JP2009009817A

JP2009009817A - 照明装置

Info

Publication number: JP2009009817A
Application number: JP2007170002A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Otake; 寛和大武; Keiichi Shimizu; 恵一清水; Nobuo Shibano; 信雄柴野; Akiko Saito; 明子斉藤; Kiyoshi Nishimura; 潔西村
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2027-06-28
Also published as: JP5141874B2

Abstract

【課題】色温度を異ならせた照明光を容易に得ることができるＬＥＤ点灯装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ16を有する第１発光モジュール13と、ＬＥＤ16と色温度が異なるＬＥＤ21を有する第２発光モジュール14とを定電流電源12に並列に接続する。トランジスタ18に、制御部15からＰＷＭ制御信号を供給するとともに、トランジスタ23にＰＷＭ制御信号を反転させた反転信号を供給することで、各トランジスタ18，23のそれぞれを選択的に動作させる。ＰＷＭ制御信号のデューティ比に応じてＬＥＤ16の発光量とＬＥＤ21の発光量とを相補的に可変でき、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の発光モジュールを有する照明装置に関する。

従来、例えば光源として発光ダイオード(ＬＥＤ)を、複数種類、例えばＲＧＢ３色有する照明装置が知られている。この照明装置では、各ＬＥＤに対して定電流電源を含む光束設定回路をそれぞれ有するとともに、この光束設定回路のそれぞれに調光回路が接続された制御部を備え、各ＬＥＤでの光量を制御して照明光の色温度と光量とを設定可能としている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−３６３０６１号公報(第４−５頁、図１)

しかしながら、上述の照明装置では、制御が複雑であり、また、構成部品が多数となってコストが高くなるなどの問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、色温度を異ならせた照明光を容易に得ることができる照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の照明装置は、１つ以上の第１光源と、この第１光源に流れる電流を制御する第１スイッチング素子とを備え、定電流電源に接続される第１発光モジュールと；前記第１光源と異なる色温度を有する１つ以上の第２光源と、この第２光源に流れる電流を制御する第２スイッチング素子とを備え、前記定電流電源に対して前記第１発光モジュールと並列に接続される第２発光モジュールと；前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との一方にＰＷＭ制御信号を供給するとともに、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との他方に前記ＰＷＭ制御信号を反転させた反転信号を供給することで、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とのそれぞれの動作を選択的に制御する制御部と；を具備しているものである。

各発光モジュールは、例えば、１つ以上の光源を所定の配列で配置した各光源部を有するユニットである。

各光源は、例えば、ＬＥＤが好ましいが、ＬＥＤに限定されるものではない。

各スイッチング素子は、例えば、バイポーラトランジスタなどが用いられる。

そして、第１光源を有する第１発光モジュールと、第１光源と色温度が異なる第２光源を有する第２発光モジュールとを定電流電源に並列に接続し、第１発光モジュールの第１スイッチング素子と第２発光モジュールの第２スイッチング素子とのいずれか一方に、制御部からＰＷＭ制御信号を供給するとともに、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との他方にＰＷＭ制御信号を反転させた反転信号を供給することで各スイッチング素子のそれぞれを選択的に動作させることにより、ＰＷＭ制御信号のデューティ比に応じて第１光源の発光量と第２光源の発光量とが相補的に可変され、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を得ることが可能になる。

請求項２記載の照明装置は、請求項１記載の照明装置において、第１光源および第２光源のそれぞれが発光する点灯電圧よりも低い電圧を出力する状態で立ち上がり、制御部が立ち上がった後に、前記点灯電圧以上の電圧を出力する状態になる定電流電源を具備しているものである。

そして、定電流電源が、第１光源および第２光源のそれぞれが発光する点灯電圧よりも低い電圧を出力する状態で立ち上がり、制御部が立ち上がった後に、点灯電圧以上の電圧を出力する状態になることで、各光源の点灯電流が遮断されて出力に大きな電圧が印加されたり、制御部の動作が安定するまでの間に各光源が点灯して所望の色温度の照明光を得られなかったりすることが防止される。

請求項３記載の照明装置は、請求項１記載の照明装置において、制御部よりも後に立ち上がる定電流電源を具備しているものである。

そして、定電流電源が、制御部よりも後に立ち上がることで、各光源の点灯電流が遮断されて出力に大きな電圧が印加されたり、制御部の動作が安定するまでの間に各光源が点灯して所望の色温度の照明光を得られなかったりすることが防止される。

請求項４記載の照明装置は、請求項１ないし３いずれか記載の照明装置において、制御部は、定電流電源に対して着脱可能なユニットであり、前記定電流電源の出力側から電力を得るものである。

そして、制御部を定電流電源に対して着脱可能なユニットとし、この制御部が、定電流電源の出力側から電力を得ることで、制御部を定電流電源に取り付けて各発光モジュールに接続するだけで、色温度を変化させた照明光を得ることができる照明装置に容易に対応可能になる。

請求項５記載の照明装置は、請求項１ないし３いずれか記載の照明装置において、第１光源部は、互いに直列に接続された複数の第１光源を有し、制御部は、複数の前記第１光源の間のいずれかの位置から電力の一部を得るものである。

そして、直列に接続された複数の第１光源の間のいずれかの位置から制御部の電力の一部を得ることで、制御部に安定した電力を容易に供給することが可能になる。

請求項６記載の照明装置は、請求項１ないし５いずれか記載の照明装置において、制御部、第１発光モジュールおよび第２発光モジュールは、それぞれ定電流電源に対して着脱可能なユニットであり、前記第１発光モジュールは、第１スイッチング素子の動作を外部から制御可能な制御端子を有し、前記第２発光モジュールは、第２スイッチング素子の動作を外部から制御可能な制御端子を有しているものである。

そして、制御部および各発光モジュールを定電流電源に対して着脱可能なユニットとし、各発光モジュールに、各スイッチング素子の動作を外部から制御可能な制御端子を設けることで、外部機器への接続が容易になるとともに、制御部および各発光モジュールの組み合わせにより、色温度を変化させた照明光を得ることができる照明装置に容易に対応可能になる。

請求項７記載の照明装置は、１つ以上の第１光源を有する第１光源部と、この第１光源部に接続されこの第１光源に流れる電流を制御するスイッチング素子とを備え、定電流電源に接続される第１発光モジュールと；前記第１光源と異なる色温度を有する１つ以上の第２光源を有し前記第１光源部よりもインピーダンスが高い第２光源部を備え、前記定電流電源に対して前記第１発光モジュールと並列に接続される第２発光モジュールと；前記スイッチング素子にＰＷＭ制御信号を供給することでこのスイッチング素子の動作を制御する制御部と；を具備しているものである。

スイッチング素子は、例えば、バイポーラトランジスタなどが用いられる。

そして、第１光源を有する第１発光モジュールと、第１光源と色温度が異なる第２光源を有し第１光源部よりもインピーダンスが高い第２発光モジュールとを定電流電源に並列に接続し、第１発光モジュールのスイッチング素子に、制御部からＰＷＭ制御信号を供給することにより、ＰＷＭ制御信号に応じたスイッチング素子のスイッチング動作によって第１光源部の第１光源と第２光源部の第２光源とが選択的に点灯され、かつ、第１光源の発光量と第２光源の発光量とがＰＷＭ制御信号のデューティ比に応じて相補的に可変されるので、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を得ることが可能になる。

請求項８記載の照明装置は、請求項７記載の照明装置において、第２光源は、第１光源と略等しいインピーダンスを有し、第２光源部は、前記第２光源の数が、第１光源部の前記第１光源の数よりも多いものである。

そして、第２光源のインピーダンスを、第１光源のインピーダンスと略等しくし、第２光源部の第２光源の数を、第１光源部の第１光源の数よりも多くすることで、第２光源部のインピーダンスが、第１光源部のインピーダンスよりも容易に大きくなり、各発光モジュールでの電流調整が容易になる。

請求項９記載の照明装置は、請求項８記載の照明装置において、第１光源は、第２光源よりも発光効率が高いものである。

そして、スイッチング素子を接続する第１発光モジュールの第１光源の発光効率を、第２光源の発光効率よりも高くすることで、第１発光モジュール側での第１光源の性能による光束の低下が抑制される。

請求項１０記載の照明装置は、請求項１ないし９いずれか記載の照明装置において、出力電流を調整可能な定電流電源を具備しているものである。

そして、出力電流を調整可能な定電流電源を備えることで、色温度を可変させた照明光を得つつ調光することが可能になる。

請求項１記載の照明装置によれば、第１光源を有する第１発光モジュールと、第１光源と色温度が異なる第２光源を有する第２発光モジュールとを定電流電源に並列に接続し、第１発光モジュールの第１スイッチング素子と第２発光モジュールの第２スイッチング素子とのいずれか一方に、制御部からＰＷＭ制御信号を供給するとともに、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との他方にＰＷＭ制御信号を反転させた反転信号を供給することで各スイッチング素子のそれぞれを選択的に動作させることにより、ＰＷＭ制御信号のデューティ比に応じて第１光源部での第１光源の発光量と第２光源部での第２光源の発光量とが相補的に可変され、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を得ることができる。

請求項２記載の照明装置によれば、請求項１記載の照明装置の効果に加えて、定電流電源が、第１光源および第２光源のそれぞれが発光する点灯電圧よりも低い電圧を出力する状態で立ち上がり、制御部が立ち上がった後に、点灯電圧以上の電圧を出力する状態になることで、各光源の点灯電流が遮断されて出力に大きな電圧が印加されたり、制御部の動作が安定するまでの間に各光源が点灯して所望の色温度の照明光を得られなかったりすることを防止できる。

請求項３記載の照明装置によれば、請求項１記載の照明装置の効果に加えて、定電流電源が、制御部よりも後に立ち上がることで、各光源の点灯電流が遮断されて出力に大きな電圧が印加されたり、制御部の動作が安定するまでの間に各光源が点灯して所望の色温度の照明光を得られなかったりすることを防止できる。

請求項４記載の照明装置によれば、請求項１ないし３いずれか記載の照明装置の効果に加えて、制御部を定電流電源に対して着脱可能なユニットとし、この制御部に、定電流電源の出力側から電力を得る制御部電源を備えることで、制御部を定電流電源に取り付けて各発光モジュールに接続するだけで、色温度を変化させた照明光を得ることができる照明装置に容易に対応できる。

請求項５記載の照明装置によれば、請求項１ないし３いずれか記載の照明装置の効果に加えて、直列に接続された複数の第１光源の間のいずれかの位置から制御部の電力の一部を得ることで、制御部に安定した電力を容易に供給できる。

請求項６記載の照明装置によれば、請求項１ないし５いずれか記載の照明装置の効果に加えて、制御部および各発光モジュールを定電流電源に対して着脱可能なユニットとし、各発光モジュールに、各スイッチング素子の動作を外部から制御可能な制御端子を設けることで、外部機器へ容易に接続できるとともに、制御部および各発光モジュールの組み合わせにより、色温度を変化させた照明光を得ることができる照明装置に容易に対応できる。

請求項７記載の照明装置によれば、第１光源を有する第１発光モジュールと、第１光源と色温度が異なる第２光源を有し第１光源部よりもインピーダンスが高い第２発光モジュールとを定電流電源に並列に接続し、第１発光モジュールのスイッチング素子に、制御部からＰＷＭ制御信号を供給することにより、ＰＷＭ制御信号に応じたスイッチング素子のスイッチング動作によって第１光源部の第１光源と第２光源部の第２光源とが選択的に点灯され、かつ、第１光源の発光量と第２光源の発光量とがＰＷＭ制御信号のデューティ比に応じて相補的に可変されるので、出力を一定としつつ色温度を異ならせた照明光を得ることができる。

請求項８記載の照明装置によれば、請求項７記載の照明装置の効果に加えて、第２光源のインピーダンスを、第１光源のインピーダンスと略等しくし、第２光源部の第２光源の数を、第１光源部の第１光源の数よりも多くすることで、第２光源部のインピーダンスを、第１光源部のインピーダンスよりも容易に大きくでき、各発光モジュールでの電流調整を容易にできる。

請求項９記載の照明装置によれば、請求項８記載の照明装置の効果に加えて、スイッチング素子を接続する第１発光モジュールの第１光源の発光効率を、第２光源の発光効率よりも高くすることで、第１発光モジュール側での第１光源の性能による光束の低下を抑制できる。

請求項１０記載の照明装置によれば、請求項１ないし９いずれか記載の照明装置の効果に加えて、出力電流を調整可能な定電流電源を備えることで、色温度を可変させた照明光を得つつ調光できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１および図２に第１の実施の形態を示し、図１は照明装置の回路図、図２は照明装置の制御を示すタイミングチャートである。

図１に示すように、照明装置であるＬＥＤ点灯装置11は、一定電流を供給する定電流電源12の出力端子に、第１発光モジュール13と第２発光モジュール14とが互いに並列に接続されているとともに、これら発光モジュール13，14に対して、制御部15が接続されている。

定電流電源12は、商用交流電源ｅに対して整流部であるダイオードブリッジDBを介して接続されている。

第１発光モジュール13は、１つ、あるいは複数の第１光源であるＬＥＤ16が互いに直列に接続された第１光源部17を有するとともに、この第１光源部17に第１スイッチング素子としての第１半導体スイッチであるトランジスタ18が直列に接続されている。

同様に、第２発光モジュール14は、１つ、あるいは複数の第２光源であるＬＥＤ21が互いに直列に接続された第２光源部22を有するとともに、この第２光源部22に第２スイッチング素子としての第２半導体スイッチであるトランジスタ23が直列に接続されている。

ＬＥＤ16，21は、互いに色温度が異なる白色系の光源であり、例えばＬＥＤ16が６５００Ｋ、ＬＥＤ21が２７００Ｋの色温度を有している。

トランジスタ18，23は、各発光モジュール13，14に流れる電流値を制御する例えばＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、これらトランジスタ18，23の入力端子であるコレクタは、ＬＥＤ16，21に接続され、制御端子であるベースは、制御部15とそれぞれ接続されている。

そして、制御部15は、各発光モジュール13，14の駆動を制御することでこれら発光モジュール13，14から発光する光の混合比を制御して、ＬＥＤ点灯装置11に所望の色の白色光を発光させるもので、制御部電源25と、制御部本体であるＰＷＭ制御部26と、このＰＷＭ制御部26からのＰＷＭ制御信号を反転させる反転部である反転素子27とを備えている。

制御部電源25は、例えば直流電源であり、定電圧をＰＷＭ制御部26に供給している。

ＰＷＭ制御部26は、例えばマイコンなどであり、第１発光モジュール13のトランジスタ18のベースに直接接続されているとともに、反転素子27を介して、第２発光モジュール14のトランジスタ23のベースに接続されており、図２に示すように、ＰＷＭ制御信号として、任意のデューティ比のパルス信号を出力している。したがって、第１発光モジュール13のトランジスタ18のベースには、通常のＰＷＭ制御信号が入力されるとともに、第２発光モジュール14のトランジスタ23のベースには、ＰＷＭ制御信号を反転素子27により反転させた反転信号が入力され、図２に示すように、第１発光モジュール13のＬＥＤ16に流れる点灯電流Ｉ_L1のオン期間とオフ期間とが、それぞれ第２発光モジュール14のＬＥＤ21に流れる点灯電流Ｉ_L2のオフ期間とオン期間とにそれぞれ対応している。

反転素子27は、例えばロジックＩＣのＮＯＴゲート(インバータ)などである。

次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。

制御部電源25から給電されたＰＷＭ制御部26の動作により、トランジスタ18のベースにＰＷＭ制御信号が供給されることで、このＰＷＭ制御信号のオン期間のみトランジスタ18が通電動作し、この通電時に第１発光モジュール13のＬＥＤ16に点灯電流Ｉ_L1が流れ、ＰＷＭ制御信号のオンデューティに対応した発光量で各ＬＥＤ16が発光する。

一方、トランジスタ23のベースには、ＰＷＭ制御部26からのＰＷＭ制御信号を反転素子27で反転させた反転信号が供給されることで、この反転信号のオン期間(ＰＷＭ制御信号のオフ期間)のみトランジスタ23が通電動作し、この通電時に第２発光モジュール14のＬＥＤ21に点灯電流Ｉ_L2が流れ、反転信号のオンデューティ(ＰＷＭ制御信号のオフデューティ)に対応した発光量で各ＬＥＤ21が発光する。

そして、上記トランジスタ18，23の切り換えが肉眼で認識できない程度のサイクルで行われることにより、ＬＥＤ16からの発光とＬＥＤ21からの発光とが観測者の目で合成されて、ＬＥＤ16の色温度とＬＥＤ21の色温度との中間の色温度を有する照明光を得ることができる。

すなわち、ＰＷＭ制御部26からのＰＷＭ制御信号のオンデューティを可変させることで、このＰＷＭ制御信号のデューティ比に応じて各ＬＥＤ16の発光量と、各ＬＥＤ21の発光量とが相補的に可変されるので、出力を一定としつつ、色温度の混合比が変化し、色温度を異ならせた照明光を容易に得ることができる。

しかも、トランジスタ18，23と制御部電源25およびＰＷＭ制御部26を追加するだけで上記制御が可能となるので、構成部品が少なく、ＬＥＤ点灯装置11の小型化および低コスト化が可能になる。

次に、図３に第２の実施の形態を示し、図３は照明装置の制御を示すタイミングチャートである。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、定電流電源12が、制御部15のＰＷＭ制御部26よりも先に立ち上がるものの、このＰＷＭ制御部26が立ち上がるまでは、ＬＥＤ16，21の点灯電圧よりも小さい電圧で立ち上がり、ＰＷＭ制御部26が立ち上がって動作が安定すると、ＬＥＤ16，21の点灯電圧よりも大きい電圧に移行するものである。

すなわち、定電流電源12は、図３に示すように、ＬＥＤ点灯装置11の電源投入などのシステムスタートのタイミングＴの後の所定のタイミングt1で、ＬＥＤ16，21の点灯電圧Ｖ_Lよりも小さい出力電圧Ｖ₁で立ち上がり、ＰＷＭ制御部26からのＰＷＭ制御信号が最初に出力されるタイミングt2よりも後のタイミングt3以降から、ＬＥＤ16，21の点灯電圧Ｖ_Lよりも大きい出力電圧Ｖ₂を出力するように構成されている。

このため、ＬＥＤ点灯装置11の動作初期に、ＬＥＤ16，21の点灯電流Ｉ_L1，Ｉ_L2が遮断されて出力に大きな電圧が印加されたり、制御部15の動作が安定するまでの間に各ＬＥＤ16，21が点灯して所望の色温度の照明光を得られなかったりすることを防止し、商品性の低下を防止できる。

次に、図４に第３の実施の形態を示し、図４は照明装置の制御を示すタイミングチャートである。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、定電流電源12が、制御部15のＰＷＭ制御部26の動作が安定するよりも後に立ち上がるものである。

すなわち、定電流電源12は、図４に示すように、ＬＥＤ点灯装置11の電源投入などのシステムスタートのタイミングＴの後、ＰＷＭ制御部26からのＰＷＭ制御信号が最初に出力されるタイミングt2よりも後のタイミングt4以降からＬＥＤ16，21の点灯電圧Ｖ_Lよりも大きい出力電圧Ｖ₃を出力するように構成されている。

また、定電流電源12の出力電圧Ｖ₃の出力のタイミングを遅らせるだけで対応できるので、定電流電源12の起動時の動作制御が容易になる。

次に、図５に第４の実施の形態を示し、図５は照明装置の回路図である。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第４の実施の形態は、上記第１の実施の形態ないし第３の実施の形態において、各発光モジュール13，14が、主端子13a，13bおよび主端子14a，14bを有し定電流電源12に着脱可能なユニットに形成されているとともに、制御部15が、出力端子15a，15bおよび接続端子15cを有し定電流電源12に対して着脱可能なユニットに形成されているものである。

すなわち、制御部15は、ＰＷＭ制御部26の出力側が、出力端子15aに接続されているとともに反転素子27を介して出力端子15bに接続されている。

また、第１発光モジュール13は、主端子13a，13b間に第１光源部17とトランジスタ18とが接続されているとともに、トランジスタ18のベースが制御端子13cおよび出力端子15aを介してＰＷＭ制御部26に接続されている。

同様に、第２発光モジュール14は、主端子14a，14b間に第２光源部22とトランジスタ23とが接続されているとともに、トランジスタ23のベースが制御端子14c、出力端子15bおよび反転素子27を介してＰＷＭ制御部26に接続されている。

そして、制御部電源25から給電されたＰＷＭ制御部26が、所定のＰＷＭ制御信号を出力すると、このＰＷＭ制御信号は、出力端子15aおよび制御端子13cを経由して第１発光モジュール13のトランジスタ18のベースに供給され、このトランジスタ18を動作させることで、トランジスタ18の通電時に第１発光モジュール13のＬＥＤ16に点灯電流Ｉ_L1が流れ、ＰＷＭ制御信号のオンデューティに対応した発光量で各ＬＥＤ16が発光する。

また、ＰＷＭ制御信号は、反転素子27により反転されて反転信号となって出力端子15bおよび制御端子14cを経由して第２発光モジュール14のトランジスタ23のベースに供給され、この反転信号のオン期間(制御信号のオフ期間)のみトランジスタ23が通電動作し、この通電時に第２発光モジュール14のＬＥＤ21に点灯電流Ｉ_L2が流れ、反転信号のオンデューティ(制御信号のオフデューティ)に対応した発光量で各ＬＥＤ21が発光する。

この結果、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、各発光モジュール13，14および制御部15を、定電流電源12に対して着脱可能なユニットとし、各発光モジュール13，14に、各トランジスタ18，23の動作を外部から制御可能な制御端子13c，14cを設けることで、外部機器に容易に接続できるとともに、制御部15と各発光モジュール13，14とを組み合わせることで、定電流電源12の性能によらず、色温度を変化させた照明光を得ることができるＬＥＤ点灯装置11に容易に対応でき、かつ、各発光モジュール13，14が破損した場合などでも、それぞれの発光モジュール13，14のみを交換すればよく、メンテナンス性も向上する。

なお、上記第４の実施の形態において、制御部および各発光モジュールのユニット内の構成は、例えば上記第１の実施の形態ないし第３の実施の形態と同様の構成など、複数の発光モジュールを、ＰＷＭ制御信号と反転信号とにより各スイッチング素子によって選択的に動作させる任意の構成とすることが可能である。

次に、図６に第５の実施の形態を示し、図６は照明装置の回路図である。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第５の実施の形態は、上記第４の実施の形態において、制御部15が、制御部電源25に代えて、定電流電源12の出力側から電源を得るものである。

制御部15は、定電流電源12の出力側に接続される接続端子15dに対して、スイッチング素子であるＮチャネルＭＯＳＦＥＴ31のソースが接続され、このＭＯＳＦＥＴ31のドレインにダイオード32のアノードが接続され、このダイオード32のカソードと接続端子15cとの間にＰＷＭ制御部26と電解コンデンサ33との並列回路が接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ31には、ソース−ゲート間にバイアス抵抗34が接続され、かつ、接続端子15cとの間にツェナダイオード35が接続されている。これらＭＯＳＦＥＴ31、ダイオード32、電解コンデンサ33、バイアス抵抗34およびツェナダイオード35などにより、制御部15の制御部電源36が構成されている。ここで、定電流電源12の出力電圧は、負荷のインピーダンスによって異なるため、制御部15は、定電圧生成手段として、ＰＷＭ制御部26に定電圧を供給可能に構成されている。なお、この制御部15は、例えば各発光モジュール13，14の１／１０程度の電流により駆動するように構成されている。

そして、ＬＥＤ点灯装置11の電源を投入すると、制御部15では、ＭＯＳＦＥＴ31の動作により定電流電源12からの電流の一部が電解コンデンサ33にチャージされる。このとき、電解コンデンサ33は、ツェナダイオード35の降伏電圧と略等しい所定の電圧となるまでチャージ可能である。そして、ＰＷＭ制御部26が、チャージされた電解コンデンサ33から定電圧を給電されて動作し、所定のＰＷＭ制御信号を出力する。

このＰＷＭ制御信号は、出力端子15aおよび制御端子13cを経由して第１発光モジュール13のトランジスタ18のベースに供給され、このトランジスタ18を動作させることで、トランジスタ18の通電時に第１発光モジュール13のＬＥＤ16に点灯電流Ｉ_L1が流れ、ＰＷＭ制御信号のオンデューティに対応した発光量で各ＬＥＤ16が発光する。

同時に、ＰＷＭ制御信号は、反転素子27により反転されて反転信号となって出力端子15bおよび制御端子14cを経由して第２発光モジュール14のトランジスタ23のベースに供給され、この反転信号のオン期間(制御信号のオフ期間)のみトランジスタ23が通電動作し、この通電時に第２発光モジュール14のＬＥＤ21に点灯電流Ｉ_L2が流れ、反転信号のオンデューティ(制御信号のオフデューティ)に対応した発光量で各ＬＥＤ21が発光する。

また、制御部15は、定電流電源12と独立してＬＥＤ点灯装置11などの機器に搭載されることが想定されるので、制御部15を定電流電源12に対して着脱可能なユニットとし、定電流電源12の出力側から電力を得る制御部電源36を備えることにより、制御部15を定電流電源12に取り付けて発光モジュール13，14に接続するだけで、色温度を変化させた照明光を得ることができるＬＥＤ点灯装置11に容易に対応できるとともに、ＬＥＤ点灯装置11の仕様の変更などへの対応も容易になる。

なお、上記第５の実施の形態において、制御部15の接続端子15d，15cを、例えば第１発光モジュール13の主端子13a，13bあるいは第２発光モジュール14の主端子14a，14bに直接接続するように構成すれば、端子数を最小限とすることができ、構成をより簡略化できる。

次に、図７に第６の実施の形態を示し、図７は照明装置の回路図である。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第６の実施の形態は、上記第１の実施の形態ないし第４の実施の形態において、制御部15が、第１発光モジュール13の第１光源部17の複数のＬＥＤ16の間のいずれかの位置から電力を得るものである。

第１発光モジュール13は、第１光源部17と定電流電源12の出力側との間に、スイッチング素子としての半導体スイッチであるトランジスタ41が接続されている。このトランジスタ41は、例えばＰＮＰ型のバイポーラトランジスタであり、このトランジスタ41のベースには、エミッタとの間に抵抗42が接続されているとともに、この抵抗42に対して並列に抵抗43が接続されている。そして、この抵抗43は、第１スイッチング素子としてのトランジスタ44のコレクタに接続されている。

同様に、第２発光モジュール14は、第２光源部22と定電流電源12の出力側との間に、スイッチング素子としての半導体スイッチであるトランジスタ46が接続されている。このトランジスタ46は、例えばＰＮＰ型のバイポーラトランジスタであり、このトランジスタ46のベースには、エミッタとの間に抵抗47が接続されているとともに、この抵抗47に対して並列に抵抗48が接続されている。そして、この抵抗48は、第２スイッチング素子としてのトランジスタ49のコレクタに接続されている。

さらに、制御部15は、ＰＷＭ制御部26の出力側がトランジスタ44のベースに接続されているとともに反転素子27を介してトランジスタ49のベースに接続されている。また、ＰＷＭ制御部26は、直流電源51に接続されているとともに、第１光源部17のＬＥＤ16の間の位置に接続されている。

ここで、ＬＥＤ16の順方向電圧は、電流や温度に対して概ね一定であるから、ＰＷＭ制御部26の両端間に接続されるＬＥＤ16の個数により、ＰＷＭ制御部26に供給される電圧が略一定に設定される。例えば、ＰＷＭ制御部26に供給する必要電圧をＶ、ＬＥＤ16の順方向電圧をＶ_fとすると、ＰＷＭ制御部26の両端間に接続されるＬＥＤ16の必要数は、Ｖ／Ｖ_fにより求めることができる。

そして、直流電源51により給電されてＰＷＭ制御部26が動作し、このＰＷＭ制御部26が所定のＰＷＭ制御信号を出力すると、このＰＷＭ制御信号は、トランジスタ44のベースに供給され、このトランジスタ44を動作させることで、トランジスタ44の通電時に第１発光モジュール13のＬＥＤ16に点灯電流Ｉ_L1が流れ、ＰＷＭ制御信号のオンデューティに対応した発光量で各ＬＥＤ16が発光するとともに、この点灯電流Ｉ_L1が流れることにより、ＰＷＭ制御部26の両端間に接続されたＬＥＤ16の順方向電圧分の電圧がＰＷＭ制御部26に供給される。

同時に、ＰＷＭ制御信号は、反転素子27により反転されて反転信号となって第２発光モジュール14のトランジスタ49のベースに供給され、この反転信号のオン期間(制御信号のオフ期間)のみトランジスタ49が通電動作し、この通電時に第２発光モジュール14のＬＥＤ21に点灯電流Ｉ_L2が流れ、反転信号のオンデューティ(制御信号のオフデューティ)に対応した発光量で各ＬＥＤ21が発光する。

また、定電流電源12は、負荷の状態に対して出力電圧が変動することから、制御部15へと安定した電圧を直接的には供給することができず、また、出力電圧が高い場合には、制御部15に必要な電圧まで降圧するための手段が必要になり、電力損が発生するのに対して、上記のようにＬＥＤ16の間の位置から制御部15の電源を得ることで、電流や温度の変動に殆ど影響を受けることなく制御部15に安定した電圧を容易に供給することが可能になるとともに、仮に降圧手段を設ける場合でも、降圧電圧差が小さいため、電力損を抑制できる。

なお、上記各実施の形態において、ＰＷＭ制御信号を反転させる構成は、反転素子27を用いる他にも、例えばスイッチング素子の組み合わせなどにより、任意に構成できる。

次に、図８に第７の実施の形態を示し、図８は照明装置の回路図である。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第７の実施の形態は、第２発光モジュール14の第２光源部22のインピーダンスを、第１発光モジュール13の第１光源部17のインピーダンスよりも大きくし、かつ、スイッチング素子としてのトランジスタ53を、第１発光モジュール13に設け、各発光モジュール13，14をユニット化するものである。

ここで、第２光源部22でのインピーダンスを第１光源部17でのインピーダンスよりも大きくする場合には、本実施の形態では、ＬＥＤ16，21のインピーダンスを略等しくし、かつ、第２光源部22のＬＥＤ21の個数を、第１光源部17のＬＥＤ16の個数よりも多くしている。

また、ＬＥＤ16は、ＬＥＤ21よりも発光効率が高いものとしている。

そして、ＰＷＭ制御部26の動作により、トランジスタ53のベースにＰＷＭ制御信号が供給されることで、このＰＷＭ制御信号のオン期間のみトランジスタ53が通電動作する。

このとき、第１発光モジュール13の第１光源部17のインピーダンスが第２光源部22のインピーダンスよりも小さいことにより、この通電時に第１発光モジュール13のＬＥＤ16に点灯電流Ｉ_L1が流れ、ＰＷＭ制御信号のオンデューティに対応した発光量で各ＬＥＤ16が発光する。

一方、ＰＷＭ制御信号のオフ期間には、トランジスタ53の通電動作が停止することで、第１発光モジュール13側に流れる電流が停止し、代わりに第２発光モジュール14のＬＥＤ21に点灯電流Ｉ_L2が流れ、ＰＷＭ制御信号のオフデューティに対応した発光量で各ＬＥＤ21が発光する。

すなわち、トランジスタ53のスイッチング動作により、第１発光モジュール13のＬＥＤ16と第２発光モジュール14のＬＥＤ21とに選択的に点灯電流が流れる。

そして、上記ＰＷＭ制御信号によるトランジスタ53のスイッチング動作が肉眼で認識できない程度のサイクルで行われることにより、ＬＥＤ16からの発光とＬＥＤ21からの発光とが観測者の目で合成されて、ＬＥＤ16の色温度とＬＥＤ21の色温度との中間の色温度を有する照明光を得ることができる。

したがって、ＰＷＭ制御部26およびトランジスタ53を第１発光モジュール13に組み込むだけで、各発光モジュール13，14を容易に制御でき、ＬＥＤ点灯装置11を、より小型化および低コスト化できる。

また、ＬＥＤ21のインピーダンスを、ＬＥＤ16のインピーダンスと略等しくし、第１光源部17のＬＥＤ16の個数よりも第２光源部22のＬＥＤ21の個数を多くすることで、第２光源部22のインピーダンスを、第１光源部17のインピーダンスよりも容易に大きくでき、トランジスタ53だけで各発光モジュール13，14での電流調整を容易にできる。

さらに、トランジスタ53を接続する第１発光モジュール13のＬＥＤ16の発光効率を、ＬＥＤ21の発光効率よりも高くすることで、第１発光モジュール13側でのＬＥＤ16の性能による光束の低下を抑制できる。

そして、各発光モジュール13，14をユニット化することにより、第１発光モジュール13を、第１光源部17よりもインピーダンスが高い他の任意の発光モジュールと組み合わせて定電流電源12に並列に接続するだけで、色温度を可変させた照明光を得ることができるＬＥＤ点灯装置に容易に対応できるとともに、各発光モジュール13，14が破損した場合などでも、それぞれの発光モジュール13，14のみを交換すればよく、メンテナンス性も向上する。

なお、上記第７の実施の形態において、例えばＬＥＤ21を、ＬＥＤ16のインピーダンス16よりも大きいインピーダンスを有するものとすれば、例えばＬＥＤ16，21を同数設けてもよく、第２光源部22でのインピーダンスを第１光源部17でのインピーダンスよりも大きくすれば、ＬＥＤ16，21の個数やそれぞれのインピーダンスは任意に設定できる。

また、上記各実施の形態において、各光源としてはＬＥＤ16，21以外のものを用いることも可能であり、また、ＬＥＤ16，21の色温度などは、上記構成に限定されるものではない。

さらに、各スイッチング素子としては、例えばＦＥＴなどを用いることも可能である。

そして、定電流電源12は、出力電流Ｉを調整可能としてもよい。この場合には、色温度を可変させた照明光を得つつ調光できる。

本発明の第１の実施の形態を示す照明装置の回路図である。同上照明装置の制御を示すタイミングチャートである。本発明の第２の実施の形態を示す照明装置の制御を示すタイミングチャートである。本発明の第３の実施の形態を示す照明装置の制御を示すタイミングチャートである。本発明の第４の実施の形態を示す照明装置の回路図である。本発明の第５の実施の形態を示す照明装置の回路図である。本発明の第６の実施の形態を示す照明装置の回路図である。本発明の第７の実施の形態を示す照明装置の回路図である。

符号の説明

11 照明装置であるＬＥＤ点灯装置
12 定電流電源
13 第１発光モジュール
13c，14c 制御端子
14 第２発光モジュール
15 制御部
16 第１光源としてのＬＥＤ
17 第１光源部
18，44 第１スイッチング素子としてのトランジスタ
21 第２光源としてのＬＥＤ
22 第２光源部
23，49 第２スイッチング素子としてのトランジスタ
53 スイッチング素子としてのトランジスタ

Claims

１つ以上の第１光源と、この第１光源に流れる電流を制御する第１スイッチング素子とを備え、定電流電源に接続される第１発光モジュールと；
前記第１光源と異なる色温度を有する１つ以上の第２光源と、この第２光源に流れる電流を制御する第２スイッチング素子とを備え、前記定電流電源に対して前記第１発光モジュールと並列に接続される第２発光モジュールと；
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との一方にＰＷＭ制御信号を供給するとともに、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との他方に前記ＰＷＭ制御信号を反転させた反転信号を供給することで、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とのそれぞれの動作を選択的に制御する制御部と；
を具備していることを特徴とした照明装置。
第１光源および第２光源のそれぞれが発光する点灯電圧よりも低い電圧を出力する状態で立ち上がり、制御部が立ち上がった後に、前記点灯電圧以上の電圧を出力する状態になる定電流電源
を具備していることを特徴とした請求項１記載の照明装置。
制御部よりも後に立ち上がる定電流電源
を具備していることを特徴とした請求項１記載の照明装置。
制御部は、定電流電源に対して着脱可能なユニットであり、前記定電流電源の出力側から電力を得る
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか記載の照明装置。
第１光源部は、互いに直列に接続された複数の第１光源を有し、
制御部は、複数の前記第１光源の間のいずれかの位置から電力の一部を得る
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか記載の照明装置。
制御部、第１発光モジュールおよび第２発光モジュールは、それぞれ定電流電源に対して着脱可能なユニットであり、
前記第１発光モジュールは、第１スイッチング素子の動作を外部から制御可能な制御端子を有し、
前記第２発光モジュールは、第２スイッチング素子の動作を外部から制御可能な制御端子を有している
ことを特徴とした請求項１ないし５いずれか記載の照明装置。
１つ以上の第１光源を有する第１光源部と、この第１光源部に接続されこの第１光源に流れる電流を制御するスイッチング素子とを備え、定電流電源に接続される第１発光モジュールと；
前記第１光源と異なる色温度を有する１つ以上の第２光源を有し前記第１光源部よりもインピーダンスが高い第２光源部を備え、前記定電流電源に対して前記第１発光モジュールと並列に接続される第２発光モジュールと；
前記スイッチング素子にＰＷＭ制御信号を供給することでこのスイッチング素子の動作を制御する制御部と；
を具備していることを特徴とした照明装置。
第２光源は、第１光源と略等しいインピーダンスを有し、
第２光源部は、前記第２光源の数が、第１光源部の前記第１光源の数よりも多い
ことを特徴とした請求項７記載の照明装置。
第１光源は、第２光源よりも発光効率が高い
ことを特徴とした請求項８記載の照明装置。
出力電流を調整可能な定電流電源
を具備していることを特徴とした請求項１ないし９いずれか記載の照明装置。