JP5341101B2 - 光出力装置 - Google Patents

Description

本発明は、光出力装置に関し、とりわけ、装置の列のように配設されるディスクリート光源を用いる光出力装置に関する。

ＬＥＤなどの光出力装置の列であって、「列」が任意の長さに切られ得るように設計される光出力装置の列を供給することは既知である。装飾用の照明製品を提供するため、電源には１つの端部が接続される。

このタイプの装置は、以前はネオン照明又は蛍光灯が用いられていたであろう建築アプリケーション及び看板のバンド照明（例えば、ガソリンスタンド）のために用いられる。列は、可撓性であり、耐水性があり、且つロバストであるよう設計され得る。ＬＥＤは、一般に、ヒートシンク及び光学部品を内蔵する、密封装置である。

このタイプの装置に関連する問題は、今まで通り列の長さを短くすることを可能にしながら、列の中の個々の光出力装置のオン／オフ状態及び／又は出力レベルを制御する方法である。

本発明によれば、光出力装置であり、
− 電源に接続するための電源接続部と、
− 前記電源接続部から延在する列に配設される複数の光源装置構成であって、前記列において、隣接する光源装置構成が、少なくとも１本の電力供給線及び少なくとも１本の電力戻り線を有する電気コネクタ構成と共に接続され、前記コネクタ構成が、少なくとも１つの制御信号を運ぶよう適合される複数の光源装置構成と、
− 複数の制御回路であって、各光源装置構成が、前記制御信号に基づいた前記光源装置構成の出力の独立制御を供給するために前記複数の制御回路のうちの制御回路と関連づけられる複数の制御回路とを有する光出力装置であって、
前記装置が、隣接する光源装置構成の対の間の前記コネクタ構成の接続を切ることによって長さを短くされることができ、
前記電源から延在する残りの光源装置構成が、前記制御信号によって独立制御される光出力装置が提供される。

本発明の装置は、前記列内の前記光源装置構成と関連づけられるマイクロコントローラを用いる。その場合、前記列の全光源装置構成を制御するのに単一のデータ線（又は前記電力線のうちの１つを通じて変調されるデータ信号）が用いられ得る。前記電力供給線及び前記電力戻り線は、例えば、ワイヤであり得る。

少なくとも１つの制御回路は、駆動信号が供給される入力部と、各々の前記光源装置構成を制御するための出力部と、制御信号を受け取るための制御入力部と、制御信号を出力するための制御出力部とを有し得る。その場合、前記回路は、選択的に、駆動信号（電圧又は電流）を前記光源装置構成に接続することができる。

これは、制御回路を、それらの制御入力部及び制御出力部を用いてつなぎ合わせることを可能にする。この方法においては、前記制御回路は、共通制御線（例えばワイヤ）又は制御線のセット（例えばワイヤ）に沿って設けられることができ、故に、前記制御線は、前記制御回路又は制御回路群の間で共用され得る。

前記複数の制御回路は、或る制御回路の前記制御出力部が次の制御回路の前記制御入力部に接続されるように直列に接続され得る。これは、光源装置構成群を制御するのに単一のデータ線を用いることを可能にする。前記制御信号は、回路から回路へ渡される。

各制御回路の前記制御入力部は、好ましくは、シリアルデータ信号を受け取り、前記シリアルデータ信号の１ビット以上に依存して前記出力部に対する前記駆動信号のスイッチングを制御するよう適合される。この方法においては、多数の前記制御回路の制御を達成するために、シリアルデータ信号が、共用制御信号線を用いて制御回路から制御回路へ渡され得る。例えば、各制御回路の前記制御出力部は、シリアルデータ信号であって、前記シリアルデータ信号から前記シリアルデータ信号の前記１ビット以上が取り除かれたシリアルデータ信号を出力するよう適合され得る。従って、各制御回路は、シリアル制御ワードの事前に割り当てられた部分に応答し、次いで、次の制御器がその制御信号に応答することができるように前記制御ワードのこれらの部分を取り除く。

前記電力供給線は、電流源出力電流を運ぶことができ、これは、前記光源装置構成及び関連制御回路が、前記電力供給線に沿って直列に接続され得ることを意味する。前記列が或る長さに切られる場合でも、前記残りの光源装置構成の輝度は変わらないであろう。その場合、前記列の端部は、好ましくは、電流帰還経路が設けられるように、前記電力供給線と前記電力戻り線とを接続するコネクタを有する。

他の例においては、前記電力供給線は、駆動電圧を運び得る。その場合、前記光源装置構成及び関連制御回路は、前記電力供給線と前記電力戻り線との間に並列に接続され得る。

各制御回路は、マイクロコントローラを有し得る。

前記電気コネクタ構成は、前記電力供給線及び前記電力戻り線に加えて前記制御信号のための制御線を有することができ、さもなければ、前記制御信号は、前記電力線のうちの１つにおいて（変調され）供給される。

本発明は、請求項において列挙されている特徴の全てのあり得る組み合わせに関することに注意されたい。

ここで、添付図面を参照して、本発明の例を詳細に説明する。

本発明の光出力装置の第１例を示す。 制御回路がどのように制御され得るかを示す。 本発明の光出力装置の第２例を示す。 製品全体の例の外観を示す。

異なる図で同様のパーツを示すのに同じ参照符号が用いられている。

本発明は、各光源装置構成がマイクロコントローラと関連づけられる光出力装置を提供する。マイクロコントローラは、光出力装置のオン／オフ状態を制御する。

図１は、本発明の装置の第１例を示している。この例においては、光源装置構成はＬＥＤである。ＬＥＤ列は、図１において破線で示されている幾つかの単位セル５を有する。各単位セル５は、ワイヤ１及び２の形態の２本の電力線と、ＬＥＤ４（又はＬＥＤ群４）と、抵抗器３と、マイクロコントローラ７と、ワイヤ１８の形態のデータ線とを有する。電力線１は、戻り線であり、電力線２は供給線である。

マイクロコントローラ７は、データ線１８上の信号によって制御される。図１に示されているように、或るマイクロコントローラ７からの出力は、列の中の次のマイクロコントローラの入力部に供給され、故に、マクロコントローラは直列に接続される。

この例においては、マイクロコントローラは、２つの電力出力部１６ａ及び１６ｂを持ち、マイクロコントローラの機能は、基本的に、電力線２からの駆動信号（電流又は電圧）を電力出力部１６ａ、１６ｂのうちの選択された１つに接続することである。

従って、マイクロコントローラ７は、データ線１８において供給される入力に基づいて、電力線２からの電力をワイヤ１６ａ又はワイヤ１６ｂに伝達するであろう。ワイヤ１６ａは、ＬＥＤ４のための電源として機能し、故に、電力が１６ａに供給される場合、ＬＥＤ４はオンにされるであろう。

電力がワイヤ１６ｂに供給される場合、抵抗器３に電力が供給され、故に、電圧差は一定なままである。この抵抗器は、必要とされないかもしれない。その場合には、ＬＥＤが選択されない場合、電流は、単に、ＬＥＤを迂回する。

別の実施例においては、バイパス機構が、ＬＥＤを連続的に又は断続的に短絡するために用いられ得る。断続短絡機能は、電力線２において電流路を切断せずに減光を供給する方法として用いられ得る。このバイパス機構は図１には示されていない。

マイクロコントローラ７に供給電圧又は基準電圧を供給するために付加的な接続がなされ得る。例えば、図１に示されているワイヤ１６ｃは、マイクロコントローラに、電力供給のための基準電圧を供給する。

ＬＥＤ装置の例においては、これらは、電流駆動装置である。結果として、ＬＥＤは、それらの電力を、電力線２を供給する中央電流源から受け取ることができる。電流源を用いることにより、（図１におけるＬＥＤのような）直列接続されているＬＥＤは、全て、同じ電流によって駆動され、それ故、同じ輝度を持つであろう。チェーンの中のＬＥＤの個数は、輝度に影響を及ぼさないであろう。勿論、電流源電源は、最大数の直列接続ＬＥＤを通るオン電流が駆動され得る十分な電力／電圧を持つ必要がある。

マイクロコントローラは、電力線１又は２によって給電され、それは、各モジュール内にある。

データ線１８を通してマイクロコントローラによって受け取られたデータは、列の中の次のマイクロコントローラに転送される。好ましくは、マイクロコントローラ７は、次のマイクロコントローラが、列の中のどこに位置するのか、データのどの部分を用いるべきなのかを知るようにこのデータを修正する。例えば、全てのマイクロコントローラが、最初のデータシンボルを用い、最初のシンボルを除く全データ列を転送してもよい。

図２は、データ列「１１０」が、どのように、データ線１８に入力され、マイクロコントローラによって解釈されるのかを、より詳細に示している。最初のマイクロコントローラ７は、この列の中の最初のシンボル「１」を用いて、その対応するＬＥＤ４がオンにされるべきであることを決定する。前記マイクロコントローラは、データ列の中の最初の要素を除去し、その制御出力部を用いて次のマイクロコントローラに残りのデータ「１０」を転送する。前記制御出力部は、データ線１８が続くことを規定する。同様に、前記次のマイクロコントローラは、ＬＥＤをオンにし、最後のマイクロコントローラにデータ「０」を転送し、これは、そのＬＥＤをオフにする。

この実施例においては、データ線１８は１本しか示されていない。しかしながら、多数のデータ線１８、又はデータ線とマイクロコントローラのための低電力供給部との組み合わせが用いられてもよい。

マイクロコントローラの例として、６ピン、８ビットのフラッシュ・マイクロコントローラ、例えば、マイクロチップ・テクノロジー社のPIC10F200/202/204/206が用いられ得る。

図１の例において、２本の電力線２及び１は、供給線及び戻り線の役割を果たす。電力線１及び２の間には電流電源が接続され、列の末端においては、電力線１及び２の間にエンドコネクタが必要とされる。

図１の構造は単位セルで構成されることから、マイクロコントローラによる制御が効かなくなることなしに、列の長さが短くされ得る。
図１においては、単位セル５は直列に接続されている。しかしながら、単位セルを並列に接続することも可能である。これは図３に示されている。

この例においては、各マイクロコントローラが、電力線２からの電力の切り換えを制御し、電力線２が、各マイクロコントローラ７に並列につながる。マイクロコントローラからの２つの出力部１６ａ、１６ｂは、戻り電力線１に対して並列である。

並列接続手法の利点は、１つのＬＥＤの故障が他のＬＥＤに問題をもたらさないことである。

この例においては、電力線２は、全てのＬＥＤの両端に同じ電圧が印加されるように、電圧駆動され得る。この例においては、ワイヤ１６ａはＬＥＤに接続される。別の実施例においては、他のＬＥＤと並列接続される場合のＬＥＤの動作をより安定させるために、ワイヤ１６ａはＬＥＤと抵抗器との組み合わせに接続され得る。

ワイヤ１６ｃは、マイクロコントローラのための電力供給部として用いられる。

図３の単位セルは並列であるが、マイクロコントローラに対するデータ線１８の同じ直列接続が設けられる。

図４は、並列接続と直列接続との組み合わせを供給する構成を示している。この列の中の最初の素子３０は、より大きいように示されており、並列接続の開始を示している。次の４つのＬＥＤ回路は直列である。この複合型のソリューションは、供給線が直列接続ＬＥＤのセット（この例においては４つのＬＥＤのセット）に給電するように、供給線上の供給電圧を、単一のＬＥＤ４の供給電圧より高くすることを可能にする。それにもかかわらず、このシステムは、長さを短くされ得る。図４は、ローカルな個々のＬＥＤ制御回路のための制御信号を生成し、駆動信号を供給する電源及び主制御器３２も概略的に示している。

図４は、１つの分岐しか示していないが、図４に示されているような分岐は、たくさん並列接続され得る。

マイクロコントローラ及びＬＥＤは、単一のディスクリート装置に統合され得る。上記のように、マイクロコントローラは、ＬＥＤの光度を制御するのにも用いられ得る。これは、例えば、ＬＥＤの位置においてローカルなパルス幅変調を実施するマイクロコントローラを用いて達成され得る。

別の例においては、異なる抵抗を持つ幾つかの出力コネクタを備えるマイクロコントローラを用いて輝度制御が実施され得る。（図２のような）電圧駆動アプリケーションの場合は、異なる電圧降下、並びにＬＥＤ駆動電圧及び出力輝度における対応する変化を供給するために、コントローラ７からの異なる出力抵抗が用いられ得る。

随意に、制御信号を、電力線２などの別のワイヤに重畳することによって、データ線１８が取り除かれ得る。これは、既存のＬＥＤ列を用いて本発明を実施することを可能にすることができ、故に、本発明のシステムは、既存のＬＥＤ列と旧版互換性を持つ。

一般に、マイクロコントローラ７は、ＬＥＤを駆動するために、電力供給入力部を（制御入力に基づいて）選択的に出力部にルーティングすることを可能にする任意の電気部品であり得る。好ましくは、ＬＥＤを迂回する第２出力部がある。例えば、簡略化した装置は、データ線１８に接続されるトランジスタを有し得る。その場合、データ線が、トランジスタを選択的にオン又はオフに切り換え、それによって、電力線共通入力部とＬＥＤを駆動する出力部との間のスイッチングをもたらす。

各光源装置構成は、単一の光源又は多数の光源を有し得る。光源は、単一のＬＥＤ又は多数のＬＥＤを有してもよく、１つの制御回路が多数の光源を制御してもよい。他のタイプの光源も用いられ得る。１つの制御回路が多数の光源のためのものである場合、多数の光源は、異なる色、例えば、赤色、緑色及び青色であってもよく、従って、単色光源のカラーサブピクセルを規定する。

上記の例においては、制御回路は、輝度を制御するためのものである。制御回路の別の機能は、プログラムされる一連のオン／オフ状態であり得る。例えば、制御回路は、ＬＥＤを１秒の周期で点滅させるよう命令され得る。他の例においては、制御回路は、所定の平均周波数（例えば１ＭＨｚ）でＬＥＤをランダムにオン／オフにするよう命令され得る。他の例においては、制御回路は、オン／オフ状態の連続であって、この連続の始めから実施し続けるオン／オフ状態の連続で命令され得る。

従って、制御回路は、様々なプログラム可能な光学的機能及び効果を実施するのに用いられ得る。これらの効果を制御するために、個々の制御回路に供給される信号を制御するために、装置全体のための照明制御器が設けられる。

当業者には様々な変形例が明らかであろう。

Claims (12)

1. 電源に接続するための電源接続部と、
   前記電源接続部から延在する列に配設される複数の光源装置構成であって、前記列において、隣接する光源装置構成が、少なくとも１本の電力供給線及び少なくとも１本の電力戻り線を有するコネクタ構成と共に接続され、前記コネクタ構成が、少なくとも１つのシリアルデータ信号を運ぶ、前記複数の光源装置構成と、
   複数の制御回路であって、各光源装置構成が、前記シリアルデータ信号に基づいて前記光源装置構成の出力の独立制御を供給するための前記複数の制御回路のうちの一の制御回路と関連づけられる、前記複数の制御回路とを有する、光出力装置であって、
   前記光出力装置が、隣接する光源装置構成の対の間の前記コネクタ構成の接続を切ることによって長さを短くされることができ、
   前記電源から延在する残りの光源装置構成が、前記シリアルデータ信号によって独立制御され、
   前記複数の制御回路が、それぞれ、
   駆動信号が供給される入力部と、各々の前記光源装置構成を制御するための出力部と、前記シリアルデータ信号を受け、前記シリアルデータ信号の１ビット以上に依存して前記出力部に対する前記駆動信号のスイッチングを制御するための制御入力部と、前記スイッチングの制御後に、前記シリアルデータ信号から前記シリアルデータ信号の前記１ビット以上が取り除かれたシリアルデータ信号を出力するための制御出力部とを有する光出力装置。
2. 各光源装置構成が、複数の光源装置を有する請求項１に記載の装置。
3. 前記複数の制御回路が、或る制御回路の制御出力部が次の制御回路の制御入力部に接続されるように直列に接続される請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記電力供給線が電流源出力電流を運ぶ請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記光源装置構成及び関連制御回路が、前記電力供給線に沿って直列に接続される請求項４に記載の装置。
6. 前記列の端部が、前記電力供給線と前記電力戻り線とを接続するコネクタを有する請求項５に記載の装置。
7. 前記電力供給線が駆動電圧を運ぶ請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記光源装置構成及び関連制御回路が、前記電力供給線と前記電力戻り線との間に並列に接続される請求項７に記載の装置。
9. 前記光源装置構成及び関連制御回路が、複数の並列分岐として接続され、各分岐が、前記電力供給線に沿って直列に接続される複数の光源装置構成及び関連制御回路を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
10. 各制御回路がマイクロコントローラを有する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記コネクタ構成が、前記電力供給線及び前記電力戻り線に加えて前記シリアルデータ信号のための制御線を有する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記シリアルデータ信号が、前記電力供給線及び前記電力戻り線のうちの１つにおいて供給される請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。

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