JP5441943B2 - Light source lighting device, lighting fixture, and dimming system - Google Patents
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Description
本発明は、光源としてLED(Light・Emitting・Diode)、EL(Electro・Luminescence)等を用いた光源点灯装置及び照明器具及び調光システムに関するものである。 The present invention relates to a light source lighting device, a lighting fixture, and a dimming system that use an LED (Light Emitting Diode), an EL (Electro Luminescence), or the like as a light source.
従来、発光色又は色温度が異なる複数のLED素子を有する照明装置において、各色のLEDに供給する電流の電流値を調整することにより混色光及び光量を任意に設定する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、同様の複数のLED素子を有する照明装置において、1つの調光信号で色温度と光量とを調整できる技術がある(例えば特許文献2参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a lighting device having a plurality of LED elements having different emission colors or color temperatures, a technique for arbitrarily setting a mixed color light and a light amount by adjusting a current value of a current supplied to each color LED is known ( For example, see Patent Document 1). In addition, there is a technique that can adjust the color temperature and the amount of light with one dimming signal in a lighting device having a plurality of similar LED elements (see, for example, Patent Document 2).
例えば特許文献1の照明装置では、各発光色のLEDの光量を調整する場合、調光コントローラから各LEDの光量を指示する調光信号をLED点灯装置に入力して、LEDの光量を調整する。このとき調光信号としては一般的にアナログ信号(例えばPWM(パルス幅変調)信号やDC(直流)電圧信号)が用いられる。従来は、このような調光信号の数が、発光色数に応じた数だけ必要となり、例えば調光信号としてPWM信号を用い、発光色が異なる2種類のLEDを用いた場合はPWM信号が2ch(チャンネル)分必要となっていた。このため、調光コントローラとLED点灯装置とを結ぶ信号線の数やLED点灯装置の調光信号受信端子の数が信号数に応じた数だけ必要となっていた。そこで、例えば特許文献2の照明装置では、1つの調光信号(PWM信号)のみで色温度及び光量が連動して増減するようにして各発光色のLEDの光量を決定するようにしている。しかしながら各発光色のLEDの光量を独立して調節するといった操作を調光コントローラからすることはできないという課題があった。
For example, in the illuminating device of
本発明は、例えば、簡単な回路構成により、互いに発光色の異なる複数の光源の光量をそれぞれ独立して制御することを目的とする。 An object of the present invention is to independently control the light amounts of a plurality of light sources having different emission colors, for example, with a simple circuit configuration.
本発明の一の態様に係る光源点灯装置は、
第1光源に電流を出力して当該電流の電流値に応じた光出力で前記第1光源を点灯させる第1定電流電源部と、
第2光源に電流を出力して当該電流の電流値に応じた光出力で前記第2光源を点灯させる第2定電流電源部と、
前記第1光源と前記第2光源との両方を調光するための調光信号のデューティ比と周期とを制御して当該調光信号を出力する調光信号出力装置から、当該調光信号を入力し、入力した調光信号のデューティ比と周期とを計測する調光信号計測部と、
前記第1定電流電源部を制御して前記調光信号計測部により計測された調光信号のデューティ比に対応する電流値の電流を前記第1定電流電源部から出力させるとともに、前記第2定電流電源部を制御して前記調光信号計測部により計測された調光信号の周期に対応する電流値の電流を前記第2定電流電源部から出力させる制御部とを備える。
A light source lighting device according to an aspect of the present invention includes:
A first constant current power supply unit that outputs a current to the first light source and lights the first light source with a light output corresponding to a current value of the current;
A second constant current power supply unit for outputting a current to the second light source and lighting the second light source with a light output corresponding to a current value of the current;
From the dimming signal output device that outputs the dimming signal by controlling the duty ratio and period of the dimming signal for dimming both the first light source and the second light source, A dimming signal measuring unit that inputs and measures the duty ratio and period of the input dimming signal;
The first constant current power supply unit is controlled to output a current having a current value corresponding to the duty ratio of the dimming signal measured by the dimming signal measurement unit from the first constant current power supply unit, and the second A control unit that controls the constant current power supply unit to output a current having a current value corresponding to a cycle of the dimming signal measured by the dimming signal measurement unit from the second constant current power supply unit.
本発明の一の態様では、光源点灯装置において、制御部が、調光信号のデューティ比に対応する電流値の電流を、第1光源を点灯させる第1定電流電源部から出力させるとともに、調光信号の周期に対応する電流値の電流を、第2光源を点灯させる第2定電流電源部から出力させる。このため、簡単な回路構成により、互いに発光色の異なる複数の光源の光量をそれぞれ独立して制御することが可能となる。 In one aspect of the present invention, in the light source lighting device, the control unit outputs a current having a current value corresponding to the duty ratio of the dimming signal from the first constant current power source unit that lights the first light source, and adjusts the current. A current having a current value corresponding to the period of the optical signal is output from the second constant current power supply unit that turns on the second light source. For this reason, it is possible to independently control the light amounts of a plurality of light sources having different emission colors with a simple circuit configuration.
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1(a)は、本実施の形態に係る照明器具10の側方視断面図である。
Fig.1 (a) is side sectional drawing of the
図1(a)において、照明器具10は、器具本体11と、電源線12と、コネクタ13と、LED14a(第1光源)及びLED14b(第2光源)と、基板15と、配線16と、光源点灯装置20とを備える。
In FIG. 1A, a
器具本体11の内部には、光源点灯装置20が収納され、電源線12、コネクタ13を介して外部の商用電源に接続される。色温度の異なるLED14a,14b(LEDパッケージ)が実装された基板15は、LED14a,14bの発光面が器具本体11の開口部を向くように器具本体11の内側に装着され、配線16により光源点灯装置20に接続される。LED14a,14bは、4個ずつ交互に、即ち、同じ色温度のLEDが隣り合わないように、略直線状で1列に配置される。図示していないが、光源点灯装置20には調光信号入力端子が設けられており、この調光信号入力端子には、後述する調光コントローラからの調光信号線が接続される。
A light
なお、本実施の形態において、LED14a,14bの数はそれぞれ4個に限らず、3個以下でもよいし、5個以上でもよい。また、LED14a,14bの並べ方は交互でなくてもよく、例えばLED14a,14bが2個ずつ順番に並べられてもよい。また、LED14a,14bの配置は直線状に限らず、例えばリング状でもよい。また、LED14a,14bは1列ではなく、複数列に配置されてもよい。また、光源としてLED14a,14bの代わりにEL等が用いられてもよい。
In the present embodiment, the number of
図1(b)は、光源点灯装置20の回路図である。
FIG. 1B is a circuit diagram of the light
光源点灯装置20は、商用交流電源21より電力の供給を受けてLED14a,14bを点灯させる装置である。光源点灯装置20は、調光コントローラ32(調光信号出力装置)とともに、LED14a,14bを調光する調光システムを構成している。
The light
図1(b)において、光源点灯装置20は、整流回路22と、昇圧チョッパ回路からなる力率改善回路23と、制御IC25と、力率改善回路23の後段に接続された第1降圧チョッパ回路26a(第1定電流電源部)及び第2降圧チョッパ回路26b(第2定電流電源部)と、制御部29とを備える。整流回路22は、例えばダイオードブリッジとして構成される。力率改善回路23は、スイッチング素子24等で構成される。第1降圧チョッパ回路26aは、スイッチング素子27a、LED電流検出抵抗28a等で構成される。第2降圧チョッパ回路26bは、スイッチング素子27b、LED電流検出抵抗28b等で構成される。制御部29は、マイコン30(マイクロコンピュータ)(調光信号計測部)、降圧チョッパ制御部31で構成される。
In FIG. 1B, the light
整流回路22と力率改善回路23とは、商用交流電源21の交流電圧を直流電圧に変換する交流−直流変換部を構成する。整流回路22は、商用交流電源21から供給される交流電圧を全波整流して脈流電圧を出力する。力率改善回路23は、制御IC25によりスイッチング素子24が駆動及び制御され、これによって入力電流の波形を正弦波状に制御し、力率を改善する目的で設けられている。また、力率改善回路23は、整流回路22から出力された脈流電圧を昇圧及び平滑化し、一定の直流電圧を出力する。なお、力率改善を行わない場合は、直流電圧を生成する回路構成であれば、交流−直流変換部は、整流回路22と力率改善回路23とからなる構成以外の回路構成をとってもよく、例えばコンデンサインプット形整流回路としてもよい。この場合コンデンサインプット形整流回路の後段に第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bを接続し、コンデンサインプット形整流回路を共有化する。
The rectifier circuit 22 and the power
第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bには、互いに異なる色温度のLED14a,14bが接続される。例えば、第1降圧チョッパ回路26aには、色温度3000K(ケルビン)のLED14aが接続され、第2降圧チョッパ回路26bには、色温度5000KのLED14bが接続される。第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bは、LED14a,14bに電流を供給してLED14a,14bを点灯させる。これにより色温度3000Kの光と色温度5000Kの光とを混合して、その中間の色温度をもつ混色光を得ることができる。第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bは、制御部29内にある降圧チョッパ制御部31によりスイッチング素子27a,27bが駆動及び制御され、これによってLED14a,14bに供給する電流の電流値を調節し、両者の光量の割合を調整することができる。そのため、色温度3000〜5000Kの間で、LED14a,14b全体の色温度を任意の色温度に調整することができる。
なお、LED14a,14bの色温度は、3000Kと5000Kとの組み合わせ以外の組み合わせであってもよい。また、LED14a,14bは、他の種類の光源でもよい。例えば、光源として、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに互いに異なる色温度のELを接続してもよい。また、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bは、LED14a,14bに電流を供給できる回路であれば、他の方式の回路でもよく、フライバックコンバータ等でもよい。
The color temperature of the
調光コントローラ32は、光源点灯装置20の外部に設けられ、使用者が照明器具10の色温度や調光率を任意に設定するためのユーザインタフェースを有する機器である。調光コントローラ32は、例えば壁に設けられたスライド式ボリュームや、リモコン等として実装される。調光コントローラ32は、照明器具10の色温度や調光率を使用者により設定されたものに調整するため、光源点灯装置20に調光信号を出力する。調光信号は、LED14a,14bに供給する電流の電流値、即ち、LED14a,14bの光出力を指定するPWM信号である。調光信号は、制御部29に入力され、制御部29内に設けられたマイコン30で解読される。マイコン30にて調光信号からLED14a,14bに供給するべき電流の電流値が決定すると、マイコン30は、降圧チョッパ制御部31にLED電流の目標電流値(指令値)を通知する。降圧チョッパ制御部31は、マイコン30から通知された目標電流値の電流を第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bからLED14a,14bに供給させる。
The dimming
以下、光源点灯装置20の動作について説明する。
Hereinafter, the operation of the light
商用交流電源21から整流回路22を介して電源が投入されると、力率改善回路23、第1降圧チョッパ回路26a、第2降圧チョッパ回路26bが動作を開始して、LED14a,14bに電流が供給される。このとき、LED14a,14bに供給される電流の電流値は、調光コントローラ32より出力される調光信号に従って設定される。前述したように照明器具10の色温度を3000〜5000Kの間で任意に設定できるようにするには、LED14a,14bのそれぞれの光出力を独立して制御する必要がある。そのため、調光信号は、LED14aの目標電流値を設定する情報とLED14bの目標電流値を設定する情報とを両方載せていなければならない。そこで、本実施の形態では、1つのPWM信号のデューティ比にLED14aの目標電流値を割り当て、周期にLED14bの目標電流値を割り当てる。これにより、調光信号は1つのPWM信号のみで、LED14a,14bのそれぞれの光出力を制御するための情報(目標電流値を設定する情報)を載せることができる。
When the power is turned on from the commercial
図2(a)は、調光信号の波形の一例を示す図である。 Fig.2 (a) is a figure which shows an example of the waveform of a light control signal.
調光コントローラ32から制御部29に入力された調光信号は、マイコン30にて解析される。マイコン30は、図2(a)に示すように、入力された調光信号の立ち上がりエッジから次の立ち下りエッジまでの期間Aと、立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの期間Bとを計測する。期間Bより、入力された調光信号の周期が求まる。また、期間A及び期間Bより、A/B×100を計算すると、入力された調光信号のデューティ比が求まる。マイコン30は、調光信号の周期及びデューティ比から第1降圧チョッパ回路26aの出力電流と第2降圧チョッパ回路26bの出力電流との目標電流値を決定する。目標電流値が決定すると、目標電流値の設定信号がマイコン30より出力され、降圧チョッパ制御部31に入力される。降圧チョッパ制御部31は、LED14a,14bに流れている電流の電流値をLED電流検出抵抗28a,28bから検出し、検出した電流値と目標電流値とを比較し、LED14a,14bの電流値を目標電流値に近づけるようにスイッチング素子27a,27bを制御する。
The dimming signal input from the dimming
調光コントローラ32より出力される調光信号がデューティ比100%(所定のデューティ比)の信号であった場合、マイコン30は、これを消灯信号と認識して第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bの動作を停止させ、LED14a,14bを消灯させる。これにより商用交流電源21を遮断しなくても、調光コントローラ32からLED14a,14bを消灯させることができる。また、マイコン30は、調光コントローラ32から調光信号が入力されていないと判断すると、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに最大出力電流値の電流を出力させ、LED14a,14bを全光点灯させる。これにより調光コントローラ32を接続しなくても、光源点灯装置20がLED14a,14bを最大光量で点灯させるように動作する。このため、光源点灯装置20を色温度が固定で調光を行わない照明器具にも利用することができる。
When the dimming signal output from the dimming
なお、マイコン30は、調光コントローラ32より出力される調光信号の周期が所定の周期であった場合に、その調光信号を消灯信号と認識してもよい。
The
このように、本実施の形態では、1つのPWM信号のみでLED14a,14bのそれぞれに供給する電流の目標電流値を独立して設定することができ、さらに消灯制御、全光点灯制御も可能となる。したがって光源点灯装置20の制御部29の回路構成を簡素化でき、さらに調光コントローラ32から光源点灯装置20までを接続する信号線数も削減することができる。これにより装置の小型化、低コスト化が可能となる。
As described above, in the present embodiment, the target current value of the current supplied to each of the
図2(b)は、調光コントローラ32の一例を示す図である。
FIG. 2B is a diagram illustrating an example of the dimming
図2(b)の例では、調光コントローラ32が、ユーザインタフェースとして2つのスライド式ボリューム32a,32bを有する。スライド式ボリューム32aは、3000KのLED14aに対応し、スライド式ボリューム32bは、5000KのLED14bに対応している。3000Kと表示されたボリュームをスライドさせれば、調光コントローラ32から出力される調光信号のデューティ比を変化させて、LED14aに供給する電流の電流値を変えることができる。5000Kと表示されたボリュームをスライドさせれば、調光信号の周期を変化させて、LED14bに供給する電流の電流値を変えることができる。
In the example of FIG. 2B, the dimming
なお、調光コントローラ32は、上記のようなスライド式ボリューム32a,32bの代わりに、LED14a,14bに対応するダイヤル、リモコン、押しボタン等を有していてもよい。また、調光コントローラ32は、例えばスライド式ボリューム32aに明るさ、スライド式ボリューム32bに色温度を割り当て、スライド式ボリューム32aをスライドさせれば色温度が固定で明るさのみ変わるように調光コントローラ32に予め設定された周期及びデューティ比のPWM信号を出力し、スライド式ボリューム32bをスライドさせれば明るさが固定で色温度のみ変わるように調光コントローラ32に予め設定された周期及びデューティ比のPWM信号を出力するようにしてもよい。
The dimming
図2(c)は、調光信号の周波数とLED電流との関係を示すグラフである。 FIG. 2C is a graph showing the relationship between the frequency of the dimming signal and the LED current.
調光信号の変化に応じて光出力がリニアに変化するように制御を行うためには、図2(c)に示すように、調光信号の周波数に対して第2降圧チョッパ回路26bの出力電流の目標電流値を1次関数となる関係で割り付けることが考えられる。
In order to perform control so that the light output changes linearly according to the change of the dimming signal, as shown in FIG. 2C, the output of the second step-down
調光コントローラ32から調光信号として出力するPWM信号の生成は、一般的な方式と同様に、調光コントローラ32内部のマイコン(図示せず)で行うことができる。調光コントローラ32のマイコンが8ビットのカウンタ(タイマー)を備えており、このカウンタを、PWM信号の周期を設定するための周期カウンタとして利用することを想定すると、例えば周期カウンタは0〜255(=28−1)の間で設定することができる。周期カウンタの値をN、周期カウンタのクロック周波数をfc、PWM信号の周波数をfdとすると、PWM信号の周波数fdはfd=1/((N+1)/fc)で表される。例えばPWM信号の周波数fdの範囲を100〜1000Hz(ヘルツ)、カウントクロック周波数fcを25kHz(キロヘルツ)と仮定すると、周期カウンタN=249のとき、周波数fd=100Hz、周期カウンタN=24のとき、周波数fd=1000Hzとなる。よって、周期カウンタNは249〜24の間で変化し、これに従って、PWM信号の周波数fdが変化することとなる。
The generation of the PWM signal output as the dimming signal from the dimming
ここで、PWM信号の周波数分解能について考えてみる。周期カウンタN=249の場合、周波数fd=100Hzであり、次ステップでは、周期カウンタN=248なので、周波数fd=100.4Hzとなる。このときの差分周波数、即ち分解能は0.4Hzである。一方、周期カウンタN=25の場合、周波数fd=961.5Hzであり、次ステップでは、周期カウンタN=24なので、周波数fd=1000Hzとなる。このときの差分周波数、即ち分解能は38.5Hzである。よって、図2(c)に示すように、PWM信号の周波数fdに対して第2降圧チョッパ回路26bの出力電流の目標電流値を1次関数となる関係で割り付けた場合、周波数fdが高くなるほど調光コントローラ32から出力できるPWM信号の周波数分解能が低くなり、それに伴い第2降圧チョッパ回路26bの出力電流の最小調整幅、即ち電流の出力分解能も低くなってしまう。このため、PWM信号の周波数fdが高いと、LED14bの光出力が急変する現象が発生してしまい、スムーズな色温度の調整や調光点灯ができなくなる。
Here, consider the frequency resolution of the PWM signal. When the period counter N = 249, the frequency fd = 100 Hz. In the next step, the period counter N = 248, so the frequency fd = 100.4 Hz. The differential frequency at this time, that is, the resolution is 0.4 Hz. On the other hand, when the cycle counter N = 25, the frequency fd = 961.5 Hz, and in the next step, the cycle counter N = 24, so the frequency fd = 1000 Hz. The differential frequency at this time, that is, the resolution is 38.5 Hz. Therefore, as shown in FIG. 2 (c), when the target current value of the output current of the second step-down
図2(d)は、調光信号の周期とLED電流との関係を示すグラフである。 FIG. 2D is a graph showing the relationship between the period of the dimming signal and the LED current.
本実施の形態では、調光信号の変化に応じて光出力がリニアに変化するように制御を行うため、図2(d)に示すように、調光信号の周波数ではなく、調光信号の周期に対して第2降圧チョッパ回路26bの出力電流の目標電流値を1次関数となる関係で割り付ける。
In this embodiment, since control is performed so that the light output changes linearly according to the change of the dimming signal, as shown in FIG. 2D, the frequency of the dimming signal is not the frequency of the dimming signal. The target current value of the output current of the second step-down
上記のように、調光コントローラ32のマイコンが備える8ビットのカウンタを周期カウンタとして利用することを想定し、周期カウンタの値をN、周期カウンタのクロック周波数をfc、PWM信号の周期をtdとすると、PWM信号の周期tdはtd=(N+1)/fcで表される。例えばPWM信号の周期tdの範囲を1ms(ミリ秒)(このときの周波数fdは1000Hz)から10ms(このときの周波数fdは100Hz)の間、カウントクロック周波数fcを25kHzと仮定すると、周期カウンタN=249のとき、周期td=10ms、周期カウンタN=24のとき、周期td=1msとなる。よって、周期カウンタNは249〜24の間で変化し、これに従って、PWM信号の周期tdが変化することとなる。
As described above, assuming that the 8-bit counter provided in the microcomputer of the dimming
ここで、PWM信号の周期分解能について考えてみる。周期カウンタN=249の場合、周期td=10msであり、次ステップでは、周期カウンタN=248なので、周期td=9.96msとなる。このときの差分周期、即ち分解能は0.04msである。一方、周期カウンタN=25の場合、周期td=1.04msであり、次ステップでは、周期カウンタN=24なので、周期td=1msとなる。このときの差分周期、即ち分解能は0.04msである。よって、図2(d)に示すように、PWM信号の周期tdに対して第2降圧チョッパ回路26bの出力電流の目標電流値を1次関数となる関係で割り付けた場合、周期tdがいかなる周期であっても調光コントローラ32から出力できるPWM信号の周期分解能が一定であるので、第2降圧チョッパ回路26bの出力電流の最小調整幅、即ち電流の出力分解能も常に一定となる。このため、LED14bの光出力が急変する現象が発生せず、スムーズな色温度の調整や調光点灯ができる。
Here, consider the periodic resolution of the PWM signal. In the case of the cycle counter N = 249, the cycle td = 10 ms, and in the next step, the cycle counter N = 248, so the cycle td = 9.96 ms. The difference period at this time, that is, the resolution is 0.04 ms. On the other hand, when the cycle counter N = 25, the cycle td = 1.04 ms, and in the next step, the cycle counter N = 24, so the cycle td = 1 ms. The difference period at this time, that is, the resolution is 0.04 ms. Therefore, as shown in FIG. 2 (d), when the target current value of the output current of the second step-down
図3(a)は、調光信号の周期に対応する目標電流値の設定テーブル40bである。図3(b)は、調光信号のデューティ比に対応する目標電流値の設定テーブル40aである。図4(a)は、調光信号のデューティ比とLED電流との関係を示すグラフである。 FIG. 3A is a target current value setting table 40b corresponding to the cycle of the dimming signal. FIG. 3B is a target current value setting table 40a corresponding to the duty ratio of the dimming signal. FIG. 4A is a graph showing the relationship between the duty ratio of the dimming signal and the LED current.
本実施の形態では、調光信号の周期に対して第2降圧チョッパ回路26bの出力電流の目標電流値を1次関数となる関係で割り付ける方法として、図3(a)に示すような設定テーブル40bがマイコン30で利用される。設定テーブル40bは、マイコン30で動作するプログラム内部に設定され、あるいは、当該プログラムがアクセスする記憶装置に記憶されている。設定テーブル40bでは、調光信号の周期に対して第2降圧チョッパ回路26bの出力電流の目標電流値が割り付けられている。ここでは、マイコン30が降圧チョッパ制御部31に2つのPWM信号として第1PWM信号と第2PWM信号とを出力するものとする。設定テーブル40bでは、目標電流値として、マイコン30が出力する第2PWM信号のデューティ比が設定されている。マイコン30は、設定テーブル40bを参照し、調光コントローラ32から入力された調光信号の周期に基づいてデューティ比を制御した第2PWM信号を目標電流値の設定信号として出力する。降圧チョッパ制御部31は、マイコン30から出力された第2PWM信号のデューティ比に応じて、第2降圧チョッパ回路26bのスイッチング素子27bをオン/オフ制御する。このため、マイコン30から出力される第2PWM信号のデューティ比を変えることで、第2降圧チョッパ回路26bからLED14bに印加される電流の電流値を調節することができる。
In the present embodiment, as a method of assigning the target current value of the output current of the second step-down
同様に、本実施の形態では、調光信号のデューティ比に対して第1降圧チョッパ回路26aの出力電流の目標電流値を1次関数となる関係で割り付ける。その方法として、図3(b)に示すような設定テーブル40aがマイコン30で利用される。設定テーブル40aは、マイコン30で動作するプログラム内部に設定され、あるいは、当該プログラムがアクセスする記憶装置に記憶されている。設定テーブル40aでは、調光信号のデューティ比に対して第1降圧チョッパ回路26aの出力電流の目標電流値が割り付けられている。設定テーブル40aでは、目標電流値として、マイコン30が出力する第1PWM信号のデューティ比が設定されている。マイコン30は、設定テーブル40aを参照し、調光コントローラ32から入力された調光信号のデューティ比に基づいてデューティ比を制御した第1PWM信号を目標電流値の設定信号として出力する。降圧チョッパ制御部31は、マイコン30から出力された第1PWM信号のデューティ比に応じて、第1降圧チョッパ回路26aのスイッチング素子27aをオン/オフ制御する。このため、マイコン30から出力される第1PWM信号のデューティ比を変えることで、第1降圧チョッパ回路26aからLED14aに印加される電流の電流値を調節することができる。
Similarly, in the present embodiment, the target current value of the output current of the first step-down
なお、本実施の形態では、マイコン30が調光信号のデューティ比及び周期に対応した設定テーブル40a,40bから第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bの目標電流値を決定するが、マイコン30は、調光信号のデューティ比及び周期を変数とした数式から第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bの目標電流値を決定してもよい。また、本実施の形態では、マイコン30が目標電流値の設定信号としてPWM信号を出力するが、内部にD/Aコンバータ(デジタル/アナログ変換器)を有するマイコン30を用い、マイコン30から直接アナログ電圧を目標電流値の設定信号として出力し、降圧チョッパ制御部31はマイコン30から出力されたアナログ電圧信号に応じて第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bのスイッチング素子27a,27bをオン/オフ制御してもよい。
In the present embodiment, the
上記のように、本実施の形態において、第1降圧チョッパ回路26aは、LED14aに電流を出力して当該電流の電流値に応じた光出力でLED14aを点灯させる。第2降圧チョッパ回路26bは、LED14bに電流を出力して当該電流の電流値に応じた光出力でLED14bを点灯させる。調光コントローラ32は、LED14a,14bの両方を調光するための調光信号のデューティ比と周期とを制御して当該調光信号を出力する。マイコン30は、調光コントローラ32から当該調光信号を入力する。そして、マイコン30は、入力した調光信号のデューティ比と周期とを計測する。制御部29(特に、降圧チョッパ制御部31)は、第1降圧チョッパ回路26aを制御してマイコン30により計測された調光信号のデューティ比に対応する電流値の電流を第1降圧チョッパ回路26aから出力させる。このとき、制御部29は、第1降圧チョッパ回路26aから出力される電流の電流値がマイコン30により計測された調光信号のデューティ比に対して略1次関数の関係をもつように第1降圧チョッパ回路26aを制御する。また、制御部29(特に、降圧チョッパ制御部31)は、第2降圧チョッパ回路26bを制御してマイコン30により計測された調光信号の周期に対応する電流値の電流を第2降圧チョッパ回路26bから出力させる。このとき、制御部29は、第2降圧チョッパ回路26bから出力される電流の電流値がマイコン30により計測された調光信号の周期に対して略1次関数の関係をもつように第2降圧チョッパ回路26bを制御する。
As described above, in the present embodiment, the first step-down
本実施の形態によれば、上記のような構成を採用したため、簡単な回路構成により、互いに発光色の異なるLED14a,14bの光量をそれぞれ独立して制御することが可能となる。
According to the present embodiment, since the configuration as described above is adopted, it is possible to independently control the light amounts of the
また、本実施の形態において、制御部29は、マイコン30により計測された調光信号のデューティ比が所定のデューティ比である場合、又は、マイコン30により計測された調光信号の周期が所定の周期である場合、LED14a,14bを消灯させる。また、制御部29は、調光コントローラ32から調光信号が出力されていない場合、第1降圧チョッパ回路26aと第2降圧チョッパ回路26bとから最大電流値の電流を出力させる。
In the present embodiment, the
以上のように、本実施の形態では、光源点灯装置20の第1降圧チョッパ回路26aと第2降圧チョッパ回路26bとに互いに異なる色温度のLED14a,14bが接続されており、調光コントローラ32がLED14a,14bの電流の目標電流値を調光信号のデューティ比と周期とに割り付け、光源点灯装置20が調光信号のデューティ比と周期とを計測するので、調光信号は1つのPWM信号のみでよい。したがって、光源点灯装置20の制御部29の回路構成を簡素化でき、さらに調光コントローラ32から光源点灯装置20までを接続する信号線の数が削減できる。これにより装置の小型化、低コスト化が可能となる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施の形態によれば、上記のような光源点灯装置20を照明器具10に組み込むことにより、高効率、小型、低コストな色温度可変LED照明器具を構成することができる。
Further, according to the present embodiment, by incorporating the light
図4(b)は、LED電流と光出力との関係を示すグラフである。図5(a)は、調光信号の周期と光出力との関係を示すグラフである。図5(b)は、調光信号のデューティ比と光出力との関係を示すグラフである。 FIG. 4B is a graph showing the relationship between LED current and light output. FIG. 5A is a graph showing the relationship between the period of the light control signal and the light output. FIG. 5B is a graph showing the relationship between the duty ratio of the dimming signal and the light output.
本実施の形態では、調光信号の変化に応じて光出力がリニアに変化するように制御を行うため、調光信号のデューティ比及び周期に対して第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bの出力電流の目標電流値を1次関数となる関係で割り付ける。しかしながら、図4(b)に示すように、LED電流と光出力との関係は厳密には比例関係にない。そこで、図5(a)及び(b)に示すように、より厳密に調光信号と光出力とがリニアな関係を得る必要がある場合は、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bの出力電流の目標電流値を予め補正して設定してもよい(例えば、図4(b)に示したLED電流と光出力との関係に合わせて目標電流値を補正しておく)。これにより調光による急激な光出力の変化がなく、スムーズでリニアな色温度制御が可能となる。
In the present embodiment, the control is performed so that the light output changes linearly according to the change of the dimming signal. Therefore, the first step-down
上記のように、本実施の形態において、制御部29は、LED14aの光出力がマイコン30により計測された調光信号のデューティ比に対して略1次関数の関係をもつように第1降圧チョッパ回路26aを制御してもよい。また、制御部29は、LED14bの光出力がマイコン30により計測された調光信号の周期に対して略1次関数の関係をもつように第2降圧チョッパ回路26bを制御してもよい。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本実施の形態において、グラフ等で示した調光信号の周期及びデューティ比の増減方向とLED電流の増減方向との関係(例えば、調光信号の周期が長くなるとLED電流の電流値が大きくなるという関係、デューティ比が大きくなるとLED電流の電流値が小さくなるという関係)は一例に過ぎず、調光信号の周期及びデューティ比の増減方向とLED電流の増減方向との間にいかなる関係(例えば、調光信号の周期が長くなるとLED電流の電流値が小さくなるという関係、デューティ比が大きくなるとLED電流の電流値が大きくなるという関係)があっても同様の効果を得ることができる。 In this embodiment, the relationship between the cycle of the dimming signal and the increase / decrease direction of the duty ratio and the increase / decrease direction of the LED current shown in the graph or the like (for example, if the cycle of the dimming signal is longer, the current value of the LED current is The relationship that increases and the relationship that the current value of the LED current decreases as the duty ratio increases) is merely an example, and any relationship between the cycle of the dimming signal and the increase / decrease direction of the duty ratio and the increase / decrease direction of the LED current. The same effect can be obtained even if there is a relationship (for example, a relationship in which the current value of the LED current decreases as the period of the dimming signal increases, or a relationship in which the current value of the LED current increases as the duty ratio increases). .
実施の形態2.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
図6は、本実施の形態に係る光源点灯装置20の回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of the light
本実施の形態では、光源点灯装置20が、色温度固定の高出力光源点灯装置としても機能する。
In the present embodiment, the light
図6において、光源点灯装置20は、図1(b)に示した実施の形態1と同様の構成要素を備えるが、制御部29に調光信号選択部33(選択部)を有する点で実施の形態1と異なる。
In FIG. 6, the light
本実施の形態では、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに、実施の形態1と同様に、互いに異なる色温度のLED14a,14bが接続される場合と、同じ色温度のLED14a,14bが接続される場合とがあり、それぞれの場合で光源点灯装置20が異なる動作をする。
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, when the
ここで、高出力のLED照明器具では、明るさを得るために多数のLED素子を使用する必要がある。多数のLED素子を使用する場合、LED素子の接続方法としては、直列にLED素子を接続する方法、並列にLED素子を接続する方法、あるいは、その組み合わせでLED素子を接続する方法が考えられる。 Here, in a high output LED lighting apparatus, it is necessary to use a large number of LED elements in order to obtain brightness. In the case of using a large number of LED elements, the LED element connection method may be a method of connecting LED elements in series, a method of connecting LED elements in parallel, or a method of connecting LED elements in a combination thereof.
LED素子は特性上、順方向電圧の個体ばらつきが非常に大きく、順方向電圧が異なるLED素子を並列接続すると、LED電流が順方向電圧の小さいLED素子に集中して流れてしまう。そのため、各LED素子に電流が均等に流れず、電流が集中するLED素子が発熱により、場合によっては破損するおそれがある。したがってLED素子を並列に接続する場合は、各LED素子に電流を均等に流す手段として、例えばカレントミラー回路や、電流を制限する抵抗をLED素子と直列に接続するといった対策が必要である。しかし、カレントミラー回路や抵抗を挿入すると、それによって導通損失が発生し、回路効率が低下してしまう。 Due to the characteristics of LED elements, individual variations in forward voltage are very large, and when LED elements having different forward voltages are connected in parallel, LED current flows in a concentrated manner to LED elements having a small forward voltage. Therefore, current does not flow evenly to the LED elements, and the LED elements on which the current concentrates may be damaged due to heat generation. Therefore, when LED elements are connected in parallel, a measure such as connecting a current mirror circuit or a resistor for limiting the current in series with the LED elements is necessary as means for flowing current evenly through the LED elements. However, when a current mirror circuit or a resistor is inserted, a conduction loss is caused thereby, resulting in a reduction in circuit efficiency.
LED素子を全て直列に接続すれば、回路効率の低下を抑えることができ、また、全てのLED素子に均等に電流が流れる。しかしながらLED素子の直列数が多くなると「LED順方向電圧×直列個数」で表される電圧が必要となるため、LED点灯装置が出力しなければならない電圧も高くなる。よって直列接続できるLED素子の数には限りがある。 If all the LED elements are connected in series, a decrease in circuit efficiency can be suppressed, and a current flows evenly through all the LED elements. However, as the number of LED elements in series increases, a voltage represented by “LED forward voltage × number of series” is required, and thus the voltage that the LED lighting device must output also increases. Therefore, the number of LED elements that can be connected in series is limited.
本実施の形態では、実施の形態1と同様に構成された光源点灯装置20の第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに同じ色温度のLED14a,14bを直列接続することができる。本実施の形態では、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bのそれぞれにLED14a,14bを接続できるため、多数のLED14a,14bを接続することができる。また、LED14a,14bは直列接続されているため、高効率となる。
In the present embodiment,
なお、LED14a,14bは、他の種類の光源でもよい。例えば、光源として、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに同じ色温度のELを接続してもよい。また、実施の形態1と同様に、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bは、LED14a,14bに電流を供給できる回路であれば、他の方式の回路でもよく、フライバックコンバータ等でもよい。
The
第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに同じ色温度のLED14a,14bを接続する場合、実施の形態1のように、LED14a,14bを独立して調光しなくてもよい。そこで、本実施の形態では、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに同じ色温度のLED14a,14bを接続する場合、調光コントローラ32は、調光信号としてデューティ比のみが変化するPWM信号を出力する。このとき、調光信号選択部33は、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに同じ色温度のLED14a,14bが接続されていることを制御部29のマイコン30に認識させておく。マイコン30は、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに同じ色温度のLED14a,14bが接続されていることを認識すると、設定テーブル40aを参照し、調光コントローラ32から入力された調光信号のデューティ比に基づいてデューティ比を制御した第1PWM信号及び第2PWM信号(1つのPWM信号でもよい)を目標電流値の設定信号として出力する。降圧チョッパ制御部31は、マイコン30から出力された第1PWM信号及び第2PWM信号のデューティ比に応じて、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bのスイッチング素子27a,27bをオン/オフ制御する。これにより、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bからLED14a,14bに同じ電流値の電流が供給される。
When the
なお、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに同じ色温度のLED14a,14bを接続する場合、調光コントローラ32は、調光信号として周期のみが変化するPWM信号を出力してもよい。この場合、マイコン30は、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに同じ色温度のLED14a,14bが接続されていることを認識すると、設定テーブル40bを参照し、調光コントローラ32から入力された調光信号の周期に基づいてデューティ比を制御した第1PWM信号及び第2PWM信号(1つのPWM信号でもよい)を目標電流値の設定信号として出力する。
When the
図7(a)は、調光信号選択部33の構成の第1例を示す図である。図7(b)は、調光信号選択部33の構成の第2例を示す図である。
FIG. 7A is a diagram illustrating a first example of the configuration of the dimming
調光信号選択部33は、制御部29のマイコン30のポート(端子)に接続される。調光信号選択部33は、図7(a)に示すように、マイコン30のポートに対してポート電位をグラウンド側の電位とするプルダウン抵抗34と、図7(b)に示すように、ポート電位を電源電圧とするプルアップ抵抗35とのいずれかを電源基板(図示せず)上に選択的に配置したものである。
The dimming
マイコン30のポートにプルダウン抵抗34を接続した場合、マイコン30は、第1降圧チョッパ回路26aと第2降圧チョッパ回路26bとに、それぞれ異なる色温度のLED14a,14bが接続された状態(第1モード)であると認識する。そして、マイコン30は、実施の形態1と同様に、調光信号のデューティ比と周期とを測定し、設定テーブル40a,40bを参照して、調光信号のデューティ比と周期とに応じた目標電流値を、降圧チョッパ制御部31を介して第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに設定する。これにより、マイコン30は、LED14a,14bを独立して調光する。
When the pull-
一方、マイコン30のポートにプルアップ抵抗35を接続した場合、マイコン30は、第1降圧チョッパ回路26aと第2降圧チョッパ回路26bとに、同じ色温度のLED14a,14bが接続された状態(第2モード)であると認識する。そして、マイコン30は、調光信号のデューティ比を測定し、設定テーブル40aのみを参照して、調光信号のデューティ比に応じた目標電流値を、降圧チョッパ制御部31を介して第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに設定する。これにより、マイコン30は、LED14a,14bを同じ調光率で調光する。
On the other hand, when the pull-up
なお、マイコン30のポートにプルアップ抵抗35が接続されていても、調光信号のデューティ比が100%の場合、マイコン30は、その調光信号を消灯信号と認識して第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bの動作を停止させ、LED14a,14bを消灯させる。また、調光信号が入力されていない場合、マイコン30は、第1降圧チョッパ回路26a及び第2降圧チョッパ回路26bに最大出力電流値の電流を出力させ、LED14a,14bを全光点灯させる。
Even if the pull-up
図7(c)は、調光信号選択部33の構成の第3例を示す図である。
FIG. 7C is a diagram illustrating a third example of the configuration of the dimming
調光信号選択部33の構成は、図7(a)及び(b)に示したものに限らず、マイコン30のポートに、2つのモード(第1モード及び第2モード)のどちらを選択しているかを示す信号を入力できるものでればよい。例えば、調光信号選択部33は、図7(c)に示すように、分圧抵抗36a,36bからなる抵抗分圧回路で構成されてもよい。この場合、マイコン30の内部にA/Dコンバータ(アナログ/デジタル変換器)を設けておく。マイコン30は、調光信号選択部33からアナログ電圧が入力されると、A/Dコンバータにより電圧レベルを判定し、電圧レベルが所定の閾値以上であるかどうかで2つのモードのどちらが選択されたか判断する。あるいは、例えば、調光信号選択部33は、電源基板上に搭載され、容易に外部から切り替え可能なスイッチであってもよい。
The configuration of the dimming
上記のように、本実施の形態において、調光信号選択部33は、第1モードと第2モードとを選択的に設定する。制御部29は、調光信号選択部33により第1モードが設定されている場合、マイコン30により計測された調光信号のデューティ比に対応する電流値の電流を第1降圧チョッパ回路26aから出力させるとともに、マイコン30により計測された調光信号の周期に対応する電流値の電流を第2降圧チョッパ回路26bから出力させる。一方、制御部29は、調光信号選択部33により前記第2モードが設定されている場合、マイコン30により計測された調光信号のデューティ比と周期とのいずれか一方に対応する電流値の電流を第1降圧チョッパ回路26aと第2降圧チョッパ回路26bとから出力させる。
As described above, in the present embodiment, the dimming
このように、本実施の形態では、調光信号選択部33を設けることにより、光源点灯装置20を、色温度可変の電源装置としても、多数のLEDを接続した高出力の電源装置としても利用できるようにしている。いずれの電源装置として利用する場合にも、マイコン30に内蔵するソフトウェアや、その他の部品を共通化することができるため、高効率で、より低コストの光源点灯装置20を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, by providing the dimming
以上のように、本実施の形態では、LED14a,14bを多数接続しなければならない高出力LED点灯装置を、2出力を独立して電流制御を行う必要がある色温度可変LED点灯装置と共有化し、その判別方法を調光信号選択部33の追加のみで実現できるようにした。よって高出力LED点灯装置の設定時はLED14a,14bを全て直列接続とする高効率なLED照明器具を実現することができ、色温度可変光源点灯装置の設定時は任意の色温度・光量に設定できるLED照明器具を容易に構成することができる。
As described above, in this embodiment, the high-power LED lighting device that needs to connect a large number of
また、本実施の形態によれば、上記のような光源点灯装置20を照明器具10に組み込むことにより、高効率、小型、低コストな色温度可変LED照明器具又は高出力LED照明器具を構成することができる。
Further, according to the present embodiment, by incorporating the light
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、2つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、1つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、2つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, you may implement combining 2 or more embodiment among these. Alternatively, one of these embodiments may be partially implemented. Or you may implement combining two or more embodiment among these partially.
10 照明器具、11 器具本体、12 電源線、13 コネクタ、14a,14b LED、15 基板、16 配線、20 光源点灯装置、21 商用交流電源、22 整流回路、23 力率改善回路、24 スイッチング素子、25 制御IC、26a 第1降圧チョッパ回路、26b 第2降圧チョッパ回路、27a,27b スイッチング素子、28a,28b LED電流検出抵抗、29 制御部、30 マイコン、31 降圧チョッパ制御部、32 調光コントローラ、32a,32b スライド式ボリューム、33 調光信号選択部、34 プルダウン抵抗、35 プルアップ抵抗、36a,36b 分圧抵抗、40a,40b 設定テーブル。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
第2光源に電流を出力して当該電流の電流値に応じた光出力で前記第2光源を点灯させる第2定電流電源部と、
調光信号を出力する調光信号出力装置から、当該調光信号を入力し、入力した調光信号のデューティ比と周期とを計測する調光信号計測部と、
前記第1定電流電源部を制御して前記調光信号計測部により計測された調光信号のデューティ比に対応する電流値の電流を前記第1定電流電源部から出力させるとともに、前記第2定電流電源部を制御して前記調光信号計測部により計測された調光信号の周期に対応する電流値の電流を前記第2定電流電源部から出力させる制御部と
を備えることを特徴とする光源点灯装置。 A first constant current power supply unit that outputs a current to the first light source and lights the first light source with a light output corresponding to a current value of the current;
A second constant current power supply unit for outputting a current to the second light source and lighting the second light source with a light output corresponding to a current value of the current;
A dimming signal measuring unit that inputs the dimming signal from the dimming signal output device that outputs the dimming signal and measures the duty ratio and cycle of the input dimming signal;
The first constant current power supply unit is controlled to output a current having a current value corresponding to the duty ratio of the dimming signal measured by the dimming signal measurement unit from the first constant current power supply unit, and the second A control unit that controls the constant current power supply unit to output a current having a current value corresponding to a cycle of the dimming signal measured by the dimming signal measurement unit from the second constant current power supply unit. A light source lighting device.
前記制御部は、前記選択部により前記第1モードが設定されている場合、前記調光信号計測部により計測された調光信号のデューティ比に対応する電流値の電流を前記第1定電流電源部から出力させるとともに、前記調光信号計測部により計測された調光信号の周期に対応する電流値の電流を前記第2定電流電源部から出力させ、前記選択部により前記第2モードが設定されている場合、前記調光信号計測部により計測された調光信号のデューティ比と周期とのいずれか一方に対応する電流値の電流を前記第1定電流電源部と前記第2定電流電源部とから出力させることを特徴とする請求項1から7のいずれかの光源点灯装置。 The light source lighting device further includes a selection unit that selectively sets the first mode and the second mode,
When the first mode is set by the selection unit, the control unit supplies a current having a current value corresponding to a duty ratio of the dimming signal measured by the dimming signal measuring unit to the first constant current power source. And outputting the current of the current value corresponding to the cycle of the dimming signal measured by the dimming signal measuring unit from the second constant current power source unit, and setting the second mode by the selecting unit In the case where the current is adjusted, a current having a current value corresponding to one of the duty ratio and the cycle of the dimming signal measured by the dimming signal measuring unit is used as the first constant current power source and the second constant current power source. The light source lighting device according to any one of claims 1 to 7, wherein the light source lighting device outputs the light from a light source.
前記第1光源と、
前記第1光源と異なる色温度で点灯する前記第2光源と
を具備することを特徴とする照明器具。 A light source lighting device according to any one of claims 1 to 8,
The first light source;
A lighting apparatus comprising: the second light source that is turned on at a color temperature different from that of the first light source.
マイクロコンピュータで構成された前記調光信号出力装置と
を具備することを特徴とする調光システム。 A light source lighting device according to any one of claims 1 to 8,
A dimming system comprising the dimming signal output device configured by a microcomputer.
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---|---|---|---|
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