JP2011150878A - Ｌｅｄ点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードの調光度に対応する階調を有する調光信号を入力して発光ダイオードを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１は、ＰＷＭ信号を入力し、ＰＷＭ信号の階調度に応じて発光ダイオード６を調光点灯させるように形成された駆動回路３と、入力した調光信号の階調を２以上の整数倍に演算するとともに今回入力した調光信号およびその直前に入力した調光信号の階調差を演算し、調光信号の１周期時間内においてＰＷＭ信号の階調度が階調差の回数で段階的に変化するようにＰＷＭ信号を駆動回路３に出力するように形成されたＰＷＭ制御回路４を具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源としての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、例えば舞台やスタジオの演出用の照明に用いられており、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。）。この特許文献２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制御部とを備えており、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て、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。

また、ＰＷＭ調光を用いて発光ダイオードの駆動制御を行っても、輝度ムラおよびフリッカの発生を防ぐことのできるバックライト装置が提案されている（特許文献３。）。この特許文献３のバックライト装置は、ＬＥＤ駆動制御部が所定の配列方向で隣接する２つの発光ダイオードに対し、ＰＷＭ調光のオン／オフの位相を互いにずらした状態で、当該隣接する２つの発光ダイオードを点灯駆動させることにより、ユーザーが発光面の前面において、全ての発光ダイオードが常に点灯動作を行っていると視認させることが可能というものである。

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） 特開２００８−１９８４３０号公報（第６頁、第１〜３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。

また、特許文献３のバックライト装置は、ＰＷＭ調光のオン／オフの位相を互いにずらすための遅延時間をタイマにより計時し、位相差のタイミングでＰＷＭ信号を出力する制御を要するので、マイコン等の部品が高機能化し、回路構成が複雑になり、高価になるという欠点を有する。

本発明は、発光ダイオードの調光度に対応する階調を有する調光信号を入力して発光ダイオードを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、ＰＷＭ信号を入力し、当該ＰＷＭ信号の階調度に応じて発光ダイオードを調光点灯させるように形成された駆動回路と；発光ダイオードの調光度に対応する階調を有する調光信号が入力され、この調光信号の階調に対応する階調度を有するＰＷＭ信号を駆動回路に出力するものであって、入力した調光信号の階調を２以上の整数倍に演算するとともに今回入力した調光信号およびその直前に入力した調光信号の階調差を演算し、調光信号の１周期時間内において前記直前に入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度から前記今回入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度に前記階調差の回数で段階的に変化するようにＰＷＭ信号を駆動回路に出力するように形成されたＰＷＭ制御回路と；を具備していることを特徴とする。

本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。

調光信号は、発光ダイオードの調光度に対応する階調を有するものであればよく、例えばＤＭＸ信号等のデジタル化された信号である。

ＰＷＭ信号は、例えば、２５６階調の調光信号（ＤＭＸ信号）に対して１０２４階調や２０４８階調などの大きい階調度を有するものであり、その階調度が調光信号の階調に対応付けられているものである。

２以上の整数倍の上限値は、ＰＷＭ制御装置の演算処理能力等により制限されるものであり、当該演算処理能力等に応じて適宜設定すればよい。

今回入力した調光信号の階調と、その直前に入力した調光信号の階調が同等であり、当該階調差が零であるときには、調光信号の１周期時間内で、ＰＷＭ信号の階調度が変化されることなく、ＰＷＭ信号が出力される。

ＰＷＭ信号の階調度は、オンデューティの期間で現され、階調度が大きくなるにつれ、オンデューティの期間が大きくなる。

ＰＷＭ信号の階調度の段階的な変化は、階調差の回数のカウントに対して均等または略均等に変化すること、すなわち階調差の回数に対して直線的または略直線的に変化するのが好ましいが、段階的に増加または減少する変化であれば、階調差の回数のカウントに対して均等または略均等に変化しない、すなわち階調差の回数に対して曲線的に変化するものであってもよい。

本発明によれば、ＰＷＭ制御回路は、入力した調光信号の階調を２以上の整数倍に演算して、当該整数倍に演算した階調において、今回入力した調光信号およびその直前に入力した調光信号の階調差を演算し、当該階調差の回数で、調光信号の１周期時間内においてＰＷＭ信号の階調度を直前に入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度から今回入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度に段階的に変化させるので、調光信号の１周期時間内におけるＰＷＭ信号の階調度が滑らかなデジタル変化となる。

請求項２に記載のＬＥＤ点灯装置の発明は、ＰＷＭ信号を入力し、当該ＰＷＭ信号の階調度に応じて発光ダイオードを調光点灯させるように形成された駆動回路と；発光ダイオードの調光度に対応する階調を有する調光信号が入力され、この調光信号の階調に対応する階調度を有するＰＷＭ信号を駆動回路に出力するものであって、今回入力した調光信号およびその直前に入力した調光信号の階調差を２以上の整数倍に演算し、調光信号の１周期時間内において前記直前に入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度から前記今回入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度に前記階調差の整数倍の回数で段階的に変化するようにＰＷＭ信号を駆動回路に出力するように形成されたＰＷＭ制御回路と；を具備していることを特徴とする。

本発明によれば、ＰＷＭ制御回路は、今回入力した調光信号およびその直前に入力した調光信号の階調差を演算するとともに当該階調差の２以上の整数倍の回数を演算し、当該階調差の整数倍の回数において、調光信号の１周期時間内においてＰＷＭ信号の階調度を直前に入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度から今回入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度に段階的に変化させるので、調光信号の１周期時間内におけるＰＷＭ信号の階調度が滑らかなデジタル変化となる。

請求項３に記載の照明装置の発明は、発光ダイオードを有して構成された光源と；発光ダイオードの調光度に対応する階調を有する調光信号を送信する調光装置と；この調光装置から送信された調光信号の階調に応じた階調度を有するＰＷＭ信号を出力する請求項１または２記載のＬＥＤ点灯装置と；光源を配設している器具本体を有するＬＥＤ照明器具と；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、発光ダイオード（光源）を除く残余が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る調光信号により、ＬＥＤ照明器具の発光ダイオードの調光度をＰＷＭ信号の調光信号の階調に対応した階調度で変更させることができるとともに、変更された調光度の移行時における発光ダイオードの輝度変化が滑らかな照明装置が提供される。

請求項１の発明によれば、ＰＷＭ制御回路は、入力した調光信号の階調を２以上の整数倍に演算するとともに今回入力した調光信号およびその直前に入力した調光信号の階調差を演算し、当該階調差の回数で調光信号の１周期時間内におけるＰＷＭ信号の階調度を直前に入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度から今回入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度に段階的に変化させるので、簡易な制御構成で安価に形成することができるとともに、発光ダイオードの調光度の移行時の輝度変化を滑らかなデジタル的な変化とすることができて、人に発光ダイオードの輝度変化を認識させにくくすることができる。

請求項２の発明によれば、ＰＷＭ制御回路は、今回入力した調光信号およびその直前に入力した調光信号の階調差を演算するとともに当該階調差の２以上の整数倍の回数を演算し、当該階調差の整数倍の回数で調光信号の１周期時間内におけるＰＷＭ信号の階調度を直前に入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度から今回入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度に段階的に変化させるので、簡易な制御構成で安価に形成することができるとともに、発光ダイオードの調光度の移行時の輝度変化を滑らかなデジタル的な変化とすることができて、人に発光ダイオードの輝度変化を認識させにくくすることができる。

請求項３の発明によれば、調光装置から調光信号を送信することにより、ＬＥＤ照明器具の発光ダイオードの調光度を調光信号の階調に対応した階調度を有するＰＷＭ信号で変更させることができるとともに、変更された調光度の移行時における発光ダイオードの輝度変化を人に認識させにくくすることのでき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ＬＥＤ点灯装置の概略ブロック図。 同じく、発光ダイオードの調光度の増加変更におけるＰＷＭ制御回路によるＰＷＭ信号の出力を示す説明図。 同じく、発光ダイオードの調光度の減少変更におけるＰＷＭ制御回路によるＰＷＭ信号の出力を示す説明図。 本発明の実施例２を示す照明装置の概略ブロック図。 同じく、光源の概略正面図。 同じく、ＬＥＤ照明器具の概略正面図。 同じく、ＬＥＤ照明器具の概略側断面図。

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、駆動回路は、ＰＷＭ信号の階調度に応じて発光ダイオードを調光点灯させるように形成され、ＰＷＭ制御回路は、入力される調光信号の階調に対応する階調度を有するＰＷＭ信号を駆動回路に出力するように形成されている。そして、ＰＷＭ制御回路は、今回入力した調光信号およびその直前に入力した調光信号の階調差の２以上の整数倍の回数で、調光信号の１周期時間におけるＰＷＭ信号の階調度を、直前に入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度から今回入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度に段階的に変化させるように形成されている。これにより、発光ダイオードの調光度が大きく変化されても、発光ダイオードの調光度は、当該変化量に対応した回数で変更後の調光度に段階的に変化されるものである。

図１ないし図３は、本発明の実施例１を示し、図１はＬＥＤ点灯装置の概略ブロック図、図２は発光ダイオードの調光度の増加変更におけるＰＷＭ制御回路によるＰＷＭ信号の出力を示す説明図、図３は発光ダイオードの調光度の減少変更におけるＰＷＭ制御回路によるＰＷＭ信号の出力を示す説明図である。

図１において、ＬＥＤ点灯装置１は、光源２を駆動する複数の駆動回路３およびこの駆動回路３を制御するＰＷＭ制御回路４を有してなり、さらに直流電源回路５を有して形成されている。

光源２は、複数個の発光ダイオード６を直列接続したＬＥＤ回路７を組み合わせて構成されている。発光ダイオード６は、図示しない基板に実装されており、可視光例えば白色光を放射するように形成されている。

複数の駆動回路３は、各ＬＥＤ回路７にそれぞれ接続されている。各駆動回路３は、制御部８を主体として形成され、直流電源回路５から電力が供給されている。制御部８は、ＰＷＭ制御回路４から出力されたＰＷＭ信号を入力し、ＰＷＭ信号の階調度に応じて駆動回路３の出力をオンさせる。これにより、発光ダイオード６は、ＰＷＭ信号の階調度に応じたオンデューティの期間に亘って、駆動回路３から供給される電流が流れて調光点灯する。そして、ＰＷＭ信号の階調度が大きくなるに従い、オンデューティの期間が長くなり、発光ダイオード６に電流が流れる期間が長くなるので、発光ダイオード６の調光度（調光率）が上昇する。すなわち、発光ダイオード６の調光度０〜１００％は、ＰＷＭ信号の階調度例えば１０２４階調に応じて変化する。

直流電源回路５は、各駆動回路３に接続されており、各駆動回路３に電力を供給する。直流電源回路５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、直流電源回路５は、定電圧源または定電流源であってもよい。

ＰＷＭ制御回路４は、マイコン（ＣＰＵ）および記憶部９等を有してなり、外部の図示しない調光装置から出力された調光信号を入力するように形成されている。そして、ＰＷＭ制御回路４は、直流電源回路５に接続されており、直流電源回路５から供給される電力により動作している。

ＰＷＭ制御回路４は、調光信号が入力されると、当該調光信号の階調に対応する階調度を有するＰＷＭ信号を記憶部９から読み出して、各駆動回路３に出力する。ここで、調光信号は、例えば２５６階調のＤＭＸ信号であり、ＰＷＭ信号は、例えば１０２４階調の階調度を有する。調光信号の２５６階調は、発光ダイオード６の調光度０〜１００％に対応していて、調光信号の階調数が大きくなるに従い発光ダイオード６の調光度が上昇する。また、ＰＷＭ信号の１０２４階調は、調光信号の２５６階調に対応付けられており、当該対応付けが記憶部９に記憶されている。ＰＷＭ信号は、その階調度が大きくなるに従い、駆動回路３の出力をオンさせる期間を長くさせる。そして、ＰＷＭ制御回路４は、入力される調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）内に、ＰＷＭ信号を例えば６４５周期（１周期時間０．０３１ｍｓ）分出力するように形成されている。

また、ＰＷＭ制御回路４は、マイコン（ＣＰＵ）において、入力した調光信号の階調を２倍、３倍などの整数倍に演算するとともに、整数倍に演算した階調において、今回入力した調光信号の階調と、その直前に入力した調光信号の階調との階調差を演算する。

そして、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）内において、ＰＷＭ信号の階調度が直前に入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度から今回入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度に、演算した階調差の回数で段階的に変化するようにして、ＰＷＭ信号を各駆動回路３に出力する。例えば、階調差が２階調で、前記整数倍が２倍であると、調光信号の１周期時間内において、ＰＷＭ信号の階調度は、４段階で変化され、階調差が１０階調で、前記整数倍が３倍であると、同じく３０段階で変化される。ここで、階調差が正数であると、ＰＷＭ信号の階調度が段階的に増加していき、階調差が負数であると、ＰＷＭ信号の階調度が段階的に減少していくものである。すなわち、発光ダイオード６の調光度を上昇させるときは、調光信号の階調は増加されるので、階調差は正数となり、調光信号の１周期時間内において、発光ダイオード６の調光度が段階的に上昇されるものである。逆に、発光ダイオード６の調光度を下降させるときは、調光信号の階調は減少されるので、階調差は負数となり、調光信号の１周期時間内において、発光ダイオード６の調光度が段階的に下降されるものである。そして、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）の終点では、今回入力した調光信号に対応したＰＷＭ信号の階調度が駆動回路３に出力されて、発光ダイオード６は、当該階調度に対応した調光度で点灯されるものである。

次に、本発明の実施例１の作用について述べる。

ＰＷＭ制御回路４は、外部の調光装置から出力された調光信号（ＤＭＸ信号）を常時入力する。そして、当該調光信号は、その階調が１周期時間（例えば２０ｍｓ）毎に更新される。ＰＷＭ制御回路４のマイコン（ＣＰＵ）は、入力した調光信号の階調に対応したＰＷＭ信号の階調度を記憶部９から読み出すとともに、調光信号の階調を整数倍例えば２倍に演算する。そして、整数倍に演算した階調において、今回入力した調光信号の階調と、その直前に入力した調光信号の階調との階調差を演算する。この階調差が零であるときには、発光ダイオード６の調光度が変化されないときであるので、マイコン（ＣＰＵ）は、今回入力した調光信号の階調に対応した階調度を有するＰＷＭ信号を各駆動回路３に調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）に亘って出力させる。ＰＷＭ信号は、その１周期時間が例えば０．０３１ｍｓであり、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）で６４５周期に亘って出力される。

そして、調光装置から発光ダイオード６の調光度を上昇させる調光信号が入力されると、今回入力した調光信号の階調と、その直前に入力した調光信号の階調との階調差が正数となる。ＰＷＭ制御回路４のマイコン（ＣＰＵ）は、調光信号の１周期時間（例えは２０ｍｓ）内において、ＰＷＭ信号の階調度が、直前に入力した調光信号に対応したＰＷＭ信号の階調度から今回入力した調光信号に対応したＰＷＭ信号の階調度に、階調差（正数）の回数で段階的に増加するようにして、ＰＷＭ信号を各駆動回路３に出力する。すなわち、ＰＷＭ信号は、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）において、当該１周期時間を階調差の回数で除した時間毎に、階調度が段階的に増加していき、当該１周期時間の終点では、今回入力した調光信号の階調に対応した階調度となるものである。

すなわち、図２（ａ）において、時刻ｔ１で、階調が１２８から１２９に増加する調光信号が入力されると、ＰＷＭ信号の階調度は、５１２から５１６に変化される。ここで、調光信号の階調１２８およびＰＷＭ信号の階調度５１２は、発光ダイオード６の調光度５０％に対応し、調光信号の階調１２９およびＰＷＭ信号の階調度５１６は、発光ダイオード６の調光度５０．４％に対応する。

そして、ＰＷＭ制御回路４のマイコン（ＣＰＵ）は、図２（ｂ）に示すように、演算する整数倍が２であると、調光信号の階調１２８、１２９を２倍にし、それらの階調差２を演算した後、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）内において、ＰＷＭ信号の階調度を２段階で段階的に増加させる。すなわち、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）の前半（１０ｍｓ）では、階調度５１２ないし５１６の中間の階調度例えば階調度５１４を有するＰＷＭ信号を３２３周期に亘って各駆動回路３に出力させ、同じく後半（１０ｍｓ）では、階調度５１６を有するＰＷＭ信号を３２２周期に亘って各駆動回路３に出力させる。ＰＷＭ信号の階調度５１４は、発光ダイオード６の調光度５０．２％に対応する。

各駆動回路３は、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）においては、ＰＷＭ信号の階調度５１４、５１６に対応したオンデューティの期間に亘って出力をオンにし、ＬＥＤ回路７に電流を供給する。これにより、発光ダイオード６は、調光信号の１周期時間で、調光度５０％から調光度５０．２％、５０．４％と段階的に調光度が増加されて、変更後の調光度５０．４％で点灯するようになる。

また、ＰＷＭ制御回路４のマイコン（ＣＰＵ）は、図２（ｃ）に示すように、演算する整数倍が３であると、調光信号の階調１２８、１２９を３倍にし、それらの階調差３を演算した後、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）内において、ＰＷＭ信号の階調度を３段階で段階的に増加させる。すなわち、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）の前半（６．７ｍｓ）では、例えば階調度５１３を有するＰＷＭ信号を２０９周期に亘って各駆動回路３に出力させ、同じく中間（６．７ｍｓ）では、例えば階調度５１４を有するＰＷＭ信号を２０９周期に亘って各駆動回路３に出力させ、同じく後半（６．６ｍｓ）では、階調度５１６を有するＰＷＭ信号を２０８周期に亘って各駆動回路３に出力させる。ＰＷＭ信号の階調度５１３、５１４は、それぞれ発光ダイオード６の調光度５０．１％、５０．２％に対応する。発光ダイオード６は、調光信号の１周期時間で、調光度５０％から調光度５０．１％、５０．２％、５０．４％と段階的に調光度が増加されて、変更後の調光度５０．４％で点灯するようになる。

また、図２（ａ）において、時刻ｔ２で、階調が１２９から１３１に増加する調光信号が入力されると、ＰＷＭ信号の階調度は、５１６から５２４に変化される。ここで、調光信号の階調１２９およびＰＷＭ信号の階調度５１６は、発光ダイオード６の調光度５０．４％に対応し、調光信号の階調１３１およびＰＷＭ信号の階調度５２４は、発光ダイオード６の調光度５１．２％に対応する。

そして、ＰＷＭ制御回路４のマイコン（ＣＰＵ）は、図２（ｂ）に示すように、演算する整数倍が２であると、調光信号の階調１２９、１３１を２倍にし、それらの階調差４を演算した後、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）内において、ＰＷＭ信号の階調度を４段階で段階的に増加させる。すなわち、調光信号の１／４周期時間（例えば５ｍｓ）毎に、例えば階調度５１７、５１９、５２２、５２４を有するＰＷＭ信号をそれぞれ１５５周期に亘って各駆動回路３に出力させる。これにより、発光ダイオード６は、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）で、調光度５０．４％から調光度５０．５％、５０．７％、５１．０％、５１．２％と４段階で段階的に調光度が増加されて、変更後の調光度５１．２％で点灯する。

また、ＰＷＭ制御回路４のマイコン（ＣＰＵ）は、図２（ｃ）に示すように、演算する整数倍が３であると、調光信号の階調１２９、１３１を３倍にし、それらの階調差６を演算した後、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）内において、ＰＷＭ信号の階調度を６段階で段階的に増加させる。すなわち、調光信号の１／６周期時間（例えば３．３ｍｓ）毎に、例えば階調度５１７、５１９、５２０、５２１、５２２、５２４を有するＰＷＭ信号をそれぞれ１０４周期に亘って各駆動回路３に出力させる。これにより、発光ダイオード６は、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）で、調光度５０．４％から調光度５０．５％、５０．７％、５０．８％、５０．９％、５１．０％、５１．２％と６段階で段階的に調光度が増加されて、変更後の調光度５１．２％で点灯する。

そして、調光装置から発光ダイオード６の調光度を下降させる調光信号が入力されると、整数倍に演算した階調において、今回入力した調光信号の階調と、その直前に入力した調光信号の階調との階調差が負数となる。ＰＷＭ制御回路４のマイコン（ＣＰＵ）は、調光信号の１周期時間（例えは２０ｍｓ）内において、ＰＷＭ信号の階調度が、直前に入力した調光信号に対応したＰＷＭ信号の階調度から今回入力した調光信号に対応したＰＷＭ信号の階調度に、階調差（負数）の絶対値の回数で段階的に減少するようにして、ＰＷＭ信号を各駆動回路３に出力する。すなわち、ＰＷＭ信号は、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）において、当該１周期時間を階調差の絶対値の回数で除した時間毎に、階調度が段階的に減少していき、当該１周期時間の終点では、今回入力した調光信号の階調に対応した階調度となるものである。

すなわち、図３（ａ）において、時刻ｔ４で、階調が１３１から１３０に減少する調光信号が入力されると、ＰＷＭ信号の階調度は、５２４から５２０に変化される。そして、ＰＷＭ制御回路４のマイコン（ＣＰＵ）は、図３（ｂ）に示すように、演算する整数倍が２であると、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）内において、ＰＷＭ信号の階調度を２段階で段階的に減少させる。すなわち、調光信号の１周期時間において、例えば階調度５２２、５２０を有するＰＷＭ信号をそれぞれ３２２周期、３２３周期に亘って順次各駆動回路３に出力させる。これにより、発光ダイオード６は、調光信号の１周期時間で、調光度５１．２％から調光度５１．０％、５０．８％と２段階で調光度が減少されて、変更後の調光度５０．８％で点灯する。

また、ＰＷＭ制御回路４のマイコン（ＣＰＵ）は、図３（ｃ）に示すように、演算する整数倍が３であると、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）内において、ＰＷＭ信号の階調度を３段階で段階的に減少させる。すなわち、調光信号の１周期時間において、例えば階調度５２３、５２２、５２０を有するＰＷＭ信号をそれぞれ２０９周期、２０９周期、２０８周期に亘って順次各駆動回路３に出力させる。これにより、発光ダイオード６は、調光信号の１周期時間で、調光度５１．２％から調光度５１．１％、５１．０％、５０．８％と３段階で段階的に調光度が減少されて、変更後の調光度５０．８％で点灯する

また、図３（ａ）において、時刻ｔ５で、階調が１３０から１２８に減少する調光信号が入力されると、ＰＷＭ信号の階調度は、５２０から５１２に変化される。そして、ＰＷＭ制御回路４のマイコン（ＣＰＵ）は、図３（ｂ）に示すように、演算する整数倍が２であると、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）内において、ＰＷＭ信号の階調度を４段階で段階的に減少させる。すなわち、例えば階調度５１９、５１７、５１４、５１２を有するＰＷＭ信号をそれぞれ１５５周期に亘って順次各駆動回路３に出力させる。これにより、発光ダイオード６は、調光信号の１周期時間で、調光度５０．８％から調光度５０．７％、５０．５％、５０．２％、５０．０％と４段階で段階的に調光度が減少されて、変更後の調光度５０．０％で点灯する。

また、ＰＷＭ制御回路４のマイコン（ＣＰＵ）は、図３（ｃ）に示すように、演算する整数倍が３であると、調光信号の１周期時間（例えば２０ｍｓ）内において、ＰＷＭ信号の階調度を６段階で段階的に減少させる。すなわち、例えば階調度５１９、５１７、５１６、５１５、５１４、５１２を有するＰＷＭ信号をそれぞれ１０４周期に亘って順次各駆動回路３に出力させる。これにより、発光ダイオード６は、調光信号の１周期時間で、調光度５０．８％から調光度５０．７％、５０．５％、５０．４％、５０．３％、５０．２％、５０．０％と６段階で段階的に調光度が降下されて、変更後の調光度５０．０％で点灯する。

上述したように、ＰＷＭ制御回路４は、入力した調光信号の階調を例えば２倍または３倍の整数倍に演算するとともに、今回入力した調光信号の階調と、その直前に入力した調光信号の階調との階調差を演算し、当該階調差の回数で調光信号の１周期時間内におけるＰＷＭ信号の階調度を直前に入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度から今回入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度に段階的に変化させるので、発光ダイオード６の調光度が変更されたときの調光度の移行時における発光ダイオード６の輝度変化を滑らかなデジタル的な変化とすることができて、人に発光ダイオード６の輝度変化を認識させにくくすることができる。また、調光信号の１周期時間内において、ＰＷＭ信号の階調度を段階的に変化させる上述したＰＷＭ制御回路４の制御は、簡易な制御構成であり、これにより、ＬＥＤ点灯装置１を安価に形成することができる。

なお、ＰＷＭ制御回路４は、入力した調光信号の階調を２以上の整数倍に演算し、整数倍に演算した階調において、今回入力した調光信号の階調と、その直前に入力した調光信号の階調との階調差を演算したが、今回入力した調光信号の階調と、その直前に入力した調光信号の階調との階調差を演算した後、当該演算した階調差を２以上の整数倍に演算する制御構成にしてもよいものである。この場合においても、上述と同様の作用、効果を得ることができる。

そして、図２および図３においては、調光信号の階調の変化は、１または２の小さい変化として説明しているが、これは、ＰＷＭ信号の階調度の変化に対する図示を分かり易くするためのものである。発光ダイオード６の調光度を大きく変化させるために、調光信号の階調が大きく変化されると、それに従って、調光信号の１周期時間内におけるＰＷＭ信号の階調度を段階的に変化させる回数が増加する。したがって、発光ダイオード６の調光度が大きく変更されるものであっても、発光ダイオード６の調光度の移行時における発光ダイオード６の輝度変化を滑らかなデジタル的な変化とすることができる。

しかし、整数倍の倍数を大きくすると、調光信号の１周期時間内において、ＰＷＭ信号の階調度を段階的に変化させる回数が大きく増加するので、演算処理能力の高いマイコン（ＣＰＵ）が必要であり、これにより、ＬＥＤ点灯装置１が高価になるおそれがある。したがって、整数倍の倍数は、マイコン（ＣＰＵ）の演算処理能力に応じて適宜設定すればよいものである。

また、図１において、発光ダイオード６は、ＬＥＤ回路７毎に発光色を異ならせるものであってもよい。これにより、照明演出のできるＬＥＤ点灯装置１とすることができる。また、複数の駆動回路３は、１つに駆動回路に形成されたものであってもよい。

図４ないし図７は、本発明の実施例２を示し、図４は照明装置の概略ブロック図、図５は光源の概略正面図、図６はＬＥＤ照明器具の概略正面図、図７はＬＥＤ照明器具の概略側断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

照明装置１０は、図４に示すように、図１に示すＬＥＤ点灯装置１および光源２、調光装置１１およびＬＥＤ照明器具１２を有して構成されている。

調光装置１１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１１は、例えば２０ミリ秒（ｍｓ）の周期でＤＭＸ信号を送信する。

ＬＥＤ照明器具１２は、光源２を配設している器具本体１３を有して構成されている。そして、ＬＥＤ照明器具１２は、図７に示すように、例えばスポットライトに構成されており、器具本体１３が光源ユニット１４およびレンズユニット１５を備えている。光源ユニット１４からは、発光ダイオード６の放射光が出射される。レンズユニット１５は、光を集光して外部に投影する投影レンズ１６ａ、１６ｂを備えている。光源ユニット１４から出射される光は、図６に示すように、レンズユニット１５の正面に設けられた透光部１７を透光して照明対象へ投射される。そして、器具本体１３は、天井等の造営物に取り付けられたアーム１８に投射方向を回動自在に取り付けられている。

図７において、光源ユニット１４は、面状光源である光源２が備えられ、この光源２に発生する熱が図示しない放熱器によって外部空間に放熱されるように構成されている。光源ユニット１４には、光源２に点灯電源を供給する電源部１９、光源２を点灯制御する制御部２０、筒状光路２１などが備えられている。電源部１９には、図１に示すＬＥＤ点灯装置１の駆動回路３および直流電源回路５などが設けられている。制御部２０には、ＰＷＭ制御回路４が回路基板２２に実装された電子部品などにより形成されている。回路基板２２には、図示しない伝送線が接続されており、制御部２０は、伝送線を介して調光装置１１から送信された調光信号を入力する。筒状光路２１は、光源２の光をレンズユニット１５に導光するものである。

光源２は、図５に示すように、平板状のプリント基板２３に複数個のチップ状の発光ダイオード６が実装されている。発光ダイオード６は、白色光を放射するものが用いられている。なお、補色用として赤、緑および青の光を放射する発光ダイオード６を用いていてもよい。

光源２は、複数個の発光ダイオード６が直列接続されるとともに、矩形に配列された複数のＬＥＤ回路７にグループ分けされている。これら複数のＬＥＤ回路７は、複数個が組み合わせられることにより、発光域が仮想円形２４に近似するように構成されている。

光源２は、１０個のＬＥＤ回路７ａ〜７ｊにグループ分けされている。各ＬＥＤ回路７ａ〜７ｊは、それぞれ個別に電源端子２５ａ〜２５ｊを有し、これら電源端子２５ａ〜２５ｊに対して制御部２０の点灯制御で電源部１９から点灯電源が供給されて、各ＬＥＤ回路７ａ〜７ｊの発光ダイオード６が点灯する。

各ＬＥＤ回路７ａ〜７ｊは、複数個の発光ダイオード６が矩形に配列されて形成されているが、複数個の発光ダイオード６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７ａ〜７ｊ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個の発光ダイオード６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２の中央部のＬＥＤ回路７ｃ、７ｈ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７ａ、７ｅ、７ｆ、７ｊ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７ｂ，７ｄ，７ｇ，７ｉは、矩形長辺の長さが中間長の中間グループである。

照明装置１０は、ＬＥＤ点灯装置１を具備するので、安価に形成することができて、調光装置１１から送信された調光信号により、ＬＥＤ照明器具１２の光源２の調光度をＰＷＭ信号で変更させることができるとともに、変更された調光度の移行時における発光ダイオード６の輝度変化が分かりにくく、人に認識させにくくすることができる。

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…ＬＥＤ点灯装置、 ２…光源、 ３…駆動回路、 ４…ＰＷＭ制御回路、 ６…発光ダイオード、 １０…照明装置、 １１…調光装置、 １２…ＬＥＤ照明器具

Claims (3)

1. ＰＷＭ信号を入力し、当該ＰＷＭ信号の階調度に応じて発光ダイオードを調光点灯させるように形成された駆動回路と；
   発光ダイオードの調光度に対応する階調を有する調光信号が入力され、この調光信号の階調に対応する階調度を有するＰＷＭ信号を駆動回路に出力するものであって、入力した調光信号の階調を２以上の整数倍に演算するとともに今回入力した調光信号およびその直前に入力した調光信号の階調差を演算し、調光信号の１周期時間内において前記直前に入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度から前記今回入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度に前記階調差の回数で段階的に変化するようにＰＷＭ信号を駆動回路に出力するように形成されたＰＷＭ制御回路と；
   を具備していることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
2. ＰＷＭ信号を入力し、当該ＰＷＭ信号の階調度に応じて発光ダイオードを調光点灯させるように形成された駆動回路と；
   発光ダイオードの調光度に対応する階調を有する調光信号が入力され、この調光信号の階調に対応する階調度を有するＰＷＭ信号を駆動回路に出力するものであって、今回入力した調光信号およびその直前に入力した調光信号の階調差を２以上の整数倍に演算し、調光信号の１周期時間内において前記直前に入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度から前記今回入力した調光信号に対応するＰＷＭ信号の階調度に前記階調差の整数倍の回数で段階的に変化するようにＰＷＭ信号を駆動回路に出力するように形成されたＰＷＭ制御回路と；
   を具備していることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
3. 発光ダイオードを有して構成された光源と；
   発光ダイオードの調光度に対応する階調を有する調光信号を送信する調光装置と；
   この調光装置から送信された調光信号の階調に応じた階調度を有するＰＷＭ信号を出力する請求項１または２記載のＬＥＤ点灯装置と；
   光源を配設している器具本体を有するＬＥＤ照明器具と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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