JP2009277582A - Ｌｅｄ照明器具および点灯制御方法 - Google Patents

Ｌｅｄ照明器具および点灯制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ＰＷＭ調光方式を用いたＬＥＤ照明器具におけるちらつきを軽減する。
【解決手段】本発明のＬＥＤ照明器具は、１以上のＬＥＤが属する複数のＬＥＤグループと、複数のＬＥＤグループの各々に対応する複数のＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御装置と、複数のＬＥＤグループの各々に対応して設けられ、該ＬＥＤグループに対するＰＷＭ信号に基づいて該ＬＥＤグループに供給する電流を断続する複数のスイッチと、を有している。ここで、ＰＷＭ制御装置は、複数のＰＷＭ信号のデューティ比を同じとし、ＬＥＤグループ間でＰＷＭ信号の位相角を３６０度／ＬＥＤグループ数ずつずらし、複数のＰＷＭ信号の位相角差を最大で（３６０度／ＬＥＤグループ数）×（ＬＥＤグループ数−１）ずらす。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ照明器具および点灯制御方法に関する。
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、高輝度化、高効率化が進み、照明光源としての使用も可能になりつつある。
ＬＥＤは、流す電流の大きさによって色合いが変化し、その変化のしかたは個々のＬＥＤでばらつきが大きい。
従って、ＬＥＤを主光源としたＬＥＤ照明器具において、電流の大きさによって明るさを変化させる電流調光方式を用いる場合、電流を変化させた時に、色合いに個々のＬＥＤのばらつきが顕著に現れ、均一な照明効果が得られない。
よって、ＬＥＤ照明器具においては、ＬＥＤが点灯しているときの電流の値が一定で、ＬＥＤの点灯と消灯の時間的な割合であるデューティ比を変化させることによって調光するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）調光方式が適している。ＰＷＭ調光方式を用いたＬＥＤ照明器具は、特許文献１や２などに記載されている。
図４に、ＰＷＭ調光方式を用いた一般的なＬＥＤ照明器具の構成を示す。
図４に示したＬＥＤ照明器具は、１以上のＬＥＤが属するＬＥＤグループ１と、ＬＥＤグループ１に電流を供給する電源５と、ＬＥＤグループ１を過電流から保護する保護抵抗４と、ＬＥＤグループ１の点灯周期に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御装置３と、ＰＷＭ信号に基づいてＬＥＤグループ１に供給する電流を断続する半導体スイッチ４と、を有している。
図４に示したＬＥＤ照明器具においては、ＰＷＭ制御装置３から出力されるＰＷＭ信号に基づき、半導体スイッチ２がＬＥＤグループ１に供給する電流を断続することで、ＬＥＤグループ１がＰＷＭ信号に基づく点灯周期で点滅し、調光が行われる。
特開２００２−３２４６８５号公報 特開２００５−１９９４７６号公報
図４に示したＬＥＤ照明器具では、ＰＷＭ調光方式により調光を行うと、ＬＥＤグループ１に属するＬＥＤが一斉に点滅する。この際、ＬＥＤの残光時間は非常に短く、光量が１００％からいきなり０％に変化するため、ある程度以下の点灯周期でＬＥＤを点滅させれば、人間の視力の特性である残像によって光量の変化量が平均化され、ＬＥＤの点滅によるちらつきはほとんど感じられないとされている。
しかし、実際には、ＬＥＤの点滅によるちらつきを感じないはずの点灯周期でも、感覚的にちらつきを感じてしまう人や不快に感じてしまう人もおり、照明器具として瞬間的な光量の変化量を少なくすることが重要な課題となっている。
また、図４に示したＬＥＤ照明器具では、ＬＥＤグループ１に属するＬＥＤが一斉に点滅するため、ＬＥＤグループ１に供給する電流が急激に大きく変化し、電源５に与える負担が大きい。そのため、電源５に与える負担を軽減するために、ＬＥＤグループ１に供給する瞬間的な電流の変化量を少なくすることも重要な課題となっている。
本発明の目的は、上述した課題を解決することができるＬＥＤ照明器具および点灯制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明のＬＥＤ照明器具は、
１以上のＬＥＤが属する複数のＬＥＤグループと、
前記複数のＬＥＤグループの各々に対応する複数のＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御装置と、
前記複数のＬＥＤグループの各々に対応して設けられ、該ＬＥＤグループに対するＰＷＭ信号に基づいて該ＬＥＤグループに供給する電流を断続する複数のスイッチと、を有し、
前記ＰＷＭ制御装置は、前記複数のＰＷＭ信号のデューティ比を同じとし、前記ＬＥＤグループ間で前記ＰＷＭ信号の位相角を３６０度／ＬＥＤグループ数ずつずらすことを特徴とする。
上記目的を達成するために本発明の点灯制御方法は、
ＬＥＤ照明器具が行う点灯制御方法であって、
１以上のＬＥＤが属する複数のＬＥＤグループと、
前記複数のＬＥＤグループの各々に対応する複数のＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御装置と、
前記複数のＬＥＤグループの各々に対応して設けられ、該ＬＥＤグループに対するＰＷＭ信号に基づいて該ＬＥＤグループに供給する電流を断続する複数のスイッチと、を設け、
前記ＰＷＭ制御装置が、前記複数のＰＷＭ信号のデューティ比を同じとし、前記ＬＥＤグループ間で前記ＰＷＭ信号の位相角を３６０度／ＬＥＤグループ数ずつずらすことを特徴とする。
本発明によれば、ＰＷＭ制御装置は、ＬＥＤグループ間でＰＷＭ信号の位相角を３６０度／ＬＥＤグループ数ずつずらす。
これにより、複数の半導体スイッチが対応するＬＥＤグループに供給する電流を断続するタイミングにずれが生じ、複数のＬＥＤグループの点灯周期が等間隔ずつずれ、最大で（１／ＬＥＤグループ数）×（ＬＥＤグループ数−１）周期分ずれる。そのため、ＰＷＭ調光方式により調光を行っても、常に１以上のＬＥＤグループが点灯した状態となり、ＬＥＤの点滅による光量の変化量が時間的に均一に分散されるという効果が得られる。
また、複数の半導体スイッチが対応するＬＥＤグループに供給する電流を断続するタイミングがずれるため、複数のＬＥＤグループに供給する電流の変化量も時間的に分散されるという効果が得られる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１に、本発明の一実施形態のＬＥＤ照明器具の構成を示す。
図１に示すように、本実施形態のＬＥＤ照明器具は、ｎ（ｎは２以上の自然数）個のＬＥＤグループ１1〜１nと、ｎ個の半導体スイッチ２1〜２nと、ＰＷＭ制御装置３と、ｎ個の保護抵抗４1〜４nと、電源５、とを有している。
ＬＥＤグループ１1〜１nには、１以上のＬＥＤが属する。ここでは、各ＬＥＤグループ１1〜１nに属するＬＥＤを全て白色ＬＥＤとするが、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、もしくはそれらの組み合わせや、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などでも良い。
電源５は、ＬＥＤグループ１1〜１nに電流を供給する。
保護抵抗４1〜４nは、ＬＥＤグループ１1〜１nの各々に対応して設けられており、対応するＬＥＤグループを過電流から保護する。
ＰＷＭ制御装置３は、ＬＥＤグループ１1〜１nの各々に対応するｎ個のＰＷＭ信号を出力する。なお、各ＰＷＭ信号は、対応するＬＥＤグループの点灯周期に応じたデューティ比となる。
このとき、ＰＷＭ制御装置３は、ｎ個のＰＷＭ信号のデューティ比を同じとし、ＬＥＤグループ間でＰＷＭ信号の位相角を３６０度／ｎずつずらし、ｎ個のＰＷＭ信号の位相角差を最大で（３６０度／ｎ）×（ｎ−１）ずらす。
半導体スイッチ２1〜２nは、ＬＥＤグループ１1〜１nの各々に対応して設けられており、対応するＬＥＤグループに対するＰＷＭ信号に基づき各ＬＥＤグループ１1〜１nに供給する電流を断続する。
本実施形態においては、ＰＷＭ制御装置３がＬＥＤグループ間でＰＷＭ信号の位相角を３６０度／ｎずつずらすことにより、図２に示すように、半導体スイッチ２1〜２nがＬＥＤグループ１1〜１nに供給する電流を断続するタイミングにずれが生じる。
これにより、ＬＥＤグループ１1〜１nの点灯周期が１／ｎ周期分ずつ等間隔でずれ、最大で（１／ｎ）×（ｎ−１）周期分ずれる。そのため、ＰＷＭ調光方式により調光を行っても、常に１以上のＬＥＤグループが点灯した状態となり、ＬＥＤの点滅による光量の変化量が時間的に均一に分散されるという効果が得られる。
また、半導体スイッチ２1〜２nがＬＥＤグループ１1〜１nに供給する電流を断続するタイミングがずれるため、ＬＥＤグループ１1〜１nに供給する電流の変化量も時間的に分散されるという効果が得られる。
次に、本実施形態のＬＥＤ照明器具において、ＬＥＤを面光源として使用する際のＬＥＤの配置について説明する。
図３に、本実施形態のＬＥＤ照明器具のＬＥＤの配置の一例を示す。なお、図３に示した丸は個々のＬＥＤを表しており、番号の同じＬＥＤは同一のＬＥＤグループに属していることを表している。
図３に示すように、本実施形態においては、同一のＬＥＤグループに属するＬＥＤ同士が１箇所に集まらないように分散して配置されている。これにより、瞬間的な光量の変化量を、時間的に分散させるだけでなく、空間的にも分散させることができる。
ＬＥＤを分散して配置する方法として、各ＬＥＤグループ１1〜１nに属するＬＥＤを、例えば１1−１2−１3−・・・−１n−１1−１2−１3−・・・のように規則性を持って配置する方法が考えられる。しかし、何らかの規則性を持ってＬＥＤを配置すると、同一のＬＥＤグループに属するＬＥＤが縦、横、あるいは斜めに並んで配置され、ＬＥＤが同時に点滅するラインができてしまうため、ラインの移動としてちらつきが感じられる場合がある。
そのため、図３に示すように、本実施形態においては、同一のＬＥＤグループに属するＬＥＤが、乱数に基づき規則性無く分散して配置されている。
このように、同時に点滅するＬＥＤを空間的に分散させることで、ちらつきを軽減することができるという効果が得られる。
本発明の一実施形態のＬＥＤ照明器具の構成を示す回路図である。 図１に示したＬＥＤ照明器具の動作を説明する図である。 図１に示したＬＥＤ照明器具におけるＬＥＤの配置を説明する図である。 ＰＷＭ調光方式を用いた一般的なＬＥＤ照明器具の構成を示す回路図である。
符号の説明
１1〜１n ＬＥＤグループ
２1〜２n 半導体スイッチ
３ ＰＷＭ制御装置
４1〜４n 保護抵抗
５ 電源

Claims (3)

  1. １以上のＬＥＤが属する複数のＬＥＤグループと、
    前記複数のＬＥＤグループの各々に対応する複数のＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御装置と、
    前記複数のＬＥＤグループの各々に対応して設けられ、該ＬＥＤグループに対するＰＷＭ信号に基づいて該ＬＥＤグループに供給する電流を断続する複数のスイッチと、を有し、
    前記ＰＷＭ制御装置は、前記複数のＰＷＭ信号のデューティ比を同じとし、前記ＬＥＤグループ間で前記ＰＷＭ信号の位相角を３６０度／ＬＥＤグループ数ずつずらすことを特徴とするＬＥＤ照明器具。
  2. 同一のＬＥＤグループに属するＬＥＤは、乱数に基づき分散して配置されている、請求項１に記載のＬＥＤ照明器具。
  3. ＬＥＤ照明器具が行う点灯制御方法であって、
    １以上のＬＥＤが属する複数のＬＥＤグループと、
    前記複数のＬＥＤグループの各々に対応する複数のＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御装置と、
    前記複数のＬＥＤグループの各々に対応して設けられ、該ＬＥＤグループに対するＰＷＭ信号に基づいて該ＬＥＤグループに供給する電流を断続する複数のスイッチと、を設け、
    前記ＰＷＭ制御装置が、前記複数のＰＷＭ信号のデューティ比を同じとし、前記ＬＥＤグループ間で前記ＰＷＭ信号の位相角を３６０度／ＬＥＤグループ数ずつずらすことを特徴とする点灯制御方法。
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