JP4496812B2

JP4496812B2 - Ｌｅｄ式照明装置

Info

Publication number: JP4496812B2
Application number: JP2004077531A
Authority: JP
Inventors: 潤治長谷川
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2024-03-18
Also published as: JP2005267999A

Description

本発明は、光源部にＬＥＤを用いたスタジオや劇場で使用されるＬＥＤ式照明装置に関する。

スタジオや劇場で使用される照明装置として、ＬＥＤを光源部に用いたＬＥＤ式照明装置が開発されている。このようなＬＥＤ式照明装置においては、ＬＥＤ式照明装置にサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源を供給するようにしたもの、ＬＥＤ式照明装置に商用電源を供給し外部調光信号を入力してＬＥＤを調光するもの、また、ＬＥＤ式照明装置に付加されている調光ボリュームで直接的にＬＥＤを調光するもの等が採用されている。そして、これらにより調光制御が行われる。

この調光制御方式には、波高値制御あるいはＰＷＭ制御がある。波高値制御を行うものとしては、負荷の電力消費が増加した場合にはスレッショルド電圧を上げ、逆に負荷の電力消費が減少した場合にはスレッショルド電圧を下げ、調光や負荷の変化に対して対応できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、ＰＷＭ制御を行うものとしては、発光ダイオードに供給する電流のオン時間とオフ時間との比率を制御し、このように制御された電流を発光ダイオードに供給することによって得た光で蛍光体を発光させ調光するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−６７４７１号公報（［００２８］、［００２９］）特開２００２−３２４６８５号公報（［０００６］、［０００７］）

ところが、ＰＷＭ制御はＬＥＤに供給する電流のオン時間とオフ時間との比率を制御するものであるから、発光を暗くする深調光の場合には、ＬＥＤに供給する電流のオン時間幅を短くしなければならないので、点灯周波数が高周波である場合には制御ができなくなることがある。すなわち、例えば、点灯周波数が約１０ｋＨｚ以上で１０２４階調で調光する場合には、１パルスは１００μｓｅｃ以下となり、この１００μｓｅｃを１０２４階調で調光しなければならないので、最小のオン時間幅は約１００μｓｅｃ以下（１０ＭＨｚ以上）となってしまう。１００μｓｅｃ以下で電流のオン時間幅を確保するには、半導体素子の信頼性を
大きく高めなければならない。一方、波高値制御の場合、特にＬＥＤが高出力の場合には電圧に対する電流の変化が大きくなるので、制御が非常に困難となる。

本発明の目的は、点灯周波数が高い場合であっても適正に０〜１００％までの調光制御を行うことができるＬＥＤ式照明装置を提供することである。

請求項１の発明に係わるＬＥＤ式照明装置は、ＬＥＤを点灯するための電源を入力する入力回路と；前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と；前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と；前記力率改善回路の出力からＬＥＤに供給する電流を得るものであって前記調光信号成分に基づき出力電圧を調整する定電圧回路と；前記入力検出回路で識別した調光信号成分に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いときはＰＷＭ制御により前記ＬＥＤを点灯制御し所定値より低いときは波高値制御により前記ＬＥＤを点灯制御する点灯制御回路と；を備えたことを特徴とする。

本発明および以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は以下による。ＬＥＤ式照明装置は光源としてＬＥＤを用いた照明装置であり、主としてスタジオや舞台の照明に使用される。入力回路は、ＬＥＤ負荷を点灯するための電源を入力するものであり、サイリスタで位相制御された調光信号成分を含んだ電源を入力する。力率改善回路は入力回路から入力される電源の力率を改善するものである。入力検出回路は、入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する。例えば、位相制御された電源の実効値または平均値を検出して調光信号成分を取り出す。定電圧回路はＬＥＤに供給する電流を得るものであって前記調光信号成分に基づき出力電圧を調整するものである。

点灯制御回路は、入力検出回路で識別した調光信号成分に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いときはＰＷＭ制御によりＬＥＤを点灯制御し、所定値より低いときは波高値制御によりＬＥＤを点灯制御する。調光比の所定値は５％〜２０％程度に設定される。なお、ＬＥＤ負荷１２のＬＥＤの順電圧特性により調光比の所定値を高くしてもよい。

本発明によれば、調光比が所定値より高いときにはＰＷＭ制御とし、調光比が所定値より小さい深調光時には波高値制御に切り替えるので、所定値以下の深調光時においても適正に調光制御ができる。

請求項２の発明に係わるＬＥＤ式照明装置は、ＬＥＤを点灯するための電源を入力する入力回路と；前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と；前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と；前記力率改善回路の出力からＬＥＤに供給する電流を得るものであって前記調光信号成分に基づき出力電圧を調整する定電圧回路と；前記入力検出回路で識別された調光信号成分、外部調光信号、調光ボリュームからの調光信号を切り替える切替回路と；前記切替回路からの出力信号に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いときはＰＷＭ制御により前記ＬＥＤを点灯制御し所定値より低いときは波高値制御により前記ＬＥＤを点灯制御する点灯制御回路と；を備えたことを特徴とする。

切替回路は、入力検出回路で識別された調光信号成分、外部調光信号、調光ボリュームからの調光信号を切り替えて、定電圧回路および点灯制御回路に調光信号を出力するものである。入力回路から入力される電源がサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源だけでなく、商用電源である場合にも適用できる。

本発明によれば、請求項１の発明に効果に加え、切替回路により調光信号を切り替えることができるので、必要に応じて適切な場所から調光制御ができる。また、入力回路から入力される電源が商用電源である場合であっても調光制御が可能となる。

請求項１の発明によれば、調光比が所定値より高いときにはＰＷＭ制御とし、調光比が所定値より小さい深調光時には波高値制御に切り替えるので、所定値以下の深調光時においても深調光時においても適正に調光制御ができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明に効果に加え、切替回路により調光信号を切り替えることができるので、必要に応じて適切な場所から調光制御ができる。また、入力回路から入力される電源が商用電源である場合であっても調光制御が可能となる。

図１は本発明の第１の実施の形態に係わるＬＥＤ式照明装置の構成図である。入力回路１１はＬＥＤ負荷１２を点灯するための電源を入力するものであり、サイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源を入力する。入力回路１１で入力した電源は整流回路１３で整流され、力率改善回路１４に入力される。力率改善回路１４は入力回路１１に入力される電源の入力電圧と入力電流とが同相になるようにして電源の力率を改善するものであり、これにより、ＬＥＤ負荷１２に供給される電力のロスを低減している。力率改善回路１４の出力は平滑回路１５で平滑されて定電圧回路１６に入力される。定電圧回路１６は、ＬＥＤ負荷１２に供給する電圧を一定値に保持して、ＬＥＤ負荷１２に流れる電流を個別に調整する。

一方、入力検出回路１７は入力回路１１から入力したサイリスタで位相制御された調光信号成分を含んだ電源を入力し、入力した電源の実効値または平均値を検出して調光信号成分を取り出す。そして、取り出した調光信号成分を定電圧回路１６および点灯制御回路１８に出力する。定電圧回路１６では、調光信号成分に基づき出力電圧を調整する。

また、点灯制御回路１８は、入力検出回路で識別した調光信号成分に基づいてドライブ回路１９を介してＬＥＤ負荷１２を調光制御する。すなわち、点灯制御回路１８の判定部２０は、入力検出回路１７で識別した調光信号成分に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いか否かを判定する。調光比が所定値より高いときはＰＷＭ制御部２１を駆動し、ＰＷＭ制御部２１はＰＷＭ制御によりドライブ回路１９を介してＬＥＤ負荷１２を点灯制御する。一方、調光比が所定値より低いときは波高値制御部２２を駆動し、波高値制御部２２は波高値制御によりドライブ回路１９を介してＬＥＤ負荷１２を点灯制御する。

図２は、点灯制御回路１８で点灯制御されたＬＥＤ負荷１２の発光波形の一例を示す発光波形図である。図２では調光比の所定値として１０％である場合を示している。すなわち、調光比が１０％以上の領域ではＰＷＭ制御部２１によりＰＷＭ制御が行われる。一方、調光比が１０％未満の領域ではパルス幅は調光比が１０％のときのパルス幅で固定され、波高値制御部２２により波高値制御が行われる。調光比の所定値は５％〜２０％程度に設定される。なお、ＬＥＤ負荷１２のＬＥＤの順電圧特性により調光比の所定値を高くしてもよい。

第１の実施の形態によれば、調光比が所定値より高いときにはＰＷＭ制御とし、調光比が所定値より小さい深調光時には波高値制御に切り替えるので、深調光時においても適正に調光制御ができる。すなわち、所定値以下の深調光時においてはパルス幅が所定値の調光時のパルス幅に保持され、波高値の大きさを変えて調光するので、深調光時においても適正に調光制御ができる。

図３は本発明の第２の実施の形態に係わるＬＥＤ式照明装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、入力検出回路１７からの電源に含まれた調光信号成分、外部調光信号、調光ボリューム２３からの調光信号を切り替えて、定電圧回路１６および点灯制御回路１８に調光信号を出力する切替回路２４を設けたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

第２の実施の形態では、入力回路１１から入力される電源がサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源である場合、または商用電源である場合にも適用できる。いま、入力回路１１からサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源が供給されたとする。この状態で切替回路２４により調光ボリューム２３に切り替えられたときは、調光ボリューム２３からの調光信号が定電圧回路１６および点灯制御回路１８に入力される。定電圧回路１６では、その調光信号に基づき出力電圧を調整する。

また、点灯制御回路１８の判定部２０は、調光ボリューム２３からの調光信号が入力されると、その調光信号に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いか否かを判定する。判定部２０は、調光比が所定値より高いときはＰＷＭ制御部２１を駆動し、調光比が所定値より低いときは波高値制御部２２を駆動する。ＰＷＭ制御部２１は、判定部２０により駆動がかけられるとＰＷＭ制御によりドライブ回路１９を介してＬＥＤ負荷１２を点灯制御する。一方、波高値制御部２２は判定部２０により駆動がかけられると、波高値制御によりドライブ回路１９を介してＬＥＤ負荷１２を点灯制御する。

一方、切替回路２４により外部調光信号に切り替えられたときも、同様に、外部調光信号が定電圧回路１６および点灯制御回路１８に入力される。そして、定電圧回路１６では、その外部調光信号に基づき出力電圧を調整し、点灯制御回路１８では、その外部調光信号に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いときはＰＷＭ制御によりＬＥＤ負荷１２を点灯制御し、所定値より低いときは波高値制御によりＬＥＤ負荷１２を点灯制御する。外部調光信号は、例えば調光操作卓から出力される。

以上の説明では、入力回路１１から入力される電源がサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源である場合について説明したが、入力回路１１から入力される電源が商用電源である場合にも同様に適用できる。この場合、切替回路２４で調光ボリューム２３または調光卓からの外部調光信号のいずれかを選択して調光制御することになる。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、切替回路２４により調光信号を切り替えることができるので、必要に応じて適切な場所から調光制御ができる。また、入力回路１１から入力される電源が商用電源である場合であっても調光制御が可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係わるＬＥＤ式照明装置の構成図。本発明の第１の実施の形態における点灯制御回路で点灯制御されたＬＥＤ負荷の発光波形の一例を示す発光波形図。本発明の第１の実施の形態に係わるＬＥＤ式照明装置の構成図。

符号の説明

１１…入力回路、１２…ＬＥＤ負荷、１３…整流回路、１４…力率改善回路、１５…平滑回路、１６…定電圧回路、１７…入力検出回路、１８…点灯制御回路、１９…ドライブ回路、２０…判定部、２１…ＰＷＭ制御部、２２…波高値制御部、２３…調光ボリューム、２４…切替回路

Claims

ＬＥＤを点灯するための電源を入力する入力回路と；
前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と；
前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と；
前記力率改善回路の出力からＬＥＤに供給する電流を得るものであって前記調光信号成分に基づき出力電圧を調整する定電圧回路と；
前記入力検出回路で識別した調光信号成分に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いときはＰＷＭ制御により前記ＬＥＤを点灯制御し所定値より低いときは波高値制御により前記ＬＥＤを点灯制御する点灯制御回路と；
を備えたことを特徴とするＬＥＤ式照明装置。
ＬＥＤを点灯するための電源を入力する入力回路と；
前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と；
前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と；
前記力率改善回路の出力からＬＥＤに供給する電流を得るものであって前記調光信号成分に基づき出力電圧を調整する定電圧回路と；
前記入力検出回路で識別された調光信号成分、外部調光信号、調光ボリュームからの調光信号を切り替える切替回路と；
前記切替回路からの出力信号に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いときはＰＷＭ制御により前記ＬＥＤを点灯制御し所定値より低いときは波高値制御により前記ＬＥＤを点灯制御する点灯制御回路と；
を備えたことを特徴とするＬＥＤ式照明装置。