JP6101941B2 - 調光可能な発光ダイオード照明システム - Google Patents

Description

本発明は発光ダイオードを応用した、特に発光ダイオードで光を発して照明効果を実現する一種の調光可能な発光ダイオード照明システムに関わる。

従来の最も一般的な蛍光灯照明システムの場合、異なる明るさを選択できるよう、異なる蛍光灯の本数の組み合わせでその明るさ（蛍光灯の場合は点灯、消灯の２つの選択肢しかなく、その明るさは調整できない）を調整しているが、この方法だと照明の明るさが均等という問題が伴い、しかも組み合わせは灯具が対応できる蛍光灯の本数により制限される。

省エネやエネルギー転換率が日増しに重要視されるなか、発光ダイオードの方が白熱灯および蛍光灯に比べて優れた電気光変換率があるため、照明システム業界では、発光ダイオードライトユニットが従来の白熱灯および蛍光灯に取って代わる傾向が強まっている。だが従来の発光ダイオードの照明システムの場合、その設計の重心は入力電圧が変化した時に、如何にして発光ダイオードを安定的に駆動してその明るさを保てるかにある。そのため、電気回路の設計を通じて、如何にして発光ダイオードを使用する照明システムで照明の明るさを調整するかが、業界関係者にとって今後の重要な課題となっている。

中国公開公報第１０１７７８５１４号

上記のような従来例の問題点に鑑み、本発明では、従来の照明システムにある欠陥を解消し、調光可能な発光ダイオード照明システムを提供し、発光ダイオードを使用する照明システムの明るさのスムーズな調整を実現し、その実用性のさらなる向上を図った。

上記目的を達成するため、本発明の目的および技術的な課題の解決は、以下の技術的な手段により実現されている。本発明の調光可能な発光ダイオード照明システムの場合、電源切替回路および少なくとも一つの灯具が含まれている。このうち、電源切替回路は電源と電気的に接続し、この電源から送られる電気エネルギーを受け取り、第１直流信号に変えて再度出力する。第１直流信号の電圧値は第１電圧値と第２電圧値の間にあって、しかも第１電圧値は第２電圧値より大きい。少なくとも一つの灯具には直流/直流コンバーターおよび発光ダイオードライトユニットが含まれており、直流/直流コンバーターは電源切替回路と電気的に接続し、電源切替回路から出力される第１直流信号を受け取って第２直流信号に変えて再度出力する。第２直流信号の電流値は第１直流信号の電圧値と対応しており、しかも第１電流値と第２電流値の間にある。第１直流信号の電圧値が第１電圧値になると、第２直流信号の電流値は第１電流値になる。第１直流信号の電圧値が第２電圧値になると、第２直流信号の電流値は第２電流値になる。発光ダイオードライトユニットは直流/直流コンバーターと電気的に接続し、第２直流信号を受信して発光する仕組みとなっている。

上記と同じ要領で、電源切替回路はさらに第３直流信号の変換・出力機能を備えており、第３直流信号の電圧値も第１電圧値と第２電圧値の間にある。直流/直流コンバーターは第３直流信号を受信すると、対応する第４直流信号に変換して再度出力し、しかも第４直流信号の電流値も第３直流信号の電圧値と対応し、第１電流値と第２電流値の間にある。また、発光ダイオードライトユニットには複数の第１発光ダイオードおよび複数の第２発光ダイオードが含まれており、第２発光ダイオードの光色は第１発光ダイオードの光色とは異なっている。第１発光ダイオードは第２直流信号を受信するのに対して、第２発光ダイオードは第４直流信号を受信する。

上記の要領に基づき、少なくとも一つの灯具は複数の灯具から構成され、しかも互いに並行して接続されている。

本発明の目的および技術的な課題の解決は次のような技術的な手段でも実現することができる。

調光可能な発光ダイオード照明システムでは、第１電流値は第２電流値より大きい、ゆえに第２直流信号の電流値は第１直流信号の電圧値に正比例する。

調光可能な発光ダイオード照明システムでは、第２電流値は０もしくはそれ以上である。

調光可能な発光ダイオード照明システムには導体製で、しかも平行に設置され、電源切替回路と接続する２本のガイドが含まれる。少なくとも一つの灯具はこの２本のガイド上に設置されており、直流/直流コンバーターはこの２本のガイドを介して電源切替回路と電気的に接続している。第１直流信号の電圧値とは、この２本のガイドの間の電位差をいう。

調光可能な発光ダイオード照明システムでは、電源切替回路はさらに第３直流信号の変換と出力が可能で、しかも第３直流信号の電圧値も第１電圧値と第２電圧値の間にある。直流/直流コンバーターは第３直流信号を受信すると、対応する第４直流信号に変換して再出力する。第４直流信号の電流値も第３直流信号の電圧値と対応しており、第１電流値と第２電流値の間にある。また、発光ダイオードライトユニットには複数の第１発光ダイオードおよび複数の第２発光ダイオードが含まれており、第２発光ダイオードの光色は第１発光ダイオードの光色と異なっている。第１発光ダイオードは第２直流信号を受信するのに対して、第２発光ダイオードは第４直流信号を受信する。

さらに、調光可能な発光ダイオード照明システムは３本の導体製で、しかも平行に設置されたガイドを備え、それぞれ第１ガイド、第２ガイドおよび第３ガイドと称され、電源切替回路と接続している。少なくも一つの灯具はこの３本のガイド上に設置されており、しかも直流/直流コンバーターはこれらのガイドを介して電源切替回路と電気的に接続している。第１直流信号の電圧値とは、第１ガイドと第２ガイドの間の電位差をいう。第３直流信号の電圧値とは、第３ガイドと第２ガイドの間の電位差をいう。

さらに、この調光可能な発光ダイオード照明システムでは、第１電流値は第２電流値より大きい、ゆえに第２電流信号の電流値は第１電流信号の電圧値に正比例する。第４直流信号の電流値は第３直流信号の電圧値に正比例する。

調光可能な発光ダイオード照明システムでは、第２電流値は０もしくはそれ以上の数値になっている。

調光可能な発光ダイオード照明システムでは、少なくとも一つの灯具は複数の灯具となっており、これらの灯具は並列に接続されている。

本発明は、従来の技術に比べ、少なくとも次のようなメリットを有する。上記のような技術的な手段を採用することで、直流信号の電圧制御を通じて、照明システムの明るさをよりスムーズに調整できるようになった。

なお、上記説明はあくまでも本発明の技術的な手段を明らかにするものであって、本発明の技術的な手段をよりはっきりと理解し、取扱説明書の記載に従って実施し、さらに本発明の上記目的、特徴およびメリットをよりわかりやすくするために、推奨する実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。

本発明の実施例１の調光可能な発光ダイオード照明システムを示す。 本発明の実施例２における調光可能な発光ダイオード照明システムを示す。

本発明が意図された発明目的を達成するために採用した技術手段および効果をよりはっきりと理解できるよう、実施例と図面を併用して本発明における調光可能な発光ダイオード照明システムの具体的な実施形態、構造、特徴およびその効果について詳しく説明する。

図１は本発明の実施例１の調光可能な発光ダイオード照明システムはガイドライトシステムを示すもので、電源切替回路１０、２本のガイド２０および複数の灯具３０から構成されている。

電源切替回路１０は電源１００と電気的に接続し、電源１００から送られる電気エネルギーを受け取り、電源１００からの電気エネルギーを第１直流信号に変換してから再出力する。第１直流信号の電圧値は第１電圧値と第２電圧値の間にあって、しかも第１電圧値は第２電圧値より大きい。本実施例では、電源１００は一般的な電源として、１１０Ｖ交流電気（使用地域によっては９０Ｖ〜２６４Ｖの範囲内で変わる）を供給している。電源切替回路１０はパルス幅変調（Pulse Width Modulation，PWM）電気回路をベースに設計されており、これにより出力される第１直流信号の電圧は１２Ｖ(第２電圧値)〜２４Ｖ(第１電圧値)の間に収められる。実際では、第１直流信号をほかの電圧範囲（例：３６Ｖ〜４８Ｖ）の間に設定し、しかも電源１００は発電機、電池またはその他の電気エネルギーを発生できる装置でも構わない。また、電源切替回路１０はパルス幅変調電気回路のほか、ハーフブリッジ整流、ブリッジ整流または受け取った電気エネルギーを直流電に変換できるその他の電気回路設計でも構わない。

２本のガイド２０は導体(銅、アルミ、鉄などの金属または合金)製のもので、一定の長さ（約２ｍ）を持ち、しかも互いに平行して建築物の天井や壁面（図未表示）上に設置され、電源切替回路１０に接続される。電源切替回路１０から出力される第１直流信号の電圧値は即ちこの２本のガイド２０の間の電位差である。当然ながられる２０に限らず、電源導線や平行に設置されたほかの導体でも構わない。

灯具３０はこの２本のガイド２０上に設置され、互いに並列に接続されている。各灯具３０には直流/直流コンバーター３２および発光ダイオードライトユニット３４が含まれており、このうち直流/直流コンバーター３２はこの２本のガイド２０を介して電源切替回路１０と電気的に接続し、主に直流の電圧信号を対応する直流の電流信号に変換して出力している。即ち、直流/直流コンバーター３２は電源切替回路１０から送られる第１直流信号を受信した後、この第１直流信号を対応する第２直流信号に変換して再出力する。第２直流信号の電流値は第１直流信号の電圧値と対応して、第１電流値と第２電流値の間にある。本実施例では、直流/直流コンバーター３２から出力される第２直流信号の電流値は１０ｍＡ（第２電流値）〜５００ｍＡ（第１電流値）の間にあり、しかも第１直流信号の電圧値が２４Ｖ（第１電圧値）の時は、第２直流信号の電流値は５００ｍＡ（第１電流値）となり、第１直流信号の電圧値が１２Ｖ（第２電圧値）の時は、第２直流信号の電流値は１０ｍＡ（第２電流値）となる。言い換えれば、第２直流信号の電流値は第１直流信号の電圧値に正比例する。当然ながら、実際では、第２電流値は必要に応じて０またはそれ以上の他の電流値でも構わない。

発光ダイオードライトユニット３４は複数の発光ダイオードを備え、しかも直流/直流コンバーター３２と電気的に接続し、直流/直流コンバーター３２から出力される第２直流信号を継続的に受信して発光ダイオードの発する光に照明機能を供している。また、周知のように、発光ダイオードの明るさは供給される電流に正比例し、言い換えれば、発光ダイオードライトユニット３４に送られる電流が大きければ大きいほど、それにより発生する光の明るさも強まってくる。逆に発光ダイオードライトユニット３４に送られる電流が小さければ小さいほど、それにより発生する光の明るさも弱まってくる。

このようなシンプルな回路設計を、プログラム制御、外付け調節レジスタ、外付け電圧調整、またはその他の電源切替回路１０出力電圧を調整する電気回路設計と併用することで、直流/直流コンバーター３２の出力する電流値をスムーズに調整し、ひいては全ての灯具３０の発光ダイオードライトユニット３４の発する光の明るさを同調的調整し、使用者が調光可能な発光ダイオード照明システムをより簡単、スムーズ、スピーディーに操作できるようになる。

また、上記設計のほか、図２に示すように、本発明の実施例２における調光可能な発光ダイオード照明システムはさらに照明の色度を変えることもできる。この照明システムには電源切替回路４０、３本のガイド５１〜５３および複数の灯具６０が含まれている。

電源切替回路４０は上記実施例と異なる点として、電源１００から送られる電気エネルギーを受け取った後、第１直流信号の変換と出力のほか、さらに第３直流信号を出力している。この第３直流信号の電圧値も第１電圧値と第２電圧値（２４Ｖ〜１２Ｖ）の間にある。

３本のガイド５１〜５３は第１ガイド５１、第２ガイド５２、および第３ガイド５３であり、いずれも導体(銅、アルミ、鉄などの金属または合金)製で、しかも互いに平行して建築物の天井や壁面（図未表示）上に設置されて電源切替回路４０と接続している。電源切替回路４０から出力される第１直流信号の電圧値は第１ガイド５１と第２ガイド５２の間の電位差である。電源切替回路４０から出力される第３直流信号の電圧値は第３ガイド５３と第２ガイド５２の間の電位差である。当然ながられる５１〜５３を使用するほか、電源導線や平行に設置されたその他の導体を使用しても構わない。

灯具６０は３本のガイド５１〜５３上に設置されており、しかも並列に接続されている。各灯具６０には同様に直流/直流コンバーター６２および発光ダイオードライトユニット６４が含まれており、このうち、直流/直流コンバーター６２は３本のガイド５１〜５３を介して電源切替回路４０と電気的に接続し、第１直流信号を対応する第２直流信号に変換して再出力し、第３直流信号を対応する第４直流信号に変換して再出力している。第２直流信号の電流値は第１直流信号の電圧値に正比例し、第４直流信号の電流値は第３直流信号の電圧値に正比例する。第２直流信号と第４直流信号の電流値も第１電流値と第２電流値（５００ｍＡ〜１０ｍＡ）の間にある。当然ながら、実際では、第２電流値は必要に応じて０またはそれ以上の電流値に変えても構わない。

発光ダイオードライトユニット６４は複数の第１発光ダイオード６４１および複数の第２発光ダイオード６４２を含み、しかも第２発光ダイオード６４２の光色は第１発光ダイオード６４１の光色と異なっている。例えば第１発光ダイオード６４１の場合、光色は寒色系（白、青など）であるのに対して、第２発光ダイオード６４２の光色は暖色系（黄、赤など）で、これにより色温調整を実現している。また、第１発光ダイオード６４１は第２直流信号を受信するのに対して、第２発光ダイオード６４２は第４直流信号を受信している。

こうすることで、上記のようなシンプルな電気回路設計により、電源切替回路４０から出力される第１直流信号と第３直流信号の電圧値を別々に調整可能な任意の電気回路設計と併用することで、明るさを調整できるようになるほか、さらに直流/直流コンバーター６２から出力される第２直流信号と第４直流信号の電流値の調整により、第１発光ダイオード６４１と上述第２発光ダイオード６４２の明るさを別々に調整して全ての灯具の発光ダイオードライトユニットから発される光の色度の調整を実現することができる。

上記実施例はあくまでも本発明の推奨する実施態様にすぎず、上記のようなガイド蛍光灯のほか、スタンドライトや街路灯などの様々な照明灯具にも応用できる。本発明では、推奨する実施態様を上記通りに開示したものの、決して技術的範囲を画するものではなく、この分野に詳しい如何なる技術者も、本発明の技術的な解決手段を逸脱しない範囲内において、上記の方法および技術的手段を利用して些か変更または修正により同じ効果を持つ別の実施例を作り上げることができるが、おおよそ本発明の技術的な手段を逸脱しない内容で、上記実施形態に加えるあらゆる実質上の簡単な変更、同等な変化および改良は、いずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

１０：電源切替回路
２０：ガイド
３０、６０：灯具
３２、６２：直流／直流コンバーター
３４、６４：発光ダイオードライトユニット
４０：電源切替回路
５１：第１ガイド
５２：第２ガイド
５３：第３ガイド
６４１：第１発光ダイオード
６４２：第２発光ダイオード
１００：電源

Claims (8)

1. 電源と電気的に接続し、前記電源から送られる電気エネルギーを受け取り、第１直流信号に変えて再度出力する電源切替回路と、
   前記電源切替回路から前記第１直流信号を受信し、前記第１直流信号に対応する第２直流信号を出力する直流/直流コンバーターにおいて、前記第１直流信号の電圧値は第１電圧値と第２電圧値との間にあって、しかも前記第１電圧値は前記第２電圧値より大きく、前記第２直流信号の電流値は前記第１直流信号の電圧値と対応して且つ第１電流値と第２電流値との間にあり、前記第１直流信号の電圧値が前記第１電圧値になると、前記第２直流信号の電流値は前記第１電流値になり、前記第１直流信号の電圧値が前記第２電圧値になると、前記第２直流信号の電流値が前記第２電流値になる直流/直流コンバーターと、
   前記直流/直流コンバーターと電気的に接続し、前記第２直流信号を受信して発光する発光ダイオードライトユニットから構成される少なくとも一つの灯具と、を備え、
   前記電源切替回路はさらに第３直流信号の変換と出力が可能であり、前記第３直流信号の電圧値は前記第１電圧値と前記第２電圧値との間にあり、前記直流/直流コンバーターは前記第３直流信号を受信すると、対応する第４直流信号に変換して再出力し、
   前記第４直流信号の電流値は前記第３直流信号の電圧値と対応しており、前記第１電流値と前記第２電流値との間にあり、前記発光ダイオードライトユニットには複数の第１発光ダイオードおよび複数の第２発光ダイオードが含まれており、前記第２発光ダイオードの光色は前記第１発光ダイオードの光色と異なっており、
   前記第１発光ダイオードは前記第２直流信号を受信し、前記第２発光ダイオードは前記第４直流信号を受信する調光可能な発光ダイオード照明システム。
2. 前記第１電流値は前記第２電流値より大きく、前記第２直流信号の電流値は前記第１直流信号の電圧値に正比例する、請求項１に記載の調光可能な発光ダイオード照明システム。
3. 前記第２電流値は０もしくはそれ以上である請求項２に記載の調光可能な発光ダイオード照明システム。
4. さらに導体製で前記電源切替回路と接続し、平行に設置される２本のガイドが含まれ、
   前記灯具は前記２本のガイド上に設置されており、前記直流/直流コンバーターは前記２本のガイドを介して前記電源切替回路と電気的に接続しており、
   前記第１直流信号の電圧値とは、前記２本のガイドの間の電位差である、請求項１に記載の調光可能な発光ダイオード照明システム。
5. さらに導体製で前記電源切替回路と接続し、、平行に設置された第１ガイド、第２ガイドおよび第３ガイドの３本のガイドを備え、
   前記少なくも一つの灯具は前記３本のガイド上に設置されており、しかも前記直流/直流コンバーターは前記ガイドを介して前記電源切替回路と電気的に接続しており、
   前記第１直流信号の電圧値とは、前記第１ガイドと前記第２ガイドの間の電位差であり、
   前記第３直流信号の電圧値とは、前記第３ガイドと前記第２ガイドの間の電位差である請求項１に記載の調光可能な発光ダイオード照明システム。
6. 前記第１電流値は前記第２電流値より大きく、前記第２電流信号の電流値は前記第１電流信号の電圧値に正比例し、前記第４直流信号の電流値は前記第３直流信号の電圧値に正比例する請求項１に記載の調光可能な発光ダイオード照明システム。
7. 前記第２電流値は０もしくはそれ以上の数値であることを特徴とする請求項６に記載の調光可能な発光ダイオード照明システム。
8. 前記灯具は複数の灯具となっており、これらの灯具は並列に接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の調光可能な発光ダイオード照明システム。