JP2017112110A - 受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路及びそれを用いた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非線形出力の制御のために信号処理回路を受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路及びそれを用いた照明装置を提供する。【解決手段】本発明の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路及びそれを用いた照明装置は、調光信号が入力される入力モジュールと、調光信号を反転させる反転モジュールと、反転された調光信号に基づいて入力電源Ｖｄｃを第１の出力電源Ｖｏ１に非線形変換する非線形変換モジュールと、非線形変換モジュールの出力端の第１の出力電源Ｖｏ１のノイズを除去してレファレンス電源Ｖｒｅｆに変換するフィルターモジュールと、を含むことを特徴とする。【選択図】 図２

Description

本発明は、調光信号が入力される入力モジュールと、調光信号を反転させる反転モジュールと、反転された調光信号に基づいて入力電源Ｖ_ｄｃを第１の出力電源Ｖ_ｏ１に非線形変換する非線形変換モジュールと、非線形変換モジュールの出力端の第１の出力電源Ｖ_ｏ１のノイズを除去してレファレンス電源Ｖ_ｒｅｆに変換するフィルターモジュールと、を含む受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路及びそれを用いた照明装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）は、電気エネルギーを光に変換する半導体素子の一種である。発光ダイオードは、蛍光灯、白熱灯など既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、 速い応答速度、安全性、環境へのやさしさというメリットを有する。特に、ＬＥＤ照明装置は、配設された多数のＬＥＤの点滅順序、発光色及び明るさなどの制御により様々な演出を行うことができる。

ところが、この種の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用する照明部の場合、線形定電圧に対して照明部の負荷特性が非線形的に現れる。図１を参照すると、通常の調光信号は線形特性を有するため、線形入力で非線形出力を制御するために信号処理のためのマイクロプロセッサー（マイコン）が別設されなければならない。

このような非線形特性の補償のためのマイクロプロセッサーの場合、高性能ＩＣチップにより実現されるため高いコストの設計が不可避であり、外乱及びノイズの流入によるソフトウェアの誤動作の可能性が存在する。

このため、デジタル信号で制御するマイクロプロセッサーの代わりに簡単な構造を有する受動素子を最大限に活用し、照明装置の小型化及び集積化が図れるようにアナログ信号変換回路を実現する方案が種々研究されていた。

本発明は、 上記問題点に鑑みてなされたものであり、非線形出力の制御のために信号処理回路を受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路及びそれを用いた照明装置を提供することを目的とする。

本発明が解決しようとする技術的課題は、上述した技術的課題に何等制限されるものではなく、後述する内容から通常の技術者にとって自明な範囲内において様々な技術的課題が含まれ得る。

上記課題を解決するための本発明の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、調光信号が入力される入力モジュールと、前記調光信号を反転させる反転モジュールと、前記反転された調光信号に基づいて入力電源Ｖ_ｄｃを第１の出力電源Ｖ_ｏ１に非線形変換する非線形変換モジュールと、前記非線形変換モジュールの出力端の第１の出力電源Ｖ_ｏ１のノイズを除去してレファレンス電源Ｖ_ｒｅｆに変換するフィルターモジュールと、を含むことを特徴とする。

また、本発明の一実施例による受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、前記入力モジュールにパルス幅変調（ＰＷＭ）調光信号が入力されることを特徴とする。

更に、本発明の一実施例による受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、前記反転モジュールが、前記入力モジュールと並列に接続される第１の抵抗Ｒ_１及び第１のキャパシターＣ_１と、印加された調光信号に基づいてオン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）動作を行う第１のスイッチ素子Ｑ_１と、前記第１のスイッチ素子の出力端と並列に接続される第２の抵抗Ｒ_２及び第２のキャパシターＣ_２と、を含むことを特徴とする。

このとき、本発明の一実施例による受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、前記反転モジュールが、入力電源Ｖ_ｄｃと入力モジュールとの間に接続される第３の抵抗Ｒ_３と、入力電源Ｖ_ｄｃと前記第１のスイッチ素子の出力端との間に接続される第４の抵抗Ｒ_４と、を更に含むことを特徴とする。なお、前記第１のスイッチ素子は、電界効果トランジスター（ＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスター（ＢＪＴ）、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）のうちの少なくとも一つであることを特徴とする。

更にまた、本発明の一実施例による受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、前記非線形変換モジュールが、前記調光信号のハイ（Ｈｉｇｈ）レベル及びロウ（Ｌｏｗ）レベルを反転させることを特徴とする。

加えて、本発明の一実施例による受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、前記非線形変換モジュールが、前記反転モジュールから反転された調光信号に基づいて、オン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）動作を行う第２のスイッチ素子Ｑ_２と、前記第２のスイッチ素子の出力端と直列に接続された第５の抵抗Ｒ_５と、前記第５の抵抗と非線形変換モジュールの出力端との間に直列に接続された第６の抵抗Ｒ_６と、前記第５の抵抗と前記第６の抵抗との間に並列に接続された第３のキャパシターＣ_３と、を含むことを特徴とする。

このとき、本発明の一実施例による受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、前記非線形変換モジュールが、入力電源と非線形変換モジュールの出力端との間に直列に接続された第７の抵抗Ｒ_７と、前記非線形変換モジュールの出力端に並列に接続された第８の抵抗Ｒ_８と、を更に含むことを特徴とする。

また、本発明の一実施例による受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、前記非線形変換モジュールが、入力電源が数式１によりレファレンス電源に変換されることを特徴とする。

更に、本発明の一実施例による受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、前記フィルターモジュールが、前記非線形変換モジュール出力端と直列に接続される第９の抵抗Ｒ_９と、前記第９の抵抗と並列に接続される第４のキャパシターＣ_４と、を含むことを特徴とする。

更にまた、本発明の一実施例による受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、前記フィルターモジュールが、前記第１の出力電源の平均値を直流電源に変換して前記レファレンス電源に変換することを特徴とする。

更にまた、本発明の一実施例による受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、前記フィルターモジュールが、前記第１の出力電源のうち高い周波数領域は遮断し、且つ、低い周波数領域のみを通過させる低域通過フィルターであることを特徴とする。

更にまた、本発明の一実施例による受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、前記レファレンス電源が照明部に印加されて調光制御することを特徴とする。

加えて、本発明の一実施例による受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路は、前記調光信号の周期Ｄ_ＰＷＭ及び照明部電源Ｖ_ｏｕｔが非線形特性を有することを特徴とする。なお、前記調光信号の周期Ｄ_ＰＷＭ及び照明部電流Ｉ_ｏｕｔは線形特性を有することを特徴とする。

一方、本発明の一実施例による照明装置は、交流電源を供給する電源部と、前記交流電源を直流電源に変換するコンバーターと、前記直流電源が印加されて発光する照明部と、前記照明部を制御するための調光信号を入力する調光信号部と、受動素子で構成され、前記調光信号に基づいて非線形変換してレファレンス電源を生成する信号変換部と、前記レファレンス電源が印加されて前記コンバーター又は前記照明部を制御するコントローラーと、を含むことを特徴とする。

また、本発明の一実施例による照明装置は、前記調光信号部がパルス幅変調（ＰＷＭ）調光信号を入力することを特徴とする。

更に、本発明の一実施例による照明装置は、前記照明部が、調光信号の周期Ｄ_ＰＷＭが増加するにつれて照明度が増加することを特徴とする。このとき、前記調光信号の周期Ｄ_ＰＷＭ及び照明度は線形特性を有することを特徴とする。

加えて、本発明の一実施例による照明装置は、前記照明部が定電流ダイオード（ＣＲＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことを特徴とする。

本発明の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路及びそれを用いた照明装置は、線形入力で非線形出力を制御するためにマイクロプロセッサーの代わりに簡単な受動素子及びスイッチ素子を用いて実現して、コストを節減し、且つ、電力供給装置製品を小型化させることができる。

また、本発明の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路及びそれを用いた照明装置は、マイクロプロセッサーの代わりに受動素子を用いることから、マイクロプロセッサー駆動用の電源回路が不要であり、電力効率を上昇させ、待ち電力を低減することができる。

更に、本発明の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路及びそれを用いた照明装置は、マイクロプロセッサーに用いられるデジタル信号処理なしに信号変換して線形入力で非線形出力を制御することから、ノイズ及び外乱が流入するときに誤動作なしに正常的な制御を維持することができる。

更にまた、従来の照明装置は、パルス幅変調（ＰＷＭ）出力を用いた調光方式を利用するが故にカメラフリッカー（Flicker）及び目の疲れを誘発するが、本発明の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路及びそれを用いた照明装置は、非線形特性を有する照明部に対して線形アナログ調光方式を適用することから、カメラフリッカー及び目の疲れの現象を低減することができる。

従来の照明装置を示す構成図である。 本発明の一実施例による照明装置を示す構成図である。 本発明の一実施例による照明装置の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路を示す構成図である。 本発明の一実施例による照明装置の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路の非線形変換モジュールを示す構成図である。 本発明の一実施例による照明装置の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路の非線形変換モジュールを示す構成図である。 本発明の一実施例による照明装置の照明部を示す構成図である。 本発明の一実施例による照明装置の照明部が調光信号に比例する度合いを示すグラフである。 本発明の一実施例による照明装置の照明部での調光信号及びレファレンス電圧が比例する度合いを示す表である。 本発明の一実施例による照明装置の照明部での調光信号及びレファレンス電圧が比例する度合いを示す図である。

以下、添付図面に基づき、本発明による「受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路及びそれを用いた照明装置」について詳細に説明する。ここで説明する実施例は、本発明の技術思想を通常の技術者が理解し易いように提供されるものであり、これらにより本発明が限定されることはない。なお、添付図面に示す事項は、本発明の実施例について説明し易いように図式化された図面であり、実際に実現される形態とは異なる場合がある。

一方、以下で表現される各構成部は、本発明を実現するための一例に過ぎない。したがって、本発明の他の実施例においては、本発明の思想及び範囲を逸脱しない範囲において他の構成部が使用可能である。

また、ある構成要素を「含む」という表現は「開放型」の表現であり、当該構成要素が存在することを単に指し示すものに過ぎず、更なる構成要素を排除するものと理解されてはならない。

更に、「第１の、第２の」などの表現は、複数の構成要素を区別するために用途にのみ用いられた表現であり、構成要素間の順序やその他の特徴を限定しない。

更にまた、本発明の「電源」は、「電圧」、「電力」、「電流」など通常の電気回路に使用可能な電気エネルギーのあらゆる種類を網羅する。

図１は、従来の照明装置を示す構成図である。

図１を参照すると、従来の照明装置１００は、交流電源１１０と、コンバーター１２０と、照明部１３０と、調光信号１４０と、イクロプロセッサ１５０と、コントローラー１６０と、電源供給ユニット１７０とを含むことができる。

より具体的に、従来の照明装置１００は、照明部１３０の負荷特性が非線形的に現れ、線形入力で非線形出力を制御するためにマイクロプロセッサー１５０を別設しなければならない。ところが、このような非線形特性の補償のためのマイクロプロセッサーの場合、高性能ＩＣチップにより実現されるが故に高いコストの設計が不可避であり、外乱及びノイズの流入によるソフトウェアの誤動作の可能性が存在する。

本発明は、従来の照明装置の問題を改善するために、本発明の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路及びそれを用いた照明装置は、線形入力で非線形出力を制御するために受動素子で実現される信号変換部をマイクロプロセッサーの代わりに用いながら、小型化及び集積化の図れた照明装置を実現することができ、電力効率を上昇させ、待ち電力を低減することができる。この詳細についての説明は、図２乃至図６ｂに基づいて行う。

図２は、本発明の一実施例による照明装置を示す構成図である。

図２を参照すると、本発明の照明装置２００は、電源部２１０と、コンバーター２２０と、照明部２３０と、調光信号部２４０と、信号変換部２５０と、コントローラー２６０とを含むことができる。電源部２１０は、交流電源を供給する。このとき、電源部２１０は、２２０Ｖ常用電源であることが好ましく、２２０Ｖ常用電源の場合、−３１１Ｖ〜＋３１１Ｖの範囲において周期的に交番するサイン波状を呈する。より具体的に、電源部は、電源装置に用いられる複数の素子の供給電源の役割を果たす。

コンバーター２２０は、交流電源を直流電源に変換する。このようなコンバーターは、主電源を受信してシステムに求められる安定的で且つ効率的な電源に変換供給する電力調節の役割を果たす。特に、本発明のコンバーターは、交流電源を直流電源に変換するＡＣ／ＤＣコンバーター（ＡＣ／ＤＣ Converter）により実現されてもよく、電力のロスを最小限に抑えながらも所望の電力の変換のためにダイオード整流器、位相制御整流器、ブリッジ整流器など様々な整流回路を用いてＡＣ／ＤＣ変換を行うことができる。

照明部２３０には直流電源が印加されて照明部２３０が発光する。コンバーターが交流電源を直流電源に変換し、照明部に照明部電源Ｖ_ｏｕｔに見合う分の電源が印加される。特に、本発明の照明部２３０は、定電流ダイオード（ＣＲＤ：Current Regulative Diode）２３１及び発光ダイオード（ＬＥＤ）２３２により構成されてもよい。この詳細についての説明は、図５ａ及び図５ｂに基づいて行う。

調光信号部２４０は、照明部を制御するための調光信号を入力する。特に、照明部の照度を調節したり変化させたりするために調光信号部が用いられてもよく、外部からの照明も制御指令を調光信号に変換して電源装置に入力することもできる。

また、調光信号部は、パルス幅変調（ＰＷＭ）調光信号を入力する。パルス幅変調（ＰＷＭ）調光信号とは、周期的なパルスのパルス幅を調光量に応じた信号波の大きさに変えた信号のことをいい、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式は、周期的なパルスを情報信号により変調する方式である。このようなパルス幅変調（ＰＷＭ）方式では、刻々と変化する物理量であるアナログ信号をデジタル信号に変換して転送してもよく、全体のレベルのうちハイレベル及びロウレベルの割合に応じて周期（duty cycle）を変えて転送してもよい。

特に、本発明の調光信号部は照明部を制御し、照明部は調光信号の周期Ｄ_ＰＷＭが増加するにつれて照明度が増加することを特徴とする。なお、調光信号の周期Ｄ_ＰＷＭ及び照明度は、線形特性を有することを特徴とする。この詳細についての説明は、図５ａ及び図５ｂに基づいて行う。

信号変換部２５０は受動素子で構成され、調光信号部の調光信号に基づいて非線形変換してレファレンス電源Ｖ_ｒｅｆ２５１を生成する。本発明は、線形入力で非線形出力を制御するためにマイクロプロセッサーの代わりに簡単な受動素子及びスイッチ素子を用いて実現して、コストを節減し、且つ、電力供給装置製品を小型化させることができる。なお、本発明は、マイクロプロセッサーの代わりに受動素子を用いることから、マイクロプロセッサー駆動用の電源回路が不要であり、電力効率を上昇させ、待ち電力を低減することができる。この詳細についての説明は、図３、図４ａ、図４ｂに基づいて行う。

コントローラー２６０にはレファレンス電源Ｖ_ｒｅｆ２５１が印加されてコントローラー２６０がコンバーター又は照明部を制御する。特に、コントローラーは、所定の電源で制御する定電圧コントローラーにより実現されてもよく、システムの全体の特性を考慮して制御動作を行ってもよい。特に、制御の補償のためにフィードバック信号（Feedback signal）２６１をコンバーターと送受してもよく、照明部２３０に印加される照明部電源Ｖ_ｏｕｔをリアルタイムにて確認して制御してもよい。

図３は、本発明の一実施例による照明装置の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路を示す構成図である。

図３を参照すると、本発明の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路３００は、入力モジュール３１０と、反転モジュール３２０と、非線形変換モジュール３３０及びフィルターモジュール３４０を備えていてもよい。

入力モジュール３１０には調光信号が入力される。調光信号は、上述したように、パルス幅変調（ＰＷＭ）調光信号により実現されてもよく、入力モジュールには外部からの照明部の制御のための調光信号を受信して入力されてもよい。

反転モジュール３２０は、調光信号を反転させてもよい。一般に、調光信号は、（＋）信号及び（−）信号が繰り返されて現れるデジタル信号により実現されるので、（＋）の調光信号が入力されるときに反転モジュールは（−）信号に反転させ、（−）信号が入力されるときに（＋）信号に反転させてもよい。特に、調光信号がパルス幅変調（ＰＷＭ）調光信号により実現される場合、調光信号のハイ（High）レベル及びロウ（Low）レベルを反転させることを特徴とする。例えば、ハイレベルが５Ｖであり、且つ、ロウレベルが０Ｖである場合、反転モジュールによりハイレベルがロウレベルに、且つ、ロウレベルがハイレベルに変換されてもよい。

より具体的に、反転モジュール３２０は、第１の抵抗Ｒ_１、３２１及び第１のキャパシターＣ_１、３２２と、第１のスイッチ素子Ｑ_１、３２３と、第２の抵抗Ｒ_２、３２４及び第２のキャパシターＣ_２、３２５と、第３の抵抗Ｒ_３、３２６と、第４の抵抗Ｒ_４、３２７とを含むことができる。

第１の抵抗Ｒ_１、３２１及び第１のキャパシターＣ_１、３２２は入力モジュールと並列に接続され、第２の抵抗Ｒ_２、３２４及び第２のキャパシターＣ_２、３２５は第１のスイッチ素子の出力端と並列に接続される。このとき、調光信号を入力する入力モジュールは、第１のスイッチ素子の入力端と直接的に接続されるが、入力端に第１の抵抗及び第１のキャパシターが並列に接続されてもよい。なお、第２の抵抗及び第２のキャパシターもまた第１のスイッチ素子の出力端と直接的に接続されて、並列に接続されてもよい。

第１のスイッチ素子Ｑ_１、３２３は、印加された調光信号に基づいてオン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）動作を行う。このとき、第１のスイッチ素子は、電界効果トランジスター（ＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスター（ＢＪＴ）、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）のうちの少なくともいずれか一つにより構成されてもよい。

特に、第１のスイッチ素子は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）により構成されることが好ましい。金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のゲートＧ端子は入力モジュールと接続され、入力電源がゲート端子に印加して電圧制御電流源素子の役割を果たしてもよい。なお、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のソースＳ端子は接地と接続され、ドレインＤ端子は第２のスイッチ素子の入力端と接続されてもよい。

より具体的に、第１のスイッチ素子のゲート端子にハイレベル信号が印加されると、第１のスイッチ素子がオン状態になって、ドレイン端子においてロウレベル信号に変換される。また、第１のスイッチ素子のゲート端子にロウレベル信号が印加されると、第１のスイッチ素子がオフ状態になって、ドレイン端子においてハイレベル信号に変換される。このとき、ハイレベル信号とは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）又はバイポーラ接合トランジスター（ＢＪＴ）のＶｔｈ以上の電圧のことをいい、ロウレベル信号とは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）又はバイポーラ接合トランジスター（ＢＪＴ）のＶｔｈ以下の電圧のことをいう。

第３の抵抗Ｒ_３、３２６は、入力電源Ｖ_ｄｃ、３１１と入力モジュールとの間に接続され、第４の抵抗Ｒ_４、３２７は、入力電源Ｖ_ｄｃ、３１１と前記第１のスイッチ素子の出力端との間に接続される。第３の抵抗及び第４の抵抗は、入力電源から第１のスイッチ素子又は第２のスイッチ素子に印加されるときに部品を保護したり電流を調節したりするために構成されてもよく、回路の安定化のために実現されてもよい。

非線形変換モジュール３３０は、反転された調光信号に基づいて入力電源Ｖ_ｄｃを第１の出力電源Ｖ_ｏ１に非線形変換する。

図４ａを参照すると、非線形変換モジュール３３０は、第２のスイッチ素子Ｑ_２、３３１と、第５の抵抗Ｒ_５、３３２と、第６の抵抗Ｒ_６、３３３と、第３のキャパシターＣ_３、３３４と、第７の抵抗Ｒ_７、３３５と、第８の抵抗Ｒ_８、３３６と、を含むことができる。

第２のスイッチ素子Ｑ_２、３３１は、反転モジュールの出力端から反転された調光信号を入力されて、オン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）動作を行う。このとき、第２のスイッチ素子は、第１のスイッチ素子と同様に、電界効果トランジスター（ＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスター（ＢＪＴ）、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）のうちの少なくともいずれか一つにより構成されてもよい。特に、第２のスイッチ素子は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）により構成されることが好ましい。

第５の抵抗Ｒ_５、３３２は、第２のスイッチ素子の出力端と直列に接続され、第６の抵抗Ｒ_６、３３３は、第５の抵抗と非線形変換モジュールの出力端との間に直列に接続される。

また、第３のキャパシターＣ_３、３３４は、第５の抵抗と第６の抵抗との間に並列に接続される。このとき、第３のキャパシターの容量が十分に大きくなると、第３のキャパシターに充電される電圧が一定に保たれるので、等価回路に変更して解析することが可能になる。特に、第３のキャパシターは、第３のキャパシターの両端に印加される電源が非常に小さなリップル電圧を有するＤＣ値になるように保つ役割を果たす。

図４ｂを参照すると、第３のキャパシターの容量が十分に大きい場合、第２のスイッチ素子Ｑ_２、３３１と、第５の抵抗Ｒ_５、３３２と、第３のキャパシターＣ_３、３３４を一つの等価抵抗Ｒ_５／Ｄ_Ｑ１、３３８で表わすことができる。このとき、Ｄ_Ｑ１は、反転された調光信号の周期であり、入力モジュールに入力される調光信号の周期が反転された値１−Ｄ_ＰＷＭに相当する。

第７の抵抗Ｒ_７、３３５は、入力電源と非線形変換モジュールの出力端との間に直列に接続され、第８の抵抗Ｒ_８、３３６は、非線形変換モジュールの出力端に並列に接続される。このとき、第７の抵抗は、入力電源から第２のスイッチ素子に印加されるときに部品を保護したり電流を調節したりするために構成されてもよく、回路の安定化のために実現されてもよい。

さらに、非線形変換モジュールは、これらの複数の構成要素を用いて、入力電源が次の数式１によりレファレンス電源に変換されてもよい。このとき、Ｖ_ｏ１は非線形変換モジュールの出力端電源３３７に相当し、Ｖ_ｄｃは入力電源３１１に相当し、Ｄ_ＰＷＭは調光信号の周期に相当し、１−Ｄ_ＰＷＭは反転された調光信号の周期に相当し、Ｒ_５は第５の抵抗３３２に相当し、Ｒ_６は第６の抵抗３３３に相当し、Ｒ_７は第７の抵抗３３５に相当し、且つ、Ｒ_８は第８の抵抗３３６の値に相当する。

フィルターモジュール３４０は、非線形変換モジュールの出力端の第１の出力電源Ｖ_ｏ１のノイズを除去してレファレンス電源Ｖ_ｒｅｆに変換する。このとき、本発明のフィルターモジュール３４０は、第９の抵抗Ｒ_９、３４１及び第４のキャパシターＣ_４、３４２を有するＲＣフィルターにより構成されてもよい。

第９の抵抗Ｒ_９、３４１は、非線形変換モジュール出力端と直列に接続され、第４のキャパシターＣ_４、３４２は、第９の抵抗と並列に接続される。このとき、第９の抵抗に第１の出力電源Ｖ_ｏ１が印加されると、第９の抵抗及び第４のキャパシターを経てレファレンス電源Ｖ_ｒｅｆに変換する。

このとき、フィルターモジュールは、第１の出力電源の平均値を直流電源に変換してレファレンス電源に変換してもよい。なお、フィルターモジュールは、第１の出力電源のうち高い周波数領域は遮断し、且つ、低い周波数領域のみを通過させる低域通過フィルターであることを特徴とする。一方、ノイズの除去されたレファレンス電源は、照明部に印加されて調光制御を行ってもよい。

図５ａは、本発明の一実施例による照明装置の照明部を示す構成図であり、図５ｂは、本発明の一実施例による照明装置の照明部が調光信号に比例する度合いを示すグラフである。

図５ａを参照すると、本発明の照明装置の照明部２３０は、発光ダイオード２３１と、定電流ダイオード２３２と、を備えていてもよい。信号変換部２５０において調光信号により入力電源がレファレンス電源に変換され、照明部に印加されてもよい。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、半導体に基づく光源であり、低コスト、長寿命、小型化、環境にやさしい廃棄物の処理、エネルギーの低消耗、高効率、直線性など様々なメリットを有していることから、一般に広く用いられている光源である。ところが、照明部の発光ダイオード（ＬＥＤ）の場合、僅かな電圧の変動だけでも明るさが大幅に変化するという特性を有する。より具体的に、発光ダイオード（ＬＥＤ）に印加される電圧が僅かに変わっても、流れる電流は急増する。これは、発光ダイオード（ＬＥＤ）輝度の不安定性、発光ダイオード（ＬＥＤ）の寿命の短縮、照明回路の異常発熱などを招いてしまう。

このような不安定性を安定化するために、定電流ダイオード（ＣＲＤ：Current Regulative Diode）が用いられてもよい。定電流ダイオードは、順方向電圧が印加される場合に低電圧から高電圧まで一定の電流を供給するという特性を有する。このような定電流ダイオードは、広い定電流の動作領域、高い動作抵抗など定電流特性をダイオードにより実現することができ、定電流ダイオード（ＣＲＤ）の定電流特性に応じて発光ダイオード（ＬＥＤ）の点灯品質を向上させる。

加えて、定電流ダイオード（ＣＲＤ）は、多数の抵抗及びトランジスターにより構成される定電流回路を簡単に置き換えて少ない部品数でも応用分野及び信頼性が求められる精密センサー信号処理回路に使用可能である。なお、たとえ電源電圧の変動があるとしても、一定の電流を供給して発光ダイオード（ＬＥＤ）を安定化させ、たとえコンデンサーが電圧を不一定に供給するとしても、明るさ及びチラツキの少ない安定した発光部を実現することができる。なお、高温では定電流ダイオードが電流を制御するので発光ダイオード（ＬＥＤ）の過電流又は過電圧を防ぐことができ、発熱が分散されるので、熱減少装置が別途に不要であるというメリットがある。

また、照明部に印加される出力電源Ｖ_ｏは、定電流ダイオード電源Ｖ_ＣＲＤと発光ダイオード電源Ｖ_ＬＥＤとに分けられる。上述したように、定電流ダイオード電源及び発光ダイオード電源の電圧−電流特性又は電圧−周期特性は異なるので、これを用いて線形入力で非線形出力を制御することができる。

図５ｂを参照すると、定電流ダイオードにより制限される発光ダイオード電流は、定電流ダイオードの両端電圧に対して非線形特性を有する。このとき、本発明の信号変換部は受動素子で構成されて調光信号を変換するので、調光信号周期Ｄ_ＰＷＭ及び定電流ダイオード電流Ｉ_ＣＲＤが線形特性を有するように実現可能である。

このため、調光信号の周期Ｄ_ＰＷＭ及び照明部電源Ｖ_ｏｕｔは非線形特性を有することを特徴とし、調光信号の周期Ｄ_ＰＷＭ及び照明部電流Ｉ_ｏｕｔは線形特性を有することを特徴とする。結論的に、線形調光信号周期に対して発光ダイオード電流は線形アナログ電流で制御可能である。

図６ａ及び図６ｂは、本発明の一実施例による照明装置の照明部での調光信号及びレファレンス電圧が比例する度合いを示す図表である。

図６ａ及び図６ｂを参照すると、入力モジュールに入力される調光信号周期とレファレンス電源との間の関係を確認することができる。調光信号周期が０％から１００％まで増加するとき、レファレンス電源もまた約３．１Ｖから４．０Ｖまで増加することを確認することができる。但し、調光信号周期及びレファレンス電源は非線形特性を有することを確認することができる。

上述した本発明の実施例は例示のために開示されたものであり、これらにより本発明が限定されることはない。なお、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の思想及び範囲内において様々な修正及び変更を加えることができ、このような修正及び変更は本発明の範囲に属するものと見なすべきである。

１００ 従来の照明装置
１１０ 従来の交流電源
１２０ 従来のコンバーター
１３０ 従来の照明部
１４０ 従来の調光信号
１５０ 従来のマイクロプロセッサ
１６０ 従来のコントローラー
１７０ 従来の電源供給ユニット
２００ 照明装置
２１０ 電源部
２２０ コンバーター
２３０ 照明部
２３１ 定電流ダイオード
２３２ 発光ダイオード
２４０ 調光信号部
２５０ 信号変換部
２５１ レファレンス電源
２６０ コントローラー
２６１ フィードバック信号
２６２ 出力電源
２７０ 電源供給ユニット
３００ 信号変換部
３１０ 入力モジュール
３１１ 入力電源
３２０ 反転モジュール
３２１ 第１の抵抗
３２２ 第１のキャパシター
３２３ 第１のスイッチ素子
３２４ 第２の抵抗
３２５ 第２のキャパシター
３２６ 第３の抵抗
３２７ 第４の抵抗
３３０ 非線形変換モジュール
３３１ 第２のスイッチ素子
３３２ 第５の抵抗
３３３ 第６の抵抗
３３４ 第３のキャパシター
３３５ 第７の抵抗
３３６ 第８の抵抗
３３７ 第１の出力電源
３３８ 等価抵抗
３４０ フィルターモジュール
３４１ 第９の抵抗
３４２ 第４のキャパシター

Claims (20)

1. 調光信号が入力される入力モジュールと、
   前記調光信号を反転させる反転モジュールと、
   前記反転された調光信号に基づいて入力電源（Ｖ_ｄｃ）を第１の出力電源（Ｖ_ｏ１）に非線形変換する非線形変換モジュールと、
   前記非線形変換モジュールの出力端の第１の出力電源（Ｖ_ｏ１）のノイズを除去してレファレンス電源（Ｖ_ｒｅｆ）に変換するフィルターモジュールと、
   を含むことを特徴とする受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
2. 前記入力モジュールには、
   パルス幅変調（ＰＷＭ）調光信号が入力されることを特徴とする請求項１に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
3. 前記反転モジュールは、
   前記入力モジュールと並列に接続される第１の抵抗（Ｒ_１）及び第１のキャパシター（Ｃ_１）と、
   印加された調光信号に基づいてオン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）動作を行う第１のスイッチ素子（Ｑ_１）と、
   前記第１のスイッチ素子の出力端と並列に接続される第２の抵抗（Ｒ_２）及び第２のキャパシター（Ｃ_２）と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
4. 前記反転モジュールは、
   入力電源（Ｖ_ｄｃ）と入力モジュールとの間に接続される第３の抵抗（Ｒ_３）と、
   入力電源（Ｖ_ｄｃ）と前記第１のスイッチ素子の出力端との間に接続される第４の抵抗（Ｒ_４）と、
   を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
5. 前記第１のスイッチ素子は、
   電界効果トランジスター（ＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスター（ＢＪＴ）、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項３に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
6. 前記反転モジュールは、
   調光信号のハイ（high）レベル及びロウ（Low）レベルを反転させることを特徴とする請求項１に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
7. 前記非線形変換モジュールは、
   前記反転モジュールから反転された調光信号に基づいてオン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）動作を行う第２のスイッチ素子（Ｑ_２）と、
   前記第２のスイッチ素子の出力端と直列に接続された第５の抵抗（Ｒ_５）と、
   前記第５の抵抗と非線形変換モジュールの出力端との間に直列に接続された第６の抵抗（Ｒ_６）と、
   前記第５の抵抗と前記第６の抵抗との間に並列に接続された第３のキャパシター（Ｃ_３）と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
8. 前記非線形変換モジュールは、
   入力電源と非線形変換モジュールの出力端との間に直列に接続された第７の抵抗（Ｒ_７）と、
   前記非線形変換モジュールの出力端に並列に接続された第８の抵抗（Ｒ_８）と、
   を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の非線形アナログ信号変換回路。
9. 前記非線形変換モジュールは、
   入力電源が数式１によりレファレンス電源に変換することを特徴とする請求項８に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
   

   
10. 前記フィルターモジュールは、
    前記非線形変換モジュール出力端と直列に接続される第９の抵抗（Ｒ_９）と、
    前記第９の抵抗と並列に接続される第４のキャパシター（Ｃ_４）と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
11. 前記フィルターモジュールは、
    前記第１の出力電源の平均値を直流電源に変換して前記レファレンス電源に変換することを特徴とする請求項１に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
12. 前記フィルターモジュールは、
    前記第１の出力電源のうち高い周波数領域は遮断し、且つ、低い周波数領域のみを通過させる低域通過フィルターであることを特徴とする請求項１に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
13. 前記レファレンス電源は、照明部に印加されて調光制御することを特徴とする請求項１に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
14. 前記調光信号の周期（Ｄ_ＰＷＭ）及び照明部電源（Ｖ_ｏｕｔ）は、非線形特性を有することを特徴とする請求項１に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
15. 前記調光信号の周期（Ｄ_ＰＷＭ）及び照明部電流（Ｉ_ｏｕｔ）は、線形特性を有することを特徴とする請求項１に記載の受動素子で構成された非線形アナログ信号変換回路。
16. 交流電源を供給する電源部と、
    前記交流電源を直流電源に変換するコンバーターと、
    前記直流電源が印加されて発光する照明部と、
    前記照明部を制御するための調光信号を入力する調光信号部と、
    受動素子で構成され、前記調光信号に基づいて非線形変換してレファレンス電源を生成する信号変換部と、
    前記レファレンス電源が印加されて前記コンバーター又は前記照明部を制御するコントローラーと、
    を含むことを特徴とする照明装置。
17. 前記調光信号部は、
    パルス幅変調（ＰＷＭ）調光信号を入力することを特徴とする請求項１６に記載の照明装置。
18. 前記照明部は、
    調光信号の周期（Ｄ_ＰＷＭ）が増加するにつれて照明度が増加することを特徴とする請求項１６に記載の照明装置。
19. 前記調光信号の周期（Ｄ_ＰＷＭ）及び照明度は線形特性を有することを特徴とする 請求項１８に記載の照明装置。
20. 前記照明部は、
    定電流ダイオード（ＣＲＤ）と、
    発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
    を含むことを特徴とする請求項１６に記載の照明装置。

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