JP2013073827A - 照明機器の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電球色ＬＥＤモジュールおよび白色ＬＥＤモジュールを有するＬＥＤ照明装置の調光と調色の制御を一つのＰＷＭ制御信号で実現する。
【解決手段】ＰＷＭ制御信号のデューティ比が０％から５０％まで増加すると、ＬＥＤ照明装置の白色ＬＥＤモジュールの光出力（調光率）は、１００％から０％に減少し、デューティ比が５０％から１００％まで増加すると、ＬＥＤ照明装置の電球色ＬＥＤモジュールの光出力は、０％から１００％まで増加する。
【選択図】図２

Description

本発明は、照明機器の制御に関し、より特定的には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた照明機器の調色および調光に関する。

光源としてＬＥＤを用いた照明装置が知られている。そのような照明装置に関し、たとえば、特開２０１０−２８２８４０号公報（特許文献１）は、遠隔操作の誤作動を防止することができる照明装置を開示している。

特開２０１０−２８２８４０号公報

ＬＥＤを用いた照明機器においては、調光および調色の制御は、赤外線を発する専用のリモコン端末を必要とする。また、照明機器の調光の制御として、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御が用いられるが、この場合、制御対象は調光のみであり、調色の制御はできなかった。

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、照明装置の調色および調光を容易に制御できる制御装置を提供することである。

一実施の形態にしたがう照明機器の制御装置は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号を生成するための生成手段と、ＰＷＭ制御信号に基づいて、異なる色を発光するための複数の発光部のいずれかの発光部による発光と、発光量とを制御するための制御手段とを備える。

好ましくは、制御手段は、ＰＷＭ制御信号のデューティ比に基づいて、複数の発光部のうちの第１の発光部および第２の発光部のいずれかによる発光と、当該発光する発光部の出力レベルとを制御する。

好ましくは、デューティ比が予め規定された第１の範囲にあるときは、制御手段は、第１の発光部に発光させ、第１の範囲にあるデューティ比に応じて第１の発光部の発光量を制御する。

好ましくは、第１の範囲においてデューティ比が増加すると、発光量は減少する。
好ましくは、デューティ比が第１の範囲と異なる第２の範囲にあるときは、制御手段は、第２の発光部に発光させ、第２の範囲にあるデューティ比に応じて第２の発光部の発光量を制御する。

好ましくは、第２の範囲においてデューティ比が増加すると、第２の発光部の発光量は増加する。

好ましくは、制御手段は、ＰＷＭ制御信号のデューティ比に応じて、発光量を線形に又は段階的に変更する。

ある局面において、ＬＥＤを用いた照明装置の調色および調光を制御することができる。

この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

デューティ比と光出力（調光率）との関係を表わす図である。 調光および調色を制御する場合におけるデューティ比と光出力との関係を表わす図である。 調光器３００と照明装置３１０とが接続された状態を表わす図である。 照明システムを構成する調光器３００と照明装置３１０との詳細を表わす図である。 照明装置３１０が実行する一連の処理の一部を表わすフローチャートである。 ＰＷＭデューティ比と、信号の波形６１０と、調色および調光の設定６２０，６３０とを表わす図である。 調色方式または調光方式を表わす図である。 調色を多段階で行なう場合におけるデューティ比と光出力との関係、または、調色をリニアリティで（線形的に）実現する場合におけるデューティ比と調色との関係を表わすグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１を参照して、調光のみの制御について説明する。図１は、デューティ比と光出力（調光率）との関係を表わす図である。ある局面において、デューティ比は、０％から１００％に変わるにつれて光出力が一定割合で減少するように設定される。

図２を参照して、本発明の実施の形態に係る調光と調色との制御について説明する。図２は、調光および調色を制御する場合におけるデューティ比と光出力との関係を表わす図である。

ある局面において、白色の照明機器を発光させるためのデューティ比は、たとえば、０％から５０％の間で規定される。このとき、デューティ比は、０％から５０％に増加するにつれて、白色の照明機器を発光させるための光出力は、予め規定された一定割合で減少するように構成されている。また、デューティ比と光出力との関係として、デューティ比が５０％から１００％に増加するとき、電球色の照明機器を発光させるための光出力は、予め設定された一定割合で増加するように構成されている。なお、デューティ比と光出力との関係は、図２に示される関係に限られず、たとえば、デューティ比を再分化して、調色段階をさらに増やしてもよい。また、調光を段階的に行ない、調色をリニアに変化させてもよい。さらに他の局面において、調色の変化境界（すなわち、白色と電球色とが変わるデューティ比）では、ヒステリシスを設けることにより、ノイズなどによる色のちらつきをなくすようにしてもよい。

図３を参照して、本実施の形態に係る調光器３００と照明装置３１０とについて説明する。図３は、調光器３００と照明装置３１０とが接続された状態を表わす図である。調光器３００は、回転するように構成された入力スイッチ３０１を含む。入力スイッチ３０１は、つまみ３０２を含む。つまみ３０２は、ほぼ３６０度回転するように構成されている。たとえば、つまみ３０２を時計方向に回転させると、その回転角度に応じた信号が照明装置３１０に送られる。

照明装置３１０は、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）モジュール３２０と、電球色ＬＥＤモジュール３３０とを含む。白色ＬＥＤモジュール３２０と電球色ＬＥＤモジュール３３０とは、調光器３００から送られる信号に基づいて発光する。

図４を参照して、本実施の形態に係る照明システムの構成について説明する。図４は、照明システムを構成する調光器３００と照明装置３１０との詳細を表わす図である。照明装置３１０は、ノイズフィルタ回路４１０と、整流回路４２０と、ＤＣ／ＤＣ（Direct Current/Direct Current）コンバータ４３０と、ＬＥＤモジュール駆動デューティ制御回路４４０と、制御用マイクロコンピュータ４５０と、電流電圧検出回路４６０，４７０と、白色ＬＥＤモジュール３２０と、電球色ＬＥＤモジュール３３０とを含む。調光器３００の出力は、制御用マイクロコンピュータ４５０に入力される。

ノイズフィルタ回路４１０は、家庭用の電灯線その他の商用電源から侵入するノイズを除去する。ノイズフィルタ回路４１０の出力は、整流回路４２０に入力される。

整流回路４２０は、交流電流を直流電流に変換する。整流回路４２０の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３０に入力される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４３０は、入力された直流電流の電圧を予め設定された電圧に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４３０の出力は、ＬＥＤモジュール駆動デューティ制御回路４４０と制御用マイクロコンピュータ４５０とに入力される。

ＬＥＤモジュール駆動デューティ制御回路４４０は、制御用マイクロコンピュータ４５０から出力される信号に基づいて、白色ＬＥＤモジュール３２０および電球色ＬＥＤモジュール３３０の発光を制御する。具体的には、ＬＥＤモジュール駆動デューティ制御回路４４０は、ＰＷＭ駆動部として直流電圧に対してパルス幅変調を行なうことにより、白色ＬＥＤモジュール３２０および電球色ＬＥＤモジュール３３０に供給される電流を制御する。

制御用マイクロコンピュータ４５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４３０からの出力、および調光器３００からの出力に基づいて、照明装置３１０を制御する。

電流電圧検出回路４６０は、白色ＬＥＤモジュール３２０に供給される電流値および印加される電圧値を検出する。検出結果は、制御用マイクロコンピュータ４５０およびＬＥＤモジュール駆動デューティ制御回路４４０に入力される。

電流電圧検出回路４７０は、電球色ＬＥＤモジュール３３０に供給される電流値および印加される電圧値を検出する。検出結果は、制御用マイクロコンピュータ４５０およびＬＥＤモジュール駆動デューティ制御回路４４０に入力される。

［制御構造］
図５を参照して、本実施の形態に係る照明装置３１０の制御構造について説明する。図５は、照明装置３１０が実行する一連の処理の一部を表わすフローチャートである。これらの処理は、制御用マイクロコンピュータ４５０またはＬＥＤモジュール駆動デューティ制御回路４４０によって実行される。

ステップＳ５１０にて、制御用マイクロコンピュータ４５０は、調光器３００から送られる信号に基づいて、ＰＷＭ制御デューティ比の大きさを判断する。ＰＷＭ制御デューティ比が５０％以下である場合には、制御用マイクロコンピュータ４５０は、制御をステップＳ５２０に切り換える。ＰＷＭ制御デューティ比が５０％以上である場合には、制御用マイクロコンピュータ４５０は、制御をステップＳ５３０に切り換える。

ステップＳ５２０にて、制御用マイクロコンピュータ４５０は、白色ＬＥＤモジュール３２０を駆動するためのデューティ比を大きく設定し、電球色ＬＥＤモジュール３３０の駆動デューティ比を小さく設定する。ここで、設定の態様は、たとえば、図２に示されるグラフに基づく。制御用マイクロコンピュータ４５０は、その設定結果に基づく信号をＬＥＤモジュール駆動デューティ制御回路４４０に送出する。

ステップＳ５３０にて、制御用マイクロコンピュータ４５０は、白色ＬＥＤモジュール３２０の駆動デューティ比を小さくし、電球色ＬＥＤモジュール３３０の駆動デューティ比を大きく設定する。この設定は、図２に示されるグラフのデューティ比が５０％以上である領域に基づく。制御用マイクロコンピュータ４５０は、その設定結果に基づく信号をＬＥＤモジュール駆動デューティ制御回路４４０に送出する。

ステップＳ５４０にて、ＬＥＤモジュール駆動デューティ制御回路４４０は、ＰＷＭデューティ比に対応した光出力となるように、制御用マイクロコンピュータ４５０から送られる信号と、電流電圧検出回路４６０，４７０から出力されるデータとに基づいて、ＬＥＤモジュール駆動電流値を設定する。電流電圧検出回路４６０，４７０は、その設定値に従って、ＬＥＤモジュール３２０および電球色ＬＥＤモジュール３３０に電流を供給する。白色ＬＥＤモジュール３２０と電球色ＬＥＤモジュール３３０とは、供給される電流に従って発光する。

図６を参照して、ＰＷＭデューティ比と、調色と、調光との関係について説明する。図６は、ＰＷＭデューティ比と、信号の波形６１０と、調色および調光の設定６２０，６３０とを表わす図である。

たとえば、ＰＷＭデューティ比が０％であるとき、信号の波形６１０は、最低値レベルを維持する。このとき、たとえば、従来の局面では、設定６２０に示されるように、調色として白色が点灯し、調光率として、白色が１００％となるように設定される。一方、本実施の形態のある局面においては、ＰＷＭデューティ比が０％であるとき、設定６３０に示されるように、同様に、調色として白色ＬＥＤモジュール３２０が調光率１００％で点灯する。

ＰＷＭデューティ比が０％から５０％に増加するにつれて、従来の局面における設定６２０に示されるように、調光率は１００％から５０％まで減少する。一方、本実施の形態においては、設定６３０に示されるように、ＰＷＭデューティ比が０％から５０％に増加するにつれて、調光率は１００％から０％まで減少する。この例で明らかなように、デューティ比が５０％のときには、従来の設定６２０では白色ＬＥＤモジュールが５０％の明るさで発光する。一方、本実施の形態に係る設定６２０では、調光率は０％となり、白色ＬＥＤモジュール３２０は発光しない。

その後、ＰＷＭデューティ比が５０％から増加して１００％に到達するまで、従来の局面における設定６２０と本実施の形態における設定６３０とでは、点灯する照明の色が異なる。すなわち、従来の設定６２０においては、白色の電灯の調光率がさらに減少する。一方、本実施の形態における設定６３０によると、点灯するＬＥＤモジュールとして、電球色ＬＥＤモジュールが点灯し、その調光率は０％から１００％まで徐々に増加する。

図７を参照して、調色方式と調光方式とについてさらに説明する。図７（Ａ）は、調色方式を表わす図である。図７（Ｂ）は、調光方式を表わす図である。

［調色方式］
図７（Ａ）を参照して、調色方式においては、白色ＬＥＤモジュール３２０と電球色ＬＥＤモジュール３３０との駆動デューティ比が変更される。白色を発光するために、白色ＬＥＤモジュール３２０の駆動デューティ比、および、電球色ＬＥＤモジュール３３０の駆動デューティ比が設定される。この場合、照明装置が全体として白色で発光するために、白色ＬＥＤモジュール３２０の駆動デューティ比は、電球色ＬＥＤモジュール３３０の駆動デューティ比よりも大きくなるように設定される。

一方、照明装置が全体として電球色で発光するように、照明装置のユーザによって指示されると、各モジュールの駆動デューティ比の大小関係は、図７（Ａ）の右に示されるように、照明装置が白色で発光する場合と逆になる。

［調光方式］
図７（Ｂ）を参照して、調光方式においては、白色時に白色と電球色の各ＬＥＤモジュールの駆動電流が変更される。たとえば、明るさが１００％であるとき、白色ＬＥＤモジュール３２０の駆動電流と電球色ＬＥＤモジュール３３０の駆動電流とはそれぞれ最大（たとえば、Ａ（ｍＡ））となるように設定される。一方、明るさが５０％であるとき、白色ＬＥＤモジュール３２０の駆動電流と電球色ＬＥＤモジュール３３０の駆動電流とは、それぞれ、明るさが１００％であるときの駆動電流の値の半分程度（たとえば、０．５Ａ（ｍＡ））に設定される。

図８を参照して、本実施の形態の他の局面について説明する。図８（Ａ）は、調色を多段階で行なう場合におけるデューティ比と光出力との関係を表わすグラフである。図８（Ｂ）は、調色をリニアリティで（線形的に）実現する場合におけるデューティ比と調色との関係を表わすグラフである。

図８（Ａ）を参照して、調色の対象として３色（白色、中間色、電球色）の各ＬＥＤモジュールを有する照明装置が用いられる場合がある。このとき、たとえば、各ＬＥＤモジュールを発光させるためのデューティ比が用いられる範囲を３つに分けて、各範囲毎に調色を実現することができる。

より詳しくは、図８（Ａ）に示される例では、デューティ比が０％から約３３％までは、白色を発光しつつ光出力が最大値から０まで変化するように構成される。また、デューティ比が３３％から６７％までの範囲では、中間色が点灯する。具体的には、デューティ比が３３％ぐらいのところから、中間色のＬＥＤモジュールが点灯を開始し、デューティ比の上限（６７％）まで光出力は上昇する。

デューティ比が６７％から１００％までの範囲は、電球色の発光に用いられる。具体的には、デューティ比が６７％から１００％に減少するにつれて、電球色ＬＥＤモジュールの明るさ（光出力）は減少する。

なお、図８（Ａ）に示される例は、光出力が線形に変化する場合の一例であるが、変化の態様は図８（Ａ）に示されるものに限られない。たとえば、光出力は、非線形で変化するものであってもよい。

図８（Ｂ）を参照して、デューティ比は調色のために用いてもよい。たとえば、デューティ比が０％から５０％までは、調光の程度として標準よりも暗い出力レベルが用いられ得る。このとき、たとえばデューティ比が０％から５０％まで増加すると、調色の効果として、その出力は、最大値から０まで減少する。一方、デューティ比が５０％から１００％までは、調光の程度は、予め設定された明るさよりも大きく、デューティ比が１００％に上昇するにつれて、調色の程度も増加する。

以上のようにして、本実施の形態に係る照明装置３１０によると、既存のＰＷＭ制御方式を用いる調光器を利用して、１つのＰＷＭ制御信号で白色と電球色の２つのＬＥＤモジュールの駆動デューティと駆動電流とを制御することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

３００ 調光器、３０２ 入力スイッチ、３１０ 照明装置、３２０ 白色ＬＥＤモジュール、３３０ 電球色ＬＥＤモジュール、４１０ ノイズフィルタ回路、４２０ 整流回路、４３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、４４０ モジュール駆動デューティ制御回路、４５０ 制御用マイクロコンピュータ、４６０，４７０ 電流電圧検出回路。

Claims (7)

1. 照明機器の制御装置であって、
   ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号を生成するための生成手段と、
   前記ＰＷＭ制御信号に基づいて、異なる色を発光するための複数の発光部のいずれかの発光部による発光と、発光量とを制御するための制御手段とを備える、照明機器の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比に基づいて、前記複数の発光部のうちの第１の発光部および第２の発光部のいずれかによる発光と、当該発光する発光部の出力レベルとを制御する、請求項１に記載の照明機器の制御装置。
3. 前記デューティ比が予め規定された第１の範囲にあるときは、前記制御手段は、前記第１の発光部に発光させ、前記第１の範囲にあるデューティ比に応じて前記第１の発光部の発光量を制御する、請求項２に記載の照明機器の制御装置。
4. 前記第１の範囲において前記デューティ比が増加すると、前記発光量は減少する、請求項３に記載の照明機器の制御装置。
5. 前記デューティ比が前記第１の範囲と異なる第２の範囲にあるときは、前記制御手段は、前記第２の発光部に発光させ、前記第２の範囲にあるデューティ比に応じて前記第２の発光部の発光量を制御する、請求項４に記載の照明機器の制御装置。
6. 前記第２の範囲において前記デューティ比が増加すると、前記第２の発光部の発光量は増加する、請求項５に記載の照明機器の制御装置。
7. 前記制御手段は、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比に応じて、前記発光量を線形に又は段階的に変更する、請求項１〜６のいずれかに記載の照明機器の制御装置。

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