JP5624438B2

JP5624438B2 - 照明装置

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Publication number: JP5624438B2
Application number: JP2010265437A
Authority: JP
Inventors: 健一入江
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: JP2012119089A

Description

本発明は、照明装置に関するものである。

従来から、発光色の異なる複数種の発光素子からの光の混色光（例えば、白色光）を放射する光源部を備えた照明装置が各所で研究開発されている（例えば、特許文献１，２）。

この種の照明装置として、特許文献１には、光源部と、光源部からの光を受光する受光素子と、受光素子により得られた受光光量に基づいて光源部の点灯期間を変化させることにより、光源部の制御を行う光源制御手段とを備えた光源システムが記載されている。この光源システムは、光源部が、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップおよび青色ＬＥＤチップを有している。また、この光源システムは、受光素子が、フォトダイオードを用いた光センサにより構成されている。また、この光源システムは、光センサの出力電流を電流電圧変換するＩ／Ｖ変換部と、Ｉ／Ｖ変換部の出力電圧をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換部とを備えている。ここで、Ｉ／Ｖ変換部は、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップそれぞれに関連して、演算増幅器と抵抗とを用いた電流電圧変換回路を備えている。すなわち、Ｉ／Ｖ変換部は、３つの電流電圧変換回路を備えている。

なお、特許文献１には、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップがそれぞれ別個のパッケージに収容されている場合と、１つのパッケージ内に赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、および青色ＬＥＤチップが収容されている場合との記載がある。

また、特許文献２には、発光色の異なる複数個のＬＥＤチップが実装されるとともに各ＬＥＤチップから放射される光を検出する１つの光検出素子が設けられてなり各ＬＥＤチップからの光の混色光が取り出されるパッケージを備えた発光装置が記載されている。この発光装置は、各ＬＥＤチップそれぞれへの給電路に挿入されたスイッチング素子と、光検出素子の出力に基づいて各スイッチング素子それぞれをＰＷＭ制御することで各ＬＥＤチップの光出力を各別に調節する制御部とを備えている。ここにおいて、光検出素子は、フォトダイオードにより構成されている。また、制御部は、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されている。この制御部は、全てのＬＥＤチップが点灯する混色期間と光検出素子によるモニタリング対象となる１個のＬＥＤチップのみが点灯するモニタリング用期間とが時系列的に交互に現われモニタリング対象として点灯するＬＥＤチップが順次切り替わるように、各スイッチング素子それぞれへ与えるＰＷＭ信号を生成する。

特開２００９−１６２９２６号公報特開２００９−２０６１８６号公報

特許文献１に開示された光源システムでは、発光色の異なるＬＥＤチップごとに、光センサおよび電流電圧変換回路を設ける必要があるので、コストが高くなってしまう。

また、特許文献１には、光センサを１つにするとともに、光源部の赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップを時系列的に順次点灯させるようにしてもよいことも記載されている。この場合、特許文献１に開示された光源システムでは、Ｉ／Ｖ変換部の電流電圧変換回路も１つになるものと考えられる。しかしながら、現状では発光色の異なるＬＥＤチップでは発光効率が大きく異なるのが一般的であり、各発光色のＬＥＤチップに供給する電流量を同じにしても、フォトダイオードの出力電流が発光色ごとに大きく異なる。また、発光色の異なるＬＥＤチップに供給する電流量が変化した場合、フォトダイオードの出力電流の変化量が発光色ごとに異なる。一方、電流電圧変換回路では、抵抗が、フォトダイオードの出力電流を電圧に変換する働きをすることから、電流電圧変換の変換係数（単位は、〔Ｖ／Ａ〕）が抵抗の抵抗値により決定される。したがって、発光効率が最も高い発光色のＬＥＤチップを点灯させたときの電流電圧変換回路の出力電圧のダイナミックレンジを超えてしまわないように変換係数を規定する必要がある。このため、発光効率が最も高い発光色のＬＥＤチップ以外の発光色のＬＥＤチップからの光をフォトダイオードにより検出する場合には、電流電圧変換回路の出力電圧のダイナミックレンジおよびＡ／Ｄ変換部の入力電圧のダイナミックレンジを十分に活用することができず、Ａ／Ｄ変換部での量子化誤差が大きくなってしまう。その結果、発光色の異なる複数種のＬＥＤチップそれぞれの光出力を精度良く制御することが難しく、混色光の光色や色温度の精度の向上が難しい。

また、特許文献２に開示された発光装置では、制御部に、電流電圧変換回路およびＡ／Ｄ変換器を設けることが考えられるが、この場合も、相対的に発光効率の低いＬＥＤチップからの光をフォトダイオードにより検出する場合には、電流電圧変換回路の出力電圧のダイナミックレンジおよびＡ／Ｄ変換部の入力電圧のダイナミックレンジを十分に活用することができない可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、低コスト化を図りながらも発光色の異なる複数種のＬＥＤチップそれぞれの光出力を精度良く制御することが可能な照明装置を提供することにある。

本発明の照明装置は、発光色が異なり発光効率が異なる複数種のＬＥＤチップを有し前記各ＬＥＤチップからの光の混色光を放射する光源部と、前記各ＬＥＤチップからの光を検出する１つのフォトダイオードと、電源部から前記各発光色の前記各ＬＥＤチップに同じ電流値の電流を各別に供給する各給電路ごとに１つずつ挿入された複数のスイッチング素子と、前記フォトダイオードの出力電流を電流電圧変換する電流電圧変換回路と、前記電流電圧変換回路のアナログの出力電圧をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力に基づいて前記各スイッチング素子それぞれをＰＷＭ制御することで前記各ＬＥＤチップそれぞれの光出力を各別に調節する制御部とを備え、前記電流電圧変換回路は、前記フォトダイオードのカソードが反転入力端子に接続されるとともにアノードが非反転入力端子に接続された演算増幅器と、前記演算増幅器の前記反転入力端子と出力端子との間に接続され電流電圧変換の変換係数を決定する変換係数決定部とを有し、前記変換係数決定部は、前記発光色の異なる前記ＬＥＤチップ間で前記電流電圧変換回路の出力電圧のダイナミックレンジの差が小さくなるように前記発光色の異なる前記ＬＥＤチップごとに変換係数を選択可能であり、前記制御部は、前記各発光色の前記ＬＥＤチップが前記発光色ごとに単独で点灯する期間が発生するように前記各スイッチング素子それぞれをＰＷＭ制御する機能と、前記期間に前記Ａ／Ｄ変換器による前記電流電圧変換回路の出力電圧のサンプリングが行われるように前記Ａ／Ｄ変換器を制御する機能と、前記期間において前記変換係数決定部が前記期間に点灯させる前記ＬＥＤチップの前記発光色に応じた前記変換係数となるように前記変換係数決定部を制御する機能とを有することを特徴とする。

この照明装置において、前記変換係数決定部は、それぞれ抵抗と前記制御部によってオンオフされるアナログスイッチとが直列接続された複数の直列回路を並列接続した回路により構成されており、当該回路が、前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記出力端子との間に接続されてなり、前記各抵抗の抵抗値がそれぞれ前記変換係数に対応する抵抗値に設定されてなることが好ましい。

この照明装置において、前記変換係数決定部は、前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記出力端子との間に、複数の抵抗を直列接続した直列回路が接続されてなり、前記各抵抗それぞれに、前記制御部によってオンオフされるアナログスイッチが並列接続されてなることが好ましい。

本発明の照明装置においては、低コスト化を図りながらも発光色の異なる複数種のＬＥＤチップそれぞれの光出力を精度良く制御することが可能となる。

実施形態の照明装置を示し、（ａ）は概略回路図、（ｂ）は要部回路図である。同上の照明装置における発光装置を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。同上の照明装置における発光装置の概略分解斜視図である。同上の照明装置の他の構成例の要部回路図である。

本実施形態の照明装置は、図１に示すように、発光色の異なる複数種のＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃを有し各ＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃからの光の混色光を放射する光源部１と、各ＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃからの光を検出する１つのフォトダイオード４とを備えている。発光色の異なる複数種のＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃとしては、それぞれ、赤色光を放射するＬＥＤチップ１ａ、緑色光を放射するＬＥＤチップ１ｂ、青色光を放射するＬＥＤチップ１ｃを採用している。したがって、照明装置は、赤色光と緑色光と青色光との混色光として白色光を得ることができる。なお、本実施形態における光源部１において、緑色光を放射するＬＥＤチップ１ｂは、赤色光を放射するＬＥＤチップ１ａ、青色光を放射するＬＥＤチップ１ｃに比べて、発光効率が低く光出力が低い。そこで、本実施形態における光源部１では、赤色光を放射するＬＥＤチップ１ａ、青色光を放射するＬＥＤチップ１ｃの数を１個ずつとし、緑色光を放射するＬＥＤチップ１ｂの数を２個としてある。

また、照明装置は、電源部８から各発光色の各ＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれへの各給電路に１つずつ挿入された複数のスイッチング素子Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃを備えている。また、照明装置は、フォトダイオード４の出力電流を電流電圧変換する電流電圧変換回路６と、電流電圧変換回路６のアナログの出力電圧をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器７とを備えている。さらに、照明装置は、Ａ／Ｄ変換器７の出力（ディジタル値）に基づいて各スイッチング素子Ｑａ，Ｑｂ，ＱｃそれぞれをＰＷＭ制御することで各ＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの光出力を各別に調節する制御部１０を備えている。ここにおいて、電源部８は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータなどにより構成してあり、各発光色の各ＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃに同じ電流値の電流を各別に供給可能となっている。なお、照明装置は、電源部８を例えばＤＣ／ＤＣコンバータにより構成することで、各発光色の各ＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃに供給する電流値を変えることができる。なお、電源部８は、ＤＣ／ＤＣコンバータに限らず、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータや、蓄電池や、定電流源などでもよい。

上述の各発光色のＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃは、図２および図３に示すように、１つのパッケージ２に収納されて実装されており、パッケージ２などとともに発光装置を構成している。また、フォトダイオード４は、上述のパッケージ２に形成されている。

パッケージ２は、各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｃが収納される収納凹所２ｂが一表面に形成され各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｃが実装される実装基板２ａと、実装基板２ａの上記一表面側で収納凹所２ｂを閉塞する形で配設された透光性部材３とを有している。発光装置は、パッケージ２の収納凹所２ｂ内が、各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｃを封止した透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなど）からなる封止部５により充実されている。なお、透光性部材３は、必ずしも設ける必要はなく、また、透光性部材３の代わりに、レンズなどの光学部材を設けてもよい。

また、実装基板２ａは、第１の基板（ベース基板）２０と、第２の基板（配光用基板）３０と、第３の基板（光検出素子形成基板）４０とで構成されている。各基板２０，３０，４０は、外周形状が矩形状であり、同じ外形寸法に形成されている。

第１の基板２０は、主表面が（１００）面の第１のシリコン基板２０ａを用いて形成されており、各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｃが一表面側に実装される。

第２の基板３０は、主表面が（１００）面の第２のシリコン基板３０ａを用いて形成されており、中央部に、各ＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃを露出させる矩形状の開口窓３１が形成されている。

第３の基板４０は、主表面が（１００）面の第３のシリコン基板４０ａを用いて形成されており、中央部に、光源部１からの光を外部へ取り出すための円形状の光取出窓４１が形成されている。

実装基板２ａは、第３の基板４０において第２の基板３０の開口窓３１上に張り出した部位が、実装基板２ａの上記一表面側において収納凹所２ｂの周部から内方へ突出した庇状の突出部２ｃを構成している。そして、実装基板２ａは、突出部２ｃに、フォトダイオード４の受光部４ａが形成されている。ここで、フォトダイオード４の受光部４ａは、第３の基板４０の円形状の光取出窓４１を取り囲むように形成されており、図２（ｂ）から分かるように第１の基板２０への投影視において全てのＬＥＤチップ１ａ〜１ｃを取り囲むように形成されている。フォトダイオード４は、光取出窓４１の周部において収納凹所２ｂに臨む表面側に受光面が形成されている。ここにおいて、第２の基板３０は、開口窓３１の開口面積が第１の基板２０から離れるにつれて徐々に大きくなっており、開口窓３１の内側面が、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｃから側方へ放射された光を前方（突出部２ｃ側）へ反射するミラーを構成している。なお、発光装置は、第３の基板４０の基礎となる第３のシリコン基板４０ａの導電形がｎ形であり、フォトダイオード４においてＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃからの光を受光する受光部４ａが、ｐ形領域により構成されている。言い換えれば、フォトダイオード４は、受光部４ａが、ｐ形領域により構成され、第３のシリコン基板４０ａにおいて受光部４ａに接する領域が、ｎ形領域となっている。

フォトダイオード４のアノード（図示せず）およびカソード（図示せず）は、第２の基板３０に形成された貫通孔配線３４ｂ，３４ｂおよび第１の基板２０に形成された貫通孔配線２４ｂ，２４ｂを介して外部接続用電極２７ｂ，２７ｂと電気的に接続されている。

また、各ＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃのアノード（図示せず）およびカソード（図示せず）は、それぞれ、第１の基板２０に形成された貫通孔配線２４ａを介して外部接続用電極２７ａと電気的に接続されている。

上述の発光装置では、実装基板２ａにおいてＬＥＤチップ１ａ〜１ｃを収納する収納凹所２ｂの周部から内方へ突出する突出部２ｃに、フォトダイオード４が形成されているので、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｃから放射される光をパッケージ２に設けられたフォトダイオード４により安定して精度良く検出することができる。

ところで、制御部１０は、フォトダイオード４の出力に基づいて各スイッチング素子Ｑａ〜ＱｃそれぞれをＰＷＭ制御することで各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｃの光出力を各別に調節するものであり、各スイッチング素子Ｑａ〜ＱｃそれぞれへＰＷＭ信号を与える。したがって、本実施形態の照明装置は、調光や調色が可能である。なお、各ＰＷＭ信号の周波数は、人が光の点滅を感じないように１００Ｈｚ以上に設定することが望ましい。

上述の制御部１０は、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されている。制御部１０は、各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｃが点灯する混色期間とフォトダイオード４によるモニタリング対象（各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｃのうちの１種）のみが点灯する期間である単色期間（モニタリング用期間）とが時系列的に交互に現われモニタリング対象となる発光色が順次切り替わるように各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｃそれぞれへ与えるＰＷＭ信号を生成する。ここにおいて、単色期間が、各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｃが発光色ごとに単独で点灯する期間となる。

より具体的には、制御部１０は、少なくとも混色期間と単色期間とを含む単位期間においてモニタリング対象の点灯開始タイミング（ＰＷＭ信号におけるオン期間の立ち上がりのタイミング）をモニタリング対象以外の点灯開始タイミングよりも早くすることで、単色期間が周期的に現われるように各ＰＷＭ信号を生成するようになっている。ここで、制御部１０は、各単色期間においてフォトダイオード４の出力電流に基づいたディジタル値（Ａ／Ｄ変換器７の出力）を入力し、そのディジタル値があらかじめ各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｃそれぞれに対応付けて１対１で設定された各別の目標値に保たれるようにＰＷＭ信号のオンデューティをフィードバック制御する。オンデューティをフィードバック制御する際には、オン期間の立ち下りのタイミングを変化させることでオンデューティを変化させる。上述の単位期間は、混色期間と単色期間との他に、全てのＬＥＤチップ１ａ〜１ｃが消灯している消灯期間なども含んでいる。上述の単位期間においては、単色期間を混色期間よりも先に設定してあるが、混色期間の後に単色期間を設定するようにしてもよい。また、制御部１０は、目標の混色光を実現するための各発光色の光（赤色光、緑色光、青色光）それぞれの光出力に対応する目標値（各発光色ごとの基準値）を記憶するメモリからなる記憶部（図示せず）を備えている。ここにおいて、混色光の光色や色温度、調光レベルなどを設定する設定部を制御部１０に接続し、制御部１０が、設定部からの入力に対応付けられた目標値を記憶部から読み出すようにしてもよい。なお、設定部は、例えば、可変抵抗器などにより構成すればよい。

また、制御部１０は、モニタリング対象が複数の単位期間に亘って同じものとなるように各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｃそれぞれへ与えるＰＷＭ信号を生成するようにしもよい。例えば、制御部１０は、ＬＥＤチップ１ａ、ＬＥＤチップ１ａ、ＬＥＤチップ１ｂ、ＬＥＤチップ１ｂ、ＬＥＤチップ１ｃ、ＬＥＤチップ１ｃ、ＬＥＤチップ１ａ、ＬＥＤチップ１ａ、ＬＥＤチップ１ｂ、ＬＥＤチップ１ｂ、・・・の順でモニタリング対象が順次切り替わるように各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｃそれぞれへ与えるＰＷＭ信号を生成するようにしてもよい。この場合には、制御部１０において、同じモニタリング対象に関するフォトダイオード４側からの複数の入力の平均値を求める演算を行い、当該平均値と上記目標値とを比較してオンデューティをフィードバック制御するようにしてもよい。

いずれにしても、照明装置は、フォトダイオード４の出力電流が電流電圧変換回路６により電流電圧変換され、電流電圧変換回路６のアナログの出力電圧Ｖout（図１（ｂ）参照）がＡ／Ｄ変換器７によりディジタル値に変換されて制御部１０へ入力される。

ところで、Ａ／Ｄ変換器７は、規定された入力電圧範囲（入力電圧のダイナミックレンジ）をビット数で割った値を基に、電流電圧変換回路６のアナログの出力電圧Ｖoutをディジタル値に変換する。したがって、電流電圧変換回路６の出力電圧ＶoutのダイナミックレンジとＡ／Ｄ変換器７の入力電圧のダイナミックレンジとを一致させることが好ましい。これにより、Ａ／Ｄ変換器７では、入力電圧範囲をビット数（Ａ／Ｄ変換器７が８ビットＡ／Ｄ変換器であれば、２⁸＝２５６）で割った値をもとに、電流電圧変換回路６の出力電圧を０〜２５５までのディジタル値に変換することができる。

しかしながら、現状では発光色の異なるＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃでは発光効率が大きく異なるので、各発光色のＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃに供給する電流量を同じにしても、フォトダイオード４の出力電流が発光色ごとに大きく異なる。なお、現状では、各発光色のＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃに供給する電流量を同じにした場合、１チップ当たりの光出力の大小関係については〔青色光を放射するＬＥＤチップ１ｃ〕＞〔赤色光を放射するＬＥＤチップ１ａ〕＞〔緑色光を放射するＬＥＤチップ１ｂ〕となる。ただし、本実施形態における光源部１では、青色光を放射するＬＥＤチップ１ｃ、赤色光を放射するＬＥＤチップ１ａの個数を１個ずつにしているのに対して、緑色光を放射するＬＥＤチップ１ｂの個数を２個にしており、光源部１全体としてみれば、〔緑色光の光出力〕＞〔青色光の光出力〕＞〔赤色光の光出力〕となっている。なお、これらの光出力の大小関係は、各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｃそれぞれの発光効率や個数により決まるので、必ずしもこのような関係になるとは限らない。

本実施形態における電流電圧変換回路６は、図１（ｂ）に示すように、演算増幅器ＯＰ１を用いたものであり、フォトダイオード４のカソードが演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子に接続され、アノードが演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子に接続されている。また、電流電圧変換回路６は、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間に接続され電流電圧変換の変換係数を決定する変換係数決定部６１を有している。ここにおいて、電流電圧変換回路６の変換係数は、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間においてフォトダイオード４の出力電流が流れる経路に存在する抵抗要素の抵抗値、すなわち、変換係数決定部６１の抵抗値により決まる。

変換係数決定部６１は、発光色の異なるＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃ間で電流電圧変換回路６の出力電圧Ｖoutのダイナミックレンジの差が小さくなる（好ましくは、ダイナミックレンジが同じとなって差が０となる）ように、発光色の異なるＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃごとに変換係数を選択可能となっている。ここで、変換係数決定部６１は、各発光色のＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃの光出力が最大となる条件において、ＬＥＤチップ１ａのみを点灯させたときの電流電圧変換回路６の出力電圧Ｖoutと、ＬＥＤチップ１ｂ，１ｂのみを点灯させた場合の電流電圧変換回路６の出力電圧Ｖoutと、ＬＥＤチップ１ｃのみを点灯させた場合の電流電圧変換回路６の出力電圧Ｖoutとが等しくなるように、変換係数が選択されることが好ましい。

制御部１０は、上述の説明から明らかなように、各発光色のＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃが発光色ごとに単独で点灯する期間（上述の単色期間）が発生するように各スイッチング素子Ｑａ，Ｑｂ，ＱｃそれぞれをＰＷＭ制御する機能を有している。また、制御部１０は、単色期間にＡ／Ｄ変換器７による電流電圧変換回路６の出力電圧Ｖoutのサンプリングが行われるようにＡ／Ｄ変換器７を制御する機能を有している。さらに、制御部１０は、単色期間において変換係数決定部６が単色期間に点灯させるＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃいずれかの発光色に応じた変換係数となるように変換係数決定部６１を制御する機能を有している。

ここにおいて、変換係数決定部６１は、それぞれ抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃと制御部１０によってオンオフされるアナログスイッチＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃとが直列接続された複数の直列回路を並列接続した回路により構成されており、この回路が、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間に接続されている。そして、変換係数決定部６１は、各抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの抵抗値がそれぞれ、所望の変換係数に１対１で対応する抵抗値に設定されている。一方、制御部１０は、単色期間に赤色光のＬＥＤチップ１ａを点灯させる場合、複数のアナログスイッチＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃのうち、抵抗Ｒａに直列接続されているアナログスイッチＳＷａのみを択一的にオンさせる。また、制御部１０は、単色期間に緑色光のＬＥＤチップ１ｂを点灯させる場合、複数のアナログスイッチＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃのうち、抵抗Ｒｂに直列接続されているアナログスイッチＳＷｂのみを択一的にオンさせる。また、制御部１０は、単色期間に青色光のＬＥＤチップ１ｃを点灯させる場合、複数のアナログスイッチＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃのうち、抵抗Ｒｃに直列接続されているアナログスイッチＳＷｃのみを択一的にオンさせる。

したがって、本実施形態の照明装置では、各抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃそれぞれの抵抗値を、所望の変換係数に１対１で対応する抵抗値に設定しておくことにより、電流電圧変換回路６の出力電圧ＶoutのダイナミックレンジおよびＡ／Ｄ変換器７の入力電圧のダイナミックレンジを十分に活用することが可能となり、Ａ／Ｄ変換器７での量子化誤差を小さくすることが可能となる。その結果、発光色の異なる複数種のＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの光出力を精度良く制御することが可能となり、混色光の光色や色温度の精度の向上が可能となる。

以上説明した本実施形態の照明装置では、フォトダイオード４、電流電圧変換回路６、Ａ／Ｄ変換器７を１つずつ備えた構成とすることで低コスト化を図りながらも発光色の異なる複数種のＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれの光出力を精度良く制御することが可能となる。

また、本実施形態の照明装置では、制御部１０が、上述のように、各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｃが点灯する混色期間とフォトダイオード４によるモニタリング対象のみが点灯する単色期間とが時系列的に交互に現われモニタリング対象が順次切り替わるように各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｃそれぞれへ与えるＰＷＭ信号を生成するので、パッケージ２に１つのフォトダイオード４を設けるだけで各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｃそれぞれの光を精度良く検出することができるとともに混色光の光色や色温度の精度を向上することができるから、信頼性が高く且つ低コスト化が可能になる。

ところで、各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｃの発光色は特に限定するものではなく、所望の混色光に応じて適宜選択すればよい。

また、発光色についても３種類に限らず、例えば、複数種であればよく、例えば、赤色光、緑色光、青色光、黄色光の４種を混色させることで白色光を得るようにしてもよい。

また、変換係数決定部６１は、図１（ｂ）の回路構成に限らず、例えば、図４に示すような回路構成としてもよい。図４の回路構成では、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間に、複数個の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を直列接続した直列回路が接続されており、各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３それぞれに、制御部１０によってオンオフされるアナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が並列接続されている。

変換係数決定部６１が図４の回路構成を有している場合、制御部１０によって、複数のアナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を制御することで、アナログスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のオン、オフの組み合わせを変えることによって、変換係数決定部６１の変換係数を変えることができる。したがって、変換係数決定部６１で実現可能な変換係数のバリエーションが多くなる。

ところで、本実施形態の照明装置は、各スイッチング素子Ｑａ〜ＱｃをＭＯＳＦＥＴにより構成してあるが、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えば、バイポーラトランジスタにより構成してもよい。また、図１（ａ）に示した構成では、光源部１を１つだけ備えているが、複数の光源部１を設けて１つの制御部１０によって複数の光源部１の光出力を同時に制御するようにしてもよい。この場合は、例えば、複数の光源部１を１つの配線基板の一面側に設けて器具本体に収納した照明器具とすることができる。また、上述の例では、１つのパッケージ２に全発光色のＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃを実装しているが、発光色の異なるＬＥＤチップ１ａ〜１ｃを個別のパッケージに実装し、これらのパッケージとは別に１つのフォトダイオード４を設けるようにしてもよい。また、各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｃを実装する実装部材は、上述のパッケージ２に限らず、例えば、セラミックパッケージでもよい。また、必ずしもパッケージは必要ではなく、平板状の実装基板や配線基板などにＬＥＤチップ１ａ〜１ｃを実装して、これらのＬＥＤチップ１ａ〜１ｃを覆う透光性の封止部を設けた構成としてもよい。

１光源部
１ａ，１ｂ，１ｃＬＥＤチップ
４フォトダイオード
６電流電圧変換回路
７Ａ／Ｄ変換器
８電源部
１０制御部
６１変換係数決定部
ＯＰ１演算増幅器
Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｃスイッチング素子
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ抵抗
ＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃアナログスイッチ

Claims

発光色が異なり発光効率が異なる複数種のＬＥＤチップを有し前記各ＬＥＤチップからの光の混色光を放射する光源部と、前記各ＬＥＤチップからの光を検出する１つのフォトダイオードと、電源部から前記各発光色の前記各ＬＥＤチップに同じ電流値の電流を各別に供給する各給電路ごとに１つずつ挿入された複数のスイッチング素子と、前記フォトダイオードの出力電流を電流電圧変換する電流電圧変換回路と、前記電流電圧変換回路のアナログの出力電圧をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力に基づいて前記各スイッチング素子それぞれをＰＷＭ制御することで前記各ＬＥＤチップそれぞれの光出力を各別に調節する制御部とを備え、前記電流電圧変換回路は、前記フォトダイオードのカソードが反転入力端子に接続されるとともにアノードが非反転入力端子に接続された演算増幅器と、前記演算増幅器の前記反転入力端子と出力端子との間に接続され電流電圧変換の変換係数を決定する変換係数決定部とを有し、前記変換係数決定部は、前記発光色の異なる前記ＬＥＤチップ間で前記電流電圧変換回路の出力電圧のダイナミックレンジが小さくなるように前記発光色の異なる前記ＬＥＤチップごとに変換係数を選択可能であり、前記制御部は、前記各発光色の前記ＬＥＤチップが前記発光色ごとに単独で点灯する期間が発生するように前記各スイッチング素子それぞれをＰＷＭ制御する機能と、前記期間に前記Ａ／Ｄ変換器による前記電流電圧変換回路の出力電圧のサンプリングが行われるように前記Ａ／Ｄ変換器を制御する機能と、前記期間において前記変換係数決定部が前記期間に点灯させる前記ＬＥＤチップの前記発光色に応じた前記変換係数となるように前記変換係数決定部を制御する機能とを有することを特徴とする照明装置。
前記変換係数決定部は、それぞれ抵抗と前記制御部によってオンオフされるアナログスイッチとが直列接続された複数の直列回路を並列接続した回路により構成されており、当該回路が、前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記出力端子との間に接続されてなり、前記各抵抗の抵抗値がそれぞれ前記変換係数に対応する抵抗値に設定されてなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記変換係数決定部は、前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記出力端子との間に、複数の抵抗を直列接続した直列回路が接続されてなり、前記各抵抗それぞれに、前記制御部によってオンオフされるアナログスイッチが並列接続されてなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。