JP2011113794A - Led点灯装置および照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光ダイオードをPWM制御で調光し、安価に形成可能であって発光ダイオードの調光移行時の輝度変化が粗いデジタル変化となることを抑制可能なLED点灯装置および照明装置を提供する。
【解決手段】LED点灯装置2は、外部から入力された調光信号をPWM信号に変換して出力するとともに、PWM信号のオンデューティ比が調光信号の1周期時間内に所定回数nにわたって、PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量に応じて段階的に変化するようにPWM信号を補間させるPWM制御装置6と、PWM制御装置6から出力されたPWM信号に応じて発光ダイオード3を調光点灯するように形成された駆動装置7とを具備する。
【選択図】図1
【解決手段】LED点灯装置2は、外部から入力された調光信号をPWM信号に変換して出力するとともに、PWM信号のオンデューティ比が調光信号の1周期時間内に所定回数nにわたって、PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量に応じて段階的に変化するようにPWM信号を補間させるPWM制御装置6と、PWM制御装置6から出力されたPWM信号に応じて発光ダイオード3を調光点灯するように形成された駆動装置7とを具備する。
【選択図】図1
Description
本発明は、発光ダイオードを調光点灯するLED点灯装置および照明装置に関する。
発光ダイオードを光源とする照明装置は、例えば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)制御が用いられている(例えば特許文献1参照。)。
しかし、PWM制御による調光制御は、発光ダイオードの点灯時間と消灯時間の制御となるので、発光ダイオードの輝度変化が言わばカクカクしたデジタル的なものとなり、ちらついているように見えることがある。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。また、当該現象は、PWMのデューティを小さくすることにより解消可能であるが、この場合には、高機能のマイコン(CPU)を必要とするので、照明装置が高価になっている。
そこで、発光ダイオードをちらつきが生じることなく調光点灯し、安価にできることを目的とする調光装置が提案されている(特許文献2参照。)。この従来技術の調光装置は、発光ダイオードの調光信号を発生する調光器と、調光信号を基にPWM制御信号およびアナログ制御信号を発生する制御信号発生部と、PWM制御信号とアナログ制御信号とに基づいて発光ダイオードに流れる電流を制御するLED制御部とを備えている。そして、制御信号発生部は、アナログ制御信号の基準値を記憶し、PWM信号のデューティ比が一定のときは、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制御部による発光ダイオードに流れる電流を制御し、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ものである。これにより、段階的に変化するデューティ間の発光ダイオード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というものである。
特許文献2の調光装置は、PWM信号のデューティ間をアナログ制御するので、アナログ制御部やアナログ信号生成部などのアナログ制御回路を設けて、発光ダイオードにアナログ電流を供給する回路構成にする必要があり、これにより、回路構成が複雑となってやはり高価になるという欠点を有する。
本発明は、発光ダイオードをPWM制御で調光し、安価に形成可能であって発光ダイオードの調光移行時の輝度変化が粗いデジタル変化となることを抑制可能なLED点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載のLED点灯装置の発明は、外部から入力された調光信号をPWM信号に変換して出力するPWM制御装置と;このPWM制御装置から出力されたPWM信号に応じて発光ダイオードを調光点灯する駆動装置と;を具備するLED点灯装置において、前記PWM制御装置は、入力された調光信号の調光度に対応するオンデューティ比のPWM信号を生成し、前記調光信号の1周期時間内に所定回数にわたって前記PWM信号を順次出力するとともに、前記PWM信号の生成クロック信号、前記PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量および上昇下降を示すそれぞれの制御信号を出力する調光演算回路と;この調光演算回路から出力された前記PWM信号および前記PWM信号の生成クロック信号を入力し、この入力したPWM信号を前記PWM信号の生成クロックで順次シフトして出力するシフトレジスタと;前記調光演算回路から出力された前記PWM信号の前記調光信号の1周期時間内における出力回数をカウントし、当該カウント値を出力するカウンタと;このカウンタから出力された前記カウント値および前記PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量に応じて、前記シフトレジスタから出力されたPWM信号を選択し、当該選択したPWM信号と前記調光演算回路から出力された前記PWM信号との論理積または論理和からなるシフト信号を生成して出力するシフト信号選択回路と;このシフト信号選択回路から出力された前記シフト信号を所定時間で順次遅延させた遅延信号を出力する遅延回路と;前記カウンタから出力されたカウント値に応じて前記遅延回路から出力された遅延信号を選択して出力する遅延信号選択回路と;この遅延信号選択回路から出力された遅延信号と前記調光演算回路から出力されたPWM信号との論理積および論理和からなるPWM信号をそれぞれ生成する論理回路と;前記調光演算回路から出力された調光レベルの上昇下降を示す制御信号に応じて、前記論理回路が生成した前記論理積および論理和からなるPWM信号のいずれか一方を選択して前記駆動装置に出力するPWM信号選択回路と;を具備していることを特徴とする。
本発明および以下の発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。
所定回数は、予め適宜の回数に設定されていてもよく、調光レベルの変化量に応じて変化されてもよい。
PWM信号の生成クロックは、例えば所定の時間幅を有する矩形波形(矩形電圧)のオンオフで表される。PWM信号のオンデューティおよびオフデューティは、当該矩形波形のオンオフの整数倍で形成される。また、シフトレジスタにおけるPWM信号のシフトは、前記矩形波形のオンオフの整数倍となる。
PWM信号のオンデューティ比は、オンデューティおよびオフデューティの合計に対するオンデューティの割合を示す。
調光レベルの変化がないときには、調光レベルの上昇下降を示す制御信号は、調光レベルの上昇または下降のいずれを示してもよい。この場合、調光演算回路から出力されたPWM信号は、当初のオンデューティ比で、PWM信号選択回路から出力されるものである。
シフトレジスタは、調光演算回路から出力されたPWM信号を入力すると同時(ほぼ同時)に当該PWM信号を出力し、以下、当該PWM信号をPWM信号の生成クロックで順次シフトして出力する。ここで、出力されるシフト間隔は、一定時間であるのが望ましい。
シフト信号選択回路は、論理積または論理和される調光演算回路から出力されたPWM信号をシフトレジスタから当初に出力されたPWM信号としてもよい。
本発明によれば、外部から調光信号がPWM制御装置に送信されると、調光演算回路は、調光信号の調光度に対応するオンデューティ比のPWM信号を生成し、この生成したPWM信号を調光信号の1周期時間内に所定回数にわたって順次出力する。当該PWM信号は、シフトレジスタおよびシフト信号選択回路により、PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量および調光信号の1周期時間内のPWM信号の出力回数に応じたシフト信号に生成される。すなわち、調光レベルの変化量が増加するときには、シフトレジスタから出力されて選択されたPWM信号と調光演算回路から出力されたPWM信号とが論理積されるとともに、当該論理積がカウンタから出力されたカウント値が増加するに従い段階的に増加するようにシフトレジスタから出力されたシフトされたPWM信号が選択される。逆に、調光レベルの変化量が減少するときには、シフトレジスタから出力されて選択されたPWM信号と調光演算回路から出力されたPWM信号とが論理和されるとともに、当該論理和がカウンタから出力されたカウント値が増加するに従い段階的に減少するようにシフトレジスタから出力されたシフトされたPWM信号が選択される。
そして、シフト信号は、遅延回路により所定時間で順次遅延させた遅延信号となって出力される。当該遅延信号は、遅延信号選択回路により、カウンタから出力されたカウント値に応じて選択される。そして、論理回路において、選択された遅延信号と調光演算回路から出力されたPWM信号との論理積および論理和からなるPWM信号が生成される。論理積および論理和からなるPWM信号は、PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量に応じて、そのオンデューティ比が調光信号の1周期時間内のPWM信号の出力回数に従って段階的に増加または減少した信号となる。
PWM信号選択回路は、調光演算回路において生成されたPWM信号が生成前の調光レベルよりも上昇するときには、論理積のPWM信号を選択して駆動装置に出力し、逆に下降するときには、論理和のPWM信号を選択して駆動装置に出力する。駆動装置は、PWM信号選択回路から出力されたPWM信号に応じて発光ダイオードを点灯させる。こうして、PWM信号のオンデューティ比は、入力された調光信号の1周期時間内に所定回数にわたってPWM信号の生成前後の調光レベルの変化量に応じて段階的に変化し、これにより、調光移行時の発光ダイオードの輝度が滑らかに変化する。
請求項2に記載の照明装置の発明は、請求項1記載のLED点灯装置と;このLED点灯装置によって点灯される発光ダイオードと;この発光ダイオードを配設している器具本体と;前記PWM制御装置の調光演算回路に調光信号を送信する調光装置と;を具備していることを特徴とする。
LED点灯装置は、器具本体に配設されていてもよく、器具本体と別置されていてもよい。
調光装置は、調光信号を有線または無線のいずれで送信してもよい。無線の場合、調光装置に送信装置、PWM制御装置に受信装置が設けられる。
本発明によれば、調光装置から送信された調光信号の調光度に対応したオンデューティ比のPWM信号に応じて発光ダイオードが調光点灯されるととともに、調光信号の1周期時間内にPWM信号のオンデューティ比が所定回数にわたってPWM信号の生成前後の調光レベル量および調光レベルの上昇下降に応じて段階的に変化される照明装置が提供される。
請求項1の発明によれば、PWM制御装置は、入力された調光信号の1周期時間内にPWM信号のオンデューティ比を所定回数にわたってPWM信号の生成前後の調光レベルの変化量に応じて段階的に変化させてPWM信号を駆動装置に出力するので、調光移行時の発光ダイオードの輝度のデジタル的な変化を調光レベルの変化量に応じて滑らかに行うことができる。
請求項2の発明によれば、調光装置から送信された調光信号に対応したPWM信号で発光ダイオードが調光点灯されるとともに、調光移行時のPWM信号のオンデューティ比が調光レベルの変化量に応じて段階的に変化されるので、調光移行時の発光ダイオードの輝度変化を調光レベルの変化量に応じて滑らかに行える照明装置を提供することができる。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
本発明において、PWM制御装置は、外部から入力した調光信号をPWM信号に変換して出力するとともに、PWM信号のオンデューティ比が調光信号の1周期時間内に所定回数にわたって、PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量に応じて段階的に変化するようにPWM信号を補間させている。
図1ないし図4は、本発明の実施例1を示し、図1は照明装置の概略構成図、図2はPWM制御装置の概略ブロック図、図3は調光レベルの増加におけるPWM制御装置の制御を示すタイミング図、図4は調光レベルの減少におけるPWM制御装置の制御を示すタイミング図である。
図1において、照明装置1は、LED点灯装置2、発光ダイオード3、器具本体4および調光装置5を有して構成されている。LED点灯装置2は、調光装置5から送信された調光信号例えばDMX信号をPWM信号に変換し、このPWM信号に応じたPWM制御で発光ダイオード3を点灯させる。発光ダイオード3は、可視光例えば白色光を放射するように形成されており、図示しない基板に実装され、複数個が直列接続されている。器具本体4は、発光ダイオード3を実装している基板を配設しているものであり、周知の構造で形成されている。
調光装置5は、例えば調光卓であり、例えば256階調の調光信号であるDMX信号を送信する。この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。調光装置5は、例えば20ミリ秒(ms)の周期でDMX信号を送信する。
そして、LED点灯装置2は、PWM制御装置6、駆動装置7および直流電圧装置8を有して形成されていて、出力端子2a,2bに直列接続された発光ダイオード3が接続されており、PWM制御装置6に調光装置5から送信された調光信号が入力される。
PWM制御装置6は、入力された調光信号の調光度(0〜100%)に対応するオンデューティ比のPWM信号を生成するとともに、前記調光信号の1周期時間内に、当該PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量に応じて、当該生成前のオンデューティ比から当該生成後のオンデューティ比へオンデューティ比が所定回数nで段階的に変化するPWM信号を生成して駆動装置7に出力するように形成されている。
駆動装置7は、制御部9、インダクタL1およびP形バイポーラトランジスタQ1を有して形成されている。インダクタL1の一端は、LED点灯装置2の出力端子2bに接続されて発光ダイオード3のカソード側に接続され、インダクタL1の他端は、トランジスタQ1のコレクタ側に接続されている。トランジスタQ1のエミッタ側は、直流電圧装置8の直流発生部10の負極側に接続されている。そして、トランジスタQ1のベース側は、制御部9に接続されている。
制御部9は、PWM制御装置6から出力されたPWM信号を入力し、PWM信号のオンデューティの期間にわたってトランジスタQ1のベースにベース電流を供給してトランジスタQ1をオンさせる。これにより、発光ダイオード3は、PWM信号のオンデューティの期間、直流電圧装置8から供給される電流が流れて点灯する。そして、PWM信号のオンデューティ比が大きくなるに従い、発光ダイオード3に電流が流れている期間が長くなるので、発光ダイオード3の調光レベル(調光率)が上昇する。すなわち、発光ダイオード3の調光レベルは、PWM信号のオンデューティ比が0%のときには0%であり、PWM信号のオンデューティ比が100%のときには100%となるものである。
直流電圧装置8は、直流発生部10を有して形成され、この直流発生部10の正極側がLED点灯装置2の出力端子2aに接続されて発光ダイオード3のアノード側に接続され、直流発生部10の負極側が駆動装置7のトランジスタQ1のエミッタ側に接続されている。すなわち、直流発生部10は、駆動装置7を介して直列接続された発光ダイオード3の両端間に接続されている。直流発生部10は、例えば、商用交流電源を整流平滑した整流平滑回路、または商用交流電源を整流または整流平滑し、これに昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路あるいは昇降圧チョッパ回路を接続した直流電源回路とすることができる。また、直流電圧装置8は、定電圧源または定電流源であってもよい。
以下、PWM制御装置6について詳述する。
PWM制御装置6は、図2に示すように、調光演算回路11および補間回路12を有して構成されている。
調光演算回路11は、例えばCPUを有して構成されており、入力された調光信号の調光度に対応するオンデューティ比のPWM信号を生成する。PWM信号は、PWM生成クロックのオンオフを1単位として生成される(図3または図4に示す。)。そして、調光演算回路11は、生成したPWM信号を入力された調光信号の1周期時間内に所定回数nにわたって順次出力する。すなわち、調光信号の1周期時間に、生成したPWM信号をn周期分出力するとともに、調光信号の1周期時間ごとにデータ更新信号である1ショットパルス信号を出力する。
また、調光演算回路11は、前記PWM生成クロックでPWM信号を生成するPWM信号の生成クロック信号、PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量を示す制御信号、当該調光レベルが上昇(UP)または下降(DOWN)であるかを示す制御信号を出力する。ここで、調光レベルは、PWM信号による発光ダイオード3の調光比率を示し、調光装置5から入力した調光信号の調光度に対応している。なお、調光信号の調光度の変化がなく、PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量が零であるときには、上昇(UP)または下降(DOWN)のいずれかを示す制御信号例えば上昇信号を出力する。
補間回路12は、調光演算回路11から出力されたPWM信号のオンデューティ比を、当該PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量に応じて、調光信号の1周期時間内で所定回数nにわたって段階的に変化させて駆動回路7に出力する。すなわち、調光レベルの変化量が増加しているときには、調光信号の1周期時間内で、生成前のPWM信号のオンデューティ比から生成したPWM信号のオンデューティ比になるように所定回数nにわたって段階的に増加させ、調光信号の変化量が減少しているときには、同じく段階的に減少させる。また、PWM信号の生成前後の調光レベルに変化がなく、調光レベルの変化量が零のときには、PWM信号のオンデューティ比を変化させないものである。
補間回路12は、シフトレジスタ13、カウンタ14、シフト信号選択回路15、遅延回路16、遅延信号選択回路17、論理回路18およびPWM信号選択回路19を有して構成されている。論理回路18は、論理積(AND)回路20および論理和(OR)回路21からなっている。
シフトレジスタ13は、調光演算回路11から出力されたPWM信号およびPWM信号の生成クロック信号を入力する。そして、入力したPWM信号に同期した当該PWM信号をシフト0信号として出力し、PWM信号の生成クロックで順次シフトして出力する。ここで、順次シフトするシフト数は、調光演算回路11により生成されたPWM信号のオンデューティ比を調光レベルの変化量に応じて調光信号の1周期時間内で所定回数nにわたって段階的に増加または減少させることのできるように、予め設定されている。シフトレジスタ13は、例えば、PWM信号を順次シフトさせたシフト0信号〜シフト2信号を出力する。そのシフト間隔は、例えばPWM信号の生成クロックの1単位(1周期時間)またはその整数倍としている。
カウンタ14は、調光演算回路11から出力されたPWM信号およびデータ更新信号を入力する。そして、データ更新信号が入力された後、次のデータ更新信号が入力されるまでの期間の入力したPWM信号の入力回数をカウントし、その都度、当該カウント値を制御信号に付与して出力するように形成されている。調光演算回路11は、調光装置5から出力された調光信号の1周期時間内におけるPWM信号の出力回数が所定回数nになったときにデータ更新信号を出力するので、カウンタ14がカウントしたカウント値は、調光演算回路11から出力されたPWM信号の調光信号の1周期時間内における出力回数となっている。なお、カウンタ14は、データ更新信号が入力されたときにカウント値をリセットするとともに、カウント値を零として出力するものである。すなわち、カウンタ14から出力されるカウント値は、0〜所定回数nとなっている。
シフト信号選択回路15は、調光演算回路11から出力されたPWM信号および当該PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量を示す制御信号を入力し、シフトレジスタ13から出力されたシフト0信号〜シフト2信号を入力し、カウンタ14から出力されたカウント値を入力する。そして、当該カウント値および調光レベルの変化量に応じて、シフトレジスタ13から出力されたシフト0信号〜シフト2信号を選択して、当該選択したシフト0信号〜シフト2信号と調光演算回路11から出力されたPWM信号とを論理積または論理和してシフト信号を生成し、このシフト信号を出力するように形成されている。ここで、論理積または論理和は、調光レベルの変化量に基づいて選択される。すなわち、調光演算回路11から出力されたPWM信号の調光レベル(オンデューティ比)が生成前のPWM信号の調光レベル(オンデューティ比)よりも増加するときには、論理積が実行され、逆に減少するときには、論理和が実行されるように形成されている。
また、シフト0信号〜シフト2信号は、調光演算回路11から出力されたPWM信号と論理積または論理和されたときに、生成されるシフト信号のオンデューティ比が前記カウント値の増加に従って段階的に増加または減少する信号が選択されるように形成されている。シフト信号のオンデューティ比を増加させるときは、調光演算回路11から出力されたPWM信号の調光レベル(オンデューティ比)が生成前のPWM信号の調光レベル(オンデューティ比)よりも増加しているときであり、シフト信号のオンデューティ比を減少させるときは、同じく減少しているときである。
また、シフト信号選択回路15は、前記調光レベルの変化量が零のときには、前記カウント値を零とし、シフトレジスタ13から出力されたシフト0信号〜シフト2信号のうちのシフト0信号を選択し、このシフト0信号をシフト信号として出力するように形成されている。また、シフト信号選択回路15は、カウンタ14から出力されたカウント値と前記調光レベルの変化量の状況から選択信号を生成して出力するように形成されている。
なお、シフト0信号は、調光演算回路11から出力されたPWM信号と同期してシフトレジスタ13から出力され、そのオンデューティ比も当該PWM信号と同等であるので、シフト信号選択回路15は、調光演算回路11から出力されたPWM信号を入力せずに、シフトレジスタ13から出力されたシフト0信号を当該PWM信号に代えて用いてもよい。
遅延回路16は、シフト信号選択回路15から出力されたシフト信号をディレイ0信号〜ディレイN信号からなる遅延信号にして出力する。ディレイ0信号〜ディレイN信号は、その1周期時間およびオンデューティ比がシフト信号と同一である。そして、ディレイ0信号は、シフト信号と同期して出力され、ディレイ1〜ディレイN信号は、所定時間で順次遅延されて出力されている。当該所定時間は、例えばPWM信号の生成クロックで計時され、生成クロックの1周期時間の例えば1/4時間としている。また、ディレイ0信号〜ディレイN信号は、カウンタ14から出力されるカウント値(0〜所定回数n)に対応して出力されている。
遅延信号選択回路17は、遅延回路16から出力された遅延信号およびシフト信号選択回路15から出力された選択信号が入力される。すなわち、遅延信号としてのディレイ0信号〜ディレイN信号とともに、カウンタ14でカウントされたカウント値(0〜所定回数n)が入力される。そして、遅延信号選択回路17は、カウント値に応じてディレイ0信号〜ディレイN信号を選択するように形成されている。すなわち、カウント値が零であるとディレイ0信号を選択し、カウント値が1であるとディレイ1信号を選択し、以降、カウント値の増加に従って順次遅延された遅延信号が選択される。
論理回路18は、遅延信号選択回路17から出力された遅延信号と調光演算回路11から出力されたPWM信号とを論理積する論理積回路20および論理和する論理和回路21からなっている。論理積回路20は、前記論理積されたPWM信号を出力し、論理和回路21は、前記論理和されたPWM信号を出力する。遅延信号選択回路17から出力される遅延信号は、シフト信号選択回路15から出力されたシフト信号を所定時間で順次遅延させたものであり、当該シフト信号のオンデューティ比は、PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量が増加(プラス)であるときにはカウンタ14でカウントされたカウント値の増加に従って段階的に増加し、PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量が減少(マイナス)であるときにはカウント値の増加に従って段階的に減少する。したがって、論理積回路20および論理和回路21から出力されるPWM信号のオンデューティ比は、PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量の増加または減少に応じて、カウンタ14でカウントされたカウント値の増加に従って段階的に増加または減少する。
PWM信号選択回路19は、論理積回路20および論理和回路21から出力されるPWM信号および調光演算回路11から出力されたPWM信号の生成前後の調光レベルの上昇下降を示す制御信号が入力される。そして、当該調光レベルの上昇下降に応じて、論理積回路20および論理和回路21から出力されるPWM信号のいずれか一方を選択して駆動装置7に出力するように形成されている。すなわち、調光レベルが上昇しているときには、論理積回路20から出力されたPWM信号を選択し、調光レベルが下降しているときには、論理和回路21から出力されたPWM信号を選択し、補間されたPWM信号として出力する。PWM信号選択回路19から出力されるPWM信号のオンデューティ比は、PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量に応じて、調光装置5から送信された調光信号の1周期時間内で所定回数nにわたって段階的に増加または減少する。
次に、本発明の実施例1の作用について述べる。
調光装置5は、1周期当たり例えば20msの周波数で調光信号(DMX信号)を送信する。調光信号は、PWM制御装置6の調光演算回路11に入力される。調光演算回路11は、調光信号の調光度に対応するオンデューティ比のPWM制御信号をPWM生成クロックで生成し、当該PWM信号を調光信号の1周期時間(20ms)内で所定回数n例えば4回にわたって出力する。すなわち、PWM信号を調光信号の1周期時間(20ms)内で4周期分出力する。
調光演算回路11により生成されたPWM信号は、駆動装置7の制御部9に入力される。制御部9は、PWM信号のオンデューティの期間にわたってトランジスタQ1をオンさせ、オフデューティの期間にわたってトランジスタQ1をオフさせる。発光ダイオード3は、トランジスタQ1がオンしている期間、直流電圧装置8から供給される電流が流れて点灯する。発光ダイオード3は、PWM信号のオンデューティ比の調光率で調光点灯する。
そして、調光装置5から例えば調光度1から調光度4の調光信号に変更された調光信号が送信されると、調光演算回路11は、調光度1に対応したオンデューティ比のPWM信号の生成に代えて、調光度4に対応したオンデューティ比のPWM信号を生成して出力する。ここで、調光度4は、発光ダイオード3を調光度1よりも4倍の調光率で点灯させる調光信号とする。したがって、図3に示すように、調光度4に対応したPWM信号のオンデューティ期間は、調光度1に対応したPWM信号のオンデューティ期間に対して4倍となる。PWM信号の調光レベルは、調光レベル1から調光レベル4となり、PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量は、3段階となる。すなわち、調光信号の1周期時間(20ms)で、PWM信号の調光レベルが3段階増加する。
シフトレジスタ13は、PWM信号をPWM生成クロックの例えば1周期時間で順次シフトさせて、シフト信号0信号〜シフト信号2信号を出力する。そして、シフト信号選択回路15は、PWM信号の調光レベルの変化量が3段階の増加であるので、出力するシフト信号のオンデューティが4回の所定回数nにわたって段階的に増加するように、調光演算回路11から出力されたPWM信号とシフトレジスタ13から出力されたシフト信号0信号〜シフト信号2との論理積を演算する。すなわち、カウンタ14から出力されたカウント値が1回であると、PWM信号とシフト信号2信号とを論理積し、カンウト値が2回であると、PWM信号とシフト信号1信号とを論理積し、カウント値が3回であると、PWM信号とシフト信号0信号とを論理積し、カンウト値が4回であると、PWM信号とシフト信号0信号とを論理積する。これにより、図3に示すように、カウンタ14から出力されたカウント値、すなわち調光信号の1周期時間(20ms)内のPWM信号の出力回数に従って、シフト信号のオンデューティ(オンデューティ比)が段階的に増加する。
そして、遅延回路16は、シフト信号を所定時間例えばPWM信号生成クロックの1/4周期の時間で順次遅延させ、所定回数nと同数の遅延信号、ディレイ0信号〜ディレイ3信号を出力する。そして、遅延信号選択回路17は、カウンタ14がカウントしたカウント値が1回のときにディレイ1信号を選択して出力し、カウント値が2回のときにディレイ2信号を選択して出力し、3回のときにディレイ3信号を選択して出力し、カウント値が4回のときにディレイ0信号を選択して出力する。
遅延信号選択回路17から出力されたディレイ0信号〜ディレイ3信号は、論理回路18の論理積回路20および論理和回路21において、調光演算回路11から出力されたPWM信号と論理積および論理和され、当該論理積および論理和されたPWM信号がそれぞれ出力される。そして、PWM信号選択回路19は、PWM信号の調光レベルの変化が上昇するものであるので、論理積されたPWM信号を選択し、補間されたPWM信号として駆動装置7に出力する。
補間されたPWM信号は、図3に示すように、そのオンデューティ(オンデューティ比)が調光信号の1周期時間(20ms)で4回の所定回数nにわたって段階的に増加する。これにより、PWM信号の調光レベルが3段階に上昇したときであっても、調光レベル移行時の発光ダイオード3の輝度が滑らかに変化するようになる。
そして、図4において、調光装置5から調光度4から調光度1の調光信号に変更された調光信号が送信されたときのPWM制御装置6の制御動作を示す。シフト信号は、調光演算回路11から出力されたPWM信号と、シフトレジスタ13から出力されたシフト0信号〜シフト2信号との論理和により生成される。すなわち、シフト信号選択回路15は、カウンタ14から出力されたカウント値が増加するに従い、シフト信号が段階的に減少するように生成する。そして、図3における説明と同様にして、PWM信号選択回路19は、PWM信号の調光レベルの変化が下降するものであるので、論理和回路21から出力された論理和されたPWM信号を選択して補間されたPWM信号として駆動装置7に出力する。補間されたPWM信号は、そのオンデューティ(オンデューティ比)が調光信号の1周期時間(20ms)で4回の所定回数nにわたって段階的に減少する。これにより、PWM信号の調光レベルが3段階に降下したときであっても、調光レベル移行時の発光ダイオード3の輝度が滑らかに変化するようになる。
上述したように、PWM制御装置6は、入力された調光信号の1周期時間(例えば20ms)内にPWM信号のオンデューティ比を所定回数nにわたってPWM信号の生成前後の調光レベルの変化量に応じて段階的に変化させてPWM信号を駆動装置7に出力するので、調光移行時の発光ダイオード3の輝度のデジタル的な変化を調光レベルの変化量に応じて滑らかに行うことができ、ちらつきを防止することができる。また、PWM制御装置6は、前記制御動作を行う簡素な構成であるので、LED点灯装置2および照明装置1を安価に形成することができる。
本発明は、舞台やスタジオなどを照明する演出用照明装置の他、室内などを調光照明する照明装置に利用することができる。
1…照明装置、 2…LED点灯装置、 3…発光ダイオード、 4…器具本体、 5…調光装置、 6…PWM制御装置、 7…駆動装置、 11…調光演算回路、 13…シフトレジスタ、 14…カウンタ、 15…シフト信号選択回路、 16…遅延回路、 17…遅延信号選択回路、 18…論理回路、 19…PWM信号選択回路
Claims (2)
- 外部から入力された調光信号をPWM信号に変換して出力するPWM制御装置と;
このPWM制御装置から出力されたPWM信号に応じて発光ダイオードを調光点灯するように形成された駆動装置と;
を具備するLED点灯装置において、
前記PWM制御装置は、
入力された調光信号の調光度に対応するオンデューティ比のPWM信号を生成し、前記調光信号の1周期時間内に所定回数にわたって前記PWM信号を順次出力するとともに、前記PWM信号の生成クロック信号、前記PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量および上昇下降を示すそれぞれの制御信号を出力する調光演算回路と;
この調光演算回路から出力された前記PWM信号および前記PWM信号の生成クロック信号を入力し、この入力したPWM信号を前記PWM信号の生成クロックで順次シフトして出力するシフトレジスタと;
前記調光演算回路から出力された前記PWM信号の前記調光信号の1周期時間内における出力回数をカウントし、当該カウント値を出力するカウンタと;
このカウンタから出力された前記カウント値および前記PWM信号の生成前後の調光レベルの変化量に応じて、前記調光演算回路から出力された前記PWM信号と前記シフトレジスタから出力されたPWM信号との論理積または論理和からなるシフト信号および前記調光信号の1周期時間内における前記PWM信号の生成を特定する選択信号をそれぞれ生成して出力するシフト信号選択回路と;
このシフト信号選択回路から出力された前記シフト信号を所定時間で順次遅延させた遅延信号を出力する遅延回路と;
前記シフト信号選択回路から出力された前記選択信号に応じて前記遅延回路から出力された遅延信号を選択して出力する遅延信号選択回路と;
この遅延信号選択回路から出力された遅延信号と前記調光演算回路から出力されたPWM信号との論理積および論理和からなるPWM信号をそれぞれ生成する論理回路と;
前記調光演算回路から出力された調光レベルの上昇下降を示す制御信号に応じて、前記論理回路が生成した前記論理積および論理和からなるPWM信号のいずれか一方を選択して出力するPWM信号選択回路と;
を具備していることを特徴とするLED点灯装置。 - 請求項1記載のLED点灯装置と;
このLED点灯装置によって点灯される発光ダイオードと;
この発光ダイオードを配設している器具本体と;
前記PWM制御装置の調光演算回路に調光信号を送信する調光装置と;
を具備していることを特徴とする照明装置。
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