JP2009026544A - Ｌｅｄ用調光装置及びｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ照明ランプを調光の設定に応じた照度で常に安定した状態で点灯させることができるＬＥＤ用調光装置を提供する。
【解決手段】調光回路４から出力される交流の電圧波形をデジタル電圧信号に変換し、このデジタル電圧信号から調光回路４で設定された導通角を求め、この導通角に対して予め設定された調光のデューティーサイクルとなるように、ＰＷＭ信号発生回路１３が、ＬＥＤ照明ランプ２１に供給される電流の通電時間を第１のＰＷＭで制御するためのＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となる期間中に、ＰＷＭ制御回路９が、第１のスイッチング回路８のスイッチング動作を第２のＰＷＭで制御し、ＬＥＤ照明ランプ２１に一定の電流が流れるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）の調光を制御するＬＥＤ用調光装置、並びにそのようなＬＥＤ用調光装置を備えたＬＥＤ照明装置に関する。

ＬＥＤを用いたＬＥＤ照明装置は、長寿命且つ高効率といった特徴があるが、従来より白熱ランプで使用されるようなサイリスタ式の調光装置でＬＥＤの調光を制御しようとした場合には、ＬＥＤの調光の範囲が狭まり、調光の設定に対してＬＥＤの照度変化が小さくなることがある。

具体的に、このようなＬＥＤ照明装置の照度を安定化するためには、スイッチング電源などによる定電圧若しくは定電流の駆動回路が賞用される。一方、サイリスタ式の調光装置は、商用交流（ＡＣ）電源から供給される交流電圧の位相を制御することにより、平均印加電圧を調整して調光制御を行うものである。このため、サイリスタ式の調光装置と定電圧又は定電流のＬＥＤ点灯回路とを組み合わせた場合には、ＬＥＤ点灯回路内における駆動用電源の制御回路が調光装置から供給される電圧の平均値の変動を抑えるように働くために、例えば照度を３０％程度に低くした場合には、平均入力電圧の低下によって、上述したＬＥＤ点灯回路の動作が不安定となり、その結果、ＬＥＤの発光が停止したりすることがある。

なお、本発明に関連する先行技術文献としては、例えば下記特許文献１，２がある。
このうち、特許文献１には、白熱ランプ負荷を調光するために設けられた位相制御式の照明コントローラと、白熱ランプ負荷に代えて照明コントローラに接続されるＬＥＤランプ負荷との間に、照明コントローラと直列に接続されて照明コントローラの出力を整流する整流器と、整流器に並列に接続された電流保持手段とを設け、電流保持手段が、整流器から出力される電圧に基づいて整流器から電流を流すようにしたＬＥＤランプ調光用アダプタ装置が記載されている。

この特許文献１に記載されるＬＥＤランプ調光用アダプタ装置は、ＬＥＤに流れる電流を一定に保つ定電流回路を備えていないため、例えば入力電圧が８０Ｖ以下に低下したときに、ＬＥＤに流れる負荷電流が急激に低下することによって生じる調光の不安定を安定化するために、並列に電流を流す回路を設けたものである。すなわち、この発明は、ＬＥＤの調光範囲の拡大よりもＬＥＤのちらつきを抑制するために提案されたものである。しかしながら、この発明の場合、そもそもＬＥＤに流れる電流を安定化させる機能が無ければ、入力電圧の変動によってＬＥＤの照度は変動してしまう。

一方、特許文献２には、発光ダイオードと、位相制御された定電流源より交流電流が入力され、直流電圧を出力する全波整流回路と、全波整流回路の出力側に設けられ、主スイッチ素子のスイッチング動作により全波整流回路から出力された直流電圧を所定の電圧に変換して発光ダイオードに供給するチョッパ回路と、発光ダイオードに流れる電流を検出するＬＥＤ電流検出回路と、全波整流回路の入力電流の実効値を実質的に検出する実効値検出回路と、ＬＥＤ電流検出回路より検出された発光ダイオードに流れる電流が実効値検出回路により検出された前記実効値に応じた電流値となるようにチョッパ回路の主スイッチ素子のスイッチング動作を制御する制御回路とを備えたＬＥＤ点灯装置が記載されている。

この特許文献２に記載されるＬＥＤ点灯装置は、白熱ランプ用の調光回路を用いてＬＥＤの調光を白熱ランプの場合と同様に行わせることを目的としたものである。すなわち、この発明は、入力電流の実効値を目標として、その目標に見合った電流をＰＷＭ制御でＬＥＤに供給する、いわゆる入力実効値感応型の定電流ＬＥＤ点灯装置である。しかしながら、この発明の場合、電源電圧は別の手段で安定化されていることが前提となるため、電源電圧が安定化されていない電源にこのＬＥＤ点灯装置を接続した場合は、電源電圧の変動が入力電流の実効値の変動となり、この実効値の変動によってＬＥＤの照度が変動することになる。
特開２００６−３１９１７２号公報 特開２００４−３３５１２８号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、従来より白熱ランプ等で使用されるようなサイリスタ式の調光装置でＬＥＤの調光を制御しようとした場合でも、ＬＥＤの照度を調光の設定に応じて適切に制御できるＬＥＤ用調光装置、並びにそのようなＬＥＤ用調光装置を用いたＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の手段を提供する。
（１） 商用交流電源と発光ダイオード（ＬＥＤ）との間に配置されて、前記ＬＥＤの調光を制御するＬＥＤ用調光装置であって、
前記商用交流電源から供給される交流の導通角を制御することにより、前記ＬＥＤに供給される電流を位相制御する調光回路と、
前記調光回路から出力される交流の電圧波形を整流して直流電圧とする整流回路と、
前記整流回路から出力される直流電圧を平滑して前記ＬＥＤに出力する平滑回路と、
前記調光回路から出力される交流の電圧波形をデジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
前記デジタル電圧信号から前記調光回路で設定された導通角を求め、この導通角に対して予め設定された調光のデューティーサイクルとなるように前記ＬＥＤに供給される電流の通電時間を第１のパルス幅変調（ＰＷＭ）で制御するためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号発生回路と、
前記ＬＥＤに供給される電流のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を切り換える第１のスイッチング回路と、
前記ＬＥＤに流れる電流を検出しながら前記ＬＥＤに一定の電流が流れるように前記第１のスイッチング回路のスイッチング動作を第２のＰＷＭで制御するＰＷＭ制御回路と、
前記ＰＷＭ信号発生回路から出力されるＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となるときに、前記ＰＷＭ制御回路による前記第１のスイッチング回路のスイッチング動作をオン（ＯＮ）にする第２のスイッチング回路とを備えるＬＥＤ用調光装置。
（２） 少なくとも前記Ａ／Ｄ変換回路と、前記ＰＷＭ信号発生回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路が出力するデジタル電圧信号から前記調光回路で設定された導通角を求め、この導通角から予め内部メモリに記憶された設定テーブルに従って、前記ＰＷＭ信号発生回路が出力する前記ＰＷＭ信号のパルス幅を決定する調光制御回路とが集積された１チップマイクロコンピュータを備えることを特徴とする前項（１）に記載のＬＥＤ用調光装置。
（３） 前記ＬＥＤに流れる電流を検出する電流検出回路を備え、
前記ＰＷＭ制御回路は、前記電流検出回路が検出した結果に基づいて、前記第１のスイッチング回路のスイッチング動作を第２のＰＷＭで制御し、前記ＬＥＤに一定の電流が流れるようにすることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載のＬＥＤ用調光装置。
（４） 前項（１）〜（３）の何れか一項に記載のＬＥＤ用調光装置と、ＬＥＤ照明ランプが取り付け可能なＬＥＤ照明具とを備え、前記ＬＥＤ照明具に取り付けられたＬＥＤ照明ランプを前記ＬＥＤ用調光装置によって調光制御することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
（５） 前記ＬＥＤ用調光装置による調光制御を赤外線リモコンによって制御することを特徴とする前項（４）に記載のＬＥＤ照明装置。
（６） 前記ＬＥＤ照明ランプは、複数のＬＥＤが直列に接続された構造を有することを特徴とする前項（４）又は（５）に記載のＬＥＤ照明装置。

以上のように、本発明では、調光回路から出力される交流の電圧波形をデジタル電圧信号に変換し、このデジタル電圧信号から調光回路で設定された導通角を求め、この導通角に対して予め設定された調光のデューティーサイクルとなるように、ＰＷＭ信号生成回路が、ＬＥＤに供給される電流の通電時間を第１のＰＷＭで制御するためのＰＷＭ信号を生成する。また、このＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となる期間において、第２のスイッチング回路がＰＷＭ制御回路による第１のスイッチング回路のスイッチング動作をオン（ＯＮ）にすることで、この期間中にＰＷＭ制御回路が、第１のスイッチング回路のスイッチング動作を第２のＰＷＭで制御し、ＬＥＤに一定の電流が流れるようにする。
これにより、本発明では、入力電圧の変動に因らずに常に一定の電流をＬＥＤに流すことができ、調光回路の導通角に対して予め設定された調光のデューティーサイクルに応じて、ＬＥＤに流れる電流を自由に制御することができる。
したがって、本発明によれば、従来より白熱ランプ等で使用されるようなサイリスタ式の調光装置（調光回路）でＬＥＤ照明ランプの調光を制御しようとした場合でも、このＬＥＤ照明ランプを調光の設定に応じた照度で常に安定した状態で点灯させることが可能である。
また、本発明によれば、赤外線リモコンに本発明の調光機能を容易に持たせることが可能である。

以下、本発明を適用したＬＥＤ用調光装置及びＬＥＤ照明装置について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明を適用したＬＥＤ照明装置１の一例を示すブロック図である。
このＬＥＤ照明装置１は、図１に示すように、本発明を適用したＬＥＤ用調光装置２と、ＬＥＤ照明具２０とを備え、このＬＥＤ照明具２０に取り付けられたＬＥＤ照明ランプ２１をＬＥＤ用調光装置２によって調光制御することにより、ＬＥＤ照明ランプ２１の照度を自由に調節することが可能となっている。なお、ＬＥＤ照明ランプ２１は、複数のＬＥＤ２１ａが直列に接続された構造を有し、ＬＥＤ照明具２０に対して着脱自在（交換可能）となっている。なお、ＬＥＤ照明具２０の形態については、例えば吊り下げ式や、埋め込み式、直付け式など特に限定されるものではない。また、ＬＥＤ照明ランプ２１の形状やＬＥＤ２１ａの数についても特に限定されるものではなく、任意に設定することが可能である。

本発明を適用したＬＥＤ用調光装置２は、商用交流（ＡＣ）電源３とＬＥＤ照明具２０との間に、調光回路４と、整流回路５と、平滑回路６と、１チップマイクロコンピュータ７と、第１のスイッチング回路８と、ＰＷＭ制御回路９と、第２のスイッチング回路１０とを備えて構成されている。また、１チップマイクロコンピュータ７は、Ａ／Ｄ変換回路１１と、調光制御回路１２と、ＰＷＭ信号発生回路１３とを備えて構成されている。

調光回路４は、商用交流電源３から供給される交流の導通角を制御することにより、ＬＥＤ照明ランプ２１のＬＥＤ２１ａに供給される電流を位相制御するものである。この調光回路４は、位相制御素子として、トライアック（双方向サイリスタ）を用いており、このＬＥＤ照明装置１が設置される室内の壁等に取り付けられたボリュームなどの調整手段を操作することによって、商用交流電源３から供給される交流の導通角を制御する。すなわち、本発明のＬＥＤ用調光装置２では、従来より白熱ランプ等で使用されるようなサイリスタ式の調光装置の回路構成をそのまま調光回路４として利用することが可能である。なお、位相制御素子としては、上述したトライアックの他にもサイリスタを用いることが可能である。

整流回路５及び平滑回路６は、調光回路４から供給される交流電圧を直流電圧に変換してＬＥＤ照明ランプ２１に出力する直流電源回路を構成している。具体的に、整流回路５は、４つのダイオードを用いた全波整流回路からなり、調光回路４から出力される交流の電圧波形を全波整流し、直流電圧として平滑回路６に出力する。なお、整流回路５は、上述した全波整流回路の他にも１つのダイオードを用いた半波整流回路によって調光回路４から出力される交流の電圧波形を半波整流することも可能であるが、電力効率を高めるためには、上述した全波整流回路を用いることが好ましい。一方、平滑回路６は、コンデンサからなり、整流回路５から出力される直流電圧を平滑してＬＥＤ照明ランプ２１に出力する。

１チップマイクロコンピュータ７は、Ａ／Ｄ変換回路１１と、調光制御回路１２と、ＰＷＭ信号発生回路１３とを集積した集積回路を構成するものであり、例えばＣＰＵ等からなる。また、この１チップマイクロコンピュータ７は、ＬＥＤ用調光装置２に設けられたソケット（図示せず。）に対して着脱自在（交換可能）となっている。

Ａ／Ｄ変換回路１１は、調光回路４から出力される交流の電圧波形をデジタル電圧信号に変換して調光制御回路１２に出力する。具体的に、このＡ／Ｄ変換回路１１は、例えば、５０Ｈｚ、１００Ｖの商用交流電源３の場合、調光回路４から出力される交流の電圧波形をサンプル周期０．１ｍｓでＡ／Ｄ変換する。

調光制御回路１２は、Ａ／Ｄ変換回路１１が出力するデジタル電圧信号から調光回路４で設定された導通角を求め、この導通角から予め内部メモリ（ＲＯＭ）に格納された設定テーブルに従って、ＰＷＭ信号発生回路１３が出力するＰＷＭ信号のパルス幅を決定する。具体的に、本発明では、例えば時間１０ｍｓ内の電圧ゼロ（０）のサンプル数Ｎから、導通角θ＝（１００−Ｎ）×１．８（゜）を求めた。なお、電圧ゼロを決定する閾値は１．４１Ｖとする。そして、下記表１に示すように、求めた導通角θに対して、θ＝０゜のときにデューティーサイクルが１００％、θ＝１８０゜のときにデューティーサイクルが０％、θ＝０゜〜１８０゜の間でデューティーサイクルが比例的に変化する方形波（パルス信号）となるように、導通角に対する調光のディーティーサイクルを決定した。

なお、本発明では、上述した表１に示す設定テーブルに限らず、導通角に対する調光のディーティーサイクルを自由に設定することができるため、テーブルの設定によって様々な調光特性を得ることができる。また、本発明は、上述した１チップマイクロコンピュータ７を交換するだけ設定テーブルを容易に変更できるといった利点を有している。

ＰＷＭ信号発生回路１３は、調光制御回路１２からの命令に従って、ＬＥＤ照明ランプ２１に供給される電流の通電時間を第１のパルス幅変調（ＰＷＭ）で制御するためのＰＷＭ信号を生成する。具体的に、この第１のＰＷＭでは、例えば繰り返し周波数を５００Ｈｚ（パルス幅：２ｍｓ）に設定しており、ＰＷＭ信号は、上述したように導通角に対応したディーティーサイクルを有するパルス信号として、例えば、図２（ａ）に示すようにデューティーサイクルが８０％の場合は、ＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となる期間が１．６ｍｓ（＝２ｍｓ×８０％）、図２（ｂ）に示すようにデューティーサイクルが６０％の場合は、ＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となる期間が１．２ｍｓ（＝２ｍｓ×６０％）、図２（ｃ）に示すようにデューティーサイクルが４０％の場合は、ＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となる期間が０．８ｍｓ（＝２ｍｓ×４０％）、図２（ｄ）に示すようにデューティーサイクルが２０％の場合は、ＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となる期間が０．４ｍｓ（＝２ｍｓ×２０％）となるように、ＬＥＤ照明ランプ２１に供給される電流の通電時間を制御する。これにより、ＬＥＤ照明ランプ２１の照度が調光の設定に応じて制御されることになる。

第１のスイッチング回路８は、例えばＮチャンネルのＭＯＳ型ＦＥＴからなり、平滑回路６とＬＥＤ照明ランプ２１との間で、ＬＥＤ照明ランプ２１に供給される電流のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を切り換える。

ＰＷＭ制御回路９は、ＬＥＤ照明ランプ２１に一定の電流が流れるように第１のスイッチング回路８のスイッチング動作を第２のＰＷＭで制御する。具体的に、第１のスイッチング回路８と平滑回路６との間には、ＬＥＤ照明ランプ２１に流れる電流を検出する電流検出回路１４が配置されている。この電流検出回路１４は、例えば１０Ω程度の抵抗をＬＥＤ照明ランプ２１に直列に接続した構成を有しており、この抵抗による電圧降下からＬＥＤ照明ランプ２１に流れる電流を検出する。すなわち、ＬＥＤ照明ランプ２１に流れる電流は、この電流検出回路１４によって電圧に変換され、電流検出回路１４の出力電圧がＰＷＭ制御回路９に入力されることになる。

そして、ＰＷＭ制御回路９は、ＬＥＤ照明ランプ２１に流れる電流を電流検出回路１４で検出しながら、ＬＥＤ照明ランプ２１に一定の電流が流れるように、ＬＥＤ照明ランプ２１に供給される電流の通電時間を第２のＰＷＭで制御するためのＰＷＭ信号を生成する。具体的に、この第２のＰＷＭでは、例えば繰り返し周波数を３３ｋＨｚ（パルス幅：約３０．３μｓ）に設定しており、ＰＷＭ信号は、電流検出回路１４からの入力電圧に比例して、ＬＥＤ照明ランプ２１に供給される電流のオン（ＯＮ）時間が短くなるようなディーティーサイクルを有するパルス信号として、電流検出回路１４の出力電圧が小さい場合には、ＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となる期間が長くなるように、一方、電流検出回路１４の出力電圧が大きい場合には、ＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となる期間が短くなるように、ＬＥＤ照明ランプ２１に供給される電流の通電時間を制御する。

第２のスイッチング回路１０は、アンド（ＡＮＤ）回路からなり、ＰＷＭ信号発生回路１３から出力されるＰＷＭ信号と、ＰＷＭ制御回路９から出力されるＰＷＭ信号とが入力され、ＰＷＭ信号発生回路１３からの入力がハイ（Ｈ）となるときに、ＰＷＭ制御回路９からの入力を第１のスイッチング回路８に出力する。すなわち、この第２のスイッチング回路１０は、ＰＷＭ信号発生回路１３から出力されるＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となる期間中に、ＰＷＭ制御回路９による第１のスイッチング回路８のスイッチング動作をオン（ＯＮ）にする。

なお、ＬＥＤ照明ランプ２１と第１のスイッチング回路８との間に配置されたコイル１５は、第１のスイッチング回路８のスイッチング動作によりＬＥＤ照明ランプ２１に断続して流れる電流を連続した電流とするためのものである。

以上のような構造を有するＬＥＤ照明装置１では、調光回路４から出力される交流の電圧波形をデジタル電圧信号に変換し、このデジタル電圧信号から調光回路４で設定された導通角を求め、この導通角に対して予め設定された調光のデューティーサイクルとなるように、ＰＷＭ信号発生回路１３が、ＬＥＤ照明ランプ２１に供給される電流の通電時間を第１のＰＷＭで制御するためのＰＷＭ信号を生成する。

ここで、図３（ａ）に示す波形は、調光回路４から出力される交流の電圧波形であり、図３（ｂ）に示す波形は、このとき第１のスイッチング回路８とコイル１５との間で測定した電圧波形である。
図３（ｂ）に示す電圧波形は、ＰＷＭ信号発生回路１３から出力されるＰＷＭ信号に従って、５００Ｈｚの周期で電圧がハイ（Ｈ）となる期間と電圧がロー（Ｌ）となる期間とを繰り返しており、この波形の振幅は、ＬＥＤ照明ランプ２１に印加される電圧とほぼ等しく、この波形のパルス幅は、ＬＥＤ照明ランプ２１の調光の設定に応じたディーティーサイクルを有している。

また、このＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となる期間において、第２のスイッチング回路１０がＰＷＭ制御回路９による第１のスイッチング回路８のスイッチング動作をオン（ＯＮ）にすることで、この期間中にＰＷＭ制御回路９がＰＷＭ信号を第１のスイッチング回路８に出力しながら、第１のスイッチング回路８のスイッチング動作を第２のＰＷＭで制御する。

ここで、図４に電圧波形は、図３（ｂ）に示す電圧波形のうち、電圧がハイ（Ｈ）となる期間を拡大した波形図である。
この図４に示す電圧波形は、ＰＷＭ制御回路９から出力されるＰＷＭ信号に従って、３３ｋＨｚの周期で電圧がハイ（Ｈ）となる期間と電圧がロー（Ｌ）となる期間とを繰り返しており、このうち、電圧がハイ（Ｈ）となる期間の波形は、第１のスイッチング回路８がオフ（ＯＦＦ）のときであり、ＬＥＤ２ａのアノードの電圧に相当する一方、電圧がロー（Ｌ）となる期間の波形は、第１のスイッチング回路８がオン（ＯＮ）のときであり、ＬＥＤ２ａのカソードの電圧に相当している。

本発明では、上述したＰＷＭ信号発生回路１３から出力されるＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となる期間中に、ＬＥＤ照明ランプ２１に流れる電流を電流検出回路１４で検出しながら、ＬＥＤ照明ランプ２１に一定の電流が流れるように、ＰＷＭ制御回路９が第１のスイッチング回路８のスイッチング動作を第２のＰＷＭで制御している。

具体的に、ＬＥＤ照明ランプ２１に流れる電流が小さい場合には、電流検出回路１４の出力電圧も小さくなり、ＰＷＭ制御回路９の出力デューティーは高くなる。これにより、ＬＥＤ照明ランプ２１に流れる電流が増加するが、ＬＥＤ照明ランプ２１に流れる電流が増加すると、今度は電流検出回路１４の出力電圧が大きくなるため、ＰＷＭ制御回路９の出力デューティーを低くなる。そして、最終的に平衡状態となることで、ＬＥＤ照明ランプ２１には一定の電流が流れることになる。
なお、この本発明による定電流作用は、電源電圧の変動や、交流１サイクル中の電圧変化に対しても有効に働くのは勿論、電源側の電圧変動に対しても有効に働くため、ＬＥＤ照明ランプ２１に常に一定の電流を流すことが可能である。

以上のようして、本発明を適用したＬＥＤ用調光装置２では、入力電圧の変動に因らずに常に一定の電流をＬＥＤ照明ランプ２１に流すことが可能であり、調光回路４の導通角に対して予め設定された調光のデューティーサイクルに応じて、ＬＥＤ照明ランプ２１に流れる電流を自由に制御することが可能である。

したがって、このようなＬＥＤ用調光装置２を備えた本発明のＬＥＤ照明装置１では、従来より白熱ランプ等で使用されるようなサイリスタ式の調光装置（調光回路４）でＬＥＤ照明ランプ２１の調光を制御しようとした場合でも、このＬＥＤ照明ランプ２１を調光の設定に応じた照度で常に安定した状態で点灯させることが可能である。

なお、本発明によれば、既設のサイリスタ式調光装置の配線をそのまま使用でき、また、新規に設置する場合でも、建物等の照明スイッチには市販のサイリスタ式調光装置を使用し、本発明の回路を組み込んだＬＥＤ照明装置を新たに設置するだけでよいため、既存の工法を全く変えることなく施工が可能であり、実用性が極めて高い。

また、本発明によれば、常に安定した照度を得ると同時に、ＬＥＤ照明ランプ２１にはその定格電流の範囲内で最大の電流を流すことで最大の照度を得ることが可能である。一方、ＬＥＤ照明ランプ２１に定格電流の範囲内で最大の電流を流したとしても、それ以上ＬＥＤ照明ランプ２１に電流が流れる心配がないため、ＬＥＤ照明ランプ２１の長寿命化を図ることが可能である。なお、上述した平衡状態のときにＬＥＤ照明ランプ２１に流れる電流値は、電流検出回路１４の抵抗を変更することで容易に調整することが可能である。

また、本発明のＬＥＤ照明装置１の中で電力を消費するのは各部品の直列抵抗成分だけである。したがって、本発明では、上述した第１のスイッチング回路８にＯＮ抵抗が充分低いＭＯＳ型ＦＥＴを用いたり、コイル１５や電流検出回路１４の抵抗を小さく設計したりすることで、電力ロスを排除し、ＬＥＤ照明ランプ２１を高い電力効率で点灯させることが可能である。

なお、上述した図３（ｂ）に示す電圧波形の上の脈動は、平滑回路６のリップルによって電圧が上下したものであるが、平滑回路６を構成するコンデンサに、商用交流（ＡＣ）電源３からの入力電圧が低下する時期にＬＥＤ２ａの順方向の電圧を維持するのに充分な容量を有するものを選ぶことで、ＬＥＤ照明ランプ２１に印加される電圧を維持することが可能である。

なお、本発明のＬＥＤ照明装置１は、上述した図１に示す構成に必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば図５に示すように、赤外線リモコン５０によって上記ＬＥＤ照明装置１の調光を制御する構成としてもよい。

具体的に、赤外線リモコン５０は、図５に示すように、ＬＥＤ用調光装置２とは別体に設けられたリモコン送信器５１と、１チップマイクロコンピュータ７の調光制御回路１２に接続された受信用ＩＣ５２とを備えて構成されている。

リモコン送信器５１は、図６に示すように、入力部５３と、１チップマイクロコンピュータ５４と、赤外線発光ダイオード５５とを備えている。また、リモコン送信器５１は、内部電源となる電池５６を交換可能に収納しており、この電池５６から各部に電力を供給している。

入力部５３は、１チップマイクロコンピュータ５４に接続された２つのボタンスイッチＳＷ１，ＳＷ２を備えている。このうち、ボタンスイッチＳＷ１は、押されたときにＬＥＤ照明ランプ２１の照度を明るくする指令を１チップマイクロコンピュータ５４に入力し、ボタンスイッチＳＷ２は、押されたときにＬＥＤ照明ランプ２１の照度を暗くする指令を１チップマイクロコンピュータ５４に入力する。なお、入力部５３は、上述したＬＥＤ照明ランプ２１の照度を調整する２つのボタンスイッチＳＷ１，ＳＷ２の他にも、例えばＬＥＤ照明装置１における電源のオン／オフ（点灯／消灯）を切り替える電源スイッチなどを備えることができ、そのスイッチの種類や数等については特に制限されるものではない。

１チップマイクロコンピュータ５４は、上述した入力部５３からＬＥＤ照明ランプ２１の照度を明るくする指令又は暗くする指令が入力されると、内部に記録されたプログラムに従って、出力ポートをオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）させながら、調光コマンドに応じた送信符号を出力する。

送信符号は、例えば図７（ａ）に示すように、赤外線発光ダイオード５５の点灯／消灯（ＯＮ／ＯＦＦ）をパルス位相変調（ＰＰＭ）で制御するものである。また、送信符号は、図７（ｂ）に拡大して示すように、混信の防止及びＳ／Ｎ比の向上を図るため、例えば３８ＫＨｚの周期で更に細かくオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を繰り返している。そして、この送信符号は、トランジスタ５７のベースに供給されて、このトランジスタ５７のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を切り換える。

一方、トランジスタ５７のコレクタには、赤外線発光ダイオード５５が接続されており、赤外線発光ダイオード５５は、上述した送信符号によって変調された赤外線ＩＲを出射する。なお、赤外線発光ダイオード５５に直列に接続された抵抗５８は、赤外線発光ダイオード５５から出射される赤外線ＩＲの光量を調整するためのものである。

ここで、１チップマイクロコンピュータ５４から出力される送信符号は、最低条件として、明と暗とに相当する２つの状態を示す符号を決めれば足りるものの、他のリモコン送信器との混信による誤作動を防止するためには、業界で標準的に使用されている符号に準拠して２つ又はそれ以上の符号を決める必要がある。そこで、本発明では、ボタンスイッチＳＷ１又はボタンスイッチＳＷ２が押された場合に、それぞれ異なるパターンの送信符号を発生させるものとした。

受信用ＩＣ５２は、受光素子とバンドパスフィルタとコンパレータとを備えて構成されるものであり、リモコン送信器５１から送信された赤外線ＩＲを受光素子が受光し、電気信号に変換してバンドパスフィルターに出力する。バンドパスフィルターは、受信した信号のうち、上述した３８ＫＨｚで変調された信号のみを通過させてコンパレータへと供給する。コンパレータは、受信した信号が一定の閾値を越えた場合に、１チップマイクロコンピュータ７の調光制御回路１２に出力を出す。この出力結果が受信用ＩＣ５２が受信して得た受信符号となる。この受信符号は、図７（ｃ）に示すように、上述した送信符号と同一のビットでオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）の符号が切り換わった調光コマンドを含む信号である。

ＬＥＤ用調光装置２では、リモコン送信器５１から送られた調光コマンドを識別するプログラム（ソフトウェア）を１チップマイクロコンピュータ７の内部メモリ（ＲＯＭ）に記憶させることで、調光コマンドに従って、調光すべき照度を示す設定テーブルの参照位置を変化させながら、ＬＥＤ照明ランプ２１の照度がリモコン送信器５１側の調光の設定に応じて制御されることになる。

具体的に、調光制御回路１２では、調光コマンドを識別するプログラムに従って、リモコン送信器５１から送られた調光コマンドが、ＬＥＤ照明ランプ２１の照度を明るくする指令か暗くする指令かを判別する。
そして、調光コマンドがＬＥＤ照明ランプ２１の照度を明るくする指令の場合には、ボタンスイッチＳＷ１が押されるたびに、現在使用しているデューティーサイクルを決定する設定テーブルの参照位置をデューティーサイクルが１００％に近ずくように変更する。これにより、ＬＥＤ照明ランプ２１の照度を以前より明るくすることができる。
一方、調光コマンドがＬＥＤ照明ランプ２１の照度を暗くする指令の場合には、ボタンスイッチＳＷ２が押されるたびに、現在使用しているデューティーサイクルを決定する設定テーブルの参照位置をデューティーサイクルが０％に近ずくように変更する。これにより、ＬＥＤ照明ランプ２１の照度を以前より暗くすることができる。
したがって、リモコン送信器５１の２つのボタンスイッチＳＷ１，ＳＷ２が押されたことを検出するたびに、デューティーサイクル決定する設定テーブルの参照位置を変化させながら、ＬＥＤ照明ランプ２１の照度を自由に調整することが可能である。

以上のように、本発明のＬＥＤ照明装置１では、上述したＬＥＤ用調光装置２の１チップマイクロコンピュータ７に、リモコン送信器５１から送られた調光コマンドを識別するためのプログラムを追加することで、赤外線リモコン５０に本発明の調光機能を容易に持たせることが可能である。

図１は、本発明を適用したＬＥＤ照明装置及びＬＥＤ用調光装置の一例を示すブロック図である。 図２は、デューティーサイクルに応じたＰＷＭ信号を示す波形図である。 図３（ａ）は、調光回路から出力される交流の電圧波形を示す波形図であり、図３（ｂ）は、第１のスイッチング回路とコイルとの間で測定した電圧波形を示す波形図である。 図４は、図３（ｂ）に示す電圧波形のうち、電圧がハイ（Ｈ）となる期間を拡大した波形図である。 図５は、本発明を適用したＬＥＤ照明装置の変形例を示すブロック図である。 図６は、図５に示すＬＥＤ照明装置が備える赤外線リモコンの構成を示すブロック図である。 図７（ａ）は、リモコン送信器が出力する送信符号の波形図、図７（ｂ）は、送信符号の一部を拡大した波形図、図７（ｃ）は、受信用ＩＣが出力する受信符号の波形図である。

符号の説明

１…ＬＥＤ照明装置 ２…ＬＥＤ用調光装置 ３…商用交流電源 ４…調光回路 ５…整流回路 ６…平滑回路 ７…１チップマイクロコンピュータ ８…第１のスイッチング回路 ９…ＰＷＭ制御回路 １０…第２のスイッチング回路 １１…Ａ／Ｄ変換回路 １２…調光制御回路 １３…ＰＷＭ信号発生回路 １４…電流検出回路 １５…コイル ２０…ＬＥＤ照明具 ２１…ＬＥＤ照明ランプ ２１ａ…ＬＥＤ ５０…赤外線リモコン ５１…リモコン送信器 ５２…受信用ＩＣ

Claims (6)

1. 商用交流電源と発光ダイオード（ＬＥＤ）との間に配置されて、前記ＬＥＤの調光を制御するＬＥＤ用調光装置であって、
   前記商用交流電源から供給される交流の導通角を制御することにより、前記ＬＥＤに供給される電流を位相制御する調光回路と、
   前記調光回路から出力される交流の電圧波形を整流して直流電圧とする整流回路と、
   前記整流回路から出力される直流電圧を平滑して前記ＬＥＤに出力する平滑回路と、
   前記調光回路から出力される交流の電圧波形をデジタル電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
   前記デジタル電圧信号から前記調光回路で設定された導通角を求め、この導通角に対して予め設定された調光のデューティーサイクルとなるように前記ＬＥＤに供給される電流の通電時間を第１のパルス幅変調（ＰＷＭ）で制御するためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号発生回路と、
   前記ＬＥＤに供給される電流のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を切り換える第１のスイッチング回路と、
   前記ＬＥＤに一定の電流が流れるように前記第１のスイッチング回路のスイッチング動作を第２のＰＷＭで制御するＰＷＭ制御回路と、
   前記ＰＷＭ信号発生回路から出力されるＰＷＭ信号のＰＷＭ波形がハイ（Ｈ）となる期間中に、前記ＰＷＭ制御回路による前記第１のスイッチング回路のスイッチング動作をオン（ＯＮ）にする第２のスイッチング回路とを備えるＬＥＤ用調光装置。
2. 少なくとも前記Ａ／Ｄ変換回路と、前記ＰＷＭ信号発生回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路が出力するデジタル電圧信号から前記調光回路で設定された導通角を求め、この導通角から予め内部メモリに格納された設定テーブルに従って、前記ＰＷＭ信号発生回路が出力する前記ＰＷＭ信号のパルス幅を決定する調光制御回路とが集積された１チップマイクロコンピュータを備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ用調光装置。
3. 前記ＬＥＤに流れる電流を検出する電流検出回路を備え、
   前記ＰＷＭ制御回路は、前記電流検出回路が検出した結果に基づいて、前記第１のスイッチング回路のスイッチング動作を第２のＰＷＭで制御し、前記ＬＥＤに一定の電流が流れるようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ用調光装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のＬＥＤ用調光装置と、ＬＥＤ照明ランプが取り付け可能なＬＥＤ照明具とを備え、前記ＬＥＤ照明具に取り付けられたＬＥＤ照明ランプを前記ＬＥＤ用調光装置によって調光制御することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
5. 前記ＬＥＤ用調光装置による調光制御を赤外線リモコンによって制御することを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
6. 前記ＬＥＤ照明ランプは、複数のＬＥＤが直列に接続された構造を有することを特徴とする請求項４又は５に記載のＬＥＤ照明装置。

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