JP2011070957A - Lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LEDを光源とした照明装置に関するものである。 The present invention relates to an illumination device using an LED as a light source.
この種の照明装置は特に演出用の照明などに用いられており、色温度特性を変化させることなく調光制御を行うためにPWM(パルス幅変調)が用いられている(特許文献1参照)。 This type of lighting device is particularly used for lighting for production, etc., and PWM (pulse width modulation) is used to perform dimming control without changing the color temperature characteristics (see Patent Document 1). .
PWMによる調光制御は、LEDの点灯時間と消灯時間の制御となるから、テレビカメラにより照明対象を撮像した場合に、撮像された映像にPWMの周波数によるフリッカと称されるちらつきが発生する。このフリッカを抑制するため、PWMの周波数として、カメラによる撮像映像の垂直同期信号の周波数の整数倍で、且つ十分高い周波数を採用している(特許文献2参照)。 The dimming control by PWM is control of the lighting time and extinguishing time of the LED. Therefore, when the illumination target is imaged by the television camera, flicker called flicker due to the PWM frequency occurs in the captured image. In order to suppress this flicker, a sufficiently high frequency is adopted as the PWM frequency that is an integer multiple of the frequency of the vertical synchronization signal of the image captured by the camera (see Patent Document 2).
しかしながら、上記のようにPWMの周波数を高くすると、1周期の時間幅が狭くなるため、多くの階調数によるPWMによる調光制御が難しくなる。階調数が少ない場合には調光による輝度変化が人の目に識別可能な程度の段階的な調光となり、滑らかな調光制御が困難となる。この現象は輝度の低い低階調状態において特に顕著に現れる。 However, when the PWM frequency is increased as described above, the time width of one cycle is narrowed, so that dimming control by PWM with a large number of gradations becomes difficult. When the number of gradations is small, the luminance change due to the light control becomes stepwise light control that can be recognized by human eyes, and smooth light control is difficult. This phenomenon is particularly noticeable in a low gradation state with low luminance.
本発明は上記のような照明装置における問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、PWMによる滑らかな調光制御を行うことができる照明装置を提供することである。 The present invention has been made as a solution to the problems in the lighting device as described above, and an object thereof is to provide a lighting device capable of performing smooth dimming control by PWM.
本発明に係る照明装置は、LEDを備える光源部と;入力された調光信号の調光度に対応するとともに調光度の高低に追従させて周波数の高低を変化させたPWM信号を駆動回路へ出力するPWM制御回路と;PWM信号の入力に応じてLEDを点灯させる駆動回路とを具備することを特徴とする。 A lighting device according to the present invention includes: a light source unit including an LED; and a PWM signal that corresponds to the dimming degree of the input dimming signal and changes the frequency level according to the dimming level to the drive circuit. And a drive circuit for lighting the LED in response to the input of the PWM signal.
上記おいて光源部が他の構成と別体であっても一体であってもよい。調光度の低い側において用いられる周波数としては500Hz〜1Kzが用いられ、調光度の高い側において用いられる周波数としては5Kz程度が用いられる。 In the above, the light source unit may be separate from or integrated with other configurations. The frequency used on the low dimming side is 500 Hz to 1 Kz, and the frequency used on the high dimming side is about 5 Kz.
本発明に係る照明装置では、PWM制御回路は、PWM信号における周波数の高低を段階的にまたは連続的に変化させることを特徴とする。 In the illumination device according to the present invention, the PWM control circuit changes the level of the frequency in the PWM signal stepwise or continuously.
本発明によれば、調光度の高低に追従させて周波数の高低を変化させたPWM信号を駆動回路へ出力するので、調光度が低い場合にはPWM信号の周波数が低いために1周期の時間が長くなり、階調数を多くすることができオンデューティ比が徐々に変化させられて調光制御が行われ、輝度を滑らかに変化させることができる。一方、調光度が高い場合にはPWM信号の周波数が高くされるために1周期の時間が短くなり、階調数を多くすることができないが、PWM信号のオンデューティ比を大きく変化させることができないため、階調数が少ないにも拘らず輝度が滑らかに変化することになる。 According to the present invention, the PWM signal in which the frequency level is changed by following the dimming level is output to the drive circuit. Therefore, when the dimming level is low, the frequency of the PWM signal is low, so that one period of time is required. Becomes longer, the number of gradations can be increased, the on-duty ratio is gradually changed, dimming control is performed, and the luminance can be changed smoothly. On the other hand, when the dimming degree is high, the frequency of the PWM signal is increased, so that one cycle time is shortened and the number of gradations cannot be increased, but the on-duty ratio of the PWM signal cannot be changed greatly. Therefore, the luminance changes smoothly despite the small number of gradations.
本発明によれば、PWM信号における周波数の高低を段階的にまたは連続的に変化させるので、低調光度の領域及び高調光度の領域において適切なオンデューティ比を実現させることができ、滑らかな調光制御を行うことができる。 According to the present invention, since the level of the frequency in the PWM signal is changed stepwise or continuously, an appropriate on-duty ratio can be realized in a low dimming region and a high dimming region, and smooth dimming is achieved. Control can be performed.
以下添付図面を参照して本発明に係る照明装置の実施例を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図1には、実施例に係る照明装置であるスポットライト11の構成図が示されている。このスポットライト11は、光源ユニット12、投影ユニット13を備えている。光源ユニット12からは光が射出される。この光は投影ユニット13により照明対象へ投射される。
Embodiments of a lighting device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 1 shows a configuration diagram of a
投影ユニット13には、光を集光して外部に投影する投影レンズ21a、21bと、投影分布を調整する調整ハンドル22a,22bを備えている。上記光源ユニット12から出射される光は投影ユニット13により照明対象へ投射される。
The
光源ユニット12には、面状光源である光源部14が備えられ、この光源部14が発生する熱は放熱器15によって放熱されるように構成されている。光源ユニット12には、光源部14に点灯電源を供給する電源部16、光源部14を点灯制御する制御部17、光源部14の点灯操作を行うための操作部18、筒状光路19、カッターユニット20などが備えられている。筒状光路19は光源部14の光を投影ユニット13に導光するものであり、カッターユニット20は筒状光路19から出射する光の形状を制御する。
The
図2に示すように、光源部14は、平板状のプリント基板25に複数個のチップ状のLED26が実装された構成となっている。この光源部14には、白色の光を出射するLED26が用いられる。なお、補色用として赤、緑および青の光を出射するLED26を用いてもよい。
As shown in FIG. 2, the
光源部14においては、複数のLED26が直列に接続されると共に矩形に配列された複数のLED回路27にグループ分けされている。これら複数のLED回路27は複数組み合わせられることにより、発光域が仮想円形28に近似するように構成されている。
In the
図2に示す実施形態では、10個のLED回路27a〜27jにグループ分けされた例が示されている。各LED回路27a〜27jは、それぞれ個別に電源端子29a〜29jを有し、これら電源端子29a〜29jに対して制御部17の点灯制御で電源部16から点灯電源が供給され、各LED回路27a〜27jのLED26が点灯する。
In the embodiment shown in FIG. 2, an example in which ten
各LED回路27a〜27jは、複数のLED26が矩形に配列されて形成されているが、複数のLED26の配列が異なる大きさの矩形に配列された3種類に分類されている。各LED回路27a〜27jは、3種類とも、矩形短辺の長さが同じであり、この短辺方向には7個のLED26が直列接続され、この直列接続の回路がグループ単位で並列接続されている。光源部14の中央部のLED回路27c、27hは、矩形長辺の長さが最長である最長グループであり、両端部のLED回路27a、27e、27f、27jは、矩形長辺の長さが最短である最短グループであり、最長グループと最短グループとの間の中間部のLED回路27b,27d,27g,27iは、矩形長辺の長さが中間長の中間グループである。
Each of the
図3に示すように、制御部17は、PWM信号の入力に応じてLED回路27毎にLED26を駆動する複数の駆動回路32と、PWM制御回路33を備えている。PWM制御回路33は、与えられる調光信号に応じて駆動回路32へPWM信号を出力する。
As shown in FIG. 3, the
各駆動回路32は、FETなどのスイッチング素子を有し、PWM信号の入力に応じてスイッチング素子がオンオフし、電源部16からの電流を一定値にして各LED回路27のLED26に電流が流れる時間を制御してLED26の点灯時間を変化させる。
Each
PWM制御回路33は、調光信号の調光度(調光レベル)0〜100%に応じてPWM信号を生成するとともに、LED26を点灯させる所定の点灯周波数の点灯周期において駆動回路32にPWM信号を出力する。PWM制御回路33には例えば256階調の調光信号が入力されるが、PWM制御回路33では1024階調や2048階調などの大きい階調数に変換してPWM信号を出力する。
The
PWM制御回路32は、与えられる調光信号の調光度に対応するPWM信号を出力する共に、調光度の高低に追従させてPWM信号における周波数の高低を変化させて駆動回路へ出力する。
The
調光信号は、図示しない調光卓などからDMX信号により送られてくるものとする。DMX信号は、米国劇場技術協会(USITT)が規格した演出分野などに用いられるディジタル信号であり、調光制御用の調光信号の規格として用いられているDMX512を指している。DMX512は、スタートコードとストップビットに挟まれたそれぞれが8ビットにより構成されるチャネルが512チャネル多重化された構成を1フレームとする信号であり、上記512チャネルにおける所定の1チャネルが1つの調光器へ調光制御を行う256階調(8ビット)の調光信号とされる。1フレームの開始検出は、ブレーク(BREAK)とスタートコードを検出することにより行われる。また、スポットライト11に備えられている調光器としてのPWM制御回路33に対応するチャネルは、上記フレームの開始からスタートコードとストップビットに挟まれたチャネルが幾つ到来したかをカウントして検出する。
It is assumed that the dimming signal is sent as a DMX signal from a dimming table (not shown) or the like. The DMX signal is a digital signal used in a production field or the like standardized by the American Theater Technology Association (USITT), and indicates the
PWM制御回路32は、例えば、DMX信号の調光度にPWM信号の周波数を対応付けて記憶したメモリテーブルを備えている。また、PWM制御回路32は、DMX信号の調光度度からPWM信号の階調度を得るためのメモリテーブルを備えている。このメモリテーブルは、例えば図4(a)に示されるように4(一般的にはn)段階に区分されて周波数が割り当てられたものとすることができる。また、図4(b)に示されるようにPWM信号の1階調度に1つの周波数を割り当てるように連続的割り当てを行ったメモリテーブルを採用することもできる。
The
DMX信号の調光度に対し光源の明るさ(輝度)に対応する階調度の変化は、図5に示す指数関数的な曲線に沿って変化する場合に、人は滑らかに明るさが変化していると感じる。 When the change in the gradation corresponding to the brightness (luminance) of the light source with respect to the dimming degree of the DMX signal changes along the exponential curve shown in FIG. I feel that
つまり、横軸における調光度の変化を一定(等間隔)にした場合に、図5に明らかなように低調光度の領域では1階調の変化に対しする明るさの変化は少なく、高調光度の領域では1階調の変化に対する明るさの変化は大きい。このため、低調光度の領域において階調数(超高レベル100%あたりの変化可能な時分割数)が多くなり、高調光度の領域において階調数が少なくなる。 That is, when the change in the dimming level on the horizontal axis is constant (equal intervals), as apparent from FIG. In the region, the change in brightness with respect to the change in one gradation is large. For this reason, the number of gradations (the number of time divisions that can be changed per 100% of the very high level) increases in the low dimming region, and the number of gradations decreases in the high luminance region.
図4(a)に示されているメモリテーブルの内容に基づいて、LED電流をそれぞれ、0%、25%、50%、75%、100%に対応する階調度とする場合に出力されるPWM信号の波形を図6に示す。図6に明らかな通り、階調度(LED電流)の高低に追従させてPWM信号における周波数の高低が変化されている。 Based on the contents of the memory table shown in FIG. 4 (a), the PWM output when the LED current has gradations corresponding to 0%, 25%, 50%, 75%, and 100%, respectively. The waveform of the signal is shown in FIG. As apparent from FIG. 6, the frequency level of the PWM signal is changed in accordance with the level of gradation (LED current).
また図6を参照すると、低調光度の領域においては、用いられるPWM信号の周波数が低いために1周期の時間幅が長く、階調数を多くしてPWM信号のオンデューティ比を細かく変化させることが可能であることが分かる。これに対し、高調光度の領域においては、用いられるPWM信号の周波数が高いために1周期の時間幅が短く、階調数を多く取ることが難しいので階調数が少なくされPWM信号のオンデューティ比を細かく変化させることは行わない。 Referring to FIG. 6, in the low dimming region, since the frequency of the PWM signal used is low, the time width of one cycle is long, and the on-duty ratio of the PWM signal is finely changed by increasing the number of gradations. It is understood that is possible. On the other hand, in the high light intensity region, since the frequency of the PWM signal used is high, the time width of one cycle is short, and it is difficult to increase the number of gradations. The ratio is not changed finely.
以上の通りにPWM制御回路32は、PWM信号のオンデューティ比とその周波数を制御してPWM信号を出力するので、光源の明るさ(輝度)変化は、図5に示す曲線に沿って変化することになり、人は滑らかに明るさが変化していると感じる。また、高調光度の領域においてはPWM信号の周波数が高くされるので、カメラ映像のフリッカを抑制することが可能である。
As described above, the
11 スポットライト 12 光源ユニット
13 投影ユニット 14 光源部
32 駆動回路 33 PWM制御回路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
入力された調光信号の調光度に対応するとともに調光度の高低に追従させて周波数の高低を変化させたPWM信号を駆動回路へ出力するPWM制御回路と;
PWM信号の入力に応じてLEDを点灯させる駆動回路と
を具備することを特徴とする照明装置。 A light source unit comprising an LED;
A PWM control circuit for outputting to the drive circuit a PWM signal corresponding to the dimming degree of the input dimming signal and changing the frequency level by following the dimming level;
And a drive circuit that turns on the LED in response to the input of the PWM signal.
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