JP2008210536A - 調光装置とそれを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤの調光装置において、ちらつきを生じることなく調光範囲を広げることができる制御を安価に行う。
【解決手段】
調光装置は、ＬＥＤ１の調光信号を発生する調光器２と、調光信号を基にＰＷＭ制御信号及びアナログ制御信号を発生する制御信号発生部３と、ＰＷＭ制御信号とアナログ制御信号とに基いてＬＥＤ１に流れる電流を制御するＬＥＤ制御部５とを備える。制御信号発生部３は、アナログ制御信号の基準値を記憶し、ＰＷＭ信号のデューティ値が一定のときは、アナログ制御信号を基準値から増加または減少させてＬＥＤ制御部６によるＬＥＤ１に流れるアナログ電流を制御し、デューティ値が切り替わったときは、アナログ制御信号を基準値に戻すように制御する。これにより、デューティ間のＬＥＤ１に流れる電流の不連続をアナログ電流で補完することができ、ちらつきを生じることなく調光範囲を広げることができる制御を安価に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤを調光する調光装置とそれを用いた照明器具に関する。

従来から照明光を得る光源として、複数のＬＥＤを混色することによって白色を作る技術は、例えば赤・緑・青を混ぜたり、黄色蛍光体に青色を混ぜることで行われてきた。このＬＥＤの明るさ制御には、主に電流の時間的なデューティを制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が用いられている。しかし、ＬＥＤは輝度が高く、応答時間が従来のランプに比べて短いため、ＰＷＭ制御のような時分割の制御を行った場合、ＰＷＭ信号のデューティがある程度以下に低下すると点滅又はちらついているように見えることがあった。このちらつきを無くするためには、制御可能な分解能（最小調整幅）を上げて、よりきめ細かな制御を行う必要がある。しかし、この分解能は、ＰＷＭ信号のデューティにより定められるので、分解能を上げようとすると、周波数の高いＰＷＭ制御を必要とし、このために、ＬＥＤ駆動用の半導体スイッチング素子を含む部品を高性能にする必要があり、コストアップになっていた。また、ＰＷＭ信号の周波数を上げると、最大デューティ幅の絶対値が狭くなるため、ＬＥＤ電流全体の調整可能範囲が狭くなるという問題があった。

ところで、特許文献１に示されるように、調光器からの出力をＬＥＤで点灯させるための点灯回路を備える照明装置であって、点灯回路は、入出力側にそれぞれスイッチ素子とＬＥＤを有する出力トランスと、調光器の出力値と所定値との大小を検出する検出回路と、この検出回路により調光器の出力値が所定値よりも低いと検出されると、スイッチ素子の動作を制御して、出力トランスの出力を停止又は低下させる制御回路とを備えた照明装置が知られている。しかし、この装置は、位相制御をベースとしてＰＷＭ制御させており、５０Ｈｚ乃至６０Ｈｚ程度の周波数でＰＷＭ制御させているために調光下限になるとちらつきが目立つようになる。そのため、調光器の出力が所定値以下になるとちらつきを防止するためにＬＥＤの出力を停止するので、調光範囲が狭くなり調整機能が損なわれていた。

また、特許文献２に示されるように、照明用光源を定電流で駆動する定電流回路と、この定電流回路の定電流値を切替える定電流切替回路と、照明光源をＰＷＭ信号のデューティに応じて制御するＰＷＭ駆動回路を備えた照明調光装置が知られている。しかし、この装置は、定電流回路の電流値を数段階切り換えることにより、同じＰＷＭ制御で電流値の違いによる明るさの変化を持たせて調整幅を広くしているが、電流値が小さい場合においても基本的にＰＷＭ制御を行うために、デューティが所定値以下になるとちらつきを生じていた。

また、特許文献３に示されるように、入力回路に入力される電源に含まれる調光信号の調光比を判定し、調光比が所定値より高い時はＰＷＭ制御を行い、所定値より低い時は波高値制御を行うことにより所定値以下に調整幅を広げるＬＥＤ式照明装置が知られている。しかしながら、この装置は、調光比が所定値以下において、この調光比のＰＷＭ信号によるＰＷＭ制御に、波高値制御を加えて制御するため、残存するＰＷＭ制御の影響により、ちらつきが見える場合があった。
特開２００５−１１７３９号公報 特開２００５−３３２５８６号公報 特開２００５−２６７９９９号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ＰＷＭ制御とアナログ制御を組み合わせてＬＥＤの出力を制御する調光装置において、ちらつきを生じることなく調光範囲を広げることができる安価な調光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、ＰＷＭ制御とアナログ制御を組み合わせてＬＥＤの出力を制御する調光装置において、前記ＬＥＤの出力制御用の調光信号を発生する調光部と、前記調光部からの調光信号に基いてＰＷＭ制御信号及びアナログ制御信号を発生する制御信号発生部と、前記制御信号発生部からのＰＷＭ制御信号及びアナログ制御信号に基いて前記ＬＥＤに流れる電流を制御するＬＥＤ制御部と、を備え、前記制御信号発生部は、前記アナログ制御信号の基準値を記憶し、前記ＰＷＭ信号のデューティ値が一定のときは、前記アナログ制御信号を前記基準値から増加または減少させて前記ＬＥＤ制御部による前記ＬＥＤに流れるアナログ電流を制御し、前記デューティ値が切り替わったときは、前記アナログ制御信号を前記基準値に戻すように制御するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の調光装置において、前記制御信号発生部は、前記ＬＥＤの出力値が所定値以下になったときに、前記ＬＥＤの出力の制御をアナログ制御のみに切替えるものである。

請求項３の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の調光装置を備えたものである。

請求項１の発明によれば、ＰＷＭ信号のデューティ間で階段的に制御されるＬＥＤの電流の不連続変化をアナログ電流で補完して制御することができ、調光の分解能を高める（最小調整幅を狭くする）ことができるので、より細かい高性能な調光制御が可能となる。これにより、ＬＥＤにちらつきなどの現象が発生しない滑らかな調光制御を行うことができる。また、デューティの周波数が同じ場合には、調光の分解能をより細かくすることができ、ＰＷＭ信号の周波数を高くしなくても、ちらつきの発生を抑制できるため、ＬＥＤ駆動用に周波数性能の低い半導体素子や電気部品を利用することができるので調光装置を低廉化できる。さらに、ＰＷＭ信号の周波数を低くできることにより、ＰＷＭ信号の周期を大きくできるので、ＰＷＭ信号による制御幅が大きくなり、調光範囲を広げることができる。

請求項２の発明によれば、ＬＥＤの出力値が所定値以下になった場合において、ＰＷＭ制御を行わずアナログ制御のみで制御できるので、所定値を、例えば調光下限のデューティに設定することにより、調光下限付近においても、ちらつきを生じることなく調光することができる。

請求項３の発明によれば、ＰＷＭ信号のデューティの周波数を大きくすることなく、調光の分解能を上げることができる調光装置を用いて構成できるので、調光範囲の広い、ちらつきの少ない点灯制御を実現する照明装置を低廉化に提供することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る調光装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の調光装置のブロック構成を示す。調光装置は、図１に示すように、ＬＥＤ１、調光器２、制御信号発生部３、ＰＷＭ制御部４、アナログ制御部５、ＬＥＤ制御部６、及び駆動電源回路７を備えている。また、アナログ制御部５は、ＰＷＭ信号生成部８、アナログ信号生成部９及び定電流回路１０を有している。

この調光装置は、調光器２からの調光信号Ｋに基いて制御信号発生部３でＰＷＭ制御信号及びアナログ制御信号を発生し、この制御信号発生部３からのＰＷＭ制御信号とアナログ制御信号によりＰＷＭ制御部４、アナログ制御部５をそれぞれ制御し、さらにＰＷＭ制御部４、アナログ制御部５がＬＥＤ制御部６を制御して、ＬＥＤ１に流れる電流をＰＷＭ制御とアナログ制御を組み合わせて制御するものである。

ＬＥＤ１は、複数の発光ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３・・からなる照明用光源である。このＬＥＤ１には、電池等の直流安定電源Ｅから電源が供給され、駆動電源回路７は、この直流安定電源Ｅで駆動されて電源電圧Ｖｃｃを生成し、この電源電圧Ｖｃｃを他の回路部に供給する。

調光器２は、ユーザによる調光レベルの指示に応じて、図２（ａ）に示すように、調光信号Ｋ（Ｋ_０〜Ｋ５）を出力し、制御信号発生部３に伝達する。調光信号Ｋは、ＰＷＭ信号のパルスのオン時間の比率（以下、デューティという）で表し、ここでは、例えば、Ｋ_０をデューティ８０（％）、Ｋ＋５をデューティ８５（％）として、Ｋ_０〜Ｋ５間をそれぞれ１％単位幅を最小調整幅とするように、調光の分解能を細かく設定している。この調光においては、調光器２は、調光レベルが大きいときは、調光信号Ｋのデューティを大きくし、調光レベルが小さいときは、デューティを小さくする調光信号用のＰＷＭ信号を出力する。

制御信号発生部３は、ＣＰＵ（不図示）で形成され、調光器２からの調光信号Ｋを基に、調光レベルに合わせてＬＥＤ１の出力をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ信号Ｐ（ＰＷＭ制御信号）と、ＬＥＤ１の出力をアナログ制御するためのアナログ制御信号Ａ（アナログ制御信号）の各制御を発生する。

このＰＷＭ信号Ｐは、調光信号Ｋに基いて形成され、調光信号Ｋより最小調整幅を大きくしたパルス信号から成るデューティＮ（Ｎ_０、Ｎ＋１、Ｎ＋３…）で表されるＰＷＭ信号である。ここでは、隣接するデューティ間、例えばデューティＮ_０と次のデューティＮ＋１の間隔をＰＷＭ信号Ｐの最小調整幅としている。また、制御信号発生部３は、調光信号Ｋを基に、調光信号Ｋに対応するデューティＮを予め設定している。表１に、調光信号Ｋと、ＰＷＭ信号ＰのデューティＮと、アナログ制御信号Ａとの関係を示す。ここでは、調光信号Ｋ_０に対応するデューティをＮ_０、調光信号Ｋ５に対応するデューティをＮ＋１と設定している。また、デューティＮと調光信号Ｋとの関係は、調光信号Ｋ_０（例えば、デューティ８０％）に対して同じデューティ８０％とするデューティＮ_０を対応させ、調光信号Ｋ５（例えば、デューティ８５％）に対してデューティ８５％のデューティＮ＋１を対応させている。また、調光信号Ｋ_０〜Ｋ５は、デューティＮ_０とデューティＮ＋１間を５等分するデューティ位置に対応されている。また、制御信号発生部３は、この５等分する調光信号Ｋ_０〜Ｋ５に対応して直流信号のアナログ制御信号Ａ_０〜Ａ５を生成する。ここで、デューティＮ＋１におけるアナログ制御信号Ａ５は、調光信号ＫがＫ＋５になったとき、デューティＮにおけるアナログ制御信号Ａ_０と同じ値となるように設定されている。このように形成されたＰＷＭ信号Ｐとアナログ制御信号Ａは、それぞれＰＷＭ制御部４とアナログ制御部５に出力され、それら各制御部を制御する。

ＰＷＭ制御部６は、図３に示すように、ＬＰＩ４１で形成され、このＬＰＩ４１に入力された制御信号発生部３からのＰＷＭ信号Ｐ（デューティＮ）を基に、ＬＥＤ制御部６を制御するためのＰＷＭ信号Ｑを出力し、ＬＥＤ制御部３のＰＷＭ信号生成部８に入力される。ここでは、このＰＷＭ信号Ｑのデューティは、ＰＷＭ信号ＰのデューティＮと略同じである。

アナログ制御部５は、制御信号発生部３からのアナログ制御信号Ａを基に、ＬＥＤ制御部３をアナログ制御するためのアナログ制御信号Ｂを出力する。このアナログ制御信号Ｂは、アナログ制御信号Ａの各Ａ_０〜Ａ５に比例する直流電圧信号であり、ＬＥＤ制御部３のアナログ信号生成部９に入力される。

ＬＥＤ制御部３において、ＰＷＭ信号生成部８は、図３に示すように、ＬＥＤ１と接地（又は、電圧源）間に接続されるスイッチング半導体素子（ＦＥＴ）Ｔｒ１から成る。このＰＷＭ信号生成部８は、ＰＷＭ制御部４からのＰＷＭ信号ＱによりＬＥＤ１が電流制御される期間、ＰＷＭ信号Ｑのデューティに応じてＴｒ１をオン、オフしてＬＥＤ１の出力電流ＩをＰＷＭ制御する。

また、ＬＥＤ制御部３におけるアナログ信号生成部９は、アナログ制御部５からのアナログ制御信号Ｂが接続され、このアナログ制御信号Ｂに対応した直流制御電圧を生成する。定電流回路１０は、アナログ信号生成部９から出力された直流制御電圧により制御されて、ＬＥＤ１に流れる電流をアナログ制御する。

上記構成による本実施形態の調光制御を図４（ａ）〜（ｄ）、及び図５を参照して説明する。図４は、この調光制御の概要を示すものであり、図４（ａ）はＰＷＭ制御部４によりデューティＮでＰＷＭ制御されたＬＥＤ１の概略光度変化を、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ部の拡大を、図４（ｃ）は、アナログ制御部５のＬＥＤ１のアナログ電流制御による光度変化をそれぞれ示し、図４（ｄ）は、ＰＷＭ制御部４によるＰＷＭ制御の光度変化をアナログ制御部５のアナログ制御で補完した状態を示す。

この調光制御について、図５を参照してさらに詳細に説明する。ここでは、図５（ａ）に示すように、調光器２より調光信号Ｋ_０から調光信号Ｋ＋５までの５段階のデューティの異なる調光信号Ｋが伝送されてくる。これらの調光信号Ｋ_０〜Ｋ＋５は、隣接する調光信号Ｋ間のデューティ差を同じにしている。制御信号発生部３は、図５（ｂ）に示すように、これらの調光信号Ｋ_０からＫ＋５に対応してＡ_０からＡ＋５までの５段階のアナログ制御信号Ａを発生する。ここで、アナログ制御信号Ａは、Ａ_０からＡ＋５間で、調光信号Ｋ_０〜Ｋ＋５に対応して略等分に５分割され、アナログ制御部５を制御する。また、図５（ｃ）に示すように、調光信号ＫにおけるＫ_０、Ｋ＋５は、ＰＷＭ信号ＰにおけるデューティＮ_０、Ｎ＋１に対応し、これらのデューティＮ_０、Ｎ＋１に対応して、ＬＥＤ１の光度Ｌはそれぞれ光度Ｌ_０、光度Ｌ＋１となる。

制御信号発生部３（図１参照）は、予めアナログ制御信号Ａに基きアナログ制御部５でＬＥＤ１の光度を調整するための、アナログ制御部５の調整値（ここでは、アナログ制御部５を制御するアナログ制御信号Ａ）の上限値Ａａ（ここでは、Ａ＋５に相当）と下限値Ａｂ（ここでは、Ａ_０に相当）を記憶する。これらの上限値Ａａと下限値Ａｂに連動して、ＬＥＤ１に流れるアナログ電流は、上限値Ｉａ、と下限値Ｉｂを持ち、さらに、このアナログ電流変化によるＬＥＤ１の光度変化は、上限値Ｌａと下限値Ｌｂを持つことになる。ただし、制御信号発生部３は、後述のように、調光信号Ｋのレベルが上がっていく場合には、上限値Ａａは、調光信号Ｋ＋５が検出されると下限値Ａｂに戻し、これに対応して、上限値Ｉａ、上限値Ｌａは、下限値Ｉｂ、下限値Ｌｂに戻る。また、調光信号Ｋのレベルが下がっていく場合には、これらと逆の動作をする。

また、図５（ｂ）では、横軸をアナログ制御信号Ａに対して、縦軸は、アナログ制御信号Ａで変化するアナログ電流Ｉと光度Ｌの両方を示し、アナログ電流をＩａ、Ｉｂの変化と共に、光度Ｌは下限値Ｌｂから上限値Ｌａへ変化することを示している。ここでは、アナログ制御信号Ａの基準値Ａａ、Ａｂは、表１のＡ_０とＡ＋５に対応し、基準値Ａａ、Ａｂ間（Ａ_０、Ａ＋５間）の差ΔＡは、アナログ制御信号Ａの調整幅となる。このアナログ制御信号Ａの調整幅ΔＡに対応する、ＬＥＤ１のアナログ電流Ｉａ、Ｉｂ間の電流変化をΔＩ、光度変化をΔＬとし、電流変化ΔＩ及び光度変化ΔＬは、アナログ制御によって調整されるそれぞれの調整幅となる。また、これらの調整幅は、調光信号Ｋ_０〜Ｋ＋５に対応するアナログ制御信号ＡのＡ_０〜Ａ５により５等分されて、調整の間隔は、５段階で行われる。また、これらの調整幅は、デューティＮ間で全て同じとするが、各デューティにより個別に設定することも可能である。例えば、ＰＷＭ信号Ｐのデューティが大きい場合は、調整幅ΔＩ又はΔＬを大きくし、デューティが小さい場合は、調整幅ΔＬを小さくすることも可能である。

上記各基準値を設定した状態において、制御信号発生部３は、調光器２から調光信号Ｋ_０〜Ｋ＋５が送られてくると、予め設定した５つのデューティ毎のパーセンテージ、例えば、Ｋ_０（８０％）、Ｋ＋５（８５％）を検出したときは、デューティがＮ_０、Ｎ＋１となるＰＷＭ信号Ｐを発生する。

ここで、ＬＥＤ１の光度を増加させるとき、例えば、Ｋ_０（８０％）の状態において、Ｋ＋１（８１％）を検出したときを考える。制御信号発生部３は、Ｋ_０（８０％）の状態で、すでに、デューティＮ_０のＰＷＭ信号Ｐを形成し、このＰＷＭ信号Ｐに基いてＰＷＭ制御部４及びＬＥＤ制御部６を制御し、デューティＮ_０でＬＥＤ１の電流をＰＷＭ制御している。制御信号発生部３は、調光信号Ｋ＋１（８１％）を検出すると、この調光信号Ｋ＋１にしたがって、ＬＥＤ１の光度をＫ_０（８０％）からＫ＋１（８１％）のまで増加させる。このため、制御信号発生部３は、調光信号Ｋ＋１（８１％）のデューティ８１％を検出すると、表１のアナログ制御信号Ａ＋Ｉに基いて、アナログ制御信号Ａのレベルを上限の基準値Ａａに向けて増加し、アナログ制御部５を制御してＬＥＤ１のアナログ電流を増加しＬＥＤ１の光度を増加する。

さらに、調光信号ＫがＫ＋２、Ｋ＋３、Ｋ＋４とデューティが増えるにしたがって、アナログ制御部５へのアナログ制御信号Ａのレベルを基準値Ａａに向けて上げ、ＬＥＤ１のアナログ電流を増加させていく。そして、調光信号ＫがＫ＋５となり、アナログ制御信号Ａのレベルが上限の基準値Ａａ（Ａ＝Ａ＋５）に達すると、制御信号発生部３は、ＰＷＭ制御を行うＰＷＭ信号Ｐのデューティを増加してＮ＋１に移行させ、アナログ制御信号Ａのレベルを下限の基準値Ａｂにレベルを戻す。これにより、ＬＥＤ１に流れるアナログ電流Ｉも、電流値Ｉｂに戻る。すなわち、表１に示すように、アナログ制御を調光信号ＫをＫ_０からＫ４まで増加させて、Ｋ５になると、ＰＷＭ信号ＰのデューティをＮ_０からＮ＋１に増加させると共に、アナログ制御信号Ａを上限の基準値Ａａから下限の基準値Ａｂに戻し、再び、次の調光信号Ｋに対応してアナログ制御を行う。

次に、ＬＥＤ１の光度を減少させるときは、上記と同様に、制御信号発生部３は、例えば、調光信号ＫがＫ＋５で、ＰＷＭ信号ＰのデューティがＮ＋１状態のときに、調光器２からの調光信号ＫがＫ＋５からＫ＋４になった場合は、制御信号発生部３は、ＬＥＤ１の光度を減少すると判断し、Ｋ＋４に対応するアナログ制御信号Ａ＋４を発生し、アナログ制御信号Ａのレベルを下限の基準値Ａｂに向けて減少させ、これにより、アナログ制御部５でＬＥＤ１のアナログ電流を減少してＬＥＤ１の光度を低下させる。そして、調光信号ＫがＫ_０になると、ＰＷＭ信号ＰのデューティをＮ＋１からＮに下げ、アナログ制御信号Ａを下限の基準値Ａｂから上限の基準値Ａａに移行させ、以降、同様の動作を繰り返す。

このように、本調光装置による調光制御は、調光信号Ｋが増加又は減少するときに、ＰＷＭ信号ＰのデューティＮが変らないで一定であるときは、調光信号Ｋのデューティの増加又は減少の割合に比例して、アナログ制御信号Ａの上限の基準値Ａａ又は下限の基準値Ａｂからアナログ電流を順次増加又は減少させ、デューティＮが替わったときに、各基準値を元の状態に戻すようにさせる。これにより、デューティＮ間の電流のデジタル的な変化をアナログ的にして不連続を抑えることができる。

上述のように第１の実施形態の調光装置によれば、ＰＷＭ信号Ｐのデューティ間で階段的に制御されるＬＥＤ１の電流の不連続的変化をアナログ電流で補完して制御することができるので、調光の分解能（最小調整幅）を高くすることができ、より細かい高性能な調光制御が可能となる。これにより、ＬＥＤにちらつきなどの現象が発生しない滑らかな調光制御を行うことができる。また、デューティの周波数が同じ場合には、調光の分解能をより細かくすることができ、ＰＷＭ信号の周波数を高くしなくても、ちらつきの発生を抑制できるので、ＬＥＤ駆動用に周波数性能の低い半導体素子や電気部品を利用することができるので低廉化できる。さらに、ＰＷＭ信号の周波数を低くできることにより、ＰＷＭ信号の周期を大きくできるので、ＰＷＭ信号による制御幅が大きくなり、調光範囲を広げることができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る調光装置について図６、図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。本実施形態の構成は、前記実施形態と基本的に同様であり、ＬＥＤ制御部の出力の一部を制御信号発生部にフィードバックし、調光器が調光信号で設定するＬＥＤ電流の目標出力値と、動作状態のＬＥＤのＬＥＤ出力値を比較し、その比較結果に基き、アナログ制御部でＬＥＤ電流を制御し、ＬＥＤ出力値を目標設定値に合うように制御する点が、前記第１の実施形態と異なり、他は同様である。

図６に、本実施形態の調光装置の回路構成ブロックを示す。ＬＥＤ制御部６の出力の一部である検出出力値Ｚは、制御信号発生部３にフィードバックされ、調光信号Ｋに対応するＬＥＤ１のＰＷＭ信号と比較される。この検出出力値Ｚは、ＬＥＤ制御部３内のＬＥＤ１のＬＥＤ出力値に比例した出力信号であり、目標出力値Ｙと比較し易いように、予め、その値は正規化等で調整される。

表２は、予め設定された調光信号Ｋ（Ｋ_０、Ｋ１、Ｋ２）に対応するＬＥＤ出力の目標出力値Ｙ（Ｙ_０、Ｙ１、Ｙ２）の関係を示し、表３は、ＰＷＭ信号のデューティＮＮ（_０、Ｎ＋１、Ｎ＋２）とこれらのデュ−ティに対応するＬＥＤ出力値Ｘ（Ｘ_０、Ｘ１、Ｘ２）の関係を示す。

制御信号発生部３は、予め、表２に示す調光信号ＫにおけるＬＥＤ出力の目標出力値と、表３に示すＰＷＭ制御部４によるＰＷＭ信号ＰのデューティＮに対応するＬＥＤ１のＬＥＤ出力値をそれぞれ記憶しておく。このＬＥＤ出力値はＬＥＤ制御部６からＬＥＤ１への出力特性であり、具体的には、出力電圧、出力電力を示す。

上記構成において、制御信号発生部３は、先ず、調光信号Ｋ（ここでは、Ｋ_０、Ｋ＋１、Ｋ＋２）に対応した目標出力値Ｙ（Ｙ_０、Ｙ＋１、Ｙ＋２）を、ＰＷＭ信号ＰのデューティＮ（Ｎ_０、Ｎ＋１、Ｎ＋２）に対応したＬＥＤ出力値Ｘ（Ｘ_０、Ｘ１、Ｘ２）と比較し、ＰＷＭ制御のデューティＮ（Ｎ_０、Ｎ＋１、Ｎ＋２）を設定する。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、調光において光度を増加させる場合（例えば、調光信号Ｋのデューティの大きさが増えた場合）、調光器２からの調光信号ＫがＫ_０の場合には、表２より目標出力値がＹ_０となるので、目標出力値のＹ_０とＬＥＤ出力値Ｘを比較する。ここで、Ｘ_０＜Ｙ_０＜Ｘ１の場合は、ＰＷＭ信号のデューティＮをデューティＮ_０（出力値Ｘ１相当信号）とする。次に、制御信号発生部３でＬＥＤ制御部６からの検出出力値Ｚと目標出力値Ｙ_０を比較し、ＬＥＤ出力値Ｙ_０と検出出力値Ｚの差を基に、アナログ制御部５を制御して電流調整する。そして、制御信号発生部３は、検出出力値Ｚが目標出力値Ｙ_０との差ΔＸａ分だけＬＥＤ出力値Ｘ_０から増加するように制御し、検出出力値Ｚが目標出力値Ｙ_０に近づくようにＬＥＤ制御部６を制御する。

次に、調光で光度を減少させる場合は、上記と同様に、例えば、調光信号ＫをＫ_０として、目標出力値Ｙ_０の値がＸ_０＜Ｙ_０＜Ｘ１の場合、ＰＷＭ制御のデューティをＮ＋１（ＬＥＤ出力値Ｘ１相当信号）とする。制御信号発生部３は、ＬＥＤ制御部３からの検出出力値Ｚと調光信号Ｋ_０に対応する目標出力値Ｙ_０との比較を行い、アナログ制御の電流調整により、ＬＥＤ出力値Ｘ１から目標出力値Ｙ_０と検出出力値Ｚの差ΔＸｂ分だけ減少するように制御し、検出出力値Ｚが目標出力値Ｙ１になるようにアナログ制御部５を制御する。

このように、第２の実施形態によれば、制御信号発生部３が、ＬＥＤ制御部６からの検出出力値Ｚと目標出力値Ｙとの比較を行い、アナログ制御の電流調整により、ＬＥＤ出力値ＸをＸ_０又はＸ１から増加又は減少するように制御し、検出出力値Ｚを調光したい目標出力値Ｙ１になるようにアナログ制御部５を制御することができる。これによりＰＷＭ制御のデューティＮを細かくして調整精度を上げることなく調整でき、目標出力値Ｙと検出出力値Ｚとを比較することにより、実際のＬＥＤ出力値の測定結果に基づいて細かい制御ができるので、調光の設定目標に近い制御が可能となる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る調光装置について説明する。本実施形態の構成は、前記第１の実施形態と基本的に同様であるので図面は省略する。本実施形態の調光装置は、制御信号発生部において、ＬＥＤの出力値が所定値以下になったときに、ＬＥＤの出力の制御をアナログ制御のみに切替えるものである。

制御信号発生部３（図１参照）は、ＰＷＭ信号のデューティＮが設定されたデューティＮｒ以下になると、ＰＷＭ制御部４に加えるＰＷＭ信号Ｐのデューティを１００％とし、ＰＷＭ制御をなくし、アナログ制御部５によるアナログ制御のみでＬＥＤ制御部６を制御する。ここで、設定されたデューティＮｒとは、ＬＥＤ１のちらつきを感じるデューティより大きいデューティ値とする。例えば、ＬＥＤ１のちらつくデューティをαとすると、デューティＮｒは、α＋１とする。

上記制御信号発生部３は、デューティＮｒのときに、アナログ制御部５によりＬＥＤ１を制御するアナログ制御値（Ｖｒ）と、調光の光度が最小値となるデューティ値Ｎｍｉｎと、そのときのアナログ制御値（Ｖｍｉｎ）を予め記憶しておく。そして、アナログ制御値Ｖｒとアナログ制御値Ｖｍｉｎの差Ｖｒ―Ｖｍｉｎを、デューティＮｒとデューティ値Ｎｍｉｎのデューティ差（Ｎｒ−Ｎｍｉｎ）で分割し、この分割で得られたデューティ毎のアナログ制御値を予め記憶しておく。例えば、デューティＮｒを２０％、デューティ値Ｎｍｉｎを１０％とすると、Ｖｒ―Ｖｍｉｎを１０等分し、デューティＮｒ以下のデューティ値に対応するアナログ制御値を全て記憶しておく。

このように設定した状態において、制御信号発生部３は、デューティＮｒ以下の調光信号Ｋが入力されると、この調光信号Ｋのデューティに対応するアナログ制御値を呼び出し、このアナログ制御値をアナログ制御信号としてアナログ制御部５を制御し、ＬＥＤ１の電流を制御することができる。また、デューティ値Ｎｍｉｎは、ＬＥＤ１の照明が消える寸前の状態を示し、必ずしもデューティ値、又はアナログ制御値Ｖｍｉｎがゼロになるとは限らない。また、デューティを１００％とする方法は、ＰＷＭ制御部４を１００％デューティで制御する場合と、ＰＷＭ制御部４をオフにして行う場合のいずれもが可能である。なお、周囲温度が低温の場合は、ＬＥＤ１の順電圧が高くなるため、ＰＷＭ信号の振幅を下げて調整するとＬＥＤ１が点灯しないことがあるので、ＬＥＤ１をアナログ制御する場合は、デューティ１００％で電圧を一定とした状態でＬＥＤ１の電流の調整を行う。

上述のように、第３の実施形態の調光装置によれば、所定のデューティＮｒをちらつきが生じ始める手前のデューティとすることにより、調光信号のデューティがデューティＮｒ未満において、ＰＷＭ制御部４を略１００％でＰＷＭ制御すると共に、ＬＥＤ１の電流を、調光信号のデューティに比例してアナログ制御することができる。これにより、ＬＥＤ１を暗くする調光下限付近において、ＰＷＭ信号のデューティが小さくなった場合においても、調光の諧調を保ったまま、ＬＥＤのちらつきなどの現象が発生しないように調光することができる。また、ＰＷＭ制御部４を制御するＰＷＭ信号のデューティが１００％でなくても同様の効果が得られる。

なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述の第１の実施形態では、アナログ制御信号の基準値を上限側と下限側に設けて制御したが、基準値を上限側と下限側の中間に設け、この中間値を基準値として上下に対称に制御することにより、制御振幅幅を半分で行うことが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る調光装置のブロック構成図。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ同上装置の調光信号とＰＷＭ信号の関係を説明する図。 同上装置のＰＷＭ制御部とＰＷＭ信号生成部の回路例を示す図。 （ａ）は、ＰＷＭ制御によるデューティに対するＬＥＤの概略光度特性を示す図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部の拡大図、（ｃ）は、アナログ制御によるＬＥＤの概略光度特性を示す図、（ｄ）は、ＰＷＭ制御とアナログ制御によるデューティに対するＬＥＤの概略光度特性を示す図。 （ａ）は調光信号のデューティを示す図、（ｂ）はアナログ制御信号によるＬＥＤ電流のアナログ電流補完を説明する図、（ｃ）はアナログ補完されたＬＥＤの概略光度特性を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る調光装置のブロック構成図。 （ａ）は同上装置のＰＭＷ制御によるＬＥＤ出力値のアナログ制御による補完を説明する図、（ｂ）は同上装置の調光信号とＬＥＤの目標出力値との関係を示す図。

符号の説明

１ ＬＥＤ
２ 調光部
３ 制御信号発生部
４ ＬＥＤ制御部

Claims (3)

1. ＰＷＭ制御とアナログ制御を組み合わせてＬＥＤの出力を制御する調光装置において、
   前記ＬＥＤの出力制御用の調光信号を発生する調光部と、
   前記調光部からの調光信号に基いてＰＷＭ制御信号及びアナログ制御信号を発生する制御信号発生部と、
   前記制御信号発生部からのＰＷＭ制御信号及びアナログ制御信号に基いて前記ＬＥＤに流れる電流を制御するＬＥＤ制御部と、を備え、
   前記制御信号発生部は、前記アナログ制御信号の基準値を記憶し、前記ＰＷＭ信号のデューティ値が一定のときは、前記アナログ制御信号を前記基準値から増加または減少させて前記ＬＥＤ制御部による前記ＬＥＤに流れるアナログ電流を制御し、前記デューティ値が切り替わったときは、前記アナログ制御信号を前記基準値に戻すように制御することを特徴とした調光装置。
2. 前記制御信号発生部は、前記ＬＥＤの出力値が所定値以下になったときに、前記ＬＥＤの出力の制御をアナログ制御のみに切替えることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の調光装置を備えたことを特徴とする照明器具。
   

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