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技術 発光ダイオードの点滅駆動回路

出願人 株式会社ニッコー株式会社ジーコム
発明者 佐藤照夫内河敬明
出願日 2005年3月22日 (16年8ヶ月経過) 出願番号 2005-081372
公開日 2006年10月5日 (15年1ヶ月経過) 公開番号 2006-269484
状態 特許登録済
技術分野 盗難警報装置 発光ダイオード LED素子(パッケージ以外)
主要キーワード デューティファクター Nチャンネル デューティ係数 非安定マルチバイブレータ アルミサッシ窓 点滅駆動回路 貫通突出 ブザー駆動回路
関連する未来課題
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この項目の情報は公開日時点(2006年10月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

電源が小容量の小型電池であったとしても、長期間確実に使用できる発光ダイオード点滅駆動回路を提供すること。

解決手段

発光ダイオード20と、前記発光ダイオード20に並列接続されたコンデンサー21と、前記コンデンサー21の端子間電圧監視するオープンドレイン出力の電圧検出器22と、前記電圧検出器22の出力でトリガーされ且つCMOSゲート23aで構成される単安定マルチバイブレータ23と、前記単安定マルチバイブレータ23の出力で前記発光ダイオード20に供給される電流を制御するスイッチング素子24とを備え、発光ダイオード20における点灯時間が、単安定マルチバイブレータ23の出力パルス幅で、消灯時間が、コンデンサー21の端子間電圧が前記電圧検出器22の検出電圧に低下するまでの時間で、それぞれ規定される。

選択図面

図2

概要

背景

近年、犯罪が凶悪化する中、様々な防犯機器が開発されているが、まさに侵入しようとしている者に対して、侵入を監視していることを知らしめることにより、侵入を思い止まらせることが極めて有効な手段であると言われている。

このような事前通告威嚇する防犯手段としては、例えば、「防犯機器が設置されていることを記載したステッカー」を貼付したり、防犯機器が作動中であることを侵入者に知らしめる点滅する発光ダイオードを備えた機器を設置したりする等が考えられるが、前者は最も監視が必要である夜間においてステッカーが視認しずらい又は視認できないことから、後者の如き機器を設置することが最も有効であると考えられる。

ここで、前記発光ダイオードを備えた防犯機器は、不審者の侵入が多い窓等に設置(例えば、窓の開閉が可能な態様で外側ガラス内面に設置)することが多いので小型で軽量であることが必須となり、このため長時間連続使用するにもかかわらず電源として小容量の小型電池を使用せざるをえない。よって、この種の防犯機器では一般に消費電流が少ないCMOS素子が使用されている。

なお、このような防犯機器における発光ダイオードの点滅駆動回路としては、電池の消耗を極力抑える目的と、点滅状態視覚的に認識できるという条件から、点滅の周期は0.1〜0.2Hz、発光ダイオード駆動のデューティファクターデューティ係数)は1/1000程度とすることが適当である。

このような発光ダイオードの点滅駆動回路を、従来技術を用いて実現する方法としては、例えば、CMOSゲートで構成される非安定マルチバイブレータを利用して成る図5に示す如き点滅駆動回路2’が考えられる。

しかしながら、この発光ダイオードの点滅駆動回路2’では、非安定マルチバイブレータの出力が反転するたびに発生するCMOS構造のP−チャンネルNチャンネルトランジスタ(図5の一番左側のNANDゲートの出力)が同時にONする、所謂貫通電流が無視できない程度に大きくなってしまう。このため、図5に示す如き発光ダイオードの点滅駆動回路2’を使用した防犯機器では電池の消耗が大きくなり、短期間で電池を交換する必要に迫られる。

なお、このような現象が生じるのは、発振周期が長い場合には、入力ゲートに供給されるコンデンサー端子間電圧が極めてゆっくり変化するため、出力トランジスタで発生する貫通電流が流れる時間が長くなるからである。

近年、この種の製品を取り扱う業界では、電源を小容量の小型電池とした場合でも長期間使用できる発光ダイオードの点滅駆動回路が開発されることを待ち望んでいる。
EK JAPAN 開発部著「よくわかるディジタル回路基礎の基礎」(株)イーケイジャパン平成13年4月1日 P28〜29

概要

電源が小容量の小型電池であったとしても、長期間確実に使用できる発光ダイオードの点滅駆動回路を提供すること。 発光ダイオード20と、前記発光ダイオード20に並列接続されたコンデンサー21と、前記コンデンサー21の端子間電圧を監視するオープンドレイン出力の電圧検出器22と、前記電圧検出器22の出力でトリガーされ且つCMOSゲート23aで構成される単安定マルチバイブレータ23と、前記単安定マルチバイブレータ23の出力で前記発光ダイオード20に供給される電流を制御するスイッチング素子24とを備え、発光ダイオード20における点灯時間が、単安定マルチバイブレータ23の出力パルス幅で、消灯時間が、コンデンサー21の端子間電圧が前記電圧検出器22の検出電圧に低下するまでの時間で、それぞれ規定される。

目的

そこでこの発明では、電源が小容量の小型電池であったとしても、長期間確実に使用できる発光ダイオードの点滅駆動回路を提供することを課題とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

発光ダイオードと、前記発光ダイオードに並列接続されたコンデンサーと、前記コンデンサーの端子間電圧監視するオープンドレイン出力の電圧検出器と、前記電圧検出器の出力でトリガーされ且つCMOSゲートで構成される単安定マルチバイブレータと、前記単安定マルチバイブレータの出力で前記発光ダイオードに供給される電流を制御するスイッチング素子とを備え、発光ダイオードにおける点灯時間は単安定マルチバイブレータの出力パルス幅により、消灯時間はコンデンサーの端子間電圧が前記電圧検出器の検出電圧に低下するまでの時間により、それぞれ規定されることを特徴とする発光ダイオードの点滅駆動回路

技術分野

0001

この発明は、電源としての小型電池により一定周期発光ダイオードを点滅させる発光ダイオードの点滅駆動回路に関するものである。

背景技術

0002

近年、犯罪が凶悪化する中、様々な防犯機器が開発されているが、まさに侵入しようとしている者に対して、侵入を監視していることを知らしめることにより、侵入を思い止まらせることが極めて有効な手段であると言われている。

0003

このような事前通告威嚇する防犯手段としては、例えば、「防犯機器が設置されていることを記載したステッカー」を貼付したり、防犯機器が作動中であることを侵入者に知らしめる点滅する発光ダイオードを備えた機器を設置したりする等が考えられるが、前者は最も監視が必要である夜間においてステッカーが視認しずらい又は視認できないことから、後者の如き機器を設置することが最も有効であると考えられる。

0004

ここで、前記発光ダイオードを備えた防犯機器は、不審者の侵入が多い窓等に設置(例えば、窓の開閉が可能な態様で外側ガラス内面に設置)することが多いので小型で軽量であることが必須となり、このため長時間連続使用するにもかかわらず電源として小容量の小型電池を使用せざるをえない。よって、この種の防犯機器では一般に消費電流が少ないCMOS素子が使用されている。

0005

なお、このような防犯機器における発光ダイオードの点滅駆動回路としては、電池の消耗を極力抑える目的と、点滅状態視覚的に認識できるという条件から、点滅の周期は0.1〜0.2Hz、発光ダイオード駆動のデューティファクターデューティ係数)は1/1000程度とすることが適当である。

0006

このような発光ダイオードの点滅駆動回路を、従来技術を用いて実現する方法としては、例えば、CMOSゲートで構成される非安定マルチバイブレータを利用して成る図5に示す如き点滅駆動回路2’が考えられる。

0007

しかしながら、この発光ダイオードの点滅駆動回路2’では、非安定マルチバイブレータの出力が反転するたびに発生するCMOS構造のP−チャンネルNチャンネルトランジスタ図5の一番左側のNANDゲートの出力)が同時にONする、所謂貫通電流が無視できない程度に大きくなってしまう。このため、図5に示す如き発光ダイオードの点滅駆動回路2’を使用した防犯機器では電池の消耗が大きくなり、短期間で電池を交換する必要に迫られる。

0008

なお、このような現象が生じるのは、発振周期が長い場合には、入力ゲートに供給されるコンデンサー端子間電圧が極めてゆっくり変化するため、出力トランジスタで発生する貫通電流が流れる時間が長くなるからである。

0009

近年、この種の製品を取り扱う業界では、電源を小容量の小型電池とした場合でも長期間使用できる発光ダイオードの点滅駆動回路が開発されることを待ち望んでいる。
EK JAPAN 開発部著「よくわかるディジタル回路基礎の基礎」(株)イーケイジャパン平成13年4月1日 P28〜29

発明が解決しようとする課題

0010

そこでこの発明では、電源が小容量の小型電池であったとしても、長期間確実に使用できる発光ダイオードの点滅駆動回路を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0011

(請求項1記載の発明)
この発明の発光ダイオードの点滅駆動回路は、発光ダイオードと、前記発光ダイオードに並列接続されたコンデンサーと、前記コンデンサーの端子間電圧を監視するオープンドレイン出力の電圧検出器と、前記電圧検出器の出力でトリガーされ且つCMOSゲートで構成される単安定マルチバイブレータと、前記単安定マルチバイブレータの出力で前記発光ダイオードに供給される電流を制御するスイッチング素子とを備え、発光ダイオードにおける点灯時間は単安定マルチバイブレータの出力パルス幅により、消灯時間はコンデンサーの端子間電圧が前記電圧検出器の検出電圧に低下するまでの時間により、それぞれ規定される。

発明の効果

0012

この発明の発光ダイオードの点滅駆動回路では、電源が小容量の小型電池であったとしても、長期間確実に使用できる。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下にこの発明の発光ダイオードの点滅駆動回路を実施するための最良の形態としての実施例について詳細に説明する。

0014

図1はこの発明の実施例の発光ダイオードの点滅駆動回路2を用いた防犯機器Bの斜視図、図2は前記発光ダイオードの点滅駆動回路2の図、図3は前記防犯機器Bをアルミサッシ窓9に装着した状態を示す斜視図、図4は前記防犯機器Bをアルミサッシ窓9に装着した状態を示す平面図を示している。
(この防犯機器Bについて)
この防犯機器Bは、図1に示すように、縦寸法:120mm、横寸法:35mm、厚み寸法:8mmという薄型で且つ小型の樹脂製ケース1により構成されており、前記樹脂製ケース1は上端部側の透明ケース10と、中程部から下端部までの範囲の不透明ケース11から形成されている。

0015

不透明ケース11内には、図1に示すように、侵入検知回路ブザー駆動回路、及び発光ダイオードの点滅駆動回路2が配置されたプリント基板29が収容されており、また前記ブザー駆動回路からの出力により警報音を発するブザー(図示せず)を具備させてある。

0016

透明ケース10内には、図1に示すように、不透明ケース11の上端から貫通突出させた発光ダイオードが臨むように構成されている。

0017

なお、この防犯機器Bにおいては、図1に示すように上記不透明ケース11内に、電源である小容量の小型電池(例えば、円形状の薄型電池)を交換可能に収容してある。
(この発光ダイオードの点滅駆動回路Kについて)
この発光ダイオードの点滅駆動回路2は、図2に示すように、発光ダイオード20と、前記発光ダイオード20に並列接続されたコンデンサー21と、前記コンデンサー21の端子間電圧を監視するオープンドレイン出力の電圧検出器22と、前記電圧検出器22の出力でトリガーされ、且つCMOSゲート23aで構成され単安定マルチバイブレータ23と、前記単安定マルチバイブレータ23の出力で発光ダイオード20に供給される電流を制御するスイッチング素子24とを備えるものとしている。尚、当該回路中、符号Rで示されるものは抵抗である。

0018

ここで、この発光ダイオードの点滅駆動回路2では、当該回路2を構成する各構成部品が以下の(1) 〜(4) に示すように機能することにより発光ダイオード20は点滅する。
(1) 発光ダイオード20の点灯時
発光ダイオード20が点灯しているのは、単安定マルチバイブレータ23の出力の時間(パルス幅が小さいパルスを発生している時間)だけである。
(2) 発光ダイオード20の消灯時 上記パルスの発生時間が終了すると、その後、発光ダイオード20に並列接続されたコンデンサー21の端子電圧も発光ダイオード20の順方向電圧に等しくなり、スイッチング素子24から供給される発光ダイオード20への電流が停止する。このときコンデンサー21に蓄積された電荷の一部が極めて短期間だけ発光ダイオード20に供給されることとなるが、コンデンサー21の端子間電圧が発光ダイオート20の順方向電圧以下になると、コンデンサー21に蓄積された電荷は、前記の電圧検出器22の入力端子リーク電流として徐々に放電される。
(3) 発光ダイオード20の点灯時
ここで、コンデンサー21の端子間電圧が前記の電圧検出器22の検出電圧に達すると、この電圧検出器22はその出力を反転し、次段の単安定マルチバイブレータ23をトリガーする。このトリガーによって、単安定マルチバイブレータ23はパルス幅が小さいパルスを発生し、スイッチング素子24を制御して、再び、発光ダイオード20を点灯する。
(4) 上記(1) 〜(3) の動作が繰り替えされて、発光ダイオード20の点滅が行われる。すなわち、この発光ダイオードの点滅駆動回路2では、発光ダイオード20の点灯時間は「単安定マルチバイブレータ23の出力パルス幅」により規定され、発光ダイオード20の消灯時間は「コンデンサー21の端子間電圧が電圧検出器22の検出電圧に低下するまでの時間」により規定されている。
(この防犯機器Bの使用態様について)
この防犯機器Bは、図3図4に示すように例えばアルミサッシ窓9のガラス面内側に発光ダイオード20が外部から見える態様で取り付けておく。

0019

この防犯機器Bは、スイッチ(図示せず)がONされると、発光ダイオードの点滅駆動回路2が作動し、発光ダイオード20の点滅が外部より視認できるようになる。特に防犯機器が設置されていることを記載したステッカーが見えない夜間においては、不審な侵入者に対する心理的効果が大きく(侵入を監視していると思わせることによる)、侵入を思い止まらせることが極めて有効にできる。また、侵入者が窓を開けたり、ガラスを割ったりしたことにより、侵入検知回路が作動したときは、ブザー音の発生と同時に発光ダイオード20の点滅周期を4Hz程度に早めることにより、侵入者に対して視覚的にも聴覚的にも威嚇効果を高めることができる。

0020

なお、この発光ダイオードの点滅駆動回路2をした防犯装置Bは、縦寸法:120mm、横寸法:35mm、厚み寸法:8mmという薄型で且つ小型であり、さらに、電源を小型電池としているので、家庭用電源を引き込めないような狭い場所等であっても使用することができる。
(この発光ダイオードの点滅駆動回路2の優れた点について)
先行技術の発光ダイオードの点滅駆動回路では、電池の消耗を極力小さくできるよう発振周波数を0.1〜0.2Hz程度にすると、上述した如く出力が反転する度に発生するCMOS構造のP−チャンネルと、N−チャンネルのトランジスタ(図5の一番左側のNANDゲートの出力)の貫通電流が無視できない程度に大きくなってしまう。つまり、前記発光ダイオードの点滅駆動回路では消費電流が大きいので、電源が小型電池であるような場合、短期間で使用できなくなってしまう。

0021

これに対して、この発光ダイオードの点滅駆動回路2では、発光ダイオード20における「点灯時間は単安定マルチバイブレータ23の出力パルス幅」により、「消灯時間はコンデンサー21の端子間電圧が前記電圧検出器22の検出電圧に低下するまでの時間」により、それぞれ規定されるものであり、電圧検出器22の出力がCMOS構造ではないため、出力反転時に貫通電流が流れないので、ダイオード点滅駆動回路2の消費電流は小さく、且つ、発光ダイオード20による平均消費電流を小さくするためには、デューティファクター(デューティ係数)を小さくしている。したがって、電源が小型電池であるような場合でも長期間確実に使用できることになる。

0022

実際に先行技術である図5に示す発光ダイオードの点滅駆動回路2’と、この実施例の発光ダイオードの点滅駆動回路2について、発光ダイオード20に供給する電流を除いた駆動回路での消費電流の比を調べてみると、約20:1という結果がでた。

0023

なお、この実施例では、防犯機器Bにこの発光ダイオードの点滅駆動回路2を使用しているが、これに限定されることなく、その他の機器にも使用できることは勿論のことである。

図面の簡単な説明

0024

この発明の実施例の発光ダイオードの点滅駆動回路を用いた防犯機器の斜視図。
前記発光ダイオードの点滅駆動回路の図。
前記防犯機器をアルミサッシ窓に装着した状態を示す斜視図。
前記防犯機器をアルミサッシ窓に装着した状態を示す平面図。
先行技術の発光ダイオードの点滅駆動回路の図。

符号の説明

0025

B防犯機器
樹脂ケース
10 透明ケース
11 不透明ケース
2発光ダイオードの点滅駆動回路
20 発光ダイオード
21コンデンサー
22電圧検出器
23単安定マルチバイブレータ
23a CMOSゲート
29基板
9 アルミサッシ窓

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