JP2012252966A - Led light source luminance adjustment device, luminance adjustment method and led lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED光源の輝度・色調を調整するための輝度調整装置、輝度調整方法及びLED照明装置に関する。 The present invention relates to a luminance adjusting device, a luminance adjusting method, and an LED lighting device for adjusting luminance and color tone of an LED light source.
省エネルギーと環境への配慮の両立する照明機器として、LEDを用いた照明機器が注目を集めている。しかしながら、LEDは半導体素子であり、従来の照明に用いられてきた白熱電球や蛍光灯とは異なる素子であり、LEDを用いた照明機器を設計する場合、動作温度や動作電流の許容範囲は一瞬たりとも超えないようにすると共に、個々のLEDの内在する輝度や色調のばらつきも考慮する必要がある。特に、博物館や美術館での展示物の照明、あるいは建築物等の文化財の照明は、明るさや色調を個別に調整し、更に色再現性も配慮する必要があるため、調光可能な白熱電球やハロゲンランプが多用されておりLED照明への移行は遅々として進んでいない。 Lighting equipment using LEDs is attracting attention as lighting equipment that achieves both energy saving and environmental consideration. However, an LED is a semiconductor element, and is an element different from incandescent bulbs and fluorescent lamps that have been used in conventional lighting. When designing an illumination device using an LED, the allowable range of operating temperature and operating current is instantaneous. In addition, it is necessary to take into account variations in brightness and color tone inherent in individual LEDs. In particular, lighting for exhibits in museums and art galleries, or lighting for cultural properties such as buildings, etc., must be individually adjusted for brightness and color tone, and color reproducibility must be taken into account. And halogen lamps are frequently used, and the transition to LED lighting is not progressing slowly.
これは、大多数のLED照明装置は交流を直流に一旦変換、内部は直流で動作している事、白熱電球用の輝度制御を行う機器と前述のLED照明装置を接続しても、交流の入力電圧を位相制御によりその一部分のみを供給する事により平均電力を制御する方法の為、LED照明機器内の電源は交流入力電圧がある範囲迄は正常に動作するが、その範囲を超えると全く動作しなくなる為に調光は元々出来ない事、LEDの調光ばらつきはLEDを選別して組み立てている為に現場での調整等が出来ない等の理由によるものである。しかしながら、白熱電球用の輝度制御を行うように、手軽で容易に実現が可能な輝度や色調・色温度の調整を実現できる方法が求められている。 This is because the majority of LED lighting devices once convert AC to DC, the inside is operating with DC, and even if the device that controls the brightness for incandescent lamps is connected to the LED lighting device described above, AC Due to the method of controlling the average power by supplying only a part of the input voltage by phase control, the power supply in the LED lighting device operates normally up to a certain range of AC input voltage. The reason is that dimming cannot be performed originally because it does not operate, and the dimming variation of the LED is due to reasons such as the fact that the LED is sorted and assembled, so that it cannot be adjusted in the field. However, there is a need for a method that can realize brightness, color tone, and color temperature that can be easily and easily realized so as to perform brightness control for incandescent bulbs.
図1に、従来技術によって構成されたLED駆動制御回路の例を示す。図1に示すLED駆動制御回路30は、乗算型のDAC(DAコンバータ)を三段直列に接続した構成となっている。LED駆動制御回路30において、1段目DAC31は全体輝度を調整するために用いられ、2段目DAC32a〜32dは色調等を調整するために用いられ、3段目DAC33a〜33dは、定電流源34a〜34dの出力(すなわち、白・赤・青・緑の各LEDの電流)を設定するために用いられる。制御部35は、制御ソフト、MCU、インタフェースを有し、入力輝度情報にしたがって各DACにデータを設定するよう動作する。
FIG. 1 shows an example of an LED drive control circuit configured according to the prior art. The LED
なお、下記特許文献1は、DACを直列に複数段接続してLEDの輝度・色調の調整を行うように構成されたLED駆動制御回路の一例を示している。 Patent Document 1 below shows an example of an LED drive control circuit configured to adjust the luminance and color tone of an LED by connecting a plurality of DACs in series.
図1に示すようなデジタル方式のLED駆動制御回路において、パルス変調を使用しない場合、多段接続されたDA変換器を用い前段の出力値をDA変換して出力するには、乗算型DA変換器を用いてDA変換器を直列に接続し、最後にDA変換器出力をLED駆動の為の電流値に変換する為、高速で安定な定電流回路を使用する。この手法は、各DA変換器の精度が多くとも数bitと精度が上げられないという問題がある。パルス変調を使用する場合、多段接続されたDA変換器を構築することは困難なため、通常は一段のみDA変換をパルス変調で行うことになり、輝度以外の項目を同時に制御することは困難である。なお、DA変換器の回路ブロックの障害発生時、障害の部位によっては、LED駆動用電流値が大幅に増加するという問題も考えられる。 In the case of not using pulse modulation in the digital LED drive control circuit as shown in FIG. 1, a multi-stage DA converter is used to DA-convert and output the output value of the previous stage using a DA converter connected in multiple stages. In order to convert the DA converter output into a current value for LED driving, a high-speed and stable constant current circuit is used. This method has a problem that the accuracy of each DA converter cannot be increased to several bits at most. When pulse modulation is used, it is difficult to construct a DA converter connected in multiple stages. Usually, only one stage of DA conversion is performed by pulse modulation, and it is difficult to control items other than luminance simultaneously. is there. When a failure occurs in the circuit block of the DA converter, there may be a problem that the LED drive current value increases significantly depending on the failure location.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、上述のような従来の構成によるデジタル方式でのLED駆動制御回路の問題を回避することができると共に、輝度・色調の調整を容易かつ確実に行うことができるLED光源の輝度調整装置、輝度調整方法及びLED照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. That is, the present invention can avoid the problem of the digital LED drive control circuit with the conventional configuration as described above, and can easily and reliably adjust the brightness and color tone of the LED light source. An object is to provide an adjusting device, a luminance adjusting method, and an LED lighting device.
上記課題を解決する為、本発明の一つの側面によれば、複数のLEDを有するLED光源の輝度・色調を調整するためのLED輝度調整装置であって、LED光源の各色のLEDを駆動する各駆動回路と、該各駆動回路の出力電流を制御するよう各駆動回路とそれぞれ接続される複数の個別設定用抵抗とを有する駆動部と、各色のLEDに対応して設けられた複数の色調設定用可変抵抗器と、複数の色調設定用可変抵抗器にそれぞれ接続される複数の定電流源とを有し、複数の色調設定用可変抵抗器を調整することにより複数のLEDの色毎に輝度の調整を行うよう構成された色調設定部と、全体輝度設定用の可変抵抗器と該全体輝度設定用の可変抵抗器に接続された定電流源とからなり該定電流源の出力が色調設定部の複数の定電流源の出力にそれぞれ接続され、全体輝度設定用の可変抵抗器を調整することによりLED光源の輝度を統一的に調整するように構成された全体輝度設定部と、を備え、駆動部の各駆動回路は、全体輝度設定部の定電流源からの出力と色調設定部の各定電流源からの出力とに応じてLED光源の各色のLEDを駆動することを特徴とするLED輝度調整装置が提供される。すなわち、この構成では、各駆動回路の個別設定用抵抗(例えば可変抵抗器の入力)には、色調設定部の各定電流源の出力と全体輝度設定用の定電流源の出力とが接続される構成となり、各駆動回路は、色調設定部の各定電流源の出力と全体輝度設定用の定電流源の出力の合成の電流に応じて各色のLEDを駆動することとなる。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, there is provided an LED brightness adjusting device for adjusting the brightness and color tone of an LED light source having a plurality of LEDs, which drives the LEDs of each color of the LED light source. Each drive circuit, a drive unit having a plurality of individual setting resistors respectively connected to each drive circuit to control the output current of each drive circuit, and a plurality of color tones provided corresponding to the LEDs of each color Each of the LEDs has a setting variable resistor and a plurality of constant current sources connected to the plurality of color tone setting variable resistors, and each of the plurality of LED colors is adjusted by adjusting the plurality of color tone setting variable resistors. A color tone setting unit configured to adjust brightness, a variable resistor for setting overall brightness, and a constant current source connected to the variable resistor for setting overall brightness, the output of the constant current source is color tone Multiple constant current sources in the setting section And an overall brightness setting unit configured to uniformly adjust the brightness of the LED light source by adjusting a variable resistor for overall brightness setting, and each drive circuit of the drive unit includes: There is provided an LED brightness adjusting device that drives each color LED of an LED light source in accordance with an output from a constant current source of an overall brightness setting unit and an output from each constant current source of a color tone setting unit. That is, in this configuration, the output of each constant current source of the color tone setting unit and the output of the constant current source for setting the overall luminance are connected to the individual setting resistor (for example, the input of the variable resistor) of each drive circuit. Each driving circuit drives each color LED in accordance with the combined current of the output of each constant current source of the color tone setting unit and the output of the constant current source for setting the overall luminance.
このような構成によれば、従来の構成によるデジタル方式でのLED駆動制御回路の問題を回避しつつ、輝度・色調の調整を容易かつ確実に行うことができる。 According to such a configuration, it is possible to easily and surely adjust the luminance and the color tone while avoiding the problem of the digital LED drive control circuit according to the conventional configuration.
駆動部の複数の個別設定用の抵抗は、LEDの複数の色に対応して設けられた複数の個別設定用可変抵抗器であっても良い。 The plurality of individual setting resistors of the driving unit may be a plurality of individual setting variable resistors provided corresponding to the plurality of colors of the LEDs.
色調設定部の複数の定電流源、全体輝度設定部の定電流源、及び駆動部の各駆動回路の各々は、オペアンプと、オペアンプの出力に接続された定電流出力用トランジスタと、定電流出力部からオペアンプへの負帰還回路を有するように構成されていても良い。 Each of the plurality of constant current sources of the color tone setting unit, the constant current source of the overall luminance setting unit, and each drive circuit of the driving unit includes an operational amplifier, a constant current output transistor connected to the output of the operational amplifier, and a constant current output It may be configured to have a negative feedback circuit from the unit to the operational amplifier.
全体輝度設定部の定電流源は、さらに、オペアンプの出力に複数の定電流出力用トランジスタが並列に接続されて構成されていても良い。 The constant current source of the overall luminance setting unit may be configured by further connecting a plurality of constant current output transistors in parallel to the output of the operational amplifier.
全体輝度設定部の定電流源は、複数の定電流出力用トランジスタのエミッタにそれぞれ接続された複数のエミッタ抵抗が同じ抵抗値を有するように構成されていても良い。 The constant current source of the overall luminance setting unit may be configured such that a plurality of emitter resistors respectively connected to the emitters of the plurality of constant current output transistors have the same resistance value.
全体輝度設定部の定電流源は、複数の定電流出力用トランジスタのエミッタにそれぞれ接続された複数のエミッタ抵抗のうち少なくとも一つが他のエミッタ抵抗と異なる抵抗値を有するように構成されていても良い。 The constant current source of the overall brightness setting unit may be configured such that at least one of the plurality of emitter resistors connected to the emitters of the plurality of constant current output transistors has a resistance value different from that of the other emitter resistors. good.
上記課題を解決する為、本発明の他の側面によれば、上述のLED輝度調整装置を用いたLED光源の輝度・色調調整方法であって、色設定部の複数の色調設定用可変抵抗器を調節することによってLED光源の色調を調整し、全体輝度設定部の可変抵抗器を調節することによってLED光源の全体的な輝度を調節するLED光源の輝度・色調調整方法が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting the luminance and color tone of an LED light source using the above-described LED luminance adjusting device, wherein a plurality of color tone setting variable resistors of a color setting unit are provided. There is provided a method for adjusting the luminance and color tone of an LED light source, which adjusts the color tone of the LED light source by adjusting, and adjusts the overall luminance of the LED light source by adjusting a variable resistor of the overall luminance setting unit.
このような構成によれば、従来の構成によるデジタル方式でのLED駆動制御回路の問題を回避しつつ、輝度・色調の調整を容易かつ確実に行うことができる。 According to such a configuration, it is possible to easily and surely adjust the luminance and the color tone while avoiding the problem of the digital LED drive control circuit according to the conventional configuration.
本発明の他の側面によって提供されるのは、複数のLEDを有するLED光源の輝度・色調を調整するためのLED輝度調整装置であって、全体輝度を調整するための一つの1段目DACと、一つの1段目DACの出力に接続され、LED光源の複数の色に対応して複数設けられた2段目DACと、複数の2段目DACの出力にそれぞれ接続され、複数の色のLEDをそれぞれ駆動する駆動部と、1段目DACと複数の2段目DACとを制御する制御部と、を備える。 According to another aspect of the present invention, there is provided an LED brightness adjusting device for adjusting the brightness and color tone of an LED light source having a plurality of LEDs, and one first-stage DAC for adjusting the overall brightness. Connected to the output of one first-stage DAC, and connected to the outputs of a plurality of second-stage DACs corresponding to a plurality of colors of the LED light source, and to the outputs of the plurality of second-stage DACs, respectively. And a controller that controls the first-stage DAC and the plurality of second-stage DACs.
このような構成によれば、シンプルな構成でありながらも、輝度・色調の調整を容易かつ確実に行うことができる。 According to such a configuration, it is possible to easily and reliably adjust the luminance and the color tone even though the configuration is simple.
本発明の他の側面によれば、複数のLEDを有するLED光源の輝度・色調を調整するためのLED輝度調整装置であって、LED光源の複数の色に対応して設けられた複数のDACと、複数のDACの出力にそれぞれ接続され、複数の色のLEDをそれぞれ駆動する駆動部と、複数のDACを制御する制御部と、を備えるLED輝度調整装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided an LED brightness adjusting device for adjusting brightness and color tone of an LED light source having a plurality of LEDs, the plurality of DACs provided corresponding to the plurality of colors of the LED light source. And an LED brightness adjusting device that is connected to the outputs of the plurality of DACs and that respectively drives a plurality of color LEDs and a control unit that controls the plurality of DACs.
このような構成によれば、シンプルな構成でありながらも、輝度・色調の調整を容易かつ確実に行うことができる。 According to such a configuration, it is possible to easily and reliably adjust the luminance and the color tone even though the configuration is simple.
本発明の他の側面によれば、LED輝度調整装置を用いた、複数のLEDを有するLED光源の輝度・色調調整方法が提供される。ここで、LED輝度調整回路は、LED光源の複数の色に対応して設けられた複数のDACと、複数のDACの出力にそれぞれ接続され、複数の色のLEDをそれぞれ駆動する駆動部と、複数のDACを制御する制御部とを備える。該方法は、制御部において入力輝度情報を受け、入力輝度情報をDAC用データに変換し、変換されたDAC用データを各DACに設定する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a brightness / color tone adjustment method for an LED light source having a plurality of LEDs using an LED brightness adjustment device. Here, the LED brightness adjustment circuit includes a plurality of DACs provided corresponding to a plurality of colors of the LED light source, and a drive unit that is connected to the outputs of the plurality of DACs and drives the LEDs of the plurality of colors, respectively. A control unit that controls a plurality of DACs. In this method, the control unit receives input luminance information, converts the input luminance information into DAC data, and sets the converted DAC data in each DAC.
このような構成によれば、シンプルな構成でありながらも、輝度・色調の調整を容易かつ確実に行うことができる。 According to such a configuration, it is possible to easily and reliably adjust the luminance and the color tone even though the configuration is simple.
ここで、DAC用データは、次の式によって算出されても良い。
DACデータ=Lm×IL×Lc
ただし、Lmは、非直線性の入力輝度情報を直線性に変換した輝度情報
ILは、各DACの出力に接続されるLEDに流す最大電流
LcはLED輝度補正情報
Here, the DAC data may be calculated by the following equation.
DAC data = Lm × IL × Lc
However, Lm is luminance information obtained by converting non-linear input luminance information into linearity.
IL is the maximum current that flows in the LED connected to the output of each DAC
Lc is LED brightness correction information
本発明の他の側面によれば、電源供給部と、上述のいずれかのLED輝度調整回路と、LED輝度調整回路に接続されたLED光源と、を備えるLED照明装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided an LED illumination device including a power supply unit, any one of the above-described LED brightness adjustment circuits, and an LED light source connected to the LED brightness adjustment circuit.
このような構成によれば、シンプルな構成でありながらも、輝度・色調の調整を容易かつ確実に行うことができる。 According to such a configuration, it is possible to easily and reliably adjust the luminance and the color tone even though the configuration is simple.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図2(a)は、本実施形態による輝度調整回路50の構成を表すブロック図である。輝度調整回路50の出力端には、LED光源(すなわち、赤(R)、緑(G)、青(B)、および白(W)色のLED列)が例えば図2(b)に示すような構成で接続される。この構成により、輝度調整回路50は、輝度および色調を調整可能なLED照明装置として機能する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2A is a block diagram showing the configuration of the
詳細には、輝度調整回路50において、左側の段に並列に配置された4つの定電流源52a、52b、52c、52dは、それぞれ、白色(W)、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)のLED列を定電流駆動する為の回路である。これら4つの定電流源には、4つの可変抵抗器51a、51b、51c、51dが接続され、これら4つの可変抵抗器を調整することによって、各定電流源52a〜52dの出力電流を調整することができるようになっている。
Specifically, in the
可変抵抗器51eに接続された定電流源52eは、LED光源の全体輝度を調整する機能を担う。定電流源52eは、通常は同一の電流値(引き込み電流値)を出力する出力端を4つ有しており(図4参照)、これら4つの出力は、各色の定電流源52a、52b、52c、52dの出力にそれぞれ接続されている。すなわち、可変抵抗器51eを調整することによって、各色のLED列を定電流駆動するための出力電流を同時に調整することができる。したがって、可変抵抗器51eおよび定電流源52eは、全体輝度を調整するための設定部として機能する。
The constant
また、図2(a)に示すように、各色の定電流源52a、52b、52c、52dからの出力は、可変抵抗器53a〜53dの列を介して右側の段の定電流駆動部54a〜54dにそれぞれ接続されている。定電流駆動部54a〜54dは、左側の段の定電流源からの引き込み電流値と可変抵抗器53a〜53dの設定によって定められる入力電圧に応じ、各色のLED列を駆動する。可変抵抗器53a〜53dは、定電流駆動部54a〜54dの出力電流をLEDの定格以内に抑えるための機能を担う。なお、可変抵抗器53a〜53dに色調の補正を行う機能を付加的に持たせても良い。
As shown in FIG. 2A, the outputs from the constant
なお、上述の可変抵抗器として、様々なタイプの特性のもの(調節の回転操作に対して出力が対数曲線、直線、或いは逆対数の特性で変化するもの)を用いることができることに留意する必要がある。よって、輝度の可変量を色毎に制御することもできる。ヒトの目の明るさに対する感度を考慮して(明るい場合は変化量を多くする為に量子化の幅を大きく、暗い場合には変化量を小さくする為に量子化の幅を小さくすること)、可変抵抗器のタイプを選定しても良い。 Note that it is possible to use various types of variable resistors as described above (those whose output changes with a logarithmic curve, a straight line, or an inverse logarithmic characteristic with respect to the adjusting rotation operation). There is. Therefore, the variable amount of luminance can be controlled for each color. Considering the sensitivity to the brightness of the human eye (when bright, increase the amount of quantization to increase the amount of change, and when dark, reduce the amount of quantization to reduce the amount of change) A variable resistor type may be selected.
次に、輝度調整回路50の出力段の定電流駆動部54a〜54dとLED光源(各色のLED列)との接続関係について説明する。図2(a)に示すように各色の定電流駆動部54a〜54dは、それぞれ4本の出力端を有し、4つのLED列を駆動することができるように構成されている。例えば、赤色LED用の定電流駆動部54aは、4つの出力端を有し、この4つの出力端と外部電源57との間に4つのLED列(赤色LEDの列)を接続することができる。図2(b)に示した接続例においては、赤、青、緑、および白のLEDチップが整然と配列されたLED基板81が4段直列接続され、これが一つのLEDブロックとされている。この場合、4つのLEDブロックが構成されることになる。図2(a)に示す出力端のグループ61、62、63、64が、4つのLEDブロックにそれぞれ接続される構成となる。なお、図2(a)に示すように、電源電圧Vccは、例えば外部電源57からの出力に基づきローカルレギュレータ58で生成する構成としても良い。
Next, a connection relationship between the constant
図3は、白色(W)、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)用の各定電流源52a〜52dに用いられる回路の詳細な構成の一例を示す図である。なお、全体輝度制御用の定電流源52eは、オペアンプの出力段にトランジスタを4つ並列に接続した構成となる(図4参照)。図3に示すように定電流源において、オペアンプOP1に対して、電流出力段のトランジスタTR1のエミッタより負帰還を施す。負帰還回路は、抵抗R11及びC11とR12よりなる。この定電流源の前段の可変抵抗器からの出力は、オペアンプOP1の入力端子(+)に入力される。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a detailed configuration of a circuit used in each of the constant
図4に示すように、全体輝度調整用の定電流源52eは、オペアンプOP11の出力に4つの定電流出力用トランジスタTR11〜TR14が並列接続された構成となっている。この構成により、可変抵抗器51eで設定された入力電圧にしたがって、赤、青、緑および白色LED列の駆動電流を同時に調整することができる。なお、図4に例示した回路では、各定電流出力用トランジスタTR11〜TR14のエミッタ抵抗R21〜R24の値は同じであることを想定しているが、これらエミッタ抵抗R21〜R24は異なる値としても良い。これらエミッタ抵抗R21〜R24を異なる値とした場合には、可変抵抗器51eの絞り具合によって色調を変えることも可能となる。例えば、可変抵抗器51eを絞った際に赤色LED用の駆動電流の減衰が少なくなるように赤色LED駆動用のエミッタ抵抗を設定しておけば、可変抵抗器51eを絞るに従って光源としての発光色を赤っぽい色とする等の制御が可能である。或いは、オペアンプへの帰還回路中にサーミスタを配置することで、温度補償回路を実現することも可能である。
As shown in FIG. 4, the constant
各定電流駆動部54a〜54dは、図4に示す回路と同等の構成であっても良い。すなわち、各定電流駆動部54a〜54dは、定電流回路からの出力に定電流駆動用のトランジスタ4つ並列に接続された構成となる。この構成により、例えば、赤色LED用の定電流駆動部54aでは、可変抵抗器53aで設定された入力電圧に応じた出力電流(引き込み電流値)にて、4つの定電流出力用のトランジスタが各赤色LED列を駆動する。
Each of the constant
以上述べたように、本発明の実施形態による輝度調整回路50では、全ての回路ブロックを定電流源で構成し、また、全体輝度制御の定電流源の出力を各色制御用の定電流源の出力に接続する構成としている。したがって、本発明の実施形態による輝度調整回路50によれば、定電圧源等の多段接続に伴う従来の輝度調整回路の問題点を解消しつつ、簡単な構成でありながら輝度、色調等の調整を確実に行うことができる。さらに、輝度調整回路50では、定電流源の周波数特性を上述のように修正をかけている。したがって、輝度調整回路50の出力段からLED光源に至る配線の引き回し等に起因する発振現象等を有効に防止することができると共に、放射ノイズの発生をも抑制することができる。
As described above, in the
なお、本実施形態の輝度調整回路50のような構成を図1に示したような従来のデジタル制御による調光を行う構成と比較すると、次のようなメリットがある。デジタル制御に伴う問題としては、デジタル制御を行う場合には、制御する為のデジタル値をDA変換器等に所定の手順で書き込む必要があるが、この書き込む手順や書き込み情報の準備にかかわる部位に障害が発生した場合、輝度等の調整が全くできなくなるという不利な点があるが、本実施形態の構成によればそのような問題は生じない。なお、デジタル制御に関しては、非直線DA変換は非常に難しく、高精度DA変換器を用いて見掛けの諧調の大きさを変えて非直線化を実現することは可能であるが、元々のDA変換器よりも低諧調となってしまい制御も難しいという不利な点があるが、本実施形態の構成によればそのような問題は生じない。
Compared with the conventional configuration for performing dimming by digital control as shown in FIG. 1, the configuration like the
図5は、本実施形態の輝度調整回路50を使用してLED照明装置90を構成する場合の構成の一例を示すブロック図である。図5に示すように、電源供給部91は、交流電源からの交流電流(商用AC入力)から所定のDC電圧を生成し、輝度調整回路50に供給する。輝度調整回路50は、LED光源92を駆動する。電源供給部91によって、上述の実施形態における60v/700mAの電圧や、Vcc(5V)の電圧が供給される。
FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a configuration when the
以上が本発明の実施形態である。例証として図面を用いて具体的に説明された上記実施形態は、様々な観点で変形することができることに留意する必要がある。例えば、図2(a)に示された右側の段の可変抵抗器53a〜53dは、LED駆動電流が定格に収まるように設定されるのであれば、固定の抵抗に置き換えられても良い。この場合、可変抵抗器の数を更に削減することができる。また、各図に示された抵抗や、容量の値は一例に過ぎず、本発明の範囲内で種々の値を用いることができる。図3に示された定電流回路も、様々な観点で変形例を構成することができる。
The above is the embodiment of the present invention. It should be noted that the above-described embodiment specifically described with reference to the drawings can be modified from various viewpoints. For example, the
また、上述の実施形態では、LED光源は、白色(W)、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)のLEDを用いて白色光を実現するよう構成されているものであるため、輝度調整回路50は、4つの色調調整用の定電流源や駆動部を有する構成となっている。LED光源が、白色光を実現すためのLEDとして他の組み合わせの色のLEDで構成されている場合には、輝度調整回路50の色調調整用の定電流源や駆動部の数はそのLEDの種類に応じた数であれば良い事は理解されるべきである。例えば、LED光源が赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の3種類のLEDからなるものである場合には、輝度調整回路50の色調調整用の定電流源や駆動部の数は3つであればよい。
In the above-described embodiment, the LED light source is configured to realize white light using white (W), red (R), green (G), and blue (B) LEDs. Therefore, the
次に、DAコンバータを用いて輝度調整回路を構成した場合の例を2例説明する。これらの輝度調整回路も、従来のデジタル方式のLED駆動回路における問題点を解消するように構成される。 Next, two examples in which a luminance adjustment circuit is configured using a DA converter will be described. These brightness adjusting circuits are also configured to eliminate the problems in the conventional digital LED driving circuit.
図6は、DAコンバータを2段構成で接続することによって輝度調整回路を実現した場合の例である。図6に示す輝度調整回路100は、アナログ・デジタル混在型と称することができる構成であり、1段目DAC101と、4つの2段目DAC102a〜102dと、可変抵抗器103a〜103dと、定電流源104a〜104dと、制御部105とを有する。制御部105は、制御ソフトウェア、MCU(Micro Controller Unit)、及びインタフェースを有し、インタフェースを介して1段目DAC101、及び2段目DAC102a〜102dと接続される。4つの2段目DAC102a〜102dは、白色(W)、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)のLEDに対応して設けられている。輝度調整回路100において、1段目DAC101は、全体輝度を調整する為に用いられ、4つの2段目DAC102a〜102dは、各色の輝度、すなわち色調を調整する為に用いられる。1段目DAC101の出力は、抵抗を介して各2段目DAC102a〜102dのVref(基準電圧)入力端子に接続される。
FIG. 6 shows an example in which a luminance adjustment circuit is realized by connecting DA converters in a two-stage configuration. The
図6に示すような輝度調整回路100の用途(すなわち、初段のDAC出力に対して更にDA変換を行うような用途)に対しては、一般に乗算型のDAコンバータが用いられるが、次のような事情を考慮し、ここでは通常のタイプの高精度DAコンバータを用いることにする。なお、DAコンバータとしては、直線変換を行うタイプを用いることとする。すなわち、初段DACの出力を多数のDACの入力として扱う必要がある事、また、ヒトの光に対する感度は非直線(対数曲線類似)で明るいとき感度が低く、暗い場合には感度が高いため、DAコンバータも高輝度時は量子化の大きさを大きく、低輝度時には量子化の大きさを小さくする必要がある一方で乗算型DACは高精度といっても8bit程度であるためである。
For the application of the
輝度調整回路100において、右側の段の可変抵抗器103a〜103d及び定電流源104a〜104dは、図2の可変抵抗器53a〜53d及び定電流駆動部54a〜54dに相当するものであり、LED駆動電流を最大定格以内に抑える調整を行うための回路である。制御部105は、入力される輝度情報に基づいて1段目DAC101及び/または2段目DAC102a〜102dに値を設定する。例えば、制御部105は、全体輝度を調整するための入力情報に対しては、1段目DAC101の設定する値を制御し、色調を変更するための入力情報に対しては、2段目DAC102a〜102dに設定する値を制御するように構成される。以上の処理により、全体輝度および色調の調整が実現される。なお、上述の人の光に対する感度が非直線性を有する事に鑑み、各DACは、直線→非直線変換を行うものであっても良い。この場合、見かけ上の量子化の大きさを変えることができる。
In the
図7は、4つDAコンバータを用いることによって輝度調整回路を実現した場合の例である。図7の輝度調整回路110は、全デジタル方式と称することができる構成であり、DAC111a〜111dと、定電流源113a〜113dと、制御部115とを有する。制御部115は、制御ソフトウェア、MCU(Micro Controller Unit)、及びインタフェースを有し、インタフェースを介してDAC111a〜111dに接続され、各DAC111a〜111dに値を設定することができる。また、右側の段の定電流源113a〜113dは、図2の可変抵抗器53a〜53d及び定電流駆動部54a〜54dに相当するものであり、LED駆動電流を最大定格以内に抑える調整を行うための回路である。
FIG. 7 shows an example in which a brightness adjustment circuit is realized by using four DA converters. The
図7の輝度調整回路110において、各DAコンバータとしては1digitの大きさが等しい通常のDAコンバータを使用する。各DAコンバータの精度は、例えば10〜16bit前後で良い。制御部115は、制御部115内部に設けられた内部処理ソフトウェアに従い、例えば、図8に示すフローのように動作する。はじめに、輝度情報の入力を受け付ける(ステップS101)。輝度情報が入力された場合、次に、制御部115は、入力輝度情報(非直線)を直線に変換し、輝度情報Lmを取得する(ステップS102)。次にステップS113では、DACに設定すべきデータ(DACデータ)を次の式に従って求める。
DACデータ=Lm×IL×Lc
ここで、ILは、LEDに流す電流設定情報を表す。ILには、例えばLEDに流す最大電流が設定される。Lcは、LED輝度補正情報を表す。Lcは、LEDの電流と輝度の間の非直線性を考慮して決定される。DACデータは、色情報毎に求められても良い。そして、次にステップS104では、上述のように求められたDACデータを各DAC111a〜111dに書き込む。以上の処理により、全体輝度および色調の調整が実現される。
In the
DAC data = Lm × IL × Lc
Here, IL represents current setting information that flows through the LED. For example, the maximum current that flows through the LED is set in IL. Lc represents LED brightness correction information. Lc is determined in consideration of the non-linearity between the LED current and the luminance. The DAC data may be obtained for each color information. In step S104, the DAC data obtained as described above is written in each of the
50 輝度調整回路
51a〜51e 可変抵抗器
52a〜52e 定電流源
53a〜53d 可変抵抗器
54a〜54d 定電流駆動部
81 LED基板
90 LED照明装置
92 LED光源
100 輝度調整回路
101 1段目DAC
102a〜102d 2段目DAC
103a〜103d 可変抵抗器
104a〜104d 定電流源
105 制御部
110 輝度調整回路
111a〜111d DAC
113a〜113d 定電流源
115 制御部
50
102a-102d 2nd stage DAC
103a to
113a to 113d constant
Claims (14)
前記LED光源の各色のLEDを駆動する各駆動回路と、該各駆動回路の出力電流を制御するよう前記各駆動回路とそれぞれ接続される複数の個別設定用抵抗とを有する駆動部と、
前記各色のLEDに対応して設けられた複数の色調設定用可変抵抗器と、前記複数の色調設定用可変抵抗器にそれぞれ接続される複数の定電流源とを有し、前記複数の色調設定用可変抵抗器を調整することにより前記複数のLEDの色毎に輝度の調整を行うよう構成された色調設定部と、
全体輝度設定用の可変抵抗器と該全体輝度設定用の可変抵抗器に接続された定電流源とからなり、該定電流源の出力が前記色調設定部の複数の定電流源の出力にそれぞれ接続され、前記全体輝度設定用の可変抵抗器を調整することにより前記LED光源の輝度を統一的に調整するように構成された全体輝度設定部と、を備え、
前記駆動部の各駆動回路は、前記全体輝度設定部の定電流源からの出力と前記色調設定部の各定電流源からの出力とに応じて前記LED光源の各色のLEDを駆動すること、を特徴とするLED輝度調整装置。 An LED brightness adjusting device for adjusting the brightness and color tone of an LED light source having a plurality of LEDs,
A drive unit having drive circuits for driving LEDs of each color of the LED light source, and a plurality of individual setting resistors respectively connected to the drive circuits so as to control an output current of the drive circuits;
A plurality of tone setting variable resistors provided corresponding to the LEDs of each color; and a plurality of constant current sources connected to the plurality of tone setting variable resistors, respectively, and the plurality of tone settings A color tone setting unit configured to adjust brightness for each color of the plurality of LEDs by adjusting a variable resistor for use;
It comprises a variable resistor for setting the overall brightness and a constant current source connected to the variable resistor for setting the overall brightness, and the outputs of the constant current sources are respectively output to the plurality of constant current sources of the color tone setting unit. An overall brightness setting unit connected and configured to uniformly adjust the brightness of the LED light source by adjusting the variable resistor for overall brightness setting; and
Each driving circuit of the driving unit drives each color LED of the LED light source according to an output from the constant current source of the overall luminance setting unit and an output from each constant current source of the color tone setting unit; LED brightness adjusting device characterized by this.
請求項1から6のいずれか一項に記載のLED輝度調整回路と、
前記LED輝度調整回路に接続されたLED光源と、
を備えることを特徴とするLED照明装置。 A power supply unit;
LED brightness adjusting circuit according to any one of claims 1 to 6,
An LED light source connected to the LED brightness adjustment circuit;
An LED lighting device comprising:
該LED輝度調整装置は、
前記LED光源の各色のLEDを駆動する各駆動回路と、該各駆動回路の出力電流を制御するよう前記各駆動回路とそれぞれ接続される複数の個別設定用抵抗とを有する駆動部と、
前記各色のLEDに対応して設けられた複数の色調設定用可変抵抗器と、前記複数の色調設定用可変抵抗器にそれぞれ接続される複数の定電流源とを有し、前記複数の色調設定用可変抵抗器を調整することにより前記複数のLEDの色毎に輝度の調整を行うよう構成された色調設定部と、
全体輝度設定用の可変抵抗器と該全体輝度設定用の可変抵抗器に接続された定電流源とからなり該定電流源の出力が前記色調設定部の複数の定電流源の出力にそれぞれ接続され、前記全体輝度設定用の可変抵抗器を調整することにより前記LED光源の輝度を統一的に調整するように構成された全体輝度設定部と、を備え、
前記駆動部の各駆動回路は、前記全体輝度設定部の定電流源からの出力と前記色調設定部の各定電流源からの出力とに応じて前記LED光源の各色のLEDを駆動する構成であり、
該方法は、
前記色設定部の複数の色調設定用可変抵抗器を調節
することによって前記LED光源の色調を調整し、
前記全体輝度設定部の可変抵抗器を調節することによって前記LED光源の全体的な輝度を調節すること、を特徴とするLED光源の輝度・色調調整方法。 A method for adjusting luminance and color tone of an LED light source using an LED luminance adjusting device,
The LED brightness adjusting device
A drive unit having drive circuits for driving LEDs of each color of the LED light source, and a plurality of individual setting resistors respectively connected to the drive circuits so as to control an output current of the drive circuits;
A plurality of tone setting variable resistors provided corresponding to the LEDs of each color; and a plurality of constant current sources connected to the plurality of tone setting variable resistors, respectively, and the plurality of tone settings A color tone setting unit configured to adjust brightness for each color of the plurality of LEDs by adjusting a variable resistor for use;
A variable resistor for setting the overall brightness and a constant current source connected to the variable resistor for setting the overall brightness, and the output of the constant current source is connected to the outputs of the plurality of constant current sources of the color tone setting unit, respectively. And an overall brightness setting unit configured to uniformly adjust the brightness of the LED light source by adjusting the variable resistor for setting the overall brightness, and
Each driving circuit of the driving unit drives each color LED of the LED light source according to an output from the constant current source of the overall luminance setting unit and an output from each constant current source of the color tone setting unit. Yes,
The method
Adjusting the color tone of the LED light source by adjusting a plurality of color setting variable resistors of the color setting unit;
Adjusting the overall brightness of the LED light source by adjusting a variable resistor of the overall brightness setting unit, and adjusting the brightness and color tone of the LED light source.
全体輝度を調整するための一つの1段目DACと、
前記一つの1段目DACの出力に接続され、前記LED光源の複数の色に対応して複数設けられた2段目DACと、
前記複数の2段目DACの出力にそれぞれ接続され、前記複数の色のLEDをそれぞれ駆動する駆動部と、
前記1段目DACと前記複数の2段目DACとを制御する制御部と、を備えることを特徴とするLED輝度調整装置。 An LED brightness adjusting device for adjusting the brightness and color tone of an LED light source having a plurality of LEDs,
One first-stage DAC for adjusting the overall brightness;
A second-stage DAC connected to the output of the one first-stage DAC and provided in a plurality corresponding to a plurality of colors of the LED light source;
Driving units connected to the outputs of the plurality of second-stage DACs, respectively, for driving the LEDs of the plurality of colors;
An LED brightness adjusting apparatus comprising: a control unit that controls the first stage DAC and the plurality of second stage DACs.
請求項9に記載のLED輝度調整回路と、
前記LED輝度調整回路に接続された、複数のLEDを有するLED光源と、
を備えることを特徴とするLED照明装置。 A power supply unit;
LED brightness adjusting circuit according to claim 9,
An LED light source having a plurality of LEDs connected to the LED brightness adjustment circuit;
An LED lighting device comprising:
前記LED光源の複数の色に対応して設けられた複数のDACと、
前記複数のDACの出力にそれぞれ接続され、前記複数の色のLEDをそれぞれ駆動する駆動部と、
前記複数のDACを制御する制御部と、を備えることを特徴とするLED輝度調整装置。 An LED brightness adjusting device for adjusting the brightness and color tone of an LED light source having a plurality of LEDs,
A plurality of DACs provided corresponding to a plurality of colors of the LED light source;
Driving units connected to outputs of the plurality of DACs, respectively, for driving the LEDs of the plurality of colors;
An LED brightness adjusting apparatus comprising: a control unit that controls the plurality of DACs.
請求項11に記載のLED輝度調整回路と、
前記LED輝度調整回路に接続された、複数のLEDを有するLED光源と、
を備えることを特徴とするLED照明装置。 A power supply unit;
The LED brightness adjustment circuit according to claim 11;
An LED light source having a plurality of LEDs connected to the LED brightness adjustment circuit;
An LED lighting device comprising:
前記LED輝度調整回路は、
前記LED光源の複数の色に対応して設けられた複数のDACと、
前記複数のDACの出力にそれぞれ接続され、前記複数の色のLEDをそれぞれ駆動する駆動部と、
前記複数のDACを制御する制御部と、を備え、
該方法は、
前記制御部において入力輝度情報を受け、
前記入力輝度情報をDAC用データに変換し、
変換された前記DAC用データを前記各DACに設定すること、
を特徴とするLED光源の輝度・色調調整方法。 A method for adjusting the luminance and color tone of an LED light source having a plurality of LEDs using an LED luminance adjusting device,
The LED brightness adjustment circuit includes:
A plurality of DACs provided corresponding to a plurality of colors of the LED light source;
Driving units connected to outputs of the plurality of DACs, respectively, for driving the LEDs of the plurality of colors;
A controller that controls the plurality of DACs,
The method
The control unit receives input luminance information,
Converting the input luminance information into DAC data;
Setting the converted DAC data in each DAC;
The brightness | luminance and color tone adjustment method of LED light source characterized by these.
DACデータ=Lm×IL×Lc
ただし、Lmは、非直線性の入力輝度情報を直線性に変換した輝度情報、
ILは、各DACの出力に接続されるLEDに流す最大電流、
LcはLED輝度補正情報、
によって算出されることを特徴とする請求項13に記載のLED光源の輝度・色調調整方法。
The DAC data is represented by the following formula:
DAC data = Lm × IL × Lc
However, Lm is luminance information obtained by converting non-linear input luminance information into linearity,
IL is the maximum current flowing through the LED connected to the output of each DAC,
Lc is LED brightness correction information,
The brightness / color tone adjusting method of the LED light source according to claim 13, wherein the brightness / color tone adjusting method is calculated by:
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JP2011126798A JP2012252966A (en) | 2011-06-06 | 2011-06-06 | Led light source luminance adjustment device, luminance adjustment method and led lighting apparatus |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104994619A (en) * | 2015-06-10 | 2015-10-21 | 晶正照明科技有限公司 | LED driving circuit with high light effect |
KR20160069465A (en) * | 2014-12-08 | 2016-06-16 | 포세온 테크날러지 인코퍼레이티드 | Automatic power controller |
US9622327B1 (en) | 2015-09-22 | 2017-04-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Device and method for testing LED lighting device |
-
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