JP2008176938A - 調光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明の調光制御においてソフトウェアを用いる場合、ソフトウェア割り込みを用いずに、照明の調光を実現する方法を提供することを目的とする。
【解決手段】上記目的を達成するために本発明は、照明手段２０５および照明手段と接続され、照明手段を点灯状態または消灯状態に切り替える切り替え手段２０４を有する照明部２０１と、照明部２０１に接続され、切り替え手段２０４の動作を決定する制御信号を出力する制御部２００とを備え、制御部２００は、切り替え手段が照明手段を点灯状態に切り替えるオン電圧、または消灯状態に切り替えるオフ電圧を定時間内での繰り返しに基づき作成される制御信号として出力し、定時間は、照明手段のデューティー比を決定した場合のオン電圧の出力時間と、オフ電圧の出力時間の時間和であって、時間和は、オン電圧の出力時間、またはオフ電圧の出力時間を単位時間とした小集合時間であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は照明の制御、特に、調光装置に関する。

調光（照明の明るさを調整すること）において、デューティー比（点灯、消灯１周期における点灯時間の割合）を設定する方法として、ハードウェアによって照明手段の点灯、消灯を微小時間間隔で切り替える方法や、点灯、消灯の時間間隔をソフトウェアによって記述し、該ソフトウェアを内蔵したマイクロコンピュータ（以下、マイコン）から制御信号を発生させ、該制御信号と照明手段のＯＮ，ＯＦＦを制御する素子（例えば、スイッチ）を電気的に接続し、照明手段への印加電圧を制御する方法などがある。

前記ソフトウェアによる方法では、ソフトウェアの割り込みを用いて点灯／消灯を短い時間ｔ（おおよそ数百μ秒）で切り替える方法が一般的である。

前記ソフトウェアの割り込みを用いた従来技術について図９を用いて説明する。

図９は、デューティー比を５０％としたときの、前記ソフトウェアの割り込みによる調光処理の処理フロー図である。

図９において、１００は繰り返しの開始のステップ、１０１及び１０３は経過時間（間隔ｔ）の判断のステップ、１０２は照明の電圧印加処理（照明ＯＮ処理）のステップ、１０４は照明の電圧の非印加処理（照明ＯＦＦ処理）のステップ、１０５は繰り返し終了のステップである。すなわち、ソフトウェアの割り込みを使用してステップ１０１及び１０３で離散的に時間間隔ｔの経過を検知し、時間間隔ｔ毎にステップ１０２において照明手段へ電圧印加を開始する、及び、ステップ１０４において照明手段へ電圧印加を完了する動作により、照明手段の点灯、及び、消灯を制御する。

このような従来技術に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１及び２などが知られている。
特開２００４−１８６０８５号公報 実開平５−２５５２９号公報

しかしながら、ソフトウェアの割り込みを使うと、一般的に処理が複雑化するため信頼性の低下や、検証項目が増加し開発時間が増加するなどの問題があった。

そこで本発明は、ソフトウェアの割り込みを使用せずに調光を実現する調光装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明の調光装置は、照明手段および該照明手段と接続され、該照明手段を点灯状態または消灯状態に切り替える切り替え手段を有する照明部と、前記照明部に接続され、前記切り替え手段の動作を決定する制御信号を出力する制御とを備え、前記制御部は、前記切り替え手段が前記照明手段を点灯状態に切り替えるオン電圧、または消灯状態に切り替えるオフ電圧を定時間内での繰り返しに基づき作成される前記制御信号として出力し、前記定時間は、前記照明手段のデューティー比を決定した場合の前記オン電圧の出力時間と、前記オフ電圧の出力時間の時間和であって、前記時間和は、前記オン電圧の出力時間、または前記オフ電圧の出力時間を単位時間とした小集合時間であることを特徴とするものである。

上記構成により、本発明の調光装置によれば、ソフトウェアの割り込みを使用せずに、照明の調光制御を実施可能になる。

（実施の形態１）
以下、本発明における実施の形態１について、図１、図２、図３、及び、図４を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態１における調光装置の構成図である。

図１において、２００は制御部であり、搭載されたソフトウェアの処理に基づき接続線路２０２を通じて制御信号を出力する。２０１は照明部であり、切り替え手段２０４と照明手段２０５と電源２０３を接続したものである。電源２０３は照明手段２０５に電力を供給する。切り替え手段２０４は照明手段２０５を点灯状態または消灯状態に変更する。ここで、切り替え手段２０４は、例えばスイッチ、照明手段２０５は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

ここで、切り替え手段２０４は導通状態と開放状態をもつ。導通状態では電源２０３から照明手段２０５へ電力が供給されるため照明手段２０５は点灯状態になり、一方、開放状態では照明手段２０５は消灯状態になる。

制御部２００は接続線路２０２を通じて制御信号を出力する。前記制御信号は、切り替え手段２０４の状態を決定する命令であり、例えば、切り替え手段２０４を導通状態とする場合には制御部２００の内部駆動電圧（図示せず）（＋５Ｖ）（以下、オン電圧と呼ぶ）を出力し、一方、開放状態とする場合には接地電圧（０Ｖ）（以下、オフ電圧と呼ぶ）を出力する。

図２（ａ）は本発明の実施の形態１において、照明手段２０５のデューティー比を１％以上５０％未満とする場合に、前記制御部２００に搭載するソフトウェアの単位処理のフロー図、図２（ｂ）は前記制御信号の出力状態を示す図である（ここでは、デューティー比を２５％として説明する）。

前記単位処理は、制御部２００が接続線路２０２を通じて前記オン電圧を出力する処理（以下、オン信号出力処理と呼ぶ）、または、前記オフ電圧を出力する処理（以下、オフ信号出力処理と呼ぶ）を逐次的に実行する処理である。

すなわち、図２において、３００は前記単位処理の開始のステップであり、３０１はオン信号出力処理のステップであり、３０２、３０３はオフ信号出力処理のステップであり、３０４は前記単位処理の終了のステップである。

ここで、前記単位処理において、先頭からｍ番目の処理をＰｍとすれば、Ｐｍは式（１）で表される。

また、前記単位処理において、オン信号出力処理及びオフ信号出力処理の回数をそれぞれ、Ｎｏｎ［回］、及び、Ｎｏｆｆ［回］とすれば、Ｎｏｎ、Ｎｏｆｆは式（２）で表される。

また、（１）式（２）式において

である。また、照明手段２０５の前記デューティー比をＤ［％］とおけば、

である。ここで、

が成り立つ。

以下、図２を基に、照明手段２０５のデューティー比を１％以上５０％未満とする場合の動作を詳細に説明する。

まず、繰り返しの開始ステップ３００から前記単位処理を開始する。

次に、オン信号出力処理のステップ３０１において、制御部２００は接続線路２０２を通じて前記オン電圧を出力する。切り替え手段２０４は前記オン電圧を入力として導通状態となり、照明手段２０５が点灯状態となる。

続いて、オフ信号出力処理ステップ３０２及び３０３において、制御部２００は接続線路２０２を通じて前記オフ電圧を出力する。切り替え手段２０４は前記オフ電圧を入力として開放状態となり、照明手段２０５が消灯状態となる。

繰り返しの終了ステップ３０４にて前記単位処理を終了し、繰り返し開始ステップ３００から前記処理を繰り返し回数Ｎ回実行する。

ここで、オン信号出力処理ステップ３０１に要する時間を単位時間Δｔ（オフ信号出力処理に要する時間も同じとする）とし、前記単位処理に要する時間を小集合時間ｔ_nとおけば、ｔ_nは前記ｋ_nを用いて、

である。

前記繰り返し回数Ｎ［回］は、前記Ｍを用いてＮ＝Ｍ［回］であるから、本実施の形態１において調光の制御処理に要する一周期時間を定時間Ｔとおけば、Ｔは前記ｔ_nの時間和であるから、

である。

続いて、図３（ａ）は本発明の実施の形態１において、照明手段２０５のデューティー比を５０％以上１００％未満とする場合に、前記制御部２００に搭載するソフトウェアの処理フロー図、図３（ｂ）は前記制御信号の出力状態を示す図である（ここでは、デューティー比を７５％として説明する）。

図３において、４００は前記処理の繰り返しの開始のステップであり、４０１は前記オフ信号出力処理のステップであり、４０２・４０３は前記オン信号出力処理のステップであり、４０４は前記処理の繰り返しの終了のステップである。

ここで、前記処理において、先頭からｍ番目の処理をＰｍとすれば、Ｐｍは式（３）で表される。

また、前記単位処理において、オン信号出力処理、及び、オフ信号出力処理の回数をそれぞれ、Ｎｏｎ［回］、Ｎｏｆｆ［回］とすれば、Ｎｏｎ、Ｎｏｆｆは式（４）で表される。

また、式（３）、式（４）において

である。また、照明手段２０５の前記デューティー比をＤ［％］とおけば、

である。ここで、

が成り立つ。

以下、図３を基に、照明手段２０５のデューティー比を５０％以上１００％未満とする場合の動作を詳細に説明する。

まず、繰り返しの開始ステップ４００から、前記単位処理を開始する。

次に、オフ信号出力処理ステップ４０１において、制御部２００は接続線路２０２を通じて前記オフ電圧を出力する。切り替え手段２０４は前記オフ電圧を入力として開放状態となり、照明手段２０５が消灯状態となる。

続いて、オン信号出力処理ステップ４０２及び４０３において、制御部２００は接続線路２０２を通じて前記オン電圧を出力する。切り替え手段２０４は前記オン電圧を入力として導通状態となり、照明手段２０５が点灯状態となる。

繰り返しの終了ステップ４０４にて前記単位処理を終了し、繰り返し開始ステップ４００から前記処理を繰り返し回数Ｎ回実行する。

ここで、オフ信号出力処理ステップ４０１に要する時間を単位時間Δｔ（オン信号出力処理に要する時間も同じとする）とし、前記単位処理に要する時間を小集合時間ｔ_nとおけば、ｔ_nは前記ｋ_nを用いて、

である。

前記繰り返し回数Ｎ［回］は、前記Ｍを用いてＮ＝Ｍ［回］であるから、本実施の形態１において調光の制御処理に要する一周期時間を定時間Ｔとおけば、Ｔは前記ｔ_nの時間和であるから、

である。

続いて、図４（ａ）は本発明の実施の形態１において、照明手段２０５のデューティー比を５０％とした場合に、前記制御部２００に搭載するソフトウェアの単位処理のフロー図、図４（ｂ）は前記制御信号の出力状態を示す図である。

図４において、５００は前記単位処理の繰り返しの開始のステップであり、５０１は前記オフ信号出力処理のステップであり、５０２は前記オン信号出力処理のステップであり、５０３は前記処理の繰り返しの終了のステップである。

ここで、前記処理において、先頭からｍ番目の処理をＰｍとすれば、Ｐｍは式（５）で表される。

また、前記単位処理において、オン信号出力処理、及び、オフ信号出力処理の回数をそれぞれ、Ｎｏｎ［回］、Ｎｏｆｆ［回］とすれば、Ｎｏｎ、Ｎｏｆｆは式（６）で表される。

以下、図４を基に、照明手段２０５のデューティー比を５０％とする場合の動作を詳細に説明する。

まず、繰り返しの開始ステップ５００から、前記単位処理を開始する。

次に、オフ信号出力処理ステップ５０１において、制御部２００は接続線路２０２を通じて前記オフ電圧を出力する。切り替え手段２０４は前記オフ電圧を入力として開放状態となり、照明手段２０５が消灯状態となる。

続いて、オン信号出力処理ステップ５０２において、制御部２００は接続線路２０２を通じて前記オン電圧を出力する。切り替え手段２０４は前記オン電圧を入力として導通状態となり、照明手段２０５が点灯状態となる。

繰り返しの終了ステップ５０４にて前記単位処理を終了し、繰り返し開始ステップ５００から前記処理を繰り返し回数Ｎ回実行する。

ここで、オフ信号出力処理ステップ５０１に要する時間を単位時間Δｔ（オン信号出力処理に要する時間も同じとする）とし、前記単位処理に要する時間を小集合時間ｔ_nとおけば、ｔ_nは、

である。

前記繰り返し回数Ｎ［回］は、前記Ｍを用いてＮ＝Ｍ［回］であることから、本調光の制御に要する一周期時間を定時間Ｔとおけば、Ｔは前記ｔ_nの時間和であるから、

である。

このような構成によれば、制御部と照明部を備える調光装置において、照明の点灯、及び、消灯を時間的に連続して実行することが可能であるから、ソフトウェアの割り込みを使用せずに調光を実行することが可能になる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、図５及び図６を用いて説明する。

以降、前述の実施の形態と同様の構成については、同一符号を用いてその説明を省略し、また、同一の動作については特記せず相違点についてのみ詳述する。

図５は、本発明の実施の形態２における調光装置の構成図であり、本発明の実施の形態２と実施の形態１の相違点は、記憶部６００、及び、接続線路６０１が追加されている点である。

記憶部６００は、照明手段２０５に対する所望のディーティー比に関する情報（以下、照明設定情報）を入力として、前記単位処理における、前記オン信号出力処理の回数Ｎｏｎ、及び、前記オフ信号出力処理の回数Ｎｏｆｆに関する情報（以下、照明制御情報）を出力する。

接続線路６０１は、制御部２００と記憶部６００を接続し、制御部２００と記憶部６００の間で、前記照明設定情報、及び、前記照明制御情報を伝達する。

図６は、前記照明制御情報の内容を示している。なすわち、前記照明設定情報に対応し、前記単位処理における、前記オン信号出力処理の回数Ｎｏｎ［回］、及び、オフ信号出力処理の回数Ｎｏｆｆ［回］を示している。

例えば、前記照明設定情報が

の場合は、図６より、前記Ｎｏｎ、及び、Ｎｏｆｆは、前記単位処理の繰り返しの順番をｎとおいて、

である。

以下、本発明の実施の形態２の動作を詳細に説明する。

まず、制御部２００はあらかじめ与えられた前記照明設定情報を、接続線路６０１を通じて記憶部６００に伝達する。例えば前述の様に、照明手段２０５のデューティー比を２５％とするときは「２５」などと伝達する。

次に、記憶部６００は、前記伝達された照明設定情報を参照して、前記伝達された照明設定情報に対応した前記照明制御情報を、接続線路６０１を通じて制御部６００へ伝達する。前述の例であれば、「１，３」「１，３」・・・などと「１，３」を繰り返し２５回伝達する。

続いて、制御部２００は、前記伝達された照明制御情報を参照して、前記単位処理におけるオン信号出力処理の回数Ｎｏｎ、及び、オフ信号出力処理の回数Ｎｏｆｆを決定し、前記オン電圧、及び、前記オフ電圧を、前記制御信号として切り替え手段２０４へ出力する。前述の例であれば、前記制御信号の出力電圧として、前記オン電圧を１回、前記オフ電圧を３回連続で出力し、これを２５回繰り返す。

この結果、切り替え手段２０４は、前記制御信号の電圧を入力として、導通状態、または、開放状態となり、照明手段２０５が点灯状態、または、消灯状態となる。

このような構成によれば、制御部２００は、特別な処理を必要とせず、前記制御信号の前記オン電圧、または、前記オフ電圧の出力状態を決定できるため、制御部２００に搭載するソフトウェアの処理量を削減することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について、図７、図８を用いて説明する。

本発明の実施の形態３における調光装置の構成は、実施の形態２と同様である。実施の形態３と実施の形態２の相違点は、前記照明制御情報が符号化されている点である（以下、符号化照明制御情報と呼ぶ）。

図７は、前述の図６で示される前記照明制御情報が符号化された内容を示している。すなわち、前記単位処理における、前記オン信号出力処理の回数Ｎｏｍ［回］、オフ信号出力処理の回数Ｎｏｆｆ［回］の情報を符号化した内容である。

前記符号化照明制御情報は、オンオフ回数情報とフラグ情報から構成される。前記オンオフ回数情報は、前記オン信号出力処理の回数Ｎｏｎ［回］、オフ信号出力処理の回数Ｎｏｆｆ［回］の内容に対応した情報であり、例えば、前記照明設定情報を「９」とした場合は、図７より「Ｎ，４」「Ｍ，１」「Ｎ，４」である。

前記フラグ情報は、前記オンオフ回数情報の解釈方法を示す内容であり、前述の例の場合は「＋」と示す。

したがって、前記符号化照明制御情報は、前記オンオフ回数情報と、前記フラグ情報を合わせた内容で構成され、「＋」「Ｎ，４」「Ｍ，１」「Ｎ，４」などと示す。

図８は、前記符号化照明制御情報を基に、前記オン信号出力処理の回数Ｎｏｎ［回］、オフ信号出力処理の回数Ｎｏｆｆ［回］を導出するための対応を示している。例えば前述のように、前記符号化照明制御情報を「＋」「Ｎ，４」「Ｍ，１」「Ｎ，４」と示した場合は、図８を参照して、この場合、フラグ情報は「＋」であることから、記号「Ｎ」はＮｏｎ＝１，Ｎｏｆｆ＝１０の意であり、実施の形態２の場合と対応させると、「１，１０」である。また、記号「Ｍ」はＮｏｎ＝１，Ｎｏｆｆ＝１１の意であり、同様に、「１，１１」である。

さらに、「Ｎ，４」「Ｍ，１」「Ｎ，４」はＮを４回繰り返したのち、Ｍを１回実施し、続いて、Ｎを４回繰り返すと解釈し、前述の対応に習って、「１，１０」「１，１０」「１，１０」「１，１０」「１，１１」「１，１０」「１，１０」「１，１０」「１，１０」と理解してこれを伝達する。

続いて、制御部２００は、前記制御信号の出力として、前記オン電圧を１回、前記オフ電圧を１０回連続で出力することを４回繰り返した後、前記オン電圧を１回、前記オフ電圧を１１回連続で出力し、続いて、前記オン電圧を１回、前記オフ電圧を１０回連続で出力することを４回繰り返す、と解釈する。

これは、図６において、前記照明設定情報を「９」とした場合の、前記オン電圧、及び、前記オフ電圧の出力の方法と等しい。

また、前記符号化照明制御情報を、「−」「Ｎ，４」「Ｍ，１」「Ｎ，４」と示した場合は、フラグ情報が「−」であることに注意して前述の解釈を行うと、前記オフ電圧を１回、前記オン電圧を１０回連続で出力することを４回繰り返した後、前記オフ電圧を１回、前記オン電圧を１１回連続で出力し、続いて、前記オフ電圧を１回、前記オン電圧を１０回連続で出力することを４回繰り返す、と解釈する。これは、図６において、前記照明設定情報を「９１」とした場合の、前記オン電圧、及び、前記オフ電圧の出力の方法と等しい。

このような構成によれば、実施の形態２と比べて、記憶部６００に記憶する情報の量が少なくて済むため、記憶部６００の記憶領域を削減できる。

また、本発明の実施の形態における接続線路２０１，６０１は、電気的な有線や無線などによって、情報の伝達が実施されれば、その他いかなる方法を用いてもよい。

本発明の調光装置は、ソフトウェアによって照明の調光制御を実施する場合、ソフトウェアの割り込みを使用せず、時間的に連続して照明の点灯、または、消灯の調光を制御とする調光装置として有用である。

本発明の実施の形態１における調光装置の構成図 （ａ）本発明の実施の形態１における照明の調光制御の処理フロー図、（ｂ）同じく制御信号の出力状態を示す概念図（デューティー比を２５％とした場合） （ａ）本発明の実施の形態１における照明の調光制御の処理フロー図、（ｂ）同じく制御信号の出力状態を示す概念図（デューティー比を７５％とした場合） （ａ）本発明の実施の形態１における照明の調光制御の処理フロー図、（ｂ）同じく制御信号の出力状態を示す概念図（デューティー比を５０％とした場合） 本発明の実施の形態２、及び、本発明の実施の形態３における調光装置の構成図 本発明の実施の形態２における、照明制御情報の内容を示す図 本発明の実施の形態３における、符号化照明制御情報の内容を示す図 本発明の実施の形態３における、符号化照明制御情報の内容を解釈する方法を示す対応図 従来技術における調光制御の処理フロー図

符号の説明

２００ 制御部
２０１ 照明部
２０３ 電源
２０４ 切り替え手段
２０５ 照明手段

Claims (3)

1. 照明手段および該照明手段と接続され、該照明手段を点灯状態または消灯状態に切り替える切り替え手段を有する照明部と、
   前記照明部に接続され、前記切り替え手段の動作を決定する制御信号を出力する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記切り替え手段が前記照明手段を点灯状態に切り替えるオン電圧、または消灯状態に切り替えるオフ電圧を定時間内での繰り返しに基づき作成される前記制御信号として出力し、
   前記定時間は、前記照明手段のデューティー比を決定した場合の前記オン電圧の出力時間と、前記オフ電圧の出力時間の時間和であって、
   前記時間和は、前記オン電圧の出力時間、または前記オフ電圧の出力時間を単位時間とした小集合時間であること
   を特徴とする調光装置。
2. 制御部に接続される記憶部を備え、
   前記記憶部は、照明手段のデューティー比に関する照明設定情報を入力として、
   前記定時間の時間間隔に関する照明制御情報を前記制御部へ出力すること
   を特徴とする請求項１に記載の調光装置。
3. 記憶部は、照明制御情報を符号化した情報を制御部に出力すること
   を特徴とする請求項２に記載の調光装置。

Images