JP2009087588A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一般に広く普及している照明装置である蛍光ランプの照明装置を用いて点灯することができるＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】 ＬＥＤ照明装置は、商用交流電源１に接続される照明器具１００と、ＬＥＤ光源装置３と、制御装置４とを備える。照明器具１００は、蛍光ランプ用安定器２と、ソケット部５，６，１４とを備える。ＬＥＤ光源装置３は、電源回路部１０と、ＬＥＤ光源部１１と、ソケット部５に装着される口金１１０と、ソケット部６に装着される口金１２０とを備える。制御装置４は、ソケット部１４に装着され、電極１５１，１５２間に接続された電流可変手段としての可変抵抗器９とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオードを有するＬＥＤ光源部を備え、出力光の輝度や色調を制御する機能を有するＬＥＤ照明装置に関するものである。

ＬＥＤは小型で低電力駆動が可能である。また制御性に優れており複数の色調のＬＥＤにそれぞれ流す電流を変化させることで自由に発光色を可変できる。近年ではＬＥＤの発光効率の向上が目覚しい。これらの理由によりＬＥＤは照明用途に徐々に使われ始めてきている。

例えば、出力光の輝度や色調を制御する機能を有するＬＥＤ照明装置の構成例として、特開２００６−３１８７７３号公報（特許文献１）に記載された構成が挙げられる。特許文献１は、異なる輝度変化特性を持つ赤、青、緑の３種類のＬＥＤを用いてその出力光を混合して白色光を取り出す照明装置において、周囲温度や使用時間と共にそれぞれのＬＥＤが異なる輝度変化をしても、色度点を一定に保つ機能を実現したものである。特許文献１の図１に記載されている実施例は、商用交流電源１、点灯装置２、およびＬＥＤユニット３から構成され、点灯装置２は電源部２１、点灯制御部２２、演算処理部２３、タイマー２４、および記憶部２５から構成されており、点灯装置２内の回路構成及びプログラム構成で規定された動作で所望の制御効果を得ようとするものである。

このように特許文献１に記載された技術を用いれば、高い制御性が得られ、使用者の所望の点灯制御が可能な光源を得ることが期待される。また、最近ではＬＥＤの発光効率が急速に向上しており蛍光ランプの発光効率に匹敵するところまできており、今後更に向上する見込みである。この高い発光効率と、蛍光ランプにはない制御性の良さ、すなわち明るさや発光色を容易に制御できる点、更に蛍光ランプのように水銀を使用しておらず環境負荷が軽い等の点から、近い将来、一般照明用途としてＬＥＤが広く普及していくものと予想されている。
特開２００６−３１８７７３号公報

このようにＬＥＤは照明用途として多くの長所を持つ反面、ＬＥＤ光源自体は蛍光ランプ等現在広く普及している光源に比べ現状では非常に高価である。更に、既に社会に広く普及している蛍光ランプの点灯装置をＬＥＤの点灯装置にそのままでは置き換えることができず、装置及び電源配線を含めた全面的な変更が必要なため、更に大きなコストがかかることになる。これらが、ＬＥＤ照明の普及のための一つの大きな阻害要因になっている。上記従来技術では、これらの課題およびそれに対する解決策には言及されていない。

従って本発明の目的は、一般に広く普及している照明装置である蛍光ランプの照明装置を用いて点灯することができるＬＥＤ照明装置を提供することにある。

蛍光ランプは発光効率が高いという特徴を持つ一方、放電現象を利用しているため、高い起動電圧を発生させ、且つ点灯後の電流を安定させる装置が必要である。これらの機能を有する蛍光ランプの点灯装置としては、大きく２種類に大別され、１つは銅鉄安定器とグロースタータとの組み合わせ、もうひとつは電子点灯装置である。過去においては、前者の銅鉄安定器とグロースタータが殆どの蛍光ランプ点灯装置として用いられていたが、電子部品の普及と低コスト化とともに近年では電子点灯装置が占有率を増やしつつある。このように近年では電子点灯装置が占有率を増やしつつあるものの、銅鉄安定器とグロースタータは既に大量に照明装置として建築物や器具に組み込まれてインフラとして機能しており、またその低コスト性からまだまだ大量に新規に用いられている。したがって、既に社会に広く普及している蛍光ランプの点灯装置を利用することができれば、新たな配線工事が不要となり、ＬＥＤ照明への置き換えを加速することができる。本発明はこの点に注目したものである。

図２は、一般に普及している蛍光ランプの点灯装置の一例を示す図である。図２において、１は商用交流電源、２は銅鉄安定器、２０は蛍光ランプ、２１はグロースタータである。図２の蛍光ランプ２０の部分に、ＬＥＤ照明装置を置き換えて取り付けられるようにＬＥＤ照明装置の構造や内部回路を構成することにより、広く世の中に普及している蛍光ランプの器具あるいは点灯装置をそのまま使って、発光ダイオードを有するＬＥＤ光源部を備えたＬＥＤ照明装置にすることが可能になる。

ところで、ＬＥＤ照明装置の最大の利点である制御性の良さを実現するため、制御装置をＬＥＤ光源装置に組み込むと、これもコストアップの大きな要因となる。すなわち、使用者毎の所望の制御特性は多様で、多様な制御特性の要求に対応するため、制御装置の大規模化が避けられないためである。

そこで、従来蛍光ランプが取り付けられていた部分にＬＥＤ光源装置を取り付け、従来グロースタータが取り付けられていたソケット部には制御回路部分を収納することにより、ＬＥＤ光源装置は共通で使用して、制御部分は使用者の要求に応じて取り替えできる構造とすることで、制御部に組み込む制御機能を最小限に抑えることができるため、低コストで、多様な制御特性要求に対応することができるようになる。

しかし、従来例の構成をこの考え方に適用しようとした場合、制御部と駆動部との間に少なくとも一つの制御信号線と、図には書かれていないが演算処理装置や記憶部を動作させるための電源線２本の計３本の線が最低限必要になるが、グロースタータの接続線は２本しかなく、制御部を分離した構成にすることできないという新たな課題が生じる。

本発明ではこの新たな課題を解決するため、次の２つの手段を提案する。一つ目は、制御部が２端子の受動部品による制御であり、二つ目は電源線に制御信号を重畳する方法である。この手段を用いる事により、２本の接続線で制御する事が可能になる。グロースタータの接続線を利用する事が可能になるため、ＬＥＤ光源装置は共通で使用し、制御部分は使用者の要求に応じて取り替える、という考え方を実現することができるようになる。

また、商用交流電源とＬＥＤ点灯装置間に銅鉄安定器が入る事になり、動作開始時や停止時など電流急変時に銅鉄安定器からサージ電圧が発生しＬＥＤ点灯装置にそのサージ電圧がかかるため、サージ電圧がＬＥＤ点灯装置に用いられている素子の耐圧を超え、極端な場合故障させる場合がある。そこで、ＬＥＤ光源装置の電源入力側にサージ電圧吸収装置を具備することが好ましい。

すなわち本発明に係るＬＥＤ照明装置は、第１及び第２電極を有する第１口金と、第３及び第４電極を有する第２口金と、発光ダイオードを有するＬＥＤ光源部と、前記第１口金の前記第１電極と前記第２口金の第３電極との間に供給される交流電圧を直流電圧に変換して前記ＬＥＤ光源部に電流を供給する電源回路部とを備えたＬＥＤ光源装置と、第５及び第６電極と、前記第５及び第６電極間に接続された電流可変手段とを備えた制御装置と、前記第１口金の第１及び第２電極とそれぞれ接触する第１及び第２接点を有する第１ソケット部と、前記第２口金の第３及び第４電極とそれぞれ接触する第３及び第４接点を有する第２ソケット部と、前記制御装置の第５及び第６電極とそれぞれ接触する第５及び第６接点を有する第３ソケット部と、前記第１ソケット部の第２接点と前記第３ソケット部の第５接点との間及び前記第２ソケット部の第４接点と前記第３ソケット部の第６接点との間をそれぞれ電気的に接続する手段とを備えた照明器具と、を具備し、前記ＬＥＤ光源装置の電源回路部が、前記制御装置の電流可変手段の出力に応じて前記ＬＥＤ光源部に流す電流を変化させるものである。

ここで、前記ＬＥＤ光源装置の前記第１〜第４電極は、直管形蛍光ランプの口金ピンと同じ寸法形状を持つものとすることができる。また、前記ＬＥＤ光源装置は、前記第１及び第２電極を有する第１口金並びに第３及び第４電極を有する第２口金に代えて、第１〜第４電極を有する第３口金を備えることができる。この場合、前記ＬＥＤ光源装置の前記第１〜第４電極は、環形蛍光ランプの口金ピンと同じ寸法形状を持つものとすることができる。さらに、前記制御装置の前記第５及び第６電極は、グロースタータの端子ピンあるいはねじ込み式口金と同じ寸法形状を持つものとすることができる。

また、前記ＬＥＤ光源装置は前記ＬＥＤ光源部を複数備え、前記電源回路部が前記電流可変手段の出力に応じて前記複数のＬＥＤ光源部に流す電流を個別に変化させ得るものとすることができる。前記制御装置は前記電流可変手段を制御する制御回路を備え、前記ＬＥＤ光源装置が前記第１口金の第２電極及び前記第２口金の第４電極並びに前記制御装置の前記第５及び第６電極を介して前記制御回路に電源を供給するようにすることができる。前記制御回路はマイクロコンピュータを有し、前記マイクロコンピュータのプログラムに従って前記電流可変手段を制御することができる。前記制御装置は無線信号受信器を備え、前記無線信号受信器がリモコン発信器からの無線信号に基づいて前記制御回路に制御情報を伝達することができる。前記無線信号は赤外線信号または電波信号とすることができる。さらに、前記ＬＥＤ光源装置は、前記第１電極と前記第３電極との間にサージ電圧を吸収するサージ電圧吸収手段を備えることができる。

本発明に係るＬＥＤ光源装置は、直管形蛍光ランプの口金ピンと同じ寸法形状を持つ第１及び第２電極を有する第１口金並びに第３及び第４電極を有する第２口金と、前記第１口金と第２口金の間に位置する発光ダイオードを有する棒状のＬＥＤ光源部と、前記第１口金の前記第１電極と前記第２口金の第３電極との間に供給される交流電圧を直流電圧に変換して前記ＬＥＤ光源部に電流を供給する電源回路部とを備える。また、本発明に係るＬＥＤ光源装置は、環形蛍光ランプの口金ピンと同じ寸法形状を持つ第１〜第４電極を有する第３口金と、前記第３口金の両端を結ぶ発光ダイオードを有する環状のＬＥＤ光源部と、前記第３口金の前記第１電極と第３電極との間に供給される交流電圧を直流電圧に変換して前記ＬＥＤ光源部に電流を供給する電源回路部とを備えたことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
本発明に係る制御装置は、前記ＬＥＤ光源装置の前記第２電極と接続される第５電極及び前記第４電極と接続される第６電極と、前記第５及び第６電極間に接続された電流可変手段とを備えたものであって、前記第５及び第６電極が、グロースタータの端子ピンあるいはねじ込み式口金と同じ寸法形状を持つものである。

以上説明したように、本発明によれば、既に広く普及している蛍光ランプの点灯装置（照明器具）のインフラを変更することなく、蛍光ランプをＬＥＤ光源装置に簡単に取り替えて使えるようにでき、また蛍光ランプとグロースタータをＬＥＤ光源装置と制御装置にそれぞれ取り替えて使えるようにできるため、高効率で所望の点灯制御が可能なＬＥＤ照明装置を低コストで実現でき、ＬＥＤ光源装置を普及させる上で大きな効果が得られる。

以下、本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施例を図面に従って説明する。

（実施例１）
図１は、本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施例１の構成を示す回路図である。本装置は、商用交流電源１に接続される照明器具１００と、ＬＥＤ光源装置３と、制御装置４とを備える。照明器具１００は、蛍光ランプ用安定器２と、ソケット部５，６，１４とを備える。ＬＥＤ光源装置３は、電源回路部１０と、ＬＥＤ光源部１１と、電極１１１，１１２を有する口金１１０と、電極１２１，１２２を有する口金１２０とを備える。電源回路部１０は、サージ吸収素子７、整流回路８，ＬＥＤ光源部１１、スイッチングトランジスタ３０、電流制限抵抗３１，ベース抵抗３２、基準電源３３，抵抗３４，３５，電圧比較器３６，鋸歯状波発生器３７，およびトランジスタ３８を備える。ＬＥＤ光源部１１はＬＥＤ素子１２及び１３を具備している。制御装置４は、電極１５１，１５２（および口金１５０）と、電極１５１，１５２間に接続された電流可変手段（インピーダンス可変手段）としての可変抵抗器９とを備える。ここで、ＬＥＤ光源装置３の電極としては、例えば直管形あるいは環形の蛍光ランプの口金ピンと同等のものを用いることができる。制御装置４の電極としては、例えばグロースタータの口金（またはピン）と同等のものを用いることができる。

電源回路部１０は、電極１１１と電極１２１との間に供給される交流電圧を直流電圧に変換してＬＥＤ光源部１１に電流を供給する。ソケット部５は、ＬＥＤ光源装置３の電極１１１，１１２とそれぞれ接触する接点５１１，５１２を有する。ソケット部６は、ＬＥＤ光源装置３の電極１２１，１２２とそれぞれ接触する接点６１１，６１２を有する。ソケット部１４は、制御装置４の電極１５１，１５２とそれぞれ接触する接点１４１，１４２を有する。ソケット部５の接点５１２とソケット部１４の接点１４１との間、およびソケット部６の接点６１２とソケット部１４の接点１４２との間は、それぞれ電気的に接続する手段（例えば電気配線）が備えられる。ＬＥＤ光源装置３の電源回路部１０は、制御装置４の可変抵抗器９の抵抗値変化に応じてＬＥＤ光源部１１に流す電流を変化させる。

ソケット部５及び６は、例えば一般蛍光ランプ用口金を装着可能なソケットと同じ構造を持つ。すなわち、ＬＥＤ光源装置３側に口金、および照明器具１００側にその口金に対応するソケットを具備して、口金とソケットが着脱できる構造となっている。ソケット部１４についても同様で、制御装置４側に一般のグロースタータ用口金、および照明器具１００側にその口金に対応するソケットを具備して、口金とソケットが着脱できる構造となっている。

商用交流電源１の交流電圧は、安定器２，ソケット部５及び６を通して、整流回路８に入力され、直流電圧に変換される。直流電圧は基準電源３３で一定の直流電圧に変換され、抵抗３４，３５及び可変抵抗器９の抵抗値によって分圧された電圧が電圧比較器３６の−入力端子に入力される。電圧比較器３６の＋入力端子には鋸歯状波発生器３７で発生した鋸歯状波が入力され、基準電源３３の電圧を抵抗３４，３５及び可変抵抗器９の抵抗値によって分圧した電圧と比較される。

図３（ａ）、（ｂ）は、電源回路部１０の動作の一例を示す説明図である。図において、波形２２は電圧比較器３６の−入力端子の入力電圧波形、波形２３は電圧比較器３６の＋入力端子の入力電圧波形、波形２４は電圧比較器３６の出力電圧波形である。電圧比較器３６の−入力端子の電圧が電圧比較器３６の＋入力端子の電圧よりも低い期間に、電圧比較器３６の出力には、図３の波形２４に示すハイレベルの電圧が出力され、トランジスタ３８がＯＮして、ベース抵抗３２を通してスイッチングトランジスタ３０にベース電流が流れ、スイッチングトランジスタ３０がＯＮして、電流制限抵抗３１で制限された電流が、ＬＥＤ素子１２及び１３に流れ発光する。反対に電圧比較器３６の−入力端子の電圧が電圧比較器３６の＋入力端子の電圧よりも高い期間は、電圧比較器３６の出力に図３の波形２４に示すローレベルの電圧が出力され、トランジスタ３８はＯＦＦとなるので、ＬＥＤ素子には電流が流れない。したがって、可変抵抗器９の抵抗値を変化させることによって、抵抗３４，３５及び可変抵抗器９の分圧比が変化して、電圧比較器３６の−入力端子の電圧が変化し、電圧比較器３６にハイレベルの電圧が出力される期間が変化して、その結果ＬＥＤ素子１２及び１３に電流が流れるデューティが変化するため、ＬＥＤ素子１２及び１３から発生する光量を変化させることができる。

また、電源投入時や、制御装置４を動作中にソケットから取り外した時など、安定器２の電流が急激に変化すると、安定器２の両端にサージ電圧が発生する場合があり、極端な場合上記した整流回路８やスイッチングトランジスタ３０等で構成されるＬＥＤの点灯回路がサージ電圧の影響で故障する場合がある。これを防止するため、例えば電極１１１と電極１２１間にサージ吸収素子７を設ける。これによってサージ電圧を吸収することができる。

上記した本発明の実施例１では、例えば、異なる発光色のＬＥＤを点灯させたい場合、ＬＥＤ光源部１１、あるいはＬＥＤ素子１２、１３、あるいはＬＥＤ光源装置３全てを取り替えることで、達成できる。ＬＥＤ光源部１１、あるいはＬＥＤ素子１２、１３のみを取り替える場合はもちろんのこと、ＬＥＤ光源装置３を取り替える場合でも、抵抗３４及び３５、基準電源３３、鋸歯状波発生器３７，電圧比較器３６等の設計を同じにしておけば、制御装置４は取り替えなくても、前記実施例１と同等の明るさ可変機能を得ることができる。あるいは、ＬＥＤ光源装置３は取り替えずに制御装置４を、可変抵抗器９とは抵抗変化範囲の異なる可変抵抗器を具備した別の制御装置に取り替えることで、明るさの変化範囲の異なるＬＥＤ照明装置を得ることもできる。

照明器具１００のソケットとしては、ＬＥＤ光源装置３に対しては、例えば直管形蛍光ランプあるいは環形蛍光ランプに対応するいずれのものでも適用できる。また、制御装置４に対しても、例えばグロースタータのエジソンベースタイプ（ねじ込み式、Ｅ１７形）あるいはピンタイプ（端子ピン式、Ｐ２１形）に対応するいずれのものでも適用できる。ＬＥＤ光源装置３の口金に関しては、照明器具１００のソケットに合うように、例えばＬＥＤ光源装置３が棒状（例えば直管形）の形状を有する場合は、口金１１０の電極１１１，１１２および１２０の電極１２１，１２２はそれぞれ直管形蛍光ランプの口金ピンと同じ寸法形状を持つ。また、ＬＥＤ光源装置３が環状の形状を有する場合は、口金１１０および１２０は一体とされ、その電極１１１，１１２，１２１，１２２はそれぞれ環形蛍光ランプの口金ピンと同じ寸法形状を持つ。細径または一般の直管形蛍光ランプ用の照明器具および環形蛍光ランプ用の照明器具でも適用可能である。

（実施例２）
実施例１では、制御装置４の中に２端子の受動素子を内蔵する場合の実施例を示した。実施例２では制御装置４の中に能動素子を組み込んで、より複雑な制御を行わせる例を示す。
図４は、本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施例２の構成を示す回路図である。図示のように、ＬＥＤ光源装置７２は、サージ吸収素子７，整流回路８，ＬＥＤ光源部１１，スイッチングトランジスタ４０，インダクタ４１，ショットキーダイオード４２，コンデンサ５９、電流検出抵抗４３，ダイオード４４，コンデンサ４６，抵抗４５及び４７，増幅器４８，コンデンサ５８，電圧比較器４９，鋸歯状波発生器５０，トランジスタ５１，抵抗６０、基準電源５２，電流検出器５３，および基準電圧発生器５４を備える。制御装置７１は、抵抗５５，制御回路５６，トランジスタ５７を備える。ここで、抵抗５５とトランジスタ５７とで電流可変手段を構成し、制御回路５６がこの電流可変手段を制御してその出力を変化させる。制御回路５６は、例えばマイクロコンピュータ（マイコン）を有し、マイコンのプログラムに従って電流可変手段を制御することができる。その他、図１と同一符号は、同一または同等部分を示す。

スイッチングトランジスタ４０はトランジスタ５１のＯＮ／ＯＦＦにしたがってＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返して、インダクタ４１を通してコンデンサ５９を充電する。スイッチングトランジスタ４０のＯＦＦ時にインダクタ４１から逆起電力が発生するためショットキーダイオード４２に電流が流れ、やはりコンデンサ５９を充電する。このようにしてコンデンサ５９の両端にはある直流電圧が発生しＬＥＤ１２及び１３に電流が流れる。ＬＥＤ１２及び１３を流れた電流は電流検出抵抗４３に流れ電流検出抵抗４３の両端にはＬＥＤ１２及び１３の電流に比例した電圧が発生し、ダイオード４４を通してコンデンサ４６を充電する。コンデンサ４６の両端電圧は抵抗４５及び４７で分圧されて、増幅器４８の＋入力端子に入力される。したがって、増幅器４８の＋入力端子に入力される電圧は、ＬＥＤ１２及び１３に流れる電流に比例した電圧が入力されることになる。

例えば、ＬＥＤ１２及び１３に所望の電流以上の電流が流れた場合、増幅器４８の＋入力端子に入力される電圧は、増幅器４８の−入力端子に入力されている基準電圧よりも高くなり、増幅器４８の出力電圧は通常事よりも上昇する。増幅器４８の出力電圧は電圧比較器４９の−入力端子に接続されており、鋸歯状波発生器５０の出力電圧と比較される。増幅器４８の出力電圧は電圧比較器４９の−入力端子に接続されているので、増幅器４８の出力電圧が上昇すると、電圧比較器４９の−入力端子に入力されている電圧が高くなるため、図３で説明したように、スイッチングトランジスタ４０のＯＮするデューティが減少する。そのためコンデンサ５９の両端電圧が低下してＬＥＤ１２及び１３に流れる電流が減少する。反対にＬＥＤ１２及び１３に所望の電流以下の電流が流れた場合、増幅器４８の＋入力端子に入力される電圧は、増幅器４８の−入力端子に入力されている基準電圧よりも低くなり、結果的にスイッチングトランジスタ４０のＯＮするデューティが増加してＬＥＤ１２及び１３に流れる電流が増加する。このような動作の結果、増幅器４８の＋入力端子と−入力端子の電圧が一致するところで安定して動作することになる。すなわち、増幅器４８の−入力端子に入力する基準電圧を変化させれば、ＬＥＤ１２及び１３には適宜所望の電流を流すことができることになる。

次に制御装置側からの制御情報をどのようにＬＥＤ光源装置側に伝達するかについて説明する。基準電源５２の電圧は電流検出器５３、ソケット部１４を通して制御回路５６に入力される。制御回路５６は基準電源５２から供給される電源により動作する。制御回路５６の内部には例えばマイコンが実装されており、マイコンからは、例えば、予め定めたデューティのパルス電圧を出力して、トランジスタ５７をＯＮ／ＯＦＦするように構成しておく。トランジスタ５７がＯＦＦの期間は、電流検出器５３には制御回路５６の電源電流しか流れない。一方、トランジスタ５７がＯＮしている期間は制御回路５６の電源電流に加え、抵抗５５に流れる電流が電流検出器５３を流れる。そのため、電流検出器５３に流れる電流が高い期間は、トランジスタ５６がＯＮしており、電流検出器５３に流れる電流が低い期間は、トランジスタ５７がＯＦＦしていることが分かることになる。したがって、基準電圧発生器５４の構成として、トランジスタ５７のＯＮデューティと基準電圧発生器５４の出力電圧との関係を規定しておくことにより、マイコンから出力されているパルスのデューティに対応した電圧が基準電圧発生器５４から出力され、基準電圧発生器５４から出力電圧に対応した電流がＬＥＤ１２及び１３に流れることになる。すなわち例えば、時刻によってパルスのデューティが変化するように、マイコンのプログラムを組んでおくことにより、時刻によってＬＥＤの明るさが変化するＬＥＤ照明装置を実現することができる。

図５は、電流検出器５３および基準電圧発生器５４の構成例を示す図である。図のように、電流検出器５３は電流検出抵抗９０及び増幅器９１、基準電源９２により構成され、基準電圧発生器５４は抵抗９３及び９４，コンデンサ９５、基準電源９６，増幅器９７から構成されている。図６（ａ）〜（ｄ）は、図５に示す電流検出器５３および基準電圧発生器５４の動作説明図である。図６（ａ）はマイコンの出力電圧波形である。実線はパルスのデューティが大きい場合、破線はデューティが小さい場合の波形である。図６（ｂ）は電流検出器５３に流れる電流波形で、トランジスタ５７が（ａ）の電圧が高い期間ＯＮし、低い期間ＯＦＦするため、（ａ）の電圧が高い期間は大きな電流が流れ、（ａ）の電圧が低い期間は小さい電流が流れる。図６（ｃ）は電流検出抵抗９０の両端の電位差を示しており、大きな電流が流れる期間は電位差も大きく、小さい電流が流れる期間は電位差も低い。図６（ｄ）の波形のうち、パルス状の波形が増幅器９１の出力波形で、抵抗９３及び９４とコンデンサ９５でこのパルス状の波形を平均化し、図６（ｄ）の直線状の波形はコンデンサ９５の両端電圧を示している。図６（ｄ）から分かるように、パルスデューティが大きい場合はコンデンサ９５の両端電圧は高くなり、破線のようにパルスデューティが小さい場合はコンデンサ９５の両端電圧は低くなる。増幅器９７はこのコンデンサ９５の電圧をインピーダンス変換して、図４の増幅器４８へ出力する。

上記は、マイコンから出力されるデユーティを変化させて、制御装置７１からＬＥＤ光源装置７２へ制御情報を送る方式の例を示したが、マイコンから出力するパルス列にデジタルデータとして制御情報をのせ、電流検出器５３でパルス列を復元して、基準電圧発生器５４にデジタル処理回路とデジタル／アナログ変換器を内蔵しておいて、パルス列で表されたデジタルデータに対応した基準電圧を発生させる方法でもよい。あるいはアナログ方式として、制御情報を制御回路５６から出力される電圧値で表すこととして、この制御回路５６から出力される電圧値に応じて電流検出回路５３に流す電流値を変化させ、電流検出回路５３に流れる電流値に応じた電流をＬＥＤ１２，１３に流す方法でもよい。

（実施例３）
図７は、本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施例３を示す図である。図示のように、赤外線リモコン受信機６２と制御回路６１を内蔵した制御装置７３を準備しておけば、図４の制御装置７１を制御装置７３に取り替えれば、赤外線リモコン９９から送られた制御信号を赤外線リモコン受信機６２で受信して、受信情報を制御回路６１に送り、制御回路６１から出力するパルス電圧のデューティを変化させることができ、以降、図４の実施例で説明した動作と同様にトランジスタ５７のＯＮ／ＯＦＦに伴う電流変化を電流検出器５３で検出することにより、トランジスタ５７のＯＮデューティを検出し、予め設定されたトランジスタ５７のＯＮデューティと基準電圧発生器５４の出力電圧との関係に従って、基準電圧発生器５４の出力電圧が変化し、その結果ＬＥＤの明るさを所望の明るさが変化するので、赤外線リモコンによってＬＥＤの明るさを制御できるＬＥＤ照明装置を実現することができる。

（実施例４）
実施例１〜３はＬＥＤ光源装置の発光色は一定で、明るさだけを変える例を示したが、実施例４では発光色も可変できる例を示す。
図８は、本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施例４の構成を示す回路図である。図示のように、ＬＥＤ光源装置７５は、複数のＬＥＤ光源部１７ａ，１７ｂを備える。電源回路部１０は、さらにスイッチングトランジスタ８０，インダクタ８１，ショットキーダイオード８２，コンデンサ１２４、電流検出抵抗８３，ダイオード８４，コンデンサ８６，抵抗８５及び８７，増幅器８８，コンデンサ１２０，電圧比較器８９，鋸歯状波発生器１２１，トランジスタ１２２，抵抗１２３，および基準電圧発生器６３を備える。また、制御装置７４は、制御回路６４を備える。ＬＥＤ光源部１７ａ，１７ｂにはそれぞれＬＥＤ１２、１３及びＬＥＤ１５，１６を具備しており、ＬＥＤ１２と１３、ＬＥＤ１５と１６はそれぞれ同じ発光色を持ち、ＬＥＤ１２とＬＥＤ１５は異なる発光色を持つ。その他、図４と同一符号は、同一または同等部分を示す。

スイッチングトランジスタ８０，インダクタ８１，ショットキーダイオード８２，コンデンサ１２４、電流検出抵抗８３，ダイオード８４，コンデンサ８６，抵抗８５及び８７，増幅器８８，コンデンサ１２０，電圧比較器８９，鋸歯状波発生器１２１，トランジスタ１２２，抵抗１２３で構成する部分は、図４のスイッチングトランジスタ４０，インダクタ４１，ショットキーダイオード４２，コンデンサ５９、電流検出抵抗４３，ダイオード４４，コンデンサ４６，抵抗４５及び４７，増幅器４８，コンデンサ５８，電圧比較器４９，鋸歯状波発生器５０，トランジスタ５１，抵抗６０で構成する部分と同様の動作を行う。
基準信号発生器６３からは増幅器４９及び増幅器８８、それぞれ別々の基準電圧を出力するので、発光色の異なるＬＥＤから出る光量を別々に変化させることができ、両者を混色した光の色を適宜所望の色に変化させることができる。

図９は、基準電圧発生器６３の一構成例を示す図である。図において、１３０は増幅器、１３１は反転増幅器を示し、その他図５と同一符号は同一もしくは同等の部分を示す。図９の例では、上記実施例２で説明したように、制御回路６４から出力されるパルス電圧のデューティに対応した電圧を１３０の増幅器でインピーダンス変換して増幅器４９に出力すると共に、制御回路６４から出力されるパルス電圧のデューティに対応した電圧を反転増幅器１３１で反転及びインピーダンス変換して増幅器８８に出力する構成となっている。したがって、制御回路６４から出力されるパルス電圧のデューティが大きい場合は、増幅器４９には高い基準電圧が出力され、増幅器８８には低い値の基準電圧が出力される。したがって、ＬＥＤ１２及び１３に流れる電流が大きくなって明るく発光し、ＬＥＤ１５及び１６に流れる電流が小さくなって暗く発光する。反対に制御回路６４から出力されるパルス電圧のデューティが小さい場合は、増幅器４９には低い基準電圧が出力され、増幅器８８には高い値の基準電圧が出力される。そのためＬＥＤ１２及び１３は暗く、ＬＥＤ１５及び１６は明るく発光する。したがって、制御回路６４から出力されるパルス電圧のデューティを変化させることで、異なる２色の発光光の比率が変化するため、混色後の発光光の色が変化する。

図１０は、基準電圧発生器６３の他の構成例を示す図である。図示のように、基準電圧発生器６３は論理回路１３２及びデジタル−アナログ変換器１３３、１３４により構成されている。図１０は、実施例２で説明した、パルス列にデジタルデータとして制御情報を乗せる方法を応用したものである。電流検出器５３で復元されたパルス列から論理回路１３２でＬＥＤ１２、１３側の制御情報とＬＥＤ１５、１６側の制御情報に振り分け、それぞれデジタル−アナログ変換器１３３，１３４にそれぞれデジタル値を出力して、デジタル−アナログ変換器１３３，１３４からそれぞれ、増幅器４９及び８８に基準電圧を出力することで、上記と同様の制御を行うことができる。
上記の説明では、ＬＥＤ１２及び１３，ＬＥＤ１４及び１５の２系統の例を示したが、同様の方法で系統数を任意に増やすことができる。

本発明は、発光ダイオードを有するＬＥＤ光源部を備え、出力光の輝度や色調を制御する機能を有するＬＥＤ照明装置に関するものであり、産業上の利用可能性がある。

本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施例１の構成を示す回路図である。 一般に普及している蛍光ランプの点灯装置の一例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は電源回路部の動作の一例を示す説明図である。 本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施例２の構成を示す回路図である。 電流検出器および基準電圧発生器の構成例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は図５に示す電流検出器および基準電圧発生器の動作説明図である。 本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施例３を示す図である。 本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施例４の構成を示す回路図である。 基準電圧発生器の一構成例を示す図である。 基準電圧発生器の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１…商用交流電源、２…安定器、３…ＬＥＤ光源装置、４…制御装置、５及び６…ソケット部、７…サージ吸収素子、８…整流回路、９…可変抵抗器、１０…電源回路部、１１…ＬＥＤ光源部、１４…ソケット部、３０…スイッチングトランジスタ、３１…電流制限抵抗、３２…ベース抵抗、３３…基準電源、３４及び３５…抵抗、３６…電圧比較器、３７…鋸歯状波発生器、３８…トランジスタ、１００…照明器具

Claims (16)

1. 第１及び第２電極を有する第１口金と、第３及び第４電極を有する第２口金と、発光ダイオードを有するＬＥＤ光源部と、前記第１口金の前記第１電極と前記第２口金の第３電極との間に供給される交流電圧を直流電圧に変換して前記ＬＥＤ光源部に電流を供給する電源回路部とを備えたＬＥＤ光源装置と、
   第５及び第６電極と、前記第５及び第６電極間に接続された電流可変手段とを備えた制御装置と、
   前記第１口金の第１及び第２電極とそれぞれ接触する第１及び第２接点を有する第１ソケット部と、前記第２口金の第３及び第４電極とそれぞれ接触する第３及び第４接点を有する第２ソケット部と、前記制御装置の第５及び第６電極とそれぞれ接触する第５及び第６接点を有する第３ソケット部と、前記第１ソケット部の第２接点と前記第３ソケット部の第５接点との間及び前記第２ソケット部の第４接点と前記第３ソケット部の第６接点との間をそれぞれ電気的に接続する手段とを備えた照明器具と、
   を具備し、
   前記ＬＥＤ光源装置の電源回路部が、前記制御装置の電流可変手段の出力に応じて前記ＬＥＤ光源部に流す電流を変化させることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記ＬＥＤ光源装置の前記第１〜第４電極が、直管形蛍光ランプの口金ピンと同じ寸法形状を持つことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
3. 前記ＬＥＤ光源装置が、前記第１及び第２電極を有する第１口金並びに第３及び第４電極を有する第２口金に代えて、第１〜第４電極を有する第３口金を備えたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
4. 前記ＬＥＤ光源装置の前記第１〜第４電極が、環形蛍光ランプの口金ピンと同じ寸法形状を持つことを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ照明装置。
5. 前記制御装置の前記第５及び第６電極が、グロースタータの端子ピンと同じ寸法形状を持つことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
6. 前記制御装置の前記第５及び第６電極が、グロースタータのねじ込み式口金と同じ寸法形状を持つ口金として形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
7. 前記ＬＥＤ光源装置が前記ＬＥＤ光源部を複数備え、前記電源回路部が前記電流可変手段の出力に応じて前記複数のＬＥＤ光源部に流す電流を個別に変化させ得るものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
8. 前記制御装置が前記電流可変手段を制御する制御回路を備え、前記ＬＥＤ光源装置が前記第１口金の第２電極及び前記第２口金の第４電極並びに前記制御装置の前記第５及び第６電極を介して前記制御回路に電源を供給することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
9. 前記制御回路がマイクロコンピュータを有し、前記マイクロコンピュータのプログラムに従って前記電流可変手段を制御することを特徴とする請求項８記載のＬＥＤ照明装置。
10. 前記制御装置が無線信号受信器を備え、前記無線信号受信器がリモコン発信器からの無線信号に基づいて前記制御回路に制御情報を伝達することを特徴とする請求項８または９記載のＬＥＤ照明装置。
11. 前記無線信号が赤外線信号または電波信号であることを特徴とする請求項１０記載のＬＥＤ照明装置。
12. 前記ＬＥＤ光源装置が、前記第１電極と前記第３電極との間にサージ電圧を吸収するサージ電圧吸収手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載ＬＥＤ照明装置。
13. 直管形蛍光ランプの口金ピンと同じ寸法形状を持つ第１及び第２電極を有する第１口金並びに第３及び第４電極を有する第２口金と、前記第１口金と第２口金の間に位置する発光ダイオードを有する棒状のＬＥＤ光源部と、前記第１口金の前記第１電極と前記第２口金の第３電極との間に供給される交流電圧を直流電圧に変換して前記ＬＥＤ光源部に電流を供給する電源回路部とを備えたことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
14. 環形蛍光ランプの口金ピンと同じ寸法形状を持つ第１〜第４電極を有する第３口金と、前記第３口金の両端を結ぶ発光ダイオードを有する環状のＬＥＤ光源部と、前記第３口金の前記第１電極と第３電極との間に供給される交流電圧を直流電圧に変換して前記ＬＥＤ光源部に電流を供給する電源回路部とを備えたことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
15. 請求項１３または１４に記載のＬＥＤ光源装置の前記第２電極と接続される第５電極及び前記第４電極と接続される第６電極と、前記第５及び第６電極間に接続された電流可変手段とを備えた制御装置であって、前記第５及び第６電極が、グロースタータの端子ピンと同じ寸法形状を持つことを特徴とする制御装置。
16. 請求項１３または１４に記載のＬＥＤ光源装置の前記第２電極と接続される第５電極と、前記第４電極と接続される第６電極と、前記第５及び第６電極間に接続された電流可変手段とを備えた制御装置であって、前記第５及び第６電極が、グロースタータのねじ込み式口金と同じ寸法形状を持つ口金として形成されていることを特徴とする制御装置。

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