JP2005267999A - Led type lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源部にLEDを用いたスタジオや劇場で使用されるLED式照明装置に関する。 The present invention relates to an LED illumination device used in a studio or theater using an LED as a light source.
スタジオや劇場で使用される照明装置として、LEDを光源部に用いたLED式照明装置が開発されている。このようなLED式照明装置においては、LED式照明装置にサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源を供給するようにしたもの、LED式照明装置に商用電源を供給し外部調光信号を入力してLEDを調光するもの、また、LED式照明装置に付加されている調光ボリュームで直接的にLEDを調光するもの等が採用されている。そして、これらにより調光制御が行われる。 As an illuminating device used in a studio or a theater, an LED type illuminating device using an LED as a light source unit has been developed. In such an LED lighting device, a power source including a dimming signal component phase-controlled by a thyristor is supplied to the LED lighting device, a commercial power source is supplied to the LED lighting device, and an external dimming signal is supplied. Is used to dimm the LED, and the LED is directly dimmed with a dimming volume added to the LED illumination device. And dimming control is performed by these.
この調光制御方式には、波高値制御あるいはPWM制御がある。波高値制御を行うものとしては、負荷の電力消費が増加した場合にはスレッショルド電圧を上げ、逆に負荷の電力消費が減少した場合にはスレッショルド電圧を下げ、調光や負荷の変化に対して対応できるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 This dimming control method includes a peak value control or PWM control. For peak value control, when the load power consumption increases, the threshold voltage is raised, and conversely, when the load power consumption decreases, the threshold voltage is lowered to prevent dimming and load changes. Some have been made available (see, for example, Patent Document 1).
また、PWM制御を行うものとしては、発光ダイオードに供給する電流のオン時間とオフ時間との比率を制御し、このように制御された電流を発光ダイオードに供給することによって得た光で蛍光体を発光させ調光するようにしたものがある(例えば、特許文献2参照)。
ところが、PWM制御はLEDに供給する電流のオン時間とオフ時間との比率を制御するものであるから、発光を暗くする深調光の場合には、LEDに供給する電流のオン時間幅を短くしなければならないので、点灯周波数が高周波である場合には制御ができなくなることがある。すなわち、例えば、点灯周波数が約10kHz以上で1024階調で調光する場合には、1パルスは100μsec以下となり、この100μsecを1024階調で調光しなければならないので、最小のオン時間幅は約100μsec以下(10MHz以上)となってしまう。100μsec以下で電流のオン時間幅を確保するには、半導体素子の信頼性を
大きく高めなければならない。一方、波高値制御の場合、特にLEDが高出力の場合には電圧に対する電流の変化が大きくなるので、制御が非常に困難となる。
However, since the PWM control controls the ratio of the on time and the off time of the current supplied to the LED, in the case of deep dimming that darkens the light emission, the on time width of the current supplied to the LED is shortened. Therefore, if the lighting frequency is high, control may not be possible. That is, for example, when the lighting frequency is about 10 kHz or more and dimming with 1024 gradations, one pulse is 100 μsec or less, and since 100 μsec must be dimmed with 1024 gradations, the minimum on-time width is It becomes about 100 μsec or less (10 MHz or more). In order to secure the on-time width of the current at 100 μsec or less, the reliability of the semiconductor element must be greatly increased. On the other hand, in the case of peak value control, especially when the LED has a high output, the change of the current with respect to the voltage becomes large, so that the control becomes very difficult.
本発明の目的は、点灯周波数が高い場合であっても適正に0〜100%までの調光制御を行うことができるLED式照明装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the LED type illuminating device which can perform the dimming control to 0 to 100% appropriately even if it is a case where a lighting frequency is high.
請求項1の発明に係わるLED式照明装置は、LEDを点灯するための電源を入力する入力回路と;前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と;前記力率改善回路の出力からLEDに供給する電流を得るための定電圧回路と;前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と;前記入力検出回路で識別した調光信号成分に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いときはPWM制御により前記LEDを点灯制御し所定値より低いときは波高値制御により前記LEDを点灯制御する点灯制御回路と;を備えたことを特徴とする。 An LED type lighting apparatus according to a first aspect of the present invention is an input circuit for inputting a power source for turning on an LED; a power factor improving circuit for improving a power factor of a power source inputted from the input circuit; and the power factor A constant voltage circuit for obtaining a current to be supplied to the LED from the output of the improvement circuit; an input detection circuit for identifying a dimming signal component included in a power source input to the input circuit; and the input detection circuit identified Lighting that determines the dimming ratio based on the dimming signal component, controls the lighting of the LED by PWM control when the dimming ratio is higher than a predetermined value, and controls the lighting of the LED by peak value control when the dimming ratio is lower than the predetermined value And a control circuit.
本発明および以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は以下による。LED式照明装置は光源としてLEDを用いた照明装置であり、主としてスタジオや舞台の照明に使用される。入力回路は、LED負荷を点灯するための電源を入力するものであり、サイリスタで位相制御された調光信号成分を含んだ電源を入力する。力率改善回路は入力回路から入力される電源の力率を改善するものである。定電圧回路は力率改善回路の出力からLEDに供給する電流を得るものである。入力検出回路は、入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する。例えば、位相制御された電源の実効値または平均値を検出して調光信号成分を取り出す。 In the present invention and the following inventions, definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified. An LED illumination device is an illumination device that uses an LED as a light source, and is mainly used for lighting a studio or a stage. The input circuit inputs power for lighting the LED load, and inputs power including a dimming signal component whose phase is controlled by a thyristor. The power factor correction circuit improves the power factor of the power source input from the input circuit. The constant voltage circuit obtains a current supplied to the LED from the output of the power factor correction circuit. The input detection circuit identifies a dimming signal component included in the power supply input to the input circuit. For example, the effective value or average value of the phase-controlled power supply is detected to extract the dimming signal component.
点灯制御回路は、入力検出回路で識別した調光信号成分に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いときはPWM制御によりLEDを点灯制御し、所定値より低いときは波高値制御によりLEDを点灯制御する。調光比の所定値は5%〜20%程度に設定される。なお、LED負荷12のLEDの順電圧特性により調光比の所定値を高くしてもよい。
The lighting control circuit determines the dimming ratio based on the dimming signal component identified by the input detection circuit. When the dimming ratio is higher than the predetermined value, the lighting control of the LED is performed by PWM control. LED lighting control is performed by peak value control. The predetermined value of the dimming ratio is set to about 5% to 20%. Note that the predetermined value of the dimming ratio may be increased by the forward voltage characteristics of the LED of the
本発明によれば、調光比が所定値より高いときにはPWM制御とし、調光比が所定値より小さい深調光時には波高値制御に切り替えるので、所定値以下の深調光時においても深調光時においても適正に調光制御ができる。 According to the present invention, when the dimming ratio is higher than the predetermined value, the PWM control is performed, and when the dimming ratio is lower than the predetermined value, the control is switched to the crest value control. Dimming control can be properly performed even during light.
請求項2の発明に係わるLED式照明装置は、LEDを点灯するための電源を入力する入力回路と;前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と;前記力率改善回路の出力からLEDに供給する電流を得るための定電圧回路と;前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と;前記入力検出回路で識別された調光信号成分、外部調光信号、調光ボリュームからの調光信号を切り替える切替回路と;前記切替回路からの出力信号に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いときはPWM制御により前記LEDを点灯制御し所定値より低いときは波高値制御により前記LEDを点灯制御する点灯制御回路と;を備えたことを特徴とする。 An LED type lighting apparatus according to a second aspect of the present invention includes an input circuit for inputting a power source for turning on the LED; a power factor improving circuit for improving the power factor of the power source input from the input circuit; and the power factor A constant voltage circuit for obtaining a current to be supplied to the LED from an output of the improvement circuit; an input detection circuit for identifying a dimming signal component included in a power source input to the input circuit; and identified by the input detection circuit A dimming signal component, an external dimming signal, a switching circuit for switching the dimming signal from the dimming volume; a dimming ratio is determined based on an output signal from the switching circuit, and the dimming ratio is higher than a predetermined value A lighting control circuit for controlling lighting of the LED by PWM control and controlling lighting of the LED by peak value control when lower than a predetermined value.
切替回路は、入力検出回路で識別された調光信号成分、外部調光信号、調光ボリュームからの調光信号を切り替えて、定電圧回路および点灯制御回路に調光信号を出力するものである。入力回路から入力される電源がサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源だけでなく、商用電源である場合にも適用できる。 The switching circuit switches the dimming signal component identified by the input detection circuit, the external dimming signal, and the dimming signal from the dimming volume, and outputs the dimming signal to the constant voltage circuit and the lighting control circuit. . The present invention can be applied not only to a power source including a dimming signal component whose phase is controlled by a thyristor but also to a commercial power source.
本発明によれば、請求項1の発明に効果に加え、切替回路により調光信号を切り替えることができるので、必要に応じて適切な場所から調光制御ができる。また、入力回路から入力される電源が商用電源である場合であっても調光制御が可能となる。
According to the present invention, in addition to the effect of the invention of
請求項1の発明によれば、調光比が所定値より高いときにはPWM制御とし、調光比が所定値より小さい深調光時には波高値制御に切り替えるので、所定値以下の深調光時においても深調光時においても適正に調光制御ができる。 According to the first aspect of the present invention, when the dimming ratio is higher than the predetermined value, the PWM control is performed, and when the dimming ratio is smaller than the predetermined value, the control is switched to the crest value control. The dimming can be controlled properly even during deep dimming.
請求項2の発明によれば、請求項1の発明に効果に加え、切替回路により調光信号を切り替えることができるので、必要に応じて適切な場所から調光制御ができる。また、入力回路から入力される電源が商用電源である場合であっても調光制御が可能となる。
According to the invention of claim 2, in addition to the effect of the invention of
図1は本発明の第1の実施の形態に係わるLED式照明装置の構成図である。入力回路11はLED負荷12を点灯するための電源を入力するものであり、サイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源を入力する。入力回路11で入力した電源は整流回路13で整流され、力率改善回路14に入力される。力率改善回路14は入力回路11に入力される電源の入力電圧と入力電流とが同相になるようにして電源の力率を改善するものであり、これにより、LED負荷12に供給される電力のロスを低減している。力率改善回路14の出力は平滑回路15で平滑されて定電圧回路16に入力される。定電圧回路16は、LED負荷12に供給する電圧を一定値に保持して、LED負荷12に流れる電流を個別に調整する。
FIG. 1 is a configuration diagram of an LED type illumination device according to a first embodiment of the present invention. The
一方、入力検出回路17は入力回路11から入力したサイリスタで位相制御された調光信号成分を含んだ電源を入力し、入力した電源の実効値または平均値を検出して調光信号成分を取り出す。そして、取り出した調光信号成分を定電圧回路16および点灯制御回路18に出力する。各々の定電圧回路16では、調光信号成分に基づき出力電圧を調整する。
On the other hand, the
また、点灯制御回路18は、入力検出回路で識別した調光信号成分に基づいてドライブ回路19を介してLED負荷12を調光制御する。すなわち、点灯制御回路18の判定部20は、入力検出回路17で識別した調光信号成分に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いか否かを判定する。調光比が所定値より高いときはPWM制御部21を駆動し、PWM制御部21はPWM制御によりドライブ回路19を介してLED負荷12を点灯制御する。一方、調光比が所定値より低いときは波高値制御部22を駆動し、波高値制御部22は波高値制御によりドライブ回路19を介してLED負荷12を点灯制御する。
The
図2は、点灯制御回路18で点灯制御されたLED負荷12の発光波形の一例を示す発光波形図である。図2では調光比の所定値として10%である場合を示している。すなわち、調光比が10%以上の領域ではPWM制御部21によりPWM制御が行われる。一方、調光比が10%未満の領域ではパルス幅は調光比が10%のときのパルス幅で固定され、波高値制御部22により波高値制御が行われる。調光比の所定値は5%〜20%程度に設定される。なお、LED負荷12のLEDの順電圧特性により調光比の所定値を高くしてもよい。
FIG. 2 is a light emission waveform diagram showing an example of the light emission waveform of the
第1の実施の形態によれば、調光比が所定値より高いときにはPWM制御とし、調光比が所定値より小さい深調光時には波高値制御に切り替えるので、深調光時においても適正に調光制御ができる。すなわち、所定値以下の深調光時においてはパルス幅が所定値の調光時のパルス幅に保持され、波高値の大きさを変えて調光するので、深調光時においても適正に調光制御ができる。 According to the first embodiment, when the dimming ratio is higher than the predetermined value, the PWM control is performed, and when the dimming ratio is smaller than the predetermined value, the control is switched to the crest value control. Dimming control is possible. In other words, during deep dimming below a predetermined value, the pulse width is held at the predetermined dimming pulse width, and dimming is performed by changing the magnitude of the crest value. Light control is possible.
図3は本発明の第2の実施の形態に係わるLED式照明装置の構成図である。この第2の実施の形態は、図1に示した第1の実施の形態に対し、入力検出回路17からの電源に含まれた調光信号成分、外部調光信号、調光ボリューム23からの調光信号を切り替えて、定電圧回路16および点灯制御回路18に調光信号を出力する切替回路24を設けたものである。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 block diagram of an LED illumination device according to the second embodiment of the present invention. This second embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the dimming signal component, the external dimming signal, and the dimming
第2の実施の形態では、入力回路11から入力される電源がサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源である場合、または商用電源である場合にも適用できる。いま、入力回路11からサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源が供給されたとする。この状態で切替回路24により調光ボリューム23に切り替えられたときは、調光ボリューム23からの調光信号が定電圧回路16および点灯制御回路18に入力される。定電圧回路16では、その調光信号に基づき出力電圧を調整する。
The second embodiment can also be applied to a case where the power source input from the
また、点灯制御回路18の判定部20は、入力検出回路17で識別した調光信号成分が入力されると、調光信号成分に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いか否かを判定する。判定部20は、調光比が所定値より高いときはPWM制御部21を駆動し、調光比が所定値より低いときは波高値制御部22を駆動する。PWM制御部21は、判定部20により駆動がかけられるとPWM制御によりドライブ回路19を介してLED負荷12を点灯制御する。一方、波高値制御部22は判定部20により駆動がかけられると、波高値制御によりドライブ回路19を介してLED負荷12を点灯制御する。
Further, when the dimming signal component identified by the
一方、切替回路24により外部調光信号に切り替えられたときも、同様に、外部調光信号が定電圧回路16および点灯制御回路18に入力される。そして、定電圧回路16では、その外部調光信号に基づき出力電圧を調整し、点灯制御回路18では、その外部調光信号に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いときはPWM制御によりLED負荷12を点灯制御し、所定値より低いときは波高値制御によりLED負荷12を点灯制御する。外部調光信号は、例えば調光操作卓から出力される。
On the other hand, when the switching
以上の説明では、入力回路11から入力される電源がサイリスタで位相制御した調光信号成分を含んだ電源である場合について説明したが、入力回路11から入力される電源が商用電源である場合にも同様に適用できる。この場合、切替回路24で調光ボリューム23または調光卓からの外部調光信号のいずれかを選択して調光制御することになる。
In the above description, the case where the power source input from the
第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態の効果に加え、切替回路24により調光信号を切り替えることができるので、必要に応じて適切な場所から調光制御ができる。また、入力回路11から入力される電源が商用電源である場合であっても調光制御が可能となる。
According to the second embodiment, since the dimming signal can be switched by the switching
11…入力回路、12…LED負荷、13…整流回路、14…力率改善回路、15…平滑回路、16…定電圧回路、17…入力検出回路、18…点灯制御回路、19…ドライブ回路、20…判定部、21…PWM制御部、22…波高値制御部、23…調光ボリューム、24…切替回路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と;
前記力率改善回路の出力からLEDに供給する電流を得るための定電圧回路と;
前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と;
前記入力検出回路で識別した調光信号成分に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いときはPWM制御により前記LEDを点灯制御し所定値より低いときは波高値制御により前記LEDを点灯制御する点灯制御回路と;
を備えたことを特徴とするLED式照明装置。 An input circuit for inputting a power source for lighting the LED;
A power factor correction circuit for improving the power factor of a power source input from the input circuit;
A constant voltage circuit for obtaining a current supplied to the LED from the output of the power factor correction circuit;
An input detection circuit for identifying a dimming signal component included in a power source input to the input circuit;
The dimming ratio is determined based on the dimming signal component identified by the input detection circuit. When the dimming ratio is higher than a predetermined value, the LED is controlled to be turned on by PWM control. A lighting control circuit for controlling lighting of the LED;
An LED-type lighting device comprising:
前記入力回路から入力される電源の力率を改善する力率改善回路と;
前記力率改善回路の出力からLEDに供給する電流を得るための定電圧回路と;
前記入力回路に入力される電源に含まれた調光信号成分を識別する入力検出回路と;
前記入力検出回路で識別された調光信号成分、外部調光信号、調光ボリュームからの調光信号を切り替える切替回路と;
前記切替回路からの出力信号に基づいて調光比を判定し、調光比が所定値より高いときはPWM制御により前記LEDを点灯制御し所定値より低いときは波高値制御により前記LEDを点灯制御する点灯制御回路と;
を備えたことを特徴とするLED式照明装置。 An input circuit for inputting a power source for lighting the LED;
A power factor correction circuit for improving the power factor of a power source input from the input circuit;
A constant voltage circuit for obtaining a current supplied to the LED from the output of the power factor correction circuit;
An input detection circuit for identifying a dimming signal component included in a power source input to the input circuit;
A switching circuit for switching the dimming signal component identified by the input detection circuit, the external dimming signal, and the dimming signal from the dimming volume;
A dimming ratio is determined based on an output signal from the switching circuit, and when the dimming ratio is higher than a predetermined value, the LED is turned on by PWM control, and when lower than the predetermined value, the LED is turned on by peak value control. A lighting control circuit to control;
An LED-type lighting device comprising:
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