JP2012138220A - Led illumination system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED照明システムに関する。 The present invention relates to an LED lighting system.
LED照明システムの分野では、複数の第1LEDを直列接続した第1LED群と、第1LED群に対して逆並列接続され且つ複数の第2LEDを直列接続した第2LED群とを備えたLEDユニットに対し、商用交流電源からの交流電圧を印加し、正の半サイクルで第1LED群を駆動し、負の半サイクルで第2LED群を駆動するLED発光装置がある(例えば、特許文献1)。 In the field of LED lighting systems, for LED units comprising a first LED group in which a plurality of first LEDs are connected in series, and a second LED group that is connected in reverse parallel to the first LED group and in which a plurality of second LEDs are connected in series. There is an LED light emitting device that applies an AC voltage from a commercial AC power source, drives a first LED group in a positive half cycle, and drives a second LED group in a negative half cycle (for example, Patent Document 1).
会議場、体育館のような多数の照明が設置される場所では、一つのLED照明装置に対して一つの調光装置が用意されるのではなく、一つの調光装置で複数のLED照明装置の照明光の輝度(発光量)や色度(色相、色温度)を調整できることが望まれる。 In places where a large number of lights are installed such as conference halls and gymnasiums, one dimming device is not prepared for one LED illuminating device, but a plurality of LED illuminating devices are provided by one dimming device. It is desirable to be able to adjust the luminance (light emission amount) and chromaticity (hue and color temperature) of illumination light.
本発明は、一つの調光装置で複数のLED照明装置の点灯状態を操作可能な技術を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the technique which can operate the lighting state of several LED lighting apparatus with one light control apparatus.
本発明は、上述した目的を達成するために以下の手段を採用した。 The present invention employs the following means in order to achieve the above-described object.
すなわち、本発明の第1の態様は、LED照明装置と、前記LED照明装置に駆動電流を供給するための二本一対の第1給電線を介して接続された、LED照明装置の点灯状態を操作するための調光装置と、前記第1給電線が接続されるとともに、他のLED装置に駆動電流を供給するための二本一対の第2給電線と接続される中継装置とを含むLED照明システムであって、
前記中継装置は、
前記調光装置から前記第1給電線へ出力された、前記LED照明装置へ供給すべきパルス状駆動電流を検出する段間結合回路と、
直流電源と、
前記段間結合回路で検出された前記パルス状駆動電流を制御信号とし、前記直流電源からの直流電流を用いて、前記第1給電線を流れる前記パルス状駆動電流の波形と相似形のパルス状駆動電流を生成し前記第2給電線に出力する駆動装置と
を含むLED照明システムである。
That is, according to the first aspect of the present invention, the lighting state of the LED lighting device connected via the LED lighting device and a pair of first power supply lines for supplying a driving current to the LED lighting device is described. An LED including a light control device for operation and a relay device connected to the pair of second power supply lines to which the first power supply line is connected and a driving current is supplied to another LED device A lighting system,
The relay device is
An interstage coupling circuit that detects a pulsed drive current that is output from the dimmer to the first feeder and is to be supplied to the LED lighting device;
DC power supply,
The pulsed drive current detected by the interstage coupling circuit is used as a control signal, and a pulse shape similar to the waveform of the pulsed drive current flowing through the first power supply line using the direct current from the direct current power source. And an LED lighting system including a driving device that generates a driving current and outputs the driving current to the second feeder line.
また、本発明に係るLED照明システムにおいて、前記段間結合回路は、前記第1給電線を流れる、前記LED照明装置へ供給すべきパルス状駆動電流を絶縁状態で検出する絶縁回路を含むように構成するのが好ましい。 Further, in the LED lighting system according to the present invention, the interstage coupling circuit includes an insulating circuit that detects, in an insulated state, a pulsed drive current flowing through the first feeder and to be supplied to the LED lighting device. It is preferable to configure.
また、本発明に係るLED照明システムにおいて、前記段間結合回路は、前記パルス状駆動電流の波形を正常な状態に整形する波形整形部を含むように構成するのが好ましい。 In the LED lighting system according to the present invention, it is preferable that the interstage coupling circuit includes a waveform shaping unit that shapes the waveform of the pulsed drive current into a normal state.
また、本発明に係るLED照明システムにおいて、前記LED照明装置は、極性を逆にして並列接続された、色度が相互に異なる第1LEDと第2LEDとを含むLEDモジュールを含み、
前記駆動電流は、所定周期内において夫々出力される、前記第1LEDと前記第2LEDとの一方に供給すべき正のパルスと、他方に供給すべき負のパルスとを含み、前記所定周期内における正負のパルスのオン時間の長さが前記第1LED及び前記第2LEDの発光によるLEDモジュールの輝度を規定し、前記所定周期内における正のパルスのオン時間と負のパルスのオン時間との比が前記第1LED及び前記第2LEDの発光による前記LEDモジュールの色度を規定するように構成するのが好ましい。
Further, in the LED lighting system according to the present invention, the LED lighting device includes an LED module including a first LED and a second LED which are connected in parallel with opposite polarities and different in chromaticity,
The drive current includes a positive pulse to be supplied to one of the first LED and the second LED, and a negative pulse to be supplied to the other, which are output within a predetermined period, and within the predetermined period The length of the ON time of the positive and negative pulses defines the luminance of the LED module by the light emission of the first LED and the second LED, and the ratio between the ON time of the positive pulse and the ON time of the negative pulse within the predetermined period is It is preferable that the chromaticity of the LED module by the light emission of the first LED and the second LED is defined.
また、本発明に係るLED照明システムにおいて、前記第2給電線が接続されるとともに、他のLED装置に駆動電流を供給するための二本一対の第3給電線と接続された他の前記中継装置をさらに含むように構成するのが好ましい。このような中継装置のカスケード接続により、多数のLED照明装置を同時操作可能とすることができる。 In the LED lighting system according to the present invention, the second feeder is connected and the other relay connected to a pair of third feeders for supplying a driving current to another LED device. Preferably, the apparatus further includes a device. A large number of LED lighting devices can be operated simultaneously by cascade connection of such relay devices.
また、本発明に係るLED照明システムにおいて、前記第1給電線に複数の前記中継装置が接続された構成を採用することもできる。このような、第1給電線に複数の中継装置が接続された状態とすることで、複数のLED照明装置がスター型に接続配置された状態とでき、複数のLED照明装置の点灯状態を調光装置の操作でほぼ同時に制御することが可能となる。 In the LED lighting system according to the present invention, a configuration in which a plurality of the relay devices are connected to the first power supply line may be employed. By setting a state in which a plurality of relay devices are connected to the first power supply line, a plurality of LED lighting devices can be connected and arranged in a star shape, and the lighting states of the plurality of LED lighting devices can be adjusted. It becomes possible to control almost simultaneously by operation of the optical device.
また、本発明に係るLED照明システムにおいて、前記駆動装置に対し、複数の前記第2給電線が並列接続され、各第2給電線に他の前記中継装置が夫々接続された構成を採用することもできる。このような構成によれば、複数のLED照明装置がスター型又はトーナメント型に配置された状態とした上で、これらのLED照明装置の点灯状態を調光装置の操作によってほぼ同時に制御可能となる。 Moreover, in the LED lighting system according to the present invention, a configuration is adopted in which a plurality of the second power supply lines are connected in parallel to the driving device, and the other relay devices are connected to the second power supply lines, respectively. You can also. According to such a configuration, after the plurality of LED lighting devices are arranged in a star type or a tournament type, the lighting states of these LED lighting devices can be controlled almost simultaneously by the operation of the light control device. .
本発明の第2の態様は、LED照明装置が接続される二本一対の第1給電線と、他のLED照明装置が接続される二本一対の第2給電線とが接続される中継装置であって、
前記第1給電線を流れる、前記LED照明装置へ供給すべきパルス状駆動電流を検出する段間結合回路と、
直流電源と、
前記段間結合回路で検出された前記パルス状駆動電流を制御信号とし、前記直流電源からの直流電流を用いて、前記第1給電線を流れる前記パルス状の駆動電流の波形と相似形のパルス状駆動電流を生成し、前記第2給電線へ出力する駆動装置と
を含む中継装置である。
A second aspect of the present invention is a relay device in which a pair of first power supply lines to which an LED lighting device is connected and a pair of second power supply lines to which another LED lighting device is connected are connected. Because
An interstage coupling circuit that detects a pulsed drive current that flows through the first feeder and is to be supplied to the LED lighting device;
DC power supply,
The pulse-like drive current detected by the interstage coupling circuit is used as a control signal, and a pulse similar to the waveform of the pulse-like drive current flowing through the first feeder line using the DC current from the DC power supply And a drive device that generates a drive current and outputs it to the second power supply line.
本発明の第2の態様である中継装置において、前記段間結合回路は、前記第1給電線を流れる、前記LED照明装置へ供給すべきパルス状駆動電流を絶縁状態で検出する絶縁回路を含むように構成するのが好ましい。 In the relay device according to the second aspect of the present invention, the interstage coupling circuit includes an insulating circuit that detects, in an insulated state, a pulsed drive current that flows through the first feeder and is to be supplied to the LED lighting device. It is preferable to configure as described above.
また、本発明の第2の態様である中継装置は、前記段間結合回路で検出されたパルス状駆動電流の波形を正常な状態に整形する波形整形部をさらに含むように構成するのが好ましい。 The relay device according to the second aspect of the present invention is preferably configured to further include a waveform shaping unit that shapes the waveform of the pulsed drive current detected by the interstage coupling circuit into a normal state. .
本発明による中継装置によれば、上述したLED照明システムに適用することで、同様の作用効果を得ることができる。 According to the relay device according to the present invention, similar effects can be obtained by applying to the LED lighting system described above.
本発明によれば、一つの調光装置で複数のLED照明装置の点灯状態を操作可能な技術
を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which can operate the lighting state of several LED lighting apparatus with one light control apparatus can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The configuration of the embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to the configuration of the embodiment.
建築物に施された配線状態によっては、調光装置の設置位置に電源(商用電源)から一対の引き込み線が引き込まれており、さらに、調光装置の設置位置とLED照明装置の設置配置との間に、二本一対の給電線が予め敷設されている場合がある。このような場合には、調光装置に搭載した制御回路で調整した駆動電流をLED照明装置に供給することができる。 Depending on the wiring state applied to the building, a pair of lead-in wires are drawn from the power source (commercial power supply) to the installation position of the dimmer, and further, the installation position of the dimmer and the installation arrangement of the LED lighting device In some cases, a pair of two feeders is laid in advance. In such a case, the drive current adjusted by the control circuit mounted on the light control device can be supplied to the LED lighting device.
本実施形態は、上記のような調光装置に電源からの二本一対の給電線が接続され、調光装置とLED照明装置とが二本一対の給電線(駆動電流供給線)で接続される配線構造を適用可能な場合における調光装置及びLED照明装置を含むLED照明システムについて説明する。 In the present embodiment, a pair of power supply lines from a power source is connected to the light control device as described above, and the light control device and the LED illumination device are connected by a pair of power supply lines (drive current supply lines). An LED lighting system including a light control device and an LED lighting device when a wiring structure is applicable will be described.
図1は、実施形態におけるLED照明システムの回路構成の概略を示す図であり、図2は、図1に示した制御回路の構成例を示す図である。図1は、LED照明システムの回路構成の概略を示している。 FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a circuit configuration of an LED illumination system according to the embodiment, and FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a control circuit illustrated in FIG. FIG. 1 shows an outline of a circuit configuration of an LED illumination system.
図1には、二点鎖線で表された仮想線403を境界として電気配線設置空間(仮想線403の上側)と、電気配線が接続される調光装置(調光ボックス)410及びLED照明装置(LED発光デバイス)20が配置される、LED照明システムCの設置空間(仮想線403の下側)とが図示されている。
In FIG. 1, an electric wiring installation space (above the virtual line 403) with a
電気配線設置空間は、通常、壁内や天井裏に設けられ、壁や天井によって照明システム設置空間と隔絶される。図1に示す例では、電気配線設置空間には、商用電源(例えば、交流100V,50Hz)が供給される一対の商用電源母線400と、一対の照明装置用給電線401(401a,401b)と、商用電源母線400から引き出された一対の照明装置点滅用の引き込み線402とが配線されている。
The electric wiring installation space is usually provided in the wall or behind the ceiling, and is isolated from the lighting system installation space by the wall or ceiling. In the example shown in FIG. 1, a pair of commercial
引き込み線402には、調光装置(調光ボックス)410が有する入力側の一対の端子T1,T2と接続される。調光装置410は、出力側の一対の端子T3,T4を有しており、端子T3,T4は、照明装置用給電線401(401a,410b)と接続される。一方、照明器装置給電線401には、一対の端子23A,23Bを有するLED照明装置20が接続される。
The lead-in
LED照明装置20は、互いに逆方向(逆極性)で並列接続されたLED群22A(第1LED群)とLED群22B(第2LED群)とを含む一組のLED群22A,22Bを含んでいる。LED群22A,22Bの夫々は、直列接続された所定数(例えば20個)のLED素子からなる。LED群22A,22Bを夫々構成するLED素子の数は、1以上の数で適宜設定可能である。LED群22A,22Bは、例えば、サファイヤ基板上に製作される。
The
LED照明装置20は、LED群22AとLED群22Bとを並列接続する配線の夫々から引き出された二つの端子23A,23Bをさらに含む。二つの端子23A,23B間には、正負の駆動電流が通電される。正の電流の通電時には、LED群22AとLED群22Bとの一方が点灯し、他方は消灯する。これに対し、負の電流の通電時には、一方が消灯し、他方が点灯する。
The
図1に示す例では、端子23Aから見て正の駆動電流が供給される場合には、LED群22Aが点灯し、端子23Aから見て負の駆動電流が供給される場合にはLED群22Bが点灯するように、調光装置AとLED照明装置20とが回路接続されている。
In the example shown in FIG. 1, when a positive drive current is supplied from the terminal 23A, the
本実施形態において、LED群22A,22Bの夫々に含まれるLED素子の夫々は、発光波長が410nmで、順方向電流のときの端子電圧は3.5V、LED素子を20個直列に接続した場合には、70Vの直流で最大の発光量となる。
In the present embodiment, each of the LED elements included in each of the
発光デバイス21を構成するLED群22AのLED素子には、発光波長410nmの光で刺激(励起)すると約5000°Kの白色を発光する蛍光体が埋め込まれており、端子23A,23B間に供給される交流の正負の一方(本実施形態では正)の供給により点灯する。
The LED element of the
これに対し、LED群22Bを構成する各LED素子は、発光波長410nmの光で刺激(励起)すると約3000°Kの白色を発光する蛍光体が埋め込まれており、端子23A,23B間に供給される交流の正負の他方(本実施形態では負)の供給により点灯する。
On the other hand, each LED element constituting the
但し、LED群22A,22Bを構成する複数のLED素子の数は適宜変更可能であり
、一つのLED素子であっても良い。また、複数のLED素子が極性を同一にして並列されたものが複数個直列接続されることによって、第1LED群或いは第2LED群を構成しても良い。
However, the number of the plurality of LED elements constituting the
また、本実施形態では、LED群22A,22Bが異なる色温度(発光波長領域)の白色光を発する構成としている。もっとも、本明細書において、「発光波長領域」の語は、色度を含む概念であり、色度は色相及び色温度を含む概念である。従って、LED群22A,22Bが相互に異なる色相を有する構成となっていても良い。LED群22A,22Bの色度が相互に異なる限り、LED群22A,22Bが有する発光波長領域(色度)は、適宜設定可能である。また、本明細書における「LED」は、発光ダイオードの他、有機EL(OLED:Organic light-emitting diode)を含む。
In the present embodiment, the
調光装置410は、端子T1,T2から供給される、商用電源からの交流電圧を受電することができる。このため、調光装置410は、直流生成部として機能する、全波整流形の直流電源供給回路(電源回路)412を含んでいる。電源回路412により、負荷の導通状態に関わらず、安定した直流電源を提供することができる。
The
電源回路412は、直流電源供給線414,415を介して制御回路413に接続されている。商用交流電源が実行値100Vである場合には、電源回路412は、給電線414,415を介し、無負荷時に略140Vの直流電圧を供給する直流電源となる。但し、電源回路412は、交流を変圧して所定電圧の直流電圧を生成する様にしても良い。
The
図2において、制御回路413は、操作部416に接続された操作量検出部417と、第1及び第2制御部として機能する制御装置420と、駆動装置430とを備えている。駆動装置430は、駆動論理回路(制御回路)431と、H型ブリッジ回路である駆動回路432とを含む。駆動回路432の出力端子は、端子T3,T4に接続され、給電線410を介してLED照明装置20に接続されている。LED照明装置20は、LEDモジュール22Cを含んでおり、LEDモジュール22Cは、端子23A,23B間において極性を逆にして並列接続されたLED群22A及びLED群22Bを含んでいる。
In FIG. 2, the
操作部416は、LED照明装置20が発する光の輝度(発光量)の調整(調光)と、色度(色相、色温度)の調整(調色)を実施するための操作デバイスである、操作部416は、調光用の操作ダイヤル416Aと、調色用の操作ダイヤル416Bとを含んでいる。ユーザが各ダイヤル416A,416Bを回転させることにより、LED照明装置20の輝度(発光量)及び色度(色相、色温度)を調整することができる。
The
操作量検出部417は、各操作ダイヤル416A,416Bの操作量であるダイヤルの回転量(回転角度)に応じた信号を出力する信号生成器である。本実施形態では、操作量検出部417は、操作ダイヤル416Aの回転量(回転角度)に応じて抵抗値が変動する可変抵抗器417Aと、操作ダイヤル416Bの回転量(回転角度)に応じて抵抗値が変動する可変抵抗器417Bとを含んでいる。
The
操作量検出部417には、電源回路412で商用交流電源から生成された所定の直流電圧(例えば、無負荷時で最大5V)が配線405に印加される。操作量検出部417と制御装置420とを結ぶ配線(信号線)418には、可変抵抗器417Aの抵抗値に応じた電圧(最大5V)が発生する。一方、操作量検出部417と制御装置420とを結ぶ配線(信号線)419には、可変抵抗器417Bの抵抗値に応じた電圧(最大5V)が発生する。このように操作量検出部417は、操作ダイヤル416A,416Bの各操作量に応じた信号電圧を発生する。
A predetermined DC voltage (for example, a maximum of 5 V at no load) generated from the commercial AC power supply by the
なお、操作ダイヤル416A,416Bに代えて、スライドバーが適用可能である。スライドバーが適用される場合、回転量の代わりの移動量に応じた電圧(信号)が操作量検出部417で生成される。
Instead of the operation dials 416A and 416B, a slide bar can be applied. When the slide bar is applied, a voltage (signal) corresponding to the movement amount instead of the rotation amount is generated by the operation
また、操作量検出部417は、可変抵抗値に応じた電圧を制御信号として出力するようにしている。これに代えて、操作ダイヤル416A,416Bの回転量(回転角度)を検出するロータリーエンコーダが設けられ、ロータリーエンコーダの回転量を示すパルスが制御装置420に入力されるようにしても良い。この場合、後述する、電圧をディジタル値に変換するアナログ/ディジタル変換器は省略可能である。
Further, the
制御装置420は、アナログ/ディジタル変換器(A/D変換器),マイクロコンピュータ(マイコン:MP),レジスタ,タイマ,カウンタ等を組み合わせた制御回路である。マイコンは、例えば、マスター・クロックが図示しない水晶発振子からの動作周波数(例えば4MHz)で動作するメモリ内蔵型マイクロプロセッサを適用することができる。
The
マイコンは、図示しない内蔵ROM(Read Only Memory)に記録された動作プログラムを図示しないRAM(Random Access Memory)にロードし、プログラムに従った処理を実行する。 The microcomputer loads an operation program recorded in an internal ROM (Read Only Memory) (not shown) into a RAM (Random Access Memory) (not shown), and executes processing according to the program.
A/D変換器は、信号線418に生じた電圧のディジタル値を出力し、ディジタル値は図示しないレジスタにセットされる。また、A/D変換器は、信号線419に生じた電圧のディジタル値を出力し、ディジタル値は図示しないレジスタにセットされる。
The A / D converter outputs a digital value of the voltage generated on the
制御装置420が備えるタイマ及びカウンタは、所望の自励発振周波数(例えば、1MHz)で発振するセラミック発振子421で駆動され、制御装置420と駆動論理回路431とを結ぶ配線424及び425から、相補的パルスを、予め設定されたタイミングで、自励出力する。この相補的パルスは、例えば、繰り返し周波数が所定の周波数となるように、予め設定されている。
The timer and counter included in the
マイコンは、各レジスタにセットされたディジタル値(操作ダイヤル416A,416Bの操作量)に応じた制御パルス生成処理を行う。制御装置420は、繰り返し周波数t0(本実施形態では50Hz)における各1サイクル(周期)T0(20msec)において、駆動装置430に対して信号線424、425を介して制御信号を供給する。本実施形態では、図3(a)に示すように、制御装置420は、1サイクル(周期T0)において、正の制御信号を供給する期間T1に正のパルスを出力し、負の制御信号を供給する期間T2に負のパルスを出力する。
The microcomputer performs control pulse generation processing according to the digital value (the operation amount of the operation dials 416A and 416B) set in each register. The
マイコンは、操作ダイヤル416Aの操作量の変動に応じて、1サイクルにおける正負のパルスのオン時間の比を変えることなく、期間T1と期間T2とのそれぞれにおけるパルスのオン時間を増減することによって、輝度(発光量)を制御する。一方、マイコンは、操作ダイヤル416Bの操作量の変動に応じて、各期間T1,T2の比を実質的に変更し、1サイクルにおける正のパルスのオン時間と負のパルスのオン時間との比を変更することによって、色度(色温度)を制御する。
The microcomputer increases or decreases the pulse on-time in each of the period T1 and the period T2 without changing the ratio of the on-time of the positive and negative pulses in one cycle according to the change in the operation amount of the
駆動論理回路431は、配線424,425からのパルス(制御信号)供給を受けて、当該制御信号に応じたトランジスタ(スイッチング素子)TR1〜TR4のオン/オフ動作(スイッチング動作)を制御する。すなわち、制御回路431は、配線424及び425からのパルス入力がない場合には、トランジスタTR1〜TR4をオフにする。一方、制御回路431は、配線424からの正のパルスが入力されている間、トランジスタTR1及びTR4をオンにする一方で、トランジスタTR2及びTR3をオフにする。これに
よって、電源回路412から配線414を通じて供給される直流電流がトランジスタTR1を通って給電線401aに流れ、LED群22Aの点灯に消費される。その後、電流は給電線401b、トランジスタTR4を通って配線415へ流れる(接地される)。
The
これに対し、駆動論理回路431は、配線425からの負のパルスが入力されている間、トランジスタTR2及びTR3をオンにする一方で、トランジスタTR1及びTR4をオフにする。これによって、電源回路412から配線414を通じて供給される直流電流がトランジスタTR2を通って配線401bに流れ、LED群22Bの点灯に消費される。その後、電流は配線401a,トランジスタTR3を通って配線415に流れる(接地される)。
In contrast, the
従って、LED照明装置20には、制御装置420から出力されるパルス(制御信号)と相似形の、正の駆動電流と負の駆動電流とが交互に供給される。言い換えれば、LED群22A,22Bに対し、極性の異なる交流電流が駆動電流として供給される。各LED群22A,22Bに対して供給される平均電流は、パルスのオン時間に依存する。すなわち、正負のパルスのオン時間が大きい程、1サイクルにおいて各LED22A,22Bに供給される駆動電流の平均電流値が上昇する。逆に、デューティ比が小さくなる(パルスのオン時間が小さくなる)程、平均電流値は、小さくなる。
Therefore, a positive drive current and a negative drive current similar to the pulse (control signal) output from the
図3(a)は、デューティ比1のときのパルスを示す。従って、正負のパルス供給期間T1,T2のそれぞれにおいて、一つのパルスが出力される。図3(b)は、マイコンのPWM制御により期間T1,T2におけるデューティ比を下げた状態を示す。デューティ比の変更によって、所定パルス幅を有する複数の正負のパルスが供給される状態となる。さらに、図3(c)は、図3(b)よりさらにデューティ比を下げた場合の状態を示す。この場合、正負のパルスのパルス幅はさらに小さくなる。 FIG. 3A shows a pulse when the duty ratio is 1. Accordingly, one pulse is output in each of the positive and negative pulse supply periods T1 and T2. FIG. 3B shows a state in which the duty ratio in the periods T1 and T2 is lowered by PWM control of the microcomputer. By changing the duty ratio, a plurality of positive and negative pulses having a predetermined pulse width are supplied. Further, FIG. 3C shows a state in which the duty ratio is further lowered as compared with FIG. In this case, the pulse width of the positive and negative pulses is further reduced.
図3(a)〜(c)に示す例は、調光用の操作ダイヤル416Aを、輝度が小さくなるように操作した場合の様子を示す。このように、操作ダイヤル416Aが操作される場合には、マイコンがPWM制御によりデューティ比を小さくすることで、パルスのオン時間が小さくなることによって、平均電流が低下する。これによって、輝度(発光量)が低下する。但し、1サイクル(期間T1と期間T2)における、パルスのオン時間の比は変わらない。よって、LED照明装置20の色度(色温度)を変えることなく輝度(発光量)を増減することができる。
The example shown in FIGS. 3A to 3C shows a state in which the
これに対し、操作ダイヤル416Bが操作された場合における、パルスの状態を図4(a)〜(c)に示す。操作ダイヤル416Bが操作された場合には、マイコンは、そのときのパルス幅を変更することなく、1サイクル(周期T0)における正負のパルス数を変更する。図4(a)において、正負のパルス幅は同じであり、パルスのオン時間の比は4:3である。
In contrast, FIGS. 4A to 4C show pulse states when the
これに対し、図4(b)では、パルスのオン時間の比が3:4に変更されている。さらに、図4(c)では、パルスのオン時間の比が2:5に変更されている。このような比の変更によって、1サイクルにおけるLED群22A,22Bの点灯時間の比が変動する。これによって、LED群22A,22Bのそれぞれ点灯により発せられる合成光の色度(色温度)が変更される。
On the other hand, in FIG. 4B, the ratio of the pulse ON time is changed to 3: 4. Further, in FIG. 4C, the ratio of the pulse ON time is changed to 2: 5. By such a change in the ratio, the ratio of the lighting times of the
上述した正負のパルスを出力するための繰り返し周波数T0(自励発振周波数)は、人の目の感度や、スイッチング損失の防止、ノイズ発生の観点から、例えば、30Hz〜50kHzの間で定め得る。好ましくは、50Hz〜400Hzである。さらに好ましくは、50または60Hz〜120Hzである。自励発振周波数は、商用電源周波数から独立
して定めうるが、商用電源周波数と同じ周波数を選択することを妨げない。なお、本実施形態では、スイッチング素子として、トランジスタTR1〜TR4が適用されているが、トランジスタの代わりにFETが用いられていても良い。
The repetition frequency T0 (self-excited oscillation frequency) for outputting the above-described positive and negative pulses can be determined between 30 Hz and 50 kHz, for example, from the viewpoint of human eye sensitivity, prevention of switching loss, and noise generation. Preferably, it is 50 Hz to 400 Hz. More preferably, it is 50 or 60 Hz-120 Hz. The self-excited oscillation frequency can be determined independently from the commercial power supply frequency, but does not prevent the selection of the same frequency as the commercial power supply frequency. In this embodiment, the transistors TR1 to TR4 are applied as switching elements, but FETs may be used instead of the transistors.
図12に示す制御回路413には、積分回路450及び440が設けられている。積分回路450は、LED群22Aを駆動するための正の電流の平均値に比例した電圧を制御装置420にフィードバックし、積分回路440はLED群22Bを駆動するための負の電流の平均値に比例した電圧を制御装置420にフィードバックする。制御装置420は、積分回路440,450のフィードバック電圧をA/D変換器を用いて観測し、制御信号(パルス)の生成に利用する。
In the
以下、調光装置410の動作例について説明する。主電源スイッチ411(図1)が閉じられると、電源回路412による整流及び電圧変換動作が行われ、制御回路413に直流電源が供給される。
Hereinafter, an operation example of the
制御装置420のマイコンは、公知の方法で初期化動作を開始し、図示しない内蔵ROM(Read Only Memory)に記録された動作プログラムを図示しないRAM(Random Access Memory)にロードし、プログラムに従った処理を行う。
The microcomputer of the
LED照明装置20の輝度を調整する場合には、例えば以下のような操作及び調光装置410の動作が行われる。例えば、利用者(ユーザ)が操作ダイヤル(操作ツマミ)416Aを例えば右一杯にまわし、照明の輝度(発光量)を最大に設定する。すると、信号線418には最大5.0ボルトの直流電圧が発生する。 制御装置420は、信号線418
に生じた電圧を内蔵のA/D変換器でディジタル信号に変換して読み取り、駆動回路430の駆動論理回路431に対し、信号線424,425を介して制御信号を与える。
When adjusting the brightness | luminance of the
The generated voltage is converted into a digital signal by a built-in A / D converter and read, and a control signal is given to the
駆動論理回路431は、制御信号に従って駆動回路(H型ブリッジ)432を駆動させる。このとき、駆動回路432は、予め設定された自励発振周波数である50Hzで駆動される。このときの、制御信号波形は、図3(a)に示す通りであり、正のパルス(制御信号)のオン時間である時間t1の間、正の電流が給電線401aを流れてLED群22A(LED-H)を点灯させる。一方、負のパルス(制御信号)のオン時間である時間t2の
間、負の電流が給電線401aを流れてLED群22B(LED-L)を点灯させる。
The
その結果、給電線401には、略50Hzの交流電流が通電して、LED照明装置20に搭載されているLED群22AとLED群22Bとが交互に点灯する。時間t1に流れる電流(個別電流)と、時間t2に流れる電流(個別電流)との比がLED群22A及び22Bにより発せられる合成光の色度(本実施形態では色温度)を支配する。図3(a)に示す状態では、ケルビン温度の高いLED群22Aの点灯時間がLED群22Bの点灯時間より長いため、LEDモジュール22Cの発光色は、やや青みがかった白色を呈する。
As a result, an alternating current of about 50 Hz is supplied to the
利用者が操作ダイヤル(調光ツマミ)416Aを左方向にまわし、照明の輝度が中央値となるように設定する。すると、信号線418には約2.5ボルトの直流電圧が発生する。
The user turns the operation dial (light control knob) 416A to the left to set the illumination brightness to the median value. Then, a DC voltage of about 2.5 volts is generated on the
制御装置420のマイコンは、内蔵のA/D変換器で電圧をディジタル信号に変換して読み取り、駆動装置430の駆動を制御して、LED照明装置20に対する交流電流を供給する。このときのパルス波形は、図3(b)に示す状態となる。すなわち、期間T1における正のパルスのオン時間と期間T2における負のパルスのオン時間との比は変わらないが、パルス周波数(約400Hz)の変調を受けており、デューティ比が低下している
ため、最大輝度時における一つのパルスがデューティ比に応じたパルス幅を有する複数のパルス群となる。なお、正のパルスのパルス幅と負のパルスのパルス幅は同じである。これによって、最大輝度時よりも平均電流が小さなるので、LED群22A(LED-H)、L
ED群22B(LED−L)の輝度は低下する。
The microcomputer of the
The brightness of the
その後、利用者が操作ダイヤル(調光ツマミ)416Aをさらに左方向にまわし、照明の輝度を最小値に設定する。すると、信号線418は約0.5ボルトの直流電圧が発生する。
Thereafter, the user further turns the operation dial (light control knob) 416A leftward to set the luminance of the illumination to the minimum value. Then, the
制御装置420のマイコンは、電圧値をA/D変換器で変換して読み取り、電圧値に応じた駆動装置430の制御を行う。すなわち、制御装置420は、図3(c)に示すように、期間T1及びT2における、正負のパルスのデューティ比をさらに下げる。これによって、期間T1における正のパルスのオン時間と期間T2における負のパルスのオン時間との比は変わらず、かつ約400Hzの変調も変わらない。但し、400Hzのパルス幅(デューティ)がさらに小さいので、中央輝度時よりはさらに平均電流が小さくなる。よって、LED群22A(LED-H)、LED群22B(LED−L)はともに最も暗い輝度とな
る。
The microcomputer of the
次に、LED調光装置20の色度(色相、色温度)を調整する場合における利用者(ユーザ)の操作及び調光装置410の動作例について説明する。図3(b)に示す電流波形は、LED群22A(LED-H)に対する平均電流がLED群22B(LED-L)の平均電流が大きいため、やや青みがかった白色を呈することは先に述べた。
Next, an operation of a user (user) and an operation example of the
図3(b)に示す電流波形がLED照明装置20に供給されている状態で、利用者がケルビン温度の低いやや赤みがかった白色への変更を意図した場合について説明する。利用者が操作ダイヤル(調色ツマミ)416Bを左に(半時計方向に)回転させる。すると、信号線419に生じている直流電圧(例えば約4ボルト)が、例えば3.0ボルト程度に低
下する。
A case where the user intends to change to a slightly reddish white color with a low Kelvin temperature in a state where the current waveform shown in FIG. 3B is supplied to the
制御装置420のマイコンは、A/D変換器で変換された信号線419の直流電圧のディジタル値を読み取り、駆動装置430を制御するパルス波形を変更する。例えば、制御装置420のマイコンは、駆動装置430の駆動論理回路431に供給されるパルス波形を、図3(b)から図4(a)に変化させる。すなわち、マイコンは、図3(b)の状態において、5:2であった正の電流(パルス)と負の電流(パルス)の比を、図4(a)に示すように4:3に変更する。これによって、LED22Aに供給される平均電流が減少し、LED22Bに供給される平均電流が増加する。この結果、LEDモジュール22Cの発光の色度、すなわち色温度はやや低下して赤みがかった白色を呈する。このとき、図4(a)に示すように、パルスの比は変化するが、パルスの合計値(平均電流の合計値)は変化しないので、LEDモジュール22Cの輝度は変化しない。
The microcomputer of the
その後、さらに利用者がケルビン温度のもっとも低い赤みがかった白色への変更を意図して、操作ダイヤル(調色ツマミ)416Bを左に(半時計方向に)限界まで回転させる。すると、約3.0ボルトだった信号線419の直流電圧は1.0ボルト程度に低下する。
Thereafter, the user further rotates the operation dial (toning knob) 416B to the left (counterclockwise) to the limit with the intention of changing to the reddish white color having the lowest Kelvin temperature. Then, the DC voltage of the
制御装置420のマイコンは、ディジタル変換された信号線419の直流電圧を検出すると、駆動論理回路220を介してフルブリッジドライバ250を駆動する制御信号(パルス)を変更する。すなわち、マイコンは、給電線401aを流れる電流波形が図4(a)から図4(b)を経て図4(c)に変化する(正負の電流(パルス)の比が2:5になる)ように、駆動装置430に制御信号を与える。これによって、LED22群A(LED-H)の平均電流がさらに減少する一方で、LED群22B(LED-L)の平均電流がさらに増
加する。この結果、LEDモジュール22Cの色温度は著しく低下して強い赤みがかった白色を呈する。このときもLEDモジュール22Cの全体輝度は変化しない。
The microcomputer of the
図5は、実施形態の変形例を説明する図であり、図3と等価な電力変化を示す。図5(a)に示すように、初期状態においては電流波形は図3(a)と同一の状態を示している。 FIG. 5 is a diagram for explaining a modification of the embodiment, and shows a power change equivalent to FIG. As shown in FIG. 5A, in the initial state, the current waveform shows the same state as in FIG.
調光を意図して電流の平均値(実効値)を下げる場合には、図3(b)の代わりに、図5(b)に示すような電流波形を印加しても、単位時間当たりの電力は両者とも等価である。同様に、図5(c)と図3(c)とは電力的には等価である。図5に示すような制御にあたり、制御装置420のマイコンは、操作ダイヤル(調光ツマミ)416Aの回転量に応じたパルスのオン時間を算出し、その間にパルスがオンとなるように制御する。このような変形例によれば、駆動回路432のスイッチング損失を低減することができる。
When the average value (effective value) of the current is decreased for the purpose of dimming, even if a current waveform as shown in FIG. 5B is applied instead of FIG. Both powers are equivalent. Similarly, FIG. 5C and FIG. 3C are equivalent in terms of power. In the control as shown in FIG. 5, the microcomputer of the
以下に詳細動作を説明する。この変形例では、回路構成は図12に示した回路構成と同じものを適用できるが、マイコンに内蔵の図示しないプログラム動作が異なる。 Detailed operation will be described below. In this modification, the same circuit configuration as that shown in FIG. 12 can be applied, but the program operation (not shown) built in the microcomputer is different.
図5(a)の状態を、最大輝度時と仮定し、利用者が照明の輝度が中央値になるように操作ダイヤル(調光ツマミ)416Aを操作したと仮定する。すると、マイコンは、図5(a)における時間(パルス幅)t1,t2を、これらの比が変更されない状態で、夫々50%減少させる。これによって、電流(パルス)は、図5(b)に示すように、時間(パルス幅)t1,t2の夫々の50%に相当する時間(パルス幅)t1´,t2´となる。これによって、平均電流が低下し、LED群22A,22Bはともにやや暗い発光となる。
Assume that the state of FIG. 5A is at the maximum luminance, and that the user operates the operation dial (dimming knob) 416A so that the luminance of the illumination becomes a median value. Then, the microcomputer reduces the times (pulse widths) t1 and t2 in FIG. 5A by 50% in a state where these ratios are not changed. As a result, the current (pulse) becomes time (pulse width) t1 ′ and t2 ′ corresponding to 50% of time (pulse width) t1 and t2, as shown in FIG. 5B. As a result, the average current decreases, and the
さらに、利用者が照明の輝度が最小値になるように操作ダイヤル416Aを操作すると、マイコンは、図5(b)における時間(パルス幅)t1´とt2´を、これらの比が変更されない状態で、夫々25%減少させる。これによって、電流(パルス)は、図5(c)に示すように、時間(パルス幅)t1´,t2´の夫々の25%に相当する時間(パルス幅)t1´´,t2´´となる。これによって、平均電流が低下し、LED群22A,22Bはともに著しく暗い発光となる。
Further, when the user operates the
図5(a)の状態で、利用者が色温度の低下を意図して操作ダイヤル(調色ツマミ)416Bを操作すると、マイコンは、時間(パルス幅)t1,t2の比を変更して、図6(b)に示すように、時間t1が減少したt1´となり、時間t2が増加したt2´の状態に変更する。 In the state of FIG. 5A, when the user operates the operation dial (toning knob) 416B with the intention of lowering the color temperature, the microcomputer changes the ratio of time (pulse width) t1 and t2, As shown in FIG. 6B, the time t1 is decreased to t1 ′, and the time t2 is increased to t2 ′.
さらに、利用者が色温度が最も減少するように操作ダイヤル416Bを操作すると、時間t1´がさらに減少し、時間t2´がさらに増加して、図6(c)に示す状態となる。
Further, when the user operates the
このように、マイコンは、駆動論理回路431に供給する1つのパルス幅を操作ダイヤル416A,416Bの操作量に応じて変更し、LEDモジュール22Cから発せられる光の輝度及び色温度を調整することができる。
As described above, the microcomputer can change one pulse width supplied to the
上記した変形例では、図3、図4に示す例に比べて、電流波形に含まれる高調波成分が減少するので、周辺に及ぼす電波障害を低減できる利点と、スイッチング周波数にほぼ比例する半導体の電力損失を低減できる利点と、がある。 In the above-described modification, the harmonic components included in the current waveform are reduced as compared with the examples shown in FIGS. 3 and 4. Therefore, the advantage of reducing the radio interference on the periphery and the semiconductor substantially proportional to the switching frequency can be obtained. There is an advantage that power loss can be reduced.
上記した実施形態によるLED照明システムによれば、調光装置が商用電源のような交流電源からの交流を電源回路で直流に変換し、制御装置420が駆動装置430を制御し
て、交流が変換された直流から自励発振周波数による所望の周波数の交流(周期T0毎に供給される正負の電流)を生成し、逆並列接続された一対のLED群(LED群22A,22B)に駆動電流として供給する。これによって、調光装置の設計の自由度を高めることができる。また、自励発振周波数を人間の目の感度より高い周波数に設定することで、照明のフリッカ(ちらつき)の発生を防止することができる。また、力率改善に寄与する。
According to the LED lighting system according to the above-described embodiment, the light control device converts alternating current from an alternating current power source such as a commercial power source into direct current with a power supply circuit, the
さらに、制御装置420は、LED群22A,22Bに夫々供給すべき平均電流を個別に制御することができる。また、平均電流の比を代えることなく、各平均電流を増減することで、輝度を調整することができる。さらに、LED群22A,22Bに夫々供給すべき平均電流の比を変更することによって、LEDモジュール22Cが発する光の色温度を輝度を変えることなく変更することができる。
Furthermore, the
上述したようなLED照明システムの構成を前提として、一つの調光装置410を用いて複数のLED照明装置20を制御可能とするLED照明システムについて説明する。図7は、LED照明システムの構成例を示す図であり、図8は、図7に示した同期駆動電源装置(中継装置)の構成例を示す。
Based on the configuration of the LED illumination system as described above, an LED illumination system capable of controlling a plurality of
図7において、仮想線403の上側に位置する電気配線設置空間(仮想線403の上側)には、夫々商用電源からの電力を配電するための一対の商用電源母線400A,400Bが配置されている。図7では、母線400Aと母線400Bとは、異なる商用電源からの電力を配電するように設置されているが、母線400Aと母線400Bとは一続きの母線であっても良い。例えば、母線400Bは、三相交流の第二・第三位相や、単相3線配線の逆相でもよい。
In FIG. 7, a pair of
母線400Aからは、一対の引き込み線402が引き出されており、図1と同様に、調光装置410の端子T1,T2に接続されている。調光装置410の端子T3,T4は、一対の照明装置用給電線401に接続されており、給電線401には、複数のLED照明装置20が引き込み線405Aを介して給電線401に接続されている。給電線401は、同期駆動電源装置(中継器)500に接続されている。
A pair of lead-in
中継装置500は、母線400Bから引き込み線402Aを介して商用電源からの交流電源を受電する。中継装置500には、延長用の照明装置用給電線404が接続されており、給電線404には、複数のLED照明装置20が夫々引き込み線405Aを介して接続されている。図7には、給電線401,404に夫々二つのLED照明装置が接続された例を示したが、給電線401,404に接続されるLED照明装置20の数は、1以上の数から適宜設定可能である。LED照明装置20の構成は、図1及び図2に示したものと同じであるので、説明を省略する。また、給電線401に対する各LED照明装置20(LED群22A,22B)の接続状態と、給電線404に対する各LED照明装置20の接続状態(LED群22A,22B)とは、図1に示した状態と同じとなっている。
給電線401には、調光装置410の駆動装置430(図2)から出力される、正負のパルス状電流(図3、4に例示するパルス状電流、又は図5、図6に例示するパルス状電流)が流れる。このパルス状電流は、給電線401に接続されたLED照明装置20に供給され、LED群22A,22Bの駆動に使用される。中継装置500は、引き込み線402Aから供給される電力を用い、給電線401から入力される正負のパルス状電流に従って、給電線404に接続された各LED照明装置20に供給すべき駆動電流を生成する。
The
図8に示すように、中継装置500は、給電線401と接続された絶縁回路501と、
絶縁回路501にされた波形整形部502と、駆動論理回路431及び駆動回路432からなる駆動装置430と、引き込み線402Aに接続された全波整流回路503とを備えている。絶縁回路501が、調光装置410から給電線401に出力されたパルス駆動電流を検出する段間結合回路として機能する。
As shown in FIG. 8, the
It comprises a
全波整流回路503は、引き込み線402Aから供給される商用交流電圧(例えば、50Hz,100V)の整流作用により約120Vの直流電源を供給する。全波整流回路503は、直流電源供給線414,415へLED照明装置20の駆動用の直流電源を供給する電源回路412(図1)と同様の電源回路として機能する。
The full-
絶縁回路501は、給電線401からの正のパルスを検出する第1のフォトカプラ501Aと、給電線402からの負のパルスを検出する第2フォトカプラ501Bとを有している。絶縁回路501の出力側(波形整形部502側)には、入力側(給電線401側)から入力されたパルス波形と相似形の正負のパルス波形が表れる。
The insulating
波形整形部502は、第1フォトカプラ501Aで検出された正のパルス波形を整形(再生)する第1コンパレータ502Aと、第2フォトカプラ501Bで検出された負のパルス波形を整形(再生)する第2コンパレータ502Bとを有している。第1コンパレータ502Aは、第1フォトカプラ501Aから出力される正のパルスを正常な形状に再生して出力する。第2コンパレータ502Bは、第2フォトカプラ501Bから出力される負のパルスを正常な形状に再生して出力する。
The
第1コンパレータ502A及び第2コンパレータ502Bの各出力端は、信号線504及び505を介して駆動論理回路431に接続されている。信号線504及び505には、第1コンパレータ502A及び第2コンパレータ502Bから出力される、信号線424,425(図2)を流れる制御信号(パルス)と相似形の正負のパルスが流れ、駆動論理回路431に入力される。
The output terminals of the
駆動装置430を構成する駆動論理回路431及び駆動回路(H型ブリッジ回路)432は、図2に示したものと同じものであり、駆動論理回路431は、信号線504,505から供給される制御信号(正負のパルス)に従って駆動回路432のトランジスタTR1〜TR4のスイッチングを制御する。これによって、給電線401を流れる正負のパルス状の駆動電流と相似形の電流が給電線404を流れ、引き込み線405Aを通じて各LED照明装置20に供給され、第1LED群22A及び第2LED群22Bを駆動する。このようにして、給電線401に接続されたLED照明装置20の点灯状態(輝度、色温度)を給電線404に接続されたLED照明装置20にも反映することができる。
The
図7及び図8に示すLED照明システムによれば、中継装置500を給電線401に接続することで、給電線401を流れるLED照明装置20の駆動電流と同様の駆動電流を延長用の給電線404に供給することができる。これによって、一つの調光回路410を用いて、複数のLED照明装置20の輝度(発光量)及び色度(色相、色温度)を、同期して調整することができる。
According to the LED lighting system shown in FIGS. 7 and 8, by connecting the
特に、調光装置410から二本一対の給電線401に出力される正負のパルス状の駆動電流は、制御装置420から駆動論理回路431に供給される正負のパルス(制御信号)と相似形であるので、給電線401を流れる正負のパルス状電流を、中継装置500における駆動装置430の制御信号として利用できる。よって、中継装置500は、絶縁回路501及び波形整形部502といった簡易な構成を用いて、調光装置410で生成される制御信号と同様の制御信号を作り出すことができる。
In particular, positive and negative pulsed drive currents output from the
言い換えれば、図7,図8に示すLED照明システムにおいて、2本一対の照明用給電線401を流れる駆動電流波形に調光・調色情報(輝度情報・色度情報)が載っているので、簡易な構成を有する中継装置500を介して第2段目以降に存するLED照明装置に調光・調色情報を含む駆動電流を供給することができる。
In other words, in the LED illumination system shown in FIG. 7 and FIG. 8, dimming / toning information (luminance information / chromaticity information) is placed on the drive current waveform flowing through the pair of lighting
したがって、複数のLED照明装置20を同時に制御するに当たり、新たな制御信号線の配線を施工することなく、調光及び調色が可能な大規模なLED照明システムを安価に構成することができる。そして、会議場や体育館のような大規模な照明設備を備える施設において、複数のLED照明装置20の点灯状態を一つの調光装置(コントローラ)410を用いて同時に制御することができる。
Therefore, when controlling the plurality of
また、中継装置500は、給電線401からの電流波形の相似形を延長用の給電線404に出力するので、図9に示すような構成が採り得る。すなわち、給電線404に中継装置500と同様の構成を有する他の中継装置500Aが接続される。中継装置500Aは延長用の給電線406に、給電線404上の電流波形と同様の電流波形を有する電流を出力し、給電線406に接続されたLED照明装置20に駆動電流が供給する。このような中継装置500をカスケード接続しても、調光装置410からの調光・調色情報を含む正負のパルス状電流を適正に伝送することができ、多数のLED照明装置20を1台の調光装置410で制御できる。
In addition, the
但し、複数の中継装置をリレー形式(カスケード)で接続し、同期を図る場合には、波形劣化や信号遅延が生じることが知られている。このため、図10に示すように、一つの中継装置500(駆動装置430)に対して複数の給電線404,404Aが並列接続された状態とし、いわゆる放射型(スター型)の接続配置を採ることができる。また、並列接続された各給電線404,404Aの夫々に他の中継装置500を接続することで、いわゆる多段分岐型(トーナメント型)の接続配置を採ることもできる。また、図示はしないが、給電線401に複数の中継装置500を並列接続することによって、スター型を形成するようにしても良い。
However, it is known that when a plurality of relay apparatuses are connected in a relay form (cascade) to achieve synchronization, waveform deterioration and signal delay occur. Therefore, as shown in FIG. 10, a plurality of
さらに、中継装置500は、LED照明装置20用の電力を、調光装置410用の電源から独立した電源から受電するように構成されている。よって、1以上の所定数の中継装置毎に異なる電源を用意すれば、例えば、数十台〜数百台のLED照明装置20を一括制御することができる。
Further, the
また、図7〜図10に示す中継装置500を用いたLED照明システムは、特に、レール形の給電をおこなう場合に好適である。すなわち、照明電力の合計が1台のコントローラ(調光装置)の給電容量を超えるような場合、中継装置500を増設しながらLED照明装置20の数量をスケーラブル(需要数に応じて)に拡大することができる。
Moreover, the LED lighting system using the
<変形例>
上述した実施形態で説明した調光装置410は、物理的な配線を介して操作部416からの操作量を示す信号を操作量検出部417から制御装置420が受け取る構成が採用されている。これに対し、操作部416は、調光装置410から物理的に切り離されたリモートコントローラとして構成され、非接触通信により操作部の操作量が、点灯制御回路(調光装置)本体に伝達されるようにしても良い。
<Modification>
The
例えば、操作部416及び操作量検出部417は、以下のように変形可能である。すなわち、操作部416及び操作量検出部417がリモートコントローラの筐体に納められる。リモートコントローラは、さらに赤外線送信器を備える。
For example, the
操作ダイヤル416A,416Bの操作量(回転量)は、ロータリーエンコーダを適用した操作量検出部417により、操作量を示すパルス信号が生成される。パルス信号は、赤外線送信器によって赤外線信号に変換され、調光装置410へ送信される。調光装置410は、赤外線受信器を有し、赤外線受信器は、赤外線信号を復調して操作量を示すパルス(ディジタル値)を得る。ディジタル値は、制御装置420へ入力され、マイコンにより、操作量を示す値として利用される。赤外線通信の代わりに、無線通信を適用することもできる。このように、操作部の操作量を示す信号の伝達経路は、有線だけでなく、無線(ワイヤレス)経路を含んでいても良い。
As the operation amount (rotation amount) of the operation dials 416A and 416B, a pulse signal indicating the operation amount is generated by an operation
また、上述した実施形態では、第1給電線(給電線401)に出力されたLED駆動電流を検出する段間検出回路として、絶縁回路501が適用された例について示した。但し、絶縁回路501を適用することは、必須の構成要件ではない。
In the above-described embodiment, the example in which the insulating
図11は、中継装置500(図8)の変形例を示す図である。図11に図示した中継装置500aは、絶縁回路501と異なる段間結合回路510を備える点で、中継装置500と異なる。
FIG. 11 is a diagram illustrating a modification of the relay device 500 (FIG. 8). The
図11において、段間結合回路510は、配線401の電圧を夫々入力とするコンデンサ(キャパシタ)C11及び抵抗器R11で構成される直流遮断回路と、コンデンサC12及び抵抗器R12で構成される直流遮断回路とを備えている。各直流遮断回路の出力電圧(駆動電流波形)は、対応するコンパレータ502A,502B(波形整形部502)に入力される。なお、ダイオードD11,D12,D13,D14は逆流防止用のダイオードである。以上の点を除き、中継装置500aは、中継装置500と同様の構成を有する。
In FIG. 11, the
図12は、中継装置500(図8)の変形例を示す図である。図12に図示した中継装置500bは、絶縁回路501と異なる段間結合回路520を備える点で、中継装置500と異なる。
FIG. 12 is a diagram illustrating a modification of the relay device 500 (FIG. 8). The
図12において、段間結合回路510は、一次側が配線401に接続された巻き線トランスT11を有し、二次側は、コンパレータ502A,502Bに夫々接続されている。このような段間結合回路520を適用しても、配線401の駆動電流を検出可能である。
In FIG. 12, the
また、図8、図11、図12は、波形整形部502を含む中継装置について説明したが、波形整形部502は、省略可能である。すなわち、波形整形部502は、中継装置の必須の構成要素ではない。
8, 11, and 12, the relay apparatus including the
<発光モジュール,及びパッケージ>
以下、上述した各実施形態におけるLED照明装置に適用可能な発光モジュール(LEDモジュール),及びパッケージについて説明する。図13Aは、発光モジュール(LEDモジュール)を構成する半導体発光装置(以下、「白色LED」という)708内の、パッケージ701の概略構成の斜視図である。図13Bは、パッケージ701に設けられた半導体発光素子(LED素子:以下、「LEDチップ」という)703A、703Bに電力を供給する配線20A、20Bの実装状態を示す図である。また、図14は、図13A及び図13Bに示すパッケージ701(白色LED708)を電気的記号を用いて模式化した図である。図15は、図14に示した白色LED708を直列接続した状態を模式的に示す図である。更に、図16は、図13Aに示す白色LED708において、上記配線720A、720Bを含む面で切断した場合の断面図である。
<Light emitting module and package>
Hereinafter, a light emitting module (LED module) and a package applicable to the LED lighting device in each embodiment described above will be described. FIG. 13A is a perspective view of a schematic configuration of a
図13Aに示すように、白色LED708はパッケージ701を含んで構成され、該パ
ッケージ701は、基板702上に配置された環状且つ円錐台形状のリフレクタ710を有する。このリフレクタ710は、後述する各分割領域部712からの出力光の一部を、白色LED708の出射方向に導く機能を有するとともに、パッケージ701の本体としての機能も果たす。なお、リフレクタ710の円錐台形状の上面側は、白色LED708による光の出射方向となり、開口部713を形成している。一方で、リフレクタ710の円錐台形状の下面側は基板702が配置され、詳細は後述するがLEDチップへの電力供給のための配線が敷設等されている(当該配線は図13Aには図示せず)。
As shown in FIG. 13A, the
そして、この環状のリフレクタ710の内部の空間を図13A、図16に示すように均等に二つの領域に分割する間仕切り711が、基板702に対して垂直に設けられている。この間仕切り711によって、リフレクタ710内に2つの分割領域部712A、712Bが画定されるとともに、分割領域部712Aの開口部は、リフレクタ710の開口部713の右半分を占め、分割領域部712Bの開口部は、リフレクタ710の開口部713の左半分を占めることになる。本明細書においては、分割領域部712Aの開口部を、分割開口部713Aと称し、分割領域部712Bの開口部を、分割開口部713Bと称する。即ち、開口部713は、間仕切り711によって分割開口部713Aと713Bに分割されたことになる。
A
但し、パッケージ701における分割領域部712Aと712Bの形状は、垂直な壁体を間仕切り711として設けた構造に限定されるものではない。分割領域部712Aと712Bは、それぞれが円錐台、角錐台、半球などの形状を有する窪みであってもよい。また、両分割領域部712A,712Bの形状や内容積が同じであることも必須ではない。
However, the shape of the divided
また、図13Aに示すパッケージ701は、一体となった部材中に分割領域部712Aと712Bを含む構造体であるが、このようなパッケージ701を用いることは必須ではない。分割領域部としての構成を備える二つの構造体(パッケージ)を並置して、一方を分割領域部712A、他方を分割領域部712Bとして機能させることが可能である。
A
図13Aに示す分割領域部712A、712Bには、LEDチップ703A、703Bがそれぞれ4個ずつ設けられている。このLEDチップ703A、703B(これらのLEDチップを包括的に参照する場合はLEDチップ703と称する。)は、対となる配線720A、720B(包括的に配線720と称する場合もある。)にそれぞれ接続され、電力供給を受けることで発光を行う。なお、各分割領域部での配線720へのLEDチップ703の接続は、図13Bに示すように、配線720Aの上に4個のLEDチップ703Aが実装され、配線720Bの上に4個のLEDチップ703Bが実装される。そして、各分割領域における4個のLEDチップ703は、対応する配線に対して順方向に並列接続されている。
Each of the divided
LEDチップとしては、紫外線波長を発する紫外LEDチップ(発光ピーク波長300〜400nm),紫色光を発する紫色LEDチップ(発光ピーク波長400〜440nm),青色光を発する青色LEDチップ(発光ピーク波長440nm〜480nm)を適用することができる。各分割領域部712A,712Bに設けるLEDチップ703の数は、例えば、1〜10個である。LEDチップ703の数は、チップサイズと必要な明るさに応じて適宜決定すればよい。また、各分割領域部712A,712Bに設けられるLEDチップ703の種類は、同種類であっても異種類であっても良い。異種類の組み合わせとしては、紫外又は紫色LEDと青色LEDとの組み合わせが考えられる。
As the LED chip, an ultraviolet LED chip that emits an ultraviolet wavelength (emission peak wavelength: 300 to 400 nm), a purple LED chip that emits violet light (emission peak wavelength: 400 to 440 nm), and a blue LED chip that emits blue light (emission peak wavelength: 440 nm to 440 nm). 480 nm) can be applied. The number of
これらのLEDチップ703A、703Bの実装状態を模式化して示すと図14のようになる。即ち、図13Bにおいて、夫々上側、下側に位置する配線720A,720Bは結線され、4つの並列接続されたLEDチップ703Aと、4つの並列接続されたLED
チップ703Bとが極性を逆にした状態で並列接続された状態となっている。また、結線された配線720A及び配線720Bの夫々からは、配線720Cと配線720Dとが引き出されており、白色LED708(パッケージ1)は、二つの端子を有する構成を持つ。
FIG. 14 schematically shows the mounting state of these
The
さらに、LEDチップ703Aのカソードと配線720Dとの間には、逆流防止用のダイオードD1が挿入され、LEDチップ703Bのカソードと配線720Cとの間には、逆流防止用のダイオードD2が挿入されている。これによって、配線720Cから配線720Dに向かう電流が流れる場合には、各LEDチップ703Aのみが点灯する。これに対し、配線720Dから配線720Cに向かう電流が流れる場合には、各LEDチップ703Bのみ点灯する。よって、白色LED708は、時間で向きが変わる電流、すなわち交流電流で駆動することができる。
Further, a backflow prevention diode D1 is inserted between the cathode of the
図14に示した白色LED8(パッケージ1)は、図15に示されるように所定個数(図15は2を例示)直列接続される。これによって、図13A等で模式的に示した第1LED22群Aと第2LED群22Bとが逆並列接続されたLEDモジュール(発光モジュール)を得ることができる。
The white LEDs 8 (package 1) shown in FIG. 14 are connected in series in a predetermined number (FIG. 15 illustrates 2) as shown in FIG. Thereby, an LED module (light emitting module) in which the first LED 22 group A and the
ここで、LEDチップ703の基板702への実装について、図17に基づいて説明する。基板702は、LEDチップ703を含む白色LED708を保持するための基部であり、メタルベース部材702A、メタルベース部材702A上に形成された絶縁層702D、および絶縁層702D上に形成された対配線720c、720dを有している。LEDチップ703は、相対する底面および上面に一対の電極であるp電極及びn電極を有しており、対配線720cの上面に、AuSnの共晶半田705を介してLEDチップ703の底面側の電極が接合されている。LEDチップ703の上面側の電極は、金属製のワイヤ706によって、もう一方の対配線720dに接続されている。これらの対配線720c、720dの対で、図13Bに示される一対の配線720Aあるいは720Bをなし、各分割領域部の4個のLEDチップ703への電力供給が行われる。
Here, the mounting of the
なお、LEDチップ703と基板702の一対の対配線720c、720dとの電気的接続は、図17に示す形態に限られず、LEDチップ703における電極の組の配置に応じて適宜方法で行なうことができる。例えば、LEDチップ703の片面のみに電極の組が設けられている場合は、電極が設けられている面を上に向けてLEDチップ703を設置し、各組の電極と各対配線720c、720dとを例えば金製のワイヤ706でそれぞれ接続することによって、対配線720c、720dとLEDチップ703とを電気的に接続することができる。また、LEDチップ703がフリップチップ(フェースダウン)の場合は、LEDチップ703の電極と対配線720c、720dとを金バンプや半田で接合することによって電気的に接続することができる。
Note that the electrical connection between the
ここで、LEDチップ703は、後述する蛍光部714A、714B(包括的に蛍光部714と称する場合もある。)を励起するものである。中でも、GaN系化合物半導体を使用したGaN系LED素子であることが好ましい。なぜなら、紫外〜青の光を発するのに、発光出力や外部量子効率が格段に大きく、後述の蛍光体と組み合わせることによって、非常に低電力で非常に明るい発光が得られるからである。GaN系LED素子においては、Inを含む発光層、例えば、AlxGayInzN発光層、またはInxGayN発光層を有しているものが好ましい。よく知られていることであるが、発光波長が紫〜青の場合は、発光層をInxGayN井戸層を備えた多重量子井戸構造とし、この井戸層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造とすると、発光効率が特に高くなる。
Here, the
図17に示すように、基板707上には、このLEDチップ703から発せられる光の
一部を吸収して異なる波長の光を発する複数あるいは単独の蛍光体及び前記蛍光体を封止する透光性材料を含有する蛍光部714が、LEDチップ703を覆って設けられている。尚、図15ではリフレクタ710の記載は省略されているが、このような形態もパッケージから構成される白色LEDの一形態となり得る。LEDチップ703から発せられた光の一部は、蛍光部714内の発光物質(蛍光体)に励起光として一部又は全部が吸収される。より具体的に白色LED8における蛍光部について図16に基づいて説明すると、分割領域部712Aにおいては、蛍光部714AがLEDチップ703Aを覆い、且つその蛍光部714Aは分割開口部713Aにて露出される。また、分割領域部712Bにおいては、蛍光部714BがLEDチップ703Bを覆い、且つその蛍光部714Bは分割開口部713Bにて露出される。従って、各蛍光部714A,714Bからの出力光は、各分割開口部から外部に出射される。
As shown in FIG. 17, on the substrate 707, a plurality of or single phosphors that absorb a part of the light emitted from the
白色LED708は、白色光を出力することを目的とし、特に、白色LED708の発光色が、UCS(u、v)表色系(CIE1960)のuv色度図において、黒体輻射軌跡からの偏差duvができるだけ小さくなるように、好ましくは−0.02≦duv≦0.02を満たすように、LEDチップ703と蛍光体の組み合わせを選択する。尚、本実施形態における黒体輻射軌跡からの偏差duvは、JIS Z8725(光源の分布温度
及び色温度・相関色温度の測定方法)の5.4項の備考の定義に従う。但し、黒体輻射軌跡は絶対的な基準ではない。人工的な規格に応じた発光色(人為的に定められた基準光からの偏差で規格化された発光色)が要求される場合がある。
The
LEDチップ703の発光波長が紫外または紫の場合は、蛍光部714によりRGBの3原色または、BY、RGなどの補色関係にある波長の光を発生させることにより、白色光を得る。LEDチップ703の発光波長が青の場合には、蛍光部14によりYまたは、RGの光を発生させ、LEDチップ703の発光との混色により白色光を得る。
When the light emission wavelength of the
以上説明した実施形態における構成は、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜組み合わせることができる。 The configurations in the embodiments described above can be combined as appropriate without departing from the object of the present invention.
T1〜T4・・・端子
400・・・商用電源母線
401・・・照明装置用給電線
402・・・照明装置用の引き込み線
403・・・仮想線
404,404A,406・・・延長用の給電線
410・・・調光装置(調光ボックス)
412・・・直流電源供給回路(電源回路)
413・・・制御回路
414,415・・・直流電源供給線
416・・・操作部
416A,416B・・・操作ダイヤル
417・・・操作量検出部(信号生成器)
417A,417B・・・可変抵抗器
418,419・・・信号線
420・・・制御装置
421・・・発振子
430・・・駆動装置
431・・・駆動論理回路
432・・・駆動回路
500・・・同期駆動電源装置(中継装置)
501・・・絶縁回路
501A・・・第1フォトカプラ
501B・・・第2フォトカプラ
502・・・波形整形部
502A・・・第1コンパレータ
502B・・・第2コンパレータ
503・・・全波整流回路
T1-T4 ... terminal 400 ... commercial
412 ... DC power supply circuit (power circuit)
413:
417A, 417B ...
501 ...
Claims (10)
前記中継装置は、
前記調光装置から前記第1給電線へ出力された、前記LED照明装置へ供給すべきパルス状駆動電流を検出する段間結合回路と、
直流電源と、
前記段間結合回路で検出された前記パルス状駆動電流を制御信号とし、前記直流電源からの直流電流を用いて、前記第1給電線を流れる前記パルス状駆動電流の波形と相似形のパルス状駆動電流を生成し前記第2給電線に出力する駆動装置と
を含むLED照明システム。 An LED lighting device, a dimming device for operating a lighting state of the LED lighting device, connected via a pair of first feeding lines for supplying a driving current to the LED lighting device, and the first An LED illumination system including one feeder line and a relay device connected to a pair of second feeder lines for supplying a driving current to another LED illumination device,
The relay device is
An interstage coupling circuit that detects a pulsed drive current that is output from the dimmer to the first feeder and is to be supplied to the LED lighting device;
DC power supply,
The pulsed drive current detected by the interstage coupling circuit is used as a control signal, and a pulse shape similar to the waveform of the pulsed drive current flowing through the first power supply line using the direct current from the direct current power source. An LED lighting system including a driving device that generates a driving current and outputs the driving current to the second feeder line.
請求項1に記載のLED照明システム。 2. The LED illumination system according to claim 1, wherein the inter-stage coupling circuit includes an insulation circuit that detects a pulsed drive current flowing through the first power supply line and to be supplied to the LED illumination device in an insulated state.
請求項1又は2に記載のLED照明システム。 The LED illumination system according to claim 1, further comprising a waveform shaping unit that shapes a waveform of the pulsed drive current detected by the interstage coupling circuit into a normal state.
前記駆動電流は、所定周期内において夫々出力される、前記第1LEDと前記第2LEDとの一方に供給すべき正のパルスと、他方に供給すべき負のパルスとを含み、前記所定周期内における正負のパルスのオン時間の長さが前記第1LED及び前記第2LEDの発光によるLEDモジュールの輝度を規定し、前記所定周期内における正のパルスのオン時間と負のパルスのオン時間との比が前記第1LED及び前記第2LEDの発光による前記LEDモジュールの色度を規定する
請求項1から3のいずれか1項に記載のLED照明システム。 The LED lighting device includes an LED module including a first LED and a second LED, which are connected in parallel with opposite polarities and different in chromaticity,
The drive current includes a positive pulse to be supplied to one of the first LED and the second LED, and a negative pulse to be supplied to the other, which are output within a predetermined period, and within the predetermined period The length of the ON time of the positive and negative pulses defines the luminance of the LED module by the light emission of the first LED and the second LED, and the ratio between the ON time of the positive pulse and the ON time of the negative pulse within the predetermined period is 4. The LED illumination system according to claim 1, wherein chromaticity of the LED module is defined by light emission of the first LED and the second LED. 5.
請求項1から4のいずれか1項に記載のLED照明システム。 5. The relay device according to claim 1, further comprising another relay device connected to the second power feed line and connected to a pair of third power feed lines for supplying a driving current to another LED device. The LED illumination system according to claim 1.
請求項1から5のいずれか1項に記載のLED照明システム。 The LED lighting system according to any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of the relay devices are connected to the first power supply line.
各第2給電線に他の前記中継装置が夫々接続された
請求項1から6のいずれか1項に記載のLED照明システム。 A plurality of the second feeder lines are connected in parallel to the driving device,
The LED lighting system according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the other feeders is connected to each of the second feeder lines.
前記第1給電線を流れる、前記LED照明装置へ供給すべきパルス状駆動電流を検出する段間結合回路と、
直流電源と、
前記段間結合回路で検出された前記パルス状駆動電流を制御信号とし、前記直流電源か
らの直流電流を用いて、前記第1給電線を流れる前記パルス状の駆動電流の波形と相似形のパルス状駆動電流を生成し、前記第2給電線へ出力する駆動装置と
を含む中継装置。 A relay device to which two pairs of first power supply lines to which LED lighting devices are connected and two pairs of second power supply lines to which other LED lighting devices are connected are connected,
An interstage coupling circuit that detects a pulsed drive current that flows through the first feeder and is to be supplied to the LED lighting device;
DC power supply,
The pulse-like drive current detected by the interstage coupling circuit is used as a control signal, and a pulse similar to the waveform of the pulse-like drive current flowing through the first feeder line using the DC current from the DC power supply A relay device including a drive device that generates a continuous drive current and outputs the generated drive current to the second feeder line.
請求項8に記載の中継装置。 The relay device according to claim 8, wherein the inter-stage coupling circuit includes an insulation circuit that detects a pulsed drive current flowing through the first feeder and to be supplied to the LED lighting device in an insulated state.
請求項8又は9に記載の中継装置。 The relay apparatus according to claim 8, further comprising a waveform shaping unit that shapes a waveform of the pulsed drive current detected by the interstage coupling circuit into a normal state.
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