JP2008159483A

JP2008159483A - 照明システム

Info

Publication number: JP2008159483A
Application number: JP2006348619A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Murakami; 善宣村上; Masaki Kobayashi; 正喜小林; Tetsuya Tanigawa; 哲也谷川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2006-12-25
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】安価な構成で正確に補正する。
【解決手段】ユーザの入力によって演出パターンが操作部１０で設定されると、制御親機１において、制御部１２は、操作部１０で設定された演出パターン及び記憶部１１に記憶されている光束補正データテーブルから、各照明器具２に設置されたＬＥＤユニット４の各ＬＥＤ４０〜４２に対するＰＷＭ信号のオンデューティを設定し、設定したオンデューティを含む制御信号を作成する。続いて、通信部１３が、制御部１２で作成された制御信号を各照明器具２に送信する。上記の動作とは別に、タイマ部１４は、制御部１２で設定されたオンデューティをオン時間として記憶部１１の累積オン時間に加算し、加算後の値を新たな累積オン時間として記憶部１１に記憶させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、異なる波長の光を放射する複数のＬＥＤを制御する照明システムに関するものである。

複数のＬＥＤを制御する照明システムは、例えば演出用照明分野において、ビルの壁面演出や公園などの景観照明に用いられている。特に、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを制御して高度なカラー演出を行う照明システムが提案されている。また、ＬＥＤは放電灯とは異なり、小型に構成することができることから、多数の照明器具を制御可能な照明システムも提案されている。

ところが、ＬＥＤにも放電灯ほどではないが、光度劣化があるため、点灯時間が経過するにつれて光束や輝度が劣化するという問題があった。ＬＥＤにおいて、初期の光出力が得られるのは３０００時間程度といわれている。特に、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの劣化の度合いが異なると、寿命末期時の各ＬＥＤ間の色ばらつきや、隣接するＬＥＤユニットとの色ばらつきが顕著になる。

上記問題を解決する従来の照明システムとして、特許文献１には、フォトトランジスタ（センサ）でＬＥＤの光度を測定し、測定結果を基準ＬＥＤの光度と比較して寿命を検出する方法を用いたもの（第１従来例の照明システム）が開示されている。この従来の照明システムは、センサで光出力を検出し、検出結果をフィードバックすることで光度劣化を補正する。

また、他の例として、特許文献２には、タイマが表示内容切替時点から次の表示内容切替時点までのカウント値であるＬＥＤの点灯時間に基づいて経年劣化を補正するドット式ＬＥＤ表示器（第２従来例の照明システム）が開示されている。
特開平８−２０１４７２号公報（段落００１１〜００２５及び第１図）特開２０００−１３２１１８号公報（段落００１０〜００２１及び第２図）

しかしながら、上記第１従来例の照明システムには、ＬＥＤの光度を測定するフォトトランジスタを必要とため、コストが高くなるとともに、回路構成も複雑になってしまうという問題があった。

また、ＬＥＤの光束劣化はＬＥＤの点灯時間とともに劣化していくが、調光を伴うＬＥＤの一般的な制御方法は、一定周期のうちの点灯している時間の割合を変化させて点灯するパルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）を用いていることから、このＬＥＤの実質的な点灯時間は調光レベル、つまりオンデューティによって異なる。このため、第２従来例の照明システムには、高精度で光束劣化を把握することができないという問題があった。つまり、第２従来例の照明システムでは、実際の光束劣化よりも早く光束劣化が進んでいると判断してしまい、実際の光束劣化と光束補正との間にずれが生じていた。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、安価な構成で正確に補正することができる照明システムを提供することにある。

請求項１の発明は、それぞれが異なる波長の光を放射する複数のＬＥＤをＰＷＭ信号で制御する照明システムであって、前記複数のＬＥＤの少なくとも１つのＬＥＤの光束減退を補正する光束補正データテーブルを記憶する第１の記憶手段と、前記少なくとも１つのＬＥＤがオン状態であるときの時間をオン時間として計測する計測手段と、前記オン時間の累積値である累積オン時間を記憶する第２の記憶手段と、前記計測手段で計測された前記オン時間を前記累積オン時間に加算し、加算した値を新たな前記累積オン時間として前記第２の記憶手段に記憶させる加算手段と、前記光束補正データテーブル及び前記累積オン時間を用いて前記少なくとも１つのＬＥＤに対するＰＷＭ信号のオンデューティを設定する設定手段とを備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１の記憶手段が、前記複数のＬＥＤのそれぞれの前記光束補正データテーブルと、色度座標と三刺激値の関係を示す色度座標データテーブルとを記憶し、前記設定手段が、前記色度座標が設定されると、前記色度座標データテーブルを用いて前記三刺激値を求め、当該三刺激値、前記光束補正データテーブル及び前記累積オン時間を用いて前記複数のＬＥＤのそれぞれに対するＰＷＭ信号のオンデューティを設定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、安価な構成で正確に補正することができる。

請求項２の発明によれば、安価な構成でより正確に補正することができる。

（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１に係る照明システムの構成について図１，２を用いて説明する。この照明システムは、複数のＬＥＤ４０〜４２をＰＷＭ信号で制御するものであり、図１に示すように、１台の制御親機１と、それぞれが１つのＬＥＤユニット４（４ａ〜４ｃ）を設置する複数の照明器具２（２ａ），２（２ｂ），２（２ｃ）とを備えている。制御親機１と各照明器具２（２ａ〜２ｃ）は通信線３で接続されている。

各ＬＥＤユニット４は、赤色光を放射する赤色ＬＥＤ４０と、緑色光を放射する緑色ＬＥＤ４１と、青色光を放射する青色ＬＥＤ４２とを備えている。なお、赤色ＬＥＤ４０は１個の赤色ＬＥＤから構成されるものに限定されず、複数の赤色ＬＥＤから構成される赤色ＬＥＤ群であってもよい。また、緑色ＬＥＤ４１及び青色ＬＥＤ４２も同様である。

制御親機１は、複数のＬＥＤ４０〜４２の照明演出に関する演出情報として演出パターンをユーザの入力によって設定する操作部１０と、後述の光束補正データテーブル及び累積オン時間を記憶する記憶部１１と、操作部１０で演出パターンが設定されると各ＬＥＤ４０〜４２に対するＰＷＭ信号に関する制御信号を作成する制御部１２と、制御部１２からの制御信号を照明器具２に送信する通信部１３と、各ＬＥＤ４０〜４２のオン時間を計測するタイマ部１４とを備えている。

操作部１０は操作キー及び画面（図示せず）を備え、演出パターンを設定するものである。ユーザは、操作部１０の画面を見ながら操作キーを操作して演出パターンを入力する。演出パターンの入力方法としては、いくつかの演出パターンが予め設定されており、演出パターンごとに対応する操作キーをユーザが操作して入力する方法や、ユーザが希望する演出パターンを最初から作成していく方法などがある。

記憶部１１は、ＬＥＤユニット４ごとに、演出パターンに対して各ＬＥＤ４０〜４２の初期時に対する光束減退を補正する光束補正データテーブルを記憶している。これとは別に、記憶部１１は、各ＬＥＤユニット４の各ＬＥＤ４０〜４２に対するオン時間のこれまでの累積値である累積オン時間を記憶している。つまり、ＬＥＤユニット４ごとに、赤色ＬＥＤ４０の累積オン時間、緑色ＬＥＤ４１の累積オン時間及び青色ＬＥＤ４２の累積オン時間が記憶部１１に記憶されている。ここで、各ＬＥＤ４０〜４２に対するオン時間とは、ＬＥＤ４０〜４２がオン状態（実際に光を放射している状態）であるときの時間をいう。つまり、オン時間は、ＬＥＤ４０〜４２に入力されるＰＷＭ信号の周期Ｔ（秒）とオンデューティＯＤ（％）との積Ｔ×ＯＤ／１００（秒）から求められる時間である。

制御部１２は、操作部１０で演出パターンが設定されると、各ＬＥＤユニット４のＬＥＤ４０〜４２ごとに、記憶部１１で記憶されている光束補正データテーブル及び累積オン時間を用いて、ＬＥＤ４０〜４２に対するＰＷＭ信号のオンデューティを設定し、設定したオンデューティの情報を含む制御信号を作成する。作成された制御信号は通信部１３に出力される。

ここで、図２には、各ＬＥＤユニット４の各ＬＥＤ４０〜４２に対するＰＷＭ信号を示している。例えば、照明器具２ａ（図２の「第１の照明器具」）に設置されたＬＥＤユニット４ａの赤色ＬＥＤ４０（図２の「Ｒ」）に対するＰＷＭ信号のオンデューティがＲ１１，Ｒ２１，Ｒ３１となった場合、上記赤色ＬＥＤ４０の正確なオン時間は、ＰＷＭ周期（図２の「Ｔ」）の３周期分ではなく、Ｒ１１＋Ｒ２１＋Ｒ３１である。同様に、ＬＥＤユニット４ａの緑色ＬＥＤ４１（図２の「Ｇ」）に対するＰＷＭ信号のオンデューティがＧ１１，Ｇ２１，Ｇ３１となった場合、上記緑色ＬＥＤ４１の正確なオン時間は、Ｇ１１＋Ｇ２１＋Ｇ３１である。また、ＬＥＤユニット４ａの青色ＬＥＤ４２（図２の「Ｂ」）に対するＰＷＭ信号のオンデューティがＢ１１，Ｂ２１，Ｂ３１となった場合、上記青色ＬＥＤ４２の正確なオン時間は、Ｂ１１＋Ｂ２１＋Ｂ３１である。なお、照明器具２ｂ（図２の「第２の照明器具」）に設置されたＬＥＤユニット４ｂ、照明器具２ｃ（図２の「第３の照明器具」）に設置されたＬＥＤユニット４ｃ対しても同様である。

図１に示す通信部１３は、制御部１２からの制御信号を各照明器具２に送信する。

タイマ部１４は、各ＬＥＤユニット４の各ＬＥＤ４０〜４２に対するＰＷＭ信号のオンデューティをオン時間として計測する。また、タイマ部１４は、計測したオン時間を累積オン時間に加算し、加算した値を新たな累積オン時間として記憶部１１に記憶させる。例えば、ＬＥＤユニット４ａの赤色ＬＥＤ４０の場合、Ｒ１１＋Ｒ２１＋Ｒ３１（図２参照）をオン時間として計測し、このＲ１１＋Ｒ２１＋Ｒ３１を累積オン時間に加算し、新たな累積オン時間として記憶させる。

各照明器具２は、ＬＥＤユニット４を設置するとともに、ＬＥＤユニット４と電気的に接続する点灯装置５を備えている。

点灯装置５は、例えば商用電源などの交流電源ＡＣからの交流電流を直流電流に変換する電源部５０と、制御親機１との通信を行う通信部５１と、通信部５１で受信された制御信号からＬＥＤユニット４の各ＬＥＤ４０〜４２の調光レベルを決定するＰＷＭ出力部５２と、電源部５０からの直流電流にオンデューティを重畳したＰＷＭ信号を供給して各ＬＥＤ４０〜４２を点灯制御する点灯制御部５３とを備えている。

次に、実施形態１に係る照明システムの動作について図１を用いて説明する。まず、ユーザの入力によって演出パターンが操作部１０で設定されると、制御親機１において、制御部１２は、操作部１０で設定された演出パターン及び記憶部１１に記憶されている光束補正データテーブルから各ＬＥＤユニット４の各ＬＥＤ４０〜４２に対するＰＷＭ信号のオンデューティを設定し、設定したオンデューティを含む制御信号を作成する。続いて、通信部１３が、制御部１２で作成された制御信号を各照明器具２に送信する。

一方、各照明器具２の点灯装置５において、通信部５１が制御親機１から制御信号を受信する。その後、ＰＷＭ出力部５２が、通信部５１で受信された制御信号から各ＬＥＤ４０〜４２のＰＷＭ信号のオンデューティを復調する。その後、点灯制御部５３が、電源部５０からの直流電流にＰＷＭ出力部５２からのオンデューティを重畳してＰＷＭ信号とし、このＰＷＭ信号を各ＬＥＤ４０〜４２に供給する。各ＬＥＤ４０〜４２はＰＷＭ信号に基づいて光を放射し、ユーザが入力した演出パターンに基づいた色演出を行う。

上記の動作とは別に、タイマ部１４は、制御部１２で設定されたオンデューティをオン時間として記憶部１１の累積オン時間に加算し、加算後の値を新たな累積オン時間として記憶部１１に記憶させる。

以上、実施形態１によれば、タイマ部１４がオン時間を計測することによって、単に経過時間を計測する場合よりＬＥＤ４０〜４２の光束劣化を精度よく補正することができ、正確な照明演出を行うことができる。これにより、安価な構成で正確に補正することができる。

また、従来では、照明器具２ごとに調光レベルが異なったり、色が違ったりして実質的な点灯時間が違うことがあったが、実施形態１では、各ＬＥＤ４０〜４２のオン時間を計測し管理することで、精度の高い光束劣化の管理を行うことができる。

（実施形態２）
まず、本発明の実施形態２に係る照明システムの構成について図３を用いて説明する。この照明システムは、図３に示すように、制御親機１ａと、照明器具２とを備えている。制御親機１ａは、操作部１０ａと、記憶部１１ａと、制御部１２ａと、通信部１３とを備えている。なお、実施形態２の通信部１３は実施形態１の通信部１３（図１参照）と同様である。

操作部１０ａは、実施形態１の演出パターンに代えて、色度座標を設定するものである。操作部１０ａの画面（図示せず）には、ｘｙ座標からなる色度座標が色度図として表示されている。これにより、ユーザは、ｘ座標及びｙ座標の数値そのものだけを見るのではなく、操作部１０ａの画面に表示されている色度図を見ながら容易に入力することができる。なお、操作部１０ａは上記以外の点において操作部１０（図１参照）と同様である。

記憶部１１ａは、色度座標と三刺激値の関係を示す色度座標データテーブルと、三刺激値ごとに対応した各ＬＥＤユニット４の各ＬＥＤ４０〜４２のそれぞれの初期時に対する光束減退を補正する光束補正データテーブルを記憶している。三刺激値はＸ，Ｙ，Ｚからなり、色度座標及び光束を用いて変換されて、色度座標データテーブルとして格納されている。なお、記憶部１１ａは上記以外の点において記憶部１１（図１参照）と同様である。

制御部１２ａは、実施形態１のタイマ部１４（図１参照）と同様の機能を有するとともに、操作部１０ａで色度座標（ｘ，ｙ）が設定されると、色度座標データテーブルを用いて三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める。その後、制御部１２ａは、求めた三刺激値と、ＬＥＤユニット４のＬＥＤ４０〜４２ごとに記憶されている光束補正データテーブル及び累積オン時間とを用いて、複数のＬＥＤ４０〜４２のそれぞれに対するＰＷＭ信号のオンデューティを設定し、設定したオンデューティの情報を含む制御信号を作成する。なお、制御部１２ａは上記以外の点において制御部１２（図１参照）と同様である。

次に、実施形態２に係る照明システムの動作について図４を用いて説明する。まず、ユーザが操作部１０ａから色度座標を入力すると（Ｓ１）、制御親機１ａにおいて、制御部１２ａは、記憶部１１ａに記憶されている色度座標データテーブルと用いて、操作部１０ａで入力された色度座標を三刺激値に変換する（Ｓ２）。その後、光束補正データテーブル及び累積オン時間を用いて、三刺激値をＬＥＤユニット４の各ＬＥＤ４０〜４２のＰＷＭ信号に変換する（Ｓ３）。そして、各ＰＷＭ信号のオンデューティを記憶させる（Ｓ４）。また、ＰＷＭ信号のオンデューティを含む制御信号を作成する。その後、制御部１２ａは、制御部１２で設定されたオンデューティをオン時間として記憶部１１の累積オン時間に加算し、加算後の値を新たな累積オン時間として記憶部１１に記憶させる（Ｓ５）。続いて、通信部１３が、制御部１２ａで作成された制御信号を各照明器具２に送信する。

一方、各照明器具２の点灯装置５では、実施形態１と同様に、通信部５１が制御信号を受信し、ＰＷＭ出力部５２が各ＬＥＤ４０〜４２のＰＷＭ信号のオンデューティを復調し、点灯制御部５３が直流電流にオンデューティを重畳したＰＷＭ信号を各ＬＥＤ４０〜４２に供給する。各ＬＥＤ４０〜４２はＰＷＭ信号に基づいて光を放射する。これにより、各ＬＥＤ４０〜４２は、ユーザが入力した色度座標に基づいた色演出を行うことができる。

以上、実施形態２によれば、安価な構成でより正確に補正することができる。

なお、実施形態１又は２の変形例として、複数のＬＥＤ４０〜４２のそれぞれに対して累積オン時間を求めるのではなく、複数のＬＥＤ４０〜４２の少なくとも１つのＬＥＤに対して累積オン時間を求める構成であってもよい。このような構成であれば、記憶部１１，１１ａがそれほど大容量のものでなくても、最低限の補正を行うことができる。

また、実施形態１又は２の他の変形例として、照明器具２が記憶部１１，１１ａと、タイマ部１４とを備え、各ＬＥＤ４０〜４２のオン時間を計測してもよい。このような構成であっても、実施形態１又は２と同様に、安価な構成で正確に補正することができる。

さらに、実施形態１又は２の他の変形例として、タイマ部１４を備えずに、記憶部１１，１１ａがＰＷＭ信号の繰り返し回数と調光信号を記憶してもよい。このような構成であっても、各ＬＥＤ４０〜４２のオン時間を正確に計測することができる。

本発明の実施形態１に係る照明システムの構成を示すブロック図である。同上に係るＰＷＭ信号のタイムチャートである。本発明の実施形態２に係る照明システムの構成を示すブロック図である。同上に係る照明システムの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１，１ａ制御親機
１０，１０ａ操作部
１１，１１ａ記憶部
１２，１２ａ制御部
１３通信部
１４タイマ部
２（２ａ〜２ｃ）照明器具
４（４ａ〜４ｃ）ＬＥＤユニット
４０赤色ＬＥＤ
４１緑色ＬＥＤ
４２青色ＬＥＤ

Claims

それぞれが異なる波長の光を放射する複数のＬＥＤをＰＷＭ信号で制御する照明システムであって、
前記複数のＬＥＤの少なくとも１つのＬＥＤの光束減退を補正する光束補正データテーブルを記憶する第１の記憶手段と、
前記少なくとも１つのＬＥＤがオン状態であるときの時間をオン時間として計測する計測手段と、
前記オン時間の累積値である累積オン時間を記憶する第２の記憶手段と、
前記計測手段で計測された前記オン時間を前記累積オン時間に加算し、加算した値を新たな前記累積オン時間として前記第２の記憶手段に記憶させる加算手段と、
前記光束補正データテーブル及び前記累積オン時間を用いて前記少なくとも１つのＬＥＤに対するＰＷＭ信号のオンデューティを設定する設定手段と
を備えることを特徴とする照明システム。
前記第１の記憶手段が、前記複数のＬＥＤのそれぞれの前記光束補正データテーブルと、色度座標と三刺激値の関係を示す色度座標データテーブルとを記憶し、
前記設定手段が、前記色度座標が設定されると、前記色度座標データテーブルを用いて前記三刺激値を求め、当該三刺激値、前記光束補正データテーブル及び前記累積オン時間を用いて前記複数のＬＥＤのそれぞれに対するＰＷＭ信号のオンデューティを設定する
ことを特徴とする請求項１記載の照明システム。