ポート４４からは、図３に示す通常のオン・オフ信号４８が出力され、そのオン・オフ信号４８が、青色ＬＥＤ３８Ｃの制御回路上のアンド回路５４の他方の入力部にそのまま入力される。

その結果として青色ＬＥＤ３８Ｃは、図３に示しているように緑色ＬＥＤ３８Ａが消灯状態且つ通常ポート４４からのオン・オフ信号４８がＨ（ハイ）信号であるときに点灯する。
他方、赤色ＬＥＤ３８Ｂの制御回路上に設けられたアンド回路５２の他方の入力部には、通常ポート４４からのオン・オフ信号４８がノット回路５６により反転させられた上で、即ちオン・オフ信号４８の反転信号が入力される。

この結果アンド回路５２からは、緑色ＬＥＤ３８Ａが消灯状態且つ青色ＬＥＤ３８Ｃが消灯状態のときにのみＨ信号が出力され、そのＨ信号により赤色ＬＥＤ３８Ｂが点灯させられる。

即ちこの例では、緑色ＬＥＤ３８Ａが点灯しているときには赤色ＬＥＤ３８Ｂ及び青色ＬＥＤ３８Ｃの何れも消灯状態にあり、また赤色ＬＥＤ３８Ｂ，青色ＬＥＤ３８Ｃが点灯するのは緑色ＬＥＤ３８Ａが消灯状態にあるときに限られる。
加えて赤色ＬＥＤ３８Ｂ，青色ＬＥＤ３８Ｃは、その何れか一方が消灯しているときにのみ他方が点灯し、また一方が点灯しているときには他方は消灯状態となる。

即ちこの例において、緑色ＬＥＤ３８Ａ，赤色ＬＥＤ３８Ｂ，青色ＬＥＤ３８Ｃの何れか２つ以上が同時に点灯することは無く、３種類のＬＥＤの何れかが択一的に点灯させられる。

尚この例において、ＰＷＭ信号４６におけるパルスＰの時間間隔は極めて短いもので、パルスＰとＰとの間で緑色ＬＥＤ３８Ａが瞬間的に消灯状態となるが、肉眼では緑色ＬＥＤ３８Ａが常時発光しているように映る。

この点は赤色ＬＥＤ３８Ｂ，青色ＬＥＤ３８Ｃについても同様で、実際にこれら赤色ＬＥＤ３８Ｂ，青色ＬＥＤ３８Ｃが発光しているのはＰＷＭ信号４６におけるパルスＰとＰとの間の時間であり、パルスＰが出力されている時間は消灯状態にあるが、パルスＰの時間間隔は極めて短いため、肉眼的には赤色ＬＥＤ３８Ｂ，青色ＬＥＤ３８Ｃは点灯状態を維持しているように映る。

但し図３に示しているように、通常のオン・オフ信号４８は一旦Ｈ出力状態となったら、そのＨ出力状態を長く維持するため、肉眼的に見て赤色ＬＥＤ３８Ｂ，青色ＬＥＤ３８Ｃが同時に発光している状態に映ることは無く、何れか一方のみが発光した状態として映る。

尚、緑色ＬＥＤ３８Ａ，赤色ＬＥＤ３８Ｂ，青色ＬＥＤ３８Ｃは、図３に示しているように瞬間的に見て常に何れかが点灯した状態にあり、且つ３つのＬＥＤを合わせた全体の光量は常に一定の１００％に維持される。

図３は緑色ＬＥＤ３８Ａ，赤色ＬＥＤ３８Ｂ及び青色ＬＥＤ３８Ｃの点灯・消灯の関係の説明のために模式的に表したもので、実際には、この例では肉眼的に見て上記のように赤色ＬＥＤ３８Ｂと青色ＬＥＤ３８Ｃとが同時に発色した状態となることは無い。
図４には、これら緑色ＬＥＤ３８Ａと赤色ＬＥＤ３８Ｂ及び青色ＬＥＤ３８Ｃによる発色の関係が示されている。

この図４は吐水温度を表示する際の各ＬＥＤの発光パターンを表したもので、同図に示しているように緑色ＬＥＤ３８Ａは肉眼的には常に点灯状態に維持されている。
一方赤色ＬＥＤ３８Ｂ，青色ＬＥＤ３８Ｃについては肉眼的に見た場合にも両方とが同時に点灯している状態は無く、何れか一方が点灯しているときには他方は消灯状態にあり、また一方が消灯状態にあるときには他方は点灯状態にある。
尚且つこの例では、それら赤色ＬＥＤ３８Ｂ及び青色ＬＥＤ３８Ｃの何れか一方が必ず点灯した状態にある。

この例では、上記のように緑色ＬＥＤ３８Ａは肉眼的に見て常に点灯状態にあり、その光量は吐水温度が中間の温度にあるときに最も多くなる。
そしてこの状態から吐水温度が高くなるに連れて緑色ＬＥＤ３８Ａの光量が少なくなり、またこれと同時に赤色ＬＥＤ３８Ｂの光量が漸次増大する。その結果として緑色ＬＥＤ３８Ａからの光と赤色ＬＥＤ３８Ｂからの光を合成した全体の色は、温度の上昇に連れて赤みが強くなった色となる。

逆に吐水温度が低下するに連れ、緑色ＬＥＤ３８Ａの光量は漸次減少する一方で、今度は青色ＬＥＤ３８Ｃからの光量が漸次増大し、その結果として緑色ＬＥＤ３８Ａからの光と青色ＬＥＤ３８Ｃからの光を合成した全体の色は温度の低下に連れて漸次青みが強くなった色となる。

図５，図６及び図７は、図４のＰ_１，Ｐ_２及びＰ_０における各ＬＥＤの点灯・消灯状態を表したもの、即ち合成色がオレンジ色となるとき，水色となるとき及び緑色となるときの各ＬＥＤの点灯・消灯状態を表したものである。

図５に示しているように、図４のＰ_１では緑色ＬＥＤ３８Ａと赤色ＬＥＤ３８Ｂとがそれぞれ５０％の比率で点灯し、その結果全体の合成色はオレンジ色となる。
このとき青色ＬＥＤ３８Ｃは常時消灯状態に維持される。

一方図６は全体の合成色が水色であるときの各ＬＥＤの点灯・消灯状態を表したもので、このときには緑色ＬＥＤ３８Ａと青色ＬＥＤ３８Ｃとがそれぞれ５０％の比率で点灯し、その結果全体の合成色が水色となる。
このとき赤色ＬＥＤ３８Ｂは常時消灯状態に維持される。

次に図７は全体の合成色が緑色であるときの各ＬＥＤの点灯・消灯状態を表したもので、図示のようにここでは常時緑色ＬＥＤ３８Ａのみが点灯状態を維持し、赤色ＬＥＤ３８Ｂ及び青色ＬＥＤ３８Ｃは常時消灯状態に維持される。
そのため緑色ＬＥＤ３８Ａの色のみ、即ち緑色のみが発色される。

以上のようにして、本例では緑色ＬＥＤ３８ＡのみＰＷＭ信号４６にて発光制御し、他の２つのＬＥＤ即ち赤色ＬＥＤ３８Ｂ，青色ＬＥＤ３８Ｃについては通常のオン・オフ信号４８及びＰＷＭ信号４６の反転信号にて発光制御、即ち何れか１つの発光のみをＰＷＭ信号４６にて発光制御しているにもかかわらず、吐水の温度に応じてほぼ全体の色が青色から赤色に到るまで無段階で連続的に色を変化させ、吐水の温度変化に応じこれに追従して良好にその表示を行う。

かかる本例の色制御装置４０によれば、制御のためのマイコン３６として安価且つ小型のものを用いることができ、色制御装置４０に要するコストを低減できるとともに、色制御装置４０の占めるスペースを少なくすることができる。

また本例によれば、ＬＥＤ発光装置３４からの発光量を常に一定の１００％発光に維持することができ、ＬＥＤ発光装置３４からの光が所謂ゆらめき、即ち光量が変化することによって光がゆらゆらと揺れた感じとなる現象を防止して、見るものに不安な感じを与える問題を無くすことができる。

以上は水栓における吐水の温度を表示するための色制御装置に本発明を適用した場合の例であるが、本発明は水栓の吐水温度以外に、浴槽の水の温度やその他水回り設備の水の温度を色の変化によって表示するための装置として適用することも可能であるし、更にはまたそのような水回り設備以外の各種設備ないし装置における色制御装置として適用することも可能であるし、また連続的に色を変化させるものではない場合にも適用可能であるなど、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の適用対象としての水栓の一例を示す図である。 本発明の一実施形態の色制御装置を示す図である。 同実施形態の色制御装置の制御内容をタイムチャートで示す図である。 同実施形態の色制御装置によるＬＥＤの発光パターンを示す図である。 図４のＰ_１における各ＬＥＤの点灯・消灯状態を表す図である。 図４のＰ_２における各ＬＥＤの点灯・消灯状態を表す図である。 図４のＰ_０における各ＬＥＤの点灯・消灯状態を表す図である。 従来用いられている色制御装置を制御のタイムチャートとともに示す図である。

１０ 水栓
３４ ＬＥＤ発光装置
３８Ａ 緑色ＬＥＤ
３８Ｂ 赤色ＬＥＤ
３８Ｃ 青色ＬＥＤ
４０ 色制御装置
４２ ＰＷＭポート
４４ 通常ポート
４６ ＰＷＭ信号
４８ オン・オフ信号

Claims (1)

1. 互いに異なった色の光を発光する３色のＬＥＤを組み合わせて１つのユニットとなし、各ＬＥＤからの光の合成によって様々な色を発色するＬＥＤ発光装置の各ＬＥＤの発光を制御して色制御を行う色制御装置において、
   前記３色のＬＥＤの内の何れか特定の色のＬＥＤについてはＰＷＭポートから出力されたＰＷＭ信号の供給により点灯・消灯を制御し、
   残る２色のＬＥＤの内の何れか一方については非ＰＷＭポートである通常ポートからの通常のオン・オフ信号と前記ＰＷＭ信号の反転信号との供給により、前記何れか特定の色のＬＥＤの消灯時に点灯させ、点灯時に消灯させるように発光制御し、
   また何れか他方については前記オン・オフ信号の反転信号と前記ＰＷＭ信号の反転信号との供給により、前記特定の色のＬＥＤ及び前記一方のＬＥＤの消灯時に点灯させ、点灯時に消灯させるように発光制御することを特徴とする色制御装置。

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