JP2015128035A - Ｌｅｄ照明制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】
簡易な回路の構成で複数のＬＥＤ照明装置を制御することができ、さらに、従来の照明装置の配線を利用する制御もできて、外部からのノイズに対して強く、自身でも外部にノイズを発生させにくい、ＬＥＤ照明制御システムを提供する。
【解決手段】
ＬＥＤ照明制御システム１００は、制御信号に応じて、交流電力に制御信号を合成する合成ユニット３０と、ＬＥＤ照明装置が交流電力線の接続により構成されているＬＥＤ照明ユニット５１と、から構成されている。さらに、合成ユニット３０で合成された交流電力をＬＥＤ照明ユニット５１に送電して、制御信号分配器により交流電力から制御信号を分配して、制御信号によりＬＥＤ照明装置のＬＥＤ素子を制御する。

【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ素子を光源に使用したＬＥＤ照明装置に係わり、特に制御信号によってＬＥＤ照明装置の光出射を制御できるＬＥＤ照明制御システムに関するものである。

近年、環境意識の高まりから、省電力化に優れたＬＥＤ素子を光源に使用したＬＥＤランプが盛んに用いられるようになってきた。特に最近は、既設の調光器をそのまま利用してＬＥＤ駆動電源を制御し調光可能とするＬＥＤ照明装置が開発されている。

例えば、特許文献１には、ＬＥＤ素子を備えるＬＥＤ照明装置と、ＬＥＤ照明装置の調光制御を行う調光制御ユニットとを有し、調光制御ユニットが、ユーザの操作に応じた調光制御信号を生成する調光制御信号生成手段と、生成された調光制御信号と、調光制御信号に同期した同期クロックを交流電力線に重畳してＬＥＤ照明装置に伝送する信号重畳手段とを備え、ＬＥＤ照明装置が、調光制御ユニットから伝送された交流電力線に重畳された同期クロックに基づいて調光制御信号を交流電力線から復調する復調手段と、復調された調光制御信号に基づいてＬＥＤの調光を行う調光制御手段と、を備えるＬＥＤ照明制御システムが開示されている。

しかしながら、上記特許文献１には、調光信号を交流電力線に交流電力と異なる搬送波の同期クロックと調光制御信号を重畳させてＬＥＤ照明装置に送り、ＬＥＤ照明装置において交流電力線から同期クロックと調光制御信号を分離している。その伝搬された同期クロックと調光制御信号に基づいて、ＬＥＤ駆動回路によりＬＥＤ素子の調光を行っている。
しかし、交流電力線に発信回路で発生した同期クロックと調光制御信号の２つの信号を重畳させて、更に分離させていることから、重畳回路、分離回路等の複雑な回路が必要になる。また、交流電圧よりも高周波数で且つ互いに異なる搬送波で交流電圧中を搬送しているので、外部からのノイズに対して弱いため誤動作し易く、さらに自身でもノイズを外部に伝送し易い構成のＬＥＤ照明制御システムとなっている。

特開２０１３−５１１３７号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点に鑑み、簡易な回路の構成で複数のＬＥＤ照明装置を制御することができ、さらに、従来の照明装置の配線を利用する制御もできて、外部からのノイズに対して強く、自身でも外部にノイズを発生させにくい、ＬＥＤ照明制御システムを提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するための第１の手段として、制御信号に応じて、交流電力に制御信号を合成する合成ユニットと、ＬＥＤ照明装置が交流電力線の接続により構成されているＬＥＤ照明ユニットと、からなるＬＥＤ照明制御システムであって、合成ユニットで合成された交流電力をＬＥＤ照明ユニットに送電して、制御信号分配器により交流電力から制御信号を分配して、制御信号によりＬＥＤ照明装置のＬＥＤ素子を制御することを特徴とするＬＥＤ照明制御システムを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、上記第１の解決手段において、合成ユニットは、交流電力が入力されるノイズフィルタと、制御信号を入力する操作パネルと、ノイズフィルタを通過した交流電力に、制御信号を交流電力に合成する制御信号合成器と、を有し、ＬＥＤ照明装置は、制御信号合成器から出力された交流電力から制御信号を分配する制御信号分配器と、制御信号分配器で分配された制御信号によりＬＥＤ素子の制御を行う電力供給回路と、を有することを特徴とするＬＥＤ照明制御システムを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、上記第２の解決手段において、電力供給回路は、制御信号が合成された交流電力から回路を保護する保護回路と、保護回路を通過した交流電力のノイズを除去するノイズフィルタと、ノイズフィルタを通過した交流電力を直流電力に整流する整流回路と、直流電力の高調波電流成分を抑える力率改善回路と、ＬＥＤ素子を制御信号により駆動するＬＥＤ駆動回路からなることを特徴とするＬＥＤ照明制御システムを提供するものである。

本発明によれば、制御信号に基づき交流電力に制御信号を合成して送電する制御ユニットと、ＬＥＤ照明装置が交流電力線により接続されて、交流電力から分配した制御信号に基づき制御されるＬＥＤ照明ユニットからなるＬＥＤ照明制御システムが構成されている。
それによって、簡易な回路の構成で複数のＬＥＤ照明装置を制御することができ、さらに、従来の照明装置の配線を利用する制御もできて、外部からのノイズに対して強く、自身でも外部にノイズを発生させにくいＬＥＤ照明制御システムを提供することができる。
また、制御信号に対して、交流電力の半波毎に制御信号の設定を確認して制御することが可能なので、制御信号の変化に対応した制御をすることができる。

本発明のＬＥＤ照明制御システムの概略構成図である。 本発明に用いられるＬＥＤ照明装置Ａ概略構成図である。 本発明に用いられるＬＥＤ照明装置Ｂ概略構成図である。 本発明に用いられる電力変調回路波形図である。 本発明に用いられる調光信号復調回路波形図である。

以下に本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお本実施形態は一例であり、これに限定されるものではない。
ＬＥＤ照明制御システムの一例として、操作パネルからの制御信号を交流電力に合成し、交流電力線と接続されている複数のＬＥＤ照明装置で構成される照明制御ユニット毎に、交流電力から制御信号を分配してＬＥＤ照明装置を制御している場合について説明する。

（１．ＬＥＤ照明制御システム）
ＬＥＤ照明制御システム１００は、図１に示すように、商用電源１０からの交流電力をＯＮ／ＯＦＦ動作する片切りスイッチの壁スイッチＡ、２１、壁スイッチＢ、２２、を経由して照明制御ユニットＡ、５０、照明制御ユニットＢ、５３、に入力されて、操作パネル４０等からの制御信号４０ａを交流電力に合成する。制御信号が合成された交流電力は、交流電力線を通じて複数のＬＥＤ照明装置Ａ、５２、ＬＥＤ照明装置Ｂ、５５が接続されているＬＥＤ照明ユニットＡ、５１、ＬＥＤ照明ユニットＢ、５４に、入力される。ＬＥＤ照明ユニットＡ、５１、ＬＥＤ照明ユニットＢ、５４のＬＥＤ照明装置Ａ、５２、ＬＥＤ照明装置Ｂ、５５は、合成された交流電力から制御信号を分配して制御信号に従い光を出射する。このように、ＬＥＤ照明制御システム１００は、制御信号４０ａに従って、ＬＥＤ照明装置Ａ，５２、ＬＥＤ照明装置Ｂ、５５を制御することができる。
また、同じ商用電源１０からの交流電力をＯＮ／ＯＦＦ動作する片切りスイッチの壁スイッチＣ、２３、壁スイッチＤ、２４、を経由して制御信号を交流電力に合成することによる制御を行わない通常の照明装置Ｃ、５６、照明装置Ｄ、５７に入力されている。

（２．照明制御ユニット）
図１に示すように、照明制御ユニットＡ、５０と、照明制御ユニットＢ、５３の各照明制御ユニット毎に、制御が行われている。制御は、各照明制御ユニット毎に、完結していて、他の照明制御ユニットや他の照明装置に対して、制御が及ぶことはない構成となっている。
照明制御ユニットＡ、５０と照明制御ユニットＢ、５３は、ＬＥＤ照明ユニットにおけるＬＥＤ照明装置の接続方法が異なるだけで、他は同様な構成となっている。

（３．合成ユニット）
合成ユニット３０は、図１に示すように、入力交流電力のノイズを減少させると共に合成ユニット３０からのノイズを外部に出さないようにするノイズフィルタ３０ａと、操作パネル４０からの制御信号４０ａを交流電力に合成する制御信号合成器３０ｂで構成される。
ノイズフィルタ３０ａは、外部からのノイズを減少させるとともに、合成ユニット内のノイズを外部に出すことがないので、隣接する他の装置に影響を与えることが少ないＬＥＤ照明制御システム１００を構成させることができる。
制御信号合成器３０ｂは、操作パネル４０からの制御信号４０ａを交流電力に合成する手段として、交流電力を設定された時間で、交流電力の半波毎のゼロクロス点から交流電力出力を出力しないゼロ出力による変調を行い、交流電力線でＬＥＤ照明ユニットＡ、５１へ送電される。
なお、操作パネル４０を既存の調光器や調光センサに変更して、ＬＥＤ照明制御システムを構成しても対応することも可能である。

（４．ＬＥＤ照明ユニットＡ）
ＬＥＤ照明ユニットＡ、５１は、図１に示すように、複数のＬＥＤ照明装置Ａ、５２が交流電力線により送り接続されており、合成ユニット３０からの交流電力が送電される。ＬＥＤ照明装置Ａ、５２は、図２に示すように、入力端子５２ａから入力される交流電力から制御信号６０ａを分配する制御信号分配器６０と、制御信号分配器６０の制御信号６０ａによりＬＥＤ素子８０の制御を行う電力供給回路７０と、電力供給回路７０により駆動させられるＬＥＤ素子８０と、制御信号が合成された交流電力を、送り接続されている他のＬＥＤ照明装置Ａ、５２に伝送するための送り端子５２ｂで構成されている。送り端子５２ｂを設けることにより、複数のＬＥＤ照明装置Ａ、５２と交流電力の送り接続することが可能になり、新たにＬＥＤ照明装置Ａ、５２の追加や設置を行うときの工数を削減することが可能となる。また、現状の交流電力線に送り接続されている照明装置の置き換えを行う場合に、現状の配線を生かして簡単に照明装置の交換を行うことが可能となる。

ＬＥＤ照明装置Ａ、５２の送り端子５２ｂは、図２に示すように、合成ユニット３０から制御信号が合成された交流電力をそのまま次のＬＥＤ照明装置Ａ、５２に送るための端子である。この送り端子５２ｂをＬＥＤ照明装置Ａ、５２に設けることにより、複数のＬＥＤ照明装置Ａ、５２との送り接続が簡単に行うことができ、制御信号による複数のＬＥＤ照明装置Ａ、５２の制御もでき、照明設置のときの工数を大幅に削減することができる。また、ＬＥＤ照明装置の追加、削減にも簡単に対応でき、汎用的な施工にも対応することができる。ＬＥＤ照明装置の故障等による交換にも、当然簡単に対応が可能となる。

ＬＥＤ照明装置Ａ、５２の制御信号分配器６０は、交流電力の半波毎のゼロクロス点において、交流電力のゼロ出力の時間を計測して、計測した時間から設定された制御信号６０ａに復調して、制御信号６０ａを電力供給回路７０のＬＥＤ駆動回路７０ｅに入力することにより、ＬＥＤ素子８０を制御して出射させる。
ここでは、制御信号４０ａに対して、交流電力の半波毎に制御信号の設定を確認して制御するので、制御信号４０ａに従ってＬＥＤ素子８０の制御をすることができる。

（５．ＬＥＤ照明ユニットＢ）
ＬＥＤ照明ユニットＢ、５４は、図１に示すように、複数のＬＥＤ照明装置Ｂ、５５が交流電力線に並列接続されており、合成ユニット３０からの交流電力が送電される。ＬＥＤ照明装置Ｂ、５５は、図３に示すように、入力端子５５ａから入力される交流電力から制御信号６０ａを分配する制御信号分配器６０と、制御信号分配器６０の制御信号６０ａによりＬＥＤ素子８０の制御を行う電力供給回路７０と、電力供給回路７０により駆動させられるＬＥＤ素子８０で構成されている。複数のＬＥＤ照明装置Ｂ、５５と交流電力に並列接続することが可能になり、新たにＬＥＤ照明装置Ｂ、５５の追加や設置を行うときの工数を削減することが可能となる。また、現状の交流電力線に並列接続されている照明装置の置き換えを行う場合に、現状の配線を生かして簡単に照明装置の交換を行うことが可能となる。

ＬＥＤ照明装置Ｂ、５５の制御信号分配器６０は、交流電力の半波毎のゼロクロス点において、交流電力のゼロ出力の時間を計測して、計測した時間から設定された制御信号６０ａに復調して、制御信号６０ａを電力供給回路７０のＬＥＤ駆動回路７０ｅに入力することにより、ＬＥＤ素子８０を制御して出射させる。
ここでは、制御信号４０ａに対して、交流電力の半波毎に制御信号の設定を確認して制御するので、制御信号４０ａに従ってＬＥＤ素子８０の制御をすることができる。

（６．電力供給回路）
電力供給回路７０は、ＬＥＤ照明装置Ａ、５２とＬＥＤ照明装置Ｂ、５５において、共通であり、図２、図３に示すように、制御信号が合成された交流電力から回路を保護する保護回路７０ａと、保護回路を通過した交流電力のノイズを除去するノイズフィルタ７０ｂと、ノイズフィルタを通過した交流電力を直流電力に整流する整流回路７０ｃと、直流電力の高調波電流成分を抑える力率改善回路７０ｄと、ＬＥＤ素子８０を制御して駆動するＬＥＤ駆動回路７０ｅで構成されている。
電力供給回路７０には、交流電力線により制御信号が合成された交流電力が入力される。合成後の交流電力は、制御信号を合成するための変調において、半波毎にゼロクロス点から所定の時間で交流電力がゼロ出力となる部分が存在する。しかし、ゼロクロス点からの初期の短い時間（周期の１０％以下）で変調しているので、ゼロ出力となる部分が少ないうえに、電力供給回路７０で交流から直流に変換されるので、ＬＥＤ素子８０を駆動するＬＥＤ駆動回路７０ｅに影響を与えることはない。

（７．実施例）
例えば、壁スイッチＡ、２１がＯＮに操作されて、操作パネル４０より５０％で調光させる制御信号４０ａが、制御信号合成器３０ｂに入力されている場合についてのＬＥＤ照明制御システム１００の変調復調動作について、図４、図５を用いて説明する。
図４（ａ）は、制御信号を合成する前の交流電力波形で、ｆ＝５０Ｈｚ（１周期が２０ｍｓ）のＳＩＮ波形である。図１に記載のノイズフィルタ３０ａを通過した後における波形を示している。
図４（ｂ）は、制御信号を合成した後の交流電力波形で、５０％で調光させる場合は、半波毎のゼロクロス点から０．５ｍｓの間は、交流電力をゼロ出力となるように、交流電力を変調する。図１に記載の制御信号合成器３０ｂを通過した後における波形を示している。
この制御信号合成器３０ｂは、回路により構成しても、マイコンを用いて構成しても、回路とマイコンを用いて構成しても良い。

この変調された交流電力を、図１示すように、複数のＬＥＤ照明装置Ａ、５２に交流電力線の送り接続により送電される。
図５（ａ）は、合成ユニット３０からの交流電力波形で、制御信号４０ａに基づいて変調されていて、半波毎のゼロクロス点から０．５ｍｓの間は、交流電力がゼロ出力となっている。
変調された交流電力の復調動作は、図２に示す制御信号分配器６０において、変調された交流電力の半波毎のゼロクロス点において、変調された交流電力のゼロ出力の時間を計測する。図５（ｂ）に示すように、復調された交流電力の半波毎のゼロクロス点から、復調されたゼロ出力の時間より充分小さいサンプリング時間である０．０５ｍｓ毎に、復調された交流電力がゼロ出力かを判定する。計測したゼロ出力の時間である約０．５ｍｓの計測時間から、制御信号分配器６０で、変調設定された制御信号４０ａは５０％変調の設定であることが判断される。復調された制御信号６０ａは、電力供給回路７０のＬＥＤ駆動回路７０ｅに５０％変調制御する指示として送られ、ＬＥＤ駆動回路７０ｅでは、制御信号６０ａに基づき接続されているＬＥＤ素子８０を５０％の明るさに調光して点灯させる。
この制御信号分配器６０は、回路により構成しても、マイコンを用いて構成しても、回路とマイコンを用いて構成しても良い。

今回は、調光制御の場合を説明したが、例えばＬＥＤ照明装置のＯＮ／ＯＦＦや、調色制御等のＬＥＤ照明装置の場合や、調光制御と調色制御を一緒に行う制御等にも適用することが可能で、幅広くＬＥＤ照明装置の制御に用いることができる。
また、本ＬＥＤ照明制御システム１００は、変調・復調をゼロクロス点からの時間で実施しているので、交流電力の周波数が５０Ｈｚ／６０Ｈｚの場合においてもそのまま対応が可能なＬＥＤ照明制御システムとなり、実施地域ごとにシステムを変更する必要がなく実施することができる。

さらに、本実施形態のＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤ素子として説明しているが、このＬＥＤ素子は複数のＬＥＤ素子から構成されているＬＥＤランプとしても良く、特にこれに限定するものではない。例えば、外観が環形状やＵ字形状でもよく、更に複数本のランプを並列接続させた構成にしてもよい。なお、操作パネルを既存の調光器や調光センサに変更して、ＬＥＤ照明制御システムを構成しても対応することが可能である。

以上のように、本実施形態では、操作に基づき制御信号を交流電力に合成して送電する制御ユニットと、ＬＥＤ照明装置が交流電力線の接続により構成され、分配した制御信号に基づき制御するＬＥＤ照明ユニットからなるＬＥＤ照明制御システムが構成されている。
これらによって、簡易な回路の構成で複数のＬＥＤ照明装置を制御し、従来の配線を利用することができ、外部からのノイズに対して強く、自身でも外部にノイズを発生させにくいＬＥＤ照明制御システムを提案している。
また、制御信号に対して、交流電力の半波毎に設定を確認して制御するので、制御信号の変化に即対応した制御をすることができる。

以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。

本発明は、ショールームやホール、更に、会議室や事務所の各居室等の天井面に沿って設置されるＬＥＤ照明装置のＬＥＤ照明制御システムとして、広く適用することができる。

１０：商用電源
２１：壁スイッチＡ
２２：壁スイッチＢ
２３：壁スイッチＣ
２４：壁スイッチＤ
３０：合成ユニット
３０ａ：ノイズフィルタ
３０ｂ：制御信号合成器
４０：操作パネル
４０ａ：制御信号
５０：照明制御ユニットＡ
５１：ＬＥＤ照明ユニットＡ
５２：ＬＥＤ照明装置Ａ
５２ａ：入力端子
５２ｂ：送り端子
５３：照明制御ユニットＢ
５４：ＬＥＤ照明ユニットＢ
５５：ＬＥＤ照明装置Ｂ
５５ａ：入力端子
５６：照明装置Ｃ
５７：照明装置Ｄ
６０：制御信号分配器
６０ａ：制御信号
７０：電力供給回路
７０ａ：保護回路
７０ｂ：ノイズフィルタ
７０ｃ：整流回路
７０ｄ：力率改善回路
７０ｅ：ＬＥＤ駆動回路
８０：ＬＥＤ素子
１００：ＬＥＤ照明制御システム

Claims (3)

1. 制御信号に応じて、交流電力に前記制御信号を合成する合成ユニットと、
   ＬＥＤ照明装置が交流電力線の接続により構成されているＬＥＤ照明ユニットと、からなるＬＥＤ照明制御システムであって、
   前記合成ユニットで合成された交流電力を前記ＬＥＤ照明ユニットに送電して、制御信号分配器により交流電力から前記制御信号を分配して、前記制御信号により前記ＬＥＤ照明装置のＬＥＤ素子を制御することを特徴とするＬＥＤ照明制御システム。
2. 請求項１に記載されたＬＥＤ照明制御システムであって、
   前記合成ユニットは、
   交流電力が入力されるノイズフィルタと、
   前記制御信号を入力する操作パネルと、
   前記ノイズフィルタを通過した交流電力に、前記制御信号を交流電力に合成する制御信号合成器と、を有し、
   前記ＬＥＤ照明装置は、
   前記制御信号合成器から出力された交流電力から前記制御信号を分配する制御信号分配器と、
   前記制御信号分配器で分配された前記制御信号により前記ＬＥＤ素子の制御を行う電力供給回路と、
   を有することを特徴とするＬＥＤ照明制御システム。
3. 請求項２に記載されたＬＥＤ照明制御システムであって、
   前記電力供給回路は、
   前記制御信号が合成された交流電力から回路を保護する保護回路と、
   前記保護回路を通過した交流電力のノイズを除去するノイズフィルタと、
   前記ノイズフィルタを通過した交流電力を直流電力に整流する整流回路と、
   前記直流電力の高調波電流成分を抑える力率改善回路と、
   前記ＬＥＤ素子を前記制御信号により駆動するＬＥＤ駆動回路からなることを特徴とするＬＥＤ照明制御システム。