JP2009129819A - 駆動装置およびそれを備えた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子の調光を正確に行なうことが可能な駆動装置およびそれを備えた照明装置を提供する。
【解決手段】駆動装置１０１は、ＰＷＭ制御によって発光素子３１〜３３を駆動する。駆動装置１０１は、電源ノードＶＣＣから供給される電圧から定電流を生成して発光素子３１〜３３に供給し、かつ受けたＰＷＭ制御のためのＰＷＭ信号に基づいて定電流の値を制御することにより、発光素子３１〜３３をオン・オフする定電流制御回路１と、電源ノードＶＣＣと定電流制御回路１との間に接続されたスイッチＳＷ１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置およびそれを備えた照明装置に関し、特に、発光素子の調光制御を行なう駆動装置およびそれを備えた照明装置に関する。

ＬＥＤ（Light-Emitting Diode）等の発光素子を用いた蛍光灯および街路灯等の照明装置が開発されている。

発光素子の調光方法としては、ＬＥＤの輝度をＰＷＭ（パルス幅変調：Pulse Width Modulation）制御によって調整する方法が知られている。これは、ＬＥＤを通して流れる電流のパルス幅（時間幅）を変化させる、すなわち、ＬＥＤを通して流れるパルス状電流のデューティを変化させてＬＥＤの輝度を調整する方法である。

たとえば、特許文献１には以下のような色調調整回路が開示されている。すなわち、色調調整回路は、発光ダイオード、可変抵抗およびトランジスタを、電源ノードとグランドとの間に直列接続し、トランジスタのベースにパルス幅変調器を接続している。この色調調整回路において、可変抵抗の抵抗値を調整することで、発光ダイオードに流す順電流の値を調節することにより、色調を調整することができる。さらに、パルス幅変調器により、順電流のパルス幅（時間幅）を調整してデューティ比を調整することで、光度を調整することができる。
特開２００１−２７２９３８号公報

ところで、たとえば発光ダイオードをオフするために、発光ダイオードへの供給電圧のレベルを小さくする際、発光ダイオードへの供給電圧がなまってしまう場合がある。この場合、電圧レベルが小さくなるまでに時間がかかってしまい、発光ダイオードがオフするまでに長時間を要してしまうか、あるいは、発光ダイオードが弱く光り続けてしまう。このため、発光ダイオードを正確に調光することができなくなってしまう。しかしながら、特許文献１記載の色調調整回路には、このような問題点を解決するための構成は開示されていない。

それゆえに、本発明の目的は、発光素子の調光を正確に行なうことが可能な駆動装置およびそれを備えた照明装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある局面に係わる駆動装置は、ＰＷＭ制御によって発光素子を駆動する駆動装置であって、電源ノードから供給される電圧から定電流を生成して発光素子に供給し、かつ受けたＰＷＭ制御のためのＰＷＭ信号に基づいて定電流の値を制御することにより、発光素子をオン・オフする定電流制御回路と、電源ノードと定電流制御回路との間に接続されたスイッチとを備える。

好ましくは、スイッチは、ＰＷＭ信号に基づいてオン・オフする。
より好ましくは、半導体装置は、さらに、ＰＷＭ信号を遅延させる遅延回路を備え、スイッチは、遅延回路によって遅延されたＰＷＭ信号に基づいてオン・オフする。

上記課題を解決するために、本発明のある局面に係わる照明装置は、発光素子と、ＰＷＭ制御によって発光素子を駆動する駆動装置とを備え、駆動装置は、電源ノードから供給される電圧から定電流を生成して発光素子に供給し、かつ受けたＰＷＭ制御のためのＰＷＭ信号に基づいて定電流の値を制御することにより、発光素子をオン・オフする定電流制御回路と、電源ノードと定電流制御回路との間に接続されたスイッチとを含む。

本発明によれば、発光素子の調光を正確に行なうことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［構成および基本動作］
図１は、本発明の実施の形態に係る照明装置の構成を示す図である。

図１を参照して、照明装置２０１は、駆動装置１０１と、ＬＥＤ３１〜３３とを備える。駆動装置１０１は、定電流制御回路１と、遅延回路２と、ＰＷＭ制御回路３と、スイッチＳＷ１とを備える。定電流制御回路１は、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、スイッチＳＷ２とを含む。

定電流制御回路１において、抵抗Ｒ２は、スイッチＳＷ２と直列に接続される。抵抗Ｒ１は、スイッチＳＷ２および抵抗Ｒ２の直列体と並列に接続される。抵抗Ｒ３は、抵抗Ｒ１およびＲ２と接地電圧ＶＳＳが供給される接地電圧ノードＶＳＳとの間に接続される。ＬＥＤ３１と、定電流制御回路１とを接続するノードＶＯＵＴにＬＥＤ３１〜３３をオンするための直流電圧ＶＯＵＴが供給される。

スイッチＳＷ１は、たとえばバイポーラトランジスタ、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ、リレー、フォトカプラまたはサイリスタである。

ＰＷＭ制御回路３は、たとえばマイコンである。ＰＷＭ制御回路３は、ＰＷＭ信号Ｓを定電流制御回路１におけるスイッチＳＷ２へ出力することにより、スイッチＳＷ２のオン状態およびオフ状態をＰＷＭ制御する。ＰＷＭ制御回路３は、たとえば、図示しない赤外線センサ、人感センサおよび光センサの検出結果ならびに操作者によるボリュームおよびリモコン等の操作に基づいて、ＰＷＭ信号Ｓのデューティを決定する。なお、ＰＷＭ制御回路３の代わりに、タイマーＩＣ（Integrated Circuit）等、論理ハイレベルおよび論理ローレベルの信号を出力する回路であってもよい。

定電流制御回路１は、電源ノードＶＣＣから供給される電源電圧ＶＣＣから定電流を生成してＬＥＤ３１〜３３に供給する。また、定電流制御回路１は、ＰＷＭ制御回路３から受けたＰＷＭ信号Ｓに基づいてこの定電流の値を制御することにより、ＬＥＤ３１〜３３をオン・オフする。

より詳細には、定電流制御回路１において、スイッチＳＷ２は、ＰＷＭ制御回路３から受けたＰＷＭ信号Ｓに基づいて、ＬＥＤ３１〜３３をオンするための電圧をＬＥＤ３１〜３３に供給するか否かを切り替える。

また、ＰＷＭ制御回路３は、ＰＷＭ信号Ｓを遅延回路２へ出力する。遅延回路２は、ＰＷＭ制御回路３から受けたＰＷＭ信号Ｓを所定時間遅延させ、制御信号ＣＯＮＴとしてスイッチＳＷ１へ出力する。

スイッチＳＷ１は、電源ノードＶＣＣと定電流制御回路１との間に接続される。スイッチＳＷ１は、遅延回路２から受けた制御信号ＣＯＮＴに基づいて、電源電圧ＶＣＣを定電流制御回路１に供給するか否かを切り替える。

図２は、本発明の実施の形態に係る駆動装置における遅延回路の構成を詳細に示す図である。図３は、本発明の実施の形態に係る駆動装置における遅延回路の動作を示す波形図である。

図２を参照して、遅延回路２は、レベル判定回路１１と、キャパシタＣ１１と、抵抗Ｒ１１とを含む。駆動装置１０１は、さらに、抵抗Ｒ１２およびＲ１３を含む。図２は、スイッチＳＷ１としてフォトカプラＦＣを用いた場合を示している。

キャパシタＣ１１および抵抗Ｒ１１は、ＰＷＭ制御回路３から受けたＰＷＭ信号Ｓの高周波成分を減衰させる、すなわち、ＰＷＭ信号Ｓの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジをなまらせ、ノードＡを介してレベル判定回路１１へ出力する。

レベル判定回路１１は、ノードＡから受けた電圧のレベルが閾値より大きい場合には論理ハイレベルの制御信号ＣＯＮＴを出力し、ノードＡから受けた電圧のレベルが閾値より小さい場合には論理ローレベルの制御信号ＣＯＮＴを出力する。

フォトカプラＦＣは、レベル判定回路１１から論理ハイレベルの制御信号ＣＯＮＴを受けてオンすることにより、定電流制御回路１の入力電圧を接地電圧ＶＳＳとする。一方、フォトカプラＦＣは、レベル判定回路１１から論理ローレベルの制御信号ＣＯＮＴを受けてオフすることにより、定電流制御回路１の入力電圧を電源電圧ＶＣＣとする。

［動作］
次に、本発明の実施の形態に係る駆動装置が発光素子の調光制御を行なう際の動作について説明する。

図４は、本発明の実施の形態に係る駆動装置の動作を示す波形図である。
図４を参照して、ＰＷＭ信号Ｓが論理ローレベルから論理ハイレベルに遷移すると、ノードＶＯＵＴの電圧のレベルが徐々に下がり始める。ＰＷＭ信号Ｓが論理ローレベルから論理ハイレベルに遷移した直後は、ノードＶＯＵＴの電圧波形がなまっており、ノードＶＯＵＴの電圧低下は緩やかである。このとき、ＬＥＤ３１〜３３は通常のオン状態であるか、あるいは弱く光り続けている。

そして、ＰＷＭ信号Ｓが論理ローレベルから論理ハイレベルに遷移した時から所定時間経過後、遅延回路２から出力される制御信号ＣＯＮＴが論理ローレベルから論理ハイレベルに遷移する。

そうすると、フォトカプラＦＣがオンするため、定電流制御回路１の入力電圧が接地電圧ＶＳＳとなる、すなわち電源電圧ＶＣＣの定電流制御回路１への供給が停止される。これにより、定電流制御回路１の出力電圧ＶＯＵＴすなわちノードＶＯＵＴの電圧が急峻に低下する。

また、ＰＷＭ信号Ｓが論理ハイレベルから論理ローレベルに遷移した直後は、制御信号ＣＯＮＴは論理ハイレベルであるため、電源電圧ＶＣＣの定電流制御回路１への供給が停止されている。このため、ノードＶＯＵＴの電圧は上昇せず、ＬＥＤ３１〜３３はオフ状態のままである。

そして、ＰＷＭ信号Ｓが論理ハイレベルから論理ローレベルに遷移した時から所定時間経過後、制御信号ＣＯＮＴが論理ハイレベルから論理ローレベルに遷移する。

そうすると、フォトカプラＦＣがオフするため、定電流制御回路１の入力電圧が電源電圧ＶＣＣとなる。これにより、定電流制御回路１の出力電圧ＶＯＵＴすなわちノードＶＯＵＴの電圧が急峻に上昇し、ＬＥＤ３１〜３３がオンする。

ところで、特許文献１記載の色調調整回路では、たとえば発光ダイオードをオフするために、発光ダイオードへの供給電圧のレベルを小さくする際、発光ダイオードへの供給電圧がなまってしまう場合がある。この場合、電圧レベルが小さくなるまでに時間がかかってしまい、発光ダイオードがオフするまでに長時間を要してしまうか、あるいは、発光ダイオードが弱く光り続けてしまう。このため、発光ダイオードを正確に調光することができなくなってしまうという問題点があった。

しかしながら、本発明の実施の形態に係る駆動装置では、定電流制御回路１は、電源ノードＶＣＣから供給される電源電圧ＶＣＣから定電流を生成してＬＥＤ３１〜３３に供給し、受けたＰＷＭ信号に基づいて定電流の値を制御することにより、ＬＥＤ３１〜３３をオン・オフする。そして、駆動装置１０１は、電源ノードＶＣＣと定電流制御回路１との間に接続されたスイッチＳＷ１を備える。このような構成により、ＬＥＤ３１〜３３への供給電圧を急峻に変化させることができるため、ＬＥＤ３１〜３３を短時間でオン・オフすることができ、また、ＬＥＤ３１〜３３が弱く光り続けてしまうことを抑制することができる。

したがって、本発明の実施の形態に係る駆動装置では、発光素子の調光を正確に行なうことができる。

また、ＬＥＤ３１〜３３をオン・オフする際のＬＥＤ３１〜３３への供給電圧のなまりを抑制することができるため、ＬＥＤ３１〜３３の消費電流を低減することができる。

また、本発明の実施の形態に係る駆動装置では、スイッチＳＷ１は、ＰＷＭ信号Ｓに基づいてオン・オフする。このように、調光制御のためのＰＷＭ信号Ｓを流用する構成により、回路構成の簡易化を図ることができる。

また、本発明の実施の形態に係る駆動装置では、遅延回路２は、ＰＷＭ信号Ｓを遅延させる。そして、スイッチＳＷ１は、遅延回路２によって遅延されたＰＷＭ信号Ｓに基づいてオン・オフする。このような構成により、回路特性のばらつきによってスイッチＳＷ２より先にスイッチＳＷ１がオフすることを防ぐことができるため、発光素子の調光をさらに正確に行なうことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る照明装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る駆動装置における遅延回路の構成を詳細に示す図である。 本発明の実施の形態に係る駆動装置における遅延回路の動作を示す波形図である。 本発明の実施の形態に係る駆動装置の動作を示す波形図である。

符号の説明

１ 定電流制御回路、２ 遅延回路、３ ＰＷＭ制御回路、１１ レベル判定回路、３１〜３３ ＬＥＤ、１０１ 駆動装置、２０１ 照明装置、ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ、Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗、Ｃ１１ キャパシタ、Ｒ１１〜Ｒ１３ 抵抗、ＦＣ フォトカプラ。

Claims (4)

1. ＰＷＭ制御によって発光素子を駆動する駆動装置であって、
   電源ノードから供給される電圧から定電流を生成して前記発光素子に供給し、かつ受けた前記ＰＷＭ制御のためのＰＷＭ信号に基づいて前記定電流の値を制御することにより、前記発光素子をオン・オフする定電流制御回路と、
   前記電源ノードと前記定電流制御回路との間に接続されたスイッチとを備える駆動装置。
2. 前記スイッチは、前記ＰＷＭ信号に基づいてオン・オフする請求項１記載の駆動装置。
3. 前記半導体装置は、さらに、
   前記ＰＷＭ信号を遅延させる遅延回路を備え、
   前記スイッチは、前記遅延回路によって遅延された前記ＰＷＭ信号に基づいてオン・オフする請求項２記載の駆動装置。
4. 発光素子と、
   ＰＷＭ制御によって前記発光素子を駆動する駆動装置とを備え、
   前記駆動装置は、
   電源ノードから供給される電圧から定電流を生成して前記発光素子に供給し、かつ受けた前記ＰＷＭ制御のためのＰＷＭ信号に基づいて前記定電流の値を制御することにより、前記発光素子をオン・オフする定電流制御回路と、
   前記電源ノードと前記定電流制御回路との間に接続されたスイッチとを含む照明装置。

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