JP2001185371A - 調光式led照明器具 - Google Patents
調光式led照明器具Info
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- JP2001185371A JP2001185371A JP37347099A JP37347099A JP2001185371A JP 2001185371 A JP2001185371 A JP 2001185371A JP 37347099 A JP37347099 A JP 37347099A JP 37347099 A JP37347099 A JP 37347099A JP 2001185371 A JP2001185371 A JP 2001185371A
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- H05B45/20—Controlling the colour of the light
-
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- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/40—Details of LED load circuits
- H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
- H05B45/46—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs disposed in parallel lines
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- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
ができるLED照明器具を提供する。 【解決手段】 赤・緑・青のLED群を集合実装してな
るLED集合ランプ部と、交流電源接続部と、交流電源
を整流する電源変換部と、この電源変換部の出力により
各色のLED群にそれぞれ通電してこれらを発光させる
各色ごとの駆動回路と、1系統の制御入力信号を発生す
る制御入力発生手段と、あらかじめ定められた特性に従
って前記制御入力信号の値に対応する3系統の輝度デー
タの組み合わせを発生する制御出力発生手段と、前記3
系統の輝度データに基づいて各駆動回路をそれぞれ制御
して各LED群への通電電力をそれぞれ変化させる個別
電力制御手段とを備え、前記制御入力信号の値に応じて
前記LED集合ランプ部の色調が色度座標上であらかじ
め定められた一次曲線特性に従って連続的に変化する。
Description
ィスや商店などで用いる照明器具に関し、とくに、交流
電源から受電して光源としてのLEDを発光駆動する調
光式LED照明器具に関する。
から、この青色LEDを赤色LEDと緑色LEDととも
に集合実装し、LED集合ランプを構成することで、蛍
光灯や白熱電灯と同様な一般用の照明器具として応用で
きるようになった。LED集合ランプによる照明器具
は、長寿命で低消費電力など、蛍光灯や白熱電灯などの
既存の照明器具と比べて、きわだった利点を有してい
る。その利点の1つに、照明光の色を自由に変えること
が容易などいうことがあげられる。つまり、RGB3原
色のLED群を集合実装してランプを構成し、これら3
原色のLED群の輝度を色別に可変するように回路構成
することで、照明光の色調を広範囲かつ多彩に可変調整
できることになる。
合ランプによる照明器具において、青色LEDの輝度を
可変調整する青色調整ツマミと、赤色LEDの輝度を調
整する赤色調整ツマミと、緑色LEDの輝度を調整する
緑色調整ツマミを設けたとする。この場合、これら3個
の調整ツマミを可変操作することで照明光の色調を任意
に変えることができる。
手はどうであろうか。スーパーマーケットの店内の商品
照明用として用いる場合を考えてみよう。店の経営者
は、照明色が人に与える色感を巧みに利用することで商
品の鮮度を良好に見せてお客の購買意欲を促進させよう
とするだろう。そのために例えば、肉は赤みがかった白
色で照明し、野菜は青みがかった白色で照明するなど、
各商品の色に合わせて照明を適宜調光する。しかし、前
述した3個の調整ツマミで「赤みがかった白色」や「青
みがかった白色」のような微妙な色調を3原色の組み合
わせで表現するのは難しい。なぜなら、3個の調整ツマ
ミによる組み合わせパターンは無数に存在するからであ
る。このことは、一般家庭のリビングの照明として利用
する場合や、バーやクラブの店内のムード照明として用
いる場合にもあてはまる。
いることによって前述した調整ツマミの数を減らすこと
も考えられているが、「色差」などの概念があまりにも
専門的すぎて素人には理解できず、調光するときに実感
が伴わないという問題があった。また、再現性に乏しい
という問題もあった。
れ、利用者がその中から所望の色調を適宜選択する形態
のものもあるが、提供された色調による色感が離散的で
あるため、微妙な色調表現ができなかった。
の操作入力部は、壁などに据え付けられることが多いた
め、調整するときの利便性がよくない。できれば、TV
のチャンネルをリモコン操作で変えたりするような感覚
で照明色を調整したいものである。
すべくなされたもので、その目的は、どのような人でも
簡単に照明を調光することができ、例えばリモコンの1
つの操作ツマミを可変操作するだけで広範囲かつ多彩な
色調が得られるようなLED照明器具を提供することに
ある。
に、第1の発明は、第1色LED群と第2色LED群と
第3色LED群とを集合実装してなるLED集合ランプ
部と、交流電源を受電する交流電源接続部と、この接続
部を介して受電した交流電源を整流する電源変換部と、
この電源変換部の出力により前記第1色LED群・第2
色LED群・第3色LED群にそれぞれ通電してこれら
を発光させる第1色駆動回路・第2色駆動回路・第3色
駆動回路と、利用者の操作により所定範囲内で値が増減
する1系統の制御入力信号を発生する制御入力発生手段
と、あらかじめ定められた特性に従って前記制御入力信
号の値に対応する第1色輝度データ・第2色輝度データ
・第3色輝度データの3系統の輝度データの組み合わせ
を発生する制御出力発生手段と、前記第1色輝度データ
・第2色輝度データ・第3色輝度データに基づいて前記
第1色駆動回路・第2色駆動回路・第3色駆動回路をそ
れぞれ制御して前記第1色LED群・第2色LED群・
第3色LED群への通電電力をそれぞれ変化させる個別
電力制御手段とを備え、前記制御入力信号の値に応じて
前記LED集合ランプ部の色調が色度座標上であらかじ
め定められた一次曲線特性に従って連続的に変化するこ
とを特徴とする調光式LED照明器具とした。
により所定範囲内で値が増減する1系統の第2制御入力
信号を発生する第2制御入力発生手段と、前記第2制御
入力信号の値に応じて前記第1色駆動回路・第2色駆動
回路・第3色駆動回路の電流値を均等に増減させること
で前記第1色LED群・第2色LED群・第3色LED
群への通電電力を均等に変化させる共通電力制御手段と
を備え、前記LED集合ランプ部の色あいをほぼ一定に
保ちながら明るさを変化させることを特徴とする調光式
LED照明器具を第2の発明とした。
動回路・第2色駆動回路・第3色駆動回路は定電流型で
あり、前記個別電力制御手段はパルス幅変調方式によっ
て前記第1色LED群・第2色LED群・第3色LED
群への通電電力を個別に変化させることを特徴とする調
光式LED照明器具を第3の発明とした。
により所定範囲内で値が増減する1系統の第2制御入力
信号を発生する第2制御入力発生手段と、前記第2制御
入力信号の値に応じて前記電源変換部からの出力を変化
させることで前記第1色LED群・第2色LED群・第
3色LED群への通電電力を均等に変化させる共通電力
制御手段とを備え、前記LED集合ランプ部の色あいを
ほぼ一定に保ちながら明るさを変化させることを特徴と
する調光式LED照明器具を第4の発明とした。
集合ランプ部と、前記交流電源接続部と、前記電源変換
部と、第1色駆動回路・第2色駆動回路・第3色駆動回
路と、コントロール信号受信部を含む前記制御出力手段
と、前記電力制御手段とが照明器具本体に一体的に実装
されるとともに、前記コントロール信号受信部と無線伝
送路で結合するコントロール信号送信部を含む前記制御
入力発生手段が前記本体とはべつにリモートコントロー
ラに実装されることを特徴とする調光式LED照明器具
を第5の発明とした。
的構成を図1に示している。このLED照明器具は、光
源としてのLED集合ランプ部11を備えた本体1と、
この本体1と無線伝送路で結合されたリモートコントロ
ーラ2を主な構成要素としている。
群11aと緑色LED群11bと青色LED群11cと
が集合実装されてなり、赤・緑・青がよく混ざった照明
光として発散できるように光学系を構成している。電気
的には、多数の赤色LEDが適宜に直並列接続されて赤
色LED群11aを構成し、多数の緑色LEDが適宜に
直並列接続されて緑色LED群11bを構成し、多数の
青色LEDが適宜に直並列接続されて青色LED群11
cを構成している。
ボルト商用交流電源のコンセントに適合する電源プラグ
12aである。電源プラグ12aを有効な電源コンセン
トに接続し、電源スイッチ12bをオンにすると、交流
電源がダイオードブリッジ整流回路13aおよびコンデ
ンサ13bからなる電源変換部で整流平滑されて直流電
源に変換される。この電源変換部の出力には、集合ラン
プ部11を構成する赤色LED群11a・緑色LED群
11b・青色LED群11cがそれぞれ並列に接続され
ている。赤色LED群11aの直流電源ライン上には、
これに通電して発光させる赤色駆動回路が接続されてい
る。同様に、緑色LED群11bのライン上には緑色駆
動回路が接続され、青色LED群11cのライン上には
青色駆動回路が接続されている。このように各色それぞ
れに駆動回路が接続されることで、各色のLED群を個
別に発光駆動させる駆動系が構成されている。なお、各
色の駆動回路は、定電流型ドライバ14a・14b・1
4cと、レジスタ15a・15b・15cと、コンパレ
ータ16a・16b・16cとを備えるとともに、カウ
ンタ17を介して発信回路18に接続されている。この
駆動系の構成要素およびその動作については後で詳しく
説明する。
メモリを内蔵したマイコン19である。マイコン19
は、その入力がコントロール信号受信部110に接続さ
れるとともに、出力がバス111を介して前記駆動系に
それぞれ接続されている。ここでコントロール信号受信
部110にコントロール信号を送信するのがリモートコ
ントローラ2である。
面には英数表示の液晶表示部と、複数のボタンやツマミ
からなる操作入力部と、この操作入力部からの入力に基
づいて本体1の発光用のコントロール信号をIrDA信
号として本体1に送信するコントロール信号送信部と、
これら各部にバスを介して接続されてこれらを統合制御
するマイコンとを備えている。
変抵抗またはロータリーエンコーダなどで構成される2
系統の制御入力発生手段を備えており、これらにより所
定範囲内で値が増減する2系統の制御入力信号が発生さ
れる。前記2系統の制御入力発生手段のうち、1つは前
記LED集合ランプ15の輝度(明るさ)を均等に制御
する旨の指令を入力する手段であり、光量入力信号を発
生する(以下、光量入力手段)。もう1つは前記赤色L
ED群11a・緑色LED群11b・青色LED群11
cの輝度をそれぞれ個別に制御する旨の指令を入力する
手段であり、色調入力信号を発生する(以下、色調入力
手段)。つぎにこれらの入力信号に基づく前記LED群
の駆動制御について詳述する。
示部に表示される英数字を見ながら所定の入力操作を行
うと、コントローラ2のマイコンはその操作に応じて発
生した前記光量・色調入力信号を送信部にセットする。
つぎに利用者が所定操作を行うと、マイコンは前記セッ
トされた入力信号に応じた前記IrDA信号を本体1の
コントロール信号受信部110に向けて個別に送信す
る。
110によって受信された前記IrDA信号を2系統の
制御信号として個別に処理する。その2系統の制御信号
とは、1つは光量制御信号であり、もう1つは色調制御
信号である。前記光量制御信号は各ドライバ14a・1
4b・14cの電流値設定端子に共通の信号としてマイ
コン19を介して入力される。各ドライバ14a・14
b・14cを流れる電流値がこの光量制御信号に応じて
均等に増減されることで、各LED群11a・11b・
11cへの通電電力が均等に増減される。つまり、リモ
ートコントローラ2の前記光量入力手段からの入力操作
によって各LED群11a・11b・11cの輝度階調
が均等に変化されることになる。
御とはべつに各LED群11a・11b・11cの輝度
階調を個別に制御することができる。この階調制御は、
もう1つの制御信号である前記光量制御信号に基づくパ
ルス幅変調方式により行われる。すなわち、前記光量制
御信号はマイコン19のA/D変換端子に入力されて所
定の変換処理が実行された後、各LED群11a・11
b・11cの輝度階調の制御の基となる各8ビットの赤
色輝度データ・緑色輝度データ・青色輝度データとして
変換出力されて、各レジスタ15a・15b・15cに
それぞれラッチされる。このラッチされた各8ビットの
赤色輝度データ・緑色輝度データ・青色輝度データが、
赤色LED群11a・緑色LED群11b・青色LED
群11cを発光駆動する駆動パルスのパルス幅を決定す
るデータとなる。RGB3色の駆動系はまったく同じ仕
組みで動作するので、以下では赤色の制御系を代表とし
て説明する。
数のクロックパルスを連続的に発生させ、このクロック
パルスにより(2の8乗)=256進カウンタ17をイ
ンクリメントし、カウンタ17の8ビット計数値をオー
ル“0”からオール“1”まで一定周期Tsで繰り返し
変化させる。この8ビット計数値と、レジスタ15aに
ラッチされた8ビット階調データとをデジタルコンパレ
ータ16aでそれぞれ大小比較することで、8ビット階
調データに対応したパルス幅Twで周期が前記Tsの駆
動パルスがコンパレータ16aから出力される。すなわ
ち、ドライバ14aはの駆動パルスのパルス幅Twの期
間だけ赤色LEDに一定の電流を流して発光させる。こ
のパルス点灯を周期Tsで繰り返す。
ラ2の色調入力手段からの入力操作によって各色のLE
D群11a・11b・11cの輝度階調が個別に変化さ
れることになる。ここでマイコン19のA/D変換端子
に入力された前記色調制御信号を、各8ビットの赤色輝
度データ・緑色輝度データ・青色輝度データに変換する
処理は特徴的であるので、つぎにその変換処理について
説明する。
の前記色調制御信号をその大きさに応じて256階調で
デジタル化するとともに、この階調化されたデジタル値
を色調変数用に用意されたアドレス空間に格納する。マ
イコン19はその色調変数を入力として内蔵メモリに格
納された所定の論理プログラムを実行し、色度座標であ
らかじめ定められた一次曲線上の座標値(Y,x,y)
を取得する。つづいてマイコン19は、前記論理プログ
ラムをさらに実行させて、3つの座標値Y・x・yを基
に各8ビットの赤色輝度データ・緑色輝度データ・青色
輝度データを得る。これら輝度データが駆動系に出力さ
れるのは前述した通りである。
数の同一輝度面(xy色度図)を輝度軸方向に重ねて形
成される空間座標系であって、この座標系のある一点の
座標値(Y,x,y)によって、色の三属性(色の明る
さ・色あい・色の鮮やかさ)が一義的に決まる。Yは色
の明るさに対応し、(x,y)は色あいと色の鮮やかさ
に対応する。また前記一次曲線とは、前記色度座標に設
定された任意の連続的な曲線関数であって、1つの入力
値(=色調指定変数の値)に対して3つの座標値Y・x
・yを与える。具体例として、輝度値Y0のxy色度図
にとった一次曲線を、図2に示す。この図の一次曲線f
(k)によれば、色調指定変数kが0から255に増加
するに従って、色調は「ピンクがかった白色」→「緑が
かった白色」→「青みがかった白色」のように連続的に
変化する。このように色調が連続的に変化することによ
り、「ピンクがかった白色」と「緑がかった白色」との
中間色など、微妙な色調も表現することができる。この
一次曲線fのパターンを複数用意してマイコン19の内
蔵メモリに格納し、その中から使用用途・時間・季節な
どに応じて選択できるようにすることで、従来より容易
でかつ多彩な調光が可能になる。
方向に展開する螺旋形にすることで、1つの変数で複数
の異なる輝度値と色調の組み合わせを連続的に与えるこ
とができる。例えば図3に示すように、「明るくて青み
がかった白色」→「暗くて赤みがかった白色」のような
表現が可能であり、これに対応する色感は「晴れやかな
感じ」→「落ち着いた感じ」と変化する。この一次曲線
fのパターンを複数用意してマイコン19の内蔵メモリ
に格納し、その中から使用用途・時間・季節などに応じ
て選択できるようにすることで、利用者の要望に即した
照明が可能になる。ハード面では、前述した光量入力手
段に関連する要素が色調入力手段のそれに統合されるこ
とで、照明器具全体の構成が大幅に簡略化される。
とすることで(図3参照)、一定区間を所定の単位時間
で変化させるなどのタイマー機能(または、簡易スケジ
ューリング機能)を付帯させることができる。例えば、
寝室の照明にこの機能を用いることで、連続的に変化す
るムードの中での気持ちよい眠りを提供することができ
る。また、約1時間後に自動的に消灯するようにしてお
けば節電にもなる。ナイトクラブなどにおいては、お客
が着席したときから「気持ちを高揚させる照明」→「落
ち着いた照明」→「帰宅を促す照明」と自動的に変化さ
せることで、ある一定時間だけお客に楽しんで頂くとと
もに、お客の回転率を向上させることが期待できる。
制御手段を設けることが考えられる。マイコン19は、
リモートコントローラ2の前記光量入力手段からの入力
操作に由来する前記光量制御信号に基づいて前記共通電
力制御手段を制御する。すなわち、前記光量制御信号が
「小」であれば、前記共通電力制御手段によって前記電
源変換部の出力を低下させる。逆に「大」であれば、出
力を増加させる。よってこの実施例においても、リモー
トコントローラ2の光量入力手段からの入力操作によっ
て各色のLED群の輝度階調が均等に変化されることに
なる。
トローラ2の前記光量入力手段の可変操作によって、L
ED集合ランプ部の色あいをほぼ一定に保ちながら明る
さを変化させることができる。これによって照明光の色
調をより広範囲かつ多彩に可変調整できる。
ば、1系統の制御発生手段から発生される制御入力信号
の値に応じてLED集合ランプ部の色調が色度座標上で
あらかじめ定められた一次曲線特性に従って連続的に変
化する。これによって前記1系統の制御入力発生手段を
可変操作するだけで簡単に調光できる。
ことによって、LED集合ランプ群の輝度階調の調整
を、各色ごとの個別調整と、各色同時の均等調整とに使
い分けることができる。これによって、照明光の色調を
より広範囲かつ多彩に可変調整できる。
本体とはべつにリモートコントローラに設けたことによ
り、TVのリモコンを操作する感覚で簡単に照明を調光
できる。
具の電気的構成の概略を示すブロック図である。
示すxy色度図である。
線の概略図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 第1色LED群と第2色LED群と第3
色LED群とを集合実装してなるLED集合ランプ部
と、交流電源を受電する交流電源接続部と、この接続部
を介して受電した交流電源を整流する電源変換部と、こ
の電源変換部の出力により前記第1色LED群・第2色
LED群・第3色LED群にそれぞれ通電してこれらを
発光させる第1色駆動回路・第2色駆動回路・第3色駆
動回路と、利用者の操作により所定範囲内で値が増減す
る1系統の制御入力信号を発生する制御入力発生手段
と、あらかじめ定められた特性に従って前記制御入力信
号の値に対応する第1色輝度データ・第2色輝度データ
・第3色輝度データの3系統の輝度データの組み合わせ
を発生する制御出力発生手段と、前記第1色輝度データ
・第2色輝度データ・第3色輝度データに基づいて前記
第1色駆動回路・第2色駆動回路・第3色駆動回路をそ
れぞれ制御して前記第1色LED群・第2色LED群・
第3色LED群への通電電力をそれぞれ変化させる個別
電力制御手段とを備え、前記制御入力信号の値に応じて
前記LED集合ランプ部の色調が色度座標上であらかじ
め定められた一次曲線特性に従って連続的に変化するこ
とを特徴とする調光式LED照明器具。 - 【請求項2】 請求項1において、利用者の操作により
所定範囲内で値が増減する1系統の第2制御入力信号を
発生する第2制御入力発生手段と、前記第2制御入力信
号の値に応じて前記第1色駆動回路・第2色駆動回路・
第3色駆動回路の電流値を均等に増減させることで前記
第1色LED群・第2色LED群・第3色LED群への
通電電力を均等に変化させる共通電力制御手段とを備
え、前記LED集合ランプ部の色あいをほぼ一定に保ち
ながら明るさを変化させることを特徴とする調光式LE
D照明器具。 - 【請求項3】 請求項2において、前記第1色駆動回路
・第2色駆動回路・第3色駆動回路は定電流型であり、
前記個別電力制御手段はパルス幅変調方式によって前記
第1色LED群・第2色LED群・第3色LED群への
通電電力を個別に変化させることを特徴とする調光式L
ED照明器具。 - 【請求項4】 請求項1において、利用者の操作により
所定範囲内で値が増減する1系統の第2制御入力信号を
発生する第2制御入力発生手段と、前記第2制御入力信
号の値に応じて前記電源変換部からの出力を変化させる
ことで前記第1色LED群・第2色LED群・第3色L
ED群への通電電力を均等に変化させる共通電力制御手
段とを備え、前記LED集合ランプ部の色あいをほぼ一
定に保ちながら明るさを変化させることを特徴とする調
光式LED照明器具。 - 【請求項5】 請求項1において、前記LED集合ラン
プ部と、前記交流電源接続部と、前記電源変換部と、第
1色駆動回路・第2色駆動回路・第3色駆動回路と、コ
ントロール信号受信部を含む前記制御出力手段と、前記
電力制御手段とが照明器具本体に一体的に実装されると
ともに、前記コントロール信号受信部と無線伝送路で結
合するコントロール信号送信部を含む前記制御入力発生
手段が前記本体とはべつにリモートコントローラに実装
されることを特徴とする調光式LED照明器具。
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