JP6566293B2 - 照明システムおよび照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、照明システム、および、当該照明システムを用いた照明器具に関する。

従来、照明器具には、複数色の発光素子を有する光源部を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。当該特許文献１に記載の照明器具の光源は、複数の第一発光素子を直列に接続した第一発光素子列と、複数の第二発光素子を直列に接続した第二発光素子列とが並列に接続されている。第一発光素子と第二発光素子とは色温度が異なる。このような照明器具では、例えば、複数の発光素子列の間で発光比率を変化させることで、様々な調色を行うことができる。

特許第５４２６８０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の照明器具では調色の範囲が十分ではないという問題がある。そのため、照明器具において、さらに調色の範囲を広げることが要望されている。

そのため、本発明は、調色の範囲を広げることができる照明システムおよび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、本発明の一態様に係る照明システムは、１以上の第一発光素子が直列に接続される第一発光素子列と、前記第一発光素子列に並列に接続され、１以上の第二発光素子が直列に接続される第二発光素子列と、前記第一発光素子列および前記第二発光素子列を有する光源部に定電流を供給する定電流源と、前記第一発光素子列に直列に接続され、少なくとも前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを検出する第一検出回路と、前記第一検出回路において検出された電流の大きさに依存して前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを調整する電流調整回路と、所定の条件が満たされた場合に、前記第二発光素子列に流れる電流のうちの少なくとも一部を前記第一検出回路または前記電流調整回路に流すバイパス回路とを備える。

本発明の照明システムおよび照明器具によれば、調色の範囲を広げることができる。

比較例における照明器具の構成を示す図である。 比較例における照明器具の２つの発光素子列に流れる電流の大きさの一例を示すグラフである。 実施の形態における照明器具の外観の一例を示す斜視図である。 実施の形態における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。 実施の形態における光源の構成の一例を示す図である。 実施の形態における第一発光素子列および第二発光素子列に流れる電流と定電流との関係（調光パターン）の一例を示すグラフである。 実施の形態における調光パターンの他の一例を示すグラフである。 実施の形態における調光パターンの他の一例を示すグラフである。 実施の形態の変形例１における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。 実施の形態の変形例２における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。 実施の形態の変形例３における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。 実施の形態の変形例４における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。

（課題の詳細および本発明の基礎となった知見）
図１は、上記特許文献１に記載の比較例における照明器具の構成を示す図である。

上記特許文献１に記載の照明器具は、交流電源１３１と、調光器１１５と、整流平滑回路１３２と、定電流源１３３と、点灯回路１０１とを備えている。

交流電源１３１は、照明器具に交流電圧を供給する。調光器１１５は、外部からの調光操作に応じて整流平滑回路１３２への入力電圧を変化させることにより、点灯回路１０１に供給される電流の大きさを調整する回路である。整流平滑回路１３２への入力電圧を変化させることにより、結果的に、定電流源１３３から出力される電流の大きさを調整することができる。

点灯回路１０１は、寒色系ＬＥＤ列１２１と、暖色系ＬＥＤ列１２２と、ＬＥＤ列１２３と、バイポーラトランジスタ１２４と、抵抗素子１２５および１２６とを備えている。

点灯回路１０１は、寒色系ＬＥＤ列１２１とバイポーラトランジスタ１２４とが直列に接続された第一直列回路と、暖色系ＬＥＤ列１２２と抵抗素子１２６とが直列に接続された第二直列回路とが、並列に接続されている。ＬＥＤ列１２３は、当該並列回路に直列に接続されている。

ＬＥＤ列１２３は、直列に接続された２つのＬＥＤである。以下では、電流が流れる向きにおける先頭のＬＥＤのカソード端子をＬＥＤ列１２３のカソード端子と称し、最後尾のＬＥＤのアノード端子をＬＥＤ列１２３のアノード端子と称する。ＬＥＤ列１２３は、アノード端子が定電流源１３３の一端に、カソード端子がバイポーラトランジスタ１２４のコレクタ端子、抵抗素子１２５の一端および暖色系ＬＥＤ列１２２のアノード端子に接続されている。

抵抗素子１２５は、一端がＬＥＤ列１２３のカソード端子、バイポーラトランジスタ１２４のコレクタ端子および暖色系ＬＥＤ列１２２のアノード端子に、他端がバイポーラトランジスタ１２４のベース端子にそれぞれ接続されている。

バイポーラトランジスタ１２４は、ベース端子が抵抗素子１２５の他端に、エミッタ端子が寒色系ＬＥＤ列１２１のアノード端子に、コレクタ端子がＬＥＤ列１２３の出力ノード（カソード端子が接続されたノード）にそれぞれ接続されている。

寒色系ＬＥＤ列１２１は、直列に接続された４つの寒色系ＬＥＤである。以下では、先頭の寒色系ＬＥＤのカソード端子を寒色系ＬＥＤ列１２１のカソード端子と称し、最後尾の寒色系ＬＥＤのアノード端子を寒色系ＬＥＤ列１２１のアノード端子と称する。寒色系ＬＥＤ列１２１は、アノード端子がバイポーラトランジスタ１２４のエミッタ端子に、カソード端子が定電流源１３３の他端および抵抗素子１２６の一端にそれぞれ接続されている。

暖色系ＬＥＤ列１２２は、直列に接続された４つの暖色系ＬＥＤである。以下では、先頭の暖色系ＬＥＤのカソード端子を暖色系ＬＥＤ列１２２のカソード端子と称し、最後尾の暖色系ＬＥＤのアノード端子を暖色系ＬＥＤ列１２２のアノード端子と称する。暖色系ＬＥＤ列１２２は、アノード端子がＬＥＤ列１２３のカソード端子、バイポーラトランジスタ１２４のコレクタ端子および抵抗素子１２５の一端に、カソード端子が抵抗素子１２６の他端にそれぞれ接続されている。

抵抗素子１２６は、一端が定電流源１３３の他端および寒色系ＬＥＤ列１２１のカソード端子に、他端が暖色系ＬＥＤ列１２２のカソード端子にそれぞれ接続されている。

この照明器具は、バイポーラトランジスタ１２４が、暖色系ＬＥＤ列１２２に流れる電流の大きさに応じて抵抗値が変化する抵抗変化素子として機能する。バイポーラトランジスタ１２４の抵抗値が変化することにより、寒色系ＬＥＤ列１２１に流れる電流の大きさが変化する。

つまり、特許文献１の照明器具では、寒色系ＬＥＤ列１２１および暖色系ＬＥＤ列１２２に流れる電流の合計は定電流源１３３の出力電流の大きさと同じであり、暖色系ＬＥＤ列１２２に流れる電流の大きさに応じて寒色系ＬＥＤ列１２１および暖色系ＬＥＤ列１２２に流れる電流の比率を変化させることにより、調光制御を行っている。

図２は、特許文献１に記載の照明器具（比較例）における２つの発光素子列に流れる電流の大きさの一例を示すグラフである。図２において、縦軸は電流比を、横軸は定電流源１３３から出力される電流の大きさを示している。横軸は、最大値を１００％としたときの割合（％）を示している。

図２に示すように、特許文献１に記載の照明器具では、定電流源１３３からの定電流の大きさが大きくなるほど、寒色系ＬＥＤ列１２１に流れる電流の比率が大きくなり暖色系ＬＥＤ列１２２に流れる電流の比率は小さくなる。

ここで、図２から分かるように、特許文献１に記載の照明器具では、定電流源１３３の出力開始時（０％）を除き、常に、寒色系ＬＥＤ列１２１および暖色系ＬＥＤ列１２２の両方が点灯している。特許文献１に記載の照明器具では、点灯直後において、暖色系ＬＥＤ列１２２の色を鮮明にしたい場合であっても、寒色系ＬＥＤ列１２１も点灯してしまい、暖色系の色に僅かに寒色系の色が混合された調色となる。

このため、調色の範囲をより広げることが要望されている。

以下では、本発明の実施の形態に係る照明システムおよび照明器具について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

（実施の形態）
実施の形態の照明システムおよび当該照明システムを備えた照明器具について、図３〜図６、図７Ａおよび図７Ｂを用いて説明する。

図３は、本実施の形態における照明器具の外観の一例を示す斜視図である。図３に示す照明器具８０は、ダウンライトであり、回路ボックス８１と、灯体８２と、配線８３とを備えている。回路ボックス８１は、照明器具８０を構成する回路（定電流源、三端子レギュレータ、電流調整回路および電流検出回路）を収納する。灯体８２は、光源部２０Ａを収納する。配線８３は、照明器具８０を構成する回路と光源部とを繋ぐ配線である。

［１．照明器具の構成］
図４は、本実施の形態における照明器具８０の回路構成の一例を示す回路図である。照明器具８０は、調光機能を備えた器具であり、図４に示すように、調光器４０と、照明システム１Ａとを備え、交流電源５０から電源が供給されている。

交流電源５０は、例えば、外部商用電源である。

調光器４０は、ここでは、位相制御方式の調光器であり、照明コントローラ（図示せず）からの制御信号に応じて、定電流源３０に入力させる交流電圧の位相（ＯＮ位相）の範囲を調整する。位相の範囲が大きいほど、定電流源３０から出力される定電流Ｉ０の大きさは大きくなる。照明コントローラでは、照明器具の明るさを複数段階に操作でき、ユーザにより操作されたときに変更後の明るさを示す制御信号を調光器４０に出力する。調光器４０は、当該制御信号に応じて上述した位相の範囲を調整する。なお、調光器４０は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御方式等、他の制御方式の調光器であっても構わない。

［１−１．照明システムの構成］
照明システム１Ａは、色温度の異なる複数の光源（発光素子列）を備えており、定電流源３０から出力される定電流の大きさという１つのパラメータの変更に応じて、出力する光の調色を行うシステムである。照明システム１Ａでは、定電流を複数の発光素子列に分配するように構成されており、複数の発光素子列の各々に流す電流の比率を変化させて各発光素子列の明るさを調整することにより、調色を行う。

照明システム１Ａは、図４に示すように、定電流源３０と、光源部２０Ａと、三端子レギュレータＶｒｅｇと、第一検出回路（抵抗素子Ｒｄ１）と、第二検出回路と、定電流検出回路（抵抗素子Ｒｄ０）と、電流調整回路１０Ａと、バイパス回路とを備える。

［定電流源］
定電流源３０は、光源部２０Ａに、つまり、並列に接続された第一発光素子列ＬＥＤＧ１および第二発光素子列ＬＥＤＧ２に定電流Ｉ０を供給する。上述したように、調光器４０は、交流電源５０のうち、定電流源３０に入力させる交流電圧の位相（ＯＮ位相）の範囲を調整する。定電流源３０は、図示しないが、昇圧または降圧回路、整流回路および平滑回路等を有し、入力された交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧に応じた大きさの定電流Ｉ０（直流電流）を光源部２０Ａに対して供給する。

［光源部］
光源部２０Ａは、ここでは、並列に接続された第一発光素子列ＬＥＤＧ１および第二発光素子列ＬＥＤＧ２を備えて構成されている。

第一発光素子列ＬＥＤＧ１は、直列に接続された４個の同種のＬＥＤを備えている。当該４個のＬＥＤは、第一発光素子の一例である。第一発光素子列ＬＥＤＧ１を構成する４個のＬＥＤは、色温度が２７００Ｋのいわゆる電球色のＬＥＤである。なお、第一発光素子列ＬＥＤＧ１を構成するＬＥＤの順電圧は全て同じである。

以下では、第一発光素子列ＬＥＤＧ１の電流が流れる向きにおける先頭のＬＥＤのカソード端子を第一発光素子列ＬＥＤＧ１のカソード端子と称し、電流が流れる向きにおける４番目のＬＥＤのアノード端子を第一発光素子列ＬＥＤＧ１のアノード端子と称する。第一発光素子列ＬＥＤＧ１は、アノード端子がノードＮ１に、カソード端子がノードＮ３にそれぞれ接続されている。また、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流を電流Ｉ１とする。

第二発光素子列ＬＥＤＧ２は、直列に接続された５個の同種のＬＥＤを備えている。当該５個のＬＥＤは、第二発光素子の一例である。第二発光素子列ＬＥＤＧ２を構成する５個のＬＥＤは、色温度が５０００Ｋのいわゆる昼白色のＬＥＤである。なお、第二発光素子列ＬＥＤＧ２を構成するＬＥＤの順電圧は全て同じであり、ここでは、第一発光素子列ＬＥＤＧ１を構成するＬＥＤの順電圧と同じである。

以下では、第二発光素子列ＬＥＤＧ２の電流が流れる向きにおける先頭のＬＥＤのカソード端子を第二発光素子列ＬＥＤＧ２のカソード端子と称し、電流が流れる向きにおける５番目のＬＥＤのアノード端子を第二発光素子列ＬＥＤＧ２のアノード端子と称する。第二発光素子列ＬＥＤＧ２は、アノード端子がノードＮ１に、カソード端子がノードＮ５にそれぞれ接続されている。また、第二発光素子列ＬＥＤＧ２に流れる電流を電流Ｉ２とする。

本実施の形態では、第一発光素子列ＬＥＤＧ１のＬＥＤの個数が、第二発光素子列ＬＥＤＧ２のＬＥＤの個数よりも少なくなっている。つまり、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に属する１以上のＬＥＤの各々の順電圧の和より、第二発光素子列ＬＥＤＧ２に属する１以上のＬＥＤの各々の順電圧の和の方が大きい。このため、ノードＮ１とノードＮ２との間の電圧差が、第一発光素子列ＬＥＤＧ１の順電圧の和より大きく第二発光素子列ＬＥＤＧ２の順電圧の和よりも小さいときは、第一発光素子列ＬＥＤＧ１には電流が流れるが第二発光素子列ＬＥＤＧ２には電流が流れないことになる。つまり、本実施の形態では、第一発光素子列ＬＥＤＧ１を点灯させ、第二発光素子列ＬＥＤＧ２を消灯させる調光が可能になる。

図５は、本実施の形態における第一発光素子列ＬＥＤＧ１および第二発光素子列ＬＥＤＧ２の配置の一例を示す断面図である。円錐台状の基台上に、第一発光素子列ＬＥＤＧ１および第二発光素子列ＬＥＤＧ２が配置されている。第一発光素子列ＬＥＤＧ１を構成する４個のＬＥＤは、基台の斜面に分散して配置されている（図５では２つのＬＥＤを例示している）。第二発光素子列ＬＥＤＧ２は、基台の上面に分散して配置されている（図５では３つのＬＥＤを例示している）。このように、第一発光素子列ＬＥＤＧ１および第二発光素子列ＬＥＤＧ２を配置する角度および位置を調整することにより、第一発光素子列ＬＥＤＧ１および第二発光素子列ＬＥＤＧ２の配光性を異ならせることができる。

［三端子レギュレータ］
三端子レギュレータＶｒｅｇは、定電圧を生成する回路であり、入力端子ＩＮがノードＮ１に、出力端子ＯＵＴがノードＮ７に接続されている。入力端子ＩＮと接地端子ＧＮＤとの間にはコンデンサＣ２が接続されている。出力端子ＯＵＴと接地端子ＧＮＤとの間にはコンデンサＣ３が接続されている。

［第一検出回路］
第一検出回路は、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流Ｉ１の大きさを検出する回路である。第一検出回路は、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に直列に接続されている。より詳細には、第一検出回路は、本実施の形態では、一端がノードＮ４に、他端がノードＮ２にそれぞれ接続された抵抗素子Ｒｄ１である。

ノードＮ４は、電流調整回路１０Ａを構成するトランジスタＱ１のソース端子、電流調整回路１０Ａを構成するオペアンプＯＰ１のマイナス側入力端子、および、バイパス回路が接続されているノードである。

［第二検出回路］
第二検出回路は、第二発光素子列ＬＥＤＧ２に流れる電流Ｉ２の大きさを検出する回路である。第二検出回路は、第二発光素子列ＬＥＤＧ２に直列に接続されている。より詳細には、第二検出回路は、本実施の形態では、一端がノードＮ５に、他端がノードＮ２にそれぞれ接続された抵抗素子Ｒｄ２である。ノードＮ５は、バイパス回路が接続されるノードである。

［定電流検出回路］
定電流検出回路は、定電流Ｉ０の大きさを検出する回路である。定電流検出回路は、本実施の形態では、一端がノードＮ２に、他端が定電流源３０の低電圧側端子（ノードＮ６）に接続された抵抗素子Ｒｄ０である。

ノードＮ２の電圧は、抵抗素子Ｒｄ０の抵抗値をＲ０とすると、定電流源３０の低電圧側端子（ノードＮ６）の電圧に抵抗素子Ｒｄ０における電圧降下を加算した電圧となる。

したがって、オペアンプＯＰ１のマイナス側入力端子には、定電流源３０の低電圧側端子（ノードＮ６）の電圧に、抵抗素子Ｒｄ０における電圧降下に相当する電圧と、第一検出回路である抵抗素子Ｒｄ１における電圧降下に相当する電圧とを加算した電圧が入力されることになる。

抵抗素子Ｒｄ０における電圧降下に相当する電圧は、抵抗素子Ｒｄ０の抵抗値をＲ０とすると、Ｒ０×Ｉ０で表わされる。抵抗素子Ｒｄ１における電圧降下に相当する電圧は、抵抗素子Ｒｄ１の抵抗値をＲ１、バイパス回路から供給される電流をＩｂとすると、Ｒ１×（Ｉ１＋Ｉｂ）となる。定電流源３０の低電圧側端子（ノードＮ６）の電圧を接地電圧とすると、オペアンプＯＰ１のマイナス側入力端子には、Ｒ０×Ｉ０＋Ｒ１×（Ｉ１＋Ｉｂ）の電圧が入力される。

［バイパス回路］
バイパス回路は、所定の条件が満たされた場合に、第二発光素子列ＬＥＤＧ２に流れる電流のうちの少なくとも一部を第一検出回路に流す回路である。具体的には、バイパス回路は、ダイオードＤ１と抵抗素子Ｒｂとを直列に接続した回路である。ダイオードＤ１は、カソード端子がノードＮ４に、アノード端子が抵抗素子Ｒｂの一端にそれぞれ接続されている。抵抗素子Ｒｂは、一端がダイオードＤ１のアノード端子に、他端がノードＮ５にそれぞれ接続されている。

上記構成により、所定の条件は、ノードＮ５の電圧＞ノードＮ４の電圧＋ダイオードＤ１の順電圧となる条件となる。言い換えると、所定の条件は、第二発光素子列における電圧降下が、第一発光素子列における電圧降下からダイオードＤ１の順電圧を引いた値よりも小さくなる条件となる。バイパス回路は、ノードＮ５の電圧が、ノードＮ４の電圧とダイオードＤ１の順電圧との和よりも大きくなった場合に（所定の条件が満たされた場合に）、第二発光素子列ＬＥＤＧ２に流れる電流のうちの少なくとも一部を第一検出回路に流す。

［電流調整回路］
電流調整回路１０Ａは、第一検出回路において検出された電流の大きさに依存して第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流の大きさを調整する回路である。より詳細には、電流調整回路１０Ａは、第一検出回路において検出された電流の大きさと基準値とを比較することにより、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流の大きさを変化させる。なお、本実施の形態の電流調整回路１０Ａは、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流の大きさに加え、定電流検出回路において検出された定電流の大きさに応じて、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流の大きさを調整する。

電流調整回路１０Ａは、図４に示すように、分圧回路と、トランジスタＱ１と、比較演算増幅回路とを備えて構成されている。

分圧回路は、三端子レギュレータＶｒｅｇから出力された定電圧から基準電圧Ｖｒｅｆを生成する回路であり、定電圧を分圧した電圧をオペアンプＯＰ１のプラス側入力端子に出力する。分圧回路は、抵抗素子Ｒｉ１およびＲｉ２の直列回路で構成されており、抵抗素子Ｒｉ１とＲｉ２の接続ノードであるノードＮ８が出力ノードとなっている。抵抗素子Ｒｉ１は、一端がノードＮ６に、他端がノードＮ８にそれぞれ接続されている。抵抗素子Ｒｉ２は、一端がノードＮ７（三端子レギュレータＶｒｅｇの出力端子ＯＵＴが接続されたノード）に、他端がノードＮ８にそれぞれ接続されている。

基準電圧Ｖｒｅｆは、（三端子レギュレータＶｒｅｇの出力電圧）×Ｒｉ１／（Ｒｉ１＋Ｒｉ２）で求められる電圧となる。

トランジスタＱ１は、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流を調整するトランジスタである。トランジスタＱ１は、ＭＯＳＦＥＴであり、ゲート端子が比較演算増幅回路の出力端子（ノードＮ９）に、ドレイン端子が第一発光素子列ＬＥＤＧ１のカソード端子（ノードＮ３）に、ソース端子がオペアンプＯＰ１のマイナス側入力端子および抵抗素子Ｒｄ１の一端（ノードＮ４）にそれぞれ接続されている。つまり、第一発光素子列ＬＥＤＧ１と、トランジスタＱ１のドレイン端子およびソース端子と、第一検出回路である抵抗素子Ｒｄ１とが、ノードＮ１とノードＮ２との間で直列に接続されている。

比較演算増幅回路は、抵抗素子Ｒｄ１および抵抗素子Ｒｄ０での電圧降下と基準値とを比較し、当該比較結果に応じた電圧をトランジスタＱ１の制御端子（＝ゲート端子）に印加する回路である。比較演算増幅回路は、ここでは、プラス側入力端子が分圧回路の出力ノード（ノードＮ８）に、マイナス側入力端子が第一検出回路の出力ノードであるノードＮ４に、出力端子がトランジスタＱ１のゲート端子にそれぞれ接続されたオペアンプＯＰ１である。オペアンプＯＰ１のマイナス側入力端子と出力端子との間には、抵抗素子Ｒｉ３が接続されている。

オペアンプＯＰ１のマイナス側入力端子には、上述したように、定電流源３０の接地電圧に、抵抗素子Ｒｄ０における電圧降下に相当する電圧（Ｒ０×Ｉ０）と、抵抗素子Ｒｄ１における電圧降下に相当する電圧（Ｒ１×（Ｉ１＋Ｉｂ））とを加算した電圧が入力される。オペアンプＯＰ１は、抵抗素子Ｒｄ１における電圧降下（Ｒ１×Ｉ１）および抵抗素子Ｒｄ０における電圧降下（Ｒ１×（Ｉ１＋Ｉｂ））と、基準電圧Ｖｒｅｆ（＝基準値）とを比較する。オペアンプＯＰ１は、マイナス側入力端子に入力された電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さい場合は、マイナス側入力端子と基準電圧Ｖｒｅｆとの差分に応じた大きさのＨレベルの信号を出力する。オペアンプＯＰ１は、マイナス側入力端子に入力された電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合は、Ｌレベルの信号を出力する。

［２．動作］
電流調整回路１０Ａの動作について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態における第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流Ｉ１および第二発光素子列ＬＥＤＧ２に流れる電流Ｉ２と定電流との関係の一例を示すグラフである。図６では、横軸が定電流Ｉ０の大きさ、縦軸が電流Ｉ１およびＩ２の大きさを示している。

図６では、電流Ｉ２が０になる範囲Ｚ１、電流Ｉ１および電流Ｉ２の両方が０より大きくなる範囲Ｚ２およびＺ３、電流Ｉ１が０になる範囲Ｚ４がある。

（１）範囲Ｚ１
範囲Ｚ１は、定電流Ｉ０の大きさが第一閾値以下である範囲である。範囲Ｚ１では、第一発光素子列ＬＥＤＧ１が点灯し、第二発光素子列ＬＥＤＧ２が消灯している。

このとき、Ｖｒｅｆ≧（Ｒ０＋Ｒ１）×Ｉ０となることから、第一閾値は、Ｖｒｅｆ／（Ｒ０＋Ｒ１）となる。範囲Ｚ１において、電流調整回路１０Ａは、第二発光素子列ＬＥＤＧ２に流れる電流Ｉ２が０となるように、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流Ｉ１の大きさを変化させる。

範囲Ｚ１では、オペアンプＯＰ１のマイナス側入力端子の電圧Ｖ₋は、Ｖｒｅｆよりも十分に小さいため、オペアンプＯＰ１の出力電圧はいわゆるＨレベルに固定される。これにより、トランジスタＱ１は、線形領域で動作する（いわゆるドレインソース間の抵抗値が非常に小さくなる）。

言い換えると、範囲Ｚ１は、第二発光素子列ＬＥＤＧ２の順電圧の和が、第一発光素子列ＬＥＤＧ１の順電圧の和に抵抗素子Ｒｄ１における電圧降下を加算した電圧よりも小さい範囲であり、第二発光素子列ＬＥＤＧ２の電流Ｉ２が０になっている。

（２）範囲Ｚ２
範囲Ｚ２は、定電流Ｉ０の大きさが第一閾値よりも大きく第二閾値よりも小さい範囲（範囲Ｚ２＋Ｚ３）のうち、バイパス回路から電流が供給されない範囲（所定の条件が満たされない範囲）である。なお、第二閾値は、第一閾値よりも大きい。範囲Ｚ２では、第一発光素子列ＬＥＤＧ１および第二発光素子列ＬＥＤＧ２の両方が点灯している。

範囲Ｚ２では、（Ｒ０＋Ｒ１）×Ｉ０＞Ｖｒｅｆ＞Ｒ０×Ｉ０、かつ、Ｒ１×Ｉ１＞Ｒ２×Ｉ２＋Ｖｄとなる。ＶｄはダイオードＤ１の順電圧である。範囲Ｚ２において、電流調整回路１０Ａは、定電流Ｉ０が大きくなるほど、電流Ｉ１が小さく、電流Ｉ２が大きくなるように、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流の大きさを制御する。

範囲Ｚ２では、オペアンプＯＰ１のマイナス側入力端子の電圧Ｖ₋とプラス側入力端子の電圧Ｖｒｅｆとの差が比較的小さくなるため、オペアンプＯＰ１の出力電圧は小さくなる。このため、トランジスタＱ１は、飽和領域で動作する（いわゆる可変抵抗素子として動作する）。

具体的には、オペアンプＯＰ１は、基準電圧Ｖｒｅｆが電圧Ｖ₋よりも大きい場合において、基準電圧Ｖｒｅｆと電圧Ｖ₋との差が大きいほど、出力電圧の大きさが大きくなる。ここで、電圧Ｖ₋は、Ｒ１×Ｉ１＋Ｒ０×Ｉ０で表わされる。

電流Ｉ１が小さいほど、抵抗素子Ｒｄ０およびＲｄ１における電圧降下が小さくなり、基準電圧Ｖｒｅｆと電圧Ｖ₋との差が大きくなる。そうすると、オペアンプＯＰ１の出力電圧、つまり、トランジスタＱ１のゲート端子の電圧は大きくなる。トランジスタＱ１のゲート端子の電圧が大きくなると、トランジスタＱ１の抵抗値が小さくなり、電流Ｉ１は大きくなる。

電流Ｉ１が大きいほど、抵抗素子Ｒｄ０およびＲｄ１における電圧降下が大きくなり、基準電圧Ｖｒｅｆと電圧Ｖ₋との差が小さくなる。そうすると、オペアンプＯＰ１の出力電圧、つまり、トランジスタＱ１のゲート端子の電圧は小さくなる。トランジスタＱ１のゲート端子の電圧が小さくなると、トランジスタＱ１の抵抗値が大きくなり、電流Ｉ１は小さくなる。

つまり、範囲Ｚ２では、電流調整回路１０Ａは、電圧Ｖ₋が基準電圧Ｖｒｅｆになるように、トランジスタＱ１のゲート電圧を調整する。言い換えると、電流調整回路１０Ａは、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流Ｉ１が、以下の式１に示す値になるようにトランジスタＱ１のゲート電圧を調整する。

Ｉ１＝（Ｖｒｅｆ−Ｒ０×Ｉ０）／Ｒ１・・・（式１）

（３）範囲Ｚ３
範囲Ｚ３は、定電流Ｉ０の大きさが第一閾値よりも大きく第二閾値よりも小さい範囲（範囲Ｚ２＋Ｚ３）のうち、バイパス回路から電流が供給される範囲（所定の条件が満たされる範囲）である。範囲Ｚ３では、第一発光素子列ＬＥＤＧ１および第二発光素子列ＬＥＤＧ２の両方が点灯している。

範囲Ｚ３では、（Ｒ０＋Ｒ１）×Ｉ０＜Ｖｒｅｆ＜Ｒ０×Ｉ０、かつ、Ｒ１×（Ｉ１＋Ｉｂ）≦Ｒ２×（Ｉ２−Ｉｂ）＋Ｖｄとなる。範囲Ｚ３では、電流調整回路１０Ａは、範囲Ｚ２の場合と同様に、定電流Ｉ０が大きくなるほど、電流Ｉ１が小さく、電流Ｉ２が大きくなるように、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流の大きさを制御する。なお、範囲Ｚ２とＺ３とでは、電流Ｉ１および電流Ｉ２のグラフの傾きが異なる。

範囲Ｚ３におけるオペアンプＯＰ１の動作は、基本的には、範囲Ｚ２での動作と同じである。範囲Ｚ３では、電流調整回路１０Ａは、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流Ｉ１が、以下の式２に示す値になるようにトランジスタＱ１のゲート電圧を調整する。

Ｉ１＝（Ｖｒｅｆ−Ｒ０×Ｉ０）／Ｒ１−Ｉｂ・・・（式２）

（４）範囲Ｚ４
範囲Ｚ４は、定電流Ｉ０の大きさが第二閾値以上となる範囲である。範囲Ｚ４では、第一発光素子列ＬＥＤＧ１が消灯し、第二発光素子列ＬＥＤＧ２が点灯している。

このとき、Ｖｒｅｆ≦Ｒ０×Ｉ０となることから、第二閾値は、Ｖｒｅｆ／Ｒ０となる。範囲Ｚ４では、電流調整回路１０Ａは、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流Ｉ１の大きさを０にする。

範囲Ｚ４では、定電流検出回路である抵抗素子Ｒｄ０における電圧降下が、基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きくなる。このとき、オペアンプＯＰ１では、プラス側入力端子の電圧（基準電圧Ｖｒｅｆ）がマイナス側入力端子の電圧Ｖ₋よりも小さくなり、オペアンプＯＰ１の出力電圧はＬレベルに固定される。そのため、トランジスタＱ１はオフ状態になり、第一発光素子列ＬＥＤＧ１の電流Ｉ１が０になる。

［３．効果等］
本実施の形態の照明システム１Ａは、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流Ｉ１の大きさを検出する第一検出回路と、第二発光素子列ＬＥＤＧ２に流れる電流Ｉ２の大きさを検出する第二検出回路と、電流Ｉ２の一部を第一検出回路に流すバイパス回路と、第一検出回路において検出された電流の大きさに依存して第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流の大きさを調整する電流調整回路１０Ａとを備えている。

これにより、第一発光素子列ＬＥＤＧ１が消灯し、第二発光素子列ＬＥＤＧ２が点灯している状態（範囲Ｚ４）を作り出すことができ、調色の範囲を広げることができる。

さらに、照明システム１Ａでは、第一発光素子列ＬＥＤＧ１の順電圧の和より、第二発光素子列ＬＥＤＧ２の順電圧の和の方が大きくなっているため、第一発光素子列ＬＥＤＧ１が点灯し、第二発光素子列ＬＥＤＧ２が消灯している状態を作り出すことができる。これにより、調色の範囲をさらに拡大させることができる。

言い換えると、電流調整回路１０Ａは、定電流Ｉ０の大きさが第一閾値以下の場合に、第二発光素子列ＬＥＤＧ２に流れる電流Ｉ２が０になるように、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流Ｉ１の大きさを調整する。さらに、電流調整回路１０Ａは、定電流Ｉ０の大きさが第二閾値以上の場合に、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流Ｉ１が０になるように、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に流れる電流Ｉ１の大きさを調整する。

これにより、第一発光素子列ＬＥＤＧ１だけが点灯している範囲Ｚ１、第一発光素子列ＬＥＤＧ１および第二発光素子列ＬＥＤＧ２の両方が点灯している範囲Ｚ２、第二発光素子列ＬＥＤＧ２だけが点灯している範囲Ｚ４を設けることができる。つまり、比較例にはない範囲Ｚ１および範囲Ｚ４の状態を作り出すことができ、比較例よりも調色の範囲を拡大することができている。

また、本実施の形態では、第一発光素子列ＬＥＤＧ１の配光性と、第二発光素子列ＬＥＤＧ２の配光性は異なっている。図５に示すような配置にすれば、第一発光素子列ＬＥＤＧ１を間接照明として、第二発光素子列ＬＥＤＧ２を直接照明として利用することができる。より詳細には、照明システム１Ａでは、照度が低い場合は、第一発光素子列ＬＥＤＧ１が点灯させて第一発光素子列ＬＥＤＧ１の暖色系の色に近い色の光による間接照明が実現でき、照度が高い場合は、第二発光素子列ＬＥＤＧ２を点灯させて第二発光素子列ＬＥＤＧ２の寒色系の色に近い色の光による直接照明が実現でき、照明システムの演出効果をさらに高めることが可能になる。

さらに、本実施の形態の照明システム１Ａは、バイパス回路を設けたことにより、図６に示すように、第一発光素子列ＬＥＤＧ１および第二発光素子列ＬＥＤＧ２の両方が点灯している範囲において、照度の変化量を変えることができる。これにより、人がより快適に感じる調色を実現することができる。

図７Ａおよび図７Ｂは、実施の形態における所望の調色カーブを実現するための各発光素子列の調光パターン（以下、「調光パターン」と称する）の他の一例を示すグラフである。図７Ａおよび図７Ｂは、図６に対し、抵抗素子（Ｒｄ０〜Ｒｄ２）の抵抗値の値を変化させた場合を例示している。このように、抵抗素子の抵抗値の設定により、照明器具の種類に応じた調光を得ることができる。

［４．変形例］
図８は、実施の形態の変形例１における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。上記実施の形態の電流調整回路１０Ａは、バイパス回路のダイオードＤ１のカソード端子をノードＮ４に接続しているが、本変形例の照明システム１Ｂを構成する電流調整回路１０Ｂは、オペアンプＯＰ１のプラス側入力端子に接続している。

図９は、実施の形態の変形例２における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。本変形例の照明システム１Ｃを構成する電流調整回路１０Ｃは、上記実施の形態の電流調整回路１０Ａのバイパス回路に増幅回路Ａｍｐ１が追加された構成となっている。増幅回路Ａｍｐ１は、ダイオードＤ１と抵抗素子Ｒｂの間に接続されている。言い換えると、増幅回路Ａｍｐ１は、出力端子がダイオードＤ１のアノード端子に、入力端子が抵抗素子Ｒｂの一端にそれぞれ接続されている。

図１０は、実施の形態の変形例３における照明システムの回路構成の一例を示す回路図である。本変形例の照明システム１Ｄを構成する電流調整回路１０Ｄは、変形例１の電流調整回路１０Ｂに、増幅回路Ａｍｐ２が追加された構成となっている。

増幅回路Ａｍｐ２は、ダイオードＤ１とノードＮ８（オペアンプＯＰ１のプラス側入力端子が接続されるノード）との間に接続されている。言い換えると、増幅回路Ａｍｐ２は、出力端子がノードＮ８に、入力端子がダイオードＤ１のカソード端子にそれぞれ接続されている。

変形例１〜３の場合においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

（その他）
以上、本発明に係る照明システムおよび照明器具について、上記実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

（１）例えば、上記の実施の形態および変形例１〜３では、第一発光素子および第二発光素子がＬＥＤである場合を例に説明したが、これに限るものではない。第一発光素子および第二発光素子は、有機ＥＬ素子等、他の発光素子であっても構わない。

（２）上記の実施の形態および変形例１〜３では、第一発光素子および第二発光素子の一例であるＬＥＤの順電圧の大きさが全て同じ（同種）である場合を例に説明したが、これに限るものではない。第一発光素子列の順電圧の和＜最終段の発光素子列の順電圧の和となっていることが好ましい。

（３）上記実施の形態では、照明システムが、色温度および配光性の両方が異なる複数の発光素子列を備える場合について説明したが、これに限られるものではない。照明システムは、例えば、色温度のみ、あるいは、配光性のみが異なる複数の発光素子列を備える等、他の構成であっても構わない。

（４）上記実施の形態および変形例１〜３では、第一発光素子列ＬＥＤＧ１を構成するＬＥＤの数を４個、第二発光素子列ＬＥＤＧ２を構成するＬＥＤの数を５個としたが、これに限るものではない。

なお、実施の形態および変形例１〜３において、順電圧の和の差により、第一発光素子列ＬＥＤＧ１に対して第二発光素子列ＬＥＤＧ２の発光開始タイミングをずらしているため、第二発光素子列ＬＥＤＧ２のＬＥＤの数は、第一発光素子列ＬＥＤＧ１のＬＥＤの数よりも多いことが好ましい。

（５）実施の形態および変形例１〜３では、定電流検出回路を設けたが、定電流検出回路は必須構成ではない。

（６）実施の形態および変形例１〜３に対し、さらに、定電流Ｉ０が流れる配線ラインに、発光素子列を設けても構わない。

図１１は、定電流Ｉ０が流れる配線ラインに発光素子列を設けた場合（実施の形態の変形例４）における照明システムの回路構成の一例を示す図である。図１１に示す照明システム１Ｅは、定電流源３０と、光源部２０Ａと、三端子レギュレータＶｒｅｇと、第一検出回路と、定電流検出回路と、電流調整回路１０Ａと、発光素子列ＬＥＤＧ０とを備える。発光素子列ＬＥＤＧ０を備える以外は、実施の形態１と同じである。

（７）上記実施の形態および変形例１〜３では、発光素子列が２列である場合を例に説明したが、３以上の発光素子列を備えていても構わない。この場合、１以上の発光素子列に電流調整回路が設けられていればよい。言い換えると、１以上の発光素子列に対しては電流調整回路が設けられない構成であっても構わない。

（８）上記実施の形態および変形例１〜３では、照明器具がダウンライトである場合を例に説明したが、投光器あるいは室内照明等、任意の器具に適用することができる。

（９）その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 照明システム
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 電流調整回路
２０Ａ 光源部
３０ 定電流源
４０ 調光器
８０ 照明器具
Ｉ０ 定電流
ＬＥＤＧ１ 第一発光素子列
ＬＥＤＧ２ 第二発光素子列
ＯＰ１ オペアンプ
Ｑ１ トランジスタ
Ｒｄ１ 抵抗素子（第一検出回路）
Ｒｄ２ 抵抗素子（第二検出回路）

Claims (11)

1. １以上の第一発光素子が直列に接続される第一発光素子列と、
   前記第一発光素子列に並列に接続され、１以上の第二発光素子が直列に接続される第二発光素子列と、
   前記第一発光素子列および前記第二発光素子列を有する光源部に定電流を供給する定電流源と、
   前記第一発光素子列に直列に接続され、少なくとも前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを検出する第一検出回路と、
   前記第一検出回路において検出された電流の大きさに依存して前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを調整する電流調整回路と、
   所定の条件が満たされた場合に、前記第二発光素子列に流れる電流のうちの少なくとも一部を前記第一検出回路または前記電流調整回路に流すバイパス回路とを備える、
   照明システム。
2. 前記第一発光素子列に属する前記１以上の第一発光素子の各々の順電圧の和より、前記第二発光素子列に属する前記１以上の第二発光素子の各々の順電圧の和の方が大きい、
   請求項１に記載の照明システム。
3. 前記電流調整回路は、前記定電流の大きさが第一閾値以下である場合に、前記第二発光素子列に流れる電流の大きさが０となるように、前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを変化させる、
   請求項１または２に記載の照明システム。
4. 前記電流調整回路は、前記定電流の大きさが前記第一閾値より大きい第二閾値以上の場合に、前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを０にする、
   請求項３に記載の照明システム。
5. 前記電流調整回路は、前記第一検出回路において検出された電流の大きさと基準値とを比較することにより、前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを変化させる、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の照明システム。
6. 前記バイパス回路は、前記第二発光素子列に流れる電流のうちの少なくとも一部を前記第一検出回路に対して流し、
   前記照明システムは、さらに、前記第二発光素子列に直列に接続され、前記第二発光素子列に流れる電流のうちの少なくとも他の一部の大きさを検出する第二検出回路と、
   前記電流調整回路は、前記第一検出回路において検出された電流の大きさに加え、前記第二検出回路において検出された電流の大きさに応じて、前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを変化させる、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の照明システム。
7. 前記電流調整回路は、前記第一検出回路において検出された電流の大きさと基準値とを比較することにより、前記第一発光素子列に流れる電流の大きさを変化させ、
   前記バイパス回路は、前記第二発光素子列に流れる電流のうちの少なくとも一部を前記電流調整回路に対して流すことにより、前記基準値を前記第二検出回路における検出結果に応じて変化させる、
   請求項６に記載の照明システム。
8. 前記１以上の第一発光素子の色温度は、前記１以上の第二発光素子列の色温度よりも低い、
   請求項１〜７の何れか１項に記載の照明システム。
9. 前記第一発光素子列の配光特性と前記第二発光素子列の配光特性とが異なる、
   請求項１〜８の何れか１項に記載の照明システム。
10. 前記バイパス回路は、前記所定の条件として、前記第二発光素子列における電圧降下が前記第一発光素子列における電圧降下よりも小さい場合に、前記第二発光素子列に流れる電流のうちの少なくとも一部を前記第一検出回路または前記電流調整回路に流す、
    請求項１〜９の何れか１項に記載の照明システム。
11. 請求項１〜９の何れか１項に記載の照明システムと、
    前記定電流源の前記定電流の大きさを制御する調光器とを備える、
    照明器具。

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