JP2015118831A - 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、調光指令と色温度とを対応させて記憶した互いに異なる第１調光テーブル１２ａ乃至第３調光テーブル１２ｃと、調光指令の変化量に応じて第１調光テーブル乃至第３調光テーブル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１４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指令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、前記調光指令と色温度とを対応させて記憶した互いに異なる複数の調光テーブルと、前記調光指令の変化量に基づき前記複数の調光テーブル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調光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。 従来の調光用ダイヤルと調色用ダイヤルとの回転角度の組み合わせにより調光と調色とを実現するための図である。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の１つの調光用ダイヤル操作により第１調光テーブル乃至第３調光テーブルのいずれかを選択して調光と調色を実現するための図である。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の第１調光テーブル乃至第３調光テーブルの調光信号のデューティ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の調光及び調色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。図１０は、従来の調光用ダイヤルと調色用ダイヤルとの回転角の組み合わせにより調光と調色とを実現するための図である。

まず、図１０を参照しながら、従来の照明装置の問題点を説明する（例えば、特開２０１２−１４６６１４号公報）。図１０に示すダイアル１回転角（０°〜１８０°）の範囲で、調色専用のダイヤルを回転させることで調色を行い、ダイアル２回転角（０°〜１８０°）の範囲で、調光専用のダイヤルを回転させることで調光（照度）を行っていた。

しかしながら、２つのダイヤルをそれぞれ操作するため、ダイヤル操作時に、図１０に示すクレイトフの快適曲線（中央斜めの範囲）から大きく逸脱し、また、２つのダイヤルの組み合わせ操作が煩雑であった。また、一般的な２線式の調光器の配線以外に、調色器の配線工事が必要となり、既設の器具の交換時には追加配線が大きな障害となっていた。

そこで、第４の実施形態に係る照明装置４００は、上述した問題点を解決してなされたものである。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指令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。

調光指令の変化量は、直流電源ＤＣから出力される調光信号の例えば、デューティの変化量に変換される。マイコンＭＣＵは、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互いに異なる第１調光テーブル１２ａと第２調光テーブル１２ｂと第３調光テーブル１２ｃと、電源投入時に調光信号の変化量に応じて第１調光テーブル１２ａ乃至第３調光テーブル１２ｃのいずれかを選択するテーブル選択部１４とを備える。第１調光テーブル１２ａ乃至第３調光テーブル１２ｃ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信号を出力し、直流発光負荷２を駆動させる。

図１１は、本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の１つの調光用ダイヤル操作により第１調光テーブル乃至第３調光テーブルのいずれかを選択して調光と調色を実現するための図である。図１２は、本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の第１調光テーブル乃至第３調光テーブルの調光信号のデューティと照度と色温度との関係を示す表である。調光用ダイヤルは、調光器３に設けられている。

図１１において、横軸は、色温度である。縦軸は、照度であり、調光信号のデューティに対応する。ダイヤル回転角は、０°〜１８０°である。図１２において、第１調光テーブル１２ａは、電球色を強調するテーブルに対応し、調光信号のデューティが４０％から７０％において色温度が比較的低いので、図１１において、上側に配置されている。図１２において、第３調光テーブル１２ｃは、昼白色を強調するテーブルに対応し、調光信号のデューティが４０％から７０％において色温度が比較的高いので、図１１において、下側に配置される。図１１において、第２調光テーブル１２ｂは、調光信号のデューティと色温度とが比例して略直線的に変化するので、第１調光テーブル１２ａと第３調光テーブル１２ｃとの間に配置される。

テーブル選択部１４は、電源投入時に調光信号に基づき第１調光テーブル１２ａ乃至第３調光テーブル１２ｃのいずれかを選択する。また、テーブル選択部１４は、図１１に示すように、調光信号（例えばデューティ）が上限値付近の例えば１００％又は下限値付近の例えば０％に達したか否かを判定し、調光信号のデューティが上限値又は下限値に達していない場合には、調光テーブルを変更せず、電源投入前の調光テーブル又は予め設定された調光テーブルを選択する。

また、テーブル選択部１４は、調光信号が上限値又は下限値に達したか否かを判定し、調光信号が上限値又は下限値に達した場合には、上限値又は下限値からの調光信号の変化量を計測し、計測された調光信号の変化量に応じて第１調光テーブル１２ａ乃至第３調光テーブル１２ｃのいずれかを選択する。

第１調光テーブル１２ａ乃至第３調光テーブル１２ｃの各々は、図１２に示すように、色温度に対応させて、調光信号のオンデューティの期間に基づく、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）との割合％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、選択された調光テーブルの前記割合に基づく第１パルス期間Ｔ１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Ｔ２の第２調色制御信号を生成する。なお、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。

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。

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、図１３のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、電源を投入した時に、マイコンＭＣＵは、調光指令に基づき直流電源ＤＣから出力される調光信号（ＤＣ−ＩＮ）を受け、調光信号のデューティを計測する（ステップＳ１１）。計測結果をＺとする。

次に、テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが０％又は１００％を判定する（ステップＳ１２）。即ち、調光ダイヤルがいずれの端部付近にあるかどうかを検出する。調光信号のデューティが０％又は１００％でない場合には、テーブル選択部１４は、調光テーブル１２ａ〜１２ｃを変更せず（ステップＳ１３）、電源投入前の調光テーブル又は予め設定された調光テーブルを選択する。

そして、調光信号のデューティを計測し（ステップＳ１４）、計測された調光信号のデューティを選択された調光テーブルに基づきテーブルの参照値である色温度に対応する前記割合に変換する（ステップＳ１５）。さらに、前記割合をＰＷＭ出力値である調色制御信号に変更して交流変換部ＩＮＶに出力する（ステップＳ１６）。その後、ステップＳ１１の処理に戻る。

一方、ステップＳ１２において、テーブル選択部１４は、調光信号のデューティが０％又は１００％である場合には、上限値又は下限値からの調光信号のデューティの変化量を計測し、計測された調光信号のデューティの変化量に応じて第１調光テーブル１２ａ乃至第３調光テーブル１２ｃのいずれかを選択するモードへ遷移する。

そして、調光信号のデューティを計測し（ステップＳ１７）、計測結果をＸとする。次に、タイマで所定時間を計時し（ステップＳ１８）、所定時間が経過した時に調光信号のデューティを計測し（ステップＳ１９）、計測結果をＹとする。

次に、テーブル選択部１４は、計測結果ＹとＸとの偏差に基づき、調光信号のデューティの変化量を求め、第１調光テーブル１２ａ乃至第３調光テーブル１２ｃのいずれかを選択する。テーブル選択部１４は、（Ｙ−Ｘ）が閾値Ａを超えるかどうかを判定し（ステップＳ２０）、（Ｙ−Ｘ）が閾値Ａ以上である場合には、調光信号のデューティの変化量が大きいので、第３調整光テーブル１２ｃを選択する（ステップＳ２１）。即ち、昼白色を強調するテーブルが選択される。
さらに、調光信号のデューティを計測し（ステップＳ２２）、計測された調光信号のデューティを選択された調光テーブルに基づきテーブルの参照値である色温度に対応する前記割合に変換する（ステップＳ２３）。さらに、前記割合をＰＷＭ出力値である調色制御信号に変更して交流変換部ＩＮＶに出力する（ステップＳ２４）。その後、ステップＳ１１の処理に戻る。

次に、テーブル選択部１４は、（Ｙ−Ｘ）が閾値Ａより小さく（ステップＳ２０のＹＥＳ）、（Ｙ−Ｘ）が閾値Ａよりも小さい閾値Ｂ以上である場合には（ステップＳ２５のＮＯ）、調光信号のデューティの変化量が中間であるので、第２調整光テーブル１２ｂを選択する（ステップＳ２６）。

さらに、調光信号のデューティを計測し（ステップＳ２７）、計測された調光信号のデューティを選択された調光テーブルに基づきテーブルの参照値である色温度に対応する前記割合に変換する（ステップＳ２８）。さらに、前記割合をＰＷＭ出力値である調色制御信号に変更して交流変換部ＩＮＶに出力する（ステップＳ２９）。その後、ステップＳ１１の処理に戻る。

次に、テーブル選択部１４は、（Ｙ−Ｘ）が閾値Ａより小さく（ステップＳ２０のＹＥＳ）、（Ｙ−Ｘ）が閾値Ｂより小さい場合には（ステップＳ２５のＹＥＳ）、調光信号のデューティの変化量が最小であるので、第１調光テーブル１２ａを選択する（ステップＳ３０）。

さらに、調光信号のデューティを計測し（ステップＳ３１）、計測された調光信号のデューティを選択された調光テーブルに基づきテーブルの参照値である色温度に対応する前記割合に変換する（ステップＳ３２）。さらに、前記割合をＰＷＭ出力値である調色制御信号に変更して交流変換部ＩＮＶに出力する（ステップＳ３３）。その後、ステップＳ１１の処理に戻る。さらに、調光信号のデューティが上限値又は下限値に達したことが検出されるまで、ステップＳ１１からＳ１６の処理を継続する。

このように、第４の実施形態の照明装置によれば、調光指令の上限値又は下限値からの変化量を調光信号の変化量として捉え、調光信号の変化量に応じて、調光テーブルを選択する。これにより、図１１に示すような３つ以上のカーブを切り替えることができ、１つのダイヤル操作によって、直感的に調光と調色を行うことができ、２ダイヤル式に匹敵する広い調光調色範囲が得られる。また、クレイトフの快適曲線から大きく逸脱しないように、予め調光テーブルを構成することで、快適な調光・調色が容易に実現できる。また、調光指令の変化量と調光テーブルとを関連付けることで、調光テーブルの数を増やし易い。従って、繊細な調光・調色が可能となる。

また、ダイヤルが１つで済むので、一般的な調光用の配線をそのまま活用できるから、２ダイヤル式のような追加配線の工事が不要となる。また、電球色を強調するテーブルである第１調光テーブル１２ａを用いることにより明るい電球色を作成でき、昼白色を強調するテーブルである第３調光テーブル１２ｃを用いることにより昼白色を作成でき、直感的な調光及び調色を実現できる。また、テーブル選択部は、調光信号が上限値及下限値以外の中間においても第１調光テーブル１２ａ乃至第３調光テーブル１２ｃのいずかれを選択するように構成しても良い。

また、第４実施形態では、直流電源ＤＣは、調光指令のデューティを調光信号のデューティに変換した。また、テーブル選択部は、調光信号のデューティの変化量に応じて第１調光テーブル１２ａ乃至第３調光テーブル１２ｃのいずかれを選択したが、例えば、調光指令のＤＣ電圧を調光信号に変換して第１調光テーブル１２ａ乃至第３調光テーブル１２ｃのいずかれを選択しても良い。また、ダイヤルを回転させた回転角に応じてパルス数を出力するロータリエンコーダからのパルス数を調光指令として、第１調光テーブル１２ａ乃至第３調光テーブル１２ｃのいずかれを選択しても良い。

また、テーブル選択部は、電源投入直後の調光信号のデューティにより複数の調光テーブルのいずれかを選択するように構成しても良い。また、調整光テーブルは、３つの限定されることなく、２つでも良く、あるいは４つ以上でも良い。

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
１２ａ 第１調光テーブル
１２ｂ 第２調光テーブル
１２ｃ 第３調光テーブル
１４ テーブル選択部
１００、２００、３００、４００ 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指令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、
   前記調光指令と色温度とを対応させて記憶した互いに異なる複数の調光テーブルと、
   前記調光指令の変化量に基づき前記複数の調光テーブル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調光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、前記調光指令の上限値又は下限値からの変化量に応じて前記複数の調光テーブルのいずれかを選択することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 前記テーブル選択部は、電源投入直前の調光テーブルを記憶す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、電源投入直後の前記調光指令により前記複数の調光テーブルのいずれかを選択す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。
5. 前記テーブル選択部は、電源投入直後から所定時間経過時の前記調光指令の変化量に応じて前記複数の調光テーブルのいずれかを選択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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