JP2008047494A - 調光制御方法および調光制御装置および照明装置 - Google Patents

調光制御方法および調光制御装置および照明装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2008047494A
JP2008047494A JP2006224265A JP2006224265A JP2008047494A JP 2008047494 A JP2008047494 A JP 2008047494A JP 2006224265 A JP2006224265 A JP 2006224265A JP 2006224265 A JP2006224265 A JP 2006224265A JP 2008047494 A JP2008047494 A JP 2008047494A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dimming
control
current
drive current
current value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006224265A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuya Ohata
達也 大畑
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
横河電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp, 横河電機株式会社 filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP2006224265A priority Critical patent/JP2008047494A/ja
Publication of JP2008047494A publication Critical patent/JP2008047494A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y02B20/42

Abstract

【課題】滑らかな調光カーブを得ることができるとともに、高い調光比を有する調光制御方法および調光制御装置および照明装置を実現する。
【解決手段】外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をPWM制御する調光制御方法において、
前記PWM制御と同時に、前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御することを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、発光ダイオード(以下LEDという。)などの発光手段の輝度を調整する調光制御方法および調光制御装置およびこの調光制御方法または調光制御装置を利用した照明装置に関するものである。

図7は従来の調光制御装置の一例を示すブロック図である。
発光手段1は駆動手段2が駆動電流を供給することによって発光する。駆動手段2には外部から調光信号が入力され、この調光信号に応じて発光手段1に供給する駆動電流の時間比をPWM制御することによって、発光手段1の輝度を制御する。

図8は図7に示した従来の調光制御装置の構成例を示す図である。
発光手段1はLEDなどの発光素子であり、駆動電流の供給により発光する。定電流発生回路21とFET22は図7における駆動手段2に相当するものである。定電流発生回路21はFET22をスイッチング制御して、入力電圧Vinから発光手段1に供給する駆動電流を生成する。

発光手段1に流れる駆動電流の大きさは、抵抗で構成された電流検出部4で検出され、定電流発生回路21にフィードバック電圧信号FDBKとして入力される。定電流発生回路21はこのFDBK信号が所定の値、すなわち駆動電流が一定値IdrとなるようにFET22のスイッチングを行なう。通常FET22のスイッチング周波数は数百kHzである。

発光手段1の輝度調整は外部から入力される調光信号に従う。調光信号は定電流発生回路21に入力され、駆動電流の供給を行なう期間をこの調光信号に応じたデューティ比でPWM制御する。つまり、定電流発生回路21は、PWM制御のON期間中はFET22をスイッチングし、発光手段1に定電流を供給して駆動し、OFF期間中はFET22のスイッチングを止めて発光手段1の駆動を停止する。一般的にこのようなPWM制御の周波数は数百Hzである。

しかしながら、デューティ比に従った輝度調整では、リニアな輝度調整が可能であるという利点がある一方、駆動電流の立ち上がり/立ち下がり時間によって調光比が制限され、十分な調光比が得られない場合がある。

図8のように、スイッチング方式の駆動手段にPWM方式の輝度調整を適用した場合を例にあげて説明する。
図9は、定電流発生回路21によるPWM制御と実際に発光手段1に流れる電流(I1とする。)の波形を模式的に示した図である。

図9(a)はPWM制御のデューティ比がおよそ50%の場合、(b)はデューティ比が小さい場合を示している。図9(a)において、電流I1はPWM制御でONになると所定の電流値Idrまで立ち上がり、PWM制御でOFFになると立ち下る。電流I1の変化には遅延時間が存在するため、それぞれ立ち上がり時間tup、立ち下り時間tdnだけ遅れて変化する。

PWM制御のデューティ比がある程度大きい場合には、電流I1は問題なくIdrまで立ち上がることができる。しかし、図9(b)に示すように、デューティ比が小さく、PWM制御のON時間が電流I1の立ち上がり時間tupよりも短くなると、電流I1は電流値Idrに到達する前に立ち下ってしまう。このように、PWM制御でONになっても駆動電流の値がIdrに達しない状態になると、もはやデューティ比の調整によって発光手段1の輝度を調整することができなくなってしまう。

図10は発光手段1の調光カーブを示す図である。発光手段1の輝度は、理論上はデューティ比100%から0%までの全範囲において、デューティ比に応じてリニアに変化する。しかし、デューティ比がある値以下となると、上記のように駆動電流がIdrに達しない状態になり、デューティ比を変化させた際にどのような調光カーブが得られるか予測することができない。そのため、その値以下のデューティ比は輝度制御に利用することができず、実質的に調光比が制限される。

駆動電流の立ち上がり時間tup、立ち下がり時間tdnをそれぞれ5usとすると、駆動電流が立ち上がってから立ち下るまで最低10us必要となる。PWM制御の周波数を100Hz(1周期=10ms)とすると、調光比は10ms:10us=1000:1となる。

一般的なアプリケーションでは調光比1000:1は十分な値であるが、例えば航空機のコックピットディスプレイ用バックライトなどの特殊な用途では、少なくとも5000:1以上の調光比が要求される場合があり、満足な調光比を実現することができない。

そこで、高い調光比を実現するために、下記のような技術が提案されている。

特開2000−180217号公報 特開2005−332586号公報

上記特許文献1に記載された技術は、照明灯の輝度が電源電圧の変動によらず一定となるように駆動電流を制御するとともに、昼間と夜間を判別し、夜間は駆動電流を抵抗で制限した上で駆動期間をPWM制御するというものである。

上記特許文献2に記載された技術は、減光信号を用いて照明用光源の定電流駆動値を低い値に変更し、定電流駆動期間をPWM制御するというものである。

しかし、特許文献1のような方法では、昼間用の駆動電流から夜間用の駆動電流に切り替えた際に輝度が大きく変化することになるため、図11に示すように滑らかな調光カーブを得ることができない。また、昼間用の駆動電流で得られる輝度と夜間用の駆動電流で得られる最大輝度の間にある輝度は、設定することができず、利用できない。

また、夜間用の駆動電流を昼間用の駆動電流と比べて非常に低い値に設計した場合には、調光比を高めることはできても、実質的に利用できない輝度範囲が大きくなってしまう。一方、夜間用の駆動電流を昼間用の駆動電流とあまり変わらない値に設計すれば、調光比の大幅な改善は見込めない上に、図9および図10で説明した問題が発生する。

特許文献2の構成においても、定電流駆動値の変更は実質的に2段階の切り替えしか行なうことができず、特許文献1の提案と同様の問題がある。

本発明は、上記のような従来の問題をなくし、滑らかな調光カーブを得ることができるとともに、高い調光比を有する調光制御方法および調光制御装置および照明装置を実現することを目的とする。

上記のような目的を達成するために、本発明の請求項1では、外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をPWM制御する調光制御方法において、
前記PWM制御と同時に、前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御することを特徴とする。

請求項2では、請求項1に記載の調光制御方法において、前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御する動作は、前記調光信号が小さくなるにつれて前記駆動電流の電流値が小さくなるように制御することを特徴とする。

請求項3では、外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をPWM制御する調光制御装置において、
前記調光信号に応じてPWM制御した前記駆動電流を前記発光手段に供給する駆動手段と、
前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御する電流値制御手段と、
を有することを特徴とする。

請求項4では、請求項3に記載の調光制御装置において、前記電流値制御手段は、前記調光信号が小さくなるにつれて前記駆動電流の電流値が小さくなるように制御することを特徴とする。

請求項5では、外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をPWM制御する照明装置において、
前記調光信号に応じてPWM制御した前記駆動電流を前記発光手段に供給する駆動手段と、
前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御する電流値制御手段と、
を有することを特徴とする。

請求項6では、請求項5に記載の照明装置において、前記電流値制御手段は、前記調光信号が小さくなるにつれて前記駆動電流の電流値が小さくなるように制御することを特徴とする。

このように、発光手段に対し、調光信号に応じた時間比で駆動電流を供給するPWM制御と連動して、駆動電流の電流値も同時に制御することによって、滑らかな調光カーブを得ることができるとともに、高い調光比を有する調光制御方法および調光制御装置および照明装置を実現することができる。

以下、図面を用いて本発明の調光制御方法および調光制御装置および照明装置を説明する。

図1は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の一実施例を示すブロック図であり、図7の従来例に電流値制御手段3を追加した構成となっている。電流値制御手段3は駆動手段2と同様に調光信号が入力され、この調光信号に応じて発光手段1に供給する駆動電流の電流値を制御する。

電流値制御手段3は、調光信号が小さくなるにつれて駆動電流の電流値が小さくなるように制御する。すなわち、電流値制御手段3は、駆動手段2が駆動電流を供給する期間を制御するPWM制御のデューティ比が小さくなるにつれて駆動電流の電流値も小さくする。

図2はPWM制御と駆動電流の波形を示す図である。本図では駆動手段2のPWM制御のデューティ比を大から小へスイープさせている。デューティ比が大きい場合には駆動電流の電流値も大きく、デューティ比が小さくなるにつれて駆動電流の電流値を小さくする。

従来のようにPWM制御のデューティ比に関わらず電流値を一定にした場合には、デューティ比が小さい場合に駆動電流が所定値まで立ち上がらないという問題が発生する。しかし、本発明のようにデューティ比に応じてその所定値も小さく設定することにより、駆動電流が所定値まで立ち上がらないという問題を回避することができる。

図3は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の調光カーブの例を示す図である。

駆動電流の電流値を一定にしてPWM制御した場合は、デューティ比がある値以下になると駆動電流が所定の電流値に立ち上がらなくなり、現実にどのような調光カーブが得られるか予測することができない。そのため、その値以下のデューティ比は実質的に輝度制御に利用できず、調光比が制限される。
一方、駆動電流の電流値をデューティ比に応じて小さくし、PWM制御のデューティ比が小さい場合でも確実に所定値まで立ち上がるようにすれば、なおON時間幅の調整により発光手段1の輝度の制御が可能となる。そのため、従来実質的に利用することができなかったデューティ比の範囲まで利用することができるようになるとともに、発光手段1で制御できる輝度の範囲も広がり、調光比を高めることができる。

このように、駆動手段2による駆動電流供給期間のPWM制御と連動して、駆動電流の電流値自体も同時に制御することによって、高輝度から低輝度まで広範囲にわたって滑らかな調光カーブを得ることができ、高い調光比を実現することができる。

図4は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の構成例を示す図であり、駆動手段2が電流値のフィードバック系を有する場合の例である。

図4では、図8の従来例にオペアンプ31、可変抵抗32と33、抵抗値制御部34を追加した構成である。
定電流発生回路21とFET22は図1における駆動手段2に相当するものである。オペアンプ31、可変抵抗32と33、抵抗値制御部34は図1における電流値制御手段3に相当するものである。

電流検出部4で発光手段1に流れる駆動電流の大きさが検出され、オペアンプ31に入力される。オペアンプ31のゲインはデジタルポテンショメータなどの可変抵抗32と33の抵抗値で定められる。オペアンプ31の出力はフィードバック電圧FDBKとして定電流発生回路21に入力される。定電流発生回路21はこのFDBK信号が所定の値となるようにFET22のスイッチングを行ない、発光手段1に供給する電流値を制御する。

図5はオペアンプ31および可変抵抗32と33の関係を回路図で示したものである。可変抵抗32の抵抗値をRa、可変抵抗33の抵抗値をRbとすると、オペアンプ31のゲインはRaとRbで任意の値に設定することができる。

オペアンプ31のゲインを大きく設定すると、FDBK信号の電圧値が大きくなり、定電流発生回路21は駆動電流の電流値が小さくなるようにFET22を制御する。オペアンプ31のゲインを小さく設定すると、FDBK信号の電圧値が小さくなり、定電流発生回路21は駆動電流の電流値が大きくなるようにFET22を制御する。つまり、オペアンプ31のゲインを調整することによって、ゲイン分だけ実際の駆動電流の電流値を制御することができる。

可変抵抗32と33の抵抗値は抵抗値制御部34によって制御される。抵抗値制御部34には調光信号が入力され、この調光信号に応じて可変抵抗32と33の抵抗値が設定される。調光信号が小さい場合には、駆動期間のPWM制御でON時間を短くするとともに、抵抗値制御部34は可変抵抗32および33の抵抗値を制御してオペアンプ31のゲインを小さくし、駆動電流の電流値を小さくする。

このように、PWM制御に加えて駆動電流の電流値も同時に制御することによって、実際に発光手段1に流れる駆動電流を抑制することができ、その結果従来の数倍〜数十倍の調光比を実現することが可能となる。

図6は、本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の他の構成例を示す図であり、駆動手段2が電流値のフィードバック系および電流設定機能を有する場合の例である。

定電流発生回路23とFET22は図1における駆動手段2に相当するものである。オペアンプ51、可変抵抗52と53、抵抗値制御部54からなる電流値制御手段5は、図1における電流値制御手段3に相当するものである。

電流検出部4で発光手段1に流れる駆動電流の大きさが検出され、定電流発生回路23にFDBK信号として入力される。信号Isetは駆動電流の電流値を設定するための信号であり、定電流発生回路23に入力される。定電流発生回路23はFDBK信号がこのIset信号に応じた電圧となるようにFET22のスイッチングを行い、発光手段1に供給する電流値を制御する。すなわち、Iset信号の大きさを制御することによって、発光手段1に供給する駆動電流を制御することができる。

Iset信号は、定電流発生回路23が出力する一定電圧のリファレンス電圧Vrefから生成される。リファレンス電圧Vrefはオペアンプ51に入力される。オペアンプ51に入力された電圧Vrefは、可変抵抗52と53の抵抗値で決まるゲインで増幅され、Iset信号として定電流発生回路23に入力される。

オペアンプ51のゲインを大きく設定すると、Iset信号の電圧値が大きくなり、定電流発生回路23は駆動電流の電流値が大きくなるようにFET22を制御する。オペアンプ51のゲインを小さく設定すると、Iset信号の電圧値が小さくなり、定電流発生回路23は駆動電流の電流値が小さくなるようにFET22を制御する。このように、オペアンプ51のゲインを調整することによって、ゲイン分だけ実際に発光手段1に流れる駆動電流の電流値を制御することができる。

可変抵抗52と53の抵抗値は抵抗値制御部54によって制御される。抵抗値制御部54には調光信号が入力され、この調光信号に応じて可変抵抗52と53の抵抗値が設定される。

駆動手段2が電流設定機能を有する場合でも、図6のように構成することにより、PWM制御に加えて駆動電流の電流値も同時に制御することができ、従来と比較して数倍〜数十倍の調光比を実現することが可能となる。

また、図4、図6に示した構成例に限らず、PWM制御に加えて駆動電流の電流値も同時に制御することができる構成を採用すれば、従来の数倍〜数十倍の調光比を実現することができる。

図1は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の一実施例を示すブロック図。 図2はPWM制御と駆動電流の波形を示す図。 図3は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の調光カーブの例を示す図。 図4は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の構成例を示す図。 図5はオペアンプ31および可変抵抗32と33の関係を示す回路図。 図6は本発明による調光制御方法および調光制御装置および照明装置の他の構成例を示す図。 図7は従来の調光制御装置の一例を示すブロック図。 図8は図7に示した従来の調光制御装置の構成例を示す図。 図9は定電流発生回路21によるPWM制御と実際に発光手段1に流れる電流I1の波形を模式的に示した図。 図10は従来例の発光手段1の調光カーブを示す図。 図11は従来例による調光カーブの他の一例を示す図。

符号の説明

1 発光手段
2 駆動手段
21、23 定電流発生回路
22 FET
3、5 電流値制御手段
31、51 オペアンプ
32、52 可変抵抗
33、53 可変抵抗
34、54 抵抗値制御部
4 電流検出部
FDBK フィードバック信号
Vref リファレンス電圧
Iset 電流値設定信号

Claims (6)

  1. 外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をPWM制御する調光制御方法において、
    前記PWM制御と同時に、前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御することを特徴とする調光制御方法。
  2. 前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御する動作は、前記調光信号が小さくなるにつれて前記駆動電流の電流値が小さくなるように制御することを特徴とする請求項1に記載の調光制御方法。
  3. 外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をPWM制御する調光制御装置において、
    前記調光信号に応じてPWM制御した前記駆動電流を前記発光手段に供給する駆動手段と、
    前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御する電流値制御手段と、
    を有することを特徴とする調光制御装置。
  4. 前記電流値制御手段は、前記調光信号が小さくなるにつれて前記駆動電流の電流値が小さくなるように制御することを特徴とする請求項3に記載の調光制御装置。
  5. 外部から入力される調光信号に応じて発光手段に供給する駆動電流の時間比をPWM制御する照明装置において、
    前記調光信号に応じてPWM制御した前記駆動電流を前記発光手段に供給する駆動手段と、
    前記調光信号に応じて前記駆動電流の電流値を制御する電流値制御手段と、
    を有することを特徴とする照明装置。
  6. 前記電流値制御手段は、前記調光信号が小さくなるにつれて前記駆動電流の電流値が小さくなるように制御することを特徴とする請求項5に記載の照明装置。
JP2006224265A 2006-08-21 2006-08-21 調光制御方法および調光制御装置および照明装置 Pending JP2008047494A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006224265A JP2008047494A (ja) 2006-08-21 2006-08-21 調光制御方法および調光制御装置および照明装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006224265A JP2008047494A (ja) 2006-08-21 2006-08-21 調光制御方法および調光制御装置および照明装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008047494A true JP2008047494A (ja) 2008-02-28

Family

ID=39181013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006224265A Pending JP2008047494A (ja) 2006-08-21 2006-08-21 調光制御方法および調光制御装置および照明装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008047494A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010236881A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Okamura Corp 椅子システム
JP2011171231A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Panasonic Electric Works Co Ltd Led点灯回路
JP2012253022A (ja) * 2011-06-01 2012-12-20 Thales 表示画面用の非常に大きな輝度のダイナミックレンジを有する発光ダイオードの制御装置
JP2013258003A (ja) * 2012-06-12 2013-12-26 Koito Mfg Co Ltd 半導体光源制御装置
US9788376B2 (en) 2015-06-09 2017-10-10 Nlt Technologies, Ltd. LED backlight driving circuit, liquid crystal display device, and method of driving a driving circuit

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010236881A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Okamura Corp 椅子システム
JP2011171231A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Panasonic Electric Works Co Ltd Led点灯回路
JP2012253022A (ja) * 2011-06-01 2012-12-20 Thales 表示画面用の非常に大きな輝度のダイナミックレンジを有する発光ダイオードの制御装置
JP2013258003A (ja) * 2012-06-12 2013-12-26 Koito Mfg Co Ltd 半導体光源制御装置
US9788376B2 (en) 2015-06-09 2017-10-10 Nlt Technologies, Ltd. LED backlight driving circuit, liquid crystal display device, and method of driving a driving circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9730289B1 (en) Solid state light fixtures having ultra-low dimming capabilities and related driver circuits and methods
US8742684B2 (en) LED lighting system with accurate current control
US8680787B2 (en) Load control device for a light-emitting diode light source
US8427073B2 (en) LED driving circuit and backlight module
JP5641180B2 (ja) Led点灯装置および照明装置
CA2572335C (en) Switched constant current driving and control circuit
US6980181B2 (en) LED drive circuit
JP5754944B2 (ja) 調光信号発生及び調光信号の発生方法。
JP5711727B2 (ja) 入力電源検知及び調光回路
TWI404455B (zh) 適應性切換模式發光二極體驅動器
US7550934B1 (en) LED driver with fast open circuit protection, short circuit compensation, and rapid brightness control response
EP2670218B1 (en) Lighting device and vehicle headlamp
KR101379563B1 (ko) 엘이디 램프
JP4833754B2 (ja) 定電流制御機能を有するバックライト用led駆動回路
US7847783B2 (en) Controller circuitry for light emitting diodes
US20150312982A1 (en) LED Lighting System with Accurate Current Control
TWI423724B (zh) 可動態維持定電流驅動之光源驅動裝置及其相關方法
EP1689212B1 (en) Method and system for dimming light sources
US8253352B2 (en) Circuits and methods for powering light sources
JP5746311B2 (ja) Led調光器のための適応可能な保持電流制御
US8643301B2 (en) LED driver circuit and LED lighting device using the same
JP5591848B2 (ja) 適応スイッチモードledシステム
CN102598855B (zh) 照明设备
TWI422130B (zh) 自適型洩流電路
TWI334742B (en) Light emitting diode driver and display using the same