JP2011113794A - Ｌｅｄ点灯装置および照明装置 - Google Patents

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

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。

特開２００６−４０８７２号公報（第７頁、第１図） 特開２００８−２１０５３６号公報（第５−７頁、第１、４、５図）

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。

本発明の実施例１を示す照明装置の概略構成図。 同じく、ＰＷＭ制御装置の概略ブロック図。 同じく、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。 同じく、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。

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)

1. 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。
2. 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。

Images