JP2013073827A - 照明機器の制御装置 - Google Patents
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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
【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。
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、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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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---|---|---|---|---|
JP2015115156A (ja) * | 2013-12-11 | 2015-06-22 | サンケン電気株式会社 | 駆動装置及び照明装置 |
JP2016538702A (ja) * | 2014-08-26 | 2016-12-08 | シャオミ・インコーポレイテッド | バックライト輝度制御方法及び装置 |
CN107548188A (zh) * | 2016-06-24 | 2018-01-05 | 深圳市富满电子集团股份有限公司 | 一种led灯、led色温调节控制芯片及电路 |
-
2011
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CN107548188B (zh) * | 2016-06-24 | 2024-05-24 | 富满微电子集团股份有限公司 | 一种led灯、led色温调节控制芯片及电路 |
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