JPH086519A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽電池と蓄電池を用いた表示装置において
リチウム二次電池、ニッケルカドミウム電池等、出力電
圧が約１．５ボルトの蓄電池１個を用いて点灯電圧約２
Ｖの発光ダイオードを点灯する。 【構成】 所定の周波数でオンオフする半導体スイッチ
を設け、半導体スイッチのオンのとき蓄電池によって充
電されるコンデンサを備え、半導体スイッチがオフのと
きにコンデンサに充電された電荷が蓄電池の電圧に加算
されるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電池の電圧を昇圧する昇
圧回路に関する。さらに本発明は１個の電池の電圧を昇
圧回路により昇圧して発光ダイオードを発光させる表示
装置の改良に関するものである。本発明はさらに太陽電
池を用いて昼間に太陽光により発電した電力を夜間に使
用することにより、外部からの電力供給や電池の交換な
どを必要とせず半永久的に使用できる工事現場の標識
灯、駐車場のポールサイン、中央分離帯の標識灯、魚網
の標識灯、 小型海洋ブイの標識灯、住宅の鍵穴表示
灯、呼鈴表示灯、自転車のテールランプ、夜釣りのウキ
及びビルの壁面に多数の表示装置を所定の位置に配列し
て構成する夜間のモチーフ装飾に関する。

【０００２】

【従来の技術】出力電圧が約１．５Ｖのアルカリ電池、
又はリチウム電池を１個用いて発光ダイオードを発光さ
せる従来の表示装置においては、発光ダイオードを発光
させるのに必要な最低電圧（以後点灯電圧と称する）が
赤色光の発光ダイオードで１．６〜１．７Ｖ、黄色光や
緑色光の発光ダイオードで１．８〜２．０Ｖであるの
で、電池の電圧を昇圧する必要がある。昇圧装置の従来
の例としては発振回路を用いて所定周波数の交流電圧を
発生させ、その交流電圧を変圧器により例えば２〜３Ｖ
に昇圧する。次にこの交流電圧を整流して直流に変換す
ることにより電池の出力電圧を昇圧している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の昇圧装置では、
変圧器を用いるので重量が増加するとともに、容積及び
価格も増加する。この点を解決するのが課題であった。
本発明は、前記電池１個の約１．５Ｖの出力電圧によっ
て発光ダイオードを点灯させることができる、小型軽量
な昇圧回路及びこれを用いた表示装置を提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の表示装
置は、出力電圧が、負荷として発光させようとする発光
ダイオードの点灯電圧より低い直流電源、前記電池の両
端子間に接続され、所定周波数のパルス信号を発生する
パルス発生回路、前記電池の正極に一端が接続された抵
抗、前記抵抗の他端にコレクタが接続され、エミッタが
電池の負極に接続されるとともに、ベースに前記パルス
発生回路のパルス信号が印加される半導体素子、及び前
記ダイオードとコンデンサの接続点と電池の負極間に順
方向に接続された発光ダイオード、を備えている。請求
項２の発明の表示装置は、さらに太陽光を受けて発電す
る太陽電池、太陽電池に接続され、太陽電池の発電電力
を蓄電する直流電源としての蓄電池、太陽電池の発電電
圧に基づいて昼夜を判別し、夜間には前記蓄電池の電力
を用いて所定の信号を出力する昼夜判別回路、を備えて
いる。

【０００５】

【作用】第１請求項の発明では、半導体素子がオンのと
き、コンデンサは蓄電池に並列に接続されて充電され、
半導体素子がオフのとき、コンデンサは蓄電池に直列に
接続され、蓄電池の電圧とコンデンサの充電電圧の和が
発光ダイオードに印加される。

【０００６】第２請求項の発明では、昼間に発電する太
陽電池の電力を蓄電池に充電し、夜間にその電力により
発光ダイオードを発光させる。

【０００７】

【実施例】本発明の表示装置の第１の実施例を図１に示
す。図において、電池２の正極は、パルス発生回路４及
び昇圧回路５のそれぞれの正の電源端子４Ａ及び５Ａに
接続されている。電池２の負極は接地線Ｇに接続されて
いる。接地線Ｇにはパルス発生回路４及び昇圧回路５の
各負の電源端子４Ｃ及び５Ｃが接続されている。

【０００８】電池２は例えばアルカリ電池、ニッケルカ
ドミウム電池又はリチウム２次電池等であり、出力電圧
は１．３ないし１．５Ｖである。パルス発生回路４は、
所定の周波数及び所定のデューティ比のパルス信号を発
生し、端子４Ｄに出力する。このパルス信号は昇圧回路
５に印加される。パルス発生回路４としては、例えば発
振用集積回路として市販されている型番７４ＨＣ１３２
（各メーカー共通の型番）のものを用いて構成できる。
この集積回路に電池２の出力電圧１．５Ｖを印加するこ
とによって、振幅０．７Ｖ以上のパルス信号を得ること
ができる。

【０００９】昇圧回路５は正の電源端子５Ａと負の電源
端子５Ｃに印加される電池２の電圧を昇圧して、発光ダ
イオード１０に印加するための回路である。昇圧回路５
は以下に示す構成を有する。正の電源端子５Ａに抵抗８
の一端が接続され、抵抗８の他端は半導体スイッチとし
て働くトランジスタ６のコレクタに接続されている。ト
ランジスタ６のエミッタは負の電源端子５Ｃに接続され
ている。トランジスタ６のベースには、パルス発生回路
４のパルス信号が印加されている。

【００１０】パルス発生回路４は例えば１００ヘルツの
所定のデューティ比のパルス信号を発生し、このパルス
信号は出力端子４Ｄからトランジスタ６のベースに印加
される。このパルス信号によってトランジスタ６はスイ
ッチとして働く。パルス信号がベースに印加されてトラ
ンジスタ６がオンになると、コレクタ１２は接地線Ｇの
電位に近い低電位になるので、コンデンサ７はダイオー
ド９を経て流入する電流によって充電される。この充電
の結果、接続点１３の電位はコレクタ１２の電位より高
くなり、その電位差は電池２の電圧からコレクタエミッ
タ間の電圧を減じた値に実質的に等しい。次にトランジ
スタ６がオフになると、コレクタ１２の電圧は電池２の
電圧に実質的に等しくなる。その結果接続点１３と接地
線Ｇ間の電圧は、コンデンサ７の両端子間の電圧（接続
点１３とコレクタ１２間の電圧）と電池２の電圧との和
となる。この和の電圧は発光ダイオード１０に印加され
る。コンデンサ７に充電された電圧の極性に対してダイ
オード９は逆方向に接続されているのでコンデンサ７の
充電電荷がダイオード９を経て放電することはない。パ
ルス発生回路４の発振周波数とコンデンサ７の容量を、
トランジスタ６のオン期間中にコンデンサ７が十分に充
電されるように選定することにより、発光ダイオード１
０に印加される電圧は電池２の電圧の約１．７倍にな
る。

【００１１】パルス発生回路４の周波数が１００ヘルツ
程度の場合肉眼では連続点灯のように見える。またこの
周波数を２ないし数分の１ヘルツにすれば点滅して見え
るので警告灯として適している。ダイオード９としては
ショットキダイオードを用いるのが望ましい。その理由
は、シリコンダイオードの順方向電圧降下は約０．６Ｖ
であるのに対して、ショットキダイオードの順方向電圧
降下は約０．２Ｖであり、約０．４Ｖ低い。従ってコン
デンサの充電電圧が約０．４Ｖ高くなる。トランジスタ
６として、バイボーラトランジスタ、電界効果トランジ
スタ、ＭＯＳトランジスタなどを用いることができる。
本発明の実施例について実測したところ以下のデータが
得られた。発光ダイオードとして赤色高輝度発光ダイオ
ードを用いたとき、ピーク電流は約１０ｍＡであり、発
光ダイオードの直前の軸上輝度は２０００ミリカンデラ
である。この軸上輝度の場合、例えば、照度１ルックス
以下の暗い屋外において、肉眼で１００ｍの距離におい
て発光ダイオードの光を視認できる。

【００１２】本発明の表示装置の第２実施例を図２に示
す。図において、太陽光を受けて発電する太陽電池１の
正極１Ａはダイオード１１のアノードに接続されるとと
もに、昼夜判別回路３の入力端子３Ａに接続されてい
る。ダイオード１１のカソードは蓄電池２Ａの正極に接
続されるとともに、昼夜判別回路３、パルス発生回路４
及び昇圧回路５のそれぞれの正の電源端子３Ｂ、４Ａ及
び５Ａに接続されている。ダイオード１１は、太陽電池
１の発電電圧が蓄電池２Ａの電圧より低くなったとき、
蓄電池２Ａの電流が太陽電池１に流入するのを防ぐため
のものである。太陽電池１の負極１Ｂは接地線Ｇに接続
されている。接地線Ｇには蓄電池２Ａの負極、及び昼夜
判別回路３、パルス発生回路４及び昇圧回路５の各負の
電源端子３Ｃ、４Ｃ及び５Ｃが接続されている。

【００１３】蓄電池２Ａは例えばニッケルカドミウム電
池又はリチウム２次電池であり、十分に充電された状態
で出力電圧は約１．３Ｖ又は約１．５Ｖである。昼夜判
別回路３は、太陽電池１に太陽光が照射されて発電する
昼と太陽光のない夜を、太陽電池１の発電電圧に基づい
て判別する回路である。昼夜判別回路３の具体例として
は、図２に示すように、発電電圧が所定値以上のとき、
「昼」と判定する判定信号を出力するレベル判定回路を
用いる。図２において、電昇効果トランジスタ３Ｆのソ
ースＳは抵抗３Ｅを介して正の電源端子３Ｂに接続され
ている。またソースＳは出力端子３Ｄに接続されてい
る。ゲートＧは抵抗３Ｒを介して負の電源端子３Ｃに接
続されている。またドレンＤは負の電源端子３Ｃに接続
されている。上記の回路構成によってインバータ回路が
形成され、入力端子３Ａのレベルが所定値以下に低下す
ると、出力端子３Ｄのレベルが上昇する。出力端子３Ｄ
のレベル上昇によってパルス発生回路４は端子４Ｄにパ
ルス信号を発生する。パルス発生回路４及び昇圧回路５
の構成及び動作は前記第１の発明におけるものと同じで
あるので説明を省略する。

【００１４】本発明の表示装置の具体的用途としては、
昼間に太陽光により発電した電力を夜間に使用すること
により、外部からの電力供給や電池の交換などを必要と
せず半永久的に使用できるという特徴を生かした以下の
用途がある。すなわち、工事現場の標識灯、駐車場のポ
ールサイン、中央分離帯の標識灯、魚網の標識灯、小型
海洋ブイの標識灯、などである。また特に小型である特
徴を生かしたものとして、住宅等の鍵穴表示灯、呼鈴表
示灯、自転車のテールランプ、夜釣りのウキなどがあ
る。またビルの壁面に多数の表示装置を所定の位置に配
列することにより夜間のモチーフ装飾に用いることもで
きる。

【００１５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、所定の周波数
のパルス信号によってスイッチ動作をする半導体素子の
オンのときにコンデンサを充電し、コンデンサに充電さ
れた電荷を半導体スイッチのオフのときに放電して電源
である電池の電圧に直列に加算する。その結果負荷であ
る発光ダイオードに印加される電圧を前記電池の電圧よ
り高い電圧に昇圧することができ、出力電圧１．３Ｖの
ニッケルカドミウム電池を１個用いる表示装置において
点灯電圧約２Ｖの発光ダイオードを点灯することができ
る。

【００１６】請求項２の発明によれば、太陽光のある昼
間に太陽電池の発電電力を蓄電池に蓄電 し、夜間に蓄
電された電力を用いて発光ダイオードを発光させる表示
装置において、所定の周波数のパルス信号によってスイ
ッチ動作をする半導体素子のオンの時にコンデンサを充
電し、コンデンサに充電された電荷を半導体スイッチの
オフの時に放電して電源である蓄電池の電圧に直列に加
算する。その結果負荷である発光ダイオードに印加され
る電圧を前記蓄電池の電圧より高い電圧に昇圧すること
ができ、出力電圧１．３Ｖのニッケルカドミウム電池を
１個用いる表示装置において点灯電圧約２Ｖの発光ダイ
オードを点灯することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の第１実施例のブロック図

【図２】本発明の表示装置の第２実施例のブロック図

【符号の説明】

１ 太陽電池 ２ 蓄電池 ３ 昼夜判別回路 ４ パルス発生回路 ５Ａ 正極 ６ 半導体素子 ７ コンデンサ ８ 抵抗 ９ ダイオード １０ 発光ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室園 幹夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力電圧が、負荷として発光させようと
   する発光ダイオードの点灯電圧より低い直流電源、 前記電池の両端子間に接続され、所定周波数のパルス信
   号を発生するパルス発生回路、 前記電池の正極に一端が接続された抵抗、 前記抵抗の他端にコレクタが接続され、エミッタが電池
   の負極に接続されるとともに、ベースに前記パルス発生
   回路のパルス信号が印加される半導体素子、 アノードが前記電池の正極に接続され、カソードが所定
   容量のコンデンサを介して前記半導体素子のコレクタに
   接続されたダイオード、及び前記ダイオードとコンデン
   サの接続点と電池の負極間に順方向に接続された発光ダ
   イオード、 を有する表示装置。
2. 【請求項２】 太陽光を受けて発電する太陽電池、 太陽電池に接続され、太陽電池の発電電力を蓄電する直
   流電源としての蓄電池、 太陽電池の発電電圧に基づいて昼夜を判別し、夜間には
   前記蓄電池の電力を用いて所定の信号をパルス発生回路
   に印加してパルス信号を発生させる昼夜判別回路、 を有する請求項１の表示装置。
3. 【請求項３】 前記昼夜判別回路は、前記太陽電池の発
   電電圧のレベルを検出するレベル検出回路を有する請求
   項２の表示装置。