JP5348906B2

JP5348906B2 - 照明器具

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Publication number: JP5348906B2
Application number: JP2008044514A
Authority: JP
Inventors: 和史長添
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: JP2009205843A

Description

本発明は、光源の光出力等を略一定に保つため光源が点灯制御される照明器具に関する。

一般に、ＬＥＤ等の光源は、累積点灯時間の経過に伴って、半導体構造の劣化等が生じ、光出力が低下する。また、光出力の変動は光源の温度変化によっても生ずる。従って、例えば、光源が複数色のＬＥＤで構成される場合、個々のＬＥＤの光出力が変動すると、それらの合成光の色度を略一定に保つことが難しくなる。

上記の問題を解決するため、各色のＬＥＤが実装された基板の温度を測定する温度センサと、ＬＥＤの累積点灯時間を計時するためのタイマと、温度変化及び累積点灯時間に拘らずＬＥＤの合成光の色度が略一定となるように、上述の温度測定結果及び累積点灯時間の計時結果に基づいて各色のＬＥＤを点灯制御する制御部とを備えた照明器具が知られている（例えば、特許文献１参照）。この照明器具は、各種制御データを記憶させた記憶部をさらに備えており、その記憶部には、各色のＬＥＤの累積点灯時間に応じた光束減衰特性に基づいて合成光の色度を略一定とするための光出力補正テーブルが格納されている。さらに、上記の記憶部には、各色のＬＥＤの温度特性データが格納されている。上述の制御部は、温度センサによる測定結果に対応する温度特性データに基づいて光出力補正テーブルを補正し、それに基づいてＬＥＤを点灯制御する。

ところで、光源は一般に、同一の構成を有していても、個体によって光出力にばらつきが有る。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、この光出力のばらつきを補償する技術が開示されていない。このため、光源の累積点灯時間及び温度変化に拘らず光出力を略一定にすることができても、光出力を所望の値とすることが難しい。
特開２００６−３１８７７３号公報

本発明は、上記の従来の問題を解決するためになされたものであり、光源の光出力を所望の値とし、かつその光源の累積点灯時間及び温度変化に拘らず光出力を略一定にすることができる照明器具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、互いに発光スペクトルが異なる複数のＬＥＤで構成された光源と、前記光源を点灯させる点灯回路と、前記点灯回路を制御する制御回路と、を備えた照明器具において、前記光源の温度を検知する温度検知手段と、前記光源の累積点灯時間を計時する計時手段と、前記光源の温度に関連付けられた第１の制御データ、前記光源の累積点灯時間に関連付けられた第２の制御データ、及び照明器具とは別体の光センサにより予め測定された前記光源の初期出力の色温度及び光束に関連付けられた第３の制御データを記憶させた記憶手段と、を備え、前記光源の初期出力の光束を累積点灯時間の定格寿命時の最大出力と前記光源の温度変化による出力低下に基づいて設定し、前記制御回路は、前記記憶手段を参照し、前記温度検知手段により検知された温度に関連付けられた第１の制御データと、前記計時手段により計時された累積点灯時間に関連付けられた第２の制御データと、前記第３の制御データとに基づいて前記点灯回路を制御して、前記複数のＬＥＤの合成光の色温度及び光束を一定に制御することを特徴とする。

前記光センサは、該光センサにより測定された光源の初期出力データを照明器具へ送信する送信手段を有し、照明器具は、前記送信された初期出力データを受信する通信手段を有することが好ましい。

前記光センサにより測定された光源の初期出力データを基に、前記第３の制御データに相当するデータを演算する演算手段を照明器具とは別体に備え、前記光センサは、前記演算されたデータを照明器具へ送信する送信手段を有し、照明器具は、前記送信されたデータを受信し前記第３の制御データとする通信手段を有することが好ましい。

前記通信手段は、照明器具の点滅、調光又は調色操作用リモコンから送信される信号を受信する手段と兼用されていることが好ましい。

前記光源の出力光を利用して光通信するための通信信号を設定する通信設定部と、前記通信設定部により設定された通信信号に応じた信号電流を、前記制御回路により制御される前記光源のドライブ電流に重畳する送信制御部と、前記光源の出力光を受信する受光部と、前記受光部による受信信号を解析して、前記通信設定部により設定された通信信号を復元する信号復元部と、を備えることが好ましい。

本発明によれば、光源の初期出力が光センサにより予め測定され、その初期出力の色温度データに関連付けられた第３の制御データが記憶手段に格納されており、制御回路はその第３の制御データに基づいて光源を点灯制御する。そのため、光源の個体毎の光出力のばらつきを補償することができ、従って、その光出力のばらつきに拘らず光出力、具体的には色温度を所望の値とすることができる他、小型化及びコスト低減を図ることができる。
また、記憶手段には、光源の温度に関連付けられた第１の制御データと、光源の累積点灯時間に関連付けられた第２の制御データとが格納されており、制御回路はこれらの制御データに基づいて光源を点灯制御するので、光源の累積点灯時間及び温度変化に起因する光出力の変動を補償することができ、光源の累積点灯時間及び温度変化に拘らず光出力、具体的には色温度を略一定にすることができる。

以下、本発明の各種実施形態に係る照明器具について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）（ｂ）は、第１の実施形態に係る照明器具の構成と、その照明器具の記憶部に格納されたデータとを示す。本実施形態の照明器具１は、光源１０と、光源１０を点灯させるドライバ回路１１（点灯回路）と、ドライバ回路１１を制御する制御部１２（制御回路）と、光源１０の温度を検知する温度センサ１３（温度検知手段）と、光源１０の累積点灯時間を計時する計時部１４（計時手段）と、各種制御データを記憶する記憶部１５（記憶手段）とを備える。記憶部１５は、光源１０の温度に関連付けられた第１制御データＤ１（第１の制御データ）と、光源１０の累積点灯時間に関連付けられた第２制御データＤ２（第２の制御データ）とが格納されたメモリ１５ａを有する。また、記憶部１５は可変抵抗１５ｂを有する。可変抵抗１５ｂは、光源１０の初期出力を測定した、照明器具１とは別体の光センサ機器２（光センサ）により抵抗値が調整される。この調整された抵抗値が第３制御データＤ３（第３の制御データ）となり、言わば可変抵抗１５ｂにより記憶される。制御部１２は、記憶部１５を参照し、温度センサ１３により検知された光源１０の温度に関連付けられた第１制御データＤ１と、計時部１４により計時された光源１０の累積点灯時間に関連付けられた第２制御データＤ２と、第３制御データＤ３とに基づき、光源１０の温度変化、累積点灯時間、及び光出力の初期ばらつきに拘らず光出力を所望の値で略一定とするようにドライバ回路１１を制御して光源１０を点灯制御する。

光センサ機器２は、光源１０の初期の光出力を測定するため、照明器具１の工場出荷前に使用される。光センサ機器２は、光源１０の光出力すなわち照度を測定する光センサ素子２０と、光センサ素子２０による測定結果に基づき、照明器具１の可変抵抗１５ｂの抵抗値の調整量を制御する制御部２１と、その制御された調整量だけ可変抵抗１５ｂの抵抗値を調整する抵抗調整部２２とを備える。制御部２１はマイクロプロセッサで構成することができる。可変抵抗１５ｂの抵抗値がドライバを用いて変更可能な場合、抵抗調整部２２は電動ドライバ等で構成される。

照明器具１の光源１０は、ＬＥＤ、蛍光灯、白熱灯又は有機ＥＬ等で構成することができる。図２に示されるように、光源１０が、並列にｎ個設けられたＬＥＤ１０ａで構成される場合、ドライバ回路１１は、例えば、コレクタに各ＬＥＤ１０ａが一対一対応で接続されたバイポーラトランジスタ（以下、トランジスタという）Ｑ１〜Ｑｎと、さらにトランジスタＱｎ＋１、Ｑｎ＋２とを備え、上記トランジスタＱ１〜Ｑｎ＋１のベースが互いに接続された一般のカレントミラー回路で構成される。このカレントミラー回路には、、所定の直流電圧Ｖｃｃが供給され、トランジスタＱ１〜Ｑｎの各々のコレクタ電流は、トランジスタＱｎ＋１のコレクタ電流と略等しくなる。このため、トランジスタＱｎ＋１と接続された可変抵抗１５ｂの抵抗を調整して、トランジスタＱｎ＋１のコレクタ電流を制御することで、トランジスタＱ１〜Ｑｎの各々のコレクタ電流、すなわち各ＬＥＤ１０ａに供給されるドライブ電流を制御することができる。従って、このカレントミラー回路によれば、全てのＬＥＤ１０ａの光出力を一律に制御することが可能となる。

また、ドライバ回路１１は、図３に示されるように、抵抗Ｒと、光源１０であるＬＥＤ１０ａと、トランジスタＱ１とが直列に接続されてこれらに定電圧が印加され、ＬＥＤ１０ａのドライブ信号としてトランジスタＱ１のベースにＰＷＭ信号が入力される駆動回路で構成されていてもよい。この駆動回路ではＰＷＭ信号のパルス幅が制御されてＬＥＤ１０ａが調光制御される。同図では、ＬＥＤ１０ａが１個しか図示されていないが、その数はこれに限定されず、複数個であってもよい。上記ＬＥＤ１０ａ及びトランジスタＱ１の組み合わせが複数組設けられている場合、各トランジスタＱ１に入力されるＰＷＭ信号のパルス幅を個々に制御することで、ＬＥＤ１０ａの光出力を個々に制御することが可能となる。さらに、不図示であるが、光源１０が蛍光灯で構成される場合、ドライバ回路１１は調光制御可能な一般のインバータ方式の点灯回路で構成される。

制御部１２は、マイクロプロセッサ等で構成することができる。温度センサ１３は、サーミスタ、サーモパイル又は熱電対で構成することができ、光源１０の温度を計測する。光源１０の温度に限定されず、光源１０周辺の基板又は光源１０近傍の雰囲気の温度が計測されてもよい。温度センサ１３は、制御部１２のマイクロプロセッサのＡＤ変換ポートに接続されており、計測結果をアナログ電圧の形で出力し、そのアナログ電圧が上記マイクロプロセッサ内でＡＤ変換され、計測データとして扱われる。

計時部１４は、タイマ回路で構成することができ、制御部１２を構成するマイクロプロセッサと一体に構成されていることが望ましい。計時部１４は、例えば、制御部１２からの信号に基づき、光源１０でドライブ電流が供給されている時間を計時することで、光源１０の点灯時間を計時する。

記憶部１５のメモリ１５ａは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリで構成することができ、制御部１２を構成するマイクロプロセッサと一体に形成されていてもよい。

ところで、光源は一般に、温度変化に応じて光出力が変化する。例えば、図４（ａ）に示されるように、赤色ＬＥＤ（Ｒ）及び緑色ＬＥＤ（Ｇ）は、その相対光度が周囲温度の上昇に伴って低下し、青色ＬＥＤ（Ｂ）は、その相対光度が周囲温度の上昇に伴って高まる。図４（ｂ）に示されるように、これらの赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの相対光度は順電流が増加することで高まる。

そこで、メモリ１５ａには、光源１０の温度と、温度変化に拘らず光出力を略一定に保つための光源１０への供給電流値とを対応付けたデータテーブルから成る第１制御データＤ１を格納させている。例えば、光源１０が赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤで構成される場合、それらの光出力を温度変化に拘らず略一定とするため、図４（ｃ）に示されるように、赤色ＬＥＤ（Ｒ）及び緑色ＬＥＤ（Ｇ）の各々に供給する順電流を温度上昇に伴って増加させ、青色ＬＥＤ（Ｂ）に供給する順電流を温度上昇に伴って減少させるデータテーブルが、第１制御データＤ１としてメモリ１５ａに格納されている。すなわち、このデータテーブルにより、温度変化に起因する光源１０の光出力変動が補償される。

また、光源は一般に、図５（ａ）に示されるように、最大出力が得られる略同じ値の電流でもって点灯され続けても、光出力が累積点灯時間に応じて低下し、定格寿命時の光出力は初期の最大出力よりも低くなる。

そこで、メモリ１５ａには、光源１０の累積点灯時間と、累積点灯時間に拘らず光出力を略一定に保つための光源１０への供給電流値とを対応付けたデータテーブルを第２制御データＤ２として格納させている。このデータテーブルは、図５（ｂ）に示されるように、光出力を初期から定格寿命まで定格寿命時の最大出力で略一定とするため、初期の供給電流値を予め低く設定し、累積点灯時間に応じて徐々に増加させる制御データから成る。すなわち、このデータテーブルにより、累積点灯時間に起因する光源１０の光出力変動が補償される。

また、光源は一般に、個体によって光出力にばらつきが有る。光出力のばらつきは、光源を駆動するドライバ回路の回路特性のばらつき、例えばトランジスタのｈｆｅ（電流増幅率）のばらつきによっても生じる。

そこで、照明器具１には、光出力のばらつきを補償する、すなわち個体によって異なる光出力を所定の設定範囲内に補正するための可変抵抗１５ｂを設けている。可変抵抗１５ｂの抵抗値を調整することで、ＬＥＤ１０ａのドライブ電流が調整され、その光出力が調整される。ドライブ電流が、上述の図３に示されるようにＰＷＭ信号である場合、そのデューティ比が調整される。

次に、上記のように構成された照明器具１の工場出荷前における光出力の初期調整工程と、工場出荷後における動作とについて説明する。

（光出力の初期調整）
まず、光源１０の光出力につき、初期値として許容できる目標範囲が予め設定される。この目標範囲は、照明器具１の動作時に累積点灯時間に応じて行われる補正、及び温度変動に応じて行われる補正を考慮に入れて決定される。例えば、累積点灯時間に応じた光出力が初期に比べて略３０％低下して略７０％となり、高温時の光出力が常温時よりも略１０％低下して略９０％になるとすると、光出力は初期の略６３％にまで低下する可能性がある。従って、上述の光出力の初期値の目標範囲は、照明器具１の最大光出力の略６３％±αに設定される。変数αは測定ばらつき等を考慮して設定される。

そして、照明器具１の電源が投入されて光源１０が点灯し、光センサ機器２の光センサ素子２０により光源１０の光出力が測定される。この測定結果に基づき、光センサ機器２の制御部２１は、光源１０の光出力が上述の目標範囲内に入るように、抵抗調整部２２を用いて照明器具１の可変抵抗１５ｂの抵抗値を調整する。例えば、測定された光出力が上述の目標範囲外でそれよりも小さく、かつ可変抵抗１５ｂが上述の図２に示されるように配置されている場合、光センサ機器２の制御部２１は、可変抵抗１５ｂの抵抗値を小さくするように、抵抗調整部２２である電動ドライバ等を用いて上記抵抗値を調整し、光源１０の光出力を増加させる。このようにして、光源１０の光出力のばらつきが補償される。

（出荷後の動作）
器具出荷後、照明器具１に電源が投入されて光源１０が初めて点灯したときから、計時部１４により光源１０の累積点灯時間が計時される。また、温度センサ１３により光源１０の現在の温度が測定される。上記の計時結果及び温度測定結果がそれぞれ計時部１４及び温度センサ１３から制御部１２へ出力される。

制御部１２は、メモリ１５ａに格納された第１制御データ及び第２制御データを参照し、温度センサ１３により検知された温度に対応付けられた供給電流値のデータと、計時部１４により計時された累積点灯時間に対応付けされた供給電流値のデータとに基づき、光源１０の光出力が温度変化及び累積点灯時間に拘らず所定の値となるように光源１０への供給電流値を制御する。

例えば、第１制御データＤ１及び第２制御データＤ２の両方において、上述の供給電流値のデータが、最大値に対する割合で表されている場合、温度センサ１３により検知された温度に対応付けられたその割合と、計時部１４により計時された累積点灯時間に対応付けられたその割合とが乗算され、その結果得られた割合の電流が光源１０に供給される。

光源１０への供給電流値の制御は、例えば、ドライバ回路１１が上述の図２に示されるように構成される場合、直流の電源電圧Ｖｃｃを調整することで行われる。また、ドライバ回路１１が、上述の図３に示されるように構成される場合、供給電流値の制御は、トランジスタＱ１に入力されるＰＷＭ信号のオンデューティー比を調整することで行われる。

本実施形態においては、光源１０の初期出力が光センサ機器２により予め測定され、その初期出力データに関連付けられた第３制御データＤ３が可変抵抗１５ｂにより抵抗値として記憶されており、制御部１２は第３制御データＤ３に基づいて光源１０を点灯制御する。可変抵抗１５ｂの抵抗値は、光出力のばらつきを補償するように調整されている。このため、光源の個体毎の光出力のばらつきに拘らず光源１０の光出力を所望の値とすることができる。

また、メモリ１５ａには、光源１０の温度に関連付けられた第１制御データＤ１と、光源１０の累積点灯時間に関連付けられた第２制御データＤ２とが格納されている。制御部１２は、第１制御データＤ１及び第２制御データＤ２にも基づいて光源１０を点灯制御し、光源１０の温度変化及び累積点灯時間に起因する光出力変動を補償する。従って、光源１０の温度変化及び累積点灯時間に拘らず光出力を略一定にすることができる。

また、光源１０への供給電流値は、初期は予め低く設定されており、それから累積点灯時間に応じて徐々に増加されるので、消費電力の低減を図ることができる。

また、光源１０の初期出力を測定する光センサ機器２は照明器具１とは別体であるので、照明器具１の小型化及びコストダウンに寄与する。また、光出力測定のため光源１０の出力光を光センサ素子２０に導く導光路が不要となる。従って、導光路による光源１０の出力光の一部の遮光を防ぐことができ、器具効率の向上を図ることができる。また、導光路の導光特性のばらつきに起因する光出力測定の誤差が生じないので、光源１０の光出力を高精度に測定することができ、光源１０の光出力を高精度に所望の値に設定することが可能となる。

なお、光源の累積点灯時間に応じた光出力変化は、図６に示されるように、光源の常温駆動と高温駆動とで異なることがある。このため、第２制御データＤ２として、光源１０の累積点灯時間と、累積点灯時間に拘らず光出力を略一定に保つための光源１０への供給電流値とを対応付けたデータテーブルが温度毎に設定されていることが望ましい。

また、第３制御データＤ３が可変抵抗の抵抗値の代わりに薄膜抵抗の抵抗値で表される場合、光センサ機器２の抵抗調整部２２は、薄膜抵抗の一部を除去することでその抵抗値を調整するレーザトリミング装置で構成することができる。

また、光センサ機器２は、光センサ素子２０の代わりに、分光器又は色計測器を有していてもよい。この場合、光源１０のスペクトルを計測して、三刺激値又は色度を算出することができ、光源１０の初期の三刺激値又は色度を調整することが可能となる。従って、所望の色度の光を高精度に出力することが可能となる。

（第２の実施形態）
図７（ａ）（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る照明器具の構成と、その照明器具の記憶部のメモリに格納された制御データとを示す。本実施形態の照明器具１には、光源１０の初期出力データに基づいて光センサ機器２により調整される上述の可変抵抗１５はなく、その代わりに、照明器具１は、光センサ機器２の送信機能により送信される光源１０の初期出力データを受信する受信部１６（通信手段）を有する。光センサ機器２は、抵抗調整部２２の代わりに、光センサ素子２０により測定された光源１０の初期出力データを照明器具１に送信する送信部２３（送信手段）を備える。送信部２３は、赤外線信号を送信可能なＬＥＤ回路、電波を用いた無線通信用のモジュール、又はＲＳ−２３２Ｃ等に準拠した有線シリアル通信用のインターフェース回路等で構成され、光源１０の初期出力データをデジタルデータとして送信する。

照明器具１は、光センサ機器２の送信部２３から送信された初期出力データを受信する受信部１６を備える。受信部１６は、赤外線信号を受信可能な受光モジュール、電波を用いた無線通信用のモジュール等の通信回路、又はＲＳ−２３２Ｃ等に準拠した有線シリアル通信用のインターフェース回路で構成することができる。

記憶部１５のメモリ１５ａには、上記第１の実施形態で説明した光源１０の初期出力の目標範囲が予め格納されており、さらにその目標範囲と初期出力の測定値との比率と、光源１０へ供給する電流又は電圧とが対応付けられたデータテーブルから成る第３制御データＤ３が格納されている。上述の図３に示されるように光源１０がドライバ回路１１によりＰＷＭ制御される場合、第３制御データＤ３は、上記の比率とＰＷＭ信号のデューティ比とが関連付けられたデータテーブルから成る。

制御部１２は、受信部１６により受信された初期出力データすなわち初期出力の測定値データを記憶部１５のメモリ１５ａに格納する。そして、制御部１２は、メモリ１５ａを参照して、光源１０の初期出力の目標範囲と初期出力の測定値との比率を算出し、さらに第３制御データＤ３を参照して、上記算出した比率と関連付けられた供給電流値データを取得する。例えば、光源１０の初期出力の目標範囲が６００±１０ルーメンであり、初期出力の測定値が１０００ルーメンであった場合、その比率は０．６となる。上述の図３に示されるように光源１０がＰＷＭ制御される場合、第３制御データＤ３は、上記比率と、光源１０を駆動させるＰＷＭ信号のデューティ比とを関連付けているので、制御部１２は、第３制御データＤ３を参照して、上記の比率０．６と関連付けられたデューティ比を供給電流値データとして取得する。

また、制御部１２は、上記取得した供給電流値データに加え、上述の第１制御データＤ１及び第２制御データＤ２にも基づいて光源１０を点灯制御し、温度変化、累積点灯時間、及び個体ばらつきに拘らず所望の値の光出力を略一定にする。

本実施形態においては、光センサ機器２の送信部２３から光源１０の初期出力データが照明器具１へ送信され、その初期出力データは受信部１６により受信されるので、第１の実施形態のように、可変抵抗１５ｂの抵抗値の調整という方法で初期出力データが入力される場合と比べ、より正確に初期出力データが入力される。従って、この初期出力データを基に光源１０が点灯制御されるので、高精度な光出力制御が可能となる。また、初期出力データはデジタルデータであるので、初期出力データをＡ／Ｄ変換する必要がない。従って、制御部１２として、それ程スペックが高くないマイクロプロセッサを用いることができ、製造コストの抑制を図ることができる。

（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る照明器具の構成を示す。本実施形態の照明器具１は、第２の実施形態と比べ、第３制御データＤ３の演算を行わず、光センサ機器２から光源１０の初期出力データの代わりに送信される、上述の第３制御データＤ３に相当するデータを受信し、それを第３制御データＤ３とする点で異なる。さらに、光源１０は、図９に示されるように、互いに発光スペクトルが異なる赤色ＬＥＤ１０ｒ（Ｒ）、緑色ＬＥＤ１０ｇ（Ｇ）及び青色ＬＥＤ１０ｂ（Ｂ）で構成されており、それぞれには一対一対応で、上述の図３に図示された構成を有するドライバ回路１１が接続されている。赤色ＬＥＤ１０ｒ、緑色ＬＥＤ１０ｇ及び青色ＬＥＤ１０ｂはドライバ回路１１により独立して制御され、合成光として白色光を出力する。

光センサ機器２の光センサ素子２０は、例えば分光器で構成され、照明器具１の光源１０の初期出力の光束及び波長毎の発光強度を測定する。

光センサ機器２の制御部２１（演算手段）は、例えばパーソナルコンピュータ等で構成され、光センサ素子２０による測定結果に基づき、光源１０の初期出力の色温度を演算する。また、制御部２１は、第２の実施形態における照明器具２の制御部１２が行う上述の第３制御データＤ３に相当するデータの演算処理を行う。具体的には、上述の光出力の初期値の目標範囲、すなわち光束及び色温度の初期値の目標範囲と、光束の測定値及び上記演算により得られた色温度の測定値とが比較される。色温度の初期値の目標範囲は、照明器具１が複数の色温度の光を切り替えて出力できるように、各色温度に合わせて複数設定されている。例えば、色温度の目標値は略３０００［Ｋ］、略５０００［Ｋ］、及び略７０００［Ｋ］の３値である。

上記の目標値と測定値との間の差異をなくすため、例えば特表２００４−５２５５１６等に記載されている方法で色温度補正のための演算が行われ、赤色ＬＥＤ１０ｒ、緑色ＬＥＤ１０ｇ及び青色ＬＥＤ１０ｂの各々を駆動するＰＷＭ信号のデューティ比が個別に算出される。この算出結果は、送信部２３（送信手段）から、上述の第３制御データＤ３に相当するデータとして照明器具１に送信される。

照明器具１の受信部１６（通信手段）は、光センサ機器２から送信された第３制御データＤ３に相当するデータを受信し、それを第３制御データＤ３とする。

制御部１２は、受信部１６により受信された第３制御データＤ３を記憶部１５に格納し、その第３制御データＤ３に加え、上述の第１制御データＤ１及び第２制御データＤ２にも基づいて赤色ＬＥＤ１０ｒ、緑色ＬＥＤ１０ｇ及び青色ＬＥＤ１０ｂを独立して点灯制御し、温度変化、累積点灯時間、及び初期ばらつきに拘らず所望の値の光出力、具体的には色温度及び光束を略一定にする。

本実施形態においては、照明器具１とは別体の光センサ機器２の制御部２１により第３制御データＤ３に相当するデータが演算され、そのデータが受信部１６により受信されて第３制御データＤ３とされるので、第３制御データＤ３の演算のためのマイクロプロセッサ等を搭載する必要がない。従って、器具の小型化及びコスト低減を図ることができる。

特に、光源１０の色温度補正のための演算として、例えば特表２００４−５２５５１６等に記載されているような複雑な演算を、安価な４ビット又は８ビットのワンチップマイコンで行う場合、演算処理時間が長くなると共に、記憶容量の限られたワンチップマイコン内のＲＯＭに演算プログラムを保存したり、ＲＡＭにデータを一時保存したりすることは難しい。しかしながら、本実施形態にように、別体の光センサ機器２内の、パーソナルコンピュータ等の制御部２１が上述の演算処理を行う場合、照明器具１の制御部１２は、安価な４ビット又は８ビットのワンチップマイコンで構成することができ、製造コストの低減を図ることができる。

また、光源１０は、赤色ＬＥＤ１０ｒ、緑色ＬＥＤ１０ｇ及び青色ＬＥＤ１０ｂで構成され、制御部１２は、それらの合成光の色温度を制御するので、光源１０の光を所望の色温度の光とすることができる。

なお、光センサ機器２により光源１０の初期の三刺激値が測定され、その三刺激値に基づいて赤色ＬＥＤ１０ｒ、緑色ＬＥＤ１０ｇ及び青色ＬＥＤ１０ｂが独立して制御されても構わない。また、照明器具１は、リモコン３の代わりに、それと略同等の構成を有する壁付けコントローラから有線を介して送信される制御信号を受信し、それに基づいて動作してもよい。

（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る照明器具の構成を示す。本実施形態の照明器具１は、第３の実施形態と比べ、受信部１６が、照明器具１の点滅、調光又は調色操作用のリモコン３から送信される信号を受信する手段と兼用されている。

リモコン３は、操作スイッチ又は液晶パネルで構成される操作部３０と、操作部の操作に応じた制御信号を生成するマイクロプロセッサ等で構成される制御部３１と、制御部２１により制御されて上記制御信号を照明器具１に送信する送信部３２と、を備える。送信部３２は、赤外線信号を送信可能なＬＥＤ回路、又は電波を用いた無線通信用のモジュール等で構成され、また照明器具１の受信部１６及び光センサ機器２の送信部２３と同種の通信が可能なように構成されている。送信部３２は、制御部３１により生成された、点灯、点滅、色温度の切り替えすなわち調色、調光又は消灯等を指示する制御信号を送信する。

照明器具１の受信部１６は、リモコン３の送信部２３及び光センサ機器２の送信部２３と同種の通信回路構成を有しており、リモコン３からの制御信号と光センサ機器２からの第３制御データＤ３の両方を受信可能である。制御部１２は、リモコン３から送信され受信部１６により受信された制御信号に基づいて光源１０を点灯、点滅、調色、調光又は消灯等させる。

本実施形態においては、光センサ機器２から第３制御データＤ３を受信する受信部１６は、照明器具１の点滅、調光又は調色操作用のリモコン３からの信号も受信可能であるので、照明器具１の小型化及びコストダウンを図ることができる。

（第５の実施形態）
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る照明器具の構成を示す。本実施形態の照明器具１は、光源１０の出力光を用いた光通信の通信相手として受信端末４を備える。照明器具１は、第４の実施形態と比べ、受信端末４に送信する送信データを設定又は保持する信号源１７と、その送信データを通信信号に変換して通信信号を設定する通信設定部１８と、通信設定部１７により設定された通信信号に応じた信号電流を、制御部１２により制御される光源１０のドライブ電流に重畳する送信制御部１９とをさらに備える。受信端末４は、光源１０の出力光を受信する受光部４０と、受光部４０による受信信号を解析して、通信設定部１７により設定された通信信号を復元する信号復元部４１と、その復元された通信信号から送信データを復調する復調部４２と、を備える。なお、同図において、上記の光センサ機器２及びリモコン３の図示は省略する。

照明器具１の信号源１７は、ＤＩＰスイッチ、ＲＯＭ、又は照明器具１が接続されている上位のＬＡＮ等のネットワークで構成される。ＲＯＭの場合、それは記憶部１５のＲＯＭと兼用されていてもよい。

通信設定部１８は、マイクロプロセッサ等で構成され、制御部１２のそれと一体に形成されていてもよい。通信設定部１８は、図１２に示されるように、例えば、信号源１７から出力される２ビットの送信データを、４値ＰＰＭ（Pulse Position Modulation）により、４種のパルス波形を持つ電流ＰＰＭ信号に変換する。これらのＰＰＭ信号の電流値の時間的な平均は互いに略同じとする。これらのＰＰＭ信号が送信データに応じて生成されて連なり、通信信号となる。

送信制御部１９は、図１３（ａ）（ｂ）に示されるように光源１０のドライブ電流を上記の通信信号でもって変調する変調回路等で構成される。同図には、一例として、上述の４種のパルス波形を持つＰＰＭ信号でもって変調した、赤色ＬＥＤ１０ｒ、緑色ＬＥＤ１０ｇ及び青色ＬＥＤ１０ｂの各々のドライブ電流を図示する。なお、ドライブ電流は、制御部１２により上述の第１〜第３制御データD１〜D３に基づいて制御されている。

受信端末４は、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）又は携帯電話等の携帯端末で構成され、光源１０からの光信号を受信し、照明器具１の位置に基づくナビゲーション又は静止画表示等の各種アプリケーションに利用する。

受光部４０は、光源１０から送信された光信号を受光して電気信号に光電変換するフォトダイオード又はフォトトランジスタ等の受光素子で構成される。上記の電気信号は、電圧信号であっても電流信号であってもよい。光源１０が赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤで構成される場合、それらの光を各色ごとに受光するため、受光部４０は、受光素子に光学フィルタが取り付けられて成るカラーセンサで構成される。

信号復元部４１は、受光部４０から出力された電気信号を増幅するオペアンプと、その増幅された電気信号から雑音を除去するため電気信号をフィルタリングするバンドパスフィルタ等と、雑音が除去されたその電気信号を所定の閾値と比較して２値化し、通信信号を復元する復調回路とで構成される。

復調部４２は、マイクロプロセッサ等で構成され、信号復元部４１により２値化された通信信号を、照明器具１の信号源１７から出力された送信データに復調する。復調部４２は、エラー処理等も行うことが望ましい。

本実施形態においては、光源１０の出力光を利用して受信端末４と光通信することができるので、受信端末４との通信のため電波無線回路又は有線通信回路等を別途設ける必要がない。従って、コストを抑えて受信端末４との通信機能を搭載することができる。

また、通信信号の基となる４種のＰＰＭ信号の電流値の時間的な平均は互いに略同じであり、その通信信号でもって光源１０のドライブ電流が変調されるので、光源１０の光出力及び色温度を所望の値に保ったまま、光通信することができる。

なお、本発明は、上記第１乃至第５の実施形態の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、光源１０がＬＥＤで構成される場合、その発光色は、白色、赤色、緑色又は青色のいずれでもよく、蛍光灯で構成される場合には、赤色、緑色又は青色のチューブで覆われたカラー蛍光灯であってもよい。また、第１、第２制御データＤ１、Ｄ２において、光源１０への供給電流の代わりに、供給電圧又は供給電力が、温度又は累積点灯時間と対応付けられていても構わない。また、第１、第２制御データＤ１、Ｄ２として、データテーブルの代わりに、現在の温度又は累積点灯時間から供給電流値を算出するための一次関数が格納されていてもよい。また、温度センサ１３は、光源１０の代わりにドライバ回路１１の温度を計測してその結果を出力しても構わない。また、光センサ素子２０は、光源１０の照度の代わりに、光束又は輝度等を測定してもよい。また、トランジスタＱ１〜Ｑｎ＋２は、バイポーラトランジスタに限定されず、ＭＯＳ−ＦＥＴ等のスイッチング素子で構成されていても構わない。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る照明器具及び光センサ機器の構成図、（ｂ）は同照明器具の記憶部に格納されている各種制御データを示す図。上記照明器具のドライバ回路の一例を示す回路図。上記ドライバ回路の他の例を示す回路図。（ａ）は一般のＬＥＤの光度対周囲温度特性図、（ｂ）は一般のＬＥＤの光度対順電流特性図、（ｃ）は上記照明器具における光源の温度と光源への供給電流値との関係を示す図。（ａ）は一般の光源の光出力対累積点灯時間特性図、（ｂ）は上記照明器具における光源の累積点灯時間と光源への供給電流値との関係を示す図。一般の光源の温度別の光出力対累積点灯時間特性図。（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る照明器具及び光センサ機器の構成図、（ｂ）は同照明器具の記憶部に格納されている各種制御データを示す図。本発明の第３の実施形態に係る照明器具及び光センサ機器の構成図。上記照明器具の光源を構成する赤色、緑色及び青色ＬＥＤの発光スペクトル図。本発明の第４の実施形態に係る照明器具、リモコン及び光センサ機器の構成図。本発明の第５の実施形態に係る照明器具及び受信端末の構成図。上記照明器具の通信設定部により生成されるパルス波形図。（ａ）は上記照明器具における各色のＬＥＤのドライブ電流の波形図、（ｂ）はその一部拡大図。

符号の説明

１照明器具
１０光源
１０ａＬＥＤ
１０ｂ青色ＬＥＤ
１０ｇ緑色ＬＥＤ
１０ｒ青色ＬＥＤ
１１ドライバ回路（点灯回路）
１２制御部（制御回路）
１３温度センサ（温度検知手段）
１４計時部（計時手段）
１５記憶部（記憶手段）
１５ａメモリ
１５ｂ可変抵抗
１６受信部（通信手段）
１７信号源
１８通信設定部
１９送信制御部
２光センサ機器（光センサ）
２０光センサ素子
２１制御部（演算手段）
２３送信部（送信手段）
３リモコン
４受信端末
４０受光部
４１信号復元部
４２復調部

Claims

互いに発光スペクトルが異なる複数のＬＥＤで構成された光源と、前記光源を点灯させる点灯回路と、前記点灯回路を制御する制御回路と、を備えた照明器具において、
前記光源の温度を検知する温度検知手段と、
前記光源の累積点灯時間を計時する計時手段と、
前記光源の温度に関連付けられた第１の制御データ、前記光源の累積点灯時間に関連付けられた第２の制御データ、及び照明器具とは別体の光センサにより予め測定された前記光源の初期出力の色温度及び光束に関連付けられた第３の制御データを記憶させた記憶手段と、を備え、
前記光源の初期出力の光束を累積点灯時間の定格寿命時の最大出力と前記光源の温度変化による出力低下に基づいて設定し、
前記制御回路は、前記記憶手段を参照し、前記温度検知手段により検知された温度に関連付けられた第１の制御データと、前記計時手段により計時された累積点灯時間に関連付けられた第２の制御データと、前記第３の制御データとに基づいて前記点灯回路を制御して、前記複数のＬＥＤの合成光の色温度及び光束を一定に制御することを特徴とする照明器具。
前記光センサは、該光センサにより測定された光源の初期出力データを照明器具へ送信する送信手段を有し、
照明器具は、前記送信された初期出力データを受信する通信手段を有することを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
前記光センサにより測定された光源の初期出力データを基に、前記第３の制御データに相当するデータを演算する演算手段を照明器具とは別体に備え、
前記光センサは、前記演算されたデータを照明器具へ送信する送信手段を有し、
照明器具は、前記送信されたデータを受信し前記第３の制御データとする通信手段を有することを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
前記通信手段は、照明器具の点滅、調光又は調色操作用リモコンから送信される信号を受信する手段と兼用されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の照明器具。
前記光源の出力光を利用して光通信するための通信信号を設定する通信設定部と、
前記通信設定部により設定された通信信号に応じた信号電流を、前記制御回路により制御される前記光源のドライブ電流に重畳する送信制御部と、
前記光源の出力光を受信する受光部と、
前記受光部による受信信号を解析して、前記通信設定部により設定された通信信号を復元する信号復元部と、を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明器具。