JP2015115156A - 駆動装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】繊細且つ自由度が高い調光及び調色を行う駆動装置及び照明装置を提供する。
【解決手段】外部から入力される調光信号に基づき直流発光負荷２を駆動して光の明るさ及び色を変化させる駆動装置１であって、調光信号のデューティと色温度とを対応させて記憶した第１テーブル１２と、調光信号のデューティと第１テーブルの色温度とは異なる色温度とを対応させて記憶した第２テーブル１３と、電源投入時に調光信号のデューティに応じて第１テーブル１２と第２テーブル１３とのいずれかを選択するテーブル選択部１４と、テーブル選択部１４で選択されたテーブルの色温度に基づき調色を行い、直流発光負荷２を駆動させる調色部ＩＮＶとを備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、直流発光負荷に対して調光及び調色を行う駆動装置及び照明装置に関する。

主要な技術的先進国で照明用に使用される電気エネルギーは、各国における総発電量の約１５％に達すると言われ、地球環境問題の観点から電気エネルギーの削減が求められている。このような要求を背景に、従来の照明装置に用いられている白熱電球や蛍光灯よりも消費電力が少なく且つ寿命が長い光源としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）及び有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）といった直流発光デバイスを発光負荷として備える照明装置が注目されている。

さらに近年、非特許文献１に記載されるように、家庭或いはオフィスにおける生産効率の改善に寄与することを目的とし、調光及び調色が可能な室内用照明装置の開発が進められている。調光及び調色とは、照明装置内外からの情報に基づき照明の明るさ及び色を動的に変化させることである。

従来の照明装置として、図１８のように、高周波インバータ（ＨＦＩ）と、高周波インバータ（ＨＦＩ）の出力端子に並列接続され且つ互いに異なる色温度を有する発光ダイオード対（ＬＥＤ１及びＬＥＤ２）と、異なる共振周波数を有する複数の負荷回路（ＳＲＣ１及びＳＲＣ２）と、を備える照明装置が知られている（特許文献１）。従来の照明装置は、高周波インバータ（ＨＦＩ）の動作周波数を変調させることで負荷回路（ＳＲＣ１及びＳＲＣ２）ごとに発光ダイオード（ＬＥＤ１及びＬＥＤ２）への印加電圧を異ならせ、調光及び調色を実現している。

「ＬＥＤ２０１１ 巨大市場の見通しから成長支える技術動向まで」、日経ＢＰ社、２０１１年３月８日発行、第９６頁から第９９頁

特開２００１−３５１７８９号公報

しかしながら、発光ダイオードに流れる電流が正弦波状であるため、従来の照明装置は繊細な調光及び調色が困難である。また、発光ダイオード対ごとに設定される負荷回路の共振周波数によって各発光ダイオード対に印加される電圧のバランスが固定されるため、従来の照明装置は調光及び調色の自由度が低いという問題もある。

本発明は、直流発光負荷に対して繊細且つ自由度が高い調光及び調色が可能な駆動装置及び照明装置を提供する。

本発明の一態様によれば、外部から入力される調光信号に基づき直流発光負荷を駆動して光の明るさ及び色を変化させる駆動装置であって、前記調光信号のデューティと色温度とを対応させて記憶した第１テーブルと、前記調光信号のデューティと前記第１テーブルの色温度とは異なる色温度とを対応させて記憶した第２テーブルと、電源投入時に前記調光信号のデューティに応じて前記第１テーブルと前記第２テーブルとのいずれかを選択するテーブル選択部と、前記テーブル選択部で選択されたテーブルの色温度に基づき調色を行い、前記直流発光負荷を駆動させる調色部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、直流発光負荷に対して繊細且つ自由度が高い調光及び調色が可能な駆動装置及び照明装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置１００の構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態に係る照明装置１００の構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態に係る照明装置１００の実装例を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る照明装置１００の動作を示す波形図である。 本発明の第２の実施形態に係る照明装置２００の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態に係る照明装置２００の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態に係る照明装置２００の動作を示す波形図である。 本発明の第３の実施形態に係る照明装置３００の構成を示す回路図である。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の構成を示す回路図である。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の電球色強調テーブルと昼白色強調テーブルとのＰＷＭ調光信号のデューティと色温度との関係を示す基本特性図である。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の電球色強調テーブルと昼白色強調テーブルとのＰＷＭ調光信号のデューティと色温度との関係を示す実際の特性図である。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の電球色強調テーブルと昼白色強調テーブルとのＰＷＭ調光信号と照度と色温度との関係を示す表である。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の電球色強調テーブルを用いたときの各部の波形図である。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の昼白色強調テーブルを用いたときの各部の波形図である。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の電源投入時のテーブルの選択を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の調光信号のデューティが最大時及び最小時のテーブルの選択処理を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の調光信号のデューティが増加時及び減少時のテーブルの選択処理を示すフローチャートである。 特許文献１に記載される照明装置の構成を示す回路図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（第１の実施形態）
図１乃至３は、本発明の第１の実施形態に係る照明装置１００の構成を示す回路図及び実装例を示す構成図である。本実施形態に係る照明装置１００は、第１の端子（第１の接続点）Ｔ１及び第２の端子（第２の接続点）Ｔ２と、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１及び第２の直流発光デバイスＬＥＤ２からなる直流発光負荷２と、第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２から直流発光負荷２にパルス状の交流電力を出力する駆動装置１と、を備える。また、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１及び第２の直流発光デバイスＬＥＤ２は、互いに異なる色温度を有し且つ交流電流に基づき交互に発光するように構成される。詳細には、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１は第１の端子Ｔ１から第２の端子Ｔ２に向かって流れる電流に応じて第１の色温度の光を放射し、第２の直流発光デバイスＬＥＤ２は第２の端子Ｔ２から第１の端子Ｔ１に向かって流れる電流に応じて第１の色温度と異なる第２の色温度の光を放射する。駆動装置１は、その外部から入力される調光指令に基づき交流電力を制御して直流発光負荷２から出力される光の明るさ及び色を変化させる。

直流発光負荷を備える照明装置１００は、第１及び第２の端子Ｔ１，Ｔ２を介して互いに接続される直流発光負荷の駆動装置１と直流発光負荷２とを備える。

本実施形態に係る駆動装置１は、直流電源ＤＣと、直流発光負荷２に接続される第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２と、第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２からパルス状の交流電力を出力する交流変換部ＩＮＶと、を備え、交流変換部ＩＮＶは該交流電力を制御して直流発光負荷２から出力される光の明るさ及び色を変化させる。駆動装置１は、その内部及び／又は外部で生成される調光指令に応じて制御されたパルス状の所定の交流電力を第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２から出力する。パルス状とは、正弦波と異なり、方形波、鋸歯状波或いは三角波のように電圧等の物理量が短時間において急峻に変化するものを意味する。

本実施形態に係る直流電源ＤＣは、充電池等のバッテリであり、正及び負の出力端子を有し、直流発光負荷２を駆動するために所定の直流電力を正及び負の出力端子から出力する。直流電源ＤＣは、周知の整流平滑回路或いはＳＭＰＳ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ−Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）等の直流変換部を含むように構成されても良く、省略されても良い。

本実施形態に係る交流変換部ＩＮＶは、本発明の調色部に相当し、直流電源ＤＣの正及び負の出力端子に接続される少なくとも１つのスイッチング素子を備えるスイッチングコンバータである。スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子からなる。交流変換部ＩＮＶは、調光指令に基づき少なくとも調色信号を生成し、直流電源ＤＣから出力される直流電力を、直流発光負荷２を駆動するために調色信号に従って所定のパルス状の交流電力に変換して第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２から出力する。交流変換部ＩＮＶは、例えば図２のように、第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２と第３のスイッチング素子Ｑ３と第４のスイッチング素子Ｑ４とを有するフルブリッジコンバータ構成を備える。詳細には、第１のスイッチング素子Ｑ１の一端は直流電源ＤＣの正の出力端子に接続され、第１のスイッチング素子Ｑ１の他端は第１の端子Ｔ１と第２のスイッチング素子Ｑ２の一端とに接続され、第２のスイッチング素子Ｑ２の他端は直流電源ＤＣの負の出力端子に接続される。また、第３のスイッチング素子Ｑ３の一端は直流電源ＤＣの正の出力端子に接続され、第３のスイッチング素子Ｑ３の他端は第２の端子Ｔ２と第４のスイッチング素子Ｑ４の一端とに接続され、第４のスイッチング素子Ｑ４の他端は直流電源ＤＣの負の出力端子に接続される。なお、交流変換部ＩＮＶは、その内部及び／又は外部で生成される調光指令に応じて調光信号及び調色信号を生成し、調光信号及び調色信号に従って所定のパルス状の交流電力に変換しても良い。

本実施形態に係る直流発光負荷２は、少なくとも第１の直流発光デバイスＬＥＤ１と第２の直流発光デバイスＬＥＤ２と第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２とを備える。直流発光負荷２は、駆動装置１から第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２を介して所定のパルス状の交流電力が供給され、該交流電力に応じて所定の光を放射する。さらに直流発光負荷２は、例えば図３のように、プリント基板上に配置された第１及び第２の直流発光デバイスＬＥＤ１及びＬＥＤ２を格納する透光性のケースＣを備える。この場合、交流変換部ＩＮＶは、ケースＣの外部に設置され、外部端子である第１及び第２の端子Ｔ１，Ｔ２を介して直流発光負荷２に接続される。ケースＣは、例えばガラス、樹脂及び金属等の材料からなり、好ましくは従来の直管型蛍光灯或いは電球等のランプと置換可能な形状を有する。また、直流発光負荷２は、ケースＣの接地或いは固定を目的とする少なくとも第３の端子Ｔ３を設けても良い。

本実施形態に係る第１の直流発光デバイスＬＥＤ１は、そのアノード端子が第１の端子Ｔ１に接続され、そのカソード端子が第２の端子Ｔ２に接続され、第１の端子Ｔ１から第２の端子Ｔ２に向かって流れる第１の電流に応じて光を放射する。本実施形態に係る第２の直流発光デバイスＬＥＤ２は、そのアノード端子が第２の端子Ｔ２に接続され、そのカソード端子が第１の端子Ｔ１に接続され、第２の端子Ｔ２から第１の端子Ｔ１に向かって流れる第２の電流に応じて光を放射する。すなわち、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１及び第２の直流発光デバイスＬＥＤ２は、互いに異なる色温度を有し且つ交流電力に基づき交互に発光するように構成される。詳細には、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１と第２の直流発光デバイスＬＥＤ２とは、第１及び第２の端子Ｔ１及びＴ２の間に逆並列に接続される。第１の直流発光デバイスＬＥＤ１は、第１の電流が流れるとき第１の色温度の光を放射するように構成される。第２の直流発光デバイスＬＥＤ２は、第２の電流が流れるとき第２の色温度の光を放射するように構成される。第１の色温度と第２の色温度とは互いに異なる。例えば、本実施形態における第１の色温度は昼光色と呼ばれる５０００Ｋ程度であり、第２の色温度は電球色と呼ばれる３０００Ｋ程度である。なお、第１及び第２の直流発光デバイスＬＥＤ１及びＬＥＤ２の各々は、例えば図３のように、実質的に同一の色温度を有する複数のＬＥＤパッケージが直列に接続されて構成されても良く、複数のＬＥＤパッケージが並列或いは直並列に接続されて構成されても良い。

本実施形態に係る交流変換部ＩＮＶは、第１のスイッチング素子Ｑ１と第４のスイッチング素子Ｑ４とを導通させ、第１の電流を直流発光負荷２に流し、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１を発光させる。また、交流変換部ＩＮＶは、第３のスイッチング素子Ｑ３と第２のスイッチング素子Ｑ２とを導通させ、第２の電流を直流発光負荷２に流し、第２の直流発光デバイスＬＥＤ２を発光させる。また、交流変換部ＩＮＶは、例えば各スイッチング素子を全て遮断させ、第１及び第２の直流発光デバイスＬＥＤ１，ＬＥＤ２を消灯させる。交流変換部ＩＮＶは、上述の動作を繰り返すことで、第１の電流と第２の電流とを直流発光負荷２に供給し、第１及び第２の直流発光デバイスＬＥＤ１，ＬＥＤ２を交互に点灯及び消灯させる。すなわち、交流変換部ＩＮＶは、第１の電流と第２の電流とを制御することで、直流発光負荷２から放射される光の明るさ及び色を変化させる。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る照明装置１００の動作を示す波形図であり、詳細には交流変換部ＩＮＶから第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２との間に出力されるパルス状の交流電力を示す波形図である。図４において、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。本実施形態に係る交流変換部ＩＮＶは、＋４０Ｖ及び−４０Ｖの正電圧ピーク及び負電圧ピークを有する方形波状の交流電力を直流発光負荷２に供給する。交流変換部ＩＮＶから＋４０Ｖの正電圧パルスが出力されるとき、第１の電流が流れ第１の直流発光デバイスＬＥＤ１が発光し、交流変換部ＩＮＶから−４０Ｖの負電圧パルスが出力されるとき、第２の電流が流れ第２の直流発光デバイスＬＥＤ２が発光し、交流変換部ＩＮＶから略ＧＮＤ電位のオフパルスが出力されるとき、第１及び第２の電流は流れずいずれの直流発光デバイスも実質的に発光しない。

図４（ａ）は、交流変換部ＩＮＶから出力される正電圧のパルス幅（出力時間）と負電圧のパルス幅が等しく、且つ、略ＧＮＤ電位の出力時間すなわちオフパルス幅が実質的に設けられていない場合の波形図である。この場合、第１の電流が流れる時間と第２の電流が流れる時間とは等しくなり、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１と第２の直流発光デバイスＬＥＤ２とは互いに等しい時間発光し、直流発光負荷２から所定の明るさ及び色を有する光が放射される。

図４（ｂ）は、交流変換部ＩＮＶから出力される正電圧のパルス幅と負電圧のパルス幅が等しく、且つ、オフパルス幅が設けられた場合の波形図である。この場合、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１と第２の直流発光デバイスＬＥＤ２とは互いに等しい時間発光及び消灯するとともに、消灯時間が設けられることで、直流発光負荷２から放射される光は、図４（ａ）の場合と比べて少なくとも暗くなるように調光される。

図４（ｃ）は、交流変換部ＩＮＶから出力される正電圧のパルス幅が負電圧のパルス幅よりも狭く、且つ、オフパルス幅が設けられた場合の波形図である。この場合、図４（ｂ）の場合に比べ、第１の電流が流れる時間よりも第２の電流が流れる時間が長くなり、第２の直流発光デバイスＬＥＤ２が第１の直流発光デバイスＬＥＤ１よりも長時間発光する。第２の直流発光デバイスＬＥＤ２の発光時間の割合が増大することで、直流発光負荷２から放射される光は、図４（ｂ）の場合と比べて少なくとも第２の色温度に近くなるように調色される。また、消灯時間が長くなることで、直流発光負荷２から放射される光は、図４（ｂ）の場合と比べて少なくとも暗くなるように調光される。

上述のように、駆動部１は、調光指令に基づきパルス状の交流電力の正電圧のパルス幅、負電圧のパルス幅及びオフパルス幅を変調して出力する、すなわち直流発光負荷２をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動する。従って、本実施形態に係る照明装置１００は、直流発光負荷２から出力される光を繊細且つ自由に調光及び調色することができる。

また、本実施形態に係る照明装置１００は、第１の直流発光負荷ＬＥＤ１及び第２の直流発光負荷ＬＥＤ２が、互いに異なる色温度を有し且つ交互に発光するように構成されるため、調光及び調色機能を有する照明装置を比較的簡易な構成によって提供できる。

また、本実施形態に係る照明装置１００は、互いに異なる色温度の光を放射する第１の直流発光負荷ＬＥＤ１及び第２の直流発光負荷ＬＥＤ２が第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２の間に逆並列に接続されるため、調光及び調色機能を有する照明装置を比較的簡易な構成によって提供できる。

また、本実施形態に係る照明装置１００は、交流変換部ＩＮＶと直流発光負荷２とが第１及び第２の出力端子Ｔ１，Ｔ２のみを介して接続される。従って、図３のように、交流変換部ＩＮＶが直流発光負荷２を格納するケースＣの外部に設置される場合、配線構成或いは設置作業が簡易化される。

また、本実施形態に係る照明装置１００は、交流変換部ＩＮＶから交流電力が出力されるため、図３のように、交流変換部ＩＮＶが直流発光負荷２を格納するケースＣの外部に設置される場合、第１及び第２の端子Ｔ１，Ｔ２間の絶縁破壊の信頼性が高くなる。

（第２の実施形態）
図５及び６は、本発明の第２の実施形態に係る照明装置２００の構成を示す回路図である。本実施形態に係る照明装置２００は、駆動装置１内に、交流変換部ＩＮＶに対して機能的な信号を出力するためのマイコンＭＣＵ及びその周辺部品が設けられる点に関して照明装置１００と異なる。また、照明装置２００は、直流電源ＤＣとしてＳＭＰＳが設けられる点に関しても照明装置１００と異なる。

本実施形態に係る直流電源ＤＣは、本発明の調光部に相当し、少なくとも１つのスイッチング素子を備え、例えば＋４０Ｖ及び０Ｖを所定の周波数で繰り返す方形波状の直流電圧パルスを出力するＳＭＰＳであり、直流電圧パルスのデューティ（オン幅）を可変して出力する。直流電圧パルスは、直流電源ＤＣの正及び負の出力端子から、直流電力として交流変換部ＩＮＶに出力されるとともに、調光信号としてマイコンＭＣＵに出力される。直流電圧パルスのデューティは、照明装置２００の外部に設置される調光器３から直流電源ＤＣに出力される調光指令に基づき可変される。また、直流電源ＤＣは、直流発光負荷２に供給される電流又は電圧を検出し所定の直流電力を出力する定電流制御機能又は定電圧制御機能を備えることが好ましい。

本実施形態に係るマイコンＭＣＵは、電源端子ＶＤＤ、接地端子ＶＳＳ及び第１乃至第６の入出力端子ＲＡ０〜ＲＡ５を備える。また、マイコンＭＣＵは、直流電圧パルス（調光信号）に基づき調色部である交流変換部ＩＮＶに出力する調色信号（ＰＷＭ信号）を得るための演算テーブルを有する。電源端子ＶＤＤは周辺部品を介して直流電源ＤＣの正の出力端子に接続され、直流電源ＤＣから電力が供給される。接地端子ＶＳＳは周辺部品を介して接地される。第２の入出力端子ＲＡ１は、周辺部品を介して直流電源ＤＣに接続され、直流電源ＤＣから直流電圧パルスＰＷＭ−ＩＮを受ける。第３の入出力端子ＲＡ２は、周辺部品を介して直流電源ＤＣに接続され、直流電源ＤＣから直流電圧パルスＩＮＴを受ける。第５の入出力端子ＲＡ４は、交流変換部ＩＮＶの入力端子ＩＮに接続され、交流変換部ＩＮＶに調色信号ＰＷＭ−ＯＵＴを出力する。第６の入出力端子ＲＡ５は、交流変換部ＩＮＶのエネーブル端子ＥＮに接続され、交流変換部ＩＮＶにＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。また、第１乃至第６の入出力端子ＲＡ０〜ＲＡ５は、内部プログラムの書き込み用端子として利用されても良い。

図７は、本実施形態に係る照明装置２００の動作を示す波形図である。波形ＤＣ−ＯＵＴは、直流電源ＤＣから出力される直流電圧パルスを示す。波形ＰＷＭ−ＩＮ／ＩＮＴは、マイコンＭＣＵの第２及び第３の入出力端子ＲＡ１及びＲＡ２に入力される直流電圧パルスを示す。波形ＰＷＭ−ＯＵＴは、マイコンＭＣＵの第５の入出力端子ＲＡ４から出力される調色信号を示す。波形ＦＥＴ−ｐｏｓは、交流変換部ＩＮＶの第１及び第４のスイッチング素子Ｑ１及びＱ４をオンオフ制御する第１の制御信号を示す。波形ＦＥＴ−ｎｅｇは、交流変換部ＩＮＶの第２及び第３のスイッチング素子Ｑ２及びＱ３をオンオフ制御する第１の制御信号を示す。波形Ｖｏｕｔは、交流変換部ＩＮＶから第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２との間に出力されるパルス状の交流電力を示す。また、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。

調光器３が、例えば１００Ｈｚのパルス信号からなる調光指令を直流電源ＤＣに出力すると、直流電源ＤＣは、調光指令を受け、調光指令のデューティに基づき例えば６００Ｈｚのパルス信号からなる直流電圧パルスを出力する。直流電源ＤＣから出力される直流電圧パルスは、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４を介して第２及び第３の入出力端子ＲＡ１、ＲＡ２に入力される。マイコンＭＣＵは、直流電圧パルスに含まれる直流電力のデューティに基づき交流変換部ＩＮＶから出力される交流電力の正電圧、負電圧及びオフパルスのパルス幅を決定し、調色信号ＰＷＭ−ＯＵＴを生成して第５の入出力端子ＲＡ４から出力する。また、マイコンＭＣＵは、交流変換部ＩＮＶを動作させるためのエネーブル信号を第６の入出力端子ＲＡ５から出力する。交流変換部ＩＮＶは、マイコンＭＣＵから出力される調色信号ＰＷＭ−ＯＵＴに基づき第１及び第２の制御信号ＦＥＴ−ｐｏｓ及びＦＥＴ−ｎｅｇを生成する。また、交流変換部ＩＮＶは、マイコンＭＣＵから出力されるエネーブル信号を検出すると、第１及び第２の制御信号により各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオンオフ制御し、直流電源ＤＣから出力される直流電力を所定の交流電力に変換して出力することで直流発光負荷２をＰＷＭ駆動する。

上述のような動作により、本実施形態に係る照明装置２００は、調光器３から出力される調光指令に応じて直流発光負荷２をＰＷＭ駆動する。従って、本実施形態に係る照明装置２００は、実施形態１に係る照明装置１００と同様の効果を得ることができる。

また、直流電源ＤＣから出力される直流電圧パルスは、直流電力及び調光信号として出力されるため、直流電力を出力する手段と調光信号を出力する手段とを個別に必要としない。従って、本実施形態に係る照明装置２００は、調光及び調色機能を有する照明装置を比較的簡易な構成によって提供できる。

また、本実施形態に係る照明装置２００は、直流電源ＤＣの外部から入力される調光指令に基づき調光信号及び調色信号を生成して交流電力を出力するため、調光指令及び調色指令を個別に必要としない。従って、調光及び調色機能を有する照明装置を比較的簡易な構成によって提供できる。

また、本実施形態に係る照明装置２００は、直流電源ＤＣから出力される調光信号（直流電圧パルス）に基づき調色信号を生成し、交流変換部ＩＮＶに出力する。すなわち、調光部と調色部とが直列に接続されるため、調光信号と調色信号との間の同期が容易に実現できる。従って、調光に対する調色のばらつきが少ない照明装置を提供できる。

また、本実施形態に係る照明装置２００は、調光器３から出力される調光指令の周波数を所定の周波数に変換して直流電圧パルスを生成可能に構成されるため、調光指令の周波数に関らず直流発光負荷２を高周波駆動できる。従って、既存の調光器を置き換える必要が無く、照明装置の導入が簡易化できる。

（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る照明装置３００の構成を示す回路図である。本実施形態に係る照明装置３００は、直流発光負荷の駆動装置１と直流発光負荷２とが、第１の端子Ｔ１、第２の端子Ｔ２及び第３の端子Ｔ３を介して互いに接続される点に関して照明装置１００と異なる。また、第２の直流発光デバイスＬＥＤ２のカソード端子が第３の端子Ｔ３に接続される点に関しても照明装置１００と異なるが、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１及び第２の直流発光デバイスＬＥＤ２が交流電力に基づき交互に発光するように構成される点では照明装置１００と共通する。

本実施形態に係る照明装置３００において、交流変換部ＩＮＶから＋４０Ｖの正電圧パルスが出力されるとき、第１の端子Ｔ１から第２の端子Ｔ２に向かって第１の電流が流れ第１の直流発光デバイスＬＥＤ１が発光し、交流変換部ＩＮＶから−４０Ｖの負電圧パルスが出力されるとき、第２の端子Ｔ２から第３の端子Ｔ３に向かって第２の電流が流れ第２の直流発光デバイスＬＥＤ２が発光し、交流変換部ＩＮＶから略ＧＮＤ電位のオフパルスが出力されるとき、第１及び第２の電流は流れずいずれの直流発光デバイスも実質的に発光しない。

上述のような動作により、本実施形態に係る照明装置３００は、調光器３から出力される調光指令に応じて直流発光負荷２をＰＷＭ駆動する。

従って、本実施形態に係る照明装置３００は、実施形態１に係る照明装置１００と同様に繊細且つ自由度が高い調光及び調色が可能な照明装置を得ることができる。

（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の構成を示す回路図である。第４の実施形態に係る照明装置４００は、直流発光負荷２と、外部から入力される調光信号に基づき直流発光負荷２を駆動して光の明るさ及び色を変化させる駆動装置１とを備える。駆動装置１は、直流電源ＤＣと、交流変換部ＩＮＶと、マイコンＭＣＵとを有する。

マイコンＭＣＵは、調光信号のデューティと電球色温度とを対応させて記憶した電球色強調テーブル（第１テーブル）１２と、調光信号のデューティと電球色強調テーブル１２の電球色温度とは異なる昼白色温度とを対応させて記憶した昼白色強調テーブル（第２テーブル）１３と、電源投入時に調光信号のデューティに応じて電球色強調テーブル１２と昼白色強調テーブル１３とのいずれかを選択するテーブル選択部１４とを備える。電球色強調テーブル１２と昼白色強調テーブル１３とは、メモリ１１に設けられている。交流変換部ＩＮＶは、テーブル選択部１４で選択されたテーブルの色温度に基づき調色を行い、直流発光負荷２を駆動させる。

図１０は、本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の電球色強調テーブル１２と昼白色強調テーブル１３とのＰＷＭ調光信号のデューティと色温度との関係を示す基本特性図である。図１１は、本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の電球色強調テーブルと昼白色強調テーブルとのＰＷＭ調光信号のデューティと色温度との関係を示す実際の特性図である。

図１０、図１１において、電球色強調テーブル１２は、デューティが４０％から７０％において色温度が比較的低いので、下側に配置され、昼白色強調テーブル１３は、デューティが４０％から７０％において色温度が比較的高いので、上側に配置される。

テーブル選択部１４は、図１０に示すように、調光信号のデューティが上限値付近の例えば９５％に達したときに、電球色強調テーブル１２から昼白色強調テーブル１３に切り替え、調光信号のデューティが下限値付近の例えば５％に達したときに、昼白色強調テーブル１３から電球色強調テーブル１２に切り替える。

また、テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが所定値の例えば１０％以上増加したときに、電球色強調テーブル１２から昼白色強調テーブル１３に切り替え、調光信号のデューティが所定値の例えば１０％以上減少したときに、昼白色強調テーブル１３から電球色強調テーブル１２に切り替える。

直流発光負荷２は、前述したように、互いに異なる色温度を有し且つ並列に接続された第１の直流発光デバイスＬＥＤ１と第２の直流発光デバイスＬＥＤ２とからなる。

図１２は、本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の電球色強調テーブル１２と昼白色強調テーブル１３とのＰＷＭ調光信号と照度と色温度との関係を示す表である。電球色強調テーブル１２及び昼白色強調テーブル１３の各々は、色温度とに対応させて、調光信号のオンデューティの期間を、第１の直流発光デバイスＬＥＤ１を駆動するための第１パルス期間（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）と、第２の直流発光デバイスＬＥＤ２を駆動するのための第２パルス期間（Ｎｅｇａｔｉｖｅ）とに振り分ける割合％を記憶している。

例えば、色温度が２３００Ｋであれば、第１パルス期間（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）は、０％であり、第２パルス期間（Ｎｅｇａｔｉｖｅ）は、１００％である。また、色温度が４７００Ｋであれば、第１パルス期間（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）は、７０％であり、第２パルス期間（Ｎｅｇａｔｉｖｅ）は、３０％である。

テーブル選択部１４は、図１３に示すように、選択された電球色強調テーブル１２の前記割合に基づく第１パルス期間Ｔ２の第１調色制御信号を生成し、選択された電球色強調テーブル１２の前記割合に基づく第２パルス期間Ｔ３の第２調色制御信号を生成する。なお、図１３に示すように、調光信号のオンデューティ期間は、Ｔ１であり、期間Ｔ１は、期間Ｔ２と期間Ｔ３との合計である。

テーブル選択部１４は、図１４に示すように、選択された昼白色強調テーブル１３の前記割合に基づく第１パルス期間Ｔ４の第１調色制御信号を生成し、選択された昼白色強調テーブル１３の前記割合に基づく第２パルス期間Ｔ５の第２調色制御信号を生成する。なお、図１４に示すように、調光信号のオンデューティ期間は、Ｔ４であり、期間Ｔ４は、期間Ｔ５と期間Ｔ６との合計である。

次にこのように構成された第４の実施形態の駆動装置及び照明装置の動作を説明する。まず、図１５のフローチャートを参照しながら、第４の実施形態に係る照明装置４００の電源投入時のテーブルの選択処理を説明する。

まず、電源投入時に初期化を行う（ステップＳ１１）。次に、テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが５０％以上かどうかを判定する（ステップＳ１２）。調光信号のデューティが５０％以上である場合には、テーブル選択部１４は、電球色強調テーブル１２を選択する（ステップＳ１３）。

電球色強調テーブル１２が選択されると、テーブル選択部１４は、色温度に対応させて、調整光信号のオンデューティ期間Ｔ１（図１３に示す）を第１パルス期間（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）と、第２パルス期間（Ｎｅｇａｔｉｖｅ）とに振り分ける割合％を電球色強調テーブル１２から読み出す。

テーブル選択部１４は、図１３に示すように、選択された電球色強調テーブル１２の前記割合に基づく第１パルス期間Ｔ２の第１調色制御信号を生成し、選択された電球色強調テーブル１２の前記割合に基づく第２パルス期間Ｔ３の第２調色制御信号を生成する。

インバータＩＮＶは、図１３に示すように、テーブル選択部１４からの第１調色制御信号に基づきＦＥＴ−ｐｏｓ信号を生成し、このＦＥＴ−ｐｏｓ信号によりスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４とをオンさせて第１の直流発光デバイスＬＥＤ１を駆動し、第２調色制御信号に基づきＦＥＴ−ｎｅｇ信号を生成し、このＦＥＴ−ｎｅｇ信号によりスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３とをオンさせて第２の直流発光デバイスＬＥＤ２を駆動する。図１３に示すように出力Ｖｏｕｔは、期間Ｔ２で６５００Ｋの点灯、期間Ｔ３で２３００Ｋの点灯があり、合計で２７００Ｋの点灯となる。

一方、ステップＳ１２において、調光信号のデューティが５０％未満である場合には、テーブル選択部１４は、昼白色強調テーブル１３を選択する（ステップＳ１４）。昼白色強調テーブル１３が選択されると、テーブル選択部１４は、色温度に対応させて、調整光信号のオンデューティ期間Ｔ４（図１４に示す）を第１パルス期間（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）と、第２パルス期間（Ｎｅｇａｔｉｖｅ）とに振り分ける割合％を昼白色強調テーブル１３から読み出す。

テーブル選択部１４は、図１４に示すように、選択された昼白色強調テーブル１３の前記割合に基づく第１パルス期間Ｔ５の第１調色制御信号を生成し、選択された昼白色強調テーブル１３の前記割合に基づく第２パルス期間Ｔ６の第２調色制御信号を生成する。

インバータＩＮＶは、図１４に示すように、テーブル選択部１４からの第１調色制御信号に基づきＦＥＴ−ｐｏｓ信号を生成し、このＦＥＴ−ｐｏｓ信号によりスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４とをオンさせて第１の直流発光デバイスＬＥＤ１を駆動し、第２調色制御信号に基づきＦＥＴ−ｎｅｇ信号を生成し、このＦＥＴ−ｎｅｇ信号によりスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３とをオンさせて第２の直流発光デバイスＬＥＤ２を駆動する。図１４に示すように出力Ｖｏｕｔは、期間Ｔ５で６５００Ｋの点灯、期間Ｔ６で２３００Ｋの点灯があり、合計で５０００Ｋの点灯となる。

次に、図１６のフローチャートを参照しながら、第４の実施形態に係る照明装置４００の調光信号のデューティが最大時及び最小時のテーブルの選択処理を説明する。まず、テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが９５％以上であるかどうかを判定する（ステップＳ２１）。テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが上限値９５％に達したときに、電球色強調テーブル１２から昼白色強調テーブル１３に切り替え、昼白色強調テーブル１３により昼白色を強調する（ステップＳ２２）。

テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが９５％未満である場合には、ステップＳ２３の処理に進める。次に、テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが下限値５％以下であるかどうかを判定する（ステップＳ２３）。テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが下限値５％以下になったときに、昼白色強調テーブル１３から電球色強調テーブル１２に切り替え、電球色強調テーブル１２により電球色を強調する（ステップＳ２４）。

即ち、調光信号を下限値から上限値に変化させたとき電球色強調テーブル１２を用いることにより明るい電球色を作成することができる。また、調光信号を上限値から下限値に変化させたとき昼白色強調テーブル１３を用いることにより少し暗い昼白色を作成することができる。

また、電球色強調テーブル１２と昼白色強調テーブル１３とをテーブル選択部１４により切り替えることで、特殊な調光器を用いることなく直流発光負荷２の幅広い調光及び調色を実現できる。

なお、電球色強調テーブル１２と昼白色強調テーブル１３とを、調光信号が上限値及下限値のいずれか一方になったときに切り替えるようにテーブル選択部１４を構成しても良い。

次に、図１７のフローチャートを参照しながら、第４の実施形態の変形例に係る照明装置４００の調光信号のデューティが増加時及び減少時のテーブルの選択処理を説明する。まず、テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが１０％以上上昇したかどうかを判定する（ステップＳ３１）。テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが１０％以上上昇した場合には、電球色強調テーブル１２から昼白色強調テーブル１３に切り替え、昼白色強調テーブル１３により昼白色を強調する（ステップＳ３２）。

テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが１０％以上上昇しない場合には、ステップＳ３３の処理に進める。次に、テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが１０％以上減少したかどうかを判定する（ステップＳ３３）。テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが１０％以上減少したときには、昼白色強調テーブル１３から電球色強調テーブル１２に切り替え、電球色強調テーブル１２により電球色を強調する（ステップＳ３４）。即ち、調光信号のデューティの増減を検出することで、任意の照度のときに電球色強調テーブル１２と昼白色強調テーブル１３とを切り替えることができる。

上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。例えば、照明装置は、正電圧及び負電圧の電圧値を変調することで調光及び調色するように構成されても良く、力率改善機能を有するように構成されても良い。また、ＬＥＤに代わって、直流発光デバイスとして知られる有機ＥＬ素子を用いて直流発光負荷を構成しても良い。また、第１の色温度と第２の色温度とは、交流電力の制御により直流発光負荷２の放射光の色温度を変化せしめる程度に異なっていれば良い。また、照明装置は、駆動装置と直流発光負荷とが共通の筐体に格納されても良く、その場合、第１乃至第３の端子は共通の筐体内部における接続点であっても良い。また、調光信号の上限値及び下限値を検出する閾値は、任意に設定可能である。また、直流電源ＤＣ、交流変換部ＩＮＶ及びマイコンＭＣＵの少なくともいずれかが周知の保護機能を有することが好ましい。周知の保護機能とは、例えば過電圧保護機能、過電流保護機能、過熱保護機能、及び直流発光負荷の着脱検出機能等である。

１ 駆動装置
２ 直流発光負荷
３ 調光器
１１ メモリ
１２ 電球色強調テーブル
１３ 昼白色強調テーブル
１４ テーブル選択部
１００、２００、３００ 照明装置
ＤＣ 直流電源
ＩＮＶ 交流変換部
ＭＣＵ マイコン
ＬＥＤ１ 第１の直流発光デバイス
ＬＥＤ２ 第２の直流発光デバイス
Ｔ１ 第１の端子
Ｔ２ 第２の端子
Ｔ３ 第３の端子

Claims (6)

1. 外部から入力される調光信号に基づき直流発光負荷を駆動して光の明るさ及び色を変化させる駆動装置であって、
   前記調光信号のデューティと色温度とを対応させて記憶した第１テーブルと、
   前記調光信号のデューティと前記第１テーブルの色温度とは異なる色温度とを対応させて記憶した第２テーブルと、
   電源投入時に前記調光信号のデューティに応じて前記第１テーブルと前記第２テーブルとのいずれかを選択するテーブル選択部と、
   前記テーブル選択部で選択されたテーブルの色温度に基づき調色を行い、前記直流発光負荷を駆動させる調色部と、
   を備えることを特徴とする駆動装置。
2. 前記テーブル選択部は、前記調光信号のデューティが上限値に達したときに、前記第１テーブルと前記第２テーブルとの一方のテーブルから他方のテーブルに切り替えることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 前記調光信号のデューティが下限値に達したときに、前記他方のテーブルから前記一方のテーブルに切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の駆動装置。
4. 前記テーブル選択部は、前記調光信号のデューティが所定値以上増加したときに、前記第１テーブルと前記第２テーブルとの一方のテーブルから他方のテーブルに切り替え、前記調光信号のデューティが所定値以上減少したときに、前記他方のテーブルから前記一方のテーブルに切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の駆動装置。
5. 前記直流発光負荷は、互いに異なる色温度を有し且つ並列に接続された第１の直流発光デバイスと第２の直流発光デバイスとからなり、
   前記各々のテーブルは、色温度に対応させて、前記調光信号のオンデューティの期間を、前記第１の直流発光デバイスを駆動するための第１パルス期間と、前記第２の直流発光デバイスを駆動するのための第２パルス期間とに振り分ける割合を記憶し、
   前記テーブル選択部は、選択された前記テーブルの前記割合に基づく前記第１パルス期間の第１調色制御信号を生成し、選択された前記テーブルの前記割合に基づく前記第２パルス期間の第２調色制御信号を生成し、
   前記調色部は、前記第１調色制御信号に基づき前記第１の直流発光デバイスを駆動し、前記第２調色制御信号に基づき前記第２の直流発光デバイスを駆動することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の駆動装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の駆動装置と、
   前記駆動装置に駆動される直流発光負荷と、
   を備えることを特徴とする照明装置。

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