JP2013168383A - Lighting device and illumination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、点灯装置、及びその点灯装置を用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device and a lighting device using the lighting device.
従来の照明装置として、例えば特許文献1には、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードを有する照明ユニットと、照明ユニットの各色の発光ダイオードを駆動し且つその光量(照度)を調整するコントロールユニットとを備え、コントロールユニットに各色毎に設けられている操作部を各々操作することで各色(赤,緑,青)の光量を各別に調整して照明光(混色光)の光色(色温度)を可変とした照明装置が記載されている。 As a conventional lighting device, for example, Patent Document 1 discloses a lighting unit having a red light emitting diode, a green light emitting diode, and a blue light emitting diode, and a control for driving a light emitting diode of each color of the lighting unit and adjusting the light amount (illuminance). Unit, and adjust the light quantity of each color (red, green, blue) separately by operating the operation part provided for each color in the control unit, and the light color (color) of the illumination light (mixed color light) A lighting device with variable temperature is described.
ところで、発光ダイオードを光源とする照明装置(照明器具)は、白熱ランプを光源とする照明装置(照明器具)の代替として使用される場合が多い。ここで、白熱ランプは定格点灯時を100%として調光比(光量)を低下させたとき、図2(a),(b)に示すように光量の低下とともに照明光の色度が黒体軌跡に沿って変化するように色温度も低下する特性を有している。一方、発光ダイオードを調光した場合、光の波長は変化せずに光量のみが変化する特性を有している。 By the way, a lighting device (lighting fixture) using a light emitting diode as a light source is often used as an alternative to a lighting device (lighting fixture) using an incandescent lamp as a light source. Here, when the incandescent lamp reduces the dimming ratio (light quantity) with the rated lighting at 100%, as shown in FIGS. 2A and 2B, the chromaticity of the illumination light becomes black body as the light quantity decreases. The color temperature is also lowered so as to change along the locus. On the other hand, when the light emitting diode is dimmed, the light wavelength does not change and only the light quantity changes.
しかしながら、特許文献1に記載されている従来例では、使用者自らがコントロールユニットの3つの操作部を操作して赤色、緑色、青色の発光ダイオードの光量を各別に調整することで混色光の色温度を設定しなければならず、白熱ランプの光量−色温度特性に近い特性で照明光の光量並びに色温度を変化させることは非常に困難である。 However, in the conventional example described in Patent Document 1, the user himself / herself operates the three operation units of the control unit to adjust the light amounts of the red, green, and blue light-emitting diodes, respectively, thereby changing the color of the mixed color light. The temperature must be set, and it is very difficult to change the light quantity and color temperature of the illumination light with characteristics close to the light quantity-color temperature characteristic of the incandescent lamp.
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、発光ダイオードを光源とする場合においても白熱ランプに近い特性で照明光の光色及び照度を調整することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to adjust the light color and illuminance of illumination light with characteristics close to those of an incandescent lamp even when a light emitting diode is used as a light source.
本発明の点灯装置は、互いに異なる色の光を放射する複数の発光ダイオードを点灯させ、その合成光の色温度と光量を制御する点灯装置であって、色温度と光量を指示する制御信号が外部から入力され、前記制御信号に対応した直流電圧を出力する制御信号入力部と、前記直流電圧を複数の発光ダイオードを駆動するための駆動信号に変換する駆動信号変換部と、前記駆動信号に従い各発光ダイオードを駆動する複数の発光ダイオード駆動部とを具備し、合成光の色温度と光量の関係が、白熱ランプの定格点灯時の色温度以下の範囲において、色温度を横軸、光量を縦軸としたとき、下に凸となるように連動して増減するように制御信号入力部と駆動信号変換部とが色温度と光量の関係を決定することを特徴とする。 The lighting device of the present invention is a lighting device that lights a plurality of light emitting diodes that emit light of different colors and controls the color temperature and light quantity of the combined light, and a control signal that indicates the color temperature and light quantity is provided. A control signal input unit that is input from the outside and outputs a DC voltage corresponding to the control signal, a drive signal conversion unit that converts the DC voltage into a drive signal for driving a plurality of light emitting diodes, and the drive signal A plurality of light emitting diode driving units for driving each light emitting diode, and the relationship between the color temperature of the combined light and the light amount is less than the color temperature at the rated lighting of the incandescent lamp, When the vertical axis is used, the control signal input unit and the drive signal conversion unit determine the relationship between the color temperature and the light amount so as to increase and decrease in conjunction with each other so as to project downward.
この点灯装置において、前記複数の発光ダイオードは、互いに発光色の異なる2種類の発光ダイオードからなることが好ましい。 In this lighting device, the plurality of light emitting diodes are preferably composed of two types of light emitting diodes having different emission colors.
本発明の照明装置は、点灯装置と、互いに異なる色の光を放射し、前記点灯装置によって点灯される複数の発光ダイオードと、人による操作入力を受け付け、前記色温度と光量を指示する前記制御信号を出力する操作入力受付手段とからなることを特徴とする。 The lighting device of the present invention emits light of different colors from the lighting device, the plurality of light emitting diodes that are turned on by the lighting device, and the control that receives the operation input by a person and indicates the color temperature and the light amount It comprises an operation input receiving means for outputting a signal.
本発明の点灯装置及び照明装置は、発光ダイオードを光源とする場合においても白熱ランプに近い特性で照明光の光色及び照度を調整することができるという効果がある。 The lighting device and the lighting device of the present invention have an effect that the light color and illuminance of the illumination light can be adjusted with characteristics close to those of an incandescent lamp even when a light emitting diode is used as a light source.
(実施形態1)
本実施形態の照明装置は、図1(a)に示すように照明光源3と、コントローラ1と、点灯装置に相当する電源ユニット2とで構成されている。照明光源3は、赤色系(R)、緑色系(G)、青色系(B)の3色の発光ダイオード3R,3G,3Bを有している。ここで、各色の発光ダイオード3R,3G,3Bの光色の色度座標がそれぞれ(xR,yR),(xG,yG),(xB,yB)であり、各発光ダイオード3R,3G,3Bの光量がそれぞれYR,YG,YBであるとすれば、混色光である照明光の光色の色度座標(x0,y0)及び光量Y0は、下記の数1で表される。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1A, the illumination device of the present embodiment includes an
ここにおいて、発光ダイオード3R,3G,3Bについては光量YR,YG,YBを変えても光色(光の波長)が変化しないので、発光ダイオード3R,3G,3Bの光量YR,YG,YBの比率を変化させることで混色として得られる照明光(合成光)の光色を変えることができ、また、各発光ダイオード3R,3G,3Bの光量YR,YG,YBの比率を保った状態で光量YR,YG,YBを変化させれば、同一の光色において照明光の光量を変えることができる。発光ダイオード3R,3G,3Bの光量YR,YG,YBは給電量によって決まるから、後述するように電源ユニット2から各発光ダイオード3R,3G,3Bに供給する給電量を増減することで照明光の光色並びに光量を調節することができる。
Here, for the
電源ユニット2は、図1(b)に示すように、コントローラ1から制御信号が入力される制御信号入力部20と、コントローラ1を通じて給電される交流電圧を所望の直流電圧に変換する交流/直流変換部21と、緑色系の発光ダイオード3Gを駆動する緑系LED駆動部22Gと、赤色系の発光ダイオード3Rを駆動する赤系LED駆動部22Rと、青色系の発光ダイオード3Bを駆動する青系LED駆動部22Bと、制御信号入力部20に入力される制御信号を、緑系LED駆動部22G、赤系LED駆動部22R、青系LED駆動部22Bに与えるべき駆動信号に変換する駆動信号変換部23とを備えている。
As shown in FIG. 1B, the
3つの駆動部22G,22R,22Bは全て共通の構成を有するものであって、図1(c)に示すように交流/直流変換部21の高電位側の出力端と発光ダイオード3のアノードとの間に挿入された限流抵抗Rと、発光ダイオード3のカソードにソースが接続されるとともにドレインが交流/直流変換部21の低電位側の出力端(グランド)に接続された電界効果トランジスタからなるスイッチング素子Q1と、駆動信号変換部23から出力される駆動信号を波形整形する波形整形回路とで構成される。この波形整形回路は従来周知のものであって、コレクタが交流/直流変換部21の高電位側の出力端に接続され且つエミッタがスイッチング素子Q1のゲートに接続されたPNP型のバイポーラトランジスタTr1並びにコレクタがスイッチング素子Q1のゲートに接続され且つエミッタがグランドに接続されたNPN型のバイポーラトランジスタTr2からなり、並列接続された2つのトランジスタTr1,Tr2のベースに入力される駆動信号を波形整形してスイッチング素子Q1のゲートに出力する。ここで、駆動信号変換部23ではオンデューティ比が可変である一定周期の矩形波信号からなる駆動信号を出力することにより、駆動部22G,22R,22Bのスイッチング素子Q1をPWM(パルス幅変調)制御して発光ダイオード3G,3R,3Bへの給電量を調節している。
The three
コントローラ1は箱形の合成樹脂成形品からなるハウジング10を有し、ハウジング10の前面に円筒形状の操作部11と電源スイッチの操作釦12が配設されている(図1(a)参照)。電源スイッチ(図示せず)はタンブラスイッチや押釦スイッチからなり、交流電源ACから電源ユニット2への給電経路を開閉するものである。ハウジング10内には操作部11の操作によって抵抗値が変化する可変抵抗器(図示せず)、可変抵抗器の抵抗値をA/D変換するA/D変換器(図示せず)、A/D変換器でデジタル値に変換された抵抗値に基づいて制御信号を生成する制御信号生成部(図示せず)が収納されている。
The controller 1 has a
操作部11はハウジング10に対して約315度(7/4π)の範囲で回動自在に設けられており、前面に形成されているマーク11aが6時の位置にあるときに可変抵抗器の抵抗値が最小値となり、当該マーク11aが4時の位置と5時の位置の中間位置(4時半の位置)にあるときに可変抵抗器の抵抗値が最大値となる。そして、6時の位置と4時半の位置との間で操作部11が時計回り及び反時計回りに回動するときに可変抵抗器の抵抗値が直線的に変化し、当該抵抗値に基づいて操作部11の操作量(マーク11aの位置)を知ることができる。制御信号生成部は、可変抵抗器の抵抗値の最小値から最大値までの値と一対一に対応するオンデューティ比を有した制御信号(PWM信号)を生成して電源ユニット2に出力する。ここで、操作部11の操作量、すなわち、制御信号のオンデューティ比が照明光源3の照明光の光色(色温度)に対応している。
The
電源ユニット2においては、コントローラ1の制御信号生成部から出力される制御信号が、制御信号入力部20によってオンデューティ比(色温度)に対応した電圧レベルの直流電圧信号に変換され、さらに当該直流電圧信号が、駆動信号変換部23にて各色系のLED駆動部22G,22R,22Bに対する駆動信号に変換される。駆動信号変換部23はマイコンとメモリを有しており、直流電圧信号の信号レベル(色温度)、当該色温度に対応する照明光の光色の色度座標(x0,y0)、当該色度座標と対応する各発光ダイオード3R,3G,3Bの光量YR,YG,YBの比率、並びに各発光ダイオード3R,3G,3Bの光量YR,YG,YBの対応関係を表した変換テーブルがメモリに格納され、当該変換テーブルに基づいてマイコンにより直流電圧信号を駆動信号に変換する。
In the
ところで、照明光の光色と光量を互いに独立して調節することが可能ではあるが、従来技術で説明したように白熱ランプを光源とする既存の照明装置からの置き換えを考慮した場合、白熱ランプを調光したときに得られる照度(光量)と光色(色温度)の特性を模擬することが望ましい。 By the way, although it is possible to adjust the light color and the light amount of the illumination light independently of each other, the incandescent lamp is considered when replacing the existing illumination device using the incandescent lamp as the light source as described in the prior art. It is desirable to simulate the characteristics of illuminance (light quantity) and light color (color temperature) obtained when the light is adjusted.
そこで本実施形態では、図2(a)に曲線イで示す白熱ランプの光量−色温度特性と同様に、定格点灯時の白熱ランプの色温度(例えば、一般的なミニハロゲン電球であれば約2800K)以下の範囲において操作部11の操作量に対応して照明光の色温度並びに光量が連動して増減し且つ照明光の色度が黒体軌跡(図2(b)の曲線ロ参照)にほぼ沿って変化するとともに光量が相対的に大きいときの色温度の変化に対して光量が相対的に小さいときの色温度の変化が大きくなるように各発光ダイオード3R,3G,3Bの光量YR,YG,YBを決定している。
Therefore, in the present embodiment, the color temperature of the incandescent lamp at the rated lighting (for example, about a typical mini-halogen bulb is about the same as the light quantity-color temperature characteristic of the incandescent lamp shown by the curve A in FIG. 2A). 2800K) In the following range, the color temperature and the amount of light of the illumination light are increased or decreased in association with the operation amount of the
而して、コントローラ1の操作部11の操作量(マーク11aの位置)に応じて照明光の色温度が定格点灯時の色温度(約2800K)以下の範囲で増減し且つ照明光の色度が黒体軌跡にほぼ沿って変化するとともに光量Y0が相対的に大きいときの色温度の変化に対して光量Y0が相対的に小さいときの色温度の変化が大きくなるように、駆動信号変換部23で制御信号から駆動信号に変換される。
Thus, the color temperature of the illumination light increases or decreases in the range below the color temperature at the rated lighting (about 2800 K) according to the operation amount of the
上述のように本実施形態によれば、操作入力受付手段(コントローラ1の操作部11,可変抵抗器,A/D変換器)で受け付ける操作入力に応じて、電源ユニット2の制御信号入力部20及び駆動信号変換部23が、照明光源3の定格点灯時の色温度(本実施形態では約2800K)以下の範囲において、操作入力の変化に対応して照明光の色温度並びに光量が連動して増減し且つ照明光の色度が黒体軌跡にほぼ沿って変化するとともに光量が相対的に大きいときの色温度の変化に対して光量が相対的に小さいときの色温度の変化が大きくなるように照明光源3の各発光ダイオード3R,3G,3Bの光量を決定するので、照明光源3を発光ダイオードで構成する場合においても白熱ランプに近い特性で照明光の光色及び照度を調整することができる。
As described above, according to the present embodiment, the control
また、図3は電源ユニット2の別の構成を示すブロック図である。この構成においては、制御信号入力部20から出力される直流電圧信号を各色系のLED駆動部22G,22R,22Bに対する駆動信号に変換する駆動信号変換部23の機能が各LED駆動部22G,22R,22Bに搭載され、駆動信号変換部23が省略されている。
FIG. 3 is a block diagram showing another configuration of the
(実施形態2)
本実施形態の照明装置は、図4に示すように実施形態1におけるコントローラ1のハウジング10内に電源ユニット2を内蔵した点に特徴があり、基本的な構成は実施形態1と共通である。よって、実施形態1と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
The illumination device of the present embodiment is characterized in that the
本実施形態においては、操作部11の操作によって抵抗値が変化する可変抵抗器(図示せず)、可変抵抗器の抵抗値をA/D変換するA/D変換器(図示せず)、A/D変換器でデジタル値に変換された抵抗値に基づいて色温度に対応した直流電圧信号を生成するコントローラ入力部24が制御信号入力部20の代わりにハウジング10内に収納されている。但し、コントローラ入力部24から出力される直流電圧信号は実施形態1における制御信号入力部20から出力される直流電圧信号と共通である。また図4(b)では実施形態1で図示を省略していた電源スイッチSWを図示している。
In the present embodiment, a variable resistor (not shown) whose resistance value is changed by operation of the
而して、実施形態1ではコントローラ1と電源ユニット2を別々に設置して給電用の電線と制御信号伝送用の電線で接続する必要があるが、本実施形態ではコントローラ1の設置のみで電線の配線が省略できるという利点がある。
Thus, in the first embodiment, it is necessary to install the controller 1 and the
また、図5はコントローラ1の別の構成を示すブロック図である。この構成においては、コントローラ入力部24から出力される直流電圧信号を各色系のLED駆動部22G,22R,22Bに対する駆動信号に変換する駆動信号変換部23の機能が各LED駆動部22G,22R,22Bに搭載され、駆動信号変換部23が省略されている。
FIG. 5 is a block diagram showing another configuration of the controller 1. In this configuration, the function of the drive
尚、実施形態1,2では照明光源3として赤色系,緑色系,青色系の3色(3種類)の発光ダイオード3R,3G,3Bを用いているが、例えば、白色系と赤色系の2色(2種類)の発光ダイオードを用いて照明光源3を構成し、白色系の発光ダイオードの光量と赤色系の発光ダイオードの光量の比率並びに絶対値を調整することで白熱ランプの光量−色温度特性に近似した特性で光量と色温度を変化させることも可能である。この場合、制御対象の発光ダイオードの個数が減ることで駆動信号変換部23における信号処理が簡素化できるという利点がある。
In the first and second embodiments, the red, green, and blue
1 コントローラ
2 電源ユニット(点灯装置)
3 照明光源
3R 赤色系の発光ダイオード
3G 緑色系の発光ダイオード
3B 青色系の発光ダイオード
11 操作部
20 制御信号入力部
22G 緑系LED駆動部
22R 赤系LED駆動部
22B 青系LED駆動部
23 駆動信号変換部
1
3 Illumination light source 3R Red
Claims (3)
色温度と光量を指示する制御信号が外部から入力され、前記制御信号に対応した直流電圧を出力する制御信号入力部と、前記直流電圧を複数の発光ダイオードを駆動するための駆動信号に変換する駆動信号変換部と、前記駆動信号に従い各発光ダイオードを駆動する複数の発光ダイオード駆動部とを具備し、
合成光の色温度と光量の関係が、白熱ランプの定格点灯時の色温度以下の範囲において、色温度を横軸、光量を縦軸としたとき、下に凸となるように連動して増減するように制御信号入力部と駆動信号変換部とが色温度と光量の関係を決定することを特徴とする点灯装置。 A lighting device that turns on a plurality of light emitting diodes that emit light of different colors and controls the color temperature and light amount of the combined light,
A control signal instructing the color temperature and the amount of light is input from the outside, a control signal input unit that outputs a DC voltage corresponding to the control signal, and the DC voltage is converted into a drive signal for driving a plurality of light emitting diodes. A driving signal conversion unit, and a plurality of light emitting diode driving units for driving each light emitting diode according to the driving signal,
When the color temperature is on the horizontal axis and the light level is on the vertical axis, the relationship between the color temperature of the combined light and the light amount is less than the color temperature when the incandescent lamp is lit. Thus, the control signal input unit and the drive signal conversion unit determine the relationship between the color temperature and the amount of light.
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