JP4552213B2 - 発光素子による照明灯 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁や高層ビル等の演出用イルミネーションや装飾として使用するのに適した、指向性の発光素子を多数用いた照明灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
屋外に設置される照明灯は、白熱電球、蛍光灯、不活性ガス放電管、ハロゲンランプ、エレクトロルミネッセンスなどが使用されていた。これらの照明灯は、発光面がある程度の大きさをもって拡散光を発するため、指向性を持たせて遠方からでも照明灯が見えるようにするためには、大きなコンデンサレンズや凹面鏡などの集光光学系を必要としていた。また各照明灯は単色を発するものであり、多岐に渡る色をつくりだすには、各色の照明灯を組み合わせて加法混色する。そのため、近距離からの観察では組み合わせた各単色がそのまま見えてしまい、自然な混色として観察できない。
【０００３】
一方、電子機器のパイロットランプなどとして、小型で消費電力が少ないフォトダイオード（ＬＥＤ）などの半導体の発光素子が多用されるようになり、低価格化している。フォトダイオードなどは発光面が微小であり、発光物質と、発光の拡散あるいは集光をするための微小レンズとが一体化したモジュールとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の照明灯では、遠方からでも見えるようにするためには、大きな集光光学系を必要とし、照明灯を組み合わせて任意の色をつくり出しても近距離では自然な混色として観察できない。
【０００５】
そこで本発明ではこのような点を改善するためなされたもので、極めて小型でありながら照明方向が全方位方向または特定方向に指向性を持たせることができ、近距離で観察しても自然な混色として観察できる照明灯を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明を適用する照明灯は、実施例に対応する図１に示すとおり、可撓性のプリント基板１０上に、多数の指向性発光素子１１を並べ、プリント基板１０の折り曲げ程度により照明方向が全方位方向または特定方向に指向性を持つことを特徴とする。
【０００７】
多数の指向性発光素子１１を複数の異なる色の発光素子で構成することにより、加法混色が得られる。
【０００８】
複数の異なる色の発光素子１１が発光制御回路に連結され、発光制御回路により各色の発光素子を選択して動作させることにより色調が変化し、所望の加法混色が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面により詳細に説明する。
図１は本発明を適用する照明灯の一実施例の側面図である。この図の照明灯１は、半球円筒形のプリント基板１０の外側面上に、発光ダイオード１１が多数並べられ、発光制御回路が組み込まれているキャップ１６が被せられている。キャップ１６には発光制御回路を電源に繋ぐためのコネクタ１７が取り付けられている。
【００１０】
個々の発光ダイオード１１は、図２に示すとおり、リード線１４Ａおよび１４Ｂに繋がるＰＮジャンクション１２を持ち、先端部が球形凸レンズ１３となっている透明プラスチックカバーで封じられている。したがって、ＰＮジャンクション１２からの発光は、凸レンズ１３を通ることによってＯを中心とする僅かな開き角θを持ったペンシルビームとなり、強い指向性になる。
【００１１】
プリント基板１０は半球円筒形となっているが、原型は図３に示ように、放射状に櫛歯９が形成され、外周が円形の平板である。この平板はベークライトで作製されて可撓性がある。各櫛歯９にはスルーホール８の導体が形成され、裏面には回路導体が印刷されている。各スルーホール８には発光ダイオード１１が差し込まれ、リード線１４Ａおよび１４Ｂが回路導体に接続する。尚、この例の照明灯では４３２個の発光ダイオード１１が取り付けられている。各櫛歯９は板厚に沿って撓められ、その先端９ａが、図４に示すベークライト円板６の外周内側に櫛歯と同一数穿たれた各溝孔５に填め込まれて、プリント基板１０は半球円筒形を形成する（図１参照）。ベークライト円板６にはコネクタ１７側と発光ダイオード１１側との間を結ぶ配線を通す孔３があけられている。
【００１２】
この照明灯１を、コネクタ１７により電源側と接続することにより、発光ダイオード１１が発光する。この発光は、開き角θのペンシルビームで指向性があるから、半球円筒形の半球面および円筒面の前方だけ、すなわち観察方向だけに向かい、不要な方向、照明灯１の後方の発光成分がないから、照明傘などの凹面鏡やコンデンサレンズなどを使用しなくても光エネルギの効率的利用が図れる。
【００１３】
この半球円筒形の照明灯１を、半球面を観察位置が近い方向に向け、円筒面を観察位置が遠い方向に向ける。例えば高所に、図５の如く下向きに照明灯１を配置し、広範囲から観察すると、直下近傍にいる者Ａは近距離で半球面Ｒの先端付近を観察し、周辺にいる者Ｂは遠距離から円筒面Ｃを観察する。半球面Ｒにある各発光ダイオード１１の発光ビームの中心方向Ｏは半球中心からの放射状に広がり、円筒面Ｃにある各発光ダイオード１１の発光ビームの中心方向Ｏは円筒中心からは広がるが直線方向（上下方向）には広がらずに平行である。したがって、近距離者Ａは疎に照明を観察し、遠距離者Ｂは蜜に照明を観察することになるから、近距離者Ａにとっては必要以上に明るく感じることがなく、遠距離者Ｂでも十分な明るさで観察できる。
【００１４】
図６は、図１の照明灯１のキャップ１６に組み込まれる発光制御回路の例で、発光ダイオードとして、赤色発光ダイオード１１Ｒ、緑色発光ダイオード１１Ｇ、および青色発光ダイオード１１Ｂの三色のＬＥＤユニット２０を使い、加法混色によって各種の色を観察できるようにしたものである。この回路は、ＬＥＤユニット２０の各発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに発光電力を与えるＤＣ電源回路２１の系統と、発光電力のオン／オフ信号を与えるシリアル送信器２２および演出データ発生回路２３を有する制御系統からなる。尚、ＬＥＤユニット２０の各発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、図１の発光ダイオード１１として表示されているところに取り付けられるものである。
【００１５】
図６の回路で、演出データ、例えば赤、緑、青を１０秒おきに点灯するといったような演出のデータが発生回路２３からシリアル送信器２２に送られ、シリアル送信器２２からオン／オフのシリアル信号がＬＥＤユニット２０内のスイッチ２５の操作端に供給される。一方、ＤＣ電源回路２１からは、ＬＥＤユニット２０内のスイッチ２５を介して直流電圧が印加されており、操作端のオン／オフ信号にしたがって、順に発光ダイオード１１Ｒ（赤）、１１Ｇ（緑）、１１Ｂ（青）が発光する。点灯の演出データを変え発光ダイオード１１Ｒと１１Ｇを同時に発光させれば黄色の観察ができる。
【００１６】
図７は同じく発光制御回路の別な例で、発光ダイオードとして各々０〜２５６階調の調光が可能な、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および青色発光ダイオードが組み込まれた照明灯１を制御するものである。
【００１７】
図７に示すとおり、この発光制御回路は、発光の演出データが供給されるシリアル信号線３０とはフォトカプラ３１で電気的には隔てられ、光電的に結合されている。そして回路は、４個のシフトレジスタ３２・３２Ｒ・３２Ｇ・３２Ｂ、マグニチュアートコンパレータ３３、アドレス設定スイッチ３４、３個のデータラッチ回路３５Ｒ・３５Ｇ・３５Ｂ、３個のデジタルコンパレータ３６Ｒ・３６Ｇ・３６Ｂ、３個のＬＥＤドライバ３７Ｒ・３７Ｇ・３７Ｂ、および８ビットのバイナリーカウンタ３８からなる。尚、各符号中に付されたＲ・Ｇ・Ｂは、赤色・緑色・青色の系統を示すものである。照明灯１の各色発光ダイオードはシリアルに接続され、ＬＥＤドライバ３７Ｒ・３７Ｇ・３７Ｂを作動端とするスイッチを経由し、保護抵抗３９を介して直流電源に接続される。
【００１８】
図７の回路で、シリアル信号線３０には３２ビットシリアル信号の演出データ送られてくる。３２ビットシリアル信号のうち、はじめの８ビットは赤色の調光データ、次の８ビットは緑色の調光データ、その次の８ビットは青色の調光データ、最後のビットはアドレスデータが乗っており、シリアル信号フォーマットにしたがって、８ビットずつに分配され、各々シフトレジスタ３２、３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂに送られる。シフトレジスタ３２からマグニチュアートコンパレータ３３に入力したアドレスデータは、アドレス設定スイッチ３４で設定されているデータと比較決定される。アドレスデータとアドレス設定値が一致した時、残りのシフトレジスタ３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂの各８ビットデータは、調光データとしてデータラッチ回路３５Ｒ・３５Ｇ・３５Ｂにそれぞれ取り込まれ、さらにデジタルコンパレータ３６Ｒ・３６Ｇ・３６Ｂで、８ビットのバイナリーカウンタ３８との比較がされる。デジタルコンパレータ３６Ｒ・３６Ｇ・３６Ｂから出力されるデータは、ＬＥＤドライバ３７Ｒ・３７Ｇ・３７Ｂを介して、照明灯１に組み込まれた赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および青色発光ダイオードを調光させる。
【００１９】
赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および青色発光ダイオードは各々０〜２５６階調の調光が可能なため、３原色の調光調整による加法混色により、ほぼフルカラーの発光が可能である。
【００２０】
上記実施例の照明灯１は、半球円筒形となって、半球面側では半球面の中心から広がる方向を照明し、円筒面側では円筒中心線から広がる方向を照明し直線方向には広がらないという指向性を持つが、その外の指向性を持たせることも可能である。例えば照明灯１のプリント基板を球形に仕上げれば、全方向に照明が可能となり、またプリント基板を平板のままにしておけば、発光ダイオードの狭指向性がそのまま現れる。
【００２１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明を適用した照明灯は、多数の発光ダイオードを使用することにより、小型でありながら照明方向を全方位方向または特定方向に指向性を持たせることができる。また発光色の異なる発光ダイオードを組み合わせて使用することにより、近距離で観察しても自然な色に観察できる照明灯を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する照明灯の一実施例の外観図である。
【図２】本発明を適用する照明灯に使用される発光ダイオードの例を示す図である。
【図３】本発明を適用する照明灯に使用されるプリント基板の原型板の例を示す平面図である。
【図４】プリント基板に組み合わされる円板の例を示す平面図である。
【図５】本発明を適用する照明灯の指向性を説明する図である。
【図６】本発明を適用する照明灯に使用される発光制御回路の例を示すブロック図である。
【図７】同じく発光制御回路の別な例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１・１Ｒ・１Ｇ・１Ｂは照明灯、３は孔、５は溝孔、６はベークライト円板、８はスルーホール、９は櫛歯、９ａは先端、１０はプリント基板、１１・１１Ｒ・１１Ｇ・１１Ｂは発光ダイオード、１２はＰＮジャンクション、１３は凸レンズ、１４Ａ・１４Ｂはリード線、１６はキャップ、１７はコネクタ、２０はＬＥＤユニット、２１はＤＣ電源回路、２２はシリアル送信器、２３は演出データ発生回路、２５はスイッチ、３０はシリアル信号線、３１はフォトカプラ、３２・３２Ｒ・３２Ｇ・３２Ｂはシフトレジスタ、３３はマグニチュアートコンパレータ、３４はアドレス設定スイッチ、３５Ｒ・３５Ｇ・３５Ｂはデータラッチ回路、３６Ｒ・３６Ｇ・３６Ｂはデジタルコンパレータ、３７Ｒ・３７Ｇ・３７ＢはＬＥＤドライバ、３８はバイナリーカウンタ、３９は保護抵抗である。

Claims (3)

1. 可撓性のプリント基板上に多数の指向性発光素子を並べて取り付け、該プリント基板の複数列の該指向性発光素子が外側になるように半球形に折り曲げることによって該指向性発光素子の照明方向が半球形の外向きの全方位方向に、又は該撓性のプリント基板の複数列の該指向性発光素子が外向きになるように球形に折り曲げることによって該指向性発光素子の照明方向が球形の外向きの全方位方向に、又は該可撓性のプリント基板の複数列の該指向性発光素子が外向きになるように該指向性発光素子の向きを特定方向に指向性を持たせるように折り曲げる角度を変えて半球円筒形にすることによって半球円筒形の外向きの全方位方向の特定方向に、又は該撓性のプリント基板の複数列の指向性発光素子が外向きになるように円筒形に曲げることによって該の指向性発光素子の照明方向が円筒形の外向きの全方位方向に、指向性を持たせることを特徴とする照明灯。
2. 前記した多数の指向性発光素子が複数の異なる色の発光素子であることを特徴とする請求項１に記載の照明灯。
3. 前記した複数の異なる色の発光素子が発光制御回路に連結され、該発光制御回路により各色の発光素子を選択して動作させることにより色調が変化することを特徴とする請求項１に記載の照明灯。

Images