JP2009274657A - Illuminating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の光色の半導体発光素子を持ち、これらの半導体発光素子の光色を混色することによって所望の発光色による空間照明を行う照明装置に関するものである。 The present invention relates to an illumination device that has a plurality of light-emitting semiconductor light-emitting elements and performs spatial illumination with a desired light-emitting color by mixing the light colors of these semiconductor light-emitting elements.
店舗や劇場等の演出性の向上から照明装置による照明光の可変色制御への要求は高くなっている。また、照明光と生理現象との関連から快適な空間照明に対する関心も高まっている。 The demand for variable color control of illumination light by an illuminating device has been increasing from the improvement of stage performance in stores and theaters. In addition, interest in comfortable space illumination is increasing due to the relationship between illumination light and physiological phenomena.
一方、近年の半導体発光素子の高効率化によって、光の3原色を半導体発光素子により高効率で発光できるようになっており、3原色の3個の半導体発光素子を用いた照明装置が採用されるようになっている。この場合、3原色の各々の3個の半導体発光素子を調光状態で点灯させて所望の色に可変色制御する。 On the other hand, with the recent increase in efficiency of semiconductor light emitting elements, the three primary colors of light can be emitted with high efficiency by the semiconductor light emitting elements, and an illumination device using three semiconductor light emitting elements of the three primary colors has been adopted. It has become so. In this case, each of the three semiconductor light emitting elements of the three primary colors is lit in a dimming state, and variable color control is performed to a desired color.
ここで、複数の発光ダイオード(LED)に対して単独の発光ダイオードで出射される発色光ごとに照度を検出し、検出した照度が基準値と一致するように各発光ダイオードへの電力を補正し、発色光ごとに異なる経年変化が発生した場合であっても、混色光の照度変化及び色変化の低減を容易かつ短時間で行うようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 Here, the illuminance is detected for each colored light emitted by a single light emitting diode for a plurality of light emitting diodes (LEDs), and the power to each light emitting diode is corrected so that the detected illuminance matches the reference value. Even when a different secular change occurs for each colored light, there is one in which the illuminance change and the color change of the mixed color light are easily and quickly reduced (see, for example, Patent Document 1).
すなわち、特許文献1のものは、複数の発光ダイオードの照度をそれぞれ光センサで検出し、初期から寿命末期までの出射時間に対する照度特性を予め記憶しておき、検出した照度が基準値と異なるときは、検出値及び照度特性に基づいて寿命末期までの予め決められた出射時間ごとに電力の補正値を設定し、予め決められた出射時間が経過するごとに補正値を用いて発光ダイオードに供給する電力を補正するものである。
しかし、特許文献1のものでは、発光ダイオードの出射時間と、初期から寿命末期までの出射時間に対する照度特性とに基づき、発光ダイオードに供給する電力を補正して発光ダイオードの経年変化による照度を補正するものであり、発光ダイオードの調光率を考慮に入れたものではないので、精度のよい補正が得られない。これは、発光ダイオードは、流れる電流の積算値を抑制すればするほど寿命は延びる特性を有するので、発光ダイオードの経年変化は出射時間だけでなく調光率も大きく関係するからである。 However, in Patent Document 1, based on the emission time of the light emitting diode and the illuminance characteristics with respect to the emission time from the initial stage to the end of life, the power supplied to the light emitting diode is corrected to correct the illuminance due to the secular change of the light emitting diode. Therefore, since the dimming rate of the light emitting diode is not taken into consideration, accurate correction cannot be obtained. This is because the light emitting diode has a characteristic that the lifetime increases as the integrated value of the flowing current is suppressed, so that the secular change of the light emitting diode is greatly related not only to the emission time but also to the dimming rate.
このように、最初に通電を開始した時点からの累積の点灯時間(出射時間)だけで発光ダイオードの経年変化を求めるものでは、発光ダイオードの調光率によって投入される累積の電力が異なるので、結果として光色ごとの劣化程度も異なる。このため、実質の補正量とは異なった補正量しか得られない。 Thus, in what calculates | requires the secular change of a light emitting diode only by the cumulative lighting time (emission time) from the time of starting energization for the first time, since the cumulative electric power input by the light control rate of a light emitting diode differs, As a result, the degree of deterioration for each light color also varies. For this reason, only a correction amount different from the actual correction amount can be obtained.
本発明の目的は、半導体発光素子の照度の経時変化を精度良く補正できる照明装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the illuminating device which can correct | amend the temporal change of the illumination intensity of a semiconductor light-emitting element accurately.
請求項1の発明に係わる照明装置は、異なる発光色の複数の半導体発光素子のそれぞれに対して独立して点灯用電力を供給する電力変換手段と;複数の半導体発光素子の混光色を設定する色設定手段と;各々の半導体発光素子の点灯時間と調光率との積を累積した累積実質点灯時間の関数で示される照度補正曲線に基づいて照度補正を行い、前記色設定手段で設定された混光色になるように補正した照度により各々の半導体発光素子に供給する点灯用電力目標値を作成する目標値作成手段と;各々の半導体発光素子に供給する点灯用電力が前記目標値作成手段で作成した点灯用電力目標値になるように前記電力変換手段を制御する制御手段と;を備えたことを特徴とする。 The lighting device according to claim 1 is a power conversion means for supplying lighting power independently to each of a plurality of semiconductor light emitting elements having different emission colors; and a mixed color of the plurality of semiconductor light emitting elements is set. Color setting means for performing illuminance correction based on an illuminance correction curve represented by a function of accumulated substantial lighting time obtained by accumulating the product of the lighting time and the dimming rate of each semiconductor light emitting element, and setting by the color setting means Target value creating means for creating a target power value for lighting to be supplied to each semiconductor light emitting element with the illuminance corrected so as to obtain a mixed light color; and the lighting power to be supplied to each semiconductor light emitting element is the target value And a control means for controlling the power conversion means so as to become the lighting power target value created by the creation means.
本発明及び以下の発明において用語の定義及び技術的意味は以下による。異なる発光色とは、例えば、光の3原色の赤色(R)、緑色(G)、青色(B)である。この場合の複数の半導体発光素子は、赤色(R)の半導体発光素子、緑色(G)の半導体発光素子、青色(B)の半導体発光素子である。半導体発光素子とは、例えば、発光ダイオード、有機EL(有機エレクトロルミネセンス)を含む。点灯用電力とは、半導体発光素子を点灯するために電力変換手段で変換された直流電力であり、半導体発光素子には直流電流が供給される。「独立して点灯用電力を供給する」とは、各々の半導体発光素子ごとに個別の電力変換手段から点灯用電力が供給されることをいう。 In the present invention and the following inventions, definitions and technical meanings of terms are as follows. The different emission colors are, for example, the three primary colors of light, red (R), green (G), and blue (B). The plurality of semiconductor light emitting elements in this case are a red (R) semiconductor light emitting element, a green (G) semiconductor light emitting element, and a blue (B) semiconductor light emitting element. The semiconductor light emitting element includes, for example, a light emitting diode and organic EL (organic electroluminescence). The lighting power is direct current power converted by the power conversion means for lighting the semiconductor light emitting element, and a direct current is supplied to the semiconductor light emitting element. “Independently supplying lighting power” means that lighting power is supplied from individual power conversion means for each semiconductor light emitting element.
色設定手段は、複数の半導体発光素子の発光色を混光して得られる発光色を設定するものである。複数の半導体発光素子の混光色とは、例えば、複数の半導体発光素子が、赤色(R)の半導体発光素子、緑色(G)の半導体発光素子、青色(B)の半導体発光素子である場合には、これらの3原色を混光して得られる発光色をいう。 The color setting means sets a light emission color obtained by mixing light emission colors of a plurality of semiconductor light emitting elements. The mixed color of a plurality of semiconductor light emitting elements is, for example, when the plurality of semiconductor light emitting elements are a red (R) semiconductor light emitting element, a green (G) semiconductor light emitting element, and a blue (B) semiconductor light emitting element. Means an emission color obtained by mixing these three primary colors.
点灯時間とは、半導体発光素子が調光状態または全光状態のいずれかの状態で点灯している時間をいう。累積実質点灯時間とは、各々の半導体発光素子ごとに、半導体発光素子の点灯時間と点灯時の調光率との積を累積したものであり、実質的な点灯時間である。 The lighting time is a time during which the semiconductor light emitting element is lit in either a dimming state or an all-light state. The cumulative substantial lighting time is a cumulative lighting time obtained by accumulating the product of the lighting time of the semiconductor light emitting element and the dimming rate during lighting for each semiconductor light emitting element.
照度補正とは、各々の半導体発光素子の照度を点灯制御用の照度に補正することをいい、照度補正曲線は、各々の半導体発光素子について初期から寿命末期まで、半導体発光素子の実際の照度を一定に保つために累積実質点灯時間の関数で示される。点灯用電力目標値とは、補正した照度になるように各々の半導体発光素子を点灯するための点灯用電力の目標値をいう。 Illuminance correction means correcting the illuminance of each semiconductor light emitting element to the illuminance for lighting control, and the illuminance correction curve represents the actual illuminance of the semiconductor light emitting element from the initial stage to the end of life for each semiconductor light emitting element. In order to keep it constant, it is shown as a function of the cumulative real lighting time. The lighting power target value is a target value of lighting power for lighting each semiconductor light emitting element so as to have a corrected illuminance.
請求項2の発明に係わる照明装置は、請求項1の発明において、半導体発光素子は発光ダイオードであり、前記制御手段は、発光中の発光ダイオードの照度を検出するときは、各々の発光ダイオードの点灯時間が位相差及び休止区間を持って点灯するように前記電力変換手段を制御し、前記休止区間にある発光ダイオードで発光中の発光ダイオードの照度を検出し、前記目標値作成手段は、検出した照度が基準値となるように前記照度補正曲線を修正することを特徴とする。 A lighting device according to a second aspect of the present invention is the lighting device according to the first aspect, wherein the semiconductor light emitting element is a light emitting diode, and the control means detects the illuminance of the light emitting diode during light emission. The power conversion means is controlled so that the lighting time is turned on with a phase difference and a rest period, and the illuminance of the light emitting diode that is emitting light by the light emitting diode in the rest period is detected, and the target value creating means is detected The illuminance correction curve is modified so that the illuminance thus obtained becomes a reference value.
休止区間とは、発光ダイオードが不点灯状態である区間をいい、各々の発光ダイオードの点灯時間が休止区間を持って点灯するとは、各々の発光ダイオードを点灯制御する際に休止区間が発生するように間欠的に点灯することをいう。 The rest period is a section in which the light emitting diodes are not lit. When the lighting time of each light emitting diode is turned on with the rest period, the rest period is generated when lighting control of each light emitting diode is performed. It means to light up intermittently.
また、各々の発光ダイオードの点灯時間が位相差及び休止区間を持って点灯するとは、照度検出対象の発光ダイオードが点灯している区間に照度検出用の発光ダイオードが休止区間となるように、各々の発光ダイオードを位相差を持って点灯することをいう。 In addition, when the lighting time of each light emitting diode is turned on with a phase difference and a pause period, each of the light emitting diodes for illuminance detection is in a pause period in the section in which the light emitting diode to be detected is illuminated. The light emitting diode is turned on with a phase difference.
休止区間にある発光ダイオードで発光中の発光ダイオードの照度を検出するとは、不点灯状態である発光ダイオードを照度センサとして使用し、点灯状態にある照度検出対象の発光ダイオードの照度を検出することをいう。 Detecting the illuminance of a light emitting diode that is emitting light with a light emitting diode in a rest period means that the light emitting diode that is not lit is used as an illuminance sensor and the illuminance of the light emitting diode that is the illuminance detection target that is lit is detected. Say.
請求項1の発明によれば、異なる発光色の半導体発光素子ごとに点灯時間と調光率との積を算出して累積実質点灯時間を求め、その累積実質点灯時間に基づいて半導体発光素子の照度の経時変化に対する補正を行うので、精度良く半導体発光素子の照度を補正できる。 According to the first aspect of the present invention, the product of the lighting time and the dimming rate is calculated for each of the semiconductor light emitting elements of different emission colors to obtain the accumulated substantial lighting time, and based on the accumulated actual lighting time, Since the correction with respect to the change in illuminance with time is performed, the illuminance of the semiconductor light emitting element can be corrected with high accuracy.
請求項2の発明によれば、半導体発光素子である発光ダイオードを間欠的に点灯させるとともに不点灯状態である発光ダイオードを照度センサとして使用し、点灯状態にある発光ダイオードの照度を検出して、検出した照度が基準値となるように照度補正曲線を修正するので、発光ダイオードの照度補正を実測した照度で補正できる。従って、より精度良く発光ダイオードの照度を補正できる。
According to the invention of
図1は本発明の実施の形態に係わる照明装置の実施例1の構成図である。以下の説明では、照明装置の光源部の半導体発光素子は発光ダイオードである場合について説明する。照明装置の光源部は、光の3原色の発光色をそれぞれ発光する赤色発光ダイオード11a、緑色発光ダイオード11b、青色発光ダイオード11cを有し、これら3原色である赤色(R)、緑色(G)、青色(B)を混色して所望の色を出力する。
FIG. 1 is a configuration diagram of Example 1 of the lighting apparatus according to the embodiment of the present invention. In the following description, a case where the semiconductor light emitting element of the light source unit of the lighting device is a light emitting diode will be described. The light source unit of the illuminating device includes a red
色設定手段12は、赤色、緑色、青色を混色した混光色の設定を行うものであり、赤色、緑色、青色の照度の比率を設定することにより所望の色の設定を行う。例えば、赤色(0%)、緑色(0%)、青色(100%)とすると、青色の発光色となる。色設定手段12で設定された色設定は目標値作成手段13に入力される。
The color setting
目標値作成手段13は、色設定手段12で設定された赤色、緑色、青色の各照度比率を満たすように、赤色発光ダイオード11a、緑色発光ダイオード11b、青色発光ダイオード11cの点灯用電力目標値を作成する。目標値作成手段13で作成された各々の発光ダイオード11a、11b、11cの点灯用電力目標値は制御手段14に入力される。
The target value creating means 13 sets the power target values for lighting of the red
制御手段14は、各々の発光ダイオード11a、11b、11cに供給する点灯用電力が目標値作成手段13で作成した点灯用電力目標値になるように電力変換手段15a、15b、15cを制御する。電力変換手段15a、15b、15cは、電源16からの電力を調整して、各々の発光ダイオード11a、11b、11cのそれぞれに対して独立して点灯用電力を供給する。
The
図2は、目標値作成手段13での照度補正の際に使用する補正照度と累積実質点灯時間との関係の一例を示すグラフである。照度補正曲線Sは、発光ダイオード11の初期においては、調光状態の所定の照度(例えば80%照度)を全光(100%)に設定しておく。そして、発光ダイオードの点灯時間と調光率との積を累積した累積実質点灯時間が長く(大きく)なるにつれて、点灯制御用の照度を実際の全光(100%)に近づけていく特性とする。この照度補正曲線Sは、各々の発光ダイオード11a、11b、11cごとに各々の発光ダイオード11a、11b、11cの特性に応じて用意する。
FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between the corrected illuminance used in the illuminance correction by the target
また、目標値作成手段13は、各々の発光ダイオード11a、11b、11cの調光率及び点灯時間を混光色の点灯時間及び各照度比率から求め、各々の発光ダイオード11a、11b、11cごとに調光率と点灯時間との積を計算し、各々の発光ダイオード11a、11b、11cの累積実質点灯時間を常時更新記憶する。
Further, the target value creating means 13 calculates the dimming rate and lighting time of each
そして、例えば、発光ダイオード11aの累積実質点灯時間tがtaであるときに、色設定手段12から発光ダイオード11aの照度比率が40%である設定が入力されたとすると、図2に示すように、照度補正曲線Sから累積実質点灯時間taのときの補正照度はAであるので、目標値作成手段13は照度が0.4×Aとなるような点灯用電力目標値を算出する。制御手段14は、各々の発光ダイオード11a、11b、11cに供給する点灯用電力が目標値作成手段13で作成した点灯用電力目標値になるように電力変換手段15a、15b、15cを制御する。
For example, when the cumulative effective lighting time t of the
このように、実施例1によれば、異なる発光色の発光ダイオード11a、11b、11cごとに点灯時間と調光率との積を算出して累積実質点灯時間を求め、その累積実質点灯時間に基づいて発光ダイオードの照度の経時変化に対する補正を行うので、精度良く発光ダイオードの照度を補正できる。以上の説明では、光源部の半導体発光素子は、発光ダイオードの場合について説明したが、有機ELであっても良い。
As described above, according to the first embodiment, the product of the lighting time and the dimming rate is calculated for each of the
図3は本発明の実施の形態に係わる照明装置の実施例2の構成図である。この実施例2は、図1に示した実施例1に対し、半導体発光素子として発光ダイオードを使用し、不点灯状態の発光ダイオードで点灯中の発光ダイオードの照度を検出する機能を追加したものである。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。 FIG. 3 is a configuration diagram of Example 2 of the lighting apparatus according to the embodiment of the present invention. This Example 2 uses a light emitting diode as a semiconductor light emitting element and adds a function of detecting the illuminance of a light emitting diode that is turned on by a light emitting diode in a non-lighted state to the Example 1 shown in FIG. is there. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
一般に、発光ダイオードは、不点灯状態であるときに、光が照射されると、照射された光量に応じて起電力が発生するので、その電圧を検出することによって照度を検出できる。そこで、各々の発光ダイオード11a、11b、11cを照度センサとして使用し、図3に示すように、各々の発光ダイオード11a、11b、11cで検出した照度を制御手段に14に入力する。
In general, when a light emitting diode is in a non-lighting state, when light is irradiated, an electromotive force is generated in accordance with the amount of light irradiated, and thus the illuminance can be detected by detecting the voltage. Accordingly, each of the
制御手段14は、発光中の発光ダイオードの照度を検出するときは、各々の発光ダイオード11a、11b、11cの点灯時間が位相差及び休止区間を持って点灯するように電力変換手段15a、15b、15cを制御する。
When the control means 14 detects the illuminance of the light emitting diodes during light emission, the power conversion means 15a, 15b, so that the lighting times of the respective
例えば、赤色発光ダイオード11aは緑色発光ダイオード11bの照度検出用の発光ダイオード、緑色発光ダイオード11bは青色発光ダイオード11cの照度検出用の発光ダイオード、青色発光ダイオード11cは赤色発光ダイオード11aの照度検出用の発光ダイオードと予め決めておき、赤色発光ダイオード11aで緑色発光ダイオード11bの照度を検出する際には、緑色発光ダイオード11bが点灯しているときに赤色発光ダイオード11aに休止区間(不点灯区間)を設ける。
For example, the red
また、緑色発光ダイオード11bで青色発光ダイオード11cの照度を検出する際には、青色発光ダイオード11cが点灯しているときに緑色発光ダイオード11bに休止区間(不点灯区間)を設ける。
Further, when the illuminance of the blue light emitting diode 11c is detected by the green
同様に、青色発光ダイオード11cで赤色発光ダイオード11aの照度を検出する際には、赤色発光ダイオード11aが点灯しているときに青色発光ダイオード11cに休止区間(不点灯区間)を設ける。
Similarly, when the illuminance of the red
図4は、制御手段14で発光ダイオードの照度を検出する場合の点灯制御の特性図である。例えば、赤色発光ダイオード11aで緑色発光ダイオード11bの照度を検出する際には、制御手段14は、赤色発光ダイオード11aの不点灯期間の時点t5〜t7の休止期間ΔT3中のうちの緑色発光ダイオード11bのみの点灯期間ΔT3’中に、赤色発光ダイオード11aで緑色発光ダイオード11bの照度を検出する。また、緑色発光ダイオード11bで青色発光ダイオード11cの照度を検出する際には、制御手段14は、緑色発光ダイオード11bの不点灯期間の時点t1〜t4の休止期間ΔT1中のうちの青色発光ダイオード11cのみの点灯期間ΔT1’中に、緑色発光ダイオード11bで青色発光ダイオード11cの照度を検出する。同様に、青色発光ダイオード11cで赤色発光ダイオード11aの照度を検出する際には、制御手段14は、青色発光ダイオード11cの不点灯期間の時点t3〜t6の休止期間ΔT2中のうちの赤色発光ダイオード11aのみの点灯期間ΔT2’中に、青色発光ダイオード11cで赤色発光ダイオード11aの照度を検出する。
FIG. 4 is a characteristic diagram of lighting control when the illuminance of the light emitting diode is detected by the control means 14. For example, when the illuminance of the green
そして、制御手段14は、検出した各々の発光ダイオード11a、11b、11cの照度を目標値作成手段13に入力し、目標値作成手段13は、検出した各々の発光ダイオード11a、11b、11cの照度が基準値となるように照度補正曲線を修正する。すなわち、図2に示した照度補正曲線Sを修正する。
Then, the control means 14 inputs the detected illuminance of each
このように、各々の発光ダイオード11a、11b、11cへの点灯用出力電力を混色具合に合わせて間欠させ、休止期間中に照度を検出する。また、間欠の周波数は、点灯でちらつきを感じる以上の周波数にすることにより、視覚的に連続して点灯しているように見えるようにする。
In this manner, the output power for lighting to each of the
実施例2によれば、別途照度センサを設けることなく点灯状態にある発光ダイオードの照度を検出できる。また、検出した照度が基準値となるように照度補正曲線を修正するので、発光ダイオードの照度補正を実測した照度で補正できる。従って、より精度良く発光ダイオードの照度を補正できる。 According to the second embodiment, it is possible to detect the illuminance of the light emitting diode in the lighting state without providing an illuminance sensor separately. Further, since the illuminance correction curve is corrected so that the detected illuminance becomes the reference value, the illuminance correction of the light emitting diode can be corrected with the actually measured illuminance. Therefore, the illuminance of the light emitting diode can be corrected with higher accuracy.
11…発光ダイオード、12…色設定手段、13…目標値作成手段、14…制御手段、15…電力変換手段、16…電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Light emitting diode, 12 ... Color setting means, 13 ... Target value preparation means, 14 ... Control means, 15 ... Power conversion means, 16 ... Power supply
Claims (2)
複数の半導体発光素子の混光色を設定する色設定手段と;
各々の半導体発光素子の点灯時間と調光率との積を累積した累積実質点灯時間の関数で示される照度補正曲線に基づいて照度補正を行い、前記色設定手段で設定された混光色になるように補正した照度により各々の半導体発光素子に供給する点灯用電力目標値を作成する目標値作成手段と;
各々の半導体発光素子に供給する点灯用電力が前記目標値作成手段で作成した点灯用電力目標値になるように前記電力変換手段を制御する制御手段と;
を備えたことを特徴とする照明装置。 Power conversion means for independently supplying lighting power to each of a plurality of semiconductor light emitting elements of different emission colors;
Color setting means for setting a mixed color of a plurality of semiconductor light emitting elements;
The illuminance correction is performed based on the illuminance correction curve indicated by the function of the cumulative substantial lighting time obtained by accumulating the product of the lighting time and the dimming rate of each semiconductor light emitting element, and the mixed light color set by the color setting means is obtained. Target value creating means for creating a power target value for lighting to be supplied to each semiconductor light emitting element with the corrected illuminance;
Control means for controlling the power conversion means so that the lighting power supplied to each semiconductor light emitting element becomes the lighting power target value created by the target value creating means;
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