JP2013069448A - Lighting device and lighting fixture including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源を点灯させる点灯装置およびそれを備えた照明器具に関する。 The present invention relates to a lighting device for lighting a light source and a lighting fixture including the lighting device.
近年、白熱電球や放電灯に代えてLED(Light EmittingDiode)を光源として用いた照明器具が急速に普及してきている。これに伴い、LEDに電力供給してLEDを点灯させるための点灯装置について、低コスト化や高機能化が要求されている。 In recent years, lighting fixtures using LEDs (Light Emitting Diodes) as light sources instead of incandescent bulbs and discharge lamps are rapidly spreading. In connection with this, cost reduction and high functionality are requested | required about the lighting device for supplying electric power to LED and lighting LED.
LEDは白熱電球や放電灯に比べて光色をコントロールしやすいため、LEDを光源とする照明器具としては、シーン(状況)に応じて調光制御や調色制御が可能な器具も開発されている。たとえばRGB(赤、緑、青)の3色のLEDの混色光を出射する照明器具においては、点灯装置は、各色のLEDについて個別に調光制御を行うことにより、比較的高い色再現性(演色性)を実現できる。 Since LEDs are easier to control the light color than incandescent bulbs and discharge lamps, lighting fixtures that use LEDs as light sources have also been developed that can control light control and color control depending on the scene (situation). Yes. For example, in a lighting fixture that emits mixed color light of three colors of RGB (red, green, and blue) LEDs, the lighting device performs dimming control for each color LED individually, so that relatively high color reproducibility ( Color rendering).
この種のLEDの点灯装置における調光制御の方式としては、LEDの点灯と消灯との時間的な割合であるデューティ比を変化させるPWM(Pulse WidthModulation)調光方式が一般的に用いられている。PWM調光方式は、LEDに加える直流電圧の大きさを変化させるDC調光に比べて、線形性が高く、光色も安定しているという利点がある。なお、LEDを光源とする点灯装置では、放電灯を光源として用いる場合のように始動という制御は不要である。 As a dimming control method in this type of LED lighting device, a PWM (Pulse Width Modulation) dimming method that changes a duty ratio, which is a time ratio between turning on and off the LED, is generally used. . The PWM dimming method has an advantage that the linearity is high and the light color is stable as compared with the DC dimming that changes the magnitude of the DC voltage applied to the LED. In addition, in the lighting device using an LED as a light source, control such as starting is unnecessary as in the case where a discharge lamp is used as a light source.
ただし、PWM調光方式を採用した点灯装置は、パルス状の制御信号(PWM信号)に基づいて、LEDに供給する電流を断続するので、瞬間的な光量の変化が生じることになる。ある程度以下の点滅周期であれば、人間の視特性により実際にはLEDの点滅によるちらつきは感じられないはずであるが、人によっては感覚的にちらつきを感じることもある。また、点灯装置がLEDに供給する電流が急激に変化すると、電源に与える負担も大きくなる。 However, since the lighting device adopting the PWM dimming method intermittently supplies the current supplied to the LED based on the pulse-like control signal (PWM signal), an instantaneous light amount change occurs. If the blinking cycle is below a certain level, flickering due to blinking of the LED should not actually be felt due to human visual characteristics, but some people may feel flickering sensuously. In addition, when the current supplied to the LED by the lighting device changes rapidly, the burden on the power supply also increases.
これに対して、PWM調光方式を採用しながらも、調光制御による瞬間的な光量の変化を小さくする照明器具が提案されている(たとえば特許文献1)。特許文献1に記載の照明器具は、PWM制御装置が1以上のLEDが属する複数のLEDグループの各々に対応するPWM信号を出力し、LEDグループ間でPWM信号の位相角を360度/LEDグループ数ずつずらしている。これにより、照明器具は、PWM調光方式による調光を行っても、常に1以上のLEDグループが点灯した状態となり、LEDの点滅による光量の変化量が時間的に均一に分散される。
On the other hand, there has been proposed a luminaire that reduces the instantaneous change in the amount of light by dimming control while adopting the PWM dimming method (for example, Patent Document 1). In the luminaire described in
ところで、LEDの点灯装置に対しては低コスト化が要求されているので、調光機能を持つ点灯装置においては、マイコン(マイクロコントローラ)を用いて複数のLEDを制御することが一般的である。とくに、PWMタイマ機能を持つワンチップマイコンを用いれば、点灯装置は容易にPWM調光制御を実現することができる。 By the way, since cost reduction is requested | required with respect to the lighting device of LED, in the lighting device with a light control function, it is common to control several LED using a microcomputer (microcontroller). . In particular, if a one-chip microcomputer having a PWM timer function is used, the lighting device can easily realize PWM dimming control.
しかし、特許文献1に記載されているような複雑な制御(PWM信号の位相角を360度/LEDグループ数ずつずらす制御)は、専用のタイマ機能を備えたマイコンを必要とし低コスト化の妨げとなるため、点灯装置には採用し難いという問題がある。 However, complicated control as described in Patent Document 1 (control for shifting the phase angle of the PWM signal by 360 degrees / the number of LED groups) requires a microcomputer having a dedicated timer function and hinders cost reduction. Therefore, there is a problem that it is difficult to employ the lighting device.
本発明は上記事由に鑑みて為されており、調光制御による瞬間的な光量の変化を小さく抑えながらも、より簡単な制御で実現可能な点灯装置およびそれを備えた照明器具の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above reasons, and it is an object of the present invention to provide a lighting device that can be realized by simpler control while suppressing a change in instantaneous light amount due to dimming control, and a lighting fixture including the same. And
本発明の点灯装置は、一つの電源から電力供給を受けて、各々に接続された光源を点灯させる複数の点灯回路と、前記複数の前記点灯回路の各々に対して個別に制御信号を出力し、当該制御信号のデューティ比に応じた明るさで前記光源が点灯するように前記点灯回路を調光制御する調光制御回路とを備え、前記調光制御回路は、一定周期で発振出力を発生する発振部と、前記発振出力の周期でアクティブと非アクティブとを繰り返す前記制御信号を前記点灯回路ごとに生成する信号生成部とを有し、前記複数の前記点灯回路を、前記発振出力の1周期の開始から途中まで前記制御信号がアクティブになる第1グループと、当該1周期の途中から終了まで前記制御信号がアクティブになる第2グループとにグループ分けすることを特徴とする。 The lighting device of the present invention receives a power supply from a single power source and outputs a control signal to each of the plurality of lighting circuits for lighting the light sources connected to each of the plurality of lighting circuits. A dimming control circuit for dimming and controlling the lighting circuit so that the light source is lit with brightness according to the duty ratio of the control signal, and the dimming control circuit generates an oscillation output at a constant cycle And a signal generation unit that generates, for each of the lighting circuits, the control signal that repeats active and inactive at a period of the oscillation output, and the plurality of lighting circuits are connected to one of the oscillation outputs. The control signal is grouped into a first group in which the control signal is active from the beginning to the middle of the cycle and a second group in which the control signal is active from the middle to the end of the cycle.
この点灯装置において、前記発振部の出力値は前記一定周期で変化しており、前記信号生成部は、前記発振部の出力値と参照値とを比較し比較結果に応じて前記制御信号のアクティブと非アクティブとを切り替える比較器を前記点灯回路ごとに有することが望ましい。 In this lighting device, the output value of the oscillating unit changes at the fixed period, and the signal generating unit compares the output value of the oscillating unit with a reference value and determines whether the control signal is active according to the comparison result. It is desirable to have a comparator for switching between inactive and inactive for each lighting circuit.
この点灯装置において、前記調光制御回路は、前記第1グループの前記点灯回路で消費される最大電力と、前記第2グループの前記点灯回路で消費される最大電力との差が最小となるようにグループ分けしていることがより望ましい。 In this lighting device, the dimming control circuit is configured to minimize a difference between the maximum power consumed by the lighting circuits in the first group and the maximum power consumed by the lighting circuits in the second group. It is more desirable to group them into groups.
この点灯装置において、前記点灯回路は、前記制御信号の立ち上がりおよび立ち下がりの時点に対して、前記光源への出力変化のタイミングを遅延させる遅延回路を有することがより望ましい。 In this lighting device, it is more preferable that the lighting circuit has a delay circuit that delays the timing of the output change to the light source with respect to the rise and fall times of the control signal.
この点灯装置において、前記点灯回路は、前記制御信号の立ち上がりおよび立ち下がりの時点から、時間経過に伴って前記光源への出力を徐々に変化させるフェード回路を有することがより望ましい。 In this lighting device, it is more preferable that the lighting circuit has a fade circuit that gradually changes the output to the light source as time elapses from the time when the control signal rises and falls.
この点灯装置において、前記調光制御回路は、前記複数の点灯回路の動作状態に応じて前記第1グループおよび前記第2グループのグループ構成を変更することがより望ましい。 In this lighting device, it is more preferable that the dimming control circuit changes the group configuration of the first group and the second group in accordance with an operation state of the plurality of lighting circuits.
この点灯装置において、前記光源は発光ダイオードからなることがより望ましい。 In this lighting device, the light source is more preferably a light emitting diode.
本発明の照明器具は、上記いずれかの点灯装置と、前記光源とを備えることを特徴とする。 The lighting fixture of this invention is equipped with one of the said lighting devices and the said light source, It is characterized by the above-mentioned.
本発明は、調光制御による瞬間的な光量の変化を小さく抑えながらも、より簡単な制御で実現可能になるという利点がある。 The present invention has an advantage that it can be realized by simpler control while suppressing an instantaneous change in light quantity due to light control.
本実施形態の照明器具10は、図1に示すように点灯装置1と光源2とを備えている。この照明器具10は、光源2の光出力を任意に変えることができる調光機能を有しており、たとえば壁スイッチ等の調光操作部の操作に伴って調光信号を生成する調光器3から調光信号を受けて、光源2を調光点灯させる。
The
光源2は、第1の光源21、第2の光源22、第3の光源23を含んでいる。本実施形態では、光源2はLED(Light EmittingDiode:発光ダイオード)からなり、第1の光源21は、直列接続された2個のLED211,212が、同じく直列接続された2個のLED213,214と並列に接続されて構成されている。第2の光源22は直列接続された2個のLED221,222からなり、第3のLED23は直列接続された2個のLED231,232からなる。ここで、第1の光源21としてのLED211〜214の光色は赤色、第2の光源22としてのLED221,222の光色は緑色、第3の光源23としてのLED231,232の光色は青色である。光源2は、これら3色(RGB)の混色光(白色光)を出射するように構成されている。
The
点灯装置1は、各々に接続された光源2を点灯させる第1の点灯回路11、第2の点灯回路12、第3の点灯回路13(以下、各々を特に区別しないときにはまとめて「点灯回路100」という)を備えている。第1の点灯回路11には第1の光源21が接続され、第2の点灯回路12には第2の光源22が接続され、第3の点灯回路13には第3の光源23が接続されている。
The
さらに点灯装置1は、交流電源(商用電源)4からの交流を直流に変換して点灯回路100に供給するAC/DCコンバータ5と、点灯回路100を調光制御する調光制御回路6と、調光器3から調光信号を入力する調光入力部7とを備えている。ここで、AC/DCコンバータ5は、交流電源4と共に点灯回路100に電力供給する電源を構成し、第1〜3の点灯回路11〜13に対して直流電力を供給する。つまり、第1〜3の点灯回路11〜13は、一つの共通の電源から電力供給を受けて、各々に接続された光源2を点灯させる。
Further, the
AC/DCコンバータ5は、交流電源4に接続されるダイオードブリッジからなる整流器51と、整流器51の出力に接続された電力変換回路52と、電力変換回路52の出力に接続された平滑用キャパシタ53とを有している。電力変換回路52は、整流器51で全波整流された電圧を入力として、所定の大きさの直流電圧を発生する。平滑用キャパシタ53は、電力変換回路52の出力を平滑し、点灯回路100に印加する直流電圧V0を発生する。なお、電力変換回路52は、出力電力が低電力(たとえば25W以下)であればフライバック回路方式でよく、絶縁回路構成としてもよい。
The AC /
調光制御回路6は、第1〜3の各点灯回路11〜13に対して個別に制御信号を出力し、各制御信号のデューティ比に応じた明るさで各光源21〜23が点灯するように、PWM(Pulse Width Modulation)調光方式により各点灯回路11〜13を調光制御する。すなわち、調光制御回路6は、Hレベル(アクティブ)とLレベル(非アクティブ)とを周期的(たとえば1kHz)に繰り返す矩形パルス状のPWM信号を制御信号として点灯回路100に出力し、制御信号のデューティ比を変えることにより調光比を変化させる。
The
本実施形態では、調光制御回路6は、マイコン(マイクロコントローラ)からなり、調光入力部7からの信号を基に演算を行い、制御信号の周期やデューティ比(つまり1周期に占めるHレベルの期間の割合)を決定する。調光制御回路6は、制御信号の出力端子を複数有しており、各出力端子に各点灯回路11〜13が個別に接続される。ここでは、調光制御回路6は、第1の点灯回路11に対しては制御信号PWM1を出力し、第2の点灯回路12に対しては制御信号PWM2を出力し、第3の点灯回路13に対しては制御信号PWM3を出力する。調光制御回路6の詳しい構成については後述する。
In the present embodiment, the dimming
調光入力部7は、調光器3からの調光信号を、マイコンからなる調光制御回路6への入力に適した調光信号(図中「DIM」)に変換する。これにより、調光制御回路6は、調光器3から調光入力部7へ入力される調光信号に応じた調光比で、光源21〜23を調光点灯させることができる。調光器3は、たとえばPWM信号や非同期シリアル通信信号を調光信号として点灯装置1に出力する。
The dimming
各点灯回路11〜13は、DC/DCコンバータからなり、それぞれ調光制御回路6から入力される各制御信号PWM1〜PWM3がHレベルの期間に、各々に接続された光源21〜23へ電力(直流)を供給することにより光源21〜23を点灯させる。つまり、各点灯回路11〜13は、調光制御回路6からの制御信号PWM1〜PWM3に応じて光源2への電力供給をオンオフするスイッチング素子(図示せず)を有し、各々に接続された光源21〜23の点灯・消灯(点滅)を切り替える動作を行う。なお、点灯回路100は、制御信号PWM1〜PWM3に応じて断続的に出力される電力を平滑するキャパシタ(図示せず)をさらに有し、平滑後の直流電力を光源2へ供給する構成であってもよい。
Each of the
また、第1〜3の点灯回路11〜13は、制御信号PWM1〜PWM3がHレベルの期間に出力する電力の大きさが一律でなくてもよい。本実施形態においては、第2,3の光源22,23がそれぞれ2個のLEDからなるのに対し、第1の点灯回路11に接続された第1の光源21は4個のLEDからなる。そのため、各LEDでの消費電力が同じであると仮定すると、第1の点灯回路11は、第2,3の各点灯回路12,13の2倍の大きさの電力を光源2に供給することになる。
In addition, the first to
さらに、本実施形態では、点灯回路11〜13は、各々に対応する制御信号PWM1〜PWM3の立ち上がりおよび立ち下がりの時点から、時間経過に伴って光源21〜23への出力電流を徐々に変化させる調整回路110(図1参照)を有している。つまり、調整回路110は、制御信号PWM1〜PWM3が変化してもすぐに光源2への供給電力の変化を変化させるのではなく、供給電力を徐々に変化させるフェード回路として機能し、これにより、光源2の光出力の変化も緩やかになる。また、調整回路110は、フェード回路に限らず、各点灯回路11〜13に対応する制御信号PWM1〜PWM3の立ち上がりおよび立ち下がりの時点に対して、光源2への出力変化のタイミングを所定の遅延時間だけ遅延させる遅延回路として機能してもよい。遅延時間はたとえば数十μs程度である。
Further, in the present embodiment, the
次に、調光制御回路6のより詳しい構成について、図2を参照して説明する。
Next, a more detailed configuration of the dimming
調光制御回路6は、ROMおよびRAMからなるメモリ61と、CPU(Central Processing Unit)62と、調光入力部7に接続されるA/D変換部63と、制御信号PWM1〜PWM3を生成するPWMタイマ8と、各部をつなぐバス64とを有している。
The dimming
メモリ61は、フレッシュメモリ(フラッシュROM)、EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory)などで構成されている。CPU62は、各種の演算処理を行う。A/D変換部63は、調光入力部7から入力される調光信号DIMをデジタル値に変換し、バス64を介してメモリ61に格納する。
The
PWMタイマ8は、マイコンからなる調光制御回路6にもともと備わっている機能であって、ここでは広範囲の調光を実現するために16ビット程度の分解能を持つPWMタイマを採用する。このPWMタイマ8は、一定周期で発振出力を発生する発振部81と、発振部81からの発振出力の周期でHレベルとLレベルとを繰り返す制御信号PWM1〜PWM3を点灯回路11〜13ごとに生成する信号生成部82とを有している。
The
発振部81は、メインカウンタ811と、メイン比較器812と、メインレジスタ813とを有しており、メインカウンタ811のカウント値を発振出力として信号生成部82に出力する。具体的には、メインカウンタ811は、クロックCLKによってカウントアップし、メイン比較器812からのクリア信号(図中「CLEAR」)によってカウント値をリセットする。
The
メイン比較器812は、メインカウンタ811のカウント値とメインレジスタ813に格納されているインターバル値INTとを比較し、メインカウンタ811のリセットのタイミングを決定する。つまり、メインカウンタ811のカウント値がインターバル値INTに達すると、メイン比較器812はクリア信号を出力しメインカウンタ811のカウント値を“0”にリセットする。これにより、メインカウンタ811は“0”〜“INT”の範囲でカウント値のカウントアップを繰り返し、カウント値が一巡してメイン比較器812がクリア信号を出力する周期によって発振出力の周期(一定周期)が決定する。
The
信号生成部82は、発振部81の出力値(メインカウンタ811のカウント値)と参照値とを比較し、比較結果に応じて制御信号を切り替える比較器(第1の比較器821、第2の比較器822、第3の比較器823)を点灯回路11〜13ごとに有している。ここでは、第1の比較器821が第1の点灯回路11に対応し、第2の比較器822が第2の点灯回路12に対応し、第3の比較器823が第3の点灯回路13に対応する。さらに信号生成部82は、第1〜3の比較器821〜823に対応して、制御信号PWM1〜PWM3の極性(HレベルかLレベルか)を設定する第1〜3の極性設定部831〜833と、参照値を格納した第1〜3のレジスタ841〜843とを備えている。
The
第1の比較器821は、発振部81の出力値(以下、「発振出力値」という)と第1のレジスタ841に格納されている第1の参照値REF1とを比較し、比較結果を第1の極性設定部831に出力する。第1の極性設定部831は、第1の比較器821の比較結果に応じて第1の点灯回路11に制御信号PWM1を出力しており、第1の比較器821からの入力をそのままの極性で出力するかあるいは反転して出力するかを決定する。本実施形態では、第1の極性設定部831はバッファからなり、発振出力値が参照値REF1に達することにより第1の比較器821の出力がHレベルになると、第1の点灯回路11に出す制御信号PWM1をHレベルにする。
The
第2の比較器822は、発振出力値と第2のレジスタ842に格納されている第2の参照値REF2とを比較し、比較結果を第2の極性設定部832に出力する。第2の極性設定部832は、第2の比較器822の比較結果に応じて第2の点灯回路12に制御信号PWM2を出力しており、第2の比較器822からの入力をそのままの極性で出力するかあるいは反転して出力するかを決定する。本実施形態では、第2の極性設定部832はインバータからなり、発振出力値が参照値REF2に達することにより第2の比較器822の出力がHレベルになると、制御信号PWM2をLレベルにする。
The
第3の比較器823は、発振出力値と第3のレジスタ843に格納されている第3の参照値REF3とを比較し、比較結果を第3の極性設定部833に出力する。第3の極性設定部833は、第3の比較器823の比較結果に応じて第3の点灯回路13に制御信号PWM3を出力しており、第3の比較器823からの入力をそのままの極性で出力するかあるいは反転して出力するかを決定する。本実施形態では、第3の極性設定部833はインバータからなり、発振出力値が参照値REF3に達することにより第3の比較器823の出力がHレベルになると、制御信号PWM3をLレベルにする。
The
ここにおいて、第1〜3のレジスタ841〜843に格納される第1〜3の参照値REF1〜REF3は、いずれもインターバル値INTより小さい値であって、制御信号PWM1〜PWM3のデューティ比を決定する値である。すなわち、上記構成において、信号生成部82は、発振部81の発振出力値(メインカウンタ811のカウント値)が参照値REF1〜REF3のいずれかに達する度に、制御信号PWM1〜PWM3のいずれかについてHレベルとLレベルとを切り替える。
Here, the first to third reference values REF1 to REF3 stored in the first to
具体的には、参照値REF1が点灯回路11に出す制御信号PWM1のデューティ比を決定し、参照値REF2が点灯回路12に出す制御信号PWM2のデューティ比を決定し、参照値REF3が点灯回路13に出す制御信号PWM3のデューティ比を決定する。そのため、各制御信号PWM1〜PWM3における1周期(発振出力の1周期)に占めるHレベルの期間の割合(デューティ比)は、第1〜3の各参照値REF1〜REF3の値によってそれぞれ決定されることになる。
Specifically, the duty ratio of the control signal PWM1 that the reference value REF1 outputs to the
ところで、本実施形態では、調光制御回路6は、複数の点灯回路11〜13を、発振出力の1周期の開始から途中まで制御信号がアクティブになる第1グループと、同1周期の途中から終了まで制御信号がアクティブになる第2グループとにグループ分けする。すなわち、発振出力は周期的であるから、その1周期の開始と終了とはイコールであり、本実施形態では、メインカウンタ811のカウント値が“INT”に達して“0”にリセットされるときをもって1周期の開始あるいは終了とする。
By the way, in this embodiment, the dimming
本実施形態においては、信号生成部82は、上述のように第1〜3の比較器821〜823にて発振出力値と参照値REF1〜REF3とを比較して、その比較結果に対応する制御信号PWM1〜PWM3の極性を極性設定部831〜833にて設定している。したがって、発振出力の1周期の開始から発振出力値が各参照値REF1〜REF3に達するまでの期間は、比較器821〜823の出力はいずれもLレベルである。この期間に制御信号PWM1〜PWM3をアクティブ(Hレベル)にするか非アクティブ(Lレベル)にするかは、各制御信号PW1〜PWM3に対応する極性設定部831〜833が決定する。
In the present embodiment, the
要するに、点灯回路11〜13のうち、比較器821〜823からの入力を反転して出力する極性設定部831〜833に対応する点灯回路は、発振出力の1周期の開始から途中まで制御信号がアクティブになる第1グループに属することになる。一方、点灯回路11〜13のうち、比較器821〜823からの入力をそのまま出力する極性設定部831〜833に対応する点灯回路は、発振出力の1周期の途中から終了まで制御信号がアクティブになる第2グループに属することになる。ここでは、第2,3の極性設定部832,833に対応する第2,3の点灯回路12,13が第1のグループ、第1の極性設定部831に対応する第1の点灯回路11が第2のグループに属している。
In short, among the
次に、上述したように構成される調光制御回路6の動作について、図3を参照して説明する。図3では、横軸を時間軸として、(a)が発振出力値(メインカウンタ811のカウント値)、(b)が制御信号PWM1、(c)が制御信号PWM2、(d)が制御信号PWM3をそれぞれ表している。図3は、第1〜3の参照値REF1〜REF3の大小関係がREF3<REF2<REF1である場合について例示している。なお、以下では発振出力の1周期(時刻t0〜t4)に着目して説明するが、時刻t4以降も調光制御回路6は同様の動作を繰り返す。
Next, the operation of the dimming
発振出力値は、時刻t0で“0”であり、時間経過に伴い徐々に大きくなり(カウントアップし)、時刻t4でインターバル値INTに達して“0”にリセットされる。発振部81は、このように時刻t0〜t4を1周期として一定周期で値が変化する発振出力を出力する。発振出力値は経過時間に比例して増加しており、発振出力は図3(a)に示すようにのこぎり波状の出力(実際には、離散値であるカウンタ値)となる。ここでは、一例としてクロックCLKの周期が25〔ns〕、インターバル値INTが“39999”の場合を想定しており、この場合、発振出力の周期は1〔ms〕、発振出力の周波数は1〔kHz〕となる。
The oscillation output value is “0” at time t0 and gradually increases (counts up) as time elapses, reaches the interval value INT at time t4, and is reset to “0”. The oscillating
この例で、第1の比較器821は、発振出力値が第1の参照値REF1より小さい間は第1の極性設定部831への出力をLレベルとし、発振出力値が第1の参照値REF1に達したときに第1の極性設定部831への出力をLレベルからHレベルに切り替える。たとえば第1の参照値REF1が“30000”であれば、時刻t0から25〔ns〕×30000=750〔μs〕後の時刻t3に、第1の比較器821の出力はLレベルからHレベルに変化する。その後の時刻t4で発振出力値が“0”にリセットされると、それと同時に第1の比較器821の出力はLレベルにリセットされる。第1の極性設定部831は第1の比較器821と同極性の出力を出すので、第1の極性設定部831から第1の点灯回路11へ出力される制御信号PWM1は、図3(b)のように時刻t0〜t3でLレベル、時刻t3〜t4でHレベルになる。
In this example, the
また、第2の比較器822は、発振出力値が第2の参照値REF2より小さい間は第2の極性設定部832への出力をLレベルとし、発振出力値が第2の参照値REF2に達したときに第2の極性設定部832への出力をLレベルからHレベルに切り替える。たとえば第2の参照値REF2が“20000”であれば、時刻t0から25〔ns〕×20000=500〔μs〕後の時刻t2に、第2の比較器822の出力はLレベルからHレベルに変化する。その後の時刻t4で発振出力値が“0”にリセットされると、それと同時に第2の比較器822の出力はLレベルにリセットされる。第2の極性設定部832は第2の比較器822と逆極性の出力を出すので、第2の極性設定部832から第2の点灯回路12へ出力される制御信号PWM2は、図3(c)のように時刻t0〜t2でHレベル、時刻t2〜t4でLレベルになる。
Further, the
同様に、第3の比較器823は、発振出力値が第3の参照値REF3より小さい間は第3の極性設定部833への出力をLレベルとし、発振出力値が第3の参照値REF3に達したときに第3の極性設定部833への出力をLレベルからHレベルに切り替える。たとえば第3の参照値REF3が“12000”であれば、時刻t0から25〔ns〕×12000=300〔μs〕後の時刻t1に、第3の比較器823の出力はLレベルからHレベルに変化する。その後の時刻t4で発振出力値が“0”にリセットされると、それと同時に第3の比較器823の出力はLレベルにリセットされる。第3の極性設定部833は第3の比較器823と逆極性の出力を出すので、第3の極性設定部833から第3の点灯回路13へ出力される制御信号PWM3は、図3(d)のように時刻t0〜t1でHレベル、時刻t1〜t4でLレベルになる。
Similarly, the
要するに、第1の極性設定部831から出力される制御信号PWM1は、発振出力値が“REF1”〜“INT”にある間にHレベルとなり、発振出力値が“0”にリセットされるタイミング(時刻t0,t4)でHレベルからLレベルに立ち下がる。一方、第2の極性設定部832から出力される制御信号PWM2は、発振出力値が“0”〜“REF2”にある間にHレベルとなり、第3の極性設定部833から出力される制御信号PWM3は、発振出力値が“0”〜“REF3”にある間にHレベルとなる。これらの制御信号PWM2,PWM3は、発振出力値が“0”にリセットされるタイミング(時刻t0,t4)でLレベルからHレベルに立ち上がる。
In short, the control signal PWM1 output from the first
次に、調光制御回路6が上述したような制御信号PWM1〜PWM3を出力した場合における点灯装置1の動作について、図4を参照して説明する。図4では、横軸を時間軸として、(a)が制御信号PWM1、(b)が点灯回路11の出力電流I1、(c)が制御信号PWM2、(d)が点灯回路12の出力電流I2、(e)が制御信号PWM3、(f)が点灯回路13の出力電流I3をそれぞれ表している。また、図4(g)は、第1〜3の点灯回路11〜13に対してAC/DCコンバータ5から入力される電流の総和(総電流)I0を表している。なお、以下では発振出力の1周期(時刻t0〜t4)に着目して説明するが、時刻t4以降も点灯装置1は同様の動作を繰り返す。
Next, the operation of the
ここにおいて、第2の光源22と第3の光源23とでは消費電力が同一であって、第1の光源21の消費電力は第2の光源22の2倍である。そのため、制御信号PWM1〜PWM3がHレベルの期間において、第1〜3の各点灯回路11〜13の出力電流I1,I2,I3の関係は、I2=I3=Id(ピーク値)とすると、I1=2Idになる。
Here, the second
第1〜3の点灯回路11〜13は、各々に対応する制御信号PMW1〜PWM3がHレベルの期間に、各々に接続された光源21〜23へ出力電流I1〜I3を供給することにより光源21〜23を点灯させる。ここでは、各点灯回路11〜13はフェード回路として機能する調整回路110を有する。
The first to
図4の例では、発振出力の1周期が開始する時刻t0において制御信号PWM1がLレベルに立ち下がるため、第2グループである第1の点灯回路11は時刻t0〜t10にかけて出力電流I1をピークである“2Id”から“0”へ徐々に減少させる。また、制御信号PWM2,PWM3は時刻t0においてHレベルに立ち上がるため、第1グループである第2,3の各点灯回路12,13は、時刻t0〜t10にかけて出力電流I2,I3を“0”からピークである“Id”へ徐々に増加させる。これにより、時刻t10〜t1においては、第1グループである第2,3の点灯回路12,13が第2,3の光源22,23を点灯させ、総電流I0は“2Id”となる。
In the example of FIG. 4, since the control signal PWM1 falls to the L level at time t0 when one cycle of the oscillation output starts, the
その後の時刻t1において制御信号PWM3がLレベルに立ち下がるため、第3の点灯回路13の出力電流I3は時刻t1〜t11にかけてピークである“Id”から“0”へ徐々に減少し、時刻t11では第3の光源23は消灯する。これにより、時刻t11〜t2においては、第1グループである第2の点灯回路12が第2の光源22を点灯させ、総電流I0は“Id”となる。その後の時刻t2において制御信号PWM2がLレベルに立ち下がるため、第2の点灯回路12の出力電流I2は時刻t2〜t12にかけてピークである“Id”から“0”へ徐々に減少し、時刻t12では第2の光源22は消灯する。これにより、時刻t12〜t3においては、第1〜3の全ての点灯回路11〜13が出力を停止し、総電流I0は“0”となる。
Since the control signal PWM3 falls to the L level at time t1 thereafter, the output current I3 of the
その後の時刻t3において制御信号PWM1がHレベルに立ち上がると、第2グループである第1の点灯回路11の出力電流I1は時刻t3〜t13にかけて“0”からピークの“2Id”へ徐々に増加し、時刻t3〜t13にかけて第1の光源21は徐々に点灯する。これにより、時刻t13〜t4においては、第2グループである第1の点灯回路11が第1の光源21を点灯させ、総電流I0は“2Id”となる。
When the control signal PWM1 rises to H level at time t3 thereafter, the output current I1 of the
さらに、その後の時刻t4において制御信号PWM1がLレベルに立ち下がるため、第2グループである第1の点灯回路11は時刻t4〜t14にかけて出力電流I1を“2Id”から“0”へ徐々に減少させる。一方で、制御信号PWM2,PWM3は時刻t4においてHレベルに立ち上がるため、第1グループである第2,3の各点灯回路12,13は、時刻t4〜t14にかけて出力電流I2,I3を“0”から“Id”へ徐々に増加させる。これにより、発振出力の1周期が終了する時刻t4の前後では、総電流I0はいずれも“2Id”となり変化しないため、AC/DCコンバータ5の負荷変動を抑えることができる。
Further, since the control signal PWM1 falls to the L level at time t4 thereafter, the
以上説明した本実施形態の点灯装置1によれば、複数の点灯回路11〜13は、発振出力の1周期の開始から途中まで制御信号がアクティブになる第1グループと、同1周期の途中から終了まで制御信号がアクティブになる第2グループとにグループ分けされる。すなわち、第1グループの点灯回路100は、発振出力の1周期の開始から途中(発振出力値が各参照値に達する時点)までは光源2を点灯させ、第2グループの点灯回路100は、発振出力の1周期の途中から終了までは光源2を点灯させることになる。これにより、点灯装置1は、発振出力の1周期の中で光源2が点灯する期間を、第1グループと第2グループとでずらすことができる。言い換えれば、点灯装置1は、PWM調光方式を採用しながらも、光源2の点滅による光量の変化量が時間軸方向に分散されることになるので、調光制御による瞬間的な光量の変化を小さくすることができる。
According to the
しかも、調光制御回路6は、1つの発振出力を用いた一般的なPWMタイマ8の機能を用いて、点灯回路100ごとに制御信号の極性を設定するだけで、第1グループと第2グループとに分けることができる。したがって、点灯装置1は、調光制御による瞬間的な光量の変化を小さく抑えながらも、従来の構成に比べてより簡単な制御で実現できる、という利点がある。
In addition, the dimming
また、信号生成部82は、比較器821〜823を点灯回路11〜13ごとに有するので、制御信号PWM1〜PWM3のデューティ比を決定する参照値REF1〜REF3を、点灯回路11〜13ごとに個別に設定することができる。つまり、点灯回路11〜13ごとに、調光比を個別に設定することができ、本実施形態のように光色が異なる光源21〜23を用いる場合、混色光の光色を調節することが可能になる。
Further, since the
さらに、本実施形態では、複数の点灯回路11〜13は、第1グループの点灯回路12,13で消費される最大電力と、第2グループの点灯回路11で消費される最大電力とが同等になるようにグループ分けされている。これにより、点灯装置1は、発振出力の1周期が終了する時点の前後で、第1〜3の点灯回路11〜13に対してAC/DCコンバータ5から入力される電流の総和(総電流)の変化を抑制でき、AC/DCコンバータ5の負荷変動を効率的に抑えることができる。ただし、複数の点灯回路11〜13は、第1グループの点灯回路12,13で消費される最大電力と、第2グループの点灯回路11で消費される最大電力との差が最小となるようにグループ分けされていればよく、両者が一致することは必須ではない。
Furthermore, in the present embodiment, the plurality of
また、点灯回路11〜13は、各々に対応する制御信号PWM1〜PWM3の立ち上がりおよび立ち下がりの時点から、時間経過に伴って光源21〜23への出力電流を徐々に変化させるフェード回路として機能する調整回路110を有している。そのため、点灯装置1は、AC/DCコンバータ5および点灯回路11〜13の急峻な負荷変動を抑えて回路ストレスを低減することができる。しかも、たとえば制御信号PWM1〜PWM3のタイミングに多少のばらつきが生じても、発振出力の1周期が終了する時点で、第1グループの制御信号PWM2,PWM3と、第2グループの制御信号PWM1とでアクティブの期間が重なることを回避できる。つまり、点灯装置1は、これら制御信号PWM1〜PWM3が全てアクティブになることで第1〜3の点灯回路11〜13に対してAC/DCコンバータ5から入力される電流の総和(総電流)が異常に大きくなることを防止できる。
Further, the
さらにまた、調整回路110が光源2への出力変化のタイミングを遅延時間だけ遅延させる遅延回路として機能する場合には、調光制御回路6は、遅延時間の間にA/D変換部63での入力処理を行うことで、ノイズの影響を受けにくい調光制御が可能である。
Furthermore, in the case where the
なお、上記実施形態では、調光制御回路6がワンチップマイコンで実現される例を示したが、調光制御回路6はアナログ回路で構成されていてもよい。この場合、調光制御回路6は、のこぎり波または三角波状の発振出力を発生する発振部と、発振部の出力値と参照値とを比較する複数の比較器とを備えて構成され、上記実施形態と同様の動作にて、同様の作用効果を奏する。
In the above embodiment, the dimming
また、光源2はLEDに限らず、点灯装置1から電力供給を受けて点灯すればよく、たとえば有機EL(ElectroLuminescence)などであってもよい。さらにまた、複数の光源2は光色が同色であってもよく、光源2、点灯回路100の数も2以上であればよい。
The
ところで、調光制御回路6は、第1〜3の点灯回路11〜13の動作状態に応じて、第1グループおよび第2グループのグループ構成を変更する機能をさらに有していてもよい。ここでいう点灯回路11〜13の動作状態は、調光レベル(調光比)や動作モード(たとえば全点灯、調光点灯、消灯の別)によって変動する点灯回路11〜13の動作の状態を意味している。つまり、この構成では、調光制御回路6は、第1グループおよび第2グループのグループ構成を固定的に決めるのではなく、第1〜3の点灯回路11〜13の動作状態に応じて適宜グループ構成を自動的に変更する。
By the way, the dimming
たとえば、上記実施形態で例示したように第2,3の点灯回路12,13が第1グループ、第1の点灯回路11が第2グループにグループ分けされた状態で、第1の光源21の故障により、第1の点灯回路11が動作を停止した場合を例に説明する。この場合、調光制御回路6は、残りの第2,3の光源22,23を継続して点灯させるべく、第2,3の点灯回路12,13について再度グループ分けを行う。このとき、第3の点灯回路13を第1グループ、第2の点灯回路12を第2グループとするのであれば、調光制御回路6は、第2の点灯回路12に対応する制御信号PWM2のタイミングを変更する。
For example, as illustrated in the above embodiment, the failure of the
すなわち、調光制御回路6は、第2の極性設定部832の出力極性を反転させ、且つインターバル値INTと参照値REF2との差(INT−REF2)を新たな参照値REF2とする処理を行うことで、制御信号PWM2のタイミングを変更する。具体的には、調光制御回路6は、第2の極性設定部832の設定を第2の比較器822からの入力をそのままの極性で出力する設定に変更し、且つ新たな第2の参照値REF2を演算して第2のレジスタ842に格納されている参照値REF2を更新する。
That is, the dimming
これにより、点灯装置1は、第1〜3の点灯回路11〜13の動作状態が変化しても、点灯回路11〜13のグループ構成を見直すことによって、光源2の点滅による光量の変化量を時間軸方向に分散させた状態を維持することができる。
Thereby, even if the operating state of the 1st-3rd lighting circuits 11-13 changes, the
1 点灯装置
4 交流電源(電源)
5 AC/DCコンバータ(電源)
6 調光制御回路
10 照明器具
11〜13,100 点灯回路
21〜23,2 光源
81 発振部
82 信号生成部
110 調整回路(遅延回路、フェード回路)
211〜214,221,222,231,232 LED(発光ダイオード)
821〜823 比較器
PWM1〜PWM3 制御信号
1 lighting device 4 AC power supply
5 AC / DC converter (power supply)
6 dimming
211 to 214, 221, 222, 231, 232 LED (light emitting diode)
821-823 Comparator PWM1-PWM3 Control signal
Claims (8)
前記調光制御回路は、一定周期で発振出力を発生する発振部と、前記発振出力の周期でアクティブと非アクティブとを繰り返す前記制御信号を前記点灯回路ごとに生成する信号生成部とを有し、前記複数の前記点灯回路を、前記発振出力の1周期の開始から途中まで前記制御信号がアクティブになる第1グループと、当該1周期の途中から終了まで前記制御信号がアクティブになる第2グループとにグループ分けすることを特徴とする点灯装置。 A plurality of lighting circuits for receiving power supply from one power source and lighting the light sources connected to each of the plurality of lighting circuits, individually outputting a control signal to each of the plurality of lighting circuits, and a duty ratio of the control signal A dimming control circuit for dimming and controlling the lighting circuit so that the light source is lit at a brightness according to
The dimming control circuit includes an oscillating unit that generates an oscillation output at a constant cycle, and a signal generation unit that generates the control signal that repeats active and inactive at the cycle of the oscillation output for each lighting circuit. The first group in which the control signal is active from the start to the middle of one cycle of the oscillation output and the second group in which the control signal is active from the middle to the end of the one cycle. A lighting device characterized by being grouped into two groups.
A lighting fixture comprising: the lighting device according to any one of claims 1 to 7; and the light source.
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