JP2014078374A - 照明機器 - Google Patents

Abstract

【課題】調光レンジの全域に亘って人間が心地良く感じる照明環境を実現する。
【解決手段】照明機器１は、白色光源１００と、白色光源１００の駆動制御を行う制御回路２００と、を有し、白色光源１００は、第１色温度の白色光を発する第１発光素子１００Ｌと、第１色温度よりも高い第２色温度の白色光を発する第２発光素子１００Ｎと、を含み、制御回路２００は、人間が心地良く感じる照度と色温度との組み合わせを数値化した光色リンク調光カーブに基づいて白色光源１００の色温度を照度と連動して変化させるように、単一の調光信号Ｓｄｉｍに応じて第１発光素子１００Ｌの照度と第２発光素子１００Ｎの照度を各々独立に制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、照明機器に関するものである。

近年、光源の照度（明るさ）を調節すると、これに連動して光源の色温度（光色）が変化する照明機器が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。

Panasonic/2012-2013住宅用照明器具総合カタログExpert/p.193

しかし、非特許文献１の照明機器は、ダイニングペンダント（ダウンライト）としての使用を前提としたものであり、調光レンジのほぼ全域（例えば０％〜９０％の照度範囲）に亘って、夕食時やバータイム時の照明に適した電球色（２０００Ｋ〜２８００Ｋ）でのシンクロ調色を行う一方、照度が最大値付近（例えば９０％以上の照度範囲）に設定された場合に限り、光源の色温度を朝食時や勉強時の照明に適した昼白色（５０００Ｋ）まで一気に高める構成されていた。

このように、非特許文献１の照明機器では、光源の照度と色温度を連動して変化させているが、その主たる目的は、白熱灯の照度と色温度との相関を模擬することにあり、調光レンジの全域に亘って人間が心地良く感じる照明環境を実現し得るものではなかった。

本発明は、本願の発明者らにより見出された上記の問題点に鑑み、調光レンジの全域に亘って人間が心地良く感じる照明環境を実現することが可能な照明機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る照明機器は、白色光源と、前記白色光源の駆動制御を行う制御回路と、を有し、前記白色光源は、第１色温度の白色光を発する第１発光素子と、前記第１色温度よりも高い第２色温度の白色光を発する第２発光素子と、を含み、前記制御回路は、人間が心地良く感じる照度と色温度との組み合わせを数値化した光色リンク調光カーブに基づいて前記白色光源の色温度を照度と連動して変化させるように、単一の調光信号に応じて前記第１発光素子の照度と前記第２発光素子の照度を各々独立に制御する構成（第１の構成）とされている。

なお、第１の構成から成る照明機器において、前記制御回路は、前記調光信号が閾値よりも小さいときに、前記第２発光素子を消灯させたまま前記第１発光素子の照度を前記調光信号に応じて第１最小照度から第１最大照度まで変化させる一方、前記調光信号が前記閾値よりも大きいときに、前記第１発光素子を前記第１最大照度で点灯させたまま前記第２発光素子の照度を前記調光信号に応じて第２最小照度から第２最大照度まで変化させる構成（第２の構成）にするとよい。

また、第２の構成から成る照明機器において、前記第１色温度は電球色に相当し、前記第２色温度は昼白色に相当する構成（第３の構成）にするとよい。

また、第３の構成から成る照明機器において、前記閾値は前記白色光源の照度５０％に相当し、前記第２最大照度は前記第１最大照度のほぼ２倍に相当する構成（第４の構成）にするとよい。

また、第４の構成から成る照明機器において、前記制御回路は、前記白色光源の照度を０〜４０００ｌｘの範囲で変化させるときに、色温度を２７００〜４３００Ｋの範囲で連動して変化させる構成（第５の構成）にするとよい。

また、第１〜第５いずれかの構成から成る照明機器において、前記制御回路は、前記調光信号に応じて前記第１発光素子の照度を制御する第１電源モジュールと、前記調光信号に応じて前記第２発光素子の照度を制御する第２電源モジュールと、を含む構成（第６の構成）にするとよい。

また、第６の構成から成る照明機器において、前記第１電源モジュール及び前記第２電源モジュールは、それぞれ、各々に対応した発光素子への出力電流を生成する出力電流生成回路と、前記調光信号に応じて前記出力電流生成回路を制御するマイコンとを含む構成（第７の構成）にするとよい。

また、第７の構成から成る照明機器において、前記出力電流生成回路は、前記マイコンからの指示に応じて前記出力電流の生成動作がオン／オフされるものであり、そのオン時には前記マイコンからの指示に応じて前記出力電流の電流値を可変制御する一方、そのオフ時には前記出力電流の生成動作を完全に停止して前記出力電流を０とする構成（第８の構成）にするとよい。

また、第１〜第８いずれかの構成から成る照明機器において、前記白色光源は、前記第１発光素子及び前記第２発光素子を各々複数個ずつ含み、前記第１発光素子及び前記第２発光素子は、交互ないしは千鳥状に配列されている構成（第９の構成）にするとよい。

また、第１〜第９いずれかの構成から成る照明機器において、前記調光信号は、ＰＷＭ調光方式、リニア調光方式、または、トライアック調光方式で入力される構成（第１０の構成）にするとよい。

また、第１〜第１０いずれかの構成から成る照明機器において、前記第１発光素子及び前記第２発光素子は、いずれもＬＥＤ素子である構成（第１１の構成）にするとよい。

また、第１１の構成から成る照明機器は、電球形ＬＥＤランプ、環形ＬＥＤランプ、直管形ＬＥＤランプ、ＬＥＤシーリングライト、または、ＬＥＤダウンライトとして提供される構成（第１２の構成）にするとよい。

本発明に係る照明機器であれば、調光レンジの全域に亘って人間が心地良く感じる照明環境を実現することができる。

光源の照度及び色温度と部屋の雰囲気との関係を示す図 ＬＥＤ照明機器の一構成例を示すブロック図 入力デューティと出力電流との相関関係を示す図 白色光源１００の照度と色温度との関係（光色リンク調光カーブ）を示す図 出力電流生成回路２１１の一構成例を示す回路図 ＬＥＤ照明機器１の第１適用例（ＬＥＤランプ）を示す外観図 ＬＥＤ照明機器１の第２適用例（ＬＥＤシーリングライト）を示す外観図 ＬＥＤ照明機器１の第３適用例（ＬＥＤダウンライト）を示す外観図

＜本発明（光色リンク調光機能）のコンセプト＞
近年、地球温暖化や省エネルギーへの取り組みが重要になってきているが、同時に生活環境の質を高めることも忘れてはならない重要なポイントである。

ここで、人間にとって心地良い照明環境のベースになるのは、自然界の太陽光である。日の出から日没までの様々な在り様が、人間にとって望ましい光環境の基本と言える。例えば、晴天時の日中における太陽光の色温度は５５００〜７０００Ｋ程度であり、照度は１０万ｌｘ程度である。このような光には、人間の自律神経や交感神経を亢進させて血圧を上昇させる作用（興奮作用や覚醒作用）があるので、人間の体に緊張状態をもたらす。従って、日中の太陽光は、人間を活動的にする。これに対して、夕暮れ時における太陽光の色温度は２０００Ｋ程度であり、照度は１０００ｌｘ程度である。このような光には、人間の副交感神経を刺激する作用があるので、人間の体に安定状態をもたらす。従って、夕暮れ時の太陽光は、人間を落ち着かせて極上のリラクゼーションを与える。

図１は、A.H.Willoughby(1974)によって提案された光源の照度及び色温度と人間が感じる部屋の雰囲気との関係を示す図である。本図に示したように、人間が感じる部屋の雰囲気は、光源の照度及び色温度によって大きく変化する。一般的には、光源の色温度が高いほど部屋が涼しく感じられ、光源の色温度が低いほど部屋が暖かく感じられる。ただし、部屋の雰囲気を人間が快適であると感じるか否かについては、光源の色温度だけで決まるものではなく、光源の照度が大きく影響する。例えば、高照度の照明環境は人間を活動的にする場合に適しているが、その場合の色温度が低過ぎると部屋が暑苦しい雰囲気になってしまう。逆に、低照度の照明環境は人間を落ち着かせる場合に適しているが、その場合の色温度が高過ぎると部屋が陰気な雰囲気になってしまう。

従って、人間にとって心地の良い照明環境を実現するためには、光源の照度と色温度を各々を独立した要素として取り扱うのではなく、互いに関連付けて取り扱うことが重要であり、光環境と生体反応との関係性を正しく把握した上で、これを照明機器の駆動制御に反映させることが必要となる。

以下では、上記の知見に基づいて光源の照度と色温度を適切に連動させることにより、調光レンジの全域に亘って人間が心地良く感じる照明環境を実現する機能（以下、光色リンク調光機能と呼ぶ）を備えたＬＥＤ照明機器について、その構成及び動作を詳述する。

＜ＬＥＤ照明機器＞
図２は、光色リンク調光機能を備えたＬＥＤ照明機器の一構成例を示すブロック図である。本構成例のＬＥＤ照明機器１は、白色光源１００と、制御回路２００と、を有する。

白色光源１００は、Ｌ色（電球色：色温度２７００Ｋ）の白色ＬＥＤ素子１００Ｌと、Ｎ色（昼白色：色温度５０００Ｋ）の白色ＬＥＤ素子１００Ｎを各々複数個ずつ含む。また、白色ＬＥＤ素子１００Ｌと白色ＬＥＤ素子１００Ｎは、同じ色温度の白色ＬＥＤ素子が隣接しないように、交互ないしは千鳥状に配列されている。このような構成を採用することにより、色ムラの少ない白色光を得ることができる。

制御回路２００は、商用交流電源２から入力電圧Ｖｉｎ（ＡＣ９０〜２６４Ｖ）の供給を受けて動作し、調光器３から入力される調光信号Ｓｄｉｍに応じて白色光源１００の駆動制御（光色リンク調光）を行う主体であり、電源モジュール２１０及び２２０を含む。

なお、以下では、調光信号ＳｄｉｍがＰＷＭ［pulse width modulation］調光方式（照度をパルスデューティで指定する方式）で入力されるものとして説明を行うが、調光信号Ｓｄｉｍの入力方式はこれに限定されるものではなく、リニア調光方式（照度をアナログ電圧値で指定する方式）やトライアック調光方式（照度を入力電圧Ｖｉｎの位相角で指定する方式）を採用しても構わない。ただし、トライアック調光方式を採用した場合には、調光器３が商用交流電源２の系統内に設けられて、調光信号Ｓｄｉｍが電源モジュール２１０及び２２０で内部生成される形となる。

電源モジュール２１０は、調光信号Ｓｄｉｍに応じて白色ＬＥＤ素子１００Ｌの照度を制御する主体であって、出力電流生成回路２１１と、マイコン（ＭＣＵ［micro control unit］）２１２と、を含む。

出力電流生成回路２１１は、マイコン２１２から入力されるＰＷＭ出力信号Ｓ１１とオン／オフ切替信号Ｓ１２に基づいて白色ＬＥＤ素子１００Ｌへの出力電流ＩＬＥＤ（Ｌ）を生成する。より具体的に述べると、出力電流生成回路２１１は、オン／オフ切替信号Ｓ１２に応じて出力電流ＩＬＥＤ（Ｌ）の生成動作がオン／オフされるものであり、そのオン時にはＰＷＭ出力信号Ｓ１１に応じて出力電流ＩＬＥＤ（Ｌ）の電流値を可変制御する一方、そのオフ時には出力電流ＩＬＥＤ（Ｌ）の生成動作を完全に停止して出力電流ＩＬＥＤ（Ｌ）を０とする。

マイコン２１２は、調光信号Ｓｄｉｍに応じてＰＷＭ出力信号Ｓ１１とオン／オフ切替信号Ｓ１２を生成することにより、出力電流生成回路２１１を制御する。

電源モジュール２２０は、調光信号Ｓｄｉｍに応じて白色ＬＥＤ素子１００Ｎの照度を制御する主体であって、出力電流生成回路２２１と、マイコン２２２と、を含む。

出力電流生成回路２２１は、マイコン２２２から入力されるＰＷＭ出力信号Ｓ２１とオン／オフ切替信号Ｓ２２に基づいて白色ＬＥＤ素子１００Ｎへの出力電流ＩＬＥＤ（Ｎ）を生成する。より具体的に述べると、出力電流生成回路２２１は、オン／オフ切替信号Ｓ２２に応じて出力電流ＩＬＥＤ（Ｎ）の生成動作がオン／オフされるものであり、そのオン時にはＰＷＭ出力信号Ｓ２１に応じて出力電流ＩＬＥＤ（Ｎ）の電流値を可変制御する一方、そのオフ時には出力電流ＩＬＥＤ（Ｎ）の生成動作を完全に停止して出力電流ＩＬＥＤ（Ｎ）を０とする。

マイコン２２２は、調光信号Ｓｄｉｍに応じてＰＷＭ出力信号Ｓ２１とオン／オフ切替信号Ｓ２２を生成することにより、出力電流生成回路２１１を制御する。

上記したように、電源モジュール２１０及び２２０は、基本的に同様の構成であるが、単一の調光信号Ｓｄｉｍに応じて白色光源１００の色温度を照度と連動して変化させるべく、白色ＬＥＤ素子１００Ｌの照度と白色ＬＥＤ素子１００Ｎの照度を互いに異なる挙動で各々独立に制御するように、マイコン２１２及び２２２が個別にプログラミングされている。以下、この点について詳しく説明する。

図３は、調光信号Ｓｄｉｍの入力デューティ［％］と出力電流ＩＬＥＤ（Ｌ）及びＩＬＥＤ（Ｎ）との相関関係を示す図である。

本図で示すように、入力デューティが０〜５０％の範囲では、出力電流ＩＬＥＤ（Ｌ）の電流値が入力デューティに応じて最小電流値Ｉｍｉｎから最大電流値Ｉｍａｘ１までリニアに増大される一方、出力電流ＩＬＥＤ（Ｎ）の電流値が０に維持される。すなわち、制御回路２００は、調光信号Ｓｄｉｍの入力デューティが５０％よりも小さいときに、白色ＬＥＤ素子１００Ｎを消灯させたまま、白色ＬＥＤ素子１００Ｌの照度を入力デューティに応じて最小照度（Ｉｍｉｎ相当）から最大照度（Ｉｍａｘ１相当）までリニアに変化させる。従って、入力デューティが０〜５０％の範囲では、白色光源１００の色温度がＬ色に維持されたまま、その照度のみが高められていく。

なお、入力デューティが０〜５０％の範囲において、出力電流生成回路２２１をオンさせていた場合、たとえＰＷＭ出力信号Ｓ２１を最小デューティに設定したとしても、最小電流値Ｉｍｉｎの出力電流ＩＬＥＤ（Ｎ）が出力されてしまうので、白色光源１００の色温度がＬ色単独よりも僅かに高くなる。このような色ずれを避けるためには、出力電流生成回路２２１をオフさせて、出力電流ＩＬＥＤ（Ｎ）を０としておくことが重要である。

一方、入力デューティが５０％〜１００％の範囲では、出力電流ＩＬＥＤ（Ｌ）の電流値が最大電流値Ｉｍａｘ１に維持される一方、出力電流ＩＬＥＤ（Ｎ）の電流値が入力デューティに応じて最小電流値Ｉｍｉｎから最大電流値Ｉｍａｘ２（＞Ｉｍａｘ１、例えばＩｍａｘ２≒Ｉｍａｘ１×２）までリニアに増大される。すなわち、制御回路２００は、調光信号Ｓｄｉｍの入力デューティが５０％よりも大きいときに、白色ＬＥＤ素子１００Ｌを最大照度（Ｉｍａｘ１相当）で点灯させたまま、白色ＬＥＤ素子１００Ｎの照度を入力デューティに応じて最小照度（Ｉｍｉｎ相当）から最大照度（Ｉｍａｘ２相当）までリニアに変化させる。従って、入力デューティが５０〜１００％の範囲では、白色光源１００の色温度と照度が連動して高められていく。

図４は、上記の出力電流制御（図３を参照）によって実現される白色光源１００の照度と色温度との関係を示す図である。このように、本構成例のＬＥＤ照明機器１において、制御回路２００は、人間が心地良く感じる照度と色温度との組み合わせを数値化した光色リンク調光カーブ（図４の実線）に基づいて、白色光源１００の色温度を照度と連動して変化させるように、単一の調光信号Ｓｄｉｍに応じて白色ＬＥＤ素子１００Ｌ及び１００Ｎの照度を各々独立に制御する。このような構成であれば、ユーザが調光器３を用いて白色光源１００の照度を変化させると、その照度に対して理想的な色温度が自動的に設定される。従って、様々なシーン（くつろぎのシーン、団欒のシーン、活動的なシーン、集中力の高いシーンなど）において、人間に最適な照明環境を提供することが可能となる。

特に、制御回路２００は、白色光源１００の照度を０〜４０００ｌｘの範囲で変化させるときに、色温度を２７００〜４３００Ｋの範囲で連動して変化させる。このような調光レンジ及び調色レンジの設定を行うことにより、住宅やホテルなどの住環境から、公共施設やオフィスなどのワークスペースまで、幅広いニーズに対応することが可能となる。

また、ＬＥＤ照明機器１では、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）による疑似的な色温度の再現ではなく、Ｌ色の白色ＬＥＤ素子１００ＬとＮ色の白色ＬＥＤ素子１００Ｎを互いに異なる挙動で各々独立に制御することにより、Ｒａ８５の演色性を確保している。

なお、図中の破線は、非特許文献１における照度と色温度との関係を比較参照用として示している。非特許文献１の従来技術は、光源の照度と色温度を連動させるという点において本発明と共通しているが、そのコンセプトが本発明とは根本的に異なるので、その出力挙動も本発明のそれとは全く異なるものとなっている。

図５は、出力電流生成回路２１１の一構成例を示す回路図である。本構成例の出力電流生成回路２１１は、保護／フィルタ部２１１ａと、整流平滑部２１１ｂと、ドライバ部２１１ｃと、を含む。

また、図５では、マイコン２１２に附帯する回路ブロックとして、整流／平滑部２１１ｂで生成された直流電圧Ｖｄｃからマイコン２１２に供給する内部電圧ＶＲＥＧ（例えば５Ｖ）を生成する内部電圧生成回路２１３と、調光器３から入力される調光信号Ｓｄｉｍをマイコン２１２への入力に適合させるインタフェイス回路２１４が描写されている。

なお、出力電流生成回路２２１は、出力電流生成回路２１１と同様の構成であり、各符号の十の桁を「１」から「２」に置き換えれば足りるので、重複した説明は割愛する。

保護／フィルタ部２１１ａは、フューズやラインフィルタなどを含み、ＡＣ（Ｌ）端子及びＡＣ（Ｎ）端子（Ｌ：ライブ、Ｎ：ニュートラル）に印加される過電流や過電圧から後段の回路部を保護すると共に、入力電圧Ｖｉｎに重畳した電源ノイズを除去する。

整流／平滑部２１１ｂは、ダイオードブリッジや平滑コンデンサなどを含み、保護部１１を介して入力される入力電圧Ｖｉｎを整流／平滑することで直流電圧Ｖｄｃを生成し、これを後段の回路部に供給する。

ドライバ部２１１ｃは、ＬＥＤ（＋）端子とＬＥＤ（−）端子との間に出力電圧Ｖｏｕｔ（ＤＣ９１〜９８Ｖ）を生成する回路ブロックであり、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタＱ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ１４と、コンデンサＣ１〜Ｃ７と、ダイオードＤ１〜Ｄ７と、ツェナダイオードＺＤ１と、フォトカプラＰＣ１及びＰＣ２と、トランスＴＲ１と、半導体装置ＩＣ１と、を含む。また、半導体装置ＩＣ１は、Ｎチャネル型ＭＯＳ［metal oxide semiconductor］電界効果トランジスタＮ１と、トランジスタＮ１のオン／オフ制御を行うコントローラｃｔｒｌと、を含む。

ＬＥＤ（＋）端子は、ダイオードＤ３のカソードとダイオードＤ４のアノードに各々接続されている。ＬＥＤ（−）端子は、直流電圧Ｖｄｃの印加端（整流／平滑部２１１ｂの出力端）に接続されている。ＬＥＤ（＋）端子とＬＥＤ（−）端子との間には、出力平滑用のコンデンサＣ３が接続されている。ダイオードＤ４のカソードは、コンデンサＣ２の第１端と抵抗Ｒ３及びＲ４の第１端に各々接続されている。コンデンサＣ２の第２端は、直流電圧Ｖｄｃの印加端に接続されている。抵抗Ｒ３の第２端は、トランジスタＱ１のエミッタに接続されている。抵抗Ｒ４の第２端は、トランジスタＱ１のベースに接続されている。トランジスタＱ１のコレクタは、抵抗Ｒ５を介して半導体装置ＩＣ１のＦＢピンに接続されている。抵抗Ｒ１及びＲ２の第１端は、いずれもトランジスタＱ１のベースに接続されている。抵抗Ｒ１の第２端は、直流電圧Ｖｄｃの印加端に接続されている。抵抗Ｒ２の第２端は、フォトカプラＰＣ１を形成するフォトトランジスタＰＴ１を介して、直流電圧Ｖｄｃの印加端に接続されている。フォトカプラＰＣ１を形成するフォトダイオードＰＤ１のアノードは、ＰＷＭ出力信号Ｓ１１の印加端に接続されている。フォトダイオードＰＤ１のカソードは、抵抗Ｒ６を介して信号用ＧＮＤに接続されている。

トランスＴＲ１を形成する一次側コイルＬ１の第１端は、ダイオードＤ２及びＤ３のアノードに各々接続されている。一次側コイルＬ１の第２端は、直流電圧Ｖｄｃの印加端に接続されている。ダイオードＤ２のカソードは、半導体装置ＩＣ１のＤピンに接続されている。トランスＴＲ１を形成する二次側コイルＬ２の第１端は、電源用ＧＮＤに接続されている。二次側コイルＬ２の第２端は、ダイオードＤ５のアノードに接続されている。ダイオードＤ５のカソードは、コンデンサＣ４及びＣ６の第１端と、抵抗Ｒ９の第１端と、ダイオードＤ７のアノードに各々接続されている。コンデンサＣ４及びＣ６の第２端は、いずれも電源用ＧＮＤに接続されている。抵抗Ｒ９の第２端は、ツェナダイオードＺＤ１のカソードに接続されている。ツェナダイオードＺＤ１のアノードは、ダイオードＤ６のアノードと抵抗Ｒ１０の第１端に各々接続されている。抵抗Ｒ１０の第２端は、電源用ＧＮＤに接続されている。ダイオードＤ６のカソードは、半導体装置ＩＣ１のＶピンに接続されている。ダイオードＤ７のカソードは、抵抗Ｒ１１の第１端に接続されている。抵抗Ｒ１１の第２端は、コンデンサＣ７及び抵抗Ｒ１２の第１端と、半導体装置ＩＣ１のＢＰピンに各々接続されている。コンデンサＣ７の第２端は電源用ＧＮＤに接続されている。抵抗Ｒ１２の第２端は、半導体装置ＩＣ１のＦＢピンに接続されている。

抵抗Ｒ１３は、半導体装置ＩＣ１のＲピンと電源用ＧＮＤとの間に接続されている。半導体装置ＩＣ１のＳピンは、電源用ＧＮＤにされている。コンデンサＣ５は、半導体装置ＩＣ１のＶピンと電源用ＧＮＤとの間に接続されている。フォトカプラＰＣ２を形成するフォトトランジスタＰＣ２は、半導体装置ＩＣ１のＶピンと電源用ＧＮＤとの間に接続されている。フォトカプラＰＣ２を形成するフォトダイオードＰＤ２のアノードは、オン／オフ切替信号Ｓ１２の印加端に接続されている。フォトダイオードＰＤ２のカソードは、抵抗Ｒ１４を介して信号用ＧＮＤに接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、直流電圧Ｖｄｃの印加端に接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ７の第１端に各々接続されている。抵抗Ｒ７の第２端は、半導体装置ＩＣ１のＶピンと抵抗Ｒ８の第１端に各々接続されている。コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ８の第２端はいずれも電源用ＧＮＤに接続されている。

まず、半導体装置ＩＣ１のピン説明を行う。Ｄ（ドレイン）ピンは、トランジスタＮ１のドレインが接続されるピンである。Ｓ（ソース）ピンは、トランジスタＮ１のソースが接続されるピンである。ＢＰ（バイパス）ピンは、トランスＴＲ１の二次側コイルＬ２からコントローラｃｔｒｌへの電力供給を受けるためのピンであり、入力バイパス用のコンデンサＣ７が外部接続される。ＦＢ（フィードバック）ピンは、トランジスタＱ１に流れる電流Ｉｆｂ（出力電圧Ｖｏｕｔに応じた電流信号）をモニタするためのピンである。Ｒ（リファレンス）ピンは、コントローラｃｔｒｌの内部基準設定ピンであり、内部基準設定用の抵抗Ｒ１３が外部接続される。Ｖ（電圧モニタ）ピンは、電流Ｉｖ（ピークライン電圧に関する情報）をモニタするためのピンである。

次に、上記構成から成るドライバ部２１１ｃの基本動作（半導体装置ＩＣ１を主体とするＤＣ／ＤＣ動作）について詳細に説明する。

トランジスタＮ１がオン状態にされると、トランスＴＲ１の一次側コイルＬ１にはダイオードＤ２とトランジスタＮ１を介して電源用ＧＮＤに向けた電流Ｉ１が流れ、その電気エネルギが一次側コイルＬ１に蓄えられる。なお、トランジスタＮ１のオン期間において既にキャパシタＣ３に電荷が蓄積されていた場合、ＬＥＤ（＋）端子にはキャパシタＣ３から出力電流Ｉｏｕｔが流れることになる。このとき、ダイオードＤ３のアノード電位はほぼ０Ｖまで低下しているので、ダイオードＤ３は逆バイアス状態となり、キャパシタＣ３からトランジスタＮ１に向けて電流が逆流することはない。一方、トランジスタＮ１がオフ状態にされると、トランスＴＲ１の一次側コイルＬ１に生じた逆起電圧により、一次側コイルＬ１に蓄積されていた電気エネルギが放出される。このとき、ダイオードＤ３は順バイアス状態となるので、ダイオードＤ３を介して流れる電流Ｉ２は、出力電流ＩｏｕｔとしてＬＥＤ（＋）端子に流れ込むとともに、キャパシタＣ３の充電を行う。上記の動作が繰り返されることにより、ＬＥＤ（＋）端子には、直流電圧Ｖｄｃを昇圧した出力電圧Ｖｏｕｔが供給される。

このように、半導体装置ＩＣ１は、トランジスタＮ１のオン／オフ制御によってトランスＴＲの一次側コイルＬ１を駆動することにより、直流電圧Ｖｄｃを昇圧して出力電圧Ｖｏｕｔを生成する昇圧型スイッチングレギュレータの一構成要素として機能する。

次に、ＰＷＭ出力信号Ｓ１１による出力電流ＩｏｕｔのＰＷＭ可変制御について、詳細な説明を行う。

ＰＷＭ出力信号Ｓ１１は、調光信号Ｓｄｉｍに応じたデューティで所定のパルス周期Ｔ毎にローレベル期間ＴＬとハイレベル期間ＴＨを交互に繰り返す。ＰＷＭ出力信号Ｓ１１のローレベル期間ＴＬには、フォトカプラＰＣ１がオフ状態となり、抵抗Ｒ２を介したベース電流経路が遮断されるので、トランジスタＱ１のベース抵抗値Ｒは、抵抗Ｒ１の抵抗値と等しくなる。一方、ＰＷＭ出力信号Ｓ１１のハイレベル期間ＴＨには、フォトカプラＰＣ１がオン状態となり、抵抗Ｒ２を介したベース電流経路が導通されるので、トランジスタＱ１のベース抵抗値Ｒは、抵抗Ｒ１及びＲ２の合成抵抗値（＝Ｒ１×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））まで低下する。以上の動作により、パルス周期Ｔにおける平均ベース抵抗値Ｒａｖｅは、Ｒａｖｅ＝［ＴＬ×Ｒ１＋ＴＨ×｛Ｒ１×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝］／Ｔという算出式で求められる。

上記の算出式から分かるように、トランジスタＱ１の平均ベース抵抗値Ｒａｖｅは、ＰＷＭ出力信号Ｓ１１のデューティによって変化し、これに伴ってトランジスタＱ１に流れる電流Ｉｆｂが増減する。具体的に述べると、ハイレベル期間ＴＨが長いほど、平均ベース抵抗値Ｒａｖｅが大きくなって電流Ｉｆｂが小さくなり、逆に、ハイレベル期間ＴＨが短いほど、平均ベース抵抗値Ｒａｖｅが小さくなって電流Ｉｆｂが大きくなる。

半導体装置ＩＣ１は、上記した電流Ｉｆｂをモニタしており、その電流値を一定に維持するように、トランジスタＮ１に流れる電流Ｉ１のピーク値を制御する。電流Ｉ１を変化させれば、トランスＴＲ１の一次側コイルＬ１に蓄えられる電気エネルギ量が変化するので、その電気エネルギを放出するときに流れる電流Ｉ２が変化し、延いては、出力電流Ｉｏｕｔが変化する。

このような構成とすることにより、マイコン２１２は、ＰＷＭ出力信号Ｓ１１を用いて出力電流Ｉｏｕｔ（白色ＬＥＤ素子１００Ｌの照度）を可変制御することが可能となる。

なお、抵抗Ｒ１は、電流Ｉｆｂの最小値（延いては出力電流Ｉｏｕｔの最大値）を設定するための抵抗に相当し、抵抗Ｒ２は、電流Ｉｆｂのデューティ感受性（デューティに対する変化度合い）を設定するための抵抗に相当する。

次に、オン／オフ切替信号Ｓ１２による出力電流生成回路２１１のオン／オフ制御（特にドライバ部２１１ｃのオン／オフ制御）について、詳細な説明を行う。

コントローラｃｔｒｌは、Ｖピンに入力される電流ＩｖとＦＢピンに入力される電流Ｉｆｂに応じて出力電流Ｉｏｕｔの帰還制御を行う。また、コントローラｃｔｒｌは、電流Ｉｖのモニタ結果に応じて過電圧や減電圧を検出する機能も備えている。さらに、コントローラｃｔｒｌは、Ｖピンの入力段に電圧コンパレータ（不図示）を備えており、Ｖピンの電圧値が所定の閾値（例えば１Ｖ）を下回っているときに、トランジスタＮ１のスイッチング制御（延いては出力電流Ｉｏｕｔの生成動作）を強制停止する機能も備えている。

オン／オフ切替信号Ｓ１２がローレベルとされている場合には、フォトカプラＰＣ２がオフとなるので、半導体装置ＩＣ１のＶピンには、直流電圧Ｖｄｃの印加端からダイオードＤ１及び抵抗Ｒ７を介して流れる電流Ｉ３と、トランスＴＲ１の二次側コイルＬ２からダイオードＤ５、抵抗Ｒ９、ツェナダイオードＺＤ１、及び、ダイオードＤ６を介して流れる電流Ｉ４とを足し合わせた電流Ｉｖ（ピークライン電圧に関する情報）が外部入力される。このとき、Ｖピンの電圧値は電圧コンパレータの閾値を上回っているので、コントローラｃｔｒｌでは、電流Ｉｖのモニタ結果に応じて出力電流Ｉｏｕｔの帰還制御や過電圧及び減電圧の検出動作が行われる。

一方、オン／オフ切替信号Ｓ１２がハイレベルとされている場合には、フォトカプラＰＣ２がオンとなるので、半導体装置ＩＣ１のＶピンが電源用ＧＮＤにショートされ、Ｖピンの電圧値が電圧コンパレータの閾値を下回る。従って、コントローラｃｔｒｌでは、トランジスタＮ１のスイッチング制御（延いては出力電流Ｉｏｕｔの生成動作）が強制的に停止されて、出力電流Ｉｏｕｔが０とされる。

このような構成とすることにより、マイコン２１２は、オン／オフ切替信号Ｓ１２を用いて、出力電流生成回路２１１のオン／オフ制御（特にドライバ部２１１ｃのオン／オフ制御）を行うことが可能となる。

＜ＬＥＤ照明機器の具体的な適用例＞
図６Ａ〜図６Ｃは、それぞれ、ＬＥＤ照明機器１の第１〜第３適用例を示す外観図である。図６Ａには、電球形ＬＥＤランプ１ａ、環形ＬＥＤランプ１ｂ、及び、直管形ＬＥＤランプ１ｃが示されている。また、図６Ｂには、ＬＥＤシーリングライト１ｄが示されており、図６Ｃには、ＬＥＤダウンライト１ｅが示されている。これらの図示はいずれも例示であり、ＬＥＤ照明機器１は、多種多様な形態で用いることが可能である。

＜その他の変形例＞
なお、本発明は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、白色光源に含まれる発光素子として、色温度の異なる２種類の白色ＬＥＤ素子を用いた例を挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、色温度の異なる３種類以上の白色ＬＥＤ素子を用いてもよいし、演色性の向上などを目的として、有色ＬＥＤ素子（例えば緑色ＬＥＤ素子）を追加してもよい。

また、上記実施形態では、白色光源に含まれる発光素子として、ＬＥＤ素子を用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、先述の光色リンク調光機能を実現することができる限り、ＬＥＤ素子以外の発光素子（例えば、有機ＥＬ［electro luminescence］素子）を用いても構わない。

このように、上記実施形態は、全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り、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

本発明は、住宅やホテルなどの住環境から、公共施設やオフィスなどのワークスペースまで、様々な用途に供される照明機器に利用することが可能である。

１ ＬＥＤ照明機器
１ａ 電球形ＬＥＤランプ
１ｂ 環形ＬＥＤランプ
１ｃ 直管形ＬＥＤランプ
１ｄ シーリングライト
１ｅ ダウンライト
２ 商用交流電源
３ 調光器
１００ 白色光源
１００Ｌ 白色ＬＥＤ素子（Ｌ色）
１００Ｎ 白色ＬＥＤ素子（Ｎ色）
２００ 制御回路
２１０、２２０ 電源モジュール
２１１、２２１ 出力電流生成回路
２１１ａ、２２１ａ 保護／フィルタ部
２１１ｂ、２２１ｂ 整流／平滑部
２１１ｃ、２２１ｃ ドライバ部
２１２、２２２ マイコン（ＭＣＵ）
２１３、２２３ 内部電圧生成回路
２１４、２２４ インタフェイス回路
Ｑ１ ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ１４ 抵抗
Ｃ１〜Ｃ７ コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ７ ダイオード
ＺＤ１ ツェナダイオード
ＰＣ１、ＰＣ２ フォトカプラ
ＰＤ１、ＰＤ２ フォトダイオード
ＰＴ１、ＰＴ２ フォトトランジスタ
ＴＲ１ トランス
Ｌ１ 一次側コイル
Ｌ２ 二次側コイル
ＩＣ１ 半導体装置
Ｎ１ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
ｃｔｒｌ コントローラ

Claims (12)

1. 白色光源と、
   前記白色光源の駆動制御を行う制御回路と、
   を有し、
   前記白色光源は、第１色温度の白色光を発する第１発光素子と、前記第１色温度よりも高い第２色温度の白色光を発する第２発光素子と、を含み、
   前記制御回路は、人間が心地良く感じる照度と色温度との組み合わせを数値化した光色リンク調光カーブに基づいて前記白色光源の色温度を照度と連動して変化させるように、単一の調光信号に応じて前記第１発光素子の照度と前記第２発光素子の照度を各々独立に制御することを特徴とする照明機器。
2. 前記制御回路は、前記調光信号が閾値よりも小さいときに、前記第２発光素子を消灯させたまま前記第１発光素子の照度を前記調光信号に応じて第１最小照度から第１最大照度まで変化させる一方、前記調光信号が前記閾値よりも大きいときに、前記第１発光素子を前記第１最大照度で点灯させたまま前記第２発光素子の照度を前記調光信号に応じて第２最小照度から第２最大照度まで変化させることを特徴とする請求項１に記載の照明機器。
3. 前記第１色温度は電球色に相当し、前記第２色温度は昼白色に相当することを特徴とする請求項２に記載の照明機器。
4. 前記閾値は前記白色光源の照度５０％に相当し、前記第２最大照度は前記第１最大照度のほぼ２倍に相当することを特徴とする請求項３に記載の照明機器。
5. 前記制御回路は、前記白色光源の照度を０〜４０００ｌｘの範囲で変化させるときに、色温度を２７００〜４３００Ｋの範囲で連動して変化させることを特徴とする請求項４に記載の照明機器。
6. 前記制御回路は、前記調光信号に応じて前記第１発光素子の照度を制御する第１電源モジュールと、前記調光信号に応じて前記第２発光素子の照度を制御する第２電源モジュールと、を含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の照明機器。
7. 前記第１電源モジュール及び前記第２電源モジュールは、それぞれ、
   各々に対応した発光素子への出力電流を生成する出力電流生成回路と、
   前記調光信号に応じて前記出力電流生成回路を制御するマイコンと、
   を含むことを特徴とする請求項６に記載の照明機器。
8. 前記出力電流生成回路は、前記マイコンからの指示に応じて前記出力電流の生成動作がオン／オフされるものであり、そのオン時には前記マイコンからの指示に応じて前記出力電流の電流値を可変制御する一方、そのオフ時には前記出力電流の生成動作を完全に停止して前記出力電流を０とすることを特徴とする請求項７に記載の照明機器。
9. 前記白色光源は、前記第１発光素子及び前記第２発光素子を各々複数個ずつ含み、
   前記第１発光素子及び前記第２発光素子は、交互ないしは千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の照明機器。
10. 前記調光信号は、ＰＷＭ調光方式、リニア調光方式、または、トライアック調光方式で入力されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の照明機器。
11. 前記第１発光素子及び前記第２発光素子は、いずれもＬＥＤ素子であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の照明機器。
12. 電球形ＬＥＤランプ、環形ＬＥＤランプ、直管形ＬＥＤランプ、ＬＥＤシーリングライト、または、ＬＥＤダウンライトとして提供されることを特徴とする請求項１１に記載の照明機器。