JP2005174725A - 発光ダイオードの点灯回路ならびにそれを用いる照明ユニットおよび調光システム - Google Patents

Abstract

【課題】 発光ダイオードを用いる照明ユニットにおいて、調光制御を可能にする。
【解決手段】 共通の調光装置２からの調光制御信号ＣＴＬが、１または複数の照明ユニット３に入力され、それに応答して、点灯回路６が発光ダイオード４を調光制御する調光システム１であって、前記調光制御信号ＣＴＬを受信し、調光レベルに対応した調光電圧信号ＶＣＴＬを発生する調光回路１３と、電源ライン間に前記発光ダイオード４と直列に介設され、前記調光電圧信号ＶＣＴＬに対応した電流を前記発光ダイオード４に供給する電流供給回路１４とを備えて構成する。したがって、調光制御信号ＣＴＬによって発光ダイオード４を所望とする調光レベルに制御することができるようになる。また、電流供給回路１４によって、発光ダイオード４のＶｆばらつきや電源電圧の変動を受けず、発光ダイオード４に供給する電流を一定に制御することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、白色発光ダイオードなどの発光ダイオードを点灯するための回路ならびにその点灯回路を用いて構成される照明ユニットおよび調光システムに関する。

発光ダイオードは、その輝度レベルの向上や、白色発光が可能になったことから、従来の信号機などの用途から、照明に用いられ始めた段階である。したがって、従来の点灯回路は、特許文献１の従来技術で示されているように、商用交流を整流した脈流を電流制限抵抗を介して直接発光ダイオードに印加するという簡単なものであった。そこで、前記特許文献１における発明回路では、前記発光ダイオードにトランジスタおよび電流制限抵抗を直列に接続して、その直列回路に前記脈流を印加するようにし、前記トランジスタのベース電圧をツェナダイオードによって一定電圧に維持することで、発光ダイオードを流れる電流を、前記脈流電圧の変動に対しても一定にすることで、発光ダイオードの長寿命化と、光出力の向上とが図られている。
特開２０００−２６０５７８号公報

しかしながら、上記従来技術では、発光ダイオードの輝度（点灯電流）を、任意に変化できない、すなわち調光制御することができないという問題がある。

本発明の目的は、調光制御が可能な発光ダイオードの点灯回路ならびにそれを用いる照明ユニットおよび調光システムを提供することである。

本発明の発光ダイオードの点灯回路は、調光装置からの調光制御信号に応答して、発光ダイオードを調光制御する点灯回路であって、前記調光制御信号を受信し、調光レベルに対応した調光電圧信号を発生する調光回路と、電源ライン間に前記発光ダイオードと直列に介設され、前記調光電圧信号に対応した電流を前記発光ダイオードに供給する電流供給回路とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、調光制御信号によって発光ダイオードを所望とする調光レベルに制御することができるようになる。また、電流供給回路によって、発光ダイオードのＶｆばらつきや電源電圧の変動を受けず、発光ダイオードに供給する電流を一定に制御することができる。さらにまた、前記調光制御信号がＰＷＭやＰＤＭの信号であれば、調光電圧信号を作成する調光回路は簡単なローパスフィルタなどで実現でき、その調光電圧信号に応答した電流を前記発光ダイオードに供給する電流供給回路は、カレントミラー回路などで実現でき、簡単な構成で実現することができる。

また、本発明の発光ダイオードの点灯回路では、前記電流供給回路は、前記調光電圧信号がコレクタおよびベースに与えられるダイオード構造の第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタのエミッタをＧＮＤに接続する第１の抵抗と、１または複数段直列に接続された発光ダイオードから成る発光ダイオード群のそれぞれに設けられ、前記第１のトランジスタとカレントミラー回路を構成し、前記発光ダイオード群のカソード電流を制御する第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタのエミッタをＧＮＤに接続する第２の抵抗とを備えて構成されることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記調光回路からの調光電圧信号がカレントミラー回路の基準電圧となり、簡易な構成で、前記調光電圧信号に対応したレベルで一定に安定した定電流を供給することができる。したがって、直流電源や、商用交流を整流し、脈流を平滑化した電源の何れであっても、共通の該点灯回路を用いて、所望とするレベルに調光することができる。

さらにまた、本発明の発光ダイオードの点灯回路では、前記調光装置は、調光レベルに対応して、パルスの立上がりおよび／または立下がりが制御されたパルス信号から成る前記調光制御信号を出力し、前記調光回路は、前記調光制御信号を受信し、そのパルスの積分レベルに対応した電圧で、前記調光電圧信号を作成することを特徴とする。

上記の構成によれば、前記調光制御信号が、その積分レベルが該調光制御信号のレベルを表す場合、該調光制御信号はパルスのデューティで信号レベルを表すＰＷＭ信号や、パルスの密度で信号レベルを表すＰＤＭの信号であり、その場合、前記信号レベルを決定するのは、パルスのレベル（波高値）ではなく、立上がりおよび／または立下がりのタイミングである。

したがって、たとえば共通の調光装置からの調光制御信号が多くの点灯装置に並列に与えられる場合や、調光装置から点灯装置までの調光制御信号の信号線の引き回しが長い場合などで、調光制御信号が、調光装置から出力されたレベル（波高値）から、点灯装置の調光回路に入力されたレベル（波高値）が低下しても、伝達される調光レベルに変化は無く、該調光レベルを正確に伝達することができる。また、調光装置と調光回路との間の通信には、有線に限らず、キャリアのＯＮ／ＯＦＦで通信を行う赤外線や無線などを用いることもできる。

また、本発明の発光ダイオードの点灯回路は、前記調光制御信号はＰＷＭ信号であり、前記調光回路は、前記調光電圧信号を、１００％デューティよりも低い予め定めるデューティでフル点灯となるレベルとし、０％デューティよりも高い予め定めるデューティで完全消灯となるレベルとすることを特徴とする。

上記の構成によれば、各点灯回路間で、調光制御信号のデューティ−調光電圧信号の特性にばらつきがあっても、確実にフル点灯および完全消灯を実現することができる。したがって、発光ダイオードが消灯する直前に、回路の応答性や回路ばらつきによって、ちらつきが発生したり、複数の点灯回路間で消灯が均一にならないというような不具合を解消することができる。また、調光回路の性能を考慮して、フル点灯および完全消灯の調光制御信号のレベルを任意に設定することもできる。

さらにまた、本発明の発光ダイオードの点灯回路は、前記調光装置と調光回路との間に設けられ、フォトカプラを備える調光信号中継回路をさらに備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、フォトカプラが前記調光制御信号を電光変換および光電変換することで、前記調光装置と調光回路とを電気的に分離することができる。これによって、該点灯回路内の回路への信号の回り込みや外来ノイズによる影響を抑えることができる。

また、本発明の照明ユニットは、前記の発光ダイオードの点灯回路に、該点灯回路によって駆動され、１または複数段直列に接続された発光ダイオードから成る発光ダイオード群を備えて構成されることを特徴とする。

上記の構成によれば、調光制御信号によって発光ダイオードを所望とする調光レベルに制御することができる照明ユニットを実現することができる。

さらにまた、本発明の調光システムは、共通の調光装置からの調光制御信号によって複数の照明ユニットを並列に調光制御するようにした調光システムにおいて、前記調光装置は、調光レベルに対応して、パルスの立上がりおよび／または立下がりが制御されたパルス信号から成る前記調光制御信号を出力し、前記各照明ユニットは、発光素子と、その点灯回路とを備えて構成され、前記点灯回路は、前記調光制御信号を受信し、そのパルスの積分レベルに対応した電圧で、前記調光レベルに対応した調光電圧信号を発生する調光回路と、電源ライン間に前記発光素子と直列に介設され、前記調光電圧信号に応答した電流を前記発光素子に供給する電流供給回路とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、調光制御信号によって各照明ユニットの発光素子を所望とする調光レベルに制御することができるようになる。また、電流供給回路によって、たとえば発光ダイオードのＶｆばらつきや電源電圧の変動を受けず、発光素子に供給する電流を一定に制御することができる。

さらにまた、前記調光制御信号が、その積分レベルが該調光制御信号のレベルを表す場合、該調光制御信号はパルスのデューティで信号レベルを表すＰＷＭ信号や、パルスの密度で信号レベルを表すＰＤＭの信号であり、その場合、前記信号レベルを決定するのは、パルスのレベル（波高値）ではなく、立上がりおよび／または立下がりのタイミングである。したがって、共通の調光装置からの調光制御信号が多くの点灯装置に並列に与えられる場合や、調光装置から点灯装置までの調光制御信号の信号線の引き回しが長い場合などで、調光制御信号が、調光装置から出力されたレベル（波高値）から、点灯装置の調光回路に入力されたレベル（波高値）が低下しても、伝達される調光レベルに変化は無く、該調光レベルを正確に伝達することができる。また、調光装置と調光回路との間を、有線に限らず、キャリアのＯＮ／ＯＦＦで通信を行う赤外線や無線などを用いることもできる。

本発明の発光ダイオードの点灯回路は、以上のように、調光回路が調光装置からの調光制御信号を受信し、調光レベルに対応した調光電圧信号を発生すると、電源ライン間に前記発光ダイオードと直列に介設される電流供給回路が、前記調光電圧信号に対応した電流を前記発光ダイオードに供給する。

それゆえ、発光ダイオードを所望とする調光レベルに制御することができるようになる。また、電流供給回路によって、発光ダイオードのＶｆばらつきや電源電圧の変動を受けず、発光ダイオードに供給する電流を一定に制御することができる。さらにまた、前記調光制御信号がＰＷＭやＰＤＭの信号であれば、調光電圧信号を作成する調光回路は簡単なローパスフィルタなどで実現でき、その調光電圧信号に応答した電流を前記発光ダイオードに供給する電流供給回路は、カレントミラー回路などで実現でき、簡単な構成で実現することができる。

また、本発明の照明ユニットは、以上のように、前記の発光ダイオードの点灯回路に、該点灯回路によって駆動され、１または複数段直列に接続された発光ダイオードから成る発光ダイオード群を備えて構成される。

それゆえ、調光制御信号によって発光ダイオードを所望とする調光レベルに制御することができる照明ユニットを実現することができる。

さらにまた、本発明の調光システムは、以上のように、共通の調光装置からの調光制御信号によって複数の照明ユニットを並列に調光制御するようにした調光システムにおいて、前記調光装置が、調光レベルに対応して、パルスの立上がりおよび／または立下がりが制御されたパルス信号から成る前記調光制御信号を出力し、前記各照明ユニットでは、点灯回路の調光回路が前記調光制御信号を受信し、そのパルスの積分レベルに対応した電圧で、前記調光レベルに対応した調光電圧信号を発生することで、電源ライン間に発光素子と直列に介設される電流供給回路が、前記調光電圧信号に応答した電流を前記発光素子に供給する。

それゆえ、調光制御信号によって各照明ユニットの発光素子を所望とする調光レベルに制御することができるようになる。また、電流供給回路によって、たとえば発光ダイオードのＶｆばらつきや電源電圧の変動を受けず、発光素子に供給する電流を一定に制御することができる。

さらにまた、前記調光制御信号が、その積分レベルが該調光制御信号のレベルを表す場合、前記信号レベルを決定するのは、パルスのレベル（波高値）ではなく、立上がりおよび／または立下がりのタイミングであり、共通の調光装置からの調光制御信号が多くの点灯装置に並列に与えられる場合や、調光装置から点灯装置までの調光制御信号の信号線の引き回しが長い場合などで、調光制御信号が、調光装置から出力されたレベル（波高値）から、点灯装置の調光回路に入力されたレベル（波高値）が低下しても、伝達される調光レベルに変化は無く、該調光レベルを正確に伝達することができる。

［実施の形態１］
本発明の実施の第１の形態について、図１〜図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

図１は、本発明の実施の第１の形態の調光システム１の電気的構成を示すブロック図である。この調光システム１は、大略的に、共通の調光装置２からの調光制御信号ＣＴＬによって、複数（図１では簡略化のために１つだけ示している）の照明ユニット３を並列に調光制御する。前記各照明ユニット３は、発光素子である白色の発光ダイオード４が複数段直列に接続されて成る発光ダイオード群５が複数組並列に設けられるとともに、その点灯回路６を備えて構成される。

前記点灯回路６は、商用電源７からの商用交流ＡＣを全波整流する整流回路１１と、その脈流出力を予め定める定電圧ＶＤに平滑化し、前記発光ダイオード群５に与える定電圧回路１２と、前記調光装置２からの調光制御信号ＣＴＬを受信し、調光電圧信号ＶＣＴＬを発生する調光回路１３と、前記調光電圧信号ＶＣＴＬに応答し、前記定電圧回路１２から各発光ダイオード群５に供給される電流を制御する電流供給回路１４とを備えて構成される。

図２は、前記調光回路１３の一構成例を示すブロック図である。前記調光制御信号ＣＴＬは、直流電圧であり、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２において分圧され、オペアンプ１５の非反転入力端に与えられる。前記抵抗Ｒ１２には並列に、ノイズ除去用のコンデンサＣ１１が設けられている。前記オペアンプ１５は、前記定電圧回路１２からの定電圧ＶＤを電源とするボルテージホロワアンプで、その出力電圧である前記調光電圧信号ＶＣＴＬが反転入力端に負帰還される。したがって、調光回路１３は、図３で示すように、０〜１００％の調光レベルを表す前記調光制御信号ＣＴＬの電圧レベルに比例した電圧を、電力増幅して、前記調光電圧信号ＶＣＴＬとして出力する。

一方、各点灯回路６は、各発光ダイオード群５毎に設けられるトランジスタＱ２が前記調光制御信号ＣＴＬで直接制御されるのではなく、前記調光制御信号ＣＴＬが、調光回路１３において前記調光電圧信号ＶＣＴＬに安定化されて制御される。前記調光回路１３からの調光電圧信号ＶＣＴＬは、抵抗Ｒ０を介して第１のトランジスタであるＮ型のトランジスタＱ１のコレクタおよびベースに与えられ、したがってこのトランジスタＱ１はダイオード構造となる。前記トランジスタＱ１のエミッタは第１の抵抗である抵抗Ｒ１を介してＧＮＤに接続される。第２のトランジスタであるＮ型の前記トランジスタＱ２は、前記トランジスタＱ１とカレントミラー回路を構成し、したがってそのベースは前記トランジスタＱ１のコレクタおよびベースと接続され、コレクタは前記発光ダイオード群５の最終段の発光ダイオードのカソードに接続され、エミッタは第２の抵抗である抵抗Ｒ２を介してＧＮＤに接続される。直列接続される前記発光ダイオード群５の初段の発光ダイオードのアノードには、前記定電圧回路１２からの定電圧ＶＤが与えられる。

このように構成される点灯回路６において、前記調光電圧信号ＶＣＴＬの電圧値は、前記カレントミラー回路の基準電圧となり、その基準電圧に対応して、発光ダイオード４を流れる電流が制御される。したがって、発光ダイオード４の輝度は、前記調光制御信号ＣＴＬの電圧レベルによって、任意に制御可能となる。なお、電流供給回路１４は、カレントミラー回路を構成しなくても、前記調光電圧信号ＶＣＴＬに応じてトランジスタＱ２のベース電位を制御できるものであればよい。

以上のように、本実施の形態では、調光装置２から点灯回路６へ調光制御信号ＣＴＬを与えるので、発光ダイオード４を所望とする調光レベルに制御することができるようになる。また、電流供給回路１４によって、発光ダイオード４のＶｆばらつきや電源電圧ＶＤ（ＡＣ）の変動を受けず、該発光ダイオード４に供給する電流を一定に制御することができる。さらにまた、調光電圧信号ＶＣＴＬに応答した電流を発光ダイオード４に供給する電流供給回路１４は、カレントミラー回路などの簡単な構成で実現することができる。

また、前記電流供給回路１４によって発光ダイオード４に供給する電流を一定に制御することができるので、電源電圧ＶＤとしては、図１の調光システム１のように、商用電源７からの商用交流ＡＣを整流回路１１で全波整流し、定電圧回路１２で脈流を平滑化した電圧だけでなく、図４の調光システム１ａのように、バッテリなどの直流電源８からの電圧ＶＢが用いられてもよい。

この直流電源８を用いる構成では、整流回路１１を省略しても同等の機能を実現することができるけれども、該直流電源８の逆接続時に回路電流が流れないように逆接続防止用ダイオードを挿入するか、該直流電源８の極性に拘わらず同等の機能が達成されるように、図４で示すように、整流回路１１が設けられていてもよい。前記整流回路１１を設けることで、点灯回路６は、交流および直流の両電源に対応することができる。また、前記抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の分圧比を変化することで、発光ダイオード４を１００％点灯させるべき調光電圧信号ＶＣＴＬのレベルを任意に設定することができる。前記調光制御信号ＣＴＬに対しても整流回路を設けて、調光制御信号ＣＴＬのラインの逆接続に対応してもよい。

［実施の形態２］
本発明の実施の第２の形態について、図５〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

図５は、本発明の実施の第２の形態の調光システム２１の電気的構成を示すブロック図である。この調光システム２１は、前述の調光システム１，１ａに類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この調光システム２１では、調光装置２２が、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号や、ＰＤＭ（パルス密度変調）信号（いわゆる１ビット信号）などの調光レベルに対応してパルスの立上がりおよび／または立下がりが制御されたパルス信号から成る調光制御信号ＣＴＬＰを出力することである。これに対応して、各照明ユニット２３の点灯回路２６では、調光回路３３は、前記調光制御信号ＣＴＬＰを受信し、そのパルス信号によって表された調光レベルに対応した電圧の前記調光電圧信号ＶＣＴＬを発生し、前記電流供給回路１４に与える。

図６は、前記調光回路３３の一構成例を示すブロック図である。前記図２で示す調光回路１３に対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。前記調光制御信号ＣＴＬＰは、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２において分圧され、Ｎ型のトランジスタＱ２１のベースに入力される。前記トランジスタＱ２１のエミッタはＧＮＤに接続され、コレクタは抵抗Ｒ２３，Ｒ２４を介して、前記定電圧ＶＤの電源ラインに接続される。前記抵抗Ｒ２３，Ｒ２４の接続点間の電圧は、Ｐ型のトランジスタＱ２２のベースに入力される。前記トランジスタＱ２２のエミッタは前記定電圧ＶＤの電源ラインに接続され、コレクタは抵抗Ｒ２５，Ｒ２６を介してＧＮＤに接続される。前記抵抗Ｒ２６には並列に積分コンデンサＣ２１が接続されており、その充電電圧が前記オペアンプ１５の非反転入力端に与えられる。

一方、前記定電圧ＶＤの電源ラインとＧＮＤラインとの間には、抵抗Ｒ２７，Ｒ２８，Ｒ２９の直列回路が接続されており、抵抗Ｒ２７，Ｒ２８の接続点と、前記抵抗Ｒ２３とトランジスタＱ２１との接続点との間には、抵抗Ｒ２５，Ｒ２６側をアノードとしてダイオードＤ２１が設けられ、抵抗Ｒ２８，Ｒ２９の接続点は、Ｎ型のトランジスタＱ２３のベースに接続される。前記トランジスタＱ２３のエミッタはＧＮＤに接続され、コレクタは抵抗Ｒ３０を介して、前記抵抗Ｒ２５，Ｒ２６の接続点、したがってオペアンプ１５の非反転入力端に接続される。

したがって、前記調光制御信号ＣＴＬＰがハイレベルであるときには、トランジスタＱ２１がオンし、これによって抵抗Ｒ２７を介するトランジスタＱ２３のベース電流がトランジスタＱ２１でバイパスされて該トランジスタＱ２３がオフするとともに、トランジスタＱ２２のベース電流が流れて該トランジスタＱ２２がオンし、コンデンサＣ２１が充電される。これに対して、前記調光制御信号ＣＴＬＰがローレベルであるときには、トランジスタＱ２１がオフし、これによって抵抗Ｒ２７，Ｒ２８を介してトランジスタＱ２３のベース電流が供給されて該トランジスタＱ２３がオンするとともに、トランジスタＱ２２のベース電流が無くなって該トランジスタＱ２２がオフし、コンデンサＣ２１は放電する。

したがって、前記調光制御信号ＣＴＬＰが前記ＰＷＭ信号の場合、図７で示すように、デューティ、すなわち予め定めるパルス周期当りのアクティブ（上述の例ではハイレベル）期間の割合が大きくなる程、前記コンデンサＣ２１の充電電圧は高くなる。この充電電圧が前述のようにオペアンプ１５で電力増幅されて、電流供給回路１４の基準電圧となる前記調光電圧信号ＶＣＴＬとして出力される。そして、１００％デューティ時における調光電圧信号ＶＣＴＬの電圧レベルは、前記定電圧ＶＤを抵抗Ｒ２５，Ｒ２６で分圧した値となり、分圧値を変化することで、任意の値に設定することができる。その１００％デューティ時における電圧から、０％デューティに対応した０Ｖまで、前記調光電圧信号ＶＣＴＬの電圧レベルをリニアに変化させることができる。

前記調光制御信号ＣＴＬＰが前記ＰＤＭ信号の場合も、調光回路３３には同様の構成を用いることができ、調光レベルは、パルス密度によって表される。その場合、調光電圧信号ＶＣＴＬの電圧値は、「１」／「０」で表される前記ＰＤＭ信号の「１」のレベルの密度に対応した値となる。

以上のように、本実施の形態では、調光制御信号ＣＴＬＰは、調光レベルに対応してパルスの立上がりおよび／または立下がりが制御されたパルス信号から成るので、調光レベルを決定するのは、パルスのレベル（波高値）ではなく、立上がりおよび／または立下がりのタイミングである。したがって、共通の調光装置２２からの調光制御信号ＣＴＬＰが多くの点灯回路２６に並列に与えられる場合や、調光装置２２から点灯回路２６までの調光制御信号ＣＴＬＰの信号線の引き回しが長い場合などで、該調光制御信号ＣＴＬＰが、調光装置２２から出力されたレベル（波高値）から、点灯回路２６の調光回路３３に入力されたレベル（波高値）が低下しても、伝達される調光レベルに変化は無く、該調光レベルを正確に伝達することができる。また、調光装置２２と調光回路３３との間の通信には、図５のような有線に限らず、キャリアのＯＮ／ＯＦＦで通信を行う赤外線や無線などを用いることもでき、調光装置２２としては、専用のコントローラではなく、汎用の赤外線リモコンなどを用いることもできる。

［実施の形態３］
本発明の実施の第３の形態について、図８および図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

図８は、本発明の実施の第３の形態の調光システムにおける調光回路３３ａのブロック図である。この調光回路３３ａは、前述の図６で示す調光回路３３に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この調光回路３３ａでは、前記調光制御信号ＣＴＬＰのデューティと前記調光電圧信号ＶＣＴＬの電圧レベルとの関係を、前記図７で示すような線形ではなく、図９で示すような非線形にするオペアンプ３５ならびに抵抗Ｒ３１〜Ｒ３５およびツェナダイオードＤ３１が、前述の調光回路３３の構成に、さらに追加されていることである。前記コンデンサＣ２１の充電電圧は、オペアンプ３５の非反転入力端に与えられる。したがって、この調光回路３３ａにおいて、調光回路３３から追加された構成は、直流の調光制御信号ＣＴＬを入力とする調光回路１３に対して設けられても、以下に示す効果を同様に奏することができる。

前記オペアンプ３５の反転入力端には、前記定電圧ＶＤが抵抗Ｒ３１，Ｒ３２で分圧され、さらに入力抵抗Ｒ３３を介して、基準電圧として入力される。オペアンプ３５の出力は、抵抗Ｒ３４を介して負帰還されるとともに、抵抗Ｒ３５を介して、ボルテージホロワの前記オペアンプ１５の非反転入力端に与えられる。このオペアンプ１５の非反転入力端はまた、ツェナダイオードＤ３１を介してＧＮＤに接続されている。

したがって、前記調光制御信号ＣＴＬＰのデューティに比例したコンデンサＣ２１の充電電圧が、前記定電圧ＶＤを抵抗Ｒ３１，Ｒ３２で分圧して作成された基準電圧以下になると、該オペアンプ３５の出力電圧が０Ｖとなる。すると、イマジナリーショートで構成されるオペアンプ１５からの調光電圧信号ＶＣＴＬも０Ｖとなり、電流供給回路１４の基準電圧が前記０Ｖとなることで、発光ダイオード４は消灯する。

これによって、オペアンプ３５の基準電圧、すなわち抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の分圧比によって、発光ダイオード４を消灯させるデューティを、０％よりも高い予め定める任意の値（図９では１０％）に設定することができる。こうして、調光装置２２の性能に合わせた設定が可能になり、また回路の応答性やばらつきによってちらつきが発生したり、複数の点灯回路間で消灯レベルが均一にならない（或るユニットでは消灯しているのに、別のユニットでは微発光している）といった不具合も解消することができる。

また、抵抗Ｒ３５およびツェナダイオードＤ３１を設けることで、前記オペアンプ３５の出力電圧の上限値を設定しており、前記調光制御信号ＣＴＬＰのデューティが、１００％よりも低い予め定める値（図９では９０％）以上で、前記オペアンプ３５の出力電圧がクランプされる。そこで、このクランプレベルを発光ダイオード４のフル点灯レベル（定格電流）に設定することで、確実にフル点灯させることができる。

このようにして、フル点灯および完全消灯させるデューティを任意に設定することができ、前記のばらつきなどに対して、均一な調光制御が可能になる。また、調光回路３３ａの性能を考慮して、フル点灯および完全消灯の調光制御信号ＣＴＬＰのレベルを任意に設定することもできる。前記図９で示すように、フル点灯および完全消灯となる領域における調光制御信号ＣＴＬＰのデューティと調光電圧信号ＶＣＴＬの電圧レベルとの関係は、前述のように非線形であるけれども、それらの間の領域では線形な関係を有し、スムーズな調光制御が可能である。

［実施の形態４］
本発明の実施の第４の形態について、図１０および図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

図１０は、本発明の実施の第４の形態の調光システム４１の電気的構成を示すブロック図である。この調光システム４１は、前述の調光システム２１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この調光システム４１では、調光装置２２からの調光制御信号ＣＴＬＰが、フォトカプラ４２を備える調光信号中継回路４３を介して、調光制御信号ＣＴＬＰ’に変換されて前記調光回路３３に入力されることである。

前記調光信号中継回路４３は、前記調光制御信号ＣＴＬＰの信号線の逆接続を防止するための整流回路４４と、前記フォトカプラを構成するフォトダイオードＤ４１およびフォトトランジスタＱ４１と、前記フォトトランジスタＱ４１によって駆動されるトランジスタＱ４２と、そのバイアス抵抗Ｒ４１，Ｒ４２とを備えて構成される。前記ＰＷＭ信号やＰＤＭ信号の調光制御信号ＣＴＬＰのパルスは、整流回路４４を介してフォトダイオードＤ４１の端子間に与えられ、そのパルスに対応した点滅を行い、電光変換が行われる。前記フォトダイオードＤ４１からの点滅光はフォトトランジスタＱ４１で受光され、光電変換が行われる。前記フォトトランジスタＱ４１はＮ型のフォトトランジスタであり、エミッタはＧＮＤに接続され、コレクタはバイアス抵抗Ｒ４１を介してＰ型のトランジスタＱ４２のベースに接続される。トランジスタＱ４２のエミッタ−ベース間にはバイアス抵抗Ｒ４２が設けられており、またトランジスタＱ４２のエミッタは直流電圧ＶＤの電源に接続され、コレクタが前記調光回路３３のトランジスタＱ２１への調光制御信号ＣＴＬＰ’の出力端となる。

したがって、前記調光制御信号ＣＴＬＰがハイレベルであるときには、フォトダイオードＤ４１が点灯し、これによってフォトトランジスタＱ４１のベース電流が流れ、抵抗Ｒ４１を介してトランジスタＱ４２のベース電流が流れて該トランジスタＱ４２がオンし、前記調光制御信号ＣＴＬＰ’にはハイレベルが出力される。これに対して、前記調光制御信号ＣＴＬＰがローレベルであるときには、フォトダイオードＤ４１が消灯し、これによってフォトトランジスタＱ４１がオフし、トランジスタＱ４２もオフし、前記調光制御信号ＣＴＬＰ’にはローレベルが出力される。したがって、前記調光制御信号ＣＴＬＰ’は、調光制御信号ＣＴＬＰと同相の信号となる。こうして、前記調光装置２２と調光回路３３とを電気的に分離することができる。これによって、点灯回路２６内の回路への信号の回り込みや外来ノイズによる影響を抑えることができる。

また、図１１の調光システム４１ｂの調光信号中継回路４３ｂで示すように、前述の調光信号中継回路４３に、トランジスタＱ４３および抵抗Ｒ４３をさらに設けて、調光制御信号ＣＴＬＰ’を調光制御信号ＣＴＬＰから反転して出力するようにしてもよい。すなわち、前記フォトトランジスタＱ４１のコレクタは、抵抗Ｒ４３を介して直流電圧ＶＤの電源に接続されるとともに、Ｎ型のトランジスタＱ４３のベースに接続される。このトランジスタＱ４３は、前記フォトトランジスタＱ４１に代えてトランジスタＱ４２のベース電流を制御するように設けられる。

したがって、前記調光制御信号ＣＴＬＰがハイレベルであるときには、フォトダイオードＤ４１が点灯し、これによってフォトトランジスタＱ４１のベース電流が流れて該トランジスタＱ４１がオンし、抵抗Ｒ４３を介する電流は該フォトトランジスタＱ４１のコレクタに流れてトランジスタＱ４３のベース電流が無くなり、該トランジスタＱ４３および前記トランジスタＱ４２がオフし、前記調光制御信号ＣＴＬＰ’にはローレベルが出力される。これに対して、前記調光制御信号ＣＴＬＰがローレベルであるときには、フォトダイオードＤ４１が消灯し、これによってフォトトランジスタＱ４１がオフし、抵抗Ｒ４３を介する電流はトランジスタＱ４３のベースに流れて該トランジスタＱ４３および前記トランジスタＱ４２がオンし、前記調光制御信号ＣＴＬＰ’にはハイレベルが出力される。したがって、前記調光制御信号ＣＴＬＰ’は、調光制御信号ＣＴＬＰと逆相の信号となる。

この場合、照明ユニット２３ｂ側の点灯回路２６ｂ内の調光回路３３ｂは、ローレベルのパルスで点灯する前記調光回路３３とは逆の論理となっており、したがってフル点灯のみとなるけれども、前記調光信号中継回路４３ｂおよび調光装置２２を接続せず、単体の照明ユニットとして使用することもできる。

［実施の形態５］
本発明の実施の第５の形態について、図１２および図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

図１２および図１３は、本発明の実施の第５の形態の調光システム５１，５１ａの電気的構成を示すブロック図である。これらの調光システム５１，５１ａも、前述の調光システム２１に類似している。注目すべきは、これらの調光システム５１，５１ａでは、調光装置５２からの調光制御信号ＣＴＬＰが、直流電源８からの定電圧ＶＤに重畳されていることである。図１２の調光システム５１では、直流電源８からのハイレベル側のラインを該調光装置５２のローレベル側のラインに共用しており、図１３の調光システム５１ａでは、直流電源８に該調光装置５２を直列に接続し、ハイレベル側のラインおよびローレベル側のラインの両方を共用している。

したがって、照明ユニット５３，５３ａの点灯回路５６，５６ａ内の調光回路６３，６３ａは、それぞれ重畳されたパルスを電源電圧から取出す、ハイパスフィルタなどの構成を備えている。このようにして、調光制御信号ＣＴＬＰの信号線を削減することができる。

本発明の実施の第１の形態の調光システムの電気的構成を示すブロック図である。 図１で示す調光システムにおける調光回路の一構成例を示すブロック図である。 図１で示す調光回路の入出力特性を示すグラフである。 本発明の実施の第１の形態の調光システムにおける電源が他の例を示すブロック図である。 本発明の実施の第２の形態の調光システムの電気的構成を示すブロック図である。 図５で示す調光システムにおける調光回路の一構成例を示すブロック図である。 図５で示す調光回路の入出力特性を示すグラフである。 本発明の実施の第３の形態の調光システムにおける調光回路のブロック図である。 図８で示す調光回路の入出力特性を示すグラフである。 本発明の実施の第４の形態の調光システムの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第４の形態の調光システムにおける調光信号中継回路の他の例を示すブロック図である。 本発明の実施の第５の形態の調光システムの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第５の形態の調光システムにおける調光制御信号の重畳方法の他の例を示すブロック図である。

符号の説明

１，１ａ，２１，４１，４１ｂ，５１，５１ａ 調光システム
２，２２，５２ 調光装置
３，２３，２３ｂ，５３，５３ａ 照明ユニット
４ 発光ダイオード
５ 発光ダイオード群
６，２６，２６ｂ，５６，５６ａ 点灯回路
７ 商用電源
１１，４４ 整流回路
１２ 定電圧回路
１３，３３，３３ａ，３３ｂ，６３，６３ａ 調光回路
１４ 電流供給回路
１５，３５ オペアンプ
４２ フォトカプラ
４３，４３ｂ 調光信号中継回路
Ｃ２１ 積分コンデンサ
Ｄ３１ ツェナダイオード
Ｄ４１ フォトダイオード
Ｑ１ トランジスタ（第１のトランジスタ）
Ｑ２ トランジスタ（第２のトランジスタ）
Ｑ４１ フォトトランジスタ

Claims (7)

1. 調光装置からの調光制御信号に応答して、発光ダイオードを調光制御する点灯回路であって、
   前記調光制御信号を受信し、調光レベルに対応した調光電圧信号を発生する調光回路と、
   電源ライン間に前記発光ダイオードと直列に介設され、前記調光電圧信号に対応した電流を前記発光ダイオードに供給する電流供給回路とを含むことを特徴とする発光ダイオードの点灯回路。
2. 前記電流供給回路は、
   前記調光電圧信号がコレクタおよびベースに与えられるダイオード構造の第１のトランジスタと、
   前記第１のトランジスタのエミッタをＧＮＤに接続する第１の抵抗と、
   １または複数段直列に接続された発光ダイオードから成る発光ダイオード群のそれぞれに設けられ、前記第１のトランジスタとカレントミラー回路を構成し、前記発光ダイオード群のカソード電流を制御する第２のトランジスタと、
   前記第２のトランジスタのエミッタをＧＮＤに接続する第２の抵抗とを備えて構成されることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードの点灯回路。
3. 前記調光装置は、調光レベルに対応して、パルスの立上がりおよび／または立下がりが制御されたパルス信号から成る前記調光制御信号を出力し、
   前記調光回路は、前記調光制御信号を受信し、そのパルスの積分レベルに対応した電圧で、前記調光電圧信号を作成することを特徴とする請求項１または２記載の発光ダイオードの点灯回路。
4. 前記調光制御信号はＰＷＭ信号であり、前記調光回路は、前記調光電圧信号を、１００％デューティよりも低い予め定めるデューティでフル点灯となるレベルとし、０％デューティよりも高い予め定めるデューティで完全消灯となるレベルとすることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオードの点灯回路。
5. 前記調光装置と調光回路との間に設けられ、フォトカプラを備える調光信号中継回路をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光ダイオードの点灯回路。
6. 前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光ダイオードの点灯回路に、該点灯回路によって駆動され、１または複数段直列に接続された発光ダイオードから成る発光ダイオード群を備えて構成されることを特徴とする照明ユニット。
7. 共通の調光装置からの調光制御信号によって複数の照明ユニットを並列に調光制御するようにした調光システムにおいて、
   前記調光装置は、調光レベルに対応して、パルスの立上がりおよび／または立下がりが制御されたパルス信号から成る前記調光制御信号を出力し、
   前記各照明ユニットは、発光素子と、その点灯回路とを備えて構成され、前記点灯回路は、
   前記調光制御信号を受信し、そのパルスの積分レベルに対応した電圧で、前記調光レベルに対応した調光電圧信号を発生する調光回路と、
   電源ライン間に前記発光素子と直列に介設され、前記調光電圧信号に応答した電流を前記発光素子に供給する電流供給回路とを含むことを特徴とする調光システム。

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